短纖維無紡模製製品的製作方法
2023-05-28 04:56:41 2
本申請要求2014年5月15日提交的美國申請號14/277,953(其在此以其整體通過引用併入本文)的申請日的權益。
技術領域：
：本教導總體涉及形成短纖維無紡模製製品和將廢料再循環以形成隨後的短纖維無紡模製製品的方法。
背景技術：
：：無紡製品可以由各種纖維材料形成，並且可以在形式和密度方面顯著變化。此類材料可以用於各種應用(包括過濾、電池隔離和吸音)中。高密度、多孔、無紡織物可以用作纖維板。以前，改善基於纖維的聲學材料的吸音能力的方式有限。改變氣流阻力、進而改變吸音的一種方式是通過使用短纖維。然而，短纖維的使用已經受限，因為缺乏有效加工短纖維、防止由於靜電導致的纖維聚集、且產生穩定、有用的無紡網的能力。已經發現現有的短纖維加工技術產生脆弱、易於破碎或降解的產品。無紡製品(包括基於短纖維的製品)可以形成為卷材或片材，並且可以通過層疊、塗覆、模製、衝壓、裁剪轉化或可以以其它方式製造成期望的形狀和尺寸。在某些應用中，將無紡織物模製成三維形狀以用於各種功能應用。在無紡製品的加工和成形期間，可以產生大量廢料。廢料可以包括工藝的副產物，不是模製製品的一部分的部分，碎屑，廢棄或有缺陷的部分，模具切割後的修整基材或其組合。大多數該廢料以從模製的纖維片材修整的基材的形式產生。據估計，用於製備模製部件的片材的約50％在切割或移除模製部件後變為廢料，由此導致材料低效。因此，需要開發可用於形成無紡製品的由短纖維產生穩定、有用的無紡網的方法。此外，需要一種方法，其中廢料可以再循環並用於隨後的部件以減少浪費和成本。技術實現要素：本教導通過本文所述的改進的裝置和方法滿足上述需要中的一個或多個。本文呈現的解釋和舉例說明旨在使本領域其他技術人員熟悉本教導、其原理及其實際應用。本領域技術人員可以以其多種形式來調整和應用所述教導，如同可最適合於特定用途的要求。因此，如記載的本教導的具體實施方案不旨在窮舉或限制所述教導。因此，本教導的範圍不應參考上述描述來確定，而應當參考所附權利要求連同這些權利要求賦予的等同方案的全部範圍來確定。所有文獻和參考文獻(包括專利申請和出版物)的公開內容出於所有目的通過引用併入。如從所附權利要求中所獲得的其它組合也是可能的，其也通過引用併入本書面描述中。所述教導的一些舉例說明涉及從短纖維(其至少部分地包含再循環纖維)形成無紡模製製品的方法。或者，一些實施方案涉及從短纖維形成無紡模製製品的方法，其中所述方法使用原始切段纖維(virginstablefibers)。在一個方面，本教導涉及形成無紡製品的方法，其包括：接收包含熱塑性纖維的纖維材料；加工所述纖維材料以產生短纖維，其中所述加工步驟包括至少一個具有篩子的造粒機；在一個區域近似均勻地分布所述短纖維以形成短纖維網，其中所述分布步驟包括再循環物塗布器；加熱所述短纖維網以熔合所述短纖維以形成無紡材料；和形成所述無紡材料的片材。該方面的特徵還在於以下方法之一或任何組合。在加工步驟(例如，對於初始尺寸減小)中，所述纖維材料可以通過單軸粉碎機。所述加工步驟還可以包含串聯布置的兩個或更多個造粒機。造粒機可以各自具有篩子，當纖維通過該工藝以使短纖維達到期望的平均長度時，所述篩子尺寸減小。例如，傳統無紡製品中的纖維的長度可以高達約60mm，或者所述短纖維可以減少至約12mm或更小、約2mm至約3mm或甚至更小的平均纖維長度(例如，例如，接近粉末)。所述短纖維可以在將它們分布在區域上以形成短纖維網之前共混。可以將所述短纖維分布在飾面材料上。所述飾面材料可以由例如預形成網、針刺無紡材料或其它無紡織物形成。還可能的是，第二飾面材料可以置於短纖維網的頂部上，所以短纖維網夾在兩個飾面材料之間。所述短纖維網和所述飾面材料(如果有的話)可以通過傳送帶烘箱加熱，以軟化低熔點短纖維並將短纖維粘合在一起。所述短纖維網和飾面材料(如果有的話)可以被壓縮以獲得期望密度，例如通過使用一組加熱的砑光輥。在另一個方面，考慮本文所述的短纖維模製製品可以由再循環廢料形成。例如，當片材由無紡材料形成時，所述片材可以被模製或成形為被廢料(例如，不用於形成模製製品的材料的一部分)圍繞的模製製品。例如，作為轉換、衝壓或任何廢料修整系統(例如水噴射、雷射或刀具切割機)的結果，該廢料可以與模製製品分離。然後廢料可以再循環至接收步驟中並在加工步驟中再處理。因此，所述廢料可以重複使用以產生短纖維用於隨後的短纖維無紡製品。廢料還可以包括廢棄部件，例如由於製造缺陷或不符合規格而不適合使用的那些部件。在沒有壓縮所述短纖維層的實施方案中，可以產生低密度無紡聲學材料，例如多孔鬆散吸音劑，其可以被定義為包含經常彼此粘合以提供一些結構完整性的許多小直徑纖維的可滲透材料。在壓縮短纖維層的實施方案中，根據壓縮的程度，可以產生高密度無紡聲學材料，例如氣流阻力片材或多孔柔軟片材。此類片材詳細描述於K.UnoIngard教授的「NotesonSoundAbsorptionTechnology」中。採用所述方法可以形成無紡材料。這些無紡材料中的一些可以適合用作吸音材料，並且可以涉及聲學片材。這些材料中的一些可以適合用作過濾材料、插接板、結構板或隔離材料等。