一種熱塑性吸聲板材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種熱塑性吸聲板材，該吸聲材料從上到下依次包括有第三粘結(jié)層，上表層、第一粘結(jié)層、芯層、第二粘結(jié)層、下表層和第四粘結(jié)層，所述的上表層與芯層之間、下表層與芯層之間分別通過第一、第二粘結(jié)層加熱塑化輥壓連接。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有吸聲性好、輕質(zhì)、耐用和可再循環(huán)使用的性質(zhì)；通過輥壓塑化成型設(shè)備，可以由被設(shè)計(jì)具有蓬松的多層結(jié)構(gòu)的無紡織物制成具有細(xì)孔層。該熱塑性吸聲板材可以為多層復(fù)合材料，通過混合增強(qiáng)纖維、聲學(xué)增強(qiáng)纖維和有機(jī)纖維使之成型為片材，以及粘合片材中的纖維形成。因此，這種熱塑性吸聲板材可用于各種汽車內(nèi)飾部件，以及建筑和工業(yè)材料。
【專利說明】一種熱塑性吸聲板材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型高分子復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種熱塑性的吸聲板材及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展對(duì)社會(huì)能源供給、環(huán)境保護(hù)等方面的影響日益明顯，因此要承受的節(jié)能減排的壓力也日趨增大。汽車結(jié)構(gòu)的輕量化和輕量化材料的使用等汽車輕量化技術(shù)，可以有目的地減輕汽車自身的重量，又能保證汽車行駛的安全性、耐撞性、抗振性及舒適性，同時(shí)滿足汽車本身的經(jīng)濟(jì)性要求。吸聲材料用于各種需要衰減來自外源的噪聲的環(huán)境中。例如，用于汽車中以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械聲音和路面噪音，用于器具中以降低散發(fā)到住房周圍區(qū)域的聲音，以及用于辦公樓以衰減由工作場(chǎng)所產(chǎn)生的聲音。常規(guī)吸聲材料包括泡沫塑料、壓縮纖維、玻璃纖維氈等。吸聲通常依賴于聲音吸收和傳輸損耗來提供充分的聲音衰減。
[0003]Souders等人的US專利5591289公開了一種車頂襯墊，其具有由高蓬松度的聚合物熱塑性纖維(聚丙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)的毛絮形成的纖維芯。Patel等人的US專利5886306公開了一種層狀隔音網(wǎng)，其包括夾在熔噴或紡粘的熱塑性纖維(聚丙烯)層和薄膜、箔片、紙張或紡粘熱塑性纖維層之間的許多纖維素纖維層。Nakamura等人的US專利6695939公開了一種內(nèi)部裝飾材料,其由基材和粘合到基材的表層形成?；臑闊崴苄岳w維和無機(jī)纖維的共混物的氈狀纖維結(jié)構(gòu)。表層為由熔點(diǎn)高于基材中的熱塑性纖維熔點(diǎn)的纖維形成的高熔點(diǎn)纖維片材。
[0004]雖然在汽車應(yīng)用領(lǐng)域中存在不少吸聲材料產(chǎn)品，但是并不存在在低頻率提供足夠的吸聲性能并同時(shí)保持足夠的結(jié)構(gòu)性能的吸聲產(chǎn)品。因此需要一種顯示優(yōu)越的聲音衰減性能、改進(jìn)的結(jié)構(gòu)和熱性能以及輕質(zhì)和成本低廉的聲學(xué)材料。當(dāng)增強(qiáng)纖維含量低時(shí)，制品強(qiáng)度達(dá)不到理想要求；當(dāng)增強(qiáng)纖維含量高時(shí)，基材與增強(qiáng)纖維又很難混勻并粘接。并且纖維之間如沒有形成多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，造成孔隙率低，隔熱吸音性效果有限。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種熱塑性吸聲板材及其制備方法。該吸聲板材由內(nèi)外層片狀復(fù)合材料組成，復(fù)合材料包括增強(qiáng)纖維、有機(jī)纖維和聲學(xué)增強(qiáng)纖維，將纖維混合，通過梳理、針刺制成片狀材料，將片狀材料加熱至高于有機(jī)纖維或聲學(xué)增強(qiáng)纖維熔點(diǎn)并低于增強(qiáng)纖維熔點(diǎn)的溫度，以至少部分熔融有機(jī)纖維或聲學(xué)增強(qiáng)纖維，并將增強(qiáng)纖維、有機(jī)纖維和聲學(xué)增強(qiáng)纖維粘合在一起。并在內(nèi)外層片狀材料間添加粘結(jié)層，最后輥壓成型。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種熱塑性吸聲板材，從上到下依次包括有第三粘結(jié)層，上表層、第一粘結(jié)層、芯層、第二粘結(jié)層、下表層和第四粘結(jié)層，所述的上表層與芯層之間、下表層與芯層之間分別通過第一、第二粘結(jié)層加熱塑化輥壓連接。
