(57)【要約】  本発明は、バインダーまたはバインダー混合物と充填剤を含む混合物が前記表面に吹き付けられる、充填剤を含む樹脂層を特に成形構造を持つ表面に塗布する方法および装置であって、まず、バインダーまたはバインダー混合物から吹付け塗布用の自由噴流（３）が生成され、続いて充填剤がまだ完全には重合していないバインダーまたはバインダー混合物の自由噴流（３）内に添加されることを特徴とする方法および装置に関する。該方法は、従来のばね質点系において使用されるようなヘビーレイヤーを吹付け塗布するために特に適している。
2005512775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填剤を含む樹脂層を、特に成形された表面に塗布する方法であって、バインダー又はバインダーの混合物と充填剤とを含む混合物が前記表面に吹き付けられ、
（ａ）前記のバインダー又はバインダーの混合物から吹付け塗布用の自由噴流が生成され、且つ、
（ｂ）まだ完全には重合していないバインダー又はバインダーの混合物の前記自由噴流内に前記充填剤が添加される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
充填剤がひとつまたは複数の個別に制御できる固形物噴出ノズルにより添加されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
充填剤の計量された添加が工程中で可変的に調整できることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載の方法。
【請求項４】
添加される充填剤が流動性のある高密度固体であることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記密度が２ｇ／ｃｍ3以上、好ましくは４．５ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
充填剤が最終混合物に対して１０から９０重量％の量で添加されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
充填剤が最終混合物に対して５０から８０重量％の量で添加されることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
バインダーがポリウレタン・ベースのバインダーであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
吹き付けられた層の密度および／または厚さが工程中で可変的に制御できることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
固体を含む樹脂層を特に成形された表面へ吹付け塗布する装置であって、
混合ヘッド（１）と、
バインダー又はバインダーの混合物の自由噴流（３）を生成するための第１の装置（２）と、
充填剤の計量された添加を行うための少なくともひとつの第２の装置（４）を有し、
充填剤の計量された添加を行うための前記第２の装置（４）は前記混合ヘッド（１）から出て来る前記自由噴流（３）内に前記充填剤が添加されるように配置されていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
充填剤の計量された添加を行うための複数の前記第２の装置（４）が設けられており、該装置は第１の装置（２）に対して回転対称に配置されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１２】
前記第２の装置（４）は前記第１の装置（２）のまわりにおよそ１２０度の角度間隔で配置されていることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の装置（４）は個別に独立して、あるいは互いに連動して制御可能な固形物噴出ノズル（５）を有することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
充填剤を添加するための前記第２の装置（４）における少なくとも固形物噴出ノズル（５）がセラミック材料からなることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法によって、または請求項１０乃至請求項１４のいずれか１項に記載の装置により製造された、部分的に異なる密度および／または厚さを持つ樹脂層。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法によって、または請求項１０乃至請求項１４のいずれか１項に記載の装置により製造された、ひとつまたは複数の層を持つ二成分ポリウレタン系。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法によって、または請求項１０乃至請求項１４のいずれか１項に記載の装置により製造された、ひとつまたは複数の層を持つ遮音性または減音性部材。