АКУСТИЧЕСКИЕ ПАНЕЛИ НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ
LOW DENSITY ACOUSTIC PANELS

Перекрестная ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка испрашивает приоритет заявки на патент США, серийный номер 14/140177, поданной 24 декабря 2013 года, содержание которой тем самым включается в настоящий документ в качестве ссылки.
Уровень техники
3
3
Обычная акустическая облицовочная потолочная плитка представляет собой нетканую структуру, которая может содержать сердцевину, состоящую из волокон основы, наполнителей и связующих, соединенных с образованием структуры облицовочной плитки. Волокна основы могут представлять собой природные или синтетические материалы, например минеральные волокна. Как правило, подложки из минерального волокна акустических облицовочных панелей формируются во влажном состоянии и попадают в диапазон плотности 9-25 фунт/фут (144-400 кг/м). Их пористость находится в пределах 50-89% и ниже, и по этой причине поглощение звука ниже по сравнению с NRC (нормированные кривые шумности) 0,50-0,75 после отделки и декорирования поверхностей. Они обычно формируются во влажном состоянии, связываются с крахмалом и требуют больших количеств энергии для удаления остаточной воды из процесса формирования. Затем поверхности должны подвергаться пескоструйной обработке для отделки, и образуются отходы материала.
Имеются формируемые в сухом состоянии акустические облицовочные продукты из минерального волокна и стекловолокна, в которых сетка находится в диапазоне плотности по настоящему изобретению; однако эти сетки плохо формируются, с образованием неровностей, и требуют дорогостоящей обработки лицевой поверхности и обработки задней поверхности для придания адекватного качества поверхности продукта и достаточной жесткости панели, чтобы она была самоподдерживающейся в облицовочной решетке. Чаще всего такие сетки связывают с помощью фенольной смолы, которая испускает формальдегид в процессе производства и некоторый его остаток из продукта. Другие не формальдегидные химически активные смолы, например сложные эфиры акриловой кислоты, также начинают использоваться, но они требуют избытка тепла для удаления воды раствора и для осуществления реакции. Их трудно применять и они часто осложняют процесс формирования сетки.
Таким образом, по-прежнему существует необходимость в облицовочных плитках с сильным поглощением звука с достаточной жесткостью и приемлемым качеством поверхности, которые можно легко резать или формовать в виде сложных форм или штамповать с нанесением поверхностных структур; а также они устраняют проблемы, обусловленные использованием определенных связующих смол. Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на эти и другие цели.
Сущность изобретения
В некоторых вариантах осуществления, настоящее изобретение предлагает акустическую подложку, содержащую примерно от 5 примерно до 25 мас.% крученого двухкомпонентного волокна и примерно от 75 примерно до 95 мас.% нетканого материала.
3
3
3
3
В некоторых вариантах осуществления, настоящее изобретение предлагает способы получения акустической подложки, включающие получение нетканого материала, содержащего сетку; введение крученого двухкомпонентного волокна в указанную сетку из нетканого материала и экспонирование указанной сетки, содержащей указанное крученое двухкомпонентное волокно, для источника тепла; при этом подложка имеет объемную плотность в пределах примерно между 1,5 фунт/фут (24 кг/м) и примерно 3,5 фунт/фут (56 кг/м). В некоторых вариантах осуществления, настоящее изобретение предлагает способы уменьшения шума в жилище.
Подробное описание
В некоторых вариантах осуществления, настоящее изобретение предлагает акустическую подложку, содержащую примерно от 5 примерно до 25 мас.% крученого двухкомпонентного волокна и примерно от 75 примерно до 95 мас.% нетканого материала. В некоторых вариантах осуществления, двухкомпонентное волокно представляет собой термоплавкое двухкомпонентное волокно.
