CN103380241A - 高蓬松度的非织造片材及其构造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供非织造的声学的片材及其构造方法，该片材包括亚洲纸板和平纹织物层。该构造方法包括提供亚洲纸板并将该纸板粉碎成预定尺寸的碎片。另外，将纸板的尺寸减小的碎片与热粘合纺织纤维和人造短纤维结合以形成一种基本均匀的混合物，然后，由该混合物形成网状物。然后，热粘合该网状物的组成成分以产生预期厚度的坯体。此外，将平纹织物层层叠到坯体的至少一侧，同时使坯体的厚度维持在最初生成的状态。

Description

高蓬松度的非织造片材及其构造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年2月9日提交的美国专利申请序列号13/023,737的权益，其通过引用整体合并入此处。

技术领域

本发明大体涉及非织造片材及其构造方法，更具体地，涉及一种声学的，热学的和/或结构性的片材，该片材至少部分地由通常不适合进行再处理的废品材料的成分构造而成，更具体地，是一种包括亚洲纸板的混合物。

背景技术

为了降低生产非织造织物和材料相关的成本且为了尽量减少可能对环境造成的负面影响，许多消费品均使用再生成分构造而成。例如，美国的汽车制造商使用再生材料来构造具有各种用途（包括声音吸收和/或绝缘材料）的非织造织物和材料。用于构造吸音的汽车面板的一些回收或再生材料包括劣质织物，例如棉花，聚酯，尼龙，或再生织物纤维混纺。劣质棉由原生的或彼此结合并针刺形成非织造织物的再生织物碎片形成。由再生的标准纸板纸或纤维构造而成的另一个产品是在有限的基础上吸收油的ECCO纸。该产品使用标准纸板，且不含有使其具有阻燃，防霉或“防灰”特性的添加剂。

美国商业机构和消费品制造商（例如汽车零部件和原始设备制造商）会收到储存在由低级别的“亚洲纸板”构造而成的盒子或容器中的来自不同的亚洲国家（如中国和韩国）的大量出口货物。该亚洲纸板具有来自于之前的再生松树纸板以及竹子和大米纤维的很短的非常细小的纤维成分。因此，试图通过纸厂制造工艺回收亚洲纸板形成纸，纸板或其他结构性的面板产品都遭到了失败。该失败的尝试是由亚洲纸板的非常细小的成分漏过筛网或网丝造成的，该筛网或网丝在纸/纸板的制造工艺中被用于装载纸浆。该亚洲纸板的漏过的成分此后通过再生工艺中产生的废物流而被导入到环境中。此外，除了前面提到的被漏过之外，因为加工过程中的细小纤维所固有的压缩，亚洲纸板的细小的成分为制造“高蓬松度，低密度”的最终产品带来了进一步的困难。因此，至少由于这些原因，亚洲纸板被认为是废品，因此，要么通过相对较高的劳动力成本将亚洲纸板从可再生的标准纸板中分拣出来后送往填埋场（在分拣过程中，亚洲纸板由于其相对脆弱的结构和浅棕色或绿色的颜色而易于区分出来），要么如果在大捆的回收纸板中混有超过约5％的亚洲纸板，该整捆纸板就报废，这同样给产品制造商和环境带来了相对高的成本。

发明内容

根据本发明的一个方面提供一种带有亚洲纸板的非织造片材的构造方法，其中，所构造的该片材有利于形成结构性的和/或声学的和/或热学的面板。该方法包括提供亚洲纸板并将该纸板粉碎成预定尺寸的碎片。另外，将纸板的尺寸减小的碎片与热粘合纺织纤维和人造短纤维结合以形成一种基本上均匀的混合物，然后，由该混合物形成网状物。然后，热粘合该网状物的组成成分以产生预期的预定厚度的坯体。此外，将平纹织物层层叠到坯体的至少一侧，同时将坯体的厚度维持在最初生成的状态。

根据本发明的另一个方面，该方法包括在坯体的至少一个表面上涂覆化学混合物且将坯体的厚度维持在最初生成的状态，该化学混合物包括阻燃剂，抗微生物剂和粘合剂。然后，在将平纹织物层叠到坯体之前，干燥和固化该坯体。

根据本发明的另一个方面，该方法包括卷绕坯体并控制卷绕工艺中施加到坯体上的张力以避免压缩坯体“所形成的厚度”。

根据本发明的又一方面提供一种声学的非织造片材。该非织造片材包括由亚洲纸板；热粘合纺织纤维和人造短纤维被热粘合在一起形成期望厚度的坯体。另外，或者不使用轧辊或者仅使用几乎没有压力的轧辊将平纹织物层连接到坯体的至少一侧，其中，该坯体的厚度保持或基本保持在最初生成的状态。

