一種多層不同密度的非織造吸音復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種多層不同密度的非織造吸音復合材料及其制備方法，包括以下具體步驟：A．將多孔滌綸纖維開松，梳理，成網；B．將纖維網輸入針刺機中進行針刺加固，圈繞，切斷，制成布料，所述布料的厚度為4mm～40mm，面密度為40g/m2～500g/m 2；C．將2～6層布料層疊設置，進行熱壓復合，然后冷卻。選擇多孔滌綸為主要原料設計內外層密度不同、厚度不同，增強對噪聲的全面吸收，使得材料獲得了很好的吸聲效果。熱壓的溫度為100℃～120℃，以及由該方法制成的吸聲針刺非織造復合材料。本發明的吸聲針刺非織造復合材料經熱壓復合后吸聲性能顯著提升，且輕薄、強度高、生產成本低。
【專利說明】一種多層不同密度的非織造吸音復合材料及其制備方法
[0001 ] 本申請是分案申請，原申請的申請號:201410076392.X，申請日:2014-03-04，發明創造名稱《一種吸聲針刺非織造復合材料及其制備方法》。
技術領域
[0002]本發明涉及一種多層不同密度的非織造吸音復合材料及其制備方法，尤其是一種針刺非織造吸聲材料及其制備方法，屬于吸聲材料技術領域。
【背景技術】
[0003]隨著科學技術進步，人們在享受高效率的社會活動同時，也給自己帶來了更多的社會問題，其中環境污染已經成為制約人類社會發展的主要瓶頸之一。同時噪音污染隨著現代高速的交通運輸和企業生產已經嚴重影響人們的生活水平。降噪已經成為一個關乎人民生活水平、協調發展的重要課題。降噪主要有兩個發展方向:一個是隔音技術，另外一個是吸聲技術。隔音技術發展缺陷是造成二次或多次污染，而且往往材料屬于高密度材料，成本較高。吸聲技術是利用聲波能量的耗散手段，降低環境中噪音，真正達到消除污染的目的。吸聲材料又以多孔性材料為主，材料是以纖維材料為基石。紡織材料加工技術就是用纖維形態的材料制作各種外觀形態的用品，這些用品大多是多孔性的材料，而隨著不同的加工技術、材料的孔徑形態、密度以及其分布有很大的區別，這些區別導致材料吸聲性能不同。針刺非織造材料作為纖維材料加工的一種技術，其材料構造形式決定了材料的吸聲降噪性能優越，而且其加工成本低、產量高、加工環境污染小等特點，是一種較為理想的應用于吸聲降噪方面的基材，近些年來已經受到廣泛關注。
[0004]目前，為了提高材料的吸聲性能，一般采用的方法是增加材料的厚度，但效果并不明顯，而且在使用上也受到一定的限制，如使用空間的限制、材料體積和造價的限制。另外利用微穿孔板的共振吸聲機理將吸聲材料與微穿孔板結合，也可以提高材料的吸聲效果，但微穿孔板在設計及加工上較復雜，而且吸聲頻帶較窄。因此，吸聲性能好且輕薄、加工簡便的吸聲材料在吸聲材料領域將有著極好的發展前景。
[0005]東華大學2010年度碩士論文《復合針刺非織造材料吸聲性能研究》，作者:馬永喜，該文獻從吸聲性能對纖維原料的要求、纖維的可加工性以及環保要求和原料成本等方面討論了纖維原料的選用原則，探討了針刺非織造材料的加工工藝(包括開松、混合、梳理、鋪網、針刺加固工藝參數)，最后重點研究了復合PET針刺吸聲材料的吸聲性能及隔聲性能。具體從厚度、面密度和組成纖維細度三方面分析了其對吸聲性能的影響。
[0006]中國專利文獻CN201310041934.5公開了一種低頻吸聲針刺非織造復合材料及其制備方法和應用，復合材料包括木棉纖維/中空滌綸非織造布和聚乙烯膜。制備方法，包括:按質量百分比，將60%?90%的木棉纖維和40%?10%的中空滌綸纖維，混合，開松，梳理，成網；將纖維網輸入針刺機中進行針刺加固，圈繞、切斷，得木棉/中空滌綸針刺非織造布；將0.06mm?0.1Omm聚乙烯膜平整地放在上述針刺非織造纖維網的一面，復合，取出，冷卻，即得。該復合材料可應用于汽車內飾、建筑、高鐵等領域;該吸聲材料輕薄，制備方法操作簡單。但是木棉纖維的強度較低約為滌綸纖維的三分之一，且木棉纖維的價格較貴，該吸聲材料不利于大范圍的應用。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是提供一種熱壓復合后吸聲性能顯著提升，且輕薄、強度高、生產成本低的吸聲針刺非織造復合材料以及該材料的制備方法。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種多層不同密度的非織造吸音復合材料及其制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟:
A.將多孔滌綸纖維開松，梳理，成網；
B.將纖維網輸入針刺機中進行針刺加固，圈繞，切斷，制成布料，所述布料的厚度為4mm?40mm，面密度為40?500g/m2 ；
