用于要求低的可燃性、发烟性和毒性的高温用途的非织造复合体的制作方法

本教导一般涉及能够耐受高温的纤维材料，更特别地，能够用于要求低可燃性、低发烟性、低毒性、或其组合的用途的纤维材料。

背景技术：

工业界正在寻找新的方法，以提供结构特性、缓冲、绝缘或吸声，同时仍具有良好的阻燃和防烟性以及物理强度。例如，在建筑物、车辆或飞机中，重要的是所用材料符合火灾和易燃性标准。火灾和易燃性标准对于建立建筑物规范、保险要求以及建筑物或车辆中人员的安全是重要的。政府还规范了这些建筑物、车辆和飞机中使用的材料。例如，美国联邦航空管理局(federalaviationadministration)要求内部组件(例如，乘客座椅材料，橱柜，内部侧壁板，内部天花板，隔板和某些裸露表面)符合某些易燃性标准。材料暴露于火焰时产生的烟雾量也是重要的。

用于提供绝缘或吸声或结构特性的典型材料包括开孔聚氨酯泡沫和弹性体泡沫。然而，这些材料只能在大约120℃至大约150℃的温度下生存。当温度超过150℃时，使用其他材料，例如玻璃纤维和三聚氰胺泡沫。然而，这些材料的成本增加，并且处理难度增加。这些材料还引起健康和安全问题以及材料的坚固性和/或性能问题。另外，这些材料可能仍具有比所需的更低的耐温性。三聚氰胺泡沫会在约180℃至约200℃的温度下非常严重地变形和降解，从而导致分层、隔音和/或隔热性能以及美观问题。三聚氰胺泡沫也是脆的，会产生很多粉尘，通常是用不安全的化学物质制造的(并且在其完全反应之前本身是有毒的)，并且可能成型不好。它的原材料供应有限，因为材料价格昂贵，并且只能按特定的尺寸获得。已知玻璃纤维在处理时以及暴露于剧烈振动时会变脆或断裂，这会导致玻璃纤维从基体中掉出，从而使材料及其有效性恶化。玻璃纤维还通常使用已知有毒的酚醛粘合剂。还已知具有酚醛粘合剂的玻璃纤维在暴露于潮湿时会随时间降解，因此需要更换。

这些泡沫或玻璃纤维材料也缺乏调节绝缘性能的灵活性。泡沫可能由有毒成分制成，可能很重，或可能具有降低的热声性能水平。泡沫(例如三聚氰胺或聚氨酯泡沫)的孔状结构也可能保持水分。这可能会导致泡沫内发潮或发霉或异味的产生。此外，当存在水分时，泡沫会传导更多的热量，或减少隔热。另外，通过保持水分，材料的重量增加，导致将材料保持在适当位置的粘合剂失效。这些粘合剂中许多都是水性的，如果材料保持湿润时间过长，也会吸收一些水分并且变弱。

矿棉、石棉或超级棉是非常高温的材料，它们是交叉铺设的。然而，这些材料在组装过程中以及在应用中的操作过程中存在压缩、破裂、降解和处理方面的问题。

因此，仍然需要具有耐更高温度(例如，最高约1150℃)的材料，该材料还能够耐受处理而不会降解或破裂。例如，仍然需要在车辆、飞机或建筑物中使用的材料符合所需的易燃性、烟雾和/或毒性标准。还需要一种安全和/或易于处理的材料(例如，不需要某些防护设备，不必担心皮肤、眼睛和肺部或两者的玻璃污染)。仍然需要提供热声绝缘的材料。还期望提供一种具有较低(即，相等或更好)的热导率的绝缘体材料，以提供隔热的益处。还可能期望提供一种更容易调整或修改(例如，在制造工艺期间)以提供所需隔热特性的绝缘体。因此，也期望提供一种具有更大的调整自由度的绝缘材料。还期望提供一种材料，该材料容易成形以形成可以装配在期望或预期空间内的结构。可以期望具有柔性的材料，使得该材料能够在将要安装该材料的区域中的拐角和弯曲处弯曲或顺应。还期望使材料的安装更容易并且由于弯曲区域中的应力点而减少材料分层的机会。此外，期望提供一种能够提供声学特性的结构体，例如吸收声音以改善车辆或飞机的总体噪声水平。还期望提供一种干燥更快的材料或不保留水分以减少或防止在该材料内发潮或发霉并减少或防止粘合剂分层的材料。还希望提供一种不会随时间而降解的材料，从而延长了材料的寿命(例如，与玻璃纤维相比)。还希望提供一种柔性材料，较轻重量的材料，用毒性较小或无毒的材料制成的材料，可模制的材料或它们的组合。

技术实现要素：

本教导通过本文所述的改进的装置和方法满足上述需求中的一个或多个。本教导提供了一种纤维结构体，其中纤维类型和垂直三维结构体的组合产生独特的性质，例如良好的阻燃性和抑烟性、物理强度和绝热值。纤维结构体包括一层或多层非织造材料层，所述非织造材料层包括纤维基体。纤维基体包括约60重量％以上、65重量％以上、70重量％以上、或80重量％以上的无机纤维。纤维基体可以是100％的无机纤维。纤维基体中的无机纤维适于耐受最高约1125℃的温度。一层或多层非织造材料层可以通过垂直搭接、旋转搭接或交叉搭接来形成。可以通过将非织造层打褶来形成一层或多层非织造材料层。可以通过将纤维经由气流成网法分布来形成纤维基体。无机纤维可以是陶瓷纤维、二氧化硅系纤维、玻璃纤维或其组合。无机纤维可以由聚硅酸(例如，sialoxol或sialoxid)、陶瓷和/或二氧化硅系的类型或其他衍生物(含硅氧烷)纤维形成。无机纤维可以是基于含有聚硅酸的非结晶性氧化铝的纤维。

纤维基体可以包括聚合物粘合剂。聚合物粘合剂可以是双组分粘合剂。聚合物粘合剂可包含聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)，包括改性pet或co-pet；聚酰胺，例如尼龙；聚酰胺/pet或聚酰胺/pbt的共混物；或其组合；且任选地包括非结晶性、结晶性或部分结晶性的鞘。当暴露于高温时，聚合物粘合剂会挥发掉或燃烧，而无机纤维保留下来。聚合物粘合剂可具有约110℃以上、约210℃以上、或约230℃以上的软化和/或熔融温度。聚合物粘合剂可具有约250℃以下的软化和/或熔融温度。纤维基体的其余部分可以是粘合剂和/或填料。粘合剂在纤维基体中的存在量可以为约40重量％以下、约30重量％以下、约20重量％以下、或约10重量％以下。纤维基体可以不含粘合剂。例如，如果组合具有不同熔融温度的无机纤维，并且在加工期间(例如，通过烘箱，烧结过程等)的温度超过最低熔融温度纤维的熔融温度，则可能导致那些纤维熔融并粘合(bind)具有较高熔融温度的基体纤维，从而使材料热结合(thermobonding)。因此，可以预期，纤维基体或纤维结构体的任何其他层可以不含有机粘合剂。

纤维基体的纤维可以被配置成形成一系列环(loop)，所述环在厚度方向上从纤维基体的一个表面延伸到相对的表面。纤维基体的一个或多个表面的纤维可被机械地缠结以将环的峰接合在一起。纤维基体内的粘合剂可以通过例如红外加热体系、热气流或激光束在纤维基体的表面上活化。纤维结构体可包括层压到一层或多层非织造材料层的一个或多个侧面上的一个或多个膜、饰面、稀松布、表皮、织物或其组合。一层或多层可以通过热密封、声波或振动焊接、压力焊接等或其组合而彼此固定。一个或多个膜、饰面、稀松布、皮肤或织物的耐温性可以大于或等于聚合物粘合纤维的耐温性。纤维结构体可包括两层或更多层包含纤维基体的非织造材料层。纤维结构体可包括在两层或更多层非织造材料层之间的稀松布。纤维基体的纤维大致可以垂直或接近垂直取向。纤维结构体或纤维基体的纤维可以相对于垂直(例如，沿厚度方向)约±45度取向。纤维结构体或纤维基体的纤维可具有两层或更多层，所述层具有纤维取向的组合。纤维可以处于不同的垂直取向。纤维可以是垂直取向和水平取向的组合。例如，一个纤维基体层可具有大体垂直取向的纤维，而另一基体层可具有大体水平取向的纤维。纤维基体可以包括遍及纤维基体的厚度大致以z形、s形或c形取向的纤维。所得的纤维结构体可以是可热成形的。

