吸声材料的制作方法

文档序号:5875916
专利名称:吸声材料的制作方法
技术领域
本发明涉及吸声材料,更特别涉及用于诸如电类产品如空调、电冰箱、洗衣机和剪草机;运输设备如车辆、轮船和飞机;或建筑材料如建筑墙体材料和土木工程/建筑机械等领域的吸声材料。
背景技术
吸声材料通常用于例如电类产品,建筑墙体材料和车辆。具体来说,为避免车辆如汽车产生外部的加速噪音或外部的空转噪音(idlingnoise),目前正采用需将发动机或传动装置用隔音罩包裹的技术规范。一般在汽车的情况下,上述隔音罩不仅要具有优良的吸声性能,而且在发动机室因交通事故起火时为安全起见要防止火焰向驾驶座蔓延。因此,从防火的角度看,需要吸声性和火灾安全性均优良的阻燃吸声材料。此外,还要求阻燃吸声材料在燃烧时不产生有毒气体。
车辆如汽车用吸声材料除具有吸声性和阻燃性之外,还需要由可循环使用的轻质材料制成,以减轻汽车重量并促进报废汽车吸声材料的循环利用。这是因为尽可能地提高报废汽车各部件的循环利用对防止污染来说是很重要的。
由于上述原因,轻质阻燃无纺布作为满足上述要求的材料正引起人们的注意。通常,阻燃无纺布是利用阻燃纤维如芳族聚酰胺纤维和聚氯乙烯醇(polychlal)纤维作为无纺布的主要组成合成纤维,或利用其中掺混磷酸基阻燃剂或硼酸基阻燃剂的合成纤维,或用其中分散有阻燃剂的粘合剂涂覆液涂覆或浸渍片状无纺布制造的。
例如,日本待审专利申请Nos.62-43336和62-43337公开了如下制造的汽车用内部材料在针刺由95wt%聚酯纤维、聚丙烯纤维或其混合物和5wt%人造丝纤维构成的料片(web)得到的无纺布垫(mat)的表面上涂覆氯乙烯乳液,干燥形成阻燃树脂涂层,在该无纺布垫的树脂涂层表面层压玻璃纤维垫以使玻璃纤维垫和无纺布垫合成一体。该汽车用内部材料阻燃性优良,但可循环性差,这是由于无纺布垫与玻璃纤维垫合为一体。而且,人们还担心该汽车用内部材料在焚烧时会产生二英。
此外,日本待审专利申请No.9-59857公开了如下制造的阻燃无纺布在聚酯纤维无纺料片层的两面层压阻燃短纤维的无纺料片层,以使阻燃短纤维的无纺料片层占所得无纺布总重的50wt%或更多,并在相邻料片层之间相互缠结组成纤维。日本待审专利申请No.2002-348766公开了如下制造的阻燃片状材料针刺通过混合聚酯纤维和阻燃人造丝纤维或改性聚丙烯腈纤维(即通过共聚丙烯腈与氯乙烯基单体得到的阻燃剂)得到的料片,然后缝合。日本待审专利申请No.2000-328418公开了如下制造的无卤素阻燃无纺布用丙烯酸树脂粘合剂粘合含纤维素基纤维、聚乙烯醇基纤维和磷基阻燃聚酯纤维的纤维网。在上述专利文献中公开的无纺布阻燃性优良,但吸声性差。
作为阻燃吸声材料的实例,日本待审专利申请No.2002-287767公开了如下制造的汽车用吸声材料涂覆并整体模塑垫状吸声材料,其中矿石棉、玻璃纤维和聚酯纤维以混合态不规则排列,而且上述纤维用纤维状粘合剂如低熔点聚酯纤维粘合在一起,并对由聚酯纤维基无纺布构成的表面材料进行水-、油-和阻燃处理。此外,日本待审专利申请No.2002-161465公开了如下制造的吸声材料在层状结构的一个表面层压阻燃聚酯长丝无纺布作表面材料,所述层状结构包括通过针刺而成为一体的熔喷(meltblown)无纺布和聚酯无纺布。
在上述两种技术中,阻燃吸声材料是通过将吸声材料和阻燃表面材料一体化制造的。如上所述,根据前述技术,由于垫状吸声材料和涂覆在吸声材料上的表面材料是整体模塑的,因此需要在纤维状粘合剂的熔点或更高温度下进行热压模塑,这就使其制造工艺复杂。此外,在使用含卤素基阻燃剂的聚酯纤维的情况下,人们担心吸声材料在燃烧时会产生有毒气体。另一方面,根据后两种技术的吸声材料具有阻燃性差的缺点。

发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供吸声性优良、无需使用阻燃剂而具有阻燃性、在组成纤维熔化时不产生熔融材料液滴、具有低皱缩性、安全性与成本效率和可循环性优良的吸声材料。
为达到上述目的,本发明人进行了深入的研究,结果发现通过在单位面积质量为150-800g/m2、堆积密度为0.01-0.2g/cm3的无纺布上层叠根据JIS L-1096测量的透气度至多为50cc/cm2/sec的表面材料,可得到吸声性、阻燃性、可循环使用性和加工性优良的吸声材料,优选使用通过针刺或水刺进行缠结纤维而不是热熔融得到的无纺布。该发现导致了本发明的完成。
具体来说,本发明涉及具有层状结构的吸声材料,其包括单位面积质量为150-800g/m2、堆积密度为0.01-0.2g/cm3的无纺布和根据JISL-1096测量的透气度至多为50cc/cm2/sec的表面材料。
在本发明的吸声材料中,无纺布优选为热塑性短纤维和LOI值至少为25的耐热短纤维缠结在一起的布。热塑性短纤维和耐热短纤维的质量比更优选在95∶5至55∶45的范围内,最优选在85∶15至55∶45的范围内。具有上述结构的吸声材料是阻燃性和吸声性均优良的阻燃吸声材料。
此外,在本发明的吸声材料中,热塑性短纤维优选为选自聚酯纤维、聚丙烯纤维和尼龙纤维的至少一种短纤维,而耐热短纤维优选为选自芳族聚酰胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚苯并唑纤维、聚苯并噻唑纤维、聚苯并咪唑纤维、聚醚醚酮纤维、聚芳酯纤维、聚酰亚胺纤维、氟化物纤维和阻燃纤维的至少一种短纤维。更优选地,热塑性短纤维为聚酯短纤维,耐热短纤维为芳族聚酰胺短纤维。
此外,在本发明的吸声材料中,表面材料优选为纺粘长丝无纺布或湿法短纤维无纺布。无纺布和表面材料可由相同类型的合成纤维构成。
此外,在本发明的吸声材料中,表面材料优选为由LOI值至少为25的耐热纤维构成的湿法无纺布,或优选为由LOI值至少为25的耐热纤维和硅酸盐矿物(例如,云母)构成的湿法无纺布。通过使用上述湿法无纺布作表面材料,可以得到吸声性和阻燃性优良的吸声材料。
此外,在本发明的吸声材料中,还优选使用根据JIS B-99236.2(1.2)通过滚动(tumbling)法测量时具有至多500个尘粒且粒径至少为0.3μm/0.1ft3的无尘纸作为表面材料。通过使用上述无尘纸作表面材料,可以得到吸声性和阻燃性优良且具有低粉尘产生性的吸声材料。
而且,无纺布和表面材料优选以相互结合的方式层叠在一起。在这种情况下,无纺布和表面材料的结合点的数量不超过30点/cm2,而且结合点的总表面积占结合点与非结合点总表面积的比例优选不超过30%。
此外,在本发明的吸声材料中,无纺布可以是多面体形、或具有弯曲表面的圆柱体或圆筒体。在前者的情况下,表面材料可以层积在多面体的两个或更多面上。在后者的情况下,表面材料可以层积在圆柱体或圆筒体的弯曲表面上。例如,可提及的是其中表面材料层积在六面体无纺布(例如,矩形平行六面体无纺布)的两个表面上的吸声材料。具有该结构的吸声材料增加了声音传输损失,从而提高了隔音性和吸声性。
