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CN110267804A - 不可渗透的复合材料 - Google Patents

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CN110267804A
CN110267804A CN201880010457.7A CN201880010457A CN110267804A CN 110267804 A CN110267804 A CN 110267804A CN 201880010457 A CN201880010457 A CN 201880010457A CN 110267804 A CN110267804 A CN 110267804A
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CN
China
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composite material
air
foil
composite
Prior art date
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Application number
CN201880010457.7A
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English (en)
Inventor
马库斯·福尔克曼
拉德卡·皮格瓦
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Ze Feross Ltd
Zephyros Inc
Original Assignee
Ze Feross Ltd
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Publication date
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Abstract

一种复合材料，该复合材料具有彼此上下层叠的多个离散层，该多个离散层包括：可热成形的箔或膜层；芯材料层；以及非织造材料层。该非织造材料层适于面向空气流，并且该芯材料层夹在该非织造材料层与该可热成形的箔或膜层之间。该复合材料可用于形成风道。

Description

不可渗透的复合材料
技术领域
本发明总体上涉及一种不可渗透的复合材料，并且更具体地，涉及一种使系统内的吸音和低空气渗漏成为可能的不可渗透的复合材料。
背景技术
工业界正在不断寻求在多种应用中降低声音和噪声的新的和/或改进的材料和方法。展现了声吸收特征的材料通常用作在广泛范围的工业、商业和家庭应用中提供噪声降低的方式。通常令人希望的是降低机械装置、发动机等的噪声。例如，在汽车应用中，乘客可能不希望听到来自空调单元或来自车辆的其他位置的噪声。工业界也正在不断寻求新的方法和轻量化的材料，如在不牺牲零件性能的情况下实现更好的燃料效率和处理。
风道(如车辆内的那些)通常由模制零件如通过注射模制或通过吹塑模制制成。然而，注射模制的零件可能是重的。另外，这些模制零件可能无法提供足够的声吸收特征。由于这些刚性零件在组件内连接，如通过紧固件，当零件彼此抵靠摩擦或振动时(例如，由于空气流过，由于组件的移动，如当驱动车辆时，或者两者)，可能听到咔嗒声或吱吱噪声。
其他风道由纺织材料制成。然而，这些纺织管道会使穿过材料的空气渗漏，这是不利的，因为空气旨在被泵送到待加热或冷却的区域，而不是在到达预期区域之前逸出。在风道系统中，通过管道的空气不会穿过管道的壁很重要。
因此，需要新的和/或改进的材料，这些材料用于减少空气渗漏、用于提供声吸收特征、用于减少组件内的咔嗒声或吱吱声、用于提供较低重量的材料、或其组合。
发明内容
本发明通过本文描述的改进的装置和方法满足以上需求中的一个或多个。本发明通过产生多层不可渗透的复合材料来提供改进的声吸收，该复合材料允许降低重量；减少不希望的噪声，如由车辆乘员能够听到的那些；减少穿过材料的空气；或其组合。如本文描述的复合材料也可以形成为片材，并且然后成形以形成所希望的结构，如形成风道。