[0008]所述的上表層或下表層為混合纖維氈片狀復(fù)合材料。
[0009]所述的芯層為聲學(xué)增強(qiáng)纖維氈片狀材料。
[0010]所述的第一、第二、第三或第四粘結(jié)層為熱塑性樹脂薄片，選自乙烯-醋酸乙烯脂膠膜或聚乙烯膠膜中的一種或一種以上，其中，所述的乙烯-醋酸乙烯脂膠膜或聚乙烯膠膜的面密度為60-90g/m2。
[0011]所述的混合纖維氈片狀復(fù)合材料由包含以下重量份組分制成:
[0012]有機(jī)纖維100份，
[0013]增強(qiáng)纖維100-150份，
[0014]聲學(xué)增強(qiáng)纖維 40-80份。
[0015]所述的有機(jī)纖維選自聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、雙組分纖維、聚苯硫醚纖維、聚氯乙烯纖維或聚酰胺纖維；
[0016]所述的增強(qiáng)纖維選自玻璃纖維，優(yōu)選為無堿合股無捻粗紗玻璃纖維。
[0017]所述的聲學(xué)增強(qiáng)纖維選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維或聚對(duì)苯二甲酸1，4_環(huán)己烷二甲酯纖維一種或一 種以上。
[0018]所述的上表層或下表層的厚度為1.5^2.5mm。
[0019]所述的芯層的厚度為2.5^4.0mm。
[0020]所述的芯層的克重為60(T1000g/m2。
[0021]所述的上表層或下表層的克重為400~600g/m2。
[0022]所述的第一、二、三或四粘結(jié)層的克重為6(T90g/m2。
[0023]所述的熱塑性吸聲板材成型后克重為160(T2400g/m2。
[0024]一種上述熱塑性吸聲板材的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0025](I)將100份有機(jī)纖維、100 - 150份增強(qiáng)纖維和40 — 80份聲學(xué)增強(qiáng)纖維混合均勻、梳理成網(wǎng)、針刺成氈，得作為上、下表層材料的混合纖維氈片狀復(fù)合材料；
[0026]將聲學(xué)增強(qiáng)纖維通過梳理機(jī)梳理成網(wǎng)、然后經(jīng)過針刺機(jī)針刺成氈得芯層；
[0027](2)將步驟(1)中制備的上、下表層、芯層片狀材料依次按照上表層、第一粘結(jié)層、芯層、第二粘結(jié)層、下表層順序?qū)盈B在一起，形成多層片狀材料；
[0028](3)將步驟(2)中的多層片狀材料通過紅外烘箱加熱塑化使纖維之間熔融粘結(jié)；
[0029](4)然后在塑化后的多層片狀材料上下表面分別覆上第三粘結(jié)層和第四粘結(jié)層，通過加熱復(fù)合輥熱壓成型，再經(jīng)過冷卻單元冷卻、定型、切割修邊得到所述的熱塑性吸聲板材。
[0030]所述的步驟(3)中紅外烘箱包括預(yù)熱單元和熔融膨脹單元，其中預(yù)熱單元的溫度為195~220°C，熔融膨脹單元的溫度為23(T260°C。
[0031]所述的步驟(4)中熱復(fù)合輥上下輥溫度為11(T130°C，輥間隙為17πιπι ;冷卻單元兩個(gè)區(qū)溫度分別為55~65 °C和25~35°C。
[0032]一種上述熱塑性吸聲板材用作汽車內(nèi)飾部件材料、建筑吸聲材料或工業(yè)吸聲材料的用途。
[0033]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0034]1.本發(fā)明提供的熱塑性吸聲板材通過組合使用有機(jī)纖維、聲學(xué)增強(qiáng)纖維和增強(qiáng)纖維的蓬松的多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，克服了熱塑性有機(jī)纖維在用于汽車內(nèi)飾部件時(shí)因其低吸聲、低耐熱性帶來的限制；由于使用有機(jī)纖維、聲學(xué)增強(qiáng)纖維和增強(qiáng)纖維制造的多層結(jié)構(gòu)，具有輕質(zhì)、耐用和可再循環(huán)使用的性質(zhì)；通過輥壓塑化成型設(shè)備，可以由被設(shè)計(jì)具有蓬松的多層結(jié)構(gòu)的無紡織物制成具有細(xì)孔層。