此外,在本发明中,吸声材料具有包含一层或多层无纺布和一层或多层表面材料的多层结构,其中上述层相互结合为一体。具有该结构的吸声材料提高了低频吸声性。
上述吸声材料适用于车辆内部或外部材料、剪草机和破碎机的吸声材料。
发明效果根据本发明,可以得到吸声性(例如,正入射吸声系数(normalincidence sound absorption coefficients),在混响室中的吸声系数)、阻燃性、可循环使用性和低成本加工性优良的吸声材料。此外,通过缠结热塑性短纤维和耐热短纤维得到的无纺布的使用可以得到高安全性的吸声材料,该吸声材料在组成纤维熔化时不会产生熔融材料液滴、具有低皱缩性且在燃烧时不产生有毒气体。
实施本发明的最佳方式本发明吸声材料具有层状结构,包括单位面积质量为150-800g/m2、堆积密度为0.01-0.2g/cm3的无纺布和根据JIS L-1096测量的透气度至多为50cc/cm2/sec的表面材料。
用于本发明的无纺布可以是单位面积质量为150-800g/m2和堆积密度为0.01-0.2g/cm3的短纤维无纺布或长丝无纺布。上述无纺布的实例包括针刺无纺布、水刺(water jet punched)无纺布、熔喷无纺布、纺粘无纺布和缝编(stitch-bonded)无纺布。其中,优选使用针刺无纺布和水刺无纺布,并特别优选使用针刺无纺布。也可使用粗毡作无纺布。
在本发明中,无纺布的组成纤维的截面形状没有特别限制,且组成纤维可具有完好的圆形截面形状或改变的截面形状。改变的截面形状的实例包括椭圆形、凹形、X、Y、T、L、星形、叶片形(例如,三叶形、四叶形、五叶形)和其它多角形(例如,三角形、四角形、五角形、六角形)。
此外,在本发明中,无纺布的组成纤维为天然纤维或合成纤维,但从耐用性的角度优选使用合成纤维。合成纤维的实例包括热塑性纤维如聚酯纤维、聚酰胺纤维(例如尼龙纤维)、丙烯酸纤维和聚烯烃纤维(例如,聚丙烯纤维、聚乙烯纤维)。上述纤维可由其原料根据公知的方法如湿纺法、干纺法或熔纺法制造。在上述合成纤维中,优选使用聚酯纤维、聚丙烯纤维和尼龙纤维,这是由于它们的耐用性和耐磨性优良。特别地,最优选使用聚酯纤维,这是由于聚酯纤维的原材料即聚酯可通过加热熔融用过的聚酯无纺布获得,并且如此得到的聚酯易于循环使用,从而能够经济地制造聚酯纤维。此外,由聚酯纤维制成的无纺布具有良好的质地和模塑性。该热塑性纤维可部分或全部由再生材料(回收和再生的纤维)制成。具体来说,可合适地使用由曾用于车辆内部或外部材料的回收纤维循环使用的纤维。
上述聚酯纤维没有特别限制,只要是由聚酯树脂制成的即可。该聚酯树脂没有特别限制,只要它是包括含酯键重复单元的聚合物树脂即可,并且可以是包括对苯二甲酸乙二酯作二羧酸组分和二醇组分的主要重复单元的聚合物树脂。或者,聚酯纤维可以是由聚己内酯、聚丁二酸乙二酯、聚丁二酸丁二酯、聚己二酸乙二酯、聚己二酸丁二酯、聚丁二酸/己二酸乙二酯共聚物或聚乳酸制成的生物降解聚酯树脂,或者将作为主要组分的聚酯和其它二羧酸和/或二醇共聚合成的聚酯纤维。二羧酸组分的实例包括对苯二甲酸,2,6-萘二羧酸,间苯二甲酸和1,4-环己烷二羧酸。二醇组分的实例包括乙二醇,丙二醇,四甲撑二醇,1,3-丙二醇,1,4-丁二醇和1,4-环己烷二甲醇。二羧酸组分可以被己二酸,癸二酸,二聚酸(dimer acid),磺酸,或金属取代的间苯二甲酸部分置换。此外,二醇组分可以被二甘醇,新戊二醇,1,4-环己烷二醇,1,4-环己烷二甲醇或聚亚烷基二醇部分置换。
聚酯纤维通常是利用聚酯树脂根据公知的纺丝方法如熔纺法制造的。聚酯纤维的实例包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纤维,聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)纤维,聚邻苯二甲酸乙二酯(PEN)纤维,聚对苯二甲酸环己烷二甲酯(PCT)纤维,聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)纤维,和聚邻苯二甲酸丙二酯(PTN)纤维。其中,优选使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纤维。聚对苯二甲酸乙二酯纤维可含有常规的抗氧化剂,螯合剂,离子交换剂,颜色保护剂,蜡,硅油,或各种表面活性剂以及粒子如各种无机粒子,例如氧化钛、氧化硅、碳酸钙、氮化硅、粘土、滑石、高岭土和锆酸,交联聚合物粒子和各种金属粒子等。聚丙烯纤维并没有特别限制,只要它是由聚丙烯树脂制成的即可。聚丙烯树脂并没有特别限制,只要它是包括含如下结构单元-CH(CH3)CH2-的重复单元的聚合物树脂即可。上述聚丙烯树脂的实例包括聚丙烯树脂和丙烯-烯烃共聚物树脂如丙烯-乙烯共聚物树脂。聚丙烯纤维是利用上述聚丙烯树脂根据公知的纺丝方法如熔纺法制造的。此外,聚丙烯纤维可含有上述可添加到聚酯纤维中的各种添加剂。
尼龙纤维的实例包括由尼龙树脂或尼龙共聚物树脂制成的纤维,所述尼龙树脂或尼龙共聚物树脂例如为聚己内酰胺(尼龙6),聚己二酰己二胺(尼龙66),聚己二酰丁二胺(尼龙46),聚癸二酰己二胺(尼龙610),聚十二二酰己二胺(尼龙612),聚十一酰胺(尼龙11),聚十二内酰胺(尼龙12),聚己二酰间苯二甲胺(尼龙MXD6),聚对苯二甲酰己二胺(尼龙6T),聚间苯二甲酰己二胺(尼龙6I),聚己二酰苯二甲胺(尼龙XD6),聚己内酰胺/聚对苯二甲酰己二胺共聚物(尼龙6/6T),聚亚己基己二酰胺/聚亚己基对苯二甲酰胺共聚物(尼龙66/6T),聚己二酰己二胺/聚间苯二甲酰己二胺共聚物(尼龙66/6I),聚己二酰己二胺/聚间苯二甲酰己二胺/聚己内酰胺共聚物(尼龙66/6I/6),聚对苯二甲酰己二胺/聚间苯二甲酰己二胺共聚物(尼龙6T/6I),聚对苯二甲酰己二胺/聚十二内酰胺(尼龙6T/12),聚己二酰己二胺/聚对苯二甲酰己二胺/聚间苯二甲酰己二胺共聚物(尼龙66/6T/6I),和聚对苯二甲酰己二胺/聚对苯二甲酰2-甲基戊二胺(尼龙6T/M5T)。尼龙纤维是利用上述尼龙树脂根据公知方法如熔纺法制造的。此外,尼龙纤维可含有上述可添加到聚酯纤维中的添加剂。
热塑性纤维的纤维长度和细度没有特别限制,可根据与其它合成纤维的相容性或所得阻燃无纺布的用途合适地确定。但是,热塑性纤维的纤维长度优选为10mm或更长。热塑性纤维可以是长丝或短纤维。在短纤维的情况下,纤维长度优选为10至100mm,更优选20至80mm。通过缠结纤维长度为10mm或更长的短纤维来制造无纺布,可以避免短纤维从无纺布上脱落。更长的纤维长度使无纺布的吸声性变好,但易于使可纺性(例如,通过梳棉机)和阻燃性变差。因此,热塑性短纤维的纤维长度优选为100mm或更小。热塑性纤维的细度为0.5至30dtex,优选1.0至20dtex,更优选1.0至10dtex。
