CN105926165B - 一种蓄热调温吸音棉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄热调温吸音棉，为蓄热调温微纳米PP纤维、竹炭纤维和PET中空纤维组成的吸音棉层交叉铺网而成。吸音棉层采用熔喷‑干法纤网在线复合制得。吸音棉层的两侧还可以覆盖面层，面层为PP蓄热调温无纺布层或铝箔，PP蓄热调温无纺布层采用PP无纺布材料。面层和吸音棉层经复合，轧花处理，超声波封边，裁切成各种所需尺寸规格，即得蓄热保温吸音棉。本发明依靠相变微胶囊的特殊性能，并结合吸音棉吸音棉层的竹炭纤维和PET的中空结构实现蓄热调温，制备的吸音棉蓄热调温性能优良。本发明具有优异的吸音隔音性、除异味和恶臭、阻燃性、防霉等特点，且具有在一定范围内双向温度调节功能，还可作为蓄热调温材料。

Description

一种蓄热调温吸音棉

技术领域

本发明涉及吸音材料领域，具体是一种蓄热调温吸音棉。

背景技术

汽车噪音直接影响人们的身心健康和生活质量的提高，长期处于噪音环境中，会引起听力损失甚至可能诱发一些疾病。试验表明：80分贝会使驾驶者的注意力下降10%，90分贝时下降20%。要远离噪音，我们能做的就是吸音和隔音。吸音棉可以将车体振动所产生的中高频噪音振动能转换成吸音棉内部的细旦纤维的动能，并转化成热能而耗散掉，达到吸音降噪的功能。

节能、环保意识的增强，汽车呼吁绿色能源的呼声高于任何时候，假设就象给人体穿一件调温服一样，给汽车穿一身空调服。将相变蓄热技术与吸音棉制造技术结合起来，开发一种高科技的智能调温吸音棉，在满足吸音棉吸音隔音的性能外，还可以在一定范围内自动调节车内的温度，为人们提供更为人性化的乘车环境。

在智能调温材料在，应用最多的即为相变微胶囊。相变材料微胶囊就是将特定温度范围的相变材料用某些高分子化合物或无机化合物以物理或化学方法包覆起来，制成直径在1～100μm之间常态下稳定的固体微粒，经包囊后相变材料性质不受影响，可有效解决相变材料的泄漏及其与周围材料界面等问题。当环境温度由低于相变材料的相变温度升至高于相变材料的相变温度时，相变材料微胶囊能够吸收环境中的热量，发生液固相转变，直至相变材料全部由固态转变为液态；而当环境温度由高于相变材料的相变温度降低至低于相变温度时，相变材料将释放吸收的热量，发生液固相转变，这种吸收和释放热量的功能可以使材料周围的微气候环境在一定时间内保持相对恒定。通过这样一个动态的热能储存和释放过程来调节材料内部温度的平衡，进而维持体温的恒定，创造一个舒适的微气候环境。

将相变材料微胶囊通过纺丝法包埋于纤维内部，或通过浸轧法、浸渍法、涂层法等整理于材料表面，是实现材料蓄热调温的一类重要方法。相变材料微胶囊作为一种核/壳结构的有机功能材料，其囊壁厚度只有几到数十纳米，耐压性、耐热稳定性、化学稳定性和尺寸稳定性与无机功能材料相差甚远，表现在纺丝或后处理过程中相变材料从囊壁中容易逸出、汽化、氧化分解，或囊壁自身发生交联脱除小分子，或纺丝熔体或溶液发生反应，或微胶囊在螺杆输送、泵送、过滤、喷丝挤出过程中发生变形，形成扁平的饼状，造成过滤网、喷丝板堵塞，使纺丝时间缩短，纤维中相变材料微胶囊含量降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异的吸音隔音性、除异味和恶臭、阻燃性、防霉的蓄热调温吸音棉，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种蓄热调温吸音棉，为蓄热调温微纳米PP纤维、竹炭纤维和PET中空纤维组成的复合纤维层，复合纤维层中按照质量百分比的成分为：蓄热调温微纳米PP纤维65%、竹炭纤维5-10%、PET中空纤维25-30%，蓄热调温微纳米PP纤维细度为1-2μm，还包括面层，且吸音棉层的两侧覆盖面层，所述面层为蓄热调温PP无纺布层或铝箔，所述竹炭纤维采用内外贯穿的蜂窝状微孔结构，所述蓄热调温PP无纺布层采用聚合物挤压纺粘法制备，再经相变微胶囊后整理而成；厚度为0.5-1mm，所述微胶囊的后整理工艺包括喷雾工艺：蓄热微胶囊40-80g/L，喷雾——采用80-100℃温度烘干——烘干。

