CN104695134B - 一种多纤维共混吸声材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多纤维共混吸声材料，由铝纤维和有机复合高分子纤维构成，其特征在于所述铝纤维材质为纯铝，直径为50‑100μm，有机复合高分子纤维材质为聚酯纤维(内部)和丙纶纤维(外层)，直径为20‑50μm。本发明采用共混纤维的设计思路，将铝纤维与有机复合高分子纤维进行共混，利用丙纶纤维熔点低的特性，使其在烘培成型过程中融化，将铝纤维与聚酯纤维粘连在一起，制备出具有阻尼耗能特性的多纤维共混吸声材料。

Description

一种多纤维共混吸声材料

技术领域

本发明涉及一种吸声降噪材料，具体来说是一种针对变电站低频噪声的多纤维共混吸声材料。

背景技术

随着城市化进程的推进、法律法规的日益严格以及居民环保意识的增强，变电站噪声问题已经成为制约输变电发展的桎梏之一。妥善解决变电站的噪声问题，为周边居民营造一个宁静温馨的生活环境，已成为电网运行部门中必须优先解决的任务。

主变压器(主变)是变电站的核心噪声源，其噪声水平的高低直接决定了变电站噪声的水平。主变的噪声主要是运行时铁芯的磁致伸缩引起，其频谱较宽，频率以低频为主，能量主要分布在50Hz工频以及100Hz、200Hz、500Hz的倍频频段上。这类噪声波长长，衰减慢，穿透建筑结构的能力强，从而严重影响居民的日常生活产生。

研究发现阻尼吸声材料的吸声原理主要以热效应将声波振动能量消耗掉，达到吸声、增耗的效果。此法一般在有阻尼、耗能需要的服役环境使用，如航空、航海、大型设备等领域。早期使用的阻尼吸声材料主要为植物纤维制品，如棉麻纤维、毛毡、甘蔗纤维、木质纤维、水泥木丝以及稻草等有机天然纤维材料。有机合成纤维材料主要是化学纤维，如晴纶棉、涤纶棉等。这些材料对中、高频范围内的声音具有良好的吸声性能，但防火、防腐、防潮等性能较差。随后，人工合成的无机纤维材料不断问世，如玻璃棉、矿渣棉和岩棉等。这类材料不仅具有良好的吸声性能，而且具有质轻、不燃、不腐、不易老化、价格低廉等特性，从而替代了天然纤维的吸声材料，在声学工程中获得广泛的应用，但此类材料的主要缺点是低频吸声性能较差，且其微尘污染环境。如岩棉/玻璃棉类吸声材料没有强度，容易受潮，受潮后基本不吸声，易老化污染环境，在某些服役条件下，2～3年后岩棉微尘即开始挥发，平均不到十年就会严重污染环境。而采用全金属纤维，由于其刚度较大，且成本高昂，不利于大规模推广，尤其在振动服役环境，容易成为振动传播途径。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种针对变电站低频噪声的吸声材料。本发明采用共混纤维的设计思路，将金属纤维与有机复合高分子纤维进行共混，制备出具有阻尼耗能特性的多纤维共混吸声材料。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：一种多纤维共混吸声材料，所述吸声材料为金属纤维和有机复合高分子纤维构成的纤维毡，所述金属纤维材质为纯铝，所述有机复合高分子纤维为聚酯纤维和丙纶纤维复合而成。

优选的，所述纯铝纤维的直径为50～100μm。

优选的，所述有机复合高分子纤维的直径为20～50μm。

优选的，所述铝纤维和有机高分子复合纤维的混编质量比为1：0.5～2。

优选的，所述纤维毡的面密度为1000～1500g/m²。

优选的，所述纤维毡的厚度为1～15cm。更优选的，所述纤维毡的厚度为3cm。

所述的一种多纤维共混吸声材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用优质的纯铝原料刮削成粗细一致的铝纤维丝；

(2)经过纤切机把铝纤维丝纤切成长度一致的铝纤维短纤维

(3)将有机复合高分子纤维与铝纤维短纤维，经过梳理机梳理打乱，均匀混合；

(4)再经过气流成网机铺设成所需面密度的纤维毡；

(5)将纤维毡通过网带式烘箱，经过高温100-200℃烘培成型，网带推进速度为0.2-0.8m/min。

本发明提供的技术方案将金属纤维与有机复合高分子纤维进行共混，制得具有阻尼耗能特性的多纤维共混吸声材料。其中，金属纤维选用质量轻、耐候性好的铝纤维，有机复合高分子纤维选用富有弹性、韧性的聚酯纤维。但为了克服共混纤维中的铝纤维与聚酯纤维经常出现的剥离的现象，使铝纤维与聚酯纤维充分结合，特将聚酯纤维改为外层为丙纶纤维，内层为聚酯纤维的复合纤维，利用丙纶纤维熔点低的特性，使其在烘培成型过程中融化，将铝纤维与聚酯纤维粘连在一起，以提高其结合强度。