本教导提供了具有改进的轻质性能的高温、非易燃、低烟释放和低毒性的材料。该材料可用于飞机绝缘、座椅、机动车辆绝缘、和建筑物或建筑材料等。

附图说明

图1是根据本教导的示例性复合材料的侧视图或截面图。

图2是根据本教导的示例性复合材料的侧视图。

图3a和3b是老化至900℃前后在可见的复合光显微镜下的纤维。

图4示出根据本教导的搭接的复合材料和搭接且机械地缠结的复合材料。

图5示出根据本教导的搭接且机械地缠结的复合材料的放大的俯视图。

图6示出暴露于火焰下的材料的比较。

图7是显示基于复合材料中无机纤维的使用量的火焰蔓延指数和烟雾发展指数之间的关系的图。

具体实施方式

本文列出的说明和解释意欲使本领域技术人员熟悉本发明、其原则和实际应用。本领域技术人员可以以其多种形式采用和应用本教导，如可以最好地适于特定用途的需要。因此，如前所述的本发明的具体实施方案不意欲是详尽的或本教导的限制。因此，本教导的范围不应该参考以上说明来确定，但代替地应该参考所附权利要求、以及等同于题为这样的权利要求的全部范围来确定。包括专利申请和公布的全部文章和参考的公开为了全部目的作为参考而引入。如将从所附权利要求获得的，其它组合也是可能的，这也由此作为参考引入该书面的说明书中。

绝缘材料、结构材料或吸声材料(例如纤维结构体)可具有广泛的应用，例如在航空应用、汽车应用、发电机组发动机舱、商用车发动机、驾驶室内、建筑设备、农业设备、建筑应用、地板、地板垫衬，甚至供暖、通风和空调(hvac)应用。这些材料可用于机械和设备绝缘、汽车绝缘、家用电器绝缘、洗碗机以及商业墙板和天花板。例如，绝缘材料可以用在车辆的发动机腔体中、在内部和/或外部仪表板上、或者在机舱的地毯下面。绝缘材料还可以提供其他好处，例如吸声、压缩弹性、刚度、结构特性和保护(例如，对绝缘材料所处的周围的物品)。绝缘材料还可以用作飞机或车辆中的声音衰减材料，以衰减源自机舱外部并向机舱内部传播的声音。本文所公开的材料可用于飞机，例如主要绝缘，或飞机的内部部件，例如座垫。本文公开的材料还可用于过滤，例如热气过滤。

本教导设想使用纤维结构体，该纤维结构体是阻燃的、抑烟的、安全的和/或易于处理的(例如，不需要某些防护设备)、毒性低(例如，相较于纯玻璃纤维和酚醛共振的次品)、或它们的任意组合。纤维结构体可以用于隔音和/或隔热，以提供抗压性，以提供减少或消除其中发潮或发霉的可能性的材料。纤维结构体可以为长期的声学和/或热性能提供长期的结构稳定性。纤维结构体可以提供对潮湿环境的长期抵抗力，或者可以能够耐受温度和湿度的变化和波动。

本教导设想使用纤维结构体来提供绝缘。应用可能包括但不限于飞机、运输和越野车辆的机身隔音和/或隔热、机舱内隔热和/或外部隔热；发电机组、空气压缩机，hvac单元或其他产生热量或噪声的固定或移动机械单元中的热声隔离。例如，本文所述的纤维结构体可以位于运输、越野或工业单元的发动机舱区域内。纤维结构体可位于高温辐射热源或明火源附近。纤维结构体可以被成形为适合要绝缘的区域。纤维结构体可以形成为盒子或其他外壳或部分外壳的形状。纤维结构体可以是可模制的或其他形状的。纤维结构体可允许机械特征被原位模制或允许包括紧固或组装机构。纤维结构体可具有折叠和/或弯曲功能(即，以允许将该结构体固定在待绝缘的区域内)。纤维结构体可包括纤维基体。纤维基体可以是膨松的、非织造的材料。纤维结构体可以包括多个层(例如，较高密度的材料、多孔的柔软片、织物、稀松布、饰面、膜、网、粘合剂等)。所述层可通过一种或多种层压工艺、一种或多种粘合剂、或其组合而彼此附接。

纤维结构体可包括纤维基体。纤维基体可具有位于其上或固定于其上的一层或多层，以增强绝缘性、吸声性、结构特性，对要绝缘的物品或区域的保护、抗压性或其任何组合。纤维结构体上的层可以是一层或多层饰面层。纤维结构体可包括至少部分地由于该层的纤维的取向(例如，垂直或接近垂直的取向，或在相对于垂直为约±45度内)而具有高蓬松度(或厚度)的一层或多层接近垂直。纤维结构体可以具有相对较低的重量，但仍表现出良好的回弹性和厚度保持性。由于诸如但不限于独特的纤维、饰面、对三维结构体的物理改性(例如，通过加工)，纤维的取向或它们的组合等因素，纤维结构体可表现出与传统的绝缘材料相比良好的隔热能力或热导率(例如，较低)。

纤维基体或其部分可以阻止着火和/或烟雾。纤维基体或其部分可以能够耐受高温而不会降解(例如，最高约1150℃的温度)。纤维基体可以为纤维结构体提供结构特性或可以提供物理强度。纤维基体可以提供绝缘性能。纤维基体可以起到向纤维结构体所在的区域提供耐高温、吸声、结构支撑和/或保护的作用。

可以基于期望的性质来调节纤维基体。例如，可以调整纤维基体以提供期望的耐温性、重量、厚度、抗压性或其他物理属性。可以调整纤维基体以提供所需的热阻。可以调节纤维基体以提供期望的热导率。可以调节纤维基体以提供所需的性质，例如阻燃性、抑烟性、或降低的毒性等。纤维基体可以由非织造纤维形成。纤维基体因此可以是非织造结构体。纤维基体可以是蓬松材料。形成纤维基体的纤维可以是垂直或接近垂直取向的纤维的独特混合物。形成纤维基体的纤维可以是具有大致为z形、c形或s形的纤维的独特混合物，其可以通过压缩具有垂直或接近垂直取向的纤维来形成。纤维可以是三维环结构。所述环可沿厚度方向从基体的一个表面延伸至基体的相对表面。形成纤维基体的纤维可以具有与垂直成大约±60度内，与垂直成大约±50度内或与垂直成大约±45度内的取向。垂直可以理解为相对于从纤维结构体的纵轴大致横向延伸(例如，沿厚度方向)的平面。因此，垂直纤维取向是指纤维大致垂直于纤维结构体的长度(例如，纤维沿厚度方向延伸)。形成纤维基体的纤维可以大致水平取向(例如，纤维沿长度和/或宽度方向延伸)。纤维结构体可包括一层或多层纤维基体层。例如，纤维结构体可以包括具有大致垂直取向的纤维的纤维基体和具有大致水平取向的纤维的另一纤维基体(例如，通过交叉搭接或气流成网法)。

可以基于诸如耐温性、期望的热导率、刚度、回弹性、成本、期望的对长期湿气暴露的抵抗性等的考虑来选择组成纤维基体的材料纤维。形成纤维基体的材料可以是纤维的混纺物。为纤维基体选择的任何纤维都能够梳理并搭接成三维结构体。可以组合不同长度和/或旦尼尔的纤维以提供期望的性质，例如绝缘和/或声学性质。纤维长度可以根据以下而改变：应用；纤维结构体要暴露的温度；所需的绝缘性能；所需的声学特性；纤维材料的类型、尺寸和/或特性(例如纤维基体和/或纤维结构体的任何其他层的密度、孔隙率、所需的气流阻力、厚度、尺寸、形状等)；或其任何组合。单独添加较短的纤维或与更长的纤维组合地添加较短的纤维可以提供更有效的纤维堆积，这可以允许更容易地控制孔径以实现期望的特性(例如，声学和/或绝缘特性)。

形成纤维基体的至少一些纤维可以是无机材料。无机材料可以是能够耐受约250℃以上、约500℃以上、约750℃以上、约1000℃以上的温度的任何材料。无机材料可以是能够耐受最高约1200℃(例如，最高约1150℃)的温度的材料。纤维基体的纤维可包括具有不同熔点的纤维的组合。例如，可以将具有约900℃的熔融温度的纤维与具有更高的熔融温度，例如约1150℃的纤维组合。当这些纤维被加热到高于较低熔融温度的纤维的熔融温度(例如，超过900℃)时，较低熔融温度的纤维会熔融并结合到较高温度的纤维上。无机纤维可以具有通过例如astmd2836或iso4589-2的极限氧指数(loi)，其指示低火焰或低发烟。无机纤维的loi可以高于标准粘合纤维的loi。例如，标准pet双组分纤维的loi可以为约20至约23。因此，无机纤维的loi可以为约23以上。无机纤维的loi可以为约25以上。无机纤维可以以约60重量％以上、约70重量％以上、约80重量％以上、或约90重量％以上的量存在于纤维基体中。无机纤维可以以约100重量％以下的量存在于纤维基体中。可以基于期望的刚度来选择无机纤维。无机纤维可以是卷曲的或非卷曲的。当需要具有更大弯曲模量(或更高刚度)的纤维时，可以使用非卷曲有机纤维。当形成基体时，无机纤维的模量可以决定环的尺寸。需要纤维更容易弯曲的地方，可以使用卷曲的纤维。无机纤维可以是陶瓷纤维、二氧化硅系纤维、玻璃纤维、矿物系纤维或其组合。陶瓷和/或二氧化硅系纤维可以由聚硅酸(例如，sialoxol或sialoxid)或其衍生物形成。例如，无机纤维可以基于含有聚硅酸的非结晶性氧化铝。纤维可包含约99％以下、约95％以下、或约92％以下的sio2。其余的可以包括–oh(羟基(hydroxyl)或羟基(hydrozy))和/或氧化铝基团。可以将硅氧烷、硅烷和/或硅烷醇添加到纤维基体中或使其反应至纤维基体中以赋予附加的功能性。这些改性剂可包括含碳组分。

