Звукопоглощающий и изолирующий материал с повышенной термостойкостью и формуемостью и способ его изготовления
Изобретение относится к звукопоглощающему и изолирующему материалу с повышенной термостойкостью и формуемостью и к способу его изготовления, а точнее к звукопоглощающему и изолирующему материалу, имеющему в качестве поверхностного слоя термостойкий материал, приготовленный путем пропитывания связующим веществом нетканого полотна, образованного из термостойкого волокна, уложенного на одной стороне базового слоя, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала, и к способу его изготовления. Звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению представляет собой стандартный звукопоглощающий и изолирующий материал, который обладает повышенным звукопоглощающим свойством, ингибированием пламени, теплоизолирующим свойством и термостойкостью, по сравнению со стандартным звукопоглощающим и изолирующим материалом, пригодный для деталей, поддерживаемых при высоких температурах 200°C или выше, благодаря поверхностному слою, и формуемый, с образованием желаемой формы в ходе отверждения связующего вещества, пропитывающего поверхностный слой. Поэтому звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению может быть широко использован в областях промышленности, требующих наличия звукопоглощающих и изолирующих материалов, включая электроприборы, такие как кондиционер, холодильник, стиральная машина, газонокосилка, и т.п., транспортное средство, такое как автомобиль, корабль, самолет и т.п., конструкционные материалы, такие как стеновой материал, настилочный материал, и т.п., и т.д. 3 н. и 34 з.п. ф-лы, 10 ил., 6 табл.
Предпосылки создания изобретения
(a) Область техники
Настоящее изобретение относится к звукопоглощающему изолирующему материалу с повышенной термостойкостью и формуемостью и к способу его изготовления, а точнее, к звукопоглощающему и изолирующему материалу, содержащему, в качестве поверхностного слоя, термостойкий материал, приготовленный путем пропитывания связующим веществом нетканого полотна, образованного из термостойкого волокна, уложенного на одну сторону базового слоя, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала, который обладает повышенным свойством звукопоглощения, ингибированием пламени, теплоизоляционными свойствами и термостойкостью, по сравнению со стандартным звукопоглощающим и изолирующим материалом, пригодный для деталей, поддерживаемых при высоких температурах 200°C или выше, благодаря поверхностному слою, и формуемый, с получением желаемой формы в ходе отверждения связующего вещества, которым пропитывают поверхностный слой, и к способу для его изготовления.
(b) Уровень техники
Шум, как нежелательный побочный эффект промышленного развития, постепенно вызывает дополнительные повреждения. Следовательно, были обеспечены различные способы для предотвращения шума. В качестве способа такого предотвращения шума, различными путями были проведены исследования по разработке новых звукопоглощающих и изолирующих материалов, способных удерживать, поглощать или изолировать звук.
Характерный секторы промышленности, требующие наличия звукопоглощающих и изолирующих материалов, включают в себя электроприборы, такие как кондиционер, холодильник, стиральная машина, газонокосилка и т.п., транспортные средства, такие как автомобиль, корабль, самолет и т.п., конструкционные материалы, такие как стеновой материал, настилочный материал и т.п., и т.д. Звукопоглощающий и изолирующий материал требуется также и в других различных областях промышленности. Как правило, звукопоглощающие и изолирующие материалы, используемые в промышленности, требуют, в дополнение к хорошему звукопоглощающему свойству, наличия сниженной массы, ингибирования пламени, термостойкости и теплоизолирующего свойства, в зависимости от их применений. В особенности, для звукопоглощающих и изолирующих материалов, используемых в двигателях, выхлопных системах, и т.п., поддерживаемых при высоких температурах 200°C или более может дополнительно потребоваться ингибирование пламени и термостойкость. В настоящее время, для звукопоглощающих и изолирующих материалов, обладающих максимальной термостойкостью, привлекает внимание арамидное волокно.
В дополнение, для обеспечения функциональностей, таких как ингибирование пламени, гидрофобности, и т.п. Для звукопоглощающего и изолирующего материала, были разработаны многие звукопоглощающие материалы, в которых нетканое полотно, содержащее арамидные волокна, и материал функциональной обшивки, уложены штабелями.
Например, в Корейской патентной публикации № 2007-0033310 раскрыт огнезащитный звукопоглощающий материал, в котором слой нетканого полотна, в котором термостойкое короткое арамидное волокно и короткое волокно из термопластичного полиэстера, образующие перемычку друг с другом, и слой материала обшивки, образованный из нетканого полотна, полученного путем влажного холстоформирования, состоящего из короткого арамидного волокна, уложены штабелями.
В дополнение, в Японской патентной публикации № 2007-0039826 раскрыт гидрофобный звукопоглощающий материал, в котором слой нетканого полотна из термостойкого короткого арамидного волокна или смеси короткого арамидного волокна и волокна из короткого термопластичного полиэстера и слой материала обшивки, обработанный гидрофобной добавкой, уложены штабелями.
Кроме того, в Японской патентной заявке № 2007-0138953 раскрыт термостойкий звукопоглощающий материал, в котором слой нетканого полотна, состоящего из термостойкого арамидного волокна, и слой материала обшивки, образованный из волокнистого листа, содержащего термостойкий арамидное волокно, уложены штабелями.
Сущность изобретения
Для решения вышеописанной проблемы, известной из существующего уровня техники, авторы настоящего изобретения в течение длительного времени провели исследования по разработке нового звукопоглощающего и изолирующего материала, обладающего наилучшим звукопоглощающим свойством, свойством ингибирования пламени, теплоизолирующим свойством и термостойкостью. В результате они разработали звукопоглощающий и изолирующий материал с новой структурой, в которой поверхностный слой, образованный из термостойкого материала, уложен на поверхности стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала. Поскольку связующее вещество поверхностного слоя проникает в нетканое полотно, имеющее нерегулярные микрополости со сложной трехмерной лабиринтной структурой, без закупоривания микрополостей, в ходе отверждения термостойкого материала внутри нетканого полотна поддерживается трехмерная структура.
Настоящее изобретение направлено на обеспечение звукопоглощающего и изолирующего материала, обладающего наилучшим звукопоглощающим свойством, свойством ингибирования пламени, теплоизолирующим свойством и термостойкостью, и подвергаемого формованию, с образованием желаемой формы в ходе отверждения связующего вещества, включенного в поверхностный слой.
Настоящее изобретение также направлено на обеспечение способа для изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала с повышенной термостойкостью и формуемостью, путем укладки термостойкого материала, приготовленного путем пропитывания связующим веществом нетканого полотна, образованного из термостойкого волокна, с его последующей сушкой, для контроля содержание связующего материала, на одну сторону базового слоя, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала.
Настоящее изобретение также направлено на обеспечение способа для ослабления шума путем использования звукопоглощающего и изолирующего материала в шумогенерирующем устройстве.
В одном своем аспекте настоящее изобретение обеспечивает звукопоглощающий и изолирующий материал, включающий в себя: базовый слой, образованный из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала; и поверхностный слой, содержащий нетканое полотно, содержащее 30-100 мас.% термостойкого волокна, и связующее вещество, присутствующее в том же слое, что и нетканое полотно, и поддерживающее трехмерную структуру внутри нетканого полотна, причем поверхностный слой уложен на одной стороне базового слоя.
В своем другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала, соответственно, включающий в себя: a) этап погружения нетканого полотна, содержащего 30-100 мас.% термостойкого волокна, в раствор связующего вещества; b) этап формирования поверхностного слоя путем сушки нетканого полотна; и c) этап укладки поверхностного слоя на одну сторону базового слоя, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала.
В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ ослабления шума шумогенерирующего устройства, включающий в себя: i) этап проверки трехмерной формы шумогенерирующего устройства; ii) этап приготовлении и формовки вышеописанного звукопоглощающего и изолирующего материала для того, чтобы он частично или полностью соответствовал трехмерной форме устройства; и iii) этап размещения звукопоглощающего и изолирующего материала рядом с шумогенерирующим устройством.
Звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению, в котором термостойкий материал, в котором связующее вещество пропитывает нетканое полотно, образованное из термостойкого волокна, уложенного в качестве поверхностного слоя, является выгодным в том, что звукопоглощающее свойство, свойство ингибирования пламени, теплоизолирующее свойство и термостойкость базового слоя являются повышенными, а благодаря связующему веществу, звукопоглощающему и изолирующему материалу может быть придана трехмерная форма.
В дополнение, звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению является выгодным в том, что звукопоглощающему и изолирующему материалу может быть придана функциональность за счет дополнительного включения функциональной добавки в раствор связующего вещества.
Звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению также является выгодным в том, что поскольку ингибирование пламени, теплоизолирующее свойство и термостойкость являются наилучшими, в дополнение к звукопоглощающему свойству, звукопоглощающий и изолирующий материал не деформируется или денатурируется даже при использовании в шумогенерирующем устройстве, поддерживаемом при высоких температурах 200°C или более.
Кроме того, звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению является выгодным в том, что если термоотверждающуюся смолу используют в качестве связующего вещества, в ходе отверждения термоотверждающейся смолы возможна формовка с образованием желаемой формы. То есть, иными словами, весь процесс может быть упрощен, поскольку отверждение и формовка термоотверждающейся смолы достигаются одновременно.
В дополнение, звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению является выгодным в том, что поскольку используется нетканое полотно, образованное из термостойкого волокна, термическая деформация нетканого полотна, вызванная теплотой реакции термоотверждения, не возникает, даже при использовании термоотверждающейся смолы в качестве связующего вещества.
Также, звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению является выгодным в том, что, поскольку термостойкое волокно интенсивно используется в больших количествах лишь в поверхностном слое, желаемый эффект термостойкости может быть обеспечен при минимальном использовании дорогостоящего термостойкого волокна.
Следовательно, звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению является пригодным в качестве звукопоглощающего и изолирующего материала в применениях, в которых требуется удержание, поглощение или изоляция звука, включающих в себя электроприборы, такие как кондиционер, холодильник, стиральная машина, газонокосилка, и т.п., транспортные средства, такие как автомобиль, корабль, самолет, и т.п., конструкционные материалы, такие как стеновой материал, настилочный материал и т.п., и т.д. Звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению пригоден в качестве звукопоглощающего и изолирующего материала для шумогенерирующего устройства, поддерживаемого при высоких температурах 200°C или более. В частности, при использовании звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению в автомобиле, он может быть плотно прикреплен к шумогенерирующему устройству автомобиля, такому как двигатель, выхлопная система, и т.п., при обеспечении надлежащего расстояния от шумогенерирующего устройства, или может быть отформован как часть шумогенерирующего устройства.