上述热塑性短纤维可单独使用或两种或更多种组合使用。例如,可混合使用类型相同但细度或纤维长度不同的热塑性短纤维或类型和细度或纤维长度均不同的热塑性短纤维。在任一情况下,上述短纤维的混合比没有特别限制,可以根据所得无纺布的用途或目的合适地确定。
为得到更阻燃的无纺布,优选将热塑性短纤维与耐热短纤维缠结并成为一体。该耐热短纤维具有至少25的LOI(限氧指数)值,并且不包括通过添加阻燃剂而赋予阻燃性的纤维,例如阻燃人造丝纤维、阻燃维尼纶纤维和改性聚丙烯腈纤维。在本文中,LOI值是指持续燃烧5cm或更长样品所需的最小氧气浓度,其是根据JIS L 1091测量的。通过使用上述LOI值至少为25的耐热短纤维,可以赋予无纺布阻燃性。然而,为获得更好的阻燃无纺布,优选使用LOI值至少为28的耐热短纤维。
本发明优选使用的耐热短纤维因其具有低皱缩性而优于热塑性短纤维,并因此使所得无纺布在燃烧时不易于熔化和皱缩。具体来说,所述耐热短纤维在280℃优选具有至多1%的干热皱缩度。该耐热短纤维的具体实例包括,诸如通过将选自芳族聚酰胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚苯并唑纤维、聚苯并噻唑纤维、聚苯并咪唑纤维、聚醚醚酮纤维、聚芳酯纤维、聚酰亚胺纤维、氟化物纤维和阻燃纤维的至少一种耐热有机纤维切割至所需纤维长度得到的短纤维。上述耐热短纤维包括那些常规的已知短纤维和根据公知方法或基于那些公知方法的方法制造的短纤维,而且上述所有短纤维均可使用。在本文中,阻燃纤维主要是指在活性气氛如空气中通过在200-500℃烧结丙烯酸纤维制造的纤维,即碳纤维的前体。例如,可提及的有由Asahi Kasei制造的商品名为“LASTAN”的阻燃纤维和由Toho Tenax制造的商品名为“Pyromex”的阻燃纤维。
在上述耐热有机纤维中,从低皱缩性和加工性的角度看优选使用选自芳族聚酰胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚苯并唑纤维、聚醚醚酮纤维、聚芳酯纤维和阻燃纤维的至少一种有机纤维。特别优选使用芳族聚酰胺纤维。
芳族聚酰胺纤维包括对芳族聚酰胺纤维和间芳族聚酰胺纤维。特别地,从低热皱缩性的角度看优选使用对芳族聚酰胺纤维。可使用的对芳族聚酰胺纤维的实例包括市售产品如聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(由E.I DU PONT和DU PONT-TORAY Co.Ltd.制造,商品名为“KEVLAR”)和共聚(对苯二甲酰对苯二胺/对苯二甲酰-3,4’-氧基苯二胺)纤维(由TEIJIN制造,商品名为“TECHNORA”)。
上述芳族聚酰胺纤维在其表面或内部可带有成膜剂、硅烷偶合剂和表面活性剂。附着于芳族聚酰胺纤维的上述表面处理剂的固体物质含量优选占芳族聚酰胺纤维质量的0.01-20%。
耐热短纤维的纤维长度和细度没有特别限制,可根据与一起使用的热塑性短纤维的相容性或所得吸声材料的用途合适地确定。耐热短纤维的细度为0.1至50dtex,优选0.3至30dtex,更优选0.5至15dtex,特别优选1.0至10dtex。本发明无纺布的阻燃机理尚不清楚,但人们认为与热塑性短纤维缠结的耐热短纤维起到了抑制热塑性短纤维燃烧的作用。耐热短纤维的纤维长度没有特别限制,但从阻燃性和生产率的角度看优选为20至100mm,特别优选40至80mm。
上述耐热短纤维可单独使用或者两种或更多种类型组合使用。例如,可混合类型相同但细度或纤维长度不同的耐热短纤维,或者混合类型及细度或纤维长度均不同的耐热短纤维。在任一情况下,上述短纤维的混合比没有特别限制,可以根据所得吸声材料的用途或目的合适地确定。
在本发明中使用的热塑性短纤维和耐热短纤维优选以95∶5至55∶45的质量比混合。如果质量比超过95%,无纺布的阻燃性不够,从而易于产生液滴。也就是说,通过使料片含有5wt%或更多的耐热短纤维并使耐热短纤维与热塑性短纤维缠结,可以避免热塑性短纤维燃烧和熔化。另一方面,如果质量比小于5%,则无纺布的阻燃性优良但将无纺布加工成所需尺寸的加工性差,从而降低了经济效益。因此,从阻燃性和加工性的角度看,热塑性短纤维和耐热短纤维的质量比更优选为88∶12至55∶45,进一步优选为85∶15至55∶45,最优选为85∶15至65∶35。
在本发明中,为提高无纺布的耐磨性和吸声性,优选使热塑性短纤维含有细旦热塑性短纤维。作为细旦热塑性短纤维,可提及的有选自上述聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、线性低密度聚乙烯纤维和乙烯乙酸乙烯酯共聚物纤维的至少一种纤维。
本发明所用细旦热塑性短纤维的细度通常为0.1至15dtex,优选为0.5至6.6dtex,特别优选为1.1至3.3dtex。如果细旦热塑性短纤维的细度太小,加工性变差。另一方面,如果细旦热塑性短纤维的细度太大,吸声性就会受损。细旦热塑性短纤维的纤维长度没有特别限制,可以根据与所用耐热短纤维的相容性和所得吸声材料的用途合适地确定。但是,细旦热塑性短纤维的纤维长度通常优选为10至100mm,特别优选为20至80mm。
在将细旦热塑性短纤维混合到料片中的情况下,细旦热塑性短纤维的混合比优选占热塑性短纤维总量的30-70wt%,更优选30-50wt%。
在本发明中,无纺布的重量为150-800g/m2。如果无纺布的重量太小,在制造过程中的操作性就会变差从而使诸如料片层的保形性等受损。另一方面,如果无纺布的重量太大,缠结纤维所需的能量就会增加或者使纤维的缠结进行的不充分,这样在加工无纺布时就会产生变形等的问题。
需要说明的是,可以利用常规成网机根据常规成网方法得到料片。例如,将热塑性短纤维和耐热短纤维的混合物在梳棉机中进行梳理以形成料片。
本发明优选使用的无纺布可以通过诸如针刺或水刺料片获得,所述料片是通过混合热塑性短纤维和耐热短纤维以使其相互缠结并成为一体得到的。通过对料片进行针刺处理以使纤维相互缠结,可以提高无纺布的耐磨性。
可以对料片的一面或两面进行针刺处理。这时,如果针刺密度太低,无纺布的耐磨性就会不足。另一方面,如果针刺密度太高,无纺布的堆积密度和空气体积比就会降低,从而损害了无纺布的隔热性和吸声性。因此,针刺密度优选为50-300孔/cm2,更优选为50-100孔/cm2。
在本发明中,可以按照常规针刺方法利用常规针刺机进行针刺。