低密度無紡材料可以與高密度無紡材料組合，以形成具有期望特性的複合材料。例如，複合聲學產品可以包括具有相對高氣流阻力的多孔柔軟片材和附接至所述片材的一側且氣流阻力顯著小於所述片材的多孔鬆散吸音劑層。所述多孔柔軟片材和多孔鬆散吸音劑中的一個或兩個可以包含根據本文所述教導的短纖維。氣流阻力是空氣通過材料有多麼困難的量度，並且其以瑞利計算。所述複合聲學產品可以展現局部反應性聲學行為和對於吸音產品可期望的整體氣流阻力。可以實現具有約100瑞利或更大的氣流阻力的有用產品。也可以實現具有約1000瑞利或更大的氣流阻力的有用產品。在一些舉例說明中，所述氣流阻力可以為約10,000瑞利或更小。考慮使用本文所述的一種或多種方法形成的產品可以具有落在期望範圍、例如約2800瑞利至約8000瑞利(例如，至少約2800瑞利和小於約8000瑞利)的範圍內的氣流阻力。某些實施方案的無紡材料可以具有選定氣流阻率，其為氣流阻力除以材料厚度。所述選定氣流阻率可以顯著高於基本上包含常規切段纖維的常規無紡材料的氣流阻率。例如，所述常規切段纖維可以具有比本文公開的纖維更長的長度(例如，約30mm至約100mm)。在一些實施方案中，在包含特定直徑和組成的短纖維的無紡材料中實現的選定氣流阻率可以是使用相同直徑和組成的更長纖維產生的常規無紡材料的氣流阻率的約三倍。這種氣流阻率隨著纖維長度減小而增加是基於當前聲學理論無法預期的。低密度無紡材料可以具有約1.5mm至約350mm的厚度，儘管更大和/或更小的厚度也是可能的。低密度無紡材料可以展現約400瑞利/m至約275,000瑞利/m的範圍內的氣流阻率。高密度無紡材料可以具有約0.1mm至約5mm或更大的厚度。高密度無紡材料可以展現約257,000瑞利/m至約3,000,000瑞利/m的氣流阻率。分布短纖維的區域可以包含表面，例如輸送帶，其不形成無紡材料的一部分，但在粘合過程期間支撐前體網。替代地或者額外地，所述區域可以包含預形成網，其可以是犧牲性的或與所述無紡材料整合性的。在此類實施方案中，所述短纖維可以被分布在預形成網內和/或預形成網的頂部上。因此，所述短纖維可以用來改變所述預形成網的氣流阻力以實現具有期望特性的無紡材料。纖維材料可以包括熱塑性纖維或者具有粘性熱塑性組分的雙組分纖維。因此，至少一些短纖維的粘合可以通過將所述前體網加熱至短纖維中的熱塑性聚合物將至少部分軟化或熔融的溫度來影響。所述軟化或熔融的熱塑性材料可以用來將至少一些短纖維粘合在一起且形成無紡材料。因此，粘合可以包括將短纖維粘合至軟化的熱塑性材料，使得隨著受熱的材料冷卻，所述纖維變得與熱塑性材料熔合。所述纖維材料可以包含多種熱塑性聚合物。多種熱塑性聚合物可以具有相同或不同的熔點(例如，具有高和/或低熔點)。當所述熱塑性聚合物具有不同的熔點時，可以僅將纖維材料加熱至具有低熔點或較低熔點的任何熱塑性聚合物軟化且熔融的溫度。因此，具有低熔點或較低熔點的任何熱塑性聚合物可以用來將無紡材料粘合在一起，同時具有較高熔點的熱塑性聚合物保持基本上不變。在一些實施方案中，所述低熔點熱塑性聚合物可以存在於與較高熔點熱塑性聚合物不同的纖維中。在一些其它實施方案中，所述高熔點和低熔點聚合物可以形成雙組分纖維的不同組分。可以使用另外的粘性組分將至少一些短纖維粘合在一起。根據無紡材料的實施方案，可以使用各種材料作為粘性組分。所述粘性組分可以是熱塑性或熱固性樹脂或粘合劑。所述粘性組分可以是粉末的形式。所述粘性組分可以包含熱塑性纖維，例如熱塑性切段纖維，其在形成前體網之前與短纖維組合。所述粘性組分可以包含預形成的熱塑性纖維網，將短纖維分布至其上和/或其中來形成前體網。無紡材料中可以使用任何上述粘性組分的教導或其組合。例如，所述粘性組分可以包含與熱塑性纖維組合的熱塑性樹脂粉末。此外，所述粘性組分可以與短熱塑性纖維或具有由纖維材料形成的粘性熱塑性組分的短雙組分纖維組合使用，以便將前體網中的至少一些短纖維粘合在一起。附圖說明下面通過實例的方式參考附圖進一步詳細描述實施方案。圖1是舉例說明形成聲學片材的方法的一般步驟的流程圖。圖2是舉例說明用於形成短纖維無紡製品和重複使用廢料的示例性加工順序的流程圖。圖3是顯示含有雙組分粘合纖維作為粘合劑組分的短纖維無紡製品的氣流阻率(瑞利/m)相對容積密度(kg/m3)的圖。具體實施方式一些所述實施方案總體涉及形成包含至少一些主要由再循環廢料形成的短纖維的無紡材料、例如可熱形成的短纖維無紡(TSFNW)材料的方法，以及由此形成的無紡材料。一些實施方案涉及鬆散再循環短纖維材料。其它實施方案總體涉及形成包含由原始切段纖維形成的短纖維的無紡材料的方法，以及由此形成的無紡材料。在本申請的上下文中，如本文所使用的術語「可熱形成的短纖維無紡」用來表示可以形成具有寬範圍密度和厚度且含有熱塑性和/或熱固性粘合劑的無紡材料。所述TSFNW材料可被加熱且熱形成為特定形狀的「熱形成的產品」。由於纖維材料固有的「熱記憶性」，短纖維的使用可以在可熱形成材料中是有利的。在加工期間，可以將纖維加熱以便使它們與無紡材料期望的幾何形狀一致。然而，在再次加熱材料時，例如在使用期間，由於纖維的「熱記憶性」，纖維可以變形並且回復至與它們在初始加工之前具有的幾何形狀更接近的幾何形狀。