Слоистый звукопоглощающий нетканый материал

011173 Область техники Изобретение касается слоистого звукопоглощающего нетканого материала, содержащего резонансную мембрану и по меньшей мере один следующий слой волоконного материала. Предшествующий уровень техники Звукопоглощающие материалы находят широкое применение в автомобильной, авиационной,строительной и машиностроительной промышленности. Они предназначены для обеспечение гигиенических мероприятий с точки зрения защиты от воздействия нежелательного и вредного звука. Следовательно, разработка пригодного акустического материала выполняется, принимая во внимание область частот нежелательных звуковых волн в данной среде. Для подавления высоких звуковых частот применяются преимущественно пористые материалы, но они не пригодны для подавления звуков низших частот, и прежде всего из-за большой необходимой толщины материала. К числу таких материалов относятся, например, меламиновые, полиуретановые и металлические пенообразные материалы или нетканые материалы из минеральных или полимерных волокон. Для поглощения звука низших частот эти материалы малопригодны, так как для этого требуется большая толщина материала. Для подавления низких частот применяются прежде всего конструкции, основанные на явлении резонанса, когда за счт резонанса какого-нибудь из элементов звуковая энергия превращается в тепловую. Однако эти конструкции способны поглощать звуковую энергию только в определнной области низких частот, а при других частотах их звукоподавляющая способность очень невелика. Применяются комбинации перфорированного листа, звукопоглощающего материала и, в некоторых случаях, воздушного промежутка. Характерные свойства перфорированного листа определяются числом, диаметром и расположением отверстий. Обычно стремятся комбинировать вышеприведнные свойства в одну акустическую систему, которая была бы способна подавлять звуки как низких, так и высоких частот. Из JP 10251951 А известен слоистый звукопоглощающий материал, состоящий из одного или нескольких одинаковых слов волокон диаметром 0,05-5 мкм, полученных путм расщепления поливинилспиртовой плнки (PVA). Эти волокна обычно имеют широкий разброс диаметра, но лишь очень малая доля этих волокон может иметь диаметр меньше 1 мкм. Этому отвечают и сведения о величине звукопоглощения на низкой частоте, т.е. низкая 10-процентная поглощательная способность. Из JP 2003049351 А известен слоистый звукопоглощающий материал, состоящий из нескольких слов нетканого материала и нескольких слоев полиэфирных волокон обычных диаметров, изготовленных методом мелтблоун (meltblown), который позволяет получить наименьший диаметр волокон ок. 1 мкм. Недостатком этого материала является то, что он предназначен для поглощения звуковых колебаний главным образом на средних частотах, т.е. от 1000 до 4000 Гц. Цель изобретения - устранить или, по меньшей мере, минимизировать недостатки существующего состояния техники и создать материал, способный при малой толщине поглощать звуковую энергию как на низких, так и на высоких частотах. Раскрытие изобретения Цель изобретения достигается слоистым звукопоглощающим нетканым материалом, содержащим резонансную мембрану и по меньшей мере один следующий слой волоконного материала, сущность которого состоит в том, что резонансная мембрана образована слоем нановолокон диаметром до 600 нм,поверхностной плотностью 0,1-5 г/м 2, при этом резонансная мембрана формуется вместе со следующим по меньшей мере одним слоем волоконного материала путм поперечного накладывания до получения нужной толщины и необходимой поверхностной плотности. При этом выгодно, если слой нановолокон получен методом электростатического формования волокна из раствора полимера, так как такой слой нановолокон можно наносить на подкладочный слой волоконного материала при формовании волокна, а затем соединять с этим слоем. Подкладочный слой волоконного материала по пункту 3 формулы изобретения с выгодой образован по меньшей мере одним слоем волоконной ватки (прочсанного материала), образованной волокнами диаметром 10-45 мкм, поверхностной плотностью 5-100 г/м 2. Для повышения звукопоглощающей способности слой нановолокон соединн со слоем прочсанной волоконной ватки, образованной волокнами диаметром 10-45 мкм, поверхностной плотностью 5-100 г/м 2, на каждой из его сторон. Звукопоглощающий материал по изобретению поглощает звук при низких частотах, не теряя поглощающей способности при более высоких звуковых частотах. По этому свойству, основанному на явлениирезонанса слоя нановолокон, плавно подавляемого подкладочным слоем, который с выгодой образован прочсанной волоконной ваткой, этот материал превосходит известные до сих пор материалы. Краткое описание чертежей Примеры осуществления изобретения схематически представлены на приложенных чертежах, где согласно изобретению фиг. 1 изображает разрез материала из слоя прочсанной волоконной ватки и слоя нановолокон; фиг. 2 - разрез материала из слоя прочсанной волоконной ватки, слоя нановолокон и следующего-1 011173 слоя прочсанной