CN110450470A - 一种降噪绒毡及其加工方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种降噪绒毡及其加工方法和用途，所述降噪绒毡按顺序依次包括底层、粘接层和绒毛纤维层，所述绒毛纤维层中纤维的长度为2～30mm，纤维的密度为20000～50000根/cm2。所述方法包括：将纱线引入簇绒织机后，通过机针的往复运动将纱线插植在基布上，将成圈纱线切割后，形成割绒毡面；将割绒毡面与底层通过粘接剂粘接，热处理定型，得到降噪绒毡。本发明通过对降噪绒毯中纤维长度和密度的控制，使其具有优异的气流降噪性能，尤其是对管道进出口处的降噪；所述降噪绒毯机械强度高，结构稳定，耐气流冲击，特别适合高速气流的降噪，且降噪绒毡材料理化性能稳定，不易老化，可长时间使用。
Description
技术领域
本发明属于降噪材料技术领域，涉及一种降噪绒毡及其加工方法和用途。
背景技术
噪声污染是随着社会发展而出现的一种污染类型，其中尤以城市地区的噪声最为严重。根据声源的机械特点，可分为气体扰动产生的噪声、固体振动产生的噪声、液体撞击产生的噪声以及电磁作用产生的电磁噪声等，在工业生产过程中，气体动力噪声是一种常见的噪声类型。气体在高速流动过程中，尤其是在管路的进出口位置，例如声学风洞的喷口和收集口，该处的空气动力噪声是由涡旋的产生、加速和相互作用造成的，具体来说，在喷口处的主要声源是涡旋加速导致的压力脉动，比如边界层湍流和喷口处的涡旋脱落，收集口处的主要声源是由涡旋碰撞导致的压力脉动。
基于上述气体动力噪声的产生，在生产过程中可以使用能够降低噪声的材料，使其与流动中气体接触降低噪声。CN 101593515A公开了一种吸声降噪材料及其应用，所述吸声降噪材料主要包括木棉纤维，还可包括天然有机纤维、无机纤维和人造纤维，利用木棉纤维的高中空度，防潮防蛀，价廉易得的特点，将其制成木棉吸声絮填料，木棉吸声毡，木棉吸声无纺布等吸声降噪制品，但该材料降噪的原理主要是吸声，使用时声波会进入材料内部孔道，传播时受到粘滞和摩擦作用，使声能逐渐转变成热能消耗，气流高速运动时容易被吹散，并不适用于气流高速运动的场合。
CN 106087245A公开了一种纤维毡材料及其制备方法和应用，所述纤维毡材料的组成为80～90wt％的纤维和10～20wt％的粘合剂，纤维包括木纤维和合成纤维，木纤维占比60～90wt％，合成纤维占比10～40wt％；通过将木纤维、合成纤维和粘合剂混合，经高温压制成型，制成纤维毡材料。但该材料主要用于汽车零部件中，降噪只是其辅助功能，即使用于降噪领域，其原理也主要是吸声，并不适合气流高速运动的场合。
综上所述，降噪材料的选择还需要能够降低气体动力噪声，尤其适用于高速流动场合，具备较强的稳定性和降噪能力。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种降噪绒毡及其加工方法和用途，所述降噪绒毡通过对针织过程中绒毡上纤维长度和密度的控制，使其应用于气流降噪时，有效降低气体高速运动时的涡旋脱落噪声、边界层噪声和涡旋相互作用噪声；同时，所述降噪绒毡结构稳定，耐气流冲刷，绒毛不易脱落。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种降噪绒毡，所述降噪绒毡按顺序依次包括底层、粘接层和绒毛纤维层，所述绒毛纤维层中纤维的长度为2～30mm，纤维的密度为20000～50000根/cm2。
其中，纤维长度可为2mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm或30mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；纤维密度可为20000根/cm2、25000根/cm2、30000根/cm2、35000根/cm2、40000根/cm2、45000根/cm2或50000根/cm2等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，降噪绒毡包括底层、粘接层和绒毛纤维层，粘接层将底层和绒毛纤维层紧密结合，增强了绒毛纤维层的稳定性；绒毛纤维层中纤维的长度和密度是降低气流流速和涡量，降低噪声的关键因素，通过对气流的拖拽作用，抑制涡旋脱落噪声，而气流流速和涡量的减小造成压力脉动减小，缓解了尾流剪切进而降低噪声，同时涡旋与绒毛纤维层的接触使得其与光滑固体接触时的强烈相互作用无法发生，避免了强噪声的产生。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述绒毛纤维层包括基布和基布上的纤维层。
