声学预浸料、芯和复合材料制品及其使用方法与流程
本申请涉及并要求2015年11月11日提交的美国临时申请号62/253,843的优先权和权益，所述临时申请的全部公开内容特此出于所有目的以引用的方式并入文本。
本申请涉及包含一种或多种可膨胀石墨材料的声学复合材料制品。在某些配置中，描述了包含生产原样芯层并提供所需的吸声系数和/或符合astme84a类要求的复合材料制品。
背景
用于汽车和建筑材料应用的制品通常设计为符合许多竞争和严格的性能规范。
概述
本文所述的预浸料、芯和复合材料制品的某些配置提供合乎需要的属性，包括但不限于在低厚度下的高吸声，在不模制芯层的情况下使用所述制品的能力，所述制品满足astme84a类要求的能力和其他合乎需要的特征。
在第一方面，描述了一种生产包含多孔芯层的热塑性复合材料制品的方法，所述多孔芯层包含多种增强纤维、热塑性材料以及可膨胀石墨材料，其中所述方法包括将所述增强纤维、所述热塑性材料和所述可膨胀石墨材料加热至高于所述热塑性材料的熔点而所述可膨胀石墨材料无任何实质性蓬松的第一温度来形成包含所述热塑性材料、所述可膨胀石墨材料以及所述增强纤维的网，当所述芯层的厚度不超过4mm时，所述热塑性复合材料制品在生产原样状态下提供如通过2010年的astme1050所测试的在2400hz下至少0.2的吸声系数。
在某些实例中，所述方法包括在不模制所述热塑性复合材料制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为建筑面板。在一些实施方案中，所述方法包括将所述热塑性复合材料制品的厚度配置成不厚于3.5mm，同时提供如通过2010年的astme1050所测试的在2400hz下至少0.2的吸声系数。在一些情况下，所述方法包括将所述热塑性复合材料制品的厚度配置成不厚于2mm，同时提供如通过2010年的astme1050所测试的在2400hz下至少0.2的吸声系数。在其他实例中，所述方法包括在形成所述芯层之前，将所述热塑性制品的所述芯层压缩至小于4mm的厚度。在某些实施方案中，所述方法包括在形成所述芯层之前，将所述热塑性制品的所述芯层压缩至小于2mm的厚度。在某些情况下，所述方法包括将所述热塑性复合材料制品配置成在所述热塑性复合材料制品的一个表面上具有稀松布。在其他实例中，所述方法包括将所述热塑性复合材料制品配置成在所述热塑性复合材料制品的相反表面上具有另一种稀松布，其中所述稀松布和所述另一种稀松布中的至少一个包含开孔结构。在一些情况下，所述方法包括将所述多孔芯层配置成具有约30重量％至60重量％的作为所述增强纤维的玻璃纤维以及约5重量％至15重量％的可膨胀石墨材料，所述多孔芯层的剩余部分包含所述热塑性材料。在其他实例中，所述方法包括选择所述可膨胀石墨材料从而包含所述可膨胀石墨材料的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨材料的1重量％的水分含量，包含小于所述可膨胀石墨材料的4重量％的硫含量并且包含小于或等于270:1g/cc的所述可膨胀石墨材料的膨胀比以及任选的5至10的可用ph值范围。
在另一方面，一种方法包括将热塑性材料、增强纤维和可膨胀石墨材料合并成混合物以形成经搅拌的水性泡沫，将所述经搅拌的水性泡沫安置在导线支撑件上，将水排空以形成网，将所述网加热至等于或高于所述热塑性材料的熔融温度的第一温度，其中选择所述第一温度以便所述可膨胀石墨材料实质上不发生蓬松，将所述网压缩成不超过4mm的厚度来提供热塑性复合材料制品，以及在所述热塑性复合材料制品无任何模制的情况下使用所提供的热塑性复合材料制品，其中当所述压缩网包含不超过4mm的厚度时，所述热塑性复合材料制品提供如通过2010年的astme1050所测试的在2400hz下至少0.2的吸声系数。
在某些实施方案中，所述压缩步骤包括使所述经加热的网通过一组辊来提供不超过4mm的厚度。在其他实施方案中，所述方法包括混合所述经搅拌的水性泡沫，直到所述可膨胀石墨材料均匀地分散在所述经搅拌的水性泡沫中。在一些情况下，所述方法包括在压缩所述制品之前将稀松布施加到所述热塑性复合材料制品的至少一个表面。在其他情况下，所述方法包括在压缩所述制品之后将稀松布施加到所述热塑性复合材料制品的至少一个表面。在一些情况下，所述方法包括将所述制品压缩成不超过2mm的厚度来提供热塑性复合材料制品，所述热塑性复合材料制品在所述制品被压缩至不超过2mm时，提供如通过2010年的astme1050所测试的在2400hz下至少0.2的吸声系数。在某些实例中，所述方法包括使所述热塑性制品与第二热塑性制品联接，所述第二热塑性制品包含与所述热塑性制品实质上相同的组成和厚度。在一些实施方案中，所述方法包括使所述热塑性制品与第二热塑性制品联接，所述第二热塑性制品包含与所述热塑性制品实质上相同的组成和不同的厚度。在某些情况下，包含所述不同厚度的热塑性制品的厚度不超过4mm。在一些实例中，所述方法包括选择所述可膨胀石墨材料从而包含所述可膨胀石墨材料的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨材料的1重量％的水分含量，包含小于所述可膨胀石墨材料的4重量％的硫含量并且包含小于或等于270:1g/cc的所述可膨胀石墨材料的膨胀比以及任选的5至10的可用ph值范围。
在另一方面，一种复合材料制品包含热塑性纤维增强的多孔芯层以及安置在所述多孔芯层的至少一个表面上的表皮，所述多孔芯层包括由多种增强纤维、可膨胀石墨材料和热塑性材料形成的网，所述复合材料制品在所述网不厚于4mm时提供如通过2010年的astme1050所测试的在2400hz下至少0.2的吸声系数。
在一些情况下，所述热塑性材料包含聚烯烃并且所述增强纤维包含玻璃纤维。在其他情况下，所述玻璃纤维以约30重量％至60重量％存在，所述可膨胀石墨材料以约5重量％至15重量％存在，所述芯层的剩余部分包含所述热塑性材料。在一些实施方案中，所述表层是选自由稀松布和开孔膜组成的组。在某些实例中，所述制品包含位于所述芯层与所述表层之间的粘合剂层。在其他实施方案中，所述制品包含安置在所述芯层的相反表面上的第二表层。在一些实例中，所述表层包含开放结构以便允许声波进入所述芯层，并且所述第二表层包括封闭结构以便阻止声波离开所述复合材料制品。在一些实例中，所述制品包含位于所述芯层与所述表层之间的第一粘合剂层以及位于所述芯层与所述第二表层之间的第二粘合剂层。在其他实例中，所述制品包含安置在所述表层上的装饰层。在一些实例中，所述可膨胀石墨材料包含所述可膨胀石墨材料的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨材料的1重量％的水分含量、小于所述可膨胀石墨材料的4重量％的硫含量以及小于或等于270:1g/cc的所述可膨胀石墨材料的膨胀比和任选的5至10的可用ph值范围。
在另一方面，非模制复合材料制品包含热塑性纤维增强的多孔芯层和安置在所述多孔芯层的至少一个表面上的表皮，所述多孔芯层包含由通过热塑性材料保持在一起的多种增强纤维形成的压缩网，其中所述网包含多个包含可膨胀石墨材料的空隙，所述复合材料制品在所述网的厚度不超过4mm时提供如通过2010年的astme1050所测试的在2400hz下至少0.2的吸声系数，其中选择所述可膨胀石墨材料从而在所述芯层以生产原样状态存在时为所述非模制复合材料制品提供与已经经历过模制过程的芯层相比更高的吸声系数。
在某些配置中，所述方法包括在不模制所述制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为建筑面板。在其他配置中，所述方法包括在不模制所述制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为汽车面板。在一些实例中，所述方法包括在不模制所述制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为休闲车面板。在一些实施方案中，选择所述网中的可膨胀石墨材料的量以便在不模制所述制品的情况下，所述制品符合astme84a类要求。在其他实例中，所述方法包括在所述表层上安置装饰层。在一些情况下，所述方法包括使所述压缩网与具有与所述压缩网实质上相同组成的第二压缩网联接，之后在所述压缩网上安置表层。在一些实例中，所述方法包括将所述网压缩至小于所述第一厚度的第二厚度，其中将所述网压缩至所述第二厚度提供与所述第一厚度的所述网的吸声系数相比，所述吸声系数增加。在其他实例中，所述方法包括将所述第二厚度配置成比所述第一厚度小至少50％。在某些情况下，所述方法包括选择所述可膨胀石墨材料从而包含所述可膨胀石墨材料的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨材料的1重量％的水分含量，包含小于所述可膨胀石墨材料的4重量％的硫含量并且包含小于或等于270:1g/cc的所述可膨胀石墨材料的膨胀比以及任选的5至10的可用ph值范围。
在另一方面，一种生产热塑性复合材料制品的方法包括将热塑性材料、增强纤维和非蓬松的可膨胀石墨材料合并成混合物以形成经搅拌的水性泡沫，将所述经搅拌的水性泡沫安置在导线支撑件上，将水排空以形成网，将所述网加热至等于或高于所述热塑性材料的熔融温度的第一温度，其中选择所述第一温度以便所述非蓬松可膨胀石墨材料实质上不发生蓬松，将所述网压缩至第一厚度，以及将表皮安置在所述压缩网上来提供所述热塑性复合材料制品，其中所述热塑性复合材料制品的网包含有效量的所述非蓬松可膨胀石墨材料，从而在所述网不超过4mm厚时为所述热塑性制品提供如通过2010年的astme1050所测试的在2400hz下至少0.2的吸声系数。
在某些配置中，所述方法包括在不模制所述制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为建筑面板。在其他情况下，所述方法包括在不模制所述制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为汽车面板。在其他实例中，所述方法包括在不模制所述制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为休闲车面板。在一些情况下，选择所述网中的可膨胀石墨材料的量以便在不模制所述制品的情况下，所述制品符合astme84a类要求。在其他情况下，所述方法包括在所述表层上安置装饰层。在一些实例中，所述方法包括使所述压缩网与具有与所述压缩网实质上相同组成的第二压缩网联接，之后在所述压缩网上安置表层。在其他配置中，所述方法包括将所述网压缩至小于所述第一厚度的第二厚度，其中将所述网压缩至所述第二厚度提供与所述第一厚度的所述网的吸声系数相比，所述吸声系数增加。在一些情况下，所述方法包括将所述第二厚度配置成比所述第一厚度小至少50％。在其他情况下，所述方法包括选择所述可膨胀石墨材料从而包含所述可膨胀石墨材料的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨材料的1重量％的水分含量，包含小于所述可膨胀石墨材料的4重量％的硫含量并且包含小于或等于270:1g/cc的所述可膨胀石墨材料的膨胀比以及任选的5至10的可用ph值范围。
在另一方面，提供了一种生产包含多孔芯层的热塑性复合材料制品的方法，所述多孔芯层包含多种增强纤维、热塑性材料以及可膨胀石墨材料，并且其中所述方法包括将所述增强纤维、所述热塑性材料和所述可膨胀石墨材料加热至高于所述热塑性材料的熔点而所述可膨胀石墨材料无任何实质性蓬松的第一温度来形成包含所述热塑性材料、所述可膨胀石墨材料以及所述增强纤维的网，所述热塑性复合材料制品包含有效量的所述可膨胀石墨材料以满足如通过2009年的astme84所测试的a类要求。
在某些实施方案中，所述方法包括在不模制所述热塑性复合材料制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为建筑面板。在其他实施方案中，所述方法包括配置不含任何其他阻燃剂的所述热塑性复合材料制品。在一些情况下，所述方法包括将所述热塑性复合材料制品的厚度配置成不厚于4mm。在其他实例中，所述方法包括在固化所述芯层之前，将所述热塑性制品的所述芯层压缩至小于4mm的厚度。在一些实例中，所述方法包括在固化所述芯层之前，将所述热塑性制品的所述芯层压缩至小于2mm的厚度。在另外的实例中，所述方法包括将所述热塑性复合材料制品配置成在所述热塑性复合材料制品的一个表面上具有稀松布。在某些情况下，所述方法包括将所述热塑性复合材料制品配置成在所述热塑性复合材料制品的相反表面上具有另一种稀松布，其中所述稀松布和所述另一种稀松布中的至少一个包含开孔结构。在其他实例中，所述方法包括将所述多孔芯层配置成具有约35重量％至55重量％的作为所述增强纤维的玻璃纤维以及至少10重量％的可膨胀石墨材料，所述多孔芯层的剩余部分包含所述热塑性材料。在一些实施方案中，所述方法包括选择所述可膨胀石墨材料从而包含所述可膨胀石墨材料的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨材料的1重量％的水分含量，包含小于所述可膨胀石墨材料的4重量％的硫含量并且包含小于或等于270:1g/cc的所述可膨胀石墨材料的膨胀比以及任选的5至10的可用ph值范围。
