CN1855222A - 吸音层压材料 - Google Patents

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Abstract

一种制造吸音层压材料的方法和得到的层压材料，该层压材料包含通过热塑性粘合剂结合到基材上的至少一个非织造纤维层。所述层压材料通过将粘合的非织造纤维的层与基材接触放置并且将非织造纤维的层粘合到基材上而形成。改进包括：使用至少一个非织造纤维的层，该非织造纤维用醋酸乙烯酯－乙烯(VAE)粘合剂的水乳液涂覆，然后进行干燥。所述VAE粘合剂通过水乳液聚合制备，包含结晶的乙烯链段，并且具有：(a)35到110℃、优选50到100℃的结晶熔点(Tm)；在20℃/分钟的加热速度下测定；和(b)在115℃下，在6.28弧度/秒的测试频率下测定为至少1×104达因/平方厘米的拉伸贮能模量。

Description

吸音层压材料
背景技术
为了保护和隔离操作室或者客舱，免受由相关车辆的机械设备产生的噪音和热的影响，在汽车、卡车或者其他车辆上装备声音和热绝缘体，这在现有技术中是众所周知的。为此，已经使用了高温玻璃纤维垫子，例如用在(a)仪表盘和发动机舱之间的防火墙上，和(b)客舱和驱动线和排气系统之间的车辆地板底座上。这些材料提供了绝热作用，使得可以在操作员室/客舱中保持较冷的和更舒适的温度，特别是在夏季。此外，这些材料提供了隔音作用，降低或者消除了来自马达、传动列以及当车辆在通常坎坷和崎岖的路面上行驶时悬挂系统和轮胎产生的各种机械声音。
过去，隔音层压材料一直通过模塑玻璃纤维增强聚酯树脂来制造，通常通过不同于热成型的叠铺模塑方法。热成型不同于叠铺模塑，是成本有效的。可热成型聚苯乙烯泡沫层与在其两边粘合的牛皮纸或者聚合物薄膜材料粘合并且用柔软的聚氨酯背衬织物覆盖而成的层压材料是已知的。为了获得更好的吸音性能，许多努力致力于从这类层压材料中消除纸或者聚合物薄膜覆盖物，并且代之以在硬的聚苯乙烯泡沫部件的一侧或者两侧上使用非织造织物衬垫。结构泡沫聚苯乙烯-非织造织物层压材料在暴露于高温时倾向于脱层和/或塌陷。其原因之一是，为了是可热成型的，用于形成层压材料部件的粘合剂必须是热塑性的或等效的。高熔点热塑性粘合剂倾向于缺乏将泡沫芯材层粘合到层压材料的外层上所需要的粘合性。
汽车制造商及其他制造商目前将热熔粘合剂作为热塑粘合剂就地施加到非织造基材例如回弹毛垫上。为了在基材表面上具有适当的流动性质，热熔粘合剂必须被加热到250到350的温度。在将热熔粘合剂施加到非织造基材之后，将其与泡沫层一起并且通常与另一个非织造基材层一起放入模具，并且经受升高的温度和压力，借此形成层压材料。
将热熔粘合剂就地施加到非织造基材上产生了许多工艺问题，这常常导致运行延误和维护问题。以熔融形式施加到非织造基材上的热熔粘合剂通常是100％的固体，并且通常基于乙烯-醋酸乙烯酯聚合物。因为在施加热熔粘合剂时需要高温，因此存在由燃烧和气味产生的通常的健康问题。此外，热熔粘合剂的贮存和输送系统以及其维修都存在值得注意的问题。
以下专利是用于汽车应用的吸音层压材料制剂和生产这类隔音层压材料的方法的代表：
US 5,068,001公开了生产吸音层压材料的方法，该层压材料由附着于纤维的多孔增强垫的弹性的多孔纤维芯层组成。在模塑层压材料之前，将热固性聚合物渗透到纤维的多孔衬垫中。当在模具中加热时，层压材料固化。
US 5,296,657公开了形成用于车辆中的减音层压材料的方法，该层压材料由聚酯纤维片材组成，该片材浸渍有热塑粘合剂，其中浸渍剂是羧化苯乙烯-丁二烯共聚物。该材料被切割成形，然后模塑成需要的形状。
US 2003/0077969公开了具有优异的可模塑性的吸音材料，该吸音材料由用热粘合性纤维层压和结合成一体的长丝非织造织物和切断纤维非织造织物组成，所述热粘合性纤维具有低于100℃的熔点。聚乙烯或者聚酯泡沫可以被引入该吸音材料。实施例2显示使用聚氨酯基乳液树脂将聚酯的熔融发泡非织造织物层压到聚乙烯泡沫上。
US 6,572,723公开了形成用于汽车产品领域的声学和热应用的多层复合材料隔离物的方法。在该方法中，将隔离物在第一表面和第一和第二层聚合物毯子之间的位置定位。然后，施加热和压力，以将隔离物前体粘合，并将其转化为需要的形状。
US 5,971,099公开了由基材和纤维组合体组成的隔音材料，该纤维组合体由不同的热塑性树脂制造。这些纤维利用超声波振动将纤维熔融而被粘合。
