CN103106898B

CN103106898B - 一种低频吸声针刺非织造复合材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103106898B
Application number: CN201310041934.5A
Authority: CN
Inventors: 晏雄; 刘雪亭; 杨旭东; 张慧萍; 洪杰
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2033-02-01
Also published as: CN103106898A

Abstract

本发明涉及一种低频吸声针刺非织造复合材料及其制备方法和应用，复合材料包括木棉纤维/中空涤纶非织造布和聚乙烯膜。制备方法，包括：按质量百分比，将60%-90%的木棉纤维和40%-10%的中空涤纶纤维，混合，开松，梳理，成网；将纤维网输入针刺机中进行针刺加固，圈绕、切断，得木棉/中空涤纶针刺非织造布；将0.06mm-0.10mm聚乙烯膜平整地放在上述针刺非织造纤维网的一面，复合，取出，冷却，即得。复合材料可应用于汽车内饰、建筑、高铁等领域；该吸声材料轻薄，制备方法操作简单，经济效益好，适合于工业化生产。

Description

一种低频吸声针刺非织造复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于低频吸声材料及其制备和应用领域，特别涉及一种低频吸声针刺非织造复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，国内外的吸声材料在中高频吸声效果较好，但是低频吸声效果较差。为了提高材料的低频吸声性能，一般采用的方法是增加材料的厚度，这样会使材料的低频吸声性能有所提高，但并不明显，而且使用上也受到一定的限制，如使用空间的限制、材料体积和造价的限制。另外利用微穿孔板的共振吸声机理将吸声材料与微穿孔板结合，也可以提高材料的低频吸声效果，但微穿孔板在设计及加工上较复杂，而且吸声频带较窄。因此，低频吸声性能好且轻薄、加工简便的吸声材料在吸声材料领域将有着极好的发展前景。

木棉纤维是一种天然的高中空、超细、超轻纤维，中空度可达80～90%，而且其细度是棉纤维的二分之一，这为木棉纤维制备吸声材料提供了天然的优势。我国木棉纤维资源丰富，品质优良，但是目前木棉纤维的应用仅限于浮力救生材料、保暖材料及絮填料等方面，木棉纤维在声学方面的应用还很少，有很大的空间进行开发利用。

通常，非织造布材料吸声机理为多孔吸声机理，其中高频吸声性能较好，但低频吸声性能较差。而将多孔吸声机理与膜共振吸声机理进行结合，既可以保持中高频的吸声性能又可以提高低频的吸声性能。

因此，为了解决吸声材料低频吸声性能差的缺陷，本发明研制了一种低频吸声针刺非织造复合材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低频吸声针刺非织造复合材料及其制备方法，该方法制备的低频吸声复合材料低频吸声性能优异，在125～1000Hz的低频时的吸声系数均大于0.2，最大吸声系数可达到0.74；本发明制备得到的吸声材料轻薄（1～3cm），制备方法操作简便，经济效益好，适合于工业化生产。

本发明的一种低频吸声针刺非织造复合材料，复合材料包括木棉纤维/中空涤纶非织造布和聚乙烯膜，其中木棉纤维/中空涤纶非织造布中的木棉与中空涤纶质量比例为：60～90：40～10，聚乙烯膜放于非织造布的一面。

所述聚乙烯膜厚度为0.06mm-0.10mm，复合材料克重为100～400g/m²，复合材料厚度为1cm～3cm。

本发明的一种低频吸声针刺非织造复合材料的制备方法，包括：

（1）按质量百分比，将60%-90%的木棉纤维和40%-10%的中空涤纶纤维，经过混合，开松，梳理，成网；

（2）将上述纤维网输入针刺机中进行针刺加固，圈绕、切断，得木棉/中空涤纶针刺非织造布；

（3）将0.06mm-0.10mm聚乙烯膜平整地放在上述针刺非织造纤维布的一面，复合，取出材料，冷却，即得低频吸声针刺非织造复合材料。

所述步骤（3）中复合温度为110-130℃。

本发明的一种低频吸声针刺非织造复合材料的应用，低频吸声针刺非织造复合材料应用于汽车内饰、建筑、高铁领域。

本发明设法将膜共振吸声机理与多孔吸声机理结合起来，既可以保持多孔吸声较高的中、高频吸声性能，又能利用膜共振吸声提高低频吸声性能。非织造布材料的吸声属于多孔吸声机理，加聚乙烯膜就构成了共振吸声结构，属于膜共振吸声机理。通常，当声波入射到纤维材料时，由于纤维材料的多孔结构使其中高频吸声性能较好，低频较差，而聚乙烯膜的加入使其形成共振吸声结构，从而也实现低频较好的吸声效果。

