CN101946050A - 具有漫反射性阻隔面料的吸声顶板砖 - Google Patents

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CN101946050A CN2008801272769A CN200880127276A CN101946050A CN 101946050 A CN101946050 A CN 101946050A CN 2008801272769 A CN2008801272769 A CN 2008801272769A CN 200880127276 A CN200880127276 A CN 200880127276A CN 101946050 A CN101946050 A CN 101946050A
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Abstract

本发明涉及一种吸声顶板砖，所述吸声顶板砖包括具有两个主表面的吸声材料芯和在其至少一个主表面上覆盖所述芯的面料。所述面料包括具有粘合表面和多个孔的多孔闪纺丛丝的薄膜原纤片材，所述多个孔具有介于约100nm和约20,000nm之间的孔径和小于约20,000nm的平均孔径。所述面料具有较高的光漫反射率和大于约86％的反射率。使用所述面料可提高在低于约1200Hz频率下的环境声音的吸声性。所述面料可提供对水分和包括微生物的粒子的阻挡，使得所述顶板砖适用于对清洁度要求苛刻的环境中。

Description

具有漫反射性阻隔面料的吸声顶板砖
发明背景
1.发明领域
本发明涉及用于建筑物内部的顶板砖。
2.相关领域描述
吸声顶板砖用于降低给定区域如建筑物内部中的噪音量和/或回响在本领域中是已知的。在此类顶板砖中，吸声材料(即具有高吸声系数的材料)芯在声波冲击并进入吸声材料时通过吸收声能降低噪音。许多已知的吸声材料由未固结或部分固结的蓬松纤维材料(包括压缩纤维、回收纤维或廉价材料、玻璃纤维或矿物纤维絮及毡)形成，这些材料均需要面料以容纳纤维材料芯。其他已知的吸声芯材包括泡沫、具有蜂窝结构的材料、微穿孔材料、以及利用气隙的吸声材料，它们也利用保护性和/或装饰性面料以用于建筑物内部。
用于覆盖吸声顶板砖的面料起到耐用覆盖物的作用，在处理、使用和维护期间对芯进行保护。为了增强吸声性，希望用于覆盖吸声材料的面料为透声或吸声的但不会反射声音的材料。反射声音的面料会不利地增大环境噪音。用于覆盖吸声顶板砖的已知面料包括织物、非织造片材、纸材、薄膜和穿孔固体材料。
美国专利5,824,973和6,877,585公开了一种可用作顶板砖的吸声层压板，所述吸声层压板包括：多孔绝缘基底，以及气流阻力介于200和1210瑞利之间的纸材、织物或穿孔薄膜面料片材。美国专利申请公布2007/0151800公开了一种隔音薄片材料，该隔音薄片材料包括主要吸声片材和致密的多孔膜，后者可以是纺粘纤维网、熔喷纤维网、射流喷网纤维网、梳理或气流成网短纤维网、织造纤维网、湿法纤维网或此类纤维网的组合并具有约5,000瑞利或更小的气流阻力。美国专利3,858,676公开了一种尤其适用于500Hz以下频率的吸声薄板及其在吊顶系统中的用途，其中该板包括：穿孔的背衬、具有12至2,140g/m2的基重和300至1,800瑞利的气流比阻的重纺织物面料、以及玻璃纤维芯。美国专利5,832,685公开了一种自承吸声板及其在吊顶系统中的用途，其包括具有约10至15盎司/平方码基重的非织造织物，该非织造织物可以是纺粘织物或包含粘结短纤维的织物。这些已知的面材料具有易于侵入水、灰尘、霉菌和微生物的缺点，从而限制了它们在苛刻环境中的应用。
