DE69607164T2

DE69607164T2 - Schalldämpfungsverfahren und schalldämmelement dafür

Info

Publication number: DE69607164T2
Application number: DE69607164T
Authority: DE
Inventors: L. Knoll; R. Thompson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 2000-11-23
Anticipated expiration: 2016-06-22
Also published as: WO1997000989A1; EP0833973B1; KR100405073B1; DE69607164D1; US5841081A; KR19990028289A; EP0833973A1; CA2224985A1; JPH11508328A; AU6286996A; BR9608987A; ES2143209T3; JP4078451B2

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schalldämpfung unter Verwendung von Schalldämmelementen bzw. einer Schalldämmung, die organische Mikrofasern und wärmeaktivierbare Stapelfasern enthält.

Technischer Hintergund

Viele akustische Artikel sind entwickelt worden, um die unangenehmen Eigenschaften der Lärmimmission auszugleichen. Bekannte Schalldämmstoffe sind häufig in Form von Tafeln oder Laminaten erhältlich - siehe zum Beispiel die US-A-4 420 526, 4 828 910, 4 851 283 und 5 298 694 - und können, wie in diesen Patentschriften angegeben, zur Schalldämpfung in Kraftfahrzeugen verwendbar sein, wie auch in anderen Vorrichtungen, einschließlich Flugzeugen, Zügen, Haushaltsgeräten, wie z. B. Klimaanlagen und Geschirrspülmaschinen, und in Geschäfts- oder Wohngebäuden.
Die US-A-5 298 694 von Thompson und Stroh offenbart eine Schalldämmung, die besonders gute Schallabsorptionseigenschaften und ein relativ niedriges Gewicht aufweist. Diese Schalldämmung schließt eine Faservliesbahn aus thermoplastischen Fasern mit einem effektiven Faserdurchmesser von weniger als 15 um ein. Das Vlies kann aus sehr feinen Stapelfasern, schmelzgeblasenen Mikrofasern oder lösungsgeblasenen Mikrofasern geformt werden. Das thermoplastische Faservlies wird auf eine zweite Schicht laminiert, wie z. B. Trägergewebe, Faservlies, Film oder Folie, um die Dämmung mit einer ausreichenden strukturellen Integrität zu versehen. Nach einem Aspekt stellt die Erfindung von Thompson und Stroh durch deren Entdeckung, daß durch Vliese, die schmelzgeblasene Mikrofasern und Stapelfasern enthalten, eine außergewöhnliche Schallabsorption erzielt werden kann, einen technischen Fortschritt dar.
In der US-A-3 106 599 von Perry wird ein anderes Faservliesprodukt offenbart, das Mikrofasern und Stapelfasern enthält. Perry weist jedoch nicht darauf hin, daß dieses Produkt für akustische Anwendungen geeignet ist. Vielmehr offenbart die Patentschrift, daß der Mikrofaser- und Stapelfaserflor zu einer plattenartigen Struktur zum Filtern von Teilchen gepreßt werden kann (Spalte 3, Zeilen 41-59).
Die US-A-4 118 531 von Hauser offenbart ein Faservlies, das Mikrofasern und Kräuselbauschfasern enthält. Die Fasern sind regellos und gründlich miteinander vermischt und verflochten, um eine elastisch zusanmendrückbare Faserstruktur zu bilden, die eine Lockerheit von mindestens 30 Kubikzentimeter pro Gramm (cm³/9) aufweist. Das Vlies von Mauser wird als Wärmedämmung verwendet.
Die EP-A-0 607 946 betrifft eine Schalldämmungsbahn, die wärmeaktivierte Bindefasern zur Verbesserung seiner Integrität für die Handhabung von Verarbeitungsoperationen, wie z. B. Kalandrieren, Formen, Zuschneiden und Laminieren, aufweist. Die EP-A-0 607 946 offenbart kein geformtes dreidimensionales Produkt, das mindestens 15 Gew.-% wärmeaktivierbare Stapelfasern aufweist, und auch nicht, daß wärmeaktivierbare Fasern an verschiedenen Kontaktstellen aneinander und an Mikrofasern gebunden werden können, noch daß die wärmeaktivierbaren Stapelfasern der Bahn zugesetzt werden können, um ein formbares Produkt bereitzustellen.
Die US-T-100 902 offenbart ein Mikrofaservlies, das Gemische aus Mikrofasern und Kräuselbauschfasern aufweist und die verschiedensten Anwendungen findet, zu denen die Wärmedämmung, Schalldämmung, leichte Füllstoffe und Bauelemente gehören, wie z. B. Abscheider, Filter und Applikatoren. Ebenso wie die EP-A-0 607 946 offenbart jedoch auch die US-T-100 902 kein geformtes dreidimensionales Schalldämmelement, das mindestens 15 Gew.-% wärmeaktivierbare Stapelfasern aufweist, die an verschiedenen Kontaktstellen aneinander und an Mikrofasern gebunden werden können.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Dämpfung von Schallwellen bereit, die sich von einem Quellenbereich zu einem Empfangsbereich ausbreiten. Das Verfahren weist das Anordnen einer Schalldämmung - die eine Faservliesbahn aus organischen Mikrofasern und wärmeaktivierbaren Stapelfasern aufweist, wobei letztere an verschiedenen Kontaktstellen aneinander und an die Mikrofasern gebunden sind - zwischen einem Quellenbereich und einem Empfangsbereich auf, derart, daß eine Hauptfläche der Dämmung vom Quellenbereich zum Empfangsbereich durchlaufende Schallwellen auffängt und dadurch wesentlich dämpft. Die Faservliesbahn hat eine Dicke von mindestens 0,5 cm oder mehr und eine Dichte von weniger als 250 kg/m³.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine Schalldämmung bereit, die eine Faservliesbahn aufweist, das organische Mikrofasern, wärmeaktivierbare Stapelfasern und Bauschstapelfasern aufweist. Die wärmeaktivierbaren Stapelfasern sind an Kontaktstellen aneinander und an die anderen Fasern gebunden. Die Schalldämmung ist vorteilhaft, da sie in verschiedenen gepreßten Formen bereitgestellt werden kann und dabei eine gute Biegefestigkeit beibehält.
Die Erfindung unterscheidet sich von bekannten Schalldämpfungsverfahren darin, daß eine Faservliesbahn verwendet wird, das wärmeaktivierbare Stapelfasern aufweist, die an organische Mikrofasern gebunden sind, so daß das Vlies eine Dikke von mindestens 0,5 cm und eine Dichte von weniger als 250 kg/m aufweist. Die vorliegende Erfindung stellt insofern einen Fortschritt gegenüber der bekannten Schalldämmung dar, als sie ohne Verwendung einer zweiten Schicht, wie z. B. Trägergewebe, Faservlies, Film oder Folie, eine ausreichende strukturelle Integrität aufweisen kann. Die Erfinder stellten fest, daß durch Zugabe von wärmeaktivierbaren Stapelfasern zu einem Vlies, das organische Mikrofasern aufweist, der entstehende Artikel unter Beibehaltung außergewöhnlicher Schalldämpfungseigenschaften in die verschiedensten Formen gepreßt werden konnte und daß zur Beibehaltung der strukturellen Integrität der Dämmung keine zweite Schicht benötigt wurde. Ferner stell ten die Erfinder fest, daß durch Zugabe eines geeigneten Anteils grober Bauschstapelfasern eine hervorragende Schalldämpfung erreicht wird, wobei außerdem eine gute Biegefestigkeit erzielt wird.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden in den Zeichnungen und der ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung eingehender dargestellt und beschrieben, wobei gleichartige Teile durch gleiche Bezugszeichen dargestellt sind. Es versteht sich jedoch, daß die Zeichnungen und die Beschreibung nur der Erläuterung dienen und nicht auf eine Weise aufzufassen sind, die den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung unzulässig einschränken würde.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Schnitt eines erfindungsgemäßen Schalldämmungsvlieses 10.
