專(zhuān)利名稱(chēng)：具有阻隔面料的吸聲體的制作方法
具有阻隔面料的吸聲體
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及一種吸聲體，尤其是用于建筑物內(nèi)部的吸聲體。2.相關(guān)領(lǐng)域描述吸聲材料用于降低給定空間例如建筑物內(nèi)部中的噪音量和/或混響在本領(lǐng)域中 是已知的。吸聲材料，即具有高吸收系數(shù)的材料，通過(guò)吸收聲能來(lái)降低噪音。吸聲材料種類(lèi) 繁多。最常見(jiàn)的一種利用纖維材料，通過(guò)纖維間空隙內(nèi)的摩擦來(lái)耗散聲能。一般來(lái)講，吸聲 體的厚度越厚、密度越高，則其吸聲性越強(qiáng)，尤其是在低頻時(shí)，例如在約500Hz以下。因此， 已知的在低頻下實(shí)現(xiàn)可觀吸收的解決方案往往花費(fèi)昂貴。許多已知的吸聲材料由未固結(jié)或 部分固結(jié)的蓬松纖維材料(包括壓縮纖維、回收纖維或廉價(jià)材料、玻璃纖維或礦物纖維絮 及氈)形成，這些材料均需要面料以容納纖維材料芯。雖然基于纖維的吸聲體通常較為便 宜并為寬頻范圍內(nèi)吸聲的有效解決方案，但是它們也存在固有的缺點(diǎn)，例如可能將粒子釋 放到空氣中、堆積灰塵并且其表面上或空隙內(nèi)會(huì)因無(wú)法清潔而滋生細(xì)菌和霉菌。其他已知 的吸聲芯材可包括泡沫、具有蜂窩結(jié)構(gòu)的材料、利用附加氣隙吸聲的穿孔和微穿孔材料。大 多數(shù)已知的吸聲體還需要保護(hù)性和/或裝飾性面料以用于建筑物內(nèi)部。用于覆蓋吸聲芯材的面料起到耐用覆蓋物的作用，在處理、使用或維護(hù)期間保護(hù) 芯的脆弱結(jié)構(gòu)。希望覆蓋吸聲材料的面料為透聲或吸聲的以增強(qiáng)吸聲體的吸聲性，而反射 聲音的面料會(huì)不利地提高環(huán)境噪音。已知的用于覆蓋吸聲材料的面料有兩類(lèi)非滲透性薄 膜和多孔膜(參見(jiàn)，例如D.A.Bies 和 C.H.Hansen，“Engineering Noise Control. Theory andPractice”，第二版，E&FN Spoon. London, New York，第 249 頁(yè))。非滲透性薄膜(通常 為6至35微米)面料在低頻和中頻下是透聲的，但在高頻下為反射聲音的，因此它們不允 許聲波通過(guò)。薄膜面料還具有耐用性不足以維持日常使用的嚴(yán)重缺點(diǎn)，因此應(yīng)通過(guò)透聲固 體表面進(jìn)一步保護(hù)。遺憾的是，這使得結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜并增加了解決方案的成本。常見(jiàn) 面料的實(shí)例包括織物、非織造片材、紙材、薄膜以及穿孔固體表面(面板)。 防水吸聲體在本領(lǐng)域中是已知的，其中吸聲體覆蓋有防水的或非滲透性的薄膜， 例如在美國(guó)專(zhuān)利6，197，403中所公開(kāi)的一種。然而，薄膜面料具有耐用性不夠的缺點(diǎn)，以至 于無(wú)法用作吸聲制品的完工表面。而且，薄膜面料在最期望的語(yǔ)音頻率范圍的較高頻率下 無(wú)法提供足夠的吸聲性。浸漬織造織物也已被用作吸聲體的防水面料。得自Alpha Associates的 3478-VS-2型涂乙烯樹(shù)脂玻璃纖維是浸漬防水面料的一個(gè)實(shí)例。得自Carnegie Fabrics的 Xorel 是吸音面材料的一個(gè)實(shí)例，其為織造的、重壓延的聚烯烴織物。一般來(lái)講，浸漬織物 制造成本昂貴、厚度和重量較大、在中頻或高頻下會(huì)反射聲音，并且往往會(huì)釋放揮發(fā)性有機(jī) 化合物氣體，除非使用另外的添加劑，否則還會(huì)支持霉菌和細(xì)菌的生長(zhǎng)。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2006/0065482公開(kāi)了一種包括非織造層的非織造隔音材料， 所述非織造層具有低表面張力流體排斥性處理。其中公開(kāi)的用于非織造層的具體非織造 材料為由熔噴法、紡粘法、氣流成網(wǎng)法以及梳理成網(wǎng)法得到的織物或纖維網(wǎng)。美國(guó)專(zhuān)利5，824，973公開(kāi)了一種吸聲層壓體，所述吸聲層壓體具有多孔隔離基底，以及氣流阻力介 于200和1210瑞利之間的紙材、織物或穿孔薄膜面料片材。這些已知的面材料具有易于侵 入水、灰塵、霉菌和微生物的缺點(diǎn)，從而限制了它們?cè)诳諝赓|(zhì)量至關(guān)重要的室內(nèi)用途中的應(yīng) 用。期望具有適用于多種苛刻環(huán)境的吸聲材料，這些吸聲材料具有耐用、防水、低變應(yīng)原、可 清潔、不掉毛、不釋放氣體并可防止水分、灰塵、霉菌和微生物侵入，同時(shí)在人的語(yǔ)音頻率范 圍內(nèi)無(wú)損吸聲能力的面料。