希望顶板砖面料的表面以漫射、均匀分布的方式反射可见光，而不是仅以等于入射角的角度反射光线的镜面(镜状)反射。漫射或朗伯反射是光从材料上均匀的漫反射。根据朗伯余弦定律，对于观察者而言，在所有方向上都不存在方向依赖性。漫反射源于材料表面特征的外部光散射与材料内部特征的内部光散射的组合。例如，内部光散射可由诸如孔和颗粒的材料内部特征引起。当特征的平均直径略小于入射光波长的一半时，对于具有密布的折射率不均匀性的材料，单位特征体积的光散射横截面最大。当散射特征的折射率与散布该特征的相的折射率之间具有较大的差值时，光散射的程度也会增大。
期望得到适用于多种苛刻环境中的、具有光漫反射率与吸声性组合的吸声顶板砖。
发明概述
根据一个实施方案，本发明涉及顶板砖，所述顶板砖包括：
具有两个主表面的吸声材料芯；和
用于在其至少一个主表面上覆盖芯的面料，该面料包括具有粘合表面的闪纺丛丝的薄膜原纤片材，该面料具有不大于约140g/m2的基重，包括多个孔，所述孔具有介于约100nm和约20,000nm之间的孔径和小于约20,000nm的平均孔径，并具有大于约86％的光反射率。
根据另一个实施方案，本发明涉及提高环境中的吸声性和光反射的方法，该方法包括：
(a)提供具有被闪纺片材的面料覆盖的吸声材料芯的顶板砖，其中闪纺片材面料具有多个孔，所述孔具有介于约100nm和约20,000nm之间的孔径和小于约20,000nm的平均孔径，并具有大于约86％的光反射率；和
(b)将该顶板砖置于环境中以使顶板砖吸收环境声音并反射光线。
附图简述
图1为描绘闪纺片材的吸声、反射和声音透射的图表(封闭测量)。
图2为描绘闪纺片材的吸声、反射和声音透射的图表(无回声测量)。
图3为无面料的吸声体与两个具有面料(可用于根据本发明的顶板砖)的吸声体的吸声系数的对比图。
发明详述
根据本发明的实施方案，提供了一种具有吸声性、光漫反射率以及抗细小粒子、微生物和水分侵入性的有利组合的顶板砖。根据本发明的顶板砖具有耐用、防水、低变应原、不脱毛、不释放气体并能抗水分、灰尘、霉菌和微生物侵入但不会妨碍反射率和吸声性的面料。
术语“吸声性”和“吸声”在本文中一般指材料吸收入射声波的能力。
术语“漫反射率”是指光从材料的均匀漫反射。根据朗伯余弦定律，对观察者而言，在所有方向上都不存在方向依赖性。漫反射率约等于总反射率减去镜面反射率。
本发明的吸声顶板砖包括吸声芯和覆盖所述芯的至少一个表面的非织造面料。面料是透声的，因为面料不会削弱芯的吸声能力，或者面料可以增强顶板砖芯的吸声能力。非织造面料包括具有粘合表面的闪纺丛丝的薄膜原纤片材。所谓“粘合表面”是指片材的表面被固结和/或粘结。粘结方法可以是本领域中已知的任何方法，包括但不限于热压延、通气粘结和点粘结。可用任何已知的合适粘结技术将芯和面料彼此粘结，如粘合剂粘结、溶剂粘结、超声波粘结、热粘结、点粘结、缝编法等。然后将粘结的材料切割成顶板砖。
吸声芯包含任何已知的吸声材料和/或气隙。根据ASTM C423安装方法A测量(无气隙)，芯具有介于约0.3和约0.9之间的降噪系数(NRC)。合适的吸声材料包括：非织造织物，例如纺粘非织造材料、梳理非织造材料、针刺非织造材料、气流成网非织造材料、湿法成网非织造材料、射流喷网非织造材料、纺粘-熔喷-纺粘复合非织造材料和熔喷非织造材料；织造织物；针织织物；三维网，包括蜂窝结构和泡沫；它们的组合等。术语“非织造材料”是指包含多根无规分布的纤维的纤维网。纤维可以是短纤维或连续纤维。纤维可包含一种材料或多种材料，也可以是不同纤维的组合，或者是分别包含不同材料的类似纤维的组合。其他适于用作芯的材料为泡沫，例如开孔三聚氰胺泡沫、聚酰亚胺、聚烯烃和聚氨酯泡沫；以及穿孔片材。根据本发明的优选实施方案，芯基本上不含挥发性有机化合物(VOC)。一种优选的材料为不含甲醛的玻璃纤维絮。一般来讲，芯材越厚，顶板砖的吸声能力将越强，尤其是在低频下。经面料覆盖的气隙可起到吸收芯的作用。