Краткое описание чертежей
ФИГ.1 схематически показывает структуру поперечного разреза звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению, в котором поверхностный слой 2 нетканого полотна, которое связующее вещество пропитывает равномерно, уложен на одной стороне базового слоя 1, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала с помощью адгезива 3.
ФИГ.2A-2C показывают электронномикроскопические изображения (x300) нетканого полотна, составляющего поверхностный слой. ФИГ.2A представляет собой изображение нетканого полотна перед пропиткой в связующем веществе, ФИГ.2B представляет собой изображение нетканого полотна, в котором 20 весовых частей связующего вещества было использовано для пропитки, исходя из 100 весовых частей нетканого полотна, а ФИГ.2C представляет собой изображение нетканого полотна, в котором 50 весовых частей связующего вещества было использовано для пропитки, исходя из 100 весовых частей нетканого полотна.
ФИГ.3A-3B схематически показывают примерный звукопоглощающий и изолирующий материал, нанесенный на шумогенерирующее устройство автомобиля после формовки в качестве детали. ФИГ.3A представляет собой изображение звукопоглощающего и изолирующего материала, отформованного для использования в двигателе автомобиля, а ФИГ.3B показывает пример, в котором звукопоглощающий и изолирующий материал применяют в части двигателя автомобиля.
ФИГ.4A-4B схематически показывают пример, в котором звукопоглощающий и изолирующий материал наносят на шумогенерирующее устройство автомобиля с некоторым расстоянием. ФИГ.4A представляет собой изображение звукопоглощающего и изолирующего материала, отформованного для использования в нижней части автомобиля, а ФИГ.4B показывает пример, в котором звукопоглощающий и изолирующий материал прикреплен к нижней части автомобиля.
ФИГ.5 представляет собой график, сопоставляющий эффективность звукопоглощения поверхностного слоя, в зависимости от плотности нетканого полотна.
ФИГ.6 представляет собой график, сопоставляющий эффективность теплоизоляции алюминиевой теплоизолирующей пластины с эффективностью теплоизоляции звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению.
[Подробное описание основных элементов]
1: базовый слой, образованный из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала.
2: поверхностный слой, образованный из нетканого полотна, пропитанного связующим веществом.
3: слой адгезива.
Подробное описание
Настоящее изобретение относится к звукопоглощающему и изолирующему материалу с повышенной термостойкостью и формуемостью и к способу для его изготовления. Звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению, который получают путем укладки поверхностного слоя, образованного из специального термостойкого материала на базовом слое, образованном из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала, является выгодным в том, что он обладает повышенным звукопоглощающим свойством, свойством ингибирования пламени, теплоизолирующим свойством и термостойкостью, и его можно формовать, с получением желаемой трехмерной формы, с использованием связующего вещества, которым пропитывают поверхностный слой.
В своем аспекте настоящее изобретение обеспечивает звукопоглощающий и изолирующий материал, включающий в себя: базовый слой, образованный из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала; и поверхностный слой, содержащий нетканое полотно, содержащее 30-100 мас.% термостойкого волокна, и связующее вещество, присутствующее в том же слое, что и нетканое полотно, и поддерживающее трехмерную структуру внутри нетканого полотна, в котором поверхностный слой уложен на одной стороне базового слоя.
В примерном варианте осуществления настоящего изобретения укладка между базовым слоем и поверхностным слоем может быть выполнена с помощью адгезива, нагрева или давления.
В примерном варианте осуществления настоящего изобретения адгезив, используемый для укладки между базовым слоем и поверхностным слоем, может представлять собой связующее вещество, включенное в поверхностный слой. Точнее говоря, адгезив может представлять собой термоотверждающуюся смолу.
В примерном варианте осуществления настоящего изобретения каждый слой из базового слоя и поверхностного слоя может быть образован из одиночного слоя или нескольких слоев. Базовый слой может иметь толщину 5-50 мм, а поверхностный слой может иметь толщину 0,1-5 мм.
В примерном варианте осуществления настоящего изобретения базовый слой может быть образован из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала, образованного по меньшей мере из одного материала, выбранного из группы, состоящей из полэтилентерефталатного волокна, полипропиленового волокна, полиэтиленового волокна, полиамидного волокна, стекловаты, полиуретанового волокна и меламинового волокна.
В примерном варианте осуществления настоящего изобретения термостойкое волокно, составляющее нетканое полотно, может иметь предельный кислородный индекс (ПКИ) 25% или более и температурой термостойкость 150°C или более.
В примерном варианте осуществления настоящего изобретения термостойкое волокно может представлять собой одно или более термостойких волокон, выбранных из группы, состоящей из арамидного волокна, волокна полифениленсульфида (ПФС), волокна оксидированного полиакрилонитрила (окси-ПАН), волокна полиимида (ПИ), волокна полибензимидазола (ПБИ), волокна полибензоксазола (ПБО), волокна политетрафторэтилена (ПТФЭ), волокна поликетона (ПК), металлического волокна, углеродного волокна, стекловолокна, базальтового волокна, кремнеземного волокна и керамического волокна.
В другом примерном варианте осуществления настоящего изобретения термостойкое волокно может представлять собой арамидное волокно.
В примерном варианте осуществления настоящего изобретения нетканое полотно может быть образовано из арамидного волокна, обладающего тониной 1-15 денье, и может представлять собой однослойное нетканое полотно, обладающее толщиной 3-20 мм.
В примерном варианте осуществления настоящего изобретения нетканое полотно может иметь плотность 100-2000 г/м3, точнее говоря, 200-1200 г/м3.
В примерном варианте осуществления настоящего изобретения связующее вещество может представлять собой термоотверждающуюся смолу.
В другом примерном варианте осуществления настоящего изобретения термоотверждающаяся смола может представлять собой эпоксидную смолу, пригодную для формирования трехмерную сетевую структуру во внутренней структуре нетканого полотна.
В другом примерном варианте осуществления настоящего изобретения эпоксидная смола может представлять собой одну или более эпоксидных смол, выбранных из группы, состоящей из диглицилового эфира бисфенола A, диглицилового эфира бисфенола B, диглицилового эфира бисфенола AD, диглицилового эфира бисфенола F, диглицилового эфира бисфенола S, диглицилового эфира полиоксипропилена, полимера диглицилового эфира бисфенола A, диглицилового эфира фосфазена, новолачной эпоксидной смолы бисфенола A, новолачной эпоксидной смолы фенола и новолачной эпоксидной смолы o-крезола.
Структура звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению описана более подробно применительно к ФИГ.1 и к ФИГ.2A-2C.
ФИГ.1 схематически показывает структуру поперечного разреза звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению. Применительно к ФИГ.1, звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению имеет поверхностный слой 2 нетканого полотна, в котором связующее вещество равномерно пропитывает его на одной стороне базового слоя 1, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала.
Технический признак звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению имеется в поверхностном слое. Поверхностный слой содержит нетканое полотно, содержащее 30-100 мас.% термостойкого волокна и связующее вещество, присутствующее в том же слое в качестве нетканого полотна и поддерживающее трехмерную структуру внутри нетканого полотна. Хотя поверхностный слой имеет небольшую толщину, по сравнению с базовым слоем, и содержит термостойкое волокно с крайне низким содержанием, исходя из общей массы волокнистых материалов, используемых для приготовления звукопоглощающего и изолирующего материала, укладка поверхностного слоя, образованного из термостойкого материала, значительно улучшает звукопоглощающее свойство, свойство ингибирования пламени, теплоизолирующее свойство и термостойкость и позволяет осуществлять формовку, с образованием трехмерной формы, с использованием связующего вещества.
Внутренняя структура поверхностного слоя 2 описана более подробно применительно к ФИГ.2A-2C.
ФИГ.2A-2C показывают электронномикроскопические изображения, показывающие трехмерную структуру внутри нетканого полотна перед и после пропитки связующим веществом.
ФИГ.2A представляет собой электронномикроскопическое изображение, показывающее внутреннюю структуру нетканого полотна перед пропиткой связующим веществом. Видно, что нити термостойких волокон пересекаются друг с другом, с образованием нерегулярных микрополостей. ФИГ.2B и 2C представляют собой электронномикроскопические изображения после пропитки связующим веществом нетканого полотна. Видно, что связующее вещество тонко и равномерно распределено и прикреплено к нитям термостойких волокон. Также видно, что содержание связующего вещества на поверхности нити волокон повышается с повышением содержания связующего вещества.
Хотя могут иметься различия, в зависимости от способа приготовления, волокна в нетканом полотне расположены трехмерно случайным образом. Следовательно, пористая структура внутри нетканого полотна имеет тенденцию становиться очень сложной лабиринтной структурой (лабиринтной системой), в которой регулярно или нерегулярно расположенные волокна представляют собой волокна, трехмерно соединенные между собой, а не пучки независимых капиллярных трубок. То есть, иными словами, нетканое полотно, используемое в поверхностном слое, имеет нерегулярные микрополости, образованные в виде нитей, образованных из термостойких волокон, свободно пересекаются друг с другом.
Когда связующее вещество пропитывает нетканое полотно, связующее вещество тонко и равномерно распределено и прикреплено к поверхности нитей нетканого полотна, образованных из термостойкого волокна, с образованием, таким образом, намного более тонких микрополостей, чем перед пропиткой. Образование тонких микрополостей во внутренней структуре нетканого полотна означает повышенный резонанс шума и, таким образом, улучшенное звукопоглощающее свойство. Если связующее вещество образует трехмерную сетевую структуру, поскольку оно отверждается, звукопоглощающее свойство может быть дополнительно повышено, поскольку внутри нетканого полотна могут быть образованы более тонкие микрополости.
Следовательно, поскольку нетканое полотно может поддерживать свойственную ему трехмерную структуру в качестве связующего вещества, равномерно пропитывающего нетканое полотно, и дополнительно, поскольку в качестве связующего вещества, которое отверждается, могут быть обазованы более тонкие микрополости, поверхностный слой обладает замечательной повышенной эффективностью звукопоглощения, вызванной максимальным поглощения шума через повышенный резонанс в нетканом полотне.