纤维基体的无机纤维可以具有约0.4旦尼尔以上、约0.6旦尼尔以上、或约0.8旦尼尔以上的平均线性质量密度。纤维基体的无机纤维可具有约2.0旦尼尔以下、约1.7旦尼尔以下、或约1.5旦尼尔以下的平均线性质量密度。纤维基体的其他纤维(例如，双组分粘合剂)可具有约1旦尼尔以上、约1.5旦尼尔以上、或约2旦尼尔以上的平均线性质量密度。纤维基体的其他纤维(例如，双组分粘合剂)的线性质量密度可以为约20旦尼尔以下、约17旦尼尔以下、或约15旦尼尔以下。纤维基体的无机纤维可具有约20mm以上、约27mm以上、或约34mm以上的长度。纤维基体的无机纤维的长度可以为约200mm以下、约150mm以下或约130mm以下。可以使用具有不同长度的纤维的组合。例如，可以使用大约67mm和大约100mm的长度的组合。在某些情况下，改变长度是有利的，因为由于纤维的长度差异、纤维的类型或两者，纤维可能具有天然的内聚力。纤维基体的纤维混纺物可具有约4旦尼尔以上、约5旦尼尔以上、或约6旦尼尔以上的平均旦尼尔尺寸。纤维基体的纤维混纺物可具有约10旦尼尔以下、约8旦尼尔以下、或约7旦尼尔以下的平均旦尼尔尺寸。例如，平均旦尼尔尺寸可以为约6.9旦尼尔。

纤维基体可包括与无机纤维混纺的纤维。例如，纤维基体还可包括天然或合成纤维。合适的天然纤维可包括棉、黄麻、羊毛、纤维素、玻璃、二氧化硅类、和陶瓷纤维。合适的合成纤维可包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、尼龙、芳族聚酰胺、酰亚胺、丙烯酸酯纤维或其组合。纤维基体材料可以包括聚酯纤维，例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)和共聚酯/聚酯(copet/pet)粘合双组分纤维。纤维可以包括聚丙烯腈(pan)，氧化聚丙烯腈(ox-pan，opan或panox)，烯烃，聚酰胺，聚醚酮(pek)，聚醚醚酮(peek)，聚醚砜(pes)或其他聚合物纤维。可以根据纤维的熔融和/或软化温度来选择纤维。

纤维可以是100％的原始纤维，或者可以包含从消费后废物中再生的纤维(例如，高达约90％的从消费后废物中再生的纤维，或甚至高达100％的从消费后废物中再生的纤维)。纤维可以具有或可以提供改善的隔热性能。纤维可以具有相对低的热导率。纤维可以具有非圆形或非圆柱形的几何形状，以改变围绕纤维的对流，以减小三维结构体内的对流传热效果。纤维基体可包括或包含工程气凝胶结构体以赋予额外的绝热益处。纤维基体可以包括或富含热解的有机竹添加剂。与无机纤维混纺的纤维在暴露于某些温度时可以被牺牲。例如，如果纤维基体暴露于约250℃以上的温度，则纤维可能挥发掉，仅留下无机纤维。

纤维或纤维的至少一部分可以具有高的红外反射率或低的发射率。至少一些纤维可以被金属化以提供红外(ir)辐射热反射。为了向纤维基体提供热反射性能和/或保护纤维基体，可以将纤维金属化。例如，纤维可以被镀铝。纤维本身可以是红外反射性的(例如，因此不需要额外的金属化或铝化步骤)。可以通过将金属原子沉积到纤维上来进行金属化或铝化工艺。例如，可以通过在纤维表面上施加一层铝原子来建立铝化。可以在将任何附加层施加到纤维基体上之前进行金属化。预期除了在纤维基体内具有金属化的纤维之外或代替在纤维基体内具有金属化的纤维，纤维结构体的其他层可包括金属化纤维。

金属化可以提供期望的反射率或辐射率。金属化的纤维可以是约50％ir反射率以上，约65％ir反射率以上，或约80％ir反射率以上。金属化的纤维可以是约100％ir反射率以下，约99％ir反射率以下，或约98％ir反射率以下。例如，辐射率范围可以分别是大约0.01以上或大约0.20以下，或99％至大约80％的ir反射率。辐射率可能会随时间而变化，因为油、灰尘、降解等可能会影响应用中的纤维。

可以将其他涂层施加到纤维上，无论是否金属化，以实现期望的性能。可以添加疏油和/或疏水处理。可以添加阻燃剂。可以将抗腐蚀涂层施加到金属化纤维上，以减少或保护金属(例如铝)免于氧化和/或损失反射率。可以添加不基于金属化技术的ir反射涂层。

额外的纤维可以是与无机纤维混纺的短纤维。短纤维，例如粘合纤维，可以在任何非织造工艺中使用(例如，单独或与其他纤维组合)，例如形成气流成网的纤维网。例如，一些或所有纤维，特别是粘合纤维，可以是粉末状的稠度(例如，纤维长度为约2毫米至约3毫米，或甚至更小，例如约200微米以上，或约500微米以上)。

纤维基体(或纤维结构体的任何其他层)可以包括一种或多种粘合纤维。粘合剂在纤维基体中的存在量可以为约40重量％以下，约30重量％以下，约25重量％以下，或约15重量％以下。纤维基体可以基本上不含粘合剂。纤维基体可以完全不含粘合剂。虽然在本文中被称为纤维，但也可以想到，粘合剂通常可以是粉末状、球形或能够容纳在其他纤维(例如，无机纤维)之间的间隙空间中并且能够将纤维基体粘合在一起的任何形状。粘合剂可具有约180℃以上、约200℃以上、约225℃以上、约230℃以上、或甚至约250℃以上的软化和/或熔融温度。纤维可以是高温热塑性材料。所述纤维可以包括一种或多种聚酰胺酰亚胺(pai)；尼龙等高性能聚酰胺(hppa)；聚酰亚胺(pi)；聚酮；聚砜衍生物；聚环己烷对苯二甲酸二甲酯(pct)；含氟聚合物；聚醚酰亚胺(pei)；聚苯并咪唑(pbi)；聚对苯二甲酸乙二酯(pet)；聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)；聚苯硫醚；间规聚苯乙烯；聚醚醚酮(peek)；聚苯硫醚(pps)，聚醚酰亚胺(pei)；等等。纤维基体可包括聚丙烯酸酯和/或环氧树脂(例如热固性和/或热塑性类型)纤维。纤维基体可以包括多粘合剂体系。纤维基体可包括一种或多种牺牲粘合剂材料和/或熔融温度低于无机纤维的粘合剂材料。

纤维基体(或纤维结构体的任何其他层)可以包括多根双组分纤维。双组分纤维可以充当纤维基体内的粘合剂。双组分纤维可以是热塑性低熔点双组分纤维。双组分纤维可具有比混合物内的其他纤维更低的熔融温度(例如，比无机纤维、普通短纤维或两者均更低的熔融温度)。双组分纤维可以是阻燃类型的(例如，由阻燃聚酯形成或包括阻燃聚酯)。双组分纤维可以使纤维基体能够气流成网或机械梳理、搭接和空间熔合成为网状物，从而使该材料具有结构和主体，并且可以作为切出的或模制的部件进行处理、层压、制造、安装以提供绝缘性能、吸声性能、结构性能、阻燃性能、抑烟性能、低毒性、或它们的组合。双组分纤维可包括芯材料和围绕芯材料的鞘材料。鞘材料的熔点可以比芯材料的熔点低。可以通过将材料加热至一定温度以软化至少一些双组分纤维的鞘材料来至少部分地形成纤维材料网。加热纤维基体(或纤维结构体的其他层)以软化双组分的鞘材料的温度可以取决于鞘材料的物理性质。一些纤维或部分纤维(例如，鞘)可以是结晶性的或部分结晶性的。一些纤维或部分纤维(例如，鞘)可以是非结晶性的。

例如，对于聚乙烯或聚丙烯鞘，温度可以为约140℃以上，约150℃以上，或约160℃以上。温度可以是约220℃以下，约210℃以下，或约200℃以下。例如，具有聚对苯二甲酸乙二酯(pet)鞘或聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)鞘的双组分纤维可以在约180℃至约240℃(例如约230℃)下熔融。双组分纤维可以由从挤出的双组分纤维切短的短长度形成。双组分纤维可以具有约15％以上、约20％以上、或约25％以上的鞘芯比(在横截面中)。双组分纤维可以具有约50％以下、约40％以下、或约35％以下的鞘芯比。

