DE102005035014B3 - Three-dimensional sound damping material from fibers of thermoplastic polymer for absorption of sound waves, with in area of top side possesses randomly distributed outer micro reflection points and inner micro reflection points - Google Patents

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Abstract

The three-dimensional sound damping material (13) has homogeneous mixture of same fiber or different fiber over its thickness. The sound damping material with in the area of the top side possesses randomly distributed outer micro reflection points (14) and inner micro reflection points (15). The inner and outer micro reflections points are formed in the area of the top side and by the randomly formed structures of the fiber profiles. An IDEPENDENT CLAIM is also included for method for production of the sound damping material.

Description

Die Schalldämpfung zur Komfortsteigerung bei automobilen Anwendungen hat in der Vergangenheit eine Reihe von Lösungsansätzen hervorgebracht.The soundproofing to increase comfort in automotive applications has in the past one Produced a series of solutions.

Die Luftschalldämpfung in einem Material ist dabei direkt abhängig von der Anzahl, Größe und Form der Poren (luftgefüllte Hohlräume) abhängig. Je kleiner und unregelmäßiger diese Poren ausgebildet sind, umso größer ist die Reflektion einer in dieses Gefüge eindringende Schallwelle. Durch die Reflektionseffekte innerhalb des Gefüges wird die Schallenergie teilweise in Wärme umgewandelt. Die Intensität des reflektierten Schalls wird dadurch gesenkt und die Schalldämpfung erhöht.The Airborne sound damping in a material is directly dependent on the number, size and shape of the Pores (air-filled cavities) dependent. The smaller and more irregular these Pores are formed, the larger the reflection of a sound wave entering this structure. Due to the reflection effects within the structure, the sound energy partly in heat transformed. The intensity This reduces the reflected sound and increases the sound attenuation.

Speziell bei der Luftschalldämpfung durch textile Flächengebilde wurde mit verschiedenen Lösungswegen versucht, die Anzahl möglicher Reflektionsstellen zu erhöhen um so eine Dämpfung von Schallwellen in höher frequenten Bereichen zu erreichen.specially in airborne sound attenuation through textile fabrics was with different solutions tried the number of possible To increase reflection points so a damping of sound waves in higher to achieve frequency ranges.

Der Stand der Technik bietet dafür verschiedene Lösungsansätze.Of the State of the art offers for it different approaches.

Beispielsweise wird die Anzahl möglicher Reflektionsstellen durch die Verwendung von Fasern mit geringer Faserfeinheit über die gesamte Dicke des Schalldämpfungsmaterials erhöht. Faserfeinheit ist hier als eine gewichtsbezogene Größe zu sehen, die als dtex (= dezitex, entsprechend dem Gewicht in g eines Faserfilaments von 10.000 m Länge) angegeben wird. Bei gleichem Flächengewicht sind daher in einem bestimmten Volumen Vlies mehr Fasern enthalten wie bei der Verwendung von Fasern größerer Feinheit. Vergleiche hierzu 1.For example, the number of possible reflection sites is increased by the use of low fiber denier fibers throughout the thickness of the sound attenuating material. Fiber fineness is to be considered here as a weight-related quantity, which is indicated as dtex (= decitex, corresponding to the weight in g of a fiber filament of 10,000 m length). With the same basis weight, therefore, more fibers are contained in a certain volume of fleece than in the case of fibers of greater fineness. Compare to this 1 ,

Gattungsbildend für diesen Lösungsansatz ist die US 5298694 , bei welcher die Anzahl von möglichen Reflektionsstellen für Schallwellen durch den Einsatz von Fasern mit sehr geringen Faserfeinheiten erhöht wird. Diese geringen Faserfeinheiten im Bereich von kleiner 0,7 dtex werden durch den Einsatz der Meltblown-Technik erreicht. Das fertige Material ist mechanisch unstabil und nicht eigensteif, was die spätere Verarbeitung negativ beeinflusst.Generic for this approach is the US 5298694 in which the number of possible reflection points for sound waves is increased by the use of fibers with very low fiber counts. These low fiber finenesses in the range of less than 0.7 dtex are achieved by using the meltblown technique. The finished material is mechanically unstable and not intrinsically stiff, which negatively affects the subsequent processing.

Eine weitere Möglichkeit ist, wie in 2 gezeigt, ein Schalldämpfungsmaterial zu verwenden, welches auf der der Schallquelle abgewandten Seite aus Fasern großer Feinheit im Bereich von 3,3 dtex und mehr besteht. Die der Schallquelle zugewandte Seite besteht aus Fasern kleiner Feinheit im Bereich von 1,1 bis 1,7 dtex. Die der Schallquelle zugewandte Seite kann dabei auch in ihrem Volumen reduziert, beispielsweise durch einen einseitigen Nadelvorgang verdichtet werden. Nachteilig ist hier, dass die Faserquerschnitte der zur Anwendung kommenden Fasern rund, maximal elliptisch ausgeformt sind. Sie weisen daher für auftreffende Schallwellen wenig Reflektionsflächen auf und sind daher in ihrem Dämpfungsverhalten nur unzureichend.Another option is as in 2 shown to use a sound damping material, which consists on the side facing away from the sound source of fibers of high fineness in the range of 3.3 dtex and more. The side facing the sound source consists of fibers of small fineness in the range of 1.1 to 1.7 dtex. The sound source-facing side can also be reduced in volume, for example, be compressed by a one-sided needle operation. The disadvantage here is that the fiber cross-sections of the fibers used are round, elliptical maximum formed. They therefore have little reflection surfaces for incident sound waves and are therefore inadequate in their damping behavior.

