專利名稱：吸聲材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸聲材料，更特別涉及用于諸如電類產(chǎn)品如空調(diào)、電冰箱、洗衣機(jī)和剪草機(jī)；運(yùn)輸設(shè)備如車輛、輪船和飛機(jī)；或建筑材料如建筑墻體材料和土木工程/建筑機(jī)械等領(lǐng)域的吸聲材料。
背景技術(shù)：
吸聲材料通常用于例如電類產(chǎn)品，建筑墻體材料和車輛。具體來說，為避免車輛如汽車產(chǎn)生外部的加速噪音或外部的空轉(zhuǎn)噪音(idlingnoise)，目前正采用需將發(fā)動(dòng)機(jī)或傳動(dòng)裝置用隔音罩包裹的技術(shù)規(guī)范。一般在汽車的情況下，上述隔音罩不僅要具有優(yōu)良的吸聲性能，而且在發(fā)動(dòng)機(jī)室因交通事故起火時(shí)為安全起見要防止火焰向駕駛座蔓延。因此，從防火的角度看，需要吸聲性和火災(zāi)安全性均優(yōu)良的阻燃吸聲材料。此外，還要求阻燃吸聲材料在燃燒時(shí)不產(chǎn)生有毒氣體。
車輛如汽車用吸聲材料除具有吸聲性和阻燃性之外，還需要由可循環(huán)使用的輕質(zhì)材料制成，以減輕汽車重量并促進(jìn)報(bào)廢汽車吸聲材料的循環(huán)利用。這是因?yàn)楸M可能地提高報(bào)廢汽車各部件的循環(huán)利用對(duì)防止污染來說是很重要的。
由于上述原因，輕質(zhì)阻燃無紡布作為滿足上述要求的材料正引起人們的注意。通常，阻燃無紡布是利用阻燃纖維如芳族聚酰胺纖維和聚氯乙烯醇(polychlal)纖維作為無紡布的主要組成合成纖維，或利用其中摻混磷酸基阻燃劑或硼酸基阻燃劑的合成纖維，或用其中分散有阻燃劑的粘合劑涂覆液涂覆或浸漬片狀無紡布制造的。
例如，日本待審專利申請(qǐng)Nos.62-43336和62-43337公開了如下制造的汽車用內(nèi)部材料在針刺由95wt％聚酯纖維、聚丙烯纖維或其混合物和5wt％人造絲纖維構(gòu)成的料片(web)得到的無紡布?jí)|(mat)的表面上涂覆氯乙烯乳液，干燥形成阻燃樹脂涂層，在該無紡布?jí)|的樹脂涂層表面層壓玻璃纖維墊以使玻璃纖維墊和無紡布?jí)|合成一體。該汽車用內(nèi)部材料阻燃性優(yōu)良，但可循環(huán)性差，這是由于無紡布?jí)|與玻璃纖維墊合為一體。而且，人們還擔(dān)心該汽車用內(nèi)部材料在焚燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生二英。
此外，日本待審專利申請(qǐng)No.9-59857公開了如下制造的阻燃無紡布在聚酯纖維無紡料片層的兩面層壓阻燃短纖維的無紡料片層，以使阻燃短纖維的無紡料片層占所得無紡布總重的50wt％或更多，并在相鄰料片層之間相互纏結(jié)組成纖維。日本待審專利申請(qǐng)No.2002-348766公開了如下制造的阻燃片狀材料針刺通過混合聚酯纖維和阻燃人造絲纖維或改性聚丙烯腈纖維(即通過共聚丙烯腈與氯乙烯基單體得到的阻燃劑)得到的料片，然后縫合。日本待審專利申請(qǐng)No.2000-328418公開了如下制造的無鹵素阻燃無紡布用丙烯酸樹脂粘合劑粘合含纖維素基纖維、聚乙烯醇基纖維和磷基阻燃聚酯纖維的纖維網(wǎng)。在上述專利文獻(xiàn)中公開的無紡布阻燃性優(yōu)良，但吸聲性差。
作為阻燃吸聲材料的實(shí)例，日本待審專利申請(qǐng)No.2002-287767公開了如下制造的汽車用吸聲材料涂覆并整體模塑墊狀吸聲材料，其中礦石棉、玻璃纖維和聚酯纖維以混合態(tài)不規(guī)則排列，而且上述纖維用纖維狀粘合劑如低熔點(diǎn)聚酯纖維粘合在一起，并對(duì)由聚酯纖維基無紡布構(gòu)成的表面材料進(jìn)行水-、油-和阻燃處理。此外，日本待審專利申請(qǐng)No.2002-161465公開了如下制造的吸聲材料在層狀結(jié)構(gòu)的一個(gè)表面層壓阻燃聚酯長絲無紡布作表面材料，所述層狀結(jié)構(gòu)包括通過針刺而成為一體的熔噴(meltblown)無紡布和聚酯無紡布。
在上述兩種技術(shù)中，阻燃吸聲材料是通過將吸聲材料和阻燃表面材料一體化制造的。如上所述，根據(jù)前述技術(shù)，由于墊狀吸聲材料和涂覆在吸聲材料上的表面材料是整體模塑的，因此需要在纖維狀粘合劑的熔點(diǎn)或更高溫度下進(jìn)行熱壓模塑，這就使其制造工藝復(fù)雜。此外，在使用含鹵素基阻燃劑的聚酯纖維的情況下，人們擔(dān)心吸聲材料在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒氣體。另一方面，根據(jù)后兩種技術(shù)的吸聲材料具有阻燃性差的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供吸聲性優(yōu)良、無需使用阻燃劑而具有阻燃性、在組成纖維熔化時(shí)不產(chǎn)生熔融材料液滴、具有低皺縮性、安全性與成本效率和可循環(huán)性優(yōu)良的吸聲材料。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明人進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過在單位面積質(zhì)量為150-800g/m2、堆積密度為0.01-0.2g/cm3的無紡布上層疊根據(jù)JIS L-1096測量的透氣度至多為50cc/cm2/sec的表面材料，可得到吸聲性、阻燃性、可循環(huán)使用性和加工性優(yōu)良的吸聲材料，優(yōu)選使用通過針刺或水刺進(jìn)行纏結(jié)纖維而不是熱熔融得到的無紡布。該發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了本發(fā)明的完成。
具體來說，本發(fā)明涉及具有層狀結(jié)構(gòu)的吸聲材料，其包括單位面積質(zhì)量為150-800g/m2、堆積密度為0.01-0.2g/cm3的無紡布和根據(jù)JISL-1096測量的透氣度至多為50cc/cm2/sec的表面材料。
在本發(fā)明的吸聲材料中，無紡布優(yōu)選為熱塑性短纖維和LOI值至少為25的耐熱短纖維纏結(jié)在一起的布。熱塑性短纖維和耐熱短纖維的質(zhì)量比更優(yōu)選在95∶5至55∶45的范圍內(nèi)，最優(yōu)選在85∶15至55∶45的范圍內(nèi)。具有上述結(jié)構(gòu)的吸聲材料是阻燃性和吸聲性均優(yōu)良的阻燃吸聲材料。
此外，在本發(fā)明的吸聲材料中，熱塑性短纖維優(yōu)選為選自聚酯纖維、聚丙烯纖維和尼龍纖維的至少一種短纖維，而耐熱短纖維優(yōu)選為選自芳族聚酰胺纖維、聚苯硫醚纖維、聚苯并唑纖維、聚苯并噻唑纖維、聚苯并咪唑纖維、聚醚醚酮纖維、聚芳酯纖維、聚酰亞胺纖維、氟化物纖維和阻燃纖維的至少一種短纖維。更優(yōu)選地，熱塑性短纖維為聚酯短纖維，耐熱短纖維為芳族聚酰胺短纖維。
此外，在本發(fā)明的吸聲材料中，表面材料優(yōu)選為紡粘長絲無紡布或濕法短纖維無紡布。無紡布和表面材料可由相同類型的合成纖維構(gòu)成。
此外，在本發(fā)明的吸聲材料中，表面材料優(yōu)選為由LOI值至少為25的耐熱纖維構(gòu)成的濕法無紡布，或優(yōu)選為由LOI值至少為25的耐熱纖維和硅酸鹽礦物(例如，云母)構(gòu)成的濕法無紡布。通過使用上述濕法無紡布作表面材料，可以得到吸聲性和阻燃性優(yōu)良的吸聲材料。
此外，在本發(fā)明的吸聲材料中，還優(yōu)選使用根據(jù)JIS B-99236.2(1.2)通過滾動(dòng)(tumbling)法測量時(shí)具有至多500個(gè)塵粒且粒徑至少為0.3μm/0.1ft3的無塵紙作為表面材料。通過使用上述無塵紙作表面材料，可以得到吸聲性和阻燃性優(yōu)良且具有低粉塵產(chǎn)生性的吸聲材料。
而且，無紡布和表面材料優(yōu)選以相互結(jié)合的方式層疊在一起。在這種情況下，無紡布和表面材料的結(jié)合點(diǎn)的數(shù)量不超過30點(diǎn)/cm2，而且結(jié)合點(diǎn)的總表面積占結(jié)合點(diǎn)與非結(jié)合點(diǎn)總表面積的比例優(yōu)選不超過30％。