纤维基体的纤维可以与合适的添加剂共混或以其他方式结合，所述添加剂例如其他形式的回收废物、纯净(非回收)材料、粘合剂(binder)、填料(例如矿物填料)、粘合剂(adhesive)、粉末、热固性树脂、着色剂、阻燃剂、更长的短纤维等，没有限制。用于基体中的任何、一部分或全部纤维可以是低火焰和/或发烟性的类型(例如，为了符合运输的火焰和烟气标准)。可以将粉末或液体掺入基体中，以赋予其他性质，例如粘合，抑制火/烟膨胀，在热、感应或辐射下工作的膨胀聚合物，从而改善声学、物理、热和火性质。

在一些应用中，使用较短的纤维或使用纤维的组合可具有形成阻燃材料的优点，所述阻燃材料还可表现出吸声特性。使用短纤维实现的选定的气流阻力可以显著高于基本仅包括具有从例如至少约30mm且小于约100mm的长的长度的常规短纤维的常规非织造材料的气流阻力。不受理论的限制，据信，由于短纤维比长纤维能够在非织造材料中更有效地(例如，更致密地)堆积，所以可以实现气流阻力的这种意想不到的增加。较短的长度可以减小纤维在生产期间分散在诸如输送机等的表面上或预制网中时纤维堆积的无序程度。材料中纤维的更有序的堆积反过来可能导致气流阻力的增加。特别地，纤维堆积的改进可以在非织造材料的纤维之间实现减少的间隙空间，以形成迷宫结构，该迷宫结构形成用于空气流过该材料的曲折路径，从而提供选定的气流阻力和/或选定的气流阻力。因此，有可能生产相对轻质的非织造材料而不会不可接受地牺牲性能。

形成纤维基体的纤维，特别是无机纤维可以使用非织造工艺形成非织造纤网，所述非织造工艺包括例如混纺纤维、梳理、搭接、气流成网、机械成形或它们的组合。通过这些工艺，纤维可以在大体上垂直的方向或接近垂直的方向(例如，在大体上垂直于纤维基体的纵轴的方向)上取向。可以使用常规方法将纤维打开并混纺。形成的所得结构体可以是膨松的纤维基体。可以将膨松的基体设计为具有最佳的重量、厚度、物理属性、热导率、绝缘性能、吸声或其组合。

纤维网可以至少部分地通过梳理工艺形成。梳理工艺可以将成簇材料分成单独的纤维。在梳理工艺期间，纤维可以彼此基本平行地取向，并且可以使用梳理机来生产纤网(web)。

梳理纤网可经历搭接工艺以产生膨松的纤维基体。梳理纤网可被旋转搭接、交叉搭接或垂直搭接，以形成宽松的(voluminous)或蓬松的非织造材料。例如，梳理纤网可以根据诸如“struto”或“v-lap”等的工艺被垂直搭接。这种结构为纤网提供在纤维基体的厚度方向上相对高的结构完整性，从而使纤网在施用或使用期间散开的可能性最小，和/或在纤维结构体安装在要绝缘的物品周围时为纤维结构体提供抗压性。梳理和搭接工艺可以产生非织造纤维层，该非织造纤维层在垂直截面(例如，通过材料的厚度)上具有良好的抗压性，并且可以能够生产质量较轻的纤维基体，尤其是膨松到较高的厚度无需在基体中添加大量纤维。搭接的材料可以具有大体上打褶的结构。少量的中空复合纤维(即，小的百分比)可以改善蓬松能力和回弹力，从而提高隔热性、吸声性或同时提高两者。这种布置还提供了以相对较低的堆积密度实现低密度纤维网的能力。

由于纤维的天然内聚性，未卷曲的无机纤维可经过梳理和搭接工艺并形成三维结构体。使用具有不同长度的纤维(例如，具有67mm长的纤维和具有100mm长的纤维)还可以通过产生更多的纤维端部至细丝接触点来形成三维基体，以改善内聚性。无机纤维的模量大于有机纤维。因此，无机纤维可能不容易弯曲，从而允许在垂直三维结构体中形成较大的环。大的垂直三维环结构体，加上无机纤维的高弯曲模量，可以能够在相对较低的基重下产生很高的蓬松度或厚度。这在应用中提供轻量化和材料成本控制方面的优势。

纤维基体可以通过气流成网工艺形成。可以采用这种气流成网工艺来代替梳理和/或搭接。在气流成网工艺中，纤维被分散到快速移动的气流中，然后纤维从悬浮状态沉积到穿孔的筛网上以形成纤维网。纤维的沉积可以例如借助于压力或真空来进行。可以生产气流成网或机械形成的网。然后可以将纤维网热粘合、空气粘合、机械固结等或其组合，以形成内聚非织造绝缘材料。虽然气流成网工艺可以提供纤维的大致随机的取向，但是可以存在一些具有大致在垂直方向上的取向，从而可以实现材料的厚度方向上的回弹性。

形成的纤维基体(例如，通过梳理和搭接或通过气流成网)可以具有大致垂直的纤维取向，其中垂直被定义为沿着材料的厚度在材料的顶表面和底表面之间延伸、或大体上沿着延伸穿过材料的横截面的横向平面延伸。纤维基体的纤维可具有接近垂直的取向，其中接近垂直被测量为与垂直成约±20度内，与垂直成约±10度内或与垂直成约±5度内。纤维的取向可以在梳理、搭接、和/或气流成网后改变。纤维的这种垂直(例如，通过垂直搭接)或接近垂直的取向(例如，通过旋转搭接)可以产生具有足够的绝缘能力或足够的热导率的纤维基体，以满足应用的需求。但是，还可以想到，可以改变纤维的取向以调节热导率或绝缘能力。例如，可以改变纤维取向以提供与垂直成大约±60度、与垂直成大约±50度或与垂直成大约±45度的测量。可以将纤维基体压缩、定径(gauged)、热成形、层压等，以减小厚度。纤维基体可被压缩10％以上、约20％以上或约30％以上。纤维基体可被压缩约70％以下、约65％以下或约60％以下。当减小厚度时，这可能导致纤维变得不垂直。例如，在压缩或减小厚度之后，纤维的横截面可具有大致的z型、c型或s型形状。非垂直的纤维取向(例如，由于压缩、定径(gauging)、层压或热成形)可减少通过纤维丝从纤维基体的一个表面到另一表面的传导热传递的直接短路类型。这种非垂直的纤维取向还可提供对于用于热流通过纤维基体的直接对流传热路径的阻挡。这样，非垂直(例如，z型、c型或s型)形状可对传导和/或对流热传递产生挡板效应。虽然在本文中将形状称为z型，c型或s型，但是纤维的非垂直取向不限于这些形状。形状可以是这些类型的组合，可以是具有不规则轮廓的自由形状，或者可以是其他类型的非垂直取向。

纤维基体在其形成期间可能经历另外的工艺。例如，在对基体打褶期间，可以想到，可以用带倒刺的推杆销原位水平针刺搭接的基体。纤维基体的纤维(例如，表面纤维)可以被机械缠结以将纤维绑在一起。这可以通过旋转工具来执行，头部的顶部具有砂砾型精加工(finish)，以在旋转时将纤维抓住并扭曲或缠结。然后，可以将纤维(例如，纤维基体的表面)在纵向上缠结(例如，在搭接后穿过环的峰的顶部)。可以想到，工具的这些旋转头可以在x和y方向上移动。纤维基体的顶表面，纤维基体的底表面或两个表面都可能发生机械缠结。缠结可能同时发生，或者可能分开发生。该方法可以不使用粘合剂，使用最少的粘合剂或使用纤维网含量的约40重量％以下的粘合剂来进行。机械缠结可用于例如通过将三维环的峰绑在一起而将纤维基体保持在一起。该过程可以在不压缩纤维基体的情况下进行。纤维基体的所得表面可以具有改善的垂直三维结构体的拉伸强度和刚度。将顶表面连接到底表面的能力可能受到纤维类型和长度以及从顶部到底部具有集成的垂直三维环结构的搭接结构的影响。机械缠结过程还可允许将织物或饰面机械地绑扎到搭接的纤维基体的顶部和/或底部表面上。该材料的表面可以替代地或除了机械缠结之外，例如通过ir加热体系、热气流或激光束熔化，以形成表皮层。