本发明包括以下任何特征的任何组合。本发明考虑了一种复合材料，该复合材料具有彼此上下层叠的多个离散层。这些层可包括可热成形的箔或膜层；芯材料层；非织造材料层；或其组合。该非织造材料层可适于面向空气流。该芯材料层可以夹在该非织造材料层与该可热成形的箔或膜层之间。该非织造材料层可以是透气层，其可以允许空气穿过该层并行进到该芯材料层。该非织造材料层可以是柔性纺织材料，其可以由聚酯纤维形成。该芯材料层可以包括具有约12mm或更小的平均纤维长度的短纤维。该芯材料层可以由聚烯烃和聚酯基纤维的共混物产生。该可热成形的箔或膜层可能基本上是不透气的。如与没有该可热成形的箔或膜层的复合材料相比，该复合材料可以减少约90％至约100％的穿过该复合材料的空气渗漏。该可热成形的箔或膜层可以是由热塑性聚合物形成的多层阻挡膜。该可热成形的箔或膜层可以由热塑性聚氨酯和/或热塑性聚酯弹性体形成。该复合材料可进一步包括位于该可热成形的箔层与该芯材料层之间的附加的非织造材料。考虑了该多个层中的每个层可以具有与直接相邻的层不同的比气流阻力。该复合材料可以形成为片材。通过在空气循环烘箱中热活化这些层、或通过另一个加热系统、并压缩至所希望的厚度，可以形成该片材。然后可以将所形成的片材模制成三维零件。可以将该复合材料或多种复合材料成形以形成风道，其中该非织造材料层是该风道的内层并且该箔或膜层是该风道的外层。
本发明还考虑了风道。该风道可包括彼此上下层叠的多个离散层。这些层可包括基本上不可渗透的可热成形的箔或膜层；芯材料层；以及非织造材料层。可以将这些层热成形为总体上中空的形状以限定一条通道，其用于使空气在该通道内通过。该非织造材料层适于面向空气，并且该芯材料层夹在该非织造材料层与该可热成形的箔或膜层之间。该非织造材料层可以是透气层。该非织造材料层可以是柔性纺织材料。该非织造材料层可以至少部分地由聚酯纤维形成。该芯材料层可以由具有约12mm或更小的平均纤维长度的短纤维形成或者可以包括这些短纤维。该芯材料层可以由聚烯烃和聚酯基纤维的共混物产生。如与没有该可热成形的箔或膜层的风道相比，该风道可以展现出90％至约100％的穿过该管道的层的空气渗漏减少。该可热成形的箔或膜层可以是至少部分地由热塑性聚合物形成的多层阻挡膜。该可热成形的箔或膜层可以由热塑性聚氨酯和/或热塑性聚酯弹性体形成。该风道可进一步包括位于该可热成形的箔层与该芯材料层之间的附加的非织造材料。该多个层中的每个层可以具有与直接相邻的层不同的比气流阻力。
本发明还考虑了制造该复合材料的方法(以及所得三维结构，如风道)。该方法包括形成所有这些层、热活化这些层(例如，在空气循环烘箱中)并将这些层压缩至所希望的厚度。还考虑了另外的模制步骤和切割步骤。多个成形结构也可以彼此附接，如通过粘合剂或紧固件，以形成完整的产品。
附图说明
图1是根据本发明的不可渗透的复合材料的截面图。
图2是根据本发明的不可渗透的复合材料的截面图。
图3是由根据本发明的不可渗透的复合材料形成的示例性结构。
图4是由根据本发明的不可渗透的复合材料形成的示例性结构。
具体实施方式
本文呈现的解释和说明旨在使本领域技术人员熟悉本发明、其原理、及其实际应用。本领域技术人员可以以其多种形式适配和应用传授内容，以便可以最适合实际使用的需求。因此，本发明的所阐述的特定实施例不旨在是详尽的或限制本发明。因此，本发明的范围应该不参考本文描述确定，而应该参考所附权利要求、连同这些权利要求有权获得的等效物的全部范围来确定。本披露内容的所有文章和参考，包括专利申请和出版物，出于所有目的均通过引用结合在此。其他组合也是可能的，只要将是从以下权利要求中收集的，由此这些组合还通过引用结合在本书面说明中。
复合材料，诸如如本文讨论的材料，可具有广泛范围的应用，如需要声吸收的应用。希望减少穿过材料的空气渗漏时也可以采用这些材料。例如，并且不充当限制，声学材料可以用于汽车应用，发电机组发动机舱，商务车辆发动机，驾驶室内区域，建筑应用，以及甚至加热、通风和空调(HVAC)应用中。材料可适于在风道中使用。复合材料可以适于(但不限于)用作车辆中的声衰减材料，衰减源自机动车辆的车厢外部并朝向车厢内部传播的声音。复合材料可适于衰减风道内或周围的声音。复合材料可以提供声吸收，使得流过风道的空气听不见或比流过另一种介质时听得见得更少。复合材料可用于机械装置和设备绝缘、机动车辆绝缘、家用电器绝缘、洗碗机和商业壁和天花板。例如，复合材料可以用在车辆的发动机腔中，内部和外部缓冲板上以及车厢中的地毯下面。复合材料可以在驾驶室内部使用以提供吸音。复合材料可用于其中较轻重量的声学材料是所希望的任何应用中。复合材料可以用作内部装饰内件，在这种情况下，可能需要用某种形式的装饰织物或其他覆盖物面向声学片材。声学片材可以与其他声吸收材料组合使用。复合材料也可用作声学插接板材料或天花板贴砖。
