CN109898232A

CN109898232A - 一种声调节材料及其用途

Info

Publication number: CN109898232A
Application number: CN201910198915.0A
Authority: CN
Inventors: 张丛见
Original assignee: Wuxi Jixing Auto Acoustic Parts Technology Co Ltd
Current assignee: Wuxi Jixing Auto Acoustic Parts Technology Co Ltd
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2019-06-18

Abstract

本发明提供了一种声调节材料及其用途，本发明利用熔点低于其分解温度的低熔点纤维，通过熔融‑固化过程将细纤维连接固定，形成自我支撑的多孔纤维状结构，从而获得了一种新型声调节材料，该声调节材料具有优异的全频吸声和高频隔声性能，其吸声系数和插入损失可达传统吸声材料的一倍以上，极其适用于制备汽车整车或轨道交通设备中的吸音棉、隔音垫、隔音板、隔音墙、隔音地板、隔音地毯或内部装饰件。

Description

一种声调节材料及其用途

技术领域

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种声调节材料及其用途。

背景技术

车辆在运行过程中，受引擎或风阻等因素，往往会产生较大的噪音，故在汽车或轨道交通领域中，多使用吸声材料来隔绝上述噪音对乘客或环境的危害。市场上常用的吸声材料多做成毡的形式，例如棉毡、纯PET毡、双组份吸音棉、直立棉、针刺毡、梳理毡或PP/PET毡等。上述毡类产品中，有的由纯PET纤维组成，有的由棉纤维、涤纶和低熔点纤维组成，有的由棉纤维、涤纶和丙纶组成，有的由低熔点纤维和丙纶组成，有的由丙纶和涤纶组成，彼此之间组分区别较大，且各种毡类产品中的纤维用量千差万别，其中纤维的细度根据具体声学性能的需求也分为很多规格，但一般都在2dtex以上。上述毡类产品常作为吸声材料或者隔声材料用于汽车或者轨道交通领域，能够减少车内噪声，改善乘车环境，虽然各自的成分、用量、长度、细度有所区别，但每种毡类产品的吸音原理基本相同，都是利用其中的多孔结构对进入到毡内部的声波起耗散作用，进而将声能转化为热能而消耗掉，产生较高的吸声性能。

限于目前对于吸声材料中微观结构和吸声原理的认知水平，目前市场中生产的车用吸声材料基本都仅仅着眼于其吸声性能的改善，但是，一种材料整体的声学性能不光与其吸声性能有关，还与其隔声性能密切相关，与声波在空腔结构中耗散的吸声原理不同，材料的隔声性能主要取决于声波在其本体结构中传播的耗散，即与组成吸声材料的纤维种类、纤维直径和纤维强度密切相关。传统毡类吸声材料在用于车内吸声时已经具有不错的效果，但对于车内隔声性能，传统毡类吸声材料通常无能为力，客户在选择产品时，经常遇到类似如产品吸声性能很好，但是隔声性能很差，或者隔声性能很好，但是吸声性能很差的问题，很难得到理想的同时具有良好吸声性能和隔声性能的解决方案，使得传统车用吸声材料在应用时具有一定的局限性。

例如，CN1768178A中公开了一种用于汽车衬里的具有吸声效果的非织造材料，其中包括由粗纤维制成的多孔纤维骨架以及短纤维或纺粘纤维，所述纤维骨架表面包覆有细度为0.01～1dtex的微纤维，微纤维在水射流的高压力下围绕粗纤维骨架扭转，并在之后通过热气流升温干燥和融化，将该纤维骨架的表面区域连接和固化，使得得到的非织造材料能够实现自我支撑；CN1842698A中公开了一种吸声材料，通过将单位面积质量为150～800g/m²、堆积密度为0.01～0.2g/cm³的无纺布和根据JIS/L-1096测量的透气度至多为50cc/cm²/sec的表面材料层叠在一起得到，对于较高频率的声波吸声系数较高。然而，在实际测试中，上述产品的隔声性能均难以满足实际需求，综合吸声效果较差。

