CN104123929A - 一种三明治结构层合中低频吸声材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三明治结构层合中低频吸声材料及其制造方法。所述材料由中空短纤非织造材料及HXNBR/中空涤纶短纤复合材料复合而成。制造方法为:将HXNBR与中空涤纶短纤在双辊开炼机上混炼;然后将HXNBR/中空涤纶短纤混合体铺放在特定的模具中,模具上下以钢板夹持,且在模具与钢板之间放有一层防粘耐高温PET膜,制得HXNBR/涤纶中空短纤复合材料;将该复合材料放入烘箱,使材料软化;先在一层复合材料上放置中空短纤非织造材料,再于中空短纤非织造材料上放置一层该复合材料,即得三明治结构层合中低频吸声材料。本发明制作方法简单,材料轻薄,所制材料厚度和性能可根据实际需要进行调整,以满足相应频率范围的需要。

Description

一种三明治结构层合中低频吸声材料及其制造方法
技术领域
本发明属于吸声材料及其制备、应用工程领域,特别涉及一种三明治结构层合中低频吸声材料与结构及其制造方法。
背景技术
现有的降噪吸声材料中,为了实现在中低频具有较好的吸声性能,需要采取一定的措施来实现,如可以采取增加多孔性材料的厚度、在多孔性材料背后留有一定深度的空腔、采取穿孔技术等,这些技术在实施中往往导致材料结构较为复杂、材料厚度很厚或是技术方案较复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制取方法简单、结构简单且材料轻薄在中低频吸声性能良好的吸声材料及其制取方法显得十分必要。
为了解决上述问题,本发明提供了一种三明治结构层合中低频吸声材料,其特征在于,所述材料由中间层的中空短纤非织造材料及上下层的HXNBR/中空涤纶短纤复合材料复合而成。
优选地,所述HXNBR/中空涤纶短纤复合材料的厚度为1~3mm,其中HXNBR的重量百分比为90%~50%,中空涤纶短纤的重量百分比为10%~50%。
优选地,所述中空涤纶短纤可采用单孔或四孔。
优选地,所述中空短纤非织造材料以中空涤纶短纤为纤维原料制成,加工方法采用针刺法,中空短纤非织造材料的厚度为1~10mm。
本发明还提供了上述三明治结构层合中低频吸声材料的制造方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤1):按重量百分比加入90%~50%的HXNBR在双辊开炼机上在辊温为30℃±5℃下混炼5~10分钟,再加入10%~50%的中空涤纶短纤,混炼30~40分钟至均匀,得到HXNBR/中空涤纶短纤混合体;
步骤2):将HXNBR/中空涤纶短纤混合体铺放在特定的模具中,模具上下以钢板夹持,且在模具与钢板之间放有一层防粘耐高温PET膜,然后将装好的钢板放入平板硫化机,在120~140℃泄压状态下预热5~10分钟,然后调节气压至10~20MPa,在120~140℃下压制15~20分钟,泄压,取出钢板,冷却脱模即得具有一定厚度的HXNBR/涤纶中空短纤复合材料;
步骤3):将HXNBR/中空涤纶短纤复合材料再次放入模具中,放入烘箱,在90~100℃下放置5~10分钟使材料软化但材料厚度及形态不变,取出材料,先在一层HXNBR/中空涤纶短纤复合材料上放置中空短纤非织造材料,然后将不锈钢平板置于其上轻压3~5分钟,使两层材料粘合牢固,再于中空短纤非织造材料上放置一层HXNBR/中空涤纶短纤复合材料,同样以不锈钢平板轻压3~5分钟,使材料之间粘合牢固,即得三明治结构层合中低频吸声材料。
优选地,所述步骤3)中的不锈钢平板的面积为25cm×30cm,厚度为3mm。
