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      具有漫反射性阻隔面料的吸聲頂板磚的制作方法

      文檔序號:1958165閱讀:151來源:國知局
      專利名稱:具有漫反射性阻隔面料的吸聲頂板磚的制作方法
      具有漫反射性阻隔面料的吸聲頂板磚發(fā)明背景 1.發(fā)明領域本發(fā)明涉及用于建筑物內(nèi)部的頂板磚。2.相關領域描沭吸聲頂板磚用于降低給定區(qū)域如建筑物內(nèi)部中的噪音量和/或回響在本領域中 是已知的。在此類頂板磚中,吸聲材料(即具有高吸聲系數(shù)的材料)芯在聲波沖擊并進入吸 聲材料時通過吸收聲能降低噪音。許多已知的吸聲材料由未固結(jié)或部分固結(jié)的蓬松纖維材 料(包括壓縮纖維、回收纖維或廉價材料、玻璃纖維或礦物纖維絮及氈)形成,這些材料均 需要面料以容納纖維材料芯。其他已知的吸聲芯材包括泡沫、具有蜂窩結(jié)構的材料、微穿孔 材料、以及利用氣隙的吸聲材料,它們也利用保護性和/或裝飾性面料以用于建筑物內(nèi)部。用于覆蓋吸聲頂板磚的面料起到耐用覆蓋物的作用,在處理、使用和維護期間對 芯進行保護。為了增強吸聲性,希望用于覆蓋吸聲材料的面料為透聲或吸聲的但不會反射 聲音的材料。反射聲音的面料會不利地增大環(huán)境噪音。用于覆蓋吸聲頂板磚的已知面料包 括織物、非織造片材、紙材、薄膜和穿孔固體材料。美國專利5,824,973和6,877,585公開了一種可用作頂板磚的吸聲層壓板,所述 吸聲層壓板包括多孔絕緣基底,以及氣流阻力介于200和1210瑞利之間的紙材、織物或 穿孔薄膜面料片材。美國專利申請公布2007/0151800公開了一種隔音薄片材料,該隔音 薄片材料包括主要吸聲片材和致密的多孔膜,后者可以是紡粘纖維網(wǎng)、熔噴纖維網(wǎng)、射流噴 網(wǎng)纖維網(wǎng)、梳理或氣流成網(wǎng)短纖維網(wǎng)、織造纖維網(wǎng)、濕法纖維網(wǎng)或此類纖維網(wǎng)的組合并具有 約5,000瑞利或更小的氣流阻力。美國專利3,858,676公開了一種尤其適用于500Hz以下 頻率的吸聲薄板及其在吊頂系統(tǒng)中的用途,其中該板包括穿孔的背襯、具有12至2,140g/ m2的基重和300至1,800瑞利的氣流比阻的重紡織物面料、以及玻璃纖維芯。美國專利 5,832,685公開了一種自承吸聲板及其在吊頂系統(tǒng)中的用途,其包括具有約10至15盎司/ 平方碼基重的非織造織物,該非織造織物可以是紡粘織物或包含粘結(jié)短纖維的織物。這些 已知的面材料具有易于侵入水、灰塵、霉菌和微生物的缺點,從而限制了它們在苛刻環(huán)境中 的應用。希望頂板磚面料的表面以漫射、均勻分布的方式反射可見光,而不是僅以等于入 射角的角度反射光線的鏡面(鏡狀)反射。漫射或朗伯反射是光從材料上均勻的漫反射。 根據(jù)朗伯余弦定律,對于觀察者而言,在所有方向上都不存在方向依賴性。漫反射源于材料 表面特征的外部光散射與材料內(nèi)部特征的內(nèi)部光散射的組合。例如,內(nèi)部光散射可由諸如 孔和顆粒的材料內(nèi)部特征引起。當特征的平均直徑略小于入射光波長的一半時,對于具有 密布的折射率不均勻性的材料,單位特征體積的光散射橫截面最大。當散射特征的折射率 與散布該特征的相的折射率之間具有較大的差值時,光散射的程度也會增大。期望得到適用于多種苛刻環(huán)境中的、具有光漫反射率與吸聲性組合的吸聲頂板 磚。
      發(fā)明概述根據(jù)一個實施方案,本發(fā)明涉及頂板磚,所述頂板磚包括具有兩個主表面的吸聲材料芯;和用于在其至少一個主表面上覆蓋芯的面料,該面料包括具有粘合表面的閃紡叢 絲的薄膜原纖片材,該面料具有不大于約140g/m2的基重,包括多個孔,所述孔具有介于約 IOOnm和約20,OOOnm之間的孔徑和小于約20,OOOnm的平均孔徑,并具有大于約86%的光
      反射率。根據(jù)另一個實施方案,本發(fā)明涉及提高環(huán)境中的吸聲性和光反射的方法,該方法 包括(a)提供具有被閃紡片材的面料覆蓋的吸聲材料芯的頂板磚,其中閃紡片材面料 具有多個孔,所述孔具有介于約IOOnm和約20,OOOnm之間的孔徑和小于約20,OOOnm的平 均孔徑,并具有大于約86%的光反射率;和(b)將該頂板磚置于環(huán)境中以使頂板磚吸收環(huán)境聲音并反射光線。附圖簡述