Как видно из электронномикроскопических изображений согласно ФИГ.2A-2C, поверхностный слой обладает внутренней структурой, в которой связующее вещество равномерно рассеяно и распределено на поверхности нитей термостойкого волокна, составляющих нетканое полотно.
Здесь и далее, компоненты поверхностного слоя, имеющие такую внутреннюю структуру, описаны более подробно.
Термостойкое волокно используют в качестве основного волокна, составляющего нетканое полотно. Термостойкое волокно может представлять собой любое волокно, обладающее наилучшей долговечностью и способное выдерживать высокотемпературные и сверхвысокотемпературные условия. В частности, термостойкое волокно может представлять собой волокно, обладающее предельным кислородным индексом (ПКИ) 25% или более и температурой термостойкости 150°C или более. Точнее говоря, термостойкое волокно может представлять собой волокно, обладающее предельным кислородным индексом (ПКИ) 25-80% и температурой термостойкости 150-30000°C. Точнее, термостойкое волокно может представлять собой волокно, обладающее предельным кислородным индексом (ПКИ) 25-70% и температурой термостойкости 200-1000°C. А термостойкое волокно может обладать тониной 1-15 денье, в частности 1-6 денье и длиной нити 20-100 мм, в частности, 40-80 мм.
Термостойкое волокно может представлять собой «суперволокно», как его обычно называют в материалах, используемых при экспертизе заявки. В частности, суперволокно может представлять собой одно или более волокон, выбранных из группы, состоящей из арамидного волокна, волокна полифениленсульфида (ПФС), волокна оксидированного полиакрилонитрила (окси-ПАН), волокна полиимида (ПИ), волокна полибензимидазола (ПБИ), волокна полибензоксазола (ПБО), волокна политетрафторэтилена (ПТФЭ), волокна поликетона (ПК), металлического волокна, углеродного волокна, стекловолокна, базальтового волокна, кремнеземного волокна, керамического волокна, и т.п.
В частности, арамидное волокно в настоящем изобретении может быть использовано в виде термостойкого волокна. Точнее говоря, мета-арамид, пара-арамид или их смесь в настоящем изобретении может быть использована в виде термостойкого волокна. Арамидное волокно, используемое в настоящем изобретении в качестве нити нетканого полотна, может обладать тониной 1-15 денье, в частности, 1-6 денье, и длиной нити 20-100 мм, в частности 40-80 мм. Если длина нити слишком коротка, перекрывание нитей в ходе пробивания иглой может быть затруднено. В результате, сцепление нетканого полотна может быть ослаблено. А если длина нити слишком велика, сцепление нетканого полотна может быть наилучшим, но движение нитей в ходе прочесывания может быть затруднено.
Арамидное волокно представляет собой волокно из ароматического полиамида, в котором ароматические кольца, такие как бензольное кольцо, соединяются друг с другом амидными группами. В отличие от алифатического полиамида (например, нейлона), волокно из ароматического полиамида называют «арамидным». Арамидное волокно приготавливают путем прядения нити ароматического полиамида, и оно подразделяется на мета-арамид и пара-арамид, в зависимости от расположения амидных связей.
[Химическая формула 1]
[Химическая формула 2]
Мета-арамид (m-арамид), представленный Химической формулой 1, приготавливают путем сухого прядения после растворения изофтолаилхлорида и m-фенилендиамина в растворителе, представляющем собой диметилацетамид (dimethylacetamide, DMAc). Мета-арамид обладает относительно высоким удлинением при разрыве 22-40%, благодаря неоднородной полимерной структуре, и является окрашиваемым, и из него можно легко приготовить волокно. Мета-арамид серийно выпускается под торговыми марками Nomex™ (DuPont) и Conex™ (Teijin).
Пара-арамид (п-арамид), представленный Химической формулой 2, приготавливают путем мокрого прядения после растворения терефталоилхлорида и п-фенилендиамина в растворителе, представляющем собой н-метилпирролидон (N-methylpyrrolidone, NMP). Пара-арамид обладает высокой прочностью, благодаря его высоко ориентированной линейной молекулярной структуре. Будучи более прочным, чем мета-арамид примерно в 3-7 раз, он используется для армирующих или защитных материалов. Также, пара-арамид демонстрирует высокую химическую стойкость, меньшую термическую усадку и максимальную стабильность параметров, а также высокую прочность на растяжение, огнеупорность и свойства самозатухания. Пара-арамид серийно выпускается под торговыми наименованиями Kevlar™ (DuPont), Twaron™ (Teijin) и Technora™ (Teijin).
Арамид обеспечивают в форме филаментной нити, штапельного волокна, нити, и т.п., и он используется для армирующих материалов (для трансформаторов, моторов, и т.п.), изолирующих материалов (изолирующей бумаги, изолирующей ленты, и т.п.), термостойких волокон (огнезащитной одежды, перчаток, и т.п.), высокотемпературных фильтров, или т.п.
Хотя нетканое полотно, составляющее поверхностный слой в настоящем изобретении, на практике приготавливают из нитей термостойкого волокна, в объем настоящего изобретения могут быть также включены нетканые полотна, приготовленные путем дополнительного добавления к нитям термостойкого волокна других волокон, для снижения стоимости или для придания нетканому полотну легковесности, функциональности, и т.п. То есть, иными словами, хотя нетканое полотно согласно настоящему изобретению приготавливают из нитей термостойкого волокна, настоящее изобретение не ограничено нетканым полотном, образованным только из термостойкого волокна. Нетканое полотно согласно настоящему изобретению может включать в себя нити термостойкого волокна в количестве 30-100 мас.%, точнее говоря, 60-100 мас.%, исходя из массы нетканого полотна.
Кроме того, поверхностный слой включает в себя пропитывающее его связующее вещество, которое присутствует в том же слое, что и нетканое полотно, и поддерживает трехмерную структуру внутри нетканого полотна. Связующее вещество, используемое в настоящем изобретении, может представлять собой любое связующее вещество, пригодное для поддержания трехмерной структуры внутри нетканого полотна. Выражение «поддержание трехмерной структуры внутри нетканого полотна» означает, что связующее вещество, которым пропитали нетканое полотно, равномерно распределено и прикреплено к поверхности нитей волокна нетканого полотна и поддерживает или дополнительно образует нерегулярные микрополости, с поддержанием, таким образом, исходной трехмерной структуры внутри нетканого полотна.
Хотя связующее вещество, как правило, относится к материалу, используемому для склеивания или соединения двух материалов, термин связующее вещество, используемое в настоящем изобретении, относится к материалу, пропитывающему нетканое полотно, образованное из термостойкого волокна.
В качестве связующего вещества, пропитывающего нетканое полотно, могут использоваться многие материалы. Во-первых, в качестве материала связующего вещества может рассматриваться термопластичная смола или термоотверждающаяся смола.
Термопластичная смола, которая представлена полиамидной смолой, имеет кристаллические полярные группы, такие как арамидное волокно, как представляющее термостойкое волокно. Если термопластичное связующее вещество как таковое пропитывает нетканое полотно, образованное из термопластичного термостойкого волокна, между ними образуется прочный пограничный слой, за счет контакта между сходными кристаллическими полярными группами, которые частично блокируют микрополости нетканого полотна. То есть, иными словами, если термопластичная смола используется в качестве связующего вещества, пропитывающего нетканое полотно, образованное из термопластичного термостойкого волокна, эффективность звукопоглощения понижается из-за частичного засорения микрополостей нетканого полотна. С первого взгляда может показаться, что если микрополости засорены, эффективность звукопоглощения может быть повышена. Но поскольку шум не гасится внутри нетканого полотна, а передается по другим путям, повышения эффективности звукопоглощения нельзя ожидать, если термопластичное связующее вещество пропитано. А если термопластичное связующее вещество пропитывает нетканое полотно, образованное из неорганического термостойкого волокна, из-за слабого связывания приходится дополнительно добавлять адгезивную добавку.
Напротив, термоотверждающееся связующее вещество обладает физическими и химическими свойствами, полностью отличными от термопластичного термостойкого волокна. Следовательно, если термоотверждающееся связующее вещество пропитывает нетканое полотно, образованное из термопластичного термостойкого волокна, пограничный слой образуется за счет контакта встык, из-за разности в характеристиках. В результате, микрополости нетканого полотна остаются открытыми. То есть, иными словами, если термоотверждающаяся смола используется в качестве связующего вещества для пропитки нетканого полотна, образованного из термостойкого волокна, внутри нетканого полотна можно поддерживать трехмерную структуру. Следовательно, в настоящем изобретении в качестве связующего вещества может быть использована предпочтительно термоотверждающаяся смола.
Кроме того, термоотверждающаяся смола обладает такими характеристиками, что она отверждается под действием света, тепла или отвердителя, и ее форма не деформируется, даже при высоких температурах. Следовательно, путем использования термостойкого волокна и термоотверждающегося связующего вещества в специфическом состоянии, настоящее изобретение является выгодным в том, что форму звукопоглощающего и изолирующего материала можно поддерживать даже при высоких температурах. Поэтому, если термоотверждающаяся смола используется в качестве связующего вещества для пропитки нетканого полотна, в ходе отверждения смолы может быть достигнута формовка, с образованием желаемой формы, и полученную форму можно поддерживать даже при высоких температурах.
Как было описано выше, если термоотверждающаяся смола используется в качестве связующего вещества, пропитывающего нетканое полотно, образованное из термостойкого волокна, можно ожидать возникновение эффектов поддержания трехмерной структуры внутри нетканого полотна и формовки с образованием желаемой формы в ходе отверждения связующей смолы.
Точнее говоря, эпоксидная смола может быть использована в качестве связующего вещества. Эпоксидная смола представляет собой вид термоотверждающейся смолы и затвердевает, с образованием полимерного материала, обладающего трехмерной сетевой структурой. Следовательно, поскольку эпоксидная смола может образовывать сетевую структуру, а следовательно, микрополости, при отвержении внутри нетканого полотна внутри нетканого полотна могут быть образованы более тонкие микрополости, а эффективность звукопоглощения может быть дополнительно повышена.