与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)低频吸声性能优良，在200-700Hz吸声系数均达到0.6以上；

(2)制备工艺简单，不需添加任何添加剂；

(3)产品环保性好，不污染环境；

(4)耐候性好，不燃，不腐，不易老化；

(5)低熔点的丙纶纤维与聚酯纤维复合，利用丙纶纤维熔点低的特性，在烘培成型过程中融化使铝纤维与聚酯纤维粘连在一起，所得产品既有一定的强度、刚度，又有足够的韧性，不易变形；

(6)成本较低。

附图说明

图1是实施例1-3制得的吸声材料在不同频率下的吸声系数。

图2是本发明制备的和市场上现有的吸声材料分别在在不同频率下的吸声系数对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种多纤维共混吸声材料，由铝纤维和有机复合高分子纤维构成，其特征在于所述铝纤维材质为纯铝，直径为100μm，有机复合高分子纤维材质为聚酯纤维(内部)和丙纶纤维(外层)，直径为50μm，混编比例为(铝纤维质量：有机复合高分子纤维质量)1：2，纤维毡面密度1000g/m²，纤维毡厚度3cm，使用时背腔空气层厚度15cm。

所述多纤维共混吸声材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用优质的纯铝原料刮削成粗细一致的铝纤维丝；

(2)经过纤切机把铝纤维丝纤切成长度一致的铝纤维短纤维

(3)将有机复合高分子纤维与铝纤维短纤维，经过梳理机梳理打乱，均匀混合；

(4)再经过气流成网机铺设成所需面密度的纤维毡；

(5)将纤维毡通过网带式烘箱，经过高温180℃烘培成型，网带推进速度为0.6m/min。

该实施例为通用型方案，既兼顾低频噪声，又满足中高频噪声的需求，但为了满足通用型方案的设计要求，该实施例放弃了部分频段噪声的吸收率。

实施例2

按实施例1相同的方法制备多纤维共混吸声材料，但其不同之处在于：铝纤维直径为50μm，有机复合高分子纤维直径为20μm，混编比例为(铝纤维质量：有机复合高分子纤维质量)2：1，纤维毡面密度1500g/m²。

该实施例主要针对高压电抗器、主变压器等低频设备设计，但为了满足上述设备低频降噪的需要，该产品放弃了部分中高频段噪声的吸收率，吸声系数自300Hz起即显著下降。

实施例3

按实施例1相同的方法制备多纤维共混吸声材料，但其不同之处在于：铝纤维直径为50μm，有机复合高分子纤维直径为50μm，混编比例为(铝纤维质量：有机复合高分子纤维质量)2：1，纤维毡面密度1200g/m²。

实施例3主要针对风机等噪声频率在800～2000Hz之间的中频设备，结果表明实施例3的吸声系数在600～1600Hz之间始终维持在0.7以上。

按照国家标准GB/T18696.2-2002《声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第1部分：传递函数法》，采用丹麦B&K4206型双传声器阻抗测量系统测得的实施例1～3中任一实施例的多纤维共混吸声材料的吸声系数示于图1。

图2是本发明制备的和市场上现有的吸声材料(铝纤维吸声材料、聚酯纤维吸声材料和岩棉吸声材料)分别在不同频率下的吸声系数对比图。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种多纤维共混吸声材料，其特征在于：所述吸声材料为金属纤维和有机复合高分子纤维构成的纤维毡，所述金属纤维材质为纯铝，所述有机复合高分子纤维为聚酯纤维和丙纶纤维复合而成；

所述的一种多纤维共混吸声材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用纯铝原料刮削成粗细一致的铝纤维丝；

(2)经过纤切机把铝纤维丝切成长度一致的铝纤维短纤维；

(3)将有机复合高分子纤维和铝纤维短纤维，经过梳理机梳理打乱，均匀混合；

(4)再经过气流成网机铺设成所需面密度的纤维毡；

(5)将纤维毡通过网带式烘箱，经过高温100℃-200℃烘培成型，网带推进速度为0.2-0.8m/min；

所述铝纤维短纤维的直径为50～100μm；

所述有机复合高分子纤维的直径为20～50μm；

所述铝纤维短纤维和有机高分子复合纤维的混编质量比为1：0.5～2；

所述纤维毡的面密度为1000～1500g/m²；

所述纤维毡的厚度为1～15cm。

2.根据权利要求1所述的一种多纤维共混吸声材料，其特征在于：所述纤维毡的厚度为3cm。