      圖1為描繪閃紡片材的吸聲、反射和聲音透射的圖表(封閉測量)。圖2為描繪閃紡片材的吸聲、反射和聲音透射的圖表(無回聲測量)。圖3為無面料的吸聲體與兩個具有面料(可用于根據(jù)本發(fā)明的頂板磚)的吸聲體 的吸聲系數(shù)的對比圖。發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明的實施方案,提供了一種具有吸聲性、光漫反射率以及抗細小粒子、微 生物和水分侵入性的有利組合的頂板磚。根據(jù)本發(fā)明的頂板磚具有耐用、防水、低變應原、 不脫毛、不釋放氣體并能抗水分、灰塵、霉菌和微生物侵入但不會妨礙反射率和吸聲性的面 料。術語“吸聲性”和“吸聲”在本文中一般指材料吸收入射聲波的能力。術語“漫反射率”是指光從材料的均勻漫反射。根據(jù)朗伯余弦定律,對觀察者而言, 在所有方向上都不存在方向依賴性。漫反射率約等于總反射率減去鏡面反射率。本發(fā)明的吸聲頂板磚包括吸聲芯和覆蓋所述芯的至少一個表面的非織造面料。面 料是透聲的,因為面料不會削弱芯的吸聲能力,或者面料可以增強頂板磚芯的吸聲能力。非 織造面料包括具有粘合表面的閃紡叢絲的薄膜原纖片材。所謂“粘合表面”是指片材的表 面被固結(jié)和/或粘結(jié)。粘結(jié)方法可以是本領域中已知的任何方法,包括但不限于熱壓延、通 氣粘結(jié)和點粘結(jié)??捎萌魏我阎暮线m粘結(jié)技術將芯和面料彼此粘結(jié),如粘合劑粘結(jié)、溶劑 粘結(jié)、超聲波粘結(jié)、熱粘結(jié)、點粘結(jié)、縫編法等。然后將粘結(jié)的材料切割成頂板磚。吸聲芯包含任何已知的吸聲材料和/或氣隙。根據(jù)ASTM C423安裝方法A測量(無 氣隙),芯具有介于約0. 3和約0. 9之間的降噪系數(shù)(NRC)。合適的吸聲材料包括非織造 織物,例如紡粘非織造材料、梳理非織造材料、針刺非織造材料、氣流成網(wǎng)非織造材料、濕法 成網(wǎng)非織造材料、射流噴網(wǎng)非織造材料、紡粘_熔噴-紡粘復合非織造材料和熔噴非織造材 料;織造織物;針織織物;三維網(wǎng),包括蜂窩結(jié)構和泡沫;它們的組合等。術語“非織造材料” 是指包含多根無規(guī)分布的纖維的纖維網(wǎng)。纖維可以是短纖維或連續(xù)纖維。纖維可包含一種 材料或多種材料,也可以是不同纖維的組合,或者是分別包含不同材料的類似纖維的組合。其他適于用作芯的材料為泡沫,例如開孔三聚氰胺泡沫、聚酰亞胺、聚烯烴和聚氨酯泡沫; 以及穿孔片材。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案,芯基本上不含揮發(fā)性有機化合物(VOC)。一種 優(yōu)選的材料為不含甲醛的玻璃纖維絮。一般來講,芯材越厚,頂板磚的吸聲能力將越強,尤 其是在低頻下。經(jīng)面料覆蓋的氣隙可起到吸收芯的作用。與包括頂板磚在內(nèi)的吸聲制品一起使用的透聲面料是本領域已知的。根據(jù)吸 聲需要,此類面料通常具有介于約5%和約50%之間的開口面積,即表面上孔的面積占 總表面積的比例。如果不要求高頻吸收,那么5-15%的開口面積是合適的。(M.D.Egan, "Architectural Acoustics”,J. RossPublishing,2007 年,第 74-76 頁)。開 口面積百分比 和孔徑通過決定臨界頻率而影響透聲性,臨界頻率是在其后吸聲性會迅速降低的頻率。在 大于其時吸聲性迅速降低的臨界頻率(f。)可以用下式估算fc 40P/D其中fc代表臨界頻率(Hz)P代表開口面積(%)D代表孔徑(英寸)已知的透聲面料的實例包括織造網(wǎng)、低密度織物和非織造稀松布。此類面料的缺 點是阻隔性極低,例如抗水、灰塵和/或微生物侵入性。用于本發(fā)明頂板磚的面料高度抗水和細小粒子(包括微生物)的侵入。面料的 空隙分數(shù)(即1減去固體分數(shù))介于約0.5和約0.7之間。