Кроме того, поскольку может быть образована более усовершенствованная трехмерная сеть, если отверждение осуществляется в присутствии отвердителя, звукопоглощающий эффект может быть дополнительно повышен. То есть, иными словами, полимер со структурой трехмерной сети, образованный в виде эпоксидных групп или гидроксигрупп эпоксидной смолы, реагируют с функциональными группами отвердителя, такого как аминогруппы или группы карбоновой кислоты, для образования ковалентных поперечных связей. Отвердитель не только служит в качестве катализатора, который катализирует реакцию отверждения, но также непосредственно вовлечен в реакцию и связывается в молекулу эпоксидной смолы. Следовательно, размер и физические свойства микрополостей можно контролировать путем выбора различных отвердителей.
Может представлять собой одну или более эпоксидных смол, выбранных из группы, состоящей из диглицилового эфира бисфенола A, диглицилового эфира бисфенола B, диглицилового эфира бисфенола AD, диглицилового эфира бисфенола F, диглицилового эфира бисфенола S, диглицилового эфира полиоксипропилена, полимера диглицилового эфира бисфенола A, диглицилового эфира фосфазена, новолачной эпоксидной смолы бисфенола A, новолачной эпоксидной смолы фенола, новолачной эпоксидной смолы o-крезола, и т.п. Эпоксидная смола может представлять собой эпоксидную смолу, обладающую эпоксидным эквивалентом 70-400. Если эпоксидный эквивалент слишком низок, межмолекулярная связь может быть слишком слабой для образования трехмерной сетевой структуры, или физические свойства звукопоглощающего и изолирующего материала могут быть неудовлетворительными, из-за слабой адгезии с термостойким волокном. А если эпоксидный эквивалент слишком высок, то физические свойства звукопоглощающего и изолирующего материала могут быть неудовлетворительными, поскольку образуется очень плотная сетевая структура.
Если в настоящем изобретении термоотверждающаяся смола используется в качестве связующего вещества, то отвердитель может быть включен в раствор связующего вещества. Отвердитель может представлять собой отвердитель, имеющий функциональные группы, которые могут легко реагировать с функциональными группами связующего вещества, такого как эпоксидные группы или гидроксигруппы. В качестве отвердителя можно использовать алифатический амин, ароматический амин, кислотный ангидрид, мочевину, амид, имидазол, и т.п. В частности, отвердитель может представлять собой один или более отвердителей, выбранных из группы, состоящей из диэтилтолуолдиамина (DETDA), диаминодифенилсульфона (DDS), трехфтористого бора - моноэтиламина (BF3·MEA), диаминоциклогексана (DACH), метилтетрагирофталового ангидрида (MTHPA), метил-5-норборнен-2,3-дикарбоксилового ангидрида (NMA), дициандиамида (Dicy), 2-этил-4-метилимидазола, и т.п. Точнее говоря, можно использовать отвердитель на основе алифатического амина или амида, поскольку они обладают относительно хорошей способностью к образованию поперечных связей и очень хорошей химической стойкостью и стойкостью к атмосферному воздействию. Точнее, дициандиамид (Dicy) можно использовать с точки зрения способности к образованию поперечных связей, ингибирования пламени, термостойкости, стойкости при хранении, пригодности для химической переработки, и т.п. Поскольку дициандиамид (Dicy) обладает высокой температурой плавления выше 200°C, он сохраняет наилучшую стабильность при хранении после перемешивания с эпоксидной смолой и может обеспечивать достаточное время обработки для отверждения и формовки.
Кроме того, в настоящем изобретении можно использовать катализатор, который облегчает отверждение термоотверждающейся смолы, используемой в качестве связующего вещества. Катализатор может представлять собой один или более катализаторов, выбранных из группы, состоящей из мочевины, диметилмочевины, тетрафенилборатной соли четырехзамещенного DBU (1,8-диаза-бицикло-ундец-7-цена), четырехзамещенного бромистого фосфония, и т.п. Катализатор может быть включен в раствор, содержащий связующее вещество.
В дополнение, различные добавки, например, ингибитор горения, добавку, улучшающую термостойкость, гидрофобизирующую добавку, и т.п., можно использовать для придания функциональных характеристик звукопоглощающему и изолирующему материалу. Добавку включают в раствор связующего вещества, и тогда отпадает необходимость в каком-либо дополнительном материале функциональной обшивки для придания функциональных характеристик звукопоглощающему и изолирующему материалу.
Ингибитор горения может представлять собой меламин, фосфат, гидроксид металла, и т.п. В частности, в качестве ингибитора горения можно использовать один или более ингибиторов горения, выбранных из группы, состоящей из меламина, цианурата меламина, полифосфата меламина, фосфазена, полифосфата аммония, и т.п. Точнее говоря, ингибитор горения может представлять собой меламин, который может усиливать одновременно ингибирование пламени и термостойкость.
Добавка, улучшающая термостойкость, может представлять собой глинозем, кремнезем, тальк, глину, стеклянный порошок, стекловолокно, металлический порошок, и т.п.
В качестве гидрофобизирующей добавки можно использовать одну или более фторсодердащизх гидрофобизирующих добавок.
В дополнение, добавки, обычно используемые в данной технологии, могут быть выбраны и использованы, в зависимости от целей.
Как было описано выше, звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению обладает структурой, в которой поверхностный слой, образованный из конкретного термостойкого материала, уложен на одной стороне базового слоя, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала. Базовый слой и поверхностный слой могут быть уложены штабелями путем соединения, с использованием адгезива или с использованием нагрева или давления. Например, когда укладку выполняют с использованием адгезива, адгезив может быть нанесен на одну сторону базового слоя или на поверхностный слой, а затем два слоя могут быть уложены друг на друга. Адгезив может представлять собой любой адгезив, обычно используемый в данной области техники. Поскольку в настоящем изобретении связующее вещество, которым пропитывают поверхностный слой, также обладает свойство адгезива, связующее вещество также может быть использовано в качестве адгезива. В частности, при использовании связующего вещества в качестве адгезива, можно использовать термоотверждающуюся смолу, поскольку ожидается более сильный эффект адгезива, поскольку термоотверждающаяся смола затвердевает под действием нагрева, прикладываемого в ходе формовки. Точнее говоря, в качестве адгезива можно использовать эпоксидную смолу. Количество используемого адгезива в настоящем изобретении ничем особо не ограничено. Количество можно контролировать в пределах диапазона, допустимого для адгезии двух слоев.
В звукопоглощающем и изолирующем материале согласно настоящему изобретению каждый слой из базового слоя и поверхностного слоя может быть образован из одиночного слоя или нескольких слоев. Когда базовый слой или поверхностный слой образован из несколько слоев, отдельные слои могут быть образованы из одного и того же или различных материалов. Поскольку настоящее изобретение направлено на улучшения звукопоглощающего свойства, свойства ингибирования пламени, теплоизолирующего свойства, термостойкости и формуемости путем дополнительной укладки поверхностного слоя на стандартный звукопоглощающий и изолирующий материал, материал, слоистая структура, и т.п. базового слоя ничем особо не ограничены. То есть, иными словами, согласно настоящему изобретению, для достижения эффекта, желаемого в соответствии с настоящим изобретением, в качестве базового слоя можно использовать любой стандартный звукопоглощающий и изолирующий материал. Примеры стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала могут включать в себя полэтилентерефталатное волокно, полипропиленовое волокно, полиэтиленовое волокно, полиамидное волокно, стекловату, полиуретановое волокно, меламиновое волокно, и т.п.
В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала, включающий в себя: a) этап погружения нетканого полотна, содержащего 30-100 мас.% термостойкого волокна, в раствор связующего вещества; b) этап формирования поверхностного слоя путем сушки нетканого полотна; и c) этап укладки поверхностного слоя на одну сторону базового слоя, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала.
Здесь и далее будут подробно описаны этапы способа для изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению.
На этапе a) нетканое полотно, образованное из термостойкого волокна, погружают в раствор связующего вещества.
В настоящем изобретении нетканое полотно погружают в раствор связующего вещества для повышения эффективности звукопоглощения и звукоизоляции и для обеспечения формовки звукопоглощающего и изолирующего материала, с образованием желаемой формы. Раствор связующего вещества, в который погружают нетканое полотно, содержит, в дополнение к связующему веществу, смолу, отвердитель, катализатор, обычно используемые добавки и растворитель.
Связующее вещество, отвердитель, катализатор и обычно используемые добавки, содержащиеся в растворе связующего вещества, являются теми же, что и описанные выше. Растворитель, используемый для приготовления раствора связующего вещества, может представлять собой один или более растворителей, выбранных из группы, состоящей из кетона, карбоната, ацетата, целлозольва, и т.п. В частности, растворитель может представлять собой один или более растворителей, выбранных из ацетона, метилэтилкетона (MEK), метилизобутилкетона (MIBK), диметилкарбоната (DMC), этилацетата, бутилацетата, метилцеллозольва, этилцеллозольва, бутилцеллозольва, и т.п.
В частности, раствор связующего вещества, используемого в настоящем изобретении, может содержать 1-60 мас.% связующего вещества и растворитель в качестве остатка. Раствор связующего вещества, используемого в настоящем изобретении может дополнительно содержать отвердитель и другие добавки, включающий в себя катализатор. В этом случае, раствор связующего вещества может содержать 1-60 мас.% связующего вещества, 0,1-10 мас.% отвердителя, 0,01-5 мас.% катализатора, 1-40 мас.% добавок и растворитель в качестве остатка. Точнее говоря, раствор связующего вещества может содержать 1-30 мас.% связующего вещества, 0,1-10 мас.% отвердителя, 0,01-5 мас.% катализатора, 1-30 мас.% ингибитора горения в качестве добавки и 40-95 мас.% растворителя.
Уровень пропитки нетканого полотна можно регулировать путем регулирования концентрации раствора связующего вещества согласно настоящему изобретению. В частности, раствор связующего вещества может быть приготовлен таким образом, чтобы он имел содержание твердых частиц 1-60 мас.%, точнее говоря 20-50 мас.%. Если раствор связующего вещества слишком тонкий, цель настоящего изобретения не может быть достигнута, поскольку содержание связующего вещества, которым пропитывают нетканое полотно, мало. А если раствор связующего вещества слишком толстый, нетканое полотно может стать жестким и тогда не сможет служить в качестве звукопоглощающего и изолирующего материала.