作为本发明进一步的方案：所述吸音棉层采用熔喷-干法纤网在线复合制得。

作为本发明再进一步的方案：所述竹炭纤维细度为15-25μm。

作为本发明再进一步的方案：所述PET中空纤维长度为55-65mm，细度为25-35μm。

作为本发明再进一步的方案：所述面层和吸音棉层经复合，轧花处理，超声波封边，裁切成各种所需尺寸规格，即得蓄热调温吸音棉。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述一种蓄热调温吸音棉依靠相变微胶囊的特殊性能，并结合吸音棉吸音棉层的竹炭纤维和PET的中空结构实现蓄热调温，制备的吸音棉蓄热调温性能优良。相变微胶囊能够根据环境温度的变化，从环境中吸收热量储存于吸音棉的纤维内部，或从吸音棉的纤维中释放出储存的热量，伴随相变材料发生液-固可逆相变，在吸音棉周围形成温度基本恒定的微气候，从而实现温度调节功能。本发明具有优异的吸音隔音性、除异味和恶臭、阻燃性、防霉等特点，且具有在一定范围内双向温度调节功能，提供更为人性化的乘车环境。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明的面层制备流程图；

图3是本发明的吸音棉层制备流程图；

图4是本发明吸音棉与普通吸音棉的温度曲线对比图；

图中：21-面层、22-吸音棉层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-图4，本发明实施例中，一种蓄热调温吸音棉，包括面层21、吸音棉层22，吸音棉层22的两侧覆盖面层21，所述面层21为蓄热调温PP无纺布层或铝箔或者其他附着物，吸音棉层22的两侧也可以没有面层21。所述吸音棉层22为蓄热调温微纳米PP纤维、竹炭纤维和PET中空纤维组成的复合纤维层经交叉铺网而成。吸音棉层中按照质量百分比的成分为：蓄热调温微纳米PP纤维65%、竹炭纤维5%、PET中空纤维30%。

实施例2

本发明实施例中，一种蓄热调温吸音棉，包括面层21、吸音棉层22，吸音棉层22的两侧覆盖面层21，所述面层21为蓄热调温PP无纺布层或铝箔，吸音棉层22的两侧也可以没有面层21。所述吸音棉层22为蓄热调温微纳米PP纤维、竹炭纤维和PET中空纤维组成的复合纤维层。复合纤维层中按照质量百分比的成分为：蓄热调温微纳米PP纤维65%、竹炭纤维10%、PET中空纤维25%。

实施例3

本发明实施例中，一种蓄热调温吸音棉，包括面层21、吸音棉层22，吸音棉层22的两侧覆盖面层21，所述面层21为蓄热调温PP无纺布层或铝箔。吸音棉层22的两侧也可以没有面层21。所述吸音棉层22为蓄热调温微纳米PP纤维、竹炭纤维和PET中空纤维组成的复合纤维层。复合纤维层中按照质量百分比的成分为：蓄热调温微纳米PP纤维65%、竹炭纤维8%、PET中空纤维27%。

吸音棉中面层21为蓄热调温PP无纺布层或铝箔，是PP无纺布经相变微胶囊后整理而成，平方米克重10-20g/m²。

所述面层21的微胶囊后整理可以采用浸渍、浸轧或者喷雾法实现。

所述微胶囊的相变温度：25-35℃，潜热值150-160kJ/kg，芯/壁≥85%，粒径1-30μm，热传导系数0.3，密度1.2×10³kg/m³。

微胶囊芯体基本成分为相变石蜡，平均粒径在2-30μm。

微胶囊壳体采用热固性树脂，坚固稳定，耐水，耐高温，耐机械加工，长期使用无泄漏。微胶囊可在其相变温度范围内，吸收、储存、释放较多的热量，具有双向调节环境温度，储存热量的作用。

所述微胶囊的后整理的工艺为：

浸渍工艺为：蓄热微胶囊30-60g/L，浴比1：10-1：12，不断翻动、挤压使浸渍均匀进入织物内部——离心脱水，含液90-100%，松式烘干（80-100℃）——烘干

