具有阻隔面料的吸聲體的製作方法

2023-12-02 06:22:06 1

專利名稱：具有阻隔面料的吸聲體的製作方法
具有阻隔面料的吸聲體
背景技術：
1.發明領域本發明一般涉及一種吸聲體，尤其是用於建築物內部的吸聲體。2.相關領域描述吸聲材料用於降低給定空間例如建築物內部中的噪音量和/或混響在本領域中 是已知的。吸聲材料，即具有高吸收係數的材料，通過吸收聲能來降低噪音。吸聲材料種類 繁多。最常見的一種利用纖維材料，通過纖維間空隙內的摩擦來耗散聲能。一般來講，吸聲 體的厚度越厚、密度越高，則其吸聲性越強，尤其是在低頻時，例如在約500Hz以下。因此， 已知的在低頻下實現可觀吸收的解決方案往往花費昂貴。許多已知的吸聲材料由未固結或 部分固結的蓬鬆纖維材料(包括壓縮纖維、回收纖維或廉價材料、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。雖然基於纖維的吸聲體通常較為便 宜並為寬頻範圍內吸聲的有效解決方案，但是它們也存在固有的缺點，例如可能將粒子釋 放到空氣中、堆積灰塵並且其表面上或空隙內會因無法清潔而滋生細菌和黴菌。其他已知 的吸聲芯材可包括泡沫、具有蜂窩結構的材料、利用附加氣隙吸聲的穿孔和微穿孔材料。大 多數已知的吸聲體還需要保護性和/或裝飾性面料以用於建築物內部。用於覆蓋吸聲芯材的面料起到耐用覆蓋物的作用，在處理、使用或維護期間保護 芯的脆弱結構。希望覆蓋吸聲材料的面料為透聲或吸聲的以增強吸聲體的吸聲性，而反射 聲音的面料會不利地提高環境噪音。已知的用於覆蓋吸聲材料的面料有兩類非滲透性薄 膜和多孔膜(參見，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)。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。薄膜面料還具有耐用性不足以維持日常使用的嚴重缺點，因此應通過透聲固 體表面進一步保護。遺憾的是，這使得結構變得更為複雜並增加了解決方案的成本。常見 面料的實例包括織物、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， 例如在美國專利6，197，403中所公開的一種。然而，薄膜面料具有耐用性不夠的缺點，以至 於無法用作吸聲製品的完工表面。而且，薄膜面料在最期望的語音頻率範圍的較高頻率下 無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型塗乙烯樹脂玻璃纖維是浸漬防水面料的一個實例。得自Carnegie Fabrics的 Xorel 是吸音面材料的一個實例，其為織造的、重壓延的聚烯烴織物。一般來講，浸漬織物 製造成本昂貴、厚度和重量較大、在中頻或高頻下會反射聲音，並且往往會釋放揮發性有機 化合物氣體，除非使用另外的添加劑，否則還會支持黴菌和細菌的生長。美國專利申請公開2006/0065482公開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。其中公開的用於非織造層的具體非織造 材料為由熔噴法、紡粘法、氣流成網法以及梳理成網法得到的織物或纖維網。美國專利5，824，973公開了一種吸聲層壓體，所述吸聲層壓體具有多孔隔離基底，以及氣流阻力介 於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於侵 入水、灰塵、黴菌和微生物的缺點，從而限制了它們在空氣品質至關重要的室內用途中的應 用。期望具有適用於多種苛刻環境的吸聲材料，這些吸聲材料具有耐用、防水、低變應原、可 清潔、不掉毛、不釋放氣體並可防止水分、灰塵、黴菌和微生物侵入，同時在人的語音頻率範 圍內無損吸聲能力的面料。還期望具有在低頻下有效而不會顯著增加厚度、密度和成本的 高吸聲性材料。另外，還期望此類吸聲材料能夠在其上印刷圖形圖像和/或文字。發明概述根據一個實施方案，本發明涉及一種吸聲製品，所述吸聲製品包含具有兩個主表面的吸聲材料芯；和用於在至少一個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，該面料具有不大於約140g/m2的基重和包含多個孔，這些孔具有介於約 IOOnm和約20，OOOnm之間的孔徑和小於約20，OOOnm的平均孔徑。根據附加的實施方案，本發明涉及具有包封在透聲剛性殼體中的吸聲製品的組合 件、吸聲隔板以及吸聲建築表面覆蓋物。根據另一個實施方案，本發明涉及增強環境中吸聲性的方法，所述方法包括(a)提供包含吸聲材料芯的吸聲製品，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，所述面料具有不大於約140g/m2的基重和包含多個孔，這些孔具有 介於約IOOnm和約20，OOOnm之間的孔徑和小於約20，OOOnm的平均孔徑；以及(b)將該製品置於環境中，使得環境聲音被所述製品吸收。附圖簡述