還期望具有在低頻下有效而不會(huì)顯著增加厚度、密度和成本的 高吸聲性材料。另外，還期望此類(lèi)吸聲材料能夠在其上印刷圖形圖像和/或文字。發(fā)明概述根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明涉及一種吸聲制品，所述吸聲制品包含具有兩個(gè)主表面的吸聲材料芯；和用于在至少一個(gè)主表面上覆蓋芯的面料，該面料包括具有粘合表面的多孔閃紡叢 絲的薄膜原纖片材，該面料具有不大于約140g/m2的基重和包含多個(gè)孔，這些孔具有介于約 IOOnm和約20，OOOnm之間的孔徑和小于約20，OOOnm的平均孔徑。根據(jù)附加的實(shí)施方案，本發(fā)明涉及具有包封在透聲剛性殼體中的吸聲制品的組合 件、吸聲隔板以及吸聲建筑表面覆蓋物。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明涉及增強(qiáng)環(huán)境中吸聲性的方法，所述方法包括(a)提供包含吸聲材料芯的吸聲制品，該芯由具有粘合表面的多孔閃紡叢絲的薄 膜原纖片材的面料覆蓋，所述面料具有不大于約140g/m2的基重和包含多個(gè)孔，這些孔具有 介于約IOOnm和約20，OOOnm之間的孔徑和小于約20，OOOnm的平均孔徑；以及(b)將該制品置于環(huán)境中，使得環(huán)境聲音被所述制品吸收。附圖簡(jiǎn)述

圖1為描繪閃紡非織造片材的吸聲、反射和聲音透射(封閉測(cè)量)的圖表。圖2為描繪閃紡非織造片材的吸聲、反射和聲音透射(無(wú)回聲測(cè)量)的圖表。圖3為一種無(wú)面料的吸聲體與兩種具有根據(jù)本發(fā)明的面料的吸聲體的吸聲系數(shù) 的對(duì)比圖。發(fā)明詳述術(shù)語(yǔ)“吸收性”和“吸聲”在本文中一般是指材料吸收入射聲波的能力。本發(fā)明的吸聲制品包含吸聲芯和覆蓋在其至少一個(gè)表面上的非織造面料。面料具 有優(yōu)異的阻隔性能，同時(shí)不會(huì)妨礙吸收芯的吸聲性。此外，非織造面料還增強(qiáng)了制品在低頻 和中頻范圍內(nèi)的吸聲性。非織造面料包括具有粘合表面的閃紡叢絲的薄膜原纖片材。所謂 “粘合表面”是指片材表面被固結(jié)和/或粘結(jié)。粘結(jié)方法可為本領(lǐng)域中已知的任何方法，包 括但不限于熱壓延、通氣粘結(jié)以及點(diǎn)粘結(jié)。芯和面料可任選地通過(guò)任何已知的合適的粘結(jié) 技術(shù)彼此粘結(jié)，例如粘合劑粘結(jié)、溶劑粘結(jié)、超聲波粘結(jié)、熱粘結(jié)、縫編法等。吸聲芯包含任何已知的吸聲材料和/或氣隙。根據(jù)ASTM C423安裝方法A測(cè)量(無(wú) 氣隙)，芯具有介于約0. 3和約0. 9之間的降噪系數(shù)(NRC)。合適的吸聲材料包括非織造 織物，例如紡粘非織造材料、梳理非織造材料、針刺非織造材料、氣流成網(wǎng)非織造材料、濕法 成網(wǎng)非織造材料、射流噴網(wǎng)非織造材料、熔噴非織造材料、紡粘_熔噴-紡粘復(fù)合非織造材 料；織造織物；針織織物；三維網(wǎng)，包括蜂窩結(jié)構(gòu)和泡沫；它們的組合等。術(shù)語(yǔ)“非織造材料” 是指包含許多無(wú)規(guī)分布的纖維的纖維網(wǎng)。纖維可以是短纖維或連續(xù)纖維。纖維可包含一種材料或多種材料，也可以是不同纖維的組合，或者是分別包含不同材料的類(lèi)似纖維的組合。 其他適于用作芯的材料為泡沫，例如開(kāi)孔三聚氰胺泡沫、聚酰亞胺、聚烯烴和聚氨酯泡沫； 以及穿孔片材。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，芯基本上不含揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)。一種 優(yōu)選的材料為不含甲醛的玻璃纖維絮。經(jīng)面料覆蓋的氣隙可起到吸收芯的作用。與吸聲體一起使用的透聲面料在本領(lǐng)域中是已知的。此類(lèi)面料通常具有介于約 5%和約50%之間的開(kāi)口面積，即表面上孔或洞的面積相對(duì)于總表面積的百分比，具體取決 于對(duì)吸聲性的需求。如果不要求高頻吸收，那么5%至15%的開(kāi)口面積是適宜的(M. D. Egan Architectural Acoustics) 0開(kāi)口面積的百分比和洞的直徑通過(guò)決定臨界頻率(吸聲性在 其后迅速降低的頻率)來(lái)影響透聲性。已知的透聲面料的實(shí)例包括織造網(wǎng)、低密度織物、非織造稀松布以及穿孔固體表 面。此類(lèi)面料的缺點(diǎn)是阻隔性(例如抗水、灰塵和/或微生物侵入性)極低。用于本發(fā)明吸聲體的面料高度抗水及細(xì)小粒子(包括微生物)的侵入。令人 驚訝的是，本發(fā)明的面料具有高孔隙率。在以前，據(jù)信高阻隔性和高孔隙率是彼此對(duì)立 的，不能在同一結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。