Des Weiteren ist es bekannt, in Schalldämpfungsmaterialien einen Anteil Fasern einzusetzen, die während der Faserherstellung bereits einen gleichmäßig geometrisch geformten Faserquerschnitt, beispielsweise dreieckig, tri-lobal o-ä. bekommen haben. Diese Fasern sind allerdings nur unter Zuhilfenahme von Trägerfasern, mit denen sie homogen vermischt werden, zu verarbeiten. Bei der Verarbeitung auf Vliesbildner entmischen sich diese regelmäßig geformten Fasern wieder und führen dadurch zu schwankender Schallabsorption, da dann Bereiche mit hohen Anteilen von diesen regelmäßig geformten Fasern und Bereiche mit geringen Anteilen entstehen.Of Furthermore, it is known that a proportion in soundproofing materials Use fibers that during fiber production already has a uniformly geometrically shaped fiber cross-section, for example triangular, tri-lobal o-a. got. These fibers However, they are only with the aid of carrier fibers with which they are homogeneous to be mixed, to process. When processing on nonwovens these regularly shaped ones separate Fibers again and lead to fluctuating sound absorption, since then areas with high Proportions of these regularly shaped Fibers and areas with small proportions arise.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Aufbau für ein Schalldämpfungsmaterial (13) anzugeben, was eigensteif ist, viele Reflektionsstellen aufweist und gleichmäßige Schalldämpfung zulässt.The invention therefore an object of the invention to avoid the aforementioned disadvantages of the prior art and a structure for a sound damping material ( 13 ), which is inherently rigid, has many reflection points and allows even sound attenuation.

Die Aufgabe wurde gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 genannt. Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Materials ist im Anspruch 12 angegeben, vorteilhafte Ausgestaltungen davon in den Unteransprüchen 14 bis 18.The Task became according to the characteristics of claim 1, advantageous embodiments are in the dependent claims 2 to 13 called. A method for producing the material of the invention is specified in claim 12, advantageous embodiments thereof in the subclaims 14 to 18.

Wie bereits Eingangs erwähnt, muss in einem Dämpfungsmaterial eine hohe Anzahl von Schallreflektionsstellen vorhanden sein, damit dieses eine effektive Schalldämpfung aufweist. Die Reflektion kann dadurch verstärkt werden, dass man ein Material einsetzt, welches wie in 3 dargestellt an der der Schallquelle zu gewandten Oberseite (1) eine Vielzahl von Reflektionsstellen anbietet.As already mentioned in the introduction, a high number of sound reflection points must be present in a damping material so that it has an effective sound attenuation. The reflection can thereby be strengthened that one uses a material which, as in 3 represented on the top of the sound source facing ( 1 ) offers a variety of reflection sites.

Diese große Anzahl von Reflektionsstellen wird dadurch erreicht, dass die Fasern, insbesondere deren Faserquerschnitte (11), aus welcher das Schalldämpfungsmaterial (13) besteht, im Bereich der Oberseite (1) auf thermischen Weg so verändert wurden, dass die im Bereich der Oberseite (1 ), wie in 4 dargestellt, ehemals runden Fasern des Ausgangsmaterials (4) nun wie in 5 dargestellt, geometrisch unregelmäßig geformte Querschnitte (11) aufweisen. Es entsteht an der Oberseite (1) eine Vielzahl von äußeren Mikroreflektionsstellen (14).This large number of reflection points is achieved in that the fibers, in particular their fiber cross sections ( 11 ), from which the sound damping material ( 13 ), in the area of the upper side ( 1 ) were changed on thermal way so that in the area of the top ( 1 ), as in 4 represented, formerly round fibers of the starting material ( 4 ) now as in 5 represented, geometrically irregular shaped cross sections ( 11 ) exhibit. It arises at the top ( 1 ) a plurality of outer microreflectors ( 14 ).

Die Faserquerschnitte (11) sind nicht nur direkt an der Oberseite (1) verändert, sondern auch in einem gewissen Maß ausgehend von der Oberseite (1) in die Tiefe des Schalldämpfungsmaterials (13). Die an der Oberseite (1) sitzenden äußeren Mikroreflektionsstellen (14) werden daher in ihrer Wirkung durch im Fasergefüge befindliche innere Mikroreflektionsstellen (15) unterstützt, Geometrisch unregelmäßig bedeutet Querschnitte (11), die sich über die Länge einer Faser in Querschnittsform und Verteilung verändern. Ein Teil der Faser kann beispielsweise einen abgeplatteten Querschnitt (11) aufweisen, ein weiterer Teil kann einen elliptischen Querschnitt (11) besitzen, ein Teil der Faser ist unregelmäßig geschmolzen und schließlich ein weiterer Bereich Abdrücke benachbarter Fasern enthalten, die wiederum zu einem geometrisch unregelmäßigen Faserquerschnitt (11) führen. Die so erzeugten Strukturen sind begünstigend für die Schallabsorption, da sie als Mikroreflektionsstellen (14) und (15) bei auftreffenden Schallwellen über das aus dem Stand der Technik bekannte Maß hinaus zur Reflektion und damit zur Abschwächung der Intensität der Schallwellen beitragen.The fiber cross sections ( 11 ) are not just right at the top ( 1 ) but also to some extent starting from the top ( 1 ) into the depth of the sound damping material ( 13 ). The at the top ( 1 ) outer microreflections ( 14 ) are therefore influenced by internal micro-reflections ( 15 ), Geometric irregular means cross sections ( 11 ), which change over the length of a fiber in cross-sectional shape and distribution. For example, a part of the fiber may have a flattened cross-section ( 11 ), another part may have an elliptical cross-section ( 11 ), part of the fiber is melted irregularly, and finally another area contains impressions of adjacent fibers, which in turn form a geometrically irregular fiber cross-section ( 11 ) to lead. The structures thus produced favor the absorption of sound, since they serve as micro-reflec- tion sites ( 14 ) and ( 15 ) contribute to reflecting sound waves beyond the level known from the prior art for reflection and thus to attenuate the intensity of the sound waves.