Fig. 2a zeigt eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen formgepreßten Lautsprechergehäuses 18.
Fig. 2b zeigt eine Seitenansicht des formgepreßten Lautsprechergehäuses 18 von Fig. 2a.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen formgepreßten Türfüllung 30.
Fig. 4 zeigt einen vergrößerten schematischen Schnitt der Türfüllung 30 entlang den Linien 4-4 von Fig. 3.
Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Innenblechs 84 einer Fahrzeugtür 78.
Fig. 6 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, die aber die formgepreßte Türfüllung 30 in Position auf dem Innenblech 84 der Fahrzeugtür 78 darstellt.
Fig. 7 zeigt eine Schemaskizze einer Vorrichtung 99 zur Herstellung von erfindungsgemäßen Schalldämmelementen.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird ein Schalldämpfungsverfahren unter Verwendung einer Schalldämmung bereitgestellt, die ein geformtes dreidimensionales Faservlies aufweist, das organische Mikrofasern und mindestens 15 Gew.-% wärmeaktivierbare Stapelfasern aufweist, wobei die wärmeaktivierbaren Stapelfasern aneinander und außerdem an die organi schen Mikrofasern gebunden sind. Das bei dem Verfahren verwendete Vlies hat eine Dicke von mindestens 0,5 cm und eine Dichte von weniger als 250 kg/m³ und weist vorzugsweise Bauschstapelfasern auf.
Fig. 1 zeigt einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Schalldämmung 10. Gemäß der Darstellung weist die Schalldämmung 10 eine Faservliesbahn auf, das organische Mikrofasern 12, wärmeaktivierbare Stapelfasern 14 und wahlweise Bauschstapelfasern 16 aufweist. Die wärmeaktivierbaren Stapelfasern 14 sind an verschiedenen Kontaktstellen aneinander und außerdem an die organischen Mikrofasern 12 und die Bauschstapelfasern gebunden.
Die Schalldämmung kann in den verschiedensten Formen und Konfigurationen bereitgestellt werden, einschließlich dreidimensionaler Formkörper, für die ein Beispiel in den Fig. 2a und 2b dargestellt ist.
Die Fig. 2a und 2b zeigen ein Lautsprechergehäuse 18, das aus organischen Mikrofasern, wärmeaktivierbaren Stapelfasern und wahlweise aus Bauschstapelfasern geformt wird, wobei die wärmeaktivierbaren Stapelfasern aneinander und an die anderen Fasern in dem Vlies gebunden sind. Erfindungsgemäße Schalldämmungsformkörper, wie z. B. das Lautsprechergehäuse 18, weisen von selbst eine ausreichende strukturelle Integrität auf, so daß keine Notwendigkeit besteht, ein Trägergewebe, Gewebe, eine Folie oder ein anderes Laminat an die Faservliesbahn anzulagern, um die strukturelle Integrität des Artikels sicherzustellen. Die Bindung der wärmeaktivierbaren Stapelfasern aneinander und an andere Fasern in dem Vlies ermöglicht es, Schalldämmungsformkörper in den verschiedensten dreidimensionalen Konfigurationen bereitzustellen, ohne die akustischen Eigenschaften des Vlieses zu stören.
Das Lautsprechergehäuse 18 weist einen Topfabschnitt 20 und einen Flanschabschnitt 22 auf. Der Topfabschnitt 20 weist eine hintere Fläche 24 auf, die vom Flanschabschnitt 22 beabstandet angeordnet ist. Der Topfabschnitt 20 hat eine Seitenwand 26, die zwischen dem Flanschabschnitt 22 und der hinteren Fläche 24 angeordnet ist. Der Flansch 22 weist eine im allgemeinen ebene Vorderfläche 23 auf, die gewöhnlich zu einer Oberfläche hin gerichtet ist, auf der das Lautsprechergehäuse 18 montiert wird. Der Flanschabschnitt 22 kann Öffnungen (nicht dargestellt) aufweisen, um die Befestigung des Lautsprechergehäuses 18 an einer solchen Oberfläche zu ermöglichen. Im Gebrauch sind ein Lautsprechermagnet und ein Lautsprecherkegel (nicht dargestellt) im wesentlichen innerhalb des Topfabschnitts 20 angeordnet. Der Lautsprecher kann außerdem Flanschabschnitte aufweisen, damit er an der gleichen Fläche wie das Lautsprechergehäuse befestigt werden kann.
In Fig. 3 ist eine geformte akustische bzw. schalldämmende Türfüllung 30 dargestellt, die im allgemeinen beabstandete, parallele Seitenkanten 32 und 34 aufweist. Die Unterkante ist ein wenig bogenförmig und hat drei in Linie angeordnete und voneinander beabstandete Unterkantenabschnitte 36, 38 und 40, die durch sich nach innen erstreckende Kantenabschnitte 42 und 44 verbunden sind. Die Oberkante der geformten schalldämmenden Türfüllung 30 wird durch im allgemeinen parallele und vertikal versetzte Oberkantenabschnitte 46, 48 und 50 gebildet. Vertikale Kantenabschnitte 52 bzw. 54 verbinden den Oberkantenabschnitt 46 mit dem Oberkantenabschnitt 48 bzw. den Oberkantenabschnitt 48 mit dem Oberkantenabschnitt 50.
Um eine Befestigung der geformten schalldämmenden Türfüllung an der Fahrzeugtür zu ermöglichen, kann die Türfüllung 30 eine Klebstoffschicht 56 aufweisen, die auf ausgewählte Flächen aufgebracht wird, typischerweise nachdem die Füllung in ihre gewünschte Konfiguration formgepreßt worden ist. Die Klebstoffschicht 56 kann durch bekannte Verfahren in kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Mustern oder Strukturen aufgebracht werden und weist typischerweise eine relativ gleichmäßige Dicke auf, die erheblich geringer ist als die Dicke der Türfüllung 30. Es können viele verschiedene Klebstoffe verwendet werden, die aber vorzugsweise im wesentlichen dauerklebrige Kontaktklebereigenschaften aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform wird die Klebstoffschicht 56 in einem relativ schmalen Band aufgebracht, das sich durchgehend entlang den vertikalen Seitenkanten 32, 34 und vollständig über die Unterkante erstreckt und typischerweise auf Flächen geringerer Dicke 60 (Fig. 4) der geformten Türfüllung 30 aufgebracht wird. Außerdem können beabstandete, im allgemeinen rechteckige Klebstoffflächen auf die Türfüllung 30 angrenzend an ihre Oberkante aufgebracht werden, wie z. B. an den Flächen 62, 64, 66, 68 und 70 dargestellt.