面料的空隙分?jǐn)?shù)(總孔隙率)，即1減去固體分?jǐn)?shù)，介于約 0.5 禾口約 0.7 之間。通過(guò)壓萊法(H.M. Rootare，“A Review of Mercury Porosimetry，，， AdvancedExperimental Techniques in Powder Metallurgy, Plenum Press,1970 年，第 225至252頁(yè))測(cè)得，面料具有介于約IOOnm和約20，OOOnm之間，甚至介于約IOOnm和約 1500nm之間的孔徑。就本發(fā)明的目的而言，這些孔包括纖維內(nèi)部的孔和纖維之間的孔。纖 維內(nèi)部的孔在整個(gè)纖維內(nèi)部隨機(jī)分布并具有約20nm至約500nm的平均孔徑。纖維之間的孔 為在叢絲的薄膜原纖片材中的纖維之間隨機(jī)分布的空隙。叢絲的薄膜原纖片材的多孔結(jié)構(gòu) 由這兩種類(lèi)型的孔組成，從而形成迂曲的孔結(jié)構(gòu)，而不是存在于機(jī)械穿孔的現(xiàn)有技術(shù)面料 中的通孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明面料的平均孔徑小于約20，OOOnm，甚至小于約5，OOOnm，甚至小于約 2，OOOnrn，甚至小于約1，OOOnm以及甚至介于約IOnm和約1，OOOnm之間。就某些用途而言， 例如其中吸收材料不含灰塵或支持微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的情況，可能有利的是對(duì)面料進(jìn) 行機(jī)械穿孔以打開(kāi)結(jié)構(gòu)并增大臨界頻率值。就某些用途而言，希望吸聲體的面料可阻隔微生物，包括細(xì)菌、病毒以及霉菌。根 據(jù)ASTM F2638-07和ASTM F1608進(jìn)行測(cè)量，面料具有至少約2或甚至至少約4的對(duì)數(shù)下降 值(LRV)，該值為微生物過(guò)濾能力的量度。希望面料的LRV與流量或時(shí)間無(wú)關(guān)，使得面料具 有穩(wěn)定的阻隔效率，并且不會(huì)在使用中隨時(shí)間推移而阻力增大，例如與已知的層壓紙情況 一樣。面料還不含支持微生物(包括細(xì)菌、酵母菌和真菌)生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，無(wú)需任何附加 的抗菌或抗真菌處理。用于本發(fā)明吸聲體的非織造面料包括通過(guò)閃蒸紡絲形成的叢絲的薄膜原纖片材， 在本文中也可互換地稱(chēng)為閃紡叢絲的薄膜原纖片材或閃紡片材。本發(fā)明的非織造面料重量 輕、薄而結(jié)實(shí)。面料的基重小于約140g/m2，甚至介于約34g/m2和約120g/m2之間。面料的 厚度不超過(guò)約Imm,甚至介于約0. 02mm和約0. 40mm之間，甚至介于約0. IOmm和約0. 25mm 之間。之前所用的非滲透性薄膜面材料明顯更薄(例如約小于0.035mm)以確保在中頻或 高頻下透過(guò)聲能。這些材料在中頻或高頻下幾乎無(wú)吸聲性，并且強(qiáng)度和耐久性比本發(fā)明的 面料明顯更低。根據(jù)本發(fā)明的閃紡面料可賦予高度的各向同性強(qiáng)度和耐久性，這對(duì)產(chǎn)品制 造和處理以及穩(wěn)定的長(zhǎng)期性能非常重要。根據(jù)ASTM D5035進(jìn)行測(cè)量，面料在縱向和橫向上
6的優(yōu)選拉伸強(qiáng)度均不小于約20N/2. 54cm。一般認(rèn)為就有效的吸聲性而言，材料應(yīng)具有較大的厚度、密度和孔隙率，圖1示出 了當(dāng)在阻抗管中以封閉構(gòu)型進(jìn)行測(cè)試時(shí)，用作非織造面料的閃紡叢絲片材的聲反射系數(shù)接 近1. 0，未檢測(cè)到吸聲。相比之下，如圖2所示，同一閃紡叢絲片材令人驚訝地表現(xiàn)出寬吸聲 性，這通過(guò)在低頻和中頻范圍下(例如介于200和1200Hz之間)在無(wú)回聲構(gòu)造(阻抗管中 在片材后具有氣隙)中測(cè)試時(shí)介于0和0.2之間的吸收系數(shù)和較低的聲反射得到證明。之 前認(rèn)為，只有具有連續(xù)通孔的厚材料和厚穿孔面料在接近各個(gè)孔的共振頻率(He Imholtz 共振器)并在面料后具有封閉氣隙時(shí)才能充當(dāng)吸聲體。令人驚訝的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，不具有通 孔并且比行業(yè)中典型的穿孔面料薄得多但不像常用的非滲透性薄膜面料一樣薄的吸聲體 面料增強(qiáng)了較寬范圍低頻和中頻下的吸聲性并且大約在語(yǔ)音頻率范圍內(nèi)是透聲的，如圖2 和圖3所示。閃紡片材通過(guò)下述一般工藝制成，該工藝也在美國(guó)專(zhuān)利3，860，369中有所公布。 