CN112659688B - 一种轻薄低频宽频吸声复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轻薄低频宽频吸声复合材料及其制备方法和应用，复合材料包括机织物和非织造布，其中机织物包含树皮绉机织物和蜂巢机织物，非织造布为木棉纤维/中空涤纶非织造布。制备方法，包括：将中空涤纶纱线经整经，穿经，织造，改变织物组织图和上机图，分别得树皮绉机织物和蜂巢机织物；按质量百分比，将50%木棉纤维和50%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；采用纱线缝合方法，将机织物和非织造布层合，上层为树皮绉机织物，中间为两层蜂巢机织物，下层为木棉纤维/中空涤纶非织造布。复合材料可用于汽车内饰、建筑、高铁等领域；该吸声材料轻薄，厚度为8.62mm，制备方法简单，经济效益好，适合于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于低频宽频吸声材料及其制备和应用领域，特别涉及一种轻薄低频宽频吸声复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
传统的多孔吸声材料对低频噪声的作用效果较差，轻薄且低频宽频吸声性能优异的吸声材料成为研究重点。增加多孔材料厚度，可以一定程度上提高材料的低频吸声性能，但同时也增加了材料加工成本和材料使用空间。目前，穿孔板或微穿孔板和空气腔的吸声结构，可以明显改善低频吸声性能，而且通过调整穿孔孔径尺寸可以调整低频吸收峰的位置，但穿孔板或微穿孔板加工工艺较复杂，且低频吸声频带较窄，限制了其应用。加工工艺简单，轻薄且低频吸声性能优异的吸声材料将具有广阔的发展前景。
中空涤纶纤维具有内部中空结构，使得中空涤纶纤维材料质量轻，同时纤维在低频声波作用下更易发生振动，将声能转换成机械能，使低频声波产生更多损耗，低频吸声效果好。机织物厚度较小，机织物孔隙率低，吸声性能较差，限制了其在吸声领域的应用。但织物结构设计多样，改变织物组织结构，可以改变机织物的表面结构和内部孔隙结构，从而改善材料的吸声性能。因此，通过合理的组织设计和结构设计，机织物及其复合材料在轻薄吸声材料领域将具有一定的优势。
利用合理的组织结构设计，使机织物表面形成尺寸小且连续的凹坑，将带有凹坑的机织物作为芯层，并与薄层织物材料进行复合，芯层织物表面的凹坑即形成类似密闭空气腔结构，空气腔的共振效应将对低频声波产生进一步的吸收。同时，层合木棉非织造布，进一步拓宽材料的低频吸声频带。因此，本发明研制了一种轻薄低频宽频吸声材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轻薄低频宽频吸声复合材料及其制备方法，该方法制备的低频宽频吸声复合材料低频吸声性能优异，在500～1800Hz低频时的平均吸声系数为0.52，最大吸声系数可达到0.66；本发明制备得到的吸声材料低频吸收频带较宽，在500～1800Hz低频范围内吸声系数均大于0.3；本发明制备得到的吸声材料轻薄（8.62mm），制备方法操作简便，经济效益好，适合于工业化生产。
本发明的一种轻薄低频宽频吸声复合材料，复合材料包括机织物和非织造布，其中机织物包含树皮绉机织物和蜂巢机织物，非织造布为木棉纤维/中空涤纶非织造布。
所述的一种吸声复合材料，采用纱线缝合方法，将机织物和非织造布层合，上层为树皮绉机织物，中间为两层蜂巢机织物，下层为木棉纤维/中空涤纶非织造布。
所述的一种吸声复合材料，树皮绉机织物厚度为0.8mm，蜂巢机织物厚度为2.19mm，木棉纤维/中空涤纶非织造布厚度为3.44mm，复合材料厚度为8.62mm，复合材料体积密度为190kg/m3。
本发明的一种轻薄低频宽频吸声复合材料的制备方法，包括：
（1）将中空涤纶纱线经整经，穿经，织造，改变织物组织图和上机图，分别获得树皮绉组织机织物和蜂巢组织机织物；
（2）按质量百分比，将50%的木棉纤维和50%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；
（3）采用纱线缝合方法，将机织物和非织造布层合，上层为树皮绉机织物，中间为两层蜂巢机织物，下层为木棉纤维/中空涤纶非织造布。
本发明的一种轻薄低频宽频吸声复合材料的应用，轻薄低频宽频吸声复合材料应用于汽车内饰、建筑、高铁领域。