волоконной ватки; фиг. 3 - разрез материала из слоя прочсанной волоконной ватки, слоя нановолокон и двух следующих слов прочсанной волоконной ватки; фиг. 4 - разрез материала из слоя прочсанной волоконной ватки, слоя нановолокон и трх следующих слов прочсанной волоконной ватки; фиг. 5-11 изображают зависимость коэффициента звукопоглощения от звуковой частоты и поверхностной плотности отдельного слоя нановолокон в приведнных примерах 1-7. Примеры осуществления изобретения Слоистый звукопоглощающий нетканый материал на фиг. 1 содержит резонансную мембрану, образованную слоем 2 нановолокон, изготовленных электростатическим формованием, диаметром до 600 нанометров, поверхностной плотностью 0,1-5 г/м 2, и слой 1 прочсанного материала (волоконной ватки),при этом в выгодном исполнении слой 1 прочсанной волоконной ватки образует несущий слой, на который при электростатическом формовании волокна укладывается слой 2 получаемых нановолокон, а после этого оба слоя известным способом соединяются при определнной температуре в тепловоздушной камере. У звукопоглощающего материала на фиг. 2 на материал по фиг. 1 нанесн следующий слой 3 прочсанной волоконной ватки с первоначально непокрытой стороны слоя 2 нановолокон. В других исполнениях следующий слой 3 может быть двойным - см. фиг. 3, или тройным - фиг. 4. Для получения нужной толщины и необходимой поверхностной плотности конечного звукопоглощающего нетканого материала выгодно, если после образования материала из отдельных слов согласно фиг. 1-4 он сформован путм поперечного накладывания до получения необходимой толщины и необходимой поверхностной плотности. Слой 2 нановолокон выполняет функцию акустической резонансной мембраны, резонирующей на низкой частоте. Такой характер мембраны обусловлен наноразмерами межволоконных промежутков. Падающие на акустическую резонансную мембрану звуковые волны вызывают вынужденные колебания мембраны, амплитуда которых имеет максимальное значение в случае резонанса, при этом соседние слои 1, 3 прочсанной волоконной ватки обеспечивают достаточное подавление колебаний резонирующей мембраны, благодаря чему максимальное количество звуковой энергии, накопленной в резонаторе, превращается в тепловую энергию. При этом слой 1 и/или 3 прочсанной волоконной ватки обеспечивает не только достаточное подавление колебаний резонирующей мембраны, образованной слоем 2 нановолокон, но и поглощает звуковую энергию на высших частотах. Вышеупомянутые слои 1, 2, 3 притом объединены в одну резонансную систему путм наложения отдельных слов 1, 2, 3 друг на друга и их последующего соединения, например, в тепловоздушной связывающей камере. В результате такого наслоения резонансных элементов получен материал, который благодаря резонансной мембране, образованной слоем 2 нановолокон, поглощает звук низких частот и одновременно посредством слоя 1 и/или 3 прочсанной волоконной ватки также звук высших частот. У материала согласно изобретению достигаются высокие значения коэффициента звукопоглощения на низких и высоких частотах, при этом обеспечивается возможность выбора толщины материала, а также его поверхностной плотности в соответствии с различными требованиями. Конкретные примеры исполнения звукопоглощающих материалов согласно изобретению приведены ниже. Пример 1. Звукопоглощающий материал содержит слой 1 прочсанной волоконной ватки поверхностной плотностью 11 гм-2, полученной на чесальной машине из двухкомпонентного волокна типа ядрооболочка, состоящего из полиэфирного ядра и сополиэфирной оболочки, тониной 5,3 дтекс. На этот слой волоконной ватки 1 нанесен методом электростатического формования волокна слой 2 нановолокон поверхностной плотностью 2 гм-2. На подготовленную таким образом пару слов 1, 2 наложен со стороны слоя 2 нановолокон следующий слой 3 прочсанной волоконной ватки. Следовательно, конструкция основного материала выполнена согласно фиг. 2, а затем сформована путм поперечного накладывания до получения звукопоглощающего материала общей толщиной 25 мм, поверхностной плотностью 630 гм-2. Звукопоглощающий материал проходит через тепловоздушную камеру при температуре циркулирующего воздуха 140 С, за счт чего соседние слои взаимно соединяются. Этот звукопоглощающий материал может содержать слой 2 нановолокон поверхностной плотностью в диапазоне от 2 гм-2 до 0,1 гм-2. На фиг. 5 показана зависимость коэффициента звукопоглощения от звуковой частоты и поверхностной плотности отдельного слоя 2 нановолокон для звукопоглощающего материала, приведнного в примере 1, где кривая N1 показывает эту зависимость для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 2 гм-2, кривая N2 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 1 гм-2, кривая N3 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,5 гм-2, кривая N4 - для слоя 2 нановолокн поверхностной плотностью 0,3 гм-2 и кривая N5 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,1 гм-2. Кривая Р представляет эту зависимость для материала, содержащего только слой прочсанной волоконной ватки,без применения слоя 2 