NL8000552A

NL8000552A - Werkwijze voor het vervaardigen van een geluids- -absorberend materiaal en aldus verkregen materiaal.

Info

Publication number: NL8000552A
Application number: NL8000552A
Authority: NL
Original assignee: Roth Sa Freres
Priority date: 1979-01-30
Filing date: 1980-01-29
Publication date: 1980-08-01
Also published as: IT8012420A0; IT1136109B; GB2040948A; FR2447802B1; US4299883A; JPS55101428A; BE881223A; ES487974A1; FR2447802A1; DE3002775A1; PT70675A

Description

? Ή %

Hw.Nr. 5 - . Titel: Werkwijze voor het vervaardigen van een geluids'-absor"berend materiaal en aldus verkregen materiaal,

De uitvinding heeft "betrekking op Heb vervaardigen van geluids-ahsorberende materialen en heeft tot onderwerp een werkwijze voor de vervaardiging van een dergelijk materiaal.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op het door toepassing 5 van deze werkwijze verkregen materiaal.

De geluids-absorberende materialen hebben ten doel met name in de bouwindustrie en op het gebied van automobielen de in de ruimten of cockpitten circulerende geluidsgolven maximaal te absorberen.

In ruimten of cockpitten waarvan de wanden met geen enkel ge-10 luids-absorberend materiaal zijn bekleed, worden de geluidsgolven door genoemde wanden teruggekaatst en hinderen zij de in de ruimten verblijvenden. Het is derhalve noodzakelijk de wanden met zodanige materialen te bekleden» die de geluidsgolven meer of minder doelmatig absorberen cm de atmosfeer van de ruimte of de cockpit geruislozer 15 en aangenamer te maken.

Yoor het verkrijgen van een geluidsabsorptie gebruikt men tegenwoordig hetzij jutevilt, hetzij lagen natuurlijke of synthetische vezels, waarvan de vezels onderling zijn vervlochten en eventueel onderling gebonden door fenolharsen, hetzij ook schuimen kunststof-20 materiaal met open en met elkaar communicerende cellen.

Echter zijn de jutevilten en de lagen natuurlijke of synthetische vezels met onderling vervlochten vezels vaak in de vorm van zeer breekbare lagen, die slechts als onderlagen of vlakke" oppervlakken kunnen worden toegepast, waarbij het aanbrengen ervan bovendien ge-25 kwalificeerd personeel noodzakelijk maakt.

De lagen uit synthetische en natuurlijke vezels, die onderling zijn vervlochten en gebonden door fenolharsen, kunnen in vorm worden gebracht door persen in de warmte. Zij zijn echter zeer hydrofiel en kunnen uit dien hoofde niet worden toegepast in aanraking met metaal 30 en een vochtigheidsbron, wat vaak het geval is op het gebied van automobielen, in het bijzonder als omlijsting van dakpartijen en in de motorkap. Het door het materiaal geabsorbeerde vocht stagneert namelijk en veroorzaakt roesten van het metaal onder vermindering van de geluids-absorberende eigenschappen van dit materiaal.

35 Bovendien verliezen deze lagen een groot deel van hun geluids- 80 0 0 5 52 -2- absorberend ve'rmogen als zij door persen in de warmte in vorm worden gebracht en hebben zij een hoog gewicht nadat zij in vorm zijn gebracht.

De schuimen uit cellulaire kunststof in de vorm van polyurethaan-schuirn, polyvinylchlorideschuim of polycarbodiïmideschuim bezitten in 5 het algemeen een gering geluids-absorberend vermogen. Bovendien is poly-carbodixmideschuim zeer bros, en daarom moeilijk aan te brengen.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel deze nadelen te ondervangen.

Zij heeft n.l. betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen 10 van een geluids-absorberend materiaal essentieel bestaande in het fundamenteel wijzigen van de celstructuur van een kunststofschuim door samendrukken van een plaat van het schuim tussen de walsen of platen van een pers teneinde een modificatie van de vorm van de cellen alsmede breuk van de samenstellende delen daarvan te veroorzaken, welk effect 15 wordt verkregen door een reductie van bij voorkeur tot 50$ van de begin-dikte van de plaat.