与包括顶板砖在内的吸声制品一起使用的透声面料是本领域已知的。根据吸声需要，此类面料通常具有介于约5％和约50％之间的开口面积，即表面上孔的面积占总表面积的比例。如果不要求高频吸收，那么5-15％的开口面积是合适的。(M.D.Egan，“Architectural Acoustics”，J.RossPublishing，2007年，第74-76页)。开口面积百分比和孔径通过决定临界频率而影响透声性，临界频率是在其后吸声性会迅速降低的频率。在大于其时吸声性迅速降低的临界频率(fc)可以用下式估算：
fc～40P/D
其中：
fc代表临界频率(Hz)
P代表开口面积(％)
D代表孔径(英寸)
已知的透声面料的实例包括织造网、低密度织物和非织造稀松布。此类面料的缺点是阻隔性极低，例如抗水、灰尘和/或微生物侵入性。
用于本发明顶板砖的面料高度抗水和细小粒子(包括微生物)的侵入。面料的空隙分数(即1减去固体分数)介于约0.5和约0.7之间。根据压汞法(H.M.Rootare，“A Review of Mercury Porosimetry”，Advanced Experimental Techniques in Powder Metallurgy，PlenumPress，1970年，第255-252页)测得，面料具有介于约100nm和约20,000nm之间、甚至介于约100nm和约1.500nm之间的孔径。就本发明的目的而言，这些孔包括纤维内部的孔和纤维之间的孔。纤维内部的孔在整个纤维内部无规分布并具有约100nm至约1,000nm的平均孔径。纤维之间的孔为在丛丝的薄膜原纤片材中的纤维之间无规分布的空隙。丛丝的薄膜原纤片材的多孔结构由这两种类型的孔组成，从而形成迂曲的孔结构，而不是存在于机械穿孔的现有技术面料中的通孔结构。面料的平均孔径小于约20,000nm，甚至小于约5,000nm，甚至小于约2,000nm，甚至小于约1,000nm，以及甚至介于约10nm和约1,000nm之间。介于10nm和1000nm之间的孔径代表纤维内部的孔。对直径介于10nm至1000nm之间的孔的体积求和，可得到纤维内部的孔的体积，就本发明的目的而言，称为V孔。比孔体积SPV(单位cm3/m2)定义为非织造片材的基重(单位g/m2)与给定平均直径的孔的片材孔体积(单位cm3/g)的数学乘积，如转让给DuPont的美国专利公布2006/0262310中所公开。
就某些用途而言，例如其中吸收材料不含灰尘或支持微生物生长的营养物质的情况，可能有利的是对面料进行机械穿孔以打开结构并增大临界频率值。已发现，通过在面料上穿孔，顶板砖的总体吸声能力可得以提高。
就某些用途而言，希望顶板砖的面料可阻隔微生物，包括细菌、病毒和霉菌。根据ASTM F2638-07和ASTM F1608进行测量，面料具有至少约2或甚至至少约4的对数下降值(LRV)，该值为微生物过滤能力的量度。希望面料的LRV与流量或时间无关，使得面料具有稳定的阻隔效率，并且不会在使用中随时间推移而阻力增大，例如与已知的层压纸情况一样。面料还不含支持微生物(包括细菌、酵母菌和真菌)生长的营养物质，无需任何附加的抗菌或抗真菌处理。
用于本发明顶板砖的非织造面料包括通过闪蒸纺丝形成的丛丝的薄膜原纤片材，在本文中也可互换地称为闪纺丛丝的薄膜原纤片材或闪纺片材。本发明的非织造面料重量轻、薄而结实。面料的基重小于约140g/m2，甚至介于约34g/m2和约120g/m2之间。面料的厚度不超过约1mm，甚至介于约0.02mm和约0.40mm之间，以及甚至介于约0.10mm和约0.25mm之间。之前使用的薄面材料具有微不足道的吸声能力和低水平的强度和耐久性。根据本发明的闪纺面料可赋予高度的各向同性强度和耐久性，这对于本发明顶板砖的组装和处理以及稳定的长期性能非常重要。根据ASTM D5035进行测量，面料在纵向和横向上的优选拉伸强度均不小于约20N/2.54cm。
