WO2018177573A1 - Acoustically active plastic hollow body, and method for the production thereof - Google Patents

Acoustically active plastic hollow body, and method for the production thereof Download PDF

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WO2018177573A1
WO2018177573A1 PCT/EP2017/077105 EP2017077105W WO2018177573A1 WO 2018177573 A1 WO2018177573 A1 WO 2018177573A1 EP 2017077105 W EP2017077105 W EP 2017077105W WO 2018177573 A1 WO2018177573 A1 WO 2018177573A1
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plastic
acoustically effective
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shaped
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Markus Luger
Richard Geissler
Paul SCHÖNZART
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Carcoustics Techconsult Gmbh
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    • B60R13/0876—Insulating elements, e.g. for sound insulation for mounting around heat sources, e.g. exhaust pipes

Definitions

  • the present invention relates to the field of production of acoustically active hollow bodies made of plastics, in particular a method for producing acoustically effective plastic höh I emotionsn means of a heated mold. Furthermore, it relates acoustically effective plastic height I emotions with novel properties.
  • Sound absorbers having a bottom part and a structural part are known from the prior art, wherein hollow chambers are formed in the structural part, which have chamber walls and are formed like a box or cup, and where the bottom part is also connected to the structural part, for example welded is.
  • Such an absorber is, for example, from DE-OS 27 58 041 known.
  • the hollow chambers of the structural part are covered by a flat film as the bottom part, which closes each of the air volumes contained in the individual hollow chambers airtight.
  • DE-OS 40 11 705 a further embodiment of such a sound absorber is known from DE-OS 40 11 705, in which the structural part is connected to the bottom part only at the edge. The connection is created here via an elastic sealing lip. Overall, the sound absorber can be manufactured in this way in the blow molding process.
  • Embodiments are also known in which each hollow chamber is connected to the bottom part, but such a hollow chamber open at the top is designed in each case as a Helmholtz resonator.
  • DE-PS 32 33 654 sound absorber individual separated hollow chambers are also formed, which, however, have a structuring in the form of a groove on the upper side.
  • a blow-molded sound absorber with a bottom part and a structural part wherein in the structural part hollow chambers are formed, which have chamber walls and box- or cup-shaped.
  • the bottom part is connected to the structural part, for example. Welded.
  • the hollow chambers are open on one side.
  • Extrusion blow molding a tube is extruded from a thermoplastic material, which expands by means of injected air and the cavity of a heated mold is supplied. In the cavity then more complex shaped, seamless hollow body can be formed. The structure debilitating seams can be minimized in this way.
  • a disadvantage of the blow molding is the relatively high mechanical complexity, which prohibits the use of this technique for small batches.
  • combinations of different materials z. B. not possible with different chemical or physical properties.
  • the introduction of other materials in the interior of a blow-molded component during its production is virtually impossible.
  • a plastic height I emotions comprising a composite material consisting of a form-stamped plate or foil-shaped first layer of a thermoplastic first plastic, a possibly form-stamped plate or foil-shaped second layer of a second plastic, and one between the first and second layers arranged to disclose or mixed cellular foam layer of a third plastic known.
  • an advantageous manufacturing method for such hollow plastic body and their advantageous use as a soundproofing element, in particular as an engine compartment capsule for a motor vehicle disclosed. It is apparent from EP 2 314 437 A1 that the process disclosed therein is intended to provide a blow molding alternative process for the production of plastic high I emotionsn.
  • the introduction of a layer of open or mixed cellular foam into the interior of the plastic hollow body plays a central role.
  • the Foam layer at least partially compressed, while the escaping from the cells of the foam air is used to expand the plastic hollow body outside the compressed areas.
  • Object of the present invention is therefore to provide a plastic height I emotions with improved acoustic properties and a method for its preparation.
  • An inventive, acoustically effective plastic height IME comprises a composite material which has at least the following constituents:
  • thermoplastic first plastic A stamped, plate-shaped or foil-shaped first layer of a thermoplastic first plastic
  • the acoustically effective position is compressed at least in sections according to the embossing of the first layer and / or the second layer.
  • the plastic height I body is preferably formed so that the acoustically effective position is substantially only in the compressed portions in mechanical contact with the first and / or the second layer.
  • I advantageous air or gas-filled cavities or chambers. But it is also possible that the acoustically effective position substantially completely fills the resulting cavities or chambers.
  • acoustically effective position is understood as meaning a layer which has sound-absorbing or / and sound-insulating properties.
  • An inventive plastic height I economist can be used, for example, outstanding for the production of acoustically active components for use in the engine compartment of a motor vehicle, for. B. engine compartment capsules, which are arranged below the engine compartment and complete this against the vehicle environment.
  • the hollow plastic body forms cavities which are generally acoustically effective.
  • these cavities can form acoustic chamber resonators, the z. B. can be box-shaped. These cavities may in particular be formed exclusively in the first position. However, it is also possible for individual or all cavities, in particular boxes, to be formed jointly by the first and the second layer.
  • the dimensions of the cavities, in particular boxes, are preferably chosen so that they have an increased acoustic absorption in those frequency ranges in which an effective attenuation of sound is desired.
  • suitable chamber resonators and their acoustic properties reference is made to the teaching of the state of the art cited in the introductory part and in particular to the technical teaching of EP 2 314 437 A1.
  • This preferred embodiment is particularly suitable for the realization of engine compartment capsules of a motor vehicle, wherein the first layer forms the acoustically effective cavities and is preferably oriented toward the engine compartment when the engine compartment capsule is mounted.
  • the acoustically effective layer in the hollow plastic body according to the invention preferably has a thickness of at least 5 millimeters, preferably at least 8 millimeters and particularly preferably at least 12 millimeters, in the non-compressed regions. But there are possibly larger thicknesses possible.
  • the acoustically effective layer in the plastic according to the invention preferably has a thickness of not more than 4 millimeters, preferably not more than 3 millimeters and particularly preferably not more than 2 millimeters, in the compressed regions. But it may be possible to smaller thicknesses.
  • the basis weight of the acoustically effective third layer is typically in the range of 200 to 400 g / m 2, in particular about 300 g / m 2, when the acoustically effective layer has primarily sound-absorbing properties.
  • the acoustically effective layer is primarily intended to have sound-insulating properties, then a weight per unit area of such a sound-insulating layer between typically 500 and 1000 g / m 2 has proven to be advantageous. Particularly preferred is a basis weight of 600 to 800 g / m2.
  • the acoustically effective third layer has a first partial layer which has sound-absorbing properties, and a second partial layer which has sound-insulating properties.
  • the first partial layer may be formed as a nonwoven, in particular as a cover fleece.
  • the preferred basis weights of the partial layers correspond to those given above.
  • the second sub-layer may be formed as a fiber mat, which may in particular be needled.
  • the sound-absorbing sub-position is immediately adjacent to the second layer, as in this way an effective Bedämpdung the second layer results, which positively influences the acoustic properties of the hollow body according to the invention.
  • the second sub-layer can also be oriented in the direction of the first layer of the hollow plastic body and thus protrude into the cavities of the hollow body.
  • the first layer in the compressed sections is welded to the second layer and / or to the acoustically effective layer, preferably thermally.
  • This welding is advantageously carried out in such a way that the welding connects the material composite at least partially edge.
  • the plastic hollow body includes a substantially completely closed airspace, z.
  • substantially completely circulating e.g. thermal, welding.
  • this fully contained airspace may in turn be subdivided into a plurality of mutually closed partial air spaces, but need not be.
  • the first and the second plastic can be chemically and / or physically different from each other, but need not.
  • the first and the second plastic may have different colors from each other, resulting in design advantages, the z. B. in the manufacture of soundproofing elements with a visible side and a functional side can be relevant.
  • the plate or foil-shaped first plastic other mechanical properties than the plate or foil-shaped, second plastic, z. B. by different material thicknesses of the same plastic material or different materials are used.
  • either the first or second plastic or both plastics may be a fiber reinforced plastic (e.g., GMT, LWRT) having high impact resistance.
  • a combination which has proven particularly advantageous is a second layer made of a fiber-reinforced plastic and a first layer made of a fiber-reinforced plastic. filled / non-reinforced thermoplastic such as PP, which can be thermoformed very well.
  • PP non-reinforced thermoplastic
  • Such a combination of materials can be z.
  • the second layer in the ready-to-use hollow plastic body forms mechanically stiffening ribs. These stiffen the second layer so that vibrations of the second layer and thus also of the entire hollow plastic body are damped or shifted into a higher frequency range.
  • These ribs are formed either in the implementation of the method according to the invention in the closed mold in the second layer, or the second layer already has in the cavity of the mold supplied composite material comprising at least the first layer, the second layer and the interposed acoustically effective position , Suitable ribs, which remain at least partially preserved in molding the plastic high-I body in the closed mold.
  • the fibrous composite used for the acoustically effective layer of the plastic according to the invention comprises natural fibers, fibers of a third plastic and / or fibers of a mineral material or a mixture thereof.
  • Natural fibers may be especially fibers of plant or animal origin, such. B. cotton or flax.
  • the use of a so-called cotton fiber fleece has proven particularly suitable.
  • the fibrous composite used for the acoustically effective layer of the plastic according to the invention comprises recycled fiber from industrial waste.
  • these may include all the aforementioned fiber types.
  • the aforementioned cotton fiber nonwoven may contain or consist of recycled industrial fiber waste fibers.
  • the first plastic is a thermoplastic.
  • the second and possibly also the third plastic is a thermoplastic.
  • both the first and the second or third plastic can advantageously be selected from the group consisting of the materials ABS, GMT, LWRT, PMMA, PVC, PE, PET, PS, PP, PSEVOHPE, PPEVOHPE, PEEK.
  • the second and / or in particular the third plastic can also be a thermoset, z. As an aramid, or an elastomer.
  • the first and the second plastic be welded together, in particular by means of thermal welding. Furthermore, it has proven to be advantageous if the third plastic - if present - with the first and / or the second plastic is welded, preferably thermally. Both are the subject of advantageous developments of the plastic invention height I stressess.
  • a proportion of at least 40%, preferably at least 50% and particularly preferably at least 60% of the fibers contained in the fibrous composite has a maximum fiber weight of 8 dtex, preferably of at most 4 dtex and more preferably of maximum 1 dtex. In the latter case, therefore, a fine fiber fleece is used.
  • These fiber weights are particularly advantageous when the fibrous composite comprises fibers of plastics or, in particular, consists of such fibers.
  • the acoustically effective layer has those acoustic properties that are necessary for realization the desired acoustic properties are required.
  • the acoustic absorption behavior in particular with regard to the frequency, can be adjusted in a targeted manner by selecting suitable fiber strengths of the fibrous composite of the acoustically effective layer.
  • the hollow body according to the invention differs in particular substantially from the known from EP 2 314 437 AI hollow body. Its acoustic properties are primarily determined by the trained cavities forming acoustically effective resonators, and secondarily by the acoustic properties of the foam layer provided there.
  • the acoustic properties of the foam layer unlike the properties of the acoustically effective layer based on a fibrous composite - in particular with respect to their respective frequency response is not practically adjustable.
  • the acoustic properties of the hollow body according to the invention can therefore be tailored to the specific requirements of the intended use of the hollow body.
  • the sound attenuation values achievable with the hollow plastic body according to the invention can in some cases be significantly greater than the sound attenuation values obtainable with the hollow plastic body known from EP 2 314 437 A1.
  • the acoustically effective layer of a fibrous composite can be tuned to have high acoustic attenuation values at higher frequencies. Cavity resonators, however, have good absorption values, especially at lower frequencies.
  • the fibrous composite further contains binder fibers, which consist at least partially of a thermoplastic or thermosetting plastic.
  • binder fibers consist at least partially of a thermoplastic or thermosetting plastic.
  • the proportion of binding fibers in the acoustically effective layer of a fibrous composite is between 10% and 50%, preferably between 20% and 40%.
  • the binding fibers introduced into the fibrous composite ensure that the structure impressed in the acoustically active layer manufacturing method discussed in more detail below is permanently retained and no relaxation of the layer into the uncompressed state occurs.
  • the binding fibers may consist of a single material, but they may also have different materials. As a material, for example, PP has been proven.
  • the binder fibers have a fiber weight between 2 and 6 dtex, preferably between 4 and 5 dtex. But higher or especially lower fiber weights are possible.
  • the binding fibers are designed as bicomponent fibers, ie they comprise two different, in particular polymeric, materials.
  • fibers may be mentioned which have a core of a thermosetting, thermosetting polymer (for example a so-called "thermosetting resin") surrounded by a shell a thermoplastic polymer.
  • thermosetting resin for example a so-called "thermosetting resin”
  • a thermoplastic polymer for example a so-called "thermosetting resin”
  • the heat-curing thermoset core ensures a fixation of the locally compressed fiber composite in the still hot state in which the thermoplastic material of the shell is still flowable and therefore unfolds only a small binding effect.
  • Binding fibers have proved to be particularly advantageous which consist of at least two thermoplastic components which have different melting points.
  • an internal core may consist of a first thermoplastic which has a high melting point, for example above 130 ° C., preferably above 150 ° C. and particularly preferably above 170 ° C.
  • This core may be surrounded by a jacket of a second thermoplastic having a low melting point, which is preferably below 130 ° C, more preferably below 120 ° C.
  • the melting points of the two thermoplastics are at least 30 ° C apart, preferably by at least 50 ° C, more preferably by 100 ° C or more.
  • the two thermoplastics can be chemically identical, but have different degrees of crosslinking and / or chain lengths.
  • PP has proven.
  • the higher melting core assumes the function of the duroplastic hardening portion of the preceding embodiment.
  • the fibrous composite further contains a reacted and thus crosslinked binder, which may comprise or consist of, for example, a fully reacted phenolic resin and / or a fully reacted melamine resin.
  • a crosslinkable binder introduced into the fibrous composite prior to carrying out the production process according to the invention ensures that the structure impressed in the course of the manufacturing process of the acoustically effective layer is permanently retained and no relaxation of the layer into the uncompressed state occurs.
  • the crosslinking binder can be present in powdered form in the unprocessed composite material comprising at least the plate-shaped first layer, the plate-shaped second layer and the acoustically active layer of a fibrous composite and contain the mentioned resins in a reactive form.
  • crosslinking / crosslinked binder has proven to be particularly advantageous when the acoustically effective layer comprises or consists of mineral fibers.
  • the plastic height I entrepreneurial can be produced particularly simply and efficiently by means of a preferred embodiment of the method according to the invention described below.
  • the possibly present third plastic of the acoustically effective layer can be thermally welded to the first and / or the second plastic.
  • the plate-like or foil-shaped first layer or the plate-like or foil-shaped, second layer is covered with a cover fleece, wherein the cover fleece is arranged on the outer surface of the plastic height I emotionss.
  • This cover fleece can on the one hand be provided to change the appearance of the hollow plastic body and in particular to improve. On the other hand, it can change the mechanical properties of the layer and in particular improve it on which it is arranged. In particular, the cover fleece can improve the abrasion resistance and / or the impact resistance of the layer.
  • the cover fleece is not in surface contact with the entire first layer, but only with edge regions of the first layer and the resulting by the partial compression of the first layer and the acoustically effective position sublime areas of the first location. In this embodiment, this spans Cover fleece z. B. thermoformed first layer to form further cavities, which also have an acoustic effectiveness, resulting in further advantages in the acoustic behavior of the inventive acoustically effective plastic height I stressess.
  • the cover fleece consists of fibers of a fourth plastic, natural fibers or mineral fibers, or a mixture thereof.
  • Nonwovens made of glass fibers can be used particularly advantageously.
  • the cover fleece consists of a fourth plastic
  • this is selected from the group consisting of thermoplastic, thermoset or elastomer, wherein the use of a thermoplastic material analogous to the plastic of the first layer or a thermosetting plastic such as aramid has proven to be advantageous.
  • the fourth plastic with the plastic of that layer is welded, in particular thermally welded, on the outer surface of the cover fleece is arranged.
  • the plastic hollow body according to the invention further comprises at least one thermally active metal foil.
  • the metal foil increases by their heat-reflecting ability, the thermal resistance of the plastic hollow body according to the invention, so that it can also be used in areas with increased heat input, z. B. in the vicinity of the exhaust line of a motor vehicle with internal combustion engine.
  • the metal foil can cover the entire outer or inner surface of the first or second layer, or only partial areas thereof.
  • the metal foil is preferably made of a metal with high reflectivity for heat radiation and may for example consist of aluminum or an aluminum foil.
  • the thickness of the metal foil depends on the material used and is typically between 50 and 250 microns, preferably about 100 microns.
  • the metal foil is preferably introduced in the production of the hollow plastic body according to the invention in addition to the material composite consisting of first layer, second layer and acoustically effective position in the open cavity of the mold, ie the material composite supplied to the cavity in the production process according to the invention is supplemented by a metal foil.
  • the metal foil is at least in the compressed areas thermally z. B. welded to the thermoplastic material of the first layer.
  • the first layer can be achieved if the metal foil 3 is provided with a thermally activatable adhesive layer at least on its surface facing the first layer. This adhesive layer can be thermally activated in the closed mold. In this way, a permanent connection between metal foil and z. B. first layer can be generated.
  • the metal foil is coated on its surface facing away from the first layer with a thermally activatable adhesive layer.
  • the metal foil is coated on both sides with a thermally activatable adhesive layer.
  • the metal foil, the entire surface z. B. covers the first layer. But it can also be provided that the metal foil only such portions z. B. the first layer covered, in which an increased heat input at a proper use of the plastic height I stressess is to be expected.
  • These subregions may be characterized, for example, in that they are spatially adjacent to the exhaust gas line of a motor vehicle.
  • such a metal foil can encompass a passage of a heat-radiating component, such as an exhaust pipe, through the plastic according to the invention, which is higher than the body.
  • plastics used in the plastic according to the invention are chemically identical, that is to say in particular the first and the second plastic or the first, second and third plastics or the first, second, third and fourth plastics, this results in particular advantages when recycling the plastic Plastic hollow body according to the invention.
  • This embodiment is therefore the subject of a particularly preferred development.
  • the inventive method is provided for the production of plastic höh Iarchitecten, and comprises the following steps:
  • thermoplastic first plastic o a plate-shaped or foil-shaped first layer of a thermoplastic first plastic
  • the procedure according to the invention allows the production of plastic hollow bodies whose interior is completely or partially filled with an acoustically effective layer of a fibrous composite.
  • the process control can be chosen so that in the mold, the first and / or second layer of the acoustically effective position dissolves, such that the acoustically effective position substantially only in the compressed sections in mechanical contact with the first and / or second position.
  • the process control can be chosen so that in the mold, the first and / or second layer of the acoustically effective position dissolves, such that the acoustically effective position substantially only in the compressed sections in mechanical contact with the first and / or second position.
  • an air / gas-filled cavity which can be advantageously completed on all sides.
  • air- or gas-filled cavities can be supported by air is sucked out of the cavity when closing the mold.
  • a negative pressure in the cavity can be generated when the air is drawn off.
  • a plurality of suction openings can be formed in the surfaces of the molding tool, via which at least the heated and thus deformable first layer can be said to the tool surface. It can therefore be provided to vacuum-draw the first layer in the mold.
  • Those surfaces of the molding tool on which the second layer comes to rest in the closed mold can be configured analogously. It can therefore be provided to vacuum-draw also the second layer in the mold.
  • air or an inert filling gas can be injected between the first layer and the acoustically effective layer and / or the second layer and the acoustically effective layer, which increases the formation of air- or gas-filled structures in the plastic according to the invention additionally transported.
  • the first layer in the pressurized sections is preferably thermally welded to the second layer and / or to the acoustically effective layer.
  • This can be z. B. by the mold itself when closing the mold.
  • the welding can also be carried out by means of other welding techniques.
  • the welding can be carried out in such a way that it connects the material composite mechanically, at least peripherally, peripherally, but preferably completely circumferentially, so that an interior completely closed against the environment is created.
  • the welding of the first plastic läge with the acoustically effective position and / or the second plastic layer is thus preferably carried out so that the resulting plastic hollow body includes a substantially completely closed air / gas space.
  • the acoustically effective layer comprises binding fibers. These preferably have thermoplastic properties and are adapted to the conditions in the closed heated mold that the bonding fibers melt in the closed heated mold.
  • the binder fibers preferably thermosetting properties such that a certain proportion of the binder fibers cures at elevated temperatures thermosetting.