Overeenkomstig een uitvoeringsvariant van de uitvinding doseert men onder beperking de samendrukking van de schuimplaat zodanig, dat een meerlaagsplaat wordt gevormd met twee buitenlagen met verbrijzelde 20 cellen en een tussenliggende laag met lintacte cellen welk effect wordt verkregen door een reductie van bij voorkeur tot 66% van de begindikte van de plaat.

Volgens een kenmerk van de uitvinding geschiedt de samendrukking bij voorkeur in de koude of bij een temperatuur beneden 120°C.

25 De uitvinding heeft eveneens betrekking op een geluids-absorberend materiaal bestaande uit een plaat kunststofschuim, die bij voorkeur is gecomprimeerd tot 50$ van zijn begindikte en gemodificeerde cellen bevat alsmede breuk van de samenstellende delen van genoemde cellen.

Overeenkomstig een uitvoeringsvariant van de uitvinding bestaat 30 het geluids-absorberende materiaal uit een plaat kunststofschuim, die hij voorkeur tot 2/3 van zijn begindikte is gecomprimeerd en die twee buitenlagen bevat met gebroken cellen en een tussenlaag met intacte cellen.

De uitvinding wordt thans nader beschreven aan de hand van de 35 tekening, waarin 800 0 5 52 ‘ i * -3- figuur 1 een doorsnede met aanzicht is van de werkwijze volgens de uitvinding en figuur 2 een doorsnede met aanzicht in sterke vergroting van een deel van de plaat vóór en na toepassen van de werkwijze volgens de uit-5 vinding, figuur 3 een doorsnede met aanzicht analoog aan die van figuur 2 van een uitvoeringsvariant van een geluids-absorberend materiaal volgens de uitvinding en de figuren 1* en 5 vergelijkende ge lui ds -abs or berende kranmen zijn 10 van een plaat polycarbodiïmideschuim v66r en na zijn behandeling volgens de uitvinding waarbij de metingen zijn verricht in een metallische meetkist resp. met behulp van een Kundt-buis.

Volgens de uitvinding en zoals meer in het bijzonderwordt getoond door fig. 1 van de tekening, bestaat de werkwijze voor de vervaardiging 15 van geluids-absorberend materiaal in hoofdzaak in het fundamenteel modificeren van de celstructuur van een polycarbodiimideschuim door samenpersen van een plaat 1 van genoemd schuim tussen walsen 2 cm deze plaat 1 in een plaat 3 cm te zetten, waarvan de dikte gelijk is aan 50$ van die van plaat 1, dankzij een wijziging van de vorm van de cellen alsmede 20 breuk van de samenstellende delen van genoemde cellen.

Het brengen van de plaat 1 tussen de walsen 2 en het afnemen van de plaat 3 aan de uitgang van laatstgenoemde geschiedt op bekende wijze met behulp van transportbanden b.

De compressie van de plaat 1, die eveneens tussen de platen van 25 een pers zou kunnen worden uitgevoerd, wordt bij voorkeur steeds in de koude uit gevoerd of in elk geval bij een temperatuur beneden 120°C.

Fig. 2 beeldt een sterke vergroting af van een deel van de platen 1 en 3 in doorsnede. De cellen 5 van de plaat 1 bestaan uit een skelet ten dele voorzien van vellen 6, die de wanden van de cellen 5 vormen en 30 gerealiseerd door het oppervlak tussen de samenstellende delen 7 van de cellen 5 en de lijn 8. Het celskelet is in de vorm van een min of meer regelmatige honingraat. Vanwege de aanwezigheid van de vliezen 6 vormt een dergelijk skelet derhalve practisch gesloten cellen met resonerende en niet geluids-absorberende eigenschappen.

35 Vanwege de op de plaat 1 uitgeoefende samendrukking cm haar in de 800 0 5 52 -U_ plaat 3 cm te zetten worden de samenstellende delen 7 ten dele gebroken, in het "bijzonder op hun snijpunten en als gevolg daarvan worden de vliezen 6 ontspannen en losgemaakt. Aldus is een "belangrijk deel van de vliezen 6 en de samenstellende delen 7 van het skelet '(vrij", d.w.z.

