一种层状吸音材料及其制备方法

文档序号:9835155阅读:932来源:国知局
一种层状吸音材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种层状吸音材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代工业的不断发展,人们生活水平的不断提高,对环境的质量要求也越来 越高。而如今,噪声污染也成为当今世界污染的三大问题之一,噪声污染会影响人们对交 谈、思考、睡眠和休息的干扰,除此之外,噪声污染还会加速建筑物和机械结构的老化,影响 设备及仪表的精度和使用寿命。因此,需要使用吸音材料来吸收空气中的噪音。
[0003] 吸音材料按照本身的构造分类,可分为多孔性吸声材料和共振吸声材料两类。一 般来说,多孔性吸声材料以吸收中、高频声能为主,而共振吸声材料以吸收低频声能为主。 目前多孔性吸声材料占领市场主导地位,因为多孔吸声材料具有高频吸声系数大、比重小 等优点,然而这种材料不太适用于吸收较低频率的声音。如玻璃纤维吸音棉、岩棉、橡塑吸 音棉、海绵、泡沫等多孔性吸声材料还存在不环保,吸音性能不稳定的缺陷。
[0004] 如中国公开专利CN202422724公开了一种全频吸音棉,该吸音棉具有两层或三层 结构,两层结构的全频吸音棉由熔喷高聚物纤维和膨体聚四氟乙烯层组成;三层结构的全 频吸音棉由熔喷高聚物纤维层双面复合膨体聚四氟乙烯层组成,该吸音材料存在制作工艺 复杂、不耐高温、低频吸音性能差的缺陷。
[0005] 又如中国公开专利CN101189381公开了一种包含共振薄膜和至少另一层纤维材 料的层状吸声非纺织物,该发明虽然解决了不能吸收较低频率声音这个问题,但该材料是 在纤维层的表面经过静电旋涂一层纳米级的纤维制成,目前静电纺丝工艺都是在实验室阶 段,未实现大规模工业化生产,同样不利于企业生产。
[0006] 为了降低噪音,塑造良好的生活环境,有必要开发一种不仅能提高吸收低频率,且 能保持对高频噪音吸收的新型环保吸音材料。