根據(jù)壓汞法(H.M.R00tare, "A Review of Mercury Porosimetry,,,Advanced Experimental Techniques in Powder Metallurgy, PlenumPress,1970年,第255-252頁)測得,面料具有介于約IOOnm和約 20,OOOnm之間、甚至介于約IOOnm和約1. 500nm之間的孔徑。就本發(fā)明的目的而言,這些 孔包括纖維內(nèi)部的孔和纖維之間的孔。纖維內(nèi)部的孔在整個纖維內(nèi)部無規(guī)分布并具有約 IOOnm至約1,OOOnm的平均孔徑。纖維之間的孔為在叢絲的薄膜原纖片材中的纖維之間 無規(guī)分布的空隙。叢絲的薄膜原纖片材的多孔結(jié)構由這兩種類型的孔組成,從而形成迂曲 的孔結(jié)構,而不是存在于機械穿孔的現(xiàn)有技術面料中的通孔結(jié)構。面料的平均孔徑小于約 20, OOOnm,甚至小于約5,OOOnm,甚至小于約2,OOOnm,甚至小于約1,OOOnm,以及甚至介于 約IOnm和約1,OOOnm之間。介于IOnm和IOOOnm之間的孔徑代表纖維內(nèi)部的孔。對直徑 介于IOnm至IOOOnm之間的孔的體積求和,可得到纖維內(nèi)部的孔的體積,就本發(fā)明的目的而 言,稱為V孔。比孔體積SPV(單位cm7m2)定義為非織造片材的基重(單位g/m2)與給定 平均直徑的孔的片材孔體積(單位cm7g)的數(shù)學乘積,如轉(zhuǎn)讓給DuPont的美國專利公布 2006/0262310 中所公開。就某些用途而言,例如其中吸收材料不含灰塵或支持微生物生長的營養(yǎng)物質(zhì)的情 況,可能有利的是對面料進行機械穿孔以打開結(jié)構并增大臨界頻率值。已發(fā)現(xiàn),通過在面料 上穿孔,頂板磚的總體吸聲能力可得以提高。就某些用途而言,希望頂板磚的面料可阻隔微生物,包括細菌、病毒和霉菌。根據(jù) ASTM F2638-07和ASTM F1608進行測量,面料具有至少約2或甚至至少約4的對數(shù)下降值 (LRV),該值為微生物過濾能力的量度。希望面料的LRV與流量或時間無關,使得面料具有 穩(wěn)定的阻隔效率,并且不會在使用中隨時間推移而阻力增大,例如與已知的層壓紙情況一樣。面料還不含支持微生物(包括細菌、酵母菌和真菌)生長的營養(yǎng)物質(zhì),無需任何附加的 抗菌或抗真菌處理。用于本發(fā)明頂板磚的非織造面料包括通過閃蒸紡絲形成的叢絲的薄膜原纖片材, 在本文中也可互換地稱為閃紡叢絲的薄膜原纖片材或閃紡片材。本發(fā)明的非織造面料重 量輕、薄而結(jié)實。面料的基重小于約140g/m2,甚至介于約34g/m2和約120g/m2之間。面料 的厚度不超過約1mm,甚至介于約0. 02mm和約0. 40mm之間,以及甚至介于約0. IOmm和約 0. 25mm之間。之前使用的薄面材料具有微不足道的吸聲能力和低水平的強度和耐久性。根 據(jù)本發(fā)明的閃紡面料可賦予高度的各向同性強度和耐久性,這對于本發(fā)明頂板磚的組裝和 處理以及穩(wěn)定的長期性能非常重要。根據(jù)ASTM D5035進行測量,面料在縱向和橫向上的優(yōu) 選拉伸強度均不小于約20N/2. 54cm。過去常認為,對于有效的吸聲性而言,待吸收的聲音的波長和吸聲材料的厚度應 在同一個數(shù)量級上。圖1示出了當在阻抗管中以封閉構型進行測試時,用作非織造面料的 閃紡叢絲片材的聲反射系數(shù)接近1.0,未檢測到聲音吸收。相比之下,如圖2所示,同一閃 紡叢絲片材令人驚訝地表現(xiàn)出吸聲性,這通過在低頻和中頻范圍下(例如介于約200和約 1200Hz之間)在無回聲構造(阻抗管中在片材后具有氣隙)中測試時介于0和0.2之間的 吸收系數(shù)和較低的聲反射得到證明。之前認為,只有具有連續(xù)通孔的厚材料和厚穿孔面料 在接近各個孔的共振頻率(Helmholtz共振器)并在面料后具有封閉氣隙時才能充當吸聲 體。令人驚訝的是,本發(fā)明的頂板磚面料雖然沒有通孔而且非常薄,但是卻發(fā)現(xiàn)它們在低頻 和中頻范圍可增強吸聲能力。閃紡片材通過下述一般工藝制成,該工藝也在美國專利3,860,369中有所公開。 閃蒸紡絲工藝在具有除蒸氣口和從中移出工藝中所制備的薄片材料的開口的腔室內(nèi)進行。 在高溫高壓下制備聚合物溶液并提供給腔室。