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(無回聲測量)的圖表。圖3為一種無面料的吸聲體與兩種具有根據本發明的面料的吸聲體的吸聲係數 的對比圖。發明詳述術語「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。本發明的吸聲製品包含吸聲芯和覆蓋在其至少一個表面上的非織造面料。面料具 有優異的阻隔性能，同時不會妨礙吸收芯的吸聲性。此外，非織造面料還增強了製品在低頻 和中頻範圍內的吸聲性。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和/或粘結。粘結方法可為本領域中已知的任何方法，包 括但不限於熱壓延、通氣粘結以及點粘結。芯和面料可任選地通過任何已知的合適的粘結 技術彼此粘結，例如粘合劑粘結、溶劑粘結、超聲波粘結、熱粘結、縫編法等。吸聲芯包含任何已知的吸聲材料和/或氣隙。根據ASTM C423安裝方法A測量(無 氣隙)，芯具有介於約0. 3和約0. 9之間的降噪係數(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、氣流成網非織造材料、溼法 成網非織造材料、射流噴網非織造材料、熔噴非織造材料、紡粘_熔噴-紡粘複合非織造材 料；織造織物；針織織物；三維網，包括蜂窩結構和泡沫；它們的組合等。術語「非織造材料」 是指包含許多無規分布的纖維的纖維網。纖維可以是短纖維或連續纖維。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似纖維的組合。 其他適於用作芯的材料為泡沫，例如開孔三聚氰胺泡沫、聚醯亞胺、聚烯烴和聚氨酯泡沫； 以及穿孔片材。根據本發明的優選實施方案，芯基本上不含揮發性有機化合物(VOC)。一種 優選的材料為不含甲醛的玻璃纖維絮。經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域中是已知的。此類面料通常具有介於約 5%和約50%之間的開口面積，即表面上孔或洞的面積相對於總表面積的百分比，具體取決 於對吸聲性的需求。如果不要求高頻吸收，那麼5%至15%的開口面積是適宜的(M. D. Egan Architectural Acoustics) 0開口面積的百分比和洞的直徑通過決定臨界頻率(吸聲性在 其後迅速降低的頻率)來影響透聲性。已知的透聲面料的實例包括織造網、低密度織物、非織造稀鬆布以及穿孔固體表 面。此類面料的缺點是阻隔性(例如抗水、灰塵和/或微生物侵入性)極低。用於本發明吸聲體的面料高度抗水及細小粒子(包括微生物)的侵入。令人 驚訝的是，本發明的面料具有高孔隙率。在以前，據信高阻隔性和高孔隙率是彼此對立 的，不能在同一結構中實現。面料的空隙分數(總孔隙率)，即1減去固體分數，介於約 0.5 禾口約 0.7 之間。通過壓萊法(H.M. Rootare，「A Review of Mercury Porosimetry，，， AdvancedExperimental Techniques in Powder Metallurgy, Plenum Press,1970 年，第 225至252頁)測得，面料具有介於約IOOnm和約20，OOOnm之間，甚至介於約IOOnm和約 1500nm之間的孔徑。就本發明的目的而言，這些孔包括纖維內部的孔和纖維之間的孔。纖 維內部的孔在整個纖維內部隨機分布並具有約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分布的空隙。叢絲的薄膜原纖片材的多孔結構 由這兩種類型的孔組成，從而形成迂曲的孔結構，而不是存在於機械穿孔的現有技術面料 中的通孔結構。本發明面料的平均孔徑小於約20，OOOnm，甚至小於約5，OOOnm，甚至小於約 2，OOOnrn，甚至小於約1，OOOnm以及甚至介於約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的營養物質的情況，可能有利的是對面料進 行機械穿孔以打開結構並增大臨界頻率值。