US 6,659,223公开了用于车辆的声音减弱材料，其基于结合在一起的第一、第二和第三层材料。第一层是声波纤维阻隔层。第二层是热塑性层，例如聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)聚合物或者聚丙烯，其通过挤出被熔合到第一层上，并且第三层是熔合到第二层表面的热塑性材料。在层压材料的形成过程中，借助于轧辊将这些层压缩，置于模具中并且加热。
发明内容
本发明涉及适用于汽车产品的吸音层压材料的制造方法的改进，以及得到的层压材料。通常，该层压材料由非织造基材组成，所述非织造基材例如是各种密度的回弹毛垫，例如高膨松聚酯热粘合非织造纤维。基本的吸音层压材料具有至少一个通过热塑粘合剂粘合到基材上的非织造纤维层。所述层压材料通过以下过程形成：将粘合的非织造纤维层与基材接触放置，并且施加足够的热以将非织造纤维层粘合到基材上。所述方法和得到的层压材料中的改进包括：
使用至少一个非织造纤维层，该非织造纤维层最初用醋酸乙烯酯-乙烯(VAE)粘合剂的水乳液涂覆，然后从其中除去水。所述VAE粘合剂的特征在于：其通过乙烯和醋酸乙烯酯在稳定体系存在下的水乳液聚合制备，所述VAE聚合物包含结晶的乙烯链段并且具有：
(a)35到110℃、优选50到100℃的结晶熔点(Tm)；在20℃/分钟的加热速度下测定；和
(b)在115℃下，在6.28弧度/秒的测试频率下测定为至少1×104达因/平方厘米的拉伸贮能模量。
此外，乳液聚合的醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物应该具有(c)5到100焦/克(J/g)，优选15到70J/g的结晶熔化热(ΔHf)；(d)+25℃到大约-35℃的玻璃化转变温度(Tg)，和(e)在大约50℃的温度下是非粘连的。
通过使用所述VAE粘合剂组合物来形成例如用于汽车工业中的吸音层压材料，可以获得值得注意的优点，这些优点包括：
抗粘连性和在用于非织造基材层压的提高的压力和温度下的快速流动之间的优异平衡；
能够消除就地应用热熔粘合剂引起的问题例如喷嘴堵塞、燃烧等等；
与将熔融纤维用作粘合剂时通常使用的温度相比，在层压材料成型中能够使用较低的温度；
在最后的层压材料制造工艺中能够消除涂覆步骤，因为所述粘合剂被预涂覆到纤网表面并且被干燥，因此便于处理和应用；和
能够对非织造基材进行优异的粘合，并且在宽的温度范围内将这类基材粘合。
具体实施方式
在制造适于用作汽车产品中的吸音和热保护材料的层压非织造基材中，将包含VAE粘合剂的水乳液施加到非织造基材的至少一个侧面，然后将非织造基材干燥。被用作原料的这种涂覆和干燥的非织造基材，为了贮存和运输到最终用户，通常被卷在其本身上，或者被切割成平的段并且一张张层叠在一起。
在吸音层压材料的制造工艺中，所述粘合剂涂覆的非织造基材被展开或者从层叠状态铺开，并且将所述粘合剂涂覆的非织造基材的粘合剂侧面与第二非织造基材、泡沫、织物等等接触放置。通常，将粘合剂涂覆的非织造纤网放置在第二非织造基材、泡沫或者织物的每个侧面，形成多层层压材料。然后将得到的层压材料放入模具中，并且升高温度和施加压力，以便将粘合剂活化并且将层压层密封成所需要的模塑的形状。用于模塑工艺的温度和压力可以在较宽范围内变化，并且取决于层压材料的结构和层压材料的最终应用。
对于所述改进的方法和获得某些前述优点的可能性，用于形成模塑的非织造基材或者纤网结构的热封粘合剂是关键性的。用于生产非织造基材或者纤网结构的这种改进的方法中所用的热封粘合剂是水基半结晶VAE共聚物乳液，其中所述聚合物包含结晶的乙烯链段。所述热封粘合剂通过醋酸乙烯酯和乙烯以及任选地各种其他单体的直接水基自由基乳液聚合制备。用于形成非织造层压结构的所述半结晶水基乳液聚合物具有(a)35到110℃、优选50到90℃的Tm，在20℃/分钟的加热速度下测定，和(b)在115℃下在6.28弧度/秒的测试频率下测定为至少1×104达因/平方厘米的拉伸贮能模量。此外，优选的粘合剂应该具有(c)5到100焦/克(J/g)、优选15到70J/g的结晶熔化热，(d)+25℃到大约-35℃的Tg，和(e)在大约50℃的温度下是非粘连的。
水基聚合物乳液包含由乙烯键合产生的结晶的链段，并且通过乙烯和醋酸乙烯酯、任选地与少量的其他共聚单体、优选与羧酸单体在稳定体系存在下的乳液聚合制备，所述稳定体系基本上由至少一种表面活性剂或者与表面活性剂结合使用的保护胶体组成。可以在进行聚合时使用较低压力的方法，即低于2000psig(13,891kPa)、优选大约1000(6,996kPa)到大约2000psig(18,891kPa)。