溶液的壓力高于濁點壓力,后者為聚合物完 全溶解于紡絲劑,形成均勻單相混合物的最低壓力。單相聚合物溶液通過松弛孔口進入較 低壓力的(或松弛)腔室中,其中溶液分成兩相液-液分散體。分散體的一個相為主要包 含紡絲劑的富紡絲劑相,分散體的另一相為包含大部分聚合物的富聚合物相。使此兩相 液-液分散體強制通過噴絲頭進入壓力低得多(優(yōu)選大氣壓)的區(qū)域,在此區(qū)域中紡絲劑 迅速蒸發(fā)(閃蒸),聚烯烴從噴絲頭出來形成叢絲,它們下沉形成閃紡片材。在閃蒸過程中, 雜質(zhì)隨著紡絲劑被閃蒸除去,使得所得的閃紡片材不含雜質(zhì)。如本文所用的術語“叢絲狀”或“叢絲”是指隨機長度的并具有小于約4微米的 平均原纖厚度和小于約25微米的中值寬度的大量薄的、帶狀薄膜原纖的三維整體網(wǎng)狀物。 在叢絲結(jié)構中,薄膜原纖通常共延地與結(jié)構的縱向軸線對齊,并且其在結(jié)構的整個長度、寬 度和厚度上的各處以不規(guī)則的間斷地連接和分離以形成連續(xù)的三維網(wǎng)狀物。在美國專利 3,081,519和3,227,794中更詳細地描述了此類結(jié)構。將片材固結(jié),這涉及在帶和固結(jié)輥之間將片材壓成具有足以在腔室外處理的強度 的結(jié)構。然后在腔室外將片材收集到收卷輥上。接著可采用本領域已知的方法如熱粘結(jié)、 通氣粘結(jié)以及點粘結(jié)來粘結(jié)片材。閃紡面料的薄膜原纖的直徑(即介于約4微米和約25微米之間)在超聲波波長的 范圍內(nèi)。在介于約IOOHz和約1600Hz之間的頻率下,聲音的波長比薄膜原纖的直徑大若干 個數(shù)量級。然而,根據(jù)本發(fā)明的面料的薄叢絲的薄膜原纖令人驚訝地增強了吸聲體在介于
      6約IOOHz和約1600Hz之間,甚至在介于約IOOHz和約1200Hz之間的吸聲性。這是最經(jīng)常 由機械設備和人聲發(fā)出的頻率范圍,因此最經(jīng)常地以不可取的噪聲出現(xiàn)在建筑物內(nèi)部。不 受理論的束縛,據(jù)信當將片材用作芯的至少一個表面上的面料時,閃紡片材的叢絲的薄膜 原纖的孔徑分布可提高吸聲材料芯或氣隙的吸聲能力。此外,還令人驚訝地發(fā)現(xiàn)閃紡片材 表現(xiàn)出極高的氣流阻力??捎糜谥苽涓鶕?jù)本發(fā)明的吸聲頂板磚面料的聚合物包括聚烯烴(如聚乙烯、聚丙 烯、聚甲基戊烯和聚丁烯)、丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯(ABS)樹脂、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯 腈、苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-馬來酸酐、乙烯基塑料(如聚氯乙烯(PVC))、丙烯酸、丙烯腈 基樹脂、縮醛、全氟聚合物、氫氟聚合物、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、芳族聚酰胺、聚芳酯、聚碳 酸酯、聚酯(如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN))、聚酮、聚亞苯基醚、聚苯硫醚和聚砜。在這些 聚合物中優(yōu)選的是聚烯烴,例如聚乙烯和聚丙烯。如本文所用的術語“聚乙烯”不僅包括乙 烯的均聚物,還包括其中至少85%的重復單元來自乙烯的共聚物。優(yōu)選的聚乙烯為線性高 密度聚乙烯,其具有約130°至137°C的熔點范圍上限,0. 94至0. 98g/cm3范圍內(nèi)的密度,以 及介于0. 1至100之間、優(yōu)選地介于0. 1和4之間的熔融指數(shù)(由ASTM D-1238-57T條件 E定義)。如本文所用的術語“聚丙烯”不僅包括丙烯的均聚物,還包括其中至少85%的重 復單元來自丙烯單元的共聚物。非織造面料還可以包含分散在非織造基底的纖維的聚合物中的已知的UV穩(wěn)定 劑、抗靜電劑、顏料和/或阻燃劑。頂板磚的面料具有阻隔性(即,抗水、灰塵和/或微生物侵入性)和孔隙率的理想 組合,從而得到高空氣流速或滲透性以及良好的聲學性能。吸聲性取決于聲阻抗,而聲阻抗 由聲阻和聲抗的復雜組合決定。