就某些用途而言，希望吸聲體的面料可阻隔微生物，包括細菌、病毒以及黴菌。根 據ASTM F2638-07和ASTM F1608進行測量，面料具有至少約2或甚至至少約4的對數下降 值(LRV)，該值為微生物過濾能力的量度。希望面料的LRV與流量或時間無關，使得面料具 有穩定的阻隔效率，並且不會在使用中隨時間推移而阻力增大，例如與已知的層壓紙情況 一樣。面料還不含支持微生物(包括細菌、酵母菌和真菌)生長的營養物質，無需任何附加 的抗菌或抗真菌處理。用於本發明吸聲體的非織造面料包括通過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為閃紡叢絲的薄膜原纖片材或閃紡片材。本發明的非織造面料重量 輕、薄而結實。面料的基重小於約140g/m2，甚至介於約34g/m2和約120g/m2之間。面料的 厚度不超過約Imm,甚至介於約0. 02mm和約0. 40mm之間，甚至介於約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(例如約小於0.035mm)以確保在中頻或 高頻下透過聲能。這些材料在中頻或高頻下幾乎無吸聲性，並且強度和耐久性比本發明的 面料明顯更低。根據本發明的閃紡面料可賦予高度的各向同性強度和耐久性，這對產品制 造和處理以及穩定的長期性能非常重要。根據ASTM D5035進行測量，面料在縱向和橫向上
6的優選拉伸強度均不小於約20N/2. 54cm。一般認為就有效的吸聲性而言，材料應具有較大的厚度、密度和孔隙率，圖1示出 了當在阻抗管中以封閉構型進行測試時，用作非織造面料的閃紡叢絲片材的聲反射係數接 近1. 0，未檢測到吸聲。相比之下，如圖2所示，同一閃紡叢絲片材令人驚訝地表現出寬吸聲 性，這通過在低頻和中頻範圍下(例如介於200和1200Hz之間)在無回聲構造(阻抗管中 在片材後具有氣隙)中測試時介於0和0.2之間的吸收係數和較低的聲反射得到證明。之 前認為，只有具有連續通孔的厚材料和厚穿孔面料在接近各個孔的共振頻率(He Imholtz 共振器)並在面料後具有封閉氣隙時才能充當吸聲體。令人驚訝的是，已經發現，不具有通 孔並且比行業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 面料增強了較寬範圍低頻和中頻下的吸聲性並且大約在語音頻率範圍內是透聲的，如圖2 和圖3所示。閃紡片材通過下述一般工藝製成，該工藝也在美國專利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製備的薄片材料的開口的腔室內進行。 在高溫高壓下製備聚合物溶液並提供給腔室。溶液的壓力高於濁點壓力，後者為聚合物完 全溶解於紡絲劑，形成均勻單相混合物的最低壓力。單相聚合物溶液通過鬆弛孔口進入較 低壓力的(或鬆弛)腔室中，其中溶液分成兩相液-液分散體。分散體的一個相為主要包 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-液分散體強制通過噴絲頭進入壓力低得多(優選大氣壓)的區域，在該區域中紡絲劑 迅速蒸發(閃蒸)，聚烯烴從噴絲頭出來形成叢絲，它們下沉形成閃紡片材。在閃蒸過程中， 雜質隨著紡絲劑被閃蒸除去，使得所得的閃紡片材不含雜質。如本文所用的術語「叢絲狀」或「叢絲」是指隨機長度的並具有小於約4微米的平 均原纖厚度和小於約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狀物。在 叢絲結構中，薄膜原纖通常共延地與結構的縱向軸線對齊，並且其在結構的整個長度、寬度 和厚度上的各處以不規則的間隔斷續地連接和分離以形成連續的三維網狀物。在美國專利 3，081，519和3，227，794中更詳細地描述了此類結構。將片材固結，這涉及在帶和固結輥之間將片材壓成具有足以在腔室外處理的強度 的結構。然後在腔室外將片材收集到收卷輥上。可採用本領域已知的方法，例如熱粘結、通 氣粘結以及點粘結，包括圖案化粘結或壓花來粘結片材。可將片材粘結至不同的程度，前提 條件是形成粘合表面。閃紡面料的薄膜原纖的直徑(即介於約4微米和約25微米之間)在超聲波波長 的範圍內。在介於約IOOHz和約1600Hz之間的頻率下，聲音的波長比薄膜原纖的直徑大若 幹個數量級。然而，根據本發明的面料的叢絲的薄膜原纖令人驚訝地增強了吸聲體在介於 約IOOHz和約1600Hz之間，甚至在介於約IOOHz和約1200Hz之間的吸聲性。