C.將2?6層布料層疊設置，進行熱壓復合，然后冷卻，熱壓的溫度為100°C?120°C。
[0008]上述技術方案的一種優選是:上述多孔滌纟侖纖維是長度為38mm至10mm的短纖維，細度為1.56 dtex?16.67dtex，多孔滌綸纖維的孔數大于等于5。為了使得熱壓復合的效果更好，上述技術方案的一種優選是:上述步驟C中，熱壓的時間為3?6min，熱壓的壓力為1.2?I.6MPaο
[0009]為了使得復合材料獲得更好的吸聲性能，上述技術方案的一種優選是:上述布料有3層，外層布料的面密度大于中間層布料的面密度。
[0010]上述技術方案的進一步優選是:布料的厚度為8mm?15mm，外層布料的面密度為60g/m2?70g/m2，中間層布料的面密度為45g/m2?55g/m2。
[0011 ]上述技術方案的一種優選是:上述布料有3層，外層布料的面密度小于中間層布料的面密度。
[0012]上述技術方案的進一步優選是:布料的厚度為8mm?15mm，外層布料的面密度為60g/m2?70g/m2，中間層布料的面密度為45g/m2?55g/m2。
[0013]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種由上述制備方法制成的吸聲針刺非織造復合材料。
[0014]本發明具有積極的技術效果:
(I)本發明的吸聲針刺非織造復合材料先將多孔滌綸纖維通過針刺工藝制成布料，再將層疊在一起的多層布料熱壓復合，使得相鄰布料的表面在高溫的作用下粘結在一起，制成復合材料，通過復合工藝，大大提升了材料的吸聲性。材料的吸聲能力和聲波的頻率有關，對于多孔吸聲結構而言，隨著聲波頻率的不斷增加，其吸聲能力也不斷增加，在中頻聲段增加的最快，而對高頻聲波的吸收能力最好;對于共振吸聲結構而言，隨著聲波頻率的不斷增加，材料對聲波的吸收能力先增后降，對低頻聲波的吸收最好，在中頻聲段有所降低，而在高頻聲段的吸聲能力維持在一定水平。本發明的吸聲針刺非織造復合材料將共振吸聲機理與多孔吸聲機理相結合，將材料的吸聲頻段擴大，從而更有利于對噪聲的全面吸收，使得材料獲得了很好的吸聲效果。
[0015](2)本發明的吸聲針刺非織造復合材料吸聲性能優異，在頻率500?5000Hz范圍的吸聲系數均大于0.3，最大吸聲系數可達0.9以上。
[0016](3)本發明的吸聲針刺非織造復合材料輕薄且強度高，制備方法操作簡便，生產成本較低，具有很好的經濟效益，適合于工業化大規模生產。
[0017](4)本發明的吸聲針刺非織造復合材料可應用于動車內飾、汽車內裝飾、建筑、音箱、高鐵等多個領域。
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
圖1為本發明的實施例1、2與對比例1、2的樣品在不同頻率下吸聲系數的區別示意圖。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
本實施例的吸聲針刺非織造復合材料的制備方法，包括以下具體步驟:
A.采用東華大學2010年度碩士論文《復合針刺非織造材料吸聲性能研究》中公開的現有的開松、梳理、鋪網工藝，將多孔滌綸纖維開松，梳理，成網。多孔滌綸纖維采用中國石化儀征化纖股份有限公司生產的8.33dtex X 64mm的七孔滌綸短纖維。
[0020]B.將纖維網輸入針刺機中進行針刺加固，圈繞，切斷，制成兩種布料樣品，一種布料樣品的厚度為1mm，面密度為55g/m2，另一種布料樣品的厚度為1mm，面密度為70g/m2。針刺機總針數:4800針，面積1.2mX0.3m，針刺頻率η為1200刺/min，纖網輸出速度V2為3.75m/min,喂入速度Vl 為2.5m/min，牽伸比i 為1: 1.5。
[0021]C.選取兩塊面密度為55g/m2的布料樣品和一塊面密度為70g/m2的布料樣品，將三塊布料樣品疊合在一起，面密度為70g/m2的布料樣品位于中間。用夾具夾好，放入烘箱中，升溫至110°C，保溫5min中后取出，在空氣中冷卻，夾具的壓力為1.4MPa。
[0022]從而制得厚度為30mm，面密度為180g/m2的吸聲針刺非織造復合材料(樣品3)。
[0023]實施例2
本實施例的吸聲針刺非織造復合材料的制備方法，包括以下具體步驟:
A.采用東華大學2010年度碩士論文《復合針刺非織造材料吸聲性能研究》中公開的現有的開松、梳理、鋪網工藝，將多孔滌綸纖維開松，梳理，成網。多孔滌綸纖維采用中國石化儀征化纖股份有限公司生產的8.33dtex X 64mm的七孔滌綸短纖維。
