專利名稱：層壓穿孔聲學(xué)泡沫體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用于聲衰減的聚合物泡沫體。相關(guān)技術(shù)描述期望提高在制備可用于聲衰減的厚泡沫體(聲學(xué)泡沫體)生產(chǎn)的成本和時(shí)間方面的效率。時(shí)間和成本隨著泡沫體的厚度增加而趨向于顯著地增加，原因在于生產(chǎn)變得更復(fù)雜。增加聲學(xué)泡沫體的厚度的主要困難在于將泡沫體穿孔的步驟。常常將聲學(xué)泡沫體穿孔以促進(jìn)發(fā)泡劑耗散和降低氣流阻力(airflow resistivity)。期望發(fā)泡劑耗散以將可能易燃或在其它情況下不適宜的發(fā)泡劑與空氣交換。參見，例如，美國(guó)專利(USP)5，585，058。聲學(xué)泡沫體也大概需要基本上開孔的結(jié)構(gòu)和相對(duì)低的氣流阻力，以消聲(參見，例如，USP 6720362第1欄，第41-44行和第10欄，第四_31 行，援引部分通過弓I用結(jié)合在本文中)。將泡沫體穿孔隨著泡沫體厚度增加而變得愈加困難。包含釘?shù)妮伳軌蜻m于通過將釘在泡沫體上方滾動(dòng)并且將釘壓進(jìn)泡沫體中來將薄的泡沫體穿孔。對(duì)于更厚的泡沫體來說如果穿孔要達(dá)到可感知的深度則這樣的技術(shù)變得有問題。以可感知的距離穿孔進(jìn)入到厚泡沫體中需要相對(duì)長(zhǎng)的釘或針。滾壓長(zhǎng)釘進(jìn)入泡沫體趨向于在釘進(jìn)入和離開泡沫體時(shí)撕裂該泡沫體。因此，對(duì)厚的泡沫體進(jìn)行穿孔典型地需要將泡沫體在單一方向上在針床上刺穿 (或者針進(jìn)入到泡沫體中)，然后在相同的方向上將針從該泡沫體中拔出。難以將這樣的穿孔程序結(jié)合到連續(xù)的過程中，所以關(guān)于制造時(shí)間的效率降低。此外，用于使用針床將泡沫體刺穿的設(shè)備成本趨向于是包含釘?shù)妮伒某杀镜氖赌菢佣?。因此，從成本觀點(diǎn)來看效率也降低。發(fā)泡劑耗散也隨著泡沫體厚度增加而變得更成問題。發(fā)泡劑穿過其而從孔內(nèi)部逸出到泡沫體的穿孔通道隨著泡沫體厚度增加而變得更長(zhǎng)并且更曲折。氣體花費(fèi)比穿過較短較不曲折的通道更長(zhǎng)的時(shí)間從較長(zhǎng)較曲折的穿孔通道透過。較厚的泡沫體需要更長(zhǎng)的穿孔通道以達(dá)到內(nèi)部孔。作為結(jié)果，穿孔通道越長(zhǎng)，對(duì)于發(fā)泡劑找到其離開泡沫體的路徑所花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng)。因此，甚至在穿孔時(shí)，與所要穿孔的較薄的泡沫體相比，較厚的泡沫體趨向于受困于較慢的發(fā)泡劑耗散。發(fā)泡劑的耗散越慢，泡沫體在出售前必須儲(chǔ)存的時(shí)間越長(zhǎng)。作為結(jié)果，慢的發(fā)泡劑耗散在時(shí)間和金錢方面不適宜地昂貴。不管制備較厚的泡沫體的缺點(diǎn)，增加泡沫體的厚度是適宜的。增加泡沫體厚度趨向于提高泡沫體的聲學(xué)削弱能力，特別是在低頻率范圍內(nèi)。期望能夠增加聲學(xué)泡沫體的厚度，而不必經(jīng)歷典型地與較厚的聲學(xué)泡沫體關(guān)聯(lián)的在將泡沫體穿孔和耗散發(fā)泡劑的方面的困難，同時(shí)保持或改進(jìn)聚合物泡沫體的消聲性 (acoustical activity)。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種用于制備給定厚度的聲學(xué)泡沫體的方法，所述聲學(xué)泡沫體具有穿孔以及較薄泡沫體的發(fā)泡劑耗散效率。本發(fā)明令人驚訝的結(jié)果是可以將穿孔聲學(xué)泡沫體層壓在一起而形成較厚的聲學(xué)泡沫體，所述較厚的聲學(xué)泡沫體實(shí)現(xiàn)了與具有類似厚度的非層壓穿孔泡沫體類似的聲學(xué)性質(zhì)。鑒于以下事實(shí)，該結(jié)果是令人驚訝的第一穿孔泡沫體的穿孔通道不太可能與層壓到該第一穿孔泡沫體上的第二穿孔泡沫體的穿孔通道極佳地對(duì)準(zhǔn)。 結(jié)果，通過層壓泡沫體的氣流阻力應(yīng)當(dāng)顯著地高于通過具有相同厚度的非層壓穿孔泡沫體的氣流阻力。基于現(xiàn)有知識(shí)，人們將因而預(yù)期層壓泡沫體具有比非層壓泡沫體低的消聲性。 