В некоторых вариантах осуществления, двухкомпонентное волокно содержит два термопластичных полимера, имеющих две различных температуры плавления. Соответствующие термопластичные полимеры включают олефиновые полимеры, например полиэтилен и полипропилен; сложные полиэфиры, например полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат; найлоны, например найлон 6 и найлон 6,6; термопластичные эластомеры, например SBS и ABS. В некоторых вариантах осуществления, двухкомпонентное волокно содержит первый компонент бикомпонентный по отношению ко второму компоненту. В некоторых вариантах осуществления, первый компонент включает олефиновый полимер. В некоторых вариантах осуществления, второй компонент включает олефиновый полимер. В других вариантах осуществления, по меньшей мере, один компонент из первого компонента и второго компонента представляет собой термопластичный олефиновый полимер. В других вариантах осуществления, центры тяжести первого и второго компонента двухкомпонентного волокна находятся в различных положениях в поперечном сечении волокна.
В некоторых вариантах осуществления, олефиновую смолу первого компонента выбирают из полипропилена, сополимера пропилена и α-олефина; этиленового полимера и полиметилпентена. В некоторых вариантах осуществления, олефиновую смолу второго компонента выбирают из полипропилена, сополимера пропилена и α-олефина; этиленового полимера и полиметилпентена.
В некоторых вариантах осуществления, α-олефин выбирают из этилена; бутена-1, октана; 4-метилпентена; полиэтилентерефталата и полиэтилентерефталатгликоля. В других вариантах осуществления, этиленовый полимер выбирают из полиэтилена высокой плотности; полиэтилена средней плотности; полиэтилена низкой плотности и линейного полиэтилена низкой плотности. В некоторых вариантах осуществления, компоненты двухкомпонентного волокна выбирают из полиэтилентерефталата, гликоль-модифицированного полиэтилентерефталата и полибутилена.
В некоторых вариантах осуществления, первый компонент дополнительно содержит добавку. В некоторых вариантах осуществления, второй компонент дополнительно содержит добавку. В некоторых вариантах осуществления, добавку выбирают из антиоксиданта; светостабилизатора; УФ-поглотителя; нейтрализатора; зародышеобразующего агента; смазывающего вещества; бактерицида; дезодорирующего агента; замедлителя горения; антистатического агента; пигмента и пластификатора.
В некоторых вариантах осуществления, температура плавления первого компонента не больше примерно чем 150°C. В некоторых вариантах осуществления, температура плавления первого компонента составляет примерно от 80 примерно до 150°C. В некоторых вариантах осуществления, температура плавления первого компонента составляет примерно от 120 примерно до 145°C.
В некоторых вариантах осуществления, температура плавления второго компонента не больше примерно чем 200°C. В некоторых вариантах осуществления, температура плавления второго компонента составляет примерно от 140 примерно до 200°C. В некоторых вариантах осуществления, температура плавления второго компонента составляет примерно от 155 примерно до 170°C. В некоторых вариантах осуществления, температура плавления второго компонента больше, чем температура плавления первого компонента.
В некоторых вариантах осуществления, различие в температурах плавления между первым компонентом и вторым компонентом составляет примерно от 10 примерно до 40°C. В некоторых вариантах осуществления, различие в температурах плавления между первым компонентом и вторым компонентом составляет примерно от 20 примерно до 30°C.
В некоторых вариантах осуществления, длина двухкомпонентного волокна составляет примерно от 3 примерно до 30 мм. В других вариантах осуществления, длина двухкомпонентного волокна составляет примерно от 6 примерно до 25 мм.
В некоторых вариантах осуществления, два компонента двухкомпонентного волокна имеют конфигурацию, выбранную из сердцевины с концентрической оболочкой, сердцевины с эксцентрической оболочкой и расположенных рядом волокон. В некоторых вариантах осуществления, волокно имеет конфигурацию сердцевины с концентрической оболочкой. В некоторых вариантах осуществления, первый компонент составляет примерно от 25 примерно до 75 мас.% от двухкомпонентного волокна, и второй компонент составляет примерно от 25 примерно до 75 мас.% от двухкомпонентного волокна. В некоторых вариантах осуществления, первый компонент составляет примерно от 35 примерно до 65 мас.% от двухкомпонентного волокна, и второй компонент составляет примерно от 35 примерно до 65 мас.% от двухкомпонентного волокна. В некоторых вариантах осуществления, первый компонент составляет примерно от 40 примерно до 60 мас.% от двухкомпонентного волокна, и второй компонент составляет примерно от 40 примерно до 60 мас.% от двухкомпонентного волокна. В некоторых вариантах осуществления, первый компонент составляет примерно 50 мас.% от двухкомпонентного волокна, и второй компонент составляет примерно 50 мас.% от двухкомпонентного волокна.
