DE102010047533A1 - Nonwoven fabric for acoustic applications with increased sound absorption properties - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vliesstoff für akustische Anwendungen mit erhöhten Schallabsorptionseigenschaften, bestehend aus einem längsgerichteten oder kreuzgelegten, insbesondere vorverfestigten Kunststofffasermaterial mit einem Flächenausgangsgewicht von 20 g/m2 bis 100 g/m2, bevorzugt 30 g/m2 bis 80 g/m2. Erfindungsgemäß werden bei der Ausrüstung als Füllstoff ungeblähte Mikrohohlkörper mit einem Anteil von 0,2 Gew.-% bis 4 Gew.-% eingesetzt, wobei als Binder ein hochmolekulares Polyestermaterial zum Fixieren der Mikrohohlkörper an den Vliesfasern sowie zur Erhöhung der Steifigkeit und der Reißfestigkeit zur Anwendung kommt. Bei der Trocknung kommt es zu einem Expandieren der Mikrohohlkörper, in deren Folge die Poren des Vlieses verschlossen werden, so dass sich eine erhöhte Schallabsorption ergibt.The invention relates to a nonwoven fabric for acoustic applications with increased sound absorption properties, consisting of a longitudinal or cross-laid, in particular preconsolidated plastic fiber material having a basis weight of 20 g / m2 to 100 g / m2, preferably 30 g / m2 to 80 g / m2. According to the invention are used in the equipment as a filler unexpanded micro hollow body in a proportion of 0.2 wt .-% to 4 wt .-%, using as binders, a high molecular weight polyester material for fixing the micro hollow body to the nonwoven fibers and to increase the stiffness and tear strength Application comes. During drying, the micro hollow bodies expand, as a result of which the pores of the fleece are closed, resulting in increased sound absorption.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vliesstoff für akustische Anwendungen mit erhöhten Schallabsorptionseigenschaften, bestehend aus längsgerichteten oder kreuzgelegten, insbesondere vorverfestigten Kunststofffasern mit einem Flächenausgangsgewicht von 20 g/m2 bis 100 g/m2, bevorzugt 30 g/m2 bis 80 g/m2, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Vliesstoffes sowie die Verwendung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vliesstoffmaterials.The invention relates to a nonwoven fabric for acoustic applications with increased sound absorption properties, consisting of longitudinally oriented or cross-laid, in particular preconsolidated, plastic fibers having a basis weight of 20 g / m 2 to 100 g / m 2 , preferably 30 g / m 2 to 80 g / m 2 , According to the preamble of claim 1, a method for producing such a nonwoven fabric and the use of the nonwoven fabric material produced by the process according to the invention.

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.Known ceiling panels for sound absorption have a perforation to effect the desired sound insulation by total reflection. High-quality sound absorption panels achieve a maximum absorption coefficient of 0.60.

Standardplatten sind nach DIN 4102 in der Brandschutzklasse B1 eingestuft. Durch eine entsprechende Materialauswahl kann auch die Brandschutzklasse A2 erreicht werden.Standard plates are after DIN 4102 classified in fire protection class B1. By selecting the appropriate material, the fire protection class A2 can also be achieved.

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.It is also known to additionally cover or apply ceiling tile constructions to a nonwoven material. Such panels are intended to improve the acoustics in rooms having a corresponding ceiling panel construction.

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.In order to meet the respective fire protection requirements, known nonwoven materials for such cover applications made of glass or mineral fiber materials with all the associated disadvantages in handling and possibly resulting burden of indoor air.

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.From the foregoing, it is an object of the invention to provide a nonwoven fabric for acoustic applications with increased sound absorption properties, which achieves a sound absorption coefficient of> 0.6. The nonwoven material should have a high flow resistance or a low air permeability at a low weight. In addition, the material should not be flammable, so that the DIN 53438 K1 is satisfied. In addition, it is necessary to form the nonwoven material so that a high tensile strength in the longitudinal and transverse direction and a high rigidity is present while maintaining the necessary flexibility of the corresponding sheet material.

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.The object of the invention is achieved by the nonwoven fabric according to combination of features according to claim 1, by the method for producing such a nonwoven material and by the inventive use of the inventively produced nonwoven fabric.

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 20 g/m2 bis 100 g/m2, bevorzugt 30 g/m2 bis 80 g/m2 besteht.It is therefore assumed that a nonwoven fabric for acoustic applications with increased sound absorption properties, wherein the nonwoven fabric of a longitudinal or cross-laid, in particular preconsolidated plastic fiber material having a basis weight of 20 g / m 2 to 100 g / m 2 , preferably 30 g / m 2 to 80 g / m 2 exists.

