Багатошаровий нетканий звукопоглинальний матеріал

1. Багатошаровий нетканий звукопоглинальний матеріал, який містить резонансну мембрану і щонайменше один шар волокнистого матеріалу, який відрізняється тим, що резонансна мембрана утворена шаром (2) нановолокна діаметром до 600 нм і питомою вагою від 0,1 до 5 г/м2. C2 2 (19) 1 3 метром від 0,05 до 5 мікрометрів. Такі волокна зазвичай мають широкий діапазон діаметрів, та дуже незначний їх відсоток може мати діаметр до 1 мікрометра. Дані щодо низької ефективності, близько 10% поглинання звуків низької частоти, також відповідають цьому факту. З JP 2003049351 відомий багатошаровий звукопоглинальний матеріал, який містить кілька шарів нетканих матеріалів та кілька шарів поліестерових волокон з діаметром, який отримують методом плавлення та дуття, при якому найменший діаметр волокна складає близько 1 мікрометра. Недоліком цього матеріалу з те, що він спеціально призначений для поглинання звуку середньої частоти, а саме від 1000 до 4000Гц. Завдання винаходу - виключити або мінімізувати недоліки та створити матеріал, придатний при його невеликій товщині поглинати звуки як високої так і низької частоти. Завданням винаходу є створення багатошарового звукопоглинального матеріалу, який містить резонансну мембрану та щонайменше додатково один шар волокнистого матеріалу, при цьому резонансна мембрана формується шаром нановолокон діаметром до 600 нанометрів і питомою вагою від 0,1 до 5г/м2, а резонансна мембрана разом з щонайменше одним шаром волокнистого матеріалу утворюється за допомогою перехресного накладення для досягнення необхідної товщини та питомої ваги. При цьому, краще, якщо шар нановолон створюється шляхом електростатичного формування з полімерного розчину, оскільки шар нановолокон може використовуватися в основному шарі волокнистого матеріалу під час формування, та, відповідно, зв'язуватися з ним. Шар основи волокнистого матеріалу згідно п. З переважно створений щонайменше одним шаром кардочесаної волокнистої павутини, яка складається з волокон діаметром від 10 до 45 мікрометрів і питомою вагою від 5 до 100г/м2. Для збільшення поглинальних властивостей шар нановолокон зв'язується кожною стороною з шаром кардочесаної волокнистої павутини, яка складається з волокон діаметром від 10 до 45 мікрометрів і питомою вагою від 5 до 100г/м2. Звукопоглинальний матеріал згідно даного винаходу поглинає звук низьких частот і одночасно не втрачає здатність поглинати звуки вищих частот; завдяки цій властивості, яка основана на ефекті резонансу шару нановолокна, що пружно демпфований шаром основи, який переважно утворений кардочесаною волокнистою павутиною, матеріал за своїми характеристиками перевершує відомі донині матеріали. Приклади виконання винаходу схематично показані на прикладених фігурах· на Фіг.1 зображено поперечний розріз матеріалу, який виготовлено з кардочесаної волокнистої павутини і шару нановолокна, Фіг.2 - поперечний розріз матеріалу, який виготовлено з кардочесаної волокнистої павутини і шару нановолокна, та додаткового шару кардочесаної волокнистої павутини, Фіг.3 - поперечний розріз матеріалу, який виготовлено з кардочесаної волокнистої павутини і шару нановолокна, та двох 89533 4 додаткових шарів кардочесаної волокнистої павутини, Фіг.4 - поперечний розріз матеріалу, який виготовлено з кардочесаної волокнистої павутини і шару нановолокна, та трьох додаткових шарів кардочесаної волокнистої павутини, Фіг.5-11 відображають залежність коефіцієнта поглинання звуку від частоти звуку та питомої ваги шару нановолокна прикладів 1-7. Згідно Фіг.1 багатошаровий нетканий звукопоглинальний матеріал містить резонансну мембрану, утворену шаром 2 нановолокон діаметром до 600 нанометрів та питомою вагою від 0,1 до 5г/м2, створених електростатичним формуванням, i шар 1 волокнистої кардочесаної павутини, при цьому переважно шар і волокнистої кардочесаної