此外，在本發(fā)明的吸聲材料中，無紡布可以是多面體形、或具有彎曲表面的圓柱體或圓筒體。在前者的情況下，表面材料可以層積在多面體的兩個(gè)或更多面上。在后者的情況下，表面材料可以層積在圓柱體或圓筒體的彎曲表面上。例如，可提及的是其中表面材料層積在六面體無紡布(例如，矩形平行六面體無紡布)的兩個(gè)表面上的吸聲材料。具有該結(jié)構(gòu)的吸聲材料增加了聲音傳輸損失，從而提高了隔音性和吸聲性。
此外，在本發(fā)明中，吸聲材料具有包含一層或多層無紡布和一層或多層表面材料的多層結(jié)構(gòu)，其中上述層相互結(jié)合為一體。具有該結(jié)構(gòu)的吸聲材料提高了低頻吸聲性。
上述吸聲材料適用于車輛內(nèi)部或外部材料、剪草機(jī)和破碎機(jī)的吸聲材料。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可以得到吸聲性(例如，正入射吸聲系數(shù)(normalincidence sound absorption coefficients)，在混響室中的吸聲系數(shù))、阻燃性、可循環(huán)使用性和低成本加工性優(yōu)良的吸聲材料。此外，通過纏結(jié)熱塑性短纖維和耐熱短纖維得到的無紡布的使用可以得到高安全性的吸聲材料，該吸聲材料在組成纖維熔化時(shí)不會(huì)產(chǎn)生熔融材料液滴、具有低皺縮性且在燃燒時(shí)不產(chǎn)生有毒氣體。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式本發(fā)明吸聲材料具有層狀結(jié)構(gòu)，包括單位面積質(zhì)量為150-800g/m2、堆積密度為0.01-0.2g/cm3的無紡布和根據(jù)JIS L-1096測量的透氣度至多為50cc/cm2/sec的表面材料。
用于本發(fā)明的無紡布可以是單位面積質(zhì)量為150-800g/m2和堆積密度為0.01-0.2g/cm3的短纖維無紡布或長絲無紡布。上述無紡布的實(shí)例包括針刺無紡布、水刺(water jet punched)無紡布、熔噴無紡布、紡粘無紡布和縫編(stitch-bonded)無紡布。其中，優(yōu)選使用針刺無紡布和水刺無紡布，并特別優(yōu)選使用針刺無紡布。也可使用粗氈作無紡布。
在本發(fā)明中，無紡布的組成纖維的截面形狀沒有特別限制，且組成纖維可具有完好的圓形截面形狀或改變的截面形狀。改變的截面形狀的實(shí)例包括橢圓形、凹形、X、Y、T、L、星形、葉片形(例如，三葉形、四葉形、五葉形)和其它多角形(例如，三角形、四角形、五角形、六角形)。
此外，在本發(fā)明中，無紡布的組成纖維為天然纖維或合成纖維，但從耐用性的角度優(yōu)選使用合成纖維。合成纖維的實(shí)例包括熱塑性纖維如聚酯纖維、聚酰胺纖維(例如尼龍纖維)、丙烯酸纖維和聚烯烴纖維(例如，聚丙烯纖維、聚乙烯纖維)。上述纖維可由其原料根據(jù)公知的方法如濕紡法、干紡法或熔紡法制造。在上述合成纖維中，優(yōu)選使用聚酯纖維、聚丙烯纖維和尼龍纖維，這是由于它們的耐用性和耐磨性優(yōu)良。特別地，最優(yōu)選使用聚酯纖維，這是由于聚酯纖維的原材料即聚酯可通過加熱熔融用過的聚酯無紡布獲得，并且如此得到的聚酯易于循環(huán)使用，從而能夠經(jīng)濟(jì)地制造聚酯纖維。此外，由聚酯纖維制成的無紡布具有良好的質(zhì)地和模塑性。該熱塑性纖維可部分或全部由再生材料(回收和再生的纖維)制成。具體來說，可合適地使用由曾用于車輛內(nèi)部或外部材料的回收纖維循環(huán)使用的纖維。
上述聚酯纖維沒有特別限制，只要是由聚酯樹脂制成的即可。該聚酯樹脂沒有特別限制，只要它是包括含酯鍵重復(fù)單元的聚合物樹脂即可，并且可以是包括對(duì)苯二甲酸乙二酯作二羧酸組分和二醇組分的主要重復(fù)單元的聚合物樹脂?；蛘?，聚酯纖維可以是由聚己內(nèi)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樹脂，或者將作為主要組分的聚酯和其它二羧酸和/或二醇共聚合成的聚酯纖維。二羧酸組分的實(shí)例包括對(duì)苯二甲酸，2，6-萘二羧酸，間苯二甲酸和1，4-環(huán)己烷二羧酸。二醇組分的實(shí)例包括乙二醇，丙二醇，四甲撐二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇和1，4-環(huán)己烷二甲醇。二羧酸組分可以被己二酸，癸二酸，二聚酸(dimer acid)，磺酸，或金屬取代的間苯二甲酸部分置換。此外，二醇組分可以被二甘醇，新戊二醇，1，4-環(huán)己烷二醇，1，4-環(huán)己烷二甲醇或聚亞烷基二醇部分置換。
聚酯纖維通常是利用聚酯樹脂根據(jù)公知的紡絲方法如熔紡法制造的。聚酯纖維的實(shí)例包括聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)纖維，聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)纖維，聚鄰苯二甲酸乙二酯(PEN)纖維，聚對(duì)苯二甲酸環(huán)己烷二甲酯(PCT)纖維，聚對(duì)苯二甲酸丙二酯(PTT)纖維，和聚鄰苯二甲酸丙二酯(PTN)纖維。其中，優(yōu)選使用聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)纖維。聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維可含有常規(guī)的抗氧化劑，螯合劑，離子交換劑，顏色保護(hù)劑，蠟，硅油，或各種表面活性劑以及粒子如各種無機(jī)粒子，例如氧化鈦、氧化硅、碳酸鈣、氮化硅、粘土、滑石、高嶺土和鋯酸，交聯(lián)聚合物粒子和各種金屬粒子等。聚丙烯纖維并沒有特別限制，只要它是由聚丙烯樹脂制成的即可。聚丙烯樹脂并沒有特別限制，只要它是包括含如下結(jié)構(gòu)單元-CH(CH3)CH2-的重復(fù)單元的聚合物樹脂即可。上述聚丙烯樹脂的實(shí)例包括聚丙烯樹脂和丙烯-烯烴共聚物樹脂如丙烯-乙烯共聚物樹脂。聚丙烯纖維是利用上述聚丙烯樹脂根據(jù)公知的紡絲方法如熔紡法制造的。此外，聚丙烯纖維可含有上述可添加到聚酯纖維中的各種添加劑。
尼龍纖維的實(shí)例包括由尼龍樹脂或尼龍共聚物樹脂制成的纖維，所述尼龍樹脂或尼龍共聚物樹脂例如為聚己內(nèi)酰胺(尼龍6)，聚己二酰己二胺(尼龍66)，聚己二酰丁二胺(尼龍46)，聚癸二酰己二胺(尼龍610)，聚十二二酰己二胺(尼龍612)，聚十一酰胺(尼龍11)，聚十二內(nèi)酰胺(尼龍12)，聚己二酰間苯二甲胺(尼龍MXD6)，聚對(duì)苯二甲酰己二胺(尼龍6T)，聚間苯二甲酰己二胺(尼龍6I)，聚己二酰苯二甲胺(尼龍XD6)，聚己內(nèi)酰胺/聚對(duì)苯二甲酰己二胺共聚物(尼龍6/6T)，聚亞己基己二酰胺/聚亞己基對(duì)苯二甲酰胺共聚物(尼龍66/6T)，聚己二酰己二胺/聚間苯二甲酰己二胺共聚物(尼龍66/6I)，聚己二酰己二胺/聚間苯二甲酰己二胺/聚己內(nèi)酰胺共聚物(尼龍66/6I/6)，聚對(duì)苯二甲酰己二胺/聚間苯二甲酰己二胺共聚物(尼龍6T/6I)，聚對(duì)苯二甲酰己二胺/聚十二內(nèi)酰胺(尼龍6T/12)，聚己二酰己二胺/聚對(duì)苯二甲酰己二胺/聚間苯二甲酰己二胺共聚物(尼龍66/6T/6I)，和聚對(duì)苯二甲酰己二胺/聚對(duì)苯二甲酰2-甲基戊二胺(尼龍6T/M5T)。尼龍纖維是利用上述尼龍樹脂根據(jù)公知方法如熔紡法制造的。此外，尼龍纖維可含有上述可添加到聚酯纖維中的添加劑。
熱塑性纖維的纖維長度和細(xì)度沒有特別限制，可根據(jù)與其它合成纖維的相容性或所得阻燃無紡布的用途合適地確定。但是，熱塑性纖維的纖維長度優(yōu)選為10mm或更長。熱塑性纖維可以是長絲或短纖維。在短纖維的情況下，纖維長度優(yōu)選為10至100mm，更優(yōu)選20至80mm。通過纏結(jié)纖維長度為10mm或更長的短纖維來制造無紡布，可以避免短纖維從無紡布上脫落。更長的纖維長度使無紡布的吸聲性變好，但易于使可紡性(例如，通過梳棉機(jī))和阻燃性變差。因此，熱塑性短纖維的纖維長度優(yōu)選為100mm或更小。熱塑性纖維的細(xì)度為0.5至30dtex，優(yōu)選1.0至20dtex，更優(yōu)選1.0至10dtex。
