专利名称：多层吸声片材的制作方法
技术领域：
本发明整体涉及多层吸声片材，该多层吸声片材包括膜层和设置在膜层上的纤维 材料层。本发明还整体涉及吸声方法，该方法包括提供多层吸声片材以及将多层吸声片材 设置在声源和声反射表面之间。
背景技术：
各种吸声材料用于许多不同的吸声学科中。已知的吸声材料包括开孔材料，例如 玻璃棉、石棉、海绵、毡或氨基甲酸酯形式的材料；多孔材料，例如多孔烧结板、金属纤维板 或泡沫金属板；开孔黑板；片状材料和非织造吸声材料的组合；或某些膜。玻璃棉或毡已被用于吸收来自汽车发动机舱的声音。在这种情况下，吸声系数可 以与吸声材料厚度成比例地增加。吸声材料的重量和成本随着厚度的增加而增加。各种吸声材料用于电气和电子设备。随着不断地强调要降低此类设备的尺寸和成 本，薄且柔韧的吸声材料是理想的。多种非织造吸声材料已经得到应用。但在低频(例如3000Hz或更低)下，一些非 织造物的能力相对较低，而在较高频下往往较高。如果吸声材料较厚，则在低频下的吸声可 以得到改善。然而，在高频下的吸声能力可能降低。已知低频下的吸声能力有时可通过使用多孔材料和膜的组合来改进。在这种情况 下，吸声材料可相对较薄，但背衬空隙的最小量(如，约IOmm)对保证最佳的低频性能可能 是必要的。另外，在高频下的吸声能力还可能较低。希望提供能够在宽频率范围内吸声的、较薄(甚至包括背衬空隙)并具有柔韧性 的吸声材料或吸声方法。
发明内容
在一个方面，本发明提供多层吸声片材，多层吸声片材包括膜层，其具有微通孔 和小孔；以及纤维材料，其设置在膜层上。在另一方面，本发明提供吸声方法，该方法包括 提供多层吸声片材；以及将多层吸声片材设置在声源和声反射表面之间。因此，在一个方面，本发明所公开的是多层吸声片材，多层吸声片材包括膜层，其 具有微通孔和直径至少为Imm的小孔；和纤维材料层，其设置在该膜层上。本文也公开了吸声方法，该吸声方法包括以下步骤提供多层吸声片材，多层吸声 片材包括膜层，其具有微通孔和直径至少为Imm的小孔；和纤维材料层，其设置在该膜层 上；以及，将多层吸声片材设置在声源和声反射表面之间，使多层吸声片材和声反射表面之 间具有背衬空隙。本文也公开了吸声材料，吸声材料包括声反射表面和多层吸声片材，多层吸声片 材包括膜层，其具有微通孔和具有直径至少为Imm的小孔；和纤维材料层，其设置在膜层 上，并且设置在声反射表面附近，使多层吸声片材和声反射表面之间具有背衬空隙。上述本发明的内容并非意图描述本发明的每一个图示实施例或每种实施方式。以下附图和具体实施方式
将更具体地举例说明这些实施例。
图1为本发明的多层吸声片材的一个实施例的横截面图。图2为本发明的多层吸声片材的另一个实施例的横截面图。图3为本发明的膜层的一个实施例的正视图。图4为本发明的多层吸声片材的另一个实施例的横截面图。图5为具有不同孔径比的多层吸声片材的吸声曲线图。图6为具有单膜层的多层吸声片材和具有双膜层的多层吸声片材的吸声曲线图。图7为具有微通孔的各种膜的格利透气率图。图8为具有各种背衬空隙厚度的多层吸声片材的吸声曲线图。图9为具有及没有微通孔的双膜层的吸声曲线图。虽然本发明可修改为各种修改形式和替代形式，其细节已通过举例的方式在附图 中示出并且将会作详细描述。然而应当理解，其目的并不是将本发明局限于所述具体实施 例。相反，其目的在于涵盖所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的所有修改形 式、等同形式和替代形式。
具体实施例方式本发明的膜层可以包括单层、双层或更多层。根据一个实施例，多层吸声片材可以 包括具有不同弹性模量的双层膜。在一个实施例中，多层吸声片材还可以相对较薄(例如， 具有约510 μ m至约2500 μ m的厚度)。此类多层吸声片材可允许使用相对较薄(例如，约 Imm至约20mm、约Imm至约IOmm或约Imm至约5mm)的背衬空隙。本发明的吸声方法包括提供本发明的多层吸声片材。该方法也包括在声源和声反 射表面之间提供多层吸声片材。声反射表面可以包括(但不限于)电气和电子设备(例如 计算机、音频仪器、复印机、洗衣机或空调)的内表面；或汽车的内表面。多层吸声片材和声 反射表面之间的距离(即，背衬空隙的厚度)可相对较小(例如，约Imm至约20mm、约Imm 至约IOmm或约Imm至约5mm)。多层吸声片材和吸声方法可以在各种频率下提供有效的吸声。