Vliesstoff für akustische Anwendungen mit erhöhten Schallabsorptionseigenschaften

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Vliesstoff für akustische Anwendungen mit erhöhten Schallabsorptionseigenschaften, bestehend aus längsgerichteten oder kreuzgelegten, insbesondere vorverfestigten Kunststofffasern mit einem Flächenausgangsgewicht von 20g/m² bis 100g/m², bevorzugt 30g/m² bis 80g/m², gemäß Patentanspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Abeckvliesstoffes sowie die Verwendung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vliesstoffmaterials.

[0002] Bekannte Deckenplatten zur Schallabsorption weisen eine Perforierung auf, um die gewünschte Schalldämmung durch Totalreflexion zu bewirken. Bei hochwertigen Schallabsorptions-Platten werden Schallabsorptionskoeffizienten von maximal 0,60 erreicht.

[0003] Standardplatten sind nach DIN 4102 in der Brandschutzklasse B1 eingestuft. Durch eine entsprechende Materialauswahl kann auch die Brandschutzklasse A2 erreicht werden.

[0004] Es ist ebenfalls bekannt, Deckenplattenkonstruktionen zusätzlich mit einem Vliesmaterial abzudecken oder zu beaufschlagen. Derartige Verkleidungen sollen die Akustik in Räumen verbessern, die eine entsprechende Deckenplattenkonstruktion aufweisen.

[0005] Um die jeweiligen Brandschutzanforderungen zu erfüllen, bestehen bekannte Vliesmaterialien für derartige Abdeckanwendungen aus Glas- oder Mineralfaserstoffen mit all den hierdurch verbundenen Nachteilen bei der Handhabung und der möglicherweise hieraus folgenden Belastung der Raumluft.

[0006] Die US 3,676,288 A zeigt ein Verfahren mit gasgefüllten Mikrohohlkörpern, die dazu dienen, Fasern aneinander zu binden und eine Volumenerhöhung durchzuführen.

[0007] Aus der DE 10 2008 057 058 A1 ist ein Abdeckvlies vorbekannt, wobei auf eine spezielle Flottenzusammensetzung der Ausrüstung eingegangen wird. Konkret wird sich in dieser Druckschrift auf ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes mit geringer Dichte und erhöhter Stabilität unter Verwendung von Mikrohohlkugeln bezogen. Um die Mikrohohlkugeln in ausreichendem Maße an den dortigen Faserstoff anbinden zu könne, werden Materialien mit einer geringen Faserdichte in Verbindung mit einer hohen Materialdicke eingesetzt werden, damit ein großes inneres Volumen mit genügend freiem Raum zwischen den Fasern vorliegt.

[0008] Gemäß der Lehre nach DE 10 2005 044 504 A1 erfolgt eine Wirkstoff-Freisetzung, wobei sich die eigentlichen Wirkstoffe in Mikrokapseln befinden. Derartig realisierte Textilien werden bei der Herstellung von Funktionsbekleidungsstücken verwendet.

[0009] Bei den mattenförmigen Formteilen nach DE 34 12 660 A1 kommen Bindemittel zum Einsatz, die aus thermoplastischen Partikeln bestehen und wobei ein Schaumtreibmittel zugeführt ist.

[0010] In JP 4 281054 A wird ein Vliesstoff zur Geräuschisolation, insbesondere zur Verwendung als Material zur Trittschalldämpfung von Bodenbelägen, beschrieben. In dieses Material sind Mikrokapseln eingearbeitet.

[0011] Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, einen Vliesstoff für akustische Anwendungen mit erhöhten Schallabsorptionseigenschaften anzugeben, der einen Schallabsorptionskoeffizienten von > 0,6 erreicht. Das Vliesstoffmaterial soll einen hohen Strömungswiderstand bzw. eine geringe Luftdurchlässigkeit bei einem geringen Gewicht aufweisen. Darüber hinaus soll das Material nicht brennbar sein, so dass die DIN 53438 K1 erfüllt ist. Ergänzend gilt es, das Vliesstoffmaterial so auszubilden, dass eine hohe Reißfestigkeit in Längs- und Querrichtung besteht und eine hohe Steifigkeit vorhanden ist bei gleichzeitigem Erhalt der notwendigen Flexibilität des entsprechenden bahnförmigen Materials.