【发明内容】

[0007] 本发明目的在于提供一种不仅能保持对高频噪音的吸收,而且还能提高对中低频 噪音吸收的层状吸音材料。
[0008] 本发明的另一目的在于提供一种生产工艺简单的层状吸音材料的制备方法。
[0009] 本发明的技术解决方案如下:本发明的层状吸音材料包括热风棉层与耐热纤维复 合层,所述耐热纤维复合层的振动频率为500~6000Hz,所述耐热纤维复合层是由连续使 用温度为160~240°C的耐热纤维构成的非织造材料层,所述热风棉的上下面至少一面附 着耐热纤维复合材料。
[0010] 通过采用振动频率在500~6000Hz的耐热纤维复合层与热风棉层进行热粘合,得 到的层状吸音材料解决了以往在低频区域吸音差的缺陷,同时本发明的层状吸音材料不仅 能保持对高频噪音的吸收,还能提高对中低频噪音的吸收,且还具有生产工艺简单的特点。
【附图说明】
[0011] 图1、图2为本发明层状吸音材料的结构示意图,图中1为热风棉层、2为耐热纤维 复合层。
【具体实施方式】
[0012] 本发明的层状吸音材料包括热风棉层与耐热纤维复合层,所述耐热纤维复合层的 振动频率为500~6000Hz,所述耐热纤维复合层是由连续使用温度为160~240°C的耐热 纤维构成的非织造材料层,所述热风棉的上下面至少一面附着耐热纤维复合材料。其中振 动频率为500~6000Hz的耐热纤维复合层的主要作用是提高中低频的吸音系数,同时仍能 保持高频的吸音系数,如果耐热纤维复合层的振动频率小于500Hz的话,也就是说能与耐 热纤维复合层发生共振的声波频率小于500Hz,发生共振时将声波转化为热能,虽然可以使 得在0~500Hz范围内的吸音系数提高,但是500~6000Hz范围内的吸音系数没有得到提 高,所以在整个频率〇~6000Hz范围内的平均吸音系数低。如果耐热纤维复合层的振动频 率大于6000Hz的话,则吸收的声波频率太高,5000Hz以下的吸音材系数不高,考虑到层状 吸音材在0~6000Hz范围内的平均吸音系数在0. 6以上,耐热纤维复合层的振动频率优选 200~4000Hz。而热风棉层为多孔材料,对高频声波具有较好的吸收,主要起到吸收高频声 波的效果。
[0013] 本发明耐热纤维复合层是连续使用温度为160~240°C的耐热纤维形成的,其通 常选自聚苯硫醚(PPS )纤维、聚(2,6-二溴亚苯基醚)(ΡΒ0)纤维、间位芳纟仑纤维中的一种。 上述耐热纤维具有较高的极限氧指数,从而使吸音材料具有阻燃效果。考虑到耐热优异性 及吸音效果,优选聚苯硫醚(PPS)纤维。
[0014] 上述热风棉的平均孔径大小为0. 1~30 μ m,且孔径在2~20 μ m之间的孔占全部 孔的30~90%。热风棉的孔径大小对整个吸音材料有着很大的影响,主要是通过控制热风 棉的孔径,使声波在孔径中进行摩擦和振动,使声能转化为热能,从而消除噪音。若热风棉 的孔径在2~20 μ m之间的孔占全部孔的比例小于30%,则热风棉的孔径过大,所以在一定 的体积范围内,孔的数目变少,当声波入射到热风棉中时,首先由于声波产生的振动引起小 孔和间隙内的空气运动,造成和孔壁的摩擦,紧靠孔壁和纤维表面的空气受孔壁的影响,就 不易动起来,由于摩擦和粘滞力的作用使相当一部分声能转化为热能,从而使声波衰减,也 就是说孔的数目变少,声能的消耗就减少,从而导致吸音效果降低;若孔径在2~20 μ m之 间的孔占全部孔的比例大于90%,则要求制备热风棉的纤维的纤度小,当进行开棉、梳理过 程时,由于纤度小的纤维容易形成棉结,除此之外,由纤度小的纤维制成的热风棉由于缺少 粗的纤维作为支架,所以很容易出现坍塌这种现象,厚度不易控制。
[0015] 上述非织造材料为纸,纸是采用100重量%的聚苯硫醚(PPS)纤维、聚(2,6-二溴 亚苯基醚)(ΡΒ0)纤维、间位芳纶纤维中的一种采用湿法非织造加工进行溶液分散、脱水成 网、热风干燥制得的。材料的振动频率与非织造材料的结构有关,材料的结构与它的振动频 率关系如下:a.外形尺寸:弹性系数大频率低,面积大频率低;b.温度:温度高低对谐振 体内部晶格排列有影响,故而影响频率。除此之外,还和材料的属性有关,材料物理属性与 它的振动频率关系如下:a.硬度:硬度商,频率商(硬度:与晶胞的空间构架有关);b.质地 晶格结构和外形,不同的原子面相应的外形频率不同。聚(2,6_二溴亚苯基醚)(ΡΒ0)纤维、 间位芳纶纤维的晶胞的空间构架、质地晶格结构、外形与PPS纤维的不同,所以振动频率也 不同。聚苯硫醚的晶胞体系是半结晶性聚合物,属于正交晶系,间位芳纶纤维的晶胞体系属 于三斜晶系,聚(2,6_二溴亚苯基醚)(PBO)的晶胞体系属于单斜晶胞系。由于聚苯硫醚 自身的物理属性,致使它的振动频率有利于吸音性能的提高,所以耐热纤维复合层的制备, 优选采用聚苯硫醚(PPS)纤维。
[0016] 所述耐热纤维复合层是由纤度为0. 1~lOdtex的耐热纤维构成。如果构成耐热 纤维复合层的纤维纤度小于〇. ldtex,则无纺布比较致密,声波大部分会被反射,只有少部 分的噪音穿透该高密度织物层,从而降低材料的吸音系数。如果构成耐热纤维复合层的纤 维纤度大于lOdtex,由于纤维较粗、制备的无纺布的孔径过大,声波很容易穿透该高密度织 物层,起不到提高层状吸音材低频吸音性能的作用。
[0017] 本发明的目的通过包含体积密度为0. 001~3g/cm3、厚度为0. 1~1cm的耐热 纤维复合层来实现保持高频吸音效果,同时提高对中低频噪音的吸收。由于体积密度为 0. 001~3g/cm3耐热纤维复合层首先接触声波,在中低频时波长较长,声波在接触耐热纤维 复合层界面时,耐热纤维复合层的孔径大小及其正态分布使声波更容易发生衍射,衍射后 声波能量快速衰减,声波透过耐热纤维复合层后,声波遇到后部分声波会再次被反射到热 风棉内部,通过引起多孔纤维材料孔隙中的空气振动,由于摩擦和空气的粘滞力,使部分声 能转变为热能,增加了声波的减弱,所以在中低频的吸音性能提高。在高频时,声波接触到 耐热纤维复合层,声波更容易透射,耐热纤维复合层背后的无纺布层中的细纤维使得高频 声波大部分被吸收,因此,该层状吸音材料在高频的吸音性能得以维持。如果耐热纤维复合 层的体积密度小于〇. 〇〇lg/cm3,复合层的孔径比较大,声波很容易穿透耐热纤维复合层,不 利于吸收低频噪音;如果耐热纤维复合层的体积密度高于3g/cm 3,耐热纤维复合层的振动 频率变低,导致吸音材的吸音曲线在高频区域呈现下跌的趋势。
[0018] 本发明的层状吸音材料的厚度为6~30mm。如果层状吸音材的厚度低于6mm的话, 则声波的传播途径减小,声波的损耗减小,从而吸音系数降低;如果层状吸音材的厚度
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