Звукопоглощающий и изоляционный материал, имеющий превосходную пригодность для формования и внешность, и способ его изготовления Российский патент 2018 года по МПК B32B5/26 B60R13/08 G10K11/168 

Предпосылки создания изобретения

(a) Область техники

Настоящее изобретение предлагает звукопоглощающий и изоляционный материал, имеющий превосходную пригодность для формования и внешность, а также способ его изготовления, более конкретно, звукопоглощающий и изоляционный материал, состоящий из внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1, изготовленного из первого нетканого полотна, изготовленного, главным образом, из термостойкого волокна, и связующего вещества, равномерно распределенного внутри первого нетканого полотна и поддерживающего трехмерную структуру внутри первого нетканого полотна, и наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя 2ʹ, 2ʺ, изготовленного из второго нетканого полотна, изготовленного, главным образом, из термостойкого волокна, в котором наружный звукопоглощающий и изоляционный слой наслаивается на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя, а также способ его изготовления. Звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет превосходные звукопоглощающие свойства, огнестойкость, термостойкость, теплоизоляционные свойства и пригодность для формования при высокой температуре. Кроме того, отсутствует проблема ухудшения внешнего вида поверхности, вызываемого вытеканием связующего вещества, вследствие присутствия наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя.

(b) Уровень техники

Шум как нежелательный побочный эффект промышленного развития вызывает все больше проблем. Для предотвращения шума принимаются разнообразные меры. В качестве такого способа предотвращения шума различными способами проводятся исследования в целях разработки новых звукопоглощающих и изоляционных материалов, которые способны прекращать, поглощать или изолировать звук.

Примерные промышленные изделия, для которых требуются звукопоглощающие и изоляционные материалы, представляют собой электрические устройства, такие как воздушные кондиционеры, холодильники, стиральные машины, газонокосилки и т.д., транспортные средства, такие как автомобили, корабли, самолеты и т.д., строительные материалы, такие как настенные материалы, напольные материалы и т.д., и т.п. Кроме того, звукопоглощающий и изоляционный материал требуется и в других разнообразных отраслях промышленности. Как правило, звукопоглощающие и изоляционные материалы, используемые в промышленности, должны иметь, не только хорошие звукопоглощающие свойства, но также пониженную плотность, огнестойкость, термостойкость и теплоизоляционные свойства, в зависимости конкретных применений. В частности, огнестойкость и термостойкость могут дополнительно потребоваться для звукопоглощающих и изоляционных материалов, используемых в двигателях, системах выпуска отработавших газов и других устройствах, работающих при высоких температурах, составляющих 200°C или более. В настоящее время для изготовления звукопоглощающих и изоляционных материалов, имеющих превосходную термостойкость, привлекает все большее внимание арамидное волокно.

Кроме того, в целях придания звукопоглощающему и изоляционному материалу функциональных свойств, таких как огнестойкость, гидрофобность и т.д., разрабатываются многочисленные звукопоглощающие материалы, в которых наслаиваются нетканое полотно, содержащий арамидные волокна и функциональный оболочечный материал.

Например, корейская патентная публикация № 2007-0033310 описывает огнестойкий звукопоглощающий материал, в котором наслаиваются слой нетканого полотна, в котором соединяются термостойкие короткие арамидные волокна и короткие термопластические сложнополиэфирные волокна, и слой оболочечного материала, изготовленный из гидросплетенного нетканого полотна, состоящего из коротких арамидных волокон.

Кроме того, японская патентная публикация № 2007-0039826 описывает водоотталкивающий звукопоглощающий материал, в котором наслаиваются слой нетканого полотна, состоящий из термостойких коротких арамидных волокон или смеси коротких арамидных волокон и коротких термопластических сложнополиэфирных волокон, и слой оболочечного материала, обработанный гидрофобным веществом.

Кроме того, японская патентная публикация № 2007-0138953 описывает термостойкий звукопоглощающий материал, в котором наслаиваются слой нетканого полотна, состоящий из термостойких арамидных волокон, и слой оболочечного материала, изготовленный из волокнистого листа, содержащего термостойкие арамидные волокна.

Поскольку описанные выше звукопоглощающие материалы имеют структуру, в которой слой оболочечного материала наслаивается на одну сторону нетканого полотна в целях придания функциональных свойств, таких как огнестойкость, гидрофобность и т.д., оказывается необходимым процесс горячего прессования для соединения слоя нетканого полотна и слоя оболочечного материала. Следовательно, весь процесс оказывается усложненным и затруднительным, и огнезащитное вещество, водоотталкивающее вещество и другие вещества, которые содержатся в качестве добавок, могут вызывать образование токсичных газов в результате горения в течение процесса горячего прессования. Кроме того, деформация внутренней структуры нетканого полотна, которая может происходить в процессе процесс горячего прессования, может приводить к ухудшению звукопоглощающих свойств.

Сущность изобретения

В целях решения описанной выше проблемы современной техники, авторы настоящего изобретения в течение продолжительного времени проводили исследования, чтобы разработать новый звукопоглощающий и изоляционный материал, имеющий превосходные звукопоглощающие свойства, огнестойкость, термостойкость и теплоизоляционные свойства, превосходную пригодность для формования и внешний вид поверхности. В результате этого они разработали новый звукопоглощающий и изоляционный материал, который своим действием улучшает физические свойства нетканого полотна, в том числе его звукопоглощающие свойства, потому что связующее вещество проникает в нетканое полотно, в котором присутствуют нерегулярные микрополости, имеющие сложную трехмерную лабиринтную структуру, не блокируя эти микрополости, а затем отверждается, поддерживая при этом трехмерную структуру внутри нетканого полотна, и благодаря этому становится возможным формование и придание желательной формы в процессе отверждения связующего вещества, и одновременно может предотвращаться вытекание связующего вещества, которое пропитывает нетканое полотно, на поверхность формованного изделия.

Соответственно, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить звукопоглощающий и изоляционный материал, имеющий превосходные звукопоглощающие свойства, огнестойкость, термостойкость и теплоизоляционные свойства, пригодный для формования и приобретения желательной формы в процессе отверждения связующего вещества, которое пропитывает нетканое полотно, изготовленное из термостойкого волокна, и способный обеспечивать превосходный внешний вид формованного изделия и уменьшать загрязнение формы даже после повторного формования вследствие присутствия наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя.

Кроме того, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала, включающий стадию изготовления внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя посредством пропитывания первого нетканого полотна, изготовленного из термостойкого волокна, раствором связующего вещества с последующим высушиванием и стадию наслаивания второго нетканого полотна, изготовленного из термостойкого волокна, на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя.

Кроме того, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ ослабления шума посредством использования звукопоглощающего и изоляционного материала в шумогенерирующем устройстве.

Согласно аспекту настоящего изобретения, предлагается звукопоглощающий и изоляционный материал включающий: внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой 1, включающий первое нетканое полотно, содержащее от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, и связующее вещество, присутствующее в том же слое, как первое нетканое полотно и поддерживающее трехмерная структура внутри нетканого полотна; и наружный звукопоглощающий и изоляционный слой 2ʹ, 2ʺ, включающий второе нетканое полотно, содержащий от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, в котором наружный звукопоглощающий и изоляционный слой 2ʹ, 2ʺ наслаивается на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения, предлагается способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала, включающий: (a) стадию пропитывания первого нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, раствором связующего вещества; (b) стадию изготовления внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1 посредством высушивания первого нетканого полотна; и (c) стадию изготовления наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя 2ʹ, 2ʺ посредством наслаивания второго нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения, предлагается способ ослабления шума шумогенерирующего устройства, включающий: (i) стадию исследования трехмерной формы шумогенерирующего устройства; (ii) стадию изготовления и формования звукопоглощающего и изоляционного материала таким образом, чтобы он частично или полностью соответствовал трехмерной форме устройства; и (iii) стадию помещения звукопоглощающего и изоляционного материала вблизи шумогенерирующего устройства.

Звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению, в котором связующее вещество пропитывает первое нетканое полотно, изготовленное из термостойкого волокна, имеет преимущество, заключающееся в том, что данный звукопоглощающий и изоляционный материал имеет превосходные звукопоглощающие свойства, огнестойкость, термостойкость и теплоизоляционные свойства, а также является пригодным для формования и приобретения трехмерной формы, благодаря связующему веществу.

Кроме того, звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет преимущество, заключающееся в том, что поскольку наружный звукопоглощающий и изоляционный слой, изготовленный из второго нетканого полотна, наслаивается на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя, в процессе формования предотвращается вытекание связующего вещества, которое содержится во внутреннем звукопоглощающем и изоляционном слое, и формованное изделие приобретает превосходный внешний вид без загрязнения формы.

Кроме того, звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет преимущество, заключающееся в том, что если данный звукопоглощающий и изоляционный материал изготавливается посредством дополнительного включения функциональной добавки в раствор связующего вещества, могут быть обеспечены желательные функциональные свойства звукопоглощающего и изоляционного материала без наслаивания дополнительного оболочечного материала.

Кроме того, звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет преимущество, заключающееся в том, что поскольку его огнестойкость, термостойкость и теплоизоляционные свойства являются превосходными, дополняя звукопоглощающие свойства, данный звукопоглощающий и изоляционный материал не подвергается деформации или денатурации, даже когда он используется в шумогенерируующем устройстве, работающем при высоких температурах, составляющих 200°C или более.

Кроме того, звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет преимущество, заключающееся в том, что если термореактивная смола используется в качестве связующего вещества, формование и придание желательной формы становится возможным в процессе отверждения термореактивной смолы. Другими словами, весь процесс может упрощаться, поскольку отверждение и формование термореактивной смолы осуществляются одновременно.

Кроме того, звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет преимущество, заключающееся в том, что поскольку используется нетканое полотно, изготовленное из термостойкого волокна, термическая деформация нетканого полотна под действием теплота реакции термического отверждения не происходит, даже когда термореактивная смола используется в качестве связующего вещества.

Соответственно, звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению является пригодным для использования в качестве звукопоглощающего и изоляционного материала в изделиях, для которых требуется прекращение, поглощение или изоляция звука, включая электрические устройства, такие как воздушные кондиционеры, холодильники, стиральные машины, газонокосилки и т.д., транспортные средства, такие как автомобили, корабли, самолеты и т.д., строительные материалы, такие как настенные материалы, напольные материалы и т.д., и т.п. Звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению является пригодный для использования в качестве звукопоглощающего и изоляционного материала в шумогенерирующем устройстве, которое работает при высоких температурах, составляющих 200°C или более. В частности, когда звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению используется в автомобиле, он может плотно прилегать к шумогенерирующему устройству автомобиля, такому как двигатель, система выпуска отработавших газов и т.д., находиться на расстоянии от шумогенерирующего устройства или подвергаться формованию в качестве части шумогенерирующего устройства.