纤维基体、形成纤维基体的纤维、所得的纤维结构体或其组合可用于形成可热成形的非织造材料。垂直的三维结构体可以允许更高程度的热成形细节，由于在模具压力和热下，垂直褶能够沿厚度方向在彼此之间滑动或移动的性质，因此从厚到薄的过渡区域周围的曲率半径可能会更紧。纤维基体可以是非织造材料，其可以形成具有宽范围的密度和厚度并且包含热塑性和/或热固性粘合剂。基体中的粘合剂可以使产品热粘合并形成较硬的结构体。这可以允许将饰面和/或粘合剂层压到该结构体上。考虑到由于基体中无机纤维的内聚吸引力的性质，可以在没有粘合剂的情况下对纤维基体或纤维结构体进行热成形。可将可热成形的非织造材料加热并热成形为特定形状的热成形产品。沿着材料的长度，非织造材料可具有变化的厚度(因此具有变化的或非平面的轮廓)。较小厚度的区域可以适于为纤维结构体提供受控的柔韧性(flexibility)，例如提供折叠的区域(以产生围绕要绝缘的物品的盒子或其他外壳)或以其他方式成形，例如形成拐角或成角度的部分(例如，用作材料的两个较厚部分之间的顶点)以使纤维结构体成形。纤维结构体可被成形(例如，通过折叠、弯曲、热成形、模制等)以产生盒状结构体，该结构体能够至少部分地围绕待绝缘的物品或装配在所需区域，例如发动机舱内。纤维结构体可以包括面向要绝缘的物品的内表面，并且该内表面的形状可以形成为大体上与要绝缘的物品的形状匹配，从而可以将纤维结构体安装在物品周围或使得物品可以容纳在纤维结构体内。

纤维结构体可包括一层或多层。纤维结构体可以仅由纤维基体形成。纤维结构体可包括纤维基体和一层或多层附加层。纤维结构体可包括两层或更多层纤维基体层。纤维结构体可包括一层或多层蓬松层、一层或多层表皮层、一层或多层饰面层、一层或多层箔、一层或多层膜或它们的组合。一层或多层可以由金属、纤维材料、聚合物或其组合形成。可以通过施加热来熔化该层的一部分使得该层的仅一部分(例如顶表面)熔化然后硬化以形成大体上光滑的表面来形成表皮。纤维结构体可以包括多个层，其中的一些或全部起到不同的功能或向纤维结构体提供不同的性质(当与纤维结构体的其他层相比时)。结合具有不同性质的材料的层和表皮的能力可以允许基于应用来定制纤维结构体。附加层可以起到提供附加绝缘性能、保护纤维基体或其他层、红外反射性能、导电性能(或降低导电性能)，对流性能(或降低对流性能)、结构性能或其组合的作用。一层或多层可以通过层压、热封、声波或振动焊接、压力焊接等或其组合而彼此固定或固定至纤维基体。一层或多层可以具有大于或等于粘合纤维的耐温性的耐温性。一层或多层可以在两个纤维基体层之间包括较低温度的织物、稀松布或膜。纤维基体层可以为中间层提供保护，从而防止其燃烧和/或达到其熔融或软化温度。一层或多层的熔融或软化温度可以高于在安装到组件中时层将暴露的温度。一层或多层可以充当水分阻挡层以将水分保持在内部(例如，在纤维结构体的内壁之内)或将水分保持在外部(例如，远离待绝缘的物品)。一层或多层可以是疏水层，其可以具有一定的孔隙率以允许复合结构体适应气压变化而不会破裂。这样的层在诸如航空航天绝缘的应用中可能特别重要。一层或多层可以用作化学屏障或用作使污物、灰尘、碎屑或其他不需要的颗粒或物质远离待绝缘物品的屏障。例如，一层或多层纤维结构体层可以提供绝缘。一层或多层纤维结构体层可包括一种或多种粘合剂材料(例如，作为该层的纤维的一部分或作为该层中或在该层上的单独的元件)，用于将纤维粘合在一起、将层粘合在一起或两者。预期任何粘合剂可以是可以熔化、流动、结合、在冷却时重新固化、或它们的组合的类型。一层或多层纤维结构体层可以支撑皮层、其他材料层或两者。一层或多层纤维结构体层可提供热阻(例如，如果纤维结构体位于暴露于高温的区域中)。一层或多层纤维结构体层可以为纤维结构体提供刚度。额外的刚度、结构特性、抗压性、压缩回弹性或其组合可以由附加层(或与一层或多层纤维基体层组合的一层或多层)提供。一层或多层纤维结构体层可以为纤维复合材料提供柔韧性和/或柔软性。

本文所讨论的任何纤维或材料，特别是关于纤维基体和/或形成纤维基体的方法，也可以用来形成或可以包含在纤维结构体的任何附加层中，例如饰面层和/或稀松布层。例如，基于无机纤维的纸稀松布可以是该结构体的另一层。本文所述的任何材料可以与本文所述的其他材料组合(例如，在纤维结构体的相同层或不同层中)。这些层可以由不同的材料形成。某些层或所有层可以由相同的材料形成，或者可以包括常见的材料或纤维。可以基于每种材料的所需特性(例如，红外反射率、绝缘特性、传导特性、对流特性、抗压缩和/或抗穿刺性)、纤维结构体整体的隔热特性、纤维结构体整体的传热特性、纤维结构体整体所需的耐气流性、纤维结构体的所需重量、密度和/或厚度(例如，基于将要安装纤维复合材料的可用空间)、结构体的所需柔韧性(或受控柔韧性的位置)或其组合来选择形成层的材料的类型、层的顺序、层数、层的位置、层的厚度或它们的组合。可以选择这些层以提供变化的纤维取向，这可以减少从纤维结构体的一侧到另一侧通过纤维的传导热传递、减少通过纤维结构体的热流的对流传热、或两者。一层或多层纤维结构体层可以是表现出吸声特性、隔热特性、阻燃性、抑烟性或它们的组合的任何已知材料。一层或多层纤维结构体层可以至少部分地形成为材料网(例如，纤维网)。一层或多层纤维复合层可以由非织造材料例如短纤维非织造材料形成。一层或多层纤维复合层可以由织造材料形成。可以通过热熔融纤维基体的表面以形成表皮层来形成一层或多层纤维复合层。一层或多层可以是织物、膜、箔或它们的组合。一层或多层纤维结构体层可以是多孔的块状吸收体(例如，通过梳理和/或搭接工艺形成的蓬松的多孔的块状吸收体)。一层或多层纤维结构体层可以通过气流成网形成。纤维结构体可以形成为大体上平坦的片。纤维结构体(例如，片)可以能够被卷成卷。纤维结构体(或一层或多层纤维结构体层)可以是工程3d结构。从这些潜在的层中可以明显看出，在产生满足最终用户、消费者、安装人员等特定需求的材料方面具有极大的灵活性。

一层或多层可以位于或附着在纤维基体上。层可以直接附着到纤维基体上。层可以间接附着到纤维基体上(例如，通过粘合剂层和/或它们之间的另一层)。例如，纤维结构体可以包括一层或多层饰面层。任何或所有层，例如饰面层或中间层(例如，两个纤维基体层之间的层)可起到提供附加绝缘、保护纤维基体、红外反射特性、结构特性或其组合的作用。该层可以用作水分、化学品、灰尘、碎屑或其他颗粒或物质的屏障。例如，纤维基体可在纤维基体的面向组件内或机舱内部的热源的一侧上具有饰面层。纤维基体可以具有位于纤维基体的侧面上的饰面层，该饰面层例如背对组件内的热源或背对机舱的内部的热源。纤维基体可以被夹在两层(或更多层)饰面层之间。一层(例如，具有不同组成)可以夹在两层纤维基体之间。饰面层或中间层通常可以与纤维基体的侧面共同延伸。替代地，饰面层或中间层可以覆盖或仅附着到纤维基体的侧面的一部分。饰面层或中间层可包括固体膜、穿孔膜、固体箔、穿孔箔、织造或非织造稀松布或其他材料。饰面层或中间层可以由以下形成：聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚丙烯(pp)、纤维素材料或其组合。饰面层或中间层可以由非织造材料、织造材料或其组合形成。饰面层或中间层可包括基于二氧化硅的纤维、聚硅酸纤维、矿物、陶瓷、玻璃纤维、芳族聚酰胺或其组合。膜可包括聚醚醚酮(peek)、聚醚砜(pes)、聚醚酮(pek)、聚氨酯、聚酰亚胺或其组合。本文所述用于形成纤维基体的任何材料可用于形成本文所述的饰面层或中间层中的一层或多层。形成饰面层(例如，如果形成为稀松布)或表面本身的纤维可以被金属化以赋予红外反射性，从而为整个纤维结构体提供改善的绝热值。任何层都可以具有能够耐受层将要暴露的温度的热阻。

例如，本教导考虑了夹在两层之间的纤维基体层(例如，搭接的纤维基体层)。一层可以是膜层(例如，peek膜或本文针对可能的纤维材料所述的任何其他材料)。在纤维基体层的相对侧上可以是抗气流层。该层可以是疏水性的。该层可以是纺粘(s)材料、纺粘并熔喷(sm)材料或纺粘+熔喷+纺粘(sms)非织造材料。这样的复合材料可以提供性能的组合，包括内置的压力释放机制，以使材料适应压力变化。当机舱中的压力变化时，这在飞机隔热毯中特别有用。