5 dat zij niet meer speciaal aan elkaar zijn gebonden en dat een ineen-vlechting van de samenstellende delen en de ten dele vrije vliezen is geschapen, zodat de aan de ten dele of geheel gesloten cellen eigen resonantieeigenschappen zijn verdwenen. Deze nieuwè. samenstelling van de cellen van de plaat .3 maakt bovendien een absorptie van de geluidsgolven 10 mogelijk door een vibratie van het skelet en van de vliezen en door een actieve absorptie tengevolge van de nieuwe gecmetrie van de open en met elkaar communicerende cellen.

De samendrukking heeft bovendien tot effect dat de membranen en de vliezen van het skelet elkaar naderen, zodat een meer compacte 15 schuimstructuur wordt gevormd analoog aan een viltstructuur. Deze campac-tering van het schuim heeft eveneens tot gevolg, dat de geluidsgolven door viskeuze wrijving worden geabsorbeerd.

De modificering van de celstructuur maakt een cmzetting van het schuim mogelijk, welk schuim bros was, tot een buigzaam schuim, 20 welke buigzaamheid toeneemt met de oorspronkelijke dichtheid en met de samendrukbaarheidsgraad.

De temperatuur van het samenpersen dient kleiner te zijn dan 120°C cm te vermijden, dat een condensatie van de cel plaatsvindt, die de vorming van een korst zou veroorzaken, die zich tegen de 25 penetratie van de geluidsgolven zou verzetten, die anders zouden worden teruggekaatst tegengesteld aan het door de uitvinding gestelde doel.

Overeenkernstig een uitvoeringsvariant van de uitvinding is het eveneens mogelijk de samendrukking te doseren onder beperking ervan cm een meerlaagscelstructuur te'~vervaardigen, b.v. een plaat uit drie 30 duidelijk verschillende lagen. Hiertoe perst men b.v. een plaat 9 samen tot 2/3 van zijn begindikte voor het verkrijgen van een plaat 10, die twee 'identieke buitenwegen 11 bezit met verbrijzelde cellen en een tussenlaag 12 met intacte cellen (fig. 3).

Door deze uitvoeringsvorm is het mogelijk een meerlaagspiaat 35 te vervaardigen, waarmede de geluidsabsorptie in bepaalde frequentiezonen 80 0 0 5 5 2 -5- Λ nog verbetert.

De gebruikte platen polycarbodiïmideschuim worden verkregen door uitzagen met behulp van horizontale of verticale zagen van blokken polycarbodiimideschuim, die op hun beurt worden vervaardigd door gieten 5 van een schuimend mengsel in een kist of op een transportband, waarbij het mengsel expandeert en polymeriseert onder vorming van blokken.

Dit polycarbodixmidesehuim wordt met name vervaardigd met dichtheden 16 en 19 waarbij de respectieve opschüimende mengsels bestaan uit: met dichtheid l6 10 - 100 gew.dln methylfenylisocyanaat, zoals het produkt bekend onder de handelsnaam Bayer kb V 20 en VV V Uo, - b tot 6 gew.dln difenylcresylfosfaat, als brandwerend middel, - if tot 6 gew.dln dimerisatieactivator, zoals het produkt bekend onder de handelsnaam Bayer Hl 1835· 15 met dichtheid 19 - 100 gew.dln methylfenyldiisocyanaat, zoals het produkt bekend onder de handelsnaam Bayer bb V 20 en VI V Vo, - V tot 6 gew.dln van een brandwerend en plastificerend middel, zoals het produkt bekend onder de handelsnaam Bayer PU 1878, 20 - V tot 6 gew.dln van een dimerisatieactivator, zoals het produkt bekend onder de handelsnaam Bayer PU 1835·

Een dergelijk schuim bezit de volgende kenmerken: - hydrofoob - structuur met zwak geopende en communicerende cellen 25 - stijf en zeer bros - onbrandbaar - tamelijk zwakke geluidsabsorptie - presentatie in de vorm van platen afkomstig van blokken.

Dankzij de nieuwe celstructuur verkregen door toepassing van de 30 werkwijze volgens de uitvinding zijn de nieuwe eigenschappen Tan het schuim de volgende: - buigzaam en niet bros schuim - uitstekende geluidsabsorptie ~ presentatie in de vorm van platen of gevormde stukken met 35 handhaving van de brandwerende en hydrofobe eigenschappen.

on Λ Λ K S 9 -6-

In het geval van het samendrukken van een plaat polycarbodiïmide-schuim met "behulp van een machine met walsen, kunnen deze walsen "b.v. een diameter van 20 cm "bezitten en roteren met een rotatiesnelheid, die gesynchroniseerd is met die van de transportbanden en van de orde 5 van 15 tot 20 m/min.