[0035]2.本發(fā)明通過設(shè)計(jì)多層結(jié)構(gòu)和控制熱粘合時(shí)的輥間隙，在相同重量下可以制造具有不同吸聲系數(shù)和強(qiáng)度的熱塑性板材。通過調(diào)整組分不同纖維含量、內(nèi)外層厚度等可以改變吸聲系數(shù)，特別是在低頻率下提供足夠的吸聲性能并同時(shí)保持足夠的結(jié)構(gòu)性能。因此，這種熱塑性吸聲板材可用于各種汽車內(nèi)飾部件，以及建筑和工業(yè)材料，由于具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)和高孔隙率，因而具有優(yōu)異的吸聲性、隔熱性和沖擊吸收性，是一種顯示優(yōu)越的聲音衰減性能、改進(jìn)的結(jié)構(gòu)以及輕質(zhì)和成本低廉的吸聲產(chǎn)品。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明實(shí)施例制備的熱塑性吸聲板材的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]附圖標(biāo)注:
[0038]I 芯層，
[0039]2第一粘結(jié)層，3第二粘結(jié)層，
[0040]4上表層，5下表層，
[0041]6第三粘結(jié)層，7第四粘結(jié)層。
【具體實(shí)施方式】
[0042]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0043]實(shí)施例中采用GB (國標(biāo))測(cè)定材料的各項(xiàng)性能，如無特別說明，組分的份數(shù)均為重
量份數(shù)。
[0044]實(shí)施例1
[0045]如圖1所示的一種熱塑性吸聲板材結(jié)構(gòu)示意圖，從上到下依次包括有第三粘結(jié)層
6、上表層4、第一粘結(jié)層2、芯層1、第二粘結(jié)層3、下表層5和第四粘結(jié)層7，上述各層依次粘
合在一起。
[0046](I) (Ia)開纖并均勻地混合雙組分纖維(高密度聚乙烯作為殼層和聚丙烯作為芯層的殼芯雙組分纖維)100份、玻璃纖維130份和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維40份，以形成纖維混合物，將纖維混合物通過梳理機(jī)形成層狀纖維網(wǎng)，通過針刺將所述多層纖維網(wǎng)的各層相互連接在一起，以制成上表層4和下表層5的材料，上下表層的厚度分別為2.0mm,克重為 400g/m2 ；
[0047]( lb)開纖和均勻地混合聲學(xué)增強(qiáng)纖維聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維，將纖維混合物通過梳理機(jī)形成層狀纖維網(wǎng)，通過針刺將所述多層纖維網(wǎng)的各層相互連接在一起，以制成芯層I的材料，芯層的厚度為2.5mm,克重為600g/m2 ；
[0048](2)上下層片狀材料疊合并添加粘結(jié)層
[0049]將步驟(1)中制得的上表層4、下表層5和芯層I按照上表層4、第一粘結(jié)層2(60g/m2乙烯-醋酸乙烯酯膠膜)、芯層1、第二粘結(jié)層3 (60g/m2乙烯-醋酸乙烯酯膠膜)、下表層
5、的順序堆疊在一起，形成多層片狀材料結(jié)構(gòu)；[0050](3)烘箱塑化
[0051]將步驟(2)得到的多層片狀材料通過紅外烘箱塑化，使有機(jī)纖維或聲學(xué)增強(qiáng)纖維中的至少一種熔融粘合未融化的纖維，其中預(yù)熱單元的溫度為195~205°C，熔融膨脹單元的溫度為 23(T240°C ；
[0052](4)輥壓成型
[0053]將塑化后的多層片狀材料上下表面分別鋪設(shè)有第三粘結(jié)層6(70g/m2聚乙烯膠膜)和第四粘結(jié)層7 (70g/m2聚乙烯膠膜)，通過加熱復(fù)合輥熱粘合成型，再經(jīng)過冷卻單元冷卻、定型，經(jīng)切割修邊得到所述的熱塑性吸聲板材，熱復(fù)合輥上下輥溫為115~120°C，輥間隙為4mm ;冷卻單元包含的兩個(gè)區(qū)分別保持為55飛(TC和25~30°C的溫度。
[0054]下表1中是該實(shí)施例所得樣品的吸聲性能測(cè)試數(shù)據(jù)。