閃蒸紡絲工藝在具有除蒸氣口和從中移出工藝中所制備的薄片材料的開(kāi)口的腔室內(nèi)進(jìn)行。 在高溫高壓下制備聚合物溶液并提供給腔室。溶液的壓力高于濁點(diǎn)壓力，后者為聚合物完 全溶解于紡絲劑，形成均勻單相混合物的最低壓力。單相聚合物溶液通過(guò)松弛孔口進(jìn)入較 低壓力的(或松弛)腔室中，其中溶液分成兩相液-液分散體。分散體的一個(gè)相為主要包 含紡絲劑的富紡絲劑相，分散體的另一相為包含大部分聚合物的富聚合物相。使此兩相 液-液分散體強(qiáng)制通過(guò)噴絲頭進(jìn)入壓力低得多(優(yōu)選大氣壓)的區(qū)域，在該區(qū)域中紡絲劑 迅速蒸發(fā)(閃蒸)，聚烯烴從噴絲頭出來(lái)形成叢絲，它們下沉形成閃紡片材。在閃蒸過(guò)程中， 雜質(zhì)隨著紡絲劑被閃蒸除去，使得所得的閃紡片材不含雜質(zhì)。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“叢絲狀”或“叢絲”是指隨機(jī)長(zhǎng)度的并具有小于約4微米的平 均原纖厚度和小于約25微米的中值寬度的大量薄的、帶狀薄膜原纖的三維整體網(wǎng)狀物。在 叢絲結(jié)構(gòu)中，薄膜原纖通常共延地與結(jié)構(gòu)的縱向軸線(xiàn)對(duì)齊，并且其在結(jié)構(gòu)的整個(gè)長(zhǎng)度、寬度 和厚度上的各處以不規(guī)則的間隔斷續(xù)地連接和分離以形成連續(xù)的三維網(wǎng)狀物。在美國(guó)專(zhuān)利 3，081，519和3，227，794中更詳細(xì)地描述了此類(lèi)結(jié)構(gòu)。將片材固結(jié)，這涉及在帶和固結(jié)輥之間將片材壓成具有足以在腔室外處理的強(qiáng)度 的結(jié)構(gòu)。然后在腔室外將片材收集到收卷輥上。可采用本領(lǐng)域已知的方法，例如熱粘結(jié)、通 氣粘結(jié)以及點(diǎn)粘結(jié)，包括圖案化粘結(jié)或壓花來(lái)粘結(jié)片材。可將片材粘結(jié)至不同的程度，前提 條件是形成粘合表面。閃紡面料的薄膜原纖的直徑(即介于約4微米和約25微米之間)在超聲波波長(zhǎng) 的范圍內(nèi)。在介于約IOOHz和約1600Hz之間的頻率下，聲音的波長(zhǎng)比薄膜原纖的直徑大若 干個(gè)數(shù)量級(jí)。然而，根據(jù)本發(fā)明的面料的叢絲的薄膜原纖令人驚訝地增強(qiáng)了吸聲體在介于 約IOOHz和約1600Hz之間，甚至在介于約IOOHz和約1200Hz之間的吸聲性。這是最經(jīng)常 由機(jī)械設(shè)備和人聲發(fā)出的頻率范圍，因此最經(jīng)常地以不可取的噪聲出現(xiàn)在建筑物內(nèi)部。不 受理論的束縛，據(jù)信閃紡片材的叢絲的薄膜原纖的孔徑分布為聲波提供了迂曲路徑，并且 在將片材用作芯至少一個(gè)表面上的面料時(shí)增強(qiáng)了吸聲材料芯或氣隙的吸聲性。此外，還令 人驚訝地發(fā)現(xiàn)，閃紡片材表現(xiàn)出極高的氣流阻力，比現(xiàn)有技術(shù)中的多孔面料要高得多?？芍苽涓鶕?jù)本發(fā)明的吸聲制品面料的聚合物包聚烯烴(例如聚乙烯、聚丙烯、聚 甲基戊烯和聚丁烯)、丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯(ABS)樹(shù)脂、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-馬來(lái)酸酐、乙烯基塑料(例如聚氯乙烯(PVC))、丙烯酸、丙烯腈基樹(shù) 脂、縮醛、全氟聚合物、氫氟聚合物、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、芳族聚酰胺、聚芳酯、聚碳酸酯、 聚酯(例如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN))、聚酮、聚亞苯基醚、聚苯硫醚以及聚砜。在這些聚 合物中優(yōu)選的是聚烯烴，例如聚乙烯和聚丙烯。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“聚乙烯”不僅包括乙烯 的均聚物，而且還包括其中至少85%的重復(fù)單元來(lái)自乙烯的共聚物。優(yōu)選的聚乙烯為線(xiàn)性 高密度聚乙烯，其具有約130至137°C的熔點(diǎn)范圍上限，0. 94至0. 98g/cm3范圍內(nèi)的密度，以 及介于0. 1至100之間、優(yōu)選地介于0. 1和4之間的熔融指數(shù)(由ASTM D-1238-57T條件 E定義)。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“聚丙烯”不僅包括丙烯的均聚物，而且還包括其中至少85% 的重復(fù)單元來(lái)自丙烯單元的共聚物。非織造面料還可以包含分散在非織造基底的纖維的聚合物中的已知的UV穩(wěn)定 劑、抗靜電劑、顏料和/或阻燃劑。