上述熱塑性短纖維可單獨(dú)使用或兩種或更多種組合使用。例如，可混合使用類型相同但細(xì)度或纖維長度不同的熱塑性短纖維或類型和細(xì)度或纖維長度均不同的熱塑性短纖維。在任一情況下，上述短纖維的混合比沒有特別限制，可以根據(jù)所得無紡布的用途或目的合適地確定。
為得到更阻燃的無紡布，優(yōu)選將熱塑性短纖維與耐熱短纖維纏結(jié)并成為一體。該耐熱短纖維具有至少25的LOI(限氧指數(shù))值，并且不包括通過添加阻燃劑而賦予阻燃性的纖維，例如阻燃人造絲纖維、阻燃維尼綸纖維和改性聚丙烯腈纖維。在本文中，LOI值是指持續(xù)燃燒5cm或更長樣品所需的最小氧氣濃度，其是根據(jù)JIS L 1091測量的。通過使用上述LOI值至少為25的耐熱短纖維，可以賦予無紡布阻燃性。然而，為獲得更好的阻燃無紡布，優(yōu)選使用LOI值至少為28的耐熱短纖維。
本發(fā)明優(yōu)選使用的耐熱短纖維因其具有低皺縮性而優(yōu)于熱塑性短纖維，并因此使所得無紡布在燃燒時(shí)不易于熔化和皺縮。具體來說，所述耐熱短纖維在280℃優(yōu)選具有至多1％的干熱皺縮度。該耐熱短纖維的具體實(shí)例包括，諸如通過將選自芳族聚酰胺纖維、聚苯硫醚纖維、聚苯并唑纖維、聚苯并噻唑纖維、聚苯并咪唑纖維、聚醚醚酮纖維、聚芳酯纖維、聚酰亞胺纖維、氟化物纖維和阻燃纖維的至少一種耐熱有機(jī)纖維切割至所需纖維長度得到的短纖維。上述耐熱短纖維包括那些常規(guī)的已知短纖維和根據(jù)公知方法或基于那些公知方法的方法制造的短纖維，而且上述所有短纖維均可使用。在本文中，阻燃纖維主要是指在活性氣氛如空氣中通過在200-500℃燒結(jié)丙烯酸纖維制造的纖維，即碳纖維的前體。例如，可提及的有由Asahi Kasei制造的商品名為“LASTAN”的阻燃纖維和由Toho Tenax制造的商品名為“Pyromex”的阻燃纖維。
在上述耐熱有機(jī)纖維中，從低皺縮性和加工性的角度看優(yōu)選使用選自芳族聚酰胺纖維、聚苯硫醚纖維、聚苯并唑纖維、聚醚醚酮纖維、聚芳酯纖維和阻燃纖維的至少一種有機(jī)纖維。特別優(yōu)選使用芳族聚酰胺纖維。
芳族聚酰胺纖維包括對(duì)芳族聚酰胺纖維和間芳族聚酰胺纖維。特別地，從低熱皺縮性的角度看優(yōu)選使用對(duì)芳族聚酰胺纖維?？墒褂玫膶?duì)芳族聚酰胺纖維的實(shí)例包括市售產(chǎn)品如聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維(由E.I DU PONT和DU PONT-TORAY Co.Ltd.制造，商品名為“KEVLAR”)和共聚(對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺/對(duì)苯二甲酰-3，4’-氧基苯二胺)纖維(由TEIJIN制造，商品名為“TECHNORA”)。
上述芳族聚酰胺纖維在其表面或內(nèi)部可帶有成膜劑、硅烷偶合劑和表面活性劑。附著于芳族聚酰胺纖維的上述表面處理劑的固體物質(zhì)含量優(yōu)選占芳族聚酰胺纖維質(zhì)量的0.01-20％。
耐熱短纖維的纖維長度和細(xì)度沒有特別限制，可根據(jù)與一起使用的熱塑性短纖維的相容性或所得吸聲材料的用途合適地確定。耐熱短纖維的細(xì)度為0.1至50dtex，優(yōu)選0.3至30dtex，更優(yōu)選0.5至15dtex，特別優(yōu)選1.0至10dtex。本發(fā)明無紡布的阻燃機(jī)理尚不清楚，但人們認(rèn)為與熱塑性短纖維纏結(jié)的耐熱短纖維起到了抑制熱塑性短纖維燃燒的作用。耐熱短纖維的纖維長度沒有特別限制，但從阻燃性和生產(chǎn)率的角度看優(yōu)選為20至100mm，特別優(yōu)選40至80mm。
上述耐熱短纖維可單獨(dú)使用或者兩種或更多種類型組合使用。例如，可混合類型相同但細(xì)度或纖維長度不同的耐熱短纖維，或者混合類型及細(xì)度或纖維長度均不同的耐熱短纖維。在任一情況下，上述短纖維的混合比沒有特別限制，可以根據(jù)所得吸聲材料的用途或目的合適地確定。
在本發(fā)明中使用的熱塑性短纖維和耐熱短纖維優(yōu)選以95∶5至55∶45的質(zhì)量比混合。如果質(zhì)量比超過95％，無紡布的阻燃性不夠，從而易于產(chǎn)生液滴。也就是說，通過使料片含有5wt％或更多的耐熱短纖維并使耐熱短纖維與熱塑性短纖維纏結(jié)，可以避免熱塑性短纖維燃燒和熔化。另一方面，如果質(zhì)量比小于5％，則無紡布的阻燃性優(yōu)良但將無紡布加工成所需尺寸的加工性差，從而降低了經(jīng)濟(jì)效益。因此，從阻燃性和加工性的角度看，熱塑性短纖維和耐熱短纖維的質(zhì)量比更優(yōu)選為88∶12至55∶45，進(jìn)一步優(yōu)選為85∶15至55∶45，最優(yōu)選為85∶15至65∶35。
在本發(fā)明中，為提高無紡布的耐磨性和吸聲性，優(yōu)選使熱塑性短纖維含有細(xì)旦熱塑性短纖維。作為細(xì)旦熱塑性短纖維，可提及的有選自上述聚酯纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、線性低密度聚乙烯纖維和乙烯乙酸乙烯酯共聚物纖維的至少一種纖維。
本發(fā)明所用細(xì)旦熱塑性短纖維的細(xì)度通常為0.1至15dtex，優(yōu)選為0.5至6.6dtex，特別優(yōu)選為1.1至3.3dtex。如果細(xì)旦熱塑性短纖維的細(xì)度太小，加工性變差。另一方面，如果細(xì)旦熱塑性短纖維的細(xì)度太大，吸聲性就會(huì)受損。細(xì)旦熱塑性短纖維的纖維長度沒有特別限制，可以根據(jù)與所用耐熱短纖維的相容性和所得吸聲材料的用途合適地確定。但是，細(xì)旦熱塑性短纖維的纖維長度通常優(yōu)選為10至100mm，特別優(yōu)選為20至80mm。
在將細(xì)旦熱塑性短纖維混合到料片中的情況下，細(xì)旦熱塑性短纖維的混合比優(yōu)選占熱塑性短纖維總量的30-70wt％，更優(yōu)選30-50wt％。
在本發(fā)明中，無紡布的重量為150-800g/m2。如果無紡布的重量太小，在制造過程中的操作性就會(huì)變差從而使諸如料片層的保形性等受損。另一方面，如果無紡布的重量太大，纏結(jié)纖維所需的能量就會(huì)增加或者使纖維的纏結(jié)進(jìn)行的不充分，這樣在加工無紡布時(shí)就會(huì)產(chǎn)生變形等的問題。
需要說明的是，可以利用常規(guī)成網(wǎng)機(jī)根據(jù)常規(guī)成網(wǎng)方法得到料片。例如，將熱塑性短纖維和耐熱短纖維的混合物在梳棉機(jī)中進(jìn)行梳理以形成料片。
本發(fā)明優(yōu)選使用的無紡布可以通過諸如針刺或水刺料片獲得，所述料片是通過混合熱塑性短纖維和耐熱短纖維以使其相互纏結(jié)并成為一體得到的。通過對(duì)料片進(jìn)行針刺處理以使纖維相互纏結(jié)，可以提高無紡布的耐磨性。
可以對(duì)料片的一面或兩面進(jìn)行針刺處理。這時(shí)，如果針刺密度太低，無紡布的耐磨性就會(huì)不足。另一方面，如果針刺密度太高，無紡布的堆積密度和空氣體積比就會(huì)降低，從而損害了無紡布的隔熱性和吸聲性。因此，針刺密度優(yōu)選為50-300孔/cm2，更優(yōu)選為50-100孔/cm2。
在本發(fā)明中，可以按照常規(guī)針刺方法利用常規(guī)針刺機(jī)進(jìn)行針刺。
可以按照常規(guī)水刺法利用水刺機(jī)從直徑0.05至2.0mm且排成1行或相距0.3至10mm的多行的多個(gè)噴嘴中噴出90至250kg/cm2G的高壓水流來進(jìn)行水刺。噴嘴與料片的距離優(yōu)選為約1至10cm。
可以常規(guī)方法干燥針刺或水刺后的料片，然后如必要的話進(jìn)行熱定型。
在無紡布由短纖維構(gòu)成的情況下，如果其堆積密度太小，阻燃性、隔熱性和吸聲性就會(huì)受損。另一方面，如果堆積密度太大，阻燃性、耐磨性和加工性就會(huì)受損。因此，需要短纖維無紡布具有0.01至0.2g/cm3的堆積密度。優(yōu)選短纖維無紡布的堆積密度為0.01至0.1g/cm3，更優(yōu)選0.02至0.08g/cm3，更優(yōu)選0.02至0.05g/cm3。通過控制無紡布的堆積密度來將無紡布中所含空氣(氧)的比例控制在一定范圍內(nèi)，可以賦予無紡布優(yōu)良的阻燃性、隔熱性和吸聲性。