所述水基聚合物乳液是基于醋酸乙烯酯和乙烯，其中醋酸乙烯酯的聚合单元的量为所述聚合物的15到90％重量，并且乙烯的聚合单元的量为10％到85％重量，优选包含25到80重量百分数醋酸乙烯酯和20到75％重量乙烯，并且最优选包含35到75％重量醋酸乙烯酯和25到65％重量乙烯。这种水基聚合物乳液的优选的实施方案由30到50wt％醋酸乙烯酯和50到70wt％乙烯组成。在聚合物的其他参数，即Tg、Tm、ΔHf和高温拉伸贮能模量中考虑了醋酸乙烯酯和乙烯在共聚物中的分布。
可以乳液聚合到所述聚合物中(通常以少的量)的其他单体包括，但是不局限于，C1到C15烷基乙烯基酯，丙烯酸C1到C15烷基酯或者甲基丙烯酸C1到C15烷基酯，例如甲基(甲基)丙烯酸酯，乙基(甲基)丙烯酸酯，丙基(甲基)丙烯酸酯，丁基(甲基)丙烯酸酯，和2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯，C1到C6羟烷基(甲基)丙烯酸酯，例如羟乙基(甲基)丙烯酸酯和羟丙基(甲基)丙烯酸酯，C1到C15烷基马来酸酯，C1到C15烷基富马酸酯，丙烯酸，甲基丙烯酸。N-羟甲基酰胺，N-羟甲基酰胺的C1-C4链烷酸醚和烯丙基氨基甲酸酯，例如丙烯腈，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，N-羟甲基丙烯酰胺，N-羟甲基甲基丙烯酰胺，N-羟甲基烯丙基氨基甲酸酯，和C1-C4烷基醚或者N-羟甲基丙烯酰胺的C1-C4链烷酸酯，乙烯磺酸钠；和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸酯。所述单体可以以少的量引入，例如0到大约10％重量。上述不同于羧酸的附加的单体的优选水平是低于大约2％。
在制备VAE聚合物中羧酸可以用作优选的附加单体。这些羧酸包括C3-C10链烯酸，例如丙烯酸，甲基丙烯酸，巴豆酸，和异巴豆酸，和α，β-不饱和C4-C10链烯二酸，例如马来酸，富马酸，和衣康酸。通常，这些酸以聚合物的0到10％重量和优选0.2到10％重量的量引入。用于热封应用的示例性聚合物具有的醋酸乙烯酯含量为15到80％，乙烯含量为20到85％，和羧酸含量为0.5到5％，基于聚合物的重量。
VAE乳液聚合物的可用性和它们在此的应用是由聚合物性能决定的，聚合物性能又受许多除使用的特定制剂例如使用的单体等之外的因素的影响，单体比，引发剂水平和表面活性剂包装，以及聚合过程。例如，因为醋酸乙烯酯和乙烯在本文描述的聚合条件下具有显著不同的蒸气压，并且因为乙烯难以溶解在聚合介质中，因此可以极大地影响醋酸乙烯酯和乙烯在聚合物中的分布。因此，具有基本上相等水平的醋酸乙烯酯和乙烯的两种聚合物可以具有实质上不同的结构和显著不同的性能。
在开发用于形成非织造层压结构的通过乳液聚合制备的聚合物中，已经发现，醋酸乙烯酯和乙烯在聚合物中的浓度不是唯一决定其用作热封粘合剂的因素。醋酸乙烯酯和乙烯的分布是主要因素。已经发现，需要存在足够水平的无定形乙烯聚合物链段以提供对基材的粘合性，和存在足够水平的结晶乙烯聚合物链段以提供适当的热密封特征和非粘连性的平衡。聚合的乙烯链段导致聚合物中乙烯结晶性。一种太多和另一种太少都可能导致聚合物具有小的就热湿强度和室温粘合强度而言的粘合性，但是能够通过非粘连试验，或者它们可能具有需要的粘合性，但是在要求的温度和压力下不能满足非粘连试验。
VAE聚合物的Tg可以通过调节乙烯含量来控制，即通常存在于聚合物中的乙烯相对于其他共聚单体越多，Tg越低。然而，已经发现，在某些对于结晶聚乙烯微相的形成有利的聚合条件下，Tg并不随着乙烯浓度的提高而继续系统地成比例地降低。
聚合物中的结晶聚乙烯微相使聚合物具有Tm和ΔHf。还发现，通过影响聚合物中的无定形乙烯-醋酸乙烯酯微相和结晶乙烯微相的平衡，可以制备一系列具有一定范围的Tg、Tm和ΔHf，和在高温(即大约115℃的温度)下具有高拉伸贮能模量的含水共聚物分散体。在普通的VAE乳液聚合物中，乙烯单元主要以无定形状态引入，并且基本上没有结晶乙烯微相的存在。
一种优选的提高VAE聚合物中乙烯结晶微相的形成的方法是在聚合过程期间延迟加入醋酸乙烯酯，使得存在于反应器中的未反应的醋酸乙烯酯水平在所述方法的不同阶段是最小的，即存在低于5％的未反应的自由醋酸乙烯酯单体。一个优选的实施方案是在聚合过程中，在一定的初始时间中分阶段加入醋酸乙烯酯。一般在总聚合时间的75％内加入醋酸乙烯酯，并且通常在3小时或者更少时间中加入醋酸乙烯酯。因此，VAE聚合可以在一个聚合工艺阶段中进行，其中大部分、但不是全部的乙烯将处于无定形区中，并且主要部分的结晶乙烯微相的形成可以在另一聚合工艺阶段中进行。