В некоторых вариантах осуществления, второй компонент содержит множество нитей. В некоторых вариантах осуществления, нити составляют примерно от 2 примерно до 4 денье.
В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка обеспечивает NRC большепримерно чем 0,50. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка обеспечивает NRC больше примерно чем 0,55. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка обеспечивает NRC больше примерно чем 0,60. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка обеспечивает NRC больше примерно чем 0,65. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка обеспечивает NRC больше примерно чем 0,70. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка обеспечивает NRC больше примерно чем 0,75. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка обеспечивает NRC больше примерно чем 0,80. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка обеспечивает NRC больше примерно чем 0,85. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка обеспечивает NRC больше примерно чем 0,90, В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка обеспечивает NRC больше примерно чем 0,95. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка обеспечивает NRC больше примерно чем 0,95.
3
3
3
3
3
3
В некоторых вариантах осуществления, объемная плотность акустической подложки находится в пределах примерно от 1 примерно до 4 фунт/фут (16-64 кг/м). В некоторых вариантах осуществления, объемная плотность акустической подложки находится в пределах примерно от 1,5 примерно до 3,5 фунт/фут (24-56 кг/м). В некоторых вариантах осуществления, объемная плотность акустической подложки находится в пределах примерно от 1,75 примерно до 2,5 фунт/фут (28-40 кг/м).
В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка содержит примерно от 10 примерно до 20 мас.% двухкомпонентного волокна. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка содержит примерно от 80 примерно до 90 мас.% минеральной ваты. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка содержит примерно от 10 примерно до 20 мас.% двухкомпонентного волокна и примерно от 80 примерно до 90 мас.% минеральной ваты. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка содержит примерно от 12 примерно до 17 мас.% двухкомпонентного волокна. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка содержит примерно от 83 примерно до 88 мас.% минеральной ваты. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка содержит примерно от 12 примерно до 17 мас.% двухкомпонентного волокна и примерно от 83 примерно до 88 мас.% минеральной ваты. В некоторых вариантах осуществления, стекловолокно или смесь стекловолокна и минеральной ваты используют вместо минеральной ваты.
В некоторых вариантах осуществления, двухкомпонентное волокно скручено в плоской зигзагообразной форме или в спиральной форме. В некоторых вариантах осуществления, двухкомпонентное волокно скручено в зигзагообразной форме. В некоторых вариантах осуществления, двухкомпонентное волокно имеет показатель скрученности примерно от 1 примерно до 2. В некоторых вариантах осуществления, двухкомпонентное волокно имеет показатель скрученности примерно от 1,05 примерно до 1,60. Значения показателя скрученности, приведенные в настоящем документе, вычисляют с использованием следующей формулы: реальная длина короткого волокна/расстояние между обоими концами скрученного волокна. В некоторых вариантах осуществления, двухкомпонентное волокно имеет примерно от 5 и до 15 скруток/дюйм (2-3 скрутки/см). В некоторых вариантах осуществления, двухкомпонентное волокно имеет примерно от 7 и до 10 скруток/дюйм (2,8-4 скрутки/см).
В некоторых вариантах осуществления, акустическую подложку изготавливают с помощью способа аэродинамического формирования полотна.
В некоторых вариантах осуществления, нетканый материал выбирают из минеральной ваты; шлаковаты и каменной ваты, и из сочетания двух или более из них. В некоторых вариантах осуществления, нетканый материал содержит минеральную вату.