нановолокон. Пользуясь отдельными кривыми, можно выбирать конструкцию-2 011173 звукопоглощающего материала в соответствии с потребностями при решении конкретной проблемы. Пример 2. Звукопоглощающий материал, показанный на фиг. 1, содержит слой 1 прочсанной волоконной ватки поверхностной плотностью 11 гм-2, полученной на чесальной машине из двухкомпонентного волокна типа ядро-оболочка, состоящего из полиэфирного ядра и сополиэфирной оболочки, тониной 5,3 дтекс. На слой 1 волоконной ватки нанесн методом электростатического формования волокна слой 2 нановолокон поверхностной плотностью от 2 до 0,1 гм-2 таким же способом, как в примере 1. После этого материал из этих двух слов 1, 2 сформован путм поперечного накладывания до получения звукопоглощающего материала общей толщиной 35 мм, поверхностной плотностью 630 гм-2, а затем подвергается воздействию тепла так же, как в примере 1, в результате чего соседние слои соединяются. Зависимость коэффициента звукопоглощения от звуковой частоты и поверхностной плотности отдельного слоя 2 нановолокон для материала по примеру 2 показана на фиг. 6, где кривая J3 выражает эту зависимость для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,5 гм-2, кривая J4 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,3 гм-2, кривая J5 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,1 гм-2. Пример 3. Звукопоглощающий материал имеет такую же конструкцию, как в примере 1, т.е. на основной слой 1 прочсанной волоконной ватки нанесн методом электростатического формования волокна слой 2 нановолокон поверхностной плотностью от 2 до 0,1 гм-2. На подготовленную таким образом пару слов 1,2 наложен со стороны слоя 2 нановолокон следующий слой 3 прочсанной волоконной ватки. Следовательно, конструкция материала выполнена согласно фиг. 2, а затем материал сформован путм поперечного накладывания до получения звукопоглощающего материала общей толщиной 35 мм, поверхностной плотностью 630 гм-2 и подвергается термической обработке так же, как в примере 1. Зависимость коэффициента звукопоглощения от звуковой частоты и поверхностной плотности отдельного слоя 2 нановолокон для звукопоглощающего материала по примеру 3 показана на фиг. 7, где кривая N1 выражает эту зависимость для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 2 гм-2, криваяN2 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 1 гм-2, кривая N3 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,5 гм-2, кривая N4 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,3 гм-2, кривая N5 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,1 гм-2. Кривая Р представляет эту зависимость для материала, содержащего только слой прочсанной волоконной ватки, без применения слоя 2 нановолокон. Пример 4. Звукопоглощающий материал изготовлен таким же способом, как в примере 1, т. е. на основной слой 1 прочсанной волоконной ватки нанесн методом электростатического формования волокна слой 2 нановолокон поверхностной плотностью от 2 до 0,1 гм-2. На подготовленную таким образом пару слов 1, 2 наложены со стороны слоя 2 нановолокон два следующих слоя 3 прочсанной волоконной ватки. Следовательно, конструкция материала выполнена согласно фиг. 3. После этого материал сформован путм поперечного накладывания до получения звукопоглощающего материала общей толщиной 35 мм,поверхностной плотностью 630 гм-2, а затем подвергается термической обработке так же, как в примере 1. Зависимость коэффициента звукопоглощения от звуковой частоты и поверхностной плотности отдельного слоя 2 нановолокон для звукопоглощающего материала по примеру 4 показана на фиг. 8, где кривая РР 1 выражает эту зависимость для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 2 гм-2, кривая РР 2 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 1 гм-2, кривая РР 3 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,5 гм-2, кривая РР 4 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,3 гм-2, кривая РР 5 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,1 гм-2. Пример 5. Звукопоглощающий материал изготовлен таким же способом, как в примере 1, т.е. на основной слой 1 прочсанной волоконной ватки нанесн методом электростатического формования волокна слой 2 нановолокон поверхностной плотностью от 2 до 0,1 гм-2. На подготовленную таким образом пару слов 1, 2 наложены со стороны слоя 2 нановолокон три следующих слоя 3 прочсанной волоконной ватки. Следовательно, конструкция материала выполнена согласно фиг. 4. После этого полученный таким образом материал сформован путм поперечного накладывания до получения звукопоглощающего материала общей толщиной 35 мм, поверхностной плотностью 630 гм-2, а затем подвергается термической обработке так же, как в примере 1. Зависимость коэффициента звукопоглощения от звуковой частоты и поверхностной плотности отдельного слоя 2 нановолокон для материала по примеру 5 показана на фиг. 9, где кривая РРР 2 выражает эту зависимость для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 1 гм-2, кривая РРР 3 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,5 гм-2, кривая РРР 4 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,3 гм-2.