Wie in 5 gezeigt, findet man Fasern mit thermisch veränderten Faserquerschnitten (11) nicht nur direkt an der Oberseite (1), sondern, ausgehend von der Oberseite (1) auch – in Abhängigkeit von den gewählten Verfahrenparametern bei der thermischen Behandlung – weiter in der dritten Dimension, in der Tiefe des erfindungsgemäßen Schalldämpfungsmaterials (13). Diese Ausbreitung von veränderten Faserquerschnitten (11) in die Tiefe des Material wirkt sich günstig auf die Schalldämpfung aus, da auf das Schalldämpfungsmaterial auftreffende Schallwellen zunächst in ihrer Intensität von den auf der Oberseite (1) sitzenden äußeren Mikroreflektionsstellen (14) geschwächt werden und eindringende Restschallwellen durch die inneren Mikroreflektionsstellen (15) ausgelöscht werden.As in 5 shown, one finds fibers with thermally modified fiber cross-sections ( 11 ) not only directly at the top ( 1 ), but, starting from the top ( 1 ) also - depending on the selected process parameters in the thermal treatment - further in the third dimension, in the depth of the inventive sound damping material ( 13 ). This spread of changed fiber cross sections ( 11 ) in the depth of the material has a favorable effect on the sound attenuation, since on the sound damping material incident sound waves first in intensity from those on the top ( 1 ) outer microreflections ( 14 ) and penetrating residual sound waves through the internal micro-reflec- 15 ) are extinguished.

Durch die thermische Behandlung der Oberseite (1) steigt nun nicht nur die Anzahl von Reflektionsstellen für Schallwellen, bedingt durch die thermische Behandlung, die oberhalb des Erweichungspunkts der die Fasern bildenden Polymere stattfindet, kommt es auch zum Verschmelzen von Fasern untereinander. Dadurch steigt die Verfestigung und innere Stabilität des Schalldämpfungsmaterials und führt schließlich zu einem eigensteifen Warenausfall, der für die spätere Bearbeitung oder Verarbeitung gewünscht wird. Dieses Verhalten kann durch den Einsatz von Fasern unterschiedlicher Feinheit noch verstärkt werden.By the thermal treatment of the top ( 1 ) now not only the number of reflection points for sound waves, due to the thermal treatment, which takes place above the softening point of the fibers forming polymers, it also comes to fusing of fibers together. As a result, the solidification and internal stability of the sound damping material increases and finally leads to a rigid goods failure, which is desired for later processing or processing. This behavior can be exacerbated by the use of fibers of different fineness.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Materials kann die Oberseite (1) zusätzlich regelmäßig oder unregelmäßig Makroreflektionstellen (3) einzubringen. Gezeigt wird dies in 6. Die Makroreflektionsstellen (3) haben die Aufgabe, weitere, makroskopisch ausgeformte Schallreflektionsstellen zu schaffen und so die bereits vorhandenen mikrostrukturellen Reflektionsstellen (14) und (15) in ihrer Schalldämpfungswirkung unterstützen.In a further advantageous embodiment of the material according to the invention, the upper side ( 1 ) additionally regular or irregular macro-reflection sites ( 3 ). This is shown in 6 , The macro-reflec- 3 ) have the task of creating further, macroscopically formed sound reflection points and thus the existing microstructural reflection points ( 14 ) and ( 15 ) in their sound-damping effect.

Die Makroreflektionsstellen (3) können regelmäßig und/oder unregelmäßig auf der Oberseite (1) verteilt sein. Die Eindringtiefe in die Oberseite (1) und die Form der Makroreflektionsstellen (3) ist dabei in Abhängigkeit vom jeweiligen Anforderungsprofil an das Schalldämpfungsmaterial zu sehen. Als günstig haben sich Eindringtiefen von 5% bis 30% gezeigt.The macro-reflec- 3 ) can be regular and / or irregular on the top ( 1 ) be distributed. The penetration depth in the top ( 1 ) and the shape of the macro-reflec- 3 ) is to be seen depending on the respective requirement profile of the sound damping material. Penetration depths of 5% to 30% have proven favorable.

In Anwendungsbereichen, bei welchen eine hohe Eigensteifigkeit verlangt wird, kann die Eindringtiefe auch bis 60% der Gesamtdicke des Schalldämpfungsmaterials betragen. Als Formen haben sich beispielsweise Kegel oder Kegelstümpfe bewährt, aber auch Pyramiden oder zusammenhängende Linien sind einsetzbar.In Application areas where a high inherent rigidity is required In addition, the penetration depth can be up to 60% of the total thickness of the sound damping material be. As forms, for example, cones or truncated cones have proven, but also pyramids or related Lines are usable.

Zur Verdeutlichung der Wirkung dieser unregelmäßig geformten Faserquerschnitte wurde die Schalldämpfung im Kundt'schen Rohr gemäß DIN/EN/ISO 10534-1 an unbehandeltem Vergleichsmaterial A, an Schalldämpfungsmaterial nach dem Stand der Technik B und an erfindungsgemäßem Schalldämpfungsmaterial C in Abhängigkeit von den jeweiligen Schallfrequenzen gemessen.to Clarification of the effect of these irregularly shaped fiber cross sections was the soundproofing in Kundt's tube according to DIN / EN / ISO 10534-1 on untreated comparative material A, on soundproofing material according to the prior art B and inventive sound damping material C depending on measured by the respective sound frequencies.

Die Zusammensetzung der Materialien A bis C kann der Tabelle 1 entnommen werden, die Schalldämpfungswirkung der 9.The composition of the materials A to C can be seen from Table 1, the sound damping effect of 9 ,

Tabelle 1: Aufbau der Beispielmaterialien

Figure 00060001
Table 1: Structure of the sample materials
Figure 00060001

Der 9 ist zu entnehmen, dass allein durch die thermische Behandlung der Faserquerschnitte auf der der Schallquelle abgewandten Unterseite (2) im Frequenzbereich größer 1000 Hertz eine bis zu 20% höhere Schalldämpfung möglich ist im Vergleich zu Material A mit nicht behandelter Oberseite (1) und bis zu 10% im Vergleich zum Stand der Technik entsprechenden Material B.Of the 9 It can be seen that only by the thermal treatment of the fiber cross sections on the side facing away from the sound source ( 2 ) in the frequency range greater than 1000 Hertz up to 20% higher sound attenuation is possible compared to material A with untreated top ( 1 ) and up to 10% compared to the prior art material B.

