Акустические панели низкой плотности

Акустические панели низкой плотности

Реферат

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

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/фут³ (144-400 кг/м³). 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.

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/фут³ (24 кг/м³) и примерно 3,5 фунт/фут³ (56 кг/м³). 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 больше примерно 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.

В некоторых вариантах осуществления, объемная плотность акустической подложки находится в пределах примерно от 1 примерно до 4 фунт/фут³ (16-64 кг/м³). В некоторых вариантах осуществления, объемная плотность акустической подложки находится в пределах примерно от 1,5 примерно до 3,5 фунт/фут³ (24-56 кг/м³). В некоторых вариантах осуществления, объемная плотность акустической подложки находится в пределах примерно от 1,75 примерно до 2,5 фунт/фут³ (28-40 кг/м³).

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.

Таблица 1
	Сердцевина/оболочка	Размеры	Кручение	Основная масса(г/см)	Толщина сетки (дюйм)	Плотность сетки (фунт/фут3)
Пр. 1	co-PET/PET	6 мм × 2 д	Нет	1546	7/8 (2,9 см)	4,34 (69 кг/м3)
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/м3)
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/м3)
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.

1. Акустическая подложка, содержащая:

примерно от 5 примерно до 25 мас.% крученого двухкомпонентного волокна, имеющего длину от 3 до 30 мм, и

примерно от 75 примерно до 95 мас.% войлока из неорганических волокон;

причём плотность акустической подложки находится в пределах примерно от 1 до примерно 4 фунтов/фут³ (от 16 до 64 кг/м³).

2. Акустическая подложка по п.1, где двухкомпонентное волокно представляет собой термоплавкое двухкомпонентное волокно.

3. Акустическая подложка по п.1, где двухкомпонентное волокно содержит первый компонент и второй компонент.

4. Акустическая подложка по п.3, где первый компонент содержит термопластичный полимер.

5. Акустическая подложка по п.3, где второй компонент содержит второй термопластичный полимер.

6. Акустическая подложка по п.3, где по меньшей мере один компонент из первого компонента и второго компонента представляет собой термопластичный олефиновый полимер.

7. Акустическая подложка по п.6, где олефиновый полимер первого компонента выбирают из полипропилена, сополимера пропилена и α-олефина; этиленового полимера и полиметилпентена; и где олефиновый полимер второго компонента выбирают из полипропилена, сополимера пропилена и α-олефина и этиленового полимера.

8. Акустическая подложка по п.3, где первый и второй компоненты содержат сложный полиэфир.

9. Акустическая подложка по п.8, где сложный полиэфир выбирают из полиэтилентерефталата, гликоль-модифицированного терефталата и полибутилентерефталата.

10. Акустическая подложка по п.3, где второй компонент имеет температуру плавления выше, чем у первого компонента.

11. Акустическая подложка по п.3, где температура плавления первого компонента не больше примерно чем 150°C.

12. Акустическая подложка по п.11, где температура плавления второго компонента не больше примерно чем 200°C.

13. Акустическая подложка по п.1, где первый компонент составляет примерно от 40 примерно до 60 мас.% от двухкомпонентного волокна, а второй компонент составляет примерно от 40 примерно до 60 мас.% от двухкомпонентного волокна.

14. Акустическая подложка по п.3, где второй компонент содержит множество нитей.

15. Акустическая подложка по п.1, содержащая примерно от 12 примерно до 17 мас.% двухкомпонентного волокна.

16. Акустическая подложка по п.15, содержащая примерно от 83 примерно до 88 мас.% минеральной ваты.

17. Акустическая подложка по п.1, где подложка представляет собой облицовочную потолочную плитку.

18. Акустическая подложка по п.1, дополнительно содержащая холст.

19. Акустическая подложка по п.1, где кручёное двухкомпонентное волокно скручено в плоской зигзагообразной форме или в спиральной форме.

20. Способ уменьшения шума, включающий фиксацию акустической подложки по п.1 на внутренней поверхности здания.