此外，在本發(fā)明中，如果耐熱性或耐久性對(duì)吸聲材料來說很重要時(shí)，無紡布優(yōu)選是由耐熱纖維構(gòu)成的。耐熱纖維可以是短纖維或長絲。上述耐熱纖維的實(shí)例包括上述耐熱有機(jī)纖維。在這種情況下，無紡布通常是利用上述耐熱纖維根據(jù)公知方法制造的。
在本發(fā)明中，無紡布越厚，吸聲性越好，但從經(jīng)濟(jì)效益、方便操作和為吸聲材料留有空間等的角度來看，無紡布的厚度優(yōu)選為2至100mm，更優(yōu)選為3至50mm，更優(yōu)選為5至30mm。
如上所述，本發(fā)明的吸聲材料具有包括無紡布和表面材料的層狀結(jié)構(gòu)。表面材料需要具有根據(jù)JIS L-1096測量的至多50cc/cm2/sec的透氣度。表面材料的透氣度沒有下限，但透氣度優(yōu)選為0.01至50cc/cm2/sec，特別優(yōu)選0.01至30cc/cm2/sec。如果透氣度大于50cc/cm2/sec，則吸聲材料的吸聲性就會(huì)受損。
表面材料的組成材料沒有特別限制，例如可使用上述用于無紡布的材料。表面材料可以為布或膜的形式。布的實(shí)例包括無紡布(包括無塵紙和聚酯紙)，織造布和針織布。膜的實(shí)例包括聚酯膜。上述布的組成纖維可以是短纖維或長絲。在用布作表面材料的情況下，表面材料和層積在表面材料上的無紡布可以是由相同或不同材料制成的。例如，在將本發(fā)明的吸聲材料用作車輛內(nèi)部材料時(shí)，表面材料和層積在表面材料上的無紡布優(yōu)選是用相同材料制成的。這是由于在這種情況下，需使用大量的吸聲材料且必須循環(huán)使用用作車輛內(nèi)部材料的吸聲材料。例如，在無紡布含聚酯材料的情況下，表面材料優(yōu)選是用聚酯制成的。
表面材料的優(yōu)選實(shí)例包括紡粘長絲無紡布，干法短纖維無紡布和濕法短纖維無紡布。特別優(yōu)選使用紡粘長絲無紡布和濕法短纖維無紡布。紡粘長絲無紡布是通過紡粘法制造的。在上述紡粘長絲無紡布中，特別優(yōu)選通過熱粘合方法使纖維部分相互粘合形成料片得到的那些。例如在上述無紡布中，可使用市售的紡粘聚酯無紡布(由TORAYIndustries，Inc.制造，商品名為“Axtar”)。作為干法短纖維無紡布，優(yōu)選使用通過針刺料片得到的無紡布。濕法短纖維無紡布的實(shí)例包括通過造紙法由短切纖維、紙漿或短纖維制成的紙或氈。
在本發(fā)明中，可以使用由LOI值至少為25的耐熱纖維和硅酸鹽礦物構(gòu)成的無紡布作表面材料，而且該無紡布優(yōu)選為濕法無紡布。上述優(yōu)選的無紡布可以利用LOI值至少為25的耐熱纖維和硅酸鹽礦物根據(jù)公知的濕法制造。該“LOI值至少為25的耐熱纖維”可以是短纖維，其中LOI值的定義與上述定義相同。該耐熱纖維的實(shí)例包括上述耐熱有機(jī)纖維。作為硅酸鹽礦物，優(yōu)選使用云母。云母的具體實(shí)例包括白色云母，青銅色云母，黑色云母和人造青銅色云母。硅酸鹽礦物的用量可以占表面材料的5-70wt％，優(yōu)選為10-40wt％。
用作表面材料的優(yōu)選濕法無紡布優(yōu)選是由LOI值至少為25的耐熱短纖維構(gòu)成的。該耐熱短纖維的實(shí)例包括上述耐熱短纖維。在上述耐熱短纖維中，優(yōu)選使用芳族聚酰胺短纖維，更優(yōu)選使用對(duì)芳族聚酰胺短纖維?；蛘撸摑穹o紡布可以是由LOI值至少為25的耐熱短纖維和硅酸鹽礦物構(gòu)成的無紡布。上述濕法無紡布是利用LOI值至少為25的耐熱短纖維或利用LOI值至少為25的耐熱短纖維和硅酸鹽礦物根據(jù)公知濕法造紙法制造的。作為硅酸鹽礦物，優(yōu)選使用云母。云母的具體實(shí)例包括白色云母，青銅色云母，黑色云母和人造青銅色云母。硅酸鹽礦物的用量占表面材料的5-70wt％，優(yōu)選為10-40wt％。
用作表面材料的無紡布優(yōu)選為無塵紙，該無塵紙?jiān)谳^后所述的粉塵產(chǎn)生測試中所產(chǎn)生的直徑為0.3μm或更大的粉塵顆粒不超過500顆粒/0.1ft3(更優(yōu)選100顆粒/0.1ft3或更少)。該無塵紙可以是市售的，其實(shí)例包括由Fuji Paper Co.，Ltd.制造的商品名為“OK Clean White”的無塵紙，由TORAY Industries，Inc.制造的商品名為“Axtar G2260-1S”的紡粘長絲無紡布，和由OJI PAPER Co.，Ltd.制造的商品名為“KEVLAR Paper”的濕法芳族聚酰胺短纖維無紡布。
表面材料的厚度沒有特別限制，優(yōu)選為約0.01至2mm，更優(yōu)選為約0.01至1mm，更優(yōu)選為約0.01至0.5mm，最優(yōu)選為約0.03至0.1mm。表面材料的單位面積質(zhì)量優(yōu)選盡可能的輕，但從強(qiáng)度的角度來看為約10至400g/m2，優(yōu)選為約20至400g/m2，更優(yōu)選為約20至100g/m2。
在本發(fā)明中，無紡布可以呈各種形狀如多面體形(例如，六面體如矩形平行六面體)和圓柱體與圓筒體。在本發(fā)明吸聲材料的無紡布為多面體時(shí)，表面材料可以層疊在多面體(例如，矩形平行六面體)的一個(gè)表面上或者表面材料可以層疊在多面體的兩個(gè)或更多個(gè)表面上。在無紡布呈圓柱體或圓筒體時(shí)，表面材料優(yōu)選層疊在圓柱體或圓筒體的曲面上。
表面材料和無紡布可以非相互結(jié)合的方式層疊在一起，但優(yōu)選通過常規(guī)結(jié)合方法以相互結(jié)合的方式層疊在一起。作為結(jié)合方法，可述及利用樹脂鉚釘(例如，由Japan Bano’k制造的“Bano’k”)的結(jié)合、熔合、縫合、針刺，利用粘合劑的結(jié)合、熱壓花、超聲結(jié)合、利用粘合劑樹脂的燒結(jié)結(jié)合或用焊接設(shè)備結(jié)合。除上述方法外，也可以使用下述連接方法通過熱處理使置于表面材料和無紡布之間的低熔點(diǎn)材料如低熔點(diǎn)網(wǎng)(net)、低熔點(diǎn)膜或低熔點(diǎn)纖維熔化，從而通過低熔點(diǎn)材料將表面材料和無紡布結(jié)合在一起。在本發(fā)明中，低熔點(diǎn)材料的熔點(diǎn)優(yōu)選比無紡布或表面材料所用纖維的熔點(diǎn)低20℃或更多。需要說明的是，在使用燒結(jié)結(jié)合作結(jié)合方法時(shí)，優(yōu)選使用高溫粘合劑樹脂粉末(例如，尼龍6、尼龍66、聚酯)或低溫粘合劑樹脂粉末(例如，EVA(低熔點(diǎn)乙烯-乙酸乙烯酯共聚物))。在使用粘合劑結(jié)合的情況下，可使用熱塑性粘合劑或熱固性粘合劑。在這種情況下，例如，在將熱固性環(huán)氧樹脂涂覆到表面材料或無紡布上后，將表面材料和無紡布層疊在一起，然后進(jìn)行熱處理以固化樹脂。
表面材料和無紡布結(jié)合的程度越高(結(jié)合點(diǎn)越多或結(jié)合表面積越大)，表面材料和無紡布的結(jié)合就越牢固，但二者的結(jié)合度太高的話，所得吸聲材料的吸聲系數(shù)就會(huì)降低。在表面材料和無紡布沒有結(jié)合的情況下，所得吸聲材料的吸聲系數(shù)提高，但會(huì)產(chǎn)生如使用時(shí)脫落和操作性差的問題。從這個(gè)角度上看，表面材料與無紡布之間結(jié)合點(diǎn)的數(shù)量至少為1點(diǎn)/cm2，但優(yōu)選至多30點(diǎn)/cm2，更優(yōu)選至多20點(diǎn)/cm2，更優(yōu)選至多10點(diǎn)/cm2。結(jié)合點(diǎn)的表面積優(yōu)選盡可能的小，這是因?yàn)槿绻Y(jié)合點(diǎn)的表面積太大的話，所得吸聲材料的吸聲系數(shù)就會(huì)降低。例如，在將結(jié)合點(diǎn)的總表面積定義為“B”并將結(jié)合點(diǎn)和非結(jié)合點(diǎn)的總表面積定義為“A+B”時(shí)，結(jié)合點(diǎn)的總表面積(B)與結(jié)合點(diǎn)和非結(jié)合點(diǎn)的總表面積(A+B)的比，即式{B/(A+B)}×100(％)所代表的比優(yōu)選至多為30％，更優(yōu)選至多為20％，更優(yōu)選至多為10％。為減少結(jié)合點(diǎn)的數(shù)量或結(jié)合比，例如，優(yōu)選使用網(wǎng)狀的低熔點(diǎn)材料或少量具有相對(duì)較大粒徑的低熔點(diǎn)材料粒子作為粘合劑。