本發(fā)明的聲學(xué)泡沫體示例了這樣的預(yù)期結(jié)果并非如此。更加令人驚訝的是本發(fā)明可以從開孔率小于30%的泡沫體、甚至開孔率小于 10%的泡沫體獲得這些結(jié)果的事實(shí)。在第一方面，本發(fā)明是一種用于制備聲學(xué)泡沫體的方法，所述方法包括下列步驟: (a)提供至少兩個(gè)初始聚合物泡沫體，所述至少兩個(gè)初始聚合物泡沫體各自具有相對(duì)的主表面；(b)通過一個(gè)主表面自始至終地沿著泡沫體并且通過相對(duì)的主表面，對(duì)所述初始聚合物泡沫體進(jìn)行穿孔以形成穿孔聚合物泡沫體，所述穿孔聚合物泡沫體具有以連續(xù)且線性的方式自始至終穿過所述穿孔聚合物泡沫體延伸的穿孔通道；和(c)將所述穿孔聚合物泡沫體層壓在一起，使得一個(gè)穿孔聚合物泡沫體的穿孔表面粘附到另一個(gè)穿孔聚合物泡沫體的穿孔表面。第一方面的適宜的實(shí)施方案包括下列特征中的任何一個(gè)或多于一個(gè)的組合根據(jù) ASTM D3576，穿孔聚合物泡沫體具有至少4毫米的平均泡孔大??；根據(jù)ASTM方法D6226-05， 聚合物泡沫體具有小于30%的開孔率；初始聚合物泡沫體各自具有30毫米以下的厚度； 步驟(b)包括將所述初始聚合物泡沫體壓縮成壓縮狀態(tài)，然后在處于壓縮狀態(tài)的同時(shí)對(duì)所述初始聚合物泡沫體進(jìn)行穿孔，特別地其中通過應(yīng)用輥進(jìn)行穿孔，所述輥具有從輥延伸出來的多根釘，所述多根釘進(jìn)入到每個(gè)初始聚合物泡沫體中，使得當(dāng)初始聚合物泡沫體在所述輥下行進(jìn)時(shí)，所述釘穿透該初始聚合物泡沫體，并且還更優(yōu)選其中所述輥具有穿孔前泡沫體側(cè)和穿孔泡沫體側(cè)，并且棒的簧片(reed)通過包含棒而將所述穿孔泡沫體從所述釘上彈出，所述棒從所述穿孔泡沫體側(cè)延伸到所述輥并且位于所述輥和穿孔聚合物泡沫體之間；步驟(b)引入足以制備這樣的穿孔聚合物泡沫體的穿孔，所述穿孔聚合物泡沫體具有相對(duì)于每平方厘米的穿孔主表面為至少0. 8個(gè)穿孔的穿孔密度；穿孔密度為相對(duì)于每平方厘米的穿孔主表面為2個(gè)穿孔以下；和步驟(c)包括對(duì)粘附在一起的一個(gè)或兩個(gè)主表面進(jìn)行充分加熱，以將穿孔聚合物泡沫體在一個(gè)表面或多個(gè)表面處軟化，然后使所述穿孔聚合物泡沫體的主表面接觸在一起，特別地其中步驟(c)包括在所述穿孔聚合物泡沫體的穿孔表面之間除了所述穿孔聚合物泡沫體中的一種或多種的軟化聚合物組合物以外不存在任何粘合劑的情況下，將所述穿孔聚合物泡沫體主表面熔接在一起。在第二方面，本發(fā)明是一種聲學(xué)泡沫體，所述聲學(xué)泡沫體包含兩個(gè)以上的具有相對(duì)的穿孔表面的穿孔聚合物泡沫體，其中至少一個(gè)穿孔表面層壓到另一個(gè)穿孔聚合物泡沫體的穿孔表面上，其中每一個(gè)穿孔聚合物泡沫體包含以連續(xù)線性方式穿過整個(gè)穿孔聚合物泡沫體延伸的穿孔，然而在任何的穿孔聚合物泡沫體中，少于全部的所述穿孔通道以連續(xù)線性的方式不受限制地自始至終穿過所述聲學(xué)聚合物泡沫體而延伸。
第二方面的適宜的實(shí)施方案包括下列特征中的任意一個(gè)或者一個(gè)以上的組合根據(jù)ASTM D3576，穿孔聚合物泡沫體具有至少4毫米的平均泡孔大??；和穿孔聚合物泡沫體具有相對(duì)于每平方厘米的穿孔聚合物泡沫體主表面為0. 8個(gè)穿孔的穿孔密度，尤其是其中聚合物泡沫體中的至少一個(gè)具有相對(duì)于每平方厘米為2個(gè)穿孔以下的穿孔密度。本發(fā)明的方法可用于制備本發(fā)明的聲學(xué)聚合物泡沫體。本發(fā)明的聲學(xué)聚合物泡沫體可用于作為如車輛、建筑和機(jī)械的應(yīng)用中的消音材料使用。附圖概述