可以按照常规水刺法利用水刺机从直径0.05至2.0mm且排成1行或相距0.3至10mm的多行的多个喷嘴中喷出90至250kg/cm2G的高压水流来进行水刺。喷嘴与料片的距离优选为约1至10cm。
可以常规方法干燥针刺或水刺后的料片,然后如必要的话进行热定型。
在无纺布由短纤维构成的情况下,如果其堆积密度太小,阻燃性、隔热性和吸声性就会受损。另一方面,如果堆积密度太大,阻燃性、耐磨性和加工性就会受损。因此,需要短纤维无纺布具有0.01至0.2g/cm3的堆积密度。优选短纤维无纺布的堆积密度为0.01至0.1g/cm3,更优选0.02至0.08g/cm3,更优选0.02至0.05g/cm3。通过控制无纺布的堆积密度来将无纺布中所含空气(氧)的比例控制在一定范围内,可以赋予无纺布优良的阻燃性、隔热性和吸声性。
此外,在本发明中,如果耐热性或耐久性对吸声材料来说很重要时,无纺布优选是由耐热纤维构成的。耐热纤维可以是短纤维或长丝。上述耐热纤维的实例包括上述耐热有机纤维。在这种情况下,无纺布通常是利用上述耐热纤维根据公知方法制造的。
在本发明中,无纺布越厚,吸声性越好,但从经济效益、方便操作和为吸声材料留有空间等的角度来看,无纺布的厚度优选为2至100mm,更优选为3至50mm,更优选为5至30mm。
如上所述,本发明的吸声材料具有包括无纺布和表面材料的层状结构。表面材料需要具有根据JIS L-1096测量的至多50cc/cm2/sec的透气度。表面材料的透气度没有下限,但透气度优选为0.01至50cc/cm2/sec,特别优选0.01至30cc/cm2/sec。如果透气度大于50cc/cm2/sec,则吸声材料的吸声性就会受损。
表面材料的组成材料没有特别限制,例如可使用上述用于无纺布的材料。表面材料可以为布或膜的形式。布的实例包括无纺布(包括无尘纸和聚酯纸),织造布和针织布。膜的实例包括聚酯膜。上述布的组成纤维可以是短纤维或长丝。在用布作表面材料的情况下,表面材料和层积在表面材料上的无纺布可以是由相同或不同材料制成的。例如,在将本发明的吸声材料用作车辆内部材料时,表面材料和层积在表面材料上的无纺布优选是用相同材料制成的。这是由于在这种情况下,需使用大量的吸声材料且必须循环使用用作车辆内部材料的吸声材料。例如,在无纺布含聚酯材料的情况下,表面材料优选是用聚酯制成的。
表面材料的优选实例包括纺粘长丝无纺布,干法短纤维无纺布和湿法短纤维无纺布。特别优选使用纺粘长丝无纺布和湿法短纤维无纺布。纺粘长丝无纺布是通过纺粘法制造的。在上述纺粘长丝无纺布中,特别优选通过热粘合方法使纤维部分相互粘合形成料片得到的那些。例如在上述无纺布中,可使用市售的纺粘聚酯无纺布(由TORAYIndustries,Inc.制造,商品名为“Axtar”)。作为干法短纤维无纺布,优选使用通过针刺料片得到的无纺布。湿法短纤维无纺布的实例包括通过造纸法由短切纤维、纸浆或短纤维制成的纸或毡。
在本发明中,可以使用由LOI值至少为25的耐热纤维和硅酸盐矿物构成的无纺布作表面材料,而且该无纺布优选为湿法无纺布。上述优选的无纺布可以利用LOI值至少为25的耐热纤维和硅酸盐矿物根据公知的湿法制造。该“LOI值至少为25的耐热纤维”可以是短纤维,其中LOI值的定义与上述定义相同。该耐热纤维的实例包括上述耐热有机纤维。作为硅酸盐矿物,优选使用云母。云母的具体实例包括白色云母,青铜色云母,黑色云母和人造青铜色云母。硅酸盐矿物的用量可以占表面材料的5-70wt%,优选为10-40wt%。
用作表面材料的优选湿法无纺布优选是由LOI值至少为25的耐热短纤维构成的。该耐热短纤维的实例包括上述耐热短纤维。在上述耐热短纤维中,优选使用芳族聚酰胺短纤维,更优选使用对芳族聚酰胺短纤维。或者,该湿法无纺布可以是由LOI值至少为25的耐热短纤维和硅酸盐矿物构成的无纺布。上述湿法无纺布是利用LOI值至少为25的耐热短纤维或利用LOI值至少为25的耐热短纤维和硅酸盐矿物根据公知湿法造纸法制造的。作为硅酸盐矿物,优选使用云母。云母的具体实例包括白色云母,青铜色云母,黑色云母和人造青铜色云母。硅酸盐矿物的用量占表面材料的5-70wt%,优选为10-40wt%。
用作表面材料的无纺布优选为无尘纸,该无尘纸在较后所述的粉尘产生测试中所产生的直径为0.3μm或更大的粉尘颗粒不超过500颗粒/0.1ft3(更优选100颗粒/0.1ft3或更少)。该无尘纸可以是市售的,其实例包括由Fuji Paper Co.,Ltd.制造的商品名为“OK Clean White”的无尘纸,由TORAY Industries,Inc.制造的商品名为“Axtar G2260-1S”的纺粘长丝无纺布,和由OJI PAPER Co.,Ltd.制造的商品名为“KEVLAR Paper”的湿法芳族聚酰胺短纤维无纺布。
表面材料的厚度没有特别限制,优选为约0.01至2mm,更优选为约0.01至1mm,更优选为约0.01至0.5mm,最优选为约0.03至0.1mm。表面材料的单位面积质量优选尽可能的轻,但从强度的角度来看为约10至400g/m2,优选为约20至400g/m2,更优选为约20至100g/m2。
在本发明中,无纺布可以呈各种形状如多面体形(例如,六面体如矩形平行六面体)和圆柱体与圆筒体。在本发明吸声材料的无纺布为多面体时,表面材料可以层叠在多面体(例如,矩形平行六面体)的一个表面上或者表面材料可以层叠在多面体的两个或更多个表面上。在无纺布呈圆柱体或圆筒体时,表面材料优选层叠在圆柱体或圆筒体的曲面上。
表面材料和无纺布可以非相互结合的方式层叠在一起,但优选通过常规结合方法以相互结合的方式层叠在一起。作为结合方法,可述及利用树脂铆钉(例如,由Japan Bano’k制造的“Bano’k”)的结合、熔合、缝合、针刺,利用粘合剂的结合、热压花、超声结合、利用粘合剂树脂的烧结结合或用焊接设备结合。除上述方法外,也可以使用下述连接方法通过热处理使置于表面材料和无纺布之间的低熔点材料如低熔点网(net)、低熔点膜或低熔点纤维熔化,从而通过低熔点材料将表面材料和无纺布结合在一起。在本发明中,低熔点材料的熔点优选比无纺布或表面材料所用纤维的熔点低20℃或更多。需要说明的是,在使用烧结结合作结合方法时,优选使用高温粘合剂树脂粉末(例如,尼龙6、尼龙66、聚酯)或低温粘合剂树脂粉末(例如,EVA(低熔点乙烯-乙酸乙烯酯共聚物))。在使用粘合剂结合的情况下,可使用热塑性粘合剂或热固性粘合剂。在这种情况下,例如,在将热固性环氧树脂涂覆到表面材料或无纺布上后,将表面材料和无纺布层叠在一起,然后进行热处理以固化树脂。