павутини є шаром-основою, на який під час електростатичного формування накладається шар 2 створюваних нановолокон, після чого обидва шари з'єднуються відомим способом у камері з високим температурним режимом. Згідно Фіг.2 на матеріал Фіг.1 нанесено шар 3 кардочесаної волокнистої павутини, а саме на шар 2 нановолокон, що спочатку був відкритий. У подальших прикладах втілення, шар 3 може бути подвійним -див. Фіг 3, або потрійним - див Фіг. 4. Для досягнення необхідної товщини і питомої ваги готового звукопоглинального нетканого матеріалу, переважно після створення окремих шарів у відповідності до Фігур 1-4, матеріал формується за допомогою перехресного накладення шарів до необхідної товщини та питомої ваги. Шар 2 нановолокон виконує функцію акустичної резонансної мембрани, яка вібрує на низькій частоті, що досягається завдяки нанорозмірам простору між волокнами. Попадання звукової хвилі на акустичну резонансну мембрану призводить до її примусової вібрації з максимальною амплітудою у разі виникнення резонансу, разом з тим, сусідні шари 1 та 3 кардочесаної волокнистої павутини забезпечують достатнє демпфування вібруючої мембрани, при цьому максимальна кількість звукової енергії, зібраної в резонаторі, перетворюється в тепло. Шар 1 та/або 3 кардочесаної волокнистої павутини не тільки забезпечує достатній рівень демпфування вібруючої мембрани, створеної шаром 2 нановлокон, але й поглинає звуки вищих частот. Шари 1, 2 та 3 зв'язуються в одну резонансну систему через накладення один на одного окремих шарів 1, 2 та 3 шляхом їх з'єднання наприклад у камері з високотемпературним режимом. При накладенні резонансних елементів, створюється матеріал, який завдяки резонансній мембрані, створеній шаром 2 нановолокон, поглинає звук низьких частот, і шарами 1 та/або 3 волокнистого кардочесаного матеріалу - звук високих частот. Тканина згідно винаходу має високі показники коефіцієнтa поглинальної здатності і звуків низьких, і звуків високих частот, при цьому можливо пристосовувати товщину та питому вагу матеріалу до різних потреб. Конкретні приклади виконання звукопоглинального матеріалу згідно даного винаходу наведені нижче. Приклад 1 5 Звукопоглинальний матеріал містить шар 1 кардочесаної волокнистої павутини з питомою вагою 11 100г/м2, що вироблена на кардопрочісувальному станку для бікомпонентного волокна покритого типу, що складається з поліефірної серцевини та кополіефірного покриття товщиною 5,3 dtex. На цей шар 1 волокнистої павутини шляхом електростатичного формування накладається шар 2 нановолокон питомою вагою 2г/м2. На два підготовлені таким чином шари 1 і 2 зі сторони шару 2 нановолокон накладається шар 3 кардочесаної волокнистої павутини. Потім створюється основний матеріал згідно Фіг.2 і відповідно формується за допомогою перехресного накладення в звукопоглинальний матеріал загальною товщиною 25мм і питомою вагою 630г/м2. Звукопоглинальний матеріал проходить через камеру з високим температурним режимом при температурі циркулюючого повітря 140°С, та, таким чином, сусідні шари взаємозв'язуються. Такий звукопоглинальний матеріал може містити шар 2 нановолокон питомою вагою від 2г/м2 до 0,1г/м2. Фіг.5 показує залежність коефіцієнта поглинання звуку від частоти звуку і питомої ваги шару 2 нановолокон безпосередньо для звукопоглинального матеріалу прикладу 1, при цьому крива N1 виражає цю залежність для шару 2 нановолокон питомою вагою 2г/м2, крива N2 для шару 2 нановолокон питомою вагою 1г/м2, крива N3 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,5г/м2, крива N4 для шару нановолокон питомою вагою вагою 0,3г/м2 і крива N5 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,1г/м2. Крива Ρ показує цю залежність для матеріалу з лише одним шаром кардочесаної волокнистої павутини, тобто без використання шару 2 нановолокон. З характеристик окремих кривих можна вибрати склад звукопоглинального