复合产品，如复合声学材料，可以至少部分地由具有相对高的气流阻力的多孔柔软片材或具有基本上小于柔软片材的气流阻力的多孔本体吸收体或间隔材料形成，或由两者共同形成。用于生产此类复合产品的方法包括在标题为“Thermoformable AcousticProduct[可热成形的声学产品]”的共同拥有的国际申请号PCT/AU2005/000239(公布为WO/2005/081226)中列出的那些，由此将其内容通过引用并入本文。
总体上，用于声吸收的材料(例如，声学复合材料、非织造材料、织造材料等，或其组合)必须展现透气度特性。关键特征包括气流阻力(对穿过材料的气流的阻力)、弯曲度(材料内声波的路径长度)和孔隙率(空隙与体积比)。对于纤维材料，气流阻力是控制声吸收的重要因素。然而，如本文披露的复合材料的层具有不同的透气度特性。例如，一个或多个层可允许空气穿过材料或材料的孔。一个或多个层可以抑制空气穿过材料。这可以允许声吸收，而不允许空气穿过材料逸出。所得结构可以是不可渗透的复合材料，其中不可渗透的应理解为允许约10％或更少、约5％或更少、或甚至约1％或更少的与该材料接触的空气穿过整个材料。不可渗透可以定义为不允许空气穿过整个材料(即，穿过材料的整个厚度)。通过测量材料一侧上的空气压力和材料另一侧上的空气压力(其中侧面限定材料的厚度)，也可以就压降而言来定义不可渗透性。
测量具体厚度下的具体材料的气流阻力。通过将气流阻力(以瑞利计)除以厚度(以米计)来归一化气流阻力，以得到以瑞利/米测量的气流阻率。ASTM标准C522-87和ISO标准9053涉及用于确定声吸收材料的气流阻力的方法。在所描述实施例的上下文中，以mks瑞利计测量的气流阻力将用于指定气流阻力；然而，其他方法和测量单位同样有效。在所描述实施例的上下文中，可以设想气流阻力和气流阻率也分别代表比气流阻力和比气流阻率。
透气或多孔材料的声吸收系数(SAC)和传声损失(STL)水平可以通过将材料层叠在一起来改进和调节。这些层可具有不同水平的比气流阻力。这些类型的层的构建在整个复合材料的厚度中产生多级声阻抗不匹配的特征曲线。这种不匹配的特征曲线放大了复合材料的噪声降低能力(SAC和STL两者)。不匹配的特征曲线还可以允许空气穿过某些层而不是其他层，使得降低噪声但是空气保留在结构内。出人意料地，结果是比将单独层作为独立单元时的性能总和具有更高的噪声降低和/或声吸收水平。因此，材料层产生通常协同效应以改进声吸收性能。
通过利用多层复合材料的协同性能，与传统的单层或双层声学材料(例如，非面或单一低气流阻力(AFR)面开孔泡沫或者单一稀松布低AFR面纤维)相比，可以减少每层中的材料质量。减少形成复合材料的一个或多个层的基质中的纤维质量可以降低材料成本和/或制造成本，因为较轻的重量层可以比较重的重量层更快地生产。
多层系统的性能可以与传统材料的性能大致相同或甚至可以超过传统材料的性能。然而，多层系统可以允许比传统材料更低的整体复合材料厚度。多层复合材料的较低厚度可以使其更好地适配到包装空间受限区域中。可以实现运送改进，因为如与较重和/或较厚的声吸收产品相比，可以在有限的体积内运送具有相同或更大的声学性能的更多的材料。复合材料可以起到吸收声音以降低噪声的作用。复合材料可包括一个或多个层，并且优选多个层。这些层可以具有不同的材料。一些层可以具有相同的材料。形成层的材料的类型，层的顺序，层的数目，层的厚度或其组合可以基于每种材料的耐气流特性，整体复合材料的所需耐气流特性，复合材料的所需重量、密度和/或厚度(例如，基于将要安装复合材料于其中的车辆中可用的空间)或其组合来选择。例如，一些层可具有较低的气流阻力，而其他层可具有较高的气流阻力。具有不同耐气流特性的层的分层可以通过整个声学复合材料产生多阻抗声学不匹配的特征曲线，这提供了复合材料的改进的噪声降低能力。因此，可以布置这些层，使得较高的比气流阻力的层与不同的比气流阻力(例如，较低的气流阻力)的一个或多个层连接或相邻。
本文描述的任何材料可以充当复合材料的一个或多个层。本文描述的任何材料可以与本文描述的其他材料组合(例如，在复合材料的同一层或不同层中)。复合材料可包括多个层，其中一些或全部用于不同的功能或为该复合材料提供不同特性(当与该复合材料的其他层相比时)。将具有不同特性的材料层组合的能力可允许基于应用定制该复合材料。例如，一个或多个层可以为由其形成的复合材料或结构提供结构特性。一个或多个层可以为由其形成的复合材料或结构提供耐气流特性。一个或多个层可以为由其形成的复合材料或结构提供不可渗透特征。一个或多个层可以提供绝缘性。一个或多个复合层可包括一种或多种粘合剂材料(例如，作为层的纤维的一部分或作为层中或层上的单独元件)，用于将纤维粘合在一起、用于将层粘合在一起、用于将由复合材料形成的结构粘合在一起、或其组合。