Voor het vervaardigen van een plaat van 20 mm dikte uit een plaat van UO mm en met dichtheid 16 zal de verwijdering tussen de walsen 7 tot 8 mm "bedragen, terwijl hij tot 5 mm zal zijn voor platen van dezelfde dikte doch met een dichtheid van 19· 10 Voor het verkrijgen van meerlaagsplaten met 20 mm einddikte gaat men uit van "basisplaten met een dikte van 30 mm en wordt de afstand tussen de walsen op lH resp. 16 mm ingesteld voor schuimen van dichtheden 19 resp. 16 en voor een intacte tussenlaag van 10 mm.

Qa tenslotte elke welving van de schuimplaten onder inwerking 15 van de walsen te voorkomen en om een vlak, gelijkmatig en regelmatig effect over het gehele oppervlak van de platen en derhalve over alle cellen te verkrijgen, wordt elke plaat met voordeel tweemalen tussen de walsen doorgeleid in een heen- en teruggaande "beweging. Een dergelijke werkwijze maakt het n.l. mogelijk de kneep van de walsen in de 20 twee longitudinale richtingen van de platen te doen inwerken en aldus een beterè verdeling van de "breuk van de samenstellende delen van het celskelet en van de vliezen te verkrijgen.

Het geluids-absorberende materiaal volgens de uitvinding kan in de warmte worden gevomad in een pers, waarbij men er echter voor 25 dient te waken, dat de temperatuur van de op het schuim aangebrachte patrijs en matrijs kleiner is dan 120°C cm alle vorming van een opper-vlaktekorst te vermijden, die de geluids-absorberende eigenschappen van , het produkt zou schaden.

Dit materiaal werd aan twee typen proeven voor het vaststellen 30 van zijn absorptiecapaciteit onderworpen. Volgens een eerste proef werd het onderworpen aan effecten in een in vacuo geijkte metalen kist.

Een monster van het materiaal werd in genoemde kist gebracht en beproefd. De grafiek van fig. U vertoont de winst aan genoteerde decibels.

In deze grafiek zijn aangegeven op de abscis de frequenties van 250 tot 35 8000 Hz, waarbij de geregistreerde decibels zijn geconstateerd en 8000552

A

-7- op de ordinaat de -winste aan verkregen decibels enerzijds bij het inbrengen van een polycarbodiïmidesehuimplaat met dichtheid 19 en dikte i+0 mm» die niet is behandeld (gestippeld getekend) en anderzijds bij het inbrengen van een analoge plaat samengedrukt volgens een voor-5 beeld van de uitvinding tot 20 mm dikte (getrokken lijn). Deze grafiek toont in het bijzonder bij frequenties tussen 500 en 5000 Hz de zeer duidelijke superioriteit van het behandelde schuim tegenover het normale schuim, waarbij deze superioriteit bijzonder duidelijk is bij 1000 Hz, waarbij de winst 3,5 decibel is, terwijl het uitgangsgeluids-10 niveau 70 tot 80 decibel, afhankelijk van de frequenties was.

Andere proeven werden uitgevoerd-volgens de z.g. methode met de buis van Kundt. Hiertoe beproeft men achtereenvolgens een monster van gewoon schuim met dichtheid 19 en dikte kO mm en vervolgens een monster van hetzelfde schuim, dat is behandeld en gecomprimeerd tot 20 mm.

15 De verkregen resultaten zijn afgebeeld op de grafiek van fig. 5 die op de abscis-aangeeft de frequenties waarbij de geluidsabsorptie is geregistreerd en op de ordinaat de geluidsabsorptiecoëfficiënt uitgedrukt in c*· door de buis van Kundt. De gestippelde lijn stelt de geluidsabsorptie voor in «L van het gewone schuim, terwijl de volgetrokken 20 kromme de absorptie van het behandelde schuim afbeeldt. Uit deze grafiek blijkt, dat de coëfficiënt <*. van het behandelde schuim systematisch veel beter is dan die van het gewone schuim tussen 500 en 6000 Hz, waarbij het verschil bijzonder duidelijkis bij 1000 Hz waarbij de coëfficiënten van het gewone schuim en van het behandelde schuim 25 3b ά resp. 90 o( zijn, nagenoeg een verhouding van 1/3.