這是最經常 由機械設備和人聲發出的頻率範圍，因此最經常地以不可取的噪聲出現在建築物內部。不 受理論的束縛，據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，並且 在將片材用作芯至少一個表面上的面料時增強了吸聲材料芯或氣隙的吸聲性。此外，還令 人驚訝地發現，閃紡片材表現出極高的氣流阻力，比現有技術中的多孔面料要高得多。可製備根據本發明的吸聲製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)樹脂、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-馬來酸酐、乙烯基塑料(例如聚氯乙烯(PVC))、丙烯酸、丙烯腈基樹 脂、縮醛、全氟聚合物、氫氟聚合物、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、芳族聚醯胺、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、聚苯硫醚以及聚碸。在這些聚 合物中優選的是聚烯烴，例如聚乙烯和聚丙烯。如本文所用的術語「聚乙烯」不僅包括乙烯 的均聚物，而且還包括其中至少85%的重複單元來自乙烯的共聚物。優選的聚乙烯為線性 高密度聚乙烯，其具有約130至137°C的熔點範圍上限，0. 94至0. 98g/cm3範圍內的密度，以 及介於0. 1至100之間、優選地介於0. 1和4之間的熔融指數(由ASTM D-1238-57T條件 E定義)。如本文所用的術語「聚丙烯」不僅包括丙烯的均聚物，而且還包括其中至少85% 的重複單元來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穩定 劑、抗靜電劑、顏料和/或阻燃劑。本發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，從而得到高於非滲透性薄膜的氣流或滲透性以及良好的聲學性能。吸聲性取決於聲 阻抗，聲阻抗由聲阻和聲抗的複雜組合決定。聲抗在很大程度上由材料厚度決定，而聲阻則 由通過材料的氣流決定。對於透聲面料而言，需要較大的孔隙率。在另一方面，對於面料的 顆粒阻性和液體阻性而言，阻隔性又是所需的。根據本發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 施方案還可用於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生的不 均性。可將兩個或更多個片材面對面放置，並在外加壓力下(例如通過在一對或多對咬送 輥間滾壓片材)輕微地熱粘結來製備多層層壓體。片材的層壓體優選地通過用粘合劑(例 如壓敏粘合劑)將多個片材粘合在一起來製備。粘合劑也可在面料和吸收芯之間使用。實 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構完整性的那些。實用的粘合 劑包括但不限於溼固化聚氨酯、溶劑化聚氨酯粘合劑和水性丙烯酸。可對非織造面料進行金屬化處理，這對於為敏感設備或安全製品提供一定的美觀 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，其中鋁是優選的。可通過已知的真空金屬化技術沉積金屬，其中在真空下通過 加熱使金屬汽化，然後使金屬以大於15nm的厚度沉積在非織造片材的一個面上。金屬可以 約15nm至約1微米的厚度以單層沉積，或採用多層以大於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，例如美國專利4，999，222中所述。在此實施方案中，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面上。金 屬層可通過外部有機材料塗層進行保護，這些材料選自有機聚合物、有機低聚物及其組合， 例如聚丙烯酸酯聚合物和低聚物，塗層通過諸如美國專利7，157，117中所述的已知方法氣 相沉積到金屬層上，厚度介於約0. 2微米和2. 5微米之間。面料還可以包括功能性表面塗層或表面處理，例如抗靜電處理、顏料層、光澤層、 抗菌層或光敏層。本發明的吸聲體可有效地用於吸收和/或降低封閉空間例如建築空間內的聲能。 該吸聲體可用作建築物內表面，例如置於三維空間(例如房間)內的牆壁或天花板、覆蓋 物、隔板或建築內部構件(例如柱子)。本發明的吸聲體可置於多孔、透聲框架或籠狀結構 內以免受到嚴重的物理損傷。