这些聚合物的拉伸贮能模量特征提供了有关醋酸乙烯酯和乙烯在聚合物中的分布以及熔体流动特征的指示。适于用作用于形成本文描述的具有吸音性能的非织造层压结构的热封层压粘合剂的聚合物通常具有高拉伸贮能模量，并且是高度粘稠的，在其他EVA热熔聚合物熔融和显示熔体流动特征的温度下具有最低的流动性质。本文描述的聚合物在远远超过其熔融温度的温度下仍然保持高粘度和抗流动性。在115℃下模量应该是至少1×104达因/平方厘米(优选2×104)，其在6.28弧度/秒的测试频率下测定。
导致聚合物中的结晶乙烯微相的其他因素包括聚合的压力、温度和引发剂水平。虽然压力对于在聚合物中获得较高的乙烯浓度水平是有作用的，其还是决定所存在的乙烯的量是存在于无定形区中还是存在于结晶微相中的因素。温度与乙烯结晶的形成也是有关的。最后，引发剂的水平也是开发用于预涂覆、热封应用的共聚物中的因素。
在优选的方法中，为了进行聚合和制备用作用于形成非织造层压结构的层压粘合剂的VAE聚合物，通过热引发剂或者通过氧化还原体系引发乙烯、醋酸乙烯酯和优选地包括的官能共聚单体的聚合。通常，引发剂的水平为加入的单体总量的至少0.3％，并且通常大于0.8％重量。此外，优选引发剂在聚合过程期间加入。据信在这种低压聚合期间由较高水平的引发剂产生的高自由基通量促进乙烯的结合，并且在得到的共聚物中导致结晶乙烯链段和支化聚合物结构，因此得到的共聚物在提高的温度下具有较高的拉伸贮能模量，具有热熔点和熔化热。热引发剂在乳液聚合物技术领域中是众所周知的，并且包括例如过硫酸铵，过硫酸钠，偶氮衍生物，等等。适合的氧化还原体系基于氧化和还原剂。还原剂，例如甲醛合次硫酸氢钠和异抗坏血酸盐是代表性实例。氧化剂，例如过氧化氢和叔丁基氢过氧化物(t-BHP)是代表性实例。
然后，在低于大约2000psig(13,891kPa)、通常1400到2000psig(9754到13,891kPa)压力下，在搅拌下，将乙烯和任选地其他单体加入反应器，并且将温度升高到反应温度。在反应期间，将引发剂、醋酸乙烯酯和乳化剂分阶段加入或者逐渐地加入，并且将反应混合物保持在反应温度下，达到生产所需要的产品所要求的时间。
适于制造用于形成非织造层压结构的热封粘合剂的聚合物的制备高度地受稳定剂体系的影响。首先，稳定体系必须支持具有至少35％重量、通常45％重量和更高的固体含量的乳液的形成。第二，稳定体系应该是不妨碍乙烯微相，在聚合物中导致结晶聚乙烯链段的那种。可以使用保护性胶体，例如聚(乙烯基醇)。用作本文描述的一种适合的稳定体系组分的优选的保护胶体是纤维素胶体。纤维素保护胶体的实例是羟乙基纤维素。保护胶体可以基于单体总量为大约0.1到10重量％、优选0.5到5重量％的量使用。
表面活性剂或者乳化剂可以以基于单体的总重量为大约1到10重量％、优选1.5到6重量％的水平使用，并且可以包括任何已知的和普通的表面活性剂和乳化剂，主要包括迄今用于水乳液聚合的非离子、阴离子和阳离子物质。在发现的能提供优良结果的阴离子表面活性剂当中，可以提到烷基硫酸盐和醚硫酸盐，例如月桂基硫酸钠，辛基硫酸钠，十三烷基硫酸钠，异癸基硫酸钠，磺酸盐例如十二烷基苯磺酸盐，α-烯烃磺酸盐和磺基琥珀酸盐，以及磷酸盐酯例如各种直链醇磷酸盐酯，支链醇磷酸盐酯，以及烷基酚磷酸盐酯。适合的非离子表面活性剂的实例包括Igepal表面活性剂，其是一系列具有包含大约7到18个碳原子的烷基基团并且具有大约4到100个亚乙基氧基单元的烷基酚氧基聚(乙烯氧基)乙醇的成员，例如辛基酚氧基聚(乙烯氧基)乙醇，壬基酚氧基聚(乙烯氧基)乙醇，和十二烷基酚氧基聚(乙烯氧基)乙醇。其他的包括脂肪酸酰胺，脂肪酸酯，甘油酯，和其乙氧基化物，环氧乙烷/环氧丙烷嵌段聚合物，仲醇乙氧基化物和十三烷醇乙氧基化物。
水溶性或者油溶性的链转移剂可以用于优选的聚合过程中，用于形成用于非织造织物层压粘合剂应用的半结晶EVA聚合物。可以使用乳液聚合技术领域中任何已知的普通链转移剂，例如硫醇衍生物。十二烷基硫醇是油溶性链转移剂的实例。例如，可以将十二烷基硫醇溶解在醋酸乙烯酯单体中，并且通过单体延迟进料引入反应器。链转移剂通常以基于聚合物总重量低于2.0重量百分数、优选低于1.0重量百分数的量使用。
本发明乳液聚合物的聚合物粒子的平均粒子尺寸分布为0.05微米到2微米，优选0.10微米到1微米。
在使用本发明乳液聚合物形成非织造层压结构的实例中，所述乳液聚合物可以被涂覆(通过喷涂，泡沫饱和，及其他饱和方法)到非织造织物基材或者纤网，进行干燥，储存，并且运输到最终用户，其中所述非织造织物基材或者纤网借助于加热和施加压力，通常在加热的模具中，与另一非织造织物基材，泡沫基材，特别是聚苯乙烯或者聚氨酯或者纤网层压。典型的在非织造织物基材上粘合剂的施加水平为1-15重量％，优选5-10重量％。正如所提到的，对于将涂覆的非织造织物基材叠放或者绕成大卷，非粘连性是必要的。然而，为了获得生产效率的最大化和提供坚固的层压粘合效果，在中等压力和温度下的热封性是需要的。