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の方法によって、または請求項１０乃至請求項１４のいずれか１項記載の装置により製造された、遮音性ばね質点系用ヘビーレイヤー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面特に成形構造を有する表面に充填剤含有する樹脂層を塗布する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、特に成形構造を有する表面にヘビーレイヤー(Schwerschicht)を吹き付けて、たとえば自動車内装において使用されるような遮音性の多層被覆壁体を製造する方法に関する。
【０００３】
輪郭追随法に使用する自動車の車室の遮音性の多層被覆材は、かなり以前から知られている。たとえば、ＤＥ−ＯＳ  ２００６７４１号では、多層の遮音性部材が記載されているが、該部材は成形されたカーペットおよび同様に成形されたヘビーレイヤーからなり、それらは通常の方法、たとえば接着により互いに結合されており、該部材は車体の力学的に軟質材料からなる層上に浮動状態で設置されている。さらに、カーペット面は局部的にのみ、好ましくはスプラッシュ壁およびホィールケース領域、また前部座席前の足置き領域のみに被覆されなければならないことが記載されている。しかし、この被覆材は依然として比較的大きな重量を有している。
【０００４】
ＤＥ−ＰＳ  １１８６６４８号には機械類の金属被覆板用の吸音性かつ振動減衰性材料が記載されており、該材料は軟弾性の吸音性発泡材層および該層と結合された振動減衰性の合成樹脂層からなる。後者の層は、ヘビーレイヤーを形成するために、鉱物性の充填剤を混合することもできる。吸音性材料を製造するために、バインダーおよび充填剤からなる混合物の形状の振動減衰性材料が直接的に弾性発泡材層または繊維からなる中間層へ吹き付けられるか、あるいは別の方法で塗布される。
【０００５】
ＤＥ  ２８００９１４号では、被覆すべき壁面に充当されたヘビーレイヤーからなる自動車または機械類の壁面用の遮音性多層壁面被覆材が記載されており、該ヘビーレイヤーは４０重量％以上の充填剤を含むバインダーにより形成され、軟弾性の中間層上に配置されている。これらの多層壁面被覆材を製造するための種々の従来方法が記載されており、それらに共通なのは、可塑性のバインダー、充填剤および場合によってはその他の添加剤からなる混合物から押出機またはカレンダ装置を用いて重量のある遮音層が製造されることである。前記層は、凝固により直接的に所望形状にされる、あるいは硬化後に深絞りや真空成形などの適切な方法により所望形状にされる。
【特許文献１】ＤＥ−ＯＳ  ２００６７４１
【特許文献２】ＤＥ−ＰＳ １１８６６４８
【特許文献３】ＤＥ  ２８００９１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の射出成形法の欠陥は、ヘビーレイヤーの重さが比較的大きいこと、さらに該層を製造するために使用される装置の摩耗が早く、特に混合ヘッドを頻繁に交換しなければならない点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来技術を考察することにより、本発明は固体を含む樹脂層を望ましいやり方により特に成形構造を持つ表面に塗布できる改良方法ならびに該方法を実施するための適切な装置を提供することを目的とする。
【０００８】
この目的は、請求項１に基づく特徴を有する方法により達成される。さらに本発明の有利な構成および実施形態ならびに前記方法を実施するための装置は、請求項２乃至１８の対象である。
【０００９】
本発明が前提とする認識は、ヘビーレイヤーをそれが局部的な構造上および音響上の条件に応じてそれぞれ必要な厚さおよび／または密度を有するように構成することにより、本質的な重量軽減が行われるというものである。それにより、たとえば僅かな遮音しか必要とされない自動車内の個所ではより少ない厚さおよび／または密度を持つヘビーレイヤーが形成できる。他方で、高い音伝導を有する領域では遮音および遮音の度合いを強めることができる。つまり総体として、本発明は遮音効果の改良を実現できる、すなわち、被覆すべき各領域はたとえば測定結果に基づいて決定される音響的条件に応じて個別に最適な構造とすることができる。
【００１０】
本発明により、特に局部的に異なる密度および／または厚さを持つ層が容易に製造できる改良された方法が提供される。
【００１１】
ヘビーレイヤーの調節可能かつ変更可能な構造は、本発明によれば充填剤を含む樹脂層が特に成形構造を持つ表面上に吹き付けられることにより達成されるのであり、その際にまずバインダーまたはバインダー混合物から吹付け塗布用の自由噴流が形成される。次に充填剤が、まだ完全には重合していないバインダーまたはバインダー混合物の自由噴流内に添加される。