吸聲體可與諸如地板、牆壁、天花板等常見建築構件和諸如機動車輛、火車、飛機等移動交通工具的組件聯合使用，或用作工業設備、具有移動部件的器 具和電腦的組件。本發明的吸聲體尤其可用於對室內空氣品質和清潔度要求苛刻的室內環 境中，例如用於學校、醫院、潔淨室等。由於在面料閃蒸紡絲期間的閃蒸過程，所得的面料不 含雜質並且不會釋放任何揮發性化合物的氣體。此外，該面料不會掉毛，因為在片材結構內 單根薄膜原纖的高度固結而不會釋放顆粒或纖維。此外，吸聲芯優選地基本上不含揮發性 有機化合物。面料可通過擦拭或洗滌進行清潔。面料還可通過已知的方法滅菌，這些方法包括 溶液清洗、物理能輻射或氣體滅菌。在對面料進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並進行更換。正如之前所述，閃紡面料另外還可通過任何已知的粘結技術進行粘結。粘結後，面 料可具有各種程度的表面光滑度。面料可以非常光滑，以至於具有低於5微米的Parker表 面光滑度，或可以為粗糙的，具有不小於6微米的Parker表面光滑度。粗糙表面可具有各 種三維表面特徵，它們隨機地或以特別布置的順序分布在整個面料表面上。吸聲體的面料還可印有圖形設計，例如圖像和/或文字，以滿足預期用途的美觀 要求。能夠更換面料是合宜的以改變圖像和/或文字。通過改變面料，可輕鬆並廉價地改 變吸聲體的美觀性。本發明還可以包括可透聲的剛性殼體以保護並包封吸聲體。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。本發明還包括一種增強環境中吸聲性的方法，所述方法包括(i)提供包含吸聲 材料芯的吸聲製品，該芯由具有多個孔的閃紡片材的面料覆蓋，其中這些孔具有介於約 IOOnm和約20，OOOnm之間、甚至介於約IOOnm和約1500nm之間的直徑，並且其中這些孔具 有小於約20，OOOnm、甚至小於約5，OOOnrn、甚至小於約2，OOOnrn、甚至小於約1，OOOnrn、甚至 介於約IOnm和約1，OOOnm之間的平均孔徑；和(ii)將該製品置於環境中，使得環境聲音被 所述製品吸收。
實施例測試方法基重通過ASTM D 3776的方法測量，對樣品尺寸進行了改進，並以g/m2為單位記 錄結果。拉伸強度根據ASTM D5035測量，並以N/25. 4cm為單位記錄結果。Gurley Hill孔隙率根據TAPPI T460測量，並以秒為單位記錄結果。弗雷澤透氣率根據ASTM D737-75以CFM/ft2計、在125Pa的壓差下測量。靜水壓頭根據AATCC TM 127、DIN EN 20811測量，其中測試速率為每分鐘60cm H2O。Parker表面光滑度根據TAPPI 555在1. OMPa的夾緊壓力下測量，並以微米為單位
記錄結果。氣流比阻等於樣本兩側的空氣壓差除以樣本外部測得的氣流線速度，並以Ns/m3為單位記錄結果。本文記錄的值根據如下所述的透氣率測量確定。體積氣流Q採用以 下公式通過將樣本在125Pa壓差下的透氣率除以樣本面積(38cm2)進行計算Q(m3/S)= 0. 000471947 X (透氣率(CFM/ft2)/面積(ft2))。Gurley Hill孔隙率(秒)用於較低透氣 性的材料。就小於101g/m2的閃紡片材而言，0.6m7min/m2(2ft7min/ft2)的弗雷澤透氣率 對應約3. 1秒；因此，本文中樣本的弗雷澤透氣率(以CFM/ft2計)近似為3. 1/GurleyHill 孔隙率(以秒計)。然後，通過將壓差除以氣流Q計算氣流阻力(以Pa-s/m3為單位)。最後，通過將 氣流阻力除以樣本面積計算氣流比阻(以Ns/m3為單位)。圖1和圖2所報告的誘射、反射和吸收係數在無回聲和封閉的阻抗管構造中根據 ASTM E1050 和 ISO 10534 進行測定。圖3中所報告的吸聲係數採用包括符合ASTM C 423樣品安裝方法A(無氣隙)的 混響室的實驗室設置，根據ASTM E 795進行測量。在1英寸高的鋁測試架中將吸聲體置於 混響室地板上。採用布基膠帶將測試架的邊緣密封到地板上以消除側向噪聲。吸聲性測量 在80至5，OOOHz的1/3倍頻程帶下進行。每個傳聲器位置進行十次衰減測量。降噪係數以根據ASTM C423在250、500、1000、2，000和4，OOOHz下測得的吸聲系 數的平均值計算。孔隙率和孔徑分布數據通過已知的壓汞法得到，該方法如由H. M. Rootare在 "A Review of Mercury Poros imetry，，，AdvancedExperimental Techniques in Powder Metallurgy，第 225-252 頁，PlenumPress (1970 年)中所公開。