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.In the finishing of the nonwoven fabric, the filler used is unexpanded hollow microbodies with a proportion of about 0.5 to 4% by weight. The binder used is a high molecular weight polyester material for fixing the hollow microbodies to the nonwoven fibers and for increasing the rigidity and tear resistance. However, in principle, any common aqueous-based polymer binder or binder mixture of acrylate, styrene butadiene or vinyl acetate polymers may be used. The nonwoven fabric is dried at temperatures such that expansion of the micro-hollow bodies occurs, whereby the pores of the nonwoven fabric are sealed, resulting in the desired sound absorption properties.

Erfindungsgemäß kann der Ausrüstung ohne weiteres ein Flammschutzmittel bekannter Art zugegeben werden.According to the invention, a flame retardant of known type can readily be added to the equipment.

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.The hollow microbodies consist of thermoplastic shells filled with propellant gas. In particular, unexpanded micro hollow bodies of propellant gas with a thermoplastic shell made of PVC or vinylidene chloride-acrylonitrile copolymers are used to densify the nonwoven fabric and to improve the acoustics as soon as the hollow microbodies are inflated.

Die Trocknung erfolgt erfindungsgemäß bei Temperaturen zwischen 100°C und 200°C, bevorzugt zwischen 140°C und 180°C.The drying is carried out according to the invention at temperatures between 100 ° C and 200 ° C, preferably between 140 ° C and 180 ° C.

Die Auflagemenge der Ausrüstungsrezeptur beträgt etwa 20% bis 50%, insbesondere 30% bis 40% des Vliesgewichts.The amount of finish of the finishing formulation is about 20% to 50%, especially 30% to 40% of the web weight.

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.In the method according to the invention for the preparation of the above-described nonwoven fabric of the equipment in addition to a binder, for. As a high molecular weight polyester material, unenclosed micro hollow body added, over the proportion of micro hollow body in the equipment which in the later drying to balls expanding, this effect a sealing of the non-woven pores.

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.The nonwoven material produced in this way can be used as cover fleece for acoustic cover plates, for Thermal insulation and waterproofing or as a cover and acoustic fleece used in the automotive industry.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment.

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 20 g/m2 bis 100 g/m2, idealerweise im Bereich zwischen 30 g/m2 bis 80 g/m2 bei einer Luftdurchlässigkeit von 1500 bis 3000 l/m2xs (200 Pa).The nonwoven base material is a per se known thermal nonwoven or otherwise, for. B. prepared by hydroentanglement nonwoven material of longitudinal fibers, resulting in a uniform nonwoven image. The fibers used are PES, CoPES or similar fiber materials. The weight per unit area is in the range from 20 g / m 2 to 100 g / m 2 , ideally in the range between 30 g / m 2 to 80 g / m 2 with an air permeability of 1500 to 3000 l / m 2 xs (200 Pa).

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.The finishing formulation contains a high molecular weight polyester binder for the necessary stiffness and for increasing the tensile strength or elongation and for bonding micro hollow bodies used according to the invention to the nonwoven fibers. As a flame retardant z. As red phosphorus or other commercially available flame retardants used.

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.The nonwoven fabric is formed by adding initially unexpanded micro hollow bodies of propellant gas with a thermoplastic shell of PVC or vinylidene chloride-acrylonitrile copolymers. The hollow microbodies serve to densify the nonwoven material and to provide the desired improvement in acoustics after thermal treatment and consequent bloat.

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.For further processing, the cover fleece can be coated with thermosetting or thermosetting adhesives. The coating is not applied over the entire surface in order to obtain the desired acoustic effect.

Die Ausrüstung erfolgt z. B. mit einem Standard-Foulard.The equipment is z. B. with a standard padder.

Die Trocknung erfolgt bei Temperaturen, die die Mikrohohlkörper zu Kugeln expandieren lassen, um die relativ großen Poren des Vliesmaterials zu verschließen. Die Trocknnungstemperaturen liegen im Bereich zwischen 100°C und 200°C, bevorzugt zwischen 140°C und 180°C.The drying takes place at temperatures which allow the hollow microspheres to expand into spheres to close the relatively large pores of the nonwoven material. The drying temperatures are in the range between 100 ° C and 200 ° C, preferably between 140 ° C and 180 ° C.

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.The puffing and closing of the pores improves the acoustics of the nonwoven material. At the same time the tightness as Abdeckvlies and thereby resulting better trickle protection increases.

Die Auflagemenge der gesamten Rezeptur liegt bei 20% bis 50% des Vliesgewichts, bevorzugt bei 30% bis 40% des Vliesgewichts.The total amount of the formulation is 20% to 50% of the web weight, preferably 30% to 40% of the web weight.

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.The proportion of micro hollow bodies in the nonwoven according to the invention is only 0.5 wt .-% to 4 wt .-%. By a variation of the amount of micro hollow body used according to the invention, the sealing of the nonwoven pores can be influenced in a wide range.