聲抗在很大程度上由材料厚度決定,而聲阻則由通過材料 的氣流決定。對于透聲面料而言,需要較大的孔隙率。在另一方面,對于面料的顆粒阻性和 液體阻性而言,阻隔性又是所需的。根據(jù)本發(fā)明的頂板磚面料可以具有單層或多層閃紡片材,前提條件是不影響吸聲 性。多層片材實施方案還可用于平均化單層片材中因不均勻的片材厚度或片材纖維的方向 性而產(chǎn)生的不均勻性??蓪蓚€或更多個片材面對面放置,并在外加壓力下(例如通過在 一對或多對咬送輥間滾壓片材)輕微地熱粘結(jié)來制備多層層壓體。片材的層壓體優(yōu)選地通 過用粘合劑(例如壓敏粘合劑)將多個片材粘合在一起來制備。實用的粘合劑為在正常處 理和使用期間可保持足夠的層壓體結(jié)構完整性的那些。實用的粘合劑包括但不限于濕固化 聚氨酯、溶劑化聚氨酯粘合劑和水性丙烯酸。頂板磚面料在可見光譜范圍(即介于約400nm和700nm之間的波長范圍)內(nèi)的反 射率為至少約86%,甚至至少約88%,甚至至少約90%,以及甚至至少約94%。根據(jù)本發(fā) 明的閃紡面料的反射率隨著熱粘結(jié)的增強而減小。熱粘結(jié)會減小具有較高的單位孔體積散 射橫截面的纖維內(nèi)部孔的體積,而纖維內(nèi)部孔非常有助于提高漫反射率。熱粘結(jié)還會減小 纖維間孔的體積,而纖維間孔也有助于提高漫反射率。在根據(jù)本發(fā)明的頂板磚中,實用的閃 紡片材優(yōu)選地不要過于粘結(jié),使得反射率不低于約86 %。在根據(jù)本發(fā)明的頂板磚中,實用的 閃紡片材為固結(jié)的,并優(yōu)選地粘結(jié)至可在頂板磚的制造過程中保持片材結(jié)構完整性所需的 程度。具體地講,片材應具有足夠的結(jié)構完整性,以使得在將片材層壓到頂板磚芯以及隨后 切割成板塊時邊緣不會磨損。閃紡片材的抗分層性優(yōu)選地為至少約0. 028N/m??狗謱有允怯葾STM D 2724定義的以力/長度為單位的測量值,并涉及某些類型片材中的粘結(jié)程度,例 如由叢絲的薄膜原纖制成的非織造片材中的粘結(jié)程度。閃紡面料的光散射和漫反射是由于在閃蒸紡絲過程中形成的纖維內(nèi)和纖維間孔 的空氣-聚合物界面上的光反射產(chǎn)生的。反射會隨著孔相(空氣,折射率1.0)的折射率 與纖維聚合物相的折射率之間的差值的增大而增加。當兩相之間的折射率差值大于約0. 1 時,通常會觀察到光散射的增加。構成閃紡面料的聚合物優(yōu)選地具有高折射率(例如聚乙 烯,折射率為1. 51)和低可見光吸收率。根據(jù)本發(fā)明的閃紡面料還可以包含分散在形成閃紡片材纖維的聚合物相中的顆 粒填料。實用的顆粒填料將具有比聚合物大的折射率,因此非織造片材的光散射會隨著孔 相(空氣,折射率1.0)的折射率與纖維聚合物相的折射率之間的差值的增大而增加。實用 的顆粒填料具有高折射率、高光散射橫截面和低可見光吸收率。顆粒填料可增加光散射,因 此對于給定的片材厚度而言,使用顆粒填料可提供更高的平均反射率。顆粒填料可為任何 形狀,并具有約0. 01微米至約1微米、優(yōu)選約0. 2微米至約0. 4微米的平均直徑。具有顆粒 填料的閃紡片材包含至少約50重量%的聚合物,而顆粒填料則占聚合物重量的約0. 05重 量%至約50重量%,優(yōu)選地0. 05重量%至約15重量%。顆粒填料的實例包括硅酸鹽、堿 金屬碳酸鹽、堿土金屬碳酸鹽、堿金屬鈦酸鹽、堿土金屬鈦酸鹽、堿金屬硫酸鹽、堿土金屬硫 酸鹽、堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、過渡金屬氧化物、金屬氧化物、堿金屬氫氧化物和堿 土金屬氫氧化物。具體的實例包括二氧化鈦、碳酸鈣、粘土、云母、滑石、水滑石、氫氧化鎂、 二氧化硅、硅酸鹽、硅酸鹽空心球、硅灰石、長石、高嶺土、碳酸鎂、碳酸鋇、硫酸鎂、硫酸鋇、 硫酸鈣、氫氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、石棉粉、玻璃粉和沸石??梢杂靡阎姆椒ㄖ苽?本發(fā)明的含顆粒填料的非織造片材,例如美國專利6,010, 970和PCT公開W02005/98,119 中所公開的那些方法。本發(fā)明的吸聲頂板磚尤其可用于對室內(nèi)空氣質(zhì)量和清潔度要求苛刻的室內(nèi)環(huán)境 中,例如用于學校、醫(yī)院、潔凈室等。