【００１２】
充填剤の添加はひとつまたは複数の、好ましくは個別に制御可能な固形物噴出ノズルにより行われるが、それにより目標に対して正確に調整できると共に、所望通りの制御が可能となる。充填剤の添加は、本発明に基づく方法により吹付け工程中も可変的に調整できる。
【００１３】
充填剤としては高密度の流動性固体が好ましく、また最終混合物に対して１０から９０重量％、好ましくは５０から８０重量％の量が添加されるべきである。
【００１４】
本発明に基づく方法におけるバインダーとしては、ばね質点系(Masse-Feder-System)での使用に適したあらゆる従来のバインダーを通常の混合比率で使用することができる。好ましくは、リサイクル性に関する実際的要求を充足し、かつ製品寿命サイクルの終わりにできるかぎり懸念なく再利用できる部材を使用すべきである。本発明による好ましいバインダーとは、ポリウレタン・ベース(Polyurethan-Baisis)のバインダー、特にポリオール・イソシアネート混合物をベースとして製造できるバインダーである。しかし、他の適切なバインダーも使用することができる。
【００１５】
吹き付けられた層の局部的な密度および厚さは、本発明によれば充填剤添加の調整および制御により、操作中であっても可変的に制御できる。
【００１６】
本発明に基づく方法を実施するために、本発明によりさらに請求項１０に基づく装置が提供される。本発明に基づく方法によりエロージョンが、すなわち装置の、特に混合ヘッドの摩耗が著しく低減することが判明した。それにより混合物中のドリフトも減少するため、均一な製品品質が確保される。
【００１７】
本発明は、バインダー混合物の自由噴流を生成するための第１の装置と充填剤の計量された添加を行うための少なくともひとつの第２の装置を有する混合ヘッドを備えた、固体を含む樹脂層を表面へ吹付け塗布するための装置において、充填剤の計量された添加を行うための前記第２の装置が、前記混合ヘッドから出て来るバインダー混合物の自由噴流内に、充填剤を添加するように配置されていることを特徴とする装置に関する。
【００１８】
本装置は、前記第１の装置に関して回転対称に配置された、充填剤の計量された添加を行うための複数の第２の装置を備えることができる。好ましくは、本装置は第１の装置のまわりにおよそ１２０度の角度間隔で配置された３つの第２の装置を有する。
【００１９】
これらの第２の装置は、好ましくは個々に独立しているか、または連結して制御可能な複数の固形物噴出ノズルからなる。好ましい実施形態によると、それらはさらに特に耐摩耗性材料、たとえばセラミック材から構成される。
【００２０】
本発明はさらに、本発明に基づく方法により、ならびに本発明に基づく装置により製造される樹脂層に関する。該層は、部分的または局部的に異なる密度および／または厚さを有し得る。別の実施形態は、本発明に基づく方法により製造される単層または多層の二成分ポリウレタン系、減音性または遮音性部材ならびに単層または多層の遮音性でばね質点系用のヘビーレイヤーに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、図面に示された実施例を参照して以下に詳しく説明される。
【００２２】
本発明に基づく方法では、充填剤を含む樹脂層が、特に成形構造を持つ表面に吹き付けられる。該方法が特に適しているのは、公知のばね質点系にしたがって機能する減音性または遮音性部材用のヘビーレイヤーの製造である。本発明に基づく方法により、ヘビーレイヤーは吹付け塗布により直接的に発泡層または弾性層上に、あるいは場合によってはさらに中間層上に形成される。
【００２３】
この発泡層または弾性層は、通常のばね質点系での、開放または閉鎖セル状発泡剤、有機性の天然または合成繊維からなる含浸された繊維材料、あるいは無機性の天然または合成繊維から構成される。吹付け方法により、充填剤を含む樹脂層を任意の形状を持つ表面に塗布することができる。
【００２４】
本発明に基づく方法は、図１の実施例を参照して以下に詳しく説明される。
【００２５】
本発明に基づく方法では、まずノズルを備えた混合ヘッドによりバインダーまたはバインダー混合物から自由噴流が生成される。このノズル直径は、０．１〜５ｍｍ、好ましくは０．５〜３ｍｍとすべきである。
【００２６】
バインダーとしては、熱可塑性樹脂類、たとえばポリ酢酸ビニル、ポリビニルプリプオネート、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリスチレン、単独重合体または共重合体またはそれらの混合物であるポリエチレン、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリエステルなどの二成分合成樹脂類、ビチューメン、ピッチ、ワックス、樹脂または根脂、天然および合成ゴム類、再生ゴムまたはそれらの混合物が使用できる。好適なバインダーは、二成分合成樹脂類、特にポリウレタン・ベースのバインダーである。特に音響工学的応用に対して適していることが判明しているのは、２０〜２５０バール、好ましくは６０〜１５０バールの圧力範囲ならびに１０〜１５０°Ｃ、好ましくは２０〜１００°Ｃのポリオールの温度範囲および１０〜１００°Ｃ、好ましくは２０〜６０°Ｃのイソシアネートの温度範囲を有するポリオール・イソシアネート混合物である。ポリオール／イソシアネートの混合比は、１００／５〜１００／９０、好ましくは１００／８〜１００／８０である。