Краткое описание чертежей

Фиг.1A-1B схематически иллюстрируют структура поперечного сечения звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению. Фиг.1A иллюстрирует структуру поперечного сечения звукопоглощающего и изоляционного материала, в котором второе нетканое полотно, не пропитанное связующим веществом, наслаивается на одну сторону первого нетканого полотна, равномерно пропитанного связующим веществом, и между ними располагается адгезионный слой. Фиг.1B иллюстрирует структуру поперечного сечения звукопоглощающего и изоляционного материала, в котором два вторых нетканых полотна, не пропитанные связующим веществом, наслаиваются на обеих сторонах первого нетканого полотна, равномерно пропитанного связующим веществом, и между ними располагаются адгезионные слои.

Фиг.2A-2C иллюстрируют полученные с помощью электронного микроскопа изображения (с 300-кратным увеличением) первого нетканого полотна до и после пропитывания связующим веществом. Фиг.2A иллюстрирует изображение первого нетканого полотна до пропитывания связующим веществом, фиг.2B иллюстрирует изображение первого нетканого полотна после пропитывания с использованием 20 мас. ч. связующего вещества в расчете на 100 мас. ч. нетканого полотна, и фиг.2C иллюстрирует изображение первого нетканого полотна после пропитывания с использованием 50 мас. ч. связующего вещества в расчете на 100 мас. ч. нетканого полотна.

Фиг.3A-3B схематически иллюстрируют пример звукопоглощающего и изоляционного материала после формования в качестве детали, которая используется для шумогенерирующего устройства автомобиля. Фиг.3A иллюстрирует изображение звукопоглощающего и изоляционного материала после формования для использования в автомобильном двигателе, и фиг.3B иллюстрирует пример, в котором звукопоглощающий и изоляционный материал используется в качестве детали автомобильный двигатель.

Фиг.4A-4B схематически иллюстрируют пример, в котором звукопоглощающий и изоляционный материал используется для шумогенерирующего устройства автомобиля, находясь на некотором расстоянии от него. Фиг.4A иллюстрирует изображение звукопоглощающего и изоляционного материала после формования для использования в нижней части автомобиля, и фиг.4B иллюстрирует пример, в котором звукопоглощающий и изоляционный материал прикрепляется к нижней части автомобиля.

Фиг.5 иллюстрирует график, на котором сравниваются звукопоглощающие характеристики звукопоглощающего и изоляционного материала в зависимости от плотности нетканого полотна.

Фиг.6 иллюстрирует график, на котором сравниваются теплоизоляционные характеристики алюминиевой теплоизоляционной плиты и звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению.

Подробное описание основных элементов

1: внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой

2ʹ, 2ʺ: наружный звукопоглощающий и изоляционный слой

3: адгезионный слой

Подробное описание

Настоящее изобретение предлагает звукопоглощающий и изоляционный материал, имеющий превосходную пригодность для формования и внешность, а также способ его изготовления. Звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет превосходные звукопоглощающие свойства, огнестойкость, термостойкость, теплоизоляционные свойства, пригодность для формования и приобретения желательной трехмерной формы за счет использования связующего вещества, которое присутствует в том же слое, как нетканое полотно, изготовленное из термостойкого волокна, и не вызывает проблемы внешнего вида формованного изделия вследствие вытекания связующего вещества в процессе формования.

Согласно аспекту настоящего изобретения, предлагается звукопоглощающий и изоляционный материал, включающий: внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой 1, включающий первое нетканое полотно содержащий от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна и связующее вещество, присутствующее в том же слое, как первое нетканое полотно и поддерживающий трехмерную структуру внутри нетканого полотна; и наружный звукопоглощающий и изоляционный слой 2ʹ, 2ʺ, включающий второе нетканое полотно, содержащее от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, в котором наружный звукопоглощающий и изоляционный слой 2ʹ, 2ʺ наслаивается на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1.

Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, наслаивание внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя и наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя может достигаться посредством связующего вещества, нагревания или давления.

Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, связующее вещество может наноситься на одну сторону наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя, а затем наружный звукопоглощающий и изоляционный слой может наслаиваться посредством приведения в контакт покрытой связующим веществом стороны с внутренним звукопоглощающим и изоляционным слоем.

Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, связующее вещество, которое используется для наслаивания между внутренним звукопоглощающим и изоляционным слоем и наружным звукопоглощающим и изоляционным слоем, может представлять собой связующее вещество, содержащееся в первом нетканом полотне.

Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, связующее вещество может представлять собой термореактивную смолу.

Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, термостойкое волокно может иметь предельный кислородный индекс (LOI), составляющий 25% или более, и температуру термостойкости, составляющую 150°C или более.

Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, термостойкое волокно может представлять собой волокно одного или нескольких типов, выбранных из группы, которую составляют арамидное волокно, полифениленсульфидное (PPS) волокно, окисленное полиакрилонитрильное (oxi-PAN) волокно, полиимидное (PI) волокно, полибензимидазольное (PBI) волокно, полибензоксазольное (PBO) волокно, политетрафторэтиленовое (PTFE) волокно, поликетонное (PK) волокно, металлическое волокно, углеродное волокно, стеклянное волокно, базальтовое волокно, кварцевое волокно и керамическое волокно.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения, термостойкое волокно может представлять собой арамидное волокно.

Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, первое нетканое полотно или второе нетканое полотно может изготавливаться из арамидного волокна, имеющего линейную плотность, составляющую от 1 до 15 денье, и оно может представлять собой однослойное нетканое полотно, у которого толщина составляет от 3 до 20 мм.

Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, первое нетканое полотно или второе нетканое полотно может иметь плотность, составляющую от 100 до 2000 г/м².

Согласно еще одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения, первое нетканое полотно или второе нетканое полотно может иметь плотность, составляющую от 200 до 1200 г/м².

Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой может быть изготовлен из одного слоя или из двух или более слоев.

Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, связующее вещество может представлять собой термореактивную смолу.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения, термореактивная смола может представлять собой эпоксидную смолу, способную образовывать трехмерную сетчатую структуру во внутренней структуре первого нетканого полотна.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения, эпоксидная смола может представлять собой эпоксидную смолу одного или нескольких типов, выбранных из группы, которую составляют простой диглицидиловый эфир бисфенола A, простой диглицидиловый эфир бисфенола B, простой диглицидиловый эфир бисфенола AD, простой диглицидиловый эфир бисфенола F, простой диглицидиловый эфир бисфенола S, простой диглицидиловый эфир полиоксипропилена, полимер простого диглицидилового эфира бисфенола A, простой диглицидиловый эфир фосфазена, новолачный эпоксид бисфенола A, фенольная новолачная эпоксидная смола и о-крезольная новолачная эпоксидная смола.

Далее структура звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению описывается более подробно со ссылкой на фиг.1A-1B и фиг.2A-2C.

Фиг.1A-1B схематически иллюстрируют структура поперечного сечения звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению. Фиг.1A иллюстрирует поперечное сечение звукопоглощающего и изоляционного материала, в котором наружный звукопоглощающий и изоляционный слой 2ʹ изготавливается, когда второе нетканое полотно наслаивается на одну сторону внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1, включающего первое нетканое полотно и связующее вещество, причем между ними располагается адгезионный слой. Фиг.1B иллюстрирует поперечное сечение звукопоглощающего и изоляционного материала, в котором наружные звукопоглощающие и изоляционные слои 2ʹ, 2ʺ изготавливаются, когда два вторых нетканых полотна наслаиваются на обе стороны внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1, включающего первое нетканое полотно и связующее вещество, причем между ними располагаются адгезионные слои.

Фиг.2A-2C иллюстрируют полученные с помощью электронного микроскопа изображения, представляющие трехмерную структуру внутри первого нетканого полотна, составляющего внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой 1.

Фиг.2A иллюстрирует полученное с помощью электронного микроскопа изображение, представляющее внутреннюю структуру первого нетканого полотна до пропитывания связующим веществом. Можно видеть, что нити из термостойких волокон пересекаются друг с другом, образуя нерегулярные микрополости. Фиг.2B и 2C иллюстрируют полученные с помощью электронного микроскопа изображения после пропитывания связующим веществом первого нетканого полотна. Можно видеть, что связующее вещество тонко и равномерно распределяется и прикрепляется к нитям из термостойких волокон. Кроме того, можно видеть, что содержание связующего вещества на поверхности нити увеличивается, когда увеличивается содержание связующего вещества.

Хотя могут наблюдаться различия в зависимости от способа изготовления, волокна образуют статистическую трехмерную структуру в первом нетканом полотне или во втором нетканом полотне, которые используются для изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению. Соответственно, пористая структура внутри нетканого полотна, как правило, представляет собой очень сложную лабиринтную структуру (лабиринтную систему), в которой регулярно или нерегулярно расположенные волокна трехмерно соединяются друг с другом, а не образуют пучки независимых капиллярных трубок. Другими словами, нетканое полотно, которое используется согласно настоящему изобретению, имеет нерегулярные микрополости, которые образуются, когда нити, изготовленные из термостойкого волокна, неплотно переплетаются друг с другом.

Если связующее вещество пропитывает нетканое полотно, это связующее вещество тонко и равномерно распределяется и прикрепляется к поверхности образующих нетканое полотно нитей, изготовленных из термостойкого волокна, и в результате этого образуются значительно более тонкие микрополости, чем до пропитывания. Образование мелких микрополостей во внутренней структуре нетканого полотна означает увеличение резонанса шума и таким образом, улучшение звукопоглощающих свойств. Если связующее вещество образует трехмерную сетчатую структуру, когда оно отверждается, звукопоглощающие свойства могут дополнительно улучшаться, поскольку более тонкие микрополости могут образовываться внутри нетканого полотна.

Соответственно, поскольку нетканое полотно может поддерживать внутреннюю трехмерную структуру за счет связующего вещества, которое равномерно пропитывает нетканое полотно и, кроме того, поскольку более тонкие микрополости могут образовываться в процессе отверждения связующего вещества, звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению приобретает значительно улучшенные звукопоглощающие характеристики, благодаря доведенного до максимума поглощения шума посредством увеличения резонанса нетканом полотне.

Как видно из полученных с помощью электронного микроскопа изображений на фиг.2A-2C, внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой согласно настоящему изобретению имеет внутреннюю структуру, в которой связующее вещество равномерно диспергируется и распределяется на поверхности состоящих из термостойких волокон нитей, которые составляют нетканое полотно.

Далее будут описаны более подробно составляющие элементы имеющего такую внутреннюю структуру звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению.

Согласно настоящему изобретению, термостойкое волокно используется в качестве основного волокна, которое составляет первое нетканое полотно или второе нетканое полотно.