过去常认为，对于有效的吸声性而言，待吸收的声音的波长和吸声材料的厚度应在同一个数量级上。图1示出了当在阻抗管中以封闭构型进行测试时，用作非织造面料的闪纺丛丝片材的声反射系数接近1.0，未检测到声音吸收。相比之下，如图2所示，同一闪纺丛丝片材令人惊讶地表现出吸声性，这通过在低频和中频范围下(例如介于约200和约1200Hz之间)在无回声构造(阻抗管中在片材后具有气隙)中测试时介于0和0.2之间的吸收系数和较低的声反射得到证明。之前认为，只有具有连续通孔的厚材料和厚穿孔面料在接近各个孔的共振频率(Helmholtz共振器)并在面料后具有封闭气隙时才能充当吸声体。令人惊讶的是，本发明的顶板砖面料虽然没有通孔而且非常薄，但是却发现它们在低频和中频范围可增强吸声能力。
闪纺片材通过下述一般工艺制成，该工艺也在美国专利3,860,369中有所公开。闪蒸纺丝工艺在具有除蒸气口和从中移出工艺中所制备的薄片材料的开口的腔室内进行。在高温高压下制备聚合物溶液并提供给腔室。溶液的压力高于浊点压力，后者为聚合物完全溶解于纺丝剂，形成均匀单相混合物的最低压力。单相聚合物溶液通过松弛孔口进入较低压力的(或松弛)腔室中，其中溶液分成两相液-液分散体。分散体的一个相为主要包含纺丝剂的富纺丝剂相，分散体的另一相为包含大部分聚合物的富聚合物相。使此两相液-液分散体强制通过喷丝头进入压力低得多(优选大气压)的区域，在此区域中纺丝剂迅速蒸发(闪蒸)，聚烯烃从喷丝头出来形成丛丝，它们下沉形成闪纺片材。在闪蒸过程中，杂质随着纺丝剂被闪蒸除去，使得所得的闪纺片材不含杂质。
如本文所用的术语“丛丝状”或“丛丝”是指随机长度的并具有小于约4微米的平均原纤厚度和小于约25微米的中值宽度的大量薄的、带状薄膜原纤的三维整体网状物。在丛丝结构中，薄膜原纤通常共延地与结构的纵向轴线对齐，并且其在结构的整个长度、宽度和厚度上的各处以不规则的间断地连接和分离以形成连续的三维网状物。在美国专利3,081,519和3,227,794中更详细地描述了此类结构。
将片材固结，这涉及在带和固结辊之间将片材压成具有足以在腔室外处理的强度的结构。然后在腔室外将片材收集到收卷辊上。接着可采用本领域已知的方法如热粘结、通气粘结以及点粘结来粘结片材。
闪纺面料的薄膜原纤的直径(即介于约4微米和约25微米之间)在超声波波长的范围内。在介于约100Hz和约1600Hz之间的频率下，声音的波长比薄膜原纤的直径大若干个数量级。然而，根据本发明的面料的薄丛丝的薄膜原纤令人惊讶地增强了吸声体在介于约100Hz和约1600Hz之间，甚至在介于约100Hz和约1200Hz之间的吸声性。这是最经常由机械设备和人声发出的频率范围，因此最经常地以不可取的噪声出现在建筑物内部。不受理论的束缚，据信当将片材用作芯的至少一个表面上的面料时，闪纺片材的丛丝的薄膜原纤的孔径分布可提高吸声材料芯或气隙的吸声能力。此外，还令人惊讶地发现闪纺片材表现出极高的气流阻力。
可用于制备根据本发明的吸声顶板砖面料的聚合物包括聚烯烃(如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和聚丁烯)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-马来酸酐、乙烯基塑料(如聚氯乙烯(PVC))、丙烯酸、丙烯腈基树脂、缩醛、全氟聚合物、氢氟聚合物、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、芳族聚酰胺、聚芳酯、聚碳酸酯、聚酯(如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN))、聚酮、聚亚苯基醚、聚苯硫醚和聚砜。在这些聚合物中优选的是聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯。如本文所用的术语“聚乙烯”不仅包括乙烯的均聚物，还包括其中至少85％的重复单元来自乙烯的共聚物。优选的聚乙烯为线性高密度聚乙烯，其具有约130°至137℃的熔点范围上限，0.94至0.98g/cm3范围内的密度，以及介于0.1至100之间、优选地介于0.1和4之间的熔融指数(由ASTM D-1238-57T条件E定义)。如本文所用的术语“聚丙烯”不仅包括丙烯的均聚物，还包括其中至少85％的重复单元来自丙烯单元的共聚物。