本发明设法将表面带有小尺寸且连续凹坑的蜂巢机织物作为芯层材料，表面带有树皮裂纹的树皮绉织物作为上层材料，孔径小且孔隙率高的木棉/中空涤纶非织造布作为底层材料。该吸声材料由于表层树皮裂纹的存在，使其表面声阻抗较小，使更多的声波能够进入材料内部；而芯层蜂巢机织物的表面凹坑形成密闭空气腔结构，通过空腔共振作用使进入材料内部的低频声波产生更多的衰减；底层木棉/中空涤纶非织造布由于含有高中空度（80～90%）的木棉纤维，使非织造材料孔隙率高（85～95%），同时非织造材料孔径小（30～50µm），吸声频带宽，可在提高低频吸声的同时通过多孔吸声作用进一步拓宽材料的低频吸声频带。即本发明的吸声材料将多孔吸声机理与空气腔共振吸声机理结合，实现纺织纤维材料优异的低频宽频吸声效果。
本发明的树皮绉机织物和蜂巢机织物以中空涤纶纱线为原料，非织造布以木棉/中空涤纶纤维为原料，主要考虑到中空涤纶纤维和木棉纤维内部的中空结构，有利于形成轻薄材料，同时，中空涤纶纤维和木棉纤维质量轻，在低频声波作用下更易发生振动，从而进一步提高材料的低频吸声性能。因此，制备的中空涤纶机织物和含木棉非织造布能够充分利用中空涤纶纤维和木棉纤维的特点，制备的吸声材料轻薄，低频吸声效果好。
有益效果
（1）本发明制备的低频宽频吸声复合材料低频吸声性能优异，在500～1800Hz低频时的平均吸声系数为0.52，最大吸声系数可达到0.66，在600～1800Hz低频范围内吸声系数均大于0.3；
（2）本发明制备得到的吸声材料轻薄（8.62mm），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：树皮绉机织物/蜂巢机织物/蜂巢机织物/木棉中空涤纶非织造复合材料的频率与吸声系数关系曲线及其与木棉中空涤纶非织造布、中空涤纶非织造布的吸声系数对比。其中，
（1#）为树皮绉机织物/蜂巢机织物/蜂巢机织物/木棉中空涤纶非织造布；
（2#）为木棉中空涤纶非织造布；
（3#）为中空涤纶非织造布。
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
将中空涤纶纱线经整经，穿经，织造，改变织物组织图和上机图，分别获得树皮绉组织机织物和蜂巢组织机织物；按质量百分比，将50%的木棉纤维和50%的中空涤纶纤维，混合，开松，梳理，成网工序，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；采用纱线缝合方法将机织物和非织造布层合，上层为树皮绉机织物，中间为两层蜂巢机织物，下层为木棉纤维/中空涤纶非织造布。树皮绉机织物厚度为0.8mm，蜂巢机织物厚度为2.19mm，木棉纤维/中空涤纶非织造布厚度为3.44mm，复合材料厚度为8.62mm，复合材料体积密度为190kg/m3。
对比实施例1
按质量百分比，将50%的木棉纤维和50%的中空涤纶纤维，经混合，开松，梳理，成网工序，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。该非织造布的厚度为3.44mm，体积密度为107kg/m3。
对比实施例2
将中空涤纶纤维，经开松，梳理，成网工序，将纤维网输入针刺机中进行针刺加固，圈绕、切断，得中空涤纶针刺非织造布。该非织造布的厚度为8mm，体积密度为120kg/m3。
树皮绉机织物/蜂巢机织物/蜂巢机织物/木棉中空涤纶非织造布复合材料与木棉中空涤纶非织造布相比，具有更好的低频宽频吸声性能，说明树皮绉机织物和蜂巢机织物的加入，明显提高了材料的低频宽频吸声性能；而且8.62mm厚的复合吸声材料比8mm厚的中空涤纶非织造布低频吸声要好，说明了本发明材料的轻薄特征。
Claims (4)
1.一种轻薄低频宽频吸声复合材料，其特征在于：复合材料包括机织物和非织造布，其中机织物包含树皮绉机织物和蜂巢机织物，非织造布为木棉纤维/中空涤纶非织造布，其中，上层为树皮绉机织物，中间为两层蜂巢机织物，下层为木棉纤维/中空涤纶非织造布，采用纱线缝合方法，将机织物和非织造布层合，上层树皮绉机织物和中间两层蜂巢机织物的原料为中空涤纶纱线。
2.根据权利要求1所述的一种吸声复合材料，其特征在于：树皮绉机织物厚度为0.8mm，蜂巢机织物厚度为2.19 mm，木棉纤维/中空涤纶非织造布厚度为3.44 mm，复合材料厚度为8.62 mm，复合材料体积密度为190kg/m3。
3.一种轻薄低频宽频吸声复合材料的制备方法，包括：
（1）将中空涤纶纱线经整经，穿经，织造，改变织物组织图和上机图，分别获得树皮绉组织机织物和蜂巢组织机织物；
（2）按质量百分比，将50%的木棉纤维和50%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；
（3）采用纱线缝合方法，将机织物和非织造布层合，上层为树皮绉机织物，中间为两层蜂巢机织物，下层为木棉纤维/中空涤纶非织造布。
4.根据权利要求1所述的一种轻薄低频宽频吸声复合材料的应用，其特征在于：轻薄低频宽频吸声复合材料应用于汽车内饰、建筑、高铁领域。
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