本发明以木棉纤维为主要材料，主要考虑到木棉纤维为天然的高中空（中空度80%～90%）、超细纤维，根据多孔吸声机理，孔隙率适当增大有助于吸声性能提高，而且纤维细度越细，吸声性能越好。因此，制备木棉纤维吸声材料能够充分利用木棉纤维的特点，制备的材料质轻、环保，而且拓宽了木棉纤维在声学领域的应用。

本发明制备的低频吸声复合材料随着木棉/中空涤纶针刺非织造布厚度增加，吸声性能提高；聚乙烯膜的加入，使木棉/中空涤纶针刺非织造吸声材料的低频吸声性能有所提高。

有益效果

（1）本发明制备的低频吸声复合材料低频吸声性能优异，在125～1000Hz的低频时的吸声系数均大于0.2，最大吸声系数可达到0.74；

（2）本发明制备得到的吸声材料轻薄（1～3cm），制备方法操作简便，经济效益好，适合于工业化生产。

附图说明

图1：3cm厚的木棉/中空涤纶针刺非织造布与聚乙烯膜复合吸声材料的频率与吸声系数关系曲线及其与木棉/中空涤纶针刺非织造布、3cm厚的普通涤纶针刺非织造布的吸声系数对比。其中，

（0#）为普通涤纶针刺非织造布；

（1#）为1cm厚的木棉/中空涤纶针刺非织造布；

（2#）为3cm厚的木棉/中空涤纶针刺非织造布；

（3#）为3cm厚木棉/中空涤纶针刺非织造布与聚乙烯膜的复合吸声材料。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

按质量百分比，将90%的木棉纤维、10%的中空涤纶纤维，经过混合，开松，梳理，成网，针刺加固，卷绕，切断，即得到木棉纤维/中空涤纶非织造布。该非织造布的厚度为1cm，容重为190g/m²。

实施例2

按质量百分比，将90%的木棉纤维、10%的中空涤纶纤维，经过混合，开松，梳理，成网，针刺加固，卷绕，切断，即得到木棉纤维/中空涤纶非织造布。该非织造布的厚度为3cm，容重为387g/m²。

实施例3

按质量百分比，将90%的木棉纤维、10%的中空涤纶纤维，经过混合，开松，梳理，成网，针刺加固，卷绕，切断，即得到木棉纤维/中空涤纶非织造布。该非织造布的厚度为3cm，容重为387g/m²。将厚为0.08mm的聚乙烯膜平整地放于上述非织造纤维网的一面，再将其一起放入烘箱中，升温（110～130℃）；取出材料，冷却。

对比实施例

普通涤纶纤维，经过开松，梳理，成网，针刺加固，卷绕，切断，即可得到普通涤纶非织造布。该非织造布的厚度为3cm。

木棉/中空涤纶针刺非织造布与常用的相同厚度的涤纶针刺非织造布相比，具有更好的吸声性能，而且1cm厚的木棉/中空涤纶针刺非织造布就比3cm厚的普通涤纶针刺非织造布吸声性能好，说明了本发明材料的轻薄特征；随着木棉/中空涤纶针刺非织造布厚度增加，其吸声性能提高；聚乙烯膜的加入，使木棉/中空涤纶针刺非织造吸声材料的低频吸声性能有所提高。

Claims

1.一种低频吸声针刺非织造复合材料，其特征在于：复合材料包括木棉纤维/中空涤纶非织造布和聚乙烯膜，其中木棉纤维/中空涤纶非织造布中的木棉与中空涤纶质量比例为：60～90：40～10，聚乙烯膜放于非织造布的一面；其中聚乙烯膜厚度为0.06mm-0.10mm，复合材料克重为100～400g/m²，复合材料厚度为1cm～3cm。

2.一种如权利要求1所述的低频吸声针刺非织造复合材料的制备方法，包括：

(1)按质量百分比，将60％-90％的木棉纤维和40％-10％的中空涤纶纤维，经过混合，开松，梳理，成网；

(2)将上述纤维网输入针刺机中进行针刺加固，圈绕、切断，得木棉/中空涤纶针刺非织造布；

(3)将0.06mm-0.10mm聚乙烯膜平整地放在上述针刺非织造纤维布的一面，复合，取出材料，冷却，即得低频吸声针刺非织造复合材料；其中复合温度为110-130℃。

3.根据权利要求1所述的一种低频吸声针刺非织造复合材料的应用，其特征在于：低频吸声针刺非织造复合材料应用于汽车内饰、建筑、高铁领域。