在本發(fā)明的吸聲材料中，表面材料需要層疊在無紡布的至少一側(cè)上，但也可層疊在無紡布的兩側(cè)上。此外，本發(fā)明的吸聲材料可具有多層結(jié)構(gòu)，其中至少一或多層無紡布和至少一或多層表面材料層疊并結(jié)合在一起。在這種情況下，層的數(shù)量沒有特別限制。
本發(fā)明的吸聲材料如必要可用染料或顏料著色。在制造有色吸聲材料時(shí)，可使用通過紡絲混合有染料或顏料的聚合物得到的紡前染色紗線，或使用用各種方法染色的纖維?；蛘撸暡牧献陨砜捎萌玖匣蝾伭现?。
如必要的話，本發(fā)明的吸聲材料可用丙烯酸樹脂乳液、或含公知阻燃劑的丙烯酸樹脂乳液或丙烯酸樹脂溶液涂覆或浸漬以進(jìn)一步提高吸聲材料的阻燃性或耐磨性，所述阻燃劑例如為磷酸鹽基阻燃劑、鹵素基阻燃劑或水合金屬化合物。
本發(fā)明的吸聲材料可通過，例如用公知方法根據(jù)其使用或應(yīng)用目的形成所需的尺寸或形狀，從而用于各種領(lǐng)域。本發(fā)明的吸聲材料可用于所有需要阻燃性和吸聲性的領(lǐng)域。例如，本發(fā)明的吸聲材料適用于運(yùn)輸設(shè)備如車輛(例如，小汽車和貨車)、輪船、飛機(jī)，以及土木工程/建筑材料(例如墻體材料和天花板材料)的內(nèi)部材料。具體來說，將本發(fā)明吸聲材料用作車輛發(fā)動(dòng)機(jī)室的內(nèi)部材料，在發(fā)動(dòng)機(jī)室起火的情況下可以避免火焰蔓延，并可阻止發(fā)動(dòng)機(jī)室的噪音逸出發(fā)動(dòng)機(jī)室。此外，本發(fā)明吸聲材料也可用于各種領(lǐng)域如車頂材料、地板材料、后行李箱(rear packages)、和門邊；汽車、火車和飛機(jī)的儀表板絕熱體；電類產(chǎn)品如電真空清潔器、排氣扇、洗衣機(jī)、電冰箱、冷凍機(jī)、衣物干燥機(jī)、攪拌機(jī)、榨汁機(jī)、空調(diào)、吹風(fēng)機(jī)、電動(dòng)剃刀、空氣清潔器、減濕器、和剪草機(jī)；揚(yáng)聲器隔膜；和土木工程/建筑機(jī)械如破碎機(jī)(例如，機(jī)架襯板)。
優(yōu)選使用利用無塵紙作表面材料得到的本發(fā)明吸聲材料，特別是包括無塵紙作表面材料和聚酯短纖維與芳族聚酰胺短纖維纏結(jié)的無紡布的吸聲材料，作為機(jī)械設(shè)備和無塵室及無塵室建筑用空調(diào)設(shè)備的無聲材料。
在使用吸聲材料時(shí)，優(yōu)選本發(fā)明吸聲材料的后表面(即，吸聲材料無紡布側(cè)的表面)或其側(cè)表面與部件如反射器或固定板連接。“部件”的材料的實(shí)例包括金屬如鋁、樹脂如橡膠、和木材?！安考钡男螤顩]有特別限制，而且“部件”可具有框架形狀或外殼形狀。在本發(fā)明中，“部件”優(yōu)選為反射器。在下文中，將對(duì)反射器進(jìn)行描述。
反射器的實(shí)例包括金屬板和樹脂板。作為金屬板，可使用公知的金屬板，只要它是由金屬材料制成并成型具有板狀即可，而且金屬的類型和金屬板的尺寸沒有特別限制。上述金屬板的實(shí)例包括由不銹鋼、鐵、鈦、鎳、鋁、銅、鈷、銥、釕、鉬、錳和含兩種或更多種金屬的合金以及由上述金屬和碳制成的復(fù)合材料制成并成型為板狀的金屬板。作為樹脂板，可使用公知的樹脂板，只要它是由樹脂制成并成型具有板狀即可，而且樹脂的類型和樹脂板的尺寸、機(jī)械性能、以及添加劑沒有特別限制。上述樹脂板的實(shí)例包括合成樹脂板、纖維加固的樹脂板和橡膠板。
合成樹脂板是根據(jù)公知成型方法將合成樹脂成型為板狀制造的。合成樹脂的實(shí)例包括熱塑性樹脂和熱固性樹脂。
熱塑性樹脂的實(shí)例包括聚酯樹脂如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂、聚對(duì)苯二甲酸丙二酯(PTT)樹脂、聚鄰苯二甲酸乙二酯(PEN)樹脂和液晶聚酯樹脂；聚烯烴樹脂如聚乙烯(PE)樹脂、聚丙烯(PP)樹脂和聚丁烯樹脂；苯乙烯基樹脂；聚甲醛(POM)樹脂；聚酰胺(PA)樹脂；聚碳酸酯(PC)樹脂；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樹脂；聚氯乙烯(PVC)樹脂；聚苯硫醚(PPS)樹脂；聚苯醚(PPE)樹脂；聚苯醚(PPO)樹脂；聚酰亞胺(PI)樹脂；聚酰胺-酰亞胺(PAI)樹脂；聚醚酰亞胺(PEI)樹脂；聚砜(PSU)樹脂；聚醚砜樹脂；聚酮(PK)樹脂；聚醚酮(PEK)樹脂；聚醚醚酮(PEEK)樹脂；聚丙烯酸酯(PAR)樹脂；聚醚腈(PEN)樹脂；苯酚樹脂(例如，酚醛樹脂板)；苯氧基樹脂和氟化物樹脂；聚苯乙烯基-、聚烯烴基-、聚氨酯基-、聚酯基-、聚酰胺基-、聚丁二烯基-、聚異戊二烯基-和氟基-熱塑性彈性體，共聚物樹脂及其改性樹脂。
熱固性樹脂的實(shí)例包括酚樹脂，環(huán)氧樹脂，環(huán)氧丙烯酸酯樹脂，聚酯樹脂(例如，不飽和聚酯樹脂)，聚氨酯樹脂，鄰苯二甲酸二烯丙基酯樹脂，硅樹脂，乙烯基酯樹脂，三聚氰胺樹脂，聚酰亞胺樹脂，聚二馬來酰亞胺三嗪(BT)樹脂，氰酸鹽樹脂(例如，氰酸酯樹脂)，其共聚物樹脂，其變性樹脂及其混合物。
纖維加固的樹脂板沒有特別限制，只要它是由纖維和樹脂(例如，上述熱固性樹脂)構(gòu)成并成型為板狀即可。作為上述纖維加固的樹脂板，可使用公知的纖維加固的樹脂板。通常，上述纖維加固的樹脂板是按照公知方法制造的，即用預(yù)浸料(即用未固化的熱固性樹脂)浸漬纖維或纖維制品，然后加熱固化。用作原料的纖維可以是短纖維或長絲。在任一情況下，材料纖維通常是按照公知方法利用上述合成樹脂制造的。纖維制品的實(shí)例包括紗線，編織物，機(jī)織布，針織布和無紡布。上述纖維制品通常是按照公知方法利用上述纖維制造的。纖維加固的樹脂板的優(yōu)選實(shí)例包括由碳纖維和環(huán)氧樹脂構(gòu)成的纖維加固的樹脂板(碳纖維加固的環(huán)氧樹脂板)。
橡膠板的實(shí)例包括天然橡膠板和合成橡膠板。
上述樹脂板可以是電磁波吸收板。作為電磁波吸收板，作為實(shí)例可提及的是公知的電磁波吸收板，例如在日本待審專利申請(qǐng)No.2003-152389中公開的板狀電磁波屏蔽材料。
在本發(fā)明吸聲材料使用時(shí)與部件連接的優(yōu)選情況下，例如，使鋁板與吸聲材料的后表面連接并使鋁框部件與吸聲材料的全部外周連接以得到吸聲板。在這種情況下，上述吸聲板可放置在諸如產(chǎn)生噪音的機(jī)械設(shè)備的殼體內(nèi)部或可用作隔離物。
實(shí)施例在下文中將參照以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅限于實(shí)施例。需要說明的是，實(shí)施例和對(duì)比例的特征值是按照下述方法得到的。
(透氣度)按照J(rèn)IS L-1096的方法測量表面材料的透氣度。
(吸聲系數(shù))吸聲材料的正入射吸聲系數(shù)是利用自動(dòng)化儀表(由SOTEC Co.，Ltd.制造)依據(jù)JISA 1405通過“建筑材料正入射吸聲系數(shù)的管測試法”在各種頻率下測量的。上述測量是通過將吸聲材料的表面材料在儀表中面對(duì)聲源放置進(jìn)行的。
(厚度)利用壓縮硬度(compressive hardness)測試儀(由Daiei Kagaku SeikiMFG.Co.，Ltd.制造的)在0.1g/cm2的載荷下測量各表面材料和無紡布的厚度。
(280℃下的干熱皺縮度)在280℃空氣中加熱30分鐘之前和之后測量纖維的長度，并基于加熱前測量的纖維長度確定纖維的皺縮度。