在較長纖維例如常規切段纖維中，可以由於熱記憶變形而出現的整體位移大於較短纖維的整體位移，因為回復和變形的趨勢是纖維長度的函數。因此，TSFNW材料可以具有比使用具有更長長度的纖維的無紡材料更大的溫度穩定性。TSFNW材料可以需要比其中具有更長纖維的類似材料更少的粘合劑。在具有更長纖維的材料中，可以需要額外的粘合劑來減輕通過將這些纖維約束於期望的幾何形狀中而對熱記憶性變形的作用。因此，基於短纖維的材料可以需要更少的粘合劑，因為在短纖維中出現相對較少的熱記憶性位移。因此，根據本文教導的TSFNW材料當與包含長纖維的可熱形成的無紡材料相比時可以需要更少的粘合劑來實現期望的產品幾何形狀。所述TSFNW材料也可以比具有長的長度的纖維形成的無紡材料重量更輕。此外，可以與長纖維相比更有效地進行TSFNW材料的熱形成，因為更少的材料必須加熱。因此，需要更少的能量來將材料加熱至熱形成所需的溫度。用來產生短再循環纖維的纖維廢料可以從各種各樣來源獲得。可以通過生成其它無紡產品的工藝、例如通過轉化、衝壓、切割等來形成廢料。廢料可以包括工藝的副產物，不是模製製品的一部分的部分，碎屑，廢棄或有缺陷的部分，模具切割後的修整基材等，或其組合。在一些情況中，尤其在製造工藝的早期階段中，廢料僅或主要由纖維組成。因此，所述廢料可以在品質方面與原始切段纖維非常類似。具體而言，100％纖維廢料將不含非纖維粘合劑，例如粘合劑粉末和可影響鬆散短纖維再循環物的特徵的膜。可以將該材料視為簡單的纖維廢料。或者，所述纖維廢料可以包含額外組分，可能是因為所述廢料在製造工藝的後面階段期間產生。因此，所述廢料可以構成複雜纖維廢料。在一些實施方案中，所述複雜纖維材料可以是消費後或工業後廢料。在一些實施方案中，所述廢料可以源自轉化工藝，包括但不限於層疊、塗覆、模製、修整和/或切割或其它廢織物或纖維來源。例如，當模製熱形成聲學片材時，大部分材料(從模製部件切除的材料，或廢料)最終稱為廢料。在一些應用中，約50％是典型的。以前，廢料不能再循環，或者認為廢料將必須經歷熔融或消除步驟以回收任何待重複使用的組分部分。然而，用本文公開的方法，廢料可以在隨後的工藝中重複使用，產生短纖維無紡模製製品，而無需此類熔融或消除步驟。鑑於在所述工藝中可以利用的纖維材料的來源非常廣泛，可以在各個實施方案使用寬範圍的纖維厚度或線性密度。纖維可以具有低厚度(或線性密度)，例如低於2旦。纖維可以具有適中厚度(或線性密度)，例如2至12旦。纖維可以具有粗厚度(或線性密度)，例如在地毯纖維中和一些工業織物中發現的厚度。通常，基於使用短纖維產生的無紡材料的期望特性來選擇纖維直徑。例如，可以基於所得材料的期望氣流阻力或氣流阻率來選擇纖維直徑，其中氣流阻力是穿過材料的氣壓差除以通過材料的氣流的體積速度，且氣流阻率是氣流阻力除以材料的厚度。可以通過粉碎廢料來加工纖維廢料以產生短纖維。例如，代替使用傳統織物再循環設備或者除了使用傳統織物再循環設備以外，所述工藝可以使用單軸粉碎機。如果在工藝開始時或接近工藝開始時，所述單軸粉碎機可以進行第一粗略尺寸減小。單軸粉碎機是有利的，因為其能夠加工大部件，例如表面積大於1平方米的部件和/或高度壓縮的部件。可以通過造粒來減少纖維尺寸。可以使用至少一個造粒機。考慮可以串聯使用兩個或更多個造粒機。造粒機具有帶固定和旋轉刀片的切割室，並且在底部有一個篩子，當材料變得足夠小時，其允許材料通過。如果串聯使用兩個或更多個造粒機，則第一造粒機可以具有較大的篩子，隨後的造粒機可以具有較小的篩子(例如，具有比任何先前篩子更小的開口的篩子)。通過改變篩子尺寸，可以獲得優選的纖維長度。當材料離開最終造粒機時，考慮最終結果可以是粉末狀稠度，其中平均纖維長度為約2mm至約3mm。或者，可以用原始切段纖維來代替一些或全部纖維廢料以使用相同工藝來產生短原始纖維。篩子尺寸的選擇可以取決於(但不限於)纖維廢料和/或原始切段纖維的性質、無紡材料的期望的機械和物理特性(例如氣流量特性)和纖維的性質，可以添加(例如，在造粒後添加)的粘合材料的比例,類似物，或其任何組合。在纖維廢料材料只含有短再循環纖維(例如，基本上不含任何粘附劑、粘合劑、膜或熔融的熱塑性材料)的情況下，除了如下所示，任何篩選的結果將是較可預測的。期望的機械或物理特性例如氣流可滲透性、纖維尺寸和長度以及粘合劑含量的基材可以提供可預測結果。然而，當纖維廢料中存在其它成分例如膜、粘附劑、粘合劑或熔融後的熱塑性材料時，所述材料必須被表徵以確定用於可預測結果的工藝條件。一旦所述材料被表徵，則實現期望的氣流特性可以是可預測的，但與纖維廢料僅含有短再循環纖維的情況相比對篩子尺寸的依賴性高得多。通常，如果篩子太粗(例如，篩網中的開口太大)，則所得篩選材料可能是不合適的。在本教導的一些舉例說明中，短再循環纖維將具有與原始切段纖維類似的纖維特性。在本教導的其它舉例說明中，例如，如果纖維廢料密度高和/或包括高比例的粘合劑(或其它非纖維材料)，則短再循環纖維可以具有包含成團或成組纖維或兩者的顆粒或微粒結構，其可以以特定方式相互粘合或粘附。對於複雜纖維廢料，在無紡材料必須具有受控的透氣性的情況下，例如在聲學材料、過濾器或電池隔離物的應用中，可以需要仔細選擇篩子。