Если содержание отвердителя, имеющегося в растворе связующего вещества, слишком низкое, формовка с образованием желаемой формы может быть затруднена, из-за невозможности ожидания полного отверждения связующего вещества. В результате, эффект повышения механической прочности звукопоглощающего и изолирующего материала может быть неудовлетворительным. А если содержание слишком высокое, то звукопоглощающий и изолирующий материал может стать жестким, и стабильность при хранении, и т.п. может стать неудовлетворительной. Если содержание катализатора слишком низкое, то эффект упрощения реакции может быть незначительным. А если содержание катализатора слишком высокое, то стабильность при хранении, и т.п. может быть неудовлетворительной. Добавки могут представлять одну или более добавок, обычно используемых в данной области техники, включающих в себя ингибитор горения, добавку, улучшающую термостойкость, гидрофобизирующую добавку, и т.п. Содержание этих добавок можно надлежащим образом отрегулировать, в зависимости от цели введения добавки. Если добавленное количество слишком мало, желаемый эффект может быть не достигнут. А слишком большое количество добавки может быть экономически невыгодным и может вызвать нежелательные побочные эффекты.
На этапе b) поверхностный слой приготавливают путем сушки нетканого полотна.
Сушку в настоящем изобретении осуществляют путем извлечения нетканого полотна из раствора связующего вещества и удаления растворителя. Сушку можно осуществлять при подходящих температурах под давлением. В частности, процесс сушки может включать в себя процесс извлечения нетканого полотна и регулирования содержания связующего материала в нетканом полотне путем сжатия при давлении 1-20 кгс/см2. Также, процесс сушки может включать в себя процесс извлечения нетканого полотна и испарения растворителя путем нагрева при температуре 70-200°C. Также, процесс сушки может включать в себя процесс сжатия нетканого полотна при давлении 1-20 кгс/см2, с последующим нагревом при температуре 70-200°C после извлечения нетканого полотна.
Сушка в настоящем изобретении представляет собой процесс, посредством которого можно контролировать содержание связующего вещества в нетканом полотне. С помощью этого, можно контролировать физические свойства звукопоглощающего и изолирующего материала. Содержание связующего вещества, включенного в нетканое полотно после сушки, является важным фактором, определяющим размер, форму и распределение микрополостей внутри звукопоглощающего и изолирующего материала. Следовательно, заодно можно контролировать звукопоглощающее свойство и механическое свойство звукопоглощающего и изолирующего материала. В настоящем изобретении сушку можно осуществлять таким образом, чтобы конечное содержание связующего вещества, включенного в нетканое полотно, составляло 1-300 весовых частей, точнее говоря, 30-150 весовых частей, исходя из 100 весовых частей нетканого полотна.
На этапе c) поверхностный слой, приготовленный на этапе b), укладывают на одной стороне базового слоя, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала.
Укладку можно выполнять путем склеивания с использованием адгезива или с использованием нагрева или давления. Например, при выполнении укладки с использованием адгезива, адгезив можно наносить на одну сторону базового слоя или поверхностный слой, а затем можно укладывать штабелями два слоя.
Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению после этапа c), d) может дополнительно включать в себя этап формовки звукопоглощающего и изолирующего материала при высокой температуре.
В частности, способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала, включающего в себя этап d), может включать в себя: a) этап погружения нетканого полотна, содержащего 30-100 мас.% термостойкого волокна, в раствор связующего вещества; b) этап формирования поверхностного слоя путем сушки нетканого полотна; c) этап укладки поверхностного слоя на одну сторону базового слоя, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала; и d) этап формовки звукопоглощающего и изолирующего материала при высокой температуре.
На этапе d) звукопоглощающий и изолирующий материал, образованный путем укладки базового слоя и поверхностного слоя, подвергают формовке при высокой температуре. Формовка при высокой температуре предусматривает также отверждение термоотверждающегося связующего вещества, и ее осуществляют при температуре 150-300°C, а точнее, при температуре 170-230°C.
Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению может дополнительно включать в себя перед этапом a) этап формирования нетканого полотна путем процесса пробивания иглой с использованием термостойкого волокна. Например, на этапе a-1) путем процесса пробивания иглой термостойкого арамидного волокна, обладающего тониной 1-15 денье может быть образовано арамидное нетканое полотно, имеющее толщину 3-20 мм.
Например, способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению, включающий в себя этап a-1), может включать в себя: этап a-1) формирования нетканого полотна, имеющего толщину 3-20 мм, путем процесса пробивания иглой с использованием термостойкого волокна, обладающего тониной 1-15 денье; a) этап погружения нетканого полотна, содержащего 30-100 мас.% термостойкого волокна, в раствор связующего вещества; b) этап формирования поверхностного слоя путем сушки нетканого полотна; и c) этап укладки поверхностного слоя на одну сторону базового слоя, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала.
Например, способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению, включающий в себя этап a-1), также может включать в себя: этап a-1) формирования нетканого полотна, имеющего толщину 3-20 мм путем процесса пробивания иглой, с использованием термостойкого волокна, обладающего тониной 1-15 денье; a) этап погружения нетканого полотна, содержащего 30-100 мас.% термостойкого волокна, в раствор связующего вещества; b) этап формирования поверхностного слоя путем сушки нетканого полотна; c) этап укладки поверхностного слоя на одну сторону базового слоя, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала; и d) этап формовки звукопоглощающего и изолирующего материала при высокой температуре.
Этап a-1) формирования нетканого полотна включает в себя процесс пробивания иглой, с использованием термостойкого волокна. Звукопоглощающее свойство может изменяться, в зависимости от толщины и плотности нетканого полотна. Ожидается, что звукопоглощающее свойство будет улучшаться с повышением толщины и плотности нетканого полотна.
Нетканое полотно, используемое в настоящем изобретении, может иметь толщину 3-20 мм, с учетом области промышленности, и т.п., где используется звукопоглощающий и изолирующий материал. При толщине нетканого полотна, меньшей 3 мм, долговечность и формуемость звукопоглощающего и изолирующего материала может быть неудовлетворительной. Когда толщина превышает 20 мм, продуктивность может упасть, а стоимость изготовления может возрасти. Кроме того, плотность нетканого полотна может составлять 100-2000 г/м3, предпочтительно, 200-1200 г/м3, более предпочтительно, 300-800 г/м3, с учетом рабочих характеристик и стоимости.
Арамидное нетканое полотно создают путем укладки ткани плотностью 30-100 г/м3, образованной путем прочесывания двух – двенадцатикратного сгиба и непрерывного выполнения предварительной проработки иглой вверх-вниз, проработки иглой вниз-вверх и проработки иглой вверх-вниз, с образованием, таким образом, физических перемычек, которые обеспечивают необходимую толщину, связывающую способность и другие желаемые физические свойства. Игла, используемая для выполнения проработки иглой, может представлять собой шипообразную иглу, имеющую опорный нож 0,5-3 мм и длину иглы (расстояние от рукоятки снаружи от острия) 70-120 мм. Является предпочтительным, чтобы проход иглы мог составлять 30-350 раз/м2.
Точнее говоря, тонина нити для нетканого полотна может составлять 1,5-8,0 денье, толщина слоя негладкой ткани может составлять 6-13 мм, проход иглы может составлять 120-250 раз/м3, а плотность нетканого полотна может составлять 300-800 г/м3.
Внутренняя структура звукопоглощающего и изолирующего материала, изготовленного способом, описанным выше, может быть подтверждена с использованием электронного микроскопа. При наблюдении с помощью электронного микроскопа, звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению имеет распределенные внутри него микрополости размером 1-100 мкм. Микрополости распределены равномерно или неравномерно, с расстановкой 0,1-500 мкм.
В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ ослабления шума шумогенерирующего устройства, включающего в себя: i) проверку трехмерной формы шумогенерирующего устройства; ii) приготовление и формовку звукопоглощающего и изолирующего материала для того, чтобы он частично или полностью соответствовал трехмерной форме устройства; и iii) размещение звукопоглощающего и изолирующего материала рядом с шумогенерирующим устройством.
Устройство относится к шумогенерирующему устройству, включающему в себя мотор, двигатель, выхлопную систему, и т.п. Однако, объем запатентованного устройства не ограничен мотором, двигателем и выхлопной системой. Звукопоглощающий и изолирующий материал может быть изготовлен таким образом, чтобы он частично или полностью соответствовал трехмерной форме устройства. Поскольку звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению подвергается формовке в ходе отверждения связующего вещества, звукопоглощающий и изолирующий материал может быть отформован таким образом, чтобы он частично или полностью соответствовал трехмерной форме устройства.
Выражение «соседний» означает плотное прикрепление звукопоглощающего и изолирующего материала к шумогенерирующему устройству, при обеспечении его расстоянием от шумогенерирующего устройства, или его формовки как часть шумогенерирующего устройства. Выражение «соседний» также включает в себя прикрепление звукопоглощающего и изолирующего материала к элементу, соединенному с шумогенерирующему устройству (например, к другому звукопоглощающему и изолирующему материалу).
ФИГ.3A-3B и ФИГ.4A-4B схематически показывают характерные примеры, в которых звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению применяют для шумогенерирующего устройства автомобиля.
ФИГ.3A-3B схематически показывает пример, в котором звукопоглощающий и изолирующий материал подвергают формовке в качестве детали и применяют для шумогенерирующего устройства автомобиля. ФИГ.3A представляет собой изображение звукопоглощающего и изолирующего материала, отформованного для использования в двигателе автомобиля, а ФИГ.3B показывает пример, в котором звукопоглощающий и изолирующий материал применяют в части двигателя автомобиля.
ФИГ.4A-4B схематически показывает пример, в котором звукопоглощающий и изолирующий материал применяют для шумогенерирующего устройства автомобиля. ФИГ.4A представляет собой изображение звукопоглощающего и изолирующего материала, отформованного для использования в нижней части автомобиля, а ФИГ.4B показывает пример, в котором звукопоглощающий и изолирующий материал прикрепляют к нижней части автомобиля.
Как было описано выше, звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению, в котором поверхностный слой, образованный из нетканого полотна, пропитанного связующим веществом, в котором пропитку связующим веществом применяют для поддержания трехмерной структуры внутри нетканого полотна, укладывают на одной стороне стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала, демонстрирует улучшенное звукопоглощающее свойство, свойство ингибирования пламени, теплоизолирующее свойство и термостойкость и может демонстрировать желаемую эффективность звукопоглощения, без деформации при непосредственном применении для шумогенерирующего устройства, поддерживаемого при высоких температурах 200°C или выше.