由于在面料閃蒸紡絲期間的閃蒸過程,所得的面料不含 雜質(zhì)并且不會釋放任何揮發(fā)性化合物的氣體。此外,面料不會掉毛,因為在片材結(jié)構內(nèi)單根 薄膜原纖的高度固結(jié)使得不會釋放顆粒或纖維。此外,吸聲芯優(yōu)選地基本上不含揮發(fā)性有 機化合物。面料可通過擦拭或洗滌進行清潔。面料還可以通過已知的方法滅菌,這些方法 包括溶液清洗、物理能輻射或氣體滅菌。在對面料進行清潔和滅菌不便的情形下,可以極低 的成本和人力將閃紡面料棄去并進行更換。頂板磚面料還可以印有圖形設計,如圖案、圖像和/或文字,以獲得預期用途的美 觀效果。能夠更換面料是適宜的以改變圖像和/或文字。通過改變面料,可輕松并廉價地 改變頂板磚的美觀性。本發(fā)明還包括提高環(huán)境中的吸聲性和光反射率的方法,該方法包括(i)提供包 括吸聲材料芯的頂板磚,吸聲材料芯被具有多個孔的閃紡非織造片材面料覆蓋,其中這些 孔具有介于約IOOnm和約20,OOOnm之間、甚至介于約IOOnm和約1500nm之間的直徑,并且 其中這些孔具有小于約20,OOOnm、甚至小于約5,OOOnm、甚至小于約2,OOOnm、甚至小于約 1, OOOnm以及甚至介于約IOnm和約1,OOOnm之間的平均孔徑;以及(ii)將頂板磚置于環(huán) 境中以使所述頂板磚吸收環(huán)境聲音并漫反射光線。
      測試方法基重通過ASTM D 3776的方法測量,對樣品尺寸進行了改進,并以g/m2為單位記 錄結(jié)果。拉伸強度桉照ASTM D5035測量,并以N/25. 4cm為單位記錄結(jié)果。Gurley Hill孔隙率桉照TAPPI T460測量,并以秒為單位記錄結(jié)果。弗雷澤誘氣率桉照ASTMD737-75在125Pa的壓差下測量,單位為CFM/ft2。靜水壓頭桉照AATCC TM 127、DIN EN 20811以60cm H2O/分鐘的測試速率測量。Parker表面光滑度桉照TAPPI 555在1. OMPa的夾緊壓力下測量,并以微米為單位 記錄結(jié)果。氣流比阻等于樣本兩側(cè)的空氣壓差除以在樣本外部測得的氣流線諫度,并以Ns/ Hl3為單位記錄結(jié)果。本文記錄的值按照如下方法確定。體積氣流Q采用以下公式通過將樣 本在125Pa壓差下的透氣率除以樣本面積(38cm2)進行計算Q (m3/s) = 0. 000471947 X (透氣率(CFM/ft2) / 面積(ft2))。Gurley Hill孔隙率(秒)用于較低透氣性的材料。對于小于101g/m2的閃紡片 材,0. 6m3/min/m2(2ft3/min/ft2)的弗雷澤透氣率對應約3. 1秒;因此,本文樣本的弗雷澤透 氣率(CFM/ft2)約為 3. 1/Gurley Hill 孔隙率(秒)。然后,通過將壓差除以氣流Q計算氣流阻力(單位Pa-s/m3)。最后,通過將氣流阻 力除以樣本面積計算氣流比阻(單位Ns/m3)。圖1和2中所記錄的透射、反射和吸收系數(shù)根據(jù)ASTM E1050和IS010534在無回 聲和封閉的阻抗管構造中測定。圖3中記錄的吸聲系數(shù)采用包括符合ASTM C 423樣品安裝方法A(無氣隙)的 混響室的實驗室設置,根據(jù)ASTM E 795進行測量。在1英寸高的鋁測試架中將吸聲體置 于混響室地板上。采用布基膠帶將測試架的邊緣密封到地板上以消除側(cè)向噪聲。在80至 5,OOOHz的1/3倍頻程帶下進行吸聲測量。每個傳聲器位置進行十次衰減測量。閃紡片材的總反射光譜采用得自X-Rite (Grand Rapids, Michigan, USA)的 SP64 便攜式球譜儀通過 ASTM El 164-02 的方法(Standard Practice for Obtaining Spectrophotometric Data for Object-Color Evaluation)獲得。用漫射白光作為照明體, 用光譜色散系統(tǒng)在8度處測量反射率。輸出為每個波長的反射百分比,測量的光譜范圍為 400nm至700歷,間隔lOnm。通過藍色增強硅光電二極管進行檢測。儀器具有的X-Rite標準 可溯源至 National Institute of Standards and Technology (Gaithersburg,Maryland, USA)。三刺激值通過ASTM E308-01的方法采用CIE 10° 1964標準觀察者和D65照明體進 行計算。降噪系數(shù)以根據(jù)ASTM C423在250、500、1000、2,000和4,000Hz下測得的吸聲系
