PL226278B1 - Dźwiękochłonny kompozyt na osnowie termoplastycznej oraz sposób wytwarzania tego kompozytu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest dźwiękochłonny kompozyt na osnowie termoplastycznej, charakteryzujący się zwłaszcza wysokim współczynnikiem absorpcji dźwięków wysokich częstotliwości, oraz sposób wytwarzania tego kompozytu.

W opisie patentowym JP2010046394 ujawniono włókninową matę absorbującą dźwięk i stanowiącą barierę dla wody, wytworzoną przez połączenie włókniny z krótkich włókien hydrofobowych i niehydrofobowych, użytych w stosunku od 5/95 do 55/45, z materiałem powierzchniowym z utworzeniem laminatu.

Z opisu zgłoszenia patentowego WO2009088648 jest znany materiał włókninowy zawierający fazę z cząsteczkami otoczonymi włóknami, przeznaczony m.in. do wytwarzania artykułów absorbujących dźwięk.

Z opisu patentowego JP7247666 jest znane zastosowanie włókniny jako warstw absorbujących dźwięk w drewnianej podłodze.

Z opisu patentowego MX2009005284 jest znany materiał o właściwościach dźwiękochłonnych złożony z warstw różnych włóknin.

Z opisu zgłoszenia patentowego WO2009085679 jest znany złożony materiał włókninowy zawierający submikronowe włókna o średnicy mniejszej niż 1 μm i mikrowłókna o średnicy co najmniej 1 μm, z których co najmniej jedne są zorientowane we włókninie. Z materiału tego można wytwarzać m.in. artykuły absorbujące dźwięk.

W opisie patentowym JP2001055657 ujawniono materiał włókninowy posiadający zdolność absorpcji dźwięku oraz tłumienia drgań, wytworzony poprzez rozproszenie włókien staplowych w postaci włókniny igłowanej pomiędzy włókna otrzymane techniką melt-blown.

Z opisu patentowego JP61253065 jest znany materiał izolacyjny typu laminat, o wysokim współczynniku tłumienia dźwięku, w którym warstwa tłumienna jest wytworzona z włókniny z włókien trudnotopliwych i włókien typu rdzeń-otoczka, w których rdzeń stanowi polimer trudnotopliwy, zaś otoczkę pełniącą funkcję spajającą stanowi polimer łatwotopliwy.

Znany jest, z opisu patentowego CN2756440, materiał złożony z ultracienkiej warstwy włókien odpowiedzialnej za absorpcję dźwięku o wysokich częstotliwościach i warstwy włókniny odpowiedzialnej za absorpcję dźwięku o średnich częstotliwościach, które to warstwy są połączone poprzez stopienie pierwszej z nich.

Struktura kompozytowa o właściwościach absorbujących i izolujących dźwięk, wytworzona poprzez połączenie włókniny z polietylenowym filmem, jest znana z opisu patentowego WO2012126141.

Z opisu patentowego JP2003011257 jest znane zastosowanie materiału złożonego z pianki, na przykład z żywicy akrylowej, i zewnętrznego materiału w postaci, na przykład włókniny poliestrowej, jako wyrobu pochłaniającego dźwięk.

Z opisu patentowego JP10333684 jest znany materiał absorbujący dźwięk, w postaci płyty powstałej przez sklejenie folii aluminiowej z włókniną.

W opisie patentowym CN2221621 ujawniono tapetę ścienną, wykazującą właściwości pochłaniania dźwięku, wytworzoną z włókniny powleczonej cienką warstwą kopolimeru etylenu i octanu winylu.

Nadto znane są kompozyty absorbujące dźwięk wytworzone bądź to z runa otrzymanego z włókien juty na zgrzeblarce, przez napylenie protein sojowych i następnie sprasowanie, bądź to z runa otrzymanego z mieszanki włókien juty i włókien polipropylenowych, poddanego procesowi prasowania, a także kompozyty włókna juty lub filcu z juty z naturalnym kauczukiem jako środkiem wiążącym wypełnienie jutowe.

Znane są również naturalne kompozyty dźwiękochłonne włókna ramii z poli(L-kwasem mlekowym) otrzymywane w procesie prasowania.

W opisie zgłoszenia patentowego PL402976 ujawniono dźwiękochłonny kompozyt na osnowie termoplastycznej, w którym wypełnienie stanowią standardowe włókna odcinkowe, korzystnie włókna bawełny lub włókna wiskozowe, oraz submikrowłókna, korzystnie celulozowe, zaś osnowę stanowi polimer termoplastyczny o temperaturze topnienia niższej od temperatury destrukcji włókien stanowiących wypełnienie, korzystnie poli(kwas mlekowy) lub polipropylen, którego udział w kompozycie jest nie mniejszy niż 50% wagowych. Grubość kompozytu jest nie większa niż 1 cm. Sposób wytwarzania tego kompozytu polega na formowaniu z runa otrzymanego z mieszanki odcinkowych włókien standardowych z włóknami z polimeru termoplastycznego, w drodze igłowania, włókniny, ułożeniu pakietu warstw tej włókniny, między którymi umieszcza się równomierne warstwy submikrowłókien i sprasowaniu

PL 226 278 B1 całości w prasie hydraulicznej w temperaturze niższej od temperatury destrukcji odcinkowych włókien standardowych i submikrowłókien oraz wyższej lub równej temperaturze topnienia włókien z polimeru termoplastycznego, w czasie nie dłuższym niż 15 minut pod ciśnieniem nie wyższym niż 1 MPa, do grubości nie większej niż 1 cm.