表面材料和无纺布结合的程度越高(结合点越多或结合表面积越大),表面材料和无纺布的结合就越牢固,但二者的结合度太高的话,所得吸声材料的吸声系数就会降低。在表面材料和无纺布没有结合的情况下,所得吸声材料的吸声系数提高,但会产生如使用时脱落和操作性差的问题。从这个角度上看,表面材料与无纺布之间结合点的数量至少为1点/cm2,但优选至多30点/cm2,更优选至多20点/cm2,更优选至多10点/cm2。结合点的表面积优选尽可能的小,这是因为如果结合点的表面积太大的话,所得吸声材料的吸声系数就会降低。例如,在将结合点的总表面积定义为“B”并将结合点和非结合点的总表面积定义为“A+B”时,结合点的总表面积(B)与结合点和非结合点的总表面积(A+B)的比,即式{B/(A+B)}×100(%)所代表的比优选至多为30%,更优选至多为20%,更优选至多为10%。为减少结合点的数量或结合比,例如,优选使用网状的低熔点材料或少量具有相对较大粒径的低熔点材料粒子作为粘合剂。
在本发明的吸声材料中,表面材料需要层叠在无纺布的至少一侧上,但也可层叠在无纺布的两侧上。此外,本发明的吸声材料可具有多层结构,其中至少一或多层无纺布和至少一或多层表面材料层叠并结合在一起。在这种情况下,层的数量没有特别限制。
本发明的吸声材料如必要可用染料或颜料着色。在制造有色吸声材料时,可使用通过纺丝混合有染料或颜料的聚合物得到的纺前染色纱线,或使用用各种方法染色的纤维。或者,吸声材料自身可用染料或颜料着色。
如必要的话,本发明的吸声材料可用丙烯酸树脂乳液、或含公知阻燃剂的丙烯酸树脂乳液或丙烯酸树脂溶液涂覆或浸渍以进一步提高吸声材料的阻燃性或耐磨性,所述阻燃剂例如为磷酸盐基阻燃剂、卤素基阻燃剂或水合金属化合物。
本发明的吸声材料可通过,例如用公知方法根据其使用或应用目的形成所需的尺寸或形状,从而用于各种领域。本发明的吸声材料可用于所有需要阻燃性和吸声性的领域。例如,本发明的吸声材料适用于运输设备如车辆(例如,小汽车和货车)、轮船、飞机,以及土木工程/建筑材料(例如墙体材料和天花板材料)的内部材料。具体来说,将本发明吸声材料用作车辆发动机室的内部材料,在发动机室起火的情况下可以避免火焰蔓延,并可阻止发动机室的噪音逸出发动机室。此外,本发明吸声材料也可用于各种领域如车顶材料、地板材料、后行李箱(rear packages)、和门边;汽车、火车和飞机的仪表板绝热体;电类产品如电真空清洁器、排气扇、洗衣机、电冰箱、冷冻机、衣物干燥机、搅拌机、榨汁机、空调、吹风机、电动剃刀、空气清洁器、减湿器、和剪草机;扬声器隔膜;和土木工程/建筑机械如破碎机(例如,机架衬板)。
优选使用利用无尘纸作表面材料得到的本发明吸声材料,特别是包括无尘纸作表面材料和聚酯短纤维与芳族聚酰胺短纤维缠结的无纺布的吸声材料,作为机械设备和无尘室及无尘室建筑用空调设备的无声材料。
在使用吸声材料时,优选本发明吸声材料的后表面(即,吸声材料无纺布侧的表面)或其侧表面与部件如反射器或固定板连接。“部件”的材料的实例包括金属如铝、树脂如橡胶、和木材。“部件”的形状没有特别限制,而且“部件”可具有框架形状或外壳形状。在本发明中,“部件”优选为反射器。在下文中,将对反射器进行描述。
反射器的实例包括金属板和树脂板。作为金属板,可使用公知的金属板,只要它是由金属材料制成并成型具有板状即可,而且金属的类型和金属板的尺寸没有特别限制。上述金属板的实例包括由不锈钢、铁、钛、镍、铝、铜、钴、铱、钌、钼、锰和含两种或更多种金属的合金以及由上述金属和碳制成的复合材料制成并成型为板状的金属板。作为树脂板,可使用公知的树脂板,只要它是由树脂制成并成型具有板状即可,而且树脂的类型和树脂板的尺寸、机械性能、以及添加剂没有特别限制。上述树脂板的实例包括合成树脂板、纤维加固的树脂板和橡胶板。
合成树脂板是根据公知成型方法将合成树脂成型为板状制造的。合成树脂的实例包括热塑性树脂和热固性树脂。
热塑性树脂的实例包括聚酯树脂如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂、聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)树脂、聚邻苯二甲酸乙二酯(PEN)树脂和液晶聚酯树脂;聚烯烃树脂如聚乙烯(PE)树脂、聚丙烯(PP)树脂和聚丁烯树脂;苯乙烯基树脂;聚甲醛(POM)树脂;聚酰胺(PA)树脂;聚碳酸酯(PC)树脂;聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂;聚氯乙烯(PVC)树脂;聚苯硫醚(PPS)树脂;聚苯醚(PPE)树脂;聚苯醚(PPO)树脂;聚酰亚胺(PI)树脂;聚酰胺-酰亚胺(PAI)树脂;聚醚酰亚胺(PEI)树脂;聚砜(PSU)树脂;聚醚砜树脂;聚酮(PK)树脂;聚醚酮(PEK)树脂;聚醚醚酮(PEEK)树脂;聚丙烯酸酯(PAR)树脂;聚醚腈(PEN)树脂;苯酚树脂(例如,酚醛树脂板);苯氧基树脂和氟化物树脂;聚苯乙烯基-、聚烯烃基-、聚氨酯基-、聚酯基-、聚酰胺基-、聚丁二烯基-、聚异戊二烯基-和氟基-热塑性弹性体,共聚物树脂及其改性树脂。
热固性树脂的实例包括酚树脂,环氧树脂,环氧丙烯酸酯树脂,聚酯树脂(例如,不饱和聚酯树脂),聚氨酯树脂,邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂,硅树脂,乙烯基酯树脂,三聚氰胺树脂,聚酰亚胺树脂,聚二马来酰亚胺三嗪(BT)树脂,氰酸盐树脂(例如,氰酸酯树脂),其共聚物树脂,其变性树脂及其混合物。
纤维加固的树脂板没有特别限制,只要它是由纤维和树脂(例如,上述热固性树脂)构成并成型为板状即可。作为上述纤维加固的树脂板,可使用公知的纤维加固的树脂板。通常,上述纤维加固的树脂板是按照公知方法制造的,即用预浸料(即用未固化的热固性树脂)浸渍纤维或纤维制品,然后加热固化。用作原料的纤维可以是短纤维或长丝。在任一情况下,材料纤维通常是按照公知方法利用上述合成树脂制造的。纤维制品的实例包括纱线,编织物,机织布,针织布和无纺布。上述纤维制品通常是按照公知方法利用上述纤维制造的。纤维加固的树脂板的优选实例包括由碳纤维和环氧树脂构成的纤维加固的树脂板(碳纤维加固的环氧树脂板)。
橡胶板的实例包括天然橡胶板和合成橡胶板。
上述树脂板可以是电磁波吸收板。作为电磁波吸收板,作为实例可提及的是公知的电磁波吸收板,例如在日本待审专利申请No.2003-152389中公开的板状电磁波屏蔽材料。
在本发明吸声材料使用时与部件连接的优选情况下,例如,使铝板与吸声材料的后表面连接并使铝框部件与吸声材料的全部外周连接以得到吸声板。在这种情况下,上述吸声板可放置在诸如产生噪音的机械设备的壳体内部或可用作隔离物。
实施例在下文中将参照以下实施例对本发明作更详细描述,但本发明并不仅限于实施例。需要说明的是,实施例和对比例的特征值是按照下述方法得到的。
(透气度)按照JIS L-1096的方法测量表面材料的透气度。