      數(shù)的平均值計算??紫堵屎涂讖椒植紨?shù)據(jù)通過已知的壓汞法得到,該方法如由H. M. Rootare在 "A Review of Mercury Porosimetry", AdvancedExperimental Techniques in Powder Metallurgy,第 225 至 252 頁,Plenum Press (1970 年)中所公開??偪紫堵疏裾障率礁鶕?jù)基重、厚度和固體密度來估算
      孔隙率=1_((基重/固體密度X厚度))微牛物過濾效率桉照ASTM F2638-07和ASTM F1608進行測量。對數(shù)下降值或LRV 表征膜的阻隔效率并由以下測試確定。該測試可使用聚苯乙烯粒子和實際孢子對膜進行挑 戰(zhàn)性試驗。實施例1-2根據(jù)本發(fā)明的吸聲材料的樣本采用一層開孔三聚氰胺泡沫(得自Illbruck Acoustic Inc. ,Minneapolis, Minnesota)形成,其具有 13mm 的厚度、9. 4kg/m3 的基重禾口 120瑞利的氣流比阻。將厚度為0. 1mm、基重為17g/m2的尼龍6,6紡粘稀松布鋪在泡沫的 兩側(cè)上,然后采用大約IlcmX Ilcm的菱形圖案將兩者絎縫在一起。通過下文所述的層壓方 法制備吸聲樣本。通過滾筒將乙酸乙烯酯水性膠(得自efi Polymers, Denver, Colorado 的WA 2173)以大約0. 3kg/m2的速率涂覆到絎縫泡沫層的一個表面上。將厚度為20mm、基 重為0. 33kg/m2、氣流比阻為130瑞利的熔噴聚酯非織造層層壓到絎縫的泡沫層上,以形成 吸聲體芯。將以商品名DUPontTMTyvek 1055B型得自DuPont的閃紡非織造面料纏繞在 芯周圍,以形成實施例1。將以商品名DUPontTMTyvek 1443R型得自DuPont的閃紡非織 造面料纏繞在芯周圍以形成實施例2。各實施例的吸聲體總厚度為約25mm。表中包括用于 實施例吸聲體的面料的特性。指出的實施例IWGurley Hill孔隙率范圍基于閃紡非織造 材料根據(jù)規(guī)格變化的典型范圍。平均反射率為在介于400nm和700nm之間的波長范圍內(nèi)以 IOnm的增量進行31次測量的平均值。根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格,實施例1的閃紡面料具有至少180cm H2O的靜水壓頭,實施例2的面料具有至少24cm H2O的靜水壓頭(按照AATCC TM 127、DIN EN20811以60cm H2O/分鐘的測試速率進行測試)。表中包括用于實施例吸聲體的面料的 特性。實施例1禾Π 2的Gurley Hill孔隙率通過實驗測得,它與兩種Tyvek 型閃紡非織造材料根據(jù)規(guī)格發(fā)生變化的典型范圍吻合良好。由Gurley Hill孔隙 率和弗雷澤透氣率度量的透氣率表征結(jié)構的總空隙度或開放性。各種非織造結(jié)構的透氣率 范圍非常寬。一般而言,所有的非織造材料均具有更開放的結(jié)構,其中弗雷澤透氣率為約 50cfm或更高。固體膜具有非常封閉的實心結(jié)構,這就是為何將這些膜稱為非滲透性膜的原 因,其Gurley Hill孔隙率遠高于10,000s。閃紡面料的透氣率可以從約4,000s的Gurley Hill范圍(如就實施例1而言)至約30cfm的弗雷澤透氣率變化,從而得到約31,000,000 至800瑞利的氣流比阻范圍。結(jié)構的總孔隙率可根據(jù)面料的基重、厚度以及聚合物密度粗略估算。如果已知聚 乙烯具有約0. 98g/cm3的密度,則實施例1面料的總孔隙率可估算為約0. 6,而實施例2面 料的總孔隙率可估算為約0.7。這與根據(jù)壓汞法測得的總孔隙率吻合良好。根據(jù)壓汞法測 量,實施例1的孔徑范圍為IOnm至約8,OOOnm,實施例2的孔徑范圍為IOnm至約10,OOOnm0 實施例1和實施例2的平均孔徑均為約2,OOOnm。