Термостойкое волокно может представлять собой любое волокно, имеющее превосходную долговечность и способное выдерживать условия высокой температуры и сверхвысокой температуры. В частности, термостойкое волокно может представлять собой волокно, у которого предельный кислородный индекс (LOI) составляет 25% или более, и температура термостойкости составляет 150°C или более. Более конкретно, термостойкое волокно может представлять собой волокно, у которого предельный кислородный индекс (LOI) составляет от 25 до 80%, и температура термостойкости составляет от 150 до 30000°C. Наиболее конкретно, термостойкое волокно может представлять собой волокно, у которого предельный кислородный индекс (LOI) составляет от 25 до 70%, и температура термостойкости составляет от 200 до 1000°C. Кроме того, термостойкое волокно может иметь линейную плотность, составляющую от 1 до 15 денье, в частности от 1 до 6 денье, и длину нити, составляющую от 20 до 100 мм, в частности от 40 до 80 мм.

Термостойкое волокно может называться термином «суперволокно», который обычно используется в соответствующей области техники. В частности, суперволокно может представлять собой суперволокно одного или нескольких типов, выбранных из группы, которую составляют арамидное волокно, полифениленсульфидное (PPS) волокно, окисленное полиакрилонитрильное (oxi-PAN) волокно, полиимидное (PI) волокно, полибензимидазольное (PBI) волокно, полибензоксазольное (PBO) волокно, политетрафторэтиленовое (PTFE) волокно, поликетонное (PK) волокно, металлическое волокно, углеродное волокно, стеклянное волокно, базальтовое волокно, кварцевое волокно и керамическое волокно.

В частности, арамидное волокно может использоваться в качестве термостойкого волокна согласно настоящему изобретению. Более конкретно, мета-арамидное, пара-арамидное или их смесь может использоваться в качестве термостойкого волокна согласно настоящему изобретению. Арамидное волокно, которое используется в качестве нитей для нетканого полотна согласно настоящему изобретению, может иметь линейную плотность, составляющую от 1 до 15 денье, в частности от 1 до 6 денье, и длину нити, составляющую от 20 до 100 мм, в частности от 40 до 80 мм. Если длина нити является чрезмерно короткой, соединение нитей может оказаться затруднительным в процессе иглопробивания. В результате этого может оказаться слабым сцепление нетканого полотна. Кроме того, если длина нити является чрезмерно большой, сцепление нетканого полотна может быть превосходным, но движение нитей может оказаться затруднительным в процессе кардочесания.

Арамидное волокно представляет собой ароматическое полиамидное волокно, в котором ароматические кольца, такие как бензольные кольца, соединяются друг с другом посредством амидных групп. Чтобы отличить его от алифатического полиамида (например, нейлона), ароматическое полиамидное волокно называется термином «арамидное». Арамидное волокно изготавливается посредством прядения ароматического полиамида и классифицируется как мета-арамидное или пара-арамидное в зависимости от расположения амидных связей.

[Химическая формула 1]

[Химическая формула 2]

Мета-арамид (м-арамид), который представляет химическая формула 1, изготавливается в процессе сухого прядения после того, как изофталоилхлорид и м-фенилендиамин растворяются в растворителе, представляющем собой диметилацетамид (DMAc). Мета-арамид имеет относительно высокое удлинение при разрыве, составляющее от 22 до 40%, вследствие неравномерной полимерной структуры, является пригодным для окрашивания и может легко превращаться в волокна. Мета-арамид имеется в продаже под товарными знаками Nomex™ (DuPont) и Conex™ (Teijin).

Пара-арамид (п-арамид), который представляет химическая формула 2, изготавливается в процессе влажного прядения после того, как терефталоилхлорид и п-фенилендиамин растворяются в растворителе, представляющем собой N-метилпирролидон (NMP). Пара-арамид имеет высокую прочность благодаря своей высокоориентированной неразветвленной молекулярной структуре. Будучи прочнее, чем мета-арамид, приблизительно от 3 до 7 раз, он используется в составе армирующих или защитных материалов. Кроме того, пара-арамид проявляет высокую химическую устойчивость, меньшую термическую усадку и превосходную устойчивость размеров, а также высокую прочность при растяжении, огнестойкость и свойства самозатухания. Пара-арамид имеется в продаже под товарными знаками Kevlar™ (DuPont), Twaron™ (Teijin) и Technora™ (Teijin).

Арамид поставляется в форме волокон, штапельных волокон, нитей и т.д., которые содержат армирующие материалы (трансформатор, мотор и т.д.), изоляционные материалы (изоляционная бумага, изоляционная лента и т.д.), термостойкие волокна (огнестойкая одежда, перчатки и т.д.), высокотемпературные фильтры и т.д.

Хотя нетканое полотно, которое составляет звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению, в основном, изготовлено из содержащих термостойкие волокна нитей, в объем настоящего изобретения могут также входить нетканые полотна, изготовленные посредством дополнительного введения других волокон в нити, содержащие термостойкие волокна, в целях уменьшения стоимости или обеспечения понижения плотности, улучшения функциональных свойств и других характеристик нетканого полотна. Другими словами, хотя нетканое полотно согласно настоящему изобретению изготавливается из содержащих термостойкие волокна нитей, настоящее изобретение никаким образом не ограничивается нетканом полотном, изготовленным только из термостойкого волокна. Нетканое полотно согласно настоящему изобретению может включать нити, содержащие термостойкие волокна, в количестве, составляющем от 30 до 100 мас.%, более конкретно от 60 до 100 мас.%, по отношению к массе нетканого полотна.

Кроме того, внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению включает связующее вещество, которое присутствует в том же слое, как нетканое полотно, и поддерживает трехмерную структуру внутри нетканого полотна. Связующее вещество, используемое согласно настоящему изобретению, может представлять собой любое вещество, которое способно поддерживать трехмерную структуру внутри нетканого полотна. Выражение «поддерживать трехмерную структуру внутри нетканого полотна» означает, что связующее вещество, которое пропитывает нетканое полотно, равномерно распределяется и прикрепляется к поверхности волокон в составе нитей нетканого полотна и поддерживает или дополнительно образует нерегулярные микрополости, и в результате этого поддерживается исходная трехмерная структура внутри нетканого полотна.

Хотя термин «связующее вещество», как правило, означает материал, который используется, чтобы скреплять или соединять два материала, термин «связующее вещество», который используется согласно настоящему изобретению, означает материал, пропитывающий нетканое полотно, изготовленное из термостойкого волокна.

Многие материалы могут использоваться в качестве связующего вещества, которое пропитывает нетканое полотно. Прежде всего, термопластическая смола или термореактивная смола может рассматриваться в качестве связующего вещества.

Термопластическая смола, которая представляет собой смолу на полиамидной основе, содержит кристаллические полярные группы, такие как арамидное волокно, в качестве примерного термостойкого волокна. По существу, если термопластическое связующее вещество пропитывает нетканое полотно, изготовленное из термопластического термостойкого волокна, прочный пограничный слой образуется между ними посредством контакта между направленными друг к другу аналогичных кристаллических полярных групп, которые частично блокируют микрополости нетканого полотна. Другими словами, если термопластическая смола используется в качестве связующего вещества, которое пропитывает нетканое полотно, изготовленное из термопластического термостойкого волокна, звукопоглощающие характеристики ухудшаются вследствие частичного блокирования микрополостей нетканого полотна. На первый взгляд, можно было бы предполагать, что звукопоглощающие характеристики должны улучшаться, если микрополости блокируются. Но поскольку шум не затухает внутри нетканого полотна, но передается другими путями, улучшение звукопоглощающих характеристик невозможно ожидать, если термопластическое связующее вещество используется для пропитывания. Кроме того, если термопластическое связующее вещество пропитывает нетканое полотно, изготовленное из термостойкого волокна на неорганической основе, добавка связующего вещества должна вводиться дополнительно вследствие слабого связывания.

С другой стороны, термореактивное связующее вещество по своим физическим и химическим свойствам полностью отличается от термопластического термостойкого волокна. Соответственно, если термореактивное связующее вещество пропитывает нетканое полотно, изготовленное из термопластического термостойкого волокна, пограничный слой образуется посредством краевого контакта вследствие различия характеристик. В результате этого микрополости нетканого полотна остаются открытыми. Другими словами, если термореактивная смола используется в качестве связующего вещества и пропитывает нетканое полотно, изготовленное из термостойкого волокна, может поддерживаться трехмерная структура внутри нетканого полотна. Соответственно, термореактивная смола может использоваться предпочтительно в качестве связующего вещества согласно настоящему изобретению.

Кроме того, термореактивная смола имеет такие характеристики, что она является пригодной для отверждения под действием нагревания, освещения или отверждающего реагента, и его форма не подвергается деформации даже при высоких температурах. Соответственно, за счет использования термостойкого волокна и термореактивного связующего вещества в определенных условиях настоящее изобретение имеет преимущество, заключающееся в том, что форма звукопоглощающего и изоляционного материала может поддерживаться даже при высоких температурах. Таким образом, если термореактивная смола используется в качестве связующего вещества и пропитывает нетканое полотно, формование и придание желательной формы может осуществляться в процессе отверждения смолы и получаемая в результате форма может поддерживаться даже при высоких температурах.

Как описано выше, если термореактивная смола используется в качестве связующего вещества и пропитывает нетканое полотно, изготовленное из термостойкого волокна, могут предполагаться эффекты поддержания трехмерной структуры внутри нетканого полотна, а также формования и придания желательной формы в процессе отверждения связующей смолы.

Более конкретно, эпоксидная смола может использоваться в качестве связующего вещества. Эпоксидная смола представляет собой тип термореактивной смолы и является пригодный для отверждения с образованием полимерного материала, имеющего трехмерную сетчатую структуру. Соответственно, поскольку эпоксидная смола может образовывать сетчатую структуру и, таким образом, микрополости, когда она отверждается внутри нетканого полотна, больше тонких микрополостей могут образовываться внутри нетканого полотна, и звукопоглощающие характеристики могут дополнительно улучшаться.

Кроме того, поскольку более развитая трехмерная сетчатая структура может образовываться, если отверждение осуществляется в присутствии отверждающего реагента, звукопоглощающий эффект может дополнительно улучшаться. Другими словами, образуется имеющий трехмерную сетчатую структуру полимер, когда эпоксидные группы или гидроксильные группы эпоксидной смолы реагируют с функциональными группами отверждающего реагента, такими как аминогруппы или карбоксильные группы, образуя ковалентные сшивки. Отверждающий реагент не только служит в качестве катализатора, который катализирует реакцию отверждения, но также принимает непосредственное участие в реакции и образует связи с молекулами эпоксидной смолы. Соответственно, размеры и физические свойства микрополостей могут регулироваться посредством выбора различных отверждающих реагентов.