非织造面料还可以包含分散在非织造基底的纤维的聚合物中的已知的UV稳定剂、抗静电剂、颜料和/或阻燃剂。
顶板砖的面料具有阻隔性(即，抗水、灰尘和/或微生物侵入性)和孔隙率的理想组合，从而得到高空气流速或渗透性以及良好的声学性能。吸声性取决于声阻抗，而声阻抗由声阻和声抗的复杂组合决定。声抗在很大程度上由材料厚度决定，而声阻则由通过材料的气流决定。对于透声面料而言，需要较大的孔隙率。在另一方面，对于面料的颗粒阻性和液体阻性而言，阻隔性又是所需的。
根据本发明的顶板砖面料可以具有单层或多层闪纺片材，前提条件是不影响吸声性。多层片材实施方案还可用于平均化单层片材中因不均匀的片材厚度或片材纤维的方向性而产生的不均匀性。可将两个或更多个片材面对面放置，并在外加压力下(例如通过在一对或多对咬送辊间滚压片材)轻微地热粘结来制备多层层压体。片材的层压体优选地通过用粘合剂(例如压敏粘合剂)将多个片材粘合在一起来制备。实用的粘合剂为在正常处理和使用期间可保持足够的层压体结构完整性的那些。实用的粘合剂包括但不限于湿固化聚氨酯、溶剂化聚氨酯粘合剂和水性丙烯酸。
顶板砖面料在可见光谱范围(即介于约400nm和700nm之间的波长范围)内的反射率为至少约86％，甚至至少约88％，甚至至少约90％，以及甚至至少约94％。根据本发明的闪纺面料的反射率随着热粘结的增强而减小。热粘结会减小具有较高的单位孔体积散射横截面的纤维内部孔的体积，而纤维内部孔非常有助于提高漫反射率。热粘结还会减小纤维间孔的体积，而纤维间孔也有助于提高漫反射率。在根据本发明的顶板砖中，实用的闪纺片材优选地不要过于粘结，使得反射率不低于约86％。在根据本发明的顶板砖中，实用的闪纺片材为固结的，并优选地粘结至可在顶板砖的制造过程中保持片材结构完整性所需的程度。具体地讲，片材应具有足够的结构完整性，以使得在将片材层压到顶板砖芯以及随后切割成板块时边缘不会磨损。闪纺片材的抗分层性优选地为至少约0.028N/m。抗分层性是由ASTM D 2724定义的以力/长度为单位的测量值，并涉及某些类型片材中的粘结程度，例如由丛丝的薄膜原纤制成的非织造片材中的粘结程度。
闪纺面料的光散射和漫反射是由于在闪蒸纺丝过程中形成的纤维内和纤维间孔的空气-聚合物界面上的光反射产生的。反射会随着孔相(空气，折射率1.0)的折射率与纤维聚合物相的折射率之间的差值的增大而增加。当两相之间的折射率差值大于约0.1时，通常会观察到光散射的增加。构成闪纺面料的聚合物优选地具有高折射率(例如聚乙烯，折射率为1.51)和低可见光吸收率。
根据本发明的闪纺面料还可以包含分散在形成闪纺片材纤维的聚合物相中的颗粒填料。实用的颗粒填料将具有比聚合物大的折射率，因此非织造片材的光散射会随着孔相(空气，折射率1.0)的折射率与纤维聚合物相的折射率之间的差值的增大而增加。实用的颗粒填料具有高折射率、高光散射横截面和低可见光吸收率。颗粒填料可增加光散射，因此对于给定的片材厚度而言，使用颗粒填料可提供更高的平均反射率。颗粒填料可为任何形状，并具有约0.01微米至约1微米、优选约0.2微米至约0.4微米的平均直径。具有颗粒填料的闪纺片材包含至少约50重量％的聚合物，而颗粒填料则占聚合物重量的约0.05重量％至约50重量％，优选地0.05重量％至约15重量％。颗粒填料的实例包括硅酸盐、碱金属碳酸盐、碱土金属碳酸盐、碱金属钛酸盐、碱土金属钛酸盐、碱金属硫酸盐、碱土金属硫酸盐、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物、金属氧化物、碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物。具体的实例包括二氧化钛、碳酸钙、粘土、云母、滑石、水滑石、氢氧化镁、二氧化硅、硅酸盐、硅酸盐空心球、硅灰石、长石、高岭土、碳酸镁、碳酸钡、硫酸镁、硫酸钡、硫酸钙、氢氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铝、石棉粉、玻璃粉和沸石。可以用已知的方法制备本发明的含颗粒填料的非织造片材，例如美国专利6,010,970和PCT公开WO2005/98,119中所公开的那些方法。
