CN105848875A - 具有优异外观和模制性的吸音/隔音材料及制备其的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有优异的外观和模制性的吸音/隔音材料和生产其的方法，更具体地，涉及吸音/隔音材料和生产其的方法，该吸音/隔音材料包括：内部吸音/隔音层(1)，其包括含有耐热纤维作为主要成分的第一非织造物和以维持第一非织造物内部的三维形状的形式均匀分布在第一非织造物内的粘结剂；以及外部吸音/隔音层(2′，2″)，其包括含有耐热纤维作为主要成分的第二非织造物，该吸音/隔音材料具有其中外部吸音/隔音层堆叠在内部吸音/隔音层的一侧或两侧上的结构。根据本发明的吸音/隔音材料具有优异的吸音性质、阻燃性、耐热性、隔热性质、和高温模制性，并且特别地，通过具有一个或多个外部吸音/隔音层，消除了模制期间粘结剂污染模具和由此损害模制产品的外观的所有风险。

Description

具有优异外观和模制性的吸音/隔音材料及制备其的方法
技术领域
本发明涉及具有优异的模制性和外观的吸音隔音材料(吸音隔音物质，sound absorbing and insulating material)以及制备其的方法，更具体地涉及由内部吸音隔音层(1)以及外部吸音隔音层(2′，2″)组成的吸音隔音材料和制造其的方法，该内部吸音隔音层(1)由主要由耐热纤维形成的第一非织造物(无纺丝物，nonwoven fabric)和均匀分布在第一非织造物内部并维持第一非织造物内部的三维结构的粘结剂形成，该外部吸音隔音层(2′，2″)由主要由耐热纤维形成的第二非织造物形成，其中，外部吸音隔音层堆叠在内部吸音隔音层的一侧或两侧上。本发明的吸音隔音材料具有优异的吸音性质、阻燃性、耐热性、隔热性质和高温模制性。此外，不会涉及由于存在外部吸音隔音层而由粘结剂渗漏所引起的表观的劣化。
背景技术
噪音，工业发展不需要的副作用，引起越来越多的损害。采取了多种措施来防止噪音。作为这种防止噪音的方式，以多种方式进行了用于研发能够延迟、吸收或隔离声音的新的吸音隔音材料的研究。
要求吸音隔音材料的代表性的工业部门包括电器如空调、电冰箱、洗衣机、割草机等，运输工具如车辆、船舶、飞机等，建筑材料如墙壁材料、地板材料等，诸如此类。其他多种工业领域也要求吸音隔音材料。一般而言，除了良好的吸音性质之外，根据具体的应用，要求用于工业的吸音隔音材料具有减轻的重量、阻燃性、耐热和隔热性质。尤其是，对于用于维持在200℃或更高的温度下的发动机、排气系统等的吸音隔音材料，可能进一步要求阻燃性和耐热性。目前，关于具有优异的耐热性的吸音隔音材料，芳纶纤维越来越受到关注。
此外，为了向吸音隔音材料提供功能如阻燃性、防水性等，已经研发了许多吸音材料，其中，堆叠了包含芳纶纤维的非织造物和功能表皮材料(表层材料，skin material)。
例如，韩国专利公开号2007-0033310公开了阻燃性吸音材料，其中，堆叠了其中桥接了耐热短芳纶纤维和短热塑性聚酯纤维的非织造物层和由短芳纶纤维组成的湿法非织造物(wetlaid nonwoven fabric)形成的表皮材料层。
以及日本专利公开号2007-0039826公开了防水的吸音材料，其中，堆叠了耐热的短芳纶纤维或短芳纶纤维和短热塑性聚酯纤维的共混物的非织造物层和用防水剂处理的表皮材料层。
以及日本专利公开号2007-0138953公开了耐热的吸音材料，其中，堆叠了由耐热的芳纶纤维组成的非织造物层和由包含耐热的芳纶纤维的纤维片形成的表皮材料层。
由于上述的吸音材料具有其中表皮材料层层叠在非织造物的一侧上以提供如阻燃性、防水性等功能的结构，所以用于整合非织造物层和表皮材料层的热压过程是必要的。因此，整个过程是复杂且繁琐的，并且由于热压过程中的燃烧，包含作为添加剂的阻燃剂、防水剂等可导致产生毒性气体。此外，可能在热压过程中发生的非织造物的内部结构的变形可导致吸音性质劣化。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明的发明人已经研究了很长时间来研发具有优异的吸音性质、阻燃性、耐热和隔热性质并具有优异的模制性和表观的新吸音隔音材料。结果，他们研发了一种新的吸音隔音材料，其提供了以下效果，非织造物的物理性质，包括吸音性质得到改善，这是因为粘结剂在没有阻塞微腔的情况下渗入具有不规则的微腔与复杂的三维迷宫结构的非织造物并固化，同时维持非织造物内部的三维结构，在粘结剂的固化期间可以模制成期望的形状，并且同时可以防止浸渍(渗入，impregnate)在非织造物中的粘结剂到模制产品表面的渗漏。
因此，本发明涉及提供吸音隔音材料，其具有优异的吸音性质、阻燃性、耐热和隔热性质、在渗入在由耐热纤维组成的非织造物中的粘结剂固化期间可模制成期望的形状并能够提供模制产品的优异的外观，以及由于存在外部吸音隔音层而即使在重复模制之后也减少模具的污染。
本发明还涉及提供用于制造吸音隔音材料的方法，包括：通过将由耐热纤维形成的第一非织造物浸入粘结剂溶液中然后干燥来制备内部吸音隔音层的步骤，以及将由耐热纤维形成的第二非织造物堆叠在内部吸音隔音层的一侧或两侧上的步骤。
本发明还涉及提供通过在噪音产生装置中使用吸音隔音材料减少噪音的方法。
一方面，本发明提供了吸音隔音材料，包括：内部吸音隔音层(1)，包含含有30-100wt％的耐热纤维的第一非织造物和存在于与第一非织造物相同的层中并维持非织造物内部的三维结构的粘结剂；和外部吸音隔音层(2′，2″)，包括含有30-100wt％的耐热纤维的第二非织造物，其中，外部吸音隔音层(2′，2″)堆叠在内部吸音隔音层(1)的一侧或两侧上。
另一方面，本发明提供了用于制造吸音隔音材料的方法，包括：a)将包含30-100wt％的耐热纤维的第一非织造物浸入粘结剂溶液中的步骤；b)通过干燥第一非织造物形成内部吸音隔音层(1)的步骤；和c)通过将包含30-100wt％的耐热纤维的第二非织造物堆叠在内部吸音隔音层(1)的一侧或两侧上形成外部吸音隔音层(2′，2″)的步骤。
另一方面，本发明提供了用于减少噪音产生装置的噪音的方法，包括：i)检查噪音产生装置的三维形状的步骤；ii)制备和模制吸音隔音材料，以部分或完全对应于装置的三维结构的步骤；和iii)使吸音隔音材料邻近噪音产生装置的步骤。
其中粘结剂浸渍到由耐热纤维形成的第一非织造物的本发明的吸音隔音材料的有利之处在于，该吸音隔音材料具有优异的吸音性质、阻燃性、耐热和隔热性质并且由于粘结剂其可以被模制成三维形状。
另外，本发明的吸音隔音材料的有利之处在于，由于第二非织造物形成的外部吸音隔音层堆叠在内部吸音隔音层的一侧或两侧上，防止了模制期间包含在内部吸音隔音层中的粘结剂的渗漏，并且模制产品在没有污染模具的情况下具有优异的外观。
另外，本发明的吸音隔音材料的有利之处在于，如果通过在粘结剂溶液中进一步包含功能添加剂制备吸音隔音材料，那么可以在不堆叠其他表皮材料的情况下向吸音隔音材料提供期望的功能。
本发明的吸音隔音材料的另外的有利之处在于，由于除了吸音性质之外，阻燃性、耐热和隔热性质是优异的，所以即使当吸音隔音材料用于维持在200℃或更高的温度下的噪音产生装置时，吸音隔音材料也不会变形或变性。