在另一方面，一种方法包括将热塑性材料、增强纤维和可膨胀石墨材料合并成混合物以形成经搅拌的水性泡沫，将所述经搅拌的水性泡沫安置在导线支撑件上，将水排空以形成网，将所述网加热至等于或高于所述热塑性材料的熔融温度的第一温度，其中选择所述第一温度以便所述可膨胀石墨材料实质上不发生蓬松，将所述网压缩至不超过4mm的厚度来提供热塑性复合材料制品，以及在所述热塑性复合材料制品无任何模制的情况下使用所提供的热塑性复合材料制品，其中所述热塑性复合材料制品包含有效量的所述可膨胀石墨材料以满足如通过2009年的astme84所测试的a类要求。
在某些配置中，所述压缩步骤包括使所述经加热的网通过一组辊来提供不超过4mm的厚度。在其他配置中，所述方法包括混合所述经搅拌的水性泡沫，直到所述可膨胀石墨材料均匀地分散在所述经搅拌的水性泡沫中。在一些实施方案中，所述方法包括在压缩所述制品之前将稀松布施加到所述热塑性复合材料制品的至少一个表面。在其他实施方案中，所述方法包括在压缩所述制品之后将稀松布施加到所述热塑性复合材料制品的至少一个表面。在某些实例中，所述方法包括将所述制品压缩至不超过2mm的厚度。在其他实例中，所述方法包括在不加入任何阻燃剂的情况下配置所述网。在一些实施方案中，所述方法包括使所述热塑性制品与第二热塑性制品联接，所述第二热塑性制品包含与所述热塑性制品实质上相同的组成和不同的厚度。在某些情况下，包含所述不同厚度的热塑性制品的厚度不超过4mm。在其他配置中，所述方法包括选择所述可膨胀石墨材料从而包含所述可膨胀石墨材料的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨材料的1重量％的水分含量，包含小于所述可膨胀石墨材料的4重量％的硫含量并且包含小于或等于270:1g/cc的所述可膨胀石墨材料的膨胀比以及任选的5至10的可用ph值范围。
在另一方面，一种复合材料制品包含热塑性纤维增强的多孔芯层以及安置在所述多孔芯层的至少一个表面上的表皮，所述多孔芯层包括由多种增强纤维、可膨胀石墨材料和热塑性材料形成的网，所述复合材料制品包含有效量的可膨胀石墨材料以满足如通过2009年的astme84所测试的a类要求。
在一些配置中，所述热塑性材料包含聚烯烃并且所述增强纤维包含玻璃纤维。在其他配置中，所述玻璃纤维以约30重量％至60重量％存在，所述可膨胀石墨材料以至少10重量％存在，所述芯层的剩余部分包含所述热塑性材料。在某些实例中，所述表层是选自由稀松布和开孔膜组成的组。在其他实例中，所述制品包含位于所述芯层与所述表层之间的粘合剂层。在一些实例中，所述制品包含安置在所述芯层的相反表面上的第二表层。在某些情况下，所述芯层不包含任何加入的阻燃剂。在其他情况下，所述制品包含位于所述芯层与所述表层之间的第一粘合剂层以及位于所述芯层与所述第二表层之间的第二粘合剂层。在一些实施方案中，所述制品包含安置在所述表层上的装饰层。在其他情况下，所述可膨胀石墨材料包含所述可膨胀石墨材料的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨材料的1重量％的水分含量、小于所述可膨胀石墨材料的4重量％的硫含量以及小于或等于270:1g/cc的所述可膨胀石墨材料的膨胀比和任选的5至10的可用ph值范围。
在另一方面，一种非模制复合材料制品包含热塑性纤维增强的多孔芯层和安置在所述多孔芯层的至少一个表面上的表皮，所述多孔芯层包含由通过热塑性材料保持在一起的多种增强纤维形成的压缩网，其中所述网包含多个包含可膨胀石墨材料的空隙，所述复合材料制品包含有效量的可膨胀石墨材料以满足如通过2009年的astme84所测试的a类要求而不模制所述复合材料制品。
在某些实例中，所述芯层不包含任何加入的阻燃材料。在其他实例中，所述复合材料制品具有小于4mm的厚度。在一些实施方案中，所述复合材料制品具有小于2mm的厚度。在一些实施方案中，所述可膨胀石墨材料在所述网的空隙中以实质上非蓬松的形式存在。在其他实施方案中，所述制品包含蓬松剂。在某些情况下，所述表皮被配置成开孔型稀松布。在一些实例中，所述制品包含安置在所述芯层的相反表面上的另一表皮。在一些实施方案中，所述另一表皮被配置成闭孔型稀松布。在其他情况下，所述可膨胀石墨材料包含所述可膨胀石墨材料的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨材料的1重量％的水分含量、小于所述可膨胀石墨材料的4重量％的硫含量以及小于或等于270:1g/cc的所述可膨胀石墨材料的膨胀比和任选的5至10的可用ph值范围。
在另一方面，一种生产热塑性复合材料制品的方法包括将热塑性材料、增强纤维和非蓬松的可膨胀石墨材料合并成混合物以形成经搅拌的水性泡沫，将所述经搅拌的水性泡沫安置在导线支撑件上，将水排空以形成网，将所述网加热至等于或高于所述热塑性材料的熔融温度的第一温度，其中选择所述第一温度以便所述非蓬松可膨胀石墨材料实质上不发生蓬松，将所述网压缩至第一厚度，以及将表皮安置在所述压缩网上来提供所述热塑性复合材料制品，其中所述热塑性复合材料制品的网包含有效量的所述非蓬松可膨胀石墨材料以满足如通过2009年的astme84所测试的a类要求。
在一些配置中，所述方法包括在不模制所述制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为建筑面板。在其他配置中，所述方法包括在不模制所述制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为汽车面板。在一些实施方案中，所述方法包括在不模制所述制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为休闲车面板。在其他情况下，选择所述网中的可膨胀石墨材料的量以便在所述网不厚于3.5mm并且不模制所述网时，所述制品还包含如通过2010年的astme1050所测试的在4500hz的频率下至少0.5的吸声系数。在一些实例中，所述方法包括在所述表层上安置装饰层。在其他情况下，所述方法包括使所述压缩网与具有与所述压缩网实质上相同组成的第二压缩网联接，之后在所述压缩网上安置表层。在某些实例中，所述方法包括将所述网压缩至小于所述第一厚度的第二厚度，其中将所述网压缩至所述第二厚度提供与所述第一厚度的所述网的吸声系数相比，所述吸声系数增加。在其他实例中，所述方法包括将所述第二厚度配置成比所述第一厚度小至少50％。在某些实例中，所述方法包括选择所述可膨胀石墨材料从而包含所述可膨胀石墨材料的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨材料的1重量％的水分含量，包含小于所述可膨胀石墨材料的4重量％的硫含量并且包含小于或等于270:1g/cc的所述可膨胀石墨材料的膨胀比以及任选的5至10的可用ph值范围。
在另一方面，一种复合材料制品包含热塑性纤维增强的多孔芯层和安置在所述多孔芯层的至少一个表面上的表皮，所述多孔芯层包含由多种增强纤维、可膨胀石墨材料和热塑性材料形成的网，当所述复合材料制品处于生产原样状态而未经模制时，所述复合材料制品可在3.5mm或更小的芯层厚度下提供如通过2010年的astme1050所测试的以下吸声系数中的一个或多个：在1200hz下至少0.22、在2400hz下至少0.23、在3000hz下至少0.325、在3200hz下至少0.35、在3400hz下至少0.39、在3600hz至少0.42、在3800hz下至少0.44、在4000hz下至少0.46、在4200hz下至少0.48、在4400hz下至少0.49以及在4500hz下至少0.51。在某些情况下，所述制品包含安置在所述多孔芯层的第一表面上的第一表皮。在其他情况下，所述制品包含安置在所述芯层的第二表面上的第二表皮，其中所述第二表面与所述第一表面相反。
在其他方面，本文描述的复合材料制品可用于或存在于许多不同类型的装置和系统中，包括例如车辆、墙体组件、办公室隔间等中。例如，可提供一种包含车架和车身的车辆，其中所述车架或车身中的一个或两个与如本文所述的复合材料制品联接。在其他情况下，可提供一种墙体组件，所述墙体组件包含支撑结构和如本文所述的复合材料制品。在其他情况下，可提供一种包含至少两个墙体的办公室隔间，其中所述墙体中的至少一个包含如本文所述的复合材料制品。
下文更详细地描述了另外的特征、方面、实例、配置和实施方案。
附图简述
参考附图对某些实施方案进行描述，其中：
图1是根据某些实例，包括可膨胀石墨材料的预浸料的图解；
图2a是根据某些实例，包括不同的可膨胀石墨材料负载的两种预浸料的图解；
图2b是示出根据某些配置，在一起熔融后图2a的两个预浸料的图解；
图2c是示出根据某些实施方案，包括联接至包含可膨胀石墨材料的表皮的可膨胀石墨材料的预浸料的图解；
图3是示出根据某些实例，包括联接至表皮的可膨胀石墨材料的预浸料或芯的图解；
图4是示出根据某些实例，包括联接至两个表皮的可膨胀石墨材料的预浸料或芯的图解；
图5是示出根据某些实例，包括联接至两个表皮的可膨胀石墨材料的预浸料或芯的另一图解；
图6是示出根据某些实例，包括通过表层彼此联接的可膨胀石墨材料的两个预浸料或芯的另一图解；
图7是示出根据某些实施方案，包括用安置在所述芯层中的一个上的表层彼此联接的可膨胀石墨材料的两个预浸料或芯的图解；
图8是示出根据某些实施方案，包括用安置在所述芯层中的每个上的表层彼此联接的可膨胀石墨材料的两个预浸料或芯的图解；
图9是示出根据某些实例，包括通过表层彼此联接的可膨胀石墨材料且包括安置在所述表层中的一个上的另一表层的两个预浸料或芯的图解；
图10是示出根据某些实施方案，安置在芯层上的材料条带的图解；
图11a至图11c示出根据某些实例，针对不同模制厚度的吸声系数测量；
图12示出根据某些实例，生产原样制品的吸声系数测量；并且
图13比较生产原样制品的吸声系数和在将所述制品模制成各种厚度之后的吸声系数。
鉴于本公开的益处，本领域的普通技术人员将认识到，附图中的某些尺寸或特征可能以其他非常规或非比例的方式放大、扭曲或显示，以提供更加用户友好版本的附图。未通过描绘在图中指定特定厚度、宽度或长度，并且附图组成部分的相对尺寸并非意图限制图中任何组成部分的尺寸。在下面的描述中指定了尺寸或值时，提供所述尺寸或值仅仅是为了说明的目的。另外，由于附图某些部分的阴影，意在不需要特定的材料或布置，并且即使附图中的不同组成部分可包括用于区分的阴影，但若需要，不同的组成部分可包括相同或相似的材料。在一些情况下，为了说明的目的将包含可膨胀石墨材料的芯层显示为包括短须或点。除非在描述特定附图的上下文中另有说明，否则短须和点的布置并非旨在暗示任何特定分布。
详述
下面参考单数和复数术语描述某些实施方案，以便提供对本文公开的技术更加用户友好的描述。使用这些术语仅仅是为了方便而非意图将预浸料、芯、制品、复合材料和其他主题描述为包括或不包括某些特征，除非另外指出在本文描述的特定实施方案中存在或从其排除。
在某些情况下，常常将热塑性复合材料制品模制或加工成各种形状以提供最终成型的部件或制品。在加工期间，可增加待加工制品的一个或多个部件或层的总厚度。在本文所述的一些配置中，在热塑性预浸料或热塑性芯中存在可膨胀石墨材料允许芯吸收所需频率的声波，而无需增加芯层的总体厚度。例如，制品的吸声可能是合适的，而无需增加芯层的总体厚度。在包括蓬松剂的现有制品中，对制品进行模制增加芯层厚度并且通常增加较厚芯层(例如，6至8mm以上或更高)的吸声。相比之下，本文描述述的制品可包括薄芯层，例如，4mm或更小、3.5mm或更小、3mm或更小或2mm或更小，同时仍提供所需的吸声特性。在不需要增加芯层厚度的情况下使用制品的能力可有助于更快地使用制品并且可减少制品占据的总体体积，例如，可使用更薄的墙体或面板来为最终产品提供增加的空间。例如，可在不进一步加工芯层的情况下使用生产原样制品来提供所需的声学益处。如本文所用，短语“生产原样的”是指在无任何相较于处于生产原样状态下的其厚度相比将改变预浸料或芯层的厚度的模制步骤的情况下使用的制品。
在某些配置中，本文描述的制品可包含预浸料或芯层。虽然不希望受任何特定理论束缚，但是预浸料通常不是完全成型或加工型式的芯。例如，包含热塑性材料、多种纤维和可膨胀石墨材料的部分固化层通常被称为预浸料，而包含热塑性材料、多种纤维和可膨胀石墨材料的完全固化层通常被称为芯或芯层。如本文所指出的，尽管芯可被认为是固化的，但芯仍然可联接至一个或多个表层以改变包含芯层的复合材料制品的总体性质。下面的描述提到预浸料和芯两者并且在需要时，连同预浸料一起使用的材料(及其量和性质)也可用于芯中。
在本文描述的某些配置中，在预浸料、芯和制品中包括可膨胀石墨材料(eg)以增强所述制品的吸声。虽然不希望受任何特定理论束缚，但是eg材料的存在可用于分散和/或吸收声能并降低穿过制品的总体声水平。例如，许多汽车应用都关注降低nvh(噪声、振动和不平顺性)。通过将eg材料包括于芯层中，与没有eg材料的可比较芯层相比，传输到用户车厢中的噪声可减少。尽管可使eg材料蓬松以增加芯层的厚度，如2014年11月13日提交的共同拥有的美国申请号62/079,288中所描述，但通过选择合适类型的eg材料及其负载量，芯层可保持处于非蓬松形式并提供所需的吸声性质。在一些实施方案中，可选择用于生产预浸料或芯层的热量的类型和温度以使得最低限度出现或不会出现芯层的实质性蓬松。在其他情况下，预浸料或芯层的一些蓬松可在生产期间出现，但是生产后芯层可被压缩至所需厚度，例如4mm或更小或2mm或更小或1mm或更小，以降低芯层的总体厚度。