形成纤维结构体的材料层(例如，一层或多层饰面层)可以结合在一起以形成成品纤维结构体。一层或多层可以由层中存在的要素结合在一起。例如，层中的粘合纤维可用于将层结合在一起。一层或多层中双组分纤维的外层(即鞘)在受热时可能会软化和/或熔化，这可能导致各层的纤维相互粘着和/或粘着在其他层的纤维上。层可以通过一个或多个层压工艺附接在一起。这些层可通过诸如热封、声波或振动焊接、压力焊接或其组合等操作来组合。一种或多种粘合剂可用于连接两层或多层。例如，粘合剂可以是粉末，或者也可以以带、片的形式施加或作为液体。垂直三维结构体可使饰面层或其它层与纤维基体层(例如，机械、热或用粘合剂)连接。由于垂直环通过结构体的厚度是连续的，织物或饰面可以连接在结构体的顶部和底部。一层或多层可以原位结合到纤维基体上。例如，具有或不具有粘合剂的稀松布可以通过搭接机进给，纤维基体可以搭接到稀松布上。然后，可以在v-lap烘箱中原位粘合稀松布和纤维基体。

纤维结构体的总厚度可以取决于各个层的数量和厚度。预期总厚度可以为约0.5mm以上，约1mm以上，或约1.5mm以上。总厚度可为约300mm以下，约250mm以下，或约175mm以下。例如，厚度可以在约2mm至约155mm或约4mm至约30mm的范围内。还考虑到一些单独的层可以比其他层厚。在相同类型的层之间厚度也可以变化。例如，纤维结构体中的两个蓬松层可以具有不同的厚度。可通过调节特定的气流阻力和/或任何或所有层的厚度来调节纤维结构体以提供所需的阻燃性、抑烟性、绝缘特性和/或更通常的宽带吸声。

可以形成纤维结构体或其一层或多层(例如，非织造材料)以具有根据成品纤维层(和/或整个纤维结构体)期望的所需物理性能、绝缘性能和空气渗透性而选择的厚度和密度。取决于应用、安装位置、形状、所使用的纤维(和纤维基体层的膨松度)或其他因素，纤维结构体的层可以是任何厚度。纤维结构体的层的密度可部分取决于掺入构成层的材料(例如非织造材料)中的任何添加剂的比重，和/或添加剂构成的最终材料的比例。体积密度通常是纤维比重和由纤维产生的材料的孔隙率的函数，其可以被认为代表纤维的堆积密度。

纤维结构体(和/或其层)的绝缘特性、声学特性或两者，可能会受到纤维结构体的形状的影响。纤维结构体或其一层或多层可以通常是平坦的。成品纤维结构体可以制作成可切割打印(cut-to-print)的二维平面零件，以安装到最终用户、安装者或消费者的组件中。纤维结构体可以形成为任何形状。例如，可以将纤维结构体模制(例如，制成三维形状)以大体上匹配其将被安装到的区域的形状或将要绝缘的物品的形状。成品纤维结构体可以模压成形为三维形状，以安装到最终用户、安装者或消费者的组件中。

可以压缩一层或多层纤维基体，这可以减少纤维之间的自由体积(例如，减小间隙空间的大小)，从而减少基体内的局部对流传热量。与完全垂直的纤维相比，垂直、非垂直、弯曲、倾斜或其组合的纤维的取向可以产生从一侧到另一侧(例如，穿过厚度)的更严格的传导路径。当纤维是非垂直的或具有不同的取向时，可能会有更多的纤维间相互作用，从而在纤维与纤维接触点之间产生局部传导阻力。

可以调整纤维结构体以显示所需的热导率。根据用于产生纤维结构体的工艺和/或所选纤维，可以改变热导率。例如，如果纤维基体完全垂直搭接或稍微偏离垂直(例如，通过旋转搭接)，则热导率可能高于将复合体定径或热成形以具有较低厚度的情况。在定径或热成形期间，纤维的垂直结构可能变得非垂直(例如，与垂直轴形成角度，或者具有z形、c形或s形)。通过纤维基体(或纤维结构体)的横截面图或侧视图看到的非垂直或z形、c形或s形可减少通过垂直纤维丝从基体或结构体的一侧到另一侧的直接短路型传导热传递。对于通过垂直结构体的热流，阻挡直接对流传热路径也发生同样情况。纤维的非垂直或z形可能对传导和/或对流热传输产生挡板效应。

如本文所述的绝缘材料还可提供吸声特性。对于纤维材料，气流阻力和气流阻率(airflowresistivity)是控制吸声的重要因素。气流阻力是针对特定材料以特定厚度进行测量的。通过将气流阻力(以瑞尔斯为单位)除以厚度(以米为单位)来归一化气流阻力，以得出以瑞尔斯/米为单位测量的气流阻率。astm标准c522-87和iso标准9053涉及确定吸声材料的气流阻力的方法。在本文的教导的上下文中，以mksrayls测量的气流阻力将用于指定气流阻力；但是其他方法和度量单位同样有效。在所描述的教导的上下文中，可以假定气流阻力和气流阻率也分别代表特定的气流阻力和特定的气流阻率。用于吸声的声学材料可以具有相对较高的气流阻力，以使对入射到材料上的声压波呈现声阻抗。应当对透气性进行管理，以确保可预测和一致的性能。在其他因素中，这可以通过管理纤维尺寸、类型和长度来实现。均匀的、短纤维非织造织物是理想的。在一些应用中，可以通过将多种不同密度的非织造材料组合在一起以形成复合产品来达到期望的透气度。

可以通过向纤维结构体中添加一层或多层来调节隔热、吸音、阻燃、防烟、毒性或其组合。这些层可以具有不同水平的热导率。这些层可具有不同水平的比气流阻力。在多层纤维结构体中，一些层可以具有较低的气流阻力，而其他层可以具有较高的气流阻力。具有不同的气流阻力特性的层的分层可以通过整个纤维结构体产生多阻抗声失配轮廓，这提供了改进的纤维结构体的降噪能力。因此，可以布置这些层(或表皮)，以使得较高的比气流阻力的层(或表皮)接合至不同的比气流阻力(例如，较低的气流阻力)的一层或多层或形成在其上或与其邻接。

可以是纤维结构体层中的一层或多层的纤维材料可以被设计为具有低密度，最终厚度为约1.5mm以上，约4mm以上，约5mm以上，约6毫米以上，或约8毫米以上。最终厚度可以为约350mm以下，约250mm以下，约150mm以下，约75mm以下或约50mm以下。纤维材料或其一层或多层(例如，纤维基体)的每单位面积重量可为约25克/平方米(gsm)以上、约50gsm以上、约100gsm以上、或大约150gsm以上。纤维材料或其一层或多层可以具有约500gsm以下、约350gsm以下或约200gsm以下的单位面积重量。可以是纤维结构体层中的一层或多层的纤维材料可以形成为具有相对较厚的低密度非织造材料，其体积密度为10kg/m³以上，约15kg/m³以上、或约20kg/m³以上。厚的、低密度非织造材料的体积密度可以为约200kg/m³以下、约100kg/m³以下、或约60kg/m³以下。这样形成的纤维材料(例如，用作一层或多层纤维结构体层)可以具有约400rayls/m以上、约800rayls/m以上、或约100rayls/m以上的气流阻率。纤维复合材料可具有约200,000rayls/m以下、约150,000rayls/m以下、或约100,000rayls/m以下的气流阻率。低密度纤维复合材料甚至可以具有高达约275,000rayls/m的气流阻率。

还可以通过纤维复合层上的表皮层(例如，通过原位表皮处理)来提供附加的声音吸收。纤维复合体的表皮层可向纤维复合材料提供附加的气流阻力(或气流阻率)。例如，表皮层可具有约100,000rayls/m以上、约275,000rayls/m以上、1,000,000rayls/m以上、或甚至2,000,000rayls/m以上的气流阻率。

纤维结构体可以覆盖待绝缘的物品的至少一部分。纤维结构体可以至少部分地固定在待绝缘的物品周围。纤维结构体可以被固定在诸如飞机或汽车组件的组件内。纤维结构体可以固定到要绝缘的物品上。一层或多层纤维结构体层可直接附着到壁、基底的表面、待绝缘的物品的表面或其组合。纤维结构体可以通过紧固件、粘合剂或能够将纤维结构体固定到要绝缘的壁、基底或物品上的其他材料附接。纤维结构体本身或与另一表面的固定可以是可重新定位的或永久的。纤维结构体可以包括用于将纤维结构体接合到基底、纤维结构体的另一部分、另一纤维结构体或其组合的一种或多种紧固件、粘合剂或其他已知材料。紧固件、粘合剂或其他附接方式能够耐受其所暴露的要素(例如，温度波动)。紧固件可以包括但不限于螺钉、钉子、销、螺栓、摩擦配合紧固件、按扣、钩眼紧固件、拉链、夹子等或其组合。粘合剂可包括任何类型的粘合剂，例如带材、剥离和粘贴粘合剂、压敏粘合剂、热熔粘合剂等，或其组合。例如，将纤维结构体的各部分接合在一起的紧固件或粘合剂可以允许纤维结构体封闭或至少部分地围绕要绝缘的物品，并且可以将纤维结构体保持在该位置。纤维结构体可以包括一个或多个紧固件或粘合剂，以将纤维结构体的部分结合到另一基底。例如，纤维结构体可以固定到组件的一部分，例如飞机或车辆组件，以将纤维结构体保持在组件内的适当位置。