  • this portion of the binding fibers may for example consist of a so-called "thermosetting resin", ie of a thermosetting resin which has thermosetting properties in the cured state
  • the binding fibers are chosen adapted to the conditions in the closed heated mold that the aforesaid portion of the binder fibers in the closed heated mold thermally cures to a thermoset.
  • the binder fibers preferably comprise a core of a higher melting thermoplastic and a shell of a lower melting thermoplastic.
  • the material of the core is selected so that it substantially does not melt in the production of the plastic according to the invention in the closed mold, but essentially retains its shape.
  • the material of the lower melting jacket is chosen so that the shell substantially melts and loses its shape during the production of the plastic according to the invention in the closed mold so that the softened or molten material of the jacket penetrates the fibers of the fibrous composite and together can stick together.
  • Fig. 1 u. 2 a composite material for carrying out the method according to the invention
  • 3 and 4 introduced into the open cavity of a mold material composite
  • FIG. 11 shows a fifth variant of a product according to the invention produced according to a development of the method according to the invention
  • the method according to the invention is also referred to as "expansion molding presses.”
  • identical reference symbols designate the same components.
  • FIG. 1 shows the individual constituents of a composite material with which the method according to the invention is carried out.
  • the composite material comprises a first layer 10 consisting of a thermoplastic material such as PP or PET, which is plate-shaped and has a thickness in the range between 0.5 and 2.5 mm.
  • a second layer 20 is arranged, which is also made of a thermoplastic material such as PP or PET of the same thickness.
  • the plastic used can be fiber-reinforced, z. B. by means of glass fibers. Additionally or alternatively, the second layer 20 may have an increased thickness which is in the range between one and five millimeters.
  • the plate-shaped first layer 10 and the plate-shaped second layer 20 can be obtained for example by cutting sections of defined length of a continuous material, which is wound on a suitable supply reel.
  • an acoustically effective layer 30 is arranged, which consists of a fibrous composite.
  • the fibrous composite is formed as a nonwoven.
  • the fiber weight of the fibers in the nonwoven is typically between 0.1 and 8 dtex, preferably a fiber weight of 4 dtex, particularly preferably 1 dtex, is not exceeded.
  • the thickness of the acoustically effective layer is usually between one and twenty millimeters, preferably between 5 and 15 millimeters. But it can also be above and below.
  • the basis weight of the acoustically effective third layer is typically in the range of 200 to 400 g / m 2, in particular about 300 g / m 2, when the acoustically effective layer has primarily sound-absorbing properties. If, on the other hand, the acoustically effective layer is primarily intended to have sound-insulating properties, then a weight per unit area of such a sound-insulating layer between typically 500 and 1000 g / m 2 has proven to be advantageous.
  • a cotton fine fiber fleece is used as the acoustically effective layer 30 made of a fibrous composite.
  • a proportion of about 20-40%, preferably 25%, of the fibers contained in the fibrous composite consists of bicomponent binder fibers, which have a thermosetting in the mold dimensionally stable core of a higher melting first thermoplastic, that of a jacket made of a thermoplastic material surrounded, which has a lower melting or softening point and melts or softened under heat in the mold.
  • the inner core consists of a first thermoplastic, which has a melting point of 220 ° C, namely higher crosslinked, longer-chain PP.
  • the jacket consists of a second thermoplastic having a melting point of 100 ° C, namely lower crosslinked, shorter-chain PP.
  • the thermoplastics of core and shell are therefore chemically identical, but have different degrees of crosslinking and chain lengths and thus different softening or melting temperatures.
  • a fleece made of a mixture of PET fibers and viscose fibers is used as the acoustically effective layer 30 of a fibrous composite.
  • a proportion of about 20-40%, preferably 25%, of the fibers contained in the fibrous composite in turn, consists of bicomponent binder fibers which have a duroplastic thermosetting core surrounded by a shell, which is surrounded by a thermoplastic material.
  • a fine fleece made of PET fibers is used as the acoustically effective layer 30 made of a fibrous composite.
  • a proportion of about 20-40%, preferably 25%, of the fibers contained in the fibrous composite consists of binding fibers of a thermosetting thermosetting plastic under heat.
  • bicomponent binding fibers can also be used as in the preceding exemplary embodiments.
  • the binding fibers have a max. Fiber weight of 6 to 7 dtex, preferably the fiber weight is below.
  • a fleece made of glass or mineral wool is used as the acoustically effective layer 30 made of a fibrous composite.
  • the acoustically effective third layer 30 can be obtained by cutting sections of defined length of an endless material, which is wound in each case on a suitable supply reel.
  • Mat-shaped fibrous material is often available as continuous material due to production, which can be wound on supply spools. This makes the handling of the fibrous material for forming the third layer 30 in the context of a method according to the invention is particularly simple and represents a further advantage of the present invention over the hollow plastic body, which is known from EP 2 314 437 AI, as well as its production. Since foams As block products are produced, mat-shaped layers of a foam must generally be obtained by splitting foam blocks. This represents an additional workload in the production of hollow plastic bodies according to EP 2 314 437 Al, which can be saved in the context of the manufacturing method according to the invention.
  • FIG. 1 depicts the individual layers of the material composite individually for clarification
  • FIG. 2 shows the material composite in the form in which it is supplied to the cavity of a molding tool 40.
  • FIG 3 the open cavity of a mold is now shown, which forms a first mold half 40 and a second mold half 45.
  • the two mold halves 45 are heated and movable relative to one another, so that the cavity formed between the mold halves 40 and 45 can be closed.
  • a corresponding mold is widely known from the prior art and is therefore not described in detail.
  • the mold can be heated directly by integrated in the mold halves 40, 45 heating elements. However, it can also be arranged on heated tool tables of a hot plate press, so that heating of the mold halves 40, 45 via the not shown in Figure 3 Tool tables done.
  • Conventional operating temperatures for the molds are in the range of 250 ° C to about 350 ° C, depending on the (thermoplastic) plastic material used for the first layer 10 and optionally second layer 20, preferably in the temperature interval between 250 ° C - 270 ° C and 300 ° C.
  • FIG. 4 now shows the incipient closing of the molding tool by moving the mold halves 40, 45 relative to one another, wherein the material composite introduced into the cavity of the molding tool is also shown. It is indicated by arrows that the thickness of the acoustically effective layer 30 is less than the depth of the form formed in the upper mold half 40 structures.
  • FIG. 5 shows the compression of the composite of material occurring during continued closing of the mold halves, which is accompanied by a detachment of the first layer 10 from the underlying acoustically effective layer 30 in the region of the cavities of the first mold half 40 of the mold marked 50. In these areas, the acoustic layer 30 is less compressed than in the surrounding areas.
  • FIG. 6 shows the closed state of the molding tool in which box-like structures have formed in the first layer 10 due to thermal deformation of the first layer 10. Furthermore, an irreversible deformation of the acoustically effective layer 30 has taken place in the sections pressurized by the mold halves 40, 45 of the mold, which is accompanied by a thermal fusion of the composite material in these areas.
  • an air-filled volume which is designated 60.
  • the shape of the mold is chosen so that the interior of the resulting box structure is completely closed to the environment. This is ensured by an all-round thermal welding of the composite material by an uninterrupted weld.
  • the formation of the air-filled box structures in the context of the method according to the invention cited above is primarily based on the fact that, when the mold halves 40 and 45 of the mold are moved in, air flows over the surface of the mold.
  • the suction openings (not shown) of the first (upper) mold half 40 of the mold are sucked out of the cavity of the mold.
  • the first layer 10 made movable by heating is "sucked" into the box structures of the upper mold half 40 of the mold.
  • This evacuation of the interior of the cavity is indicated by the arrows pointing out of the cavity in FIG.
  • air- or gas-filled (here: box) structures in the context of the exemplified manufacturing process is further supported by additionally air or (inert) gas is injected during the feeding of the composite material to the cavity of the mold, in the area trapped between the acoustically effective layer 30 and the first layer 10 and / or the second layer 20.
  • air or (inert) gas is injected during the feeding of the composite material to the cavity of the mold, in the area trapped between the acoustically effective layer 30 and the first layer 10 and / or the second layer 20. This can be done, for example, when feeding the plate-shaped, first layer 10 and the plate-shaped acoustically effective layer 30 in which compressed air or another inert gas is injected between these layers.
  • the box structure resulting in the embodiment of the method according to the invention in the embodiment discussed is again shown in FIG. 7 in a first variant in which the special process control ensures that a residual material thickness d of the acoustically effective layer 30 remains in the compressed sections 70 of the structure ,
  • This residual material thickness d can be adjusted in a targeted manner by the process control and the shaping of the molding tool.
  • a cotton fiber fleece can be used as a fibrous composite for the acoustically effective layer 30, it is typically between 0.1 and 1 mm.
  • FIG. 8 shows a second product variant, which substantially corresponds to the product variant shown in FIG.
  • a fibrous composite of the acoustically effective layer 30 a fine fiber non-woven fabric made of a thermoplastic such as PP or preferably PET was chosen.
  • the thickness of the fibrous web essentially corresponds to the thickness of the cotton fiber fleece used in the first product variant.
  • the process control in the manufacture of the product shown in Figure 8 has been chosen so that in the compressed sections 70 of the thermoplastic fibrous composite of the acoustic layer 30 has been almost completely displaced.
  • FIG. 9 shows a third variant of the finished product, which was produced by means of a molding tool in which the lower mold half 45 also has such a structuring that the second layer 30 is also subjected to punctiform pressure, so that opposing indentations in both the first layer 10 as well as in the second layer 20 are formed.
  • the mold halves 40 and 45 of the mold are moved in, air is sucked out of the cavity of the mold via suction openings (not shown) formed in the surface of the first (upper) mold half 40 and the second (lower) mold half 45 of the mold.
  • FIG. 10 shows a fourth variant of the finished product, which was produced by means of a molding tool, in which also the lower mold half 45 has a structuring like the second (lower) mold half of the mold shown in FIG.
  • the second layer 30 also forms box-like air volumes 60, which are directed counter to the box structure formed in the first layer 10, but need not necessarily have the same geometry.
  • the boxes forming in the second layer 20 may extend in the same direction as the boxes in the first layer 10 so that the second layer boxes reach into the first layer boxes.
  • the second layer 30 is preferably pressurized selectively when closing the mold, so that advantageously at least selectively opposite indentations in both the first layer 10 and in the form second layer 20.
  • it is particularly easy to displace virtually all of the material of the acoustically effective layer 30 from the compressed sections 70, in particular if a thermoplastic material is used for the fibrous composite of the acoustically effective layer 30, and thus in turn to a mechanical one To achieve particularly high-strength welding of the first layer 10 with the second layer 20.
  • the first and the second plastic can be chemically and / or physically different from one another.
  • the first and the second plastic may have different colors from each other, resulting in design advantages, e.g. in the production of soundproofing elements with a visible side and a functional side can be relevant.
  • the product variants according to FIGS. 7 to 10 can be used in particular as effective acoustic damping elements for building acoustics, the variants according to FIGS. 7 and 8 having particular optical advantages due to the formation of a flat visible side. This can, for.
  • Example 10 by appropriate shaping of the mold half used for the expansion presses, in which the second layer 20 comes into abutment during the expansion press, patterned to produce a visually pleasing decoration of the visible side. Also, by introducing an additional decorative layer (not shown) into the mold used for the expansion press either the first layer 10 and / or the second layer 20 can be provided with an advantageous surface texture, for.
  • an embossable layer on the outside of the finished product, e.g. may consist of a nonwoven fabric is embossed with the first and / or the second layer 20.
  • the variant according to FIG. 9 has a particularly high mechanical stability, whereas the variant according to FIG. 10 shows a particularly high acoustic effectiveness.
  • All product variants have the advantage that the enclosed in the forming air- or gas-filled structures interior of the produced acoustically active element is completely protected against environmental influences. This makes use in areas with increased hygienic requirements, eg. As in the sanitary area, in swimming pools or in hospitals and slaughterhouses, where a simple and residue- free removal of hygienic contaminants such. B. is required by means of direct spraying with a dissolved in water detergent, particularly advantageous.
  • all product variants can be used advantageously as ceiling or wall elements or as suspended or standing soundproofing panels in the building acoustics, z. B. in areas with high noise pollution by machines in the office z. B. as a room divider or in public buildings with high noise pollution, e.g. in schools and colleges, kindergartens, public authorities, railways and airports.
  • the feasible hermetic encapsulation of the gas or air space enclosed in the elements is particularly advantageous because of the increased risk of contamination.
  • the plate- or foil-shaped first plastic may have different mechanical properties than the plate- or foil-shaped second plastic, for. B. by different material strengths of one and the same plastic material can be used.
  • either the second plastic may also be a fiber reinforced plastic (GMT, LWRT) having high impact strength.
  • the first plastic can be an unfilled / non-reinforced thermoplastic such as PP, which can be thermoformed excellently.
  • PP fiber reinforced plastic
  • Such a combination of materials can be z. B. advantageous for the production of acoustically effective engine compartment capsules, wherein the reinforced side facing the vehicle underbody and the PP side to the engine compartment. The PP side then forms the acoustically effective structures.
  • the product variants according to FIGS. 7, 8 and 9 could also reproduce such an engine compartment capsule.
  • the product according to the invention has the particular advantage that a wide variety of material combinations of first layer 10 and second layer 20 can be displayed, which makes it possible, in particular, to realize individual aesthetic designs, for example by different colors of first layer 10 and second layer 20.
  • special requirements for the physical or chemical properties of the first layer 10 and the second layer 20 can be realized.
  • reference is made to an engine compartment capsule for a motor vehicle as results, for example, from EP 0 775 354 B1.
  • the underside of the Motorra to kapsei at the same time forms the vehicle underside and therefore must have an increased mechanical strength.
  • thermoplastics such as GMT or LWRT.
  • acoustic properties are obtained if the box structure directed towards the engine compartment is made of a well-oscillatable, thinner material such as PP.
  • FIG. 11 shows a further exemplary embodiment of a plastic hollow body 1 according to the invention which corresponds in its construction to the product variant shown in FIG. 8.
  • the first layer 10 is covered externally with a Abdeckvlies 2, which spans the thermoformed first layer 10 to form further cavities 70, which also have an acoustic effectiveness, resulting in further advantages in the acoustic behavior of the acoustically effective plastic height I stressess according to this embodiment ,
  • the cover fleece 2 is not in surface contact with the first layer 10, but stands only with peripheral regions of the first layer 10 and the raised regions formed by the partial compression of the first layer 10 and the acoustically effective layer 30 the first layer 10 in direct contact.
  • the fleece 2 is made of PET or PP and has a thickness of 0.75 millimeters. It has a basis weight of about 200 g / m2. It is circumferentially thermally welded to the first layer 10, wherein the web 2 is arranged in an additional process step on the plastic hollow body 1 and welded to the first layer 10, which follows the method shown in Figures 1 to 7.
  • FIG. 12 shows a further exemplary embodiment of a hollow plastic body 1 according to the invention, which again corresponds in its construction to the product variant shown in FIG. 8.
  • the first layer 10 is externally covered with a metal foil 3 made of aluminum or an aluminum foil and having a thickness of about 100 microns.
  • a metal foil 3 made of aluminum or an aluminum foil and having a thickness of about 100 microns.
  • the metal foil 3 introduced into the cavity of the molding tool is provided with a thermally activatable adhesive layer on its surface facing the first layer 10. This is thermally activated in the closed mold and leads to a permanent connection between metal foil 3 and first layer 10.
  • the metal foil 3 increases the thermal resistance of the plastic according to the invention height I body 1, so that it can also be used in areas with increased heat input, z. B. in the vicinity of the exhaust line of a motor vehicle with internal combustion engine.
  • no metal foil 3 is provided, which covers the entire surface of the first layer 10. Rather, the metal foil 3 covers only those portions of the first layer 10, in which an increased heat input in the intended use of the plastic height I stressess is to be expected. These subregions may be characterized, for example, in that they are spatially adjacent to the exhaust gas line of a motor vehicle.
  • a metal foil 3 can embrace a passage of a heat-radiating component, such as an exhaust gas conduit, through the plastic according to the invention, which is the height of the body.
  • the metal foil 3 is arranged on the inner surface of the first layer 10, or one of the surfaces of the second layer 20. Also, a plurality of metal foils 3 may be provided, the individual of the inner or outer surfaces of the first or cover second layer 10, 20.
  • FIG. 13 shows a further exemplary embodiment of a plastic hollow body 1 according to the invention which corresponds in its construction to the product variant shown in FIG. 7.
  • the acoustically effective layer 30 is composed of two partial layers 31 and 32.
  • the first sub-layer 31 has sound-absorbing properties
  • the second sub-layer 32 has sound-insulating properties.
  • the first sub-layer 31 is formed as a fleece made of PET or PP and has a thickness of 8 millimeters and a basis weight of 250 g / m2.
  • the second sub-layer 32 is formed as a needled PET or PP fiber mat and has a thickness of 1.5 millimeters and a basis weight of 800 g / m2.
  • the second sub-layer 32 adjoins the second layer 20 and, with its high basis weight, provides effective acoustic damping of the second layer 20.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to an acoustically active plastic hollow body comprising a material composite composed of a form-stamped plate-like or foil-like first layer (10) made of a thermoplastic first plastic, a possibly embossed, flat or foil-like second layer (20) made of a second plastic, and an acoustically active layer (30) made of fibre composite arranged between the first and the second layers (10, 20). At least sections of the acoustically active layer (30) are compressed in accordance with the embossing of the first layer (10) and/or of the second layer (20). The invention also relates to an advantageous production method for acoustically active plastic hollow bodies.

Description

Bezeichnung: Akustisch wirksamer Kunststoffhohlkörper sowie Verfahren zu dessen Herstellung  Designation: Acoustic plastic hollow body and method for its production
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung von akustisch wirksamen Hohlkörpern aus Kunststoffen, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von akustisch wirksamen Kunststoff höh Ikörpern mittels eines beheizten Formwerkzeugs. Weiterhin betrifft sie akustisch wirksame Kunststoff höh Ikörper mit neuartigen Eigenschaften. The present invention relates to the field of production of acoustically active hollow bodies made of plastics, in particular a method for producing acoustically effective plastic höh Ikörpern means of a heated mold. Furthermore, it relates acoustically effective plastic height Ikörper with novel properties.
Aus dem Stand der Technik sind Schall-Absorber mit einem Bodenteil und einem Strukturteil bekannt, wobei in dem Strukturteil Hohlkammern ausgebildet sind, welche Kammerwände aufweisen und kästchen- bzw. becherartig gebildet sind und wobei weiter das Bodenteil mit dem Strukturteil verbunden ist, bspw. verschweißt ist. Sound absorbers having a bottom part and a structural part are known from the prior art, wherein hollow chambers are formed in the structural part, which have chamber walls and are formed like a box or cup, and where the bottom part is also connected to the structural part, for example welded is.
Ein solcher Absorber ist bspw. aus der DE-OS 27 58 041 bekannt. Bei dem bekannten Absorber sind die Hohlkammern des Strukturteils durch eine ebene Folie als Bodenteil abgedeckt, welch die in den einzelnen Hohlkammern enthaltenen Luftvolumina jeweils luftdicht abschließt. Weiter ist aus der DE-OS 40 11 705 eine weitere Ausführungsform eines solchen Schall-Absorbers bekannt, bei welcher das Strukturteil mit dem Bodenteil nur randseitig verbunden ist. Die Verbindung ist hier über eine elastische Dichtlippe geschaffen. Insgesamt kann der Schall-Absorber auf diese Weise im Blasformverfahren hergestellt werden. Es sind auch Ausführungsformen bekannt, bei welchen jede Hohlkammer mit dem Bodenteil verbunden ist, wobei jedoch eine solche, oben offene Hohlkammer, jeweils als Helm- holtz-Resonator ausgebildet ist. Bei einem aus der DE-PS 32 33 654 bekannten Schall-Absorber sind gleichfalls einzelne separierte Hohlkammern ausgebildet, welche jedoch oberseitig eine Strukturierung in Form einer Nut aufweisen. Such an absorber is, for example, from DE-OS 27 58 041 known. In the known absorber, the hollow chambers of the structural part are covered by a flat film as the bottom part, which closes each of the air volumes contained in the individual hollow chambers airtight. Furthermore, a further embodiment of such a sound absorber is known from DE-OS 40 11 705, in which the structural part is connected to the bottom part only at the edge. The connection is created here via an elastic sealing lip. Overall, the sound absorber can be manufactured in this way in the blow molding process. Embodiments are also known in which each hollow chamber is connected to the bottom part, but such a hollow chamber open at the top is designed in each case as a Helmholtz resonator. In one known from DE-PS 32 33 654 sound absorber individual separated hollow chambers are also formed, which, however, have a structuring in the form of a groove on the upper side.