總孔隙率桉照下式根據基重、厚度和固體密度來估算孔隙率=1_((基重/固體密度X厚度))微生物過濾效率根據ASTM F2638-07和ASTM F1608測量。對數下降值或LRV表 徵膜的阻隔效率並由以下測試確定。該測試可使用聚苯乙烯粒子和實際孢子對膜進行挑戰 性試驗。靜水壓頭根據AATCC TM 127、DIN EN 20811測量，並以cm H2O為單位記錄結果。實施例1-2根據本發明的吸聲體芯採用開孔三聚氰胺泡沫(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紡粘稀鬆布鋪設在泡沫的兩側上，然後 採用大約IlcmX Ilcm的菱形圖案將兩者絎縫在一起。實施例吸聲體通過下述層壓方法制 備。通過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的速率塗覆到絎縫泡沫層的一個表面上。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圍以形成實施例 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 在芯周圍以形成實施例2的吸聲體。各實施例的吸聲體總厚度為約25mm。根據產品規格， 實施例1的閃紡面料具有至少180cm H2O的靜水壓頭，而實施例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的測試速率進行測試)。 表中包括用於實施例吸聲體的面料的特性。
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實施例1和2的Gurley Hill孔隙率通過實驗測得，並與兩種Tyvek 型閃紡非織 造材料根據規格變化的典型範圍吻合良好。由Gurley Hill孔隙率和弗雷澤透氣率度量的 透氣率表徵結構的總空隙度或開放性。各種非織造結構的透氣率範圍非常寬。一般而言， 所有的非織造材料均具有更開放的結構，其中弗雷澤透氣率為約50cfm或更高。固體膜具 有非常封閉的實心結構，這就是為何將這些膜稱為非滲透性膜的原因，其Gurley Hill孔隙 率遠高於10，000s。閃紡面料的透氣率可以從約4，OOOs的Gurley Hill範圍(如就實施例 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 範圍。結構的總孔隙率可根據面料的基重、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，則實施例1面料的總孔隙率可估算為約0. 6，而實施例2面料 的總孔隙率可估算為約0. 7。這與根據壓汞法測得的總孔隙率吻合良好。根據壓汞法測量， 實施例1的孔徑範圍為IOnm至約8，OOOnm,實施例2的孔徑範圍為IOnm至約10，OOOnm0實 施例1和實施例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 其結構內不具有空隙或孔。這是固體薄膜具有極好的阻隔性能的原因。儘管具有非常多的 孔，但是根據靜水壓頭測量，本發明的閃紡面料表現出與固體非滲透性膜類似的防水性。本 發明面料的靜水壓頭的典型範圍為約24至約230cm H2O,如實施例1和2所示。從表中可以看出，本發明的閃紡面料具有多種表面特徵，如通過Parker表面光滑 度所測。實施例1具有約4. 5微米的Parker表面光滑度；因此，其表現出類似於印刷質量 的紙材的平順光滑表面。相反，實施例2具有約8微米的Parker表面光滑度，這代表具有 三維特徵的粗糙表面，在此情況下為帶狀特徵。寬範圍的Parker表面光滑度允許產生具有 美感的表面，以美化各種建築空間中的設計。本發明的面料還可以包含圖形圖像。表
權利要求
吸聲製品，所述吸聲製品包括具有兩個主表面的吸聲材料芯；和在至少一個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，所述面料具有不大於140g/m2的基重和包含多個孔，所述孔具有介於100nm和20,000nm之間的孔徑和小於20,000nm的平均孔徑。
2.權利要求1的製品，其中所述吸聲材料芯具有介於0.3和0. 9之間的降噪係數，並且 所述吸聲材料選自纖維絮、泡沫、蜂窩結構、氣隙、穿孔材料以及上述材料的組合。