[0012] Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch den Vliesstoff gemäß Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, durch das Verfahren zur Herstellung eines solchen Vliesstoffmaterials und durch die erfindungsgemäße Verwendung des erfindungsgemäß produzierten Vliesstoffes.

[0013] Es wird demnach von einem Vliesstoff für akustische Anwendungen mit erhöhten Schallabsorptionseigenschaften ausgegangen, wobei der Vliesstoff aus einem längsgerichteten oder kreuzgelegten, insbesondere vorverfestigten Kunststofffasermaterial mit einem Flächenausgangsgewicht von 20g/m² bis 100g/m², bevorzugt 30g/m² bis 80g/m² besteht.

[0014] Bei der Ausrüstung des Vliesstoffes werden als Füllstoff ungeblähte Mikrohohlkörper mit einem Anteil von ca. 0,5 bis 4 Gew.-% eingesetzt. Als Binder kommt ein hochmolekulares Polyestermaterial zum Fixieren der Mikrohohlkörper an den Vliesfasern sowie zur Erhöhung der Steifigkeit und Reißfestigkeit zur Anwendung. Es kann jedoch grundsätzlich jeder übliche Polymerbinder oder Bindermischung auf wässriger Basis, aus Acrylat, Styrolbutatien oder Vinylacetat-Polymeren verwendet werden. Der Vliesstoff wird bei solchen Temperaturen getrocknet, dass es zu einem Expandieren der Mikrohohlkörper kommt, wodurch die Poren des Vlieses verschlossen werden mit der Folge der gewünschten Schallabsorptionseigenschaften.

[0015] Erfindungsgemäß kann der Ausrüstung ohne weiteres ein Flammschutzmittel bekannter Art zugegeben werden.

[0016] Die Mikrohohlkörper bestehen aus thermoplastischen Schalen, gefüllt mit Treibgas. Insbesondere kommen ungeblähte Mikrohohlkörper aus Treibgas mit einer thermoplastischen Schale aus PVC oder Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymeren zur Verdichtung des Vlieses und zur Verbesserung der Akustik, sobald die Mikrohohlkörper aufgebläht werden, zum Einsatz.

[0017] Die Trocknung erfolgt erfindungsgemäß bei Temperaturen zwischen 100°C und 200°C, bevorzugt zwischen 140°C und 180°C.

[0018] Die Auflagemenge der Ausrüstungsrezeptur beträgt etwa 20% bis 50%, insbesondere 30% bis 40% des Vliesgewichts.

[0019] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des vorstehend erläuterten Vliesstoffes werden der Ausrüstung neben einem Bindemittel, z. B. einem hochmolekularen Polyestermaterial, ungeblähte Mikrohohlkörper zugegeben, wobei über den Anteil der Mikrohohlkörper in der Ausrüstung die bei der späteren Trocknung zu Kugeln expandierenden, diese eine Abdichtung der Vliesporen bewirken.

[0020] Das derart hergestellte Vliesstoffmaterial kann als Abdeckvlies für Akustik-Deckplatten, zur thermischen Isolierung und Abdichtung oder aber auch als Abdeck- und Akustikvlies im Automobilbau angewendet werden.

[0021] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

[0022] Das Vliesstoffgrundmaterial ist ein an sich bekanntes Thermovlies oder ein anderweitig, z.B. durch Wasserstrahlverfestigung vorbereitetes Vliesmaterial aus längsgerichteten Fasern, wodurch sich ein gleichmäßiges Vliesbild ergibt. Als Fasern kommen PES, CoPES oder ähnliche Fasermaterialien zum Einsatz. Das Flächengewicht liegt im Bereich von 20g/m² bis 100g/m², idealerweise im Bereich zwischen 30g/m² bis 80g/m² bei einer Luftdurchlässigkeit von 1500 bis 3000 l/m²xs (200 Pa).