一个或多个复合层可以支撑饰面材料或顶层，如箔或膜层。一个或多个复合层可以提供耐热性(例如，如果复合材料位于暴露于高温的区域中)。一个或多个复合层可以为复合材料提供硬度。一个或多个复合层可以为复合材料提供柔性和/或柔软性。一个或多个复合层可以直接附接至基底的壁或表面上以提供吸音。一个或多个复合层可以是已知展现声吸收特征的任何材料。一个或多个复合层可以至少部分地由纤维材料形成。一个或多个复合层可以至少部分地形成为材料网(例如，纤维网)。一个或多个复合层可以由非织造材料形成，如短纤维非织造材料。一个或多个复合层可以是膜或箔，如可热成形的膜或箔。一个或多个复合层可以是多孔本体吸收体(例如，通过梳理和/或搭接工艺形成的膨松多孔本体吸收体)。可以通过气流成网形成一个或多个复合层。复合材料的一个或多个层或一个或多个部件可以通过注射模制来形成。注射模制的零件或层可以粘附或紧固在例如复合材料上。复合材料(或一个或多个复合层)可以是工程3D结构。从这些潜在的层可以清楚看到，在产生满足最终用户、客户、安装者等的特定需求的声学材料时是非常灵活的。
复合材料的一个或多个层可具有相对高的气流阻力，以对入射在材料上的声压波呈现声阻抗。应管理透气度以确保可预测且一致的性能。这可以通过管理纤维大小、类型和长度(除其他因素以外)来实现。在一些应用中，通过将多种不同密度的非织造材料组合在一起以形成复合产品，可以实现想要的透气度水平。具有低渗透性或甚至基本上没有渗透性的材料与具有高渗透性的材料的组合可用于实现局部反应性声学行为。本发明的复合材料考虑了材料的组合，这些材料包括一个或多个膜或箔层；一个或多个芯材料层；一个或多个非织造材料层；或其组合。
复合材料的一个或多个层可以是膜、箔或饰面层压体。膜、箔或饰面层可以起到不可渗透层的作用，使得基本上防止空气穿过该层(即，使得约10％或更少、约5％或更少、或约1％或更少的所有空气都穿过该层)。该层可以为复合材料提供保护特性。形成该层的该一种或多种材料可以为该层或整体复合材料提供可热成形的特性，例如使得该复合材料可以成形为三维结构。该层可以总体上是固体层。该层可以由一个或多个层或多个层形成。
膜、箔或饰面层压体可以是不可渗透的。在此种情况下，气流阻力将是无限的、或接近无限的。因为气流阻力与透气度的倒数成比例。对于不可渗透材料，由于透气度可以是0或约为0，气流阻力将是无限的。膜、箔或饰面层的透气度可以是在200Pa下约0L/m2/s或更大、约50L/m2/s或更大、或约100L/m2/s或更大。膜、箔或饰面层的透气度可以是在200Pa下约400L/m2/s或更小、约300L/m2/s或更小、或约250L/m2/s或更小。
可以将膜、箔或饰面层压体施加到另一个复合层上，该复合层可以充当饰面。膜可以是任何聚合物膜，例如聚酯(例如PET)膜、聚氨酯膜或两者都有。虽然称为一个层，但是膜、箔或饰面层压体本身可以由一个或多个层形成。该层的不可渗透性可以通过多层膜实现，如由热塑性聚氨酯和热塑性聚酯弹性体基层形成的膜。例如，膜、箔或饰面层压体可包括1个或更多个层、2个或更多个层、或3个或更多个层。膜、箔或饰面层压体可包括15个或更少个层、12个或更少个层、或10个或更少个层。箔或膜层可以展现出高的热阻挡特性并且可以在极端温度下保持稳定。示例性膜层包括APT 9924，从Advance PackagingTechnologies(Waterford,Michigan)(高级封装技术公司(沃特福德，密歇根州))可获得；或TC 4070CX 20B/A，从Prochimir Technical Films(Pouzauges,France)(Prochimir技术膜公司(普佐日，法国))可获得。
膜可以是反射膜。饰面层压体可以是箔(例如，增强箔、金属箔或两者)。可以将箔层压到另一个复合层上。例如，箔可以是层压增强铝箔。可以将该层施加在复合材料的其他层上，以提供局部热反射，而不会显著牺牲下面复合材料的特性，并且不会降低现有基材(一个或多个复合层)的吸音能力。对于声学复合材料的最外层，为了提供热反射特性并保护下面的复合层，最外层可以是金属化的或镀铝的。最外层本身可以是金属的(例如，使得可能不需要附加的金属化或镀铝步骤)。