随着电动化、智能化、网联化的发展，乘客对车辆舒适性要求只会越来越高，车内对吸声和隔声的需求只增不减，不仅仅需要吸声，隔声同样至关重要，在客户需求的驱动下，本领域的技术人员需要要发一种既能发挥很高的吸声性能，又能保持很好的隔声性能的车用声调节材料，以满足车辆等交通工具的高端化、私密化需求，减少对于环境的噪声危害。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种既能发挥很高的吸声性能，又能保持很好的隔声性能的车用声调节材料，以满足车辆等交通工具的高端化、私密化需求，减少对于环境的噪声危害。

为达此目的，本发明的目的之一在于提供一种声调节材料，所述声调节材料包括细纤维和低熔点纤维。

所述低熔点纤维为熔点低于其分解温度的纤维，也可以根据实际加工条件的要求选择熔点位于70～140℃的纤维。

所述低熔点纤维通过熔融-固化过程将细纤维连接固定，形成自我支撑的多孔纤维状结构，在所述熔融-固化过程中细纤维保持固态不融化，所述低熔点纤维通过熔融和固化将细纤维包裹，所述熔融-固化过程可以通过自动化控制经过纤维开松、自动化调控进料配比、多轮混合、自动化调控克重、气流成网、烘温、冷压和裁切等工序实现。

所述细纤维的线密度为0.01～1dtex，例如为0.02dtex、0.04dtex、0.08dtex、0.15dtex、0.2dtex、0.25dtex、0.3dtex、0.35dtex、0.4dtex、0.45dtex、0.5dtex、0.55dtex、0.6dtex、0.65dtex、0.7dtex、0.75dtex、0.80dtex、0.85dtex、0.90dtex或0.95dtex等。

优选地，按重量百分数计算，所述声调节材料中细纤维的含量≥5wt％，例如为5.5wt％、6wt％、6.5wt％、8.5wt％、12wt％、15wt％、20wt％、25wt％、35wt％、45wt％、55wt％、65wt％、75wt％、85wt％或95wt％等。

优选地，所述细纤维为聚丙烯腈纤维和/或腈纶，上述种类的纤维对于低频率和高频率的声波均具有较优的吸声和隔声效果。

优选地，所述聚丙烯腈纤维和/或腈纶的熔点高于其分解温度。

优选地，所述细纤维中还含有聚酯、聚酰胺或聚丙烯中的任意一种纤维或至少两种的共聚纤维，例如，所述细纤维可以为线密度均为0.05dtex的腈纶和涤纶的混合纤维、腈纶和丙纶的混合纤维、腈纶和聚酰胺纤维的混合纤维、腈纶和涤纶以及聚酰胺纤维的混合纤维等，或者线密度为0.05dtex的腈纶、线密度为0.1dtex的涤纶和线密度为0.3dtex的聚酰胺纤维的混合纤维等。

优选地，所述细纤维的线密度为0.01～0.3dtex，进一步优选为0.04～0.06dtex，上述线密度范围内的细纤维具有最优的吸声和隔声效果。

优选地，所述低熔点纤维的线密度＞1dtex，例如为2dtex、3dtex、4dtex、5dtex、6dtex、7dtex、8dtex或9dtex等。

优选地，所述低熔点纤维的线密度为3～7dtex，进一步优选为4dtex。

优选地，所述低熔点纤维为聚酯纤维，本领域的技术人员可以根据需要选择任意一种适用于制备吸声材料的聚酯纤维。

优选地，所述声调节材料中细纤维与低熔点纤维的重量比为0.1～6:1，例如为0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.35:1、0.45:1、0.55:1、0.75:1、1:1、1.25:1、1.5:1、1.75:1、2:1、2.25:1、2.5:1、2.75:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1或5.8:1等，进一步优选为0.28～2.8:1，最优选为0.43:1，在上述重量比下，得到的声调节材料具有最优的吸声和隔声性能。

优选地，所述声调节材料中还含有棉纤维和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维，棉纤维或PET纤维的引入能够进一步增大声调节材料的内部孔隙率，进而提高其吸声性能，但加入量不宜过多。

优选地，按重量百分数计算，所述声调节材料中棉纤维的含量≤80wt％，例如为1wt％、2wt％、4wt％、8wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％或78wt％等。

优选地，按重量百分数计算，所述声调节材料中聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的含量≤40wt％，例如为1wt％、2wt％、5wt％、8wt％、12wt％、16wt％、20wt％、24wt％、28wt％、32wt％、35wt％或38wt％等。

