吸声性能优异的吸声材料及其制备方法_2

文档序号:9203694阅读:来源:国知局
[0049] 图8是以本发明一优选实施例的八叶状的多形截面纤维为例子来示出L、W的图。
【具体实施方式】
[0050] 下面,参照附图来更详细地说明本发明。
[0051] 如上所述,现有的纤维结构体的吸声材料存在如下问题:为了通过扩大孔隙率以 及音波消散通道来提高吸声性能和隔音性能,增加纤维集合体的面密度和厚度,因此只能 增加车辆的重量,影响油耗。并且,如果使用用于现有的纤维结构体吸声材料中的低熔点聚 酯粘合纤维,则由于纤维集合体变硬而存在如下问题:无法充分衰减因传递音波产生的、传 递到矩阵结构的振动,导致低频吸声率降低。
[0052] 为此,在本发明中,提供一种吸声材料,其包括满足下式1的多形截面纤维、以及 对多个所述多形截面纤维进行局部粘合的粘合纤维,从而解决了上述问题。
[0053] 式 1
[0055] (A :纤维截面面积(y m2),P :纤维截面的周长(y m))
[0056] 由此,形成较大的表面面积和空气层,以引起入射声能的粘性损失,从而能够提高 吸声率及透过损失。并且,由于能够使用少量纤维来实现优异的吸声性能,因此能够实现轻 量化设计,并且使用具有反弹性的粘合纤维而能够维持纤维之间的充分的结合力,同时使 传递到纤维结构体的声能的粘性损失最大化,从而能够提高吸声性能。因此,能够提供不仅 用于汽车、火车、船舶、飞机等整个运输领域,还可以在使用马达部件的电子产品等中为了 提高隔绝噪声性能而使用的吸声性能优异的吸声材料及其制备方法。
[0057] 通常,音波在与特定材料摩擦时会发生粘性损失,从而音波的机械能转换为热能, 最终带来降低噪声的结果。在通过提高入射到相同重量的纤维集合体的音波的能量损失率 来降低噪声时,越是增加发生音波的粘性损失的纤维表面积,对于其效果越有利。
[0058] 在本发明中使用的多形截面纤维的n值为1. 5以上,其中,
(八:纤维截面面积(111112),? :纤维截面的周长(11111)),与在现有 的纤维结构体的吸声材料中所使用的纤维相比,其确保较大表面面积,从而能够提高吸声 率以及透过损失。在n值小于1.5的情况下,由于纤维表面面积较小,若要有效地提高吸 声性能,则需要使用大量的纤维,存在无法实现轻量化设计的问题。n值越大,意味着纤维 的表面面积越大,因此优选地,本发明中使用的多形截面纤维的上述n值可以为2.6以上, 更加优选地,可以是3.0~7.0。在本发明中使用的多形截面纤维的n值超过7.0情况下, 由于会增加喷丝头制造费用、需要更换与用于提高冷却效率相关的设备、需要改质高分子 以改善硬化速度、生产率降低等,最终会产生导致增加生产成本的问题。
[0059] 上述n值满足1. 5以上的本发明中使用的多形截面纤维可以是六角星状、三峰扁 平状、六叶状、八叶状或者波纹状等的一种或者混合形状。在上述波纹状的情况下,只要满 足n值为1.5以上,则波纹形状中的折点数量、截面的长度和宽度等具体形状可以不同。上 述波纹形状中的折点数量表示在截面的长度方向上方向发生变化的点,例如,图5所示的 波纹状多形截面纤维的折点数量是四个。
[0060] 具体地,图1是本发明一优选实施例的六角星状的多形截面纤维,其n值为1.51, 图2是本发明一优选实施例的三峰扁平状的多形截面纤维,其n值为1. 60。另外,图3是 本发明一优选实施例的六叶状的多形截面纤维,其n值为1.93,图4是本发明一优选实施 例的八叶状的多形截面纤维,其n值为2. 50,图5是本发明一优选实施例的波纹状的多形 截面纤维,其n值为2. 55,图6是本发明一优选实施例的八叶状的多形截面纤维,其n值 为2. 8,图7是本发明一优选实施例的八叶状的多形截面纤维,其n值为3. 2。
[0061] 一般来说,圆形截面纤维的n值为1. 〇,其表面面积不是足够大,因此其吸声率以 及透过损失显著下降(参见比较例1),另外,即使是六角星状、三峰扁平状、六叶状、八叶状 或者波纹状的多形截面纤维,如果其n值不满足1.5以上,则能够产生声能的粘性损失的 表面面积不足,不适合用作本发明的吸声材料中的多形截面纤维(参见比较例2~5)。