對於氣流可滲透性的控制不太重要的應用，例如在隔離層或半結構面板中，更寬範圍的篩子(例如，具有寬範圍的開口尺寸的篩子)可以適合使用。形成短纖維的纖維廢料可以包括層疊面料和背襯，例如箔、膜、泡沫層、織物、壓敏層、熱熔融粘附層等或其組合。可以在尺寸減小工藝中將通常與常規再循環工藝不兼容的這些層轉化成小片。所述小片可以充當填料，其可以有助於降低孔隙率且提高彎曲度，這在期望高氣流阻力的情況下是可期望的。如果性質是熱塑性的，則這些小片可以充當用於隨後形成的纖維網的粘附劑。為了方便，加工材料的最終形式在本文中被總體描述為短纖維再循環物(SFR)。SFR可以包含來自尺寸減小工藝的100％短纖維，或者可能更少比例的這些短纖維。所述短纖維可以任選地與合適的添加劑例如(但不限於)其它形式的再循環廢料、原始(非再循環的)材料、礦物填料、熱固性樹脂、著色劑、阻燃劑、更長切段纖維等或其組合共混或以其它方式組合，以便形成混合的短纖維再循環物(MSFR)。該共混允許在組合之前單獨加工不同的再循環物流。可以添加與廢料的短纖維相比相對長的範圍為長度約30至100mm、替代地平均長度約51mm、替代地平均長度約64mm的長切段纖維，以形成MSFR。這些長切段纖維可以作為加強物添加以改善例如以下中的一種或多種：無紡材料的拉伸強度、彎曲強度或耐衝擊性。在形成MSFR中，可以添加合適的非纖維廢料流以充當填料和/或粘附劑。可以向再循環纖維添加粘附劑以賦予期望的特性，例如但不限於阻燃性、耐撕裂性、改善的透氣性或增加的質量。在物理特性的控制重要的情況下，廢料流應當源自具有已知組分的已知來源。為了方便，在本說明書的上下文中，SFR應該被解釋為還包括混合的短纖維再循環物(MSFR)。用來形成SFR的至少一些材料可以包括熱塑性材料，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、各種共聚酯材料(CoPET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚醯胺(PA)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)或其組合。SFR材料可以包含不展現熱塑性行為的其它人造纖維，例如聚芳族聚醯胺纖維、間位芳族聚醯胺纖維或這些纖維的共混物。所述SFR還可以包含一定比例的天然纖維，例如棉花、羊毛、麻、其組合等。在生產SFR中使用的天然纖維的比例可以取決於SFR無紡材料的期望應用。例如，在一些實施方案中，在SFR中可以包括一定比例的羊毛，以便為SFR無紡材料賦予阻燃特性，例如包括SFR的總質量的約20wt.％或更多的羊毛。在一些實施方案中，可期望在SFR中包括達90wt.％的天然纖維。使用高比例的天然纖維形成的SFR無紡材料例如可以用作地毯底層或插接板材料。所述材料可以含有粘性熱塑性纖維。所述熱塑性纖維組分的熔點可以低於廢料流中的其它纖維組分的熔點。從熱粘合無紡隔熱的再循環廢料產生的SFR材料例如通常包括粘性粘合纖維和熔點更高的熱塑性纖維、非熱塑性人造纖維或天然纖維。從常規織物廢料產生的SFR材料例如通常不包括粘性粘合纖維。從低溫熔融纖維例如PP產生的SFR材料，如果高於此類纖維的熔點進行熱粘合，可以行使粘性粘合劑的功能。因此，根據廢料的類型，可能必需將SFR與額外熱塑性粘合劑或其它粘合組分緊密混合以實現期望的粘合水平。替代地或者額外地，在無紡材料的生產期間可以將另一種粘性組分例如熱固性樹脂與SFR組合。在使用特徵不是熱塑性的短纖維例如羊毛的實施方案中，可以向SFR或SFR的前體網中添加例如粉末或纖維形式的熱塑性粘合劑。所述熱塑性纖維也可以是任選地再循環的短纖維。可以向SFR中添加更高比例的熱塑性粘合劑以產生在材料內具有更小孔隙和更少孔洞的無紡材料。隨著粘合劑比例增大且材料內的孔隙空間進一步減小，產生的材料與無紡織物相比變得更像短纖維加強塑料片材。在一些實施方案中，可以使用塑化聚氯乙烯(PVC)或熱塑性聚氨酯(PU)作為熱塑性粘合劑以產生具有PVC或PU塗覆的纖維的無紡材料。PVC或PU的來源可以是用來產生SFR的纖維材料。在一些實施方案中，所述PVC或PU可以來自纖維廢料包括的背襯或粘合劑。替代地或者額外地，可以將PVC或PU作為單獨的添加劑添加至SFR中。在將纖維放入傳送帶烘箱之前，可以使用螺旋鑽將SFR輸送至再循環物塗布器。由於小纖維傾向於不容易流動並且靜電可以引起纖維堵塞並幹擾製造設備，所以可以使用再循環物塗布器將SFR沉積至載體上以將纖維輸送至傳送帶烘箱中。為了具有一致的產物，建議將再循環物以每單位面積通常一致的重量塗布至飾面材料上，以允許輸送再循環物。在一些實施方案中，SFR可以散布在預形成纖維網上或以其它方式摻入預形成纖維網中，並且隨後通常通過加熱來粘合，以形成無紡材料。所述無紡材料可以包含約5％或更多且小於100％重量的再循環纖維。例如，所述無紡材料可以包含約5％至約95％、96％、97％、98％或99％重量的再循環纖維。或者，所述無紡材料可以包含約20％或更多且小於約80％重量的再循環纖維。或者，其可以包含約30％或更多且小於約60％重量的再循環纖維。