本發(fā)明的面料具有阻隔性(即，抗水、灰塵和/或微生物侵入性)和孔隙率的理想 組合，從而得到高于非滲透性薄膜的氣流或滲透性以及良好的聲學(xué)性能。吸聲性取決于聲 阻抗，聲阻抗由聲阻和聲抗的復(fù)雜組合決定。聲抗在很大程度上由材料厚度決定，而聲阻則 由通過(guò)材料的氣流決定。對(duì)于透聲面料而言，需要較大的孔隙率。在另一方面，對(duì)于面料的 顆粒阻性和液體阻性而言，阻隔性又是所需的。根據(jù)本發(fā)明的面料可包含單層或多層閃紡片材，只要不影響吸聲性。多層片材實(shí) 施方案還可用于平均化單層片材中因不均勻的片材厚度或片材纖維的方向性而產(chǎn)生的不 均性?？蓪蓚€(gè)或更多個(gè)片材面對(duì)面放置，并在外加壓力下(例如通過(guò)在一對(duì)或多對(duì)咬送 輥間滾壓片材)輕微地?zé)嵴辰Y(jié)來(lái)制備多層層壓體。片材的層壓體優(yōu)選地通過(guò)用粘合劑(例 如壓敏粘合劑)將多個(gè)片材粘合在一起來(lái)制備。粘合劑也可在面料和吸收芯之間使用。實(shí) 用的粘合劑為在正常處理和使用期間可保持足夠的層壓體結(jié)構(gòu)完整性的那些。實(shí)用的粘合 劑包括但不限于濕固化聚氨酯、溶劑化聚氨酯粘合劑和水性丙烯酸。可對(duì)非織造面料進(jìn)行金屬化處理，這對(duì)于為敏感設(shè)備或安全制品提供一定的美觀 性、光反射性和/或電磁屏蔽可能是所需的。代表性金屬包括鋁、錫、鎳、鐵、鉻、銅、銀、金、 鋅或其合金，其中鋁是優(yōu)選的?？赏ㄟ^(guò)已知的真空金屬化技術(shù)沉積金屬，其中在真空下通過(guò) 加熱使金屬汽化，然后使金屬以大于15nm的厚度沉積在非織造片材的一個(gè)面上。金屬可以 約15nm至約1微米的厚度以單層沉積，或采用多層以大于1微米的厚度沉積。閃紡聚烯烴 片材的真空金屬化是已知的，例如美國(guó)專(zhuān)利4，999，222中所述。在此實(shí)施方案中，在基本上 不改變非織造片材總體厚度的情況下，將鏡面反射薄層添加到非織造片材的一個(gè)面上。金 屬層可通過(guò)外部有機(jī)材料涂層進(jìn)行保護(hù)，這些材料選自有機(jī)聚合物、有機(jī)低聚物及其組合， 例如聚丙烯酸酯聚合物和低聚物，涂層通過(guò)諸如美國(guó)專(zhuān)利7，157，117中所述的已知方法氣 相沉積到金屬層上，厚度介于約0. 2微米和2. 5微米之間。面料還可以包括功能性表面涂層或表面處理，例如抗靜電處理、顏料層、光澤層、 抗菌層或光敏層。本發(fā)明的吸聲體可有效地用于吸收和/或降低封閉空間例如建筑空間內(nèi)的聲能。 該吸聲體可用作建筑物內(nèi)表面，例如置于三維空間(例如房間)內(nèi)的墻壁或天花板、覆蓋 物、隔板或建筑內(nèi)部構(gòu)件(例如柱子)。本發(fā)明的吸聲體可置于多孔、透聲框架或籠狀結(jié)構(gòu) 內(nèi)以免受到嚴(yán)重的物理?yè)p傷。吸聲體可與諸如地板、墻壁、天花板等常見(jiàn)建筑構(gòu)件和諸如機(jī)動(dòng)車(chē)輛、火車(chē)、飛機(jī)等移動(dòng)交通工具的組件聯(lián)合使用，或用作工業(yè)設(shè)備、具有移動(dòng)部件的器 具和電腦的組件。本發(fā)明的吸聲體尤其可用于對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量和清潔度要求苛刻的室內(nèi)環(huán) 境中，例如用于學(xué)校、醫(yī)院、潔凈室等。由于在面料閃蒸紡絲期間的閃蒸過(guò)程，所得的面料不 含雜質(zhì)并且不會(huì)釋放任何揮發(fā)性化合物的氣體。此外，該面料不會(huì)掉毛，因?yàn)樵谄慕Y(jié)構(gòu)內(nèi) 單根薄膜原纖的高度固結(jié)而不會(huì)釋放顆?；蚶w維。此外，吸聲芯優(yōu)選地基本上不含揮發(fā)性 有機(jī)化合物。面料可通過(guò)擦拭或洗滌進(jìn)行清潔。面料還可通過(guò)已知的方法滅菌，這些方法包括 溶液清洗、物理能輻射或氣體滅菌。在對(duì)面料進(jìn)行清潔和滅菌不便的情形下，可以極低的成 本和人力將閃紡面料丟棄并進(jìn)行更換。正如之前所述，閃紡面料另外還可通過(guò)任何已知的粘結(jié)技術(shù)進(jìn)行粘結(jié)。粘結(jié)后，面 料可具有各種程度的表面光滑度。面料可以非常光滑，以至于具有低于5微米的Parker表 面光滑度，或可以為粗糙的，具有不小于6微米的Parker表面光滑度。粗糙表面可具有各 種三維表面特征，它們隨機(jī)地或以特別布置的順序分布在整個(gè)面料表面上。吸聲體的面料還可印有圖形設(shè)計(jì)，例如圖像和/或文字，以滿(mǎn)足預(yù)期用途的美觀 要求。能夠更換面料是合宜的以改變圖像和/或文字。通過(guò)改變面料，可輕松并廉價(jià)地改 變吸聲體的美觀性。本發(fā)明還可以包括可透聲的剛性殼體以保護(hù)并包封吸聲體。殼體可以為穿 孔金屬、穿孔塑料或穿孔固體填充樹(shù)脂材料，例如得自E. I. du Pontde Nemours and Company (DuPont) ,Wilmington,Del.的Corian 材料，其包含填充三水合氧化鋁(ATH)的