Эпоксидная смола может представлять собой смолу одного или нескольких типов, выбираемых из группы, которую составляют простой диглицидиловый эфир бисфенола A, простой диглицидиловый эфир бисфенола B, простой диглицидиловый эфир бисфенола AD, простой диглицидиловый эфир бисфенола F, простой диглицидиловый эфир бисфенола S, простой диглицидиловый эфир полиоксипропилена, полимер простого диглицидилового эфира бисфенола A, простой диглицидиловый эфир фосфазена, новолачный эпоксид бисфенола A, фенольная новолачная эпоксидная смола, о-крезольная новолачная эпоксидная смола и т.д. Эпоксидная смола может представлять собой смолу, у которой эпоксидный эквивалент составляет от 70 до 400. Если эпоксидный эквивалент является чрезмерно низким, межмолекулярные связи могут оказываться чрезмерно слабыми, чтобы образовывалась трехмерная сетчатая структура, или физические свойства звукопоглощающего и изоляционного материала могут становиться неудовлетворительными вследствие слабого связывания с термостойким волокном. Кроме того, если эпоксидный эквивалент является чрезмерно высоким, физические свойства звукопоглощающего и изоляционного материала могут становиться неудовлетворительными вследствие образования чрезмерно плотной сетчатой структуры.

Если термореактивная смола используется в качестве связующего вещества согласно настоящему изобретению, отверждающий реагент может содержаться в растворе связующего вещества. Отверждающий реагент может представлять собой реагент, содержащий функциональные группы, с которыми могут легко реагировать функциональные группы связующего вещества, такие как эпоксидные группы или гидроксильные группы. В качестве отверждающего реагента может использоваться алифатический амин, ароматический амин, ангидрид кислоты, карбамид, амид, имидазол и т.д. В частности, отверждающий реагент может представлять собой реагент одного или нескольких типов, выбранных из группы, которую составляют диэтилтолуолдиамин (DETDA), диаминодифенилсульфон (DDS), комплекс трифторида бора и моноэтиламина (BF3⋅MEA), диаминоциклогексан (DACH), метилтетрагидрофталевый ангидрид (MTHPA), метил-5-норборнен-2,3-дикарбоновый ангидрид (NMA), дициандиамид (Dicy), 2-этил-4-метилимидазол и т.д. Более конкретно, может использоваться отверждающий реагент на основе алифатического амина или амида, потому что они имеют относительно хорошую сшивающую способность и весьма высокую химическую стойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям. Наиболее конкретно, может использоваться дициандиамид (Dicy), принимая во внимание его сшивающую способность, огнестойкость, термостойкость, устойчивость при хранении, пригодность для обработки и т.д. Поскольку дициандиамид (Dicy) имеет высокую температуру плавления, которая превышает 200°C, он сохраняет превосходную устойчивость при хранении после того, как он смешивается с эпоксидной смолой, а также может обеспечивать достаточное технологическое время для отверждения и формования.

Кроме того, согласно настоящему изобретению, может использоваться катализатор, который ускоряет отверждение термореактивной смолы, используемой в качестве связующего вещества. Катализатор может представлять собой одно или несколько веществ, выбранных из группы, которую составляют карбамид, диметилкарбамид, тетрафенилборатная соль четвертичного 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ена (DBU), бромид четвертичного фосфония и т.д. Катализатор может присутствовать в растворе, содержащем связующее вещество.

Кроме того, могут использоваться разнообразные добавки, например, огнезащитное вещество, улучшающее термостойкость вещество, водоотталкивающее вещество и т.д., которые придают функциональные свойства звукопоглощающему и изоляционному материалу. Добавка содержится в растворе связующего вещества, и не является обязательным дополнительный оболочечный материал, чтобы придавать функциональные свойства звукопоглощающему и изоляционному материалу.

Огнезащитное вещество может представлять собой меламин, фосфат, гидроксид металла и т.д. В качестве огнезащитного вещества могут использоваться, в частности, одно или несколько веществ, выбранных из группы, которую составляют меламин, цианурат меламина, полифосфат меламина, фосфазен, полифосфат аммония и т.д. Более конкретно, огнезащитное вещество может представлять собой меламин, который может повышать одновременно огнестойкость и термостойкость.

Повышающее термостойкость вещество могут представлять собой оксид алюминия, диоксид кремния, тальк, глина, стеклянный порошок, стеклянное волокно, металлический порошок и т.д.

В качестве водоотталкивающего вещества могут использоваться один или несколько фторсодержащих водоотталкивающих веществ.

Кроме того, добавки, которые обычно используются в технике, могут выбираться и использоваться в зависимости от целей.

Может изготавливаться внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению, который состоит из одного слоя или из двух или более слоев. Может изготавливаться внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой, состоящий из одного слоя или из множества слоев в целях регулирования суммарной толщины звукопоглощающего и изоляционного материала. Однослойная или многослойная структура внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя согласно настоящему изобретению не ограничивается определенным образом.

В звукопоглощающем и изоляционном материале согласно настоящему изобретению наружный звукопоглощающий и изоляционный слой, изготовленный из второго нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, наслаивается на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя. Когда наружный звукопоглощающий и изоляционный слой наслаивается на наружную поверхность внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя, могут предотвращаться проблемы ухудшения внешнего вида вследствие вытекания связующего вещества, которое содержится во внутреннем звукопоглощающем и изоляционном слое в процессе формования, а также загрязнения формы вследствие повторного формования.

Наружный звукопоглощающий и изоляционный слой можно наслаиваться с использованием адгезионного слоя, содержащего связующее вещество, или с использованием нагревания или давления. Например, когда наслаивание осуществляется с использованием связующего вещества, это связующее вещество может наноситься на одну сторону второго нетканого полотна, а затем второе нетканое полотно можно наслаиваться посредством введения в контакт с внутренним звукопоглощающим и изоляционным слоем. Связующее вещество может представлять собой любое вещество, которое обычно используется в технике. Поскольку связующее вещество, которое пропитывает внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой согласно настоящему изобретению, также обладает связующими свойствами, это связующее вещество может также использоваться в качестве связующего вещества. В частности, когда это связующее вещество используется в качестве связующего вещества, может использоваться термореактивная смола, для которой предполагается более сильный связующий эффект, поскольку термореактивная смола отверждается под действием нагревания, осуществляемого в процессе формования. Более конкретно, в качестве связующего вещества может использоваться эпоксидная смола. Согласно настоящему изобретению, используемое количество связующего вещества не ограничивается определенным образом. Данное количество может регулироваться в пределах интервала, допустимого для адгезионного соединения двух слоев.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предлагается способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала, включающий: (a) стадию пропитывания первого нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, раствором связующего вещества; (b) стадию изготовления внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1 посредством высушивания первого нетканого полотна; и (c) стадию изготовления наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя 2ʹ, 2ʺ посредством наслаивания второго нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1.

Далее будут подробно описаны стадии способа изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению.

На стадии (a) первое нетканое полотно, изготовленное из термостойкого волокна, погружается в раствор связующего вещества.

Согласно настоящему изобретению, первое нетканое полотно погружается в раствор связующего вещества, и в результате этого улучшаются звукопоглощающие и звукоизоляционные характеристики, а также обеспечивается формование звукопоглощающего и изоляционного материала и придание ему желательной формы. Раствор связующего вещества, в который погружается первое нетканое полотно, содержит, в качестве дополнения связующей смолы, отверждающий реагент, катализатор, обычно используемые добавки и растворитель. Связующее вещество, отверждающий реагент, катализатор и обычно используемые добавки, которые содержатся в растворе связующего вещества, являются такими, как описано выше. Растворитель, используемый для изготовления раствора связующего вещества, может представлять собой один или несколько растворителей, выбранных из группы, которую составляют кетон, карбонат, ацетат, целлозольв и т.д. В частности, растворитель может представлять собой один или несколько растворителей, выбранных из группы, которую составляют ацетон, метилэтилкетон (MEK), метилизобутилкетон (MIBK), диметилкарбонат (DMC), этилацетат, бутилацетат, метилцеллозольв, этилцеллозольв, бутилцеллозольв и т.д.

В частности, раствор связующего вещества, который используется согласно настоящему изобретению, может содержать от 1 до 60 мас.% связующего вещества и растворитель, составляющий оставшуюся массу. Раствор связующего вещества, который используется согласно настоящему изобретению, может дополнительно содержать отверждающий реагент и другие добавки, в том числе катализатор. В этом случае раствор связующего вещества может содержать от 1 до 60 мас.% связующего вещества, от 0,1 до 10 мас.% отверждающего реагента, от 0,01 до 5 мас.% катализатора, от 1 до 40 мас.% добавок и растворитель, составляющий оставшуюся массу. Более конкретно, раствор связующего вещества может содержать от 1 до 30 мас.% связующего вещества, от 0,1 до 10 мас.% отверждающего реагента, от 0,01 до 5 мас.% катализатора, от 1 до 30 мас.% огнезащитного вещества в качестве добавки и от 40 до 95 мас.% растворителя.

Степень пропитывания нетканого полотна может регулироваться посредством регулирования концентрации раствора связующего вещества согласно настоящему изобретению. В частности, может быть изготовлен раствор связующего вещества, в котором содержание твердых веществ составляет от 1 до 60 мас.%, более конкретно от 20 до 50 мас.%. Если раствор связующего вещества является чрезмерно разбавленным, цель настоящего изобретения не может быть достигнута, поскольку является низким содержание связующего вещества, которое пропитывает нетканое полотно. Кроме того, если раствор связующего вещества является чрезмерно концентрированным, нетканое полотно может становиться жестким и не может служить в качестве звукопоглощающего и изоляционного материала.

Если концентрация отверждающего реагента, который содержится в растворе связующего вещества, является чрезмерно низкой, формование и придание желательной формы может оказаться затруднительным, поскольку не может предполагаться полное отверждение связующего вещества. В результате этого может оказаться неудовлетворительным эффект повышения механической прочности звукопоглощающего и изоляционного материала. Кроме того, если данная концентрация является чрезмерно высокой, звукопоглощающий и изоляционный материал может становиться жестким, и может становиться неудовлетворительной устойчивость при хранении и т.д. Если содержание катализатора оказывается чрезмерно низким, может становиться незначительным эффект ускорения реакции. Кроме того, если содержание катализатора оказывается чрезмерно высокой, может становиться неудовлетворительной устойчивость при хранении и т.д. Добавки могут представлять собой одну или несколько добавок, которые обычно используются в технике, включая огнезащитное вещество, повышающее термостойкость вещество, водоотталкивающее вещество и т.д. Содержание этих добавок может регулироваться соответствующим образом в зависимости от цели их введения. Если добавляемое количество является чрезмерно малым, желательный эффект не может быть достигнут. Кроме того, чрезмерно большое добавляемое количество может оказаться экономически нецелесообразным, а также может вызывать нежелательные побочные эффекты.