Het materiaal volgens de uitvinding kan worden opgenaaen in samenstellingen zoals van autcmobielplafands of dergelijke door de behandelde schuimplaat aan een onderlaag uit golfkarton of thermisch vervormbaar urethaanschuim te verbinden en/of aan een onderlaag, zoals een 30 weefsel, een vlies, een PVC enz.

Dit materiaal kan derhalve worden toegepast in de vorm van platen of vormstukken en zijn hydrofobie maakt een aanbrengen op metallische onderlagen mogelijk zonder dat laatstgenoemde worden beschadigd, door vocht. Een bijzonder belangwekkende toepassing van het materiaal 35 is op het gebied van de constructie van voertuigen, boten en vlieg- eno 0 5 5 2 -8- tuigen alsmede in de bcuwindustrie.

Tenslotte kan volgens een ander kenmerk van de uitvinding de schuimplaat een plaat polyurethaan, polyureum of fenolschuim zijn of elk ander kunst stof schuim waarvan de celstructuur het mogelijk maakt 5 door compressie geluids-absorberende capaciteiten te verkrijgen die analoog zijn aan die van het polycarbodixmi de schuim.

800 0 5 52

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een ge luids-absorberend materiaal, met het kenmerk, dat zij in hoofdzaak bestaat in het fundamenteel modificeren van de celstructuur van een kunststofschuim door samendrukken van een schuimplaat tussen walsen of platen van een pers 5 cm een modificering van de vorm van de cellen alsmede breuk van de samenstellende delen daarvan te veroorzaken, waardoor de vliezen die de wanden van de genoemde cellen vormen, worden losgemaakt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de sehuim-plaat bij voorkeur wordt samengedrukt tot 50% van zijn begindikte. 10 3» Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de schuim plaat wordt samengedrukt tot 2/3 van zijn begindikte cm een meerlaags-plaat te vormen bestaande uit twee buitenlagen met verbrijzelde cellen en een tussenlaag met intacte cellen. 1*. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de 15 samen drukking bij voorkeur in de koude of een temperatuur beneden 120°C geschiedt.

5. Geluidsabsorberend materiaal, verkregen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bestaat uit een samengedrukte kunststof-schuimplaat, die een modificering van de vorm van de cellen alsmede 20 breuk van de samenstellende delen daarvan vertoont, waardoor een los-lating van de de celwanden vormende vliezen is verkregen. 6. ' Geluids-absorberend·5.· materiaal, verkregen door uitvoering van de werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk,dat het bestaat uit een plaat polycarbodiimideschuim, die bij voorkeur tot 50% 25 van zijn begindikte is samengeperst en die gemodificeerde cellen alsmede breuk van de samenstellende delen van genoemde cellen bezit, waardoor een loslating van de de celwanden vormende vliezen is verkregen.

7. Geluids-absorberend materiaal, verkregen door toepassing 30 van de werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het bestaat uit een plaat polycarbodiimideschuim die bij voorkeur tot 66% van zijn begindikte is samengeperst en die uit twee buitenlagen met verbrijzelde cellen en een tussenlaag met intacte cellen bestaat.

8. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat 35 het materiaal wordt gevormd in een pers bij een temperatuur beneden -10- '120°C.

9· Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het materiaal wordt verbonden aan een onderlaag uit gegolfd karton of thermisch vervormbaar polyurethaanschuim en/of ook aan een onderlaag 5 zoals een weefsel, een vlies, een PVC of dergelijke.

10. Geluids-absorberend materiaal volgens conclusie 5S met het kenmerk, dat de schuimplaat een plaat polyurethaan, polyureum of f enolschuim is of uit elk ander kunststof schuim bestaat, waarvan de celstructuur het mogelijk maakt cm door samendrukken geluids-absor-10 berende eigenschappen te verkrijgen, die analoog zijn aan die van polycarbodiimideschuim. 80 0 0 5 5 2