Dźwiękochłonny kompozyt na osnowie termoplastycznej, złożony z wypełnienia oraz z osnowy wiążącej materiał wypełnienia, którą stanowi polimer termoplastyczny o temperaturze topnienia niższej od temperatury topnienia/destrukcji materiału wypełnienia, o udziale osnowy nie mniejszym niż 50% wagowych, o grubości nie większej niż 1 cm, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że wypełnienie stanowią włókna krótkie lub szarpanka oraz dodatkowo słoma o temperaturze destrukcji wyższej od temperatury topnienia polimeru termoplastycznego, której udział w kompozycie jest nie większy niż 30% wagowych masy kompozytu. Jako włókna krótkie wypełnienie zawiera korzystnie włókna wiskozowe, zaś jako słomę korzystnie słomę słonecznikową lub pszenną. Polimer termoplastyczny osnowy stanowi korzystnie poli(kwas mlekowy) lub niskotopliwy poliester (LMF).

Sposób wytwarzania dźwiękochłonnego kompozytu na osnowie termoplastycznej, określonego powyżej, polegający na wytworzeniu runa z mieszanki wypełnienia z włóknami z polimeru termoplastycznego o temperaturze topnienia niższej od temperatury topnienia/destrukcji materiału wypełnienia, w której udział włókien z polimeru termoplastycznego jest nie mniejszy niż 50% wagowych, uformowaniu z tego runa, w drodze igłowania, włókniny, ułożeniu z uformowanej włókniny pakietu warstw i sprasowaniu warstw włókniny w prasie hydraulicznej w temperaturze niższej od temperatury topnienia/destrukcji materiału wypełnienia oraz wyższej lub równej temperaturze topnienia włókien z polimeru termoplastycznego, w czasie nie dłuższym niż 15 minut pod ciśnieniem nie wyższym niż 1 MPa, do grubości nie większej niż 1 cm, według wynalazku charakteryzuje się tym, że włókninę formuje się z runa sporządzonego z mieszanki włókien krótkich lub szarpanki z włóknami z polimeru termoplastycznego, przy czym między warstwami włókniny, przed jej sprasowaniem, umieszcza się równomierne warstwy słomy o temperaturze destrukcji wyższej od temperatury topnienia włókien z polimeru termoplastycznego, użytej w łącznej ilości nie większej niż 30% masy kompozytu. Jako włókna krótkie wypełnienia stosuje się korzystnie włókna wiskozowe, jako słomę korzystnie słomę słonecznikową lub pszenną zaś jako polimer termoplastyczny osnowy stosuje się korzystnie poli(kwas mlekowy) lub niskotopliwy poliester.

Kompozyt według wynalazku cechuje się małą grubością dużą sztywnością i łatwą konserwacją. Zastosowanie słomy w kompozycie zwiększa absorpcję dźwięku, zaś zastosowanie szarpanki obniża koszt produkcji kompozytu i umożliwia wykorzystanie odpadów tekstylnych czy też powtórne wykorzystanie zużytych wyrobów. Jako materiał dźwiękochłonny znajduje zastosowanie, między innymi, do wewnętrznej obudowy środków transportu i pomieszczeń.

Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady z powołaniem się na rysunek, na którym wykresy 1-3 przedstawiają wyniki badania współczynnika absorpcji dźwięku kompozytów otrzymanych w przykładach I-III.

P r z y k ł a d I.

Z mieszanki włókien z poli(kwasu mlekowego) (PLA) i włókien wiskozowych standardowych odcinkowych, o udziale włókien PLA równym 90% wagowych, wytworzono runo systemem zgrzeblarkowym, które następnie poddano procesowi igłowania.

Z otrzymanej w ten sposób włókniny wycięto 8 próbek jednakowej wielkości i ułożono je warstwowo. Pomiędzy warstwy włókniny naniesiono równomierne warstwy słomy słonecznikowej użytej w łącznej ilości 20% masy wszystkich włókien. Powstały pakiet sprasowano w prasie hydraulicznej w czasie 4 minut, w temperaturze 172°C, przy ciśnieniu 0,275 MPa.

Otrzymano kompozyt o grubości 4,5 mm. Współczynnik absorpcji dźwięku otrzymanego kompozytu badano na rurze Kundta w zakresie częstotliwości dźwięku 50-6400 Hz. Wyniki badania współczynnika absorpcji dźwięku otrzymanego kompozytu przedstawiono na wykresie 1 (w napisie pod wykresem Vi oznacza włókna wiskozowe, zaś ss słomę słonecznikową).