Примеры
Здесь и далее, настоящее изобретение более подробно описано через примеры. Однако объем настоящего изобретения не ограничен примерами.
[Примеры] Приготовление звукопоглощающего и изолирующего материала
Пример 1. Приготовление звукопоглощающего и изолирующего материала
1) Приготовление поверхностного слоя, образованного из арамидного нетканого полотна, пропитанного эпоксидной смолой
Мета-арамидное короткое волокно, имеющее предельный кислородный индекс (ПКИ) 40%, температуру термостойкости 300°C, тонину 2 денье и длину 51 мм, было продуто воздухом и преобразовано в ткань плотностью 30 г/м3 путем прочесывания. Ткань была уложена путем перекрывания с 10-кратным изгибанием на конвейерной ленте, функционирующей при 5 м/мин, с использованием горизонтальной оберточной машины. Арамидное нетканое полотно, имеющее плотность 300 г/м3 и толщину 6 мм, было приготовлено путем непрерывного выполнения проработки иглой вверх-вниз, проработки иглой вниз-вверх и проработки иглой вверх-вниз, с проходом иглы 150 раз/м2.
Приготовленное нетканое полотно было погружено в раствор связующего вещества с одним погружением и с одним углом захвата (захват 300%). Раствор связующего вещества содержал 8 мас.% диглицилового эфира бисфенола A, 2 мас.% полимера диглицилового эфира бисфенола A, 0,2 мас.% дициандиамида, 0,02 мас.% диметилмочевины, 10 мас.% цианурата меламина и 79,78 мас.% диметилкарбоната.
Нетканое полотно было извлечено из раствора связующего вещества и высушено при температуре 150°C. Высушенное нетканое полотно содержало 50 весовых частей связующего вещества, исходя из 100 весовых частей нетканого полотна.
2) Приготовление звукопоглощающего и изолирующего материала, в котором поверхностный слой уложен на базовый слой
После последовательной укладки полиэтиленового нетканого полотна, имеющего плотность 100 г/м3, и стекловаты, имеющей плотность 700 г/м3, на него был уложен поверхностный слой толщиной 6 мм, приготовленный на этапе 1). Затем, был приготовлен звукопоглощающий и изолирующий материал, путем термической формовки в течение 2 минут в пресс-форме желаемой формы при температуре 250°C, путем сжатия при давлении 8 кгс/см2.
Сравнительный Пример 1. Приготовление звукопоглощающего и изолирующего материала, образованный из арамидного нетканого полотна
Арамидное нетканое полотно, имеющее плотность 300 г/м3 и толщиной 6 мм, было приготовлено путем пробивания иглой, как было описано в Примере 1, для использования в качестве звукопоглощающего и изолирующего материала.
Сравнительный Пример 2. Приготовление звукопоглощающего и изолирующего материала, образованного из арамидного нетканого полотна, покрытого эпоксидной смолой
Арамидное нетканое полотно, имеющее плотность 300 г/м3 и толщиной 6 мм, было приготовлено путем пробивания иглой, как было описано в Примере 1. Впоследствии, раствор для покрытия, содержащий эпоксидную смолу, был нанесен на поверхность нетканого полотна таким образом, чтобы содержание связующего вещества составляло 50 весовых частей, исходя из 100 весовых частей нетканого полотна. Затем нетканое полотно было отформовано после сушки при температуре 150°C.
Раствор для покрытия, содержащий 8 мас.% диглицилового эфира бисфенола A, 2 мас.% полимера диглицилового эфира бисфенола A, 0,2 мас.% дициандиамида, 0,02 мас.% диметилмоччевины, 10 мас.% цианурата меламина и 79,78 мас.% диметилкарбоната.
Сравнительный Пример 3. Приготовление звукопоглощающего и изолирующего материала, образованного из арамидного нетканого полотна, пропитанного термопластичной смолой
Арамидное нетканое полотно, имеющее плотность 300 г/м3 и толщиной 6 мм, было приготовлено путем пробивания иглой, как было описано в Примере 1. Нетканое полотно было погружено в раствор связующего вещества, высушенного, а затем отформованного.
Раствор связующего вещества представлял собой раствор термопластичной смолы, содержащий 10 мас.% полиэтиленовой смолы, 10 мас.% цианурата меламина и 80 мас.% диметилкарбоната (DMC).
Сравнительный Пример 4. Приготовление звукопоглощающего и изолирующего материала, образованного из нетканого полотна на основе PET, пропитанного эпоксидной смолой
Нетканое полотно на основе полиэтилентерефталата (PET), имеющее плотность 300 г/м3 и толщину 6 мм, было приготовлено путем пробивания иглой, как было описано в Примере 1. Нетканое полотно было погружено в раствор связующего вещества, высушенного, а затем отформованного.
Нетканое полотно на основе PET, приготовленное в Сравнительном Примере 4, подверглось термической деформации, из-за теплоты реакции, полученной в ходе отверждения эпоксидной смолы, и теперь не может быть отформовано, с образованием желаемой формы, поскольку оно было полностью термически деформировано в ходе процессов сушки и термической формовки.
[Тестовый Пример]
<Оценка физических свойств звукопоглощающих и изолирующих материалов>
Физические свойства звукопоглощающих и изолирующих материалов были измерены и сопоставлены следующим образом.
1. Оценка термостойкости
Для оценки термостойкости, звукопоглощающий и изолирующий материал было подвергнут старению в печи при температуре 260°C в течение 300 часов. После поддержания при стандартном состоянии (температура 23±2°C, относительная влажность 50±5%) по меньшей мере в течение 1 часа, был проверен внешний вид и измерена прочность на растяжение. Было визуально проверено, имело ли место какое-либо сморщивание или деформация, отслаивание, разрыхление и растрескивание поверхности. Прочность на растяжение была измерена с использованием устройства типа гантели № 1 для случайно выбранных пяти листов тестовых образцов при скорости 200 мм/мин, при стандартных условиях.
2. Оценка термического цикла
Долговечность звукопоглощающего и изолирующего материала было оценено способом испытания термического цикла. Долговечность была определена после выполнения пяти циклов при следующих условиях.
1) Условие одного цикла
Комнатная температура → высокая температура (150°C x 3 ч) → комнатная температура → низкая температура (-30°C x 3 ч) → комнатная температура → влажная среда (50°C x относительная влажность 95%).
2) Стандарт оценки долговечности
После испытания термического цикла было проверено изменение во внешнем виде. Например, было проверено наличие повреждения, набухания, разрушения и обесцвечивания поверхности. Если не было никаких изменений во внешнем виде, звукопоглощающий и изолирующий материал был оценен как «нет никаких аномалий».
3. Оценка ингибирования пламени
Способность к ингибированию пламени для звукопоглощающего и изолирующего материала была измерена согласно способу испытания воспламеняемости согласно стандарту ISO 3795.
4. Оценка несамовоспламеняемости
Несамовоспламеняемость звукопоглощающего и изолирующего материала была измерена согласно тесту на вертикальное горение UL94.
5. Оценка звукопоглощающего свойства
Звукопоглощающее свойство звукопоглощающего и изолирующего материала было измерено согласно способу по стандарту ISO 354.
6. Оценка воздухопроницаемости
1) Способ оценки
Тестовый образец был установлен на тестере типа тестера Фразье, и было измерено количество воздуха, текущего через образец, установленный вертикально. Площадь поверхности тестового образца, через который был пропущен воздух, составляла 5 см2, а приложенное давление было задано на уровне 125 паскалей (Па).
Тестовый Пример 1. Сопоставление свойств звукопоглощающих и изолирующих материалов, в зависимости от термостойких волокон
В Тестовом Примере 1 были сопоставлены физические свойства звукопоглощающих и изолирующих материалов, приготовленных с различными нитями термостойких волокон. Звукопоглощающие и изолирующие материалы были приготовлены, как было описано в Примере 1, путем приготовления поверхностного слоя и базового слоя, их укладки, с последующей формовкой. Нетканые полотна, используемые для приготовления поверхностного слоя, были приготовлены с использованием нитей, обладающих тониной 2 денье и имеющих длину 51 мм, которые описаны в Таблице 1. Физические свойства приготовленных звукопоглощающих и изолирующих материалов были измерены, как было описано выше. Результат измерения свойств звукопоглощающих и изолирующих материалов, приготовленных с различными термостойкими волокнами, показан в Таблице 1 и в Таблице 2.
