[发明专利]非织造材料以及制造此类材料的方法

说明书

领域

本领域涉及一种非织造材料连同其制造方法，并且更具体地是一种有效提供声音吸收的适合用作吸音天花板贴砖的非织造材料。

背景

一种典型的吸音天花板贴砖是一种非织造的结构，该结构包括一个用基础纤维、填充剂、以及粘合剂制造的芯层。这些基础纤维通常是矿棉或玻璃纤维。这些填充剂普遍是珍珠岩、粘土、碳酸钙、或纤维素纤维。该粘合剂典型地是纤维素纤维、淀粉、胶乳、或类似的材料。一旦干燥，该粘合剂与其他材料形成粘合以形成一种纤维性网络，这个网络向该芯层提供了结构上的刚度。为了用作一种典型的天花板贴砖，该芯层应该是基本扁平的并且是自支撑的以便被悬吊在一种典型的天花板贴砖网格或类似的结构中。

为了非织造结构适合于吸音天花板贴砖应用，它们总体上满足与防火等级和噪声降低相关的不同的行业标准以及建筑法规。例如，行业标准典型地限定天花板贴砖具有根据ASTM E84的A类防火等级，该等级总体上要求火焰蔓延指数小于25并且烟雾发展指数小于50。关于噪声降低，行业标准典型地限定吸音天花板贴砖具有的根据ASTM C423的噪声降低系数为至少约0.55。

吸音天花板贴砖常见地是通过湿铺法形成，该方法使用一种水性介质来输送贴砖组分并使其形成一个非织造的网片，该网片被用来形成吸音天花板贴砖的芯层。这种基本方法包括：首先将不同贴砖成分掺混成一种水性浆料。然后将该水性浆料输送至一个流浆箱并分布在一个流动的多孔丝网上，以形成一个具有所希望的大小及厚度的均匀的毡片。然后去除水并将该毡片干燥。接着通过切开、冲压、向该贴砖涂覆和/或层压一个饰面来将该干燥过的毡片最终处理成这个天花板贴砖结构。在该湿铺法中，水充当了这些不同的贴砖成分的输送介质。这种湿铺法是可接受的，因为可以获得高的生产速度而且因为可以使用低成本的原材料(例如，再循环的新闻用纸纤维、再循环的瓦楞纸、碎屑聚酯纤维、棉短绒、废弃织物、以及类似物)。然而，使用水来制造吸音天花板贴砖呈现了多个缺点，致使该方法以及所形成的产品达不到令人希望的程度。

该湿铺法使用了大量的水来输送这些组分并使其形成该天花板贴砖结构。该大量的水必须在最后从产品中去除。因此，大多数湿法通过一个或多个步骤的自由排水、真空、压缩、和/或蒸发来调节水的去除。这些方法步骤必然引起大的能量需求来输送并去除这些水。照这样，运用大体积的水来形成贴砖、连同随后对这些水的去除和蒸发致使这种典型的湿铺法因为高的设备及运行成本而是相对昂贵的。

使用湿铺法也难以形成一种具有高的吸声特性的吸音天花板贴砖。在湿铺法中，所形成的天花板贴砖由于该湿铺配方中的这些成分的性质而倾向于具有一个密封的表面。具有一个密封表面的天花板贴砖一般会具有不够有效的吸音屏障，因为该贴砖是不够多孔的，这致使该贴砖比较不能吸收声音。该密封的贴砖表面实际上可能反射声音，这在吸音天花板贴砖中是一个不希望的特征。

相信这些不希望的吸声特征会从该湿铺法中典型地使用的这些贴砖成分的亲水性质而发生。纤维素纤维(例如，再循环的新闻用纸)，在天花板贴砖中常用作低成本的粘合剂和填充剂，是高度亲水性的并且吸引了大量的水。一部分是由于此类亲水性组分，湿铺的贴砖典型地具有约65％至约75％的高的入口湿度含量(tipple moisture content)(即，该板直接在进入干燥烘箱或烘干炉中之前的湿度水平)，这增大了在干燥过程中蒸发的要求。其结果是，在干燥过程中因为水从这些亲水性组分中被去除，在这些贴砖成分上产生了高的表面张力。水作为一种极性分子赋予了其他组分表面张力。这种表面张力一般会造成贴砖表面以不够多孔的结构被密封。人们相信表面张力会将贴砖中的要素彼此拉近，从而使该结构致密化并在该方法中封闭这些贴砖孔隙。因此，湿铺生产的天花板贴砖要求进一步的处理来将贴砖穿孔，以实现可接受的噪声降低。因此，尽管由于提高的生产速度以及使用低成本材料的能力，湿铺法是可接受的，但是当对产品要求吸音特性时，使用水作为一种输送介质致使该方法以及得到的产品不够有成本效益。

在某些情况下，在吸音天花板贴砖中也可以使用一种胶乳粘合剂，并且它在使用矿棉作为基础纤维的湿铺法中经常是优选的。然而，胶乳一般是天花板贴砖配方中所采用的最昂贵的成分，因此，希望的是限制使用这种相对高成本的成分。在天花板贴砖中常用的其他粘合剂是淀粉以及如以上描述的纤维素纤维。然而，淀粉和纤维素是亲水性的并且趋向于在处理过程中吸引水并且产生以上描述的高表面张力的问题。