Darüber hinaus ist zum Stand der Technik noch auf die DE-OS 40 35 177, die DE- PS 42 41 518 und das DE-GM 92 15 132 zu verweisen. In addition, the state of the art still to DE-OS 40 35 177, DE-PS 42 41 518 and DE-GM 92 15 132 refer.
Weiterhin ist aus der DE 195 29 440 ist ein blasgeformter Schallabsorber mit einem Bodenteil und einem Strukturteil bekannt, wobei in dem Strukturteil Hohlkammern ausgebildet sind, welche Kammerwände aufweisen und kästchen- bzw. becherartig ausgebildet sind. Das Bodenteil ist mit dem Strukturteil verbunden, bspw. Verschweißt. Die Hohlkammern sind einseitig offen. Zur schalltechnischen und fertigungstechnischen Verbesserung ist vorgesehen, dass zwischen dem Bodenteil und dem Strukturteil im Bereich der Hohlkammern Verschweißungen zwischen den Kammerwänden des Strukturteils und dem Bodenteil ausgebildet sind und dass alle Hohlkammern des Schallabsorbers, bei Abschluss nach außen, einen gemeinsamen, zwischen dem Strukturteil und dem Bodenteil eingeschlossenen Luftraum zugehören. Furthermore, from DE 195 29 440 a blow-molded sound absorber with a bottom part and a structural part is known, wherein in the structural part hollow chambers are formed, which have chamber walls and box- or cup-shaped. The bottom part is connected to the structural part, for example. Welded. The hollow chambers are open on one side. For sound technical and manufacturing improvement, it is provided that between the bottom part and the structural part in the region of the hollow chambers welded between the chamber walls of the structural part and the bottom part are formed and that all hollow chambers of the sound absorber, when completed to the outside, a common, between the structural part and the Floor part of enclosed airspace.
Im Rahmen der sog. Extrusions-Blasformtechnik wird aus einem thermoplastischen Kunststoff ein Schlauch extrudiert, der mittels eingeblasener Luft expandiert und der Kavität eines beheizten Formwerkzeugs zugeführt wird. In der Kavität können dann auch aufwendiger geformte, nahtlose Hohlkörper geformt werden. Die Struktur schwächende Nähte können auf diese Weise minimiert werden. Nachteilig an der Blasformtechnik ist der verhältnismäßig hohe maschinelle Aufwand, welcher die Verwendung dieser Technik für Kleinserien verbietet. Darüber hinaus sind Kombinationen verschiedener Materialien z. B. mit verschiedenen chemischen oder physikalischen Eigenschaften nicht möglich. Auch das Einbringen weiterer Materialien in den Innenraum eines blasgeformten Bauteils bei dessen Herstellung ist praktisch unmöglich. As part of the so-called. Extrusion blow molding a tube is extruded from a thermoplastic material, which expands by means of injected air and the cavity of a heated mold is supplied. In the cavity then more complex shaped, seamless hollow body can be formed. The structure debilitating seams can be minimized in this way. A disadvantage of the blow molding is the relatively high mechanical complexity, which prohibits the use of this technique for small batches. In addition, combinations of different materials z. B. not possible with different chemical or physical properties. Also, the introduction of other materials in the interior of a blow-molded component during its production is virtually impossible.
Aus der EP 2 314 437 AI ist ein Kunststoff höh Ikörper umfassend einen Materialverbund bestehend aus einer formgeprägten platten- oder folienförmigen ersten Lage aus einem thermoplastischen ersten Kunststoff, einer ggf. formgeprägten platten- oder folienförmigen zweiten Lage aus einem zweiten Kunststoff, und einer zwischen der ersten und der zweiten Lage angeordneten offenzulegen oder gemischtzelligen Schaumlage aus einem dritten Kunststoff bekannt. Weiterhin ist in diesem Dokument ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren für derartige Kunststoffhohlkörper sowie deren vorteilhafte Verwendung als Schallschutzelement, insbesondere als Motorraumkapsel für ein Kraftfahrzeug, offenbart. Aus der EP 2 314 437 AI ergibt sich, dass das dort offenbarte Verfahren ein zum Blasformen alternatives Verfahren zur Herstellung von Kunststoff höh Ikörpern bereitstellen soll . Im Rahmen dieses alternativen Verfahrens spielt die Einbringung einer Lage aus offen- oder gemischtzelligem Schaumstoff in den Innenraum des Kunststoffhohlkörpers eine zentrale Rolle. Im Rahmen des Herstellungsverfahrens wird die Schaumstofflage zumindest abschnittsweise komprimiert, die dabei aus den Zellen des Schaumstoffs entweichende Luft wird zur Expansion des Kunststoffhohlkörpers außerhalb der komprimierten Bereiche genutzt. Es hat sich nun erwiesen, dass die akustische Wirksamkeit von Hohlkörpern, die nach diesem Verfahren hergestellt werden, insgesamt verbessert werden kann. Insbesondere hat es sich erwiesen, dass eine Abstimmung der akustischen Dämpfungseigenschaften eines solchen Hohlkörpers an die Anforderungen eines spezifischen Einsatzzwecks praktisch unmöglich ist, da die die akustischen Eigenschaften bestimmenden strukturellen Eigenschaften der eingebrachten Schaumstofflage in der Praxis nur in sehr geringem Umfang gezielt einstellbar sind. From EP 2 314 437 AI a plastic height Ikörper comprising a composite material consisting of a form-stamped plate or foil-shaped first layer of a thermoplastic first plastic, a possibly form-stamped plate or foil-shaped second layer of a second plastic, and one between the first and second layers arranged to disclose or mixed cellular foam layer of a third plastic known. Furthermore, in this document, an advantageous manufacturing method for such hollow plastic body and their advantageous use as a soundproofing element, in particular as an engine compartment capsule for a motor vehicle, disclosed. It is apparent from EP 2 314 437 A1 that the process disclosed therein is intended to provide a blow molding alternative process for the production of plastic high Ikörpern. In the context of this alternative method, the introduction of a layer of open or mixed cellular foam into the interior of the plastic hollow body plays a central role. As part of the manufacturing process, the Foam layer at least partially compressed, while the escaping from the cells of the foam air is used to expand the plastic hollow body outside the compressed areas. It has now been found that the overall acoustic performance of hollow bodies produced by this process can be improved. In particular, it has been found that a vote of the acoustic damping properties of such a hollow body to the requirements of a specific application purpose is virtually impossible, since the acoustic properties determining structural properties of the introduced foam layer in practice are only selectively adjustable to a very limited extent.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kunststoff höh Ikörper mit verbesserten akustischen Eigenschaften sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen. Object of the present invention is therefore to provide a plastic height Ikörper with improved acoustic properties and a method for its preparation.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen akustisch wirksamen Kunststoff höh Ikörper gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß Anspruch 20. This object is achieved by an acoustically effective plastic height Ikörper according to claim 1 and a method for its production according to claim 20.
Die Unteransprüche betreffen verschiedene vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörpers sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens, die - soweit technisch sinnvoll - beliebig miteinander kombiniert werden können. The dependent claims relate to various advantageous developments of the hollow plastic body according to the invention and the method according to the invention, which - as far as technically feasible - can be combined with each other as desired.
Ein erfindungsgemäßer, akustisch wirksamer Kunststoff höh Ikörper umfasst einen Materialverbund, der zumindest die folgenden Bestandteile aufweist: An inventive, acoustically effective plastic height Ikörper comprises a composite material which has at least the following constituents:
• eine formgeprägte, platten- oder folienförmige erste Lage aus einem thermoplastischen ersten Kunststoff, A stamped, plate-shaped or foil-shaped first layer of a thermoplastic first plastic,
• eine ggf. formgeprägte, platten- oder folienförmige zweite Lage aus einem zweiten Kunststoff,  A possibly form-stamped, plate-shaped or foil-shaped second layer of a second plastic,
• eine zwischen der ersten und der zweiten Lage angeordnete, akustisch wirksame Lage aus einem faserigen Verbund, wobei  • An arranged between the first and the second layer, acoustically effective layer of a fibrous composite, wherein
• die akustisch wirksame Lage zumindest abschnittsweise entsprechend der Formprägung der ersten Lage und/oder der zweiten Lage komprimiert ist. Dabei ist der Kunststoff höh Ikörper bevorzugt so ausgebildet, dass die akustisch wirksame Lage im Wesentlichen nur in den komprimierten Abschnitten in mechanischem Kontakt mit der ersten oder / und der zweiten Lage steht. In den dazwischenliegenden Bereichen bildet der Kunststoff höh Ikörper vorteilhaft luft- oder gasgefüllte Hohlräume bzw. Kammern aus. Es ist aber auch möglich, dass die akustisch wirksame Lage die entstehenden Hohlräume bzw. Kammern im Wesentlichen vollständig ausfüllt. • The acoustically effective position is compressed at least in sections according to the embossing of the first layer and / or the second layer. Here, the plastic height I body is preferably formed so that the acoustically effective position is substantially only in the compressed portions in mechanical contact with the first and / or the second layer. In the intervening areas of the plastic forms höhe Ikörper advantageous air or gas-filled cavities or chambers. But it is also possible that the acoustically effective position substantially completely fills the resulting cavities or chambers.
Unter akustisch wirksamer Lage wird im Kontext der vorliegenden Erfindung eine Lage verstanden, die schallabsorbierende oder/und schalldämmende Eigenschaften aufweist. In the context of the present invention, acoustically effective position is understood as meaning a layer which has sound-absorbing or / and sound-insulating properties.
Ein erfindungsgemäßer Kunststoff höh Ikörper lässt sich beispielsweise hervorragend zur Herstellung von akustisch wirksamen Komponenten zur Verwendung im Motorraum eines Kraftfahrzeugs verwenden, z. B. von Motorraumkapseln, die unterhalb des Motorraums angeordnet sind und diesen gegen die Fahrzeugumgebung abschließen. An inventive plastic height Ikörper can be used, for example, outstanding for the production of acoustically active components for use in the engine compartment of a motor vehicle, for. B. engine compartment capsules, which are arranged below the engine compartment and complete this against the vehicle environment.
Wie vorstehend beschrieben bildet der Kunststoffhohlkörper Hohlräume aus, die in der Regel akustisch wirksam sind. Insbesondere können diese Hohlräume akustische Kammerresonatoren ausbilden, die z. B. Kästchenförmig sein können. Diese Hohlräume können insbesondere ausschließlich in der ersten Lage ausgebildet sein. Möglich ist aber auch, dass einzelne oder alle Hohlräume, insbesondere Kästchen, von der ersten und der zweiten Lage gemeinschaftlich ausgebildet werden. As described above, the hollow plastic body forms cavities which are generally acoustically effective. In particular, these cavities can form acoustic chamber resonators, the z. B. can be box-shaped. These cavities may in particular be formed exclusively in the first position. However, it is also possible for individual or all cavities, in particular boxes, to be formed jointly by the first and the second layer.
Die Dimensionen der Hohlräume, insbesondere Kästchen, werden bevorzugt so gewählt, dass sie eine erhöhte akustische Absorption in denjenigen Frequenzbereichen aufweisen, in denen eine effektive Dämpfung von Schall erwünscht ist. In Bezug auf geeignete Kammerresonatoren sowie deren akustische Eigenschaften wird auf die Lehre des im einleitenden Teil genannten Stands der Technik und insbesondere auf die technische Lehre der EP 2 314 437 AI . Diese bevorzugte Ausgestaltung eignet sich insbesondere zur Realisierung von Motorraumkapseln eines Kraftfahrzeugs, wobei die erste Lage die akustisch wirksamen Hohlräume ausbildet und bei montierter Motorraumkapsel bevorzugt zum Motorraum hin orientiert ist. Bevorzugt weist die akustisch wirksame Lage im erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörper in den nicht komprimierten Bereichen eine Dicke von mindestens 5 Millimetern, bevorzugt mindestens 8 Millimetern und besonders bevorzugt von mindestens 12 Millimetern, auf. Es sind aber ggf. auch größere Dicken möglich. The dimensions of the cavities, in particular boxes, are preferably chosen so that they have an increased acoustic absorption in those frequency ranges in which an effective attenuation of sound is desired. With regard to suitable chamber resonators and their acoustic properties, reference is made to the teaching of the state of the art cited in the introductory part and in particular to the technical teaching of EP 2 314 437 A1. This preferred embodiment is particularly suitable for the realization of engine compartment capsules of a motor vehicle, wherein the first layer forms the acoustically effective cavities and is preferably oriented toward the engine compartment when the engine compartment capsule is mounted. The acoustically effective layer in the hollow plastic body according to the invention preferably has a thickness of at least 5 millimeters, preferably at least 8 millimeters and particularly preferably at least 12 millimeters, in the non-compressed regions. But there are possibly larger thicknesses possible.
Weiterhin bevorzugt weist die akustisch wirksame Lage im erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörper in den komprimierten Bereichen eine Dicke von maximal 4 Millimetern, bevorzugt von maximal 3 Millimetern und besonders bevorzugt von maximal 2 Millimetern, auf. Es sind aber ggf. auf kleinere Dicken möglich. Furthermore, the acoustically effective layer in the plastic according to the invention preferably has a thickness of not more than 4 millimeters, preferably not more than 3 millimeters and particularly preferably not more than 2 millimeters, in the compressed regions. But it may be possible to smaller thicknesses.
Das Flächengewicht der akustisch wirksamen dritten Lage liegt typisch im Bereich von 200 bis 400 g/m2, insbesondere bei etwa 300 g/m2, wenn die akustisch wirksame Lage in erster Linie schallabsorbierende Eigenschaften aufweist. The basis weight of the acoustically effective third layer is typically in the range of 200 to 400 g / m 2, in particular about 300 g / m 2, when the acoustically effective layer has primarily sound-absorbing properties.
Soll die akustisch wirksame Lage hingegen in erster Linie schalldämmende Eigenschaften aufweisen, so hat sich ein Flächengewicht einer solchen schalldämmenden Lage zwischen typisch 500 und 1000 g/m2 als vorteilhaft erwiesen. Besonders bevorzugt wird ein Flächengewicht von 600 bis 800 g/m2. If, on the other hand, the acoustically effective layer is primarily intended to have sound-insulating properties, then a weight per unit area of such a sound-insulating layer between typically 500 and 1000 g / m 2 has proven to be advantageous. Particularly preferred is a basis weight of 600 to 800 g / m2.
Es hat sich erwiesen, dass die im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens auftretende, zumindest lokale Kompression der schalldämmenden Lage zu einer effektiven akustischen Bedämpfung der angrenzenden zweiten Lage führt. It has been found that the at least local compression of the sound-damping layer occurring in the context of the production method according to the invention leads to an effective acoustic damping of the adjacent second layer.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung weist die akustisch wirksame dritte Lage eine erste Teillage auf, die schallabsorbierende Eigenschaften aufweist, und eine zweite Teillage, die schalldämmende Eigenschaften aufweist. In dieser Ausgestaltung kann die erste Teillage als Vlies ausgebildet sein, insbesondere als Abdeckvlies. Die bevorzugten Flächengewichte der Teillagen entsprechen den vorstehend angegebenen. In a particularly advantageous development, the acoustically effective third layer has a first partial layer which has sound-absorbing properties, and a second partial layer which has sound-insulating properties. In this embodiment, the first partial layer may be formed as a nonwoven, in particular as a cover fleece. The preferred basis weights of the partial layers correspond to those given above.
Weiterhin kann in dieser Ausgestaltung die zweite Teillage als Fasermatte ausgebildet sein, die insbesondere vernadelt sein kann. Furthermore, in this embodiment, the second sub-layer may be formed as a fiber mat, which may in particular be needled.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die schalldämmende Teillage unmittelbar an die zweite Lage angrenzt, da sich auf diese Weise eine effektive Bedämpdung der zweiten Lage ergibt, was die akustischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Hohlkörpers positiv beeinflusst. Die zweite Teillage kann aber auch in Richtung der ersten Lage des Kunststoffhohlkörpers orientiert sein und damit in die Hohlräume des Hohlkörpers hinein ragen. Particular advantages arise when the sound-absorbing sub-position is immediately adjacent to the second layer, as in this way an effective Bedämpdung the second layer results, which positively influences the acoustic properties of the hollow body according to the invention. However, the second sub-layer can also be oriented in the direction of the first layer of the hollow plastic body and thus protrude into the cavities of the hollow body.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörpers ist die erste Lage in den komprimierten Abschnitten mit der zweiten Lage und / oder mit der akustisch wirksamen Lage verschweißt, bevorzugt thermisch. Diese Verschweißung ist vorteilhaft dergestalt ausgeführt, dass die Verschweißung den Materialverbund zumindest bereichsweise randseitig verbindet. In a further preferred embodiment of the hollow plastic body according to the invention, the first layer in the compressed sections is welded to the second layer and / or to the acoustically effective layer, preferably thermally. This welding is advantageously carried out in such a way that the welding connects the material composite at least partially edge.
Besondere akustische Vorteile ergeben sich, wenn der Kunststoffhohlkörper einen im Wesentlichen vollständig abgeschlossenen Luftraum einschließt, z. B. durch eine im Wesentlichen vollständig umlaufende, z.B. thermische, Verschweißung. Special acoustic advantages arise when the plastic hollow body includes a substantially completely closed airspace, z. By substantially completely circulating, e.g. thermal, welding.
Es wird darauf hingewiesen, dass dieser vollständig abgeschlossene Luftraum seinerseits in eine Mehrzahl von gegeneinander abgeschlossenen Teil-Lufträumen unterteilt sein kann, aber nicht sein muss. It should be understood that this fully contained airspace may in turn be subdivided into a plurality of mutually closed partial air spaces, but need not be.
Es stellt einen besonderen Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, dass der erste und der zweite Kunststoff chemisch oder / und physikalisch voneinander verschieden sein können, aber nicht müssen. So können der erste und der zweite Kunststoff voneinander verschiedene Farben aufweisen, wodurch sich gestalterische Vorteile ergeben, die z. B. bei der Herstellung von Schallschutzelementen mit einer Sichtseite und einer Funktionsseite relevant werden können. Auch kann der platten- oder folienförmige erste Kunststoff andere mechanische Eigenschaften aufweisen als der platten- oder folienförmige, zweite Kunststoff, z. B. indem verschiedene Materialstärken ein und desselben Kunststoffmaterials oder verschiedener Materialien verwendet werden. Alternativ kann es sich entweder bei dem ersten oder bei dem zweiten Kunststoff oder bei beiden Kunststoffen auch um einen faserverstärkten Kunststoff (z.B. GMT, LWRT) handeln, der eine hohe Schlagzähigkeit aufweist. It is a particular advantage of the method according to the invention that the first and the second plastic can be chemically and / or physically different from each other, but need not. Thus, the first and the second plastic may have different colors from each other, resulting in design advantages, the z. B. in the manufacture of soundproofing elements with a visible side and a functional side can be relevant. Also, the plate or foil-shaped first plastic other mechanical properties than the plate or foil-shaped, second plastic, z. B. by different material thicknesses of the same plastic material or different materials are used. Alternatively, either the first or second plastic or both plastics may be a fiber reinforced plastic (e.g., GMT, LWRT) having high impact resistance.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Kombination erwiesen aus einer zweiten Lage aus einem faserverstärkten Kunststoff und einer ersten Lage aus einem un- gefüllten/nicht verstärkten Thermoplast wie PP, welches sich hervorragend ther- moformen lässt. Eine solche Materialkombination lässt sich z. B. vorteilhaft zur Herstellung von akustisch wirksamen Motorraumkapseln verwenden, wobei die faserverstärkte Seite zum Fahrzeug-Unterboden und die PP-Seite zum Motorraum weist. Die PP-Seite bildet dann die akustisch wirksamen Strukturen aus. A combination which has proven particularly advantageous is a second layer made of a fiber-reinforced plastic and a first layer made of a fiber-reinforced plastic. filled / non-reinforced thermoplastic such as PP, which can be thermoformed very well. Such a combination of materials can be z. B. advantageous for the production of acoustically effective engine compartment capsules, wherein the fiber-reinforced side facing the vehicle underbody and the PP side to the engine compartment. The PP side then forms the acoustically effective structures.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung bildet die zweite Lage im gebrauchsfertigen Kunststoffhohlkörper mechanisch versteifende Rippen aus. Diese versteifen die zweite Lage, so dass Schwingungen der zweiten Lage und damit auch des gesamten Kunststoffhohlkörpers bedämpft bzw. in einen höheren Frequenzbereich verschoben werden. Diese Rippen werden entweder bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im geschlossenen Formwerkzeug in der zweiten Lage ausgebildet, oder die zweite Lage weist schon im der Kavität des Formwerkzeugs zugeführten Materialverbund, der zumindest die erste Lage, die zweite Lage sowie die dazwischen angeordnete akustisch wirksame Lage umfasst, geeignete Rippen auf, die beim Ausformen des erfindungsgemäßen Kunststoff höh I- körpers im geschlossenen Formwerkzeug zumindest teilweise erhalten bleiben. In a particularly preferred embodiment, the second layer in the ready-to-use hollow plastic body forms mechanically stiffening ribs. These stiffen the second layer so that vibrations of the second layer and thus also of the entire hollow plastic body are damped or shifted into a higher frequency range. These ribs are formed either in the implementation of the method according to the invention in the closed mold in the second layer, or the second layer already has in the cavity of the mold supplied composite material comprising at least the first layer, the second layer and the interposed acoustically effective position , Suitable ribs, which remain at least partially preserved in molding the plastic high-I body in the closed mold.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn der für die akustisch wirksame Lage des erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörpers verwendete faserige Verbund Naturfasern, Fasern aus einem dritten Kunststoff und/oder Fasern aus einem mineralischen Material oder ein Gemisch derselben umfasst. It has furthermore proved to be advantageous if the fibrous composite used for the acoustically effective layer of the plastic according to the invention comprises natural fibers, fibers of a third plastic and / or fibers of a mineral material or a mixture thereof.