膜、箔或饰面层可以附接至一个或多个纤维层，如芯层、非织造层或两者上。构成复合材料的一个或多个层的纤维可具有约0.25旦尼尔或更大、约0.5旦尼尔或更大、或约1旦尼尔或更大的线性质量密度。构成复合材料或其一个或多个层的材料纤维可以具有约150旦尼尔或更小、约120旦尼尔或更小、或约100旦尼尔或更小。某些层可具有比其他层更高的平均旦尼尔。平均旦尼尔可取决于所用的纤维。例如，具有天然纤维的层可具有约100旦尼尔±约20旦尼尔的平均旦尼尔。纤维可具有约0.5mm或更大、约1.5毫米或更大、或甚至最高达约70毫米或更大的短纤维长度(例如，对于经梳理的纤维网)。例如，纤维的长度可以在约30毫米与约65毫米之间，其中平均或一般短纤维长度为约50或51毫米，或纤维梳理工艺中使用的任何典型长度。层内的纤维长度可以变化。例如，芯层可具有范围从约1mm或约120mm的纤维。所用纤维的长度可取决于形成层的加工。例如，梳理层和/或针刺层可能要求一定长度的纤维(例如，至少一些纤维具有约30mm或更长的长度)。短纤维可用于一些其他非织造工艺，如气流成网形成纤维网。例如，一些或所有纤维可以具有粉末状稠度(例如，其中纤维长度为约0.25mm或更大、约0.5mm或更大、或约1mm或更大；约5mm或更小、约4mm或更小、或约3mm或更小)。可以将不同长度的纤维组合以形成复合层。纤维长度可以根据应用、所希望的声学特性、声学材料的尺寸和/或特性(例如，复合层的密度、孔隙率、想要的气流阻力、厚度、大小、形状等)、或其任何组合而变化。较短纤维的更有效的填充可以令孔大小更容易控制，以便实现想要的声学特征、气流特征或两者。
形成一个或多个复合层的纤维可以是天然纤维或合成纤维。合适的天然纤维可包括棉、黄麻、羊毛、纤维素和陶瓷纤维。合适的合成纤维可包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、尼龙、芳族聚酰胺、酰亚胺、丙烯酸酯纤维或其组合。复合层材料可包括聚酯纤维，如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，和共聚酯/聚酯(CoPET/PET)粘合剂双组分纤维。纤维可以是100％原纤维，或者可以含有从使用后循环再生的纤维(例如，最高达约90％的使用后循环再生的纤维)。
复合材料的一个或多个层可包括多个双组分纤维。双组分纤维可包括芯材料和围绕该芯材料的鞘材料。鞘材料可具有比芯材料更低的熔点。至少部分纤维材料网可以通过将材料加热到一定温度来软化至少一些双组分纤维的鞘材料而形成。加热纤维网以软化双组分的鞘材料的温度可取决于鞘材料的物理特性。对于聚乙烯鞘，温度可为约140℃至约160℃。对于聚丙烯鞘，温度可以更高(例如，约180℃)。双组分纤维通过切碎挤出的双组分纤维形成短长度。双组分纤维可具有约25％至约35％的鞘与芯的比率(以横截面积计)。
复合材料的一个或多个层的纤维可以与合适的添加剂共混或另外与合适的添加剂组合，这些合适的添加剂例如但不限于其他形式的再循环的废物、原(非再循环的)材料、粘结剂、填充剂(例如矿物填充剂)、粘合剂、粉末、热固性树脂、着色剂、阻燃剂、较长的切段纤维、尼龙、粘胶、活性炭、其他聚合物等。这些层本身可以由这些材料中的任何一些单独或组合形成。复合材料的纤维或层可以经受附加的处理，以使所得结构适用于在卫生应用中使用。
形成复合材料的一个或多个层的纤维可以使用非织造工艺形成为非织造网，这些工艺包括例如共混纤维(例如，共混双组分纤维、常规切段纤维、或其组合)、梳理、搭接、气流成网、机械形成、或其组合。可以使用常规工艺打开和共混一个或多个复合层的纤维。纤维可以在纤维网的结构内共混。梳理网可以交叉搭接或垂直搭接，以形成体积大的非织造网。例如，可以根据如“Struto”或“V-搭接”的工艺垂直搭接梳理网。这种构造在复合吸音体的厚度方向上提供了具有相对高的结构完整性的网，从而使网在施加期间或使用中散开脱落的可能性最小化。梳理和搭接工艺产生非织造纤维层，该非织造纤维层具有良好的通过竖直截面的抗压性，并且能够进行较低质量的声学处理，尤其是在不向基质中添加大量纤维的情况下放样至更高的厚度。考虑了少量中空共轭纤维(即，以小百分比)可改进放样能力和弹性以改进声吸收。此种布置还提供了实现具有相对低的本体密度的低密度网的能力。也可以生产气流成网或机械形成的网，然而如与气流成网相比，通过搭接工艺形成本体层可以在较低的重量(或较低的密度)下使更高的厚度成为可能。然后可以将网热粘合、空气粘合、机械固结等、或其组合，以形成有粘着力的非织造绝缘材料。
纤维可用于形成芯材料。本发明的芯材料可以由纤维(包括短纤维)的共混物形成。芯层可以是基于短纤维技术(基于SFT)的材料。基于SFT的材料可以使用任何用于布置纤维的工艺形成，如重力沉积、气流成网、梳理、搭接、或其任何组合。基于SFT的材料可以是致密的，如通过压缩材料、压延材料，或采用另一种压制方法的另一种。
