Gegenstand der Erfindung ist ein mehrlagiger gelochter Schallabsorber mit einer mikroperforierten Kunststofffolie und einem thermoverformbaren Absorber, welcher eine Schaumstofflage, ein Fasergewebe oder eine Faservlieslage ist. Weiterhin umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Schallabsorbers.

Bekannt sind Absorber welche einseitig mit einer mikrogelochten Folie zu einer Schallquelle hin abgedeckt sind. Durch die Lochgeometrie, den Abstand der Löcher und die offene Fläche der Folie kann dabei die Absorption beeinflusst werde. Für den Automobilbereich sind solche Aufbauten speziell mit einer gelochten Metallfolie und einem Absorber für den Motorraum bekannt.

In DE 10 2004 050 649 AI wird ein schallabsorbierendes Hitzeschild beschrieben. Veröffentlicht wird ein schallabsorbierendes Hitzeschild mit einem Trägerblech, das eine akustisch und thermisch wirksame Isolationsschicht trägt. Das Hitzeschild weist eine auf einer während dessen Verwendung einer Schallquelle zugewandten Seite der Isolationsschicht angeordnete Schutzfolie auf, die eine Mikrolochung aufweist. Eine wärme- und schalldämmende Verkleidung für den Motorraum von Kraftfahrzeugen, die in DE 101 43 167 AI beschrieben wird, besteht aus einem motorseitigen mikrogelochten Hitzereflektor, einer damit in Kontakt befindlichen Polyurethan-Schaumstoffschicht, die auf der Motorseite mit einem bei 200°C, insbesondere bei 150°C drei Wochen dauertemperatur-belastbarem duroplastischem Material getränkt ist und einer damit in Kontakt befindlichen, der Motorseite abgewandten Deckschicht.

Die Herstellung von mikroperforierten Folien, insbesondere Metallfolien ist seit langem bekannt. Beispielsweise sei auf das US-Patent 7,838,125 B2 verwiesen, in der eine spezielle Ausführungsform einer mikroperforierten Metallfolie beschrieben ist. Hier wird beschrieben, dass durch Nadelstanzung die Metallfolie derart verformt wird, dass entgegen der Nadeleinstichrichtung ein gegenüber der mittleren Folienlage erhöhter Krater ausgebildet wird, dessen unterer Rand bei dem Durchstich der Nadel ausfranzt.

DE 10 2004 053 751 AI beschreibt ein Verkleidungsteil für ein Fahrzeug, insbesondere eine Unterbodenverkleidung. Diese besitzt eine poröse Mittelschicht und mindestens eine Deckschicht auf jeder Seite, wobei die poröse Mittelschicht derart aufgebaut ist, dass sie akustische Transparenz oder akustisch absorbierende Wirksamkeit besitzt. Dabei kann die akustisch absorbierende poröse Mittelschicht ein- oder beidseitig mit einer oder mehreren akustisch transparenten bzw. absorbierenden Deckschichten belegt sein. Für den Bereich im Kraftfahrzeuginnenraum sind Aufbauten mit einem Absorber und einer mikrogelochten Polymerfolie bekannt. In EP 1 101 218 Bl wird eine mikroperforierte Polymerfolie zur Verwendung in einem Schallabsorber beschrieben, die mit einer Polymerfolie einer definierten Dicke und mehreren Mikroperforationen ausgebildet ist, wobei die Mikroperforationen jeweils einen engsten Durchmesser kleiner als die Foliendicke aufweisen und einen breitesten Durchmesser, der größer als 125% des engsten Durchmessers ist.

Damit wird eine mikroperforierte Kunststofffolie mit einer definierten Lochgeometrie in Abhängigkeit der Foliendicke beschrieben. Insbesondere werden hier Perforierungskanäle, Säulen oder trichterförmiger Art mit variablen Durchmessern beschrieben.

Für die Absorberaufbauten gilt, dass die Lochgeometrie, die Anzahl der Löcher und deren Abstand als Bedingung für eine gute Akustik gilt, die durch die genannten Größen beeinflusst wird.

In allen diesen Aufbauten bleibt die Veränderung der zweilagigen Folie während des Verarbeitungsprozesses unberücksichtigt. Entsprechend der Nadelung der Folie entstehen bei kalt genadelten höherschmelzenden Folien Relaxationsprozesse, die zu einer Verringerung der Lochdurchmesser führen. Auf der anderen Seite kommt es zu einer Lochvergrößerung bei der Foliendeformation. Die niederschmelzende Folienschicht relaxiert und führt mit den Absorberbestandteilen zu einer zusätzlichen Verringerung des Strömungswiderstandes der Deckschicht. Alle Effekte zusammen ändern den Strömungswiderstand der Deckschicht - und nur der Wert ist für die praktische Wirkung wichtig.