固體薄膜具有約為0的總孔隙率,這意味 著其結(jié)構內(nèi)不具有空隙或孔。這就是固體薄膜具有極好的阻隔性能的原因。盡管具有非常 多的孔,但是根據(jù)靜水壓頭測量,本發(fā)明的閃紡面料表現(xiàn)出與固體非滲透性膜類似的防水 性。本發(fā)明面料的靜水壓頭的典型范圍為約24至約230cm H2O,如實施例1和2所示。從表中可以看出,本發(fā)明的閃紡面料具有多種表面特征,如通過Parker表面光滑 度所測。實施例1具有約4. 5微米的Parker表面光滑度;因此,其表現(xiàn)出類似于印刷質(zhì)量的紙材的平順光滑表面。相反,實施例2具有約8微米的Parker表面光滑度,這代表具有 三維特征的粗糙表面,在此情況下為帶狀特征。寬范圍的Parker表面光滑度允許產(chǎn)生具有 美感的表面,以美化各種建筑空間中的設計。本發(fā)明的面料還可以包含圖形圖像。表
      權利要求
      頂板磚,所述頂板磚包括具有兩個主表面的吸聲材料芯;和用于在其至少一個主表面上覆蓋所述芯的面料,所述面料包括具有粘合表面的閃紡叢絲的薄膜原纖片材,所述面料具有不大于140g/m2的基重,包括多個孔,所述孔具有介于約100nm和20,000nm之間的孔徑和小于20,000nm的平均孔徑,并具有大于86%的光反射率。
      2.權利要求1的頂板磚,其中在低于1200Hz的頻率下所述頂板磚的吸聲性比不具有所 述面料的頂板磚的吸聲性高至少5%。
      3.權利要求1的頂板磚,其中所述閃紡片材的抗分層性為至少0.028N/m。
      4.權利要求1的頂板磚,其中所述面料為穿孔的。
      5.權利要求1的頂板磚,其中所述閃紡叢絲的薄膜原纖片材包含顆粒填料,所述顆粒 填料的折射率大于所述聚合物的折射率。
      6.權利要求1的頂板磚,其中所述吸聲材料芯具有介于0.3和0. 9之間的降噪系數(shù),并 且所述頂板磚的降噪系數(shù)約等于所述芯的降噪系數(shù)。
      7.權利要求1的頂板磚,其中所述面料具有不小于6微米的Parker表面光滑度。
      8.權利要求1的頂板磚,其中所述面料具有至少20N/2.54cm的拉伸強度。
      9.權利要求1的頂板磚,其中所述面料具有印刷在其上的圖形圖像。
      10.權利要求1的頂板磚,其中所述面料不含支持微生物生長的營養(yǎng)物質(zhì)。
      11.權利要求1的頂板磚,其中所述面料具有至少2的對數(shù)下降值。
      12.權利要求1的頂板磚,其中所述面料包含選自聚乙烯和聚丙烯的聚合物。
      13.提高環(huán)境中的吸聲性和光反射率的方法,所述方法包括(a)提供包括被閃紡片材的面料覆蓋的吸聲材料芯的頂板磚,所述閃紡片材面料具有 多個孔,所述孔具有介于IOOnm和約20,OOOnm之間的孔徑和小于20,OOOnm的平均孔徑并 具有大于86%的光反射率;和(b)將所述頂板磚置于環(huán)境中以使所述頂板磚吸收環(huán)境聲音并反射光線。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種吸聲頂板磚,所述吸聲頂板磚包括具有兩個主表面的吸聲材料芯和在其至少一個主表面上覆蓋所述芯的面料。所述面料包括具有粘合表面和多個孔的多孔閃紡叢絲的薄膜原纖片材,所述多個孔具有介于約100nm和約20,000nm之間的孔徑和小于約20,000nm的平均孔徑。所述面料具有較高的光漫反射率和大于約86%的反射率。使用所述面料可提高在低于約1200Hz頻率下的環(huán)境聲音的吸聲性。所述面料可提供對水分和包括微生物的粒子的阻擋,使得所述頂板磚適用于對清潔度要求苛刻的環(huán)境中。
      文檔編號E04B9/04GK101946050SQ200880127276
      公開日2011年1月12日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權日2007年12月20日
      發(fā)明者E·W·蒂瑟, N·V·列維特 申請人:納幕爾杜邦公司
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