在一些应用中，使用较短纤维可具有与声学材料的性能相关的优点。使用短纤维实现的所选气流阻率可显著高于常规非织造材料的气流阻率，该常规非织造材料基本上仅包括具有例如从至少约30mm且小于约100mm的长长度的常规切段纤维。不受理论的限制，据信由于短纤维能够比长纤维更有效地(例如，更致密地)填充在非织造材料中，因此可以使得气流阻力得到意料之外的增加。较短的长度可以降低纤维填充中的无序程度，因为它们在生产期间分散到表面(如传送机)上或预成型的网中。材料中纤维的更有序填充可以进而导致气流阻率的增加。特别地，纤维填充的改进可以在非织造材料的纤维之间实现减小的间隙空间，以产生迷宫结构，该迷宫结构形成用于空气流过材料的曲折路径，从而提供所选的气流阻力、和/或所选的气流阻率。因此，可以生产相当轻质的非织造材料，而没有难以接受的性能牺牲。
复合材料可包括一个或多个透气层。透气层可以是适于面向气流源或直接接触空气流的层，从而允许空气行进到复合材料的其他层(例如芯)。层可以例如限定风道的腔。层可以是柔性材料，其可以为复合材料提供柔性。
透气层可以由非织造材料形成。该层可以由纺织材料形成。可以通过单独针刺或与本文描述的或本领域已知的任何形成层的方法组合来形成该层。可以使用一种或多种方法压缩该层，如使用压机、层压机、压延辊组等。可以在热成形步骤中压缩和熔化该层。该层可以使用任何非织造技术形成。例如，可以将该层纺粘、熔喷、交叉成网、压缩气流成网、SMS、水刺、直接成网、湿法成网、干法成网等、或其组合。该层可以由能够彼此机械或热粘合的任何纤维形成。
复合材料可包括位于膜、箔或饰面层与芯材料层之间的任选附加的透气层。该层可以增强层之间的声阻抗不匹配，尤其是当放置在芯材料与膜、箔或饰面层材料之间时。因为该层是可渗透的，它还可以在膜、箔或饰面材料与芯材料层之间起到类似气隙的作用以进一步增强吸音，因为允许声波穿过内部透气材料、芯材料层和任选附加的透气层并且从膜、箔或饰面材料反射并返回到任选的透气层和芯材料层(和任何附加层)。
每个复合层可以具有根据成品复合层(和/或整体复合材料)必需的物理特性和想要的透气度特性选择的厚度和密度。复合层可以是任何厚度，取决于应用、安装位置、形状、使用的纤维(以及复合层的放样)或其他因素。复合层的密度可部分取决于掺入包含该层的材料(如非织造材料)中的任何添加剂的比重、和/或添加剂构成的最终材料的比例。本体密度通常是纤维的比重与由纤维产生的材料的孔隙率的函数，可以认为其代表纤维的填充密度。复合材料的总厚度可取决于单独层的数目和厚度。复合材料是有益的，因为可以调节厚度和特性以具有想要的重量、厚度和声学和/或结构特性。可以定制复合材料。定制包括层数目、层类型和层压缩程度。
考虑到可以如本文描述的使用的层的类型，多层系统可以改变复合材料的层之间的比气流阻力，以增强声吸收、减少来自复合材料的空气渗漏、或两者。多层系统可具有顶层或外层(例如，箔或膜层)，以及顶层下方的一个或多个层(例如，一个或多个纤维层，如芯层，诸如柔性纺织非织造材料的透气层，或两者)。复合材料的顶层或外层可以是具有高气流阻力的层，或者可以是基本上不可渗透的。例如，顶层或外层可具有在200Pa下约0L/m2/s至约250L/m2/s的透气度。顶层或外层可以是膜、饰面层压体或箔。
复合层可以粘合在一起以产生成品复合材料。可以热活化层中的一个或多个。例如，可以在空气循环烘箱中活化层。可以通过加热系统活化层。可以通过IR加热来活化层。然后可以将层压缩至所希望的厚度。例如，压缩可以通过层压工艺或压延工艺进行。一个或多个层可以通过层中存在的元件粘合在一起。例如，层中的粘合纤维可用于将层粘合在一起。一个或多个层中的双组分纤维的外层(即，鞘)在施加热量时可软化和/或熔化，这可导致单独层的纤维彼此粘附和/或粘附到其他层的纤维上。可以使用一种或多种粘合剂来连接两个或更多个层。粘合剂可以是粉末，或者可以例如以带、片材或作为液体施加。
考虑了组装复合层，使得膜、箔或饰面是复合材料的最外层，其中最外应理解为意指背离空气流、与最内层相反。透气层，如针刺非织造材料，可以是复合材料的最内层，其中最内应理解为意指面向空气流。芯材料层可以夹在膜、箔或饰面层与透气层之间。任选附加的透气层可以放置在膜、箔或饰面层与芯材料层之间。
考虑了其他层布置。例如，层可以以另一种顺序布置。复合材料可包括如本文描述的任何层中的两种或更多种。透气层可以由相同的材料形成。透气层可以由不同的材料形成。任何或所有层可以与一个或多个其他层共同延伸。一个或多个层可以仅在相邻层的一部分上延伸。