本发明利用中空纤维制成的非织造材料基于多孔吸声机理在中高频具有很好的吸声性能,在中低频其吸声性能则较差。HXNBR/中空涤纶短纤复合材料则是利用了橡胶基体良好的粘弹性阻尼耗能、中空纤维中存在的空气所起粘滞作用、空气与腔壁的摩擦作用以及纤维本身的振动耗能共同作用下吸声,在中高频段有一定的吸声性能,但频率范围有限,且在中低频段吸声性能很差。由于HXNBR/中空涤纶短纤复合材料是一种膜材料形式,因此将其与中空短纤非织造材料层合,起到了一种类似共振的效果,促使本发明所述的一种三明治结构层合吸声材料在中低频具有很好的吸声性能,且频率范围及对应的吸声性能可根据需要予以调整。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
(1)本发明的一种三明治结构层合中低频吸声材料在中低频具有很好的吸声性能,且材料轻薄、结构简单;
(2)本发明吸声材料在中低频的吸声性能可根据HXNBR/中空涤纶短纤复合材料的厚度、HXNBR与中空涤纶短纤的比例、所用中空涤纶短纤的品种和中空短纤非织造材料厚度及其所用中空纤维品种来实现调整,从而制取满足不同频率范围需要的吸声材料,制作方法简单;
(3)本发明制备方法操作简单,生产成本低,环境污染小,符合可持续发展的要求,具有很好的经济和环保价值,适于工业化生产。
附图说明
图1为本发明提供的三明治结构层合中低频吸声材料的结构示意图;
图2为实施例1制得三明治结构层合中低频吸声材料吸声性能的试验数据示图;
图3为实施例2制得三明治结构层合中低频吸声材料吸声性能的试验数据示图;
图4为实施例3制得三明治结构层合中低频吸声材料吸声性能的试验数据示图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂,兹以优选实施例,并配合附图作详细说明如下。
本发明旨在提供一种三明治结构层合中低频吸声材料及其制造方法,材料由三层组成,中间层为中空短纤非织造材料(所用中空短纤为规格0.667tex×64mm的单孔涤纶,仪征化纤股份有限公司生产),上下层为以氢化羧基丁腈橡胶(德国朗盛公司产品,牌号Therban XT VP KA8889,简称HXNBR)为基体与中空涤纶短纤的复合材料(单孔涤纶为上海东华海天纺织科技发展有限公司生产,规格为0.167tex×38mm,采用剪纸法测得其中空度为13.3%;四孔涤纶为仪征化纤股份有限公司生产,规格为0.833tex×60mm,采用剪纸法测得其中空度为22.9%)。
实施例1
一种三明治结构层合中低频吸声材料的制造方法如下:
(1)按重量比70∶30称取HXNBR和单孔中空涤纶短纤,先将HXNBR基体在双辊开炼机上在辊温为30℃±5℃下混炼5分钟,再分多批次加入单孔中空涤纶短纤,继续混炼40分钟至均匀,得到HXNBR/单孔中空涤纶短纤混合体;将HXNBR/单孔中空涤纶短纤混合体铺放在1mm厚的模具中,模具上下以30cm×30cm厚5mm的不锈钢钢板夹持,且在模具与钢板之间放有一层防粘耐高温PET膜,然后将装好的钢板放入平板硫化机,在130℃泄压状态下预热10分钟,然后调节气压至10MPa,在130℃下压制20分钟,泄压,取出钢板,冷却脱模即得质量比为70∶30厚1mm的HXNBR/单孔中空涤纶短纤复合材料。
(2)将HXNBR/单孔中空涤纶短纤复合材料放入1mm模具中,放入烘箱,在90℃下放置10分钟使材料软化但材料厚度及形态不变,取出材料,先在一层HXNBR/单孔中空涤纶短纤复合材料上放置采取针刺法制取的单孔中空涤纶短纤厚度为3mm的非织造材料层,以25cm×30cm厚3mm的不锈钢平板置于非织造材料层上轻压3分钟,使两层材料粘合牢固,再于非织造材料层上放置一层HXNBR/单孔中空涤纶短纤复合材料,同样以25cm×30cm厚3mm的不锈钢平板轻压3分钟,使材料之间粘合牢固,即得一种三明治结构层合中低频吸声材料(中间层为中空短纤非织造材料层1,上下层为HXNBR/中空涤纶短纤复合材料复合而成2,如图1所示),其厚度为5mm,吸声性能的测试结果如图2所示,各主要频率点的吸声系数见表1。