进一步地，本发明的吸音隔音材料的有利之处在于，如果将热固性树脂用作粘结剂，那么在热固性树脂的固化期间可以将其模制成期望的形状。也就是说，由于同时实现了热固性树脂的固化和模制，所以可以简化整个过程。
此外，本发明的吸音隔音材料的有利之处在于，由于使用了由耐热纤维形成的非织造物，因此即使当将热固性树脂用作粘结剂时，由于热固化的反应热导致的非织造物的热变形也没有发生。
因此，本发明的吸音隔音材料可用作要求延迟、吸收或隔离声音的应用中的吸音隔音材料，用于包括电器如空调、电冰箱、洗衣机、割草机等，运输工具如车辆、船舶、飞机等，建筑材料如墙壁材料、地板材料等，诸如此类。本发明的吸音隔音材料可用作维持在200℃或更高的温度下的噪音产生装置的吸音隔音材料。具体地，当本发明的吸音隔音材料用在车辆中时，其可紧密地附着到车辆的噪音产生装置，如发动机、排气系统等，距离噪音产生装置一定距离设置，或模制为噪音产生装置的部件(部分，part)。
附图说明
图1示意性示出了本发明的吸音隔音材料的截面结构。(A)示出了吸音隔音材料的截面结构，其中，未浸渍有粘结剂的第二非织造物堆叠在均匀浸渍有粘结剂的第一非织造物的一侧上，其中粘合剂层设置在其间。(B)示出了吸音隔音材料的截面结构，其中，未浸渍有粘结剂的两个第二非织造物堆叠在均匀浸渍有粘结剂的第一非织造物的两侧上，其中粘合剂层设置在其间。
图2示出了浸渍粘结剂前和之后第一非织造物的电子显微图像(x300)。(A)是浸渍粘结剂之前第一非织造物的图像，(B)是第一非织造物的图像，其中基于100重量份的非织造物，已经浸渍了20重量份的粘结剂，以及(C)是第一非织造物的图像，其中基于100重量份的非织造物，已经浸渍了50重量份的粘结剂。
图3示意性示出了模制成部件之后应用于车辆的噪音产生装置的吸音隔音材料的实例。(A)是模制用于车辆发动机的吸音隔音材料的图像，以及(B)示出了其中将吸音隔音材料应用于车辆发动机的部件的实例。
图4示意性示出了其中将吸音隔音材料以一定距离应用于车辆的噪音产生装置的实例。(A)是模制用于车辆的下部部件(下部，lower part)的吸音隔音材料的图像，以及(B)示出了其中将吸音隔音材料附着到车辆的下部部件的实例。
图5是比较依赖于非织造物的密度的吸音隔音材料的吸音性能的图。
图6是比较铝隔热板的隔热性能与本发明的吸音隔音材料的隔热性能的图。
<主要元件的详细说明>
1：内部吸音隔音层
2′，2″：外部吸音隔音层
3：粘合剂层
具体实施方式
本发明涉及具有优异的模制性和外观的吸音隔音材料以及制造其的方法。本发明的吸音隔音材料具有优异的吸音性质、阻燃性、耐热性、隔热性质，使用存在于与由耐热纤维形成的非织造物相同的层中的粘结剂可将其模制成期望的三维形状，且其不存在由于模制期间粘结剂渗漏所引起的模制产品的外观问题。
一方面，本发明提供了吸音隔音材料，包括：内部吸音隔音层(1)，包含含有30-100wt％的耐热纤维的第一非织造物和存在于与第一非织造物相同的层中并维持非织造物内部的三维结构的粘结剂；和外部吸音隔音层(2′，2″)，包含含有30-100wt％的耐热纤维的第二非织造物，其中，外部吸音隔音层(2′，2″)堆叠在内部吸音隔音层(1)的一侧或两侧上。
在本发明的一个示例性的实施方式中，通过粘合剂、热或压力可以实现内部吸音隔音层以及外部吸音隔音层之间的堆叠。
在本发明的一个示例性的实施方式中，可以将粘合剂涂覆在外部吸音隔音层的一侧上，然后通过使涂覆粘合剂的一侧与内部吸音隔音层接触可以堆叠外部吸音隔音层。
在本发明的一个示例性的实施方式中，用于内部吸音隔音层以及外部吸音隔音层之间的堆叠的粘合剂可以是包含在第一非织造物中的粘结剂。
在本发明的一个示例性的实施方式中，粘合剂可以是热固性树脂。
在本发明的一个示例性的实施方式中，耐热纤维可以具有25％或更高的极限氧指数(LOI)和150℃或更高的耐热温度。
在本发明的一个示例性的实施方式中，耐热纤维可以是选自由以下各项组成的组中的一种或多种：芳纶纤维、聚苯硫醚(PPS)纤维、氧化聚丙烯腈(OXI-PAN)纤维、聚酰亚胺(PI)纤维、聚苯并咪唑(PBI)纤维、聚苯并噁唑(PBO)纤维、聚四氟乙烯(PTFE)纤维、聚酮(PK)纤维、金属纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、二氧化硅纤维和陶瓷纤维。
在本发明的另一个示例性的实施方式中，耐热纤维可以是芳纶纤维。
在本发明的一个示例性的实施方式中，第一非织造物或第二非织造物可以由具有1-15旦尼尔细度的芳纶纤维形成，并且可以是具有3-20mm厚度的单层非织造物。
在本发明的一个示例性的实施方式中，第一非织造物或第二非织造物可以具有100-2000g/m2的密度。
在本发明的另一个示例性的实施方式中，第一非织造物或第二非织造物可以具有200-1200g/m2的密度。
在本发明的一个示例性的实施方式中，内部吸音隔音层可以由单层或两层或更多层形成。
在本发明的一个示例性的实施方式中，粘结剂可以是热固性树脂。
在本发明的另一个示例性的实施方式中，热固性树脂可以是能够在第一非织造物的内部结构中形成三维网络结构的环氧树脂。
在本发明的另一个示例性的实施方式中，环氧树脂可以是选自由以下各项组成的组中的一种或多种环氧树脂：双酚A二缩水甘油醚、双酚B二缩水甘油醚、双酚AD二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、聚氧丙烯二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚聚合物、磷腈二缩水甘油醚、双酚A酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂和邻甲酚酚醛环氧树脂。
参考图1和图2，更详细地描述根据本发明的吸音隔音材料的结构。
图1示意性示出了本发明的吸音隔音材料的截面结构。图1中(A)示出了吸音隔音材料的截面，其中，由第二非织造物形成的外部吸音隔音层(2′)堆叠在包含第一非织造物和粘结剂的内部吸音隔音层(1)的一侧上，其中粘合剂层设置在其间。图1中(B)示出了吸音隔音材料的截面，其中，由两个第二非织造物形成的外部吸音隔音层(2′，2″)堆叠在包含第一非织造物和粘结剂的内部吸音隔音层(1)的两侧上，其中粘合剂层设置在其间。
图2示出了电子显微图像，其示出了在构成内部吸音隔音层(1)的第一非织造物内的三维结构。
图2中(A)示出了电子显微图像，其示出了浸渍粘结剂之前的第一非织造物的内部结构。可以看出耐热的纤维纱线彼此交叉形成不规则的微腔(micro cavity)。图2中(B)和(C)是粘结剂浸渍到第一非织造物之后的电子显微图像。可以看出粘结剂细密且均匀地分布并附着到耐热纤维纱线。另外，可以看出纱线表面上的粘结剂的含量随着粘结剂的含量的增加而增加。
尽管制备方法上可能存在差别，但是纤维在用于制备本发明的吸音隔音材料的第一非织造物或第二非织造物中随机排列。因此，非织造物内的孔结构趋于是非常复杂的迷宫结构(迷宫系统)，其中，规则或不规则排列的纤维呈三维状相互连接而不是独立的毛细管的束。也就是说，用于本发明的非织造物具有由于由耐热纤维形成的纱线彼此松散地交叉形成的不规则的微腔。