На стадии (b), внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой изготавливается посредством высушивания первого нетканого полотна.

Высушивание согласно настоящему изобретению осуществляется посредством извлечения первого нетканого полотна из раствора связующего вещества и удаления растворителя. Высушивание может осуществляться при соответствующих температурах под давлением. В частности, процесс высушивания может включать процесс извлечения нетканого полотна и регулирование содержания связующего вещества в нетканом полотне посредством сжатия при давлении, составляющем от 1 до 20 кгс/см². Кроме того, процесс высушивания может включать процесс извлечения нетканого полотна и испарения растворителя посредством нагревания при температуре, составляющей от 70 до 200°C. Кроме того, процесс высушивания может включать процесс сжатия нетканого полотна при давлении, составляющем от 1 до 20 кгс/см² и последующее нагревание при температуре, составляющей от 70 до 200°C, после извлечения нетканого полотна.

Высушивание согласно настоящему изобретению представляет собой процесс, в результате которого регулируется содержание связующего вещества в нетканом полотне. Благодаря этому могут регулироваться физические свойства звукопоглощающего и изоляционного материала. Содержание связующего вещества, которое присутствует в нетканом полотне после высушивания, представляет собой важный фактор, определяющий размер, форму и распределение микрополостей внутри звукопоглощающего и изоляционного материала. Соответственно, в результате этого могут регулироваться звукопоглощающие свойства и механические свойства звукопоглощающего и изоляционного материала. Согласно настоящему изобретению, высушивание может осуществляться таким образом, что конечное содержание связующего вещества, которое присутствует в нетканом полотне, составляет от 1 до 300 мас. ч., более конкретно от 30 до 150 мас. ч., в расчете на 100 мас. ч. нетканого полотна.

На стадии (c) наружный звукопоглощающий и изоляционный слой изготавливается посредством наслаивания второго нетканого полотна содержащий от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя. Другими словами, посредством наслаивания наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя, изготовленного из нетканого полотна, на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя могут предотвращаться проблема внешнего вида вследствие вытекания связующего вещества, которое содержится во внутреннем звукопоглощающем и изоляционном слое, в процессе формования, а также проблема загрязнения формы вследствие повторного формования.

Наслаивание может осуществляться в процессе соединения с использованием связующее вещество или с использованием нагревания или давление. Например, когда наслаивание осуществляется с использованием связующего вещества, это связующее вещество может наноситься на одну сторону наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя, а затем осуществляется наслаивание наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя на внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой.

Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению может дополнительно включать, после стадии (c), стадию (d) формования звукопоглощающего и изоляционного материала при высокой температуре.

В частности, способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала, включающий стадию (d), может включать: (a) стадию пропитывания первого нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, раствором связующего вещества; (b) стадию изготовления внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1 посредством высушивания первого нетканого полотна; (c) стадию изготовления наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя 2ʹ, 2ʺ посредством наслаивания второго нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1; и (d) стадию формования звукопоглощающего и изоляционного материала при высокой температуре.

На стадии (d) звукопоглощающий и изоляционный материал подвергается формованию при высокой температуре после наслаивания внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя и наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя. Формование при высокой температуре включает также отверждение термореактивного связующего вещества и осуществляется при температуре, составляющей от 150 до 300°C, более конкретно, при температуре, составляющей от 170 до 230°C.

Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению может дополнительно включать, перед стадией (a), стадию изготовления первого нетканого полотна или второго нетканого полотна в процессе иглопробивания с использованием термостойкого волокна. Например, на стадии (a-1) нетканое полотно, у которого толщина составляет от 3 до 20 мм, может изготавливаться в процессе иглопробивания термостойкого арамидного волокна, имеющего линейную плотность от 1 до 15 денье.

Например, способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению, включающий стадию (a-1), может включать: (a-1) стадию изготовления первого нетканого полотна или второго нетканого полотна в процессе иглопробивания с использованием термостойкого волокна; (a) стадию пропитывания первого нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, раствором связующего вещества; (b) стадию изготовления внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1 посредством высушивания первого нетканого полотна; и (c) стадию изготовления наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя 2ʹ, 2ʺ посредством наслаивания второго нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1.

Например, способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению, включающий стадию (a-1), может также включать: (a-1) стадию изготовления первого нетканого полотна или второго нетканого полотна в процессе иглопробивания с использованием термостойкого волокна; (a) стадию пропитывания первого нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, раствором связующего вещества; (b) стадию изготовления внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1 посредством высушивания первого нетканого полотна; (c) стадию изготовления наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя 2ʹ, 2ʺ посредством наслаивания второго нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1; и (d) стадию формования звукопоглощающего и изоляционного материала при высокой температуре.

Нетканое полотно, которое используется для внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя и наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя согласно настоящему изобретению, представляет собой нетканое полотно, которое изготавливается в процессе иглопробивания и содержит от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна. Звукопоглощающие свойства могут изменяться в зависимости от толщины и плотности нетканого полотна. Предполагается, что звукопоглощающие свойства должны улучшаться при увеличении толщины и плотности нетканого полотна.

Первое нетканое полотно или второе нетканое полотно, которые используются согласно настоящему изобретению, могут иметь толщину, составляющую от 3 до 20 мм, когда рассматриваются отрасли промышленности и т.д., где используется звукопоглощающий и изоляционный материал. Если толщина нетканого полотна составляет менее чем 3 мм, долговечность и пригодность для формования звукопоглощающего и изоляционного материала могут оказаться неудовлетворительными. Кроме того, если толщина превышает 20 мм, производительность может уменьшаться, а стоимость производства может увеличиваться. Кроме того, с точки зрения эксплуатационных характеристик и расходов, плотность нетканого полотна может составлять от 100 до 2000 г/м², в частности от 200 до 1200 г/м², более конкретно от 300 до 800 г/м².

Нетканое полотно изготавливается посредством наслаивания от 2 до 12 слоев полотна, имеющего плотность от 30 до 100 г/м² и изготовленного кардочесанием, и непрерывного осуществления предварительного иглопробивания сверху вниз, иглопробивания снизу вверх и иглопробивания сверху вниз, и в результате этого образуются физические соединения, которые обеспечивают необходимую толщину, прочность связывания и другие желательные физические свойства. Игла, которая используется для осуществления иглопробивания, может представлять собой иглу пробивного типа, у которой рабочая кромка составляет от 0,5 до 3 мм, а длина иглы (расстояние от внешнего рычага до острия) составляет от 70 до 120 мм. Ход иглы может составлять, в частности, от 30 до 350 раз/м².

Более конкретно, линейная плотность нити для нетканого полотна может составлять от 1,5 до 8,0 денье, толщина слоя в стопке может составлять от 6 до 13 мм, ход иглы может составлять от 120 до 250 раз/м², и плотность нетканого полотна может составлять от 300 до 800 г/м².

Внутренняя структура звукопоглощающего и изоляционного материала, изготовленного способом, который описывается выше, может быть исследована с использованием электронного микроскопа. При наблюдении с использованием электронного микроскопа звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению содержит распределенные внутри него микрополости, у которых размеры составляют от 1 до 100 мкм. Эти микрополости распределяются регулярно или нерегулярно с промежутками от 0,1 до 500 мкм.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предлагается способ ослабления шума шумогенерирующего устройства, включающий: (i) исследование трехмерной формы шумогенерирующего устройства; (ii) изготовление и формование звукопоглощающего и изоляционного материала таким образом, чтобы он частично или полностью соответствовал трехмерной форме устройства; и iii) помещение звукопоглощающего и изоляционного материала вблизи шумогенерирующего устройства.

Термин «устройство» означает шумогенерирующее устройство, такое как мотор, двигатель, система выпуска отработавших газов и т.д. Однако тип устройства никаким образом не ограничивается мотором, двигателем и системой выпуска отработавших газов. Может быть изготовлен звукопоглощающий и изоляционный материал, который частично или полностью соответствует трехмерной форме устройства. Поскольку звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению может подвергаться формованию в процессе отверждения связующего вещества, данный звукопоглощающий и изоляционный материал может подвергаться формованию таким образом, чтобы частично или полностью соответствовать трехмерной форме устройства.

Термин ʺприлегающийʺ означает плотное прикрепление звукопоглощающего и изоляционного материала к шумогенерирующему устройству, его помещение на расстоянии от шумогенерирующего устройства или его формование в качестве части шумогенерирующего устройства. Термин «прилегающий» также включает установку звукопоглощающего и изоляционного материала на элемент, присоединенный к шумогенерирующему устройству (например, другой звукопоглощающий и изоляционный материал).

Фиг.3A-3B и фиг.4A-4B схематически иллюстрируют представительные примеры, в которых звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению помещается на шумогенерирующее устройство автомобиля.

Фиг.3A-3B схематически иллюстрируют пример, в котором звукопоглощающий и изоляционный материал подвергается формованию в качестве части предназначенного для него шумогенерирующего устройства автомобиль. Фиг.3A иллюстрирует изображение звукопоглощающего и изоляционного материала, сформованного для использования в автомобильном двигателе, и фиг.3B иллюстрирует пример, в котором звукопоглощающий и изоляционный материал применяется в части автомобильного двигателя.

Фиг.4A-4B схематически иллюстрируют пример, в котором звукопоглощающий и изоляционный материал помещается на шумогенерирующее устройство автомобиля. Фиг.4A иллюстрирует изображение звукопоглощающего и изоляционного материала, сформованного для использования в нижней части автомобиля, и фиг.4B иллюстрирует пример, в котором звукопоглощающий и изоляционный материал прикрепляется к нижней части автомобиля.

Как описывается выше, звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению, в котором связующее вещество подвергается пропитыванию для поддержания трехмерной структуры внутри нетканого полотна, имеет превосходные звукопоглощающие свойства, огнестойкость, термостойкость и теплоизоляционные свойства, а также может проявлять желательные звукопоглощающие характеристики без деформации после формования, когда он наносится непосредственно на шумогенерируующее устройство, которое работает при высоких температурах, составляющих 200°C или более. Кроме того, поскольку наружный звукопоглощающий и изоляционный слой, изготовленный из второго нетканого полотна, которое не пропитывается связующим веществом, наслаивается на поверхность звукопоглощающего и изоляционного материала, могут предотвращаться проблемы внешнего вида вследствие вытекания связующего вещества, которое содержится во внутреннем звукопоглощающем и изоляционном слое, в процессе формования, а также проблемы загрязнения формы вследствие повторного формования.

Примеры

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно посредством примером. Однако объем настоящего изобретения не ограничивается представленными примерами.

