CN108995329B - 一种吸声毡 - Google Patents

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Abstract

本发明属于消音材料领域，具体涉及一种新型吸声毡。本发明提供的吸声毡，首创性地选用聚丙烯腈预氧丝作为吸声材料，获得了新型吸声毡，不仅声学性能优于玻璃棉制品，并且纤维柔韧，不断裂，避免了环境污染问题，对操作人员健康友好；而且，本发明所提供的吸声毡，防火阻燃性好，氧指数高达50以上，明显优于其他类有机纤维。本发明所选用的聚丙烯腈预氧纤维(简称为预氧丝)是碳纤维生产的中间产物。高性能碳纤维对于聚丙烯腈预氧纤维性能要求极高，生产过程中会产生大量的废弃纤维，本发明正是将其废物利用，作为纤维吸声毡制造的原料，有效降低了制造成本，采用聚丙烯腈预氧纤维制备得到的吸声层，能够对低频区声源起到很好的吸声效果，满足变电站特殊的降噪需求。

Description

一种吸声毡
技术领域
本发明属于消音材料领域，具体涉及一种新型吸声毡。
背景技术
人民群众环保意识的日益增强和环境保护相关法律法规的日趋严格，使得对变电站噪声进行控制的需求与日俱增，降噪标准也越来越高。常用的变电站噪声控制手段主要包括“吸声、隔声、消声”，其中吸声是关键控制环节之一。吸声材料从吸声原理上分类，可分为“多孔阻性吸声材料”与“共振吸声材料”。多孔阻性吸声的原理在于：当声音传入材料表面时，声能一部分被反射，一部分穿透材料，剩余的部分则与材料发生作用，当声波透入材料孔隙后，会引起空气在纤维孔隙或其他孔隙与孔壁间产生摩擦，从而使声能由于粘滞性和热传导性变为热能而消耗。
早期使用的吸声材料主要为植物纤维制品和有机合成纤维材料，其中，植物纤维制品包括棉麻纤维、毛毡、甘蔗纤维板、木质纤维板、水泥木丝板以及稻草板等；有机合成纤维材料包括晴纶棉、涤纶棉等化学纤维。这些材料在中、高频范围内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，也是目前变电站降噪工程中应用最广的。但此类材料仍存在不可忽视的缺点，例如岩棉/玻璃棉类吸声材料强度极差，易产生微尘造成环境污染；对低频区的吸音系数不足，无法达到理想的吸音效果；耐候性能不足。受潮易塌陷。这造成部分服役环境恶劣的变电站采用玻璃棉进行降噪工程后易出现二次超标的情况。针对上述情况，亟需通过对纤维体系的改进突破现有矿物纤维的不足，满足变电站噪声控制的需求。
中国专利文献CN105774090A就公开了一种防火耐寒的消音轻质材料，该材料包括铝箔、复合纤维层和聚酯薄膜，其中，复合纤维层的两面分别粘合设置铝箔和聚酯薄膜，复合纤维层又由聚酯纤维10～20份和聚丙烯腈预氧化纤维80～90份组成，复合纤维层由数层交替折叠的复合纤维网组成，每一层的复合纤维网折叠后的单网面角度相同，相邻层的复合纤维网中单网面之间的角度为135°。该材料虽然较环保且具有较好的耐候性能，但其制得的消音材料，结构较复杂，制备成本较高，并且该材料虽然在中高频的消音效果较好，但对于电网等特殊工况对低音频消音结果的要求却无法满足。
所以，如何制得一种能够全频率吸声的结构简单、成本低廉的吸声毡，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中环保材质吸声毡结构低音频吸声效果较差的缺陷，进而提供一种新型的吸声毡。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种吸声毡，包括由聚丙烯腈预氧纤维制备得到的吸声层。
所述吸声层包括由聚丙烯腈预氧纤维水平铺设构成的主体层，和间隔设置的位于所述主体层中的若干聚丙烯腈预氧纤维簇，所述聚丙烯腈预氧纤维簇的纤维延伸方向与主体层呈85～95°。
所述聚丙烯腈预氧纤维簇的纤维重量与所述主体层的纤维重量比为0.01～0.1。
所述吸声层是通过针刺工艺对聚丙烯腈预氧纤维材料进行处理得到的。
所述聚丙烯腈预氧纤维的直径为5～40μm，优选为5～25μm。
所述吸声层的厚度为1～5cm。
所述吸声毡的厚度为1～5cm。
所述吸声毡的面密度为1.5～5kg/m2。