成品复合材料可以形成为片材。由于任何或所有层可包含一种或多种热塑性和/或热固性材料(例如，粘结剂)，因此可将复合材料加热并热成形为特定形状的热成形产品。复合材料(和/或其层)的声学特性可能受到复合材料形状影响。复合材料或其一个或多个层可以总体上是平坦的。可以将成品复合材料制成切割到印刷的二维平坦零件，以便安装到最终用户、安装者或客户的组件中。复合材料可以形成为任何形状。例如，复合材料可以模制成匹配其通常将安装的区域的形状。可以将成品复合材料模制成印刷成三维形状，以便安装到最终用户、安装者或客户的组件中。模制产品的三维几何形状可提供附加的吸音效果。三维形状可以提供结构刚度和空气空间。
例如，复合材料的一个或多个片材可形成总体上中空的构件，如风道，其中复合材料限定一个或多个通道，空气或另一种流体可通过该一个或多个通道。可以将单个片材热成形以形成总体上中空的构件。例如，两个或更多个片材可热成形为总体上半球形或半圆形的形状。片材可以形成为在边缘处具有唇缘部分，并且片材可以在唇缘部分处连接在一起以形成整圆形状、椭圆形状或其他中空形状。箔或膜层可以布置成面向外，以减少或防止空气从总体上中空的构件(如风道)渗漏。
成品结构可包括一个或多个特征，用于将结构固定在想要的组件中。例如，风道的结构可包括一个或多个孔(例如，形成在唇缘部分中)，用于接收紧固件。结构可以包括模制、粘附、紧固或以另外附接到结构的外层的一个或多个特征，这可以允许该结构被夹紧或卡扣到组件的另一个元件上。结构可包括切口或其他特征，其允许温度传感器测量和调节流过管道的空气。成品结构可以包括一个或多个桥区段以连接两个或更多个诸如风道的元件。成品结构可以在组件内提供结构支撑。成品结构可用于支撑其他零件。成品结构可以展现出抗压性以维持管道的形状、以维持组件内其他元件的支撑、或两者。
从层叠复合层得到的成品组装复合材料可以是更轻重量且更高性能的复合材料(例如，如与更致密、更重和/或更厚的膨松层，如传统使用的那些相比)。复合材料可具有比传统的声吸收材料更好的价值定位(例如，性价比)。成品复合材料包括可经由许多方法调节其特性的材料。可以通过使用一种或多种具有高比气流阻力的材料来进行调节。可以通过改变复合材料的每层的厚度、密度、纤维基质、化学过程、粘合方法等来进行调节。考虑了复合材料可具有超过传统使用的其他材料的任何以下优点：更好的非声学特性，如更好的耐温性、水解稳定性、抗压性和抗霉菌性/抗霉性(例如对比泡沫和天然纤维)；更好的抗压性和性能稳定性(例如对比矿棉)；更容易制造和安装(例如对比穿孔金属板)；更容易模制和产生更低的VOC和/或更低的毒性(例如，对比共振的天然纤维和玻璃纤维类产品)；改进的柔性和/或柔软性(例如对比蜂窝结构)；改进的模制成所希望形状的能力(例如对比蜂窝结构)；改进的调节吸收基质的更多参数(如纤维、层、厚度和本体密度)的能力(例如对比蜂窝结构)；在较低的重量或密度下实现较高的厚度(例如，对比通过气流成网形成的蜂窝结构或体吸收层)。
现在转向附图，图1展示了示例性的不可渗透的复合材料10。不可渗透的复合材料10包括非织造材料12，其可以是针刺非织造材料；芯材14，其可以是聚乙烯和聚丙烯混合物；以及箔或膜材料16，其可以是可热成形的。不可渗透的复合材料10形成为片材，然后将其成形为所希望的三维结构。
图2展示了示例性的不可渗透的复合材料10，其具有附加的非织造材料层12，其夹在芯材料14与箔或膜材料16之间。
图3展示了由不可渗透的复合材料10形成的三维结构。不可渗透的复合材料10的两个片材成形并连接以形成具有通道22的风道20，允许空气(或其他流体)通过该通道。不可渗透的复合材料10的片材在唇缘24处连接在一起，并且箔或膜材料16面向外，从而防止空气从风道20渗漏出。风道20包括任选的开口26，其允许风道20固定在组件内，并且适于接收一个或多个紧固件。风道可包括一个或多个附加特征，以提供进入管道内部的入口。例如，开口或其他附件可以固定到管道上，以允许温度计或其他装置穿过管道以测量空气流过的温度。
图4展示了由不可渗透的复合材料10形成的另一种三维结构。不可渗透的复合材料10的片材成形并连接在限定通道22的唇缘24处以形成两个风道20，允许空气或其他流体通过这些风道。风道20通过桥30连接。桥30包括任选的开口26，其适于接收紧固件以将风道20固定在组件内。