根据本发明的另一个方面，声学的非织造片材包括通过保持网状物的厚度的方法涂覆、干燥并固化在网状物的至少一个表面上的化学混合物，该化学混合物包括阻燃剂，抗微生物剂和粘合剂。

因此，本发明提供一种诸如用于声学的，热学的或结构性的那些应用中的非织造片材，还提供一种通过再生的构造方法，其至少部分地利用亚洲纸板来创建一个“高蓬松度”的非织造的声学的，热学的或其他的结构性的面板，该面板在各种应用（例如汽车）的整个制造过程中保持低密度的坯体。

附图说明

结合目前优选实施例和最佳模式的以下详细描述，所附权利要求书和附图，本发明的这些和其它方面的特征和优点将变得更加容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个目前优选的方面构造的非织造片材的局部透视图；以及

图2示出了根据本发明的一个方面构造的非织造片材的方法的工艺流程图。

具体实施方式

更详细地参看附图，图1示出了根据本发明的一个方面构造的高蓬松度（high loft）的绿色的非织造片材10，也简称为片材或面板。该面板10可被应用于多种领域中，例如用于汽车部件。该面板10被构造为具有“高蓬松度”（即低密度）的坯体（matt）12，该坯体提供卓越的噪声阻尼或衰减特性，因此，特别地用作消音面板。另外，如果预期应用于高温环境中，例如在靠近排气系统或车辆内的发动机舱时，该面板10可被构造为具有阻燃性能。该面板10至少部分地由亚洲纸板14，人造短纤维和热粘性纤维16（例如双组份纤维）构造而成。进一步地，该面板10可以使用化学混合物涂层18（包括阻燃剂，抗微生物剂和粘合剂）构造，该涂层被涂覆，干燥并固化到坯体的至少一个外表面上。此外，该面板10具有连接至该坯体12的至少一侧的平纹织物层（scrim layer）20，其中，该平纹织物层20或者通过使用几乎没有压力的轧辊或者根本不使用轧辊进行连接，从而将坯体12的厚度保持或基本保持在最初生成的状态。因此，成品的面板10提供一种具有平纹织物层20的“高蓬松度”的低密度的结构，从而提供优良的噪音衰减性能。此外，当面板10被至少部分由使用过的或者再生的亚洲纸板14构造而成时，对环境是有利的，使得回收的亚洲纸板14免于被送往填埋场，被焚化处理或者以其他方式被归类为废物。

不管是与亚洲纸板混合还是100%由亚洲纸板制成，根据被构造的面板10所需的性能特性，纸板的含量优选占总网状物重量的25-99%（wt%）。由于亚洲纸板由劣质的组成成分，例如低质量的非常短且细小的再生纤维（例如竹纤维，黄麻纤维，大米纤维和/或其他碎片/废品材料）构造而成，该亚洲纸板14被认为是一种低等级的非可再生的纸板。因此，亚洲纸板通常被认为是一种严重的非可循环再造的废品污染物，不管是它自己还是被收集或者其他方式包括在回收的使用后的纸板负载中。因此，如果亚洲纸板与标准US纸板或者其他更高质量的纸板一起被收集，然后整个收集或装载物通常就会被认为是不可再生的废品。由于亚洲纸板的脆性和特征性的浅棕色，黄色或绿色的颜色，亚洲纸板可轻易地从较高质量的US纸板中区分出来。因此，亚洲纸板通常与较高质量的US纸板分离开来，然后被送往填埋场，被焚化或者进行其他处理。

亚洲纸板不能被回收主要是由于亚洲纸板的组成成分中所含有的劣等纤维，该纤维通常非常短且因此非常脆弱。考虑到亚洲纸板中的相对细小的纤维和其他粉状成分，如果亚洲纸板通过已知的“湿法”回收工艺进行处理，其中的标准纸板的纤维具有增加的长度，亚洲纸板的成分漏过筛网并进入废物流中通常造成堵塞，并以其他方式损坏回收设备。因此，根据本发明的一个方面，面板10的构造通过“干法”成网工艺进行，从而允许在制造过程中使用具有长度小于0.2mm（被称为细小）的纤维的劣等的亚洲纸板。

人造短纤维可以由任何合适的纺织纤维提供，不仅将高度保持在低密度的坯体状态，而且重量轻并提供高水平的吸声能力，而热粘合纤维例如可以提供为低温熔融的聚合物材料，如聚乙烯，PET或尼龙，和/或热塑性双组分纤维，其外鞘（如聚丙烯纤维）例如在加热到高于其熔点时发生熔化。如图2的流程图所示，构造面板10的工艺包括混合被粉碎的亚洲纸板14、人造短纤维和热粘合纤维16以形成一网状物。该成网工艺可例如在Rando机器上进行以形成一个均匀混合的纤维/纸垫或网，其中纸板14的纤维随机取向。

