一種熱塑性吸聲板材及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于高分子復合材料【技術領域】，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層，上表層、第一粘結層、芯層、第二粘結層、下表層和第四粘結層，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、第二粘結層加熱塑化輥壓連接。本發明同現有技術相比，具有吸聲性好、輕質、耐用和可再循環使用的性質；通過輥壓塑化成型設備，可以由被設計具有蓬松的多層結構的無紡織物制成具有細孔層。該熱塑性吸聲板材可以為多層復合材料，通過混合增強纖維、聲學增強纖維和有機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飾部件，以及建筑和工業材料。
【專利說明】一種熱塑性吸聲板材及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于新型高分子復合材料【技術領域】，涉及一種熱塑性的吸聲板材及其制備方法。
【背景技術】
[0002]汽車及相關行業的發展對社會能源供給、環境保護等方面的影響日益明顯，因此要承受的節能減排的壓力也日趨增大。汽車結構的輕量化和輕量化材料的使用等汽車輕量化技術，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，同時滿足汽車本身的經濟性要求。吸聲材料用于各種需要衰減來自外源的噪聲的環境中。例如，用于汽車中以降低發動機的機械聲音和路面噪音，用于器具中以降低散發到住房周圍區域的聲音，以及用于辦公樓以衰減由工作場所產生的聲音。常規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，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公開了一種內部裝飾材料,其由基材和粘合到基材的表層形成。基材為熱塑性纖維和無機纖維的共混物的氈狀纖維結構。表層為由熔點高于基材中的熱塑性纖維熔點的纖維形成的高熔點纖維片材。
[0004]雖然在汽車應用領域中存在不少吸聲材料產品，但是并不存在在低頻率提供足夠的吸聲性能并同時保持足夠的結構性能的吸聲產品。因此需要一種顯示優越的聲音衰減性能、改進的結構和熱性能以及輕質和成本低廉的聲學材料。當增強纖維含量低時，制品強度達不到理想要求；當增強纖維含量高時，基材與增強纖維又很難混勻并粘接。并且纖維之間如沒有形成多層網狀結構，造成孔隙率低，隔熱吸音性效果有限。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種熱塑性吸聲板材及其制備方法。該吸聲板材由內外層片狀復合材料組成，復合材料包括增強纖維、有機纖維和聲學增強纖維，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纖維或聲學增強纖維熔點并低于增強纖維熔點的溫度，以至少部分熔融有機纖維或聲學增強纖維，并將增強纖維、有機纖維和聲學增強纖維粘合在一起。并在內外層片狀材料間添加粘結層，最后輥壓成型。
[0006]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0007]—種熱塑性吸聲板材，從上到下依次包括有第三粘結層，上表層、第一粘結層、芯層、第二粘結層、下表層和第四粘結層，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合材料。
[0009]所述的芯層為聲學增強纖維氈片狀材料。
[0010]所述的第一、第二、第三或第四粘結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合材料由包含以下重量份組分制成:
[0012]有機纖維100份，
[0013]增強纖維100-150份，
[0014]聲學增強纖維 40-80份。
[0015]所述的有機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]所述的增強纖維選自玻璃纖維，優選為無堿合股無捻粗紗玻璃纖維。
[0017]所述的聲學增強纖維選自聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維或聚對苯二甲酸1，4_環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份有機纖維、100 - 150份增強纖維和40 — 80份聲學增強纖維混合均勻、梳理成網、針刺成氈，得作為上、下表層材料的混合纖維氈片狀復合材料；
[0026]將聲學增強纖維通過梳理機梳理成網、然后經過針刺機針刺成氈得芯層；
[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、第一粘結層、芯層、第二粘結層、下表層順序層疊在一起，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；
[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層和第四粘結層，通過加熱復合輥熱壓成型，再經過冷卻單元冷卻、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)中紅外烘箱包括預熱單元和熔融膨脹單元，其中預熱單元的溫度為195~220°C，熔融膨脹單元的溫度為23(T260°C。
[0031]所述的步驟(4)中熱復合輥上下輥溫度為11(T130°C，輥間隙為17πιπι ;冷卻單元兩個區溫度分別為55~65 °C和25~35°C。
[0032]一種上述熱塑性吸聲板材用作汽車內飾部件材料、建筑吸聲材料或工業吸聲材料的用途。
[0033]本發明同現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0034]1.本發明提供的熱塑性吸聲板材通過組合使用有機纖維、聲學增強纖維和增強纖維的蓬松的多層結構的設計，克服了熱塑性有機纖維在用于汽車內飾部件時因其低吸聲、低耐熱性帶來的限制；由于使用有機纖維、聲學增強纖維和增強纖維制造的多層結構，具有輕質、耐用和可再循環使用的性質；通過輥壓塑化成型設備，可以由被設計具有蓬松的多層結構的無紡織物制成具有細孔層。