圖1示例對(duì)于比較例A和B以及實(shí)施例1的聲學(xué)性能譜。發(fā)明詳述ASTM 是指美國(guó)試驗(yàn)與材料協(xié)會(huì)(American Society for Testing and Materials)。ASTM測(cè)試方法或者指定使用帶有連字符的后綴的測(cè)試方法的年代，或者對(duì)應(yīng)于到此文件的優(yōu)先權(quán)日為止的最近的測(cè)試方法。關(guān)于聚合物泡沫體的"消聲的(Acoustically active)“是指根據(jù)ASTM方法 C423的測(cè)試程序，具有0.3以上的噪聲降低系數(shù)(NRC)的泡沫?！跋暰酆衔锱菽w〃、'‘ 聲學(xué)聚合物泡沫體"和"聲學(xué)泡沫體"在此文件中都是同義的。聚合物泡沫體的〃 一級(jí)表面(primary surface)“是具有與聚合物泡沫體的任何表面中的最大平面表面積相等的平面表面積的表面。平面表面積是表面在被投射到平面上時(shí)的面積，并且相當(dāng)于如同表面是完全平坦的該表面的表面積。聚合物泡沫體的〃主表面(major surface)“是泡沫體的一級(jí)表面以及與該一級(jí)表面相對(duì)的表面。雖然兩個(gè)主表面都可以是一級(jí)表面，但僅有一個(gè)必須是一級(jí)表面。聚合物泡沫體的"厚度"是垂直于泡沫體的一級(jí)表面延伸的泡沫體的主表面之間的距離?！按┛酌芏?對(duì)應(yīng)于在泡沫體表面的給定表面區(qū)域中、典型地在泡沫體的主表面中的穿孔的數(shù)量?！按┛淄ǖ?對(duì)應(yīng)于在將聚合物泡沫體穿孔時(shí)，在聚合物泡沫體中形成的通路。本發(fā)明的方法包括提供至少兩個(gè)各自具有相對(duì)的主表面的初始聚合物泡沫體。該方法包括將所述初始聚合物泡沫體穿孔以形成穿孔聚合物泡沫體。所述聚合物泡沫體和所述穿孔聚合物泡沫體具有類似的性質(zhì)如組成、平均泡孔大小和厚度。聚合物泡沫體和穿孔聚合物泡沫體之間的差別僅在于穿孔聚合物泡沫體中的穿孔程度更大。因此，下列關(guān)于" 聚合物泡沫體"的泡沫體性質(zhì)適用于初始聚合物泡沫體和穿孔聚合物泡沫體，以及本發(fā)明的聲學(xué)泡沫體，除非另有說明。聚合物泡沫體包括其中分散有泡孔的聚合物基體。聚合物基體含有在聚合物基體中形成連續(xù)相的聚合物組合物。聚合物組合物的特性可以是熱塑性的、熱固性的、或者熱塑性和熱固性的組合。期望聚合物組合物主要是熱塑性的，含義在于基于聚合物組合物的總重量，以重量計(jì)50% (重量％ )、優(yōu)選75重量％以上、還更優(yōu)選90重量％以上并且可能100 重量％的聚合物是熱塑性的。適宜的熱塑性聚合物包括烯基芳族單體的聚合物(烯基芳族聚合物)，烯烴的聚合物(聚烯烴)，和它們的共混物。特別適宜的烯基芳族聚合物包括苯乙烯類均聚物和共聚物(共同稱為"聚合物")和它們的共混物。示例性的烯基芳族聚合物包括聚苯乙烯均聚物和苯乙烯-丙烯腈共聚物。示例性的聚烯烴包括丙烯聚合物和乙烯聚合物以及它們的共混物。在一個(gè)適宜的實(shí)施方案中，至少一個(gè)并優(yōu)選每個(gè)初始聚合物泡沫體的聚合物組合物基于聚合物組合物重量為90重量％以上的乙烯均聚物。在一個(gè)適宜的實(shí)施方案中，至少一個(gè)并優(yōu)選每個(gè)初始聚合物泡沫體的聚合物組合物選自乙烯均聚物、丙烯均聚物和乙烯/丙烯共聚物中的一種或多于一種的組合。除了聚合物組合物以外，聚合物基體可以包含添加劑。添加劑通常分散在構(gòu)成聚合物基體的聚合物組合物中?？梢越邮艿奶砑觿┌ㄏ铝懈黜?xiàng)中的任意一種或多于一種的任意組合紅外衰減劑(例如，炭黑、石墨、金屬薄片、二氧化鈦)；粘土如天然吸收劑粘土 (例如，高嶺石和蒙脫石)以及合成粘土 ；成核劑(例如，滑石和硅酸鎂)；阻燃劑(例如，溴化阻燃劑如溴化聚合物、六溴環(huán)十二烷，含磷阻燃劑如磷酸三苯酯，和可以包含協(xié)同劑如例如二枯基和多枯基的阻燃劑組合)；潤(rùn)滑劑(例如，硬脂酸鈣和硬脂酸鋇)；除酸劑(例如， 氧化鎂和焦磷酸四鈉)；著色劑；和顏料。為了最佳的消音性質(zhì)，初始聚合物泡沫體適宜具有2毫米以上、優(yōu)選3毫米以上、 更加優(yōu)選4毫米以上、又更優(yōu)選6毫米以上并且可以為7毫米以上的平均泡孔大小。聚合物泡沫體的平均泡孔大小必須小于泡沫體的厚度并且典型地為12毫米以下，并且常常為 10毫米以下。期望較大的泡孔大小以允許在泡孔內(nèi)充分的空氣運(yùn)動(dòng)，從而接納并消除與聲音有關(guān)的壓縮波。而且，如果穿孔密度足夠高則較大的泡孔可以容納多于一個(gè)穿孔，并且在單個(gè)泡孔中容納多于一個(gè)穿孔通道使穿孔通道連接，并且允許空氣在泡孔內(nèi)的壓縮運(yùn)動(dòng)同時(shí)傳播到兩個(gè)穿孔通道中。使用ASTM D3576的普通程序確定平均泡孔大小。初始聚合物泡沫體可以具有任何量的開孔率，包括0 %、100 %和其間的任何量。通常初始聚合物泡沫體具有30%以下的開孔率，更典型地20%以下、10%以下、甚至5%以下或0%的開孔率。根據(jù)ASTM方法D6226-05的普通程序確定開孔率％。