浸轧工艺为：蓄热微胶囊40-80g/L，二浸二轧(携液量90-100%)——烘干（80-100℃）——烘干。

喷雾工艺为：蓄热微胶囊40-80g/L，喷雾——采用80-100℃的温度烘干——烘干。

浸渍液和脱水液可回用。

所述吸音棉层22是短纤维纤网结构，为蓄热调温微纳米PP纤维、竹炭纤维和PET中空纤维组成的吸音棉层，采用熔喷-干法纤网在线复合实现。

所述蓄热调温微纳米PP纤维是PP采用熔喷法制备而成，平均细度1-2μm。微纳米纤维结构使得三组分吸音棉内孔径更小，孔隙率更大，并且其接近纳米级别的纤维能与声波共振来衰减能量，有利于吸音。

所述蓄热调温微纳米PP纤维通过气流将微胶囊引入到PP熔喷热气流通道中，PP熔喷细流经高速高温热空气（含相变微胶囊）喷吹而极度牵伸成微纳米纤维，在牵伸的同时，纤维表面会粘附一定量的相变微胶囊，赋予蓄热调温的功能。

所述蓄热调温微纳米PP纤维配比：PP切片100份（熔融指数1000-1800g/10min，等规度95%）。所述蓄热调温微纳米PP纤维的制备：将PP切片100份喂入熔喷法螺杆挤出机，经熔体过滤器、计量泵计量，熔融挤出、热空气极速牵伸而成。

所述蓄热调温微纳米PP纤维具体实施工艺：加工温度：熔喷模头260-270℃，转换箱260-270℃，一区260-270℃，二区260-270℃，三区240-260℃，四区230-250℃，光辊120℃，花辊120℃，热空气一240℃，热空气二260℃，热空气的喷射角控制在50-60°，热空气压力0.1-0.2MPa，接收距离25-35cm。

所述竹炭纤维细度15-25μm，长度15-35mm。竹炭纤维孔隙多、矿物质含量丰富，能释放远红外线，具有蓄热调温、抗菌除臭除异味的功效，另外其多孔结构使其具有更优异的吸音性能。

所述PET中空纤维细度25-35μm，长度55-65mm。所述PET中空纤维作为结构纤维，除用于控制吸音棉的厚度，还可确保产品的蓬松性及压缩回弹性外，使吸音棉具有持久的吸音降噪性能。另外其中空结构更加提高了产品的吸音性和隔热性。

所述一定配比的竹炭纤维和PET中空纤维经高效开松梳理成单纤维状态，通过气流引入到熔喷工艺气流牵伸场中，竹炭纤维和PET中空纤维被PP微纳米纤维带到成网帘上，竹炭纤维和PET中空纤维网加入熔喷丝的角度控制在75-85°。熔喷成形的蓄热调温微纳米PP纤维与竹炭纤维和PET中空纤维短纤充分混合，形成具有良好弹性和吸音性、保暖性的复合吸音材料。

面层21和吸音棉层22经复合，轧花处理并超声波封边，裁切成各种所需尺寸规格，即得产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉。

本发明吸音棉具有更好的全频吸音能力，同时兼具蓄热调温、耐霉、环保、阻燃等性能。具体包括：

1）吸音性能：一种蓄热调温吸音棉组成部分中的无数2μm微小纤维无序叠加，组成迷宫式的空隙结构。声波产生的振动引起间隙的空气运动，由于与孔壁或纤维表面摩擦和空气的粘滞阻力，一部分声能转变为热能，使声波衰减；其次，小孔中空气与孔壁之间还不断发生热交换，也使声能衰减。与普通的毛毡类、聚酯海绵类吸音材料相比，一种蓄热调温吸音棉孔径更小，孔隙率更大，并且其接近纳米级别的纤维能与声波共振来衰减能量，故其吸音效果更好。与同样厚度的毛毡相比，在重量轻一半以上的情况下，吸音系数至少超出毛毡的40-50%以上。以每平米400g，厚度26mm的规格为例，对车内空间驾驶员以及乘客最为敏感的噪音频段2500Hz以下中低频部分降噪效果更加理想，降噪系数NRC为0.72，平均吸声系数（100Hz-5KHz）为0.68。