[0035]2.本發明通過設計多層結構和控制熱粘合時的輥間隙，在相同重量下可以制造具有不同吸聲系數和強度的熱塑性板材。通過調整組分不同纖維含量、內外層厚度等可以改變吸聲系數，特別是在低頻率下提供足夠的吸聲性能并同時保持足夠的結構性能。因此，這種熱塑性吸聲板材可用于各種汽車內飾部件，以及建筑和工業材料，由于具有多層復合結構和高孔隙率，因而具有優異的吸聲性、隔熱性和沖擊吸收性，是一種顯示優越的聲音衰減性能、改進的結構以及輕質和成本低廉的吸聲產品。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1為本發明實施例制備的熱塑性吸聲板材的結構示意圖；
[0037]附圖標注:
[0038]I 芯層，
[0039]2第一粘結層，3第二粘結層，
[0040]4上表層，5下表層，
[0041]6第三粘結層，7第四粘結層。
【具體實施方式】
[0042]以下結合實施例對本發明作進一步的說明。
[0043]實施例中采用GB (國標)測定材料的各項性能，如無特別說明，組分的份數均為重
量份數。
[0044]實施例1
[0045]如圖1所示的一種熱塑性吸聲板材結構示意圖，從上到下依次包括有第三粘結層
6、上表層4、第一粘結層2、芯層1、第二粘結層3、下表層5和第四粘結層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形成層狀纖維網，通過針刺將所述多層纖維網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增強纖維聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，將纖維混合物通過梳理機形成層狀纖維網，通過針刺將所述多層纖維網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、第一粘結層2(60g/m2乙烯-醋酸乙烯酯膠膜)、芯層1、第二粘結層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構；[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，使有機纖維或聲學增強纖維中的至少一種熔融粘合未融化的纖維，其中預熱單元的溫度為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有第三粘結層6(70g/m2聚乙烯膠膜)和第四粘結層7 (70g/m2聚乙烯膠膜)，通過加熱復合輥熱粘合成型，再經過冷卻單元冷卻、定型，經切割修邊得到所述的熱塑性吸聲板材，熱復合輥上下輥溫為115~120°C，輥間隙為4mm ;冷卻單元包含的兩個區分別保持為55飛(TC和25~30°C的溫度。
[0054]下表1中是該實施例所得樣品的吸聲性能測試數據。
[0055]表1
【權利要求】
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層，上表層、第一粘結層、芯層、第二粘結層、下表層和第四粘結層，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、第二粘結層加熱塑化輥壓連接。
2.根據權利要求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合材料； 或所述的芯層為聲學增強纖維氈片狀材料； 或所述的第一、第二、第三或第四粘結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.根據權利要求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合材料由包含以下重量份組分制成: 有機纖維100份， 增強纖維100-150份， 聲學增強纖維 40-80份。
4.根據權利要求3所述的熱塑性吸聲板材，其特征在于:所述的有機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； 或所述的增強纖維選自玻璃纖維，優選為無堿合股無捻粗紗玻璃纖維； 或所述的聲學增強纖維選自聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維或聚對苯二甲酸1，4_環己烷二甲酯纖維一種或一種以上。
5.根據權利要求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份有機纖維、100-150份增強纖維和40-80份聲學增強纖維混合均勻、梳理成網、針刺成氈，得作為上、下表層材料的混合纖維氈片狀復合材料； 將聲學增強纖維通過梳理機梳理成網、然后經過針刺機針刺成氈得芯層； (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、第一粘結層、芯層、第二粘結層、下表層順序層疊在一起，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； (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層和第四粘結層，通過加熱復合輥熱壓成型，再經過冷卻單元冷卻、定型、切割修邊得到所述的熱塑性吸聲板材。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(3)中紅外烘箱包括預熱單元和熔融膨脹單元，其中預熱單元的溫度為195~220°C，熔融膨脹單元的溫度為230~260。。。
8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(4)中熱復合輥上下輥溫度為110~130°C，輥間隙為4~7mm ;冷卻單元兩個區溫度分別為55~65°C和25~35°C。
9.一種上述權利要求1-5中任一所述的熱塑性吸聲板材用作汽車內飾部件材料、建筑吸聲材料或工業吸聲材料的用途。
【文檔編號】B32B37/10GK103928022SQ201310009099
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月10日 優先權日:2013年1月10日
【發明者】楊桂生, 郭學林 申請人:滁州格美特科技有限公司