图1为本发明的多层吸声片材的一个实施例的横截面图。多层吸声片材100包括 膜层104和纤维材料层102。在一个实施例中，膜层104包括单膜层，单膜层包括总共具有 约0. 1秒/IOOcc至约300秒/IOOcc透气率(在不存在小孔的情况下，且根据JIS-L-1906 来测量)的微通孔108。在一个实施例中，微通孔的直径在约10 μ m至约200 μ m的范围内。 在各种实施例中，微通孔存在的密为约77，500孔/m2至约6，100，000孔/m2、或约620，000 孔/m2至约1，240，000孔/m2。另外，膜层104也包括直径至少为约Imm的小孔110。在各 种实施例中，小孔的最大直径可为约25mm、约10mm、约5mm或约2mm。在某些实施例中，如果 小孔间距为使得合适的孔径比得以维持，则小孔可包括较大的直径(如，高达100mm)。在各 种实施例中，膜层的孔径比可为约3 %至约50 %、或约10 %至约40 %。如本文所用，术语“微通孔”表示完全穿过膜层的微孔，术语“小孔”表示完全穿过 膜层且大于微通孔的孔，以及术语“孔径比”表示膜层单位面积中的开孔面积百分比。微通孔、和/或小孔可以是圆形或非圆形的(如本文随后进一步解释)，并且可以是规则或不规 则的。在非圆形或不规则成形的微孔或小孔的情况下，术语“直径”是指具有与非圆形成形 微孔或小孔相同面积的圆形开口的直径。微孔和/或小孔的孔径也可以有差别。在这种情 况下，直径是指总体微孔或小孔的平均直径。通过进行微穿孔和小孔的组合，特别是在相对高频下，本发明的多层吸声片材的 吸声效果可得到改善(例如，与具有无孔膜的纤维层相比)。尽管不希望受理论或机理的束 缚，但本文所公开的多层吸声片材可以通过以下方法来吸收声音，例如通过膜层的膜振荡、 通过微通孔中的空气摩擦、通过纤维层中的空气摩擦或通过这些机理的组合。膜层可包括(但不限于)具有柔韧性的树脂膜。可用于树脂膜的示例性聚合物 材料包括(但不限于)聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)；聚碳酸酯；聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯； 聚乙烯树脂，例如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯或聚乙烯醇缩醛；纤维素酯，例如三乙酸纤维素 或醋酸纤维素。在各种实施例中，膜层的厚度为约10 μ m至约500 μ m或为约10 μ m至约 250 μ m。在一个实施例中，膜层的每平方米重量为约5克至约500克。纤维材料层102可包括(但不限于)织造物、非织造物、泡沫(例如，聚氨酯泡沫 或纤维素泡沫)或毡。非织造物可以通过已知的熔喷法来制备。在一个实施例中，纤维材 料层102的厚度为约500 μ m至约2000 μ m。在一个实施例中，此厚度范围的非织造层可通 过取得现有的非织造层(例如厚度为3-4mm)并将该非织造层压缩或压实到所需厚度范围 而形成。图1的多层吸声片材的总厚度可以相对较薄，例如约510 μ m至约2500 μ m。为了产生吸声效果，多层吸声片材可设置在声反射表面处或在其附近。在一个实 施例中，膜层面向声源(如，传入的空气声)设置。多层吸声片材还可以在纤维材料层102 和声反射表面之间具有背衬空隙(间隙)。即使背衬空隙相对较薄(例如为约Imm至约 20mm、约Imm至约IOmm或约Imm至约5mm)，本发明的多层吸声片材也可以显示具有良好的 吸声效果。具有微穿孔的膜层可以通过任何已知的方法来制备。例如，树脂膜可通过用具有 针的滚筒针刺进行微穿孔以形成微通孔，然后通过单独的操作(如，机械穿孔)来形成小 孔。可以使用各种形状的微通孔或小孔。小孔的示例性形状包括(但不限于)圆形、椭圆 形、三角形、正方形、矩形、多边形或星形。圆形、椭圆形或圆角形可以是优选的。获得的具有 微通孔和小孔两者的膜层104以及纤维材料层102可以通过已知的层合方法(例如粘合、 网装固定或滚压)层合在一起，以形成多层吸声片材100。对于粘合而言，可以使用粘合剂、 热熔粘合剂、粘结剂或胶带。或者，纤维材料和膜层可彼此热层合。所得的多层片制品可以 卷的形式储藏。图2为本发明的多层吸声片材的另一个实施例的横截面图。在此实施例中，多层 吸声片材200包括纤维材料层202、第一膜层204(其接触纤维材料层20 以及第二膜层 206(其面向声源)。