优选地，所述声调节材料的面积重量为100～3000g/m²，例如为120g/m²、150g/m²、180g/m²、250g/m²、300g/m²、400g/m²、500g/m²、600g/m²、700g/m²、800g/m²、900g/m²、1200g/m²、1500g/m²、1800g/m²、2000g/m²、2200g/m²、2400g/m²、2600g/m²、2800g/m²或2900g/m²等，本领域的技术人员能够根据实际需要或加工工艺条件任意调整得到的声调节材料的面积重量。

本发明的目的之二在于提供一种如前所述的声调节材料的用途，即所述声调节材料可以用于制备汽车整车或轨道交通设备中的内饰件和/或结构件。

优选地，所述声调节材料用于制备汽车整车或轨道交通设备中的吸音棉、隔音垫、隔音板、隔音墙、隔音地板、隔音地毯或内部装饰件。

本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比，本发明利用了熔点低于其分解温度的低熔点纤维，通过熔融-固化过程将细纤维连接固定，形成自我支撑的多孔纤维状结构，从而获得了一种新型声调节材料，该声调节材料具有优异的全频吸声和高频隔声性能，其吸声系数和插入损失可达传统吸声材料的一倍以上，极其适用于制备汽车整车或轨道交通设备中的吸音棉、隔音垫、隔音板、隔音墙、隔音地板、隔音地毯或内部装饰件。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中实施例1，实施例2，实施例7～9以及对照例1得到的声调节材料的吸声系数随声波频率之间的变化曲线。

图2为本发明具体实施方式中实施例1，实施例2，实施例7～9以及对照例1得到的声调节材料的插入损失随声波频率之间的变化曲线。

图3为本发明具体实施方式中实施例1和实施例3～6得到的声调节材料的吸声系数随声波频率之间的变化曲线。

图4为本发明具体实施方式中实施例1和实施例3～6得到的声调节材料的插入损失随声波频率之间的变化曲线。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

通过如下方法制备声调节材料1：

将线密度为0.1dtex的腈纶、线密度为4dtex的低熔点纤维和棉纤维置于毛毡生产线中，所有的纤维经过纤维开松、自动化调控进料配比、多轮混合、自动化调控克重、气流成网、烘温、冷压和裁切工序，得到由其中的低熔点纤维连接固定其他纤维，形成的能够自我支撑的多孔纤维状结构，即为所述声调节材料1，经检测，其厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，腈纶的含量为30wt％，低熔点纤维的含量为30wt％，棉纤维的含量为40wt％。

所述腈纶为满足线密度要求的任意牌号的市售腈纶，所述低熔点纤维为四川汇维仕化纤有限公司生产的牌号为4080的聚酯纤维，所述棉纤维购自盐城市天润纤维科技有限公司。

实施例2

通过如下方法制备声调节材料2：

与实施例1的区别仅在于，制备声调节材料时所用的纤维还包括线密度为0.1dtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维。

实施例2得到的声调节材料2经检测其厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，腈纶的含量为10wt％，PET纤维的含量为20wt％，低熔点纤维的含量为30wt％，棉纤维的含量为40wt％。

所述PET纤维购自常熟市金泉化纤织造有限公司。

实施例3

通过如下方法制备声调节材料3：

与实施例1的区别仅在于，所用的腈纶的线密度为0.05dtex。

实施例3得到的声调节材料3经检测其厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，腈纶的含量为30wt％，低熔点纤维的含量为30wt％，棉纤维的含量为40wt％。

实施例4

通过如下方法制备声调节材料4：

与实施例1的区别仅在于，所用的腈纶的线密度为0.01dtex。

实施例4得到的声调节材料4经检测其厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，腈纶的含量为30wt％，低熔点纤维的含量为30wt％，棉纤维的含量为40wt％。

实施例5

通过如下方法制备声调节材料5：

与实施例1的区别仅在于，所用的腈纶的线密度为0.3dtex。

实施例5得到的声调节材料5经检测其厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，腈纶的含量为30wt％，低熔点纤维的含量为30wt％，棉纤维的含量为40wt％。

实施例6

通过如下方法制备声调节材料6：

与实施例1的区别仅在于，所用的腈纶的线密度为0.5dtex。

实施例6得到的声调节材料6经检测其厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，腈纶的含量为30wt％，低熔点纤维的含量为30wt％，棉纤维的含量为40wt％。