表1主要频率点的吸声系数
注:表1和图1中H70/F30是指HXNBR和单孔中空涤纶按照质量比70/30制取的厚度为2mm的材料,非织造材料是指采取针刺法制取厚度为3mm的单孔中空涤纶短纤非织造材料。
通过图1以及对应的表1中的数据可知,本发明中实施例1材料在厚度仅为5mm下,在500Hz及以上频率范围内其吸声系数均在0.2以上,其吸声性能尤其是在中低频段得到显著改善,峰值高达0.723,其对应的频率点也往中低频移动,为1600Hz,其它主要的频率点800Hz、1000Hz、1250Hz、2000Hz及2500Hz对应的吸声系数也均在0.4以上。故材料在中低频段具有很好的吸声效果。
实施例2
一种三明治结构层合中低频吸声材料的制造方法如下:
(1)按重量比70∶30称取HXNBR和单孔中空涤纶短纤,先将HXNBR基体在双辊开炼机上在辊温为30℃±5℃下混炼5分钟,再分多批次加入单孔中空涤纶短纤,继续混炼40分钟至均匀,得到HXNBR/单孔中空涤纶短纤混合体;将HXNBR/单孔中空涤纶短纤混合体铺放在2mm厚的模具中,模具上下以30cm×30cm厚5mm的不锈钢钢板夹持,且在模具与钢板之间放有一层防粘耐高温PET膜,然后将装好的钢板放入平板硫化机,在140℃泄压状态下预热10分钟,然后调节气压至10MPa,在140℃下压制20分钟,泄压,取出钢板,冷却脱模即得质量比为70∶30厚2mm的HXNBR/单孔中空涤纶短纤复合材料。
(2)将HXNBR/单孔中空涤纶短纤复合材料放入2mm模具中,放入烘箱,在100℃下放置10分钟使材料软化但材料厚度及形态不变,取出材料,先在一层HXNBR/单孔中空涤纶短纤复合材料上放置采取针刺法制取的单孔中空涤纶短纤厚度为3mm的非织造材料层,以25cm×30cm厚3mm的不锈钢平板置于非织造材料层上轻压3分钟,使两层材料粘合牢固,再于非织造材料层上放置一层HXNBR/单孔中空涤纶短纤复合材料,同样以25cm×30cm厚3mm的不锈钢平板轻压3分钟,使材料之间粘合牢固,即得一种性能优异的三明治结构层合中低频吸声材料(中间层为中空短纤非织造材料层1,上下层为HXNBR/中空涤纶短纤复合材料复合而成2,如图1所示),其厚度为7mm,吸声性能如图2所示,各主要频率点的吸声系数见表2。
表2主要频率点的吸声系数
注:表2和图2中H70/F30是指HXNBR和单孔中空涤纶按照质量比70/30制取的厚度为2mm的材料,非织造材料是指采取针刺法制取厚度为3mm的单孔中空涤纶短纤非织造材料。
通过图2以及对应的表2中的数据可知,本发明中实施例2材料在厚度仅为7mm下,通过调整HXNBR/单孔中空涤纶短纤复合材料层的厚度,其吸声性能尤其是在中低频段进一步得到优化改善,峰值增至0.762,其对应的频率点也进一步往中低频移动,为1250Hz,其在频率点800Hz、1000Hz处对应的吸声系数也分别增至0.439、0.642。故材料在中低频段具有更好的吸声效果。
实施例3
一种三明治结构层合中低频吸声材料的制造方法如下:
(1)按重量比70∶30称取HXNBR和四孔中空涤纶短纤,先将HXNBR基体在双辊开炼机上在辊温为30℃±5℃下混炼5分钟,再分多批次加入四孔中空涤纶短纤,继续混炼40分钟至均匀,得到HXNBR/四孔中空涤纶短纤混合体;将HXNBR/四孔中空涤纶短纤混合体铺放在1mm厚的模具中,模具上下以30cm×30cm厚5mm的不锈钢钢板夹持,且在模具与钢板之间放有一层防粘耐高温PET膜,然后将装好的钢板放入平板硫化机,在130℃泄压状态下预热10分钟,然后调节气压至10MPa,在130℃下压制20分钟,泄压,取出钢板,冷却脱模即得质量比为70∶30厚1mm的HXNBR/四孔中空涤纶短纤复合材料。