初始聚合物泡沫體和穿孔聚合物泡沫體都比本發(fā)明的聲學(xué)泡沫體薄，并因此在制備本發(fā)明的聲學(xué)泡沫體方面提供了期望的益處。與較厚的聚合物泡沫體相比，較薄的聚合物泡沫體有利地將來自泡孔內(nèi)部的發(fā)泡劑與空氣更快地交換。通常，聲學(xué)聚合物泡沫體在使用易燃發(fā)泡劑的情況下制備并且需要"固化"以允許空氣在吹入泡孔中的情況下進(jìn)行交換。固化需要將聚合物泡沫體儲(chǔ)存在高溫直至發(fā)泡劑/空氣交換完成為止。將聚合物泡沫體穿孔促進(jìn)發(fā)泡劑/空氣交換。減小聚合物泡沫體的厚度也促進(jìn)發(fā)泡劑/空氣交換，并且便利于通過允許不適用于較厚泡沫體的輥穿孔技術(shù)來對(duì)泡沫體進(jìn)行穿孔。本發(fā)明的方法有利地受益于快的固化速率和與薄的聚合物泡沫體有關(guān)的穿孔的容易性，同時(shí)享有制備厚的聲學(xué)聚合物泡沫體的益處。初始聚合物泡沫體和穿孔聚合物泡沫體適宜地具有30毫米 (mm)以下、優(yōu)選20mm以下并且最優(yōu)選IOmm以下的厚度。通常，雖然沒有必要，但是初始聚合物泡沫體和穿孔聚合物泡沫體具有1毫米以上的厚度。本發(fā)明方法需要將初始聚合物泡沫體穿孔以制備穿孔聚合物泡沫體。初始聚合物泡沫體可以具有穿孔，但是典型地沒有穿孔。在任一情況下，聚合物泡沫體包含比初始聚合物泡沫體更多的穿孔。任何已知的或后來開發(fā)的能夠?qū)酆衔锱菽w進(jìn)行穿孔的穿孔技術(shù)都適于對(duì)所述初始聚合物泡沫體進(jìn)行穿孔。穿孔技術(shù)包括在聚合物泡沫體上面或下面應(yīng)用帶有針的輥，將針床引入到聚合物泡沫體中然后將針與聚合物泡沫體分離，或者使聚合物泡沫體在該泡沫體在經(jīng)過針下面時(shí)經(jīng)受反復(fù)插入聚合物泡沫體并且從中收回的一根或一系列的針 (縫紉機(jī)技術(shù))。穿孔深度適宜為自始至終地穿過初始泡沫體(穿過兩個(gè)相對(duì)的主表面)。 適宜地，多數(shù)(大于50%)穿孔自始至終地穿過穿孔泡沫體而延伸，并且典型地全部穿孔自始至終地穿過穿孔聚合物泡沫體而延伸。特定的穿孔通道以連續(xù)線性的方式進(jìn)入到穿孔聚合物泡沫體內(nèi)，延伸至其穿孔深度。一種適宜的穿孔技術(shù)(“輥技術(shù)")是將初始聚合物泡沫體引導(dǎo)至輥的下方，所述輥具有從該輥中伸出的釘(針)，從而當(dāng)泡沫體在輥下行進(jìn)時(shí)，所述釘?shù)湫偷亟?jīng)由主表面刺穿初始聚合物泡沫體。又更適宜的是，如果輥在刺穿初始聚合物泡沫體的同時(shí)壓縮該泡沫體，則從而減小了對(duì)于延伸進(jìn)入或穿過初始聚合物泡沫體所必需的針的長(zhǎng)度。輥上的釘?shù)牧亢歪數(shù)奈恢脹Q定所得穿孔聚合物泡沫體中的穿孔圖案和穿孔密度。穿孔圖案可以具有均勻的穿孔密度或非均勻的穿孔密度。適宜地，輥以自始至終越過初始聚合物泡沫體的方式延伸并壓縮。還適宜的是，輥在全部都越過初始聚合物泡沫體的多個(gè)位置實(shí)施穿孔。當(dāng)使用輥技術(shù)對(duì)初始泡沫體進(jìn)行穿孔時(shí)，適宜的是使用彈出裝置以在穿孔后將穿孔泡沫體與釘(或針)分離。帶有釘?shù)妮伨哂写┛浊芭菽w側(cè)和穿孔泡沫體側(cè)。穿孔前泡沫體側(cè)是初始泡沫體接近輥的一側(cè)。穿孔泡沫體側(cè)是穿孔泡沫體從輥下離開的一側(cè)。適宜的是以使得彈出裝置的至少一部分在輥和穿孔泡沫體之間伸到輥的方式，將彈出裝置安置在輥的穿孔泡沫體側(cè)。彈出裝置然后起到當(dāng)穿孔泡沫體從輥下離開時(shí)將其與輥上的釘分離 (彈出)的作用。特別適宜的彈出裝置是包括多根棒的簧片，所述棒優(yōu)選為金屬棒，其在輥上的釘?shù)男辛兄g延伸至從輥下離開的穿孔泡沫體和輥?zhàn)陨碇g的位置?；善m宜與它從輥分離的穿孔聚合物泡沫體至少一樣寬，以便將穿孔聚合物泡沫體與輥上的釘充分地分