Typischerweise wird die Klebstoffschicht 56 aufgebracht und zumindest teilweise ausgehärtet, bevor die Türfüllung 30 auf ihre endgültige Konfiguration zugeschnitten wird. Die Türfüllungen 30 liegen üblicherweise vor dem Zuschneiden als Rohlinge vor und werden vorzugsweise so verarbeitet, wie notwendig und angemessen, um den Klebstoff zumindest teilweise auszuhärten. Dadurch wird der Klebstoff auf jeder Türfüllung in seinen weitgehend dauerklebrigen Zustand gebracht, um die erforderlichen Haft- bzw. Kontaktklebereigenschaften zu erzielen. Etwa notwendige innere Öffnungen oder Löcher, wie z. B. die Öffnungen 72, 74 und 76, können nach Bedarf in den Rohlingen angebracht werden, um Zugang zu vorher festgelegten Bereichen zu schaffen.
Fig. 5 stellt ein Beispiel einer Fahrzeugtür 78 dar, in die eine geformte Türfüllung 30 (Fig. 3) eingesetzt werden kann. Die geformte Türfüllung bewirkt, wie angedeutet, eine Schalldämpfung für eine Fahrzeugtür und kann, wenn dies gewünscht wird, auch eine flüssigkeitsundurchlässige Schicht (nicht dargestellt) aufweisen, um das Eindringen von Wasser in das Fahrzeuginnere zu verhindern. Die geformte schalldämmende Türfüllung wird an einer Fahrzeugtür angebracht, um Schallwellen zu dämpfen, die in Kontakt mit einer Hauptfläche des Faservlieses 80 (Fig. 4) der Fahrzeugtür kommen. Die Türfüllung hemmt den Schalldurchgang von einem Quellenbereich (zum Beispiel Fahrzeugreifen oder Windgeräusch) zu einem Empfangsbereich (zum Beispiel das Fahrzeuginnere). Eine flüssigkeitsundurchlässige Schicht kann das Eindringen von Wasser durch die Türfüllung ins Innere des Fahrzeugs verhindern.
Die in Fig. 5 dargestellte Fahrzeugtür 78 ist im allgemeinen von herkömmlich Bauart und weist ein Außenblech 82 auf. An dem Außenblech 82 ist auf geeignete Weise ein Innenblech 84 befestigt, wie z. B. durch Schweißen entlang der Umfangskante des Innenblechs 84. Typischerweise sind die Bleche beabstan det, um eine innere Kammer zur Aufnahme verschiedener innerer Fensterhebemechanismen zu bilden. Aus diesem Grunde ist das Innenblech 84 im allgemeinen so geformt, daß es eine unebene Gestalt oder Kontur zur Unterbringung und Montage verschiedener Zubehörteile aufweist. In der dargestellten Ausführungsform weist das Innenblech 84 einen nach innen gewölbten oder vertieften Bereich 86 mit Öffnungen 88 und 90 auf. Die Öffnungen 88 und 90 bieten Zugang zu den verschiedenen inneren Türmechanismen. In der dargestellten Ausführungsform weist das Innenblech 84 außerdem einen im allgemeinen sechskantförmigen Abschnitt 92 auf, der sich vom Boden des vertieften Bereichs nach oben erstreckt und eine Oberfläche aufweist, die im allgemeinen in einer Höhe in der Ebene des Außenblechs 82 liegt. In dem vertieften Bereich 86 des Innenblechs ist in der Mitte des sechskantförmigen Abschnitts 92 eine Öffnung 94 angebracht. Solche Öffnungen werden oft vorgesehen, um den Einbau von Türaschenbechern, Radiolautsprechern usw. zu ermöglichen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Öffnung 94 so gestaltet, daß sie die Montage eines Lautsprechers am Innenblech 84 gestattet, so daß der Kegel und der Magnet des Lautsprechers nach innen in das Türinnere ragen.
Fig. 6 zeigt eine geformte schalldämmende Türfüllung 30 in ihrer Einbauposition an der Tür 78. Die geformte schalldämmende Türfüllung 30 ist, wie bereits erwähnt, typischerweise so geformt und profiliert, daß sie auf der Fläche des Innenblechs 84 aufliegt. In bestimmten Ausführungsformen kann eine im allgemeinen flache Türfüllung hinreichend als Schalldämmung funktionieren. Unter bestimmten Umständen machen es jedoch Stufen in der Oberfläche des Innenblechs wünschenswert, die geformte schalldämmende Türfüllung 30 mit Ausbauchungen oder Vertiefungen zu formen, um die Stufen unterzubringen und/oder Platz für verschiedene Türmechanismen oder -strukturen zu schaffen. Zum Beispiel kann in dieser Ausführungsform die geformte schalldämmende Türfüllung 30 ein einstückig ausgebildetes (d. h. aus dem gleichen Vlies wie die Türfüllung geformtes) Gehäuse aufweisen, das in die Lautsprechermontageöffnung 94 hineinragt, um den Lautsprechermagneten und -kegel aufzunehmen und eine Schallreflexion im gesamten Türinneren zu ver hindern. Als Alternative kann ein Lautsprechergehäuse getrennt geformt werden (Fig. 2a und 2b), statt in einem Stück mit der Türfüllung 30.
Die gebundenen Faservliese, die in der Schalldämmung verwendet werden, haben im allgemeinen eine größere Dicke als etwa 0,5 cm, und typischerweise beträgt ihre Dicke etwa 0,75 bis 20 cm, stärker bevorzugt 1 bis 10 cm, und noch stärker bevorzugt 2 bis 5 cm. Die Dicke kann nach dem standardisierten Test ASTM D1777-64 unter Anwendung von 0,002 psi (13,7 Pa) und eines Presserfußes von 12 Zoll · 12 Zoll (30,48 · 30,48 cm) bestimmt werden.
Die Dichte der geformten Faservliese beträgt im allgemeinen etwa 6 bis 200 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³). Vorzugsweise beträgt die Dichte etwa 10 bis 100 kg/m³, und stärker bevorzugt etwa 15 bis 30 kg/m³. Die Vliesdichte kann durch Messen des Flächengewichts, wie nachstehend beschrieben, und anschließende Division dieser Zahl durch die entsprechende Vliesdicke bestimmt werden.
Die gebundenen Faservliese, die in der erfindungsgemäßen Schalldämmung verwendet werden, weisen eine Biegefestigkeit von etwa 1 bis 40 psi (6,9 · 10&supmin;³ bis 2,8 · 10&supmin;¹ Megapascal (MPa)) auf. Die Biegefestigkeit kann nach dem standardisierten Test ASTM C 203-92 unter Anwendung des Verfahrens I, Prozedur A, bestimmt werden, wobei aber eine Kreuzkopfgeschwindigkeit von 0,5 Zoll pro Minute (1,27 cm/min) benutzt wird. Bevorzugte Faservliese haben eine Biegefestigkeit von etwa 5 bis 20 psi (3,5 · 10&supmin;² bis 1,4 · 10&supmin;¹ MPa), und stärker bevorzugte Vliese haben eine Biegefestigkeit von etwa 10 bis 15 psi (6,9 · 10&supmin;² bis 1 · 10&supmin;¹ MPa).
Geeignete gebundene Faservliese haben außerdem vorzugsweise ein Flächengewicht von etwa 50 bis 4000 Gramm pro Quadratmeter (g/m²), wenn die Stapelfasern aneinander und an die anderen Fasern gebunden sind. Stärker bevorzugt haben die Faservliese ein Flächengewicht von etwa 150 bis 2000 g/m², und noch stärker bevorzugt ein Flächengewicht von 200 bis 1000 g/m². Das Flächengewicht kann nach ASTM D 3776-85 bestimmt werden.