(粉塵產(chǎn)生度)通過根據(jù)JIS B 9923的滾動(dòng)法測量表面材料的粉塵產(chǎn)生度。首先，使轉(zhuǎn)鼓(tumbler)型粉塵測試儀在無塵室中空轉(zhuǎn)以確定在測試儀中沒有粉塵。然后，將沒有清洗過的表面材料(20cm×28.5cm)置于轉(zhuǎn)鼓型粉塵測試儀(CW-HDT101)中，并在46rpm的鼓轉(zhuǎn)速下啟動(dòng)測試儀。在啟動(dòng)1分鐘后，每隔1分鐘在0.1ft3/min的速率下測量粉塵粒子的數(shù)量。每分鐘粉塵粒子數(shù)量的測量連續(xù)進(jìn)行10次，并將每分鐘的平均值定義為粉塵粒子產(chǎn)生的數(shù)量。使用82-3200N作粉塵計(jì)數(shù)器且使用過濾器時(shí)的最大吸氣量為2.2L/min。使用大小均各為20cm×28.5cm的5個(gè)樣品。粉塵粒子產(chǎn)生的數(shù)量表示為在1cm×1cm樣品上產(chǎn)生的粉塵粒子數(shù)量。如表1所示，就直徑為0.3μm或更大的粉塵粒子的總數(shù)量而言，根據(jù)5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)粉塵產(chǎn)生度。將4或5級(jí)的紙定義為無塵紙。
表1

(實(shí)施例1)將DU PONT-TORAY Co.，Ltd.制造的商品名為“KEVLAR”的對(duì)芳族聚酰胺短纖維(1.7dtex×51mm，280℃干熱皺縮度0.1％或更小，LOI值29)和TORAY Industries，Inc.制造的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維(1.7dtex×51mm)以質(zhì)量比30∶70混合，從而通過針刺制備厚度為10mm、單位面積質(zhì)量為400g/m2的PET/芳族聚酰胺無紡布。所得無紡布的堆積密度為0.04g/cm3。
同時(shí)，將單個(gè)紗線細(xì)度為1.7dtex的對(duì)芳族聚酰胺纖維(“KEVLAR”，由DU PONT-TORAY Co.，Ltd.制造)的3mm短切纖維紗和間芳族聚酰胺纖維(“Nomex”，由U.S.A.DU PONT制造)漿以質(zhì)量比90∶10混合，然后進(jìn)行造紙?zhí)幚聿㈨脊庖缘玫胶穸葹?5μm、單位面積質(zhì)量為71g/m2和透氣度為0.81cc/cm2/sec的芳族聚酰胺紙作表面材料。在表面材料上，噴撒75g/m2的低熔點(diǎn)乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物粉末(熔點(diǎn)80℃)，然后將針刺的PET/芳族聚酰胺無紡布層疊在表面材料上。將表面材料和無紡布夾在金屬線網(wǎng)之間，然后在160℃熱處理3分鐘以使它們相互結(jié)合，從而得到“(PET/芳族聚酰胺無紡布)/芳族聚酰胺紙”的吸聲材料。
(實(shí)施例2)利用由TORAY Industries，Inc.制造的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維(1.7dtex×51mm)通過針刺制備厚度為10mm、單位面積質(zhì)量為400g/m2和堆積密度為0.04g/cm3的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)無紡布。另一方面，制備厚度為560μm、單位面積質(zhì)量為260g/m2和透氣度為11.5cc/cm2/sec的紡粘聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)無紡布(“AxtarG2260”，由TORAY Industries，Inc.制造)作表面材料。以與實(shí)施例1相同的方法，使表面材料與針刺的PET無紡布結(jié)合以得到“針刺PET無紡布/紡粘PET無紡布”的吸聲材料。
(實(shí)施例3)利用與實(shí)施例1所用相同的對(duì)芳族聚酰胺短纖維(“KEVLAR”)通過針刺得到厚度為10mm、單位面積質(zhì)量為400g/m2和堆積密度為0.04g/cm3的芳族聚酰胺無紡布。制備與實(shí)施例1所用相同的芳族聚酰胺紙作表面材料。以與實(shí)施例1相同的方法，使作為表面材料的芳族聚酰胺紙與芳族聚酰胺無紡布結(jié)合在一起以得到“芳族聚酰胺無紡布/芳族聚酰胺紙”的吸聲材料。
(對(duì)比例1)除了省略芳族聚酰胺紙之外，以與實(shí)施例1相同的方法得到吸聲材料。也就是說，僅制備含質(zhì)量比為30∶70的“KEVLAR”短纖維和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維的無紡布。
(對(duì)比例2)制備其中聚丙烯(PP)和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)以質(zhì)量比65∶35混合的市售熔噴無紡布。該熔噴無紡布具有10mm的厚度和240g/m2的單位面積質(zhì)量。
各吸聲材料的性質(zhì)和頻率與吸聲系數(shù)之間的關(guān)系如表2所示。由表2可以清楚地看出，實(shí)施例1至3的所有吸聲材料在吸聲性方面優(yōu)于對(duì)比例的吸聲材料。
表2

(實(shí)施例4)將由TORAY Industries，Inc.制造的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維(1.7dtex×44mm)、由TORAY Industries，Inc.制造的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維(6.6dtex×51mm)和由TORAY Industries，Inc.制造的商品名為“SAFMET”的低熔點(diǎn)紗線(熔點(diǎn)110℃、4.4dtex×51mm)以質(zhì)量比60∶20∶20混合。然后進(jìn)行梳理以得到料片。對(duì)該料片進(jìn)行針刺以得到無紡布。將該無紡布在150℃熱處理3分鐘以熔解低熔點(diǎn)紗線，從而使其它聚酯短纖維部分地結(jié)合在一起，借此得到厚度為10mm、單位面積質(zhì)量為400g/m2和堆積密度為0.04g/cm3的無紡布。
在如此得到的無紡布上噴灑10g/m2由Tokyo Printing Ink MFG.Co.，Ltd.制造的EVA粉末“203-M”，然后在140℃連續(xù)加熱1分鐘。將由Fuji Paper Co.，Ltd.制造的商品名為“Clean Paper OK Clean White”的無塵紙(厚度90μm，重量70g/m2，透氣度0.15cc/cm2/sec)層疊在無紡布上作表面材料，然后利用冷卻輥輥壓將它們結(jié)合在一起以得到吸聲材料。用作表面材料的無塵紙的粉塵產(chǎn)生性如下所示。該無塵紙的粉塵產(chǎn)生度為5級(jí)。
表3

(實(shí)施例5)以與實(shí)施例1相同的方法，將與實(shí)施例1所用相同的無紡布和由TORAY Co.，Ltd.制造的、用作表面材料的商品名為“AxtarG2260-1S”(厚度620μm，重量260g/m2，透氣度11cc/cm2/sec)紡粘聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)長絲無紡布結(jié)合在一起以得到吸聲材料。表面材料的粉塵產(chǎn)生性如下所示。該表面材料的粉塵產(chǎn)生度為4級(jí)。
表4

(實(shí)施例6)
將與實(shí)施例1所用相同的無紡布和由OJI PAPER Co.，Ltd.制造的、用作表面材料的100％KEVLAR紙(厚度95μm，重量72g/m2，透氣度0.93cc/cm2/sec)結(jié)合在一起以得到吸聲材料。無紡布和表面材料是利用由NISSEKI PLASTO Co.，Ltd.制造的NISSEKI Conwed netON5058結(jié)合在一起的。具體來說，將Conwed net放于無紡布上，然后在150℃加熱1分鐘以熔化Conwed net的表面。然后，將表面材料放于Conwed net之上并用冷卻輥壓緊以使表面材料和無紡布結(jié)合在一起。
無紡布和表面材料通過目徑為8mm的Conwed net篩目結(jié)合在一起。通過Conwed net結(jié)合的KEVLAR紙和無紡布的結(jié)合點(diǎn)的總表面積(B)占結(jié)合點(diǎn)與未結(jié)合點(diǎn)的總表面積(A+B)的比例，即由式{B/(A+B)}×100(％)所代表的比例為2％。
(實(shí)施例7)將與實(shí)施例1所用相同的無紡布和與實(shí)施例1所用相同的、用作表面材料的芳族聚酰胺紙結(jié)合在一起以得到吸聲材料。利用雙面帶將無紡布和表面材料結(jié)合在一起。具體來說，將雙面帶粘合到表面材料上，然后在其上層疊無紡布。采用壓輥將表面材料和無紡布?jí)壕o使其相互完全并緊密接觸。