Somit stellt sich die Aufgabe, ein Bauteil (Schallabsorber) mit einem thermoverformbaren Absorber und einer mikrogelochten Folie so herzustellen, das in einem weiten Frequenzbereich, jedoch speziell bei niedrigen Frequenzen eine hohe Absorption und partiell eine erhöhte Isolation aufweist.

Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst durch einen mehrlagigen gelochten Schallabsorber 1 mit einem thermoverformbaren Absorber 3 und einer mikrogelochten Folie 4, die flächig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass

die mikrogelochte Folie 4 aus einer zweischichtigen, mit einer definierten Lochgeometrie versehenen ersten höher schmelzenden Kunststoffschicht und einer zweiten, im Verhältnis zur ersten Kunststoffschicht niedriger schmelzenden Kunststoffschicht, wobei die niedrig schmelzende Kunststoffschicht eine an den Absorber 3 angrenzende Zwischenschicht 2 aus Absorberbestandteilen und dem niedrig schmelzenden Kunststoff umfasst und

das Verhältnis der Strömungswiderstände der Deckschicht der höher schmelzender Kunststoffschicht- und der Zwischenschicht 2 zu dem Absorber (3) 1 zu 3 bis 1 zu 30 beträgt und der Gesamt- strömungswiderstand R des Schallabsorbers 1 im Bereich von R = 800 Nsm ^"3 bis R = 8000 Nsm ^"3 liegt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit insbesondere ein 3- lagiger Schallabsorber 1 aus einer mikrogelochten Folie (Deckschicht) 4 und einem thermoverformten Absorber 3, der derart aufgebaut wird, dass eine Kopplung zwischen beiden Absorbern durch die Ausbildung einer Zwischenschicht 2 erreicht wird.

Ist der spezifische Strömungswiderstand der Folie 4 zu hoch, kann der Schall nicht in den rückwärtigen Absorber 3 eindringen und wird im weiten Bereich reflektiert. Ist der Strömungswiderstand der Folie 4 zu gering (offen), wirkt im Wesentlichen nur der Absorber 3; alle Einflüsse des Lochfolienabsorbers 4 sind verschwindend gering.

Der Frequenzverlauf beider Absorberarten unterscheidet sich grundsätzlich. Während die porösen Schallabsorber 3 eine mit der Frequenz zunehmende breitbandige Absorptionswirkung besitzen und damit vor allem zur Absorption mittlerer und hoher Frequenzen eingesetzt werden können, absorbieren die mikrogelochten Folien 4 vorzugsweise in einem schmalen Frequenzbereich, dem Resonanzgebiet, das bei mittleren oder tiefen Frequenzen liegt. Durch eine Strömungswiderstandsstreuung über die Folie 4 ergibt sich eine einstellbare Verbreiterung der Absorption.

Die mikrogelochte Folie 4 besteht vorzugsweise aus einem oder enthält einen Kunststoff mit einer Schmelztemperatur (Erweichungstemperatur) oberhalb der Verarbeitungstemperatur, wie beispielsweise Polyamid, Polyethylenterephthalat, Polyetherimid, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyetheretherketon und einem (einen) zweiten Kunststoff, wie beispielsweise PE oder PP mit einer Schmelztemperatur (Erweichungstemperatur) unterhalb der Verarbeitungstemperatur (Kaschiertemperatur). Dieser niedriger schmelzende Kunststoff dient als Kleber, verbindet sich mit Partikeln des Absorbers 3, bildet eine Zwischenschicht 2 und verändert das Lochbild sowie damit die akustischen und strömungstechnischen Eigenschaften der Folie 4.

Die Erweichungstemperaturen des höher und niedriger schmelzenden Kunststoffs unterscheiden sich vorzugsweise um wenigstens 30°K, insbesondere wenigstens 100°K

Der thermoverformbare Absorber 3 besteht insbesondere aus einem Fasergewebe, einer Faservlieslage oder Schaumstoff. Dieser kann ein- und mehrlagig ausgeführt sein; sowie aus Kombinationen dieser Materialien bestehen.

Die mit der vorgenannten mikroperforierten Folie 4 in Kontakt befindliche Schallabsorptionsschicht 3 kann beispielsweise eine Schaumstofflage umfassen, die besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung einen offenporigen PUR-, Melaminharz- oder Leichtschaum enthält.