在此实施例中，第一膜层204和第二膜层206可以具有彼此不同或相 同的弹性模量。第一膜层204的弹性模量包括(但不限于)约5MPa至约3000MPa、或约 IOOOMPa至约3000MPa。第二膜层206的弹性模量包括(但不限于)约5MPa至约3000MPa。 第一膜层的厚度为约10 μ m至约250 μ m,并且第二膜层的厚度为约10 μ m至约250 μ m。第二膜层的厚度可以与第一膜层相同或不同。第一膜层204和第二膜层206具有微通孔和小 孔。微通孔的透气率以及小孔的孔径比可以与上述相同。第一膜层和第二膜层的每平方米 重量可以与上述相同。双膜层可通过任何已知的方法(例如为通过热层合、干法层合或粘合来层合第一 膜层和第二膜层)来制备。当层通过粘合层合时，在一个实施例中，合适的粘合剂可以局部 涂布到第一膜层或第二膜层的表面。例如，为了局部涂布粘合剂，粘合剂可以在不连续的位 置涂布、星点涂布、通过喷雾涂布等。粘合剂在膜层区域上的此类局部涂布可导致在层合膜 层之间具有空气存在。这可以导致一层或两层的膜振荡，这样可以改善多层片的吸声。在 一个可供选择的实施例中，双膜层可通过挤出来制备。例如，第二膜材料的熔融树脂可以通 过已知的挤出法挤出到第一膜层上。在将第一膜层和第二膜层层合在一起后，双膜层可以通过上述方法进行微穿孔， 从而得到微通孔，并且进行穿孔，以形成小孔。然后，具有微通孔和小孔的双膜层可通过已 知的方法(例如上述方法)层合到纤维材料层202。获得的片材可以卷的形式储藏。图2的多层吸声片材的总厚度(包括多层膜)可以相对较薄，例如为约520μπι至 约 2500 μ m、或约 900 μ m 至约 2000 μ m。图3为本发明的膜层的一个实施例的正视图。膜层300包括具有微通孔308和小 孔310两者的膜层304。可应用微通孔，以便提供从约0. 1秒/IOOcc至约300秒/IOOcc的 透气率。孔径和孔径比可以与上述相同。图4为本发明的多层吸声片材的另一个实施例的横截面图。多层吸声片材400可 以按例如图4所示的形状切割和成形。片材400可以具有允许片材附接到表面420的凸缘 403，使得片材400的一部分不接触表面420(即，以使得背衬空隙402存在)。片材可以抵 靠声反射表面420设置，使得片材的多孔材料层在内部(面向表面420)，并且膜层在外部 (如，面向传入的声音)。在此形状中，背衬空隙402可以在多层吸声片材400和表面420 之间产生。与表面420间隔开的多层吸声片材400部分与表面420之间的距离可以是(但 不限于)例如约Imm至约20mm、约Imm至约IOmm或约Imm至约5mm。本发明的多层吸声片 材为相对较薄且柔韧的，因此其可以各种形状形成，不限于图4所示的形状。例如，片材400 可形成以匹配特定表面420的形状。图5为示出孔径比与吸声系数之间关系的曲线图(作为比较，频谱500示出厚度 为约IOmm的非织造片材的吸声系数。在本实例以及其他实例中，IOmm的非织造片材包括 带有纺粘稀松布的密度为约200克/m2的熔喷聚丙烯幅材)。频谱502、504、506和508示 出多层吸声片材的吸声系数，该多层吸声片材包括厚度为约0. 9mm以及每平方米重量为约 84克的非织造物(厚度为约3mm至约4mm的熔喷非织造片材可压制以提供这样的非织造片 材)、厚度为38μπι的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜和厚度为ΙΟμπι的聚乙烯(PE)膜。 PET膜的弹性模量为约2700MPa，且PE膜的弹性模量为约6MPa。PE树脂被挤出以及硬化， 以在PET膜上形成PE膜，然后对层合的PE-PET层进行微穿孔以及穿孔。层合双膜层具有 直径为约100 μ m和密度为约1，240, 000孔/m2的微通孔以及直径为约4. 5mm、图5所示孔 径比的小孔。IOmm的背衬空隙(间隙)用于每一个频谱。所有吸声谱(在本实例以及所有 其他实例中)根据ASTME 1050利用熟知的阻抗管试验而生成。对于多层吸声片材样品而 言，样品在整个阻抗管开口上跨过样品的^mm的直径部分而设置在阻抗管中，样品的边缘使用双面胶粘附到阻抗管开口的凸缘，以使得片材垂直于入射声而设置(通常，在这些实 验中，设置吸声片材，以使得声源面向多层片的膜层)。