1 O在本文中，對(duì)"在輥下"的提及是相對(duì)的且沒有限制的，這表示在通過使初始泡沫體經(jīng)過具有釘?shù)妮伒纳戏竭M(jìn)行穿孔的情況下，其可以同樣地表示"在輥的上方"。而且， 該教導(dǎo)同樣地適用于下列方法通過用帶有釘?shù)妮佋谂菽w的上方和下方穿過泡沫體而對(duì)初始泡沫體進(jìn)行穿孔，以及通過使泡沫體在同一帶有釘?shù)妮伒纳戏胶拖路浇?jīng)過而使用該輥對(duì)多個(gè)泡沫體進(jìn)行穿孔。本發(fā)明的方法勝過其它制備具有一定厚度的聲學(xué)泡沫體的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，可以使用不適于較厚泡沫體的時(shí)間和成本有效的穿孔技術(shù)制備具有相當(dāng)大厚度的聲學(xué)泡沫體。 例如，輥式穿孔設(shè)備可用于薄的泡沫體但不適于厚的泡沫體。然而輥式穿孔設(shè)備可以花費(fèi)適于厚泡沫體的用于采用縫紉機(jī)式穿孔方法的設(shè)備的價(jià)格的十分之一。穿孔密度是相對(duì)于每單位面積的穿孔表面、典型地為穿孔主表面的穿孔數(shù)的測(cè)量值。本發(fā)明的穿孔聚合物泡沫體適宜具有相對(duì)于每平方厘米的穿孔表面為至少0.8個(gè)穿孔的穿孔密度。提高穿孔密度通常提高穿孔聚合物泡沫體的發(fā)泡劑/空氣交換的速率和聲學(xué)聚合物泡沫體的聲學(xué)性質(zhì)。適宜的穿孔密度包括相對(duì)于每平方厘米的穿孔表面為1個(gè)穿孔以上，優(yōu)選1. 25個(gè)穿孔以上，更加優(yōu)選1. 5個(gè)穿孔以上并且又更優(yōu)選2個(gè)穿孔以上。穿孔密度的上限主要取決于技術(shù)限制而非性能限制。盡管如此，用于本發(fā)明方法中的穿孔聚合物泡沫體通常具有相對(duì)于每平方厘米的穿孔表面為3個(gè)穿孔以下、典型地相對(duì)于每平方厘米的穿孔表面為2個(gè)穿孔以下的穿孔密度。對(duì)于本發(fā)明，穿孔表面適宜為聚合物泡沫體的主表面。用于對(duì)初始聚合物泡沫體進(jìn)行穿孔的針的直徑或?qū)挾扔兄谙薅ㄡ樢氤跏季酆衔锱菽w中的穿孔通道的尺寸。典型地，用于對(duì)初始聚合物泡沫體進(jìn)行穿孔的針的直徑和寬度為1毫米以上，優(yōu)選2毫米以上。大的針尺寸是適宜的，因?yàn)樗鼈兇蜷_泡沫體而使空氣更好地流動(dòng)。然而，如果針尺寸太大，則它們可能破壞泡沫體。用于對(duì)初始聚合物泡沫體進(jìn)行穿孔的針的直徑和寬度通常為6毫米以下并且優(yōu)選5毫米以下。將兩個(gè)以上的穿孔聚合物泡沫體層壓在一起以使一個(gè)穿孔泡沫體的穿孔表面粘附到另一個(gè)穿孔聚合物泡沫體的穿孔表面，從而形成本發(fā)明的聲學(xué)聚合物泡沫體。值得注意的是，制成本發(fā)明的聲學(xué)聚合物泡沫體的初始聚合物泡沫體和穿孔聚合物泡沫體可以彼此相同或者可以在下列特性中的任意一個(gè)或多于一個(gè)的任意組合方面不同，所述特征包括聚合物組成、開孔率、厚度和穿孔密度。期望在層壓過程中使鄰接穿孔泡沫體中的穿孔通道之間的流體連通最大化。當(dāng)來自鄰接穿孔泡沫體的穿孔通道彼此對(duì)準(zhǔn)時(shí)或者當(dāng)穿孔通道共享一個(gè)或多個(gè)共同的泡孔時(shí)， 流體連通增加。如果多個(gè)穿孔通道對(duì)同一泡孔開放則該多個(gè)通道共享共同的泡孔。穿孔聚合物泡沫體中的每個(gè)穿孔通道與鄰接穿孔聚合物泡沫體的穿孔通道的精確線性對(duì)準(zhǔn)實(shí)際上是不可能的。因此，層壓聲學(xué)聚合物泡沫體的一個(gè)特征在于，歸因于在穿孔聚合物泡沫體之間的穿孔通道不夠精確的對(duì)準(zhǔn)，少于全部的并且典型地即使有也很少的穿孔通道以連續(xù)線性的方式從聲學(xué)聚合物泡沫體的一個(gè)表面延伸至該聲學(xué)聚合物泡沫體的相對(duì)表面而沒有經(jīng)歷穿孔通道的變窄或限制。通常，在本發(fā)明的聲學(xué)聚合物泡沫體中的鄰接穿孔聚合物泡沫體的穿孔通道之間的流體連通以下列方式發(fā)生通過穿孔通道的部分對(duì)準(zhǔn)，共享共同的泡孔，或者部分對(duì)準(zhǔn)和共享共同的泡孔兩者。使用在穿孔聚合物泡沫體之間導(dǎo)致透氣性界面的技術(shù)通過將穿孔聚合物泡沫體粘附在一起而將它們彼此層壓?？梢允褂猛笟庑哉澈蟿┤鐕婌F粘合劑和多孔或穿孔膜粘合劑，但不是必要的。熔接是特別適宜的將穿孔聚合物泡沫體粘附在一起的方法。通過將聚合物泡沫體中的一個(gè)或兩個(gè)的穿孔表面加熱至足以使泡沫體的聚合物基體中的聚合物組合物軟化的溫度(典型地達(dá)到或高于聚合物組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)以形成軟化的穿孔表面，對(duì)兩個(gè)穿孔聚合物泡沫體進(jìn)行熔接。在聚合物組合物還處于軟化狀態(tài)的同時(shí)，使一個(gè)或多個(gè)軟化的穿孔表面接觸在一起并施加壓力。