[Примеры]

Изготовление звукопоглощающего и изоляционного материала

Пример 1. Изготовление звукопоглощающего и изоляционного материала, в котором наружные звукопоглощающие и изоляционные слои наслаиваются на обе стороны

1) Изготовление первого арамидного нетканого полотна, пропитанного эпоксидной смолой

Мета-арамидные короткие волокна, имеющие предельный кислородный индекс (LOI) 40%, температуру термостойкости 300°C, линейную плотность 2 денье и длину 51 мм, продували воздухом, и в процессе кардочесания изготавливали полотно плотностью 30 г/м². Полотно наслаивали, помещая 10 слоев на конвейерную ленту, работающую при скорости 5 м/мин, с использованием горизонтального оберточного устройства. Первое арамидное нетканое полотно, имеющее плотность 300 г/м² и толщину 6 мм изготавливали посредством непрерывного осуществления иглопробивания сверху вниз, иглопробивания снизу вверх и иглопробивания сверху вниз, причем ход иглы составлял 150 раз/м².

2) Изготовление внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя

Изготовленное первое нетканое полотно погружали в раствор связующего вещества, осуществляя одно погружение и один отжим (впитывание 300%). Раствор связующего вещества содержал 8 мас.% простого диглицидилового эфира бисфенола A, 2 мас.% полимера простого диглицидилового эфира бисфенола A, 0,2 мас.% дициандиамида, 0,02 мас.% диметилкарбамида, 10 мас.% цианурата меламина и 79,78 мас.% диметилкарбоната.

Нетканое полотно извлекали из раствора связующего вещества, прессовали при давлении 8 кгс/см² с использованием валика, а затем высушивали посредством пропускания через сушильные печи при температуре 100°C, 120°C и 150°C со скоростью 5 м/мин. Высушенное нетканое полотно, т. е. внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой содержал 50 мас. ч. связующего вещества в расчете на 100 мас. ч. нетканого полотна.

3) Изготовление второго арамидного нетканого полотна

Мета-арамидные короткие волокна, имеющие предельный кислородный индекс (LOI) 40%, температуру термостойкости 300°C, линейную плотность 2 денье и длину 51 мм, продували воздухом, и в процессе кардочесания изготавливали полотно плотностью 30 г/м². Полотно наслаивали, помещая 10 слоев на конвейерную ленту, работающую при скорости 5 м/мин, с использованием горизонтального оберточного устройства. Второе арамидное нетканое полотно, имеющее плотность 120 г/м² и толщину 2 мм изготавливали посредством непрерывного осуществления иглопробивания сверху вниз, иглопробивания снизу вверх и иглопробивания сверху вниз, причем ход иглы составлял 150 раз/м².

4) Изготовление звукопоглощающего и изоляционного материала, в котором наружные звукопоглощающие и изоляционные слои наслаиваются на обе стороны

Два войлочных полотна изготавливали, осуществляя глубокую обработку одной сторону второго нетканого полотна, изготовленного в пункте (3) раствором связующего вещества, а затем высушивание при температуре 50°C. Раствор связующего вещества содержал 16 мас.% простого диглицидилового эфира бисфенола A, 4 мас.% полимера простого диглицидилового эфира бисфенола A, 0,2 мас.% дициандиамида, 0,02 мас.% диметилкарбамида и 79,78 мас.% диметилкарбоната.

Два изготовленных войлочных полотна наслаивали на обе стороны внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя, изготовленного в пункте (2), таким образом, что сторона, на которую было нанесено связующее вещество, приводилось в контакт с внутренним звукопоглощающим и изоляционным слоем. Изготовленный звукопоглощающий и изоляционный материал подвергался формованию и приобретал желательную форму посредством отверждения при температуре 200°C в течение 2 минут.

Сравнительный пример 1. Изготовление звукопоглощающего и изоляционного материала, состоящего из арамидного нетканого полотна

Арамидное нетканое полотно, имеющее плотность 300 г/м² и толщину 6 мм, изготавливали в процессе иглопробивания, как описано в примере 1, для использования в качестве звукопоглощающего и изоляционного материала.

Сравнительный пример 2. Изготовление звукопоглощающего и изоляционного материала, состоящего из арамидного нетканого полотна, покрытого эпоксидной смолой

Арамидное нетканое полотно, имеющее плотность 300 г/м² и толщину 6 мм, изготавливали в процессе иглопробивания, как описано в примере 1. После этого раствор для нанесения покрытия, содержащий эпоксидную смолу, наносили на поверхность нетканого полотна таким образом, что содержание связующего вещества составляло 50 мас. ч. в расчете на 100 мас. ч. нетканого полотна. Затем нетканое полотно подвергали формованию после высушивания при температуре 150°C.

Раствор для нанесения покрытия содержал 8 мас.% простого диглицидилового эфира бисфенола A, 2 мас.% полимера простого диглицидилового эфира бисфенола A, 0,2 мас.% дициандиамида, 0,02 мас.% диметилкарбамида, 10 мас.% цианурата меламина и 79,78 мас.% диметилкарбоната.

Сравнительный пример 3. Изготовление звукопоглощающего и изоляционного материала, состоящего из арамидного нетканого полотна, пропитанного термопластической смолой

Арамидное нетканое полотно, имеющее плотность 300 г/м² и толщину 6 мм, изготавливали в процессе иглопробивания, как описано в примере 1. Нетканое полотно погружали в раствор связующего вещества, высушивали и затем подвергали формованию.

Раствор связующего вещества представлял собой раствор термопластической смолы, содержащий 10 мас.% полиэтиленовой смолы, 10 мас.% цианурата меламина и 80 мас.% диметилкарбоната (DMC).

Сравнительный пример 4. Изготовление звукопоглощающего и изоляционного материала, состоящего из полиэтилентерефталатного нетканого полотна, пропитанного эпоксидной смолой

Полиэтилентерефталатное (PET) нетканое полотно, имеющее плотность 300 г/м² и толщину 6 мм, изготавливали в процессе иглопробивания, как описано в примере 1. Нетканое полотно погружали в раствор связующего вещества, высушивали и затем подвергали формованию.

Полиэтилентерефталатное нетканое полотно, изготовленное в сравнительном примере 4, термически деформировалось за счет теплоты реакции, производимой в процессе отверждения эпоксидной смолы, и ему не могла быть придана желательная форма, поскольку оно полностью подвергалось термической деформации в течение процессов высушивания и термического формования.

Пример исследования

<Оценка физических свойства звукопоглощающих и изоляционных материалов>

Физические свойства звукопоглощающих и изоляционных материалов измеряли и сравнивали следующим образом.

1. Исследование термостойкости

Для оценки термостойкости звукопоглощающий и изоляционный материал выдерживали в печи при температуре 260°C в течение 300 часов. После выдерживания в стандартных условиях (температура 23±2°C, относительная влажность 50±5%) в течение по меньшей мере одного часа исследовали внешний вид и измеряли прочность при растяжении. Визуально наблюдали присутствие усадки или деформации, поверхностного расслаивания, пушения и растрескивания. Прочность при растяжении измеряли, используя устройство типа гантели № 1 для случайно выбранных пяти листов исследуемых образцов при скорости растяжения 200 мм/мин в стандартных условиях.

2. Термоциклическое исследование

Долговечность звукопоглощающего и изоляционного материала оценивали методом термоциклического исследования. Долговечность определяли после осуществления пяти циклов в следующих условиях.

1) Условия одного цикла

Комнатная температура → высокая температура (150°C в течение 3 часов) → комнатная температура → низкая температура (-30°C в течение 3 часов) → комнатная температура → влажные условия (50°C, относительная влажность 95% RH).

2) Стандарты оценки долговечности

После термоциклического исследования наблюдали изменение внешнего вида. Например, наблюдали поверхностное повреждение, набухание, растрескивание и обесцвечивание. Если отсутствовали изменения внешнего вида, звукопоглощающий и изоляционный материал получал оценку «без отклонений».

3. Исследование огнестойкости

Огнестойкость звукопоглощающего и изоляционного материала измеряли способом исследования воспламеняемости согласно стандарту ISO 3795.

4. Исследование невоспламеняемости

Невоспламеняемость звукопоглощающего и изоляционного материала измеряли, осуществляя исследование вертикального горения согласно стандарту UL94.

5. Исследование звукопоглощающих свойств

Звукопоглощающие свойства звукопоглощающего и изоляционного материала измеряли способом согласно стандарту ISO 354.

6. Исследование воздухопроницаемости

1) Метод исследования

Исследуемый образец устанавливали на измерительное устройство типа Фрезье (Frazier) и измеряли количество воздуха, проходящего через образец в вертикальном направлении. Площадь исследуемого образца, через который проходил воздух, составляла 5 см², и прилагаемое давление составляло 125 паскаль (Па).

Пример исследования 1. Сравнение свойств звукопоглощающих и изоляционных материалов в зависимости от термостойких волокон

В примере исследования 1 сравнивались физические свойства звукопоглощающих и изоляционных материалов, изготовленных из нитей, содержащих различные термостойкие волокна. Внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой получали, осуществляя изготовление первых нетканых полотен, имеющих плотность 300 г/м² и толщину 6 мм, в процессе иглопробивания, как описано в примере 1, их пропитывание раствором связующего вещества, высушивание и последующее формование. Нетканые полотна изготавливали, используя нити, имеющие линейную плотность 2 денье и длину 51 мм, которые описаны в таблице 1.

В качестве наружных звукопоглощающих и изоляционных слоев, использовали вторые нетканые полотна, имеющие плотность 120 г/м² и толщину 2 мм и изготовленные в процессе иглопробивания, как описано в примере 1. Звукопоглощающий и изоляционный материал изготавливали посредством наслаивания наружных звукопоглощающих и изоляционных слоев на обе стороны внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя, как описано в примере 1.

Физические свойства изготовленных звукопоглощающих и изоляционных материалов измеряли, как описано выше. Результаты измерения свойств звукопоглощающих и изоляционных материалов, изготовленных с использованием различных термостойких волокон, проиллюстрированы в таблице 1 и таблице 2.