在一些情况下，本文描述的预浸料、芯和制品是包含开孔结构，例如空隙的多孔或渗透性材料。此类开孔结构的存在使得预浸料、芯和制品更难以吸声，因为声波容易穿过空气或芯中的开放空间。通过将eg材料与热塑性材料和纤维组合使用，预浸料、芯和制品可具有增强的吸声。例如，包含含有多种增强纤维、热塑性材料和有效量的可膨胀石墨颗粒的的多孔芯层的制品可提供生产原样制品的在2400hz下至少0.2(或在2860hz下0.2)的吸声系数，如通过2010年且标题为“standardtestmethodforimpedanceandabsorptionofacousticalmaterialsusingatube,twomicrophonesandadigitalfrequencyanalysissystem”的astme1050所测试，其中所述制品的芯层小于4mm。如果需要，eg材料可均匀地分散在多孔芯层的空隙空间中，或者可以差异分布存在，其中更多eg材料存在于一个或多个区域中或更靠近芯层的一个或多个表面。如下所述，如果需要，表皮或其他材料也可安置在多孔芯层上，并且可进行选择以进一步增强吸声。在一些情况下，所述制品可在生产原样制品中在3.5mm或更小的厚度下提供如通过2010年的astme1050所测试的在1200hz下至少0.22的吸声系数。在一些配置中，所述制品可在生产原样制品中在3.5mm或更小的厚度下提供如通过2010年的astme1050所测试的在2400hz下至少0.23的吸声系数。在另外的配置中。在某些实例中，所述制品可在3.5mm或更小的厚度下提供如通过2010年的astme1050所测试的在3000hz下至少0.325的吸声系数。在其他实施方案中，所述制品可在3.5mm或更小的厚度下提供如通过2010年的astme1050所测试的在3200hz下至少0.35的吸声系数。在另外的配置中，所述制品可在3.5mm或更小的厚度下提供如通过2010年的astme1050所测试的在3400hz下至少0.39的吸声系数。在其他实施方案中，所述制品可在3.5mm或更小的厚度下提供如通过2010年的astme1050所测试的在3600hz下至少0.42的吸声系数。在某些实施方案中，所述制品可在3.5mm或更小的厚度下提供如通过2010年的astme1050所测试的在3800hz下至少0.44的吸声系数。在一些实施方案中，所述制品可在3.5mm或更小的厚度下提供如通过2010年的astme1050所测试的在4000hz下至少0.46的吸声系数。在其他实例中，所述制品可在3.5mm或更小的厚度下提供如通过2010年的astme1050所测试的在4200hz下至少0.48的吸声系数。在另外的实施方案中，所述制品可在3.5mm或更小的厚度下提供如通过2010年的astme1050所测试的在4400hz下至少0.49的吸声系数。在其他实施方案中，所述制品可在3.5mm或更小的厚度下提供如通过2010年的astme1050所测试的在4500hz下至少0.51的吸声系数。上述吸声系数值中的3.5mm厚度是指芯层的厚度，并且总体制品通常将具有更高的厚度，因为制品的表面上可存在一个或多个表皮。
在其他配置中，可选择eg材料以使得其满足astme84要求(2009年的标题为“standardtestmethodforsurfaceburningcharacteristicsofbuildingmaterials”astme84)。例如，选择用于芯层的特定eg材料可提供在生产原样制品(例如在无任何模制的情况下)中或者如果需要在模制的制品中满足astme84a类或b类要求的制品。a类制品与b类制品的不同之处在于a类制品具有约0至25的火焰蔓延指数，而b类制品具有约26至75的火焰蔓延指数。在一些情况下，可选择eg材料和芯层中的eg材料的量，以使得最终生产的制品满足astme84a类要求，并提供如通过astme1050所测试的所需吸声系数。满足e84a类要求中的一个或多个并提供所需的吸声系数的制品可用于许多不同的应用中，所述应用包括例如作为休闲车面板、办公室隔间墙体、可替代干式墙或类似材料的建筑面板、屋顶面板、结构面板、地板、汽车应用(例如内部面板、车身底部护板、发动机罩等)、在航空航天应用中作为飞机内部面板、飞机地板面板)或作为其他建筑、汽车或航空航天应用。
在某些实施方案中，选择用于预浸料、芯和制品中的特定eg材料可在用于生产预浸料和芯的工艺温度和条件下对蓬松基本上不敏感。例如，eg材料的蓬松可在某些情况下起作用来降低制品的吸声系数。通过选择可与其他预浸料材料混合、同时保持处于实质上非蓬松形式的eg材料，可生产具有高吸声系数、同时保持预浸料或芯的总体厚度较小，例如3.5mm或更小并处于非模制状态的制品。在一些情况下，可使用平均粒度大于约300微米的eg材料。在其他情况下，eg材料可包含至少80重量％的碳或至少85重量％的碳。eg材料的水分含量可小于1重量％。在一些情况下，所选择的eg材料中存在的硫的量可小于4重量％，例如介于3重量％至4重量％之间。所选择的eg材料的膨胀比可小于300:1g/cc，例如小于290:1g/cc或小于270:1g/cc。在一些情况下，eg材料的有用ph范围可以是约1至10或1至6或5至10。在某些配置中，在生产原样预浸料或芯(例如其中预浸料或芯未经历任何模制条件的预浸料或芯)中eg材料的膨胀百分比可小于10％、小于5％或甚至小于3％。
在某些配置中，可生产包含一种或多种热塑性材料和多种纤维的多孔预浸料，所述一种或多种热塑性材料和多种纤维一起具有开孔结构，例如空隙空间。在一些配置中，可膨胀石墨材料可以可膨胀石墨材料位于由纤维交叉形成的空隙空间内的方式负载到空隙空间中，所述纤维可通过热塑性材料保持在适当位置。在一些情况下，可选择热塑性材料和/或纤维以使得其通常为惰性或不与可膨胀石墨材料反应。尽管可膨胀石墨材料可能不与热塑性材料和/或纤维共价键合，但是通常共价键合可存在于可膨胀石墨材料本身中或其内部。在其他情况下，可能期望使可膨胀石墨材料与热塑性材料、纤维或两者共价键合以在预浸料中提供一些共价键合的可膨胀石墨材料。即使在存在键合的可膨胀石墨材料的情况下，可膨胀石墨材料理想地可在合适的条件下接收和吸收声波。在一些情况下，在预浸料中也可存在共价键合的可膨胀石墨材料和非共价键合的可膨胀石墨材料两种。虽然预浸料的一些配置可包含可膨胀石墨材料，其中约100％的可膨胀石墨材料是非共价键合的，但是在可膨胀石墨材料与预浸料或芯的其他组分之间可发生弱相互作用，如范德华相互作用或静电相互作用。
在某些实例中并且参考图1，示出预浸料100包含热塑性材料和多种纤维。预浸料100还包含分散在预浸料100中的可膨胀石墨材料(为了说明的目的示出为点105)。在一些情况下，从预浸料100的第一表面102到第二表面104，可膨胀石墨材料分散可以是基本上均匀或基本上均一的。如本文更详细描述的那样，为实现可膨胀石墨材料在预浸料100中的这种基本上均匀或基本上均一的分布，可将预浸料100的组分混合在一起以形成分散体。可进行混合，直到分散体包含可膨胀石墨材料、热塑性材料和纤维在分散体中的基本上均匀或基本上均一的混合物。然后可如本文所述，例如通过使用合适的铺设方法将分散体安置在金属丝网筛上而形成预浸料100。在其他配置中，可期望提供可膨胀石墨材料从表面102到表面104的梯度分布，以使得朝表面102、104中的一个存在比另一表面更多的可膨胀石墨材料。在一些实施方案中，在预浸料100中存在基本上均一分布的可膨胀石墨材料，且然后向预浸料100的一侧添加附加可膨胀石墨材料以提供梯度分布。此类附加可膨胀石墨材料可例如通过喷洒或涂布包含可膨胀石墨材料的溶液直接添加到预浸料100中，或者可通过使表皮、附加预浸料或包含可膨胀石墨材料的其他组分与预浸料100联接而添加。例如并且参考图2a，示出第一预浸料210和安置在第一预浸料210上的第二预浸料220。第一预浸料210和第二预浸料220各自包含基本上均一分布的可膨胀石墨材料，但预浸料210、220中可膨胀石墨材料的量不同。然而，如果需要，预浸料210、220中仅一个可包含可膨胀石墨材料，而另一个预浸料可不包含任何eg材料或者可包含除可膨胀石墨材料以外的材料，例如微球。其他材料，例如微球可与可膨胀石墨材料组合存在或者可存在于预浸料210、220中无任何可膨胀石墨材料的一个中。预浸料210、220的热塑性材料可经熔融和/或压缩来提供单个预浸料250(图2b)。预浸料210、220熔融在一起的结果是可膨胀石墨材料在预浸料250中梯度分布，与邻近表面254存在的量相比，邻近表面252的可膨胀石墨材料的量增加。预浸料250的精确总体厚度可根据所使用的条件变化并且在图2b中不意图暗示特定厚度。在一些情况下，声波入射的表面可包含更高量的eg材料以提供在所述表面处增加的吸声。虽然未示出，但与预浸料210相似的第三预浸料可与预浸料220的相反表面联接以提供3层预浸料，其可经熔融以提供邻近所述复合材料预浸料的每个表面更高量的eg材料。这种配置可允许在预浸料的每个表面处更高的吸声。虽然不希望受任何特定理论束缚，但通过改变预浸料的不同深度处的eg材料的量，不同的声频可以在预浸料的不同层面被吸收和/或反射。
在其他配置中，可膨胀石墨材料在预浸料中的分布可通过使表皮或包含可膨胀石墨材料的其他材料与预浸料联接而提供。参考图2c，包含可膨胀石墨材料的表皮270被示出为安置在包含热塑性材料、增强纤维和可膨胀石墨材料的预浸料260上。虽然不需要，但表皮270通常以比预浸料260的厚度小得多的厚度存在。此外，通常在表皮270与界面260之间存在明显界面，而两个预浸料彼此的联接，正如结合图2b所描述述，通常在最终联接的预浸料250中不会产生任何明显界面。在其他情况下，表皮270可熔融到预浸料260中以使表皮270和预浸料260联接，以留下联接的表皮/预浸料复合材料而无任何显著界面。如果需要并且如下文更详细地描述，可包含或可不包含可膨胀石墨材料的另一表皮也可与相反侧上来自表皮270的预浸料联接。尽管表层270的确切组成可变化，但是在一些情况下，表层270可以是多孔结构以允许声波穿过表皮270并进入预浸料260。在其他情况下，表皮270可基本上是封闭的或无孔的，以使得从表面262进入预浸料260的声波将被表皮270反射回到预浸料260中。
在某些配置中，预浸料的热塑性材料可以纤维形式、颗粒形式、树脂形式或其他合适的形式存在。在一些情况下，预浸料中所用的热塑性材料可以颗粒形式存在并且平均粒度与可膨胀石墨材料的平均粒度基本上相同。虽然不希望受任何特定科学理论束缚，但通过匹配热塑性材料和可膨胀石墨材料的粒度，可实现对预浸料的强化加工，包括例如可膨胀石墨材料在预浸料中的负载增加。在一些情况下，可膨胀石墨材料的平均粒度和热塑性材料的平均粒度可变化约5％至约10％并且仍然可实现强化加工。在某些配置中，预浸料中热塑性材料和可膨胀石墨材料各自的平均粒度可相差约50微米至约100微米。在一些配置中，可膨胀石墨的平均粒度是热塑性材料颗粒的平均粒度的至少50％以提供强化加工。在其他情况下，平均粒度与热塑性材料的平均粒度大致相同的可膨胀石墨材料可连同平均粒度与热塑性材料的平均粒度不同的可膨胀石墨材料一起存在。虽然可膨胀石墨材料的平均粒度可以不同，但可膨胀石墨材料的化学组成可相同或者可不同。还有其他配置中，可以存在两种或更多种具有不同平均粒度的热塑性材料。若需要，可存在两种平均粒度与热塑性材料的平均粒度基本上相同的可膨胀石墨材料。所述两种可膨胀石墨材料可以是化学性质相同的或者可以是化学性质不同的。类似地，热塑性材料可以是化学性质相同的(但具有不同平均粒度)或者可以是化学性质不同的。
在某些实施方案中，预浸料100通常包含大量开孔结构，以使得在预浸料中存在空隙空间。例如，芯层可包含0％至30％、10％至40％、20％至50％、30％至60％、40％至70％、50％至80％、60％至90％、0％至40％、0％至50％、0％至60％、0％至70％、0％至80％、0％至90％、10％至50％、10％至60％、10％至70％、10％至80％、10％至90％、10％至95％、20％至60％、20％至70％、20％至80％、20％至90％、20％至95％、30％至70％、30％至80％、30％至90％、30％至95％、40％至80％、40％至90％、40％至95％、50％至90％、50％至95％、60％至95％、70％至80％、70％至90％、70％至95％、80％至90％、80％至95％或在这些示例性范围内的任何说明性值的空隙含量或孔隙率。在一些情况下，预浸料包含大于0％，例如但不完全固定，达约95％的孔隙率或空隙含量。除非另有说明，否则提到包含某一空隙含量或孔隙率的预浸料是基于预浸料的总体积而不一定是预浸料加上与预浸料联接的任何其他材料或层的总体积。
在一些实施方案中，预浸料的至少10％的空隙空间可被一种或多种eg材料占据，例如预浸料的至少30％、40％或50％的空隙空间被eg占据。如本文所述，预浸料的多孔性质导致空气存在于空隙内。空气通常不会在任何实质性程度上吸收声音。通过将eg材料负载到预浸料的至少50％的空隙空间中，可实现增强的吸声。在一些实施方案中，预浸料的基本上全部空隙空间(例如95％、97.5％或99％或更多)包含存在的至少一种eg分子。通过将eg材料包含在预浸料的基本上全部空隙空间中，可实现在更大表面积上的增加的吸声。