Das erfindungsgemäße Schalldämpfungsmaterial (13) kann dabei beispielsweise mittels der in 7 dargestellten und nachfolgend erläuterten Verfahrensschritte hergestellt werden:

  • – Herstellen eines Faserflors mittels eines Vliesbildners (8)
  • – Vorverfestigen des Faserflors zu einem Ausgangsmaterial (4) mittels einer Vorfestigungseinheit (9)
  • – Thermisches Behandeln des Ausgangsmaterials (4) mittels einer Wärmeübertragungseinheit (5) zur Bildung des Schalldämpfungsmaterials (13), die Mikroreflektionsstellen (14) und (15) aufweisend.
  • – Abkühlen des Schalldämpfungsmaterials (13) in einer Kühlstrecke (10)
  • – Aufwickeln des Schalldämpfungsmaterials (13) mittels eines Wicklers (12)
The sound-damping material according to the invention ( 13 ) can, for example, by means of in 7 illustrated and explained below process steps are prepared:
  • - producing a batt by means of a web forming agent ( 8th )
  • Preconsolidating the batt into a starting material ( 4 ) by means of a pre-consolidation unit ( 9 )
  • - Thermal treatment of the starting material ( 4 ) by means of a heat transfer unit ( 5 ) for forming the sound damping material ( 13 ), the micro-reflec- 14 ) and ( 15 ).
  • Cooling the soundproofing material ( 13 ) in a cooling section ( 10 )
  • - winding up of the sound damping material ( 13 ) by means of a winder ( 12 )

Dazu werden thermoplastische Stapelfasern unterschiedlicher oder gleicher Faserfeinheit, die vorzugsweise im Bereich von 0,9 bis 6.7 dtex liegt, auf konventionellen Mischanlagen homogen miteinander gemischt. Für das Ausgangsmaterial (4), welches das spätere erfindungsgemäße Schalldämpfungsmaterial (13) bildet, kommen folgende Faserzusammensetzungen in frage:

  • a) 100% thermoplastische Matrixfasern, oder
  • b) eine Mischung aus thermoplastischen Matrix- und Schmelzklebefasern.
For this purpose, thermoplastic staple fibers of different or identical fiber fineness, which is preferably in the range from 0.9 to 6.7 dtex, are homogeneously mixed with one another on conventional mixing plants. For the starting material ( 4 ), which the later inventive sound damping material ( 13 ), the following fiber compositions come into question:
  • a) 100% thermoplastic matrix fibers, or
  • b) a mixture of thermoplastic matrix and hot melt adhesive fibers.

Die Schmelzklebefasern können dabei homopolymer aufgebaute Fasertypen sein. Denkbar ist aber auch der Einsatz von bikomponenten Fasern, beispielsweise eine Kern-/Mantelstruktur aufweisende Fasern aus Polyester-/Co-Polyester.The Hot melt adhesive fibers can homopolymer fiber types. It is also conceivable the use of bicomponent fibers, for example a core / sheath structure having polyester / co-polyester fibers.

Diese so entstandene homogene Fasermischung wird dann einem konventionellem Vliesbildner, beispielsweise einer Krempel mit nachfolgendem Leger oder einem aerodynamischen Vliesbildner zugeführt und daraus ein Faserflor hergestellt.These then resulting homogeneous fiber mixture is then a conventional Nonwovens, for example a card with following Leger or an aerodynamic web forming and fed from a batt produced.

Dieser Faserflor wird anschließend, sofern notwendig, einer mechanischen und/oder Heißluft-Vorverfestigung zugeführt wird. Die Aufgabe dieser Vorfestigung ist es, ein für den nachfolgenden Schritt der thermischen Behandlung ein ausreichend mechanisch stabiles Ausgangsmaterial (4) bereitzustellen.This batt is then, if necessary, a mechanical and / or hot air pre-solidification is supplied. The purpose of this pre-consolidation is to provide a sufficiently mechanically stable starting material for the subsequent step of the thermal treatment ( 4 ).

Das so erhaltene Ausgangsmaterial (4) mit einer Oberseite (1) und einer Unterseite (2) wird nun in einem darauf folgenden, erfindungsgemäßen Verfahrensschritt einer thermischen Behandlung unterzogen, deren Aufgabe es ist, die Faserquerschnitte im Bereich der später im verbauten Zustand der Schallquelle zugewandten Oberseite (1) dergestalt zu ändern, dass diese die erfindungsgemäßen, zufällig verteilten, unregelmäßigen Faserquerschnitte (11) aufweisen. Für die thermische Behandlung haben sich Ausgangsmaterialien (4) als geeignet erwiesen, die, in Abhängigkeit vom Endeinsatzzweck, Materialdicken zwischen 5 und 80 mm aufweisen und in einem Flächengewichtsbereich zwischen 50 und 1000 g/qm liegen.The starting material thus obtained ( 4 ) with a top side ( 1 ) and a bottom ( 2 ) is then subjected in a subsequent process step according to the invention to a thermal treatment, the object of which is to determine the fiber cross-sections in the region of the later surface (in the installed state of the sound source) ( 1 ) in such a way that they contain the randomly distributed, irregular fiber cross-sections ( 11 ) exhibit. For the thermal treatment, starting materials ( 4 ), which, depending on the end use, have material thicknesses between 5 and 80 mm and are in a basis weight range between 50 and 1000 g / qm.