如果将粘结剂浸渍到非织造物中，那么粘结剂细密且均匀地分布并附着到由耐热纤维形成的非织造物纱线的表面，从而形成比浸渍之前细得多的微腔。在非织造物的内部结构中形成精细的微腔意味着噪音共振增加，因而改善吸音性质。如果粘结剂在其固化时形成三维网络结构，那么由于在非织造物内可以形成更多精细的微腔，吸音性质可以进一步改善。
因此，由于随着粘结剂均匀浸渍到非织造物中，非织造物可以维持内在的三维结构，以及另外由于随着粘结剂固化可以形成更多精细的微腔，所以本发明的吸音隔音材料具有显著改善的吸音性能，这是因为通过非织造物中共振增加噪音的吸收最大化。
从图2的电子显微图像看出，本发明的吸音隔音层具有粘结剂均匀分散并分布在构成非织造物的耐热纤维纱线表面上的内部结构。
在下文中，更详细地描述了具有这种内部结构的根据本发明的吸音隔音材料的成分。
在本发明中，将耐热纤维用作构成第一非织造物或第二非织造物的主要纤维。
耐热纤维可以是具有优异的耐久性并能够承受高温和超高温条件的任意耐热纤维。确切地，耐热纤维可以是具有25％或更高的极限氧指数(LOI)和150℃或更高的耐热温度的耐热纤维。更确切地，耐热纤维可以是具有25-80％的极限氧指数(LOI)和150-30000℃的耐热温度的耐热纤维。最确切地，耐热纤维可以是具有25-70％的极限氧指数(LOI)和200-1000℃的耐热温度的耐热纤维。并且，耐热纤维可以具有1-15旦尼尔，确切地1-6旦尼尔的细度，和20-100mm，确切地40-80mm的纱线长度。
耐热纤维可以是相关领域通常所指的“超级纤维”。确切地，超级纤维可以是选自由以下各项组成的组中的一种或多种：芳纶纤维、聚苯硫醚(PPS)纤维、氧化聚丙烯腈(OXI-PAN)纤维、聚酰亚胺(PI)纤维、聚苯并咪唑(PBI)纤维、聚苯并噁唑(PBO)纤维、聚四氟乙烯(PTFE)纤维、聚酮(PK)纤维、金属纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、二氧化硅纤维和陶瓷纤维。
确切地，可以将芳纶纤维用作本发明的耐热纤维。更确切地，可以将间-芳纶纤维、对-芳纶纤维或它们的混合物用作本发明的耐热纤维。用作本发明的非织造物的纱线的芳纶纤维可以具有1-15旦尼尔，确切地1-6旦尼尔的细度，和20-100mm，确切地40-80mm的纱线长度。如果纱线长度太短，那么在针刺期间可能难以桥接纱线。结果，非织造物的粘结力可能较弱。并且，如果纱线长度太长，那么非织造物的粘结力可以是优异的，但是在梳理期间纱线的移动可能是困难的。
芳纶纤维是其中芳香环如苯环通过酰胺基团彼此键连的芳香族聚酰胺纤维。为了与脂肪族聚酰胺(例如尼龙)区分，将芳香族聚酰胺纤维称为‘芳纶’。芳纶纤维通过芳香族聚酰胺的纺丝制得，并根据酰胺键的位置分为间-芳纶和对-芳纶。
[化学式1]
[化学式2]
由化学式1表示的间芳纶(m-芳纶)是通过在将间苯二酰氯和间苯二胺溶解于二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂中之后的干法纺丝(dry spinning)制备的。间-芳纶由于参差不齐的聚合物结构而具有22-40％的相对高的断裂伸长率，是可染色的并且可以容易地制备成纤维。间-芳纶在商品名NomexTM(DuPont)和ConexTM(Teijin)下商业可获得的。
由化学式2表示的对-芳纶(p-芳纶)是通过在将对苯二酰氯和对苯二胺溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中之后的湿法纺丝(wet spinning)制备的。由于其高度取向的线性分子结构，对-芳纶具有高强度。比间-芳纶强约3-7倍，所以将其用于增强材料或保护材料。另外，对-芳纶表现出强耐化学性、较低的热收缩和优异的尺寸稳定性以及高拉伸强度、阻燃和自熄性质。对-芳纶是在商品名KevlarTM(DuPont)、TwaronTM(Teijin)和TechnoraTM(Teijin)下商业可获得的。
芳纶是以细丝、短纤维(短丝，staple)、纱线等形式提供的，并被用于增强材料(变压器、电动机等)、绝缘材料(绝缘纸、绝缘带等)、耐热纤维(防火服、手套等)、高温过滤器等。
尽管实际上由耐热纤维纱线制备构成本发明的吸音隔音材料的非织造物，但是也可以将通过进一步添加其他纤维到耐热纤维纱线以降低成本或向非织造物提供减轻的重量、功能等制备的非织造物包括在本发明的范围内。也就是说，尽管本发明的非织造物是由耐热纤维纱线制备的，但是本发明决不限于仅由耐热纤维形成的非织造物。基于非织造物的重量，本发明的非织造物可以包含30-100wt％，更确切地60-100wt％的量的耐热纤维纱线。
进一步地，本发明的吸音隔音材料的内部吸音隔音层包含粘结剂，其与非织造物存在于相同的层中并维持非织造物内部的三维结构。用于本发明的粘结剂可以是能够维持非织造物内部的三维结构的任何一种。表达“维持非织造物内部的三维结构”是指已经浸渍到非织造物的粘结剂均匀分布并附着到非织造物的纤维纱线的表面，并维持或进一步形成不规则的微腔，从而维持非织造物内部的原始的三维结构。
尽管粘结剂通常是指用于粘附或连接两种材料的材料，但是本发明所使用的术语粘结剂是指浸渍到由耐热纤维形成的非织造物中的材料。
可以将许多材料用作浸渍到非织造物中的粘结剂。首先，可以将热塑性树脂或热固性树脂认为是粘结剂材料。
通过聚酰胺类树脂表示的热塑性树脂具有与作为代表性的耐热纤维的芳纶纤维类似的晶体极性基团。因而，如果热塑性粘结剂浸渍到由热塑性耐热纤维形成的非织造物中，那么通过类似的晶体极性基团之间的面对面接触在它们之间形成强界面层，其部分阻塞非织造物的微腔。也就是说，如果将热塑性树脂用作浸渍到由热塑性耐热纤维形成的非织造物中的粘结剂，那么由于非织造物的微腔部分阻塞，吸音性能降低。乍看来，可能认为如果微腔被阻塞，吸音性能将得到改善。但是由于噪音没有在非织造物内消失而是通过其他途径传输，所以如果浸渍热塑性粘结剂，不能预期吸音性能改善。并且，如果将热塑性粘结剂浸渍到由无机类耐热纤维形成的非织造物中，那么由于弱结合需要进一步添加粘合剂添加剂。
与此相反，热固性粘结剂具有与热塑性耐热纤维完全不同的物理和化学性质。因此，如果将热固性粘结剂浸渍到由热塑性耐热纤维形成的非织造物中，那么由于特征差异，界面层通过边缘-边缘接触形成。结果，非织造物的微腔保持打开状态。也就是说，如果将热固性树脂用作浸渍到由耐热纤维形成的非织造物中的粘结剂时，那么可以维持非织造物内的三维结构。因此，在本发明中可将热固性树脂优选地用作粘结剂。
此外，热固性树脂具有用光、热或固化剂可固化的特征，且其形状即使在高温下也不变形。因此，通过使用耐热纤维和热固性粘结剂与特定条件，本发明的有利之处在于，即使在高温下也可以维持吸音隔音材料的形状。因此，如果将热固性树脂用作浸渍到非织造物中的粘结剂，那么在树脂的固化期间可以实现模制成期望的形状，且即使在高温下也可以维持得到的形状。