在某些实施方案中，预浸料中存在的高孔隙率允许将可膨胀石墨材料截留在预浸料的孔隙中和/或通过热塑性材料捕获eg。例如，可膨胀石墨材料可以非共价键合方式留在空隙空间中。在空隙空间中存在可膨胀石墨材料可允许声波至少部分地由空隙空间中的eg材料吸收和/或偏转。例如，可膨胀石墨材料可有效地吸收特定频率的声音，并且改变那些频率或通过振动或其他非声学手段来消散声能。在一些情况下，eg材料可直接接收入射声波，而在其他情况下，声波可首先穿过皮肤或其他材料，或者声波可首先被表皮或其他材料反射。
在某些实施方案中，本文描述的预浸料的热塑性材料可至少部分包含以下的一种或多种：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚四氯酸丁二醇酯和聚氯乙烯(增塑和未增塑的)以及这些材料相互之间或与其他聚合物材料的共混物。其他合适的热塑性材料包括但不限于聚芳醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、热塑性聚酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚芳醚酮、聚苯硫醚、聚芳基砜、聚醚砜、液晶聚合物、商业上称为
在某些实例中，本文描述的预浸料的纤维可包括玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维，特别是高模量有机纤维，例如对位和间位芳族聚酰胺纤维、尼龙纤维、聚酯纤维或本文描述的适于用作纤维的任何高熔体流动指数树脂、天然纤维(如大麻、剑麻、黄麻、亚麻、椰壳纤维、洋麻和纤维素纤维)、矿物纤维(如玄武岩)、矿物棉(例如，岩石或渣棉)、硅灰石、硅铝等或其混合物、金属纤维、金属化天然和/或合成纤维、陶瓷纤维、纱线纤维或其混合物。在一些实施方案中，前面提到的任何纤维在使用之前均可经化学处理以提供所需官能团或赋予纤维其他物理性质，例如可经化学处理使其可以与热塑性材料、可膨胀石墨材料或两者反应。在一些情况下，预浸料中使用的纤维首先可与可膨胀石墨材料反应以提供衍生化纤维，然后将其与热塑性材料混合。或者，可膨胀石墨材料可与预浸料的热塑性材料反应以提供衍生化热塑性材料，然后将其与纤维混合。预浸料中的纤维含量可以是预浸料的约20重量％至约90重量％，更具体地为预浸料的约30重量％至约70重量％。通常，包含预浸料的复合材料制品的纤维含量在复合材料的约20重量％至约90重量％之间，更具体地约30重量％至约80重量％之间，例如约40重量％至约70重量％之间变化。所用纤维的特定尺寸和/或取向可至少部分取决于所用聚合物材料和/或所得预浸料的所需性质。其他合适的纤维类型、纤维尺寸和量将易于由本领域的普通技术人员鉴于本公开的益处进行选择。在一个非限制性说明中，分散在热塑性材料和可膨胀石墨材料中以提供预浸料的纤维通常具有大于约5微米、更具体地约5微米至约22微米的直径和约5mm至约200mm的长度；更具体地，纤维直径可以是约几微米至约22微米且纤维长度可以是约5mm至约75mm。
在某些实例中，本文描述的预浸料的可膨胀石墨材料包含通常存在于堆叠分子层的一种或多种基于石墨烯的材料。尽管不希望受任何特定理论束缚，但层的堆叠可用于在层之间传递声能并改变声波的频率。在一些实施方案中，存在足够的可膨胀石墨材料以提供所需的吸声系数，如通过2010年的astme1050所测试。在一些情况下，eg材料可以约10重量％至20重量％存在于预浸料中，更具体地以约10重量％至15重量％存在于预浸料中。预浸料中使用的可膨胀石墨材料的确切类型可取决于许多因素，包括例如所需的吸声、待吸收的特定声频等。例如可从asburycarbons(asbury,nj)获得适用于吸收声音的说明性商业上可获得的可膨胀石墨材料。
虽然不希望受任何特定理论束缚，但可膨胀石墨材料通常可通过酸化石墨矿石生成。酸化导致插层过程，例如其中硫酸充当插层剂。然后可中和溶液以提供一系列六边形碳-碳键合材料的薄板层。层通常是平坦的并且与另外的六边形碳-碳层反应以提供分层薄板结构。分层薄板结构可通过薄板之间的共价键合或静电相互作用(或两者)保持在一起。通过不使本文所述的预浸料和芯层蓬松，所述薄板保持彼此靠近并可将声能从一层传递到下一层。可膨胀石墨材料可以许多形式存在，包括薄片形式、颗粒形式或其他形式。在一些情况下，可膨胀石墨材料以颗粒形式存在并且可包含例如至少30微米，更具体地至少50微米，例如至少100微米、200微米或300微米的平均粒度。
在一些配置中，预浸料可以是基本上不含卤素或不含卤素的预浸料以满足某些应用对有害物质要求的限制。在其他情况下，预浸料可包含卤化阻燃剂，例如像包含f、cl、br、i和at中的一种或多种的卤化阻燃剂或包括此类卤素的化合物，例如四溴双酚a聚碳酸酯或一卤代、二卤代、三卤代或四卤代聚碳酸酯。在一些情况下，预浸料和芯中使用的热塑性材料可包含一种或多种卤素以赋予一定阻燃性，而无需添加另一阻燃剂。存在卤化阻燃剂时，理想地所述阻燃剂以阻燃量存在，所述阻燃量可根据存在的其他组分变化。例如，卤化阻燃剂可以约0.1重量％至约15重量％(基于预浸料的重量)，更具体地约1重量％至约13重量％，例如约5重量％至约13重量％存在。如果需要，可向预浸料中添加两种不同的卤化阻燃剂。在其他情况下，可添加非卤化阻燃剂，例如像包含n、p、as、sb、bi、s、se和te中的一种或多种的阻燃剂。在一些实施方案中，非卤化阻燃剂可包含含磷材料，所以预浸料可更加环境友好。存在非卤化或基本上不含卤素的阻燃剂时，理想地所述阻燃剂以阻燃量存在，所述阻燃量可根据存在的其他组分变化。例如，基本上不含卤素的阻燃剂可以约0.1重量％至约15重量％(基于预浸料的重量)，更具体地基于预浸料的重量，以约1重量％至约13重量％，例如约5重量％至约13重量％存在。如果需要，可向预浸料中添加两种不同的基本上不含卤素的阻燃剂。在某些情况下，本文描述的预浸料可包含一种或多种卤化阻燃剂与一种或多种基本上不含卤素的阻燃剂的组合。存在两种不同的阻燃剂时，理想地两种阻燃剂的组合以阻燃量存在，所述阻燃量可根据存在的其他组分变化。例如，存在的阻燃剂的总重量可以是约0.1重量％至约20重量％(基于预浸料的重量)，更具体地基于预浸料的重量，以约1重量％至约15重量％，例如约2重量％至约14重量％存在。本文描述的预浸料中使用的阻燃剂可添加到包含可膨胀石墨材料、热塑性材料和纤维的混合物中(将所述混合物安置在金属丝网筛或其他加工部件上之前)或者可在预浸料形成之后添加。
在某些配置中，本文描述的制品可包含多孔芯。在某些实例中，多孔芯包含一种或多种热塑性材料和多种纤维，所述纤维可通过网或网状结构中成形的热塑性材料保持在适当位置，以在芯内提供多个开孔、空隙空间或网。在一些情况下，可膨胀石墨材料可以可膨胀石墨材料通常不与热塑性材料和/或纤维共价键合的方式存在于芯的空隙空间内，例如存在于由通过热塑性材料保持在一起的增强纤维形成的网的开孔中。例如，可选择热塑性材料和/或纤维，以使得其通常为惰性或不与可膨胀石墨材料反应。尽管可膨胀石墨材料可能不与热塑性材料和/或纤维共价键合，但是通常共价键合存在于可膨胀石墨材料本身中或其内部，例如可膨胀石墨材料层可通过一种或多种插层剂彼此缔合。在其他情况下，可能期望使可膨胀石墨材料与热塑性材料、纤维或两者共价键合以在芯中提供一些共价键合的可膨胀石墨材料。即使在芯中存在键合的可膨胀石墨材料的情况下，可膨胀石墨材料理想地仍然可具有足够的自由度以吸收入射声能来减少通过包含芯的制品的传输声音。在一些情况下，在芯中也可存在共价键合的可膨胀石墨材料和非共价键合的可膨胀石墨材料两种。虽然芯的一些配置可包含可膨胀石墨材料，其中约100％的可膨胀石墨材料是非共价键合的，但是在可膨胀石墨材料和芯的其他组分之间可产生弱相互作用如范德华相互作用或静电相互作用，例如，在芯中存在的各种组分之间可产生电荷-电荷相互作用或疏水相互作用。在一些情况下，这些弱相互作用允许将能量从一个eg薄板传递至所述芯的网的特定孔内的另一个eg薄板。
在某些配置中，可产生类似于图1的预浸料的芯。芯包含分散在整个芯中的可膨胀石墨材料。在一些情况下，从芯的第一表面到第二表面，可膨胀石墨材料分散可以是基本上均匀或基本上均一的。如本文更详细描述的那样，为实现可膨胀石墨材料在芯中的这种基本上均匀或基本上均一的分布，可将芯的组分混合在一起以形成分散体。可进行混合，直至分散体包含可膨胀石墨材料、热塑性材料和纤维在分散体中基本上均匀或基本上均一的混合物。然后可如本文所述，例如通过使用合适的铺设方法将分散体安置在金属丝网筛上形成芯，接着压缩和/或固化芯的热塑性材料。在其他配置中，可能期望从芯的一个表面到芯的另一表面提供可膨胀石墨材料的梯度分布。在一些配置中，在芯中存在基本上均一分布的可膨胀石墨材料，且然后向芯的一侧添加另外的可膨胀石墨材料以提供梯度分布。此类附加可膨胀石墨材料可例如通过喷洒或涂布包含可膨胀石墨材料的溶液直接添加到芯中，或者可通过使表皮、附加预浸料或芯或包含可膨胀石墨材料的其他组分与芯联接而添加。例如，第一芯和安置在第一芯上的第二芯可提供复合材料制品。每个芯可包含基本上均一分布的可膨胀石墨材料，但是两个芯中可膨胀石墨材料的量和/或类型可以不同，例如，装载速率可以不同或者材料本身可以不同。然而，如果需要，所述芯中仅一个可包含可膨胀石墨材料，而另一个芯可不包含除可膨胀石墨材料以外的材料，例如微球蓬松剂。在一些情况下，微球可与可膨胀石墨材料组合存在或者可存在于无任何可膨胀石墨材料的一个芯中。芯的热塑性材料可经熔融以提供包括来自两个芯的材料的单个组合式芯。芯熔融的结果是具有可膨胀石墨材料梯度分布的复合芯。在一些情况下，声波入射的芯的表面可包含更高水平的eg材料，而在其他情况下，距离声波入射的表面更远的芯的表面可包含更高的eg水平。在其他配置中，可膨胀石墨材料在芯中的分布可通过使表皮或包含可膨胀石墨材料的其他材料与芯联接而提供。在其他情况下，可将表皮熔融到芯中以使表皮和芯联接，以留下联接的表皮/复合材料而无任何显著界面。若果需要并且如下文更详细地描述，可包含或可不包含可膨胀石墨材料的另一表皮也可与相反侧上来自第一表面的芯联接。
在某些配置中，芯的热塑性材料可用于呈纤维形式、颗粒形式、树脂形式或其他合适形式的芯中。在一些实例中，芯中所用的热塑性材料可呈颗粒形式存在并且平均粒度与可膨胀石墨材料的平均粒度基本上相同。通过匹配热塑性材料和可膨胀石墨材料的粒度，可实现芯的强化加工，包括例如芯中可膨胀石墨材料的增加的保留，其可用于提高所述芯的吸声水平。在一些情况下，可膨胀石墨材料的平均粒度和热塑性材料的平均粒度可以变化约5％至约10％并且仍然可以实现强化加工。在某些配置中，芯中热塑性材料和可膨胀石墨材料各自的平均粒度范围可为约50微米至约900微米。在其他情况下，平均粒度与热塑性材料的平均粒度大致相同的可膨胀石墨材料可连同平均粒度与热塑性材料的平均粒度不同的可膨胀石墨材料一起存在。虽然可膨胀石墨材料的平均粒度可以不同，但可膨胀石墨材料的化学组成可相同或者可不同。还有其他配置中，可以存在两种或更多种具有不同平均粒度的热塑性材料。若需要，芯中可存在两种平均粒度与两种热塑性材料的平均粒度基本上相同的可膨胀石墨材料。所述两种可膨胀石墨材料可以是化学性质相同的或者可以是化学性质不同的。类似地，热塑性材料可以是化学性质相同的(但具有不同平均粒度)或者可以是化学性质不同的。
在某些实施方案中，芯通常包含大量开孔结构，使得在芯中存在空隙空间。例如，芯层可包含0％至30％、10％至40％、20％至50％、30％至60％、40％至70％、50％至80％、60％至90％、0％至40％、0％至50％、0％至60％、0％至70％、0％至80％、0％至90％、5％至30％、5％至40％、5％至50％、5％至60％、5％至70％、5％至80％、5％至90％、5％至95％、10％至50％、10％至60％、10％至70％、10％至80％、10％至90％、10％至95％、20％至60％、20％至70％、20％至80％、20％至90％、20％至95％、30％至70％、30％至80％、30％至90％、30％至95％、40％至80％、40％至90％、40％至95％、50％至90％、50％至95％、60％至95％、70％至80％、70％至90％、70％至95％、80％至90％、80％至95％或在这些示例性范围内的任何说明性值的空隙含量或孔隙率。在一些情况下，芯包含高于0％，例如但不完全固定，高达约95％的孔隙率或空隙含量。除非另有说明，否则提到包含某一空隙含量或孔隙率的芯是基于芯的总体积而不一定是芯加上与芯联接的任何其他材料或层的总体积。与预浸料相比，芯的孔隙率可以是相同的或者可以是不同的。例如，在许多情况下，通过使预浸料通过一组辊子或通过按压预浸料的一个表面来使预浸料形成为芯。在此类情况下，芯的孔隙率可不同于预浸料的孔隙率，例如，可更低。在一些情况下，意图将芯的孔隙率选择为低于可比较的预浸料以向最终成形的制品或产品提供增加的芯蓬松度。
在一些实施方案中，芯的至少10％的空隙空间可被一种或多种eg材料占据，例如芯的至少30％、40％或50％的空隙空间被eg占据。如本文所述，芯的多孔性质导致空气存在于空隙内。空气通常不会在任何实质性程度上吸收声音。通过将eg材料负载到芯的至少50％的空隙空间中，可实现增强的吸声。在一些实施方案中，芯的基本上全部空隙空间(例如95％、97.5％或99％或更多)包含存在的至少一种eg分子或eg薄板。通过将eg材料包含在芯的基本上全部空隙空间中，可实现在更大表面积上的增加的吸声。