В некоторых вариантах осуществления, подложка не содержит формальдегида.
В других вариантах осуществления, подложка представляет собой плитку. В других вариантах осуществления, подложка представляет собой облицовочную плитку. В некоторых вариантах осуществления, акустическая подложка дополнительно содержит холст.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения предлагают способы получения акустической подложки, включающие получение нетканого материала, содержащего сетку; введение крученого двухкомпонентного волокна в указанную сетку из нетканого материала и нагрев указанной сетки, содержащей указанное крученое двухкомпонентное волокно.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения предлагают способ формирования акустической панели, включающий получение крученого двухкомпонентного волокна, имеющего слой оболочки, окружающий внутреннюю сердцевину; диспергирование и смешивание указанного двухкомпонентного волокна с минеральной ватой с формированием волокнистого войлока; нагрев волокнистого войлока и размягчение слоя оболочки с формированием матрицы из крученого волокна, формирующей акустическую панель.
В некоторых вариантах осуществления, слой оболочки содержит первый полимер, внутренняя сердцевина содержит второй полимер. В некоторых вариантах осуществления, первый полимер имеет температуру плавления ниже, чем температура плавления второго полимера, который составляет внутреннюю сердцевину.
В некоторых вариантах осуществления, двухкомпонентное волокно и нетканый материал смешивают и диспергируют в потоке воздуха высокой скорости. В некоторых вариантах осуществления, волокнистый войлок нагревают до температуры выше, чем температура плавления первого полимера, и ниже, чем температура плавления второго полимера.
В некоторых вариантах осуществления, способы дополнительно включают стадию консолидации сформированной акустической панели. В некоторых вариантах осуществления, сформированная акустическая панель консолидируется с помощью последовательного нагрева и охлаждения. Некоторые варианты осуществления дополнительно включают стадию прессования сформированной акустической панели. В некоторых вариантах осуществления, акустическая панель отверждается в форме.
Примеры
Пример 1
Иллюстративную подложку по настоящему изобретению приготавливают посредством диспергирования крученого двухкомпонентного волокна, имеющего конфигурацию сердцевины с концентрической оболочкой, имеющего зигзагообразную структуру, где слой оболочки содержит coPET, а слой внутренней сердцевины содержит PET, в войлоке из минеральной ваты; смешивания крученого двухкомпонентного волокна с войлоком и нагрева волокнистого войлока до температуры примерно 110°C для плавления слоя оболочки крученого двухкомпонентного волокна.
Пример 2
Различные подложки приготавливают, как описано в Таблице 1 (ниже). Данные, описанные в Таблице 1, показывают влияние, которое оказывают длина и скручивание на эластичность сетки.
<b>Таблица 1</b>
Сердцевина/оболочка
Размеры
Кручение
Основная масса(г/см)
Толщина сетки (дюйм)
Плотность сетки (фунт/фут<sup>3</sup>)
Пр. 1
co-PET/PET
6 мм × 2 д
Нет
1546
7/8 (2,9 см)
4,34(69 кг/м<sup>3</sup>)
Пр. 2
co-PET/PET
6 мм × 2 д
7/дюйм(2,8 скрутки/см)
1527
1 1/4 (3,1 см)
2,46(39 кг/м<sup>3</sup>)
Пр. 3
co-PET/PET
22 мм × 4 д
10/дюйм(4 скрутки/см)
1235
1 3/4 (4,4 см)
1,74(29 кг/м<sup>3</sup>)
Пр. 4
co-PET/PET
50 мм
1500
Нельзя сформировать сетку
-
Данные, описанные в Таблице 1, демонстрируют, что акустические подложки, содержащие заявляемое сочетание крученого двухкомпонентного волокна и минерального войлока, обеспечивают неожиданное улучшение эластичности сетки, что обеспечило бы, таким образом, неожиданное улучшение акустических характеристик.