[0023] Die Ausrüstungsrezeptur enthält einen hochmolekularen Polyester-Binder für die notwendige Steifheit und zur Erhöhung der Reißfestigkeit bzw. Dehnung und zur Bindung von erfindungsgemäß zur Anwendung kommenden Mikrohohlkörpern an die Vliesfasern. Als Flammschutzmittel werden z. B. roter Phosphor oder andere handelsübliche Flammschutzmittel eingesetzt.

[0024] Der Vliesstoff wird durch Beigabe von zunächst ungeblähten Mikrohohlkörpern aus Treibgas mit einer thermoplastischen Schale aus PVC oder Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymeren gebildet. Die Mikrohohlkörper dienen der Verdichtung des Vliesmaterials und der gewünschten Verbesserung der Akustik nach thermischer Behandlung und hierdurch bedingtem Aufblähen.

[0025] Zur weiteren Verarbeitung kann das Abdeckvlies mit thermo- oder duroplastischen Klebern beschichtet werden. Die Beschichtung wird hierbei nicht vollflächig aufgebracht, um die gewünschte akustische Wirkung zu erhalten.

[0026] Die Ausrüstung erfolgt z.B. mit einem Standard-Foulard.

[0027] Die Trocknung erfolgt bei Temperaturen, die die Mikrohohlkörper zu Kugeln expandieren lassen, um die relativ großen Poren des Vliesmaterials zu verschließen. Die Trocknungstemperaturen liegen im Bereich zwischen 100°C und 200°C, bevorzugt zwischen 140°C und 180°C.

[0028] Durch das Aufblähen und das Verschließen der Poren verbessert sich die Akustik des Vliesmaterials. Gleichzeitig steigt die Dichtigkeit als Abdeckvlies und der sich hierdurch ergebende bessere Rieselschutz.

[0029] Die Auflagemenge der gesamten Rezeptur liegt bei 20% bis 50% des Vliesgewichts, bevorzugt bei 30% bis 40% des Vliesgewichts.

[0030] Der Anteil der Mikrohohlkörper im Vlies beträgt erfindungsgemäß nur 0,5 Gew.% bis 4 Gew.-%. Durch eine erfindungsgemäße Variation der eingesetzten Menge der Mikrohohlkörper kann die Abdichtung der Vliesporen in einem weiten Bereich beeinflusst werden. Bei der Anwendung als Abdeckvlies in der Automobiltechnik kann der Anteil auf bis zu 20 Gew.-% erhöht werden.

[0031] Es gilt zu beachten, dass die Gesamtmenge die Aufnahmefähigkeit der Faserstruktur nicht überbeansprucht wird, um zu verhindern, dass die Mikrohohlkörper auf der Oberfläche aufliegen und leicht abreibbar sind. Die Menge des zugegebenen Flammschutzmittels richtet sich nach den brandschutzseitigen Anforderungen.

[0032] Bei einer weiteren Ausführungsform wird in Weiterbildung der Erfindung eine Beschichtung mit handelsüblichen thermoplastischen oder duroplastischen Klebern vorgenommen, um eine übliche Art der Weiterbehandlung für spezielle Abdeckvliese zu gewährleisten, die mittels Druck- und Temperaturbehandlung auf ein anderes Medium, z. B. Metalldeckenplatten, Glasfasermatten oder Polyurethanschaumgebilde aufkaschiert werden.

[0033] Bei einer erfindungsgemäßen Variante kann das Vlies als längs- oder kreuzgelegtes Bindervlies erzeugt werden. Der üblichen Binderrezeptur werden hier die Mikrohohlkörper direkt zugesetzt. Bei Notwendigkeit werden die Flammschutzmittel ebenfalls der Rezeptur zugegeben. Hierdurch kann ein Ausrüstungsarbeitsgang eingespart werden.

[0034] Beide Herstellungsvarianten können einen Kalanderschritt umfassen, um die Optik, d. h. die Oberfläche des Vliesmaterials zu optimieren, indem Unebenheiten beseitigt werden, ohne dass die Dichtigkeit und die gewünschten akustischen Eigenschaften nachteilig beeinflusst sind.