在某些实施方案中，芯中存在的高孔隙率允许在芯的孔隙中截留可膨胀石墨材料。例如，可膨胀石墨材料可以非共价键合方式留在空隙空间中。将声波施加至芯中的eg材料可用于吸收声能，降低声能的幅度或改变声能的频率。例如，可膨胀石墨材料可作为吸声器操作，以使得施加入射声波改变通过芯传递的任何声波的振幅和/或频率。在一些情况下，包含eg材料的芯可适当地薄以将各种eg薄板彼此充分靠近以允许声能在相邻eg薄板之间传递。例如，当eg薄板彼此进一步定位时，eg材料的蓬松可用于增加芯的厚度。这种蓬松可用于将eg薄板定位成彼此远离以允许有效的能量传递。通过保持芯层较薄，例如4mm或更小的厚度，3mm或更小的厚度，2mm或更小的厚度或甚至1mm或更小的厚度，可增强eg薄板之间的声能传递。
在某些实施方案中，本文描述的芯的热塑性材料可至少部分包含以下的一种或多种：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚四氯酸丁二醇酯和聚氯乙烯(增塑和未增塑的)以及这些材料相互之间或与其他聚合物材料的共混物。其他合适的热塑性材料包括但不限于聚芳醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、热塑性聚酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚芳醚酮、聚苯硫醚、聚芳基砜、聚醚砜、液晶聚合物、商业上称为
在某些实例中，本文描述的芯的纤维可包括玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维，特别是高模量有机纤维，例如对位和间位芳族聚酰胺纤维、尼龙纤维、聚酯纤维或本文描述的适于用作纤维的任何高熔体流动指数树脂、天然纤维(如大麻、剑麻、黄麻、亚麻、椰壳纤维、洋麻和纤维素纤维)、矿物纤维(如玄武岩)、矿物棉(例如，岩石或渣棉)、硅灰石、硅铝等或其混合物、金属纤维、金属化天然和/或合成纤维、陶瓷纤维、纱线纤维或其混合物。在一些实施方案中，前面提到的任何纤维在使用之前均可经化学处理以提供所需官能团或赋予纤维其他物理性质，例如可经化学处理使其可以与热塑性材料、可膨胀石墨材料或两者反应。在一些情况下，芯中使用的纤维首先可与可膨胀石墨材料反应以提供衍生化纤维，然后将其与热塑性材料混合。或者，可膨胀石墨材料可与芯的热塑性材料反应以提供衍生化热塑性材料，然后将其与纤维混合。芯中的纤维含量可以是芯的约20重量％至约90重量％，更具体地为芯的约30重量％至约70重量％。所用纤维的特定尺寸和/或取向可至少部分取决于所用聚合物材料和/或所得芯的所需性质。其他合适的纤维类型、纤维尺寸和量将易于由本领域的普通技术人员鉴于本公开的益处进行选择。在一个非限制性说明中，分散在热塑性材料和可膨胀石墨材料中以提供芯的纤维通常具有大于约5微米、更具体地约5微米至约22微米的直径和约5mm至约200mm的长度；更具体地，纤维直径可以是约几微米至约22微米且纤维长度可以是约5mm至约75mm。
在某些实例中，本文描述的芯的可膨胀石墨材料包含通常存在于堆叠分子层的一种或多种基于石墨烯的材料。尽管不希望受任何特定理论束缚，但层的堆叠可用于在层之间传递声能并改变声波的频率。在一些实施方案中，存在足够的可膨胀石墨材料以提供所需的吸声系数，如通过2010年的astme1050所测试。在一些情况下，eg材料可以约10重量％至20重量％存在于芯中，更具体地以约10重量％至15重量％存在于芯中。芯中使用的可膨胀石墨材料的确切类型可取决于许多因素，包括例如所需的吸声、待吸收的特定声频等。可从asburycarbons(asbury,nj)获得适用于吸收声音的说明性商业上可获得的可膨胀石墨材料。
虽然不希望受任何特定理论束缚，但可膨胀石墨材料通常可通过酸化石墨矿石生成。酸化导致插层过程，例如其中硫酸充当插层剂。然后可中和溶液以提供一系列六边形碳-碳键合材料的薄板层。层通常是平坦的并且与另外的六边形碳-碳层反应以提供分层薄板结构。分层薄板结构可通过薄板之间的共价键合或静电相互作用(或两者)保持在一起。通过不使芯层蓬松和/或通过将芯层压缩至合适的厚度，eg薄板保持彼此接近并且可将声能从一个薄板层传递到下一个薄板层。可膨胀石墨材料可以许多形式存在，包括薄片形式、颗粒形式或其他形式。在一些情况下，可膨胀石墨材料以颗粒形式存在并且可例如包含至少30微米、50微米、100微米、200微米或300微米的平均粒度。
在一些情况下，芯可以是基本上不含卤素或不含卤素的芯以满足某些应用对有害物质要求的限制。在其他情况下，芯可包含卤化阻燃剂，例如像包含f、cl、br、i和at中的一种或多种的卤化阻燃剂或包括此类卤素的化合物，例如四溴双酚a聚碳酸酯或一卤代、二卤代、三卤代或四卤代聚碳酸酯。在一些情况下，芯中使用的热塑性材料可包含一种或多种卤素以赋予一定阻燃性，而无需添加另一阻燃剂。存在卤化阻燃剂时，理想地所述阻燃剂以阻燃量存在，所述阻燃量可根据存在的其他组分变化。例如，卤化阻燃剂可以约0.1重量％至约15重量％(基于芯的重量)，更具体地约1重量％至约13重量％，例如约5重量％至约13重量％存在。如果需要，可向预浸料中添加两种不同的卤化阻燃剂。在其他情况下，可添加非卤化阻燃剂，例如像包含n、p、as、sb、bi、s、se和te中的一种或多种的阻燃剂。在一些实施方案中，非卤化阻燃剂可包含含磷材料，所以芯可更加环境友好。存在非卤化或基本上不含卤素的阻燃剂时，理想地所述阻燃剂以阻燃量存在，所述阻燃量可根据存在的其他组分变化。例如，基本上不含卤素的阻燃剂可以约0.1重量％至约15重量％(基于芯的重量)，更具体地基于芯的重量，以约1重量％至约13重量％，例如约5重量％至约13重量％存在。如果需要，可向芯中添加两种不同的基本上不含卤素的阻燃剂。在某些情况下，本文描述的芯可包含一种或多种卤化阻燃剂与一种或多种基本上不含卤素的阻燃剂的组合。存在两种不同的阻燃剂时，理想地两种阻燃剂的组合以阻燃量存在，所述阻燃量可根据存在的其他组分变化。例如，存在的阻燃剂的总重量可为约0.1重量％至约20重量％(按芯的重量计)，更具体地按芯的重量计，为约1重量％至约15重量％，例如约2重量％至约14重量％存在。本文描述的预浸料中使用的阻燃剂可添加到包含可膨胀石墨材料、热塑性材料和纤维的混合物中(将所述混合物安置在金属丝网筛或其他加工部件上之前)或者可在芯固化之后添加，例如，通过将芯浸入阻燃剂中或将阻燃剂喷洒在芯上。
在某些实施方案中，本文描述的预浸料或芯可包含一张或多张安置在预浸料表面的表皮以提供制品。参考图3，制品300包含预浸料或芯310，所述预浸料或芯包含热塑性材料、多种纤维和安置在预浸料或芯的空隙空间中的可膨胀石墨材料。制品300包含安置在预浸料或芯310上的第一表皮320。如本文所述，在声能入射在表皮320上并进入芯310的情况下，表皮320理想地包含开孔结构以允许声波至少在某种程度上穿过表皮320并且进入芯310。在皮肤320存在于与声能入射的芯310相反的表面上的情况下，表皮320可包含闭孔结构以将声波反射回芯310。取决于表皮320相对于入射的声能的位置，表皮320可包含例如薄膜(例如，热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢(frim)、稀松布(例如，基于纤维的稀松布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置在预浸料或芯310上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其他情况下，如通过1996年的iso4589所测量的，表皮320可包含大于约22的极限氧指数。热塑性薄膜作为表皮320(或作为其一部分)存在时，热塑性薄膜可包含以下的至少一种：聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。基于纤维的稀松布作为表皮320(或作为其一部分)存在时，基于纤维的稀松布可包含玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层作为表皮320(或作为其一部分)存在时，所述涂层可包含不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。无机涂层作为表皮320(或作为其一部分)存在时，所述无机涂层可包含含有选自ca、mg、ba、si、zn、ti和al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。非织造织物作为表皮320(或作为其一部分)存在时，非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。预浸料或芯310可包含本文结合预浸料和芯一起描述的任何材料，例如热塑性材料、增强纤维和分散在预浸料或芯310中的可膨胀石墨材料，例如，从预浸料或芯310的一个表面到另一个表面呈基本上均一的分布分散的可膨胀石墨材料。如果需要,表皮320也可包含可膨胀石墨材料。
在某些配置中，本文描述的预浸料和芯可用于提供在预浸料或芯的每一侧上包含表皮的制品。参考图4，示出制品400，所述制品包含预浸料或芯410、安置在预浸料或芯410的第一表面上的第一表皮420和安置在预浸料或芯410上的第二表皮430。预浸料或芯410可包含本文结合预浸料和芯一起描述的任何材料，例如热塑性材料、增强纤维和分散在预浸料或芯410中的可膨胀石墨材料，例如，从预浸料或芯410的一个表面到另一个表面呈基本上均一的分布分散的可膨胀石墨材料。第一表皮420和第二表皮430各自可独立地选自薄膜(例如，热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢、稀松布(例如，基于纤维的稀松布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置在预浸料或芯410上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其他情况下，如通过1996年的iso4589所测量的，表皮420或表皮430(或两者)可包含大于约22的极限氧指数。热塑性薄膜作为表皮420或表皮430(或两者)(或作为其一部分)存在时，热塑性薄膜可包含以下的至少一种：聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。基于纤维的稀松布作为表皮420或表皮430(或两者)(或作为其一部分)存在时，基于纤维的稀松布可包含玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层作为表皮420或表皮430(或两者)(或作为其一部分)存在时，所述涂层可包含不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。无机涂层作为表皮420或表皮430(或两者)(或作为其一部分)存在时，所述无机涂层可包含含有选自ca、mg、ba、si、zn、ti和al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。非织造物作为表皮420或表皮430(或两者)(或作为其一部分)存在时，非织造物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。如果需要,表皮420、430之一或两者也可包含可膨胀石墨材料。如本文所述，表皮420、430中的一个理想地包含开孔结构以允许声能传递到芯410中，而另一个表皮可包含闭孔结构以将声波反射回到芯410中。在其他配置中，表皮420、430各自可包含开孔结构，并且制品400可包含另一部件或层，所述另一部件或层可包括可将能量反射回表皮并进入芯410的闭孔结构。在一些情况下，与芯邻近的表皮的一个或多个区域可包含吸声区，所述吸声区可帮助吸收从芯410反射回的任何声音。
在某些情况下，制品可包含预浸料或芯、安置在预浸料或芯上的至少一张表皮和安置在所述表皮上的装饰或覆盖层。参考图5，示出制品500，所述制品包含预浸料或芯510、安置在预浸料或芯510的第一表面上的表皮520以及安置在表皮520上的装饰层530。预浸料或芯510可包含本文结合预浸料和芯一起描述的任何材料，例如热塑性材料、增强纤维和分散在预浸料或芯510中的可膨胀石墨材料，例如，从预浸料或芯510的一个表面到另一个表面呈基本上均一的分布分散的可膨胀石墨材料。表皮520可包含例如薄膜(例如，热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢、稀松布(例如，基于纤维的稀松布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置在预浸料或芯510上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其他情况下，如通过1996年的iso4589所测量的，表皮520可包含大于约22的极限氧指数。存在热塑性薄膜时，热塑性薄膜可包含以下的至少一种：聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。存在基于纤维的稀松布时，基于纤维的稀松布可包含玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。存在热固性涂层时，所述涂层可包含不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。存在无机涂层时，所述无机涂层可包含含有选自ca、mg、ba、si、zn、ti和al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。存在非织造织物时，所述非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。装饰层530可例如由聚氯乙烯、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等热塑性薄膜形成。装饰层530也可以是包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等形成的泡沫芯的多层结构。织物可键合到泡沫芯上，如由天然和合成纤维制成的织造织物，针刺法等制成的有机纤维非织造织物、起绒织物、针织品、植绒织物或其他此类材料。织物也可用热塑性胶粘剂键合到泡沫芯上，胶粘剂包括压敏胶粘剂和热熔胶粘剂，例如聚酰胺、改性聚烯烃、聚氨酯和聚烯烃。装饰层530也可使用纺粘、热粘合、射流喷网、熔喷、湿法成网和/或干法成网工艺生产。在一些配置中，表皮520可包含开孔结构，以允许声能进入芯层510，其中声能入射在装饰层530上。在声能入射在与装饰层530相反的表面上的情况下，所述装饰层可包含闭孔结构或层以防止声能穿过层530并将声能反射回到芯510中。