一个或多个紧固件可以分别附接到纤维结构体的一层或多层或与之一体化形成。例如，纤维结构体可包括一个或多个凸片、突起或凸型紧固件部分(例如，在纤维结构体的一端)，以及相应的开口或凹型紧固件部分(例如，在纤维结构体的相对端)，可以容纳在凸型紧固件部分内以将纤维结构体保持在所需位置。当将纤维结构体形成为期望的形状时(例如，围绕要绝缘的物品)，可以将纤维结构体的端部附接到相对的端部，从而形成外壳。例如，如果将纤维结构体包裹在要绝缘的物品周围，则可以将纤维结构体的端部固定在一起，以将纤维结构体保持在要绝缘的物品周围的适当位置。

粘合剂可以是压敏粘合剂(psa)。psa可以位于纤维结构体的任何部分上。例如，psa可以位于纤维结构体的面向要绝缘的物品的内表面上，这可以允许纤维结构体附接到要绝缘的物品。psa可以位于纤维结构体的背向要绝缘的物品的外表面上，这可以允许纤维结构体被固定到组件例如车辆组件内的壁或表面。psa可以位于与纤维结构体的另一部分(或另一纤维结构体)接触的纤维结构体的一部分上，使得纤维结构体保持其期望的形状和/或位置。psa可以位于纤维结构体的一层或多层之间(例如，以接合一层或多层)。可以从辊上施加psa并且将其层压到纤维结构体的至少一部分上。剥离衬垫可带有psa。例如，在安装纤维结构体之前，可将剥离衬垫从psa上取下，以使纤维结构体粘附至基材、待绝缘的物品、或纤维结构体的另一部分。可以想到的是，剥离衬垫可以具有高撕裂强度，该剥离衬垫易于去除以提供剥离和粘贴功能并易于安装。psa可以涂覆一部分纤维结构体。psa可以涂覆纤维结构体的整个侧面或表面。psa可以以间歇图案被涂覆。可以以条带或任何图案的形式施加间歇涂层，这可以通过例如使用狭缝式模头(slotdie)进行热熔涂布来实现(尽管也可以通过使用例如图案辊或一系列螺线管激活的窄缝涂布头进行涂布来实现)，除了热熔涂布外，还可以包括水系和溶剂系涂层。在间歇地施加psa涂层的情况下，条带的间隔或其他形状可以根据纤维结构体的性质而变化。例如，较轻的纤维材料需要较少的psa以将其保持在适当的位置。条带之间较宽的间隔或间隙可有助于更容易地去除基底，因为人们可以更容易地找到未涂覆的部分，从而在将其剥离掉以将纤维结构体材料粘附到另一表面时可以使基底的边缘容易地提起。压敏粘合剂物质可以是在紫外线下可固化的丙烯酸系树脂，例如可从德国basf获得的acresinds3583型。例如，可以将psa物质以大约10至大约150微米的厚度施加到基底上。厚度可以可选地为例如约20至约100微米，并且可能为约30至约75微米。可以使用其他类型的psa物质、涂布图案和厚度，以及无论是由于辐射还是其他固化方法可以在不同条件下固化的psa物质。例如，psa物质可以包括热熔合成橡胶类粘合剂或紫外线固化合成橡胶类粘合剂。psa物质可以在不进行uv固化的情况下固化。例如，psa可以是可不需要uv固化的溶剂或乳液丙烯酸。尽管本文讨论了psa粘合剂，但也可以考虑其他粘合剂。例如，可以使用湿(水系)乳液粘合剂固定材料。

成品纤维结构体提供优于传统的绝缘和/或吸声材料的优点。例如，成品纤维结构体是耐火、抑烟、具有低毒性(例如，与纯玻璃纤维和酚醛共振的次品相比)、操作安全、或其组合的高温复合体(例如，最高约1150℃)。该材料可能不会对操作或呼吸体系造成危害。也许不需要额外的阻火剂，因为有机纤维和三维结构体在阻火和阻烟方面是足够的，尽管如果需要也可以添加阻火剂。该材料不得与有气味或有毒的粘合剂(例如酚醛粘合剂)结合在一起，从而避免在室内使用时产生异味和空气质量问题。成品纤维结构体可以在单个结构体中发挥多种益处(例如，隔音和隔热、快速干燥、不起霉或不发霉、耐压缩、或其组合)。该材料是可调的，因为厚度、密度、纤维混纺物、饰面、稀松布或其他层，与其他材料相比，可以用于更有效地实现所需的声学、隔热和防火/防烟性能。该材料能够更好地耐受处理、制造和应用(例如，与矿棉和三聚氰胺泡沫相比)。成品纤维结构体，即使粘合剂已被烧掉，也将保持原状并继续发挥作用。相反，没有粘合剂的玻璃纤维(例如，在起火或高热事件之后)将散开并且不起作用。成品纤维结构体能够被模制。压缩力偏转和压痕力偏转可以被增强(例如，与水平放置的结构体相比)。与粘合剂共混的无机纤维可产生比传统的阻燃/抑烟纤维(例如芳族聚酰胺、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚醚砜和聚醚醚酮)便宜但性能相同或更好的材料。成品纤维结构体可以是柔韧性的。例如，纤维结构体可以不如三聚氰胺那么脆。成品纤维结构体可以具有更容易获得和/或更便宜的原材料。成品纤维结构体可以是无毒的，或者含有比诸如三聚氰胺泡沫或聚氨酯泡沫之类的泡沫毒性小的材料。成品纤维结构体可以能够比其他材料(例如泡沫)干燥得更快。成品纤维结构体可允许水或湿气移动通过纤维之间的开放空间。所述开放空间可以具有(例如，比诸如泡沫的其他材料)更大的表面积，这允许例如在形成任何霉斑或霉菌之前蒸发水分。成品纤维结构体包括其性质可以通过许多方法调节的材料。可以通过改变厚度、密度、纤维基体(例如，纤维的类型、纤维的长度、纤维的分布、基体的膨松度、基体内纤维的方向等)、化学性质、结合方法等等来进行调节。可以预见，纤维结构体可具有在传统使用的其他材料之上的以下任何优势：更好的非声学特性，例如更好的耐温性、水解稳定性、耐压缩性和耐霉菌性(例如，相对于泡沫和天然纤维)；更好的抗压缩性和性能稳定性(例如，与矿棉相比)；更易于制造和安装(例如，与具有单独形成和安装的饰面层或穿孔金属面板的传统的非织造材料相比)；更容易成形和产生较低的voc和/或较低的毒性(例如，与共振的天然纤维和玻璃纤维类产品相比)；提高成形为所需形状的能力；提高了调节吸收基体中更多参数的能力，例如纤维、层、厚度和体积密度；结构特性，例如通过为材料提供所需的刚度。

现在看附图，图1示出了根据本教导的示例性非织造复合体10。复合体10包括第一主体层(bulklayer)12和第二主体层14。这些层可以由相同的材料、密度、厚度等制成，或者可以不同。第一主体层10包括饰面层16。饰面层16可以是稀松布、原位表皮层或其它层。夹在第一主体层12和第二主体层14之间的是中间层18。中间层18可以是稀松布、原位表皮层或其它层，并且可以与饰面层16相同或不同。在第二主体层14的相对表面上的是背衬层20。背衬层20可以是稀松布、原位表皮层或其它层，并且可以与饰面层16、中间层18或两者相同或不同。

尽管图1示出了具有两个主体层和在主体层的相对表面上的附加层的多层结构，但是本教导还设想了具有更少的主体层的纤维结构体(例如，具有单个主体层和任选地一层或多层饰面层和/或背衬层的体系)或具有大于两个主体层的纤维结构体(例如，具有三个主体层、四个主体层、或更多以及在其之间或其上的任选的附加层例如稀松布或表皮层的体系)，所述具有大于两个主体层的纤维结构体通过添加额外的蓬松层、具有高的比气流阻力的额外层、能够耐受高温(例如，温度最高约1150℃)的额外层或其他类型的材料(例如提供声音、结构或热性能的材料)形成。虽然该图示出了交替的分层体系(例如，具有夹在其他稀松布或表皮层之间的主体层)，但是可以想到其他构造也是可能的。例如，两层或更多层主体层可以直接彼此相邻放置。两层或更多层任选的饰面层(例如，膜、箔、稀松布和/或psa)可以直接彼此相邻放置。