матеріалу відповідно до фактичних потреб. Приклад 2 Звукопоглинальний матеріал Фіг.1 містить шар 1 кардочесаної волокнистої павутини питомою вагою 11г/м2, що вироблена на кардопрочісувальному станку для бікомпонентного волокна покритого типу, що складається з поліефірної серцевини та кополіефірного покриття товщиною 5,3 dtex. Шар 2 нановолокна питомою вагою від 2 до 0,1г/м2 накладають на шар 1 волокнистої павутини шляхом електростатичного формування, використовуючи спосіб з прикладу 1. Матеріал двох шарів 1 та 2 потім формують шляхом перехресного накладення в звукопоглинальний матеріал загальною товщиною 35мм і питомою вагою 630г/м2, після чого піддають тепловому впливу з прикладу 1, яким з'єднують сусідні шари. Залежність коефіцієнта поглинання звуку такої частоти та питомої ваги шару 2 нановолокон безпосередньо для матеріалу згідно прикладу 2 зображено на Фіг.6, при цьому крива J3 виражає цю залежність для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,5г/м2, крива J4 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,3 г/м2, і крива J5 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,1г/м2. Приклад 3 Звукопоглинальний матеріал приготований за прикладом 1, при цьому шар 2 нановолокон із пи 89533 6 томою вагою від 2 до 0,1 г/м2 нанесений шляхом електростатичного формування на основний шар кардочесаної волокнистої павутини. На два шари 1. та 2, що приготовані таким чином, наносять шар 3 кардочесаної волокнистої павутини зі сторони шару 2. Після цього матеріал формують згідно Фіг.2, таким чином сформований шляхом перехресного накладення звукопоглинальний матеріал загальною товщиною 35мм і питомою вагою 630г/м2, після чого його піддають тепловому впливу з прикладу 1. Залежність коефіцієнта поглинання звуку від частоти та питомої ваги шару 2 нановолокон для звукопоглинального матеріалу за прикладом 3 показана на Фіг.7, при цьому крива N1 виражає цю залежність для шару 2 нановолокон питомою вагою 2г/м2, крива N2 для шару 2 нановолокон питомою вагою 1г/м2, крива N3 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,5г/м2, крива N4 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,3г/м2 і крива N5 для шару 2 нановолокон питомою 0,1г/м2. Крива Ρ виражає цю залежність для тканини, що містить тільки шар кардочесаної волокнистої павутини, тобто без використання шару 2 нановолокон. Приклад 4 Звукопоглинальний матеріал приготований за прикладом 1, при цьому шар 2 нановолокон із питомою вагою від 2 до 0,1г/м2 нанесений шляхом електростатичного формування на основний шар кардочесаної волокнистої павутини. На два шари 1. та 2, що приготовані таким чином, наносять два шари 3 кардочесаної волокнистої павутини з боку шару 2 нановолокон Після цього матеріал формують згідно Фіг.3, таким чином сформований шляхом перехресного накладення звукопоглинальний матеріал загальною товщиною 35мм і питомою вагою 630г/м2, після чого його піддають тепловому впливу з прикладу 1. Фіг.8 показує залежність коефіцієнта поглинання звуку від частоти звуку і питомої ваги шару 2 нановолокон безпосередньо для звукопоглинального матеріалу прикладу 4, при цьому крива РР1 виражає цю залежність для шару 2 нановолокон питомою вагою 2г/м2, крива РР2 для шару 2 нановолокон питомою вагою 1г/м2, крива РР3 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,5г/м2, крива РР4 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,3г/м2 і крива РР5 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,1г/м2. Приклад 5 Звукопоглинальний матеріал приготований за прикладом 1, при цьому шар 2 нановолокон із питомою вагою від 2 до 0,1г/м2 нанесений шляхом електростатичного формування на основний шар кардочесаної волокнистої павутини. На два шари і та 2, що приготовані таким чином, наносять три шари 3 кардочесаної волокнистої павутини з боку шару 2 нановолокон. Після цього матеріал формують згідно Фіг.4, таким чином сформований