如上所述，如果将热固性树脂用作浸渍到由耐热纤维形成的非织造物中的粘结剂时，那么可以预期维持非织造物内部的三维形状和在粘结剂树脂的固化期间模制成期望的形状的效果。
更确切地，可以将环氧树脂用作粘结剂。环氧树脂是一种热固性树脂并且可固化到具有三维网络结构的聚合物材料中。因此，由于环氧树脂可以形成网络结构，因此当在非织造物内固化时，微腔，更精细的微腔可以在非织造物内形成，且吸音性能可以进一步改善。
进一步地，由于在固化剂存在下进行固化时可以形成更高级的三维网络结构，所以吸音效果可以进一步改善。也就是说，随着环氧树脂的环氧基团或羟基与固化剂的官能团如氨基或羧酸基团反应形成共价交联，形成三维网络结构的聚合物。固化剂不仅用作催化固化反应的催化剂，而且直接包括在反应中并连接到环氧树脂的分子中。因此，微腔的尺寸和物理性质可通过选择不同的固化剂来控制。
环氧树脂可以是选自由以下各项组成的组中的一种或多种：双酚A二缩水甘油醚、双酚B二缩水甘油醚、双酚AD二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、聚氧丙烯二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚聚合物、磷腈二缩水甘油醚、双酚A酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂和邻甲酚酚醛环氧树脂等。环氧树脂可以是具有70-400环氧当量的环氧树脂。如果环氧当量太低，那么分子间的结合可能太弱而不能形成三维网络结构，或由于与耐热纤维的弱的粘附，吸音隔音材料的物理性质可能令人不满意。以及，如果环氧当量太高，那么因为形成非常密集的网络结构，所以吸音隔音材料的物理性质可能令人不满意。
如果将热固性树脂用作本发明的粘结剂，那么可以将固化剂包含在粘结剂溶剂中。固化剂可以是具有可以与粘结剂的官能团如环氧基团或羟基容易反应的官能团的固化剂。作为固化剂，可以使用脂肪胺、芳香胺、酸酐、脲、酰胺、咪唑等。确切地，固化剂可以是选自由以下各项组成的组中的一种或多种：二乙基甲苯二胺(DETDA)、二氨基二苯砜(DDS)、三氟化硼-单乙基胺(BF3·MEA)、二氨基环己烷(DACH)、甲基四氢邻苯二甲酸酐(MTHPA)、甲基-5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐(NMA)、双氰胺(Dicy)、2-乙基-4-甲基咪唑等。更确切地，可以使用脂肪胺或酰胺类固化剂，因为它们具有相对良好的交联能力和非常优异的耐化学性和耐候性。确切地，考虑到交联能力、阻燃性、耐热性、储存稳定性、加工性等可使用双氰胺(Dicy)。因为双氰胺(Dicy)具有高于200℃的高熔点，所以在与环氧树脂混合之后其保持优异的储存稳定性，并且可以确保用于固化和模制的充足的加工时间。
进一步地，在本发明中可以使用促进用作粘结剂的热固性树脂固化的催化剂。催化剂可以是选自由以下各项组成的组中的一种或多种：脲、二甲基脲、季DBU的四苯基硼酸盐、和溴化季磷等。催化剂可以包含在含粘结剂的溶液中。
此外，可以将多种添加剂，例如阻燃剂、耐热性改良剂(heat resistanceimprover)、防水剂等用于向吸音隔音材料提供功能。该添加剂包含在粘结剂溶液中，并且用于向吸音隔音材料提供功能的其他表皮材料不是必要的。
阻燃剂可以是三聚氰胺、磷酸盐/酯、金属氢氧化物等。确切地，可以将选自由三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、磷腈、聚磷酸铵等组成的组中的一种或多种用作阻燃剂。更确切地，阻燃剂可以是三聚氰胺，其可以同时提高阻燃性和耐热性。
耐热性改良剂可以是氧化铝、二氧化硅、滑石、粘土、玻璃粉末、玻璃纤维、金属粉末等。
可以将一种或多种氟类防水剂用作防水剂。
此外，可以根据目的选择和使用本领域常用的添加剂。
本发明的吸音隔音材料的内部吸音隔音层可以由单层或两层或更多层形成。出于控制吸音和和绝缘材料的整体厚度的原因，内部吸音隔音层可以由单层或多层形成。内部吸音隔音层的单层或多层结构在本发明中不受特别限制。
在本发明的吸音隔音材料中，由包含30-100wt％的耐热纤维的第二非织造物形成的外部吸音隔音层堆叠在内部吸音隔音层的一侧或两侧上。由于外部吸音隔音层堆叠在内部吸音隔音层的外表面上，所以可以防止在模制期间由于包含在内部吸音隔音层中的粘结剂渗漏引起的外观问题和由于重复模制引起的模具污染。
可以使用包含粘合剂的粘合剂层或使用热或压力来堆叠外部吸音隔音层。例如，当使用粘合剂进行堆叠时，可以将粘合剂涂覆在第二非织造物的一侧上，然后通过与内部吸音隔音层接触可以堆叠第二非织造物。粘合剂可以是本领域常用的任一种。因为浸渍到本发明的内部吸音隔音层中的粘结剂也具有粘合性质，所以也可以将粘结剂用作粘合剂。确切地，当将粘结剂用作粘合剂时，可以使用热固性树脂，这是因为在模制期间通过施加热来固化热固性树脂，所以期望较强的粘合作用。更确切地，可以将环氧树脂用作粘合剂。使用的粘合剂的量在本发明中不受特别的限制。可以将量控制在允许用于粘合两层的范围内。
另一方面，本发明提供了用于制造吸音隔音材料的方法，包括：a)将包含30-100wt％的耐热纤维的第一非织造物浸入粘结剂溶液中的步骤；b)通过干燥第一非织造物形成内部吸音隔音层(1)的步骤；和c)通过将包含30-100wt％的耐热纤维的第二非织造物堆叠在内部吸音隔音层(1)的一侧或两侧上形成外部吸音隔音层(2′,2″)的步骤。
在下文中，详细地描述了用于制造根据本发明的吸音隔音材料的方法的步骤。
在步骤a)中，将由耐热纤维形成的第一非织造物浸入粘结剂溶液中。
在本发明中，将第一非织造物浸入粘结剂溶液中以改善吸音隔音性能，并允许将吸音隔音材料模制成期望的形状。浸渍第一非织造物的粘结剂溶液除了粘结剂树脂之外包含固化剂、催化剂、常用的添加剂和溶剂。包含在粘结剂溶液中的粘结剂、固化剂、催化剂和常用的添加剂与上述的相同。用于制备粘结剂溶液的溶剂可以是选自由酮、碳酸酯、乙酸酯、溶纤剂等组成的组中的一种或多种。确切地，溶剂可以是选自由以下各项组成的组中的一种或多种：丙酮、甲基乙基酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)、碳酸二甲酯(DMC)、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂等。
确切地，用于本发明的粘结剂溶液可以包含1-60wt％的粘结剂和余量的溶剂。用于本发明的粘结剂溶液可以进一步包含固化剂和其他添加剂，包括催化剂。在这种情况下，粘结剂溶液可以包含1-60wt％的粘结剂、0.1-10wt％的固化剂、0.01-5wt％的催化剂、1-40wt％的添加剂和余量的溶剂。更确切地，粘结剂溶液可以包含1-30wt％的粘结剂、0.1-10wt％的固化剂、0.01-5wt％的催化剂、1-30wt％的阻燃剂作为添加剂和40-95wt％的溶剂。