Таблица 1 Физические свойства звукопоглощающих и изоляционных материалов Нить 1 Нить 2 Нить 3 Нить 4 Нить 5 Нить 6 Нить7 Нить Материал нити Арамид PPS PI PBI PBO oxi-PAN PK Предельный кислородный индекс 40 30 50 40 60 65 30 Температура термостойкости (°C, 1 час) 300 230 300 300 300 300 300 Термостойкость Внешний вид Без отклонений Без отклонений Без отклонений Без отклонений Без отклонений Без отклонений Без отклонений Прочность при растяжении (кгс/см²) 200 180 220 200 210 210 200 Термический цикл Внешний вид Без отклонений Без отклонений Без отклонений Без отклонений Без отклонений Без отклонений Без отклонений Огнестойкость Самозатухающий Самозатухающий Самозатухающий Самозатухающий Самозатухающий Самозатухающий Самозатухающий Невоспламеняемость Невоспламеняемый Невоспламеняемый Невоспламеняемый Невоспламеняемый Невоспламеняемый Невоспламеняемый Невоспламеняемый

Таблица 2 Степень звукопоглощения звукопоглощающих и изоляционных материалов Частота (Гц) Нить 1 (арамид) Нить 2 (PPS) Нить 6 (oxi-PAN) Нить 7 (PK) 400 0,08 0,05 0,08 0,05 500 0,10 0,06 0,09 0,06 630 0,16 0,09 0,13 0,08 800 0,23 0,15 0,22 0,19 1000 0,35 0,30 0,35 0,26 1250 0,44 0,39 0,45 0,37 1600 0,59 0,49 0,57 0,31 2000 0,70 0,66 0,68 0,48 2500 0,79 0,71 0,80 0,67 3150 0,83 0,80 0,85 0,78 4000 0,86 0,83 0,88 0,84 5000 0,99 0,95 0,92 0,83 6300 0,98 0,96 0,98 0,89 8000 0,99 0,95 0,89 0,95 10000 0,98 0,97 0,99 0,95

Как показывают таблица 1 и таблица 2, все звукопоглощающие и изоляционные материалы, изготовленные с использованием термостойких волокон, у которых предельный кислородный индекс составляет 25% или более, и температура термостойкости составляет 150°C или более, как представляет настоящее изобретение, проявляли удовлетворительную термостойкость, долговечность, огнестойкость, невоспламеняемость и звукопоглощающие свойства. Соответственно, было подтверждено, что термостойкие волокна, общеизвестные как суперволокна, могут использоваться в качестве материала нетканого полотна звукопоглощающего и изоляционного материала согласно настоящему изобретению.

Пример исследования 2. Сравнение свойств звукопоглощающих и изоляционных материалов в зависимости плотности нетканого полотна

В примере исследования 2, звукопоглощающие и изоляционные материалы изготавливали таким же способом, как в примере 1, используя первые нетканые полотна, имеющие различные плотности. Звукопоглощающие характеристики изготовленных звукопоглощающих и изоляционных материалов проиллюстрированы на фиг.5.

Как показывают фиг.5, звукопоглощающие характеристики звукопоглощающего и изоляционного материала были лучше при использовании первого нетканого полотна, имеющего плотность 600 г/м², чем при использовании первого нетканого полотна, имеющего плотность 300 г/м².

Пример исследования 3. Исследование физических свойств звукопоглощающих и изоляционных материалов

В примере исследования 3 сравнивались свойства звукопоглощающих и изоляционных материалов в зависимости от способа нанесения термореактивного связующего вещества на нетканое полотно, изготовленное из термостойкого волокна.

Другими словами, сравнивали коэффициент звукопоглощения звукопоглощающего и изоляционного материала, полученного посредством изготовления внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя в процессе пропитывания термореактивным связующим веществом первого нетканого полотна (пример 1), звукопоглощающего и изоляционного материала, изготовленного из первого нетканого полотна (сравнительный пример 1), и звукопоглощающего и изоляционного материала, изготовленного посредством нанесения термореактивного связующего вещества на первое нетканое полотно (сравнительный пример 2). Результаты измерения коэффициента звукопоглощения звукопоглощающего и изоляционного материала, полученного из звукопоглощающего и изоляционного материала, изготовленного из нетканого полотна (сравнительный пример 1), звукопоглощающего и изоляционного материала, изготовленного посредством нанесения термореактивного связующего вещества на поверхность нетканого полотна (сравнительный пример 2), и звукопоглощающего и изоляционного материала, изготовленного с использованием внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя, в котором термореактивное связующее вещество пропитывает нетканое полотно (пример 1), проиллюстрированы в таблице 3.

Таблица 3 Частота (Гц) Коэффициент звукопоглощения Сравнительный пример 1 Сравнительный пример 2 Пример 1 400 0,01 0,02 0,08 500 0,03 0,03 0,10 630 0,12 0,05 0,17 800 0,16 0,08 0,24 1000 0,26 0,12 0,35 1250 0,32 0,15 0,46 1600 0,39 0,22 0,59 2000 0,48 0,29 0,72 2500 0,64 0,40 0,79 3150 0,63 0,57 0,83 4000 0,72 0,68 0,86 5000 0,80 0,77 0,98 6300 0,78 0,82 0,99 8000 0,89 0,98 0,99 10000 0,90 0,98 0,98

Как показывает таблица 3, звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению проявляет превосходный коэффициент звукопоглощения во всех частотных диапазонах в сопоставлении со сравнительным примером 1, в котором нетканое полотно, не пропитанное термореактивным связующим веществом, использовалось в качестве нетканого полотна. С другой стороны, звукопоглощающий и изоляционный материал в сравнительном примере 2, в котором использовалось нетканое полотно, на которое наносилось термореактивное связующее вещество, проявляет меньший коэффициент звукопоглощения, чем нетканое полотно (сравнительный пример 1) в частотном диапазоне от 400 до 5000 Гц.

Пример исследования 4. Исследование теплоизоляционных характеристик звукопоглощающих и изоляционных материалов

В примере исследования 4 исследовали теплоизоляционные характеристики звукопоглощающих и изоляционных материалов, изготовленных в примере 1, сравнительном примере 1 и сравнительном примере 3. После воздействия тепла при температуре 1000°C с одной стороны образца толщиной 25 мм каждого звукопоглощающего и изоляционного материала в течение 5 минут температуру измеряли на противоположной стороне образца.

Температура, измеряемая на противоположной стороне звукопоглощающего и изоляционного материала, составляла 250°C для поверхностного слоя в примере 1 и 350°C для звукопоглощающего и изоляционного материала в сравнительном примере 1. Соответственно, было подтверждено, что звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению, в котором термореактивная смола использовалась для пропитывания, проявлял улучшенный теплоизоляционные характеристики. С другой стороны, пропитанный термопластической смолой звукопоглощающий и изоляционный материал в сравнительном примере 3 плавился и деформировался, как только применялось нагревание при температуре 1000°C.

Соответственно, можно видеть, что звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет превосходные теплоизоляционные свойства.

Пример исследования 5. Сравнение теплоизоляционных характеристик с алюминиевой теплоизоляционной плитой

В примере исследования 5 теплоизоляционные характеристики звукопоглощающего и изоляционного материала в примере 1 сравнивали с теплоизоляционными характеристиками алюминиевая теплоизоляционная плита. При одинаковом термическом воздействии с одной стороны звукопоглощающего и изоляционного материала и теплоизоляционной плиты при температуре 250°C температуру на противоположной стороне измеряли с течением времени. Результаты проиллюстрированы на фиг.6.

Как показывает фиг.6, звукопоглощающий и изоляционный материал согласно настоящему изобретению проявлял лучшие теплоизоляционные характеристики, причем температура термостойкости была по меньшей мере на 11°C меньше по сравнению с алюминиевой теплоизоляционной плитой.

Пример исследования 6. Сравнение свойств звукопоглощающего и изоляционного материала в зависимости от содержания связующего вещества

Звукопоглощающие и изоляционные материалы изготавливали таким же способом, как в примере 1. Пропитанное эпоксидной смолой первое арамидное нетканое полотно высушивали до различных уровней конечного содержания связующего вещества. Содержание связующего вещества выражали в массовых частях связующего вещества, содержащегося в звукопоглощающем и изоляционном материале, в расчете на 100 мас. ч. высушенного нетканого полотна.

Результаты сравнения механических свойств и коэффициентов звукопоглощения звукопоглощающих и изоляционных материалов, изготовленных с различным содержанием связующего веществ, проиллюстрированы в таблице 4 и таблице 5.

Таблица 4 Механические свойства звукопоглощающих и поверхностных слоев с различным содержанием связующего вещества Содержание связующего вещества (мас. ч.) 0 10 50 100 200 Воздухопроницаемость (мл/см²⋅с) 500 380 350 320 210 Прочность при растяжении (кг/см²) 40 60 200 240 310 Невоспламеняемость Невоспламеняемый Невоспламеняемый Невоспламеняемый Невоспламеняемый Невоспламеняемый

Таблица 5 Частота (Гц) Коэффициент звукопоглощения поверхностных слоев с различным содержанием связующего вещества 0 мас. ч. 10 мас. ч. 50 мас. ч. 100 мас. ч. 200 мас. ч. 400 0,01 0,01 0,08 0,06 0,02 500 0,03 0,04 0,10 0,09 0,04 630 0,12 0,14 0,16 0,15 0,09 800 0,16 0,17 0,23 0,25 0,11 1000 0,26 0,26 0,35 0,30 0,14 1250 0,32 0,34 0,44 0,42 0,17 1600 0,39 0,41 0,59 0,54 0,22 2000 0,48 0,55 0,70 0,58 0,35 2500 0,64 0,68 0,79 0,67 0,44 3150 0,63 0,69 0,83 0,72 0,52 4000 0,72 0,77 0,86 0,75 0,53 5000 0,80 0,83 0,99 0,79 0,57 6300 0,78 0,88 0,98 0,80 0,63 8000 0,89 0,91 0,99 0,90 0,70 10000 0,90 0,92 0,98 0,92 0,71

Как показывают таблица 4 и таблица 5, коэффициент звукопоглощения повышался, когда связующее веществ пропитывало нетканое полотно, по сравнению с нетканым полотном, не пропитанным связующим веществом. Кроме того, было подтверждено, что коэффициент звукопоглощения звукопоглощающего и изоляционного материала можно регулировать посредством изменения содержания связующего вещества.

Пример исследования 7. Сравнение свойств звукопоглощающего и изоляционного материала в зависимости от связующих веществ

Звукопоглощающие и изоляционные материалы, в которых для пропитывания использовали 50 мас. ч. связующего вещества в расчете на 100 мас. ч. первого арамидного нетканого полотна, изготавливали таким же способом, как в примере 1. Смолы, описанные в таблице 6, использовали в качестве связующего вещества.

Результаты сравнения механических свойств и коэффициента звукопоглощения звукопоглощающих и изоляционных материалов, изготовленных с различными связующими веществами, проиллюстрированы в таблице 6.