实施例7

通过如下方法制备声调节材料7：

与实施例1的区别仅在于，使用线密度为0.1dtex的丙纶代替其中的腈纶。

实施例7得到的声调节材料7经检测其厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，丙纶的含量为30wt％，低熔点纤维的含量为30wt％，棉纤维的含量为40wt％。

实施例8

通过如下方法制备声调节材料8：

与实施例1的区别仅在于，使用线密度为0.1dtex的尼龙代替其中的腈纶。

实施例8得到的声调节材料8经检测其厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，尼龙的含量为30wt％，低熔点纤维的含量为30wt％，棉纤维的含量为40wt％。

实施例9

通过如下方法制备声调节材料9：

与实施例1的区别仅在于，使用线密度为0.1dtex的涤纶代替其中的腈纶。

实施例9得到的声调节材料9经检测其厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，涤纶的含量为30wt％，低熔点纤维的含量为30wt％，棉纤维的含量为40wt％。

实施例10

通过如下方法制备声调节材料10：

与实施例1的区别仅在于，通过控制加工工艺参数，使得得到的声调节材料10的厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，其腈纶的含量为5wt％，低熔点纤维的含量为50wt％，棉纤维的含量为45wt％。

实施例11

通过如下方法制备声调节材料11：

与实施例1的区别仅在于，通过控制加工工艺参数，使得得到的声调节材料11的厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，其腈纶的含量为60wt％，低熔点纤维的含量为10wt％，棉纤维的含量为30wt％。

实施例12

通过如下方法制备声调节材料12：

与实施例1的区别仅在于，通过控制加工工艺参数，使得得到的声调节材料12的厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，其腈纶的含量为14wt％，低熔点纤维的含量为50wt％，棉纤维的含量为36wt％。

实施例13

通过如下方法制备声调节材料13：

与实施例1的区别仅在于，通过控制加工工艺参数，使得得到的声调节材料13的厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，其腈纶的含量为56wt％，低熔点纤维的含量为20wt％，棉纤维的含量为24wt％。

实施例14

通过如下方法制备声调节材料14：

与实施例1的区别仅在于，通过控制加工工艺参数，使得得到的声调节材料14，的厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，其腈纶的含量为20wt％，低熔点纤维的含量为46.5wt％，棉纤维的含量为33.5wt％。

对照例1

通过如下方法制备声调节材料15：

与实施例1的区别仅在于，使用线密度为6dtex的腈纶代替其中的线密度为0.1dtex的腈纶，线密度为3dtex的聚丙烯纤维代替其中的低熔点纤维。

对照例1得到的声调节材料15经检测其厚度为20mm，面积重量为1200g/m²，按重量百分数计算，腈纶的含量为30wt％，聚丙烯纤维的含量为30wt％，棉纤维的含量为40wt％

通过如下方法对上述各实施例和对照例得到的声调节材料1～15的声性能进行测试。

(1)吸声性能测试

根据通用认证标准GMW14177-2014中所述的方法分别测试声调节材料1～15在不同频率下的吸声系数，绘制吸声系数随声波频率之间的变化曲线，以表征其吸声性能。

(2)隔声性能测试

根据通用认证标准GMW14618-2015中所述的方法分别测试声调节材料1～15在不同频率下的插入损失，绘制插入损失随声波频率之间的变化曲线，以表征其隔声性能。

图1为本发明实施例1，实施例2，实施例7～9以及对照例1得到的声调节材料的吸声系数随声波频率之间的变化曲线，图2为本发明实施例1，实施例2，实施例7～9以及对照例1得到的声调节材料的插入损失随声波频率之间的变化曲线。

从图1和图2之间的对比可知，与其他纤维材料如丙纶、涤纶等相比，选用腈纶作为细纤维制备得到的声调节材料，其吸声性能和隔声性能在全部声波频段上均具有明显优势，吸声系数和插入损失可达传统吸声材料的一倍以上，这可能因为聚丙烯腈纤维或腈纶表面较其它纤维更加粗糙，其中存在若干孔隙，当声波通过纤维中的孔隙结构时，有利于声波能量发生耗散，从而更多的将声能转化为摩擦热能而消耗掉，进而提高了含聚丙烯腈纤维或腈纶的纤维毡类材料的吸隔声性能。通过将腈纶与其他具有相同线密度的纤维如聚酯纤维等混合后，能够进一步改善得到的声调节材料的孔隙结构和纤维韧性，使其具有更优异的低频吸声性能和全频隔声性能。