(吸声系数)吸声材料的正入射吸声系数是利用自动化仪表(由SOTEC Co.,Ltd.制造)依据JISA 1405通过“建筑材料正入射吸声系数的管测试法”在各种频率下测量的。上述测量是通过将吸声材料的表面材料在仪表中面对声源放置进行的。
(厚度)利用压缩硬度(compressive hardness)测试仪(由Daiei Kagaku SeikiMFG.Co.,Ltd.制造的)在0.1g/cm2的载荷下测量各表面材料和无纺布的厚度。
(280℃下的干热皱缩度)在280℃空气中加热30分钟之前和之后测量纤维的长度,并基于加热前测量的纤维长度确定纤维的皱缩度。
(粉尘产生度)通过根据JIS B 9923的滚动法测量表面材料的粉尘产生度。首先,使转鼓(tumbler)型粉尘测试仪在无尘室中空转以确定在测试仪中没有粉尘。然后,将没有清洗过的表面材料(20cm×28.5cm)置于转鼓型粉尘测试仪(CW-HDT101)中,并在46rpm的鼓转速下启动测试仪。在启动1分钟后,每隔1分钟在0.1ft3/min的速率下测量粉尘粒子的数量。每分钟粉尘粒子数量的测量连续进行10次,并将每分钟的平均值定义为粉尘粒子产生的数量。使用82-3200N作粉尘计数器且使用过滤器时的最大吸气量为2.2L/min。使用大小均各为20cm×28.5cm的5个样品。粉尘粒子产生的数量表示为在1cm×1cm样品上产生的粉尘粒子数量。如表1所示,就直径为0.3μm或更大的粉尘粒子的总数量而言,根据5级标准评价粉尘产生度。将4或5级的纸定义为无尘纸。
表1

(实施例1)将DU PONT-TORAY Co.,Ltd.制造的商品名为“KEVLAR”的对芳族聚酰胺短纤维(1.7dtex×51mm,280℃干热皱缩度0.1%或更小,LOI值29)和TORAY Industries,Inc.制造的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)短纤维(1.7dtex×51mm)以质量比30∶70混合,从而通过针刺制备厚度为10mm、单位面积质量为400g/m2的PET/芳族聚酰胺无纺布。所得无纺布的堆积密度为0.04g/cm3。
同时,将单个纱线细度为1.7dtex的对芳族聚酰胺纤维(“KEVLAR”,由DU PONT-TORAY Co.,Ltd.制造)的3mm短切纤维纱和间芳族聚酰胺纤维(“Nomex”,由U.S.A.DU PONT制造)浆以质量比90∶10混合,然后进行造纸处理并砑光以得到厚度为95μm、单位面积质量为71g/m2和透气度为0.81cc/cm2/sec的芳族聚酰胺纸作表面材料。在表面材料上,喷撒75g/m2的低熔点乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物粉末(熔点80℃),然后将针刺的PET/芳族聚酰胺无纺布层叠在表面材料上。将表面材料和无纺布夹在金属线网之间,然后在160℃热处理3分钟以使它们相互结合,从而得到“(PET/芳族聚酰胺无纺布)/芳族聚酰胺纸”的吸声材料。
(实施例2)利用由TORAY Industries,Inc.制造的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)短纤维(1.7dtex×51mm)通过针刺制备厚度为10mm、单位面积质量为400g/m2和堆积密度为0.04g/cm3的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)无纺布。另一方面,制备厚度为560μm、单位面积质量为260g/m2和透气度为11.5cc/cm2/sec的纺粘聚对苯二甲酸乙二酯(PET)无纺布(“AxtarG2260”,由TORAY Industries,Inc.制造)作表面材料。以与实施例1相同的方法,使表面材料与针刺的PET无纺布结合以得到“针刺PET无纺布/纺粘PET无纺布”的吸声材料。
(实施例3)利用与实施例1所用相同的对芳族聚酰胺短纤维(“KEVLAR”)通过针刺得到厚度为10mm、单位面积质量为400g/m2和堆积密度为0.04g/cm3的芳族聚酰胺无纺布。制备与实施例1所用相同的芳族聚酰胺纸作表面材料。以与实施例1相同的方法,使作为表面材料的芳族聚酰胺纸与芳族聚酰胺无纺布结合在一起以得到“芳族聚酰胺无纺布/芳族聚酰胺纸”的吸声材料。
(对比例1)除了省略芳族聚酰胺纸之外,以与实施例1相同的方法得到吸声材料。也就是说,仅制备含质量比为30∶70的“KEVLAR”短纤维和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)短纤维的无纺布。
(对比例2)制备其中聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)以质量比65∶35混合的市售熔喷无纺布。该熔喷无纺布具有10mm的厚度和240g/m2的单位面积质量。
各吸声材料的性质和频率与吸声系数之间的关系如表2所示。由表2可以清楚地看出,实施例1至3的所有吸声材料在吸声性方面优于对比例的吸声材料。
表2

(实施例4)将由TORAY Industries,Inc.制造的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)短纤维(1.7dtex×44mm)、由TORAY Industries,Inc.制造的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)短纤维(6.6dtex×51mm)和由TORAY Industries,Inc.制造的商品名为“SAFMET”的低熔点纱线(熔点110℃、4.4dtex×51mm)以质量比60∶20∶20混合。然后进行梳理以得到料片。对该料片进行针刺以得到无纺布。将该无纺布在150℃热处理3分钟以熔解低熔点纱线,从而使其它聚酯短纤维部分地结合在一起,借此得到厚度为10mm、单位面积质量为400g/m2和堆积密度为0.04g/cm3的无纺布。
在如此得到的无纺布上喷洒10g/m2由Tokyo Printing Ink MFG.Co.,Ltd.制造的EVA粉末“203-M”,然后在140℃连续加热1分钟。将由Fuji Paper Co.,Ltd.制造的商品名为“Clean Paper OK Clean White”的无尘纸(厚度90μm,重量70g/m2,透气度0.15cc/cm2/sec)层叠在无纺布上作表面材料,然后利用冷却辊辊压将它们结合在一起以得到吸声材料。用作表面材料的无尘纸的粉尘产生性如下所示。该无尘纸的粉尘产生度为5级。
表3