In gleicher Weise kann auch das Fasergewebe oder die Faservlieslage als Bestandteil des erfindungsgemäßen Schallabsorbers 1 synthetische Fasern, die Polyesterfasern, insbesondere PET, Polyamidfasern, insbesondere Nylon 6 und/oder Nylon 66; Polyolefinfasern, insbesondere PP und/oder PE; Acrylfasern sowie deren Fasergemische einschließlich Bikomponentenfasern und Multikomponentenfasern und/oder Gemische aus Naturfasern, insbesondere Rohbau mwoll-, Hanf-, Cocos-, Kenaf-, Jute- und/oder Sisalfasern mit den vorgenannten synthetischen Fasern enthalten. Eine Kopplung aller Schallabsorptions-Effekte wird dadurch erreicht, dass sich zwischen der hochschmelzenden Kunststoffschicht (Deckschicht) mit definiertem Lochprofil 4 und einer niedrig schmelzenden Kunststoffschicht mit eingebundenen

Absorberbestandteilen einer Zwischenschicht 2 ausbildet, wobei ein Strömungswiderstandsverhältnis zwischen Folie 4 und Zwischenschicht 2 auf der einen Seite und dem Absorber auf der andren Seite von 1 : 3 bis 1 : 30 vorliegt und die Strömungsdifferenz innerhalb des Bauteils mindestens 20% beträgt.

Dementsprechend ist die zweite, im Verhältnis zur ersten Kunststoffschicht niedrigere schmelzende Kunststoffschicht dem Absorber 3 zugewandt.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Schallabsorbers, indem eine nicht- perforierte PA/PE-Folie auf einem im Kaschierwerkzeug eingelegten vorgeformten Faservliesabsorber 3, bestehend aus Binde- und Reißfasern (BiCo, CO, WO, PET), zugefahren und kaschiert wird.

Im Kaschierprozess bildet sich durch das niedrigschmelzende PE und die angrenzende Absorberschicht 3 eine Zwischenschicht 2, bestehend aus Absorberbestandteilen und PE.

Die Perforation der PA- und der ausgebildeten Zwischenschicht 2 erfolgt in einem Kühl-/Kalibrierwerkzeug, bei dem die der PA-Schicht zugewandten Werkzeughälfte mit entsprechenden Nadeln versehen ist. Somit erfolgt die Perforierung in Richtung des Faservliesabsorbers 3. Der Nadelungs- (Stich-) Kanal führt damit in den Materialverbund nach innen, zur absorptiven Schicht 3. Durch den somit gegebenen Trichter erhält man die zusätzliche Wirkung eines Helmholtz-Resonators.

Die akustische Wirkung eines herzustellenden Bauteils 1 kann dabei durch das Nadelungskanal-Volumen, den Kanaldurchmesser sowie die Kanallänge entsprechend den gewünschten Gegebenheiten (Anzahl und Anordnung der Perforierungen in der Folie 4) variiert werden.

Die trichterförmige Ausbildung des Nadelkanals ist in Fig. 1 dargestellt. Diese lässt sich insbesondere mit einem konisch verlaufenden Nadelungswerkzeug erreichen, dessen Konuslänge vorzugsweise ein Vielfaches der Dicke der Kunststofffolie 4 entspricht.

Der durch die Nadelung entstehende ausgefranste Materialtrichter, der nach der Kaschierung sich in die Zwischenschicht 2 aus der niedrig schmelzenden Kunststoffschicht mit eingebundenen Absorberbestandteilen bis in den Absorber 3 erstreckt, wirkt sich vorteilhaft auf das Absorptionsverhalten aus.

Die Verformung des Absorbers 3 hin zum Bauteil erfolgt beispielsweise unter Zuführung von Wärme, was bei einer integrierten Einbringung der Folie 4 durch Dehnung und Relaxation zu beträchtlichen Änderungen der Lochgeometrie und damit zu den akustischen Eigenschaften führen kann. Dementsprechend wird vorzugsweise der Absorber 3 thermisch (in seine Endkonfiguration) vorgeformt, bevor der Kaschiervorgang eingeleitet wird. Anschließend erfolgt die Nadelung. Ausführunqsbeispiel :

Das folgende Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 2, zeigt exemplarisch einen Aufbau eines erfindungsgemäßen Schallabsorbers 1.

Eine 65 μιη PA/PE-Folie 4 mit 30 g/m2 PE-Schicht, perforiert mit 227 E/cm ² und einem Lochdurchmesser von 0,07 +/- 0,05 mm wurde auf einem im Kaschierwerkzeug eingelegten vorgeformten Faservliesabsorber 3, bestehend aus Binde- und Reißfasern (BiCo, CO, WO, PET), zugefahren und kaschiert. Die Kaschier-Werkzeugtemperatur betrug 135°C, die Kaschierzeit 55s.

Im Kaschierprozess bildete sich durch das niedrigschmelzende PE und die angrenzende Absorberschicht eine Zwischenschicht 2, bestehend aus Absorberbestandteilen und PE.

Der im Nachhinein bestimmte Gesamtströmungswiderstand (des Schallabsorbers 1) lag zwischen R = 2400 und R = 3200 Nsnrf ³ .