在某些配置中，两个或多个预浸料或芯可通过插入层或中间层，例如表皮联接。参考图6，示出包含通过中间层620联接至预浸料或芯630的预浸料或芯610的制品600。预浸料或芯610、630各自可相同或者可不同。在一些情况下，预浸料或芯610、630的热塑性材料和纤维相同，但预浸料或芯610、630中存在的可膨胀石墨材料载量或类型不同。在其他情况下，预浸料或芯610、630中可膨胀石墨材料的类型和/或量可相同并且热塑性材料和/或纤维中的一种或两种可不同，例如可在化学性质上不同或者可按不同的量存在。在一些情况下，共价键合的可膨胀石墨材料可存在于预浸料或芯610、630之一或两者中。在其他情况下，非共价键合的可膨胀石墨材料可存在于预浸料或芯610、630之一或两者中。如果需要，在芯610、630之一或两者中可存在一种或多种合适的阻燃剂，例如卤化或非卤化阻燃剂。虽然预浸料或芯610、630的厚度被示出为与图6中大致相同，但预浸料或芯610、630的厚度可变化。在需要“厚”芯并且需要高吸声的情况下，可能希望通过表层620将两个“薄”芯层彼此联接以保持eg薄板在芯层中彼此靠近，同时仍然提供具有所需最终厚度的复合材料。在一些配置中，预浸料或芯610、630之一可包含除可膨胀石墨材料以外的蓬松剂，例如微球。微球可与可膨胀石墨材料组合存在或者可存在于预浸料或芯610、630中无任何可膨胀石墨材料的一个中。中间层620可采取如本文所述的表皮的形式。表层620理想地包含开孔结构以允许声能在芯层610、630之间传递。例如，中间层620可包含例如薄膜(例如，热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢、稀松布(例如，基于纤维的稀松布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置在预浸料或芯610上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其他情况下，如通过1996年的iso4589所测量的，层620可包含大于约22的极限氧指数。存在热塑性薄膜时，热塑性薄膜可包含以下的至少一种：聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。基于纤维的稀松布作为层620存在或存在于其中时，基于纤维的稀松布可包含玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层作为层620存在或存在于其中时，所述涂层可包含不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。无机涂层作为层620存在或存在于其中时，所述无机涂层可包含含有选自ca、mg、ba、si、zn、ti和al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。非织造织物作为层620存在或存在于其中时，非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。虽然未示出，但装饰层可与预浸料或芯610、630中的任一个或(两者)联接。如本文所指出的，装饰层可例如由聚氯乙烯、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等热塑性薄膜形成。装饰层也可以是包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等形成的泡沫芯的多层结构。织物可键合到泡沫芯上，如由天然和合成纤维制成的织造织物，针刺法等制成的有机纤维非织造织物、起绒织物、针织品、植绒织物或其他此类材料。织物也可用热塑性胶粘剂键合到泡沫芯上，胶粘剂包括压敏胶粘剂和热熔胶粘剂，例如聚酰胺、改性聚烯烃、聚氨酯和聚烯烃。装饰层也可使用纺粘、热粘合、射流喷网、熔喷、湿法成网和/或干法成网工艺生产。如果需要，装饰层可包含闭孔以将声能反射回芯层610、630。
在某些实施方案中，两个或更多个预浸料或芯可彼此联接，且然后可将表皮安置在预浸料或芯的一个表面上。参考图7，示出包含联接至预浸料或芯710的预浸料或芯730以及安置在芯730上的表皮720的制品700。预浸料或芯710、720各自可相同或者可不同。在一些情况下，芯710、730的热塑性材料和纤维相同，但芯710、730中存在的可膨胀石墨材料载量或类型不同。在其他情况下，芯710、730中可膨胀石墨材料的类型和/或量可相同并且热塑性材料和/或纤维中的一种或两种可不同，例如可在化学性质上不同或者可按不同的量存在。在一些情况下，共价键合的可膨胀石墨材料可存在于预浸料或芯710、730之一或两者中。在其他情况下，非共价键合的可膨胀石墨材料可存在于预浸料或芯710、720之一或两者中。如果需要，在预浸料或芯710、730之一或两者中可存在一种或多种合适的阻燃剂，例如卤化或非卤化阻燃剂。虽然预浸料或芯710、730的厚度被示出为与图7中大致相同，但预浸料或芯710、730的厚度可变化。可能需要使用连续的薄芯层来构建复合制品以提供所需的总体芯厚度。例如，通过将两个或更多个例如具有2mm或更小的厚度的薄芯层彼此联接而不是使用4mm的蓬松芯层，eg薄板层可保持彼此靠近以在所述薄板之间传递声能。在一些配置中，预浸料或芯710、730之一可包含除可膨胀石墨材料以外的材料，例如可包含微球或其他材料。所述材料可与可膨胀石墨材料组合存在或者可存在于预浸料或芯710、730中无任何可膨胀石墨材料的一个中。表皮720可包含例如薄膜(例如，热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢、稀松布(例如，基于纤维的稀松布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置在预浸料或芯730上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其他情况下，如通过1996年的iso4589所测量的，表皮720可包含大于约22的极限氧指数。热塑性薄膜作为表皮720存在或存在于其中时，热塑性薄膜可包含以下的至少一种：聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。基于纤维的稀松布作为表皮720存在或存在于其中时，基于纤维的稀松布可包含玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层作为表皮720存在或存在于其中时，所述涂层可包含不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。无机涂层作为表皮720存在或存在于其中时，所述无机涂层可包含含有选自ca、mg、ba、si、zn、ti和al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。非织造织物作为表皮720存在或存在于其中时，非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。取决于制品700的最终配置，表皮720可以是开孔表皮以允许声能穿过皮肤，或者可以是闭孔表皮以将声能反射回到芯710、730中。虽然未示出，但装饰层可与表皮720或与预浸料或芯710的表面联接。如本文所指出的，装饰层可例如由聚氯乙烯、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等热塑性薄膜形成。装饰层也可以是包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等形成的泡沫芯的多层结构。织物可键合到泡沫芯上，如由天然和合成纤维制成的织造织物，针刺法等制成的有机纤维非织造织物、起绒织物、针织品、植绒织物或其他此类材料。织物也可用热塑性胶粘剂键合到泡沫芯上，胶粘剂包括压敏胶粘剂和热熔胶粘剂，例如聚酰胺、改性聚烯烃、聚氨酯和聚烯烃。装饰层也可使用纺粘、热粘合、射流喷网、熔喷、湿法成网和/或干法成网工艺生产。取决于装饰层相对于入射声能的定位，装饰层可包含开孔结构或闭孔结构。
在某些实施方案中，两个或更多个预浸料或芯可彼此联接，且然后可将表皮安置在预浸料或芯的每个表面上。参考图8，示出包含联接至预浸料或芯830的预浸料或芯810、安置在芯830上的第一表皮820和安置在芯810上的第二表皮840的制品800。预浸料或芯810、830各自可相同或者可不同。在一些情况下，预浸料或芯810、830的热塑性材料和纤维相同，但预浸料或芯810、830中存在的可膨胀石墨材料载量或类型不同。在其他情况下，预浸料或芯810、830中可膨胀石墨材料的类型和/或量可相同并且热塑性材料和/或纤维中的一种或两种可不同，例如可在化学性质上不同或者可按不同的量存在。在一些情况下，共价键合的可膨胀石墨材料可存在于预浸料或芯810、830之一或两者中。在其他情况下，非共价键合的可膨胀石墨材料可存在于预浸料或芯810、830之一或两者中。如果需要，在预浸料或芯810、830之一或两者中可存在一种或多种合适的阻燃剂，例如卤化或非卤化阻燃剂。虽然预浸料或芯810、830的厚度被示出为与图8中大致相同，但预浸料或芯810、830的厚度可变化。如本文所述，可能需要使用彼此连接的两个或更多个芯层而不是增加厚度的单个芯层。在一些配置中，预浸料或芯810、830之一可包含除可膨胀石墨材料以外的材料，例如可包含微球。所述其他材料可与可膨胀石墨材料组合存在或者可存在于芯810、830中无任何可膨胀石墨材料的一个中。表皮820、840各自可独立地包括例如薄膜(例如，热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢、稀松布(例如，基于纤维的稀松布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置在预浸料或芯830上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其他情况下，如根据1996年的iso4589所测量的，表皮820、840可独立地包含大于约22的极限氧指数。热塑性薄膜作为表皮820或表皮840(或两者)存在或存在于其中时，热塑性薄膜可包含以下的至少一种：聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。基于纤维的稀松布作为表皮820或表皮840(或两者)存在或存在于其中时，基于纤维的稀松布可包含玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层作为表皮820或表皮840(或两者)存在或存在于其中时，所述涂层可包含不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。无机涂层作为表皮820或表皮840(或两者)存在或存在于其中时，所述无机涂层可包含含有选自ca、mg、ba、si、zn、ti和al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。非织造织物作为表皮820或表皮840(或两者)存在或存在于其中时，非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。如果需要，表皮820、40中的一个可包含开孔结构，而另一个表皮可包含闭孔结构。或者，表皮820、840各自可包含开孔结构，并且另一个部件可存在于制品上。例如，虽然未示出，但装饰层可与表皮820或表皮840(或两者)联接。如本文所指出的，装饰层可例如由聚氯乙烯、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等热塑性薄膜形成。装饰层也可以是包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等形成的泡沫芯的多层结构。织物可键合到泡沫芯上，如由天然和合成纤维制成的织造织物，针刺法等制成的有机纤维非织造织物、起绒织物、针织品、植绒织物或其他此类材料。织物也可用热塑性胶粘剂键合到泡沫芯上，胶粘剂包括压敏胶粘剂和热熔胶粘剂，例如聚酰胺、改性聚烯烃、聚氨酯和聚烯烃。装饰层也可使用纺粘、热粘合、射流喷网、熔喷、湿法成网和/或干法成网工艺生产。