шляхом перехресного накладення звукопоглинальний матеріал загальною товщиною 35мм питомою вагою 630г/м2, після чого його піддають тепловому впливу з прикладу 1. Фіг.9 показує залежність коефіцієнта поглинання звуку від частоти звуку і питомої ваги шару 2 7 нановолокон безпосередньо для звукопоглинального матеріалу прикладу 5, при цьому крива РРР2 виражає цю залежність для шару 2 нановолокон питомою вагою 1г/м2, крива РРР3 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,5г/м2 і крива РРР4 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,3г/м2. Приклад 6 Звукопоглинальний матеріал приготований за прикладом 1, при цьому шар 2 нановолокон із питомою вагою від 2 до 0,1г/м2 нанесений шляхом електростатичного формування на основний шар кардочесаної волокнистої павутини. На два шари 1 та 2, що приготовані таким чином, наносять два шари 3 кардочесаної волокнистої павутини з боку шару 2 нановолокон. Після цього матеріал формують згідно Фіг.3, таким чином сформований шляхом перехресного накладення звукопоглинальний матеріал загальною товщиною 35мм·і питомою вагою 450г/м2, після чого його піддають тепловому впливу з прикладу 1. Фіг.10 показує залежність коефіцієнта поглинання звуку від частоти звуку і питомої ваги шару 2 нановолокон безпосередньо для звукопоглинального матеріалу з прикладу 6, при цьому крива РР1 виражає цю залежність для шару 2 нановолокон питомою вагою 2 г/м2, крива РР2 для шару 2 нановолокон питомою вагою 1г/м2, крива РРЗ для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,5г/м2, крива РР4 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,3г/м2 і крива РР5 для шару 2 нановолокон питомою вагою 0,1г/м2. Приклад 7 Звукопоглинальний матеріал приготований за прикладом 1, при цьому шар 2 нановолокон із питомою вагою від 2 до 0,1г/м2 нанесений шляхом електростатичного формування на основний шар кардочесаної волокнистої павутини. На два шари 1 та 2, що приготовані таким чином, наносять три шари 3 кардочесаної волокнистої павутини з боку 89533 8 шару 2 нановолокон. Після цього матеріал формують згідно Фіг. 4, таким чином сформований шляхом перехресного накладення звукопоглинальний матеріал загальною товщиною 35мм і питомою вагою 450г/м2, після чого його піддають тепловому впливу з прикладу 1. Фіг.11 показує залежність коефіцієнта поглинання звуку від частоти звуку й питомої ваги шару 2 нановолокон безпосередньо для звукопоглинального матеріалу прикладу 7, при цьому крива РРР1 виражає цю залежність для шару 2 нановолокон із питомою вагою 2г/м2 крива РРР2 для шару 2 нановолокон із питомою вагою 1г/м2, крива РРР3 для шару 2 нановолокон із питомою вагою 0,5г/м2 і крива РРР4 для шару 2 нановолокон із питомою вагою 0,3г/м2. Наведені вище приклади використання є суто ілюстративними, і винахід відноситься також до багатошарових звукопоглинальних матеріалів, що мають шари кардочесаної волокнистої павутини з іншою питомою вагою та/або сформовані з інших шарів нановолокон, які мають іншу питому вагу і можуть бути вибрані за потреби. Винахід жодним чином не обмежується описаною кількістю шарів звукопоглинального матеріалу. Показані залежності коефіцієнта поглинання звуку від частоти звуку та питомої ваги нановолокна доводять згідно даного винаходу високу здатність до поглинання звуків матеріалом, особливо в межах від 500 до 60000Гц, при цьому коефіцієнт поглинання звуку коливається від 0,8 до приблизно 1. Винахід може застосовуватися виробниками звукопоглинальних обшивок та компонентів для автомобільної, авіаційної, будівельної промисловості і промислового устаткування, що у порівнянні з відомими на даний час матеріалами показує значно кращі результати щодо забезпечення гігієни оточуючого середовища з точки зору небажаних і шкідливих звуків. 9 89533 10 11 89533 12 13 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 89533 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601