通过控制本发明的粘结剂溶液的浓度可以控制浸渍到非织造物中的程度。确切地，可以将粘结剂溶液制备为具有1-60wt％，更确切地20-50wt％的固体含量。如果粘结剂溶液太稀，那么本发明的目的不能实现，这是因为浸渍到非织造物中的粘结剂的含量太少。以及，如果粘结剂溶液太稠，那么非织造物可能变硬且可能不能用作吸音隔音材料。
如果包含在粘结剂溶液中的固化剂的含量太低，那么可能难以模制成期望的形状，这是因为不能达到粘结剂的完全固化。结果，改善吸音隔音材料的机械强度的效果可能不能令人满意。以及，如果含量太高，那么吸音隔音材料可能变硬，且储存稳定性等可能不能令人满意。如果催化剂的含量太低，那么促进反应的效果可忽略。以及，如果催化剂的含量太高，那么储存稳定性等可能不能令人满意。添加剂可以是本领域常用的一种或多种添加剂，包括阻燃剂、耐热性改良剂、防水剂等。可以根据添加的目的适当地调整这些添加剂的含量。如果添加剂的量太少，那么不能实现期望的效果。并且，太大的添加剂量在经济上可是不利的，并可导致不期望的副作用。
在步骤b)中，通过干燥第一非织造物制备内部吸音隔音层。
通过从粘结剂溶液中取出第一非织造物并除去溶剂进行本发明中的干燥。干燥可以在压力下于适当的温度进行。确切地，干燥过程可以包括取出非织造物和通过在1-20kgf/cm2的压力下压缩控制非织造物中的粘结剂含量的过程。另外，干燥过程可以包括取出非织造物和通过在70-200℃的温度下加热蒸发溶剂的过程。另外，干燥过程可以包括在取出非织造物后在1-20kgf/cm2的压力下压缩非织造物，然后在70-200℃的温度下加热的过程。
本发明中的干燥是借此控制非织造物中的粘结剂含量的过程。借此，可以控制吸音隔音材料的物理性质。干燥之后包含在非织造物中的粘结剂的含量是确定吸音隔音材料内的微腔的大小、形状和分布的重要因素。因此，可以此控制吸音隔音材料的吸音性质和机械性质。在本发明中，可以进行干燥使得基于100重量份的非织造物，包含在非织造物中的粘结剂的最终含量是1-300重量份，更确切地30-150重量份。
在步骤c)中，通过将包含30-100wt％的耐热纤维的第二非织造物堆叠在内部吸音隔音层的一侧或两侧上形成外部吸音隔音层。也就是说，通过将由非织造物形成的外部吸音隔音层堆叠在内部吸音隔音层的一侧或两侧上，可以防止在模制期间由于包含在内部吸音隔音层中的粘结剂渗漏引起的外观问题和由于重复模制引起的模具污染。
使用粘合剂或使用热或压力通过粘结可以实现堆叠。例如，当使用粘合剂进行堆叠时，可以将粘合剂涂覆在外部吸音隔音层的一侧上，然后将外部吸音隔音层堆叠在内部吸音隔音层上。
用于制造根据本发明的吸音隔音材料的方法可以进一步包括在步骤c)之后的d)在高温下模制吸音隔音材料的步骤。
确切地，包括步骤d)的用于制造吸音隔音材料的方法可以包括：a)将包含30-100wt％的耐热纤维的第一非织造物浸入粘结剂溶液中的步骤；b)通过干燥第一非织造物形成内部吸音隔音层(1)的步骤；c)通过将包含30-100wt％的耐热纤维的第二非织造物堆叠在内部吸音隔音层(1)的一侧或两侧上形成外部吸音隔音层(2′，2″)的步骤；和d)在高温下模制吸音隔音材料的步骤。
在步骤d)中，在堆叠内部吸音隔音层以及外部吸音隔音层之后，在高温下模制吸音隔音材料。高温下的模制还考虑了热固性粘结剂的固化，并在150-300℃的温度下，确切地170-230℃的温度下进行。
用于制造根据本发明的吸音隔音材料的方法可以进一步包括在步骤a)之前，通过针刺过程使用耐热纤维形成第一非织造物或第二非织造物的步骤。例如，在步骤a-1)中，通过具有1-15旦尼尔细度的耐热芳纶纤维的针刺过程可以形成具有3-20mm厚度的非织造物。
例如，包括步骤a-1)的用于制造根据本发明的吸音隔音材料的方法可以包括：a-1)使用耐热纤维通过针刺过程形成第一非织造物或第二非织造物的步骤；a)将包含30-100wt％的耐热纤维的第一非织造物浸入粘结剂溶液中的步骤；b)通过干燥第一非织造物形成内部吸音隔音层(1)的步骤；和c)通过将包含30-100wt％的耐热纤维的第二非织造物堆叠在内部吸音隔音层(1)的一侧或两侧上形成外部吸音隔音层(2′，2″)的步骤。
例如，包括步骤a-1)的用于制造根据本发明的吸音隔音材料的方法还可以包括：a-1)使用耐热纤维通过针刺过程形成第一非织造物或第二非织造物的步骤；a)将包含30-100wt％的耐热纤维的第一非织造物浸入粘结剂溶液中的步骤；b)通过干燥第一非织造物形成内部吸音隔音层(1)的步骤；c)通过将包含30-100wt％的耐热纤维的第二非织造物堆叠在内部吸音隔音层(1)的一侧或两侧上形成外部吸音隔音层(2′，2″)的步骤；和d)在高温下模制吸音隔音材料的步骤。
用于本发明的内部吸音隔音层以及外部吸音隔音层的非织造物是通过针刺过程制备的非织造物，其包含30-100wt％的耐热纤维。吸音性质可以根据非织造物的厚度和密度变化。预期吸音性质将随着非织造物的厚度和密度增加而改善。
当涉及使用吸音隔音材料的工业领域等时，用于本发明的第一非织造物或第二非织造物可以具有3-20mm的厚度。如果非织造物的厚度小于3mm，那么吸音隔音材料的耐久性和模制性可能不能令人满意。以及，如果厚度超过20mm，那么生产力可能降低且生产成本可能增加。以及，当考虑性能和成本时，非织造物的密度可以是100-2000g/m2，确切地200-1200g/m2，更确切地300-800g/m2。
非织造物通过堆叠30-100g/m2的网状物来形成，该网状物通过梳理(carding)两个2至12折层(fold)且连续进行上下预针刺(up-downpreneedling)、下上针刺(down-up needling)和上下针刺(up-down needling)来形成，从而形成提供必须的厚度、结合强度和其它所期望的物理性质的物理桥状物(physical bridge)。用于进行针刺的针可以是鱼钩型针，具有0.5-3mm的工作叶片和70-120mm的针长度(从手柄向外到尖端的距离)。确切地，针冲程(needle stroke)可以是30-350次/m2。
更确切地，用于非织造物的纱线的细度可以是1.5-8.0旦尼尔，堆积层厚度可以是6-13mm，针冲程可以是120-250次/m2，以及非织造物的密度可以是300-800g/m2。
可以使用电子显微镜确认通过上述方法制造的吸音隔音材料的内部结构。当用电子显微镜观察时，本发明的吸音隔音材料具有分布在其内部的1-100μm尺寸的微腔。微腔规则或不规则地分布，间距是0.1-500μm。
另一方面，本发明提供了用于减少噪音产生装置的噪音的方法：i)检查噪音产生装置的三维形状；ii)制备和模制吸音隔音材料，以部分或完全对应于装置的三维形状；和iii)使吸音隔音材料邻近噪音产生装置。
装置是指噪音产生装置，包括电动机、发动机、排气系统等。然而，装置的范围决不限于电动机、发动机和排气系统。可以将吸音隔音材料制造为部分或完全对应于装置的三维形状。由于在粘结剂的固化期间可模制本发明的吸音隔音材料，所以可以将吸音隔音材料模制为部分或完全对应于装置的三维形状。