Die thermische Veränderung kann dabei beispielsweise mittels Kontakthitze erfolgen. Die Oberseite (1) wird dabei über die Oberfläche (6) einer Wärmeübertragungseinheit (5), beispielsweise einer glatten, beheizten Walze oder Bandoberfläche geführt. Die Unterseite (2) erfährt während dieser Behandlung keinerlei Veränderung, da diese keinen Kontakt mit einer beheizten Oberfläche (6) hat. Durch den vollflächigen Kontakt mit der Oberfläche (6) ist eine gleichmäßige Veränderung der Faserquerschnitte (11) mit der Folge einer extrem gleichmäßigen, schwankungsfreien Schalldämpfung des Schalldämpfungsmaterials (13) gegeben Die 8 zeigt wie durch den Kontakt mit der Oberfläche (6) die im Bereich der Oberseite (1) liegenden Fasern auf eine Temperatur oberhalb ihres Erweichungspunktes erwärmt und verformt werden. Dabei ändert sich der Anteil von Faser mit veränderten Querschnitten (11) von links beginnend über die Länge des Kontakts mit der Wäremübertragungseinheit (5) und deren Oberfläche (6).The thermal change can be done for example by means of contact heat. The top ( 1 ) is over the surface ( 6 ) a heat transfer unit ( 5 ), for example, a smooth, heated roller or belt surface out. The bottom ( 2 ) undergoes no change during this treatment since it is not in contact with a heated surface ( 6 ) Has. Due to the full surface contact with the surface ( 6 ) is a uniform change in the fiber cross sections ( 11 ) with the result of an extremely uniform, fluctuation-free sound attenuation of the sound damping material ( 13 ) given the 8th shows how through the contact with the surface ( 6 ) in the area of the top ( 1 ) are heated and deformed to a temperature above their softening point. The proportion of fiber changes with changed cross sections ( 11 ) starting from the left over the length of the contact with the heat transfer unit ( 5 ) and their surface ( 6 ).

Sind einlaufseitig links keine veränderten Querschnitte zu erkennen, nimmt in der ersten Hälfte des Kontakts mit der Oberfläche (6) der Anteil äußerer Mikroreflektionsstellen (14). Je länger der Kontakt mit der Oberfläche (6) dauert, umso tiefer dringt die Hitze in die Tiefe des Schalldämpfungsmaterial (13) ein, was die Ausbildung und die Anzahl innere Mikroreflektionsstellen (15) begünstigt.If there are no changed cross-sections on the left side of the inlet, in the first half of the contact with the surface ( 6 ) the proportion of external micro-reflec- tion sites ( 14 ). The longer the contact with the surface ( 6 ), the deeper the heat penetrates into the depth of the sound damping material ( 13 ), what the training and the number of internal micro-reflec- 15 ) favors.

Die Fasern erweichen und werden durch den Kontakt zur beheizten Oberfläche (6) und zu benachbarten Matrixfasern in Abhängigkeit vom Anpressdruck und der Einwirkungsdauer in ihrem Querschnitt zufällig und unregelmäßig deformiert. Diese Deformation des Faserquerschnitts kann bei Verwendung von nicht thermofixierten Fasern durch den dann einsetzenden Schrumpf noch verstärkt werden.The fibers soften and are replaced by contact with the heated surface ( 6 ) and adjacent matrix fibers are randomly and irregularly deformed in cross-section as a function of the contact pressure and the exposure time. This deformation of the fiber cross-section can be enhanced by the then shrinking when using non-heat-set fibers.

Die Oberfläche (6) der Wärmeübertragungseinheit (5) kann dabei vollkommen glatt sein. Für bestimmte Anwendungszwecke kann die Oberfläche (6) jedoch Erhebungen aufweisen, die sich dann in die Oberseite (1) eindrücken und so die erfindungsgemäßen Makroreflektionsstellen (3) bilden.The surface ( 6 ) of the heat transfer unit ( 5 ) can be perfectly smooth. For certain applications, the surface ( 6 ) but have elevations, which then in the top ( 1 ) and thus the macro-reflection sites ( 3 ) form.

Diese Erhebungen können auf der Oberfläche (6) musterartig aber auch wirr verteilt sein. Die Höhe sollte die Dicke des Ausgangsmaterials (4) nicht überscheiten.These surveys may be on the surface ( 6 ) pattern but also be distributed confused. The height should be the thickness of the starting material ( 4 ) do not exceed.

Von entscheidender Bedeutung für diesen Verfahrensschritt und die Ausbildung der erfindungsgemäßen äußeren Mikroreflektionsstellen (14) und inneren Mikroreflektionsstellen (15) sind dabei die Verfahrensparameter Anpressdruck, Kontaktzeit und Temperatur der Oberfläche (6).Of crucial importance for this process step and the formation of the external microreflections according to the invention ( 14 ) and internal microreflection sites ( 15 ) are the process parameters contact pressure, contact time and temperature of the surface ( 6 ).

Der die Anzahl der äußeren Mikroreflektionsstellen (14) beeinflussende Anpressdruck beschreibt dabei die Kraft mit welcher das Ausgangsmaterial (4) an die Oberfläche (6) der Wärmeübertragungseinheit (5) gedrückt wird. Er Kann beispielsweise über eine im Vergleich zur Einlaufspannung vor der Wärmeübertragungseinheit (5) höheren Abzugsspannung eingestellt werden. Auch eine Anpresswalze, die das Ausgangsmaterial (4) an die Oberfläche (6) anpresst ist einsetzbar. Als geeignet erweisen haben sich Anpressdrücke im Bereich von 50 N/m Arbeitsbreite bis zu 420 N/m Arbeitsbreite.The number of outer microreflectors ( 14 ) influencing contact pressure describes the force with which the starting material ( 4 ) to the surface ( 6 ) of the heat transfer unit ( 5 ) is pressed. For example, it can have one in front of the heat transfer unit (compared to the input voltage). 5 ) higher withdrawal voltage can be adjusted. Also a nip roll, which the starting material ( 4 ) to the surface ( 6 ) is applicable. Prove to be suitable have contact pressures in the range of 50 N / m working width up to 420 N / m working width.