隨著軟化的穿孔表面冷卻，它們相互粘附。熔接具有若干勝過其它層壓方法的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，將穿孔聚合物泡沫體的穿孔表面加熱至軟化狀態(tài)導(dǎo)致穿孔表面上的表層(skin)收縮并暴露表層下的泡孔。這是優(yōu)點(diǎn)的原因在于，其使泡孔對(duì)來自鄰接的穿孔泡沫體的穿孔通道開放，從而促進(jìn)共享該泡孔 (即，共享共同的泡孔)的兩個(gè)穿孔泡沫體的穿孔通道之間的流體連通，而不必精確乃至部分線性地對(duì)準(zhǔn)。熔接的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，其容易地用于層壓過程中而不必引入分別的粘合劑組分或粘合劑涂敷步驟。適宜地，在所要粘合在一起的穿孔表面之間不存在除了穿孔聚合物泡沫體中的一個(gè)以上的軟化聚合物組合物以外的粘合劑的情況下，將鄰接的穿孔聚合物泡沫體熔接在一起。在熔接步驟中使用施加熱的任何方法加熱穿孔表面。特別有用的是對(duì)穿孔表面施加熱空氣。加熱穿孔表面以使其軟化用于熔接的其它方法包括將表面暴露于輻射紅外加熱或與熱表面接觸。不接觸的加熱方法如施加熱空氣或輻射紅外加熱比接觸的方法更適宜， 原因在于它們不涂污軟化聚合物表面或者限制聚合物表面的表層在軟化時(shí)的收縮。期望在層壓過程中使每個(gè)穿孔聚合物泡沫體中的穿孔通道數(shù)最大化，所述穿孔聚合物泡沫體具有自始至終穿過聲學(xué)聚合物泡沫體的流體連通。雖然實(shí)現(xiàn)穿孔泡沫體之間的穿孔通道的精確線性對(duì)準(zhǔn)在實(shí)際上是不可能的，但是流體連通備選地通過具有部分對(duì)準(zhǔn)的穿孔通道或共享共同的泡孔而獲得。所得的本發(fā)明的聲學(xué)聚合物泡沫體包括層壓在一起的2個(gè)以上并且可以具有3個(gè)以上、4個(gè)以上、甚至5個(gè)以上的穿孔聚合物泡沫體。每個(gè)穿孔聚合物泡沫體具有以連續(xù)線性方式自始至終穿過穿孔聚合物泡沫體延伸的穿孔通道。然而，在穿孔聚合物泡沫體中的任何一個(gè)中，少于全部的穿孔通道以連續(xù)線性方式不受限制地自始至終穿過包含穿孔聚合物泡沫體的聲學(xué)聚合物泡沫體而延伸。適宜地，聲學(xué)聚合物泡沫體在穿孔聚合物泡沫體之間沒有粘合劑。本發(fā)明的聲學(xué)聚合物泡沫體適宜地具有下列性質(zhì)密度為27千克每立方米(kg/ m3)以上、優(yōu)選^kg/m3以上并且典型地35kg/m3以下，以及在25%壓縮率的垂直壓縮強(qiáng)度為20千帕(kPa)以上、典型地30kPa以上并且通常60kPa以下。使用ASTM方法D 1622的普通程序測(cè)量密度。根據(jù)ASTM D3575測(cè)量垂直壓縮強(qiáng)度。令人驚訝地，相對(duì)于具有類似組成和厚度的非層壓穿孔聚合物泡沫體，本發(fā)明的聲學(xué)聚合物泡沫體具有相當(dāng)?shù)幕蚋玫南曅浴Ｈ欢?，本發(fā)明的聲學(xué)聚合物泡沫體需要顯著更短的固化時(shí)間，并且在它們的制備過程中可以采用更簡(jiǎn)單的、更低成本的穿孔方法。
實(shí)施例下列實(shí)施例示例本發(fā)明的實(shí)施方案，而不必限制本發(fā)明的全部范圍。對(duì)于以下實(shí)施例中的每一個(gè)，根據(jù)ASTM E-1050測(cè)量聲學(xué)性能。用于測(cè)量聲學(xué)性能的儀器為Model 4206聲學(xué)阻抗管和Model 3555信號(hào)分析儀，兩者都來自丹麥Naerum的 Brueel and Kjaer A/S。測(cè)量每種泡沫體的垂直入射吸聲系數(shù)。比較例A 厚的穿孔泡沬體由厚度為61-63毫米并且密度為30-34kg/m3的QUASH FR2000聲音控制泡沫體 (QUASH是陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company)的商標(biāo))制備100個(gè)測(cè)試樣品。使用2毫米直徑的針以相對(duì)于每平方厘米為1個(gè)穿孔的穿孔密度垂直于主表面自始至終穿過樣品進(jìn)行穿孔。使用1035ModernTeCh設(shè)備對(duì)樣品進(jìn)行穿孔，所述設(shè)備采用若干幾行針以縫紉機(jī)技術(shù)對(duì)泡沫體進(jìn)行穿孔。測(cè)量100個(gè)樣品的中的每一個(gè)的聲學(xué)性能，并且采取值的平均值(bottom envelope)作為比較例A的性能。