表达“邻近”是指将吸音隔音材料紧密附着到噪音产生装置，将其与噪音产生装置以一定距离设置，或将其模制为噪音产生装置的部件。表达邻近还包括将吸音隔音材料安装到连接至噪音产生装置的构件(例如，另一吸音隔音材料)。
图3和图4示意性示出了其中本发明的吸音隔音材料应用到车辆的噪音产生装置的代表性实例。
图3示意性示出了将吸音隔音材料模制成部件并应用于车辆的噪音产生装置的实例。(A)是模制用于车辆发动机的吸音隔音材料的图像，以及(B)示出了其中将吸音隔音材料应用于车辆发动机的部件的实例。
图4示意性示出了将吸音隔音材料应用到车辆的噪音产生装置的实例。(A)是模制用于车辆的下部部件的吸音隔音材料的图像，以及(B)示出了其中将吸音隔音材料附着到车辆的下部部件的实例。
如上所述，本发明的吸音隔音材料，其中浸渍粘结剂以维持非织造物内部的三维结构，具有优异的吸音性质、阻燃性、耐热和隔热性质，并在模制之后当直接应用于维持在200℃或更高的温度下的噪音产生装置时，可以在不变形的情况下表现出期望的吸音性能。此外，由于由未浸渍有粘结剂的第二非织造物形成的外部吸音隔音层堆叠在吸音隔音材料的表面上，所以可以防止在模制期间由于包含在内部吸音隔音层中的粘结剂渗漏引起的外观问题和由于重复模制引起的模具污染。
实施例
在下文中，通过实施例更详细地描述本发明。然而，本发明的范围并不限于这些实施例。
[实施例]制备吸音隔音材料
实施例1.制备外部吸音隔音层堆叠在两侧上的吸音隔音材料
1)制备浸渍环氧树脂的第一芳纶非织造物
空气吹制(air blowing)具有40％的极限氧指数(LOI)、300℃的耐热性温度、2旦尼尔的细度和51mm的长度的间芳纶短纤维，并通过梳理形成为30g/m2的网状物。通过使用卧式包装机(horizontal wrapper)于5m/min下运行的传送带上重叠10-折层(10-fold)来堆叠网状物。通过用150次/m2的针冲程连续进行上下针刺、下上针刺和上下针刺来制备具有300g/m2的密度和6mm的厚度的第一芳纶非织造物。
2)制备内部吸音隔音层
利用1浸1夹(1dip 1nip)(提取(pick-up)300％)将制备的第一非织造物浸入粘结剂溶液中。粘结剂溶液包含8wt％的双酚A二缩水甘油醚、2wt％的双酚A二缩水甘油醚聚合物、0.2wt％的双氰胺、0.02wt％的二甲基脲、10wt％的氰尿酸三聚氰胺和79.78wt％的碳酸二甲酯。
将非织造物从粘结剂溶液中取出，使用辊在8kgf/cm2的压力下压缩，然后通过使其以5m/min的速度穿过100℃、120℃和150℃温度的干燥烘箱干燥。基于100重量份的非织造物，干燥的非织造物，即内部吸音隔音层，包含50重量份的粘结剂。
3)制备第二芳纶非织造物
空气吹制具有40％的极限氧指数(LOI)、300℃的耐热性温度、2旦尼尔的细度和51mm的长度的间芳纶短纤维，并通过梳理形成为30g/m2的网状物。通过使用卧式包装机于5m/min下运行的传送带上重叠10-折层来堆叠网状物。通过用150次/m2的针冲程连续进行上下针刺、下上针刺和上下针刺来制备具有120g/m2的密度和2mm的厚度的第二芳纶非织造物。
4)制备外部吸音隔音层堆叠在两侧上的吸音隔音材料
通过用粘合剂溶液凹印处理(gravure-treating)3)中制备的第二非织造物的一侧，然后在50℃的温度下干燥制备两个毡(felt)。该粘合剂溶液包含16wt％的双酚A二缩水甘油醚、4wt％的双酚A二缩水甘油醚聚合物、0.2wt％的双氰胺、0.02wt％的二甲基脲和79.78wt％的碳酸二甲酯。
将制备的两个毡堆叠在2)中制备的内部吸音隔音层的两侧上，使涂覆粘合剂的侧与内部吸音隔音层接触。通过在200℃的温度下固化2分钟将制备的吸音隔音材料模制成期望的形状。
比较例1.制备由芳纶非织造物形成的吸音隔音材料
通过实施例1中所描述的针刺制备具有300g/m2的密度和6mm厚度的芳纶非织造物，用作吸音隔音材料。
比较例2.制备由环氧树脂涂覆的芳纶非织造物形成的吸音隔音材料
通过实施例1中所描述的针刺制备具有300g/m2的密度和6mm的厚度的芳纶非织造物。随后，将包含环氧树脂的涂覆溶液涂覆在非织造物的表面上，使得基于100重量份的非织造物，粘结剂的含量是50重量份。然后，在150℃的温度下干燥之后，模制该非织造物。
涂覆溶液包含8wt％的双酚A二缩水甘油醚、2wt％的双酚A二缩水甘油醚聚合物、0.2wt％的双氰胺、0.02wt％的二甲基脲、10wt％的氰尿酸三聚氰胺和79.78wt％的碳酸二甲酯。
比较例3.制备由浸渍热塑性树脂的芳纶非织造物形成的吸音隔音材料
通过实施例1中所描述的针刺制备具有300g/m2的密度和6mm的厚度的芳纶非织造物。将非织造物浸入粘结剂溶液中，干燥然后模制。
粘结剂溶液是包含10wt％的聚乙烯树脂、10wt％的氰尿酸三聚氰胺和80wt％的碳酸二甲酯(DMC)的热塑性树脂溶液。
比较例4.制备由浸渍环氧树脂的PET非织造物形成的吸音隔音材料
通过实施例1中所描述的针刺制备具有300g/m2的密度和6mm的厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)非织造物。将非织造物浸入粘结剂溶液中，干燥然后模制。
在比较例4中制备的PET非织造物由于环氧树脂固化期间产生的反应热而热变形，且不能模制为所期望的形状，这是因为它在干燥和热模制过程期间完全热变形。
[测试实施例]
<评估吸音隔音材料的物理性质>
如下测量和比较吸音隔音材料的物理性质。
1.评估耐热性
为了评估耐热性，在260℃的温度的烘箱中老化吸音隔音材料300小时。保持在标准状态(温度23±2℃，50±5％相对湿度)至少1小时之后，检查外观并测量拉伸强度。目测是否有收缩或变形、表面剥离、起毛和开裂。使用型号1哑铃在标准条件下以200mm/min的速度对随机选择的5片测试样品的拉伸强度进行测量。
2.评估热循环
通过热循环测试方法评估吸音隔音材料的耐久性。在以下条件下进行五个循环之后，确定耐久性。
1)1个循环的条件
室温→高温(150℃×3h)→室温→低温(-30℃×3h)→室温→潮湿条件(50℃×95％RH)。
2)耐久性评估标准
热循环测试之后，检查外观上的变化。例如，检查表面损伤、膨胀、破碎和变色。如果外观上没有变化，那么将吸音隔音材料评估为“无异常”。
3.评估阻燃性
根据ISO 3795可燃性测试方法测量吸音隔音材料的阻燃性。
4.评估不燃性
根据UL94垂直燃烧测试测量吸音隔音材料的不燃性。
5.评估吸音性质
根据ISO 354方法测量吸音隔音材料的吸音性质。
6.评估透气性
1)评估方法
将测试样品安装在弗雷泽型(Frazier-type)测试仪上，并测量垂直流过测试样品的空气量。空气通过的测试样品的面积为5cm2，且将施加的压力设定为125帕斯卡(Pa)。
测试实施例1.根据耐热纤维比较吸音隔音材料的性质
在测试实施例1中，比较用不同的耐热纤维纱线制备的吸音隔音材料的物理性质。通过如实施例1所描述的针刺过程制备具有300g/m2的密度和6mm的厚度的第一非织造物，将它们浸入粘结剂溶液中，干燥它们然后模制，形成内部吸音隔音层。使用具有2旦尼尔细度和51mm长度的纱线制备非织造物，在表1中对其进行了描述。