[0062] 更优选地,本发明中使用的多形截面纤维的L/W值可以是2~3。L表示纤维的纵 向长度即英文"Length"的缩写,W表示连接端点到端点的横向长度即英文"Width"的缩写。 具体地说,图8是以八叶状多形截面纤维为例子而示出L值和W值的图,在八叶状多形截面 纤维的截面的情况下,当将长度较长的方向设为纵向时,L表示其长度,W表示长度较短的 三个形状中从端点到端点的距离。
[0063] 另外,更优选地,本发明中使用的多形截面纤维的端点数量可以为6~8个。但是, 并不是特别地限定于上述的L/W或者端点数量,只要是满足n值为1. 5以上的多形截面纤 维即可。
[0064] 上述多形截面纤维的长度可以是35mm~65mm,在小于35mm的情况下,由于纤维 之间的间隔变大,难以形成并生产纤维集合体,并且由于过度的孔隙率,有可能会存在吸声 以及隔音性能下降的问题,另外,在超过65mm的情况下,由于纤维之间的间隔过小,孔隙率 会下降,从而导致吸声率下降。而且,上述多形截面纤维的纤度可以是l.ODeWenier)~ 7. ODe,纤度越小,更有利于提高吸声性能。如果多形截面纤维的纤度小于1. ODe的情况下, 则会存在抑制形成期望的最佳形状的问题,如果超过7. ODe,则在无纺布的制造工序中出现 困难,会存在所制造的纤维集合体的吸声性能下降的问题。
[0065] 优选地,本发明的吸声材料所包含的上述多形截面纤维材料可使用聚对苯二甲酸 乙二醋(polyethylene terephthalate (PET)),但并不特别限定于此,还可以纺纱成聚丙稀 (P〇lypr〇pylen e(PP))、人造纤维等纤维形状,只要是能够用作吸声材料的聚合物均可以使 用。
[0066] 另外,本发明的吸声材料包含粘合纤维,该粘合纤维用于对多个上述多形截面纤 维进行局部粘合。
[0067] 关于上述粘合纤维,可以使用在制备纤维结构体时通常使用的粘合纤维,并 且不仅可以使用纤维形状,还可以使用粉末形状,更优选地,包含低熔点(LM)弹性体 (Elastomer)。弹性体(Elastomer)是指如橡胶等具有显著弹性的高分子材料,即、具有施 加外力进行拽拉则被拉长且消除外力则恢复到原来长度的性质的高分子。优选地,本发明 中使用的低熔点(LM)弹性体(Elastomer)具有50 %~80 %的弹性恢复率。在弹性恢复率 小于50%的情况下,纤维集合体变硬,缺乏柔韧性,因此会导致吸声性能下降,在超过80% 的情况下,会存在不仅聚合物自身的制备费用上升,制备纤维集合体时的加工性也下降的 问题。
[0068] 以往,若使粘合纤维溶融并使主纤维结合,则纤维集合体变硬,因此无法充分地 衰减因传递音波而产生的、传递到矩阵结构的振动,从而存在吸声率下降的问题,但是,根 据本发明,使纤维集合体的粘合纤维包含弹性恢复率为50%~80%的低熔点(LM)弹性体 (Elastomer),由此使纤维结构体的反弹率(ASTMD3574)增至50 %~80%,最终提高衰减传 递到矩阵内部的振动的能力,从而提高吸声率以及透过损失。
[0069] 上述低熔点(LM)弹性体(Elastomer)可以是聚酯类、聚酰胺类、聚苯乙烯类、聚氯 乙烯类和聚氨酯类等中的一种或者其混合物。
[0070] 另外,更优选地,可以以对苯二甲酸二甲醋(Dimethyl Terephthalate :DMT)和间 苯二甲酸二甲醋(Dimethyl isophthalate :DMI)或者以对苯二甲酸(Terephthalic Acid : TPA)和间苯二甲酸(Isophthalic Acid :IPA)作为二酸成分(Diacid),以 1,4_ 丁二醇 (l,4_Butanediol :1,4_BD)和聚四氢呋喃二醇(Polytetramethyleneglycol :PTMG)作为二 醇成分Oiol),通过醋化和聚合步骤,制制备上述低恪点(LM)弹性体(Elastomer)。
[0071] 关于上述二酸成分(Diacid),使用对苯二甲酸二甲醋(Dimethyl Terephthalate : DMT)和间苯二甲酸二甲醋(Dimethyl isophthalate :DMI)或者对苯二甲酸(Terephthalic Acid :TPA)和间苯二甲酸(Isophthalic Acid :IPA),对苯二甲酸二甲酯(DMT)和对苯二甲 酸(TPA)与二醇成分反应而形成结晶区域,间苯二甲酸二甲酯(DMI
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