丙烯酸基質(zhì)。本發(fā)明還包括一種增強(qiáng)環(huán)境中吸聲性的方法，所述方法包括(i)提供包含吸聲 材料芯的吸聲制品，該芯由具有多個(gè)孔的閃紡片材的面料覆蓋，其中這些孔具有介于約 IOOnm和約20，OOOnm之間、甚至介于約IOOnm和約1500nm之間的直徑，并且其中這些孔具 有小于約20，OOOnm、甚至小于約5，OOOnrn、甚至小于約2，OOOnrn、甚至小于約1，OOOnrn、甚至 介于約IOnm和約1，OOOnm之間的平均孔徑；和(ii)將該制品置于環(huán)境中，使得環(huán)境聲音被 所述制品吸收。
實(shí)施例測(cè)試方法基重通過(guò)ASTM D 3776的方法測(cè)量，對(duì)樣品尺寸進(jìn)行了改進(jìn)，并以g/m2為單位記 錄結(jié)果。拉伸強(qiáng)度根據(jù)ASTM D5035測(cè)量，并以N/25. 4cm為單位記錄結(jié)果。Gurley Hill孔隙率根據(jù)TAPPI T460測(cè)量，并以秒為單位記錄結(jié)果。弗雷澤透氣率根據(jù)ASTM D737-75以CFM/ft2計(jì)、在125Pa的壓差下測(cè)量。靜水壓頭根據(jù)AATCC TM 127、DIN EN 20811測(cè)量，其中測(cè)試速率為每分鐘60cm H2O。Parker表面光滑度根據(jù)TAPPI 555在1. OMPa的夾緊壓力下測(cè)量，并以微米為單位
記錄結(jié)果。氣流比阻等于樣本兩側(cè)的空氣壓差除以樣本外部測(cè)得的氣流線(xiàn)速度，并以Ns/m3為單位記錄結(jié)果。本文記錄的值根據(jù)如下所述的透氣率測(cè)量確定。體積氣流Q采用以 下公式通過(guò)將樣本在125Pa壓差下的透氣率除以樣本面積(38cm2)進(jìn)行計(jì)算Q(m3/S)= 0. 000471947 X (透氣率(CFM/ft2)/面積(ft2))。Gurley Hill孔隙率(秒)用于較低透氣 性的材料。就小于101g/m2的閃紡片材而言，0.6m7min/m2(2ft7min/ft2)的弗雷澤透氣率 對(duì)應(yīng)約3. 1秒；因此，本文中樣本的弗雷澤透氣率(以CFM/ft2計(jì))近似為3. 1/GurleyHill 孔隙率(以秒計(jì))。然后，通過(guò)將壓差除以氣流Q計(jì)算氣流阻力(以Pa-s/m3為單位)。最后，通過(guò)將 氣流阻力除以樣本面積計(jì)算氣流比阻(以Ns/m3為單位)。圖1和圖2所報(bào)告的誘射、反射和吸收系數(shù)在無(wú)回聲和封閉的阻抗管構(gòu)造中根據(jù) ASTM E1050 和 ISO 10534 進(jìn)行測(cè)定。圖3中所報(bào)告的吸聲系數(shù)采用包括符合ASTM C 423樣品安裝方法A(無(wú)氣隙)的 混響室的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置，根據(jù)ASTM E 795進(jìn)行測(cè)量。在1英寸高的鋁測(cè)試架中將吸聲體置于 混響室地板上。采用布基膠帶將測(cè)試架的邊緣密封到地板上以消除側(cè)向噪聲。吸聲性測(cè)量 在80至5，OOOHz的1/3倍頻程帶下進(jìn)行。每個(gè)傳聲器位置進(jìn)行十次衰減測(cè)量。降噪系數(shù)以根據(jù)ASTM C423在250、500、1000、2，000和4，OOOHz下測(cè)得的吸聲系 數(shù)的平均值計(jì)算?？紫堵屎涂讖椒植紨?shù)據(jù)通過(guò)已知的壓汞法得到，該方法如由H. M. Rootare在 "A Review of Mercury Poros imetry，，，AdvancedExperimental Techniques in Powder Metallurgy，第 225-252 頁(yè)，PlenumPress (1970 年)中所公開(kāi)?？偪紫堵疏裾障率礁鶕?jù)基重、厚度和固體密度來(lái)估算孔隙率=1_((基重/固體密度X厚度))微生物過(guò)濾效率根據(jù)ASTM F2638-07和ASTM F1608測(cè)量。對(duì)數(shù)下降值或LRV表 征膜的阻隔效率并由以下測(cè)試確定。該測(cè)試可使用聚苯乙烯粒子和實(shí)際孢子對(duì)膜進(jìn)行挑戰(zhàn) 性試驗(yàn)。靜水壓頭根據(jù)AATCC TM 127、DIN EN 20811測(cè)量，并以cm H2O為單位記錄結(jié)果。實(shí)施例1-2根據(jù)本發(fā)明的吸聲體芯采用開(kāi)孔三聚氰胺泡沫(得自IllbruckAcoustic Inc., Minneapolis,Minnesota)層形成，該層具有13mm的厚度、9. 