3.權利要求1的製品，其中所述面料具有多個孔，所述孔具有介於IOOnm和20，OOOnm 之間的孔徑和小於5，OOOnm的平均孔徑。
4.權利要求1的製品，其中所述面料具有多個孔，所述孔具有介於IOOnm和20，OOOnm 之間的孔徑和小於2，OOOnm的平均孔徑。
5.權利要求1的製品，其中所述面料包含選自聚乙烯和聚丙烯的聚合物。
6.權利要求1的製品，其中所述面料具有不超過Imm的厚度，並且所述芯具有至少5mm 的厚度。
7.權利要求1的製品，其中所述面料具有不小於6微米的Parker表面光滑度。
8.權利要求1的製品，其中所述面料包含印刷在其上的圖形圖像。
9.權利要求1的製品，其中所述面料具有至少20N/2.54cm的拉伸強度。
10.權利要求1的製品，其中所述面料不含支持微生物生長的營養物質。
11.權利要求1的製品，其中所述面料具有至少4的對數下降值。
12.權利要求1的製品，其中所述製品在低於1200Hz的頻率下的吸聲性比不具有所述 面料的製品的吸聲性高至少5%。
13.權利要求1的製品，其中所述面料還被穿孔，所述孔完全穿過所述面料。
14.權利要求13的製品，其中所述孔的直徑小於1mm。
15.權利要求1的製品，其中所述面料還包括塗層，所述塗層選自金屬化層、防靜電層、 顏料層、光澤層、抗菌層和光敏層。
16.權利要求1的製品，所述製品還包括位於所述面料和所述芯的至少一個主表面之 間的粘合劑層。
17.組合件，所述組合件包括a)具有兩個主表面的吸聲材料芯；b)在至少一個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，所述面料具有不大於140g/m2的基重和包含多個孔，所述孔具有介於 IOOnm和20，OOOnm之間的孔徑和小於20，OOOnm的平均孔徑；以及c)用於包封所述芯並面向至少一個主表面的透聲剛性殼體。
18.權利要求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 由固體填充的樹脂材料。
19.權利要求17的的組合件，其中所述組合件在低於約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主表面的吸聲材料芯；和在至少一個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，所述面料具有不大於140g/m2的基重和包含多個孔，所述孔具有介於 IOOnm和20，OOOnm之間的孔徑和小於20，OOOnm的平均孔徑。
21.權利要求20的隔板，其中所述隔板在低於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.吸聲的建築表面覆蓋物，所述覆蓋物包括具有兩個主表面的吸聲材料芯；和在至少一個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，所述面料具有不大於140g/m2的基重和包含多個孔，所述孔具有介於 IOOnm和20，OOOnm之間的孔徑和小於20，OOOnm的平均孔徑。
23.權利要求22的覆蓋物，其中所述覆蓋物在低於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.改進環境中吸聲性的方法，所述方法包括(a)提供包含吸聲材料芯的吸聲製品，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，所述面料具有不大於140g/m2的基重和包含多個孔，所述孔具有介於 IOOnm和20，OOOnm之間的孔徑和小於20，OOOnm的平均孔徑；禾口(b)將所述製品置於所述環境中，使得環境聲音被所述製品吸收。
全文摘要
本發明提供了一種吸聲體，所述吸聲體包括具有兩個主表面的吸聲材料芯和在至少一個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孔的多孔閃紡叢絲的薄膜原纖片材，所述孔具有介於約100nm和約20,000nm之間的孔徑和小於約20,000nm的平均孔徑。使用所述面料增強了對低於約1200Hz頻率下的環境聲音的吸聲性。所述面料對包括微生物在內的水分和粒子具有阻隔性，使得所述吸聲體適合用於對清潔度要求苛刻的環境中。
文檔編號E04B9/04GK101946048SQ200880127278
公開日2011年1月12日 申請日期2008年12月22日 優先權日2007年12月20日
發明者N·V·列維特 申請人:納幕爾杜邦公司