PL227654B1 - Dźwiękochłonny kompozyt na osnowie termoplastycznej oraz sposób wytwarzania tego kompozytu - Google Patents

Description

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

Z opisu patentowego CN201576445 jest znany materiał dźwiękochłonny, który stanowią nałożone na siebie warstwy z krótkich i cienkich włókien bawełnianych.

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 gm i mikrowłókna o średnicy co najmniej 1 gm, 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 JP 61253065 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 p owstałej 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 win ylu.

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.

Dźwiękochłonny kompozyt na osnowie termoplastycznej, złożony z włókien stanowiących wypełnienie i termoplastycznego polimeru stanowiącego osnowę wiążącą te włókna, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wypełnienie stanowią standardowe włókna odcinkowe, korzystnie włókna bawełny lub włókna wiskozowe, oraz submikrowłókna, korzystnie celulozowe, których udział w kompozycie jest nie większy niż 30% masy kompozytu, zaś osnowę stanowi polimer termoplastyczny o temperaturze topnienia niższej od temperatury destrukcji włókien stanowiących wypełnienie, korzystnie poliPL 227 654 Β1 kwas mlekowy lub polipropylen, którego udział w kompozycie jest nie mniejszy niż 50% wagowych, przy czym grubość kompozytu jest nie większa niż 1 cm.

Sposób wytwarzania dźwiękochłonnego kompozytu na osnowie termoplastycznej, określonego powyżej, z runa otrzymanego z mieszanki włókien z polimeru termoplastycznego i włókien stanowiących wypełnienie, w drodze sprasowania, według wynalazku polega na tym, że z runa otrzymanego z mieszanki odcinkowych włókien standardowych, korzystnie włókien bawełny lub włókien wiskozowych, z włóknami z polimeru termoplastycznego o temperaturze topnienia niższej od temperatury destrukcji standardowych włókien odcinkowych, korzystnie z polikwasu mlekowego lub polipropylenu, w której udział włókien z polimeru termoplastycznego jest nie mniejszy niż 50% wagowych, formuje się w drodze igłowania włókninę, po czym układa się pakiet warstw tej włókniny, między którymi umieszcza się równomierne warstwy submikrowłókien o temperaturze destrukcji wyższej od temperatury topnienia włókien z polimeru termoplastycznego, korzystnie celulozowych, użytych w łącznej ilości nie większej niż 30% masy kompozytu i sprasowuje się całość 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 MP, do grubości nie większej niż 1 cm.

Kompozyt według wynalazku cechuje się małą grubością, dużą sztywnością i łatwą konserwacją. Jako materiał dźwiękochłonny znajduje zastosowanie, między innymi, do wewnętrznej obudowy środków transportu i pomieszczeń.

Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady.

Przykład I.

Z mieszanki włókien z polikwasu mlekowego (PLA) i włókien wiskozowych, o udziale włókien PLA równym 50% 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 submikrowłókien celulozowych użytych w łącznej ilości 10% 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 7,3 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 poniższym wykresie.

PLA/Vi 50/50 10% Cel

PL 227 654 Β1

Przykład II.

Z mieszanki włókien PLA i włókien wiskozowych, o udziale włókien PLA równym 50% 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 równomiernie warstwy submikrowłókien celulozowych użytych w ilości 20% masy wszystkich włókien. Powstały pakiet sprasowano w prasie hydraulicznej w czasie 4 minuty, w temperaturze 172°C pod ciśnieniem 0,275 MPa.

Otrzymano kompozyt o grubości 7,25 mm. Współczynnik absorpcji dźwięku otrzymanego kompozytu badano na rurze Kundta w zakresie częstotliwości dźwięku od 50 do 6400 Hz.

Wyniki badania współczynnika absorpcji dźwięku otrzymanego kompozytu przedstawiono na poniższym wykresie.

Przykład III.

Z mieszanki włókien PLA i włókien wiskozowych, o udziale włókien PLA równym 50% wagowych, wytworzono runo systemem zgrzeblarkowym, które następnie poddano procesowi igłowania. Z otrzymanej włókniny wycięto 8 próbek jednakowej wielkości i ułożono je warstwowo. Pomiędzy warstwy włókniny naniesiono równomiernie warstwy submikrowłókien celulozowych, które stanowiły 30% 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 6,35 mm. Współczynnik absorpcji dźwięku otrzymanego kompozytu badano na rurze Kundta w zakresie częstotliwości dźwięku od 50 do 6400 Hz.

Wyniki badania współczynnika absorpcji dźwięku otrzymanego kompozytu przedstawiono na poniższym wykresie.

PL 227 654 Β1

Dla porównania, postępując jak opisano wyżej, wykonano kompozyt bez udziału submikrowłókien celulozowych.

Otrzymano kompozyt o grubości 5,55 mm. Współczynnik absorpcji dźwięku otrzymanego kompozytu badano na rurze Kundta w zakresie częstotliwości dźwięku 50-6400 5 Hz.

Wyniki badania współczynnika absorpcji dźwięku otrzymanego kompozytu przedstawiono na poniższym wykresie, na którym zamieszczono także wyniki badania współczynników absorpcji dźwięku kompozytów zawierających 10%, 20% i 30% submikrowłókien celulozowych.

Claims (2)

1. Dźwiękochłonny kompozyt na osnowie termoplastycznej, złożony z włókien stanowiących wypełnienie i termoplastycznego polimeru stanowiącego osnowę wiążącą te włókna, znamienny tym, że wypełnienie stanowią standardowe włókna odcinkowe, korzystnie włókna bawełny lub włókna wiskozowe, oraz submikrowłókna, korzystnie celulozowe, których udział w kompozycie jest nie większy niż 30% masy kompozytu, zaś osnowę stanowi polimer termoplastyczny o temperaturze topnienia niższej od temperatury destrukcji włókien stanowiących wypełnienie, korzystnie polikwas mlekowy lub polipropylen, którego udział w kompozycie jest nie mniejszy niż 50% wagowych, przy czym grubość kompozytu jest nie większa niż 1 cm.

2. Sposób wytwarzania dźwiękochłonnego kompozytu na osnowie termoplastycznej, określonego powyżej, z runa otrzymanego z mieszanki włókien z polimeru termoplastycznego i włókien stanowiących wypełnienie, w drodze sprasowania, znamienny tym, że z runa otrzymanego z mieszanki odcinkowych włókien standardowych, korzystnie włókien bawełny lub włókien wiskozowych, z włóknami z polimeru termoplastycznego o temperaturze topnienia niższej od temperatury destrukcji standardowych włókien odcinkowych, korzystnie z polikwasu mlekowego lub polipropylenu, w której udział włókien z polimeru termoplastycznego jest nie mniejszy niż 50% wagowych, formuje się w drodze igłowania włókninę, po czym układa się pakiet warstw tej włókniny, między którymi umieszcza się równomierne warstwy submikrowłókien o temperaturze destrukcji wyższej od temperatury topnienia włókien z polimeru termoplastycznego, korzystnie celulozowych, użytych w łącznej ilości nie większej niż 30% masy kompozytu i sprasowuje się całość 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 MP, do grubości nie większej niż 1 cm.