4kg/m3的基重和120瑞利的氣 流比阻。將厚度為0. 1mm、基重為17g/m2的尼龍6，6紡粘稀松布鋪設(shè)在泡沫的兩側(cè)上，然后 采用大約IlcmX Ilcm的菱形圖案將兩者絎縫在一起。實(shí)施例吸聲體通過(guò)下述層壓方法制 備。通過(guò)滾筒將乙酸乙烯酯水性膠(得自efi Polymers，Denver，Colorado的WA 2173)以 大約0. 3kg/m2的速率涂覆到絎縫泡沫層的一個(gè)表面上。將具有20mm厚度、0. 33kg/m2基重 和130瑞利氣流比阻的熔噴聚酯非織造層層壓到絎縫泡沫層上以形成吸聲體芯。將以商品 名DuPont Tyvek iGMB型得自DuPont的閃紡非織造面料纏繞在芯周?chē)孕纬蓪?shí)施例 1的吸聲體。將以商品名DuPontTMTyvek 1443R型得自DuPont的閃紡非織造面料纏繞 在芯周?chē)孕纬蓪?shí)施例2的吸聲體。各實(shí)施例的吸聲體總厚度為約25mm。根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格， 實(shí)施例1的閃紡面料具有至少180cm H2O的靜水壓頭，而實(shí)施例2的面料具有至少24cm H2O 的靜水壓頭(按照AATCC TM127、DIN EN 20811以每分鐘60cm H2O的測(cè)試速率進(jìn)行測(cè)試)。 表中包括用于實(shí)施例吸聲體的面料的特性。
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實(shí)施例1和2的Gurley Hill孔隙率通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，并與兩種Tyvek 型閃紡非織 造材料根據(jù)規(guī)格變化的典型范圍吻合良好。由Gurley Hill孔隙率和弗雷澤透氣率度量的 透氣率表征結(jié)構(gòu)的總空隙度或開(kāi)放性。各種非織造結(jié)構(gòu)的透氣率范圍非常寬。一般而言， 所有的非織造材料均具有更開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，其中弗雷澤透氣率為約50cfm或更高。固體膜具 有非常封閉的實(shí)心結(jié)構(gòu)，這就是為何將這些膜稱(chēng)為非滲透性膜的原因，其Gurley Hill孔隙 率遠(yuǎn)高于10，000s。閃紡面料的透氣率可以從約4，OOOs的Gurley Hill范圍(如就實(shí)施例 1而言)至約30cfm的弗雷澤透氣率變化，從而得到約31，000，000至800瑞利的氣流比阻 范圍。結(jié)構(gòu)的總孔隙率可根據(jù)面料的基重、厚度和聚合物密度粗略估算。如果已知聚乙 烯具有約0. 98g/cm3的密度，則實(shí)施例1面料的總孔隙率可估算為約0. 6，而實(shí)施例2面料 的總孔隙率可估算為約0. 7。這與根據(jù)壓汞法測(cè)得的總孔隙率吻合良好。根據(jù)壓汞法測(cè)量， 實(shí)施例1的孔徑范圍為IOnm至約8，OOOnm,實(shí)施例2的孔徑范圍為IOnm至約10，OOOnm0實(shí) 施例1和實(shí)施例2的平均孔徑均為約2，OOOnm。固體薄膜具有約為0的總孔隙率，這意味著 其結(jié)構(gòu)內(nèi)不具有空隙或孔。這是固體薄膜具有極好的阻隔性能的原因。盡管具有非常多的 孔，但是根據(jù)靜水壓頭測(cè)量，本發(fā)明的閃紡面料表現(xiàn)出與固體非滲透性膜類(lèi)似的防水性。本 發(fā)明面料的靜水壓頭的典型范圍為約24至約230cm H2O,如實(shí)施例1和2所示。從表中可以看出，本發(fā)明的閃紡面料具有多種表面特征，如通過(guò)Parker表面光滑 度所測(cè)。實(shí)施例1具有約4. 5微米的Parker表面光滑度；因此，其表現(xiàn)出類(lèi)似于印刷質(zhì)量 的紙材的平順光滑表面。相反，實(shí)施例2具有約8微米的Parker表面光滑度，這代表具有 三維特征的粗糙表面，在此情況下為帶狀特征。寬范圍的Parker表面光滑度允許產(chǎn)生具有 美感的表面，以美化各種建筑空間中的設(shè)計(jì)。本發(fā)明的面料還可以包含圖形圖像。表
權(quán)利要求
吸聲制品，所述吸聲制品包括具有兩個(gè)主表面的吸聲材料芯；和在至少一個(gè)主表面上覆蓋所述芯的面料，所述面料包括具有粘合表面的多孔閃紡叢絲的薄膜原纖片材，所述面料具有不大于140g/m2的基重和包含多個(gè)孔，所述孔具有介于100nm和20,000nm之間的孔徑和小于20,000nm的平均孔徑。
2.權(quán)利要求1的制品，其中所述吸聲材料芯具有介于0.3和0. 9之間的降噪系數(shù)，并且 所述吸聲材料選自纖維絮、泡沫、蜂窩結(jié)構(gòu)、氣隙、穿孔材料以及上述材料的組合。