可以在散布或擴散應用之前或期間將添加劑添加至再循環纖維。也可以通過使用與SFR的塗布串聯設置的其它散布或塗布單元來將添加劑添加至SFR。預形成纖維網可以包含約30至100mm的長度範圍的切段纖維，例如其與廢料的尺寸縮小的短纖維相比相對長。例如，此網可以是由PET纖維組成的預形成的熱粘合網，並且具有外鞘/芯部類型的雙組分粘合纖維，其具有由較低熔點的共聚酯(CoPET)外鞘包圍的PET芯部，所述共聚酯(CoPET)外鞘在比PET纖維更低的熔點處熔融。標稱地，該較低熔點可以是近似然而，也可以使用其它熔點CoPET聚合物。所述雙組分纖維可以替代地包含其它聚合物類型，例如PE/PET、PP/PET、PA/PET或其組合。SFR可以作為纖維網形成至預製無紡網上，例如紡粘網、氣流成網、熔吹網、溼法成網、射流噴網、水刺網、針刺網或類似的無紡網，例如，使得SFR在無紡網上形成塗層。可以基於最終片材所需的機械和物理特性來選擇預形成網的重量和密度。例如，所述網可以僅具有足夠的拉伸和剪切強度，使得其適合於僅充當再循環短纖維的載體。或者，最終無紡材料的剪切和拉伸強度可以主要由預形成網提供。SFR可以作為纖維網形成至預製低密度無紡材料例如多孔鬆散吸音劑上以形成具有可變氣流阻率至材料厚度的複合材料。然而，在加熱和壓縮以強化SFR網之後，可以將包括預製低密度預形成網的無紡材料轉化成高密度無紡材料，例如多孔柔軟片材。形成的多孔柔軟片材可以與可根據其它實施方案或可不根據其它實施方案的另一種多孔鬆散吸音劑一起利用，也形成複合產品。在其中鬆散吸音劑和柔軟片材兩者都是TSFNW材料的實施方案中，所述複合材料也可以是可熱形成的。在一些實施方案中，可以在模製和熱形成期間將多孔鬆散吸音劑附接至多孔柔軟片材的一側。在另一個實施方案中，可以在模製之前將多孔鬆散吸音劑附接至所述柔軟片材的一側。也可以將多孔鬆散吸音劑施加至所述柔軟片材的多於一側。在一些實施方案中，可以將SFR作為網形成至預製紡織或編制織物網上，使得SFR在該網上形成塗層。例如，所述網可以包含襯裡或裝飾織物，使得如此產生的無紡材料美觀並且適用於汽車或建築內部。以該方式，包括SFR的無紡材料可以形成複合產品的一部分。預形成網可以是犧牲性的。可以將SFR形成至薄的輕質預形成網、例如組織材料(例如13克組織)上。一旦已經強化SFR網，就可以將犧牲性的預形成網剝掉且丟棄。可以在強化(例如，壓縮)SFR網之後立即去除犧牲性網。或者，可以僅在臨使用SFR無紡材料之前去除犧牲性網。在一些實施方案中，在沒有預形成網的情況下，可以形成具有高比例的SFR、可能高達100％的無紡材料。這些實施方案可以通過如下產生：通過將SFR氣流成網、機械成網、散布或以其它方式分布至形成帶上來將SFR形成為網。隨後可以加熱和壓縮所述SFR。可以使用一種或多種技術、包括例如接觸加熱、暴露於加熱蒸氣(例如，蒸氣)或氣體(例如在貫氣粘合中使用的氣體)和暴露於紅外線輻射來加熱SFR。還考慮可以使用傳送帶烘箱來加熱短纖維。在一個實施方案中，SFR可以含有雙組分纖維、低熔融纖維、低熔點粉末或顆粒或其一些組合，以允許材料在加熱時熔合在一起。當SFR運輸通過傳送帶烘箱時，低熔點材料可以軟化以便將短纖維材料粘合在一起。在該舉例說明中，在SFR下方具有飾面材料以將SFR運輸通過傳送帶烘箱可以是有益的。該飾面材料可以包括織物，例如針刺材料或其它類型的非織造材料，包括稀鬆布。形成帶可以是實心的、不粘或無粘性的輸送帶，其可以用來將材料輸送通過平床層壓機或壓縮單元以產生更高密度無紡材料。在這些實施方案中的一些中，可以將SFR與各種添加劑(包括其它纖維例如長切段纖維)共混。所述形成帶可以具有開口網狀結構，並且然後可以將SFR通過貫氣粘合爐以產生低密度材料。所述形成帶可以是實心、不粘輸送帶，其用於輸送通過平床層壓機或壓縮單元以產生更高密度無紡材料。在一些實施方案中，可以將第二飾面添加至SFR的頂部。所述第二飾面材料可以是上述討論的組成，並且可以包括織物例如針刺無紡材料。所述飾面材料可以任選地機械地附接在一起，例如通過使用針織機。在一些實施方案中，所述無紡材料可以通過兩個或更多個工藝的組合，並且可以在一側或兩側層壓有各種飾面或壓縮。根據所述無紡材料的一些實施方案，飾面可以包括具有相對高氣流阻力的無紡材料，例如多孔柔軟片材。典型的層壓機可能不具有足夠壓縮材料以用於生產目的的能力，所以考慮可以使用其它壓縮方法，例如至少一組加熱的砑光輥或一系列砑光輥。一組示例性的砑光輥可以用2個輥、3個輥或更多個輥產生。無紡材料可以通過「直接」通過而通過砑光輥，這在標準應用和輕網中是常見的，或者進一步考慮所述材料可以通過「S」序列而通過砑光輥以給出最大加熱時間。無紡材料可以形成為具有根據最終無紡材料期望的所需物理和透氣特性而選擇的厚度和密度。所述無紡材料的密度部分取決於摻入無紡材料中的任何添加劑的比重，和/或添加劑構成的最終無紡材料的比例。容積密度通常是SFR的比重和由SFR產生的無紡材料的孔隙率的乘積，其可以被認為代表SFR中的纖維的填充密度。低密度無紡材料可以設計成具有低密度，其中最終厚度為至少約1.5mm且小於約350mm。