Der an den erfindungsgemäßen gebundenen Faservliesen auftretende Luftdruckabfall beträgt im allgemeinen etwa 0,1 bis 15 mm H&sub2;O (0,98 Pa bis 147 Pa). Der Luftdruckabfall kann nach dem standardisierten Testverfahren ASTM F 778-88 unter Anwendung von Methode A bestimmt werden. Vorzugsweise ist der Luftdruckabfall größer als etwa 0,2 mm H&sub2;O (1,96 Pa), und stärker bevorzugt größer als etwa 0,3 mm H&sub2;O (2,94 Pa).
Die gebundenen Faservliese weisen vorzugsweise eine prozentuale Faserdichte von etwa 0,5 bis 4 auf. Die Faserdichte ist das Volumen der Fasern pro Vliesvolumen, wird typischerweise als dimensionsloser Bruch S dargestellt und kann mit Hilfe der folgenden Formel berechnet werden:
Darin bedeuten:
pb die Rohdichte des Vlieses, d. h. das Vliesgewicht, dividiert durch das Vliesvolumen;
xi den Gewichtsanteil der Komponente 1;
pi die Dichte der Komponente i; und
n die Anzahl der Komponenten.
Vorzugsweise haben die gebundenen Faservliese eine prozentuale Faserdichte von 0,5 bis 4, stärker bevorzugt von 1 bis 3 und noch stärker bevorzugt von 1,5 bis 2,5.
Die gebundenen Faservliese haben vorzugsweise einen mittleren effektiven Faserdurchmesser von etwa 2 bis 20 Mikrometer (um), stärker bevorzugt von etwa 5 bis 17 um, und noch stärker bevorzugt von etwa 7 bis 16 um. Der mittlere effektive Faserdurchmesser kann durch Messen des Druckabfalls von Luft abgeschätzt werden, die durch eine Hauptfläche des Vlieses und quer durch das Vlies strömt, wie in dem Standardtest ASTM F 778-88 mit Anwendung der Methode A skizziert, Der Begriff "mittlerer effektiver Faserdurchmesser" bedeutet, den Faserdurchmesser, berechnet nach dem Verfahren, das in Davies, C. N., "The Separation of Airborne Dust and Particles" (Abscheidung von Flugstaub und Teilchen), Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B, 1º52, beschrieben wird, wo bei eine Strömungsgeschwindigkeit von 32 Liter pro Minute für einen Flächeninhalt von 100 Quadratzentimeter (cm²) oder eine Flächengeschwindigkeit von 5,3 cm/s verwendet werden.
Die in der Schalldämmung verwendete organische Mikrofaser ist ein faserförmiges Element auf organischer Basis mit einem Durchmesser von weniger als etwa 25 um.
Die Faservliese weisen vorzugsweise etwa 20 bis 80 Gew.-% organische Mikrofasern auf, bezogen auf das faserförmige Material im Vlies. Stärker bevorzugt hat das Vlies etwa 40 bis 70 Gew.-% organische Mikrofasern, und noch stärker bevorzugt etwa 55 Gew.-% organische Mikrofasern. Die Mikrofasern sind vorzugsweise polymere thermoplastische Mikrofasern, wie z. B. schmelzgeblasene Mikrofasern, können aber auch unter Anwendung von Lösungsblasverfahren hergestellt werden, wobei das faserbildende Material durch Zugabe eines leichtflüchtigen Lösungsmittels in flüssige Form gebracht wird. Wenn die organischen Mikrofasern schmelzgeblasene Mikrofasern aus Polypropylen sind (wie z. B. FinaTM 3860X, beziehbar von Fina Chemical Company, Dallas, Texas), dann weist das Vlies vorzugsweise 55 Gew.-% organische Mikrofasern auf.
Schmelzgeblasene Mikrofaservliese können geformt werden, wie in Wente, Van A., "Superfine Thermoplastic Fibers" (Superfeine thermoplastische Fasern): in Industrial Engineering Chemistry, Bd. 48, S. 1342 ff. (1956), oder in Report No. 4346 of the Naval Research Laboratories, veröff. am 25. Mai 1954, mit dem Titel "Manufacture of Superfine Organic Fibers" (Herstellung superfeiner organischer Fasern) von Wente, Van A., Boone, C. D., und Fluharty, E. L., beschrieben wurde. Das Seitenverhältnis (Verhältnis der Länge zum Durchmesser) der schmelzgeblasenen Mikrofasern sollte gegen unendlich gehen, auch wenn schmelzgeblasene Mikrofasern als diskontinuierlich bekannt sind.
Die schmelzgeblasenen Mikrofasern haben im allgemeinen einen Durchmesser von etwa 1 bis 25 um, vorzugsweise von etwa 2 bis 15 um, stärker bevorzugt von etwa 5 bis 10 um.
Bei der Erfindung verwendete Mikrofasern können aus fast jedem faserbildenden Material geformt werden. Die US-A-4 011 067 von Carey beschreibt verwendbare Vorrichtungen und Verfahren zum Formen eines Vlieses aus solchen Fasern. Elektrostatische Spinnverfahren können angewandt werden, wie z. B. in der US-A-4 069 026 von Simm u. a. beschrieben. Bei der Herstellung von Vliesen gemäß der vorliegenden Erfindung wird im allgemeinen faserbildendes Material durch mehrere benachbarte Öffnungen extrudiert. Repräsentative, zum Formen von schmelzgeblasenen Mikrofasern verwendbare Polymere sind unter anderem Polyolefine, wie z. B. Polypropylen, Polyethylen, Poly(4- methylpenten-1), und Polyolefin-Copolymere; Polyester, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET) und Polybutylenterephthalat, Polyether-Ester-Copolymere, wie z. B. HYTRELTM, beziehbar von DuPont Co., Elastomers Division, Wilmington, Delaware; Polyamide, wie z. B. Nylon 6 oder Nylon 66, Polyurethan, Polystyrol-Polybutadien-Polystyrol-Blockcopolymere und andere jetzt bekannte oder später von Fachleuten zu entwickelnde Polymere. Kombinationen der obigen Polymermikrofasern oder Gemische der Polymerkomponenten können gleichfalls verwendet werden. Zum Beispiel kann das Mikrofaservlies Zweikomponenten-Mikrofasern aufweisen, wie z. B. Polypropylen/Polyester-Fasern (siehe US- A-4 547 420 von Krueger u. a.). Verwendbare Polymere zum Formen von Mikrofasern aus der Lösung sind unter anderem Polyvinylchlorid, Acryle und Acrylcopolymere, Polystyrol und Polysulfon.
Wärmeaktivierbare Stapelfasern, die sich zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung eignen, können einschließen: amorphe schmelzbare Fasern; klebstoffbeschichtete Fasern, die diskontinuierlich beschichtet werden können; und wärmeaktivierbare Zweikomponentenfasern, die eine wärmeaktivierbare Komponente und eine Trägerkomponente aufweisen, die in ausdehnungsgleicher, nebeneinanderlaufender Konfiguration, konzentrischer Mantel-Kern-Konfiguration oder elliptischer Mantel- Kern-Konfiguration entlang der Faserlänge angeordnet sind, wobei die wärmeaktivierbare Komponente zumindest einen Teil der Faseraußenfläche bildet. Die wärmeaktivierbare Komponente der Fasern ist bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der schmelzgeblasenen Mikrofasern und, falls vorhanden, der Bauschstapelfasern der Schalldämmung wärmeaktivierbar (d. h. schmelzbar). "Wärmeaktivierbare Stapelfasern" sind folglich Fasern, die eine derartige wärmeaktivierbare Komponente aufweisen.