【００２７】
混合ヘッド１から自由噴流３が現れた後に、混合ヘッド１の外で充填剤が未だ完全には重合されていないバインダー混合物の一領域内内に添加される。充填剤は、流動性充填剤を太い流れの中で運搬できる通常の充填剤搬送装置により添加される。
【００２８】
充填剤は、好ましくは高密度の流動性個体である。本発明による適切な充填剤の密度は、２ｇ／ｃｍ3以上、好ましくは４．５ｇ／ｃｍ3以上である。添加される充填剤または固体の量は、特に使用されるバインダーと塗布すべき層の要求される密度により左右される。バインダー対充填剤の混合比は、当業者であれば、たとえば実験により容易に算定することができるのであり、吹付け距離つまり混合ヘッドと被層される表面との間の距離は２０〜５００ｍｍとすべきであり、スプレージェット８中の均一な混合を保証するために好ましくは１００〜２５０ｍｍとすべきである。充填剤は、最終混合物に対して１０〜９０重量％、好ましくは５０〜８０重量％の量で、添加する全ての物質中に添加すべきである。
【００２９】
充填剤は、下記の特性の少なくともひとつ、好ましくは複数を有する単体もしくは複数の粒子状材料で構成させることができる：２ｇ／ｃｍ3以上の密度を有し、細かく粉砕されており、６００ｇ／リットル以上のかさ重量を有し、さらに１０〜５００ｍｍ、好ましくは５０〜２５０ｍｍの粒子の大きさ（粒子直径）を有する。本発明で使用される充填剤は、注入性が優れていなければならない。好ましい充填剤とは、顆粒状、小板状あるいは粉末状粒子で、たとえば硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）からなる。
【００３０】
充填剤は、一又はそれ以上の方向から、一個又はそれ以上、特に１６個までの固形物噴出ノズル５から、好ましくは、混合ヘッド１まわりに対称的に配置された２から６個の固形物噴出ノズルから加えられる。特に好ましいのは、充填剤がおよそ１２０度の角度間隔で配置された３個の固形物噴出ノズルにより添加されることである。それにより、スプレージェット中でのバインダーと充填剤の最適な混合および結合が達成されるため、結果として仕上がり製品においても均一な充填剤分配となり、したがって均一な密度分布が達成される。固形物噴出ノズル５の直径は、０．１〜１０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍとすべきである。
【００３１】
充填剤の計量添加量は、本発明に基づく方法により特に吹付け操作中も可変的に制御可能である。スプレージェット８中の充填剤含量は自由に選択し、絶えず再調節でき、被層すべき表面領域の状態に応じて変更することができる。スプレージェット８中の充填剤含有量の制御により、吹き付けられた層の密度は決定できる。
【００３２】
スプレージェット内への充填剤添加は、好ましくは接触する材料と反応しない圧縮空気または他の与圧流体を用いるのが合理的である。さらに本発明に基づく方法では、自由噴流３への方向および自由噴流３内の負の圧力勾配が利用される。バインダーは、自由噴流３の形をとって混合ヘッド１から現れ、添加充填剤を、それが充填剤ノズル５から流線中に現れたときに浮遊させて運び、それ故、均一なスプレージェット８を形成する。
【００３３】
本発明の方法により達成される他の有利な効果として挙げられるのは、スプレージェット８内でバインダーと充填剤の最適な混合および結合が行われることであり、それにより均一な充填剤分配とさらに仕上がり製品における均一な密度分布が達成される。このようにして、極めて高い密度を持つ製品が製造できる。
【００３４】
負の圧力勾配に加えて、本発明による方法は自由噴流３中での充填剤の波状分散と微細化により促進される。充填剤は、自由噴流３内への添加時に液体の内部乱流により、吸引されて、液体中で均一に混合される。
【００３５】
自由噴流３中のバインダーの速度は、運動量の維持や充填剤の高い比重量により低下できるので、余分なところにまでスプレーをかけることや、噴流が崩壊することの危険性は低下される。それにより、バインダーまたはバインダー混合物および混合された充填剤の塗布精度が高められる。
【００３６】
また、本方法は使用される吹付け装置が低摩耗量下におかれるという事実を与える。なぜならば、摩耗を惹起する粒子状充填剤は混合ヘッド１にも、またそれに接続された配管にも入り込まないからである。それにより、一方では道具の稼働寿命が延び、コストが大幅に低減され、他方では製品品質が長期にわたって維持できる。他方、従来法では、一定の稼働時間経過後、おそらく混合ヘッドの侵食に起因すると思われる偏流が、混合品質中に観察される。