2）阻燃性：一种蓄热调温吸音棉具有优良的阻燃性能，点火15s后在5min以内停止燃烧，并且燃烧速度≤80mm/min，高于GB8410-2006的规定（燃烧速度≤100mm/min），其阻燃性能完全符合汽车内饰要求。

3）蓄热调温：一种蓄热调温吸音棉蓄热调温的关键是使用微胶囊包裹的相变材料，这种材料具有能以潜热的形式，吸收储存和释放的功能。其在温度变化中，可以固态、液态互相转化，从中达到吸热、放热的效果。竹炭纤维及PET纤维的中空结构也有益于吸音棉的蓄热调温。以每平米400g，厚度26mm，面积为1m²的规格为例，吸音棉中的相变材料能吸收约200J-1500J的热量。外界温度从39℃到25℃变化时，蓄热调温吸音棉可以调节到35℃到30℃，在炎热的夏季，可使汽车内的温度至少降低2-4℃。

4）高效除臭除异味：一种蓄热调温吸音棉中的竹炭纤维内外贯穿的蜂窝状微孔结构使其具有超强的吸附能力，可高效去除恶臭、二手烟及异味。异味减少率达到80-95%，同时还具有很好的天然抗菌抑菌效果，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率大于98%以上。竹炭纤维能放射远红外线，达到蓄热保温的效果。

5）隔热性：一种蓄热调温吸音棉所特有的微纳米纤维，比毛毡类所使用的纤维要细十倍甚至几十倍，这就意味着三组份吸音棉能隔绝更多的空气，更快的达到内部舒适的温度，达到更有效的隔热保暖效果。在冬天能保护汽车内部热量的流失，在夏天能阻隔外部热量的流入，减少汽车用空调的能耗。以每平米400g，厚度26mm的规格为例，其传热系数为1.550W/m²﹒℃，克罗值为3.793，保暖率为74.5%。

6）环保：一种蓄热调温吸音棉白色无毒无异味，无挥发性气体，无公害污染，不含致癌物质，使用过程中不会有粉状物逸出刺激皮肤，达到现行各汽车厂对车内VOC和RoSH的要求。使用报废后可以回收造粒，符合当前的资源重复利用政策，是环境友好性材料。

7）防潮防霉：一种蓄热调温吸音棉基本不吸水（吸水量不超过自身重量的1%），不会受潮，也就不会因受潮而给霉菌提供吸收水分的机会。由于其优越的憎水性使其具备以下特点：快干、真菌不会滋生、不会分解、腐烂以及难闻气味的产生等，确保长期稳定性。按照ASTM G21方法进行测试（温度25℃，湿度75%），三组分吸音棉发生霉变的区域个数为0，发生霉变的面积为0，而以PET为原料制作的毛毡和聚酯海绵发生霉变的区域个数分别为2个和3个，发生霉变的区域分别为15-30%和30%-45%。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种蓄热调温吸音棉，其特征在于，为蓄热调温微纳米PP纤维、竹炭纤维和PET中空纤维组成的复合纤维层，复合纤维层中按照质量百分比的成分为：蓄热调温微纳米PP纤维65%、竹炭纤维5-10%、PET中空纤维25-30%，蓄热调温微纳米PP纤维细度为1-2μm，还包括面层，且复合纤维层的两侧覆盖面层，所述面层为蓄热调温PP无纺布层或铝箔，所述竹炭纤维采用内外贯穿的蜂窝状微孔结构，所述蓄热调温PP无纺布层采用聚合物挤压纺粘法制备，再经相变微胶囊后整理而成；厚度为0.5-1mm，所述微胶囊的后整理工艺包括喷雾工艺：蓄热微胶囊40-80g/L，喷雾——采用80-100℃温度烘干——烘干。

2.根据权利要求1所述的蓄热调温吸音棉，其特征在于，复合纤维层采用熔喷-干法纤网在线复合制得。

3.根据权利要求1所述的蓄热调温吸音棉，其特征在于，竹炭纤维细度为15-25μm。

4.根据权利要求1所述的蓄热调温吸音棉，其特征在于，PET中空纤维长度为55-65mm，细度为25-35μm。

5.根据权利要求4所述的蓄热调温吸音棉，其特征在于，所述面层和复合纤维层经复合，轧花处理，超声波封边，裁切成各种所需尺寸规格，即得蓄热调温吸音棉。