本发明的吸声顶板砖尤其可用于对室内空气质量和清洁度要求苛刻的室内环境中，例如用于学校、医院、洁净室等。由于在面料闪蒸纺丝期间的闪蒸过程，所得的面料不含杂质并且不会释放任何挥发性化合物的气体。此外，面料不会掉毛，因为在片材结构内单根薄膜原纤的高度固结使得不会释放颗粒或纤维。此外，吸声芯优选地基本上不含挥发性有机化合物。面料可通过擦拭或洗涤进行清洁。面料还可以通过已知的方法灭菌，这些方法包括溶液清洗、物理能辐射或气体灭菌。在对面料进行清洁和灭菌不便的情形下，可以极低的成本和人力将闪纺面料弃去并进行更换。
顶板砖面料还可以印有图形设计，如图案、图像和/或文字，以获得预期用途的美观效果。能够更换面料是适宜的以改变图像和/或文字。通过改变面料，可轻松并廉价地改变顶板砖的美观性。
本发明还包括提高环境中的吸声性和光反射率的方法，该方法包括：(i)提供包括吸声材料芯的顶板砖，吸声材料芯被具有多个孔的闪纺非织造片材面料覆盖，其中这些孔具有介于约100nm和约20,000nm之间、甚至介于约100nm和约1500nm之间的直径，并且其中这些孔具有小于约20,000nm、甚至小于约5,000nm、甚至小于约2,000nm、甚至小于约1,000nm以及甚至介于约10nm和约1,000nm之间的平均孔径；以及(ii)将顶板砖置于环境中以使所述顶板砖吸收环境声音并漫反射光线。
实施例
测试方法
基重通过ASTM D 3776的方法测量，对样品尺寸进行了改进，并以g/m2为单位记录结果。
拉伸强度按照ASTM D5035测量，并以N/25.4cm为单位记录结果。
Gurley Hill孔隙率按照TAPPI T460测量，并以秒为单位记录结果。
弗雷泽透气率按照ASTMD737-75在125Pa的压差下测量，单位为CFM/ft2。
静水压头按照AATCC TM 127、DIN EN 20811以60cm H2O/分钟的测试速率测量。
Parker表面光滑度按照TAPPI 555在1.0MPa的夹紧压力下测量，并以微米为单位记录结果。
气流比阻等于样本两侧的空气压差除以在样本外部测得的气流线速度，并以Ns/m3为单位记录结果。本文记录的值按照如下方法确定。体积气流Q采用以下公式通过将样本在125Pa压差下的透气率除以样本面积(38cm2)进行计算：
Q(m3/s)＝0.000471947×(透气率(CFM/ft2)/面积(ft2))。
Gurley Hill孔隙率(秒)用于较低透气性的材料。对于小于101g/m2的闪纺片材，0.6m3/min/m2(2ft3/min/ft2)的弗雷泽透气率对应约3.1秒；因此，本文样本的弗雷泽透气率(CFM/ft2)约为3.1/Gurley Hill孔隙率(秒)。
然后，通过将压差除以气流Q计算气流阻力(单位Pa-s/m3)。最后，通过将气流阻力除以样本面积计算气流比阻(单位Ns/m3)。
图1和2中所记录的透射、反射和吸收系数根据ASTM E1050和ISO10534在无回声和封闭的阻抗管构造中测定。
图3中记录的吸声系数采用包括符合ASTM C 423样品安装方法A(无气隙)的混响室的实验室设置，根据ASTM E 795进行测量。在1英寸高的铝测试架中将吸声体置于混响室地板上。采用布基胶带将测试架的边缘密封到地板上以消除侧向噪声。在80至5,000Hz的1/3倍频程带下进行吸声测量。每个传声器位置进行十次衰减测量。