P r z y k ł a d II.

Z mieszanki włókien z poli(kwasu mlekowego) (PLA) i włókien wiskozowych standardowych odcinkowych, o udziale włókien PLA równym 90% wagowych, wytworzono runo systemem zgrzeblarkowym, które następnie poddano procesowi igłowania.

Z otrzymanej w ten sposób włókniny wycięto 8 próbek jednakowej wielkości i ułożono je warstwowo. Pomiędzy warstwy włókniny naniesiono równomierne warstwy słomy pszennej użytej w łącznej

PL 226 278 B1 ilości 20% masy wszystkich włókien. Powstały pakiet sprasowano w prasie hydraulicznej w czasie 4 minuty, w temperaturze 172°C, przy ciśnieniu 0,275 MPa.

Otrzymano kompozyt o grubości 4,1 mm. Współczynnik absorpcji dźwięku otrzymanego kompozytu badano na rurze Kundta w zakresie częstotliwości dźwięku 50-6400 Hz. Wyniki badania współczynnika absorpcji dźwięku otrzymanego kompozytu przedstawiono na wykresie 2 (w napisie pod wykresem sp oznacza słomę pszenną).

P r z y k ł a d III.

Z mieszanki włókien z niskotopliwego poliestru (LMF) i szarpanki, o udziale włókien LMF równym 90% wagowych, wytworzono runo systemem zgrzeblarkowym, które następnie poddano procesowi igłowania. Z otrzymanej w ten sposób włókniny wycięto 8 próbek jednakowej wielkości i ułożono je warstwowo. Pomiędzy warstwy włókniny naniesiono równomierne warstwy słomy słonecznikowej użytej w łącznej ilości 20% masy wszystkich włókien. Powstały pakiet sprasowano w prasie hydraulicznej w czasie 4 minuty, w temperaturze 172°C, przy ciśnieniu 0,275 MPa. Otrzymano kompozyt o grubości 4,5 mm. Współczynnik absorpcji dźwięku otrzymanego kompozytu badano na rurze Kundta w zakresie częstotliwości dźwięku 50-6400 Hz. Wyniki badania współczynnika absorpcji dźwięku otrzymanego kompozytu przedstawiono na wykresie 3 (w napisie pod wykresem SZ oznacza szarpankę).

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Dźwiękochłonny kompozyt na osnowie termoplastycznej, złożony z wypełnienia oraz z osnowy wiążącej materiał wypełnienia, którą stanowi polimer termoplastyczny o temperaturze topnienia niższej od temperatury topnienia/destrukcji materiału wypełnienia, o udziale osnowy nie mniejszym niż 50% wagowych, o grubości nie większej niż 1 cm, znamienny tym, że wypełnienie stanowią włókna krótkie lub szarpanka oraz dodatkowo słoma o temperaturze destrukcji wyższej od temperatury topnienia polimeru termoplastycznego, której udział w kompozycie jest nie większy niż 30% wagowych masy kompozytu.
2. 2. Dźwiękochłonny kompozyt według zastrz. 1, znamienny tym, że jako włókna krótkie wypełnienie zawiera korzystnie włókna wiskozowe, zaś jako słomę korzystnie słomę słonecznikową lub pszenną natomiast polimer termoplastyczny osnowy stanowi korzystnie poli(kwas mlekowy) lub niskotopliwy poliester.
3. 3. Sposób wytwarzania dźwiękochłonnego kompozytu na osnowie termoplastycznej, polegający na wytworzeniu runa z mieszanki wypełnienia z włóknami z polimeru termoplastycznego o temperaturze topnienia niższej od temperatury topnienia/destrukcji materiału wypełnienia, w której udział włókien z polimeru termoplastycznego jest nie mniejszy niż 50% wagowych, uformowaniu z tego runa, w drodze igłowania, włókniny, ułożeniu z uformowanej włókniny pakietu warstw i sprasowaniu warstw włókniny w prasie hydraulicznej w temperaturze niższej od temperatury topnienia/destrukcji materiału wypełnienia oraz wyższej lub równej temperaturze topnienia włókien z polimeru termoplastycznego, w czasie nie dłuższym niż 15 minut pod ciśnieniem nie wyższym niż 1 MPa, do grubości nie większej niż 1 cm, znamienny tym, że włókninę formuje się z runa sporządzonego z mieszanki włókien krótkich lub szarpanki z włóknami z polimeru termoplastycznego, przy czym między warstwami włókniny, przed jej sprasowaniem, umieszcza się równomierne warstwy słomy o temperaturze destrukcji wyższej od temperatury topnienia włókien z polimeru termoplastycznego, użytej w łącznej ilości nie większej niż 30% masy kompozytu.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jako włókna krótkie wypełnienia stosuje się korzystnie włókna wiskozowe, jako słomę korzystnie słomę słonecznikową lub pszenną, zaś jako polimer termoplastyczny osnowy stosuje się korzystnie poli(kwas mlekowy) lub niskotopliwy poliester.