或者，所述厚度可以為至少約4mm且小於約250mm，至少約5mm且小於約150mm，至少約6mm且小於約75mm，或至少約8mm且小於約50mm。根據這些實施方案中的一些，所述無紡材料可以形成為相對厚、低密度無紡材料，其中容積密度為至少約10kg/m3且小於約200kg/m3，或至少約15kg/m3且小於約100kg/m3，或至少約20kg/m3且小於約60kg/m3。因此形成的SFR無紡材料可以具有至少約400瑞利/m且小於約200,000瑞利/m的氣流阻率。或者，所述SFR無紡材料可以具有至少約800瑞利/m且小於約150,000瑞利/m或至少約1,000瑞利/m且小於約100,000瑞利/m的氣流阻率。低密度無紡材料可以具有高達275,000瑞利/m的氣流阻率。為了產生低密度無紡材料，在一些實施方案中，當加熱短纖維層以產生無紡材料時可期望地不將其壓縮。根據一些其它實施方案，可以形成相對高密度和/或展現相對高氣流阻力的無紡材料。此無紡材料可以形成為具有至少約0.1mm且小於約5mm的厚度，儘管考慮這些高密度材料可以具有更大厚度(例如，大於約20mm)。或者，所述厚度可以是至少約0.25mm且小於約4mm，或至少約0.3mm且小於約3mm，或至少約0.4mm且小於約2.5mm。某些應用可以需要更厚的材料，例如對於牆板。以此方式形成的無紡材料可以具有至少約200kg/m3且小於約1,000kg/m3的容積密度。所述容積密度可以高達2000kg/m3。或者，所述容積密度可以為至少約250kg/m3且小於約800kg/m3，或者可能至少約300kg/m3且小於約600kg/m3。高密度無紡材料可以形成為具有至少約275,000瑞利/m且小於約3,000,000瑞利/m的氣流阻率。或者，所述氣流阻率可以是至少約1,000,000瑞利/m且小於約1,500,000瑞利/m，或至少約1,250,000瑞利/m且小於約1,400,000瑞利/m。例如，如果氣流阻率為2,000,000瑞利/m，則3mm厚材料可以具有6,000瑞利的氣流阻力，或者如果氣流阻率為1,000,000瑞利/m，則3mm厚材料可以具有3,000瑞利的氣流阻力，或者如果氣流阻率為700,000瑞利/m，則3mm厚材料可以具有2,100瑞利的氣流阻力。這些示例性材料中的每一種可以在某些情況下構成非常有效的聲學材料，並且SFR應該選擇為提供正確範圍的氣流阻率。其它實施方案涉及根據所述方法形成和/或具有本文所述的物理和材料特性的無紡材料。其它實施方案涉及包含由包含熱塑性纖維的廢料形成的短纖維的鬆散再循環纖維材料。所述短纖維形成為通常具有至少約0.5mm至小於約12mm、或至少約1mm至小於約6mm的長度。或者，所述短纖維的平均纖維長度可以為小於約12mm、小於約6mm、或至少約2mm至小於約5mm。所述短纖維可以包含聚酯材料，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料。所述廢料可以包含例如熱粘合無紡材料的邊角料(例如，在制品的初始形成/切割之後剩餘的材料)。可以通過將邊角料粉碎至中間長度、然後將它們造粒以產生短纖維來形成短纖維。如果必要，可以用常規灰塵或粉末提取工藝例如使用氣旋式分離系統從粉碎和造粒的材料去除粉末和灰塵顆粒。在一些實施方案中，可以期望向SFR中添加細小顆粒，因為它們可以充當填料，其降低孔隙率且導致氣流阻率的有用增加。如本文所述，無紡材料的實施方案，包括作為TSFNW材料的實施方案，旨在適用於(但不限於)用作車輛中的降噪材料，衰減來自機動車艙外並且朝著艙內傳播的聲音。所述無紡材料可以例如用於車輛的發動機艙中，內部和外部擋板上以及艙中的地毯下。所述無紡材料可以用作內部裝飾邊飾，其中可能必需給聲學片材覆蓋特定形式的裝飾織物或其它覆蓋物。例如，所述聲學片材可以與空氣空間一起使用或者與其它吸音材料組合使用。所述無紡材料還可以用作聲學插接板材料，或者用作天花板，可能與額外高密度或高氣流阻率飾面結合，所述飾面充當多孔柔軟片材或者流阻篩。此外，如本文所述的無紡材料的一些實施方案旨在適用於(但不限於)用作過濾材料。在一些實施方案中，其中所述無紡材料是低密度無紡材料，所述無紡材料可以用作多孔鬆散吸音劑。為了形成具有期望尺寸的多孔鬆散吸音劑，一旦形成無紡材料，就可以豎直疊置且熱粘合所述無紡材料。一些其它實施方案涉及高密度無紡材料，其可以用於各種應用，例如多孔柔軟片材。低密度和高密度無紡材料可以一起使用以形成複合材料或產品。通常，用於吸音和用於過濾的無紡材料必須展現已知的透氣特性。例如，已經充分定義了多孔材料的吸音特性。關鍵特徵包括氣流阻力(對通過材料的氣流的阻力)、彎曲度(材料內聲波的路徑長度)和孔隙率(孔隙與體積比率)。對於纖維材料，氣流阻力是控制吸音的決定性關鍵因素。影響過濾的因素是基本上相同的。針對特定厚度的特定材料測量氣流阻力。通過將氣流阻力(以瑞利計)除以厚度(以米計)來使氣流阻力均一化以推導以瑞利/m測量的氣流阻率。ASTM標準C522-87和ISO標準9053涉及用於確定吸音材料的氣流阻力的方法。在所述實施方案的上下文內，以mks瑞利測量的氣流阻力將用於指定氣流阻力；然而，其它方法和測量單位也是同樣有效的。