包括至少两层所述吸声层，面对声源侧为第一吸声层，面密度为1.5～5kg/m2，厚度为1～5cm；
远离声源侧为第二吸声层，面密度为1.5～4kg/m2，厚度为0.1～4cm；
所述第一吸声层的面密度与所述第二吸声层的面密度不相同。
所述聚丙烯腈预氧纤维的长度为3～15cm。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明提供的吸声毡，首创性地选用聚丙烯腈预氧丝作为吸声材料，获得了新型吸声毡，不仅声学性能优于玻璃棉制品，并且纤维柔韧，不断裂，避免了环境污染问题，对操作人员健康友好；而且，本发明所提供的吸声毡，防火阻燃性好，氧指数高达50以上，明显优于其他类有机纤维。本发明所选用的聚丙烯腈预氧纤维(简称为预氧丝)是碳纤维生产的中间产物。高性能碳纤维对于聚丙烯腈预氧纤维性能要求极高，生产过程中会产生大量的废弃纤维，本发明正是将其废物利用，作为纤维吸声毡制造的原料，有效降低了制造成本，采用聚丙烯腈预氧纤维制备得到的吸声层，能够对低频区声源起到很好的吸声效果，满足变电站特殊的降噪需求。
2.本发明提供的吸声毡，通过优选吸声毡主体和纤维簇结构，能够获得具有更好吸声效果的吸声毡，通过设定基本相互垂直的两种纤维，赋予吸声毡内部特殊的纤维走向，提高吸声效果的同时还能够提高吸声毡的拉伸强度，避免受潮塌陷。本发明所提供的吸声毡，仅需要5cm的厚度即可提供良好的吸声效果，非常适用于变压器等空间有限的应用场景。
3.本发明提供的吸声毡，通过进一步优化梯度设置的第一吸声层和第二吸声层，能够更好的吸收低频区声源噪音，并且，通过不同梯度的选择与设置，能够调节吸声毡所侧重的吸声频率，能够灵活运用于各种工况需求。通过针刺工艺即可获得本发明提供的吸声毡，制备方法易操作，吸声毡结构简单易控制，适于工业生产和商业推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
说明书附图为实施例1中所述的吸声毡的结构示意图；
上述附图中的附图标记说明如下：
1-第一吸声层；2-第二吸声层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
本实施例提供了一种吸声毡，其由层叠设置的第一吸音层和第二吸音层组成，第一吸音层采用聚丙烯腈预氧纤维进行针刺工艺得到，面密度为5kg/m2，厚度1cm；第二吸音层也是采用聚丙烯腈预氧纤维进行针刺工艺得到，面密度为1.5kg/m2，厚度4cm。
进行针刺时，刺针上的刺钩带动聚丙烯腈预氧纤维主体层表面及次表面的纤维，由主体层的平面方向朝垂直方向运动，使纤维产生上下移位，并发生延伸方向的变化，形成延伸方向与主体层呈85～95°的聚丙烯腈预氧纤维簇。
本实施例中所采用的聚丙烯腈预氧纤维，长度范围在3～6cm，直径为5～10μm。
在使用时，将第一吸音层面对声源，作为靠近声源侧，将第二吸音层作为远离声源侧。
实施例2
本实施例提供了一种吸声毡，其由层叠设置的第一吸音层和第二吸音层组成，第一吸音层采用聚丙烯腈预氧纤维进行针刺工艺得到，面密度为2kg/m2，厚度2cm；第二吸音层也是采用聚丙烯腈预氧纤维进行针刺工艺得到，面密度为3kg/m2，厚度3cm。
本实施例中所采用的聚丙烯腈预氧纤维，长度范围在6～12cm，直径为11～20μm。
在使用时，将第一吸音层面对声源，作为靠近声源侧，将第二吸音层作为远离声源侧。
实施例3
本实施例提供了一种吸声毡，其由层叠设置的第一吸音层和第二吸音层组成，第一吸音层采用聚丙烯腈预氧纤维进行针刺工艺得到，面密度为1.5kg/m2，厚度3cm；第二吸音层也是采用聚丙烯腈预氧纤维进行针刺工艺得到，面密度为4kg/m2，厚度2cm。
进行针刺时，刺针上的刺钩带动聚丙烯腈预氧纤维主体层表面及次表面的纤维，由主体层的平面方向朝垂直方向运动，使纤维产生上下移位，并发生延伸方向的变化，形成延伸方向与主体层呈85～95°的聚丙烯腈预氧纤维簇。
本实施例中所采用的聚丙烯腈预氧纤维，长度范围在4～6cm，直径为21～30μm。
在使用时，将第一吸音层面对声源，作为靠近声源侧，将第二吸音层作为远离声源侧。
实施例4