在某些实施方案中，两个或更多个预浸料或芯可通过一个或多个表层彼此联接。参考图9，示出包含通过中间层920联接至预浸料或芯930的预浸料或芯910以及安置在芯910上的表皮940的制品900。如果需要，表皮940可代替安置在预浸料或芯930上或另一表皮(未示出)可安置在预浸料或芯920上。预浸料或芯910、930各自可相同或者可不同。在一些情况下，预浸料或芯910、930的热塑性材料和纤维相同，但预浸料或芯910、930中存在的可膨胀石墨材料载量或类型不同。在其他情况下，预浸料或芯910、930中可膨胀石墨材料的类型和/或量可相同并且热塑性材料和/或纤维中的一种或两种可不同，例如可在化学性质上不同或者可按不同的量存在。在一些情况下，共价键合的可膨胀石墨材料可存在于预浸料或芯910、930之一或两者中。在其他情况下，非共价键合的可膨胀石墨材料可存在于预浸料或芯910、930之一或两者中。如果需要，在预浸料或芯910、930之一或两者中可存在一种或多种合适的阻燃剂，例如卤化或非卤化阻燃剂。虽然预浸料或芯910、930的厚度被示出为与图9中大致相同，但预浸料或芯910、930的厚度可变化。例如，可将两个薄芯层彼此联接，而不是使用已经在一定程度上蓬松的相对厚的单芯层。在一些配置中，预浸料或芯910、930之一可包含除可膨胀石墨材料以外的材料，例如微球。所述其他材料可与可膨胀石墨材料组合存在或者可存在于芯910、930中无任何可膨胀石墨材料的一个中。层920和表皮940可独立地包括例如薄膜(例如，热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢、稀松布(例如，基于纤维的稀松布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置在预浸料或芯830上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其他情况下，如根据1996年的iso4589所测量的，层920和表皮940可独立地包含大于约22的极限氧指数。热塑性薄膜作为层920或表皮940(或两者)存在或存在于其中时，热塑性薄膜可包含以下的至少一种：聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。基于纤维的稀松布作为层920或表皮940(或两者)存在或存在于其中时，基于纤维的稀松布可包含玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层作为层920或表皮940(或两者)存在或存在于其中时，所述涂层可包含不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。无机涂层作为层920或表皮940(或两者)存在或存在于其中时，所述无机涂层可包含含有选自ca、mg、ba、si、zn、ti和al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。非织造织物作为层920或表皮940(或两者)存在或存在于其中时，非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。在一些情况下，表皮920理想地包含开孔结构以允许声能在芯层910、930之间传递。类似地，取决于制品900相对于入射声能的取向，表皮940可包含开孔结构或闭孔结构。虽然未示出，但装饰层可与表皮940或预浸料或芯930(或两者)联接。如本文所指出的，装饰层可例如由聚氯乙烯、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等热塑性薄膜形成。装饰层也可以是包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等形成的泡沫芯的多层结构。织物可键合到泡沫芯上，如由天然和合成纤维制成的织造织物，针刺法等制成的有机纤维非织造织物、起绒织物、针织品、植绒织物或其他此类材料。织物也可用热塑性胶粘剂键合到泡沫芯上，胶粘剂包括压敏胶粘剂和热熔胶粘剂，例如聚酰胺、改性聚烯烃、聚氨酯和聚烯烃。装饰层也可使用纺粘、热粘合、射流喷网、熔喷、湿法成网和/或干法成网工艺生产。
在某些实施方案中，材料条带可安置在预浸料或芯层上。参考图10，示出包含预浸料或芯1010，具有安置在预浸料或芯1010的不同区域上的条带1020、1030的制品1000。如果需要，此类条带可存在于图1至9中所示的任一说明性实施方案上。条带1020、1030可相同或者可不同。如本文所指出的，在一些情况下，条带1020、1030可包含可膨胀石墨材料。例如，条带可包含与条带中的其他材料非共价键合的可膨胀石墨材料或者可包含与条带中的其他材料共价键合的可膨胀石墨材料。在一些情况下，条带1020、1030可独立地采取如本文所述预浸料或芯的形式。在其他配置中，条带可采取如本文所述的表皮或层的形式。在某些情况下，条带可安置在例如制品100的可能期望提供结构增强的区域或需要差异性厚度的区域。在其他配置中，包含eg材料的条带可安置在期望增加吸声的区域处。
在一些实施方案中，预浸料和芯可包括另外的材料或添加剂以赋予所需的物理或化学性质。例如，可将一种或多种染料、增稠剂、着色剂、粘度调节剂、防烟剂、增效材料、蓬松剂、颗粒、粉末、杀生剂、泡沫或其他材料与预浸料或芯混合或添加到其中。在一些情况下，预浸料或芯可包含约0.2重量％至约10重量％的量的一种或多种防烟组合物。说明性的防烟组合物包括但不限于锡酸盐、硼酸锌、钼酸锌、硅酸镁、钼酸钙锌、硅酸钙、氢氧化钙及其混合物。如果需要，可存在增效材料以增强预浸料或芯的物理性质。例如，可存在增强阻燃性的增效剂。如果需要，还可存在增强eg材料的吸声的材料。
在其他情况下，本文描述的预浸料或芯可包含所需量，例如，基于预浸料或芯的总重量低于约50重量％的最小量的热固性材料，以赋予芯所需性质。热固性材料可与热塑性材料混合或可作为涂层添加在预浸料或芯的一个或多个表面。
在某些实施方案中，本文描述的预浸料或芯可配置成(或用于)玻璃毡热塑性复合材料(gmt)或轻质增强热塑性塑料(lwrt)。一种此类lwrt是由hanwhaazdel,inc.制备的并且以商标
在生产本文描述的预浸料和芯时，可能有利的是使用湿法成网工艺。例如，可在气体，例如空气或其他气体的存在下，搅拌或搅动包含分散材料，例如热塑性材料、纤维和可膨胀石墨材料，任选地与本文描述的任一种或多种添加剂(例如，阻燃剂)的液体或流体介质。然后可将分散体铺放到支撑物，例如筛网或其他支撑材料上，以提供可膨胀石墨材料在所铺材料中基本上均一的分布。为增加可膨胀石墨材料分散性和/或均一性，搅拌的分散体可包含一种或多种活性剂，例如，阴离子、阳离子或非离子活性剂，例如，industrialsoapsltd.以名称ace液体销售的那些，gloverchemicalsltd.作为
在某些情况下，在分散体已经混合足够时间后，可将具有悬浮物质的流体安置在筛网、移动金属丝或其他合适的支撑结构上以提供铺放的材料网。可以为网提供抽吸或减压，以从铺放的材料中去除所有液体而留下热塑性材料、可膨胀石墨材料和存在的任何其他材料，例如纤维、添加剂等。如本文所指出的，通过将可膨胀石墨材料粒度选择为基本上等于或大于热塑性材料的平均粒度，可实现可膨胀石墨材料增强的保持力(与微球保持力水平相比)。所得到的网可被干燥并任选地在完全固化之前被固定或者压制成期望的厚度来提供所需的预浸料、芯或者制品。如本文所述，固化的预浸料或芯可“原样”使用，而不蓬松或进一步加工包含芯层的制品。在一些情况下，可在干燥、完全固化和/或固定或按压之前将添加剂或附加可膨胀石墨材料添加到网中，以提供所需预浸料、芯或制品。在其他情况下，可在干燥、固化等之后将可膨胀石墨材料添加到网中，以提供所需预浸料、芯或制品。虽然根据热塑性材料、可膨胀石墨材料和存在的其他材料的特性，可使用湿法成网工艺，但可能有利的是使用气流成网工艺、干混工艺、梳棉和针刺工艺或用于制造非织造产品的其他已知工艺代替。在一些情况下，可在预浸料或芯硬化至一定程度之后，经过多个涂层射流喷口下面的板而将附加可膨胀石墨材料喷洒到预浸料或芯的表面上，涂层射流喷口配置成以约90度角将可膨胀石墨材料喷洒到预浸料或芯表面。
在一些配置中，本文描述的预浸料和芯可通过在表面活性剂的存在下在水溶液或泡沫中合并热塑性材料、纤维、可膨胀石墨材料来生产。合并的组分可混合或搅拌足够时间以分散各种材料并提供所述材料基本上均匀的水性混合物。然后将分散的混合物铺放在任何合适的支撑结构上，例如具有所需孔隙率的金属丝网或其他网或支撑物。然后可通过金属丝网将水排空，从而形成网。高于热塑性粉末的软化温度干燥并加热所述网。然后冷却所述网并按压至预定厚度以产生具有介于约1％至约95％之间的空隙含量的复合材料薄板，其中eg材料存在于空隙中。在一个替代实施方案中，水性泡沫也包括粘合剂材料。
在某些实例中，可生产呈多孔gmt形式的预浸料或芯。在某些情况下，通常可使用短切玻璃纤维、热塑性材料、可膨胀石墨材料以及任选的热塑性聚合物薄膜和/或用玻璃纤维或热塑性树脂纤维(例如聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚碳酸酯(pc)、pc/pbt掺合物、pc/pet掺合物)制成的织造或非织造织物制备gmt。在一些实施方案中，pp、pbt、pet、pc/pet共混物或pc/pbt共混物可用作高熔体流动指数树脂。为生产玻璃毡，可将热塑性材料、增强材料、可膨胀石墨材料和/或其他添加剂添加或计量到装备有叶轮的开顶式混合罐中所装的分散泡沫中。虽然不希望受任何特定理论束缚，但泡沫截留气穴的存在可帮助分散玻璃纤维、热塑性材料和可膨胀石墨材料。在一些实例中，分散的玻璃和树脂混合物可经由分配歧管泵入位于造纸机网部上方的流浆箱内。然后当使用真空为金属丝网筛提供分散混合物时，可除去泡沫，而非玻璃纤维、可膨胀石墨材料和热塑性材料，持续产生均一的、纤维湿网。湿网可通过合适温度下的烘干机以减少水分含量并且使热塑性材料熔融或软化。当热网离开烘干机时，可通过使玻璃纤维、可膨胀石墨材料、热塑性材料网和薄膜通过一组加热辊的辊隙而将表面层例如薄膜层压到网上。如果需要，也可使附加层例如非织造织物和/或织造织物层沿着薄膜附着于所述网的一侧或两侧以利于容易地处理玻璃纤维增强毡。然后可使复合材料通过张力辊并持续切割(截断)成所需尺寸，用于稍后形成为最终产品制品。关于此类gmt复合材料的制备，包括用于形成此类复合材料的合适材料和加工条件的其他信息，例如在美国专利号6,923,494、4,978,489、4,944,843、4,964,935、4,734,321、5,053,449、4,925,615、5,609,966和美国专利申请公布号us2005/0082881、us2005/0228108、us2005/0217932、us2005/0215698、us2005/0164023和us2005/0161865中进行了描述。
在某些实施方案中，eg材料与热塑性材料和增强纤维组合的存在提供比在芯中无eg材料的情况下能够实现的更好的声学控制。例如，通过选择能够吸收所需频率的声波的eg材料，可减少通过复合材料制品传输的声音的频率和/或振幅。此外，取决于所选择的特定eg材料和负载水平，可提供吸声和阻燃性。
可由在空隙空间中包括具有eg材料的芯的复合材料制品在至少一定程度上吸收的说明性声频包括但不限于在1200-6000hz范围内的那些频率，但其他频率也可至少在一定程度上吸收。在一些情况下，芯和表层的特定组成可进行调整以在较小频率窗口(例如1200至2000hz)或其他选定的频率窗口上提供所需的吸收系数。
在某些情况下，生产复合材料制品的方法包括将热塑性材料、增强纤维和可膨胀石墨颗粒合并成混合物以形成经搅拌的水性泡沫。将泡沫安置到导线支撑件上，并将水排空以形成包含热塑性材料、纤维和石墨材料的网或开孔结构。在一些情况下，然后将网加热至高于热塑性材料熔融温度的第一温度，其中第一温度低于可膨胀石墨颗粒的蓬松起始温度，所以基本上不发生蓬松。如果需要，可在完全固化之前将芯压缩，以将eg薄板在芯层中定位成彼此靠近。在其他情况下，可使用使热塑性材料熔融的加热条件，例如对流加热对网进行加热，但是基本上不会使可膨胀石墨颗粒蓬松。如果需要，然后可例如使用轧辊或其他装置向所述网施加压力，以提供包含分散在所述网内的可膨胀石墨颗粒的热塑性复合材料板。
在某些实施方案中，本文所述的可膨胀石墨材料可用于满足如通过2009年的astme84测试的a类要求的热塑性复合制品。例如，许多满足如通过2009年的astme84所测试的a类要求的现有制品可包含大量阻燃剂，例如30重量％的阻燃剂如氢氧化镁或甚至40重量％的阻燃剂。这些大量的阻燃剂可不利地影响热塑性芯层。此外，在芯层中存在热塑性材料可使芯层易燃。通过在芯层中包含合适或有效量的eg材料，芯层和包含它的任何制品可满足astme84的a类要求。