在所述實施方案的上下文內，可以假定氣流阻力和氣流阻率還分別表示比氣流阻力和比氣流阻率。當用於過濾目的時，所述無紡材料應該具有相對開放的結構，其提供對氣流的低阻力，以儘可能降低通過材料的壓降，同時允許適用於捕獲特定粒徑和數量的孔徑。用於吸音的聲學材料必須具有相對高氣流阻力，以便對於材料上入射的聲音壓力波呈現聲阻。在兩種應用中，應該控制透氣率以確保可預測和一致的性能，並且這尤其通過控制纖維尺寸、類型和長度以及其他因素來實現。為此原因，均質短纖維無紡織物可以是期望的。基於SFR的織物在降低成本且通過減少或消除填埋處置的廢料量而提供顯著的環境好處方面可以是有利的。更短纖維的使用對於無紡材料的性能具有優點。使用短纖維實現的選定氣流阻率可以顯著高於基本上僅包含具有長的長度例如至少約30mm且小於約100mm的常規切段纖維的常規無紡材料的氣流阻率。不受理論束縛，據信這種意料之外的氣流阻力的增加可以是由於短纖維能夠比長纖維更有效地(例如，更緻密地)填充在無紡材料中。較短長度可以降低在纖維填充方面的無序程度，因為它們在生產期間分散至表面例如輸送帶上或分散至預形成網中。纖維在材料中更有序的填充可以進而導致氣流阻率的增加。具體而言，纖維填充的改善可以實現在無紡材料纖維之間的空隙空間減小，以產生迷宮結構，所述迷宮結構形成用於氣流通過材料的的曲折路徑，因此提供選定的氣流阻力，和/或選定的氣流阻率。因此，可以產生相對輕質的無紡材料，而沒有不可接受的犧牲性能。此外，較短纖維的更有效填充可以允許更容易控制孔徑，以便實現期望的過濾特徵。孔徑是過濾材料的關鍵表徵特徵，因為其決定材料對於特定應用過濾相關物質的能力。此外，孔徑是影響在使用中穿過過濾介質出現的壓降的因素之一。在一些實施方案中，可以通過將不同密度的多種無紡材料組合在一起來形成複合產品而實現期望水平的透氣性。在聲學應用中，可以使用具有低透氣性的材料和具有高透氣性的材料的組合來實現局部反應性的聲學行為。在此類實施方案中，所述無紡材料中的一種或多種可以是根據本文所述的實施方案的基於SFR的材料。複合產品可以由具有相對高氣流阻力的基於SFR的多孔柔軟片材和氣流阻力顯著小於柔軟片材的基於SFR的多孔鬆散吸音劑或間隔材料形成。用於產生此類複合產品的方法包括在題目為「ThermoformableAcousticProduct」的共有的國際申請號PCT/AU2005/000239(公布為WO/2005/081226)(其內容在此通過引用併入本文)中記載的那些方法。現在參考圖1和2，顯示了用於形成適合用作聲學片材的無紡材料的示例性一般工藝10和用於產生短纖維無紡模製製品和重複使用廢料的更詳細的示例性加工系統12的流程圖。一般工藝10開始於獲得纖維廢料20的步驟，並且該廢料22將被加工以形成坯料(blank)。尺寸減小步驟30將纖維廢料22變成短纖維。在示例性加工系統12中，纖維廢料22通過單軸粉碎機32，其使得第一粗略尺寸減小並產生粉碎的纖維。單軸粉碎機可以是有利的，因為其能夠加工纖維廢料22的大和/或硬的、高度壓縮的部分。同樣在尺寸減小步驟30中，可以將粉碎的纖維送至通過至少一個造粒機。在圖2的示例性加工系統12中，將粉碎的纖維送至通過串聯布置的具有篩子的兩個造粒機34和36，以進一步減小粉碎纖維的平均尺寸或長度。造粒機34和36可以各自具有固定和旋轉刀片的切割室和在底部的篩子，其允許材料一旦達到特定尺寸就通過。優選的是，第一造粒機34具有比第二造粒機36的篩子更大的開口的篩子，以允許纖維在每次通過造粒機34、36之後進一步減小尺寸。來自第二造粒機36的期望產物是短纖維，並且短纖維可以接近粉末，優選具有至少約1mm且小於約5mm(例如，至少約2mm且小於約3mm)的平均纖維長度。尺寸減小步驟30之後是共混步驟40。由於可以基於廢料的尺寸或類型單獨或分開加工纖維廢料，混合裝置例如混合器或共混器42提供組合短纖維產物的能力並允許在混合之前單獨加工不同的再循環物流。也可以在網形成步驟50之前將添加劑添加至短纖維中，例如通過共混或混合(如果必要或期望)以處理或補充短纖維。此類添加劑可以包括，但不限於：抗微生物物質；阻燃物質；熱塑性樹脂；熱固性樹脂；礦物填料；粘附劑粉末；和其它切段纖維，包括熱塑性粘附劑切段纖維。可以在共混器42中將添加劑與短纖維組合。如果添加其它切段纖維，例如原始纖維，加工系統12可以進一步包含拆捆機(baleopener)，其用於打開鬆散切段纖維捆並將它們置於進料鬥中。然後將原始纖維送入共混器42中。共混步驟40還優選確保各種組分和添加劑在整個混合物中相對均勻地共混。對於可熱形成的聲學片材應用，短纖維混合物可以含有約40％聚丙烯(PP)和約60％聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，儘管其它比例和材料是可能的。PP具有比PET和其它可能纖維更低的熔點，並且可以在熔合步驟60中充當粘合劑。一旦共混短纖維，它們就可以通過螺旋鑽44輸送至系統中的下一步驟。在網形成步驟50中，短纖維混合物與任何添加劑一起形成網，例如通過散射、機械形成或氣流成網工藝。在圖2的示例性實施方案中的該步驟中，共混的短纖維混合物通過螺旋鑽44輸送至再循環物塗布器52，其將短纖維混合物均勻地沉積至載體上以產生短纖維網。