結(jié)合點(diǎn)的總表面積(B)占結(jié)合點(diǎn)與未結(jié)合點(diǎn)的總表面積(A+B)的比例為100％。
實(shí)施例4至7的吸聲材料的正入射吸聲系數(shù)如表5所示。
表5

(實(shí)施例8)與實(shí)施例1的方法相同，將與實(shí)施例1所用相同的芳族聚酰胺紙作為表面材料結(jié)合到與實(shí)施例1所用相同的無紡布的一個(gè)表面上以得到樣品。此外，將與實(shí)施例1所用相同的表面材料(即芳族聚酰胺紙)層疊在樣品的無紡布表面上，即層疊在與樣品的表面材料表面相對(duì)的表面上，然后以與實(shí)施例1相同的方式使它們加熱結(jié)合在一起，借此得到“芳族聚酰胺紙/(PET/芳族聚酰胺無紡布)/芳族聚酰胺紙”的吸聲材料。
(聲音傳輸損失測試)根據(jù)JIS A 1416測量在實(shí)施例1和8中所得吸聲材料的聲音傳輸損失。測量值如表6所示。
表6

(實(shí)施例9)利用單紗細(xì)度為1.7dtex的5mm對(duì)芳族聚酰胺短切纖維紗(由DuPont Teijin Advanced Papers，Ltd．制造的“KEVLAR”)與作為硅酸鹽礦物的云母的混合物，通過造紙法制造含云母的KEVLAR紙(由Du Pont Teijin Advanced Papers制造) (厚度75μm，重量86g/m2，透氣度0cc/cm2/sec)作為表面材料。以與實(shí)施例1相同的方法，利用低熔點(diǎn)粉末將該表面材料結(jié)合到與實(shí)施例1所用相同的無紡布上，其中KEVLAR短纖維和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維以質(zhì)量比30∶70混合(厚度10mm，重量400g/m2)，借此得到使用含云母的KEVLAR紙的吸聲材料。測量該吸聲材料的正入射吸聲系數(shù)，測量結(jié)果如表7所示。
根據(jù)UL-94垂直燃燒試驗(yàn)對(duì)該吸聲材料進(jìn)行阻燃測試。使用噴嘴外徑為19mm和內(nèi)徑為16.5mm的氣體噴燃器，并將氣體火焰的長度調(diào)整為140mm。將吸聲材料在100mm火焰長度位置處的氣體火焰中放置4分鐘從而使吸聲材料與火焰垂直(這時(shí)，表面材料在火焰一側(cè))以檢查在表面材料和無紡布上是否產(chǎn)生了破洞。結(jié)果，在吸聲材料的表面材料和無紡布層上均沒有觀察到破洞。
(實(shí)施例10)將由TORAY Industries，Inc.制造的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維(1.7dtex×44mm)、由TORAY Industries，Inc.制造的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維(6.6dtex×51mm)和由TORAY Industries，Inc.制造的商品名為“SAFMET”的低熔點(diǎn)紗線(熔點(diǎn)110℃、4.4dtex×51mm)以質(zhì)量比60∶20∶20混合，然后針刺以制備厚度為10mm、單位面積質(zhì)量為200g/m2和堆積密度為0.02g/cm3的無紡布。
制備由OJI PAPER Co.，Ltd.制造的100％聚酯紙(厚度90μm，重量54g/m2，透氣度0.9cc/cm2/sec)作表面材料，并利用低熔點(diǎn)EVA粉末以與實(shí)施例1相同的方法將表面材料與無紡布結(jié)合在一起，從而得到“聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)無紡布/聚酯紙”的吸聲材料。測量該吸聲材料的正入射吸聲系數(shù)，測量結(jié)果如表7所示。
(實(shí)施例11)將由TORAY Industries，Inc.制造的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維(1.7dtex×44mm)、由TORAY Industries，Inc.制造的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)短纖維(6.6dtex×51mm)和由TORAY Industries，Inc.制造的商品名為“SAFMET”的低熔點(diǎn)紗線(熔點(diǎn)110℃、4.4dtex×51mm)以質(zhì)量比60∶20∶20混合，然后進(jìn)行梳理以得到料片。對(duì)該料片進(jìn)行針刺以得到無紡布。將該無紡布在150℃加熱3分鐘以熔解低熔點(diǎn)紗線從而使其它聚酯短纖維部分地結(jié)合在一起，借此得到厚度為10mm、單位面積質(zhì)量為200g/m2和堆積密度為0.02g/cm3的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)無紡布。
同時(shí)，將對(duì)芳族聚酰胺纖維(“KEVLAR”，由DU PONT-TORAYCo.，Ltd.制造)的短切纖維紗(1.7dtex×5mm)和間芳族聚酰胺纖維(“Nomex”，由U.S.A.DU PONT制造)漿以質(zhì)量比95∶5混合，然后進(jìn)行造紙?zhí)幚聿㈨脊?，從而得到厚度?0μm、單位面積質(zhì)量為36g/m2和透氣度為20.5cc/cm2/sec的芳族聚酰胺紙作表面材料。以與實(shí)施例1相同的方法將表面材料和無紡布結(jié)合在一起以得到吸聲材料。
將兩片如此得到的吸聲材料層疊在一起，再將由實(shí)施例1所用的KEVLAR和Nomex構(gòu)成的芳族聚酰胺紙置于最下面，用以測量其正入射吸聲系數(shù)。測量結(jié)果如表7所示。
表7

(對(duì)比例3)利用與實(shí)施例4所用相同的纖維、在與實(shí)施例4相同的混合比下并以與實(shí)施例4相同的方法獲得厚度為2.5mm、單位面積質(zhì)量為100g/cm2和堆積密度為0.025g/cm3的100％聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)無紡布。通過與實(shí)施例1相同的方法，將與實(shí)施例1所用相同的表面材料(即，芳族聚酰胺紙)結(jié)合到上述無紡布上以得到吸聲材料。
(對(duì)比例4)利用與實(shí)施例4所用相同的纖維、在與實(shí)施例4相同的混合比下并以與實(shí)施例4相同的方法獲得厚度為5mm、單位面積質(zhì)量為45g/cm2、和堆積密度為0.009g/cm3的100％聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)無紡布。通過與實(shí)施例1相同的方法，將與實(shí)施例1所用相同的表面材料(即，芳族聚酰胺紙)結(jié)合到上述無紡布上以得到吸聲材料。
(對(duì)比例5)利用與實(shí)施例4所用相同的纖維、在與實(shí)施例4相同的混合比下并以與實(shí)施例4相同的方法獲得厚度為25mm、單位面積質(zhì)量為900g/cm2、和堆積密度為0.036g/cm3的100％聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)無紡布。通過與實(shí)施例1相同的方法，將與實(shí)施例1所用相同的表面材料(即，芳族聚酰胺紙)結(jié)合到上述無紡布上以得到吸聲材料。
(對(duì)比例6)利用由U.S.A.DU PONT制造的“KEVLAR”漿，通過造紙法得到厚度為5.5mm、單位面積質(zhì)量為1582g/cm2和堆積密度為0.29g/cm3的100％芳族聚酰胺纖維濕法無紡布。通過與實(shí)施例1相同的方法，將與實(shí)施例1所用相同的表面材料結(jié)合到上述無紡布上以得到吸聲材料。