Bedingt durch das Anpressen erfährt das Ausgangsmaterial (4) eine Komprimierung, mit der Folge, dass sich bei hohem Anpressdruck eine Vielzahl von äußeren Mikroreflektionsstellen (14) ergibt. Ebenso wird das Verschmelzen von Fasern in der Nähe der Oberseite (1) begünstigt, was sich positiv auf die Eigensteifigkeit des Materials auswirkt. Auch ist durch die Dauer der Einwirkung eine stärkere Deformation der Faser im Bereich der Oberseite (1) gegeben.Due to the pressing undergoes the starting material ( 4 ) a compression, with the result that at high contact pressure a plurality of outer microreflection points ( 14 ). Likewise, the fusion of fibers near the top ( 1 ), which has a positive effect on the inherent rigidity of the material. Also, by the duration of the action, a stronger deformation of the fiber in the upper side ( 1 ).

Die Anzahl von inneren Mikroreflektionsstellen (15) und deren Ausdehnung über die Dicke des Schalldämpfungsmaterials (13) wird über die Kontaktzeit an der Oberfläche (6) eingestellt. Sie ist abhängig von der Anlagengeschwindigkeit, aber auch, wie aus der 7 erkennbar von der Länge der Umschlingung auf der Wärmeübertragungseinheit (5). Umschlingungen von 90 bis 270 Grad haben sich als günstig erwiesen.The number of internal microreflectors ( 15 ) and their extent across the thickness of the sound damping material ( 13 ) is determined by the contact time at the surface ( 6 ). It depends on the system speed, but also how the 7 recognizable by the length of the loop on the heat transfer unit ( 5 ). Wraps of 90 to 270 degrees have proved favorable.

Bei langer Kontaktzeit geschieht ein stärkeres Eindringen der Hitze der Oberfläche (6) in das Ausgangsmaterial (4). Man erzielt somit eine größere Tiefe des Bereichs, in welchem die Faserquerschnitte (11) deformiert werden und sich die erfindungsgemäßen inneren Mikroreflektionsstellen (15) ausbilden.With long contact time a stronger penetration of the heat of the surface happens ( 6 ) into the starting material ( 4 ). Thus, a greater depth of the area is achieved in which the fiber cross sections ( 11 ) are deformed and the internal microreflection points according to the invention ( 15 ) train.

Ausgehend von der Oberseite (1) sind Eindringtiefen bis 90% der Gesamtdicke des Schalldämpfungsmaterials (13) bei Dicken des Ausgangsmaterials (4) von 20 mm und geringer erzielbar. Bei Dicken des Ausgangsmaterials (4) von größer 20 mm ist noch ein Bereich bis zu 50% der Gesamtdicke darstellbar, in weicher innere Mikroreflektionsstellen (15) zu finden sind.Starting from the top ( 1 ) are penetration depths up to 90% of the total thickness of the sound damping material ( 13 ) at thicknesses of the starting material ( 4 ) of 20 mm and less achievable. At thicknesses of the starting material ( 4 ) of greater than 20 mm, a range up to 50% of the total thickness can still be represented, in soft internal microreflection points ( 15 ) can be found.

Dabei nimmt die Anzahl der inneren Mikroreflektionsstellen (15) in Abhängigkeit von der Entfernung der Messstelle zur Oberseite (1) ab. Die Oberseite (1) besteht zum überwiegenden Anteil aus Fasern mit veränderten Querschnitten (11) und weist daher eine Vielzahl von äußeren Mikroreflektionsstellen (14) auf. Je weiter man von der Oberseite (1) entfernt ist, desto so weniger innere Mikroreflektionsstellen (15) sind zu finden.The number of internal micro-reflec- 15 ) depending on the distance of the measuring point to the upper side ( 1 ). The top ( 1 ) consists predominantly of fibers with altered cross sections ( 11 ) and therefore has a plurality of outer micro-reflec- 14 ) on. The further you go from the top ( 1 ), the fewer internal micro-reflec- tion sites ( 15 ) can be found.

Letztendlich kann mit der Temperatur der Oberfläche (6) der Grad der thermischen Behandlung eingestellt werden. Eine Temperatur knapp oberhalb des Erweichungspunktes führt lediglich zu einer leichten Deformation der Faserquerschnitte (11), was zu geringer Ausprägung der erfindungsgemäßen Mikroreflektionsstellen (14) führt. Eine Temperatur knapp unterhalb der Schmelztemperatur der eingesetzten Polymere ist allerdings zu vermeiden, da dann ein Verhauten der Oberseite (1) einsetzt, was sich negativ auf die Schalldämpfung auswirken kann. Optimale Verfahrenstemperaturen liegen im Bereich von 20 bis 40 grdC unterhalb des Polymerschmelzpunktes.Finally, with the temperature of the surface ( 6 ) the degree of thermal treatment can be adjusted. A temperature just above the softening point only leads to a slight deformation of the fiber cross sections ( 11 ), resulting in a low expression of the microfluidic sites according to the invention ( 14 ) leads. A temperature just below the melting temperature of the polymers used is to be avoided, however, since then a Hautaut the top ( 1 ), which can have a negative effect on the sound attenuation. Optimum process temperatures are in the range of 20 to 40 grdC below the polymer melting point.

