非制造吸音材料.docVIP

非织造吸声隔音材料的研究进展前言随着社会的发展和人民生活水平的提高,人们对生活和工作环境舒适度的要求越来越高,而与三大污染并列的噪声污染就成为破坏人们工作和生活环境质量的罪魁祸首,它不仅能够严重危害人的听觉系统,使人易感疲倦、耳聋,而且还会加速建筑物、机械结构的老化,影响设备及仪表的精度和使用寿命。目前,在室外噪声污染防治与室内音质设计中,吸声材料是不可缺少的一个重要技术环节。因此,研究新型适用的吸声材料,提高控噪工程的质量,改善人居环境,具有很大的现实意义。1，原理声波在不同的媒质中有不同的传播速度和损耗。声能的损耗主要是通过粘滞性内摩擦、热传导和弛豫作用来完成的。多孔性材料具有致密、均匀、细微的相互贯通的泡孔结构, 综合运用了多孔性吸声机理 19 、粘弹性材料阻尼吸声机理 20 和共振吸声机理 21 , 它们共同作用, 互为补充, 实现对声音的吸收, 表现出优异的中低频吸声性能。孔性材料的吸声性能是由它的物理性质和内部结构决定的, 即主要由结构因子、孔隙率和流阻3 个结构参数来决定。同时还要受到它所处的外部环境与空间的影响, 其中最典型的是空腔即试样背后空气层的厚度。具体而言, 当声波入射到纤维多孔材料表面时可进入细孔中去, 引起孔隙内的空气和材料本身振动。由于声波传播时的质点振动速度各不相同, 使相邻质点间产生了相互作用的粘滞力或内摩擦力, 空气的摩擦和粘滞作用使振动动能( 声能) 不断转化为热能, 从而使声波衰减, 消耗一部分声能。即使有一部分声能透过纤维到达壁面, 也会在反射时再次经过吸声材料, 声能又一次被吸收。同时又由于声波传播时媒质质点的疏密程度不同, 因而媒质各处的温度也不相同, 从而使相邻质点间产生了热量传递, 使声能不断转化为热能。这样, 大部分声能被损耗掉,从而使纤维材料表现出高效的吸声性能22 。 19 刘天齐. 环境保护 M . 北京: 化学工业出版社, 1996. 137. 20 曷 勇. 建筑材料 M . 北京: 中国建材工业出版社, 1996. 20. 21 秦清明, 贾一峰. 减震, 吸声, 隔声复合材料及其在工程中的应用 J . 噪声与振动控制, 1994, ( 4) : 2- 7. 22 马大猷. 现代声学理论基础 M . 北京: 科学出版社, 2006. 230.非织造布是由纤维网形成的布状材料。其主要原料是各种纤维,这些定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合、粘合或这些方法的组合而制成片状物、纤维网或絮垫(不包括纸、机织物、针织物、簇绒织物、带有缝编纱线的缝编织物以及湿法、缩绒的毡制品) 。非织造布具有这种三维网状的内部结构,属于多孔隙纤维网织物。由于其具有多孔性、柔软性及弹性,因此非常适合用作吸声材料。当声波入射到多孔、柔性的非织造布表面时,就有一部分透入到材料内部,而另一部分在材料表面上反射。透入到材料内部的声波在纤维夹缝和微孔中左右传播,并与构成夹缝和微孔的纤维表面产生摩擦,由于粘滞性和热传导效应会消耗一部分声能,这样非织造布材料就具有了吸声的效果 4没下载 。 4 罗以喜. 吸声隔音用纤维与非织造布复合材料 J . 非织造布,2003,11 (4) , 3536.吸音评价指标苏文,等:道路声屏障用非织造布吸声材料的可行性研究J.非织造布，2009，17（2）:20231， 吸声系数吸声系数是评价材料吸声性能优劣的主要指标之一。吸声系数是指声波在物体表面反射时，其能量被吸收的百分率，通常用符号来表示, 值越大，吸声性能就越好。 (E入-E反)/ E入= E吸E入式中： E 入为入射总声能，E 反为反射声能，E 吸为被吸收的声能。一般材料或结构的吸声系数在0-1之间，通常把吸声系数0.2的材料称为吸声材料；吸声系数0.8 的材料称为强吸声材料。1. 2吸声系数的测量方法 2 周新祥主编. 噪声控制及应用实例M . 北京:海洋出版社. 1999：129-135吸声系数可由实验方法测出,常用的方法有混响室法和驻波管法两种。