在一些实施方案中，包含热塑性纤维增强的多孔芯层和安置在多孔芯层的至少一个表面上的表皮的复合材料制品(所述多孔芯层包含由多种增强纤维、可膨胀石墨材料和热塑性材料形成的网)可用于诸如办公家具、座椅等的环境中，所述复合材料制品包含有效量的可膨胀石墨颗粒以满足如通过2009年的astme84测试的a类要求。在一些情况下，所述热塑性材料包含聚烯烃并且所述增强纤维包含玻璃纤维。在其他实例中，所述玻璃纤维以约30重量％至60重量％存在，所述可膨胀石墨颗粒以至少10重量％存在，其中所述芯层的剩余部分包含所述热塑性材料。如果需要，表层可以是稀松布、开孔膜或闭孔膜中的一种或多种。在一些情况下，粘合剂层可存在于芯层与表层之间。在某些实施方案中，所述制品可包含安置在所述芯层的相反表面上的第二表层。在一些配置中，芯层不包含任何加入的阻燃剂，例如，eg材料可充当阻燃剂，但不存在其他阻燃剂如氢氧化镁或卤化阻燃剂。在某些实例中，所述制品可包含位于所述芯层与所述表层之间的第一粘合剂层以及位于所述芯层与所述第二表层之间的第二粘合剂层。在其他实例中，所述制品可包含安置在表层上的装饰层。例如，在办公室应用中，可能需要缝合、粘合或以其他方式将织物或覆盖物附接至制品上以提供更美观的制品。在一些实施方案中，在制品中使用的eg材料可包含所述可膨胀石墨颗粒的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨颗粒的1重量％的水分含量、小于所述可膨胀石墨颗粒的4重量％的硫含量以及小于或等于290:1g/cc或280:1g/cc或270:1g/cc的所述可膨胀石墨颗粒的膨胀比和任选的1至6、5至10或1至10的可用ph值范围。
在某些实例中，非模制复合材料制品包含热塑性纤维增强的多孔芯层和安置在所述多孔芯层的至少一个表面上的表皮，所述多孔芯层包含由通过热塑性材料保持在一起的多种增强纤维形成的压缩网，其中所述网包含多个包含可膨胀石墨颗粒的空隙，所述复合材料制品包含有效量的可膨胀石墨材料以满足如通过2009年的astme84所测试的a类要求而不模制所述复合材料制品。在某些情况下，芯层不包含任何加入的阻燃材料，例如，eg材料可充当阻燃剂，但在芯层中不存在其他阻燃剂如氢氧化镁或卤化阻燃剂。在一些实施方案中，所述复合材料制品具有小于4mm或小于2mm的厚度。在一些情况下，所述可膨胀石墨材料在所述网的空隙中以实质上非蓬松的形式存在。在其他实例中，所述制品可包含蓬松剂，例如微球。在某些情况下，所述表皮被配置成开孔型稀松布或闭孔型稀松布。在某些实例中，所述制品可包含安置在芯层的相反表面上的另一表皮。在其他实施方案中，所述另一表皮被配置成闭孔型稀松布或开孔型稀松布。在一些配置中，所述制品中的可膨胀石墨颗粒可包含所述可膨胀石墨颗粒的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨颗粒的1重量％的水分含量、小于所述可膨胀石墨颗粒的4重量％的硫含量以及小于或等于290g/cc、280g/cc或270:1g/cc的所述可膨胀石墨颗粒的膨胀比和任选的1至6、5至10或1至10的可用ph值范围。
在某些实施方案中，一种生产包含多孔芯层的热塑性复合材料制品的方法，所述多孔芯层包含多种增强纤维、热塑性材料以及可膨胀石墨颗粒，所述方法通过将所述增强纤维、所述热塑性材料和所述可膨胀石墨颗粒加热至高于所述热塑性材料的熔点而所述可膨胀石墨颗粒无任何实质性蓬松的第一温度以形成包含所述热塑性材料、所述可膨胀石墨颗粒以及所述增强纤维的网来进行，所述热塑性复合材料制品包含有效量的所述可膨胀石墨颗粒以满足如通过2009年的astme84所测试的a类要求。在某些实施方案中，所述方法包括在不模制所述热塑性复合材料制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为建筑面板。在其他实例中，所述方法包括配置不含任何其他阻燃剂的热塑性复合材料制品。在一些情况下，所述方法包括将所述热塑性复合材料制品的厚度配置成不厚于4mm。在一些情况下，所述方法包括在固化所述芯层之前，将所述热塑性制品的芯层压缩至小于4mm的厚度。在另外配置中，所述方法包括在固化所述芯层之前，将所述热塑性制品的芯层压缩至小于2mm的厚度。在一些实例中，所述方法包括将所述热塑性复合材料制品配置成在所述热塑性复合材料制品的一个表面上具有稀松布。在其他实施方案中，所述方法包括将所述热塑性复合材料制品配置成在所述热塑性复合材料制品的相反表面上具有另一种稀松布，其中所述稀松布和所述另一种稀松布中的至少一个包含开孔结构。在其他实例中，所述方法包括将所述多孔芯层配置成具有约35重量％至55重量％的作为增强纤维的玻璃纤维以及至少10重量％的可膨胀石墨颗粒，所述多孔芯层的剩余部分包含热塑性材料。在其他实例中，所述方法包括选择所述可膨胀石墨颗粒从而包含所述可膨胀石墨颗粒的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨颗粒的1重量％的水分含量，包含小于所述可膨胀石墨颗粒的4重量％的硫含量并且包含小于或等于290g/cc、280g/cc或270:1g/cc的所述可膨胀石墨颗粒的膨胀比和任选的1至6、5至10或1至10的可用ph值范围。
在某些实例中，一种方法包括将热塑性材料、增强纤维和可膨胀石墨材料合并成混合物以形成经搅拌的水性泡沫，将所述经搅拌的水性泡沫安置到导线支撑件上，将水排空以形成网，将所述网加热至等于或高于所述热塑性材料的熔融温度的第一温度，其中选择所述第一温度以便所述可膨胀石墨颗粒实质上不发生蓬松，将所述网压缩至不超过4mm的厚度来提供热塑性复合材料制品；以及在所述热塑性复合材料制品无任何模制的情况下使用所提供的热塑性复合材料制品，其中所述热塑性复合材料制品包含有效量的所述可膨胀石墨颗粒以满足如通过2009年的astme84所测试的a类要求。在一些实例中，所述压缩步骤包括使所述经加热的网通过一组辊来提供不超过4mm或不超过2mm的厚度。在一些实例中，所述方法可包括混合所述经搅拌的水性泡沫，直到所述可膨胀石墨颗粒均匀地分散在所述经搅拌的水性泡沫中。在其他情况下，所述方法可包括在压缩所述制品之前将稀松布施加到所述热塑性复合材料制品的至少一个表面。在一些情况下，所述方法可包括在压缩所述制品之后将稀松布施加至所述热塑性复合材料制品的至少一个表面。在其他实例中，所述方法可包括将所述制品压缩至不超过2mm的厚度。在某些实施方案中，所述方法可包括配置不含任何加入的阻燃剂的网。在一些实例中，所述方法可包括使所述热塑性制品与第二热塑性制品联接，所述第二热塑性制品包含与所述热塑性制品实质上相同的组成和不同的厚度。在其他实例中，包含不同厚度的热塑性制品不超过4mm厚或不超过2mm厚。在一些情况下，可选择eg材料从而包含所述可膨胀石墨颗粒的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨颗粒的1重量％的水分含量，包含小于所述可膨胀石墨颗粒的4重量％的硫含量并且包含小于或等于290:1g/cc或280:1g/cc或270:1g/cc的所述可膨胀石墨颗粒的膨胀比和任选的1至6、5至10或1至10的可用ph值范围。
在某些实施方案中，一种生产热塑性复合材料制品的方法包括将热塑性材料、增强纤维和非蓬松的可膨胀石墨颗粒合并成混合物以形成经搅拌的水性泡沫，将所述经搅拌的水性泡沫安置在导线支撑件上，将水排空以形成网，将所述网加热至等于或高于所述热塑性材料的熔融温度的第一温度，其中选择所述第一温度以便所述非蓬松可膨胀石墨颗粒实质上不发生蓬松，将所述网压缩至第一厚度，以及将表皮安置在所述压缩网上来提供所述热塑性复合材料制品，其中所述热塑性复合材料制品的网包含有效量的所述非蓬松可膨胀石墨颗粒以满足如通过2009年的astme84所测试的a类要求。在一些实例中，所述方法包括在不模制所述制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为建筑面板。在其他情况下，所述方法包括在不模制所述制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为汽车面板。在一些实例中，所述方法包括在不模制所述制品的情况下使用所述热塑性复合材料制品作为休闲车面板。在一些配置中，选择所述网中的可膨胀石墨颗粒的量以便在所述网不厚于3.5mm并且不模制所述网时，所述制品还包含如通过2010年的astme1050所测试的在2400hz下至少0.2(或在2860hz下至少0.2)的吸声系数。在某些实例中，所述方法包括在所述表层上安置装饰层。在其他实施方案中，所述方法包括使所述压缩网与具有与所述压缩网实质上相同组成的第二压缩网联接，之后在所述压缩网上安置表层。在另外的情况下，所述方法包括将所述网压缩至小于所述第一厚度的第二厚度，其中将所述网压缩至所述第二厚度提供与所述第一厚度的所述网的吸声系数相比，吸声系数增加。在一些实例中，所述方法包括将所述第二厚度配置成比所述第一厚度小至少50％。在某些配置中，所述方法包括选择可膨胀石墨颗粒从而包含所述可膨胀石墨颗粒的至少85重量％的碳含量、小于所述可膨胀石墨颗粒的1重量％的水分含量，包含小于所述可膨胀石墨材料的4重量％的硫含量并且包含小于或等于290g/cc或280g/cc或270:1g/cc的所述可膨胀石墨颗粒的膨胀比以及任选的1至6、5至10或1至10的可用ph值范围。
下文描述了某些实施例以更好地说明本文描述的一些新颖方面和配置。
实施例1
使用包含含有约5重量％的eg颗粒(大于300微米平均粒度，大于85％碳、0.9％水分、约3.2％硫)的多孔芯(1000gsm或1200gsm)的复合材料制品。所述eg材料在芯层的制备中未经历任何实质性膨胀。测试预先蓬松的(生产原样)和蓬松后制品(模制制品)的吸声能力。
表1列出测试制品的配方和物理性质。所有测试的制品都包括在一侧上的90gsm稀松布和在另一侧上的20gsm轻质稀松布。所有制品按生产原样和2mm、4mm和6mm的模制厚度进行测试。还模制了生产对照制品pc689(xlt-h)。所有制品在220℃的模制温度下进行模制。
表1
实施例2
表1中列出的所有制品被模制成2mm、4mm和6mm并按生产原样(不进行模制或蓬松)使用。使用根据2010年的astme1050的吸声测试来测量每个模制制品的吸声。从模塑制品上冲出直径为100mm和直径为29mm的圆盘。在所有测量中，hofk81稀松布侧面向声源。
图11a至11c示出不同模制厚度制品在不同频率下的吸声系数。一般来说，随着模制厚度增加，吸声系数增加。对于不存在eg材料的xlt-h对照材料，吸声从2mm显著增加至6mm。在eg材料存在于芯层中时观察到较低的增加。
实施例3
还测试了模制制品的吸声能力。如实施例2中所述，吸声通常随着芯厚度增加而增加，特别是在不存在任何eg材料的情况下。图12示出不同样品的比较。
所有测试制品在1500至6000hz范围内提供相对于对照材料(pc689)显著的吸声改进。所有五种1200gsm芯材料(st-10465、st-10466、st-10467、st-10763a、st-10763b)显示与1000gsm芯样品(st-10387)相似的性能和更好的性能，但较轻的1000gsm样品仍然提供比无任何eg颗粒的对照材料显著更多的吸声。
st-10763a和st-17063b制品在高频率(6000hz)下具有最高的吸声，即使它们含有较低量(5％对10％)的eg材料。具体地说，在比较st-10763a材料与st-10465材料(两者均具有3.7mm的厚度和1310gsm的基重)时，st-10763a在约5000hz下达到稳定状态，而st-10465材料的吸声在5000hz下显著更少。
实施例4
图13示出对于同一制品(st-10466)使用不同模制条件的吸声性能的比较。如图13中所示，在存在eg材料情况下的吸声与生产原样制品相比可在较高模制厚度下减少。st-10466具有3.4mm的生产原样厚度。将厚度从3.4mm增加至4mm导致吸声下降。st-10466的厚度需要增加至6mm以匹配生产原样吸声系数。声音随着厚度的增加而降低可能是由于模制过程中eg晶格薄板结构的破坏。从约400hz至约4400hz的频率，生产原样制品具有比2mm、4mm和6mm厚的模制制品更高的吸声系数。仅6mm模制制品具有高于4400hz的较高吸声系数。
实施例5
可使用10％的可膨胀石墨(平均粒度大于300微米)、具有轻质稀松布(如在1200gsm芯的每个表面上20gsm稀松布)的1200gsm芯(45％标称玻璃)来生产满足astme84a类要求的制品。所述制品可在生产原样状态满足astme84a类要求。
实施例6
可使用10％的可膨胀石墨(平均粒度大于300微米)、具有轻质稀松布(如在1200gsm芯的每个表面上20gsm稀松布)的1200gsm芯(45％标称玻璃)来生产满足astme84a类要求的制品。所述制品可在生产原样状态满足astme84a类要求。所述制品可在不使用除asbury3335以外的任何其他阻燃剂的情况下生产。
在介绍本文公开的实例的要素时，冠词“一个/种(a/an)”、“所述(the)”和“所述(said)”意图意味着存在一个或多个要素。术语“包含”、“包括”和“具有”意图是开放式的，且意味着除了所列要素以外可存在附加要素。本领域普通技术人员将意识到，鉴于本公开的益处，实施例的各种组分可与其他实施例中的各种组分互换或替换。
虽然上文已描述某些方面、实施例和实施方案，但是本领域普通技术人员将意识到，鉴于本公开的益处，所公开的说明性方面、实施例和实施方案的添加、替换、修改和变更是可能的。
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