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非织造材料以及制造此类材料的方法

非织造材料以及制造此类材料的方法

本发明提供了一种非织造材料及其形成方法,优选地使用一个气铺成型铺装头来形成一种无机的基础纤维与一种有机的粘合纤维的一个基本上扁平或平面的自支撑的芯层。在某些优选实施方案中,这种无机的基础纤维具有的纤维强度的断裂负荷为大约10克或更小并且伸长率为大约20%或更小。优选地,该有机的粘合纤维在单长丝中具有一种粘合组分以及一种结构组分。一方面,该无机粘合纤维的结构组分具有一种有效提供其强度的组成,因而该非织造材料可以用最小的努力手动切割。以这样的形式,该非织造材料适合于充当一个吸音天花板贴砖。

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以上‘847公开文件以及US2006/0137799A1进一步建议,可以使用气铺法用玻璃纤维和双组分纤维一起来制造非织造的结构。尽管玻璃纤维将提供行业标准下增强的防火等级,但是具有短尺寸适用于气铺法的玻璃纤维相对于其他原材料而言是一种更昂贵的原材料并且具有健康和环境的缺点。例如,玻璃纤维可能对人体皮肤、眼睛、以及呼吸系统造成刺激。许多机构将玻璃纤维视为一种对皮肤、眼睛以及上呼吸道的强烈的身体刺激物。总体而言,纤维的尺寸越小,这种刺激越严重。在某些情况下,如果充分暴露于玻璃纤维中,这些纤维可能产生刺激皮炎以及呼吸困难。在其他情况下,一些研究已经显示,玻璃纤维在与灰尘、污垢、以及水分结合时可能是一种对于霉菌、真菌、以及某些细菌的微生物生长而言的良好介质。

本领域涉及一种非织造材料连同其制造方法,并且更具体地是一种有效提供声音吸收的适合用作吸音天花板贴砖的非织造材料。

背景

尽管并非旨在受理论限制,一种聚合物树脂与填充剂的组合(即,一种复合物)的强度(断裂负荷和伸长率)与添加到该树脂中的填充剂的量相关。总体而言,添加的填充剂越多,则断裂负荷和伸长率越低。例如,参见Katzetal.,HandbookofFillersandReinforcementforPlastics,1978,pages81toll8,该文件通过引用结合在此。

优选地,衬里50是一种透声的面层材料、并且具有允许使用这些气铺头38以及真空箱46来将该无机基础纤维以及经过改性的双组分热粘合纤维形成为基础重量为至少约3,OOOgsm的基础重量的特性。如以上所讨论,可以将该衬里50固定至所形成的芯层,以在其外表面止实现所希望的美学吸引力。此外,该衬里50还可以向所形成的面板添加附加的结构完整性。

所形成的面板展现出了如下表7中列出的特性。所有的样品都展现出了边缘可切性(纤维从这些边缘表面拔出)并且要求相对强的力来完成切割。样品H展现出了显著的弛坠,表明它不适用于天花板贴砖。通过这种面衬层,样品I尽管具有低的基础重量仍展现出了极大改进的弛坠。样品J是自支撑的并且刚性的。样品K的双侧都用衬里层压并且是实质上没有弛坠的。

^„粘合毛含厚度密度,β MOR.

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如以上所讨论,该非织造的芯层中这些成分的粘结优选是通过使用这些经过改性的双组分热粘合纤维而实现的。然而,对于一个具体的应用,也可以使用其他粘结途径来代替该经过改性的双组分纤维或者与其结合。例如,将这些非织造材料融化的另一种方法是将热固性树脂,如苯酚甲醛或脲甲醛树脂施用到将这些纤维与矿棉掺混32之前的这些纤维上。一旦加热至预设的树脂固化温度,即由于这些树脂单体的聚合而产生粘结。在另一种途径中,可以使用一个喷雾器62来将胶乳粘合剂传递至该网片表面或者将该网片浸溃在一个胶乳池中。此外,可以将该网片再次增加湿度,接着通过压延机或钳辊来致密化。使用胶乳也有助于将衬里50粘合至该芯层。

一旦从烘箱64中出来,优选将加热过的网片通过将其暴露于由风扇66吹出的冷空气流中进行冷却。可替代地,靠通过一个冷空气吸入箱来将所形成的非织造物品冷却,该吸入箱可以压紧该非织造毡片并增大它的密度。如果希望的话,可以使用该冷空气吸入箱来控制该物品的密度。