优选地，所述绒毛纤维层中纤维的直径为10～50μm，例如10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，绒毛纤维层采用簇绒工艺织成，将纱线编织到基布上，多根纱线构成一个绒头纤维，纤维的密度越高，绒头间的支撑力越大。
作为本发明优选的技术方案，所述绒毛纤维层中纤维的材质包括聚酰胺和/或聚酯。
优选地，所述基布的材质包括聚丙烯无纺布和/或聚酯无纺布。
优选地，所述基布的厚度为0.1～0.3mm，例如0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm或0.3mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述底层的厚度不小于1mm，例如1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.4mm、2.7mm或3mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述底层的材质包括聚丙烯。
作为本发明优选的技术方案，所述粘接层的厚度为0.5～1mm，例如0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述粘接层的材质为胶乳。
优选地，所述胶乳包括羧基丁苯胶乳和/或醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。
本发明中，底层和绒毛纤维层之间通过胶乳粘接，该胶乳具备防水效果，具有优异的绒毛固定效果和底层粘结力。
第二方面，本发明提供了一种上述降噪绒毡的加工方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将纱线引入簇绒织机后，通过机针的往复运动将纱线插植在基布上，将成圈纱线切割后，形成割绒毡面；
(2)将割绒毡面与底层通过粘接剂粘接，热处理定型，得到降噪绒毡。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述纱线的直径为0.015～0.08μm，例如0.015μm、0.02μm、0.03μm、0.04μm、0.05μm、0.06μm、0.07μm或0.08μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述纱线的材料包括聚酰胺和/或聚酯。
优选地，步骤(1)所述基布的材料包括聚丙烯无纺布和/或聚酯无纺布。
优选地，步骤(1)所述基布为加密基布，加密基布是指基布的经、纬密较常规基布的大，可以在基布生产时调整经纬密度得到。
本发明中，簇绒工艺为一种生产绒毯类产品的常用方法，具体采用簇绒织机来完成，其步骤依次包括将筒纱安装在纱架锭子上、将纱线通过导纱管引入簇绒织机顶部、通过织机送纱装置将纱线送入针区、机针通过上下往复运动将纱线插植在基布上，同时织机切刀把成圈的纱线割开形成割绒毡面、毡面检验修补、收卷。
通过控制上述工艺中的送纱量和基布的走布速度，可以有效控制基布上纤维的长度和密度。
优选地，步骤(1)所述簇绒织机工作时，纬密为25～50针/10cm，例如25针/10cm、30针/10cm、35针/10cm、40针/10cm、45针/10cm或50针/10cm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，经密是指簇绒织机的针距，织成地毯后也可以理解为横向相邻两根纱线之间的间距，通常用英寸(in)表示，1in为25.4mm，常见的簇绒织机针距有1/10in、1/8in、5/32in、1/4in、5/64in等，优选为5/64in，针距越小，对应织成地毯的横向密度越大。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述底层的材料包括聚丙烯。
优选地，步骤(2)所述粘接剂包括胶乳。
优选地，所述胶乳包括羧基丁苯胶乳和/或醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。
优选地，所述胶乳的浓度为70～80wt％，例如70wt％、72wt％、74wt％、76wt％、78wt％或80wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述热处理的温度为130～150℃，例如130℃、135℃、140℃、145℃或150℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述热处理的时间为8～12min，例如8min、8.5min、9min、9.5min、10min、10.5min、11min、11.5min或12min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第三方面，本发明提供了一种上述降噪绒毡的用途，所述降噪绒毡用于气体管道的降噪。