混响室测量无规则入射吸声系数,用T 表示;驻波管测量垂直入射吸声系数,用0 表示。2，影响因素 人们对非织造布吸声频谱规律也进行了一定研究, 主要分析了材料厚度、针刺密度、表面粗糙度和纤维成分对吸声系数的影响, 以及吸声系数与声阻抗率随频率的变化规律。特别是Kino N 和Ueno T 对纤维多孔材料吸声性能进行了深入研究, 基于Jo hnson- Allard 模型及对模型的改进, 建立了流阻、纤维直径和体积密度等结构参数之间的关系, 并可预测出相关的非吸声参数和吸声系数 ; 选用不同尺寸的样品与阻抗管进行匹配实验, 得出与阻抗管直径的相对误差应控制在0.5 1.0 mm 范围内, 才能消除结合处的共振效应结构。此外, 还研究了相同流阻条件下, 体积密度、孔形状因子之间的关系, 流阻、纤维等量直径和体积密度之间的关系,以及纤维截面形状对吸声性能的影响。徐帆徐帆.大麻纤维的吸声性能J.纺织科技进步，2008，（5）：7777采用阻抗管驻波比法, 以羊毛和棉纤维作参比, 选用大麻打成麻, 主要探讨大麻纤维层厚度、容重、后背空腔和孔隙率参数对其吸声系数的影响。增加大麻纤维层厚度、容重、后背空腔尺寸, 均可提高大麻纤维在中、低频段的吸声系数。纤维层厚度增加, 共振吸收频率向低频方向移动; 容重增加, 吸声系数开始时增加比较明显, 随后增幅趋缓; 孔隙率增加, 大麻纤维吸声系数逐渐增大。当容重、厚度相同时, 大麻纤维的吸声性能要比羊毛和棉纤维的吸声性能差。赵淼淼赵淼淼.汽车内饰材料吸音隔音性能的研究D，安徽农业大学学位论文研究了不同麻纤维、国产铝纤维和进口铝纤维与麻纤维混合后试样的吸音性能，得出：纯黄麻毯的吸音性能是随着重量的增加而增加的，不同厚度的黄麻毯，在汽车内饰毯通用范围内，得出吸音效果最好的重量为每个试样6g，即764g/m2为最佳克重。在此基础上增加不同重量的进口铝纤维，得出铝含量为18.92%时试样吸音效果最好，且比单纯的黄麻毯对于低频噪音的吸音系数提高了。正交设计出针刺深度是12mm、针刺密度150针/cm2、试样厚度是5mm时，在200500Hz的低频噪音范围内，吸音效果较好。李晶等李晶，郭秉臣.非织造布吸声材料的现状与发展J.非织造布，2007，15（1）：820比较了有机纤维、无机纤维、有机高分子纤维三大类应用于吸声材料的优缺点。并介绍了SoundTex吸声非织造布、穿孔莱特板以及非织造布降噪复合材料等三种以复合的方法将非织造吸声材料与同样具有吸声作用的穿孔板或微穿孔板以粘合的方式相结合;或将非织造吸声材料与铅、铁、铜以复合材料的方式结合所具有的结构特征以及吸音性能。杨文娟杨文娟.非织造汽车吸音隔音材料的研制J纺织导报，2005，（11）：9294选用三角形截面PP纤维30%;低熔点PET纤维50%;其它纤维20%的纤维配比制成的非织造毡与不加异性纤维的普通非织造布毡进行比较，其吸音隔音效果有明显提高。证明了异形纤维的加入对于提高中高档汽车的隔音性能有质的飞跃，由于产品具有较高的班松性，所以还具有防震的性能。 闫志鹏闫志鹏.聚酯纤维针刺非织造材料的吸声性能研究J.产业用纺织品，2006.，（12）:1316探讨了不同工艺参数如非织造材料的厚度、针刺密度、组成纤维和表面粗糙度对聚酯纤维针刺非织造材料吸声性能的影响。发现：增加针刺非织造材料的厚度, 针刺非织造材料表面粗糙度高，增加细纤维的含量都可使吸声系数明显增大；针刺密度的增加, 在声波200 2 000 Hz频段针刺非织造材料的吸声系数呈现增大、减小又增大的趋势。胡立晨胡立晨柔性针刺非织造材料及其木质材料复合结构吸声性能研究D.东华大学硕士学文论文研究了针刺吸声非织造材料的厚度、容重、纤维细度、空腔、透气性能、孔径参数等因子的影响，得出厚度与容重是主要的影响因素；材料厚度对吸声性能的影响成线性正相关；当厚度参数一定时，容重大小与吸声系数变化呈现抛物线型变化规律；使用细纤维制成的材料的吸声性能优于较粗的纤维；材料背后预留空腔可以显著提高材料中低频吸声性能；相同厚度下，容重与透气量对吸音作用相反；孔隙率增加有利于提高吸音效果。