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非织造材料以及制造此类材料的方法

在此提供了一种非织造材料及其形成方法,优选地使用一个气铺成型铺装头来形成一种无机的基础纤维与一种有机的粘合纤维的一个基本上扁平或平面的自支撑的芯层。在某些优选实施方案中,该非织造材料具有约3,000gsm或更大的基础重量。优选地,该有机的粘合纤维在单长丝中具有一种粘合组分以及一种结构组分。一方面,该无机粘合纤维的结构组分具有一种有效提供其强度的组成,因而该非织造材料可以用最小的努力手动切割。以这样的形式,该非织造材料适合于充当一个吸音天花板贴砖。

背景

用可商购的双组分纤维以及矿棉制备一种非织造材料。将具有2.2的旦尼尔以及6mm长度的PE/PET双组分热粘合纤维(T-255,Invista,Wichita,KS)预先打开并将其与预打开的矿棉掺混。该InvistaPE/PET纤维具有250°C的芯的熔点以及135°C的皮的熔点。该纤维原材料包含约90%的矿棉以及约10%的双组分纤维。

由于在以上描述的非织造材料中优选的这些相对细的并且短的无机基础纤维(即,高渣球含量并且纤维长度低至约0.1mm),传统的多孔载体表面40的孔隙率一般不足以允许用矿棉、岩石棉、和/或渣棉以及传统的气铺成型铺装头来形成具有3,OOOgsm或更大的基础重量的一种非织造材料。例如,尽管该多孔载体表面40允许空气流经但阻留了纤维以及其他成分,但是与商业上气铺机器一起采用的典型的载体表面40不能防止在此使用的这些成分的部分通过。例如,矿棉、岩石棉、以及渣棉通常以低至约0.1mm的纤维长度出现并且包括高达约60%的渣球含量。在某些情况下,这些细纤维可以通过该多孔的载体表面40并且堵在空气过滤系统中。

优选将这些纤维原材料在两端送入这些成型铺装头38的一个或多个中。如果使用的话,则可以将粉末或颗粒组分送入不同的位置。对于纤维与粉末的一种均匀共混物,可以在这些成型铺装头38的每个上面安装一个粉末分散单元44(这种具体版本在图中未示出),其中粉末和纤维可以被混合以产生均匀的混合物。对于在网片成型后施加在该非织造结构上的一个粉末的层,如图1所述,可以在一个或多个这些成型铺装头38之间或之后安装该粉末分散单元44,以在该非织造材料的一个表面上产生一个或多个分离的粉末层。

领域

Description

成形之后,将纤维絮片加热到135°C以使该皮组分熔化。一旦冷却,该基础毡片变为刚性的。所形成的基础毡片具有边缘可切性(在切割过程中要求过度的力并且展现出纤维拔脱)。该基础毡片在90°F以及90%RH的房间放置一周之后展现出极小的尺度变化。下表3和4列出了所形成的这些基础毡片的物理以及声学特性。所形成的这些毡片在其上不具有衬里或粗布。

相信这些不希望的吸声特征会从该湿铺法中典型地使用的这些贴砖成分的亲水性质而发生。纤维素纤维(例如,再循环的新闻用纸),在天花板贴砖中常用作低成本的粘合剂和填充剂,是高度亲水性的并且吸引了大量的水。一部分是由于此类亲水性组分,湿铺的贴砖典型地具有约65%至约75%的高的入口湿度含量(tipplemoisturecontent)(即,该板直接在进入干燥烘箱或烘干炉中之前的湿度水平),这增大了在干燥过程中蒸发的要求。其结果是,在干燥过程中因为水从这些亲水性组分中被去除,在这些贴砖成分上产生了高的表面张力。水作为一种极性分子赋予了其他组分表面张力。这种表面张力一般会造成贴砖表面以不够多孔的结构被密封。人们相信表面张力会将贴砖中的要素彼此拉近,从而使该结构致密化并在该方法中封闭这些贴砖孔隙。因此,湿铺生产的天花板贴砖要求进一步的处理来将贴砖穿孔,以实现可接受的噪声降低。因此,尽管由于提高的生产速度以及使用低成本材料的能力,湿铺法是可接受的,但是当对产品要求吸音特性时,使用水作为一种输送介质致使该方法以及得到的产品不够有成本效益。

在形成该非织造的芯层之后,可以通过多个钳辊60来将未粘合的网片或纤维絮片压实,以改进它的结构或强度。这些钳辊的压力和温度一般是可调节的以便能实现不同水平的压实。此外,这些钳辊60—般还配备有可调节的间隙以控制该网片或纤维絮片的厚度。这些钳辊60帮助维持该毡片在粘合之前的物理完整性并且可以减小该毡片表面的粗糙度。通过一种途径,这些钳辊60使用低的压力。

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