Neben den vorstehenden Verfahrensparametern hat auch das Verhältnis von Fasern mit hoher Feinheit zu Fasern mit geringer Feinheit einen Einfluss auf das Erscheinungsbild, speziell auf die Eigensteifheit des Schalldämpfungsmaterials (13). Je höher der Anteil von Fasern mit geringer Feinheit ist, umso stärker wird ein Verbinden der Fasern zueinander während der thermischen Behandlung gefördert, umso steifer kann das Material gestaltet werden.In addition to the above process parameters, the ratio of high-fines to low-fines fibers also affects the appearance, especially the inherent stiffness of the sound-deadening material ( 13 ). The higher the proportion of low-fines fibers, the more the bonding of the fibers to each other during the thermal treatment is promoted, the stiffer the material can be made.

Der thermische Behandlungsschritt kann dabei kontinuierlich in unmittelbarem Anschluss an die Herstellung des Ausgangsmaterials (4) erfolgen, der Behandlungsschritt der Vorverfestigung kann dann entfallen. Auch eine diskontinuierliche Verfahrensweise, bei welcher das Ausgangsmaterial (4) zunächst vorverfestigt wird. In einem weiteren Schritt, der räumlich und/oder zeitlich getrennt ist, wird dann die thermische Behandlung durchgeführt.The thermal treatment step can be carried out continuously in direct connection to the preparation of the starting material ( 4 ), the treatment step of the preconsolidation can then be omitted. Also a discontinuous procedure in which the starting material ( 4 ) is first preconsolidated. In a further step, which is spatially and / or temporally separated, then the thermal treatment is performed.

Nachstehende Tabelle 2 zeigt den Einfluss der aufgezeigten Verfahrensparameter auf Ausgangsmaterialien (4) verschiedener Zusammensetzung. Tabelle 2: Vergleich des Einflusses verschiedener Verfahrensparameter

Figure 00120001

  • (*) subjektive Beurteilung einer visuellen Analyse der Oberfläche Somit ist es möglich, das erfindungsgemäße Schalldämpfungsmaterial (13) allein über die Wahl der Verfahrensparameter bei der thermischen Behandlung für den Endeinsatzzweck zu optimieren, ohne das dabei in das Herstellverfahren oder die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials eingegriffen werden muss.
Table 2 below shows the influence of the indicated process parameters on starting materials ( 4 ) of different composition. Table 2: Comparison of the influence of different process parameters
Figure 00120001
  • (*) subjective assessment of a visual analysis of the surface Thus, it is possible, the sound damping material according to the invention ( 13 ) alone to optimize the choice of process parameters in the thermal treatment for the end use, without having to intervene in the manufacturing process or the composition of the starting material.

Die so hergestellten, erfindungsgemäßen Schalldämpfungsmaterialien können nun allen Bereichen von KFZ eingesetzt werden, die eine Luftschalldämpfung verlangen.The thus produced, inventive sound damping materials can now be used in all areas of vehicles that require airborne sound attenuation.

Claims (18)