(對(duì)比例7)利用與實(shí)施例4所用相同的纖維、在與實(shí)施例4相同的混合比下并以與實(shí)施例4相同的方法，獲得厚度為10mm、單位面積質(zhì)量為200g/cm2、和體密度為0.02g/cm3的100％聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)無紡布。利用與用于實(shí)施例4的無紡布相同的纖維、在與實(shí)施例4相同的混合比下，以常規(guī)方法即通過混合和針刺纖維獲得厚度為410μm、單位面積質(zhì)量為59g/cm2、和透氣度為93cc/cm2/sec的100％聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)表面材料。以與實(shí)施例1相同的方法，利用低熔點(diǎn)粉末將如此得到的無紡布和表面材料結(jié)合在一起以得到吸聲材料。
在對(duì)比例3-7中所得吸聲材料的正入射吸聲系數(shù)如表8所示。
表8

由表7和表8可以清楚地看出，與其它吸聲材料相比實(shí)施例11的吸聲材料具有更好的低頻(即1000Hz或更低頻的聲音，特別是500Hz或更低頻的聲音)吸聲效果，這是由于實(shí)施例11的吸聲材料的厚度因其多層結(jié)構(gòu)而較大。
此外，無紡布重量相對(duì)較輕的吸聲材料(對(duì)比例3)在低頻和高頻下均具有低的吸聲系數(shù)。而無紡布重量相對(duì)較重的吸聲材料(對(duì)比例5)因其厚度增加而具有高的吸聲效果，但其較重的重量會(huì)產(chǎn)生操作性和加工性的問題。無紡布體密度相對(duì)較低的吸聲材料(對(duì)比例4)具有低的吸聲系數(shù)，而且該吸聲材料在施加載荷時(shí)易于崩解(collapse)。非無紡布體密度相對(duì)較高的吸聲材料(對(duì)比例6)因其剛性和重量而操作性差。
此外，表面材料的透氣度超過50cc/cm2/sec的吸聲材料(即，對(duì)比例7的吸聲材料)，即使將表面材料與無紡布結(jié)合在一起也不能提高其吸聲性，這是由于該表面材料的透氣度太大。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的吸聲材料可用作電類產(chǎn)品如空調(diào)、電冰箱、洗衣機(jī)、視聽設(shè)備和剪草機(jī)；運(yùn)輸設(shè)備如汽車、輪船和飛機(jī)；以及建筑材料如建筑墻體材料領(lǐng)域的吸聲材料。
權(quán)利要求
1.吸聲材料，其中將單位面積質(zhì)量為150-800g/m2、堆積密度為0.01-0.2g/cm3的無紡布和根據(jù)JIS L-1096測量的透氣度至多為50cc/cm2/sec的表面材料層疊在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的吸聲材料，其中無紡布是將熱塑性短纖維和LOI值至少為25的耐熱短纖維纏結(jié)而得的布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的吸聲材料，其中熱塑性短纖維與耐熱短纖維的重量比為95∶5至55∶45。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的吸聲材料，其中熱塑性短纖維與耐熱短纖維的重量比為85∶15至55∶45。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)的吸聲材料，其中熱塑性短纖維為選自聚酯纖維、聚丙烯纖維和尼龍纖維的至少一種短纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)的吸聲材料，其中耐熱短纖維為選自芳族聚酰胺纖維、聚苯硫醚纖維、聚苯并噁唑纖維、聚苯并噻唑纖維、聚苯并咪唑纖維、聚醚醚酮纖維、聚芳酯纖維、聚酰亞胺纖維、氟化物纖維和阻燃纖維的至少一種短纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)的吸聲材料，其中熱塑性短纖維為聚酯短纖維，耐熱短纖維為芳族聚酰胺短纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的吸聲材料，其中無紡布是通過針刺方法或水刺方法制造的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)的吸聲材料，其中表面材料為紡粘無紡布或濕法無紡布。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的吸聲材料，其中濕法無紡布是由LOI值至少為25的耐熱短纖維構(gòu)成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的吸聲材料，其中濕法無紡布是由LOI值至少為25的耐熱短纖維和硅酸鹽礦物構(gòu)成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的吸聲材料，其中硅酸鹽礦物為云母。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11的吸聲材料，其中耐熱短纖維為芳族聚酰胺短纖維。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13任一項(xiàng)的吸聲材料，其中表面材料的通過根據(jù)JIS B-99236.2(1.2)的滾動(dòng)法測量的粒徑至少為0.3μm的粒子的粉塵產(chǎn)生數(shù)至多為500個(gè)粒子/0.1ft3。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)的吸聲材料，其中無紡布和表面材料是由相同類型的合成纖維構(gòu)成的。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15任一項(xiàng)的吸聲材料，其中無紡布和表面材料通過結(jié)合層疊在一起，無紡布和表面材料的結(jié)合點(diǎn)數(shù)量至多為30點(diǎn)/cm2，而且結(jié)合點(diǎn)的總表面積與結(jié)合點(diǎn)和非結(jié)合點(diǎn)的總表面積的比至多為30％。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16任一項(xiàng)的吸聲材料，其中無紡布為多面體，且表面材料層疊在多面體的兩個(gè)或更多個(gè)面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的吸聲材料，其中無紡布為六面體，且表面材料層疊在六面體的兩個(gè)側(cè)面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至16任一項(xiàng)的吸聲材料，其中無紡布為圓柱體或圓筒體，且表面材料層疊在圓柱體或圓筒體的曲面上。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至16任一項(xiàng)的吸聲材料，該吸聲材料具有至少包括各一層或多層的無紡布和表面層的多層結(jié)構(gòu)，其中使上述兩種層成為一體。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)的吸聲材料，其中該吸聲材料被用作車輛內(nèi)部材料或車輛外部材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)的吸聲材料，其中該吸聲材料被用作剪草機(jī)的吸聲材料。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至19項(xiàng)任一項(xiàng)的吸聲材料，其中該吸聲材料被用作破碎機(jī)的吸聲材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了吸聲材料，其中將單位面積質(zhì)量為150－800g/m
文檔編號(hào)G01K11/16GK1842698SQ20048002445
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2004年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月25日
發(fā)明者高安彰, 山本勉, 小菅一彥, 松村峰彰 申請(qǐng)人:高安株式會(huì)社, 杜邦-東麗株式會(huì)社, 一村產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社