圖1示例比較例A的聲音吸收譜。比較例A的平均噪聲降低系數(shù)(NRC)是0. 440。 cooes] imm Β 有后來壓泡i未體 通過將4片PLF QUASH FR2000天然聲音控制泡沫體層壓在一起制備11個(gè)樣品，每片具有15-16. 5毫米的厚度，從而產(chǎn)生在厚度方面具有60-62毫米厚度的樣品。使用 Megamold觀00層壓生產(chǎn)線(lamination line)層壓所述片材，所述層壓生產(chǎn)線對(duì)片材的表面施加加熱至400-450°C的空氣以使聚合物軟化，然后將泡沫體片材壓縮在一起。泡沫體片材具有30-34kg/m3的密度。以與用于制備比較例A的方式類似的方式對(duì)層壓體進(jìn)行穿孔。使用2毫米直徑針，并且以相對(duì)于每平方厘米為1個(gè)穿孔的穿孔密度自始至終穿過泡沫體并且垂直于泡沫體的主表面進(jìn)行穿孔。測(cè)量11個(gè)層壓泡沫體中的每一個(gè)的聲學(xué)性能并且取它們性能的平均值以作為比較例B的性能。圖1示例比較例B的聲音吸收譜。比較例B的平均NRC是0. 642。與具有類似厚度和組成的單塊泡沫體相比，比較例B示例了層壓泡沫體具有更高的NRC。實(shí)施例1 層壓穿孔泡沬體通過將4片PLF QUASH FR2000天然聲音控制泡沫體穿孔制備實(shí)施例1，每片具有16毫米的厚度和32kg/m3的密度。使用固定有2毫米直徑針的輥以自始至終穿過泡沫體片材并且垂直于主表面的方式對(duì)泡沫體片材進(jìn)行穿孔，所述針成行安置在輥上以使泡沫體片材上的穿孔密度為相對(duì)于每平方厘米為1個(gè)穿孔。在壓縮泡沫體片材的同時(shí)以自始至終穿過泡沫體片材的方式進(jìn)行穿孔。使用由金屬棒組成的簧片將泡沫體片材從輥的針上彈出，所述金屬棒在針的行列之間延伸并且從鄰接輥延伸至平行于泡沫體在輥下行進(jìn)的方向的離開輥的一段距離。當(dāng)穿孔泡沫體片材從輥的下方離開時(shí)，金屬棒最接近輥的部分位于輥和穿孔聚合物泡沫體片材之間。金屬棒將泡沫體片材從針上彈出。泡沫體片材在從輥下通過后接著在簧片下行進(jìn)?；善銐?qū)捯钥缭脚菽w片材的整個(gè)寬度。將4個(gè)片材層壓在一起，以使穿孔通道在平行方向上延伸，垂直于穿孔方向。通過首先使用^Teflon -涂覆的加熱葉片(heating blade)在200°C軟化每個(gè)泡沫體片材的主表面的聚合物，然后將泡沫體片材的軟化表面壓縮在一起(Teflon是DuPont的商標(biāo))，將4 個(gè)片材以一個(gè)片材的一個(gè)主表面接另一個(gè)片材的主表面的方式層壓在一起。所得實(shí)施例1 的層壓泡沫體為61毫米厚。在任何穿孔聚合物泡沫體中，如果存在也少于全部的穿孔通道以連續(xù)線性的方式不受限制地自始至終穿過實(shí)施例1的聲學(xué)聚合物泡沫體而延伸。測(cè)量實(shí)施例1的聲學(xué)性能。圖1示例實(shí)施例1的聲音吸收譜以及本發(fā)明令人驚訝的結(jié)果。實(shí)施例ι的平均NRC是0. 664。與比較例A或比較例B的任一個(gè)相比，實(shí)施例1都具有更高的NRC，表明與比較例中的任何一個(gè)相比都更高的總消音能力。在圖1中的幾乎全部的測(cè)試頻率，實(shí)施例1的更大的聲學(xué)吸收系數(shù)都是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種用于制備消聲聚合物泡沫體的方法，所述方法包括下列步驟(a)提供至少兩個(gè)初始聚合物泡沫體，所述至少兩個(gè)初始聚合物泡沫體各自具有相對(duì)的主表面；(b)通過一個(gè)主表面自始至終地沿著所述初始聚合物泡沫體并且通過所述相對(duì)的主表面，對(duì)所述初始聚合物泡沫體進(jìn)行穿孔以形成穿孔聚合物泡沫體，所述穿孔聚合物泡沫體具有以連續(xù)且線性的方式自始至終穿過所述穿孔聚合物泡沫體延伸的穿孔通道；和(c)將所述穿孔聚合物泡沫體層壓在一起，使得一個(gè)穿孔聚合物泡沫體的穿孔表面粘附到另一個(gè)穿孔聚合物泡沫體的穿孔表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)ASTMD3576，所述穿孔聚合物泡沫體具有至少4毫米的平均泡孔大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)ASTM方法D62^-05，所述初始聚合物泡沫體具有小于30