3.權(quán)利要求1的制品，其中所述面料具有多個(gè)孔，所述孔具有介于IOOnm和20，OOOnm 之間的孔徑和小于5，OOOnm的平均孔徑。
4.權(quán)利要求1的制品，其中所述面料具有多個(gè)孔，所述孔具有介于IOOnm和20，OOOnm 之間的孔徑和小于2，OOOnm的平均孔徑。
5.權(quán)利要求1的制品，其中所述面料包含選自聚乙烯和聚丙烯的聚合物。
6.權(quán)利要求1的制品，其中所述面料具有不超過(guò)Imm的厚度，并且所述芯具有至少5mm 的厚度。
7.權(quán)利要求1的制品，其中所述面料具有不小于6微米的Parker表面光滑度。
8.權(quán)利要求1的制品，其中所述面料包含印刷在其上的圖形圖像。
9.權(quán)利要求1的制品，其中所述面料具有至少20N/2.54cm的拉伸強(qiáng)度。
10.權(quán)利要求1的制品，其中所述面料不含支持微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
11.權(quán)利要求1的制品，其中所述面料具有至少4的對(duì)數(shù)下降值。
12.權(quán)利要求1的制品，其中所述制品在低于1200Hz的頻率下的吸聲性比不具有所述 面料的制品的吸聲性高至少5%。
13.權(quán)利要求1的制品，其中所述面料還被穿孔，所述孔完全穿過(guò)所述面料。
14.權(quán)利要求13的制品，其中所述孔的直徑小于1mm。
15.權(quán)利要求1的制品，其中所述面料還包括涂層，所述涂層選自金屬化層、防靜電層、 顏料層、光澤層、抗菌層和光敏層。
16.權(quán)利要求1的制品，所述制品還包括位于所述面料和所述芯的至少一個(gè)主表面之 間的粘合劑層。
17.組合件，所述組合件包括a)具有兩個(gè)主表面的吸聲材料芯；b)在至少一個(gè)主表面上覆蓋所述芯的面料，所述面料包括具有粘合表面的多孔閃紡叢 絲的薄膜原纖片材，所述面料具有不大于140g/m2的基重和包含多個(gè)孔，所述孔具有介于 IOOnm和20，OOOnm之間的孔徑和小于20，OOOnm的平均孔徑；以及c)用于包封所述芯并面向至少一個(gè)主表面的透聲剛性殼體。
18.權(quán)利要求17的組合件，其中所述透聲剛性殼體選自穿孔金屬、穿孔塑料和穿孔的 由固體填充的樹(shù)脂材料。
19.權(quán)利要求17的的組合件，其中所述組合件在低于約1200Hz的頻率下的吸聲性比不 具所述面料的組合件的吸聲性高至少5%。
20.吸聲隔板，所述吸聲隔板包括具有兩個(gè)主表面的吸聲材料芯；和在至少一個(gè)主表面上覆蓋所述芯的面料，所述面料包括具有粘合表面的多孔閃紡叢 絲的薄膜原纖片材，所述面料具有不大于140g/m2的基重和包含多個(gè)孔，所述孔具有介于 IOOnm和20，OOOnm之間的孔徑和小于20，OOOnm的平均孔徑。
21.權(quán)利要求20的隔板，其中所述隔板在低于1200Hz的頻率下的吸聲性比不具所述面 料的隔板的吸聲性高至少5%。
22.吸聲的建筑表面覆蓋物，所述覆蓋物包括具有兩個(gè)主表面的吸聲材料芯；和在至少一個(gè)主表面上覆蓋所述芯的面料，所述面料包括具有粘合表面的多孔閃紡叢 絲的薄膜原纖片材，所述面料具有不大于140g/m2的基重和包含多個(gè)孔，所述孔具有介于 IOOnm和20，OOOnm之間的孔徑和小于20，OOOnm的平均孔徑。
23.權(quán)利要求22的覆蓋物，其中所述覆蓋物在低于1200Hz的頻率下的吸聲性比不具所 述面料的覆蓋物的吸聲性高至少5%。
24.改進(jìn)環(huán)境中吸聲性的方法，所述方法包括(a)提供包含吸聲材料芯的吸聲制品，所述芯由具有粘合表面的多孔閃紡叢絲的薄膜 原纖片材的面料覆蓋，所述面料具有不大于140g/m2的基重和包含多個(gè)孔，所述孔具有介于 IOOnm和20，OOOnm之間的孔徑和小于20，OOOnm的平均孔徑；禾口(b)將所述制品置于所述環(huán)境中，使得環(huán)境聲音被所述制品吸收。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種吸聲體，所述吸聲體包括具有兩個(gè)主表面的吸聲材料芯和在至少一個(gè)主表面上覆蓋所述芯的面料。所述面料包括具有粘合表面和多個(gè)孔的多孔閃紡叢絲的薄膜原纖片材，所述孔具有介于約100nm和約20,000nm之間的孔徑和小于約20,000nm的平均孔徑。使用所述面料增強(qiáng)了對(duì)低于約1200Hz頻率下的環(huán)境聲音的吸聲性。所述面料對(duì)包括微生物在內(nèi)的水分和粒子具有阻隔性，使得所述吸聲體適合用于對(duì)清潔度要求苛刻的環(huán)境中。
文檔編號(hào)E04B9/04GK101946048SQ200880127278
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者N·V·列維特 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司