Wärmeaktivierbare Stapelfasern sind in dem Vlies in einem Anteil von mindestens 15 Gew.-% vorgesehen, bezogen auf das Fasermaterial im Vlies. Vorzugsweise sind die wärmeaktivierbaren Stapelfasern in einem Anteil von etwa 15 bis 70 Gew.-s vorgesehen, und stärker bevorzugt in einem Anteil von etwa 30 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Fasermaterial im Vlies. Wenn eine Zweikomponentenfaser mit einem Copolyestermantel und einem Polyesterkern (z. B. CELBONDT" K 54, beziehbar von Hoechst-Celanese Company, Sommerville, New Jersey) als wärmeaktivierbare Stapelfaser verwendet wird, ist sie in dem Vlies vorzugsweise in einem Anteil von etwa 40,5 Gew.-% vorgesehen.
In Abhängigkeit von der Faserfeinheit, dem für das gewünschte Vlies erforderlichen Biegefestigkeitswert, in Kombination mit der erforderlichen Dichte, Faserdichte, dem mittleren effektiven Faserdurchmesser und dem Druckabfall an dem Schalldämmungsmaterial kann der Anteil an wärmeaktivierbaren Stapelfasern stark variieren. Höhere Anteile an wärmeaktivierbaren Stapelfasern erhöhen im allgemeinen die Biegefestigkeit der Schalldämmung, während niedrigere Anteile akustische Eigenschaften verbessern können. Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Auswahl von wärmeaktivierbaren Stapelfasern verwendbar. Bei Verwendung mit den schmelzgeblasenen Mikrofasern allein ohne zusätzliche Stapelfasern liefern feinere wärmeaktivierbare Fasern im allgemeinen bessere akustische Eigenschaften, während höhere Anteile der wärmeaktivierbaren Stapelfasern im allgemeinen die Biegefestigkeit des Schalldämmungmaterials erhöhen. Die Länge der wärmeaktivierbaren Faser beträgt vorzugsweise etwa 15 mm bis 75 mm, stärker bevorzugt etwa 25 mm bis 50 mm, obwohl auch Fasern mit einer so großen Länge wie 150 mm verwendbar sein können. Die Feinheit der wärmeaktivierbaren Faser kann im allgemeinen im Bereich von 1 Denier bis 100 Denier, vorzugsweise von etwa 2 Denier bis 50 Denier, am stärksten bevorzugt von etwa 2 Denier bis 15 Denier variieren.
Vorzugsweise sind die wärmeaktivierbaren Stapelfasern gekräuselt und weisen 1 bis 10 Kräuselungen pro cm auf, stärker bevorzugt etwa 3 bis 5 Kräuselungen pro cm. Eine besonders gut verwendbare wärmeaktivierbare Stapelfaser ist eine gekräuselte Faser mit Mantel-Kern-Bindung, die einen Kern aus kristallinem Polyethylenterephthalat aufweist, der von einem Mantel aus einem haftfähigen Polymer umgeben ist, das aus Isophthalat- und Terephthalatestern gebildet wird. Der Mantel ist bei einer Temperatur unterhalb derjenigen des Kermaterials durch Wärme erweichbar. Derartige Fasern, lieferbar als CEL- BONDTM-Fasern von Hoechst Celanese Corp., Charlotte, North Carolina, sind bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Faserflore besonders gut verwendbar.
Die erfindungsgemäße Schalldämmung kann außerdem Bauschstapelfasern aufweisen. Bauschstapelfasern sind diejenigen Fasern, die zur Beibehaltung der Lockerheit des Vlieses beitragen, besonders wenn die wärmeaktivierbare Stapelfaser an die anderen Fasern im Vlies gebunden ist. Wärmeaktivierbare Stapelfasern führen typischerweise nach ausreichender Erwärmung insgesamt zum Schrumpfen des Vlieses. Die Vlieslockerheit ist sehr wichtig für die Beibehaltung der Schallabsorption. Bauschfasern können Kräuselbauschfasern sein, wie diejenigen, die in der US-A-4 118 531 von Hauser offenbart werden. Kräuselbauschfasern weisen in Längsrichtung einen durchgehend welligen, gekräuselten oder ausgezackten Charakter auf. Die Anzahl der Kräuselungen pro Längeneinheit kann ziemlich stark variieren, liegt aber im allgemeinen im Bereich von etwa 1 bis 10 Kräuselungen pro cm, vorzugsweise bei mindestens 2 Kräuselungen pro cm. Die Feinheit der Kräuselbauschfasern kann stark variieren, liegt aber im allgemeinen im Bereich von etwa 1 Denier bis 100 Denier, vorzugsweise von 3 bis 75 Denier. Typischerweise haben die Kräuselbauschfasern eine mittlere Länge von etwa 2 bis 15 cm, vorzugsweise von etwa 7 bis 10 cm. Die Kräuselbauschfasern können aus Polyester, Acrylen, Polyolefinen, Polyamiden, Polyurethanen, Kunstseiden, Acetaten und Gemischen daraus geformt werden.
In Abhängigkeit von der Faserfeinheit und dem durch die Fasern erzeugten größeren Volumen sowie von dem Verhältnis von schmelzgeblasenen Mikrofasern zu wärmeaktivierbaren Stapelfasern kann der Anteil an Kräuselbauschfasern stark variieren. Der Anteil ist so zu wählen, daß die erforderlichen akusti schen Eigenschaften, die Dichte und der mittlere effektive Faserdurchmesser erreicht werden.
Das Vlies kann 0 bis 40 Gew.-% Bauschstapelfasern aufweisen, bezogen auf das im Vlies vorhandene Fasermaterial. Die Bauschstapelfasern sind vorzugsweise in einem Anteil von etwa 1 bis 30 Gew.-% vorgesehen, stärker bevorzugt von etwa 3 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das im Vlies vorhandene Fasermaterial. Wenn die Bauschstapelfaser eine Polyesterterephthalatfaser von 50 Denier ist (z. B. Fiber 53 von 3M, Saint Paul, Minnesota), dann wird sie dem Faservlies vorzugsweise in einem Anteil von etwa 4,5 Gew.-% zugesetzt. Fiber 53 hat eine Stapellänge von 2,2 Zoll (5,6 cm) und etwa 5 Kräuselungen pro Zoll (etwa 2 Kräuselungen pro cm).
Jedes der Polymere, die zur Herstellung der organischen Mikrofasern, der wärmeaktivierbaren Stapelfasern und der Bauschstapelfasern verwendet werden, kann entweder aus frischen Materialien oder aus wiederverwerteten Polymeren bestehen.
Die erfindungsgemäße Schalldämmung ist zwar als verwendbar für die Schalldämpfung in Kraftfahrzeugen beschrieben worden, besonders zwischen Innen- und Außenraum, aber die Dämmung kann auch in einer Reihe von anderen Anwendungen eingesetzt werden, zu denen gehören: große Haushaltgeräte, wie z. B. Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen und Wäschetrockner; Wohn- und Geschäftsgebäude, wie z. B. in Wohnungswänden und in Zellen von Bürotrennwänden; Flugzeuge, wie z. B. in einer doppelwandigen Kabine oder zwischen Motor und Kabine; Eisenbahnzüge, wie z. B. zwischen dem Fahrgastabteil und draußen; und in Booten zwischen Motor und Fahrgastabteilen sowie als Rumpfverkleidung.
Die nachstehenden Beispiele sind lediglich zur näheren Erläuterung der Merkmale, Vorteile und weiterer Details der Erfindung ausgewählt worden. Es ist jedoch ausdrücklich vorauszusetzen, daß die Beispiele zwar diesem Zweck dienen, die jeweils verwendeten Bestandteile und Mengen sowie andere Bedingungen und Details aber nicht so aufzufassen sind, daß sie den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung unzulässig einschränken.