至于外部吸音隔音层，使用了通过如实施例1的针刺过程制备的具有120g/m2的密度和2mm厚度的第二非织造物。通过如实施例1所描述的将外部吸音隔音层堆叠在内部吸音隔音层的两侧上制备吸音隔音材料。
如上所述测量制备的吸音隔音材料的物理性质。测量用不同的耐热纤维制备的吸音隔音材料的性质的结果示于表1和表2中。
[表1]
[表2]
如从表1和表2看出，本发明所呈现的所有使用具有25％或更高的极限氧指数和150℃或更高的耐热温度的耐热纤维制备的吸音隔音材料表现出令人满意的耐热性、耐久性、阻燃性、不燃性和吸音性质。因此，确认可以将称为超级纤维的常见的耐热纤维用作根据本发明的吸音隔音材料的非织造物的材料。
测试实施例2.根据非织造物的密度比较吸音隔音材料的性质
在测试实施例2中，使用具有不同密度的第一非织造物以与实施例1相同的方式制备吸音隔音材料。制备的吸音隔音材料的吸音性质示于图5中。
如从图5看出，使用具有600g/m2密度的第一非织造物比使用具有300g/m2密度的非织造物时的吸音隔音材料的吸音性能优异。
测试实施例3.评估吸音隔音材料的物理性质
在测试实施例3中，根据将热固性粘结剂施加到由耐热纤维形成的非织造物的方法比较吸音隔音材料的性质。
也就是说，比较通过将热固性粘结剂浸渍到第一非织造物中形成内部吸音隔音层制备的吸音隔音材料(实施例1)、由第一非织造物形成的吸音隔音材料(比较例1)和通过将热固性粘结剂涂覆在第一非织造物上制备的吸音隔音材料(比较例2)的吸音率。由非织造物形成的吸音隔音材料(比较例1)、通过将热固性粘结剂涂覆在非织造物的表面上制备的吸音隔音材料(比较例2)和使用将热固性粘结剂浸渍到非织造物内的内部吸音隔音层制备的吸音隔音材料(实施例1)的吸音率的测量结果示于表3中。
[表3]
从表3看出，与其中将未浸渍有热固性粘结剂的非织造物用作非织造物的比较例1相比，根据本发明的吸音隔音材料在所有频率范围内示出优异的吸音率。相反，使用了其中将热固性粘结剂涂覆在非织造物上的比较例2的吸音隔音材料在400-5000Hz频率范围内示出了比非织造物(比较例1)低的吸音率。
测试实施例4.评估吸音隔音材料的耐热性能
在测试实施例4中，评估实施例1、比较例1和比较例3中制备的吸音隔音材料的隔热性能。在从每种吸音隔音材料的25mm厚的样品的一侧施加1000℃的热5分钟之后，在样品的相对侧上测量温度。
对于实施例1的表面层，在吸音隔音材料的相对侧上测量的温度是250℃，以及对于比较例1的吸音隔音材料，是350℃。因此，确认其中浸渍热固性树脂的本发明的吸音隔音材料表现出改善的隔热性质。与此相反，一施加1000℃的温度的热，比较例3的浸渍热塑性树脂的吸音隔音材料就熔化和变形。
因此，可以看出本发明的吸音隔音材料具有非常优异的隔热性质。
测试实施例5.比较与铝隔热板的隔热性能
在测试实施例5中，比较实施例1的吸音隔音材料与铝隔热板的隔热性能。在250℃的温度下从吸音隔音材料以及隔热板的一侧施加相同的热量的同时，随时间测量相对侧的温度。结果示于图6中。
从图6看出，根据本发明的吸音隔音材料示出较好的隔热性能，耐热温度与铝隔热板相比优秀至少11℃。
测试实施例6.根据粘结剂含量比较吸音隔音材料的性质
以与实施例1相同的方式制备吸音隔音材料。干燥浸渍环氧树脂的第一芳纶非织造物以具有不同的最终的粘结剂含量。将粘结剂含量表示为基于100重量份的干燥非织造物包含在吸音隔音材料中的粘结剂的重量份。
利用不同粘结剂含量制备的吸音隔音材料的机械性质和吸音率的比较结果示于表4和表5中。
[表4]
[表5]
从表4和表5看出，当与未浸渍有粘结剂的非织造物相比时，由于将粘结剂浸渍到非织造物中，吸音率得到改善。另外，确认利用粘结剂含量可以控制吸音隔音材料的吸音率。
测试实施例7.根据粘结剂比较吸音隔音材料的性质
以与实施例1相同的方式制备吸音隔音材料，其中，基于100重量份的第一芳纶非织造物，浸渍了50重量份的粘结剂。将表6中描述的树脂用作粘结剂。
利用不同粘结剂制备的吸音隔音材料的机械性质和吸音率的比较结果示于表6中。
[表6]

Claims (40)

1.一种吸音隔音材料，包含：
内部吸音隔音层，所述内部吸音隔音层包括含有30-100wt％的耐热纤维的第一非织造物和存在于与所述第一非织造物相同的层中并维持所述非织造物内部的三维结构的粘结剂；以及
外部吸音隔音层，所述外部吸音隔音层包括含有30-100wt％的耐热纤维的第二非织造物，
其中，所述外部吸音隔音层堆叠在所述内部吸音隔音层的一侧或两侧上。
2.根据权利要求1所述的吸音隔音材料，其中，通过粘合剂、热或压力实现所述内部吸音隔音层和所述外部吸音隔音层之间的堆叠。
3.根据权利要求1所述的吸音隔音材料，其中，将粘合剂涂覆在所述外部吸音隔音层的一侧上，然后通过使涂覆粘合剂的所述一侧与所述内部吸音隔音层接触来堆叠所述外部吸音隔音层。
4.根据权利要求3所述的吸音隔音材料，其中，用于所述内部吸音隔音层和所述外部吸音隔音层之间的所述堆叠的所述粘合剂是包含在所述第一非织造物中的所述粘结剂。
5.根据权利要求4所述的吸音隔音材料，其中，所述粘合剂是热固性树脂。
6.根据权利要求1所述的吸音隔音材料，其中，构成所述第一非织造物或所述第二非织造物的所述耐热纤维具有25％或更大的极限氧指数(LOI)和150℃或更高的耐热温度。
7.根据权利要求6所述的吸音隔音材料，其中，所述耐热纤维是选自由以下组成的组中的一种或多种：芳纶纤维、聚苯硫醚(PPS)纤维、氧化聚丙烯腈(OXI-PAN)纤维、聚酰亚胺(PI)纤维、聚苯并咪唑(PBI)纤维、聚苯并噁唑(PBO)纤维、聚四氟乙烯(PTFE)纤维、聚酮(PK)纤维、金属纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、二氧化硅纤维和陶瓷纤维。
8.根据权利要求7所述的吸音隔音材料，其中，所述耐热纤维是芳纶纤维。
9.根据权利要求1所述的吸音隔音材料，其中，所述第一非织造物或所述第二非织造物由具有1-15旦尼尔细度的芳纶纤维形成并且是具有3-20mm厚度的单层非织造物。
10.根据权利要求1所述的吸音隔音材料，其中，所述第一非织造物或所述第二非织造物具有100-2000g/m2的密度。
11.根据权利要求10所述的吸音隔音材料，其中，所述非织造物具有200-1200g/m2的密度。
12.根据权利要求1所述的吸音隔音材料，其中，所述内部吸音隔音层由单层或多层形成。
13.根据权利要求1所述的吸音隔音材料，其中，包含在所述内部吸音隔音层中的所述粘结剂是热固性树脂。
14.根据权利要求5或13所述的吸音隔音材料，其中，所述热固性树脂是环氧树脂。
15.根据权利要求14所述的吸音隔音材料，其中，所述环氧树脂是选自由以下组成的组中的一种或多种环氧树脂：双酚A二缩水甘油醚、双酚B二缩水甘油醚、双酚AD二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、聚氧丙烯二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚聚合物、磷腈二缩水甘油醚、双酚A酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂和邻甲酚酚醛环氧树脂。