然后，在形成网状物后，该网状物例如在烘箱中被加热至合适的温度以熔化热粘合纤维，（例如，双组分的低熔融纤维的外部部分的熔点可以是约110-180℃），从而热粘合亚洲纸板14、人造短纤维和热粘合纤维16的共混物。因此，该网状物形成为坯体12，其中，该坯体12达到所需的高蓬松度的低密度的增加的厚度t。如果没有该较高的厚度，坯体12就不能吸收低频率的声音，这通常是汽车制造商的目标。

然后，在形成和冷却坯体12之后，例如在喷涂工艺中将化学混合物18涂覆在坯体12的至少一侧上，而且优选为整个外表面上，该化学混合物包括耐热性或阻燃（FR）的涂层（如硫酸铵，磷酸铵，或硼酸），抗微生物剂和粘合剂（示例但不局限于带有Tg为+41的SBR）中的至少一种。化学混合物18的喷涂使得坯体12的厚度得以维持，从而保证其高蓬松度和低密度，以及由此保证其噪音衰减性能。在涂覆该混合物18之后，该混合物18然后被干燥并固化在坯体12上。

所得的被涂覆的非织造坯体12然后具有连接或者粘合到它的一侧或两侧的薄的非织造织物或非渗透的薄膜层，被简称为平纹织物层20。该平纹织物层20通过适当的耐热粘合剂，大致示出为22粘合到坯体12的一侧或两侧。至关重要的是，当连接平纹织物层20时，坯体12的厚度得以维持或基本维持不变以将坯体12的高蓬松度和低密度保持在初始状态，从而为面板10提供所需的噪声衰减性能。或者根本不使用轧辊或者仅使用一个几乎没有压力的轧辊都是可行的。如果在轧辊上使用较高的压力，就会压缩坯体12的厚度t，从而导致其密度增加，厚度减小，并由此降低它的预期的噪声衰减性能。保留的该较高的厚度与平纹织物层20共同作用以衰减较低频率的声音。

最后，在构造完片材10之后，片材10使用一种特殊的卷绕工艺（如围绕着卷轴）进行存储，其中，该卷绕工艺允许网状物10保持其初始生成的厚度t。控制该卷绕工艺以在片材10上施加一个预定的最大张力，优选基本上均匀的张力。因此，张力被选择为防止坯体12的厚度t的减少。

显然，根据上述教导，本发明的许多改进和变化都是可能的。因此，应该理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以不同于具体描述的方式进行实施。

Claims (15)

1.一种利用亚洲纸板构造非织造片材的方法，其特征在于，包括：

提供亚洲纸板；

将该亚洲纸板粉碎成预定的尺寸减小的碎片；

将该尺寸减小的碎片与热粘合纺织纤维和人造短纤维结合以形成一种基本均匀的混合物；

由该混合物形成网状物；

热粘合网状物的组成成分以产生预期厚度的坯体；以及

将平纹织物层层叠到坯体的至少一侧，同时维持坯体的厚度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在坯体的至少一个表面上涂覆包括阻燃剂，抗微生物剂和粘合剂中的至少一种的化学混合物，同时维持坯体的厚度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括提供包括阻燃剂，抗微生物剂和粘合剂的化学混合物。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括使用喷涂工艺涂覆该化学混合物。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括在坯体的与平纹织物层相反的一侧涂覆化学混合物。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括干燥和固化该化学混合物。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括在将平纹织物层层叠到坯体之前进行干燥和固化。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将平纹织物层提供为非渗透层。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括卷绕坯体并在卷绕工艺中维持坯体的厚度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括控制卷绕工艺中施加到坯体上的张力。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括不使用轧辊将平纹织物层层叠到坯体上。

12.一种非织造片材，包括：

由亚洲纸板、热粘合纺织纤维和人造短纤维热粘合在一起形成预期厚度的坯体；以及

连接到所述坯体的至少一侧的平纹织物层，所述坯体的厚度基本保持在最初生成的状态。

13.根据权利要求12所述的非织造片材，其特征在于，进一步包括涂覆、干燥并固化到所述坯体的至少一个外表面上的化学混合物，所述化学混合物包括阻燃剂，抗微生物剂和粘合剂中的至少一种。

14.根据权利要求13所述的非织造片材，其特征在于，所述化学混合物包括所述阻燃剂，抗微生物剂和粘合剂中的每种。

15.根据权利要求13所述的非织造片材，其特征在于，所述化学混合物被至少涂覆在连接到所述平纹织物层的所述坯体的一侧。

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