[0035] Die in der Figur 1 gezeigte Prinzipskizze lässt eine Anordnung von Kunstfasern 1 erkennen, in die bereits expandierte Mikrohohlkörper 2 eingebracht sind, wobei ein Großteil der Faserporen durch die Mikrohohlkörper 2 verschlossen ist, so dass sich die gewünschte erhöhte Schallabsorption ergibt.

[0036] Figur 2 illustriert das Vorstehende anhand einer fotografischen vergrößerten Abbildung eines erfindungsgemäß realisierten Vliesstoffes für akustische Anwendungen.

Ansprüche

1. Vliesstoff für akustische Anwendungen mit erhöhten Schallabsorptionseigenschaften, bestehend aus einem längsgerichteten oder kreuzgelegten, vorverfestigten Kunststofffasermaterial mit einem Flächenausgangsgewicht von 20g/m² bis 100g/m², bevorzugt 30g/m² bis 80g/m², wobei bei der Ausrüstung als Füllstoff ungeblähte Mikrohohlkörper mit einem Anteil von ca. 0,5 bis 4 Gew.-% eingesetzt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Binder ein hochmolekulares Polyestermaterial zum Fixieren der Mikrohohlkörper an den Vliesfasern sowie zur Erhöhung der Steifigkeit und der Reißfestigkeit zur Anwendung kommt und eine Trocknung bei solchen Temperaturen erfolgt, die zu einem Expandieren der Mikrohohlkörper führt, um die Poren des Vlieses zu verschließen, wobei das Vlies
eine zum Erhalt der akustischen Wirkung nicht vollflächig aufgebrachte thermo- oder duroplastische Kleberbeschichtung aufweist.

2. Vliesstoff nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausrüstung ein Flammschutzmittel umfasst.

3. Vliesstoff nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mikrohohlkörper aus thermoplastischen Schalen bestehen, die mit Treibgas gefüllt sind.

4. Vliesstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auflagemenge der Ausrüstungsrezeptur (trocken) 20% bis 50%, insbesondere 30% bis 40% des Vliesgewichts beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung eines Abeckvliesstoffes für akustische Anwendungen in der Automobiltechnik mit erhöhten Schallabsorptionseigenschaften, bestehend aus einem längsgerichteten oder kreuzgelegten, vorverfestigten Kunststofffasermaterial mit einem Flächenausgangsgewicht von 20g/m² bis 100g/m², bevorzugt 30g/m² bis 80g/m², wobei bei der Ausrüstung mit ungeblähten Mikrohohlkörpern über den Anteil der Mikrohohlkörper in der Ausrüstung die bei der späteren Trocknung zu Kugeln expandierenden Mikrohohlkörper eine Abdichtung der Vliesporen bewirken, weiterhin der Anteil der Mikrohohlkörper im Vlies zwischen 0,5 Gew.-% und 20 Gew.-% liegt, um eine Überbeanspruchung der Aufnahmefähigkeit der Faserstruktur und ein Aufliegen von Mikrohohlkörpern auf der Oberfläche zu verhindern und als Binder ein hochmolekulares Polyestermaterial zum Fixieren der Mikrohohlkörper an den Vliesfasern sowie zur Erhöhung der Steifigkeit und Reißfestigkeit zur Anwendung kommt.

6. Verwendung eines Abdeckvliesstoffes, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 5 als Abdeck- und Akustikvlies im Automobilbau.

Claims

1. Non-woven fabric for acoustic applications having increased sound-absorbing properties, consisting of a lengthwise or cross laid, pre-bonded plastic fiber material having an initial mass per unit area of 20g/m² to 100g/m², preferably 30g/m² to 80g/m², wherein unexpanded hollow microbodies having a portion of approximately 0.5 to 4 percent by weight are used as filler in the finish,
characterized in that
a high-molecular polyester material is used as a binder for fixing the hollow microbodies to the non-woven fibers and for increasing the rigidity and rupture strength, and a drying is carried out at such temperatures that result in an expansion of the hollow microbodies so as to seal the pores of the non-woven, wherein the non-woven includes a thermoplastic or thermosetting adhesive coating which is not applied over the full surface so as to preserve the acoustic effect.