通过讨论以下实施例进一步阐明本发明，该实施例仅仅是本发明的示例。聚合物中的乙烯水平通过质量平衡确定。
粘连
粘连被定义为粘合剂涂覆的非织造织物基材与其本身或者与未涂覆的非织造织物基材的接触的层之间的不希望有的粘合。在贮存期间或者在使用之前，当涂覆的基材被卷在或者缠绕在其自身上时，或者当被叠放在其本身上时，在中等压力、温度或者高的相对湿度(RH)下，可能会发生这一现象。在卷形物展开期间，粘连可能引起张力增大，这可能使总的加工速度减慢。粘连还可能引起非织造织物基材之间的某些程度的纤维撕裂，可能破坏或者除去热封粘合剂涂层。
拉伸贮能模量
作为温度的函数的拉伸贮能模量在6.28弧度/秒的测试频率下测定，并且单位为达因/平方厘米。更具体地，使用以下过程进行聚合物样品的动态力学试验，以测量拉伸贮能模量。ASTM-D-4065-94和ASTM-D-5026-94被用作这一过程的指南。将每种聚合物乳液流延形成薄膜，并且在环境条件下干燥最少几天。干膜厚度通常在0.3到0.5毫米范围内。对于在室温下不能适当地形成薄膜的样品，将聚合物在100到150℃下压缩模塑。从所述薄膜上冲切用于试验的试样，其为大约6.3毫米宽和30毫米长。在来自Rheometric Scientific，Inc.的Rheometrics固体分析仪(RSA II)上测试所述试样，获得拉伸动态机械性能。使用纤维/薄膜夹具和6.28弧度/秒的形变频率，在-100到+200℃范围内每6℃采集数据。为了确保线性粘弹性条件，施加的应变在玻璃态范围内通常为0.05％，在橡胶态范围内为最高1％。在每种温度下使用一分钟的均热时间，以保证等温条件。对于每种温度，RSA II基于样品的宽度、厚度和长度计算拉伸贮能模量(E’)，拉伸损耗模量(E”)，和损耗角正切(tanδ)。
Tg、Tm和ΔHf的测量
使用具有DSC2010模块的TA Instruments Thermal Analyst 3100通过差示扫描量热法(DSC)测定Tg、Tm和ΔHf。聚合物样品在测试之前被充分地干燥。将样品在热量计中在100℃下保持5分钟，冷却到-75℃，然后在20℃/分钟的加热速率下扫描，直至200℃的最终温度。Tg对应于从加热扫描期间的玻璃化转变处的基线偏移获得的外推开始值。熔点温度对应于热流曲线中的峰值。熔化热通过将熔融吸热线下面的区域积分来计算；对于该积分，基线通过外推热流曲线在熔融之后的线性范围，回到与在熔融之前的热流曲线的交点而得到。
提供了以下实施例，以举例说明本发明的各种实施方案，但是不打算限制本发明的范围。
热封
热封测试在Sencorp热封单元，12ASL/1型上进行。将上和下夹头(jays)/压板都加热。剥离强度使用Instron拉伸试验机，1122型测量，结果以克/英寸报告。为了热封，将粘合剂涂覆样品的5-6英寸部分对折，并且将一英寸区域暴露于加热的压板并且随后热封在一起。在折叠的样品的每个末端上有未热封的末端，将其中的一个放入Instron的上夹头，另一个放入下夹头。夹头间隔距离为大约一英寸。然后使上夹头和下夹头向相反的方向运动，此时Instron测量样品的封接区域的剥离强度。报告了一英寸热封区域上的平均剥离强度。零剥离强度表示样品分离，并且不能测量剥离强度。
具体实施方式
实施例1
使用阴离子表面活性剂和胶体稳定剂体系制备包含55％乙烯、42.5％醋酸乙烯酯和2.5％丙烯酸的聚合物
包含结晶乙烯链段的聚合物乳液通过以下过程制备：在35加仑不锈钢压力反应器中加入以下混合物：
  材料   加入的质量，克
  去离子水   30,842
  Aerosol MA801   385.5
  Natrosol  250GR(2％)HEC   11,565
  柠檬酸钠   39
  95∶5醋酸乙烯酯/丙烯酸混合物   120
Aerosol MA801，由Cytec提供，是磺基琥珀酸钠的二己基酯。Natrosol 259GR是由Rhodia提供的羟乙基纤维素。
使用了以下延迟混合物：
  材料   加入的质量，克
  包含3.5％碳酸氢钠的10.0％过硫酸铵水溶液   4780
  Rhodacal DS-10，稀释到15％活性物   10,023
  95∶5醋酸乙烯酯∶丙烯酸混合物   25,794
  乙烯   1400psig，5.5小时