图2是主体层的侧视图，示出了纤维的结构和取向，其具有带有可见的环状结构的大致c形的构造。环的尺寸可以取决于所使用的纤维的类型。例如，无机纤维可以具有比有机纤维更大的模量。因此，无机纤维可能不那么容易弯曲，从而允许在垂直的三维结构体中形成较大的环。这种大的垂直的三维环状结构，加上无机纤维的高弯曲模量，可以能够在相对较低的基重下产生很高的蓬松度或厚度，这可以实现轻量化和材料成本控制。

图3a和3b是从可见复合光显微镜获得的纤维结构体的显微镜照片。图3a显示了具有无机纤维的较大直径的pet双组分粘合纤维(15旦尼尔)。图3b显示了暴露于900℃约20分钟后的纤维结构体。该后老化图像显示pet已消散或挥发掉，留下了无机纤维。即使暴露于这样的温度下，纤维结构体仍保持环状。

图4示出了搭接的纤维结构体42和搭接且缠结的纤维结构体44。搭接和缠结的纤维结构体44的表面在纵向上跨过线圈的峰顶机械地缠结，从而基本上将纤维在表面绑扎在一起。图5示出了搭接和缠结的图结构的放大表面。环的峰沿一个方向延伸，并且这些峰通过沿大体垂直方向的机械缠结而接合在一起。

示例性实施例

以下实施例示出根据本教导的材料的耐温性、阻燃性和隔热性。

实施例1

制备两个搭接的纤维结构体。第一纤维结构体52由约60重量％的无机纤维和约40重量％的pet双组分粘合剂制成。第二纤维结构体54由约80重量％的无机纤维和约20重量％的pet双组分粘合剂制成。各个纤维结构体暴露于喷灯15秒。

图6示出了用喷灯点燃后的纤维结构体。如第一样品52上的黑圈所示，基于存在的有机粘合剂的量，发生一些炭化。然而，在去除喷灯点火火焰后，该材料不会燃烧并且不会保持活跃的火焰。第二纤维结构体54耐受喷灯的温度并且在实验中没有燃烧。对于包含此类粘合剂的材料，易燃粘合剂成分会碳化(carbonize)并焦化(char)。碳化和焦化的程度将取决于共混物中存在的粘合剂的量。该实施例说明即使存在约40重量％的粘合剂，基体也具有阻燃性。

实施例2

制备三个搭接的纤维结构体样品。第一样品由约75重量％的无机纤维和约25重量％的2旦尼尔双组分粘合剂制成。第二样品由约65重量％的无机纤维和约35重量％的2旦尼尔双组分粘合剂制成。第三样品由约60重量％的无机纤维和约40重量％的15旦尼尔pet双组分粘合剂制成。

每个样品被放置在金属板上或直接放置在烘箱架上。将样品在250℃的烘箱中烘烤42天(或6周或1008小时)。取出样品并评估其降解、分层、尺寸变化以及其他认为严重失效的方式。

第一样品的材料经受住了热老化而没有降解。样品变得稍硬，但不脆，这归因于体系中更多的热塑性粘合剂在高温下活化。该材料仍是柔韧性的，可以处理，并且不会破碎或散落。根据测试，这种材料可以保留下来并在绝缘应用中可以接受。

第二样品的材料经受住了热老化而没有降解。样品变得稍硬，但不脆，这归因于体系中更多的热塑性粘合剂在高温下活化。该材料仍是柔韧性的，可以处理，并且不会破碎或散落。根据测试，这种材料可以保留下来并在绝缘应用中可以接受。

第三样品的材料经受住了热老化而没有降解。样品变得稍硬，但不脆，这归因于体系中更多的热塑性粘合剂在高温下活化。该材料仍是柔韧性的，可以处理，并且不会破碎或散落。根据测试，这种材料可以保留下来并在绝缘应用中可以接受。

实施例3

通过垂直地搭接不同的纤维混纺物来制备纤维复合体样品。样品列于表1。样品使用ul723(steinertunnel)或astme84对水平火焰/烟雾发展进行测试。对于要通过的样品，火焰蔓延指数(fsi)小于或等于25，烟雾发展指数(sdi)小于或等于50。样品还使用ul94标准进行评估，其中v0表示垂直样品在10秒钟内停止燃烧，并且只要它们不燃烧，颗粒滴落是允许的；hf-1表示燃烧在两秒钟内停止，余辉小于30秒，并且不允许燃烧滴落。图7是示出所用无机纤维的百分比与fsi和sdi之间的关系的图。一个样品中的饰面层是由pet和人造丝与背面的酚醛阻燃树脂的共混物的针刺织物形成的。

表1

结果表明，二氧化硅系纤维对于火焰蔓延和烟雾释放表现出更好的性能。二氧化硅系纤维和pet纤维的混纺物将通过astme8425/50的要求。饰面会影响性能，因此，需要谨慎的是，确保使用合适的工程饰面(engineeredfacing)，并评估整个体系(复合材料)的性能。

实施例4

通过搭接不同的纤维混纺物来制备纤维复合体样品。样品显示在表2中。某些样品已压缩。每个样品的热导率根据astmc518(通过热流量计设备进行的稳态热传递特性的标准测试方法)进行测量。在表2和表3中以k值提供热导率，其中k值越低，热导率越低。除非另有说明，否则将样品垂直搭接。表2的样品比表3的样品具有更高的褶皱频率和更紧密地堆积的纤维基体。表3的样品还可以具有更大的旦尼尔粘合剂。样品详细信息提供了无机纤维的量、双组分粘合纤维和样品的表面密度。表2中标明为梳理的样品直接从梳理机中取出，因此纤维均沿纵向水平放置。

结果表明，取决于规格，可以改变或调节传导率。传导率是材料密度和当将其从搭接厚度减小到最终厚度(例如在层压机中)时所压缩的量的函数。通过压缩改变传导率的能力被认为至少部分地是由于纤维的取向的改变(例如，从垂直取向到非垂直取向(例如，z形，c形，s-形等))。

表2

表3

表2的结果表明，热导率是纤维取向的函数。尽管至少一些样品没有交叉搭接，但是结构体会变形，使得纤维取向沿横向改变(例如，形成z形、c形和/或s形)。也可以将纤维沿非垂直方向气流成网铺设。

表3的结果进一步说明，压缩数据越少，热导率值越高，表明纤维取向越垂直，则热导率越高。结果表明传导率也是密度的函数。当材料的密度变得非常低时，结构体变得更开放，并允许基体中更多的对流传热，从而加速了传热，导致基体的表观热导率变差。密度最低的样品产生热导率最高的结果。该样品被最小程度地压缩，因此纤维处于接近垂直的取向，也导致了更高的热导率。改变纤维的取向和结构体的密度的能力允许基于应用调整材料以实现期望的热导率。表3还表明，金属化的稀松布有助于稍微降低热导率，这是由于在复合体中间的内部的红外反射所致。

虽然本教导涉及可热成形或以其他方式成形的材料，但是可以预期，纤维结构体可以由固定在一起的多个单独的纤维结构体形成。例如，各个纤维结构体可以接合在一起以形成三维形状。这些纤维结构体可以通过一种或多种紧固件、一种或多种粘合剂、一种或多种铰链(或材料，诸如接合两个单独的结构体并用作铰链的饰面层)，或其组合来接合。

如本文所用，重量份是指100重量份具体涉及的组合物。在以上申请中记载的任何数值包括从下限值到上限值的所有值，以一个单位为增量，条件是在任何下限值和任何上限值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果说组分的量或工艺变量的值，例如温度、压力、时间等为例如1至90，优选20至80，更优选30至70，在本说明书中明确列举了例如15至85、22至68、43至51、30至32等值。对于小于1的值，适当地将一个单位视为0.0001、0.001、0.01或0.1。这些仅是特定目的的示例，在本申请中以相似的方式明确地陈述了所列举的最小值和最大值之间的数值的所有可能组合。除非另有说明，否则所有范围都包括两个端点以及端点之间的所有数字。结合范围使用“约”或“大约”适用于范围的两端。因此，“约20至30”旨在涵盖“约20至约30”，包括至少指定的端点。描述组合的术语“基本上由……组成”应包括所标识的要素、成分、组分或步骤，以及不会实质性影响组合的基本和新颖特征的其他要素、成分或步骤。使用术语“包括(comprising)”或“包括(including)”来描述本文中的要素、成分、组分或步骤的组合也预期了基本上由要素、成分、组分或步骤组成的实施方案。多个要素、成分、组分或步骤可以由单个集成要素、成分、组分或步骤提供。可替代地，单个集成的要素、成分、组分或步骤可以被分为单独的多个要素、成分、组分或步骤。描述要素、成分、组分或步骤的“一个(a)”或“一个(one)”的公开内容并不旨在排除其他要素、成分、成分或步骤。