优选地，所述降噪绒毡用于气体管道进出口处的降噪。
本发明中，所述降噪绒毡使用时，通过连接板固定于管道内壁，尤其是管道进出口时还包括截面处，例如风洞实验，降噪绒毡的绒毛纤维层与气流直接接触，有效降低涡旋脱落噪声、边界层噪声和涡旋相互作用噪声。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过对降噪绒毯中纤维长度和密度的控制，使其具有优异的气流降噪性能，尤其是对管道进出口处的降噪；
(2)本发明所述降噪绒毯机械强度高，结构稳定，耐气流冲击，特别适合高速气流的降噪；
(3)本发明所述降噪绒毡材料理化性能稳定，不易老化，可长时间使用。
附图说明
图1是本发明具体实施例1提供的降噪绒毡的结构示意图；
其中，1-绒毛纤维层，11-纤维层，12-基布，2-粘接层，3-底层。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明，但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种降噪绒毡及其加工方法和用途，所述降噪绒毡按顺序依次包括底层3、粘接层2和绒毛纤维层1，所述绒毛纤维层1中纤维的长度为2～30mm，纤维的密度为20000～50000根/cm2。
其加工方法包括以下步骤：
(1)将纱线引入簇绒织机后，通过机针的往复运动将纱线插植在基布上，将成圈纱线切割后，形成割绒毡面；
(2)将割绒毡面与底层3通过粘接剂粘接，热处理定型，得到降噪绒毡。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种降噪绒毡，所述降噪绒毡的结构示意图如图1所示，按顺序依次包括底层3、粘接层2和绒毛纤维层1，所述绒毛纤维层1中纤维的长度为15mm，纤维的密度为35000根/cm2，纤维的直径为30μm。
所述绒毛纤维层1包括基布12和基布上的纤维层11，纤维层11的材质为聚酰胺，基布12的材质为聚丙烯无纺布，基布12的厚度为0.2mm。
所述底层3的厚度为1.5mm，材质为聚丙烯。
所述粘接层2的厚度为0.8mm，材质为羧基丁苯胶乳。
实施例2：
本实施例提供了一种降噪绒毡，所述降噪绒毡按顺序依次包括底层3、粘接层2和绒毛纤维层1，所述绒毛纤维层1中纤维的长度为50mm，纤维的密度为20000根/cm2，纤维的直径为50μm。
所述绒毛纤维层1包括基布12和基布上的纤维层11，纤维层11的材质为聚酰胺，基布12的材质为聚酯无纺布，基布12的厚度为0.3mm。
所述底层3的厚度为2mm，材质为聚丙烯。
所述粘接层2的厚度为1mm，材质为醋酸乙烯-乙烯共聚胶乳。
实施例3：
本实施例提供了一种降噪绒毡，所述降噪绒毡按顺序依次包括底层3、粘接层2和绒毛纤维层1，所述绒毛纤维层1中纤维的长度为5mm，纤维的密度为50000根/cm2，纤维的直径为10μm。
所述绒毛纤维层1包括基布12和基布上的纤维层11，纤维层11的材质为聚酯，基布12的材质为聚丙烯无纺布，基布12的厚度为0.1mm。
所述底层3的厚度为1mm，材质为聚丙烯。
所述粘接层2的厚度为0.5mm，材质为羧基丁苯胶乳。
实施例4：
本实施例提供了一种降噪绒毡的加工方法，其中降噪绒毡为实施例1中的降噪绒毡，所述加工方法包括以下步骤：
(1)将直径为0.05μm的聚酰胺纱线引入簇绒织机后，通过机针的往复运动将纱线插植在聚丙烯基布12上，控制送纱量和基布的走布速度，使得纬密为40针/10cm，将成圈纱线切割后，形成割绒毡面；
(2)将割绒毡面与聚丙烯底层3通过羧基丁苯胶乳粘接，在140℃热处理10min定型，得到降噪绒毡。
将本实施例得到的降噪绒毡用于气体流速较高(50m/s以上)的风洞试验中，进行降噪性能的测试，以气体流速为60m/s时为例，其降噪量可以达到2.15dB。
实施例5：
本实施例提供了一种降噪绒毡的加工方法，其中降噪绒毡为实施例2中的降噪绒毡，所述加工方法包括以下步骤：
(1)将直径为0.08μm的聚酰胺纱线引入簇绒织机后，通过机针的往复运动将纱线插植在聚酯基布12上，控制送纱量和基布的走布速度，使得纬密为25针/10cm，将成圈纱线切割后，形成割绒毡面；
(2)将割绒毡面与聚丙烯底层3通过醋酸乙烯-乙烯共聚胶乳粘接，在130℃热处理12min定型，得到降噪绒毡。
将本实施例得到的降噪绒毡用于气体流速较高(50m/s以上)的风洞试验中，进行降噪性能的测试，以气体流速为60m/s时为例，其降噪量可以达到1.95dB。
实施例6：
本实施例提供了一种降噪绒毡的加工方法，其中降噪绒毡为实施例3中的降噪绒毡，所述加工方法包括以下步骤：
(1)将直径为0.02μm的聚酯纱线引入簇绒织机后，通过机针的往复运动将纱线插植在聚丙烯基布12上，控制送纱量和基布的走布速度，使得纬密为50针/10cm，将成圈纱线切割后，形成割绒毡面；