Rhodacal DS-10是由Rhodia提供的十二烷基苯磺酸钠阴离子表面活性剂。
在氮气净化下以50rpm开始搅拌。然后将搅拌提高到375rpm，并且将反应器加热到80℃。在用乙烯将反应器加压到1400psig之后，以34.0克/分钟的速率加入578克引发剂溶液。当已经加入578克引发剂时，将引发剂延迟速率降低至11.6克/分钟。在引发时，以115.7克/分钟开始单体的延迟进料，并且以27.8克/分钟开始表面活性剂的延迟进料。将1400psig的乙烯压力保持330分钟。在3小时时停止醋酸乙烯酯的延迟进料。在330分钟时停止乙烯供应。在360分钟时停止表面活性剂延迟进料和引发剂延迟进料，然后将反应混合物保温30分钟。然后将反应冷却到35℃，输送到脱气装置，并且加入Rhodaline 675消泡剂。测量了得到的乳液共聚物的以下性能：
  共聚物组成(基于固体计算)   55％乙烯42.5％醋酸乙烯酯2.5％丙烯酸
  Tg中点(℃)   -32.2
  粘度(60/12rpm)(cps)   1950/4590
  固体％   50.3
  pH   4.25
  Tm(℃)/熔化热(J/g)   88.2/21.1
实施例2
热封试验
在由以化学方法粘结(Airflex192 VAE聚合物粘合剂)的纤维素纤维的空气沉降纤网获得的非织造织物基材上喷涂实施例1的聚合物乳液。对于热封粘合剂的性能，评价了2.5和5wt％的用量。在将喷涂的纤网干燥之后，在各种温度、压力和停留时间下将纤网热封到其本身，并且评价每种情况的剥离强度，如下表注明的。对照物是用Airflex401 VAE喷涂的相同的以化学方法粘结的空气沉降纤网。
  剥离强度，克/英寸在30psig下15秒之后的热封，停留时间
  300   320   340   360   380
  实施例1聚合物(2.5％用量)   0   0   50.3   73.4   122.7
  对照物(2.5％用量)   0   0   79.7   84.6   97.0
  实施例1聚合物(5％用量)   57.9   72.7   105.1   200.3   205.9
  对照物(5％用量)   0   79.2   77.8   105.3   149.1
  剥离强度，克/英寸在30psig下60秒之后的热封，停留时间
  300   320   340   360   380
  实施例1聚合物(2.5％用量)   0   0   83.2   103.9   134.4
  对照物(2.5％用量)   0   0   108.6   112.4   152.7
  实施例1聚合物(5％用量)   77.5   96.4   208.2   259.2   308.2
  对照物(5％用量)   0   127.5   145.8   212.7   199.8
  剥离强度，克/英寸在60psig下15秒之后的热封，停留时间
  300   320   340   360   380
  实施例1聚合物(2.5％用量)   0   0   48.5   114.7   133.9
  对照物(2.5％用量)   0   0   109.9   130.9   140.2
  实施例1聚合物(5％用量)   63.8   85.9   199.6   247.1   276.1
  对照物(5％用量)   0   114.0   149.2   119.4   229.6
  剥离强度，克/英寸在60psig下60秒之后的热封，停留时间
  300   320   340   360   380
  实施例1聚合物(2.5％用量)   0   0   91.6   155.0   188.6
  对照物(2.5％用量)   0   0   148.0   150.7   171.0
  实施例1聚合物(5％用量)   130.7   169.9   214.1   346.9   407.0
  对照物(5％用量)   0   157.3   218.5   224.1   231.5
Airflex 192 VAE聚合物乳液是不含烷基酚乙氧基化物的含水VAE聚合物，其被设计成用于非织造织物纤网应用。其具有醋酸乙烯酯、乙烯、N-羟甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺的聚合单元；但是其不具有乙烯结晶度。
Airflex 401 VAE聚合物乳液是完全无定形的VAE聚合物粘合剂，其被设计成用于非织造织物纤网。其具有大约-15℃的Tg。