BEISPIELE

Eine repräsentative, für die Herstellung des erfindungsgemäßen Schalldämmungsfaservlieses verwendbare Vorrichtung 99 ist schematisch in Fig. 7 dargestellt. Die Vorrichtung ist der in US-A-4 118 531 von Hauser offenbarten Vorrichtung ähnlich.
Der Faserblasabschnitt der dargestellten Vorrichtung kann eine herkömmliche Konstruktion sein, wie z. B. in den beiden oben zitierten Arbeiten von Wente, Van A., "Superfine Thermoplastic Fibers" und Naval Research Laboratories, Report 4364, offenbart. Eine solche Konstruktion weist auf: eine Düse 100 mit einer Extrusionskammer 101, durch die das verflüssigte faserbildende Material zugeführt wird Düsenöffnungen 102, die in Reihen quer über das Vorderende der Düse angeordnet sind und durch die das faserbildende Material extrudiert wird und damit zusammenwirkende Gasöffnungen 103, durch die ein Gas, typischerweise Heißluft, mit hoher Geschwindigkeit gepreßt wird. Der Hochgeschwindigkeits-Gasstrom verlängert und verfeinert das extrudierte faserbildende Material und ermöglicht das Erstarren des faserbildenden Materials während der Bewegung der Faser zu einer Formgebungsfläche eines Auffängers. Das Seitenverhältnis (Verhältnis der Länge zum Durchmesser) der Mikrofasern sollte gegen unendlich gehen, obwohl schmelzgeblasene Mikrofasern als diskontinuierlich bekannt sind.
Die Formgebungsfläche des Auffängers ist typischerweise eine Siebtrommel 105, die ein fein perforiertes Sieb einschließt. Der Auffänger könnte jedoch auch ein Gewebe, Draht, Folie, Gummi usw. sein. Die Auffängerfläche sollte mindestens ebenso breit wie der Düsenflächenabschnitt sein, der Öffnungen aufweist. Die Auffängerfläche liegt im wesentlichen parallel zur Düse, d. h. ein Ende der Auffängerfläche ist im Vergleich zum anderen Ende gegen die Düse um höchstens 60º abgewinkelt. Die Auffängerfläche ist etwa 0,3 bis 1 m von der Düse entfernt, stärker bevorzugt etwa 0,38 bis 0,64 m. Hinter dem Sieb kann eine Gasabsaugvorrichtung (nicht dargestellt) angeordnet werden, um die Ablagerung der Fasern und die Ableitung des Hochgeschwindigkeits-Gasstroms zu unterstützen. Das Faservlies kann auch auf einer Schicht aus Trägergewebematerial, einem Vlies oder einer Folie ausgebildet werden, die (das) auf dem Auffänger angeordnet ist.
Um die wärmeaktivierbaren Stapelfasern dem Schalldämmungsvlies beizumengen, werden die Fasern in der Vorrichtung, die in Fig. 7 zur Erläuterung dargestellt ist, mit Hilfe einer oberhalb der Mikrofaserblasvorrichtung angeordneten Vorreißwalze 106 in den Strom aus geblasenen Mikrofasern eingetragen. Ein Faserflor 107 aus wärmeaktivierbaren Fasern wird unter einer Antriebswalze 109 in einer Rinne 108 vorwärtsgetrieben, wobei die Vorderkante des zugeführten Vlieses mit der Vorreißwalze 106 in Eingriff kommt. Die Vorreißwalze dreht sich in Pfeilrichtung und reißt Fasern von der Vorderkante des Ausgangsmaterials 107 ab, wobei sie die Fasern voneinander trennt. Die getrennten Fasern werden in einem Luftstrom durch einen geneigten Trog oder Kanal 110 und in den Strom der geblasenen Mikrofasern befördert, wo sie mit den geblasenen Mikrofasern vermischt werden. Der Luftstrom wird selbsttätig durch die Drehung der Vorreißwalze erzeugt, oder dieser Luftstrom kann, wie dem Fachmann bekannt, durch Verwendung eines Hilfsventilators oder -gebläses verstärkt werden, das über einen Kanal 111 wirksam wird.
Bei Verwendung von Bauschfasern werden diese mit Hilfe der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung auf ähnliche Weise wie die wärmeaktivierbaren Stapelfasern in den Strom der geblasenen Mikrofasern eingetragen, indem die Bauschfasern dem Faserflor 107 beigemengt werden und der Faserflor 107 der Vorreißwalze 106 zugeführt wird, die oberhalb der Mikrofaserblasvorrichtung 100 angeordnet ist. Der Faserflor 107 kann unter Verwendung herkömmlicher Faseröffnergeräte vom Ballen hergestellt oder auf einer Garnettmaschine oder RANDO-WEBER hergestellt werden. Ein durch den Kanal 110 zugeführter Luftstrom dient dazu, die abgetrennten Fasern von den Vorreißzähnen zu entfernen und dann die abgetrennten Fasern in den Trägerstrom aus geblasenen Mikrofasern einzutragen. Die Fasern werden durch die Luftturbulenz vermischt und wandern zum Auffänger 105, wo die Fasern ein Vlies aus verwirrten, miteinander verfilzten Fasern bilden.
Das aufgefangene Faservlies wird dann so geformt, daß es das gewünschte Flächengewicht, die gewünschte Dicke und Faserdichte erhält. Der Abstand zwischen der Düse und dem Auffänger beeinflußt die Faserdichte und die Dicke des Vlieses sowie die Vliesdichte. Anschließend wird das Vlies in die gewünschte Form gebracht und ausreichend erwärmt, um an den Kontaktstellen eine Zwischenfaserbindung durch die wärmeaktivierbaren Stapelfasern mit anderen wärmeaktivierbaren Fasern und mit den schmelzgeblasenen Mikrofasern und, falls vorhanden, mit den Bauschstapelfasern zu bewirken und das Schalldämmungsprodukt zu formen. Die Temperatur, auf die das Vlies erwärmt wird, liegt vorzugsweise etwa 40ºC bis 70ºC über der Temperatur, bei welcher der wärmeaktivierbare Teil der wärmeaktivierbaren Faser schmilzt. Alternativ kann das Vlies auf etwa 40ºC bis 70º über der Temperatur erwärmt werden, bei welcher der wärmeaktivierbare Teil der wärmeaktivierbaren Faser schmilzt, und anschließend kann das Vlies in eine Form eingebracht werden, um die gewünschte Struktur zu formen und das Vlies abkühlen zu lassen, um das entstandene Schalldämmungsmaterial zu formen. Oder das Vlies kann in eine Form eingebracht und anschließend auf die angegebenen Temperaturen erwärmt werden.