2. Non-woven according to claim 1,
characterized in that
the finish includes a flameproofing agent.

3. Non-woven according to claim 1 or 2,
characterized in that
the hollow microbodies are formed of thermoplastic shells filled with a propellant gas.

4. Non-woven according to one of the preceding claims,
characterized in that
the amount of the layer of the finishing formulation (dry) is 20% to 50%, in particular 30% to 40% of the weight of the non-woven.

5. Method of producing a cover non-woven fabric for acoustic applications in automobile engineering having increased sound-absorbing properties, consisting of a lengthwise or cross laid, pre-bonded plastic fiber material having an initial mass per unit area of 20g/m² to 100g/m², preferably 30g/m² to 80g/m², wherein during the finishing with unexpanded hollow microbodies, by means of the portion of the hollow microbodies in the finish, the hollow microbodies expanding to spheres during the later drying effect a sealing of the pores of the non-woven, wherein further the portion of the hollow microbodies in the non-woven is between 0.5 percent by weight and 20 percent by weight so as to prevent overstressing of the absorptive capacity of the fiber structure and the hollow microbodies from lying on the surface, and a high-molecular polyester material is used as a binder for fixing the hollow microbodies to the non-woven fibers and for increasing the rigidity and rupture strength.

6. Use of a cover non-woven fabric produced according to a method of claim 5 as a cover non-woven and acoustic non-woven in automobile engineering.

Revendications

1. Produit non-tissé destiné à des applications acoustiques et présentant des propriétés d'absorption sonore améliorées, constitué d'un matériau en fibres de matière plastique orientées en longueur ou disposées en croix et préconsolidées avec un poids surfacique de départ de 20 g/m² à 100 g/m², de préférence 30 g/m² à 80 g/m², dans lequel on emploie pour l'équipement à titre de matière de remplissage des corps creux microscopiques non soufflés avec une proportion de 0,5 à 4 % en poids,
caractérisé en ce que
on emploie comme liant un matériau polyester à poids moléculaire élevé pour fixer les corps creux microscopiques sur les fibres du non-tissé ainsi que pour augmenter la raideur et la résistance à l'arrachement, et un séchage a lieu à des températures telles qu'elles mènent à une expansion des corps creux microscopiques, afin d'obturer les pores du non-tissé, et le non-tissé comporte un revêtement de colle thermoplastique ou thermodurcissable qui n'est pas appliqué sur toute la surface afin de d'obtenir l'effet acoustique.

2. Non-tissé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que l'équipement inclut un agent ignifuge.

3. Non-tissé selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que les corps creux microscopiques sont formés par des coques thermoplastiques qui sont remplies d'un gaz propulseur.

4. Non-tissé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la quantité d'application de la composition d'équipement (sèche) s'élève à 20 % à 50 %, en particulier 30 % à 40 % du poids du non-tissé.

5. Procédé pour la production d'un non-tissé de recouvrement pour des applications acoustiques dans les technologies automobiles et présentant des propriétés d'absorption sonore améliorées, constitué d'un matériau en fibres de matière plastique orientées en longueur ou posées en croix, préconsolidées, avec un poids surfacique de départ de 20 g/m2 à 100 g/m2, de préférence 30 g/m2 à 80 g/m2, dans lequel lors de l'équipement avec des corps creux microscopiques non soufflés et via la proportion des corps creux microscopiques dans l'équipement, les corps creux microscopiques qui se dilatent pour donner des billes lors du séchage ultérieur entraînent un étanchement des pores du non-tissé, et la proportion des corps creux microscopiques dans le non-tissé est entre 0,5 % en poids et 20 % en poids, afin d'empêcher une sollicitation excessive de la capacité d'encaissement de la structure des fibres et une application des corps creux microscopiques à la surface, et on emploie comme liant un matériau en polyester à poids moléculaire élevé pour fixer les corps creux microscopiques sur les fibres du non-tissé ainsi que pour augmenter la raideur et la résistance à l'arrachement.

6. Utilisation d'un matériau non-tissé de recouvrement, produit selon un procédé selon la revendication 5, comme non-tissé de recouvrement et acoustique dans la construction automobile.

Zeichnung