结果表明，以上形成的包含实施例1的VAE聚合物的非织造织物层压结构给出优异的剥离强度，说明本文描述的乳液聚合物适合于替代通常用于这类层压材料的典型的固体树脂热熔粘合剂。此外，所述数据表明，在5％的实施例1聚合物用量下，与Airflex 401 VAE聚合物对照物相比，剥离强度得到显著提高，所述Airflex 401 VAE聚合物对照物是在要求较低的非织造织物粘合剂应用中通常使用的VAE粘合剂。在5％用量时，当层压过程使用低温度(300)时，实施例1的聚合物的剥离强度是尤其值得注意的，其中获得了粘合性，而Airflex 401 VAE聚合物没有粘合性，并且在较高的温度(例如360)下它们是更值得注意的，其中剥离强度能够是Airflex 401 VAE聚合物的三倍。在2.5％用量下，在360和380下，使用实施例1的聚合物获得的剥离强度大约等于或者高于Airflex 401 VAE对照物。Airflex 401 VAE聚合物是低Tg VAE聚合物，并且是完全无定形的，不具有必要的非粘连特征，因此不能用作预涂覆的粘合剂用于所述应用。
可以将本文描述的乳液聚合物组合物，例如实施例1中生产的那种，涂覆在用于层压的基材上，除去水，然后将涂覆的基材卷绕或者层叠并且储存，而不发生粘合(即不粘连)。此外，可以在较晚的时候在热和/或压力下将所述粘合剂活化，以将涂覆的非织造织物基材粘合到另一希望的基材上，从而获得需要的层压结构。
实施例3
由非织造织物基材组成的吸音层压材料
适于用作汽车应用中的吸音制品的层压材料可以按照以下制备：
用实施例1中描述的乳液聚合物(首先稀释到20-30％固体)喷涂标准工业纤网(称为回弹毛衬垫)。所述回弹毛衬垫由纸浆纤维的聚集体和合成聚合物组成，并且通常称为低膨松回弹毛衬垫。在烘箱中在320°F下将乳液涂覆的低膨松回弹毛衬垫干燥2.5分钟，以除去水。将得到的粘合剂聚合物涂覆的低膨松回弹毛衬垫卷起和层叠，用于运输给最终用户。
为了形成吸音层压材料，将粘合剂涂覆的低膨松回弹毛衬垫展开，将第二未涂覆的(或者涂覆的)高膨松回弹毛衬垫置于或者接触到所述粘合剂涂覆的低膨松回弹毛衬垫的粘合剂侧面。然后，将多层结构放入模具中，使其经受足够的加热和加压，以在两个回弹毛衬垫之间产生粘合。将得到的层压材料进行修整，以便用于最终应用。
实施例4
由非织造织物基材和聚苯乙烯泡沫芯组成的用于汽车应用的吸音层压材料
可以通过以下过程生产用于汽车车头衬层(head-liner)应用的可热成型的层压材料：首先形成用实施例1的乳液涂覆的聚乙烯纤维的非织造纤网，将涂覆的非织造纤网干燥，从而留下醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸聚合物的粘合性薄膜。得到的非织造纤网具有大约1英寸的厚度和大约2.5％重量的热塑性粘合剂水平。将涂覆的非织造纤网卷在其自身上，以便运输给最终用户。
在最终用户的制造现场，可以将非织造纤网展开并且切成片。通过将一片所述粘合剂涂覆的非织造纤网放在或者接触到一片硬的聚苯乙烯泡沫芯上，并且使另一片所述粘合剂涂覆的非织造纤网与聚苯乙烯泡沫芯的另一侧接触，可以制造出多层层压材料。然后可以将得到的具有聚苯乙烯泡沫芯的层压材料切割到一定的长度，并且放入模具中。在热和压力下，所述层压材料可以被成型，并且粘合剂涂覆的非织造纤网片可以被粘合到聚苯乙烯泡沫芯的每个侧面。
在等于那些可能存在于汽车内部的高环境温度的温度下，所述得到的层压材料具有优异的耐脱层性。这与由不具有本发明VAE聚合物的结晶性和许多其他性能特征的VAE压敏和层压粘合剂所形成的层压材料不同。

Claims (17)

1.一种吸音层压材料，其具有至少一个通过热塑性粘合剂粘合到吸音基材上的非织造纤维层，所述层压材料通过将非织造纤维层放在所述吸音基材上，施加足够的热以活化所述热塑性粘合剂，以将非织造纤维层粘合到所述吸音基材上而形成，其特征在于：
在所述吸音层压材料中使用至少一个非织造纤维的纤网层，该非织造纤维的纤网首先用醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物的水乳液涂覆，然后将水从其中除去，所述醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物包含结晶乙烯链段，其通过乙烯和醋酸乙烯酯在稳定体系存在下的水乳液聚合制备，所述醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物具有：
(a)在20℃/分钟的加热速度下测定为35到110℃的结晶熔点；和