图3为本发明实施例1和实施例3～6得到的声调节材料的吸声系数随声波频率之间的变化曲线，图4为本发明实施例1和实施例3～6得到的声调节材料的插入损失随声波频率之间的变化曲线。

从图3和图4之间的对比可知，细纤维的线密度对于得到的声调节材料的吸声和隔声性能影响明显，细纤维的线密度越小，得到的声调节材料的吸声和隔声性能越优，当细纤维的线密度为0.01～0.3dtex时，得到的声调节材料的吸声性能和隔声性能较现有产品有明显优势。

根据上述吸声性能和隔声性能测试也可得出，实施例1与实施例10～14得到的声调节材料，其吸声和隔声性能从较优到较差均存在如下关系：实施例14＞实施例1＞实施例13＞实施例12＞实施例11＞实施例10，且实施例10～14得到的声调节材料吸声和隔声性能也明显优于实施例6～9，说明声调节材料中细纤维与低熔点纤维的重量比对于其吸声性能和隔声性能亦有一定影响，当二者的重量比范围为0.28～2.8:1时，吸声和隔声的综合性能较优。

综上所述，本发明利用熔点低于其分解温度的低熔点纤维，通过熔融-固化过程将细纤维连接固定，形成自我支撑的多孔纤维状结构，从而获得了一种新型声调节材料，该声调节材料具有优异的全频吸声和高频隔声性能，其吸声系数和插入损失可达传统吸声材料的一倍以上，极其适用于制备汽车整车或轨道交通设备中的吸音棉、隔音垫、隔音板、隔音墙、隔音地板、隔音地毯或内部装饰件。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种声调节材料，其特征在于，所述声调节材料包括细纤维和低熔点纤维；

所述低熔点纤维为熔点低于其分解温度的纤维；

所述低熔点纤维通过熔融-固化过程将细纤维连接固定，形成自我支撑的多孔纤维状结构；

所述细纤维的线密度为0.01～1dtex。

2.根据权利要求1所述的声调节材料，其特征在于，按重量百分数计算，所述声调节材料中细纤维的含量≥5wt％。

3.根据权利要求1或2所述的声调节材料，其特征在于，所述细纤维为聚丙烯腈纤维和/或腈纶；

优选地，所述聚丙烯腈纤维和/或腈纶的熔点高于其分解温度；

优选地，所述细纤维中还含有聚酯、聚酰胺或聚丙烯中的任意一种纤维或至少两种的共聚纤维。

4.根据权利要求1～3之一所述的声调节材料，其特征在于，所述细纤维的线密度为0.01～0.3dtex，优选为0.04～0.06dtex。

5.根据权利要求1～4之一所述的声调节材料，其特征在于，所述低熔点纤维的线密度＞1dtex；

优选地，所述低熔点纤维的线密度为3～7dtex，进一步优选为4dtex；

优选地，所述低熔点纤维为聚酯纤维。

6.根据权利要求1～5之一所述的声调节材料，其特征在于，所述声调节材料中细纤维与低熔点纤维的重量比为0.1～6:1，优选为0.28～2.8:1，最优选为0.43:1。

7.根据权利要求1～6之一所述的声调节材料，其特征在于，所述声调节材料中还含有棉纤维和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维；

优选地，按重量百分数计算，所述声调节材料中棉纤维的含量≤80wt％；

优选地，按重量百分数计算，所述声调节材料中聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的含量≤40wt％。

8.根据权利要求1～7之一所述的声调节材料，其特征在于，所述声调节材料的面积重量为100～3000g/m²。

9.一种如权利要求1～8之一所述的声调节材料的用途，其特征在于，所述声调节材料用于制备汽车整车或轨道交通设备中的内饰件和/或结构件。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述声调节材料用于制备汽车整车或轨道交通设备中的吸音棉、隔音垫、隔音板、隔音墙、隔音地板、隔音地毯或内部装饰件。