(2)将HXNBR/四孔中空涤纶短纤复合材料放入1mm模具中,放入烘箱,在90℃下放置10分钟使材料软化但材料厚度及形态不变,取出材料,先在一层HXNBR/四孔中空涤纶短纤复合材料上放置采取针刺法制取的单孔中空涤纶短纤厚度为3mm的非织造材料层,以25cm×30cm厚3mm的不锈钢平板置于非织造材料层上轻压3分钟,使两层材料粘合牢固,再于非织造材料层上放置一层HXNBR/四孔中空涤纶短纤复合材料,同样以25cm×30cm厚3mm的不锈钢平板轻压3分钟,使材料之间粘合牢固,即得一种性能优异的三明治结构层合中低频吸声材料(中间层为中空短纤非织造材料层1,上下层为HXNBR/中空涤纶短纤复合材料复合而成2,如图1所示),其厚度为5mm,吸声性能如图3所示,各主要频率点的吸声系数见表3。
表3主要频率点的吸声系数
注:表3和图3中H70/F30是指HXNBR和四孔中空涤纶按照质量比70/30制取的厚度为2mm的材料,非织造材料是指采取针刺法制取厚度为3mm的单孔中空涤纶短纤非织造材料。
通过图3以及对应的表3中的数据,可知本发明中实施例3材料在厚度仅为5mm下,通过调整HXNBR/中空涤纶短纤复合材料中的单孔中空涤纶为四孔中空涤纶,其吸声性能尤其是在中低频段进一步得到优化改善,峰值增至0.787,其对应的频率点为1600Hz,其在频率点800Hz、1000Hz、1250及2000Hz处对应的吸声系数也分别为0.427、0.547、0.708及0.697。故材料在中低频段具有很好的吸声效果。

Claims (6)

1.一种三明治结构层合中低频吸声材料,其特征在于,所述材料由中间层的中空短纤非织造材料层(1)及上下层的HXNBR/中空涤纶短纤复合材料层(2)复合而成。
2.如权利要求1所述的三明治结构层合中低频吸声材料,其特征在于,所述HXNBR/中空涤纶短纤复合材料层(2)的厚度为1~3mm,其中HXNBR的重量百分比为90%~50%,中空涤纶短纤的重量百分比为10%~50%。
3.如权利要求1或2所述的三明治结构层合中低频吸声材料,其特征在于,所述中空涤纶短纤可采用单孔或四孔。
4.如权利要求1所述的三明治结构层合中低频吸声材料,其特征在于,所述中空短纤非织造材料层(1)以中空涤纶短纤为纤维原料制成,加工方法采用针刺法,中空短纤非织造材料的厚度为1~10mm。
5.一种权利要求1所述的三明治结构层合中低频吸声材料的制造方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤1):按重量百分比加入90%~50%的HXNBR在双辊开炼机上在辊温为30℃±5℃下混炼5~10分钟,再加入10%~50%的中空涤纶短纤,混炼30~40分钟至均匀,得到HXNBR/中空涤纶短纤混合体;
步骤2):将HXNBR/中空涤纶短纤混合体铺放在特定的模具中,模具上下以钢板夹持,且在模具与钢板之间放有一层防粘耐高温PET膜,然后将装好的钢板放入平板硫化机,在120~140℃泄压状态下预热5~10分钟,然后调节气压至10~20MPa,在120~140℃下压制15~20分钟,泄压,取出钢板,冷却脱模即得具有一定厚度的HXNBR/涤纶中空短纤复合材料;
步骤3):将HXNBR/中空涤纶短纤复合材料再次放入模具中,放入烘箱,在90~100℃下放置5~10分钟使材料软化但材料厚度及形态不变,取出材料,先在一层HXNBR/中空涤纶短纤复合材料上放置中空短纤非织造材料,然后将不锈钢平板置于其上轻压3~5分钟,使两层材料粘合牢固,再于中空短纤非织造材料上放置一层HXNBR/中空涤纶短纤复合材料,同样以不锈钢平板轻压3~5分钟,使材料之间粘合牢固,即得三明治结构层合中低频吸声材料。
6.如权利要求5所述的三明治结构层合中低频吸声材料的制造方法,其特征在于,所述步骤3)中的不锈钢平板的面积为25cm×30cm,厚度为3mm。
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