[0055]表1
【權(quán)利要求】
1.一種熱塑性吸聲板材，其特征在于:從上到下依次包括有第三粘結(jié)層，上表層、第一粘結(jié)層、芯層、第二粘結(jié)層、下表層和第四粘結(jié)層，所述的上表層與芯層之間、下表層與芯層之間分別通過第一、第二粘結(jié)層加熱塑化輥壓連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性吸聲板材，其特征在于:所述的上表層或下表層為混合纖維氈片狀復(fù)合材料； 或所述的芯層為聲學(xué)增強(qiáng)纖維氈片狀材料； 或所述的第一、第二、第三或第四粘結(jié)層為熱塑性樹脂薄片，選自乙烯-醋酸乙烯脂膠膜或聚乙烯膠膜中的一種或一種以上，其中，所述的乙烯-醋酸乙烯脂膠膜或聚乙烯膠膜的面密度為60-90g/m2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱塑性吸聲板材，其特征在于:所述的混合纖維氈片狀復(fù)合材料由包含以下重量份組分制成: 有機(jī)纖維100份， 增強(qiáng)纖維100-150份， 聲學(xué)增強(qiáng)纖維 40-80份。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱塑性吸聲板材，其特征在于:所述的有機(jī)纖維選自聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、雙組分纖維、聚苯硫醚纖維、聚氯乙烯纖維或聚酰胺纖維； 或所述的增強(qiáng)纖維選自玻璃纖維，優(yōu)選為無堿合股無捻粗紗玻璃纖維； 或所述的聲學(xué)增強(qiáng)纖維選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維或聚對(duì)苯二甲酸1，4_環(huán)己烷二甲酯纖維一種或一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性吸聲板材，其特征在于:所述的上表層或下表層的厚度為 1.5^2.5mm ； 或所述的芯層的厚度為2.5^4.0mm ； 或所述的芯層的克重為60(T1000g/m2 ； 或所述的上表層或下表層的克重為40(T600g/m2 ； 或所述的第一、二、三或四粘結(jié)層的克重為6(T90g/m2 ； 或所述的熱塑性吸聲板材成型后克重為160(T2400g/m2。
6.—種上述權(quán)利要求1-5中任一所述的熱塑性吸聲板材的制備方法,其特征在于:該方法包括以下步驟: (1)將100份有機(jī)纖維、100-150份增強(qiáng)纖維和40-80份聲學(xué)增強(qiáng)纖維混合均勻、梳理成網(wǎng)、針刺成氈，得作為上、下表層材料的混合纖維氈片狀復(fù)合材料； 將聲學(xué)增強(qiáng)纖維通過梳理機(jī)梳理成網(wǎng)、然后經(jīng)過針刺機(jī)針刺成氈得芯層； (2)將步驟(1)中制備的上、下表層、芯層片狀材料依次按照上表層、第一粘結(jié)層、芯層、第二粘結(jié)層、下表層順序?qū)盈B在一起，形成多層片狀材料； (3)將步驟(2)中的多層片狀材料通過紅外烘箱加熱塑化使纖維之間熔融粘結(jié)； (4)然后在塑化后的多層片狀材料上下表面分別覆上第三粘結(jié)層和第四粘結(jié)層，通過加熱復(fù)合輥熱壓成型，再經(jīng)過冷卻單元冷卻、定型、切割修邊得到所述的熱塑性吸聲板材。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(3)中紅外烘箱包括預(yù)熱單元和熔融膨脹單元，其中預(yù)熱單元的溫度為195~220°C，熔融膨脹單元的溫度為230~260。。。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(4)中熱復(fù)合輥上下輥溫度為110~130°C，輥間隙為4~7mm ;冷卻單元兩個(gè)區(qū)溫度分別為55~65°C和25~35°C。
9.一種上述權(quán)利要求1-5中任一所述的熱塑性吸聲板材用作汽車內(nèi)飾部件材料、建筑吸聲材料或工業(yè)吸聲材料的用途。
【文檔編號(hào)】B32B37/10GK103928022SQ201310009099
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月10日
【發(fā)明者】楊桂生, 郭學(xué)林 申請(qǐng)人:滁州格美特科技有限公司