16.根据权利要求1至13中任一项所述的吸音隔音材料，其中，所述吸音隔音材料被模制成以具有对应于被施用有所述吸音隔音材料的物体的三维形状。
17.根据权利要求16所述的吸音隔音材料，其中，所述吸音隔音材料用于车辆。
18.一种根据权利要求1所述的吸音隔音材料的制备方法，包括：
a)将包含30-100wt％的耐热纤维的第一非织造物浸入粘结剂溶液中；
b)通过干燥所述第一非织造物形成内部吸音隔音层(1)；以及
c)通过将包含30-100wt％的耐热纤维的第二非织造物堆叠在所述内部吸音隔音层(1)的一侧或两侧上来形成外部吸音隔音层(2′，2″)。
19.根据权利要求18所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述方法进一步包括在c)之后的d)在高温下模制所述吸音隔音材料。
20.根据权利要求18所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，在70-200℃的温度下进行b)中的干燥，并且基于100重量份的所述非织造物，通过所述干燥形成的所述内部吸音隔音层包含1-300重量份的粘结剂。
21.根据权利要求18所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，通过粘合剂、热或压力来实现c)中的堆叠。
22.根据权利要求21所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述堆叠通过以下进行：在所述第二非织造物的一侧上涂覆粘合剂，然后使涂覆所述粘合剂的所述一侧与所述内部吸音隔音层接触。
23.根据权利要求22所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述粘合剂是包含在所述第一非织造物中的粘结剂。
24.根据权利要求23所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述粘合剂是热固性树脂。
25.根据权利要求18所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，构成所述第一非织造物或所述第二非织造物的所述耐热纤维具有25％或更大的极限氧指数(LOI)和150℃或更高的耐热温度。
26.根据权利要求25所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述耐热纤维是选自由以下组成的组中的一种或多种：芳纶纤维、聚苯硫醚(PPS)纤维、氧化聚丙烯腈(OXI-PAN)纤维、聚酰亚胺(PI)纤维、聚苯并咪唑(PBI)纤维、聚苯并噁唑(PBO)纤维、聚四氟乙烯(PTFE)纤维、聚酮(PK)纤维、金属纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、二氧化硅纤维和陶瓷纤维。
27.根据权利要求25所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述耐热纤维是具有1-15旦尼尔细度和20-100mm纱线长度的芳纶纤维。
28.根据权利要求18所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述第一非织造物或所述第二非织造物具有3-20mm的厚度和100-2000g/m2的密度。
29.根据权利要求28所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述第一非织造物或所述第二非织造物是通过针刺具有1-15旦尼尔细度的耐热芳纶纤维形成的具有3-20mm厚度的芳纶非织造物。
30.根据权利要求29所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，通过连续进行上下针刺、下上针刺和上下针刺来形成所述非织造物。
31.根据权利要求29所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，利用30-350次/m2的针刺冲程来形成所述非织造物。
32.根据权利要求18或19所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述粘结剂溶液包含1-60wt％的粘结剂、0.1-10wt％的固化剂、0.01-5wt％的催化剂、1-40wt％的添加剂以及余量的溶剂。
33.根据权利要求32所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述粘结剂溶液包含1-30wt％的粘结剂、0.1-10wt％的固化剂、0.01-5wt％的催化剂、1-30wt％的阻燃剂以及40-95wt％的溶剂。
34.根据权利要求33所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述粘结剂是热固性树脂。
35.根据权利要求24或34所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述热固性树脂是环氧树脂。
36.根据权利要求35所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述环氧树脂是选自由以下组成的组中的一种或多种：双酚A二缩水甘油醚、双酚B二缩水甘油醚、双酚AD二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、聚氧丙烯二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚聚合物、磷腈二缩水甘油醚、双酚A酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂和邻甲酚酚醛环氧树脂。
37.根据权利要求18至31、33、34和36中任一项所述的吸音隔音材料的制备方法，其中，所述吸音隔音材料用于车辆。
38.一种用于减少噪音产生装置的噪音的方法，包括：
i)检查噪音产生装置的三维形状；
ii)制备和模制根据权利要求1至13中任一项所述的吸音隔音材料，以部分或完全对应于所述装置的三维形状；以及
iii)使所述吸音隔音材料邻近所述噪音产生装置。
39.根据权利要求38所述的用于减少噪音产生装置的噪音的方法，其中所述装置是电动机、发动机或排气系统。
40.根据权利要求39所述的用于减少噪音产生装置的噪音的方法，其中通过以下使所述吸音隔音材料邻近所述噪音产生装置：将所述吸音隔音材料附着到所述噪音产生装置，以距离所述噪音产生装置一定距离来设置所述吸音隔音材料，或将所述吸音隔音材料模制为所述噪音产生装置的部件。
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