(实施例5)以与实施例1相同的方法,将与实施例1所用相同的无纺布和由TORAY Co.,Ltd.制造的、用作表面材料的商品名为“AxtarG2260-1S”(厚度620μm,重量260g/m2,透气度11cc/cm2/sec)纺粘聚对苯二甲酸乙二酯(PET)长丝无纺布结合在一起以得到吸声材料。表面材料的粉尘产生性如下所示。该表面材料的粉尘产生度为4级。
表4

(实施例6)
将与实施例1所用相同的无纺布和由OJI PAPER Co.,Ltd.制造的、用作表面材料的100%KEVLAR纸(厚度95μm,重量72g/m2,透气度0.93cc/cm2/sec)结合在一起以得到吸声材料。无纺布和表面材料是利用由NISSEKI PLASTO Co.,Ltd.制造的NISSEKI Conwed netON5058结合在一起的。具体来说,将Conwed net放于无纺布上,然后在150℃加热1分钟以熔化Conwed net的表面。然后,将表面材料放于Conwed net之上并用冷却辊压紧以使表面材料和无纺布结合在一起。
无纺布和表面材料通过目径为8mm的Conwed net筛目结合在一起。通过Conwed net结合的KEVLAR纸和无纺布的结合点的总表面积(B)占结合点与未结合点的总表面积(A+B)的比例,即由式{B/(A+B)}×100(%)所代表的比例为2%。
(实施例7)将与实施例1所用相同的无纺布和与实施例1所用相同的、用作表面材料的芳族聚酰胺纸结合在一起以得到吸声材料。利用双面带将无纺布和表面材料结合在一起。具体来说,将双面带粘合到表面材料上,然后在其上层叠无纺布。采用压辊将表面材料和无纺布压紧使其相互完全并紧密接触。
结合点的总表面积(B)占结合点与未结合点的总表面积(A+B)的比例为100%。
实施例4至7的吸声材料的正入射吸声系数如表5所示。
表5

(实施例8)与实施例1的方法相同,将与实施例1所用相同的芳族聚酰胺纸作为表面材料结合到与实施例1所用相同的无纺布的一个表面上以得到样品。此外,将与实施例1所用相同的表面材料(即芳族聚酰胺纸)层叠在样品的无纺布表面上,即层叠在与样品的表面材料表面相对的表面上,然后以与实施例1相同的方式使它们加热结合在一起,借此得到“芳族聚酰胺纸/(PET/芳族聚酰胺无纺布)/芳族聚酰胺纸”的吸声材料。
(声音传输损失测试)根据JIS A 1416测量在实施例1和8中所得吸声材料的声音传输损失。测量值如表6所示。
表6

(实施例9)利用单纱细度为1.7dtex的5mm对芳族聚酰胺短切纤维纱(由DuPont Teijin Advanced Papers,Ltd.制造的“KEVLAR”)与作为硅酸盐矿物的云母的混合物,通过造纸法制造含云母的KEVLAR纸(由Du Pont Teijin Advanced Papers制造) (厚度75μm,重量86g/m2,透气度0cc/cm2/sec)作为表面材料。以与实施例1相同的方法,利用低熔点粉末将该表面材料结合到与实施例1所用相同的无纺布上,其中KEVLAR短纤维和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)短纤维以质量比30∶70混合(厚度10mm,重量400g/m2),借此得到使用含云母的KEVLAR纸的吸声材料。测量该吸声材料的正入射吸声系数,测量结果如表7所示。
根据UL-94垂直燃烧试验对该吸声材料进行阻燃测试。使用喷嘴外径为19mm和内径为16.5mm的气体喷燃器,并将气体火焰的长度调整为140mm。将吸声材料在100mm火焰长度位置处的气体火焰中放置4分钟从而使吸声材料与火焰垂直(这时,表面材料在火焰一侧)以检查在表面材料和无纺布上是否产生了破洞。结果,在吸声材料的表面材料和无纺布层上均没有观察到破洞。
(实施例10)将由TORAY Industries,Inc.制造的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)短纤维(1.7dtex×44mm)、由TORAY Industries,Inc.制造的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)短纤维(6.6dtex×51mm)和由TORAY Industries,Inc.制造的商品名为“SAFMET”的低熔点纱线(熔点110℃、4.4dtex×51mm)以质量比60∶20∶20混合,然后针刺以制备厚度为10mm、单位面积质量为200g/m2和堆积密度为0.02g/cm3的无纺布。
制备由OJI PAPER Co.,Ltd.制造的100%聚酯纸(厚度90μm,重量54g/m2,透气度0.9cc/cm2/sec)作表面材料,并利用低熔点EVA粉末以与实施例1相同的方法将表面材料与无纺布结合在一起,从而得到“聚对苯二甲酸乙二酯(PET)无纺布/聚酯纸”的吸声材料。测量该吸声材料的正入射吸声系数,测量结果如表7所示。
(实施例11)将由TORAY Industries,Inc.制造的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)短纤维(1.7dtex×44mm)、由TORAY Industries,Inc.制造的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)短纤维(6.6dtex×51mm)和由TORAY Industries,Inc.制造的商品名为“SAFMET”的低熔点纱线(熔点110℃、4.4dtex×51mm)以质量比60∶20∶20混合,然后进行梳理以得到料片。对该料片进行针刺以得到无纺布。将该无纺布在150℃加热3分钟以熔解低熔点纱线从而使其它聚酯短纤维部分地结合在一起,借此得到厚度为10mm、单位面积质量为200g/m2和堆积密度为0.02g/cm3的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)无纺布。
同时,将对芳族聚酰胺纤维(“KEVLAR”,由DU PONT-TORAYCo.,Ltd.制造)的短切纤维纱(1.7dtex×5mm)和间芳族聚酰胺纤维(“Nomex”,由U.S.A.DU PONT制造)浆以质量比95∶5混合,然后进行造纸处理并砑光,从而得到厚度为70μm、单位面积质量为36g/m2和透气度为20.5cc/cm2/sec的芳族聚酰胺纸作表面材料。以与实施例1相同的方法将表面材料和无纺布结合在一起以得到吸声材料。
将两片如此得到的吸声材料层叠在一起,再将由实施例1所用的KEVLAR和Nomex构成的芳族聚酰胺纸置于最下面,用以测量其正入射吸声系数。测量结果如表7所示。
表7

(对比例3)利用与实施例4所用相同的纤维、在与实施例4相同的混合比下并以与实施例4相同的方法获得厚度为2.5mm、单位面积质量为100g/cm2和堆积密度为0.025g/cm3的100%聚对苯二甲酸乙二酯(PET)无纺布。通过与实施例1相同的方法,将与实施例1所用相同的表面材料(即,芳族聚酰胺纸)结合到上述无纺布上以得到吸声材料。