调节阻抗管的反射表面(在声源方 向的样品之后)，从而得到所需的背衬空隙。对于非织造样品而言，非织造样品在没有空隙 的情况下直接抵靠阻抗管的反射表面设置。图6为示出包括单膜层的多层吸声片材和包括双膜层的吸声片材的吸声系数曲 线图。图6示出吸声系数频谱60加-(3和频谱604。频谱60加-(3示出用于多层吸声片材的 吸声系数，多层吸声片材包括厚度为约0. 9mm的非织造物(图5的0. 9mm的非织造幅材)， 以及具有微通孔和小孔的PET膜。PET膜的厚度对于频谱60 为12 μ m、对于频谱602b为 38 μ m,并且对于频谱602c为50 μ m。频谱604示出用于多层吸声片材的吸声系数，多层吸 声片材包括厚度为约0. 9mm的非织造物、厚度为38 μ m的PET膜和厚度为10 μ m的聚乙烯 (PE)膜。PET膜的弹性模量为约2700MPa，并且PE膜的弹性模量为约6MPa。PE膜和PET膜 通过将PE树脂挤出到PET膜上并将其硬化来形成，以形成多层膜结构。然后，多层膜结构 通过上述方法来处理，从而得到平均直径为约100 μ m、密度为约1，240, 000孔/m2的微穿孔 以及直径为约4. 5mm、孔径比为约22. 7%的小孔。频谱60h-c和频谱604以与参照图5所述相同的方式来生成。图7为示出膜厚度与透气率之间关系的曲线图。密度为约1，对0，000孔/m2的微通 孔(并且没有小孔)的膜层根据JIS-L-1906来表征，透气率根据格利法在图7中示出。格 利法中的透气率值示出其让IOOcc的空气穿过膜传递的时间(秒/lOOcc)。测量各种膜层， 包括厚度为12 μ m、25 μ m、38 μ m禾口 50 μ m的多种厚度的PET膜以及厚度为10 μ m、20 μ m、 30 μ m、40 μ m和50 μ m的多种厚度的PE膜。优选的透气率值可以为约0. 1秒/IOOcc至约 300秒/lOOcc。为了获得此范围的透气率，可使用多种孔径和密度的微通孔。示例性孔径 和密度的微通孔包括(但不限于)(例如)的直径范围为约10 μ m至200 μ m以及密度为约 620，000 孔 /m2 至约 1，240, 000 孔 /m2。图8为示出吸声特性和背衬空隙(间隙)之间关系的曲线图。频谱800示出厚度 为IOmm的熔喷非织造片的吸声系数。频谱802、频谱804、频谱806、频谱808和频谱810示 出用于本发明的多层吸声片材的吸声系数，多层吸声片材包括厚度为38 μ m的PET膜(第 一膜层)、厚度为12 μ m的PE膜(第二膜层)、厚度为约0. 9mm的熔喷非织造片。膜层(PET 膜和PE膜)具有密度为约1，240, 00孔/m2的微通孔(平均直径为约100 μ m)以及面积比 为25%的小孔(孔径为约7. 3mm)。片材的透气率为1. 2秒/lOOcc。PET膜的弹性模量为 约2700MPa，PE膜的弹性模量为约6MPa。频谱800、频谱802、频谱804、频谱806、频谱808 和频谱810以与参照图5所述相同的方式生成，背衬空隙如图8所示。图9为具有及没有微通孔的双膜层的吸声曲线图。频谱900示出厚度为IOmm的 熔喷非织造片的吸声系数。频谱902和频谱904示出用于双层膜的吸声系数，双层膜包括 厚度为38 μ m的PET膜和厚度为10 μ m的PE膜(不存在非织造物)。PET膜的弹性模量为 约2700MPa，PE膜的弹性模量为约6MPa。用于频谱902的双层膜具有密度为约1，240, 000 孔/m2的微通孔并且没有小孔，用于频谱904的膜没有微通孔或小孔。用于频谱902的双 层膜的透气率为1. 2秒/lOOcc,并且用于频谱902膜的微通孔的平均直径为约100 μ m。频谱900、频谱902和频谱904以与参照图5所述相同的方式来生成。根据如此所述的公开，显而易见的是本文所公开的概念可以通过多个途径进行改变。此类改变不应视为违背本公开的精神和范围，并且对本领域技术人员显而易见的是，所 有此类修改旨在包含在以下权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种多层吸声片材，包括膜层，所述膜层具有微通孔和直径为至少Imm的小孔；以 及纤维材料层，所述纤维材料层设置在所述膜层上。
2.根据权利要求1所述的多层吸声片材，其中所述微通孔的透气率为0.1秒/IOOcc至 300秒/lOOcc，并且所述小孔的孔径比为3%至50%。