Naturfasern können insbesondere Fasern pflanzlichen oder auch tierischen Ursprungs sein, so z. B. aus Baumwolle oder Flachs. Als besonders geeignet hat sich die Verwendung eines sogenannten Baumwollfaservlieses erwiesen. Natural fibers may be especially fibers of plant or animal origin, such. B. cotton or flax. The use of a so-called cotton fiber fleece has proven particularly suitable.
Aber auch aus natürlichen Polymeren hergestellte Chemiefasern z. B. auf Cellulo- sebasis sind grundsätzlich für die akustisch wirksame Lage geeignet. Insbesondere hat sich die Verwendung eines Viskosevlieses als vorteilhaft erwiesen. But also made of natural polymers man-made fibers z. B. on cellulose basis are basically suitable for the acoustically effective position. In particular, the use of a Viskosevlieses has proved advantageous.
Als besonders geeigneter (dritter) Kunststoff für ein zur Realisierung der akustisch wirksamen Lage geeignetes Faservlies hat sich insbesondere PET erwiesen. Aber auch Fasern aus anderen Kunststoffen wie PP, PET, PBT oder PA können vorteilhaft für die akustisch wirksame Lage verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der für die akustisch wirksame Lage des erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörpers verwendete faserige Verbund Recycling -Reißfasern aus Industrieabfällen umfasst. Diese können alle vorgenannten Fasertypen umfassen. Insbesondere kann das erwähnte Baumwoll-Faservlies Recycling -Reißfasern aus Industrieabfällen enthalten oder aus solchen bestehen. As a particularly suitable (third) plastic for a suitable for realizing the acoustically effective layer nonwoven PET has been proven in particular. But also fibers made of other plastics such as PP, PET, PBT or PA can be advantageously used for the acoustically effective position. It has proved to be particularly advantageous if the fibrous composite used for the acoustically effective layer of the plastic according to the invention comprises recycled fiber from industrial waste. These may include all the aforementioned fiber types. In particular, the aforementioned cotton fiber nonwoven may contain or consist of recycled industrial fiber waste fibers.
Vorstehend wurde bereits erwähnt, dass es sich bei dem ersten Kunststoff um einen Thermoplast handelt. Bevorzugt handelt es sich auch bei dem zweiten und ggf. auch bei dem dritten Kunststoff um einen Thermoplast. Dabei können sowohl der erste als auch der zweite bzw. dritte Kunststoff vorteilhaft aus der Gruppe bestehend aus den Werkstoffen ABS, GMT, LWRT, PMMA, PVC, PE, PET, PS, PP, PSEVOHPE, PPEVOHPE, PEEK ausgewählt werden. Der zweite und/oder insbesondere der dritte Kunststoff können aber auch ein Duroplast, z. B. ein Aramid, oder ein Elastomer sein. It has already been mentioned above that the first plastic is a thermoplastic. Preferably, the second and possibly also the third plastic is a thermoplastic. In this case, both the first and the second or third plastic can advantageously be selected from the group consisting of the materials ABS, GMT, LWRT, PMMA, PVC, PE, PET, PS, PP, PSEVOHPE, PPEVOHPE, PEEK. The second and / or in particular the third plastic can also be a thermoset, z. As an aramid, or an elastomer.
Für eine effektive Verfahrensführung bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers ist es von wesentlicher Bedeutung, dass der erste und der zweite Kunststoff miteinander verschweißbar sind, insbesondere mittels thermischer Verschweißung. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn auch der dritte Kunststoff - sofern vorhanden - mit dem ersten und/oder dem zweiten Kunststoff verschweißbar ist, bevorzugt thermisch. Beides ist Gegenstand vorteilhafter Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörpers. For effective process control in the production of a hollow body according to the invention, it is of essential importance that the first and the second plastic be welded together, in particular by means of thermal welding. Furthermore, it has proven to be advantageous if the third plastic - if present - with the first and / or the second plastic is welded, preferably thermally. Both are the subject of advantageous developments of the plastic invention height Ikörpers.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörpers weist ein Anteil von zumindest 40%, bevorzugt zumindest 50% und besonders bevorzugt zumindest 60% der im faserigen Verbund enthaltenen Fasern ein Fasergewicht von maximal 8 dtex auf, bevorzugt von maximal 4 dtex und besonders bevorzugt von maximal 1 dtex. Im letzteren Fall kommt demnach ein Feinfaservlies zum Einsatz. Diese Fasergewichte sind insbesondere vorteilhaft, wenn der faserige Verbund Fasern aus Kunststoffen umfasst oder insbesondere aus derartigen Fasern besteht. In a particularly advantageous embodiment of the plastic hollow body according to the invention, a proportion of at least 40%, preferably at least 50% and particularly preferably at least 60% of the fibers contained in the fibrous composite has a maximum fiber weight of 8 dtex, preferably of at most 4 dtex and more preferably of maximum 1 dtex. In the latter case, therefore, a fine fiber fleece is used. These fiber weights are particularly advantageous when the fibrous composite comprises fibers of plastics or, in particular, consists of such fibers.
Es liegt im Rahmen des fachmännischen Könnens, für die konkreten akustischen Bauteilanforderungen geeignete Faserstärken auszuwählen, so dass die akustisch wirksame Lage diejenigen akustischen Eigenschaften aufweist, die zur Realisierung der gewünschten akustischen Eigenschaften erforderlich sind. So kann insbesondere das akustische Absorptionsverhalten insbesondere bezüglich der Frequenz gezielt eingestellt werden durch Auswahl geeigneter Faserstärken des faserigen Verbunds der akustisch wirksamen Lage. It is within the skill of the art to select suitable fiber thicknesses for the specific acoustic component requirements, so that the acoustically effective layer has those acoustic properties that are necessary for realization the desired acoustic properties are required. In particular, the acoustic absorption behavior, in particular with regard to the frequency, can be adjusted in a targeted manner by selecting suitable fiber strengths of the fibrous composite of the acoustically effective layer.
Es stellt einen besonderen Vorteil des vorliegenden akustisch wirksamen Kunststoffhohlkörpers dar, dass sich dessen akustische Eigenschaften gezielt auf die Anforderungen eines spezifischen Einsatzzwecks abstimmen lassen, indem die Fasern in der akustisch wirksamen Lage aus deinem faserigen Verbund angepasst ausgewählt werden. Hierin unterscheidet sich der erfindungsgemäße Hohlkörper insbesondere wesentlich von dem aus der EP 2 314 437 AI bekannten Hohlkörper. Dessen akustische Eigenschaften sind in erster Linie von den ausgebildeten Hohlräumen bestimmt, die akustisch wirksame Resonatoren ausbilden, und erst in zweiter Linie von den akustischen Eigenschaften der dort vorgesehenen Schaumstofflage. Darüber hinaus sind die akustischen Eigenschaften der Schaumstofflage - anders als die Eigenschaften der akustisch wirksamen Lage basierend auf einem faserigen Verbund - insbesondere bezüglich ihres jeweiligen Frequenzgangs praktisch nicht gezielt einstellbar. Anders als bei dem aus dem Stand der Technik vorbekannten Hohlkörper können die akustischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Hohlkörpers daher gezielt auf die spezifischen Anforderungen der beabsichtigten Verwendung des Hohlkörpers abgestimmt werden. It is a particular advantage of the present acoustically effective plastic hollow body that its acoustic properties can be tuned specifically to the requirements of a specific application purpose by the fibers are selected in the acoustically effective position adapted from your fibrous composite. Herein, the hollow body according to the invention differs in particular substantially from the known from EP 2 314 437 AI hollow body. Its acoustic properties are primarily determined by the trained cavities forming acoustically effective resonators, and secondarily by the acoustic properties of the foam layer provided there. In addition, the acoustic properties of the foam layer - unlike the properties of the acoustically effective layer based on a fibrous composite - in particular with respect to their respective frequency response is not practically adjustable. Unlike the previously known from the prior art hollow body, the acoustic properties of the hollow body according to the invention can therefore be tailored to the specific requirements of the intended use of the hollow body.
Weiterhin können die mit dem erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörper erzielbaren Schalldämpfungswerte je nach Einsatzzweck teilweise deutlich über den mit dem aus der EP 2 314 437 AI bekannten Kunststoffhohlkörper erzielbaren Schalldämpfungswerten liegen. Dies erlaubt es, ggf. zusätzlich vorzusehende akustisch wirksame Hohlräume, insbesondere Resonatorstrukturen, zu vereinfachen. Die akustisch wirksame Lage aus einem faserigen Verbund kann insbesondere so abgestimmt werden, dass sie hohe akustische Dämpfungswerte bei höheren Frequenzen aufweist. Hohlraumresonatoren weisen hingegen insbesondere bei tieferen Frequenzen gute Absorptionswerte auf. Durch geeignete Anpassung der akustischen Dämpfungswerte der akustisch wirksamen Lage an die Dämpfungswerte des Kunststoffhohlkörpers, die durch die im Kunststoff höh Ikörper enthaltenen Hohlräume bestimmt werden, kann ein optimal breitbandiges Absorptionsverhalten erreicht werden. Es stellt einen weiteren Vorteil des erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörpers dar, dass aufgrund der hohen akustischen Wirksamkeit der auf einem faserigen Verbund basierenden akustisch wirksamen Lage insbesondere im höheren Frequenzbereich insbesondere solche Hohlraumstrukturen im erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörper entfallen können, die aufgrund ihrer geometrischen Abmessungen das Absorptionsverhalten des Kunststoff höh Ikörpers im höherfrequenten Bereich bestimmen. Da diese Strukturen aufgrund der Wellenlängen im betreffenden Frequenzbereich in der Regel kleine geometrische Abmessungen im Bereich einiger weniger Millimeter aufweisen, stellt ihr Entfall eine deutliche Vereinfachung der ggf. zu realisierenden Strukturen im Kunststoffhohlkörper dar, so dass dessen Herstellung deutlich vereinfacht wird. Furthermore, the sound attenuation values achievable with the hollow plastic body according to the invention, depending on the intended use, can in some cases be significantly greater than the sound attenuation values obtainable with the hollow plastic body known from EP 2 314 437 A1. This makes it possible, if necessary, to additionally provide acoustically effective cavities, in particular resonator structures. In particular, the acoustically effective layer of a fibrous composite can be tuned to have high acoustic attenuation values at higher frequencies. Cavity resonators, however, have good absorption values, especially at lower frequencies. By suitably adapting the acoustic attenuation values of the acoustically effective layer to the attenuation values of the hollow plastic body, which are determined by the cavities contained in the plastic in the plastic body, an optimal broadband absorption behavior can be achieved. It represents a further advantage of the plastic according to the invention height Ikörpers that due to the high acoustic effectiveness of based on a fibrous composite acoustically effective position, in particular in the higher frequency range, in particular such cavity structures in the plastic hollow body according to the invention can account for the height of the absorption behavior of the plastic due to their geometric dimensions Determine I body in the higher frequency range. Since these structures usually have small geometric dimensions in the range of a few millimeters due to the wavelengths in the frequency range in question, their elimination represents a significant simplification of the possibly to be realized structures in the hollow plastic body, so that its production is significantly simplified.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörpers enthält der faserige Verbund weiterhin Bindefasern, die zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff oder einem duroplastisch aushärtenden Kunststoff bestehen. Insbesondere hat es sich bewährt, wenn der Anteil der Bindefasern in der akustisch wirksamen Lage aus einem faserigen Verbund zwischen 10% und 50% beträgt, bevorzugt zwischen 20% und 40%. Die in den faserigen Verbund eingebrachten Bindefasern sorgen dafür, dass die im Rahmen des nachfolgend genauer diskutierten Herstellungsverfahrens der akustisch wirksamen Lage aufgeprägte Struktur dauerhaft erhalten bleibt und keine Relaxation der Lage in den unkomprimierten Zustand auftritt. In an advantageous development of the plastic hollow body according to the invention, the fibrous composite further contains binder fibers, which consist at least partially of a thermoplastic or thermosetting plastic. In particular, it has proven useful if the proportion of binding fibers in the acoustically effective layer of a fibrous composite is between 10% and 50%, preferably between 20% and 40%. The binding fibers introduced into the fibrous composite ensure that the structure impressed in the acoustically active layer manufacturing method discussed in more detail below is permanently retained and no relaxation of the layer into the uncompressed state occurs.
Die Bindefasern können aus einem einzigen Werkstoff bestehen, sie können aber auch verschiedene Werkstoffe aufweisen. Als Werkstoff hat sich beispielsweise PP bewährt. The binding fibers may consist of a single material, but they may also have different materials. As a material, for example, PP has been proven.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Bindefasern ein Fasergewicht zwischen 2 und 6 dtex aufweisen, bevorzugt zwischen 4 und 5 dtex. Aber auch höhere oder insbesondere auch niedrigere Fasergewichte sind möglich. It has proved to be particularly advantageous if the binder fibers have a fiber weight between 2 and 6 dtex, preferably between 4 and 5 dtex. But higher or especially lower fiber weights are possible.
In einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung sind die Bindefasern als Bikom- ponentenfasern ausgebildet, d.h. sie umfassen zwei verschiedene, insbesondere polymere, Werkstoffe. Beispielhaft seien Fasern genannt, die einen Kern aus einem unter Wärmeeinwirkung duroplastisch aushärtenden Polymer (z.B. einem sogenannten„thermosetting resin") aufweisen, der umgeben ist von einer Hülle aus einem thermoplastischen Polymer. Unter Hitzeeinwirkung schmilzt die thermoplastische Hülle der Bindefaser auf und sorgt für eine Verklebung der umgebenden, z. B. lokal mechanisch verpressten Fasern, die nach dem Erstarren des thermoplastischen Materials der Hülle dauerhaft stabil ist. Der unter Hitzeeinwirkung duroplastisch aushärtende Kern sorgt für eine Fixierung des lokal verpressten Faserverbunds im noch heißen Zustand, in dem das thermoplastische Material der Hülle noch fließfähig ist und daher nur eine geringe Bindewirkung entfaltet. In a particularly preferred further development, the binding fibers are designed as bicomponent fibers, ie they comprise two different, in particular polymeric, materials. By way of example, fibers may be mentioned which have a core of a thermosetting, thermosetting polymer (for example a so-called "thermosetting resin") surrounded by a shell a thermoplastic polymer. Under the influence of heat melts the thermoplastic shell of the binder fiber and ensures a bonding of the surrounding, eg. B. locally mechanically compressed fibers, which is permanently stable after the solidification of the thermoplastic material of the shell. The heat-curing thermoset core ensures a fixation of the locally compressed fiber composite in the still hot state in which the thermoplastic material of the shell is still flowable and therefore unfolds only a small binding effect.
Als besonders vorteilhaft haben sich Bindefasern erwiesen, die zumindest aus zwei thermoplastischen Komponenten bestehen, die unterschiedliche Schmelzpunkte aufweisen. So kann ein innenliegender Kern aus einem ersten Thermoplasten bestehen, der einen hohen Schmelzpunkt aufweist, der beispielsweise oberhalb von 130°C, bevorzugt oberhalb von 150°C und besonders bevorzugt oberhalb von 170°C liegt. Dieser Kern kann von einem Mantel aus einem zweiten Thermoplasten umgeben sein, der einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, der bevorzugt unterhalb von 130°C liegt, besonders bevorzugt unterhalb von 120°C. Bevorzugt liegen die Schmelzpunkte der beiden Thermoplaste um mindestens 30°C auseinander, bevorzugt um zumindest 50°C, besonders bevorzugt um 100°C oder mehr. Insbesondere können die beiden Thermoplaste chemisch identisch sein kann, aber unterschiedliche Vernetzungsgrade oder/und Kettenlängen aufweisen. Als geeigneter Werkstoff sowohl für den Kern als auch für den Mantel hat sich wiederum PP erwiesen. In dieser Ausgestaltung übernimmt der höherschmelzende Kern die Funktion des duroplastisch aushärtenden Anteils des vorausgehenden Ausführungsbeispiels. Binding fibers have proved to be particularly advantageous which consist of at least two thermoplastic components which have different melting points. Thus, an internal core may consist of a first thermoplastic which has a high melting point, for example above 130 ° C., preferably above 150 ° C. and particularly preferably above 170 ° C. This core may be surrounded by a jacket of a second thermoplastic having a low melting point, which is preferably below 130 ° C, more preferably below 120 ° C. Preferably, the melting points of the two thermoplastics are at least 30 ° C apart, preferably by at least 50 ° C, more preferably by 100 ° C or more. In particular, the two thermoplastics can be chemically identical, but have different degrees of crosslinking and / or chain lengths. As a suitable material for both the core and the jacket, in turn, PP has proven. In this embodiment, the higher melting core assumes the function of the duroplastic hardening portion of the preceding embodiment.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörpers enthält der faserige Verbund weiterhin einen ausreagierten und damit vernetzten Binder, der beispielsweise ein ausreagiertes Phenolharz oder/und ein ausreagiertes Melaminharz umfassen oder aus diesem bestehen kann. In dieser Weiterbildung sorgt der vor der Durchführung des nachfolgend genauer diskutierten erfindungsgemäßen Herstellverfahrens in den faserigen Verbund eingebrachte vernetzungsfähige Binder dafür, dass die im Rahmen des Herstellungsverfahrens der akustisch wirksamen Lage aufgeprägte Struktur dauerhaft erhalten bleibt und keine Relaxation der Lage in den unkomprimierten Zustand auftritt. Der vernetzende Binder kann im unverarbeiteten Materialverbund, der zumindest die plattenförmige erste Lage, die plattenförmige zweite Lage sowie die akustisch wirksame Lage aus einem faserigen Verbund umfasst, in pulvriger Form vorliegen und die erwähnten Harze in reaktionsfähiger Form enthalten. In a further advantageous development of the plastic hollow body according to the invention, the fibrous composite further contains a reacted and thus crosslinked binder, which may comprise or consist of, for example, a fully reacted phenolic resin and / or a fully reacted melamine resin. In this development, the crosslinkable binder introduced into the fibrous composite prior to carrying out the production process according to the invention which is discussed in greater detail below ensures that the structure impressed in the course of the manufacturing process of the acoustically effective layer is permanently retained and no relaxation of the layer into the uncompressed state occurs. The crosslinking binder can be present in powdered form in the unprocessed composite material comprising at least the plate-shaped first layer, the plate-shaped second layer and the acoustically active layer of a fibrous composite and contain the mentioned resins in a reactive form.
Die Verwendung eines vernetzenden/vernetzten Binders hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die akustisch wirksame Lage mineralische Fasern umfasst oder aus diesen besteht. The use of a crosslinking / crosslinked binder has proven to be particularly advantageous when the acoustically effective layer comprises or consists of mineral fibers.