3，应用早在上世纪30年代有声电影处于萌芽阶段时,录音棚内就开始采用多层织物帘幕作为棚内的吸声材料,通过帘幕的材质、层数和相对刚性墙面的距离来控制和达到室内所要求的混响效果。40年代的消声室也有采用窗帘进行强吸声处理的。地毯,因其丰厚质地与毛绒簇立的表面具有良好的吸音效果,并能适当地降低噪音影响,由于地毯吸收音响后减少了声音的多次反射,从而改善了声音清晰程度,使室内的音响设备的音乐效果更为丰满悦耳。1990年代浙江绍兴生产的阻燃吸声装饰织物应用在上海虹口体育馆吸声效果较好。Sound Tex吸声无纺布主要用于清洁环境的吸声吊顶和消声器,也可将其与穿孔板结合用在音乐厅等对音质要求较高的场所。Montgomery ElizaL最先提出并进一步研制了一种运用于航空器内部贴敷用针刺非织造布吸声材料。台湾一厂家加工普通的非织造布时,在其中间层加入锡箔纸,显著地提高了其隔音性能。广州吉泰建筑声学公司生产的艾洛克防火吸声无纺布广泛应用于各种穿孔铝天花板以及各种穿孔、木质、石膏、硅钙、装饰板等吸声材料的背面。朱晓娜，左保齐. 纺织品吸声隔音材料研究进展J.现代丝绸科学与技术，2010，（2）：3436苏文等对同为涤纶纤维、不同厚度的针刺非织造布进行了测试, 为YG141厚度仪及TES21350 /TES21350A噪声仪证明非织造布吸声材料应用于道路声屏障是完全可行的。苏文,等:道路声屏障用非织造布吸声材料的可行性研究J.非织造布，2009，17（2）:20234，提高吸声隔音效果的方法 朱晓娜朱晓娜，左保齐. 纺织品吸声隔音材料研究进展J.现代丝绸科学与技术，2010，（2）：3436等介绍了增加纺织材料的厚度，增加纺织材料的表面粗糙度，增加纺织材料的表面粗糙度，背后设置空气层可提高吸声隔音的效果。还可以采用双重多孔材料，选用异形截面纤维，与金属相结合，研制高性能纤维复合材料来改善薄纤维层吸声效果。5，结论纺织吸声隔音材料可发展方向和途径很多,但是国内外对纺织材料吸声隔音的研究较少。大多研究只是停留在新型纺织材料的定性测量和评价上,对纺织品自身吸声特性的系统研究较少,缺少对纺织品吸声性能实用性的研究。纺织材料作为吸声材料,虽然有很大优势,但是只有将其与其他材料复合才能满足人们需要,更好地应用于家居、建筑、军事、民航、交通等方面。兼顾成本、性能、环保的各方面要求,改性纺织纤维和复合纤维可以成为我们今后发展纺织降噪吸声隔音材料的一个方向。研究新材料新工艺结合吸声理论以及传统吸声结构,最大限度研发纺织材料的吸声性能,设计出既美观又实用的新型纺织材料是纺织吸声材料发展的一大趋势。朱晓娜，左保齐. 纺织品吸声隔音材料研究进展J.现代丝绸科学与技术，2010，（2）：3436多孔吸声材料中非织造布材料的发展虽然还处于初始阶段,但该类材料的高孔隙率和气孔的立体均匀分布的特性赋予其优良的声学性能,不仅吸声系数高,适用频带范围宽,同时还具有易加工、无污染、耐尘、耐潮湿和良好的装饰效果等特点。走改性纤维以及复合纤维的发展道路,同时应该吸收结构共振吸声材料的优点,研制出新型的多功能非织造布材料。除此之外,如何降低生产成本,使生产规模化、产品优质化,也应是今后该领域的研究重点。发展趋势(1)在吸音降噪理论研究方面，虽然已经有一些学者研究了声音原理和吸音隔音机理，并形成了一定的理论体系，但还不够完善，尚有一定的发展空间。(2)在吸音纤维的开发方面，主要是采用在纤维形成前进行处理或者在纤维形成后的整理中增加吸音材料涂层的方法，加工成具有吸音功能的纤维，因此在汽车用内饰材料上可以根据汽车用纺织品的特点来开发具有吸音性能的纤维。(3)在织物吸音隔音整理的方法和工艺方面，可在现有研究的基础上，结合汽车内饰材料的特点，探索适合汽车内饰材料的吸音隔音方法和工艺。如非织造布与某些金属材料或特殊材料进行复合，共振官能团的添加，内饰材料的特殊整理等都将大大提高材料的吸音隔音性能。(4)加强吸音隔音材料立法工作，制定出更多更有效的测试方法标准和产品法规。赵淼淼，杜兆芳.汽车内饰材料吸音隔音性能的研究现状及发展趋势J.产业用纺织品，2009，（11）：8对于各种多孔吸声材料,由于性能上