闪纺片材的总反射光谱采用得自X-Rite(Grand Rapids，Michigan，USA)的SP64便携式球谱仪通过ASTM E1164-02的方法(Standard Practice for Obtaining Spectrophotometric Data for Object-Color Evaluation)获得。用漫射白光作为照明体，用光谱色散系统在8度处测量反射率。输出为每个波长的反射百分比，测量的光谱范围为400nm至700nm，间隔10nm。通过蓝色增强硅光电二极管进行检测。仪器具有的X-Rite标准可溯源至National Institute of Standards and Technology(Gaithersburg，Maryland，USA)。三刺激值通过ASTM E308-01的方法采用CIE 10°1964标准观察者和D65照明体进行计算。
降噪系数以根据ASTM C423在250、500、1000、2,000和4,000Hz下测得的吸声系数的平均值计算。
孔隙率和孔径分布数据通过已知的压汞法得到，该方法如由H.M.Rootare在“A Review of Mercury Porosimetry”，Advanced Experimental Techniques in Powder Metallurgy，第225至252页，Plenum Press(1970年)中所公开。
总孔隙率按照下式根据基重、厚度和固体密度来估算：
孔隙率＝1-((基重/固体密度×厚度))
微生物过滤效率按照ASTM F2638-07和ASTM F1608进行测量。对数下降值或LRV表征膜的阻隔效率并由以下测试确定。该测试可使用聚苯乙烯粒子和实际孢子对膜进行挑战性试验。
实施例1-2
根据本发明的吸声材料的样本采用一层开孔三聚氰胺泡沫(得自Illbruck Acoustic Inc.，Minneapolis，Minnesota)形成，其具有13mm的厚度、9.4kg/m3的基重和120瑞利的气流比阻。将厚度为0.1mm、基重为17g/m2的尼龙6，6纺粘稀松布铺在泡沫的两侧上，然后采用大约11cm×11cm的菱形图案将两者绗缝在一起。通过下文所述的层压方法制备吸声样本。通过滚筒将乙酸乙烯酯水性胶(得自efi Polymers，Denver，Colorado的WA 2173)以大约0.3kg/m2的速率涂覆到绗缝泡沫层的一个表面上。将厚度为20mm、基重为0.33kg/m2、气流比阻为130瑞利的熔喷聚酯非织造层层压到绗缝的泡沫层上，以形成吸声体芯。将以商品名DuPontTM 1055B型得自DuPont的闪纺非织造面料缠绕在芯周围，以形成实施例1。将以商品名DuPontTM
Figure BPA00001206538500122
1443R型得自DuPont的闪纺非织造面料缠绕在芯周围以形成实施例2。各实施例的吸声体总厚度为约25mm。表中包括用于实施例吸声体的面料的特性。指出的实施例1的Gurley Hill孔隙率范围基于闪纺非织造材料根据规格变化的典型范围。平均反射率为在介于400nm和700nm之间的波长范围内以10nm的增量进行31次测量的平均值。根据产品规格，实施例1的闪纺面料具有至少180cm H2O的静水压头，实施例2的面料具有至少24cm H2O的静水压头(按照AATCC TM 127、DIN EN20811以60cm H2O/分钟的测试速率进行测试)。表中包括用于实施例吸声体的面料的特性。
实施例1和2的Gurley Hill孔隙率通过实验测得，它与两种
型闪纺非织造材料根据规格发生变化的典型范围吻合良好。由Gurley Hill孔隙率和弗雷泽透气率度量的透气率表征结构的总空隙度或开放性。各种非织造结构的透气率范围非常宽。一般而言，所有的非织造材料均具有更开放的结构，其中弗雷泽透气率为约50cfm或更高。固体膜具有非常封闭的实心结构，这就是为何将这些膜称为非渗透性膜的原因，其Gurley Hill孔隙率远高于10,000s。闪纺面料的透气率可以从约4,000s的Gurley Hill范围(如就实施例1而言)至约30cfm的弗雷泽透气率变化，从而得到约31,000,000至800瑞利的气流比阻范围。