Für den Herstellungsprozess eines erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörpers hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der erste und der zweite Kunststoff thermisch miteinander verschweißbar sind. In diesem Fall kann der Kunststoff höh Ikörper besonders einfach und effizient mittels einer bevorzugten Ausgestaltung des nachstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden. For the production process of a plastic according to the invention, it has proven to be particularly advantageous if the first and the second plastics are thermally fusible with one another. In this case, the plastic height Ikörper can be produced particularly simply and efficiently by means of a preferred embodiment of the method according to the invention described below.
Nochmals verbesserte Produkteigenschaften erhält man, wenn weiterhin auch der ggf. vorhandene dritte Kunststoff der akustisch wirksamen Lage thermisch mit dem ersten und/oder dem zweiten Kunststoff verschweißbar ist. Once again improved product properties are obtained if, furthermore, the possibly present third plastic of the acoustically effective layer can be thermally welded to the first and / or the second plastic.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörpers ist die platten- oder folienförmige erste Lage oder die platten- oder folienförmige, zweite Lage mit einem Abdeckvlies abgedeckt, wobei das Abdeckvlies auf der außenliegenden Oberfläche des Kunststoff höh Ikörpers angeordnet ist. Dieses Abdeckvlies kann einerseits dazu vorgesehen sein, die Optik des Kunststoffhohlkörpers zu verändern und insbesondere zu verbessern. Andererseits kann sie die mechanischen Eigenschaften der Lage verändern und insbesondere verbessern, an der sie angeordnet ist. Insbesondere kann das Abdeckvlies die Abriebfestigkeit und/oder die Schlagzähheit der Lage verbessern. In an advantageous development of the hollow plastic body according to the invention, the plate-like or foil-shaped first layer or the plate-like or foil-shaped, second layer is covered with a cover fleece, wherein the cover fleece is arranged on the outer surface of the plastic height Ikörpers. This cover fleece can on the one hand be provided to change the appearance of the hollow plastic body and in particular to improve. On the other hand, it can change the mechanical properties of the layer and in particular improve it on which it is arranged. In particular, the cover fleece can improve the abrasion resistance and / or the impact resistance of the layer.
Ist die erste Lage mit dem Abdeckvlies abgedeckt, kann vorgesehen sein, dass das Abdeckvlies nicht in flächigem Kontakt mit der gesamten ersten Lage steht, sondern nur mit randseitigen Bereichen der ersten Lage und den durch die abschnittsweise Kompression der ersten Lage und der akustisch wirksamen Lage entstandenen erhabenen Bereichen der ersten Lage. In dieser Ausgestaltung überspannt das Abdeckvlies die z. B. thermogeformte erste Lage unter Ausbildung weiterer Hohlräume, die ebenfalls eine akustische Wirksamkeit aufweisen, wodurch sich weitere Vorteile im akustischen Verhalten des erfindungsgemäßen akustisch wirksamen Kunststoff höh Ikörpers ergeben. If the first layer covered with the cover fleece, it can be provided that the cover fleece is not in surface contact with the entire first layer, but only with edge regions of the first layer and the resulting by the partial compression of the first layer and the acoustically effective position sublime areas of the first location. In this embodiment, this spans Cover fleece z. B. thermoformed first layer to form further cavities, which also have an acoustic effectiveness, resulting in further advantages in the acoustic behavior of the inventive acoustically effective plastic height Ikörpers.
Vorteilhaft besteht das Abdeckvlies aus Fasern aus einem vierten Kunststoff, aus Naturfasern oder aus mineralischen Fasern, oder einer Mischung derselben. Besonders vorteilhaft können Vliese aus Glasfasern verwendet werden. Advantageously, the cover fleece consists of fibers of a fourth plastic, natural fibers or mineral fibers, or a mixture thereof. Nonwovens made of glass fibers can be used particularly advantageously.
Sofern das Abdeckvlies aus einem vierten Kunststoff besteht, wird dieser ausgewählt aus der Gruppe Thermoplast, Duroplast oder Elastomer, wobei sich die Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffs analog zum Kunststoff der ersten Lage oder eines duroplastischen Kunststoffs wie Aramid als vorteilhaft erwiesen hat. Bevorzugt ist der vierte Kunststoff mit dem Kunststoff derjenigen Lage verschweißbar, insbesondere thermisch verschweißbar, auf deren außenliegender Oberfläche das Abdeckvlies angeordnet ist. If the cover fleece consists of a fourth plastic, this is selected from the group consisting of thermoplastic, thermoset or elastomer, wherein the use of a thermoplastic material analogous to the plastic of the first layer or a thermosetting plastic such as aramid has proven to be advantageous. Preferably, the fourth plastic with the plastic of that layer is welded, in particular thermally welded, on the outer surface of the cover fleece is arranged.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörper weiterhin zumindest eine thermisch wirksame Metallfolie auf. Die Metallfolie erhöht durch ihre Wärmereflexionsfähigkeit die thermische Widerstandsfähigkeit des erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörpers, so dass dieser auch in Bereichen mit erhöhtem Wärmeeintrag verwendet werden kann, z. B. in der Nähe des Abgasstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine. In a further advantageous development, the plastic hollow body according to the invention further comprises at least one thermally active metal foil. The metal foil increases by their heat-reflecting ability, the thermal resistance of the plastic hollow body according to the invention, so that it can also be used in areas with increased heat input, z. B. in the vicinity of the exhaust line of a motor vehicle with internal combustion engine.
Die Metallfolie kann die gesamte außen- oder innenliegende Oberfläche der ersten oder zweiten Lage abdecken, oder auch nur Teilbereiche davon. The metal foil can cover the entire outer or inner surface of the first or second layer, or only partial areas thereof.
Weiterhin können auch mehrere Metallfolien vorgesehen sein, die auf verschiedenen innen- oder außenliegenden Oberflächen der ersten oder zweiten Lage angeordnet sind. Furthermore, it is also possible to provide a plurality of metal foils which are arranged on different inner or outer surfaces of the first or second layer.
Die Metallfolie besteht bevorzugt aus einem Metall mit hoher Reflektivität für Wärmestrahlung und kann beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumfolie bestehen . Die Dicke der Metallfolie hängt vom verwendeten Werkstoff ab und beträgt typisch zwischen 50 und 250 Mikrometer, bevorzugt etwa 100 Mikrometer. Die Metallfolie wird bevorzugt bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörpers zusätzlich zum Materialverbund bestehend aus erster Lage, zweiter Lage und akustisch wirksamer Lage in die geöffnete Kavität des Formwerkzeugs eingebracht, d.h. der der Kavität im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zugeführte Materialverbund wird um eine Metallfolie ergänzt. The metal foil is preferably made of a metal with high reflectivity for heat radiation and may for example consist of aluminum or an aluminum foil. The thickness of the metal foil depends on the material used and is typically between 50 and 250 microns, preferably about 100 microns. The metal foil is preferably introduced in the production of the hollow plastic body according to the invention in addition to the material composite consisting of first layer, second layer and acoustically effective position in the open cavity of the mold, ie the material composite supplied to the cavity in the production process according to the invention is supplemented by a metal foil.
Beim Schließen der Formhälften und des Formwerkzeugs wird die Metallfolie zumindest in den komprimierten Bereichen thermisch z. B. mit dem thermoplastischen Kunststoff der ersten Lage verschweißt. When closing the mold halves and the mold, the metal foil is at least in the compressed areas thermally z. B. welded to the thermoplastic material of the first layer.
Eine noch bessere Anhaftung der Metallfolie bei thermisch verschweißbarer, also z. B. thermoplastischer, z. B. erster Lage bzw. überhaupt eine Anhaftung bei einer nicht thermisch verschweißbaren z.B. ersten Lage kann erzielt werden, wenn die Metallfolie 3 zumindest auf ihrer der ersten Lage zugewandten Oberfläche mit einer thermisch aktivierbaren Kleberschicht versehen ist. Diese Kleberschicht kann im geschlossenen Formwerkzeug thermisch aktiviert werden. Auf diese Weise kann eine unlösbare Verbindung zwischen Metallfolie und z. B. erster Lage erzeugt werden. An even better adhesion of the metal foil at thermally welded, so z. B. thermoplastic, z. B. first layer or even an adhesion with a non-thermally weldable, e.g. The first layer can be achieved if the metal foil 3 is provided with a thermally activatable adhesive layer at least on its surface facing the first layer. This adhesive layer can be thermally activated in the closed mold. In this way, a permanent connection between metal foil and z. B. first layer can be generated.
In einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung ist die Metallfolie auf ihrer der ersten Lage abgewandten Oberfläche mit einer thermisch aktivierbaren Kleberschicht beschichtet. In a preferred alternative embodiment, the metal foil is coated on its surface facing away from the first layer with a thermally activatable adhesive layer.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Metallfolie beidseitig mit einer thermisch aktivierbaren Kleberschicht beschichtet. In a further preferred embodiment, the metal foil is coated on both sides with a thermally activatable adhesive layer.
Es kann vorgesehen sein, dass die Metallfolie die gesamte Oberfläche z. B. der ersten Lage abdeckt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Metallfolie nur solche Teilbereiche z. B. der ersten Lage bedeckt, in denen ein erhöhter Wärmeeintrag bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Kunststoff höh Ikörpers zu erwarten ist. Diese Teilbereiche können beispielsweise dadurch gekennzeichnet sein, dass sie räumlich unmittelbar an den Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs angrenzen. Insbesondere kann eine solche Metallfolie eine Durchführung eines Wärmeabstrahlenden Bauteils wie einer Abgasleitung durch den erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörper umgreifen. Sind alle im erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörper verwendeten Kunststoffe chemisch identisch, also insbesondere der erste und der zweite Kunststoff bzw. der erste, zweite und dritte Kunststoff bzw. der der erste, zweite, dritte und vierte Kunststoff, so ergeben sich besondere Vorteile beim Recycling des erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörpers. Diese Ausgestaltung ist daher Gegenstand einer besonders bevorzugten Weiterbildung. It can be provided that the metal foil, the entire surface z. B. covers the first layer. But it can also be provided that the metal foil only such portions z. B. the first layer covered, in which an increased heat input at a proper use of the plastic height Ikörpers is to be expected. These subregions may be characterized, for example, in that they are spatially adjacent to the exhaust gas line of a motor vehicle. In particular, such a metal foil can encompass a passage of a heat-radiating component, such as an exhaust pipe, through the plastic according to the invention, which is higher than the body. If all plastics used in the plastic according to the invention are chemically identical, that is to say in particular the first and the second plastic or the first, second and third plastics or the first, second, third and fourth plastics, this results in particular advantages when recycling the plastic Plastic hollow body according to the invention. This embodiment is therefore the subject of a particularly preferred development.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung von Kunststoff höh Ikörpern vorgesehen, und weist folgende Verfahrensschritte auf: The inventive method is provided for the production of plastic höh Ikörpern, and comprises the following steps:
• Bereitstellen eines Materialverbunds bestehend aus • Providing a composite of materials consisting of
o einer platten- oder folienförmigen ersten Lage aus einem thermoplastischen ersten Kunststoff,  o a plate-shaped or foil-shaped first layer of a thermoplastic first plastic,
o einer platten- oder folienförmigen zweiten Lage aus einem zweiten Kunststoff,  o a plate-shaped or film-shaped second layer of a second plastic,
o einer zwischen der ersten und der zweiten Lage angeordneten plat- tenförmigen, akustisch wirksamen Lage aus einem faserigen Verbund,  o a plate-shaped, acoustically effective layer of a fibrous composite arranged between the first and the second layer,
• Zuführen des Materialverbunds zu der geöffneten Kavität eines beheizten Formwerkzeugs, und  Feeding the composite material to the opened cavity of a heated mold, and
• Schließen des Formwerkzeugs, wobei zumindest abschnittsweise Druck auf den Materialverbund ausgeübt wird, dergestalt, dass in den druckbeaufschlagten Abschnitten die erste und/oder zweite Lage thermogeformt sowie die akustisch wirksame Lage komprimiert wird, woraus eine dauerhafte Verformung zumindest der ersten Lage und/oder der zweiten Lage aus ihrer bevorzugt ebenen Ausgangskonfiguration und der akustisch wirksamen Lage resultiert.  Closing of the mold, wherein at least partially pressure is exerted on the composite material, such that in the pressurized sections, the first and / or second layer thermoformed and the acoustically effective layer is compressed, resulting in a permanent deformation of at least the first layer and / or the second layer resulting from their preferred flat initial configuration and the acoustically effective position.
Die erfindungsgemäße Verfahrensweise erlaubt die Herstellung von Kunststoffhohlkörpern, deren Innenraum ganz oder teilweise mit einer akustisch wirksamen Lage aus einem faserigen Verbund ausgefüllt ist. Dabei kann die Verfahrensführung so gewählt werden, dass sich im Formwerkzeug die erste oder/und zweite Lage von der akustisch wirksamen Lage löst, dergestalt, dass die akustisch wirksame Lage im Wesentlichen nur in den komprimierten Abschnitten in mechanischem Kontakt mit der ersten oder / und der zweiten Lage steht. In den Bereichen ohne mechanischen Kontakt bildet sich ein luft-/gasgefüllter Hohlraum, der vorteilhaft allseitig abgeschlossen sein kann. The procedure according to the invention allows the production of plastic hollow bodies whose interior is completely or partially filled with an acoustically effective layer of a fibrous composite. In this case, the process control can be chosen so that in the mold, the first and / or second layer of the acoustically effective position dissolves, such that the acoustically effective position substantially only in the compressed sections in mechanical contact with the first and / or second position. In the fields of without mechanical contact forms an air / gas-filled cavity, which can be advantageously completed on all sides.
Die Ausbildung von luft- bzw. gasgefüllten Hohlräumen kann unterstützt werden, indem beim Schließen des Formwerkzeugs Luft aus der Kavität abgesaugt wird. Insbesondere kann beim Absaugen der Luft ein Unterdruck in der Kavität erzeugt werden. Insbesondere kann eine Vielzahl von Absaugöffnungen in den Oberflächen des Formwerkzeugs ausgebildet werden, über die zumindest die erwärmte und damit verformbare erste Lage an die Werkzeugoberfläche gesagt werden kann. Es kann also vorgesehen sein, die erste Lage im Formwerkzeug vakuumtiefzuziehen. The formation of air- or gas-filled cavities can be supported by air is sucked out of the cavity when closing the mold. In particular, a negative pressure in the cavity can be generated when the air is drawn off. In particular, a plurality of suction openings can be formed in the surfaces of the molding tool, via which at least the heated and thus deformable first layer can be said to the tool surface. It can therefore be provided to vacuum-draw the first layer in the mold.
Diejenigen Oberflächen des Formwerkzeugs, an denen die zweite Lage im geschlossenen Formwerkzeug zur Anlage gelangt, können analog ausgestaltet werden. Es kann also vorgesehen sein, auch die zweite Lage im Formwerkzeug vakuumtiefzuziehen. Those surfaces of the molding tool on which the second layer comes to rest in the closed mold can be configured analogously. It can therefore be provided to vacuum-draw also the second layer in the mold.
Alternativ oder unterstützend kann beim Schließen des Formwerkzeugs Luft oder ein inertes Füllgas zwischen die erste Lage und die akustisch wirksame Lage oder / und die zweite Lage und die akustisch wirksame Lage eingeblasen werden, was die Ausbildung von luft- oder gasgefüllten Strukturen im erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörper zusätzlich befördert. Alternatively or supportively, when the mold is closed, air or an inert filling gas can be injected between the first layer and the acoustically effective layer and / or the second layer and the acoustically effective layer, which increases the formation of air- or gas-filled structures in the plastic according to the invention additionally transported.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die erste Lage in den druckbeaufschlagten Abschnitten mit der zweiten Lage und / oder mit der akustisch wirksamen Lage bevorzugt thermisch verschweißt. Dies kann z. B. durch das Formwerkzeug selbst beim Schließen des Formwerkzeugs erfolgen. Die Verschweißung kann ggf. aber auch mittels anderer Schweißtechniken ausgeführt werden. Insbesondere kann die Verschweißung so ausgeführt werden, dass sie den Materialverbund zumindest bereichsweise randseitig mechanisch verbindet, bevorzugt aber vollständig umlaufend, so dass ein gegen die Umgebung vollständig abgeschlossener Innenraum entsteht. Die Verschweißung der ersten Kunststoff läge mit der akustisch wirksamen Lage und/oder der zweiten Kunststofflage wird also bevorzugt so ausgeführt, dass der entstehende Kunststoffhohlkörper einen im Wesentlichen vollständig abgeschlossenen Luft- / Gasraum einschließt. In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die akustisch wirksame Lage Bindefasern. Diese weisen bevorzugt thermoplastische Eigenschaften auf und sind so an die Gegebenheiten im geschlossenen beheizten Formwerkzeug angepasst, dass die Bindefasern im geschlossenen beheizten Formwerkzeug aufschmelzen. In a preferred embodiment of the method, the first layer in the pressurized sections is preferably thermally welded to the second layer and / or to the acoustically effective layer. This can be z. B. by the mold itself when closing the mold. If necessary, however, the welding can also be carried out by means of other welding techniques. In particular, the welding can be carried out in such a way that it connects the material composite mechanically, at least peripherally, peripherally, but preferably completely circumferentially, so that an interior completely closed against the environment is created. The welding of the first plastic läge with the acoustically effective position and / or the second plastic layer is thus preferably carried out so that the resulting plastic hollow body includes a substantially completely closed air / gas space. In an advantageous development of the method according to the invention, the acoustically effective layer comprises binding fibers. These preferably have thermoplastic properties and are adapted to the conditions in the closed heated mold that the bonding fibers melt in the closed heated mold.
Alternativ weisen die Bindefasern bevorzugt duroplastische Eigenschaften dergestalt auf, dass ein bestimmter Anteil der Bindefasern bei erhöhten Temperaturen duroplastisch aushärtet. Dieser Anteil der Bindefasern kann also beispielsweise aus einem sog.„thermosetting resin" bestehen, also aus einem thermisch aushärtenden Harz, welches im ausgehärteten Zustand duroplastische Eigenschaften aufweist. In dieser Ausgestaltung werden die Bindefasern so an die Gegebenheiten im geschlossenen beheizten Formwerkzeug angepasst gewählt, dass der vorgenannte Anteil der Bindefasern im geschlossenen beheizten Formwerkzeug thermisch zu einem Duroplast aushärtet. Alternatively, the binder fibers preferably thermosetting properties such that a certain proportion of the binder fibers cures at elevated temperatures thermosetting. Thus, this portion of the binding fibers may for example consist of a so-called "thermosetting resin", ie of a thermosetting resin which has thermosetting properties in the cured state In this embodiment, the binding fibers are chosen adapted to the conditions in the closed heated mold that the aforesaid portion of the binder fibers in the closed heated mold thermally cures to a thermoset.
Alternativ weisen die Bindefasern bevorzugt einen Kern aus einem höherschmelzenden Thermoplasten und einen Mantel aus einem niedrigerschmelzenden Thermoplasten auf. Das Material des Kerns ist so gewählt, dass dieser bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörpers im geschlossenen Formwerkzeug im Wesentlichen nicht aufschmilzt, sondern seine Form im Wesentlichen beibehält. Das Material des niedrigerschmelzenden Mantels hingegen ist so gewählt, dass der Mantel bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörpers im geschlossenen Formwerkzeug im Wesentlichen aufschmilzt und seine Form verliert, so dass das erweichte bzw. aufgeschmolzene Material des Mantels die Fasern des faserigen Verbunds durchdringen und miteinander verkleben kann. Alternatively, the binder fibers preferably comprise a core of a higher melting thermoplastic and a shell of a lower melting thermoplastic. The material of the core is selected so that it substantially does not melt in the production of the plastic according to the invention in the closed mold, but essentially retains its shape. By contrast, the material of the lower melting jacket is chosen so that the shell substantially melts and loses its shape during the production of the plastic according to the invention in the closed mold so that the softened or molten material of the jacket penetrates the fibers of the fibrous composite and together can stick together.
Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen Hohlkörpers ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgend diskutierten Ausführungsbeispielen. Diese sind exemplarisch und nicht einschränkend zu verstehen und werden anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen : Further advantages and features of the method according to the invention and the hollow body according to the invention will become apparent from the dependent claims and the embodiments discussed below. These are to be understood as exemplary and not restrictive and are explained in more detail with reference to the drawing. In this show:
Fig. 1 u. 2 : einen Materialverbund zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3 und 4: den in die geöffnete Kavität eines Formwerkzeugs eingebrachten Materialverbund, Fig. 1 u. 2: a composite material for carrying out the method according to the invention, 3 and 4: introduced into the open cavity of a mold material composite,
Fig. 4: das Formwerkzeug mit eingebrachtem Materialverbund während des Schließvorgangs, 4 shows the mold with introduced composite material during the closing process,
Fig. 5 : das weitgehend geschlossene Formwerkzeug mit eingebrachtem Materialverbund, in dem sich Hohlkörper auszubilden beginnen, 5: the largely closed mold with incorporated composite material, in which begin to form hollow body,
Fig. 6 : das vollständig geschlossene Formwerkzeug mit eingebrachtem Materialverbund, in dem sich Hohlkörper ausgebildet haben, 6: the completely closed mold with incorporated composite material in which hollow bodies have been formed,
Fig. 7 : eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Produkts hergestellt gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens, 7 shows a first variant of a product according to the invention produced according to the method according to the invention,
Fig. 8 : eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Produkts hergestellt gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens, 8 shows a second variant of a product according to the invention prepared according to the method according to the invention,
Fig. 9 : eine dritte Variante eines erfindungsgemäßen Produkts hergestellt gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens, 9 shows a third variant of a product according to the invention produced according to the method according to the invention,
Fig. 10 : eine vierte Variante eines erfindungsgemäßen Produkts hergestellt gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens, 10 shows a fourth variant of a product according to the invention produced according to the method according to the invention,
Fig. 11 : eine fünfte Variante eines erfindungsgemäßen Produkts hergestellt gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 11 shows a fifth variant of a product according to the invention produced according to a development of the method according to the invention,
Fig. 12 : eine sechste Variante eines erfindungsgemäßen Produkts hergestellt gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 13 : eine fünfte Variante eines erfindungsgemäßen Produkts hergestellt gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 12 shows a sixth variant of a product according to the invention produced according to a development of the method according to the invention, and 13 shows a fifth variant of a product according to the invention produced according to a development of the method according to the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auch als„Expansionsformpressen" bezeichnet. In den Ausführungsbeispielen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten. In the context of the present application, the method according to the invention is also referred to as "expansion molding presses." In the exemplary embodiments, identical reference symbols designate the same components.
Figur 1 zeigt die einzelnen Bestandteile eines Materialverbunds, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird. Der Materialverbund umfasst eine erste Lage 10 bestehend aus einem thermoplastischen Material wie PP oder PET, die plattenförmig ist und eine Dicke im Bereich zwischen 0,5 und 2,5 mm aufweist. Unterseitig ist eine zweite Lage 20 angeordnet, die ebenfalls aus einem thermoplastischem Kunststoff wie PP oder PET gleicher Dicke. FIG. 1 shows the individual constituents of a composite material with which the method according to the invention is carried out. The composite material comprises a first layer 10 consisting of a thermoplastic material such as PP or PET, which is plate-shaped and has a thickness in the range between 0.5 and 2.5 mm. On the underside, a second layer 20 is arranged, which is also made of a thermoplastic material such as PP or PET of the same thickness.
Werden erhöhte mechanische Anforderungen an die zweite Lage 20 gestellt, so kann der verwendete Kunststoff faserverstärkt werden, z. B. mittels Glasfasern. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Lage 20 eine erhöhte Dicke aufweisen, die im Bereich zwischen einem und fünf Millimetern liegt. If increased mechanical requirements placed on the second layer 20, the plastic used can be fiber-reinforced, z. B. by means of glass fibers. Additionally or alternatively, the second layer 20 may have an increased thickness which is in the range between one and five millimeters.
Die plattenförmige erste Lage 10 sowie die plattenförmige zweite Lage 20 können beispielsweise durch Ablängen von Abschnitten definierter Länge von einem Endlosmaterial gewonnen werden, welches jeweils auf einer geeigneten Vorratsspule aufgespult ist. The plate-shaped first layer 10 and the plate-shaped second layer 20 can be obtained for example by cutting sections of defined length of a continuous material, which is wound on a suitable supply reel.
Zwischen der ersten Lage 10 und der zweiten Lage 20 ist eine akustisch wirksame Lage 30 angeordnet, die aus einem faserigen Verbund besteht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der faserige Verbund als Vlies ausgebildet. Das Fasergewicht der Fasern im Vlies beträgt typisch zwischen 0,1 und 8 dtex, bevorzugt wird ein Fasergewicht von 4 dtex, besonders bevorzugt von 1 dtex, nicht überschritten. Between the first layer 10 and the second layer 20, an acoustically effective layer 30 is arranged, which consists of a fibrous composite. In the illustrated embodiment, the fibrous composite is formed as a nonwoven. The fiber weight of the fibers in the nonwoven is typically between 0.1 and 8 dtex, preferably a fiber weight of 4 dtex, particularly preferably 1 dtex, is not exceeded.
Die Dicke der akustisch wirksamen Lage beträgt in der Regel zwischen einem und zwanzig Millimetern, bevorzugt zwischen 5 und 15 Millimetern. Sie kann aber auch darüber und darunterliegen. Das Flächengewicht der akustisch wirksamen dritten Lage liegt typisch im Bereich von 200 bis 400 g/m2, insbesondere bei etwa 300 g/m2, wenn die akustisch wirksame Lage in erster Linie schallabsorbierende Eigenschaften aufweist. Soll die akustisch wirksame Lage hingegen in erster Linie schalldämmende Eigenschaften aufweisen, so hat sich ein Flächengewicht einer solchen schalldämmenden Lage zwischen typisch 500 und 1000 g/m2 als vorteilhaft erwiesen. The thickness of the acoustically effective layer is usually between one and twenty millimeters, preferably between 5 and 15 millimeters. But it can also be above and below. The basis weight of the acoustically effective third layer is typically in the range of 200 to 400 g / m 2, in particular about 300 g / m 2, when the acoustically effective layer has primarily sound-absorbing properties. If, on the other hand, the acoustically effective layer is primarily intended to have sound-insulating properties, then a weight per unit area of such a sound-insulating layer between typically 500 and 1000 g / m 2 has proven to be advantageous.
In einem ersten Ausführungsbeispiel kommt als akustisch wirksame Lage 30 aus einem faserigen Verbund ein Baumwollfeinfaservlies zum Einsatz. Ein Anteil von etwa 20 - 40%, bevorzugt 25%, der im faserigen Verbund enthaltenen Fasern besteht aus Bikomponenten-Bindefasern, die einen unter der Hitzeeinwirkung im Formwerkzeug formstabilen Kern aus einem höherschmelzenden ersten Thermoplasten, aufweisen, der von einem Mantel aus einem thermoplastischen Kunststoff umgeben ist, der einen niedrigeren Schmelz- oder Erweichungspunkt aufweist und unter Hitzeeinwirkung im Formwerkzeug aufschmilzt bzw. erweicht. Der innenliegende Kern besteht aus einem ersten Thermoplasten, der einen Schmelzpunkt von 220°C aufweist, nämlich aus höher vernetztem, längerkettigem PP. Der Mantel besteht aus einem zweiten Thermoplasten, der einen Schmelzpunkt von 100°C aufweist, nämlich aus niedriger vernetztem, kürzerkettigem PP. Die Thermoplaste von Kern und Mantel sind daher chemisch identisch, weisen aber unterschiedliche Vernetzungsgrade und Kettenlängen und damit verschiedene Erweichungs- bzw. Schmelztemperaturen auf. In a first exemplary embodiment, a cotton fine fiber fleece is used as the acoustically effective layer 30 made of a fibrous composite. A proportion of about 20-40%, preferably 25%, of the fibers contained in the fibrous composite consists of bicomponent binder fibers, which have a thermosetting in the mold dimensionally stable core of a higher melting first thermoplastic, that of a jacket made of a thermoplastic material surrounded, which has a lower melting or softening point and melts or softened under heat in the mold. The inner core consists of a first thermoplastic, which has a melting point of 220 ° C, namely higher crosslinked, longer-chain PP. The jacket consists of a second thermoplastic having a melting point of 100 ° C, namely lower crosslinked, shorter-chain PP. The thermoplastics of core and shell are therefore chemically identical, but have different degrees of crosslinking and chain lengths and thus different softening or melting temperatures.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel kommt als akustisch wirksame Lage 30 aus einem faserigen Verbund ein Vlies aus einem Gemisch aus PET-Fasern und Viskosefasern zum Einsatz. Ein Anteil von etwa 20 - 40%, bevorzugt 25%, der im faserigen Verbund enthaltenen Fasern besteht wiederum aus Bikomponenten-Bindefasern, die einen unter Hitzeeinwirkung duroplastisch aushärtenden Kern aufweisen, der von einem Mantel aus einem thermoplastischen Kunststoff umgeben ist. In a second exemplary embodiment, a fleece made of a mixture of PET fibers and viscose fibers is used as the acoustically effective layer 30 of a fibrous composite. A proportion of about 20-40%, preferably 25%, of the fibers contained in the fibrous composite, in turn, consists of bicomponent binder fibers which have a duroplastic thermosetting core surrounded by a shell, which is surrounded by a thermoplastic material.
In einem dritten Ausführungsbeispiel kommt als akustisch wirksame Lage 30 aus einem faserigen Verbund ein Feinvlies aus PET-Fasern zum Einsatz. Ein Anteil von etwa 20 - 40 %, bevorzugt 25%, der im faserigen Verbund enthaltenen Fasern besteht aus Bindefasern aus einem unter Hitzeeinwirkung duroplastisch aushärtenden Kunststoff. Alternativ können auch Bikomponenten-Bindefasern wie im in den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen zum Einsatz kommen. In allen drei Ausführungsbeispielen weisen die Bindefasern ein max. Fasergewicht von 6 bis 7 dtex auf, bevorzugt liegt das Fasergewicht darunter. In a third exemplary embodiment, a fine fleece made of PET fibers is used as the acoustically effective layer 30 made of a fibrous composite. A proportion of about 20-40%, preferably 25%, of the fibers contained in the fibrous composite consists of binding fibers of a thermosetting thermosetting plastic under heat. Alternatively, bicomponent binding fibers can also be used as in the preceding exemplary embodiments. In all three embodiments, the binding fibers have a max. Fiber weight of 6 to 7 dtex, preferably the fiber weight is below.
In einem vierten Ausführungsbeispiel kommt als akustisch wirksame Lage 30 aus einem faserigen Verbund ein Vlies aus Glas- oder Mineralwolle zum Einsatz. In a fourth exemplary embodiment, a fleece made of glass or mineral wool is used as the acoustically effective layer 30 made of a fibrous composite.
Auch die akustisch wirksame dritte Lage 30 kann durch Ablängen von Abschnitten definierter Länge von einem Endlosmaterial gewonnen werden, welches jeweils auf einer geeigneten Vorratsspule aufgespult ist. Mattenförmiges faseriges Material ist produktionsbedingt oftmals als Endlosmaterial verfügbar, welches auf Vorratsspulen aufgespult werden kann. Dies macht das Handling des faserigen Materials zur Ausbildung der dritten Lage 30 im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens besonders einfach und stellt einen weiteren Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Kunststoffhohlkörper, der aus der EP 2 314 437 AI bekannt ist, sowie dessen Herstellung dar. Da Schaumstoffe als Blockware produziert werden, müssen mattenförmige Lagen aus einem Schaumstoff in der Regel durch Spalten von Schaumstoffblöcken gewonnen werden. Dies stellt einen zusätzlichen Arbeitsaufwand bei der Herstellung von Kunststoffhohlkörpern gemäß der EP 2 314 437 AI dar, der im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eingespart werden kann. The acoustically effective third layer 30 can be obtained by cutting sections of defined length of an endless material, which is wound in each case on a suitable supply reel. Mat-shaped fibrous material is often available as continuous material due to production, which can be wound on supply spools. This makes the handling of the fibrous material for forming the third layer 30 in the context of a method according to the invention is particularly simple and represents a further advantage of the present invention over the hollow plastic body, which is known from EP 2 314 437 AI, as well as its production. Since foams As block products are produced, mat-shaped layers of a foam must generally be obtained by splitting foam blocks. This represents an additional workload in the production of hollow plastic bodies according to EP 2 314 437 Al, which can be saved in the context of the manufacturing method according to the invention.
Während Figur 1 die einzelnen Lagen des Materialverbunds zur Verdeutlichung einzeln darstellt, zeigt Figur 2 den Materialverbund in der Form, in der er der Ka- vität eines Formwerkzeugs 40 zugeführt wird. While FIG. 1 depicts the individual layers of the material composite individually for clarification, FIG. 2 shows the material composite in the form in which it is supplied to the cavity of a molding tool 40.
In Figur 3 ist nun die geöffnete Kavität eines Formwerkzeugs dargestellt, welches eine erste Formhälfte 40 und eine zweite Formhälfte 45 ausbildet. Die beiden Formhälften 45 sind beheizt und gegeneinander verfahrbar, so dass die zwischen den Formhälften 40 und 45 ausgebildete Kavität geschlossen werden kann. Ein entsprechendes Formwerkzeug ist aus dem Stand der Technik vielfältig bekannt und wird daher nicht näher beschrieben. Das Formwerkzeug kann durch in die Formhälften 40, 45 integrierte Heizelemente direkt beheizt werden. Es kann aber auch auf beheizten Werkzeugtischen einer Heizplattenpresse angeordnet sein, so dass eine Beheizung der Formhälften 40, 45 über die in Figur 3 nicht dargestellten Werkzeugtische erfolgt. Übliche Betriebstemperaturen für die Formwerkzeuge liegen im Bereich von 250°C bis etwa 350°C, abhängig vom für die erste Lage 10 sowie ggf. zweite Lage 20 verwendeten (thermoplastischen) Kunststoffmaterial, bevorzugt im Temperaturintervall zwischen 250°C - 270°C und 300° C. In Figure 3, the open cavity of a mold is now shown, which forms a first mold half 40 and a second mold half 45. The two mold halves 45 are heated and movable relative to one another, so that the cavity formed between the mold halves 40 and 45 can be closed. A corresponding mold is widely known from the prior art and is therefore not described in detail. The mold can be heated directly by integrated in the mold halves 40, 45 heating elements. However, it can also be arranged on heated tool tables of a hot plate press, so that heating of the mold halves 40, 45 via the not shown in Figure 3 Tool tables done. Conventional operating temperatures for the molds are in the range of 250 ° C to about 350 ° C, depending on the (thermoplastic) plastic material used for the first layer 10 and optionally second layer 20, preferably in the temperature interval between 250 ° C - 270 ° C and 300 ° C.
Figur 4 zeigt nun das einsetzende Schließen des Formwerkzeugs durch Verfahren der Formhälften 40, 45 gegeneinander wobei der in die Kavität des Formwerkzeugs eingebrachte Materialverbund ebenfalls dargestellt ist. Dabei ist durch Pfeile angedeutet, dass die Stärke der akustisch wirksame Lage 30 geringer ist als die Formtiefe der in der oberen Formhälfte 40 ausgebildeten Strukturen. FIG. 4 now shows the incipient closing of the molding tool by moving the mold halves 40, 45 relative to one another, wherein the material composite introduced into the cavity of the molding tool is also shown. It is indicated by arrows that the thickness of the acoustically effective layer 30 is less than the depth of the form formed in the upper mold half 40 structures.
Figur 5 zeigt die bei anhaltendem Zufahren der Formhälften auftretende Kompression des Materialverbunds, welche einhergeht mit einem Ablösen der ersten Lage 10 von der darunterliegenden akustisch wirksamen Lage 30 im Bereich der mit 50 gekennzeichneten Hohlräumen der ersten Formhälfte 40 des Formwerkzeugs. In diesen Bereichen ist die akustisch wirksame Lage 30 weniger stark komprimiert als in den umliegenden Bereichen. FIG. 5 shows the compression of the composite of material occurring during continued closing of the mold halves, which is accompanied by a detachment of the first layer 10 from the underlying acoustically effective layer 30 in the region of the cavities of the first mold half 40 of the mold marked 50. In these areas, the acoustic layer 30 is less compressed than in the surrounding areas.
Figur 6 zeigt den Schließzustand des Formwerkzeugs, in dem sich durch thermische Verformung der ersten Lage 10 kästchenartige Strukturen in der ersten Lage 10 ausgebildet haben. Weiterhin hat eine irreversible Verformung der akustisch wirksamen Lage 30 in den durch die Formhälften 40, 45 des Formwerkzeugs druckbeaufschlagten Abschnitten stattgefunden, welche mit einer thermischen Verschweißung des Materialverbunds in diesen Bereichen einhergeht. Im Inneren der kästchenförmigen Strukturen befindet sich neben der (lokal nur geringfügig oder gar nicht komprimierten) akustisch wirksamen Lage 30 ein luftgefülltes Volumen, welches mit 60 bezeichnet ist. Dabei ist die Formgebung des Formwerkzeugs so gewählt, dass der Innenraum der entstehenden Kästchenstruktur vollständig gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist. Dies wird durch eine allseitige thermische Verschweißung des Materialverbunds durch eine ununterbrochene Schweißnaht sichergestellt. FIG. 6 shows the closed state of the molding tool in which box-like structures have formed in the first layer 10 due to thermal deformation of the first layer 10. Furthermore, an irreversible deformation of the acoustically effective layer 30 has taken place in the sections pressurized by the mold halves 40, 45 of the mold, which is accompanied by a thermal fusion of the composite material in these areas. In the interior of the box-shaped structures is located next to the (locally only slightly or not at all compressed) acoustically effective layer 30, an air-filled volume, which is designated 60. The shape of the mold is chosen so that the interior of the resulting box structure is completely closed to the environment. This is ensured by an all-round thermal welding of the composite material by an uninterrupted weld.
Die Ausbildung der luftgefüllten Kästchenstrukturen im Rahmen des vorstehend zitierten erfindungsgemäßen Verfahrens basiert in erster Linie darauf, dass beim Zufahren der Formhälften 40 und 45 des Formwerkzeugs Luft über in der Oberflä- che der ersten (oberen) Formhälfte 40 des Formwerkzeugs ausgebildeten Absaugöffnungen (nicht dargestellt) aus der Kavität des Formwerkzeugs abgesaugt wird. Auf diese Weise wird die durch Erhitzen beweglich gemachte erste Lage 10 in die Kästchenstrukturen der oberen Formhälfte 40 des Formwerkzeugs„gesaugt". Dieses Evakuieren des Innenraums der Kavität wird durch die aus der Kavität heraus gerichteten Pfeile in Figur 3 angedeutet. The formation of the air-filled box structures in the context of the method according to the invention cited above is primarily based on the fact that, when the mold halves 40 and 45 of the mold are moved in, air flows over the surface of the mold. The suction openings (not shown) of the first (upper) mold half 40 of the mold are sucked out of the cavity of the mold. In this way, the first layer 10 made movable by heating is "sucked" into the box structures of the upper mold half 40 of the mold. This evacuation of the interior of the cavity is indicated by the arrows pointing out of the cavity in FIG.
Weiterhin wird die Ausbildung der luft- oder gasgefüllten (hier: Kästchen-) Strukturen im Rahmen des beispielhaft dargestellten Herstellungsverfahrens noch weiter unterstützt, indem während des Zuführen des Materialverbunds zur Kavität des Formwerkzeugs zusätzlich Luft oder (Inert-) Gas eingeblasen wird, und zwar in den Bereich, der zwischen der akustisch wirksamen Lage 30 und der ersten Lage 10 und /oder der zweiten Lage 20 gefangen ist. Dies kann beispielsweise bei der Zuführung der plattenförmigen, ersten Lage 10 und der plattenförmigen akustisch wirksamen Lage 30 geschehen, in dem zwischen diese Lagen Druckluft oder ein anderes Inertgas eingeblasen wird. Furthermore, the formation of the air- or gas-filled (here: box) structures in the context of the exemplified manufacturing process is further supported by additionally air or (inert) gas is injected during the feeding of the composite material to the cavity of the mold, in the area trapped between the acoustically effective layer 30 and the first layer 10 and / or the second layer 20. This can be done, for example, when feeding the plate-shaped, first layer 10 and the plate-shaped acoustically effective layer 30 in which compressed air or another inert gas is injected between these layers.
