复合针刺非织造材料吸声性能研究

论文摘要

噪声污染已成为当代世界性的问题,被列为三大污染之一,其危害是严重的、多方面的。随着人们对环境的重视,吸声材料作为消除噪声的途径发挥着越来越大的作用,其使用量呈迅猛增长之势,同时也对吸声材料的性能提出了更高更多的要求。开发非织造吸声材料,可以替代目前正在使用的木质材料、无机纤维材料等等,得到吸声性能更优的产品。另外,非织造材料重量轻,安装施工极为方便,具有一定的装饰性,并且大多数产品可回收利用。因此研究非织造吸声材料具有非常重大的意义。本课题首先从吸声性能对纤维原料的要求、纤维的可加工性以及环保要求和原料成本等方面讨论了纤维原料的选用原则,探讨了针刺非织造材料的加工工艺(包括开松、混合、梳理、铺网、针刺加固工艺参数),最后重点研究了复合PET针刺吸声材料的吸声性能及隔声性能。具体从厚度、面密度和组成纤维细度三方面分析了其对吸声性能的影响,为针刺吸声材料的设计提供指导。本课题的另一个研究重点是针刺非织造材料的二次加固定型,即补充针刺加固、平板硫化机模压定型和热风定型,对复合针刺吸音材料结构与性能的影响。此外,由于吸音材料在具体安装应用时还应满足其它性能的要求,本课题还对PET非织造吸声材料的基本性能(厚度、面密度和孔隙率)、通透性能(透气性、孔径大小)、保温性和机械拉伸性能进行了研究分析。通过以上研究,本课题得出以下结论:(1)聚酯纤维基本性能较好,既能满足吸声性能要求,又可回收利用,对环境有利,低熔点聚酯在热定型时能起到二次加固的作用。在大量实验的基础上确立的非织造工艺参数有:植针密度4000针/m,针刺频率为1200刺/min,纤网输出牵伸比i为1:1.5,针刺深度7～11mm,正反针刺2～8道,通过控制好这些参数即可得出具有良好的结构与性能的产品。(2) PET针刺材料的透气性较好,孔隙率一般都在90%以上,符合多孔材料的结构特征。试样具有一定的保温性能,且保温性大小与厚度、面密度成正比关系,与孔隙率、透气性等成反比关系。通过对试样力学性能的分析可知,推导出了材料断裂强力与体积密度的关系式。(3)选用SW463测试仪器对材料的吸声系数和隔声量进行了研究分析,发现材料厚度对其吸声性能影响较大,厚度增大,吸声性能提高,而隔声量则无明显变化;面密度增加,吸声隔声效果同时提高;纤维细度变细,可在一定程度上提高材料吸声效果,但对材料的隔声量影响不明显。采用5cm厚空腔较好,既能显著提高材料的吸声性能,又节省了室内空间。(4)通过对二次定型工艺的研究得出:合适的二次定型温度为150℃,定型时间为4min～5min,定型压力7MPa～12MPa,材料经热定型后结构硬挺,尺寸稳定性较好,断裂强力提高,MD/CD比值下降,强力均匀性提高。热定型后由于材料的厚度有所降低,其吸声系数也相应降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 针刺吸音非织造材料的研究背景
• 1.2 多孔吸声材料介绍
• 1.3 吸声材料的国内外研究和发展状况
• 1.4 吸声材料的应用
• 1.5 本课题的研究内容及意义
• 第二章 复合针刺非织造吸音材料的试制
• 2.1 纤维原料的选用与物理性能测试
• 2.2 PET非织造材料的制备工艺研究
• 2.3 试样的研制
• 2.4 本章小结
• 第三章 复合 PET针刺材料的性能研究与分析
• 3.1 PET针刺材料的基本性能测试
• 3.2 通透性能分析
• 3.3 保温性能测试与分析
• 3.4 PET非织造材料力学性能测试
• 3.5 本章小结
• 第四章 复合 PET针刺材料吸声性能研究
• 4.1 降噪性能表征指标
• 4.2 降噪性能的测试
• 4.3 吸声性能测试结果与分析
• 4.4 隔声性能测试结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 二次加固对复合针刺吸声材料性能的影响
• 5.1 热定型过程及机理分析
• 5.2 试样热定型工艺实验部分
• 5.3 热定型工艺条件的选择
• 5.4 二次加固对复合PET针刺吸声材料结构与性能影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与总结
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