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.It should be noted that the total amount of the capacity of the fiber structure is not overstressed in order to prevent the micro-hollow body rest on the surface and are easily abradable. The amount of added flame retardant depends on the fire protection requirements.

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.In a further embodiment of the invention, a coating is made with commercially available thermoplastic or thermosetting adhesives in order to ensure a common type of further treatment for special cover fleece, which by means of pressure and temperature treatment to another medium, eg. As metal ceiling panels, glass fiber mats or polyurethane foam sheets are laminated.

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.In a variant according to the invention, the fleece can be produced as a longitudinal or cross-laid binder fleece. The usual binder recipe here the micro hollow body are added directly. If necessary, the flame retardants are also added to the formulation. As a result, an equipment operation can be saved.

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.Both manufacturing variants may include a calendering step to enhance the optics, i. H. to optimize the surface of the nonwoven material by removing imperfections without adversely affecting the tightness and desired acoustic properties.

Die in der 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.The in the 1 shown schematic diagram shows an arrangement of synthetic fibers 1, in the already expanded micro hollow body 2 are introduced, wherein a majority of the fiber pores through the micro hollow body 2 is closed, so that the desired increased sound absorption results.

2 illustriert das Vorstehende anhand einer fotografischen vergrößerten Abbildung eines erfindungsgemäß realisierten Vliesstoffes für akustische Anwendungen. 2 illustrates the above with reference to a photographic enlarged image of an inventively realized nonwoven fabric for acoustic applications.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 4102 [0003] DIN 4102 [0003]
  • DIN 53438 [0006] DIN 53438 [0006]

Claims (7)

Vliesstoff für akustische Anwendungen mit erhöhten Schallabsorptionseigenschaften, bestehend aus einem längsgerichteten oder kreuzgelegten, insbesondere vorverfestigten Kunststofffasermaterial mit einem Flächenausgangsgewicht von 20 g/m2 bis 100 g/m2, bevorzugt 30 g/m2 bis 80 g/m2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ausrüstung als Füllstoff ungeblähte Mikrohohlkörper mit einem Anteil von ca. 0,5 bis 4 Gew.-% eingesetzt werden, wobei 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.Nonwoven fabric for acoustic applications with increased sound absorption properties, consisting of a longitudinally oriented or cross-laid, in particular preconsolidated, plastic fiber material with a basis weight of 20 g / m 2 to 100 g / m 2 , preferably 30 g / m 2 to 80 g / m 2 , characterized that in the equipment as a filler unexpanded micro hollow body in a proportion of about 0.5 to 4 wt .-% are used, wherein a binder is a high molecular weight polyester material for fixing the micro hollow body to the nonwoven fibers and to increase the stiffness and tear strength used and drying takes place at such temperatures that result in expansion of the micro-hollow bodies to occlude the pores of the web. Vliesstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrüstung ein Flammschutzmittel umfasst.Nonwoven fabric according to claim 1, characterized in that the equipment comprises a flame retardant. Vliesstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlkörper aus thermoplastischen Schalen bestehen, die mit Treibgas gefüllt sind.Nonwoven fabric according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow microbodies consist of thermoplastic shells which are filled with propellant gas. Vliesstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung bei Temperaturen zwischen 100°C bis 200°C, bevorzugt zwischen 140°C und 180°C erfolgt.Nonwoven fabric according to one of the preceding claims, characterized in that the drying takes place at temperatures between 100 ° C to 200 ° C, preferably between 140 ° C and 180 ° C. Vliesstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagemenge der Ausrüstungsrezeptur (trocken) 20% bis 50%, insbesondere 30% bis 40% des Vliesgewichts beträgt.Nonwoven fabric according to one of the preceding claims, characterized in that the quantity applied to the finishing formulation (dry) is 20% to 50%, in particular 30% to 40%, of the nonwoven weight. Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausrüstung neben einem Bindemittel ungeblähte Mikrohohlkörper zugegeben werden, wobei über den Anteil der Mikrohohlkörper in der Ausrüstung die bei der späteren Trocknung zu Kugeln expandierenden Mikrohohlkörper eine Abdichtung der Vliesporen bewirken.A method for producing a nonwoven fabric according to any one of the preceding claims, characterized in that the equipment in addition to a binder unexpanded hollow microbead are added, wherein on the proportion of micro hollow body in the equipment in the later drying to balls expanding micro hollow body effect a sealing of the nonwoven pores. Verwendung eines Vliesstoffes, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 6 als Abdeckvlies für Akustik-Deckplatten, zur thermischen Isolierung und Abdichtung oder als Abdeck- und Akustikvlies im Automobilbau.Use of a nonwoven fabric prepared by a process according to claim 6 as cover fleece for acoustic cover plates, for thermal insulation and sealing or as cover and acoustic fleece in the automotive industry.
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