使用再循環物塗布器52有助於每單位面積分布具有一致重量的短纖維混合物，優選分布至飾面材料上。這種飾面材料可以是無紡、預形成網；織物；針刺材料；或其它無紡材料，例如稀鬆布。對於一些可熱形成的聲學片材應用，優選的是，所述飾面材料由近似200g/m2針刺聚酯無紡材料組成。此外，它還可以包括一定比例的聚酯雙組分纖維。以前，因為混合物的結塊，分布短纖維是困難的。然而，在示例性加工系統12中，再循環物塗布器52通過減少纖維混合物的靜電荷來減少結塊。在散布短纖維混合物之後，可以具有置於短纖維網的頂部上的第二飾面材料。該飾面材料可以是與短纖維網下面的飾面材料或另一種材料(例如織物、針刺材料或其它類型的無紡材料)相同的材料。因此，如果引入第二飾面材料，考慮短纖維網在中心，夾在兩個飾面片材之間。如圖2所示，如果引入第二飾面材料，可以在熔合步驟60之前使用任選的設備、例如針織機54來將兩個飾面材料機械地附接在一起，儘管在一些應用中，加熱和壓縮步驟充分地接合飾面材料，而無需機械附接。在熔合步驟60中，將短纖維網輸送至輸送帶烘箱62。優選的是，所述短纖維網含有雙組分纖維、低熔融纖維、低熔點溫度粉末或顆粒或其組合，這允許材料當在輸送帶烘箱62中加熱時熔合在一起。當短纖維網通過輸送帶烘箱62輸送時，低熔融纖維將軟化短纖維網並將短纖維網熔合或粘合在一起。建議飾面材料、例如針刺織物或無紡織物例如稀鬆布，在短纖維網下方，以將短纖維網輸送通過輸送帶烘箱62。在熔合步驟60之後，優選在壓縮步驟70中壓縮網和飾面材料。該壓縮步驟70可以使用壓縮單元或層壓單元進行。可以使用層壓機；然而，對於某些目的，典型的層壓機可能不具有充分壓縮材料的能力。對於這些情況(其中必須超過層壓機的能力壓縮材料)，可以使用壓縮單元，例如一組加熱的砑光輥72。由於材料的密度影響氣流阻率，如圖3中所示，對於吸音應用中的聲學材料，壓縮步驟70改善了成品的性能。在壓縮之後，坯料在形成步驟80中形成坯料。所述材料可以通過反繞機構或壓片機/堆疊器82卷繞成卷材或切割成片材，用於隨後在期望應用中使用。如果所述材料是特定形狀，如對於可熱形成的聲學片材，在用壓片機/堆疊器82切割材料之後，可以通過模製機84成型片材。在模製之後，片材的期望形成部分，例如通過水射流、雷射、模具或超聲波切割機86除去。可以根據產品需要進一步組裝模製部件，例如通過膠合或焊接，並且最終產品是短纖維無紡模製製品88。當去除片材的模製部分時，留下修整材料或廢料24。該廢料24通常變得浪費，特別是當模製可熱形成的聲學片材時，並且在此類應用中通常浪費約50％的坯料。以前，認為如果沒有大量進一步加工以便將廢料分離成其組分部分，例如通過熔融步驟，則不能重複使用該廢料。然而，本文概述的方法的優點是廢料24可以重複使用而不是廢棄，並且其可以在獲得廢料步驟20中作為纖維廢料22再循環至該工藝中，而沒有熔融或消除步驟。如圖2中所示，可以在隨後的示例性加工系統12的開始將廢料24重新用作新廢料22。如上所討論，先前理解的是，廢料必須被熔融以再循環。然而，用所述示例性過程，廢料在廢料獲得步驟20中重新進入該工藝，並且其在尺寸減小步驟30中再加工成短纖維，優選通過單軸粉碎機32和具有篩子的造粒機34、36，而不需要示例性工藝12之外的額外步驟。當廢料作為廢料22重新進入示例性加工系統12時，其包含近似28％PP。儘管可以在該PP水平產生隨後的短纖維無紡模製製品88，但優選的是，向該工藝、例如在共混階段40中添加更多PP，所以PP水平在近似40％的最優選水平。如本文所使用的重量份是指具體指出的組合物的100重量份。本申請中引用的任何數值旨在包括從下限值至上限值以一個單位的增量的所有數值，條件是任何下限值和任何上限值之間分隔至少2個單位。作為一個實例，如果規定組分的量或工藝變量的值(例如溫度、壓力、時間等)是例如1至90、優選地20至80、更優選地30至70，則意在本說明書中明確地列舉值，例如15至85、22至68、43至51、30至32等。對於小於1的值，一個單位適當時被視為0.0001、0.001、0.01或0.1。這些僅僅是具體所指的實例，並且所列舉的下限值和上限值之間的數值的所有可能組合應當以類似方式明確地記載於本申請中。除非另有規定，所有範圍包括端點和端點之間的所有數。關於範圍的「約」或「近似」的使用適用於該範圍的兩端。因此，「約20至30」旨在覆蓋「約20至約30」，包括至少指定端點。描述組合的術語「基本上由...組成」應當包括鑑定的要素、成分、組分或步驟，以及基本上不影響組合的基本和新型特徵的此類其它要素、成分、組分或步驟。本文中使用的術語「包含」或「包括」來描述要素、成分、組分或步驟的組合也考慮基本上由要素、成分、組分或步驟組成的實施方案。多個要素、成分、組分或步驟可以由單個整合的要素、成分、組分或步驟提供。或者，單個整合的要素、成分、組分或步驟可能分成單獨的多個要素、成分、組分或步驟。描述要素、成分、組分或步驟的「一個/種(a)」或「一個/種(one)」的公開內容並不旨在排除額外要素、成分、組分或步驟。當前第1頁1 2 3 當前第1頁1 2 3