本实施例提供了一种吸声毡，其由层叠设置的第一吸音层和第二吸音层组成，第一吸音层采用聚丙烯腈预氧纤维进行针刺工艺得到，面密度为4kg/m2，厚度4cm；第二吸音层也是采用聚丙烯腈预氧纤维进行针刺工艺得到，面密度为2kg/m2，厚度1cm。
本实施例中所采用的聚丙烯腈预氧纤维，长度范围在8～15cm，直径为31～40μm。
在使用时，将第一吸音层面对声源，作为靠近声源侧，将第二吸音层作为远离声源侧。
实施例5
本实施例提供了一种吸声毡，由聚丙烯腈预氧纤维制备得到的吸声层，该吸声层是通过对聚丙烯腈预氧纤维进行针刺工艺而成毡得到的，其具有由聚丙烯腈预氧纤维水平方向铺设而得到的吸声层主体和由针刺工艺所形成的间隔设置的位于该主体中的若干基本垂直于水平方向的聚丙烯腈预氧纤维簇，这些纤维簇的重量约为主体层的5％。
本实施例中所采用的聚丙烯腈预氧纤维，长度范围在9～15cm，直径为15～25μm。
实施例6
本实施例提供了一种吸声毡，其包括由聚丙烯腈预氧纤维制备得到的吸声层，该吸声层是通过对聚丙烯腈预氧纤维进行针刺工艺而成毡得到的，其具有由聚丙烯腈预氧纤维水平方向铺设而得到的吸声层主体和由针刺工艺所形成的间隔设置的位于该主体中的若干基本垂直于水平方向的聚丙烯腈预氧纤维簇，这些纤维簇的重量约为主体层的1％。
本实施例中所采用的聚丙烯腈预氧纤维，长度范围在9～15cm，直径为15～25μm。
实施例7
本实施例提供了一种吸声毡，其包括由聚丙烯腈预氧纤维制备得到的吸声层，该吸声层是通过对聚丙烯腈预氧纤维进行针刺工艺而成毡得到的，其具有由聚丙烯腈预氧纤维水平方向铺设而得到的吸声层主体和由针刺工艺所形成的间隔设置的位于该主体中的若干基本垂直于水平方向的聚丙烯腈预氧纤维簇，这些纤维簇的重量约为主体层的10％。
本实施例中所采用的聚丙烯腈预氧纤维，长度范围在9～15cm，直径为15～25μm。
对比例1
本对比例提供了一种吸声毡，为5cm厚的容重为48kg的超细玻璃棉毡。
对比例2
本对比例提供了一种吸声毡，由10份聚酯纤维和90份聚丙烯腈预氧化纤维组成复合纤维材料。将上述复合纤维材料进行铺网，相邻网层之间单网面之间的角度为135°，然后在烘干机内行走加热，行走距离15m，加热温度260℃，降至150℃再行走15m，最终成毡的厚度为5cm，得到吸声毡。
对实施例和对比例提供的吸声毡的机械强度和各频率的吸声系数进行测定，并计算其降噪系数，机械强度测定为选用1000mm长×500mm宽×20mm厚进行拉力值测试，结果如下表所示。
表1吸声系数和机械强度测定结果
Figure BDA0001736496000000081
Figure BDA0001736496000000091
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种吸声毡，其特征在于，包括由聚丙烯腈预氧纤维制备得到的吸声层，包括至少两层所述吸声层，面对声源侧为第一吸声层，面密度为1.5～5kg/m2，厚度为1～5cm；远离声源侧为第二吸声层，面密度为1.5～4kg/m2，厚度为0.1～4cm；所述第一吸声层的面密度与所述第二吸声层的面密度不相同，所述聚丙烯腈预氧纤维的直径为5～40μm。
2.根据权利要求1所述的吸声毡，其特征在于，所述吸声层包括由聚丙烯腈预氧纤维水平铺设构成的主体层，和间隔设置的位于所述主体层中的若干聚丙烯腈预氧纤维簇，所述聚丙烯腈预氧纤维簇的纤维延伸方向与主体层呈85～95°。
3.根据权利要求2所述的吸声毡，其特征在于，所述聚丙烯腈预氧纤维簇的纤维重量与所述主体层的纤维重量比为0.01～0.1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的吸声毡，其特征在于，所述吸声层是通过针刺工艺对聚丙烯腈预氧纤维材料进行处理得到的。
5.根据权利要求1-3任一项所述的吸声毡，其特征在于，所述聚丙烯腈预氧纤维的直径为5～25μm。
6.根据权利要求1-3任一项所述的吸声毡，其特征在于，所述聚丙烯腈预氧纤维的长度为3～15cm。
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