【００３７】
本方法は、当業者にとって公知のやり方でも、変更または補完することができる。たとえば、バインダー混合物に対して、前記の成分のほかに、従来技術において公知の別の補助剤または添加剤を加えることができる。
【００３８】
さらに本発明は、固体を含む樹脂層を、特に成形構造を持つ表面へ吹付け塗布するための装置を提供し、本装置により上記の方法が実施できる。図１を参照して説明される本装置は、混合ヘッド１と、バインダーまたはバインダー混合物の自由噴流３を生成するためのひとつの第１の装置２と、充填剤の計量された添加を行うための少なくともひとつの第２の装置４から構成される。第１の装置２は、好ましくはバインダー混合物の添加および排出を行うノズル５を有する。
【００３９】
その際に供給経路６を介しての充填剤添加の計量および制御は、別の供給経路７により供給され、添加された充填剤を自由噴流３中で浮遊させて運ぶ、それ自体公知の圧縮空気により行うことができる。さらに、この充填剤の計量された添加は上記の負の圧力勾配により促進される。
【００４０】
充填剤５の計量された添加を行うための第２の装置４は、本発明にしたがって、混合ヘッド１から出て来るバインダー混合物の自由噴流３内に充填剤が添加されるように配置されている。充填剤添加を均一に行うために、本装置は充填剤の計量された供給のための好ましくは少なくとも２つ、より好ましくは３つの第２の装置４を有する。これらの第２の装置は、第１の装置２に対して回転対称に配置されることが好ましい。
【００４１】
特に好ましい実施形態が図２に示されており、３つの第２の装置４は第１の装置２のまわりにおよそ１２０度の角度間隔で配置されている。この配置により、スプレージェット８中での最適な充填剤分配が達成できる。この好適な装置による噴射円における理論的に達成可能な充填剤分配が、図３に示されている。
【００４２】
第２の装置４は、第１の装置２から自由噴流３が現れた後にできるかぎり接近した距離で充填剤が自由噴流３内へ添加されるように配置されるべきである。この距離が増すにつれて、スプレージェット８の拡散が大きくなる。その結果、混合がよくおこなわれなくなり、スプレージェット８中で生成された充填剤を含む樹脂混合物の塗布精度が悪化する。
【００４３】
第２の装置４は、個別に独立し、あるいは互いに連動して制御できる固形物噴出ノズル５を有するのが好ましい。独立的な制御性が特に有利なのは、噴射角度が塗布表面に対して垂直でない適用事例である。特に、きびしい加工成形の表面や、大きな起伏を有する表面の場合には、スプレージェット８は鋭角または鈍角をなして表面に当たることが多い。その場合は、バインダーあるいはバインダー混合物と充填剤との間の密度差が大きいために、スプレージェット８の部分的な分離と、最終的に製品中の充填剤分布が不均一となる恐れがある。本発明に基づく方法によって各固形物噴出ノズル５は個別に制御可能であるため、充填剤の添加は各ノズル５により独立的に調整および制御できる。その結果、極端な噴射角度の場合でも均一な塗布が保証され得る。
【００４４】
充填剤粒子による侵食を低減させるために、装置４は全体を、あるいは少なくとも固形物噴出ノズル５の部分を耐摩耗性材料、たとえばセラミック材から製作することができる。
【００４５】
また、本発明は本発明による方法と本発明による装置により製造された製品に関する。本方法は、多数の樹脂層、特に部分的に異なる密度および／または厚さを有する樹脂層の製造に適している。特に本方法が適しているのは、ひとつまたは複数の層を持つ二成分ポリウレタン系、ひとつまたは複数の層を持つ遮音性または減音性部材、ならびに自動車産業において遮音のために使用される遮音性ばね質点系用ヘビーレイヤーの製造である。
【００４６】
本発明によって製造された製品は、異なる厚さおよび／または密度を持ち得るそれぞれの領域における特に均一な充填剤分配に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、樹脂層を特に成形構造を持つ表面に塗布するための本発明に基づく装置を説明するための線図である。
【図２】図２は、３つの対称に配置された固形物噴出ノズルを備えた実施形態の例における充填剤添加を説明するための線図である。
【図３】図３は、図２に示された固形物噴出ノズルの配置において吹き付けされるべき表面上での充填剤分配を説明するための線図である。
【図１】
2005512775.tif 000003
【図２】
2005512775.tif 000004
【図３】
2005512775.tif 000005
【国際調査報告】
2005512775.tif 000006
2005512775.tif 000007
2005512775.tif 000008
2005512775.tif 000009
2005512775.tif 000010
2005512775.tif 000011