Таблица 1
| Физические свойства звукопоглощающих и изолирующих материалов | ||||||||
| Нить 1 |
Нить 2 | Нить 3 | Нить 4 |
Нить 5 | Нить 6 |
Нить 7 |
||
| Нить | Материал нити | Арамид | ПФС | ПИ | ПБИ | ПБО | окси-ПАН | ПК |
| Предельный кислородный индекс | 40 | 30 | 50 | 40 | 60 | 65 | 30 | |
| Температура термостойкости (°C x 1 ч) | 300 | 230 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | |
| Термостойкость | Внешний вид | Нет аномалий | Нет аномалий | Нет аномалий | Нет аномалий | Нет аномалий | Нет аномалий | Нет аномалий |
| Прочность на растяжение (Кгс/см2) | 200 | 180 | 220 | 200 | 210 | 210 | 200 | |
| Термический цикл | Внешний вид | Нет аномалий | Нет аномалий | Нет аномалий | Нет аномалий | Нет аномалий | Нет аномалий | Нет аномалий |
| Ингибирование пламени | Самозатухающее | Самозатухающее | Самозатухающее | Самозатухающее | Самозатухающее | Самозатухающее | Самозатухающее | |
| Несамовоспламеняемость | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый |
Таблица 2
| Частота (Гц) | Скорость звукопоглощения звукопоглощающих и изолирующих материалов | ||||
| Нить 1 (арамид) | Нить 2 (ПФС) | Нить 6 (окси-ПАН) | Нить 7 (ПК) | Базовый слой* | |
| 400 | 0,08 | 0,05 | 0,08 | 0,05 | 0,08 |
| 500 | 0,10 | 0,06 | 0,09 | 0,06 | 0,09 |
| 630 | 0,16 | 0,09 | 0,13 | 0,08 | 0,18 |
| 800 | 0,23 | 0,15 | 0,22 | 0,19 | 0,25 |
| 1000 | 0,35 | 0,30 | 0,35 | 0,26 | 0,39 |
| 1250 | 0,44 | 0,39 | 0,45 | 0,37 | 0,52 |
| 1600 | 0,59 | 0,49 | 0,57 | 0,31 | 0,66 |
| 2000 | 0,70 | 0,66 | 0,68 | 0,48 | 0,74 |
| 2500 | 0,79 | 0,71 | 0,80 | 0,67 | 0,79 |
| 3150 | 0,83 | 0,80 | 0,85 | 0,78 | 0,83 |
| 4000 | 0,86 | 0,83 | 0,88 | 0,84 | 0,89 |
| 5000 | 0,99 | 0,95 | 0,92 | 0,83 | 0,96 |
| 6300 | 0,98 | 0,96 | 0,98 | 0,89 | 0,97 |
| 8000 | 0,99 | 0,95 | 0,89 | 0,95 | 0,98 |
| 10000 | 0,98 | 0,97 | 0,99 | 0,95 | 0,95 |
| * Базовый слой: базовый слой, используемый на этапе 2) Примера 1; приготовленный путем укладки стекловаты, имеющей плотность 700 г/м3, и полиэтиленового нетканого полотна, имеющего плотность 100 г/м3; толщина=10 мм. |
Как видно из Таблицы 1 и Таблицы 2, все звукопоглощающие и изолирующие материалы, приготовленные с использованием термостойкого волокна, имеющего предельный кислородный индекс 25% или более и температурой термостойкости 150°C или более, как представлено настоящим изобретением, продемонстрировали удовлетворительную термостойкость, долговечность, ингибирование пламени, несамовоспламеняемость и звукопоглощающее свойство. Следовательно, было подтверждено, что стандартные термостойкие волокна, известные как суперволокна, можно использовать в качестве материала нетканого полотна звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению.
Тестовый Пример 2. Сопоставление свойств звукопоглощающих и изолирующих материалов, в зависимости от плотности нетканого полотна
В Тестовом Примере 2 звукопоглощающие и изолирующие материалы были приготовлены таким же образом, что и в Примере 1, с использованием нетканых полотен, имеющих различные плотности в поверхностных слоях. Эффективность звукопоглощения приготовленных звукопоглощающих и изолирующих материалов показана на Фиг.5.
Как видно из ФИГ.5, эффективность звукопоглощения звукопоглощающего и изолирующего материала была лучшей, когда было использовано нетканое полотно, имеющее плотность 600 г/м3, чем когда было использовано нетканое полотно, имеющее плотность 300 г/м3.
Тестовый Пример 3. Оценка физических свойств звукопоглощающих и изолирующих материалов
В Тестовом Примере 3 были сопоставлены свойства звукопоглощающих и изолирующих материалов, в зависимости от способа, в соответствии с которым термоотверждающееся связующее вещество было нанесено на нетканое полотно, используемое в поверхностных слоях.
То есть, иными словами, была сопоставлена скорость звукопоглощения звукопоглощающих и изолирующих материалов, приготовленных путем пропитывания (Пример 1) и нанесения (Сравнительный Пример 2) термоотверждающегося связующего вещества. Результат измерения скорости звукопоглощения звукопоглощающего и изолирующего материала, образованного из нетканого полотна (Сравнительный Пример 1), звукопоглощающего и изолирующего материала, на который было нанесено термоотверждающееся связующее вещество (Сравнительный Пример 2), звукопоглощающего и изолирующего материала, в котором термоотверждающимся связующим веществом было пропитано нетканое полотно (поверхностный слой Примера 1), и звукопоглощающего и изолирующего материала, в котором нетканое полотно, пропитанное термоотверждающимся связующим веществом, было уложено в качестве поверхностного слоя (звукопоглощающий и изолирующий материал согласно Примеру 1), показан в Таблице 3.
Таблица 3
| Частота (Гц) | Скорость звукопоглощения | |||
| Сравнительный Пример 1 | Сравнительный Пример 2 | Поверхностный слой согласно Примеру 1 | Звукопоглощающий и изолирующий материал согласно Примеру 1 | |
| 400 | 0,01 | 0,02 | 0,08 | 0,10 |
| 500 | 0,03 | 0,03 | 0,10 | 0,14 |
| 630 | 0,12 | 0,05 | 0,16 | 0,19 |
| 800 | 0,16 | 0,08 | 0,23 | 0,32 |
| 1000 | 0,26 | 0,12 | 0,35 | 0,52 |
| 1250 | 0,32 | 0,15 | 0,44 | 0,69 |
| 1600 | 0,39 | 0,22 | 0,59 | 0,72 |
| 2000 | 0,48 | 0,29 | 0,70 | 0,77 |
| 2500 | 0,64 | 0,40 | 0,79 | 0,78 |
| 3150 | 0,63 | 0,57 | 0,83 | 0,84 |
| 4000 | 0,72 | 0,68 | 0,86 | 0,88 |
| 5000 | 0,80 | 0,77 | 0,99 | 0,99 |
| 6300 | 0,78 | 0,82 | 0,98 | 0,99 |
| 8000 | 0,89 | 0,98 | 0,99 | 0,99 |
| 10000 | 0,90 | 0,98 | 0,98 | 0,99 |
Звукопоглощающий и изолирующий материал, представленный в настоящем изобретении, обладает структурой, в которой нетканое полотно, пропитанное термоотверждающимся связующим веществом, уложено в качестве поверхностного слоя на базовом слое, образованном из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала. Как видно из Таблицы 3, звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению продемонстрировал лучшую скорость звукопоглощения во всех диапазонах частот, по сравнению со Сравнительным Примером 1 (нетканое полотно) и Сравнительным Примером 2 (нетканое полотно, покрытое связующим веществом). Из Таблицы 3 видно, что термоотверждающееся слой нетканого полотна, пропитанного связующим веществом (соответствующий поверхностный слой звукопоглощающего и изолирующего материала согласно настоящему изобретению) показывает лучший звукопоглощающий эффект, по сравнению со Сравнительным Примером 1 и Сравнительным Примером 2, и звукопоглощающий эффект заметно повышается, когда его укладывают на базовый слой (стандартный звукопоглощающий и изолирующий материал).
Напротив, звукопоглощающий и изолирующий материал согласно Сравнительному Примеру 2, в котором было использовано нетканое полотно, на который было нанесено термоотверждающееся связующее вещество, продемонстрировал более низкую скорость звукопоглощения, чем у нетканого полотна (Сравнительный Пример 1) в диапазоне частот 400-5000 Гц.
Тестовый Пример 4. Оценка эффективности теплоизоляции звукопоглощающих и изолирующих материалов
В Тестовом Примере 4 была оценена эффективность теплоизоляции поверхностного слоя Примера 1 (арамидное нетканое полотно, пропитанное связующим веществом) и звукопоглощающих и изолирующих материалов, приготовленных в Сравнительном Примере 1 (арамидное нетканое полотно) и в Сравнительном Примере 3 (арамидное нетканое полотно, пропитанное термопластичной смолой). После применения нагрева при температуре 1000°C с одной стороны образца толщиной 25 мм каждого звукопоглощающего и изолирующего материала в течение 5 минут, температура было измерена на противоположной стороне образца.
Температура, измеренная на противоположной стороне звукопоглощающего и изолирующего материала, составляла температуру 250°C для поверхностного слоя согласно Примеру 1 и температуру 350°C для звукопоглощающего и изолирующего материала согласно Сравнительному Примеру 1. Следовательно, было подтверждено, что звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению, в котором в качестве пропитки была использована термоотверждающаяся смола, демонстрирует повышенную эффективность теплоизоляции. Напротив, как только применяется нагрев при температуре 1000°C, звукопоглощающий и изолирующий материал, пропитанный термопластичной смолой, согласно Сравнительному Примеру 3 расплавляется и деформируется.
Следовательно, видно, что звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению обладает очень хорошим теплоизолирующим свойством.
Тестовый Пример 5. Сопоставление эффективности теплоизоляции с алюминиевой теплоизолирующей пластиной
В Тестовом Примере 5 эффективность теплоизоляции звукопоглощающего и изолирующего материала согласно Примеру 1 было сопоставлено с эффективностью теплоизоляции алюминиевой теплоизолирующей пластины. При приложении одинакового нагрева с одной стороны звукопоглощающего и изолирующего материала и теплоизолирующей пластины при температуре 250 ºC, температура на противоположной стороне была измерена со временем. Результат показан на Фиг.6.
Как видно из ФИГ.6, звукопоглощающий и изолирующий материал согласно настоящему изобретению продемонстрировал лучшую эффективность теплоизоляции, с температурой термостойкости, по меньшей мере на 11°C более низкой, по сравнению с температурой для алюминиевой теплоизолирующей пластины.
Тестовый Пример 6. Сопоставление свойств звукопоглощающего и изолирующего материала, в зависимости от содержания связующего материала
Поверхностные слои звукопоглощающих и изолирующих материалов были приготовлены таким же образом, что и в Примере 1. Арамидное нетканое полотно, пропитанное эпоксидной смолой, было высушено, для получения различного конечного содержания связующих материалов. Содержание связующего материала было представлено в виде весовых частей связующего вещества, включенного в звукопоглощающий и изолирующий материал, исходя из 100 весовых частей высушенного нетканого полотна.
Результат сопоставления механических свойств и скорости звукопоглощения звукопоглощающих и изолирующих материалов, приготовленных с различным содержанием связующих материалов, показан в Таблице 4 и в Таблице 5.
Таблица 4
| Физические свойства звукопоглощающих и поверхностных слоев с различным содержанием связующих материалов | |||||
| Содержание связующего материала (весовые части) | 0 | 10 | 50 | 100 | 200 |
| Воздухопроницаемость (мл/см2·с) | 500 | 380 | 350 | 320 | 210 |
| Прочность на растяжение (кг/см2) | 40 | 60 | 200 | 240 | 310 |
| Несамовоспламеняемость | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый |
Таблица 5
| Частота (Гц) | Скорость звукопоглощения поверхностных слоев с различным содержанием связующих материалов | ||||
| 0 весовых частей |
10 весовых частей | 50 весовых частей | 100 весовых частей | 200 весовых частей | |
| 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 видно из Таблицы 4 и Таблицы 5, скорость звукопоглощения была более высокой, когда нетканое полотно было пропитано связующим веществом, по сравнению с нетканым полотном, не пропитанным связующим веществом. Также, было подтверждено, что скорость звукопоглощения звукопоглощающего и изолирующего материала можно регулировать путем регулирования содержания связующего материала.