Die im diskutierten Ausführungsbeispiel bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entstehende Kästchenstruktur ist in Figur 7 nochmals in einer ersten Variante dargestellt, in der durch die spezielle Verfahrensführung sichergestellt ist, dass in den komprimierten Abschnitten 70 der Struktur eine Restmaterial stärke d der akustisch wirksame Lage 30 verbleibt. Diese Restmaterialstärke d kann durch die Verfahrensführung und die Formgebung des Formwerkzeugs gezielt eingestellt werden. In der gezeigten ersten Produktvariante, bei der als faseriger Verbund für die akustisch wirksame Lage 30 beispielsweise ein Baumwollfaservlies zum Einsatz kommen kann, beträgt sie typisch zwischen 0,1 und 1 mm . The box structure resulting in the embodiment of the method according to the invention in the embodiment discussed is again shown in FIG. 7 in a first variant in which the special process control ensures that a residual material thickness d of the acoustically effective layer 30 remains in the compressed sections 70 of the structure , This residual material thickness d can be adjusted in a targeted manner by the process control and the shaping of the molding tool. In the first product variant shown, in which, for example, a cotton fiber fleece can be used as a fibrous composite for the acoustically effective layer 30, it is typically between 0.1 and 1 mm.
Figur 8 zeigt eine zweite Produktvariante, die im Wesentlichen der aus Figur 7 ersichtlichen Produktvariante entspricht. Jedoch wurde als faseriger Verbund der akustisch wirksamen Lage 30 ein Feinfaservlies aus einem thermoplastischen Kunststoff wie PP oder bevorzugt PET gewählt. Die Dicke des Faservlieses entspricht im Wesentlichen der Dicke des in der ersten Produktvariante verwendeten Baumwollfaservlieses. Jedoch wurde hier die Verfahrensführung bei der Herstellung des in Figur 8 dargestellten Produkts so gewählt, dass in den komprimierten Abschnitten 70 der thermoplastische faserige Verbund der akustisch wirksamen Lage 30 praktisch vollständig verdrängt wurde. Hier liegt demnach eine praktisch unmittelbare Verschweißung der ersten Lage 10 mit der zweiten Lage 20 vor, was zu einer erhöhten Festigkeit des Materialverbunds im fertigen Produkt führen kann. FIG. 8 shows a second product variant, which substantially corresponds to the product variant shown in FIG. However, as a fibrous composite of the acoustically effective layer 30, a fine fiber non-woven fabric made of a thermoplastic such as PP or preferably PET was chosen. The thickness of the fibrous web essentially corresponds to the thickness of the cotton fiber fleece used in the first product variant. However, here the process control in the manufacture of the product shown in Figure 8 has been chosen so that in the compressed sections 70 of the thermoplastic fibrous composite of the acoustic layer 30 has been almost completely displaced. Here is a practical direct welding of the first layer 10 with the second layer 20 before, which can lead to increased strength of the composite material in the finished product.
Figur 9 zeigt eine dritte Variante des fertigen Produkts, die mittels eines Formwerkzeugs hergestellt wurde, in der auch die untere Formhälfte 45 eine solche Strukturierung aufweist, dass auch die zweite Lage 30 punktuell druckbeaufschlagt wird, so dass sich gegenüberliegende Eindrückungen sowohl in der ersten Lage 10 als auch in der zweiten Lage 20 ausgebildet werden. Unterstützend wird hier beim Zufahren der Formhälften 40 und 45 des Formwerkzeugs Luft über in der Oberfläche der ersten (oberen) Formhälfte 40 und der zweiten (unteren) Formhälfte 45 des Formwerkzeugs ausgebildeten Absaugöffnungen (nicht dargestellt) aus der Kavität des Formwerkzeugs abgesaugt. FIG. 9 shows a third variant of the finished product, which was produced by means of a molding tool in which the lower mold half 45 also has such a structuring that the second layer 30 is also subjected to punctiform pressure, so that opposing indentations in both the first layer 10 as well as in the second layer 20 are formed. In support of this, when the mold halves 40 and 45 of the mold are moved in, air is sucked out of the cavity of the mold via suction openings (not shown) formed in the surface of the first (upper) mold half 40 and the second (lower) mold half 45 of the mold.
In dieser Variante ergibt sich eine besonders große Zahl von akustisch wirksamen Kästchenstrukturen, da zu deren Ausbildung praktisch die gesamte Oberfläche des ausgebildeten Kunststoffhohlkörpers zur Verfügung steht. Weiterhin ist es in dieser Ausgestaltung besonders einfach, praktisch das gesamte Material der akustisch wirksamen Lage 30 aus den komprimierten Abschnitten 70 zu verdrängen und damit zu einer mechanisch besonders hoch belastbaren Verschweißung der ersten Lage 10 mit der zweiten Lage 20 zu gelangen. In this variant, there is a particularly large number of acoustically effective box structures, since their formation is practically the entire surface of the formed plastic hollow body available. Furthermore, it is particularly simple in this embodiment, virtually to displace the entire material of the acoustically effective layer 30 from the compressed portions 70 and thus to achieve a mechanically particularly high-strength welding of the first layer 10 with the second layer 20.
Schließlich ergibt sich aus Figur 10 eine vierte Variante des fertigen Produkts, die mittels eines Formwerkzeugs hergestellt wurde, in der auch die untere Formhälfte 45 eine Strukturierung wie die zweite (untere) Formhälfte des in Fig. 9 gezeigten Formwerkzeugs aufweist. Auch in dieser vierten Produktvariante bildet auch die zweite Lage 30 kästchenartige Luftvolumen 60 aus, die der in der ersten Lage 10 ausgebildeten Kästchenstruktur entgegen gerichtet sind, aber nicht zwingend dieselbe Geometrie aufweisen müssen. Auch können sich die sich in der zweiten Lage 20 ausbildenden Kästchen in dieselbe Richtung erstrecken wie die Kästchen in der ersten Lage 10, so dass die Kästchen der zweiten Lage in die Kästchen der ersten Lage hineingreifen. Finally, FIG. 10 shows a fourth variant of the finished product, which was produced by means of a molding tool, in which also the lower mold half 45 has a structuring like the second (lower) mold half of the mold shown in FIG. Also in this fourth product variant, the second layer 30 also forms box-like air volumes 60, which are directed counter to the box structure formed in the first layer 10, but need not necessarily have the same geometry. Also, the boxes forming in the second layer 20 may extend in the same direction as the boxes in the first layer 10 so that the second layer boxes reach into the first layer boxes.
Weiterhin wird auch die zweite Lage 30 beim Schließen des Formwerkzeugs bevorzugt punktuell druckbeaufschlagt, so dass sich vorteilhaft zumindest punktuell gegenüberliegende Eindrückungen sowohl in der ersten Lage 10 als auch in der zweiten Lage 20 ausbilden. Auch in dieser Variante ist es besonders einfach, praktisch das gesamte Material der akustisch wirksamen Lage 30 aus den komprimierten Abschnitten 70 zu verdrängen, insbesondere, wenn für den faserigen Verbund der akustisch wirksamen Lage 30 ein thermoplastischer Kunststoff verwendet wird, und damit wiederum zu einer mechanisch besonders hoch belastbaren Verschweißung der ersten Lage 10 mit der zweiten Lage 20 zu gelangen. Furthermore, the second layer 30 is preferably pressurized selectively when closing the mold, so that advantageously at least selectively opposite indentations in both the first layer 10 and in the form second layer 20. In this variant, too, it is particularly easy to displace virtually all of the material of the acoustically effective layer 30 from the compressed sections 70, in particular if a thermoplastic material is used for the fibrous composite of the acoustically effective layer 30, and thus in turn to a mechanical one To achieve particularly high-strength welding of the first layer 10 with the second layer 20.
Wie erwähnt stellt es einen besonderen Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, dass der erste und der zweite Kunststoff chemisch oder / und physikalisch voneinander verschieden sein können. So können der erste und der zweite Kunststoff voneinander verschiedene Farben aufweisen, wodurch sich gestalterische Vorteile ergeben, die z.B. bei der Herstellung von Schallschutzelementen mit einer Sichtseite und einer Funktionsseite relevant werden können. So können die Produktvarianten gemäß der Figuren 7 bis 10 insbesondere als wirksame akustische Dämpfungselemente für die Gebäudeakustik verwendet werden, wobei die Varianten gemäß der Figuren 7 und 8 besondere optische Vorteile aufgrund der Ausbildung einer ebenen Sichtseite aufweisen. Diese kann z. B. durch entsprechende Formgebung der für das Expansionspressen verwendeten Formhälfte, in der die zweite Lage 20 während des Expansionspressens zur Anlage kommt, mustergeprägt werden, um eine optisch ansprechende Dekorierung der Sichtseite zu erzeugen . Auch kann durch Einbringen einer zusätzlichen Dekorlage (nicht dargestellt) in das für das Expansionspressen verwendete Formwerkzeug entweder die erste Lage 10 und/oder die zweite Lage 20 mit einer vorteilhaften Oberflächentextur versehen werden, z. B. indem eine im fertigen Produkt außenliegende prägefähige Schicht, die z.B. aus einem Vliesstoff bestehen kann, mit der ersten und/oder der zweiten Lage 20 verprägt wird. As mentioned, it is a particular advantage of the method according to the invention that the first and the second plastic can be chemically and / or physically different from one another. Thus, the first and the second plastic may have different colors from each other, resulting in design advantages, e.g. in the production of soundproofing elements with a visible side and a functional side can be relevant. Thus, the product variants according to FIGS. 7 to 10 can be used in particular as effective acoustic damping elements for building acoustics, the variants according to FIGS. 7 and 8 having particular optical advantages due to the formation of a flat visible side. This can, for. Example, by appropriate shaping of the mold half used for the expansion presses, in which the second layer 20 comes into abutment during the expansion press, patterned to produce a visually pleasing decoration of the visible side. Also, by introducing an additional decorative layer (not shown) into the mold used for the expansion press either the first layer 10 and / or the second layer 20 can be provided with an advantageous surface texture, for. By forming an embossable layer on the outside of the finished product, e.g. may consist of a nonwoven fabric is embossed with the first and / or the second layer 20.
Die Variante gemäß der Figur 9 weist eine besonders hohe mechanische Stabilität auf, wogegen die Variante gemäß Figur 10 eine besonders hohe akustische Wirksamkeit zeigt. Alle Produktvarianten weisen den Vorteil auf, dass der in den sich ausbildenden luft- oder gasgefüllten Strukturen eingeschlossene Innenraum des hergestellten akustisch wirksamen Elements vollständig gegenüber Umgebungseinflüssen geschützt ist. Dies macht eine Verwendung in Bereichen mit erhöhten hygienischen Anforderungen, z. B. im Sanitärbereich, in Schwimmbädern oder auch in Krankenhäusern und Schlachthöfen, wo eine möglichst einfache und rückstand- freie Beseitigung von hygienisch bedenklichen Verschmutzungen z. B. mittels direktem Abspritzen mit einem in Wasser gelösten Reinigungsmittel gefordert wird, besonders vorteilhaft. The variant according to FIG. 9 has a particularly high mechanical stability, whereas the variant according to FIG. 10 shows a particularly high acoustic effectiveness. All product variants have the advantage that the enclosed in the forming air- or gas-filled structures interior of the produced acoustically active element is completely protected against environmental influences. This makes use in areas with increased hygienic requirements, eg. As in the sanitary area, in swimming pools or in hospitals and slaughterhouses, where a simple and residue- free removal of hygienic contaminants such. B. is required by means of direct spraying with a dissolved in water detergent, particularly advantageous.
Weiterhin können alle Produktvarianten vorteilhaft als Decken- oder Wandelemente oder auch als hängende oder stehende Schallschutzpaneele in der Gebäudeakustik verwendet werden, z. B. in Bereichen mit hoher Lärmbelastung durch Maschinen, im Bürobereich z. B. als Raumteiler oder auch in öffentlichen Bauten mit hoher Lärmbelastung, z.B. in Schulen und Hochschulen, Kindergärten, Behörden, Bahn- und Flughäfen eingesetzt werden. Gerade bei einer Verwendung im öffentlichen Bereich ist die realisierbare hermetische Verkapselung des in den Elementen eingeschlossenen Gas- bzw. Luftraums wegen der erhöhten Verschmutzungsgefahr besonders vorteilhaft. Furthermore, all product variants can be used advantageously as ceiling or wall elements or as suspended or standing soundproofing panels in the building acoustics, z. B. in areas with high noise pollution by machines in the office z. B. as a room divider or in public buildings with high noise pollution, e.g. in schools and colleges, kindergartens, public authorities, railways and airports. Especially when used in public areas, the feasible hermetic encapsulation of the gas or air space enclosed in the elements is particularly advantageous because of the increased risk of contamination.
Weiterhin kann der platten- oder folienförmige erste Kunststoff andere mechanische Eigenschaften aufweisen als der platten- oder folienförmige zweite Kunststoff, z. B. indem verschiedene Material stärken ein und desselben Kunststoffmaterials verwendet werden. Alternativ kann es sich entweder bei dem zweiten Kunststoff auch um einen faserverstärkten Kunststoff (GMT, LWRT) handeln, der eine hohe Schlagzähigkeit aufweist. Bei dem ersten Kunststoff kann es sich hingegen um ein ungefülltes/nicht verstärktes Thermoplast wie PP handeln, welches sich hervorragend thermoformen lässt. Eine solche Materialkombination lässt sich z. B. vorteilhaft zur Herstellung von akustisch wirksamen Motorraumkapseln verwenden, wobei die verstärkte Seite zum Fahrzeug-Unterboden und die PP-Seite zum Motorraum weist. Die PP-Seite bildet dann die akustisch wirksamen Strukturen aus. Die Produktvarianten gemäß den Figuren 7, 8 und 9 könnten auch eine solche Motorraumkapsel wiedergeben. Furthermore, the plate- or foil-shaped first plastic may have different mechanical properties than the plate- or foil-shaped second plastic, for. B. by different material strengths of one and the same plastic material can be used. Alternatively, either the second plastic may also be a fiber reinforced plastic (GMT, LWRT) having high impact strength. By contrast, the first plastic can be an unfilled / non-reinforced thermoplastic such as PP, which can be thermoformed excellently. Such a combination of materials can be z. B. advantageous for the production of acoustically effective engine compartment capsules, wherein the reinforced side facing the vehicle underbody and the PP side to the engine compartment. The PP side then forms the acoustically effective structures. The product variants according to FIGS. 7, 8 and 9 could also reproduce such an engine compartment capsule.
Wird eine besonders hohe akustische Wirksamkeit des mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Produkts gefordert, so hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Formgebung des verwendeten Formwerkzeugs und/oder die spezielle Verfahrensführung so gewählt werden, dass sich gas- bzw. luftgefüllte Kästchenstrukturen ausbilden, deren Seitenflächen eine größere Dicke aufweisen als die Deckfläche. Hierdurch sind die seitenwände deutlich weniger schwingfähig als die Deckfläche, die vielmehr eine schwingfähige Membran darstellt. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens in allen seinen speziellen Ausgestaltungen liegt darin, dass die Anforderungen an die zu verwendenden Werkzeugmaschinen gegenüber den sonst für die Herstellung von Kunststoff höh I- körpern häufig verwendeten Blasformmaschinen deutlich verringert sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher insbesondere geeignet zur Herstellung kleinerer Serien von Kunststoffhohlkörpern, die sich mit der Blasformtechnik nicht rationell herstellen lassen würden. If a particularly high acoustic effectiveness of the product produced by means of the method according to the invention is required, then it has proved to be particularly advantageous if the shape of the mold used and / or the special process control are selected such that gas- or air-filled box structures are formed, whose side surfaces have a greater thickness than the top surface. As a result, the side walls are significantly less able to oscillate than the top surface, which rather represents a vibratable membrane. A particular advantage of the method according to the invention in all its special embodiments is that the requirements for the machine tools to be used are significantly reduced compared to the blow molding machines otherwise commonly used for the production of plastic bodies. The method according to the invention is therefore particularly suitable for the production of smaller series of plastic hollow bodies which would not be rationally produced by the blow molding technique.
Das erfindungsgemäße Produkt weist insbesondere den Vorteil auf, dass unterschiedlichste Materialkombinationen von erster Lage 10 und zweiter Lage 20 darstellbar sind, was es insbesondere ermöglicht, individuelle ästhetische Gestaltungen beispielsweise durch unterschiedliche Farbgebung der ersten Lage 10 und der zweiten Lage 20 zu realisieren. Darüber hinaus können auch spezielle Anforderungen an die physikalischen oder chemischen Eigenschaften der ersten Lage 10 und der zweiten Lage 20 realisiert werden. So kann es beispielsweise Anwendungsfälle geben, in denen eine sehr hohe mechanische Stabilität der eine mehr oder weniger ebene Fläche ausbildenden zweiten Lage 20 gewünscht ist. Beispielhaft hierfür sei auf eine Motorraumkapsel für ein Kraftfahrzeug verwiesen, wie sie sich beispielsweise aus der EP 0 775 354 Bl ergibt. Die Unterseite der Motorra um kapsei bildet zugleich die Fahrzeugunterseite aus und muss daher eine erhöhte mechanische Belastbarkeit aufweisen. Besonders geeignet hierfür sind faserverstärkte, thermoplastische Kunststoffe wie GMT oder LWRT. Besonders gute akustische Eigenschaften erhält man aber, wenn die zum Motorraum gerichtete Kästchenstruktur aus einem gut schwingfähigen, dünneren Material wie beispielsweise PP gefertigt ist. The product according to the invention has the particular advantage that a wide variety of material combinations of first layer 10 and second layer 20 can be displayed, which makes it possible, in particular, to realize individual aesthetic designs, for example by different colors of first layer 10 and second layer 20. In addition, special requirements for the physical or chemical properties of the first layer 10 and the second layer 20 can be realized. For example, there may be applications in which a very high mechanical stability of the second layer 20 forming a more or less planar surface is desired. By way of example, reference is made to an engine compartment capsule for a motor vehicle, as results, for example, from EP 0 775 354 B1. The underside of the Motorra to kapsei at the same time forms the vehicle underside and therefore must have an increased mechanical strength. Particularly suitable for this purpose are fiber-reinforced thermoplastics such as GMT or LWRT. However, particularly good acoustic properties are obtained if the box structure directed towards the engine compartment is made of a well-oscillatable, thinner material such as PP.
Schließlich wird darauf hingewiesen, dass die für die erste Lage 10 und die zweite Lage 20 verwendeten Kunststoffe ohne weiteres verschiedene chemische Eigenschaften aufweisen können, z. B. unterschiedlich widerstandsfähig gegenüber der Einwirkung verschiedener aggressiver Medien wie Säuren, Laugen, Ölen, heißem Wasser oder Wasserdampf etc. sein können. Dies kann beispielsweise bei der Fertigung von akustisch wirksamen Wandelementen von Vorteil sein, die nur auf ihrer einen Oberfläche der Einwirkung eines solchen aggressiven Mediums ausgesetzt sind. Das für die abgewandte Oberfläche verwendete Material kann dann im Hinblick auf die akustischen Eigenschaften optimiert werden. Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörpers 1, welcher in seinem Aufbau der in Fig. 8 gezeigten Produktvariante entspricht. Allerdings ist die erste Lage 10 außenliegend mit einem Abdeckvlies 2 abgedeckt, die die thermogeformte erste Lage 10 unter Ausbildung weiterer Hohlräume 70 überspannt, die ebenfalls eine akustische Wirksamkeit aufweisen, wodurch sich nochmals Vorteile im akustischen Verhalten des akustisch wirksamen Kunststoff höh Ikörpers gemäß diesem Ausführungsbeispiel ergeben. Finally, it should be noted that the plastics used for the first layer 10 and the second layer 20 may readily have different chemical properties, e.g. B. different resistance to the action of various aggressive media such as acids, alkalis, oils, hot water or steam, etc. may be. This can be advantageous, for example, in the production of acoustically effective wall elements that are exposed to the action of such an aggressive medium only on one surface. The material used for the remote surface can then be optimized with regard to the acoustic properties. FIG. 11 shows a further exemplary embodiment of a plastic hollow body 1 according to the invention which corresponds in its construction to the product variant shown in FIG. 8. However, the first layer 10 is covered externally with a Abdeckvlies 2, which spans the thermoformed first layer 10 to form further cavities 70, which also have an acoustic effectiveness, resulting in further advantages in the acoustic behavior of the acoustically effective plastic height Ikörpers according to this embodiment ,
Wie Fig. 11 zu entnehmen ist steht das Abdeckvlies 2 nicht in flächigem Kontakt mit der ersten Lage 10, sondern steht nur mit randseitigen Bereichen der ersten Lage 10 und den durch die abschnittsweise Kompression der ersten Lage 10 und der akustisch wirksamen Lage 30 entstandenen erhabenen Bereichen der ersten Lage 10 in unmittelbarem Kontakt. Das Vlies 2 besteht aus PET oder PP und weist eine Dicke von 0,75 Millimetern auf. Es weist ein Flächengewicht von etwa 200 g/m2 auf. Es ist randseitig umlaufend thermisch mit der ersten Lage 10 verschweißt, wobei das Vlies 2 in einem zusätzlichen Verfahrensschritt am Kunststoffhohlkörper 1 angeordnet und mit dessen erster Lage 10 verschweißt wird, der sich an das in den Figuren 1 bis 7 dargestellte Verfahren anschließt. As can be seen from FIG. 11, the cover fleece 2 is not in surface contact with the first layer 10, but stands only with peripheral regions of the first layer 10 and the raised regions formed by the partial compression of the first layer 10 and the acoustically effective layer 30 the first layer 10 in direct contact. The fleece 2 is made of PET or PP and has a thickness of 0.75 millimeters. It has a basis weight of about 200 g / m2. It is circumferentially thermally welded to the first layer 10, wherein the web 2 is arranged in an additional process step on the plastic hollow body 1 and welded to the first layer 10, which follows the method shown in Figures 1 to 7.
Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörpers 1, welcher in seinem Aufbau wiederum der in Fig. 8 gezeigten Produktvariante entspricht. Allerdings ist die erste Lage 10 außenliegend mit einer Metallfolie 3 abgedeckt, die aus Aluminium oder einer Aluminiumfolie besteht und eine Dicke von etwa 100 Mikrometern aufweist. Diese thermisch wirksame da Wärmestrahlung reflektierende Metallfolie 3 wird bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörpers 1 gemäß den Figuren 1 bis 7 zusätzlich zum Materialverbund bestehend aus erster Lage 10, zweiter Lage 20 und akustisch wirksamer Lage 30 in die geöffnete Kavität des Formwerkzeugs eingebracht. Beim Schließen der Formhälften 40 und 45 des Formwerkzeugs wird die Metallfolie zumindest in den komprimierten Bereichen 70 thermisch mit dem Kunststoff der ersten Lage 10 verschweißt. Um eine noch bessere Anhaftung der Metallfolie 3 zu erzielen, ist die in die Kavität des Formwerkzeugs eingebrachte Metallfolie 3 auf ihrer der ersten Lage 10 zugewandten Oberfläche mit einer thermisch aktivierbaren Kleberschicht versehen. Diese wird im geschlossenen Formwerkzeug thermisch aktiviert und zu einer unlösbaren Verbindung zwischen Metallfolie 3 und erster Lage 10 führt. Die Metallfolie 3 erhöht die thermische Widerstandsfähigkeit des erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikörpers 1, so dass dieser auch in Bereichen mit erhöhtem Wärmeeintrag verwendet werden kann, z. B. in der Nähe des Abgasstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine. FIG. 12 shows a further exemplary embodiment of a hollow plastic body 1 according to the invention, which again corresponds in its construction to the product variant shown in FIG. 8. However, the first layer 10 is externally covered with a metal foil 3 made of aluminum or an aluminum foil and having a thickness of about 100 microns. This thermally effective since heat radiation reflecting metal foil 3 is introduced in the manufacture of the plastic according to the invention Ikörpers 1 according to Figures 1 to 7 in addition to the material composite consisting of first layer 10, second layer 20 and acoustically effective layer 30 in the open cavity of the mold. When closing the mold halves 40 and 45 of the mold, the metal foil is thermally welded at least in the compressed regions 70 with the plastic of the first layer 10. In order to achieve an even better adhesion of the metal foil 3, the metal foil 3 introduced into the cavity of the molding tool is provided with a thermally activatable adhesive layer on its surface facing the first layer 10. This is thermally activated in the closed mold and leads to a permanent connection between metal foil 3 and first layer 10. The metal foil 3 increases the thermal resistance of the plastic according to the invention height I body 1, so that it can also be used in areas with increased heat input, z. B. in the vicinity of the exhaust line of a motor vehicle with internal combustion engine.
In einem gegenüber Fig. 12 nochmals abgewandelten Ausführungsbeispiel welches nicht dargestellt ist, ist keine Metallfolie 3 vorgesehen, die die gesamte Oberfläche der ersten Lage 10 abdeckt. Vielmehr bedeckt die Metallfolie 3 nur solche Teilbereiche der ersten Lage 10, in denen ein erhöhter Wärmeeintrag bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Kunststoff höh Ikörpers zu erwarten ist. Diese Teilbereiche können beispielsweise dadurch gekennzeichnet sein, dass sie räumlich unmittelbar an den Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs angrenzen. Insbesondere kann eine solche Metallfolie 3 eine Durchführung eines Wärmeabstrahlenden Bauteils wie einer Abgasleitung durch den erfindungsgemäßen Kunststoff höh Ikör- per umgreifen. In a comparison with FIG. 12 again modified embodiment which is not shown, no metal foil 3 is provided, which covers the entire surface of the first layer 10. Rather, the metal foil 3 covers only those portions of the first layer 10, in which an increased heat input in the intended use of the plastic height Ikörpers is to be expected. These subregions may be characterized, for example, in that they are spatially adjacent to the exhaust gas line of a motor vehicle. In particular, such a metal foil 3 can embrace a passage of a heat-radiating component, such as an exhaust gas conduit, through the plastic according to the invention, which is the height of the body.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Metallfolie 3 auf der innenliegenden Oberfläche der ersten Lage 10 angeordnet ist, oder einer der Oberflächen der zweiten Lage 20. Auch können mehrere Metallfolien 3 vorgesehen sein, die einzelne der innen- bzw. außenliegenden Oberflächen der ersten bzw. zweiten Lage 10, 20 bedecken. It can also be provided that the metal foil 3 is arranged on the inner surface of the first layer 10, or one of the surfaces of the second layer 20. Also, a plurality of metal foils 3 may be provided, the individual of the inner or outer surfaces of the first or cover second layer 10, 20.
Fig. 13 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kunststoffhohlkörpers 1, welcher in seinem Aufbau der in Fig. 7 gezeigten Produktvariante entspricht. Allerdings ist die akustisch wirksame Lage 30 aus zwei Teillagen 31 und 32 aufgebaut. Die erste Teillage 31 weist schallabsorbierende Eigenschaften auf, wogegen die zweite Teillage 32 schalldämmende Eigenschaften aufweist. In dieser Ausgestaltung ist die erste Teillage 31 als Vlies aus PET oder PP ausgebildet und weist eine Dicke von 8 Millimetern und ein Flächengewicht von 250 g/m2 auf. Die zweite Teillage 32 ist als vernadelte PET- oder PP-Fasermatte ausgebildet und weist eine Dicke von 1,5 Millimetern und ein Flächengewicht von 800 g/m2 auf. Die zweite Teillage 32 grenzt an die zweite Lage 20 an und sorgt mit ihrem hohen Flächengewicht für eine effektive akustische Bedämpfung der zweiten Lage 20. Finally, FIG. 13 shows a further exemplary embodiment of a plastic hollow body 1 according to the invention which corresponds in its construction to the product variant shown in FIG. 7. However, the acoustically effective layer 30 is composed of two partial layers 31 and 32. The first sub-layer 31 has sound-absorbing properties, whereas the second sub-layer 32 has sound-insulating properties. In this embodiment, the first sub-layer 31 is formed as a fleece made of PET or PP and has a thickness of 8 millimeters and a basis weight of 250 g / m2. The second sub-layer 32 is formed as a needled PET or PP fiber mat and has a thickness of 1.5 millimeters and a basis weight of 800 g / m2. The second sub-layer 32 adjoins the second layer 20 and, with its high basis weight, provides effective acoustic damping of the second layer 20.

Claims

Patentansprüche claims
Akustisch wirksamer Kunststoff höh Ikörper umfassend einen Materialverbund bestehend aus Acoustically effective plastic height Ikörper comprising a composite material consisting of
a. einer formgeprägten platten- oder folienförmigen ersten Lage (10) aus einem thermoplastischen ersten Kunststoff,  a. a form-stamped plate-shaped or film-shaped first layer (10) of a thermoplastic first plastic,
b. einer ggf. formgeprägten platten- oder folienförmigen zweiten Lage (20) aus einem zweiten Kunststoff,  b. a possibly form-stamped plate- or foil-shaped second layer (20) made of a second plastic,
c. einer zwischen der ersten und der zweiten Lage (10, 20) angeordneten akustisch wirksamen Lage (30) aus einem faserigen Verbund, wobei d. die akustisch wirksame Lage (30) zumindest abschnittsweise komprimiert ist entsprechend der Formprägung der ersten Lage (10) und/oder der zweiten Lage (20).  c. an acoustically effective layer (30) of a fibrous composite disposed between the first and second layers (10, 20), wherein d. the acoustically effective layer (30) is compressed at least in sections according to the embossing of the first layer (10) and / or the second layer (20).
Kunststoff höh Ikörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der faserige Verbund Naturfasern, Fasern aus einem dritten Kunststoff und/oder Fasern aus einem mineralischen Material oder ein Gemisch derselben umfasst. Plastic he h body according to claim 1, characterized in that the fibrous composite natural fibers, fibers of a third plastic and / or fibers of a mineral material or a mixture thereof.
Kunststoff höh Ikörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil von zumindest 40%, bevorzugt zumindest 50% und besonders bevorzugt zumindest 60% der im faserigen Verbund enthaltenen Fasern ein Fasergewicht von maximal 8 dtex aufweist, bevorzugt von maximal 4 dtex und besonders bevorzugt von maximal 1 dtex. Plastic height Ikörper according to claim 1, characterized in that a proportion of at least 40%, preferably at least 50% and more preferably at least 60% of the fibers contained in the fibrous composite has a maximum fiber weight of 8 dtex, preferably of at most 4 dtex and more preferably of a maximum of 1 dtex.
Kunststoff höh Ikörper gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der faserige Verbund weiterhin Bindefasern enthält, die zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff oder einem duroplastisch aushärtenden Kunststoff bestehen. Plastic height Ikörper according to claim 2 or 3, characterized in that the fibrous composite further contains binder fibers, at least partially made of a thermoplastic or a duroplastic consist of hardening plastic.
5. Kunststoff höh Ikörper gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindefasern ein Fasergewicht zwischen 2 und 6 dtex aufweisen, bevorzugt zwischen 4 und 5 dtex. 5. Plastic height Ikörper according to claim 4, characterized in that the binding fibers have a fiber weight between 2 and 6 dtex, preferably between 4 and 5 dtex.
6. Kunststoff höh Ikörper gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindefasern nur eine Komponente umfassen oder Bikomponentenfa- sern sind. 6. plastic he hkörper body according to claim 4, characterized in that the binding fibers comprise only one component or bicomponent fibers are.
7. Kunststoff höh Ikörper gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Bindefasern in der akustisch wirksamen Lage (30) zwischen 10% und 50% beträgt, bevorzugt zwischen 20% und 40%. 7. plastic height Ikörper according to claim 4, characterized in that the proportion of binding fibers in the acoustically effective layer (30) is between 10% and 50%, preferably between 20% and 40%.
8. Kunststoff höh Ikörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die akustisch wirksame Lage (30) im Wesentlichen nur in den komprimierten Abschnitten (70) in mechanischem Kontakt mit der ersten oder / und der zweiten Lage (10, 20) steht. 8. Plastic height Ikörper according to claim 1, characterized in that the acoustically effective layer (30) is substantially only in the compressed portions (70) in mechanical contact with the first and / or the second layer (10, 20).
9. Kunststoffhohlkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage (10) in den komprimierten Abschnitten (70) mit der zweiten Lage (20) und / oder mit der akustisch wirksamen Lage (30) bevorzugt thermisch verschweißt ist. 9. hollow plastic body according to claim 1, characterized in that the first layer (10) in the compressed sections (70) with the second layer (20) and / or with the acoustically effective layer (30) is preferably thermally welded.
10. Kunststoffhohlkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff höh Ikörper einen im Wesentlichen vollständig abgeschlossenen Innenraumraum einschließt. 10. hollow plastic body according to claim 1, characterized in that the plastic height Ikörper includes a substantially completely closed interior space.
11. Kunststoffhohlkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kunststoff ein Thermoplast, ein Duroplast oder ein Elastomer ist. 11. Plastic hollow body according to claim 1, characterized in that the second plastic is a thermoplastic, a thermoset or an elastomer.
12. Kunststoff höh Ikörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die platten- oder folienförmige erste Lage (10) andere mechanische Eigenschaften aufweist als die platten- oder folienförmige, zweite Lage (20). 12. Plastic height Ikörper according to claim 1, characterized in that the plate-like or foil-shaped first layer (10) has different mechanical properties than the plate-shaped or foil-shaped second layer (20).
13. Kunststoffhohlkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die platten- oder folienförmige erste Lage (10) oder die platten- oder foli- enförmige zweite Lage (20) mit einem Abdeckvlies abgedeckt ist, wobei das Abdeckvlies auf der außenliegenden Oberfläche des Kunststoff höh Ikör- pers angeordnet ist. 13. Plastic hollow body according to claim 1, characterized in that the plate- or foil-shaped first layer (10) or the plate- or foil-shaped second layer (20) is covered with a cover fleece, the cover fleece on the outer surface of the plastic höh Ikörpers is arranged.
14. Kunststoffhohlkörper gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckvlies aus Fasern aus einem vierten Kunststoff, Naturfasern oder mineralischen Fasern oder einer Mischung derselben besteht. 14. Plastic hollow body according to claim 13, characterized in that the cover fleece consists of fibers of a fourth plastic, natural fibers or mineral fibers or a mixture thereof.
15. Kunststoff höh Ikörper gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Kunststoff ein Thermoplast, ein Duroplast oder ein Elastomer ist. 15. Plastic height Ikörper according to claim 14, characterized in that the fourth plastic is a thermoplastic, a thermoset or an elastomer.
16. Kunststoff höh Ikörper gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Kunststoff identisch ist mit dem Kunststoff derjenigen Lage (10, 20), die mit dem Abdeckvlies abgedeckt ist. 16 plastic height Ikörper according to claim 14, characterized in that the fourth plastic is identical to the plastic of that layer (10, 20) which is covered with the Abdeckvlies.
17. Kunststoffhohlkörper gemäß Anspruch 2 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite, der dritte und ggf. der vierte Kunststoff chemisch identisch sind. 17. Plastic hollow body according to claim 2 or 14, characterized in that the first, the second, the third and possibly the fourth plastic are chemically identical.
18. Kunststoffhohlkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die akustisch wirksame Lage (30) in den nicht komprimierten Bereichen eine Dicke von mindestens 5 Millimetern, bevorzugt mindestens 8 Millimetern und besonders bevorzugt von mindestens 12 Millimetern aufweist. 18 plastic hollow body according to claim 1, characterized in that the acoustically effective layer (30) in the non-compressed areas has a thickness of at least 5 millimeters, preferably at least 8 millimeters and more preferably of at least 12 millimeters.
19. Kunststoff höh Ikörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die akustisch wirksame Lage (30) in den komprimierten Bereichen eine Dicke von maximal 4 Millimetern, bevorzugt von maximal 3 Millimetern und besonders bevorzugt von maximal 2 Millimetern aufweist. 19 plastic height Ikörper according to claim 1, characterized in that the acoustically effective layer (30) in the compressed regions has a thickness of not more than 4 millimeters, preferably of at most 3 millimeters and more preferably of at most 2 millimeters.
20. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffhohlkörpers gemäß Anspruch 1 mittels eines beheizten Formwerkzeugs, welches eine Kavität ausbildet, mit den folgenden Verfahrensschritten : 20. A method for producing a hollow plastic body according to claim 1 by means of a heated mold, which forms a cavity, with the following method steps:
a. Bereitstellen eines Materialverbunds bestehend aus i. einer platten- oder folienförmigen, ersten Lage (10) aus einem thermoplastischen, ersten Kunststoff, a. Providing a composite material consisting of i. a plate-shaped or film-shaped, first layer (10) of a thermoplastic, first plastic,
ii. einer platten- oder folienförmigen, zweiten Lage (20) aus einem zweiten Kunststoff,  ii. a plate-shaped or film-shaped, second layer (20) made of a second plastic,
iii. einer zwischen der ersten und der zweiten Lage (10, 20) angeordneten plattenförmigen akustisch wirksamen Lage (30) aus einem faserigen Verbund,  iii. a plate-shaped acoustically effective layer (30) of a fibrous composite arranged between the first and the second layer (10, 20),
b. Zuführen des Materialverbunds zu der geöffneten Kavität eines beheizten Formwerkzeugs, und  b. Feeding the composite material to the opened cavity of a heated mold, and
c. Schließen des Formwerkzeugs, wobei zumindest abschnittsweise Druck auf den Materialverbund ausgeübt wird, dergestalt, dass in den druckbeaufschlagten Abschnitten (70) die erste und / oder zweite Lage (10, 20) thermogeformt sowie die akustisch wirksame Lage (30) komprimiert wird, woraus eine dauerhafte Verformung zumindest der ersten Lage und/oder der zweiten Lage (10, 20) und der akustisch wirksamen Lage (30) resultiert.  c. Closing of the mold, wherein at least partially pressure is exerted on the composite material, such that in the pressurized portions (70) the first and / or second layer (10, 20) thermoformed and the acoustically effective layer (30) is compressed, resulting in a permanent deformation of at least the first layer and / or the second layer (10, 20) and the acoustically effective layer (30) results.
21. Verfahren gemäß Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen des Formwerkzeugs ein Unterdruck in der Kavität erzeugt wird, so dass die erste oder/und die zweite Lage vakuumtiefgezogen werden. 21. The method according to claim 20, characterized in that upon closing of the mold, a negative pressure in the cavity is generated, so that the first and / or the second layer are vacuum deep drawn.
22. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zuführen des Materialverbunds zur Kavität des Formwerkzeugs Luft bzw. ein inertes Füllgas zwischen die akustisch wirksame Lage (30) und die erste Lage und/oder die zweite Lage (10, 20) eingeblasen wird. 22. The method according to claim 20, characterized in that when supplying the composite material to the cavity of the mold, air or an inert filling gas between the acoustically effective position (30) and the first layer and / or the second layer (10, 20) is blown ,
23. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage (10) in den druckbeaufschlagten Abschnitten (70) mit der zweiten Lage (20) und / oder mit der akustisch wirksamen Lage (30) verschweißt wird, bevorzugt thermisch. 23. The method according to claim 20, characterized in that the first layer (10) in the pressurized portions (70) with the second layer (20) and / or with the acoustically effective layer (30) is welded, preferably thermally.
24. Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung der ersten Lage (10) mit der akustisch wirksamen Lage (30) und/oder der zweiten Lage (20) so ausgeführt wird, dass der entstehende Kunststoffhohlkörper einen im Wesentlichen vollständig abgeschlossenen Innenraum einschließt. 24. The method according to claim 23, characterized in that the welding of the first layer (10) with the acoustically effective layer (30) and / or the second layer (20) is carried out so that the resulting hollow plastic body is a substantially completely closed Interior includes.
25. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die akustisch wirksame Lage (30) Bindefasern umfasst, die im geschlossenen beheizten Formwerkzeug aufschmelzen. 25. The method according to claim 20, characterized in that the acoustically effective layer (30) comprises binding fibers which melt in the closed heated mold.
26. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die akustisch wirksame Lage (30) Bindefasern umfasst, die im geschlossenen beheizten Formwerkzeug duroplastisch aushärten. 26. The method according to claim 20, characterized in that the acoustically effective layer (30) comprises binding fibers which cure thermosetting in the closed heated mold.
27. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialverbund weiterhin eine vierte Lage aus einem Abdeckvlies umfasst, die auf der außenliegenden Oberfläche der ersten Lage oder der zweiten Lage angeordnet ist. 27. The method according to claim 20, characterized in that the composite material further comprises a fourth layer of a cover fleece, which is arranged on the outer surface of the first layer or the second layer.
28. Verfahren gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckvlies aus Fasern aus einem vierten Kunststoff, Naturfasern oder mineralischen Fasern oder einer Mischung derselben besteht. 28. The method according to claim 27, characterized in that the cover fleece consists of fibers of a fourth plastic, natural fibers or mineral fibers or a mixture thereof.
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