(b)在115℃的温度下和在6.28弧度/秒下测定为至少1×104达因/平方厘米的拉伸贮能模量。
2.权利要求1的吸音层压材料，其中醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物由25到80％重量的醋酸乙烯酯的聚合单元和大约20到75％重量的乙烯的聚合单元组成，基于聚合物的总重量。
3.权利要求1的吸音层压材料，其中醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物由35到75％重量的醋酸乙烯酯的聚合单元和大约25到65％重量的乙烯的聚合单元组成，基于聚合物的总重量。
4.权利要求2的吸音层压材料，其中聚合的羧酸单元以所述醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物的大约0.2到大约10％重量的量存在于所述聚合物中。
5.权利要求4的吸音层压材料，其中所述醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物在115℃下和在6.28弧度/秒下测定具有至少2×104达因/平方厘米的拉伸贮能模量。
6.权利要求5的吸音层压材料，其中醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物由乙烯、醋酸乙烯酯和丙烯酸的聚合单元组成。
7.权利要求5的吸音层压材料，其中所述醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物的结晶熔化热在20℃/分钟的加热速度下测定为大约5到100焦/克。
8.权利要求7的吸音层压材料，其中所述醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物的玻璃化转变温度在20℃/分钟的加热速度下测定为+25℃到大约-35℃。
9.权利要求8的吸音层压材料，其中所述醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物的结晶热熔点在20℃/分钟的加热速度下测定为50到90℃。
10.一种用于制造吸音层压材料的方法，其中通过施加压力和热将非织造纤维纤网粘合到吸音基材上，其特征在于：
用含水聚合物乳液涂覆所述非织造纤维的纤网，其中含水聚合物乳液的聚合物包含醋酸乙烯酯和乙烯的乳液聚合单元，所述聚合物具有：
(i)在20℃/分钟的加热速度下测定为35到110℃的结晶熔点；和
(ii)在115℃的温度下，在6.28弧度/秒下测定为至少1×104达因/平方厘米的拉伸贮能模量；
(b)将涂覆的纤维的非织造织物纤网干燥，借此形成涂覆的并且干燥的非织造织物纤网；
(c)将所述涂覆的并且干燥的非织造织物纤网与吸音基材接触放置，借此形成层压材料；和
(d)将层压材料放在模具中，并且施加足够的压力和加热到足够的温度，以将涂覆的并且干燥的非织造纤维的纤网粘合到所述吸音基材上。
11.权利要求10的方法，其中吸音基材选自聚苯乙烯、聚乙烯和聚氨酯泡沫芯。
12.权利要求11的方法，其中将在步骤(b)中形成的涂覆的并且干燥的纤维的非织造纤网卷绕成卷，借此形成卷绕的纤维的非织造纤网，或者将所述涂覆的并且干燥的纤维的非织造纤网切成片并且层叠放置；随后展开卷绕的纤维的非织造纤网或者将层叠的片分离，然后将涂覆的并且干燥的纤维的非织造纤网的涂覆侧面与吸音基材接触放置，借此形成层压材料。
13.权利要求12的方法，其中所述涂覆的并且干燥的纤维的非织造纤网的纤维包含合成聚合物。
14.权利要求12的方法，其中在所述涂覆的并且干燥的纤维的非织造纤网中的纤维选自聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯和聚酯。
15.权利要求14的方法，其中醋酸乙烯酯的聚合单元在醋酸乙烯酯-乙烯聚合物中以15到90％重量的量存在，乙烯的聚合单元以10到85％重量的量存在，并且丙烯酸的聚合单元以0.5到5％重量的量存在，基于所述聚合物。
16.权利要求15的方法，其中在所述醋酸乙烯酯-乙烯粘合剂聚合物中结晶熔化热在20℃/分钟的加热速度下测定为15到70焦/克。
17.权利要求12的方法，其中将一片或者一卷涂覆的并且干燥的纤维的非织造纤网的涂覆侧面与所述吸音基材的一个侧面接触放置，并且将另一片或者另一卷的涂覆的并且干燥的非织造纤网的涂覆侧面与所述吸音基材的另一侧面接触放置。
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