在上述申请中列举的任何数值包括以一个单位为增量从较低值到上限值的所有值，前提是在任何较低值与任何较高值之间存在至少2个单位的间隔。作为一个实例，如果阐述组分的量或工艺变量的值，例如像温度、压力、时间等，例如是从1至90、优选从20至80、更优选地从30到70，意指在本说明书中清楚地枚举如15至85、22至68、43至51、30至32等的值。对于小于1的值，视情况而定将一个单位考虑为0.0001、0.001、0.01或0.1。这些仅是确切地意指的实例，并且在本申请中以类似方式清楚地阐述了所枚举的最低值与最高值之间的数值的所有可能组合。除非另有说明，否则所有范围都包括端点和端点之间的所有数字两者。关于范围使用“约”或“近似”适用于范围的两端。因此，“约20至30”旨在涵盖“约20至约30”，包括至少指定的端点。用于描述组合的术语“基本上由……组成”应包括所确定的元件、成分、组分或步骤，以及不会实质上影响组合的基本和新颖特征的此类其他元件成分、组分或步骤。用于描述本文中的元件、成分、组分或步骤的组合的术语“包含”或“包括”还考虑了基本上由元件、成分、组分或步骤组成的实施例。多个元件、成分、组分或步骤可由单个集成元件、成分、组分或步骤提供。可替代地，单个集成元件、成分、组分或步骤可以分成单独的多个元件、成分、组分或步骤。描述元件、成分、组分或步骤的“一个/一种(“a”或“one”)”的披露内容不旨在排除附加的元件、成分、组分或步骤。

Claims (24)

1.一种复合材料，该复合材料包括：
彼此上下层叠的多个离散层，该多个离散层包括：
a.具有一个或多个层的可热成形的箔或膜；
b.芯材料层；以及
c.非织造材料层；
其中该非织造材料层适于面向空气流，并且该芯材料层夹在该非织造材料层与该可热成形的箔或膜层之间。
2.如权利要求1所述的复合材料，其中，该非织造材料层是透气层。
3.如权利要求1或权利要求2所述的复合材料，其中，该非织造材料层是由聚酯纤维形成的柔性纺织材料。
4.如前述权利要求中任一项所述的复合材料，其中，该芯材料层包括具有约12mm或更小的平均纤维长度的短纤维。
5.如前述权利要求中任一项所述的复合材料，其中，该芯材料层由聚烯烃和聚酯基纤维的共混物产生。
6.如前述权利要求中任一项所述的复合材料，其中，该可热成形的箔或膜层基本上是不透气的。
7.如前述权利要求中任一项所述的复合材料，其中，该复合材料展现了在200Pa下约0L/m2/s至约250L/m2/s的透气度。
8.如前述权利要求中任一项所述的复合材料，其中，该可热成形的箔或膜层是由热塑性聚合物形成的多层阻挡膜。
9.如权利要求8所述的复合材料，其中，该可热成形的箔或膜层由热塑性聚氨酯和/或热塑性聚酯弹性体形成。
10.如前述权利要求中任一项所述的复合材料，该复合材料进一步包括位于该可热成形的箔层与该芯材料层之间的附加的非织造材料。
11.如前述权利要求中任一项所述的复合材料，其中，该多个层中的每个层具有与直接相邻的层不同的比气流阻力。
12.如前述权利要求中任一项所述的复合材料，其中，通过在空气循环烘箱中热活化这些层并压缩至所希望的厚度，将该复合材料形成为片材。
13.如权利要求12所述的复合材料，其中，将该片材模制成三维零件。
14.如前述权利要求中任一项所述的复合材料，其中，将该复合材料成形以形成风道，其中该非织造材料层是该风道的内层并且该箔或膜层是该风道的外层。
15.一种风道，该风道包括：
彼此上下层叠的多个离散层，该多个离散层包括：
a.基本上不可渗透的可热成形的箔或膜层；
b.芯材料层；以及
c.非织造材料层；
其中将这些层热成形为总体上中空的形状以限定一条通道，其用于使空气在该通道内通过；
其中该非织造材料层适于面向该空气，并且该芯材料层夹在该非织造材料层与该可热成形的箔或膜层之间。
16.如权利要求15所述的风道，其中，该非织造材料层是透气层。
17.如权利要求15或16所述的风道，其中，该非织造材料层是由聚酯纤维形成的柔性纺织材料。
18.如权利要求15至17中任一项所述的风道，其中，该芯材料层包括具有约12mm或更小的平均纤维长度的短纤维。
19.如权利要求15至18中任一项所述的风道，其中，该芯材料层由聚烯烃和聚酯基纤维的共混物产生。
20.如权利要求15至19中任一项所述的风道，其中，该风道展现了在200Pa下穿过其厚度的约0L/m2/s至约250L/m2/s的透气度。
21.如权利要求15至20中任一项所述的风道，其中，该可热成形的箔或膜层是由热塑性聚合物形成的多层阻挡膜。
22.如权利要求15至21中任一项所述的风道，其中，该可热成形的箔或膜层由热塑性聚氨酯和/或热塑性聚酯弹性体形成。
23.如权利要求15至22中任一项所述的风道，该风道进一步包括位于该可热成形的箔层与该芯材料层之间的附加的非织造材料。
24.如权利要求15至23中任一项所述的风道，其中，该多个层中的每个层具有与直接相邻的层不同的比气流阻力。
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