吸声填料和相关的声学制品的制作方法

背景技术：

1、从历史上看，机动车和航空技术的发展一直是由消费者对更快、更安全、更安静和更宽敞的车辆的需求驱动的。这些属性必须与对燃料经济性的需求反向平衡，因为对这些消费者驱动的属性的增强一般也会增加车辆的重量。

2、在能够提供约8％燃料效率增加的车辆重量减少10％的情况下，机动车和航空制造商在满足现有性能目标的同时具有很大的动力降低车辆重量。然而，随着车辆结构变轻，噪音可能变得越来越成问题。一些噪音是由结构振动承载的，其生成传播并传输到空气的声能，从而生成气载噪音。常规地使用由重粘性材料制成的阻尼材料来控制结构振动。常规地使用能够吸收声能的柔软柔韧材料(诸如纤维或泡沫)来控制气载噪音。

技术实现思路

1、因此，在一个方面，本公开提供了一种吸声填料，所述吸声填料包含凝聚物，所述凝聚物包含第一相和第二相，所述第一相包含多个多孔颗粒，所述第二相包含粘结剂；其中所述吸声填料具有100微米至700微米的中值筛分粒度和50m2/g至900m2/g的比表面积；其中所述吸声填料在400hz处具有不小于0.20α的法向入射吸声。

2、在另一个方面，本公开提供了一种声学制品，所述声学制品包括：多孔层；以及至少部分地嵌入多孔层中的本公开的吸声填料，其中声学制品具有1000mks rayl至10,000mks rayl的流动阻力。

3、在另一个方面，本公开提供了一种制造声学制品的方法，所述方法包括：将本公开的吸声填料部分地嵌入多孔层中，所述吸声填料具有50m2/g至900m2/g的比表面积，以增加所述制品对于低于1000hz的声音频率的吸声。

4、已总结了本公开的示例性实施方案的各个方面和优点。以上
技术实现要素：
并不旨在描述本公开的每个例示的实施方案或每种实施方式。另外的特征和优点在随后的实施方案中公开。下面的附图和具体实施方式更具体地举例说明了使用本文所公开的原理的某些实施方案。

5、定义

6、对于以下给出定义的术语，除非基于以下定义中使用的术语的修改形式的具体引用，在权利要求中或在说明书中的其它地方提供了不同的定义，否则整个说明书、包括权利要求都应该以这些定义为准：

7、关于数值或形状的术语“约”或“大约”意指数值或性能或特性的+/-5％，但是也明确包括在数值或性能或特性的+/-5％内的任何窄范围以及精确的数值。例如，“约”100℃的温度是指从95℃到105℃的温度，但也明确地包括在该范围内的任何较窄的温度范围或甚至单个温度，包括例如精确为100℃的温度。例如，“约”1pa-sec的粘度是指从0.95pa-sec至1.05pa-sec的粘度，但也明确地包括恰好1pa-sec的粘度。类似地，“基本上正方形”的周边旨在描述具有四条侧棱的几何形状，其中每条侧棱的长度为任何其他侧棱的长度的95％至105％，但也包括其中每条侧棱恰好具有相同长度的几何形状。

8、术语“一个”、“一种”和“该/所述”包括多个指代物，除非本文内容另外明确指明。因此，例如，提及包含“一种化合物”的材料包括两种或更多种化合物的混合物。

9、除非另外指明，否则“平均”意指数均。

10、“基重”计算为10cm×10cm幅材样品的重量乘以100，并且以克/平方米(gsm)表示。

11、“共聚物”是指由两种或更多种不同聚合物的重复单元制成的聚合物，并且包括无规或统计、梯度、交替、嵌段、接枝和星形(例如树枝状)共聚物以及它们的组合。

12、“尺寸上稳定的”是指在重力下基本上保持其形状而无辅助(即，不软化)的结构。

13、“模头”意指在聚合物熔融处理和纤维挤出工艺(包括但不限于熔喷)中使用的包括至少一个孔口的加工组件。

14、“嵌入”意指粒子分散并物理地和/或以粘接方式保持在幅材的纤维或结构中。

15、聚合物的“玻璃化转变温度(或tg)”是指随着温度增加，在无定形聚合物中(或在半结晶聚合物内的无定形区域中)存在从硬的且相对易碎的“玻璃态”状态可逆转变为粘性、橡胶状态(弹性)或粘弹性状态时的温度。

16、通过以下方式确定非织造纤维层中的纤维的“中值纤维直径”：诸如通过使用扫描电镜来制备纤维结构的一幅或多幅图像；测量一幅或多幅图像中的清晰可见的纤维的横向尺寸，从而得到纤维直径的总数；以及基于纤维直径的总数来计算中值纤维直径。