Beispiele 1-5

In den Beispielen 1-5 wurden gebundene Faservliese nach den oben beschriebenen Verfahren hergestellt. Die Vliese enthielten organische schmelzgeblasene Mikrofasern (MB), hergestellt aus FINATM 3860X-Polypropylenharz, das aus einer Düse auf einen Auffänger in einem Abstand von 38 cm (15 Zoll) geblasen wurde. Die Vliese enthielten außerdem wärmeaktivierbare CELBONDTM K54-Stapelfasern (HAF) von 1,5 cm Länge und mit den in Tabelle I angegebenen Feinheiten in Denier. Die hergestellten Vliese wurden in einem Förderbandofen bei etwa 150ºC (300ºF) mit einer Bandgeschwindigkeit- von etwa 1,8 m/min (6 Fuß/min) wärmebehandelt, um die erfindungsgemäße Schalldämmung herzustellen. Das Flächengewicht, die Vliesdicke, der Luftstromwiderstand und der mittlere effektive Faserdurchmesser wurden gemäß der obigen Beschreibung bestimmt. Die Zusammensetzungen der Vliese sind in Tabelle 1 angegeben. TABELLE 1
Die Schallabsorption der in Tabelle 1 beschriebenen Proben wurde dann nach dem ASTM-Testverfahren E-1050 geprüft.
Die Vliese waren außerdem doppelschichtig, um ein angestrebtes Flächengewicht des Vlieses von 400 g/m² zu erzielen. Die Proben wurden in quadratische Abschnitte von I Fuß (30,48 cm) Seitenlänge geschnitten und 3 Minuten bei einer Temperatur von 163ºC (325ºF) in einen Ofen eingebracht. Jedes Vlies wurde aus dem Ofen entnommen und zwischen zwei Platten mit einem Zwischenraum von 12,7 mm gelegt. Auf das Vlies wurde 1 Minute ein Druck von 0,28 psi (1,931 kPa) ausgeübt. Die abgekühlten Proben wurden anschließend aus der Kompressionsvorrichtung entnommen. Die Biegefestigkeit der doppelschichtigen Proben wurde nach dem ASTM-Testverfahren C203-93 geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. TABELLE 2
Die Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäße Schalldämmung einen kleinen effektive Faserdurchmesser und eine gute Vlieslockerheit aufweisen kann und gleichzeitig sehr annehmbare Schallabsorptionsschaften erzielt und eine erhebliche Biegefestigkeit verliehen werden können. Es besteht die Ansicht, daß die Kombination mit feinen HAF-Fasern den Vorteil einer vermehrten Zwischenfaserbindung gewährt und gleichzeitig die Offenheit zur Struktur bewahrt, um Schallwellen zu dämpfen und als Wärmeenergie abzuleiten.

Beispiele 6-18

In den Beispielen 6-14 und 18 und dem Vergleichsbeispiel C1 wurde gemäß der obigen Beschreibung eine Schalldämmung hergestellt. Die Beispiele 15-17 unterschieden sich darin, daß die Vliese unter Anwendung eines Düsen-Auffänger-Abstands von 43 cm (17 Zoll) geformt wurden. Die Vliese enthielten organische schmelzgeblasene Mikrofasern ("MB"), die aus verfügbarem FINATM 3680X-Polypropylenharz mit einem Fließindex von 100 unter Anwendung eines Düsen-Auffänger-Abstands von 38 cm (15 Zoll) hergestellt wurden. Die Vliese enthielten außerdem 1,5 cm lange wärmeaktivierbare CELBONDTM K 54-Stapelfasern ("HAF") mit den in Tabelle 3 angegebenen Feinheiten in Denier. Ferner enthielten die Vliese Kräuselbauschfasern in Form von 1,5 Zoll (3,8 cm) langen Polyesterstapelfasern mit 10 Kräuselungen/Zoll (3,9 Kräuselungen/cm) und der in Tabelle 3 angegeben Feinheit in Denier (beziehbar als Fasern vom Typ T-295 von Hoechst- Celanese Co.). Die Vliese wurden anschließend in einem Förderbandofen bei etwa 150ºC (300ºF) mit einer Bandgeschwindigkeit von 1.8 m/min (6 Fuß/min) wärmebehandelt, um Schalldämmungsmaterial herzustellen. In Tabelle 3 sind der Vliesinhalt, die Faserfeinheit in Denier, das Flächengewicht, die Dicke, die Vliesdichte, die Faserdichte des Vlieses und der effektive Faserdurchmesser (EFD) für jede Probe zusammengefaßt. TABELLE 3
Die Schallabsorption in Prozent und die Biegefestigkeit der in Tabelle 3 dargestellten Schalldämmung wurden gemäß der obigen Beschreibung beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. TABELLE 4
Die Daten in Tabelle 4 veranschaulichen, daß die Biegefestigkeit und die Schmelzbarkeit der Schalldämmung durch Erhöhen des Anteils an feinen HAF-Fasern erhöht wurden, während die Schallabsorptionsleistung sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Frequenzen beibehalten wurde. Die Einlagerung geringer Anteile von groben Bauschstapelfasern ergab eine außergewöhnliche Schallabsorption unter Beibehaltung guter Biegefestigkeitseigenschaften.
Der Effekt einer Veränderung der Vliesdichte der Schalldämmung wurde dann durch Prüfen von Vliesen der Beispiele 15 und 17 beurteilt. Die Vliese waren doppelschichtig, um ein angestrebtes Flächengewicht von 400 g/m² bereitzustellen. Die Proben wurden in quadratische Abschnitte von 1 Fuß (30,48 cm) Seitenlänge geschnitten und 3 Minuten bei einer Temperatur von 163ºC (325ºF) in einen Ofen eingebracht. Jedes Vlies wurde aus dem Ofen entnommen und zwischen zwei Platten mit Abstandsstücken gelegt, um die resultierende Dichte des geformten Vlieses zu variieren. Auf das Vlies wurde 1 Minute ein Druck von 0,28 psi (1,931 kPa) ausgeübt. Die abgekühlten Proben wurden anschließend aus der Kompressionsvorrichtung entnommen. Die Biegefestigkeit der Proben wurde nach dem ASTM-Testverfahren C203-93 geprüft, und ihre Schallabsorption wurde nach dem ASTM-Testverfahren E-1050 geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefaßt. TABELLE 5
Für diese besonderen geformten Schalldämmungen wurden bei Vliesdichten von weniger als etwa 50 kg/m³ gute Schallabsorptionswerte und eine gute Biegefestigkeit erzielt. Durch Verwendung einer gröberen Stapelfaser in niedriger Konzentration erhielt die geformte Konstruktion eine höhere Biegefestigkeit im geformten Zustand und höhere Schallabsorptionswerte.
Die Erfindung kann verschiedene Modifikationen und Abänderungen annehmen, ohne vom Erfindungsgedanken und vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend versteht es sich, daß die Erfindung nicht durch das oben Beschriebene eingeschränkt werden soll, sondern den Beschränkungen unterliegt, die in den nachstehenden Ansprüchen und etwaigen Äquivalenten davon dargestellt werden. Außerdem versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung auf geeignete Weise in Abwesenheit jedes Elements, das hierin nicht konkret offenbart wird, praktisch ausgeführt werden kann. Alle oben zitierten US-Patente und -Patentanmeldungen werden in ihrer Gesamtheit hier durch Verweis einbezogen.