(2)将割绒毡面与聚丙烯底层3通过羧基丁苯胶乳胶乳粘接，在150℃热处理8min定型，得到降噪绒毡。
将本实施例得到的降噪绒毡用于气体流速较高(50m/s以上)的风洞试验中，进行降噪性能的测试，以气体流速为60m/s时为例，其降噪量可以达到2.24dB。
对比例1：
本对比例提供了一种降噪绒毡及其加工方法，所述降噪绒毡的结构参照实施例1中的结构，区别仅在于：所述绒毛纤维层1中纤维的密度为18000根/cm2。
所述加工方法参照实施例4的方法。
本对比例中，由于降噪绒毡的纤维密度偏低，对高速气流的减速拖拽作用减弱，使得噪声的降低量减少，与实施例4相比，仅为1.25dB。
对比例2：
本对比例提供了一种降噪绒毡及其加工方法，所述降噪绒毡的结构参照实施例1中的结构，区别仅在于：所述绒毛纤维层1中纤维的密度为52000根/cm2。
所述加工方法参照实施例4的方法。
本对比例中，由于降噪绒毡的纤维密度偏高，降噪绒毡制备难度较大，造成产品成本提高，且降噪效果不再有明显提升。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明通过对降噪绒毯中纤维长度和密度的控制，使其具有优异的气流降噪性能，尤其是对管道进出口处的降噪；所述降噪绒毯机械强度高，结构稳定，耐气流冲击，特别适合高速气流的降噪，且降噪绒毡材料理化性能稳定，不易老化，可长时间使用。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构与方法，但本发明并不局限于上述结构与方法，即不意味着本发明必须依赖上述结构与方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明结构的等效替换及辅助结构的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种降噪绒毡，其特征在于，所述降噪绒毡按顺序依次包括底层、粘接层和绒毛纤维层，所述绒毛纤维层中纤维的长度为2～30mm，纤维的密度为20000～50000根/cm2。
2.根据权利要求1所述的降噪绒毡，其特征在于，所述绒毛纤维层包括基布和基布上的纤维层；
优选地，所述绒毛纤维层中纤维的直径为10～50μm。
3.根据权利要求1或2所述的降噪绒毡，其特征在于，所述绒毛纤维层中纤维的材质包括聚酰胺和/或聚酯；
优选地，所述基布的材质包括聚丙烯无纺布和/或聚酯无纺布；
优选地，所述基布的厚度为0.1～0.3mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的降噪绒毡，其特征在于，所述底层的厚度不小于1mm；
优选地，所述底层的材质包括聚丙烯。
5.根据权利要求1-4任一项所述的降噪绒毡，其特征在于，所述粘接层的厚度为0.5～1mm；
优选地，所述粘接层的材质为胶乳；
优选地，所述胶乳包括羧基丁苯胶乳和/或醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。
6.根据权利要求1-5任一项所述的降噪绒毡的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括以下步骤：
(1)将纱线引入簇绒织机后，通过机针的往复运动将纱线插植在基布上，将成圈纱线切割后，形成割绒毡面；
(2)将割绒毡面与底层通过粘接剂粘接，热处理定型，得到降噪绒毡。
7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，步骤(1)所述纱线的直径为0.015～0.08μm；
优选地，步骤(1)所述纱线的材料包括聚酰胺和/或聚酯；
优选地，步骤(1)所述基布的材料包括聚丙烯无纺布和/或聚酯无纺布；
优选地，步骤(1)所述基布为加密基布；
优选地，步骤(1)所述簇绒织机工作时，纬密为25～50针/10cm。
8.根据权利要求6或7所述的加工方法，其特征在于，步骤(2)所述底层的材料包括聚丙烯；
优选地，步骤(2)所述粘接剂包括胶乳；
优选地，所述胶乳包括羧基丁苯胶乳和/或醋酸乙烯-乙烯共聚乳液；
优选地，所述胶乳的浓度为70～80wt％。
9.根据权利要求6-8任一项所述的加工方法，其特征在于，步骤(2)所述热处理的温度为130～150℃；
优选地，步骤(2)所述热处理的时间为8～12min。
10.根据权利要求1-5任一项所述的降噪绒毡的用途，其特征在于，所述降噪绒毡用于气体管道的降噪；
优选地，所述降噪绒毡用于气体管道进出口处的降噪。
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2019
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