(对比例4)利用与实施例4所用相同的纤维、在与实施例4相同的混合比下并以与实施例4相同的方法获得厚度为5mm、单位面积质量为45g/cm2、和堆积密度为0.009g/cm3的100%聚对苯二甲酸乙二酯(PET)无纺布。通过与实施例1相同的方法,将与实施例1所用相同的表面材料(即,芳族聚酰胺纸)结合到上述无纺布上以得到吸声材料。
(对比例5)利用与实施例4所用相同的纤维、在与实施例4相同的混合比下并以与实施例4相同的方法获得厚度为25mm、单位面积质量为900g/cm2、和堆积密度为0.036g/cm3的100%聚对苯二甲酸乙二酯(PET)无纺布。通过与实施例1相同的方法,将与实施例1所用相同的表面材料(即,芳族聚酰胺纸)结合到上述无纺布上以得到吸声材料。
(对比例6)利用由U.S.A.DU PONT制造的“KEVLAR”浆,通过造纸法得到厚度为5.5mm、单位面积质量为1582g/cm2和堆积密度为0.29g/cm3的100%芳族聚酰胺纤维湿法无纺布。通过与实施例1相同的方法,将与实施例1所用相同的表面材料结合到上述无纺布上以得到吸声材料。
(对比例7)利用与实施例4所用相同的纤维、在与实施例4相同的混合比下并以与实施例4相同的方法,获得厚度为10mm、单位面积质量为200g/cm2、和体密度为0.02g/cm3的100%聚对苯二甲酸乙二酯(PET)无纺布。利用与用于实施例4的无纺布相同的纤维、在与实施例4相同的混合比下,以常规方法即通过混合和针刺纤维获得厚度为410μm、单位面积质量为59g/cm2、和透气度为93cc/cm2/sec的100%聚对苯二甲酸乙二酯(PET)表面材料。以与实施例1相同的方法,利用低熔点粉末将如此得到的无纺布和表面材料结合在一起以得到吸声材料。
在对比例3-7中所得吸声材料的正入射吸声系数如表8所示。
表8

由表7和表8可以清楚地看出,与其它吸声材料相比实施例11的吸声材料具有更好的低频(即1000Hz或更低频的声音,特别是500Hz或更低频的声音)吸声效果,这是由于实施例11的吸声材料的厚度因其多层结构而较大。
此外,无纺布重量相对较轻的吸声材料(对比例3)在低频和高频下均具有低的吸声系数。而无纺布重量相对较重的吸声材料(对比例5)因其厚度增加而具有高的吸声效果,但其较重的重量会产生操作性和加工性的问题。无纺布体密度相对较低的吸声材料(对比例4)具有低的吸声系数,而且该吸声材料在施加载荷时易于崩解(collapse)。非无纺布体密度相对较高的吸声材料(对比例6)因其刚性和重量而操作性差。
此外,表面材料的透气度超过50cc/cm2/sec的吸声材料(即,对比例7的吸声材料),即使将表面材料与无纺布结合在一起也不能提高其吸声性,这是由于该表面材料的透气度太大。
工业实用性本发明的吸声材料可用作电类产品如空调、电冰箱、洗衣机、视听设备和剪草机;运输设备如汽车、轮船和飞机;以及建筑材料如建筑墙体材料领域的吸声材料。
权利要求
1.吸声材料,其中将单位面积质量为150-800g/m2、堆积密度为0.01-0.2g/cm3的无纺布和根据JIS L-1096测量的透气度至多为50cc/cm2/sec的表面材料层叠在一起。
2.根据权利要求1的吸声材料,其中无纺布是将热塑性短纤维和LOI值至少为25的耐热短纤维缠结而得的布。
3.根据权利要求2的吸声材料,其中热塑性短纤维与耐热短纤维的重量比为95∶5至55∶45。
4.根据权利要求2的吸声材料,其中热塑性短纤维与耐热短纤维的重量比为85∶15至55∶45。
5.根据权利要求2至4任一项的吸声材料,其中热塑性短纤维为选自聚酯纤维、聚丙烯纤维和尼龙纤维的至少一种短纤维。
6.根据权利要求2至5任一项的吸声材料,其中耐热短纤维为选自芳族聚酰胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚苯并噁唑纤维、聚苯并噻唑纤维、聚苯并咪唑纤维、聚醚醚酮纤维、聚芳酯纤维、聚酰亚胺纤维、氟化物纤维和阻燃纤维的至少一种短纤维。
7.根据权利要求2至4任一项的吸声材料,其中热塑性短纤维为聚酯短纤维,耐热短纤维为芳族聚酰胺短纤维。
8.根据权利要求1至7任一项的吸声材料,其中无纺布是通过针刺方法或水刺方法制造的。
9.根据权利要求1至8任一项的吸声材料,其中表面材料为纺粘无纺布或湿法无纺布。
10.根据权利要求9的吸声材料,其中湿法无纺布是由LOI值至少为25的耐热短纤维构成的。
11.根据权利要求9的吸声材料,其中湿法无纺布是由LOI值至少为25的耐热短纤维和硅酸盐矿物构成的。
12.根据权利要求11的吸声材料,其中硅酸盐矿物为云母。
13.根据权利要求10或11的吸声材料,其中耐热短纤维为芳族聚酰胺短纤维。
14.根据权利要求9至13任一项的吸声材料,其中表面材料的通过根据JIS B-99236.2(1.2)的滚动法测量的粒径至少为0.3μm的粒子的粉尘产生数至多为500个粒子/0.1ft3。
15.根据权利要求1至14任一项的吸声材料,其中无纺布和表面材料是由相同类型的合成纤维构成的。
16.根据权利要求1至15任一项的吸声材料,其中无纺布和表面材料通过结合层叠在一起,无纺布和表面材料的结合点数量至多为30点/cm2,而且结合点的总表面积与结合点和非结合点的总表面积的比至多为30%。
17.根据权利要求1至16任一项的吸声材料,其中无纺布为多面体,且表面材料层叠在多面体的两个或更多个面上。
18.根据权利要求17的吸声材料,其中无纺布为六面体,且表面材料层叠在六面体的两个侧面上。
19.根据权利要求1至16任一项的吸声材料,其中无纺布为圆柱体或圆筒体,且表面材料层叠在圆柱体或圆筒体的曲面上。
20.根据权利要求1至16任一项的吸声材料,该吸声材料具有至少包括各一层或多层的无纺布和表面层的多层结构,其中使上述两种层成为一体。
21.根据权利要求1至19任一项的吸声材料,其中该吸声材料被用作车辆内部材料或车辆外部材料。
22.根据权利要求1至19任一项的吸声材料,其中该吸声材料被用作剪草机的吸声材料。
23.根据权利要求1至19项任一项的吸声材料,其中该吸声材料被用作破碎机的吸声材料。
全文摘要
本发明公开了吸声材料,其中将单位面积质量为150-800g/m
文档编号G01K11/16GK1842698SQ20048002445
公开日2006年10月4日 申请日期2004年8月24日 优先权日2003年8月25日
发明者高安彰, 山本勉, 小菅一彦, 松村峰彰 申请人:高安株式会社, 杜邦-东丽株式会社, 一村产业株式会社
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