Claims

1. Schalldämpfungsverfahren, das aufweist:

(a) Bereitstellen einer Schalldämmung (10), die eine geformte dreidimensionale Faservliesbähn umfaßt, die organische Mikrofasern (12) und mindestens 15 Gew.-% wärmeaktivierbare Stapelfasern (14) enthält, wobei die wärmeaktivierbaren Stapelfasern (14) an verschiedenen Kontaktstellen aneinander und an die Mikrofasern (12) gebunden sind, und wobei die Faservliesbahn eine Dicke von mindestens 0,5 cm und eine Dichte von weniger als 250 kg/m³ aufweist; und

(b) Anordnen der Schalldämmung (10) zwischen einem Quellenbereich und einem Empfangsbereich, so daß eine Hauptfläche der Dämmung (10) vom Quellenbereich zum Empfangsbereich laufende Schallwellen auffängt und dadurch wesentlich dämpft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faservliesbahn ferner Bauschstapelfasern (16) aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faservliesbahn 0,75 bis 20 cm, vorzugsweise 1 bis 10 cm, und stärker bevorzugt 2 bis 5 cm dick ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faservliesbahn eine Dichte von etwa 6 bis 200 kg/m³, vorzugsweise von etwa 10 bis 100 kg/m³, und stärker bevorzugt von 15 bis 30 kg/m³ aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faservliesbahn eine Biegefestigkeit von 1 bis 40 psi (6,9 · 10³ bis 2,8 · 10&supmin;¹ MPa), vorzugsweise von 5 bis 20 psi (3, 5 · 10&supmin;³ bis 1, 4 · 10&supmin;¹ MPa), stärker bevorzugt von 10 bis 15 psi (6,9 · 10&supmin;² bis 1 · 10&supmin;¹ MPa) aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faservliesbahn ein Flächengewicht von 50 bis 4000 g/m², vorzugsweise von 150 bis 2000 g/m², stärker bevorzugt von 200 bis 1000 g/m² aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faservliesbahn einen Luftdruckabfall von 0,1 bis 15 mm H&sub2;O, vorzugsweise von mehr als 0,2 mm H&sub2;O), stärker bevorzugt von mehr als 0.3 mm H&sub2;O aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faservliesbahn eine prozentuale Faserdichtigkeit von 0,5 bis 4, vorzugsweise von 1 bis 3, stärker bevorzugt von 1, 5 bis 2, 5 aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faservliesbahn einen mittleren effektiven Faserdurchmesser von 2 bis 20 min vorzugsweise von 5 bis 17 um, stärker bevorzugt von 7 bis 16 um aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faservliesbahn 20 bis 80 Gew.-% organische Mikrofasern (12) und 15 bis 70 Gew.-% wärmeaktivierbare Stapelfasern (14) enthält, bezogen auf das Gewicht des in der Bahn enthaltenen Fasermaterials.

11. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Faservliesbahn, bezogen auf das Gewicht des in der Bahn enthaltenen Fasermaterials, 20 bis 80 Gew.-% organische Mikrofasern (12), 20 bis 70 Gew.-% wärmeaktivierbare Stapelfasern (14) und 1 bis 30 Gew.-% Bauschstapelfasern (16), vorzugsweise 20 bis 70 Gew.-% organische Mikrofasern (12), 30 bis 50 Gew.-% gekräuselte wärmeaktivierbare Stapelfasern (14) und 3 bis 6 Gew.-% gekräuselte Bauschstapelfasern (16) enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wärmeaktivierbaren Stapelfasern (14) eine Länge von 15 bis 75 mm aufweisen.

13. Schalldämmung (10), die eine geformte, dreidimensionale Faservliesbahn aufweist, die enthält:

(a) organische Mikrofasern (12); und

(b) mindestens 15 Gew.-% wärmeaktivierbare Stapelfasern (14), die an verschiedenen Kontaktstellen aneinander und an die Mikrofasern (12) gebunden sind.

14. Schalldämmung (10) nach Anspruch 13, wobei die Faservliesbahn 0,75 bis 20 cm dick ist, eine Dichte von 6 bis 200 kg/m³, eine Biegefestigkeit von 1 bis 40 psi (6,9 · 10&supmin;³ bis 2,8 · 10&supmin;¹ MPa), ein Flächengewicht von 50 bis 4000 g/m² einen Luftdruckabfall von 0,1 bis 15 mm H&sub2;O, eine prozentuale Faserdichtigkeit von 0,5 bis 4 und einen mittleren effektiven Faserdurchmesser von 2 bis 20 um aufweist.

15. Schalldämmung (10) nach Anspruch 14, wobei die Faservliesbahn 1 bis 10 cm dick ist, eine Dichte von 10 bis 100 kg/m³, eine Biegefestigkeit von 5 bis 20 psi (3, 5 · 10&supmin;² bis 1,4 · 10&supmin;¹ MPa), ein Flächengewicht von 150 bis 2000 g/m² einen Luftdruckabfall von mehr als 0,2 mm H&sub2;O, eine prozentuale Faserdichtigkeit von 1 bis 3 und einen mittleren effektiven Faserdurchmesser von 5 bis 17 um aufweist.

16. Schalldämmung (10) nach Anspruch 13, wobei die Faservliesbahn 20 bis 80 Gew.-% organische Mikrofasern (12), 15 bis 70 Gew.-% wärmeaktivierbare Stapelfasern (14) und 1 bis 30 Gew.-% Bauschstapelfasern (16), vorzugsweise 20 bis 80 Gew.-% organische Mikrofasern (12), 30 bis 50 Gew.-% wärmeaktivierbare gekräuselte Stapelfasern (14) und 3 bis 6 Gew.-% gekräuselte Bauschstapelfasern (16) aufweist.

17. Schalldämmung (10) nach Anspruch 13 oder Verfahren nach Anspruch 1, wobei die organischen Mikrofasern (12) aus schmelzgeblasenen Mikrofasern mit einem Durchmesser von 1 bis 25 um bestehen.

18. Schalldämmung (10) nach Anspruch 17 oder Verfahren nach Anspruch 1, wobei die schmelzgeblasenen Mikrofasern einen Durchmesser von etwa 2 bis 15 um aufweisen, und wobei die wärmeaktivierbaren Stapelfasern (14) Kräuselfasern mit 1 bis 10 Kräuselungen pro cm sind,

19. Schalldämmung (10) nach Anspruch 16 oder Verfahren nach Anspruch 2, wobei die wärmeaktivierbaren Stapelfasern (14) 3 bis 5 Kräuselungen pro cm aufweisen, und wobei die Bauschstapelfasern (16) gekräuselt sind und 1 bis 10 Kräuselungen pro cm aufweisen, Feinheiten von 3 bis 75 Denier und eine mittlere Länge von 2 bis 15 cm aufweisen.

20. Schalldämmung (10) nach Anspruch 16 oder Verfahren nach Anspruch 2, wobei die organischen Mikrofasern (12) schmelzgeblasene Polypropylen-Mikrofasern sind, die in der Bahn in einem Anteil von etwa 55 Gew.-% vorhanden sind, wobei die wärmeaktivierbaren Stapelfasern (14) Zweikomponentenfasern mit einem Copolyestermantel und einem Polyesterkern sind und in der Faservliesbahn in einem Anteil von etwa 40,5 Gew.-% vorhanden sind, und wobei die Bauschstapelfasern (16) gekräuselte Polyesterterephthalat-Bauschstapelfasern mit einer Feinheit von 50 Denier sind, die in der Faservliesbahn in einem Anteil von etwa 4,5 Gew.-% vorhanden sind.