[发明专利]非织造纤维幅材及其方法

说明书

本发明提供了制品、组件和方法，所述制品、组件和方法使用具有一个或多个层(60)的非织造纤维幅材(50)，所述一个或多个层被原位致密化以提供相对于共同在一体非织造构造内的一个或多个相邻层致密化的层。所述非织造幅材(50)可由纤维制成，所述纤维具有在经受高温时抵抗由聚合物结晶引起的收缩的组成和/或结构。有利的是，所提供的非织造幅材(50)可被模制而形成显示出尺寸稳定性的三维成型制品。

技术领域

本发明提供了适用于热和声学应用的非织造纤维幅材。所提供的非织造纤维幅材可特别适用于减小机动车和航空应用中的噪声。

背景技术

使用轻质材料或“轻量化”对于运输行业的制造商来说已变得越来越重要。使燃料消耗最小化已成为优先事项，并且减轻交通工具重量是实现此目的的最简单方法之一。此外，现有技术的材料技术已使得能够减轻重量而不影响性能或显著增加制造成本。

轻量化机会存在于交通工具的许多隐藏部件中，诸如在汽车、商用交通工具和飞机中使用的隔音部件。传统上，内部和外部隔音体在解耦质量系统中使用厚层，以减小在操作这些交通工具时遇到的噪声、振动和声振粗糙度。虽然此类材料可为交通工具乘员提供更安静的环境，但它们往往较重。随着时间推移，这些隔音体已被由吸声纤维制成的较轻纤维材料所替代。泡沫填料材料也已用于此目的。

这些相同材料也常常用于提供隔热。无论是在商用卡车的带卧铺驾驶室中还是在商用飞机的机舱中使用，隔热和隔音对在极端室外温度下为乘客提供安全性和舒适感都可能是至关重要的。

发明内容

已知非织造材料可用作轻质隔热体或隔音体应用。例如，明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul MN)的THINSULATE品牌隔音材料包含以低重量产生高能量吸收特性的聚酯和聚丙烯纤维。

然而，传统的非织造材料在高温下趋于收缩或以其他方式改变形状，并且它们缺乏尺寸稳定性。虽然某些非织造材料可承受此类高温，但它们在相关的噪声频率下不显示可接受的声吸收。此外，这些材料在重力下一般不保持其形状，因此使将它们紧固到复杂三维表面的任务复杂化。非织造材料在处理和安装中也往往易碎并且容易损坏。使纤维熔融或结合有支撑层可以增加强度，但是这些材料作为隔绝体的有效性通常基于每单位体积的高表面积。这些方法使非织造材料中的细纤维移位，这会降低其有效性，这是不可取的折衷。

在解决这些问题时，制造方面的考虑也可能很重要。例如，一种解决方案是使用多层构造，其中非织造物被层压或粘结到其他层。虽然这些可有助于实现热或声学应用的声学性能和机械要求，但附加层需要单独制造并在二次粘结操作中彼此附接。结果是增加了与产品及其制造相关联的复杂性和成本。

本文提供了非织造纤维幅材，该非织造纤维幅材具有原位加工以在一体构造内的一个或多个相邻层旁边提供致密化层的一个或多个层。非织造幅材由纤维制成，该纤维具有在经受高温时抵抗由聚合物结晶和/或取向聚合物分子的松弛引起的收缩的组成和/或结构。有利的是，所提供的非织造幅材可模制成三维形状。与诸如带有反应性粘合剂的模制玻璃纤维之类的替代品相比，这些幅材可以以不到1分钟的循环时间模制(与模制玻璃纤维的几分钟相比)。

所提供的幅材可在商业和工业产品中的多种热和声学解决方案中的任一种中使用。示例性应用包括(例如)汽车中的支柱、挡泥板、后行李箱托盘、仪表板前部和引擎盖结构。与诸如聚氨酯消声材料之类的现有解决方案相比，所提供的非织造纤维幅材提供显著的重量减轻、简化的制造和降低的成本。

在第一方面，提供了非织造纤维幅材。该非织造纤维幅材包括：包含热塑性聚合物的多根纤维；以及

均匀分布在多根纤维中的多个异质内含物；其中非织造纤维幅材具有至少一个主表面，该主表面经加工而形成相对于非织造纤维幅材的剩余部分致密化的层。