%的開孔率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述初始聚合物泡沫體各自具有30毫米以下的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)包括將所述初始聚合物泡沫體壓縮成壓縮狀態(tài)，然后在處于壓縮狀態(tài)的同時(shí)對(duì)所述初始聚合物泡沫體進(jìn)行穿孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中通過應(yīng)用輥進(jìn)行穿孔，所述輥具有從所述輥延伸出來的多根釘，所述多根釘進(jìn)入到每個(gè)初始聚合物泡沫體中，使得當(dāng)所述初始聚合物泡沫體在所述輥下行進(jìn)時(shí)，所述釘穿透所述初始聚合物泡沫體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述輥具有穿孔前泡沫體側(cè)和穿孔泡沫體側(cè)，并且棒的簧片通過包含棒而將所述穿孔泡沫體從所述釘上彈出，所述棒從所述穿孔泡沫體側(cè)延伸到所述輥并且位于所述輥和所述穿孔聚合物泡沫體之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)引入足以制備這樣的穿孔聚合物泡沫體的穿孔，所述穿孔聚合物泡沫體具有相對(duì)于每平方厘米的穿孔主表面為至少0. 8個(gè)穿孔的穿孔密度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述穿孔密度是相對(duì)于每平方厘米的穿孔主表面為2個(gè)穿孔以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(c)包括對(duì)粘附在一起的一個(gè)或兩個(gè)主表面進(jìn)行充分加熱，以將所述穿孔聚合物泡沫體在所述一個(gè)或兩個(gè)表面處軟化，然后使所述穿孔聚合物泡沫體的所述主表面接觸在一起。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中步驟(C)包括在所述穿孔聚合物泡沫體的穿孔表面之間除了所述穿孔聚合物泡沫體中的一種或多種的軟化聚合物組合物以外不存在任何粘合劑的情況下，將所述穿孔聚合物泡沫體主表面熔接在一起。
12.—種聲學(xué)聚合物泡沫體，所述聲學(xué)聚合物泡沫體包含兩個(gè)以上的具有相對(duì)的穿孔表面的穿孔聚合物泡沫體，其中至少一個(gè)穿孔表面層壓到另一個(gè)穿孔聚合物泡沫體的穿孔表面上，其中每一個(gè)穿孔聚合物泡沫體包含以連續(xù)線性方式穿過整個(gè)所述穿孔聚合物泡沫體延伸的穿孔，然而在任何的穿孔聚合物泡沫體中，少于全部的穿孔通道以連續(xù)線性的方式不受限制地自始至終穿過所述聲學(xué)聚合物泡沫體而延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的聲學(xué)聚合物泡沫體，其中根據(jù)ASTMD3576，所述穿孔聚合物泡沫體具有至少4毫米的平均泡孔大小。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的聲學(xué)聚合物泡沫體，其中所述穿孔聚合物泡沫體具有相對(duì)于每平方厘米的穿孔聚合物泡沫體主表面為至少0. 8個(gè)穿孔的穿孔密度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的聲學(xué)聚合物泡沫體，其中所述聚合物泡沫體中的至少一個(gè)具有相對(duì)于每平方厘米為2個(gè)穿孔以下的穿孔密度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種聲學(xué)聚合物泡沫體，所述聲學(xué)聚合物泡沫體通過以下方法制備提供至少兩個(gè)初始聚合物泡沫體，以自始至終穿過所述初始聚合物泡沫體的方式進(jìn)行穿孔，然后將穿孔的初始泡沫體層壓在一起，使得一個(gè)泡沫體的穿孔表面粘附到鄰近的穿孔初始泡沫體的穿孔表面。
文檔編號(hào)B32B38/04GK102164747SQ200980138511
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者讓-弗朗索瓦·科寧格, 費(fèi)爾南德·威廉 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司