Тестовый Пример 7. Сопоставление свойств звукопоглощающего и изолирующего материала, в зависимости от связующих веществ
Поверхностные слои звукопоглощающих и изолирующих материалов, которые были пропитаны 50 весовыми частями связующего вещества, исходя из 100 весовых частей арамидного нетканого полотна, были приготовлены таким же образом, что и в Примере 1. Смолы, описанные в Таблице 6, были использованы в качестве связующего вещества.
Результат сопоставления механических свойств и скоростей звукопоглощения поверхностных слоев звукопоглощающих и изолирующих материалов, приготовленных с различными связующими веществами, показан в Таблице 6.
Таблица 6
| Физические свойства звукопоглощающих и изолирующих материалов с различными связующими веществами | |||||
| Связующее вещество - смола | Эпоксидная | Фенольная | Мочевинная | Меламиновая | Полиуретановая |
| Температура термостойкости (°C x 1 ч) | 300 | 260 | 190 | 300 | 200 |
| Прочность на растяжение (кг/см2) | 200 | 165 | 180 | 180 | 170 |
| Ингибирование пламени | Самозатухающее | Самозатухающее | Самозатухающее | Самозатухающее | Самозатухающее |
| Несамовоспламеняемость | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый | Невоспламеняемый |
1. Звукопоглощающий и изолирующий материал, содержащий:
- базовый слой, образованный из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала; и
- поверхностный слой, сформированный погружением нетканого полотна, содержащего 30-100 мас.% термостойкого волокна, в раствор связующего вещества,
при этом поверхностный слой уложен на одной стороне базового слоя, раствор связующего вещества содержит 1-30 мас.% связующего вещества, 0,1-10 мас.% отвердителя, 0,01-5 мас.% катализатора, 1-30 мас.% ингибитора горения и 40-95 мас.% растворителя, и
связующее вещество присутствует в том же слое, что и нетканое полотно, и поддерживает трехмерную структуру внутри нетканого полотна, причем связующее вещество равномерно распределено и прикреплено к поверхности нитей нетканого полотна и поддерживает или дополнительно образует микрополости нетканого полотна.
2. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.1, в котором базовый слой и поверхностный слой уложены с помощью адгезива, нагрева или давления.
3. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.2, в котором адгезив представляет собой связующее вещество, включенное в поверхностный слой.
4. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.3, в котором адгезив представляет собой термоотверждающуюся смолу.
5. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.1, в котором каждый слой из базового слоя и поверхностного слоя образован из одиночного слоя или из нескольких слоев.
6. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.5, в котором базовый слой имеет толщину 5-50 мм, а поверхностный слой имеет толщину 0,1-5 мм.
7. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.1, в котором базовый слой образован из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала, образованного по меньшей мере из одного материала, выбранного из группы, состоящей из полэтилентерефталатного волокна, полипропиленового волокна, полиэтиленового волокна, полиамидного волокна, стекловаты, полиуретанового волокна и меламинового волокна.
8. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.1, в котором нетканое полотно, составляющее поверхностный слой, имеет плотность 100-2000 г/м3.
9. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.1, в котором термостойкое волокно, составляющее нетканое полотно, имеет предельный кислородный индекс (ПКИ) 25% или более и температуру термостойкости 150°C или более.
10. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.9, в котором термостойкое волокно представляет собой одно или более волокон, выбранных из группы, состоящей из арамидного волокна, волокна полифениленсульфида (ПФС), волокна оксидированного полиакрилонитрила (окси-ПАН), волокна полиимида (ПИ), волокна полибензимидазола (ПБИ), волокна полибензоксазола (ПБО), волокна политетрафторэтилена (ПТФЭ), волокна поликетона (ПК), металлического волокна, углеродного волокна, стекловолокна, базальтового волокна, кремнеземного волокна и керамического волокна.
11. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.10, в котором термостойкое волокно представляет собой арамидное волокно, обладающее тониной 1-15 денье.
12. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.1, в котором связующее вещество, включенное в поверхностный слой, представляет собой термоотверждающуюся смолу.
13. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.4 или 12, в котором термоотверждающаяся смола представляет собой эпоксидную смолу.
14. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.13, в котором эпоксидная смола представляет собой один или более эпоксидных смол, выбранных из группы, состоящей из диглицилового эфира бисфенола A, диглицилового эфира бисфенола B, диглицилового эфира бисфенола AD, диглицилового эфира бисфенола F, диглицилового эфира бисфенола S, диглицилового эфира полиоксипропилена, полимера диглицилового эфира бисфенола A, диглицилового эфира фосфазена, новолачной эпоксидной смолы бисфенола A, новолачной эпоксидной смолы фенола и новолачной эпоксидной смолы o-крезола.
15. Звукопоглощающий и изолирующий материал по любому из пп.1-12, причем звукопоглощающий и изолирующий материал сформован для получения трехмерной формы, соответствующей форме, на которую наносят звукопоглощающий и изолирующий материал.
16. Звукопоглощающий и изолирующий материал по п.15, причем звукопоглощающий и изолирующий материал предназначен для автомобиля.
17. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.1, содержащий:
a) погружение нетканого полотна, содержащего 30-100 мас.% термостойкого волокна, в раствор связующего вещества;
b) формирование поверхностного слоя путем сушки нетканого полотна; и
c) укладку поверхностного слоя на одну сторону базового слоя, образованного из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала,
при этом раствор связующего вещества содержит 1-30 мас.% связующего вещества, 0,1-10 мас.% отвердителя, 0,01-5 мас.% катализатора, 1-30 мас.% ингибитора горения и 40-95 мас.% растворителя, и
связующее вещество равномерно распределено и прикреплено к поверхности нитей нетканого полотна и поддерживает или дополнительно образует микрополости нетканого полотна.
18. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.17, который дополнительно содержит, после c), d), формовку звукопоглощающего и изолирующего материала при высокой температуре.
19. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.17, в котором сушку на этапе b) выполняют при температуре 70-200°C, а поверхностный слой, образованный путем сушки, содержит 1-300 весовых частей связующего вещества, исходя из 100 весовых частей нетканого полотна.
20. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.17, в котором укладка на этапе c) достигается с помощью адгезива, нагрева или давления.
21. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.20, в котором адгезив представляет собой связующее вещество, включенное в поверхностный слой.
22. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.21, в котором адгезив представляет собой термоотверждающуюся смолу.
23. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.17, в котором каждый слой из базового слоя и поверхностного слоя образован из одиночного слоя или из нескольких слоев.
24. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.17, в котором базовый слой образован из стандартного звукопоглощающего и изолирующего материала, образованного по меньшей мере из одного материала, выбранного из группы, состоящей из полэтилентерефталатного волокна, полипропиленового волокна, полиэтиленового волокна, полиамидного волокна, стекловаты, полиуретанового волокна и меламинового волокна.
25. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.17, в котором термостойкое волокно, составляющее нетканое полотно, имеет предельный кислородный индекс (ПКИ) 25% или более и температуру термостойкости 150°C или более.
26. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.25, в котором термостойкое волокно представляет собой одно или более волокон, выбранных из группы, состоящей из арамидного волокна, волокна полифениленсульфида (ПФС), волокна оксидированного полиакрилонитрила (окси-ПАН), волокна полиимида (ПИ), волокна полибензимидазола (ПБИ), волокна полибензоксазола (ПБО), волокна политетрафторэтилена (ПТФЭ), волокна поликетона (ПК), металлического волокна, углеродного волокна, стекловолокна, базальтового волокна, кремнеземного волокна и керамического волокна.
27. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.26, в котором термостойкое волокно представляет собой арамидное волокно, обладающее тониной 1-15 денье и имеющее длину нити 20-100 мм.
28. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.17, в котором нетканое полотно имеет толщину 3-20 мм и плотность 100-2000 г/м3.
29. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.17, в котором нетканое полотно образовано путем непрерывного иглопробивания вверх-вниз, иглопробивания вниз-вверх и иглопробивания вверх-вниз.
30. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.29, в котором нетканое полотно образовано с проходом иглы 30-350 раз/м2.
31. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.17, в котором связующее вещество представляет собой термоотверждающуюся смолу.
32. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.22 или 31, в котором термоотверждающаяся смола представляет собой эпоксидную смолу.
33. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по п.32, в котором эпоксидная смола представляет собой одну эпоксидную смолу или более, выбранную из группы, состоящей из диглицилового эфира бисфенола A, диглицилового эфира бисфенола B, диглицилового эфира бисфенола AD, диглицилового эфира бисфенола F, диглицилового эфира бисфенола S, диглицилового эфира полиоксипропилена, полимера диглицилового эфира бисфенола A, диглицилового эфира фосфазена, новолачной эпоксидной смолы бисфенола A, новолачной эпоксидной смолы фенола и новолачной эпоксидной смолы o-крезола.
34. Способ изготовления звукопоглощающего и изолирующего материала по любому из пп.17-31, в котором звукопоглощающий и изолирующий материал предназначен для автомобиля.
35. Способ ослабления шума шумогенерирующего устройства, содержащий:
i) проверку трехмерной формы шумогенерирующего устройства;
ii) приготовление и формовку звукопоглощающего и изолирующего материала по любому из пп.1-13, для того чтобы он частично или полностью соответствовал трехмерной форме устройства; и
iii) размещение звукопоглощающего и изолирующего материала рядом с шумогенерирующим устройством.
36. Способ ослабления шума шумогенерирующего устройства по п.35, в котором устройство представляет собой мотор, двигатель или выхлопную систему.
37. Способ ослабления шума шумогенерирующего устройства по п.35, в котором звукопоглощающий и изолирующий материал помещают рядом с шумогенерирующим устройством путем прикрепления звукопоглощающего и изолирующего материала к шумогенерирующему устройству, с обеспечением звукопоглощающего и изолирующего материала на расстоянии от шумогенерирующего устройства, или формовки звукопоглощающего и изолирующего материала как части шумогенерирующего устройства.