-3 011173 Пример 6. Звукопоглощающий материал изготовлен таким же способом, как в примере 1, т.е. на основной слой 1 прочсанной волоконной ватки нанесн методом электростатического формования волокна слой 2 нановолокон поверхностной плотностью от 2 до 0,1 гм-2. На подготовленную таким образом пару слов 1, 2 наложены со стороны слоя 2 нановолокон два следующих слоя 3 прочсанной волоконной ватки. Следовательно, конструкция материала выполнена согласно фиг. 3. Полученный таким образом материал формуется путм поперечного накладывания до получения звукопоглощающего материала общей толщиной 35 мм, поверхностной плотностью 450 гм-2 и подвергается термической обработке так же, как в примере 1. Зависимость коэффициента звукопоглощения от звуковой частоты и поверхностной плотности отдельного слоя 2 нановолокон для звукопоглощающего материала по примеру 6 показана на фиг. 10, где кривая РР 1 выражает эту зависимость для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 2 гм-2, кривая РР 2 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 1 гм-2, кривая РР 3 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,5 гм-2, кривая РР 4 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,3 гм-2, кривая РР 5 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,1 гм-2. Пример 7. Звукопоглощающий материал изготовлен таким же способом, как в примере 1, т.е. на основной слой 1 прочсанной волоконной ватки нанесн методом электростатического формования волокна слой 2 нановолокон поверхностной плотностью от 2 до 0,1 гм-2. На подготовленную таким образом пару слов 1, 2 наложены со стороны слоя 2 нановолокон три следующих слоя 3 прочсанной волоконной ватки. Следовательно, конструкция материала выполнена согласно фиг. 4. Полученный таким образом материал формуется путм поперечного накладывания до получения звукопоглощающего материала общей толщиной 35 мм, поверхностной плотностью 450 гм-2 и подвергается термической обработке так же, как в примере 1. Зависимость коэффициента звукопоглощения от звуковой частоты и поверхностной плотности отдельного слоя 2 нановолокон для звукопоглощающего материала по примеру 7 показана на фиг. 11, где кривая РРР 1 выражает эту зависимость для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 2 гм-2, кривая РРР 2 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 1 гм-2, кривая РРР 3 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,5 гм-2, кривая РРР 4 - для слоя 2 нановолокон поверхностной плотностью 0,3 гм-2. Вышеприведнные примеры осуществления изобретения являются только иллюстративными. Изобретение распространяется также на звукопоглощающие материалы, содержащие слои прочсанной волоконной ватки, имеющие другие значения поверхностной плотности, и/или составленные из других волокон, а также на слои нановолокон с другими, подобранными по мере необходимости значениями поверхностной плотности. Изобретение никоим образом не ограничивается приведнным в описании числом слов звукопоглощающего материала. Показанные зависимости коэффициента звукопоглощения от звуковой частоты и поверхностной плотности отдельного слоя нановолокна являются доказательством высокой звукопоглощательной способности материала согласно изобретению, и особенно в области частот 500 - 6000 Гц, когда коэффициент звукопоглощения составляет от 0,8 и почти до 1. Промышленная применимость Изобретение применительно главным образом в производстве звукоизоляционных облицовочных материалов и компонентов для автомобильной, авиационной, строительной и машиностроительной промышленности, а в сопоставлении с современным состоянием техники способствует существенному улучшению гигиенических условий с точки зрения защиты от воздействия нежелательного звука. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Слоистый звукопоглощающий нетканый материал, содержащий резонансную мембрану и по меньшей мере один следующий слой волоконного материала, отличающийся тем, что резонансная мембрана образована слоем (2) нановолокон диаметром до 600 нм, поверхностной плотностью 0,1-5 гм-2. 2. Слоистый звукопоглощающий материал по п.1, отличающийся тем, что слой (2) нановолокон образован методом электростатического формования волокна из раствора полимера. 3. Слоистый звукопоглощающий материал по п.2, отличающийся тем, что слой (2) нановолокон соединен по меньшей мере с одним слоем (1) прочсанной волоконной ватки, образованной волокнами диаметром 10-45 мкм, поверхностной плотностью 5-100 гм-2. 4. Слоистый звукопоглощающий материал по п.3, отличающийся тем, что слой (2) нановолокон соединен своими сторонами с двумя слоями (1, 3) прочсанной волоконной ватки, образованной волокнами диаметром 10-45 мкм, поверхностной плотностью 5-100 гм-2. 5. Слоистый звукопоглощающий нетканый материал по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что резонансная мембрана сформована вместе со следующим по меньшей мере одним слоем волоконного материала путм поперечного накладывания в систему слов, имеющую нужную