结构的总孔隙率可根据面料的基重、厚度以及聚合物密度粗略估算。如果已知聚乙烯具有约0.98g/cm3的密度，则实施例1面料的总孔隙率可估算为约0.6，而实施例2面料的总孔隙率可估算为约0.7。这与根据压汞法测得的总孔隙率吻合良好。根据压汞法测量，实施例1的孔径范围为10nm至约8,000nm，实施例2的孔径范围为10nm至约10,000nm。实施例1和实施例2的平均孔径均为约2,000nm。固体薄膜具有约为0的总孔隙率，这意味着其结构内不具有空隙或孔。这就是固体薄膜具有极好的阻隔性能的原因。尽管具有非常多的孔，但是根据静水压头测量，本发明的闪纺面料表现出与固体非渗透性膜类似的防水性。本发明面料的静水压头的典型范围为约24至约230cm H2O，如实施例1和2所示。
从表中可以看出，本发明的闪纺面料具有多种表面特征，如通过Parker表面光滑度所测。实施例1具有约4.5微米的Parker表面光滑度；因此，其表现出类似于印刷质量的纸材的平顺光滑表面。相反，实施例2具有约8微米的Parker表面光滑度，这代表具有三维特征的粗糙表面，在此情况下为带状特征。宽范围的Parker表面光滑度允许产生具有美感的表面，以美化各种建筑空间中的设计。本发明的面料还可以包含图形图像。
表
Figure BPA00001206538500131
以相似的方法制备不含闪纺面料的比较样本。比较样本的厚度为约25mm。
将实施例和比较样本在制造后于室温下调整至少两周，并于声学测试前在受控条件(23℃的温度和60％的相对湿度)下调整24小时。获取各样本的吸收系数。
从图3中可看出，分别由曲线1和2表示的实施例1和2的吸声体与由曲线C表示的比较实施例相比在400Hz至1200Hz的频率范围内具有连续增强的吸声性。

Claims (13)

1.顶板砖，所述顶板砖包括：
具有两个主表面的吸声材料芯；和
用于在其至少一个主表面上覆盖所述芯的面料，所述面料包括具有粘合表面的闪纺丛丝的薄膜原纤片材，所述面料具有不大于140g/m2的基重，包括多个孔，所述孔具有介于约100nm和20,000nm之间的孔径和小于20,000nm的平均孔径，并具有大于86％的光反射率。
2.权利要求1的顶板砖，其中在低于1200Hz的频率下所述顶板砖的吸声性比不具有所述面料的顶板砖的吸声性高至少5％。
3.权利要求1的顶板砖，其中所述闪纺片材的抗分层性为至少0.028N/m。
4.权利要求1的顶板砖，其中所述面料为穿孔的。
5.权利要求1的顶板砖，其中所述闪纺丛丝的薄膜原纤片材包含颗粒填料，所述颗粒填料的折射率大于所述聚合物的折射率。
6.权利要求1的顶板砖，其中所述吸声材料芯具有介于0.3和0.9之间的降噪系数，并且所述顶板砖的降噪系数约等于所述芯的降噪系数。
7.权利要求1的顶板砖，其中所述面料具有不小于6微米的Parker表面光滑度。
8.权利要求1的顶板砖，其中所述面料具有至少20N/2.54cm的拉伸强度。
9.权利要求1的顶板砖，其中所述面料具有印刷在其上的图形图像。
10.权利要求1的顶板砖，其中所述面料不含支持微生物生长的营养物质。
11.权利要求1的顶板砖，其中所述面料具有至少2的对数下降值。
12.权利要求1的顶板砖，其中所述面料包含选自聚乙烯和聚丙烯的聚合物。
13.提高环境中的吸声性和光反射率的方法，所述方法包括：
(a)提供包括被闪纺片材的面料覆盖的吸声材料芯的顶板砖，所述闪纺片材面料具有多个孔，所述孔具有介于100nm和约20,000nm之间的孔径和小于20,000nm的平均孔径并具有大于86％的光反射率；和
(b)将所述顶板砖置于环境中以使所述顶板砖吸收环境声音并反射光线。
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