17、“非织造纤维层”意指多根纤维，其特征在于纤维通过缠结或点粘结形成片材或垫子，该片材或垫子表现出交织的各根纤维或长丝的结构，但不是以像针织物或机织织物中那样的可辨认的方式。

18、当相对于纤维使用时，“取向的”意指纤维内的聚合物分子的至少一部分例如通过在纤维流离开模头时使用拉延(或拉伸)工艺或拉细装置，与纤维的纵向轴线对齐。

19、“粒子”或“颗粒”是指细分形式的材料的不同小块或单个部分。粒子也可包括以细分形式相关或群聚在一起的单个粒子的集合。因此，本公开的某些示例性实施方案中所使用的单个颗粒可聚集、物理地互相啮合、静电地缔合或以其他方式缔合以形成成簇或凝聚的颗粒。在某些情形下，单个颗粒的聚集体形式的颗粒可如美国专利5,332,426(tang等人)中所描述来形成。

20、“聚合物”意指相对高分子量的材料，该材料具有至少2,000g/mol或大于20个重复单元的分子量。

21、“多孔的”意指透气的。

22、“收缩”意指基于美国专利公布2016/0298266(zillig等人)中所述的测试方法，纤维非织造层在被加热至150℃7天后的尺寸减小。

23、“大小”是指给定对象或表面的最长尺寸。

24、“基本上”意指大多数或大部分为至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％或99.999％或100％的量。

25、除非另有说明，否则“表面积”是指比表面积。材料的该数量是由单位质量归一化的表面积。

技术特征：

1.一种吸声填料，所述吸声填料包含：

2.根据权利要求1所述的吸声填料，其中所述多孔颗粒是微孔的。

3.根据权利要求1所述的吸声填料，其中所述多孔颗粒是中孔的。

4.根据权利要求3所述的吸声填料，其中所述中孔颗粒具有小于30nm的平均孔径。

5.根据权利要求1至4所述的吸声填料，其中所述粘结剂具有小于50m2/g的比表面积。

6.根据权利要求1至5所述的吸声填料，其中所述粘结剂不包括微孔颗粒物质。

7.根据权利要求1至6所述的吸声填料，其中所述多孔颗粒包括多孔碳。

8.根据权利要求7所述的吸声填料，其中所述多孔碳包括活性炭、蠕形碳、煤、碳化生物质或它们的混合物。

9.根据权利要求1至8所述的吸声填料，其中所述粘结剂包括选自粘土粒子、硅藻土、植物基填料、非层状硅酸盐、碱金属硅酸盐、未膨胀石墨、聚烯烃、卤化聚烯烃、聚丙烯酸酯、丙烯酸类共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、丙烯酰胺、苯乙烯聚合物、聚氨酯、丁二烯共聚物、聚乙二醇、聚环氧乙烷、氯丁橡胶、纤维素、生物聚合物以及它们的组合的组合物。

10.根据权利要求1至9所述的吸声填料，其中相对于吸声填料的总重量，所述多孔颗粒以小于60重量％的量存在。

11.根据权利要求1至10所述的吸声填料，其中相对于吸声填料的总重量，所述多孔颗粒以小于35重量％的量存在。

12.根据权利要求1至11所述的吸声填料，其中所述第一相是不连续的。

13.一种声学制品，所述声学制品包括：

14.根据权利要求13所述的声学制品，其中所述多孔层包括具有多根纤维的非织造纤维层，所述吸声填料至少部分地嵌入所述多根纤维中。

15.根据权利要求13至14所述的声学制品，其中所述多孔层包括具有多个开孔的穿孔膜，所述多个开孔具有30微米至5000微米的平均最窄直径，所述吸声填料横跨所述穿孔膜在层中延伸。

16.一种制备声学制品的方法，所述方法包括：

技术总结
本发明公开了一种吸声填料，该吸声填料包含凝聚物，该凝聚物包含第一相和第二相，该第一相包含多个多孔颗粒，该第二相包含粘结剂；其中该吸声填料具有100微米至700微米的中值筛分粒度和50m<supgt;2</supgt;/g至900m<supgt;2</supgt;/g的比表面积；其中该吸声填料在400Hz处具有不小于0.20α的法向入射吸声。

技术研发人员：米歇尔·M·莫克,尼克勒·D·佩特科维奇,迈克尔·R·贝里甘,徐容范,安德鲁·J·哈彻,凯文·A·弗兰克尔,李承奎
受保护的技术使用者：3M创新有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14