Dreidimensionales Schalldämpfungsmaterial (13) aus Fasern thermoplastischer Polymere zur Absorption von Schallwellen, bestehend aus einer der Schallquelle zugewandten Oberseite (1) und einer der Schallquelle abgewandten Unterseite (2) dadurch gekennzeichnet, dass das Schalldämpfungsmaterial (13) über seine Dicke homogen aus einer Mischung von Fasern gleicher oder unterschiedlicher Faserfeinheit besteht, dass das Schalldämpfungsmaterial (13) im Bereich der Oberseite (1) zufällig unregelmäßig verteilte äußere Mikroreflektionsstellen (14) und innere Mikroreflektionsstellen (15) besitzt und dass die inneren und äußeren Mikroreflektionsstellen (14) und (15) durch zufällig unregelmäßig geformte Strukturen der Faserquerschnitte (11) im Bereich der Oberseite (1) gebildet sind.Three-dimensional sound damping material ( 13 ) of fibers of thermoplastic polymers for the absorption of sound waves, consisting of a sound source facing top ( 1 ) and a sound source facing away from the bottom ( 2 ), characterized in that the sound damping material ( 13 ) is homogeneous in its thickness of a mixture of fibers of equal or different fiber fineness that the sound damping material ( 13 ) in the area of the upper side ( 1 ) randomly distributed outer microreflectors ( 14 ) and internal microreflection sites ( 15 ) and that the internal and external micro-reflec- 14 ) and ( 15 ) by randomly irregularly shaped structures of the fiber cross sections ( 11 ) in the area of the upper side ( 1 ) are formed. Schalldämpfungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalldämpfungsmaterial eine Gesamtdicke von 5 bis 8 mm aufweist.Soundproofing material according to claim 1, characterized in that the sound damping material has a total thickness of 5 to 8 mm. Schalldämpfungsmaterial nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, – dass die Fasern des der Oberseite (1) zugeordneten Bereichs in ihrem Querschnitt zufällig unregelmäßig verformt sind und – dass dieser Bereich eine Dicke von 5% bis 60 % der Gesamtdicke des Schalldämpfungsmaterials einnimmt.Soundproofing material according to claims 1 and 2, characterized in that - the fibers of the upper side ( 1 ) are randomly irregularly deformed in their cross-section and - that this area occupies a thickness of 5% to 60% of the total thickness of the sound damping material. Schalldämpfungsmaterial nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass die inneren Mikroreflektionsstellen (15) in einem von der Oberfläche (1) ausgehenden Bereich vorliegen, dessen Ausdehnung 5% bis 60 % der Gesamtdicke des Schalldämpfungsmaterials (13) beträgt.Soundproofing material according to claims 1 to 3, characterized in that - the internal microreflecting points ( 15 ) in one of the surface ( 1 ) whose extent is 5% to 60% of the total thickness of the sound damping material ( 13 ) is. Schalldämpfungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die unregelmäßigen Strukturen der Faserquerschnitte (11) in die Fasern durch thermische Behandlung der Oberseite (1) eingebracht sind.Sound-absorbing material according to one of claims 1 to 4, characterized in that the irregular structures of the fiber cross sections ( 11 ) into the fibers by thermal treatment of the top ( 1 ) are introduced. Schalldämpfungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von inneren Mikroreflektionsstellen (15) von der Oberseite (1) zur Unterseite (2) kontinuierlich abnimmt.Acoustic damping material according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the proportion of internal microreflection points ( 15 ) from the top ( 1 ) to the bottom ( 2 ) decreases continuously. Schalldämpfungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Fasern mit unregelmäßigem Faserquerschnitt (11) von der Oberseite (1) zur Unterseite (2) kontinuierlich abnimmt.Soundproofing material according to one of claims 1 to 6, characterized in that the proportion of fibers with irregular fiber cross-section ( 11 ) from the top ( 1 ) to the bottom ( 2 ) decreases continuously. Schalldämpfungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalldämpfungsmaterial über seine gesamte Dicke aus einer homogenen Mischung von Matrixfasern einheitlicher und/oder unterschiedlicher Faserfeinheit bestehtSoundproofing material according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the sound damping material over its entire thickness of a homogeneous mixture of matrix fibers uniform and / or consists of different fiber fineness Schalldämpfungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalldämpfungsmaterial über seine gesamte Dicke aus einer homogenen Fasermischung von 10 bis 90 Gew% Matrixfasern und 90 bis 10 Gew.% Schmelzklebefasern einheitlicher und/oder unterschiedlicher Faserfeinheit besteht.Soundproofing material according to one of the claims 1 to 8, characterized in that the sound damping material over its total thickness of a homogeneous fiber mixture of 10 to 90% by weight Matrix fibers and 90 to 10% by weight of melt-bond fibers more uniformly and / or different fiber fineness. Schalldämpfungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzklebefasern homopolymer und/oder bikomponent sind.Soundproofing material according to one of the claims 1 to 9, characterized in that the hot melt adhesive fibers homopolymer and / or bicomponent. Schalldämpfungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die das Schalldämpfungsmaterial (13) bildenden Fasern Stapelfasern mit einer Länge von 15 bis 100 mm und einer Faserfeinheit zwischen 0,9 bis 6,7 dtex sind.Soundproofing material according to one of claims 1 to 10, characterized in that the sound damping material ( 13 ) fibers are staple fibers having a length of 15 to 100 mm and a fiber fineness of between 0.9 to 6.7 dtex. Schalldämpfungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalldämpfungsmaterial ein Flächengewicht zwischen 50 und 1000 g/qm aufweist.Soundproofing material according to one of the claims 1 to 11, characterized in that the sound damping material a basis weight between 50 and 1000 g / sqm. Schalldämpfungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, – dass die Oberseite (1) zusätzlich zu den Mikroreflektionsstellen (14) Makroreflektionsstellen (3) enthält und – dass die Makroreflektionsstellen (3) mindestens ein Zehntel bezogen auf die Gesamtdicke des Schalldämpfungsmaterials in die Oberseite (1) eindringen.Soundproofing material according to one of claims 1 to 12, characterized in that - the upper side ( 1 ) in addition to the micro-reflec- 14 ) Macroreflection agencies ( 3 ) and - that the macro-flood control 3 ) at least one-tenth of the total thickness of the sound damping material in the top ( 1 ). Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfungsmaterials gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, umfassend folgende Verfahrensschritte, – Herstellen eines Ausgangsmaterials (4) mit einer Oberseite (1) und einer Unterseite (2) – Andrücken der Oberseite (1) des Ausgangsmaterials (4) an die beheizte Oberfläche (6) einer Wärmeübertragungseinheit (5) – Erwärmen der Oberseite (1) durch den Kontakt mit der Oberfläche (6) auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes der das Ausgangsmaterial (4) bildenden Polymere – Unregelmäßiges thermisches Verformen der Faserquerschnitte der die Oberseite (1) bildenden Fasern durch Kontakthitze und – Abkühlen des Schalldämpfungsmaterials auf eine Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes der das Ausgangsmaterial (4) bildenden Polymere.A method for producing a sound damping material according to claims 1 to 13, comprising the following method steps, - producing a starting material ( 4 ) with a top side ( 1 ) and a bottom ( 2 ) - pressing the top ( 1 ) of the starting material ( 4 ) to the heated surface ( 6 ) a heat transfer unit ( 5 ) - heating the top ( 1 ) by contact with the surface ( 6 ) to a temperature above the softening point of the starting material ( 4 ) forming polymers Irregular thermal deformation of the fiber cross sections of the top side 1 ) forming fibers by contact heat and cooling the sound deadening material to a temperature below the softening point of the starting material ( 4 ) forming polymers. Verfahren zu Herstellung eines Schalldämpfungsmaterials nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterials (4) an die Oberfläche (6) mittels Druck und / oder Zugspannung angedrückt wird.Method for producing a sound damping material according to claim 14, characterized in that the starting material ( 4 ) to the surface ( 6 ) is pressed by means of pressure and / or tensile stress. Verfahren zu Herstellung eines Schalldämpfungsmaterials nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, – dass in die Oberfläche (6) Makroreflektionsstellen (3) eingedrückt werden und – dass die Tiefe der Makroreflektiosstellen (3) mindestens ein Zehntel der Dicke des Ausgangsmaterials (4) beträgt.A method for producing a sound damping material according to claim 14 or 15, characterized in that - in the surface ( 6 ) Macroreflection agencies ( 3 ) and - that the depth of the macro-reflector areas ( 3 ) at least one tenth of the thickness of the starting material ( 4 ) is. Verfahren zu Herstellung eines Schalldämpfungsmaterials nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung kontinuierlich geschiehtMethod for producing a sound damping material according to one of the claims 14 to 16, characterized in that the thermal treatment continuously happens Verfahren zu Herstellung eines Schalldämpfungsmaterials nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung diskontinuierlich geschiehtMethod for producing a sound damping material according to one of the claims 14 to 17, characterized in that the thermal treatment happens discontinuously
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