3.根据权利要求1至权利要求2中任一项所述的多层吸声片材，其中所述微通孔的直 径为约ΙΟμπι至200μπι。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的多层吸声片材，其中所述纤维材料层 的厚度为约500 μ m至2000 μ m。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的多层吸声片材，其中所述膜层的厚度 为约 ΙΟμ 至 500μπ 。
6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的多层吸声片材，其中所述多层吸声片 材的总厚度为510 μ m至2500 μ m。
7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的多层吸声片材，其中所述纤维材料选 自织造物、非织造物、聚氨酯泡沫、纤维素泡沫和毡。
8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的多层吸声片材，其中所述膜层选自聚 乙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚对苯二甲酸丁二醇酯膜和聚丙烯膜。
9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的多层吸声片材，其中所述膜层包括多 层膜，所述多层膜具有第一膜层和第二膜层，所述第二膜层设置在所述第一膜层上。
10.根据权利要求9所述的多层吸声片材，其中所述第一膜层和所述第二膜层各自的 厚度为约ΙΟμ 至250ym。
11.根据权利要求9至权利要求10中任一项所述的多层吸声片材，其中所述第一膜层 的弹性模量为约IOOOMPa至3000MPa，并且所述第二膜层的弹性模量为约5MPa至3000MPa。
12.根据权利要求9至权利要求11中任一项所述的多层吸声片材，其中所述第一膜层 的每平方米重量为约5克至500克，并且所述第二膜层的每平方米重量为约5克至500克。
13.根据权利要求9至权利要求12中任一项所述的多层吸声片材，其中所述第一膜层 和第二膜层分别选自聚乙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚对苯二甲酸丁二醇酯膜和聚 丙烯膜。
14.一种吸声方法，包括以下步骤提供权利要求1至权利要求13中任一项所述的多层吸声片材；以及，将所述多层吸声片材设置在声源和声反射表面之间，使所述多层吸声片材和所述声反 射表面之间具有背衬空隙。
15.根据权利要求14所述的吸声方法，其中在所述多层吸声片材和所述声反射表面之 间的所述背衬空隙的厚度为约Imm至20mm。
16.根据权利要求14所述的吸声方法，其中在所述多层吸声片材和所述声反射表面之 间的所述背衬空隙的厚度为约Imm至10mm。
17.根据权利要求14所述的吸声方法，其中在所述多层吸声片材和所述声反射表面之 间的所述背衬空隙的厚度为约Imm至5mm。
18.一种吸声材料，包括声反射表面；权利要求1至权利要求13中任一项所述的多层吸声片材，所述多层吸声片材设置在所 述声反射表面附近，使所述多层吸声片材和所述声反射表面之间具有背衬空隙。
19.根据权利要求18所述的吸声材料，其中在所述多层吸声片材和所述声反射表面之 间的所述背衬空隙的厚度为约Imm至20mm。
20.根据权利要求18所述的吸声材料，其中在所述多层吸声片材和所述声反射表面之 间的所述背衬空隙的厚度为约Imm至10mm。
21.根据权利要求18所述的吸声材料，其中在所述多层吸声片材和所述声反射表面之 间的所述背衬空隙的厚度为约Imm至5mm。
全文摘要
本发明提供了多层吸声片材，所述多层吸声片材包括膜层，所述膜层具有微通孔和小孔；以及纤维材料层，所述纤维材料层设置在所述膜层上。本发明也提供了吸声方法，所述吸声方法包括提供本发明的所述多层吸声片材；以及将所述多层吸声片材设置在声源和声反射表面之间。
文档编号B32B7/00GK102057421SQ200980121374
公开日2011年5月11日 申请日期2009年4月10日 优先权日2008年4月14日
发明者佐佐木信, 花卷千秋, 野野木麻里 申请人:3M创新有限公司