Таблица 6 Физические свойства звукопоглощающих и изоляционных материалов с различными связующими веществами Связующая смола Эпоксидная Фенольная Карбамидная Меламиновая Полиуретановая Температура термостойкости (°C, 1 час) 300 260 190 300 200 Прочность при растяжении (кг/см²) 200 165 180 180 170 Огнестойкость Самозатухающий Самозатухающий Самозатухающий Самозатухающий Самозатухающий Невоспламеняемость Невоспламеняемый Невоспламеняемый Невоспламеняемый Невоспламеняемый Невоспламеняемый

Изобретение относится к области звукоизоляции и касается звукопоглощающего и изоляционного материала и способа его изготовления. Материал состоит из внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя, изготовленного из первого нетканого полотна, изготовленного из термостойкого волокна и связующего вещества, равномерно распределенного внутри первого нетканого полотна и поддерживающего трехмерную структуру внутри первого нетканого полотна, и наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя, изготовленного из второго нетканого полотна, изготовленного из термостойкого волокна, в котором наружный звукопоглощающий и изоляционный слой наслаивается на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя. Изобретение обеспечивает создание материала, имеющего превосходные звукопоглощающие свойства, огнестойкость, термостойкость и теплоизоляционные свойства, превосходную пригодность для формования и внешний вид поверхности. 3 н. и 37 з.п. ф-лы, 11 ил., 6 табл.

1. Звукопоглощающий и изоляционный материал, включающий:

внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой, включающий первое нетканое полотно, содержащее от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, и связующее вещество, присутствующее в том же слое, как и первое нетканое полотно, и поддерживающее трехмерную структуру внутри нетканого полотна, причем связующее вещество равномерно распределено и прикреплено к поверхности образующих нетканое полотно нитей, и при этом оно поддерживает или дополнительно образует микрополости нетканого полотна; и

наружный звукопоглощающий и изоляционный слой для предотвращения вытекания связующего вещества, которое содержится во внутреннем звукопоглощающем и изоляционном слое, включающий второе нетканое полотно, которое не содержит связующее вещество и содержит от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна,

при этом наружный звукопоглощающий и изоляционный слой наслоен на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя, и толщина наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя меньше, чем толщина внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя.

2. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.1, в котором наслаивание внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя и наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя достигается посредством связующего вещества, нагревания или давления.

3. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.1, в котором связующее вещество наносится на одну сторону наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя, а затем наружный звукопоглощающий и изоляционный слой наслаивается посредством введения в контакт покрытой связующим веществом стороны с внутренним звукопоглощающим и изоляционным слоем.

4. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.3, в котором связующее вещество, используемое для наслаивания между внутренним звукопоглощающим и изоляционным слоем и наружным звукопоглощающим и изоляционным слоем, представляет собой связующее вещество, содержащееся в первом нетканом полотне.

5. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.4, в котором связующее вещество представляет собой термореактивную смолу.

6. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.1, в котором термостойкое волокно, составляющее первое нетканое полотно или второе нетканое полотно, имеет предельный кислородный индекс (LOI), составляющий 25% или более, и температуру термостойкости, составляющую 150°C или более.

7. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.6, в котором термостойкое волокно представляет собой волокно одного или нескольких типов, выбранных из группы, которую составляют арамидное волокно, полифениленсульфидное (PPS) волокно, окисленное полиакрилонитрильное (oxi-PAN) волокно, полиимидное (PI) волокно, полибензимидазольное (PBI) волокно, полибензоксазольное (PBO) волокно, политетрафторэтиленовое (PTFE) волокно, поликетонное (PK) волокно, металлическое волокно, углеродное волокно, стеклянное волокно, базальтовое волокно, кварцевое волокно и керамическое волокно.

8. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.7, в котором термостойкое волокно представляет собой арамидное волокно.

9. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.1, в котором первое нетканое полотно или второе нетканое полотно изготавливается из арамидного волокна, имеющего линейную плотность, составляющую от 1 до 15 денье, и представляет собой однослойное нетканое полотно, имеющее толщину от 3 до 20 мм.

10. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.1, в котором первое нетканое полотно или второе нетканое полотно имеет плотность от 100 до 2000 г/м².

11. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.10, в котором нетканое полотно имеет плотность от 200 до 1200 г/м².

12. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.1, в котором внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой изготавливается из одного слоя или множества слоев.

13. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.1, в котором связующее вещество, содержащееся во внутреннем звукопоглощающем и изоляционном слое, представляет собой термореактивную смолу.

14. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.5 или 13, в котором термореактивная смола представляет собой эпоксидную смолу.

15. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.14, в котором эпоксидная смола представляет собой эпоксидную смолу одного или нескольких типов, выбранных из группы, которую составляют простой диглицидиловый эфир бисфенола A, простой диглицидиловый эфир бисфенола B, простой диглицидиловый эфир бисфенола AD, простой диглицидиловый эфир бисфенола F, простой диглицидиловый эфир бисфенола S, простой диглицидиловый эфир полиоксипропилена, полимер простого диглицидилового эфира бисфенола A, простой диглицидиловый эфир фосфазена, новолачный эпоксид бисфенола A, фенольная новолачная эпоксидная смола и о-крезольная новолачная эпоксидная смола.

16. Звукопоглощающий и изоляционный материал по любому из пп.1-13, причем данный звукопоглощающий и изоляционный материал сформован, чтобы приобрести трехмерную форму, соответствующую форме, в которой применяется звукопоглощающий и изоляционный материал.

17. Звукопоглощающий и изоляционный материал по п.16, причем данный звукопоглощающий и изоляционный материал предназначается для автомобиля.

18. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.1, включающий:

a) пропитывание первого нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, раствором связующего вещества;

b) изготовление внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1 посредством высушивания первого нетканого полотна; и

c) изготовление наружного звукопоглощающего и изоляционного слоя 2', 2ʺ посредством наслаивания второго нетканого полотна, содержащего от 30 до 100 мас.% термостойкого волокна, на одной или обеих сторонах внутреннего звукопоглощающего и изоляционного слоя 1.

19. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.18, который дополнительно включает, после стадии (c), стадию (d) формования звукопоглощающего и изоляционного материала при высокой температуре.

20. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.18, в котором высушивание на стадии (b) осуществляется при температуре от 70 до 200°C и внутренний звукопоглощающий и изоляционный слой, изготовленный посредством высушивания, включает от 1 до 300 мас.ч. связующего вещества в расчете на 100 мас.ч. нетканого полотна.

21. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.18, в котором наслаивание на стадии (c) достигается посредством связующего вещества, нагревания или давления.

22. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.21, в котором наслаивание осуществляется посредством нанесения связующего вещества на одну сторону второго нетканого полотна и последующего введения в контакт стороны, на которую нанесено связующее вещество, с внутренним звукопоглощающим и изоляционным слоем.

23. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.22, в котором связующее вещество представляет собой связующее вещество, содержащееся в первом нетканом полотне.

24. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.23, в котором связующее вещество представляет собой термореактивную смолу.

25. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.18, в котором термостойкое волокно, составляющее первое нетканое полотно или второе нетканое полотно, имеет предельный кислородный индекс (LOI), составляющий 25% или более, и температуру термостойкости, составляющую 150°C или более.

26. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.25, в котором термостойкое волокно представляет собой волокно одного или нескольких типов, выбранных из группы, которую составляют арамидное волокно, полифениленсульфидное (PPS) волокно, окисленное полиакрилонитрильное (oxi-PAN) волокно, полиимидное (PI) волокно, полибензимидазольное (PBI) волокно, полибензоксазольное (PBO) волокно, политетрафторэтиленовое (PTFE) волокно, поликетонное (PK) волокно, металлическое волокно, углеродное волокно, стеклянное волокно, базальтовое волокно, кварцевое волокно и керамическое волокно.

27. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.25, в котором термостойкое волокно представляет собой арамидное волокно, имеющее линейную плотность от 1 до 15 денье и длину нити от 20 до 100 мм.

28. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.18, в котором первое нетканое полотно или второе нетканое полотно имеет толщину от 3 до 20 мм и плотность от 100 до 2000 г/м².

29. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.28, в котором первое нетканое полотно или второе нетканое полотно представляет собой арамидное нетканое полотно, имеющее толщину от 3 до 20 мм и изготовленное иглопробиванием термостойкого арамидного волокна, имеющего линейную плотность от 1 до 15 денье.

30. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.29, в котором нетканое полотно изготавливается посредством непрерывного осуществления иглопробивания сверху вниз, иглопробивания снизу вверх и иглопробивания сверху вниз.

31. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.29, в котором нетканое полотно изготавливается при ходе иглы от 30 до 350 раз/м².

32. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.18 или 19, в котором раствор связующего вещества включает от 1 до 60 мас.% связующего вещества, от 0,1 до 10 мас.% отверждающего реагента, от 0,01 до 5 мас.% катализатора, от 1 до 40 мас.% добавки и растворитель, составляющий оставшуюся массу.

33. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.32, в котором раствор связующего вещества включает от 1 до 30 мас.% связующего вещества, от 0,1 до 10 мас.% отверждающего реагента, от 0,01 до 5 мас.% катализатора, от 1 до 30 мас.% огнезащитного вещества и от 40 до 95 мас.% растворителя.

34. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.33, в котором связующее вещество представляет собой термореактивную смолу.

35. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.24 или 34, в котором термореактивная смола представляет собой эпоксидную смолу.

36. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по п.35, в котором эпоксидная смола представляет собой смолу одного или нескольких типов, выбранных из группы, которую составляют простой диглицидиловый эфир бисфенола A, простой диглицидиловый эфир бисфенола B, простой диглицидиловый эфир бисфенола AD, простой диглицидиловый эфир бисфенола F, простой диглицидиловый эфир бисфенола S, простой диглицидиловый эфир полиоксипропилена, полимер простого диглицидилового эфира бисфенола A, простой диглицидиловый эфир фосфазена, новолачный эпоксид бисфенола A, фенольная новолачная эпоксидная смола и о-крезольная новолачная эпоксидная смола.

37. Способ изготовления звукопоглощающего и изоляционного материала по любому из пп.18-31, 33, 34 и 36, в котором данный звукопоглощающий и изоляционный материал предназначается для автомобиля.

38. Способ ослабления шума шумогенерирующего устройства, включающий:

i) исследование трехмерной формы шумогенерирующего устройства;

ii) изготовление и формование звукопоглощающего и изоляционного материала по любому из пп.1-13 таким образом, чтобы он частично или полностью соответствовал трехмерной форме устройства; и

iii) помещение звукопоглощающего и изоляционного материала вблизи шумогенерирующего устройства.

39. Способ ослабления шума шумогенерирующего устройства по п.38, в котором устройство представляет собой мотор, двигатель или систему выпуска отработавших газов.

40. Способ ослабления шума шумогенерирующего устройства по п.39, в котором звукопоглощающий и изоляционный материал помещается вблизи шумогенерирующего устройства посредством прикрепления звукопоглощающего и изоляционного материала к шумогенерирующему устройству, помещения звукопоглощающего и изоляционного материала на расстоянии от шумогенерирующего устройства или формования звукопоглощающего и изоляционного материала в качестве части шумогенерирующего устройства.