[0024]B.將纖維網輸入針刺機中進行針刺加固，圈繞，切斷，制成兩種布料樣品，一種布料樣品的厚度為1mm，面密度為65g/m2，另一種布料樣品的厚度為1mm，面密度為50g/m2。針刺機總針數:4800針，面積1.2mX0.3m，針刺頻率η為1200刺/min，纖網輸出速度V2為3.75m/min,喂入速度Vl 為2.5m/min，牽伸比i 為1: 1.5。
[0025]C.選取兩塊面密度為65g/m2的布料樣品和一塊面密度為50g/m2的布料樣品，將三塊布料樣品疊合在一起，面密度為50g/m2的布料樣品位于中間。用夾具夾好，放入烘箱中，升溫至110°C，保溫5min中后取出，在空氣中冷卻，夾具的壓力為1.4MPa。
[0026]從而制得厚度為30mm，面密度為180g/m2的吸聲針刺非織造復合材料(樣品4)。
[0027]實施例3
本實施例的吸聲針刺非織造復合材料的制備方法，其余部分與實施例1相同，不同之處:多孔滌綸纖維采用中國石化儀征化纖股份有限公司生產10.00dtexX60mm的七孔滌綸短纖維。
[0028]實施例4
本實施例的吸聲針刺非織造復合材料的制備方法，其余部分與實施例2相同，不同之處:多孔滌綸纖維采用中國石化儀征化纖股份有限公司生產的8.33dteXX60mm的十孔滌綸短纖維。
[0029]對比例I
本對比例的普通滌綸針刺非織造布的制備方法，包括以下具體步驟:
A.采用現有的開松、梳理、鋪網工藝，將普通滌綸纖維開松，梳理，成網。普通滌綸纖維采用中國石化儀征化纖股份有限公司生產的8.33dtex X 64mm的普通滌綸纖維。
[0030]B.采用現有的針刺工藝，將纖維網輸入針刺機中進行針刺加固，圈繞，切斷，制成普通滌綸針刺非織造布(樣品I)。樣品I的厚度為30_，面密度為220g/m2。
[0031]對比例2
本對比例的普通滌綸針刺非織造布的制備方法，包括以下具體步驟:
A.采用現有的開松、梳理、鋪網工藝，將普通滌綸纖維開松，梳理，成網。多孔滌綸纖維采用中國石化儀征化纖股份有限公司生產的8.33dteXX64mm的七孔滌綸短纖維。
[0032]B.采用現有的針刺工藝，將纖維網輸入針刺機中進行針刺加固，圈繞，切斷，制成普通滌綸針刺非織造布(樣品2)。樣品2的厚度為30_，面密度為1800g/m2。
[0033]采用東華大學2010年度碩士論文《復合針刺非織造材料吸聲性能研究》中公開的吸聲性能測試方法對樣品I至4進行吸聲性能的測試，結果如圖1所示。
[0034]由圖1可知，在厚度相同情況下，多孔滌綸纖維針刺非織造布比普通滌綸纖維針刺非織造布的吸聲系數高，即多孔滌綸纖維針刺非織造布比普通滌綸纖維針刺非織造布具有更好的吸聲效果。在厚度和面密度都相同情況下。當頻率大于500Hz時，樣品3和樣品4的吸聲效果明顯優于樣品I和樣品2.樣品4在頻率為500?2000Hz的范圍內，吸聲效果優于樣品3。樣品3在頻率為3000Hz以上時，吸聲效果優于樣品4，樣品3的最大吸聲系數可達0.9以上。本發明的吸聲針刺非織造復合材料與單一結構的多孔滌綸纖維針刺非織造布相比具有更好的吸聲效果。
[0035]本發明不局限于上述各實施例，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種多層不同密度的非織造吸音復合材料及其制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟: A.將多孔滌綸纖維開松，梳理，成網； B.將纖維網輸入針刺機中進行針刺加固，圈繞，切斷，制成布料，所述布料的厚度為4mm?40mm，面密度為40g/m2?500g/m2 ； C.將2?6層布料層疊設置，進行熱壓復合，然后冷卻，熱壓的溫度為100°C?120°C。2.根據權利要求1所述的一種多層不同密度的非織造吸音復合材料及其制備方法，其特征在于:將權利要求1所得的布料按2?6層布料層疊設置，進行熱壓復合，然后冷卻成型。3.根據權利要求2所述的一種多層不同密度的非織造吸音復合材料及其制備方法，其特征在于:所述布料有多層，外層布料的面密度大于中間層布料的面密度。4.根據權利要求3所述的一種多層不同密度的非織造吸音復合材料及其制備方法，其特征在于:布料的厚度為8mm?15mm，外層布料的面密度為60g/m2?70g/m2，中間層布料的面密度為45g/m2?55g/m2。5.根據權利要求1至3之一所述的一種多層不同密度的非織造吸音復合材料及其制備方法，其特征在于:所述布料有多層，外層布料的面密度小于中間層布料的面密度。6.根據權利要求5所述的一種多層不同密度的非織造吸音復合材料及其制備方法，其特征在于:布料的厚度為8mm?15mm，外層布料的面密度為45g/m2?55g/m2，中間層布料的面密度為60g/m2?70g/m2。7.按照權利要求1至6所述的制備方法制成的吸聲針刺非織造復合材料，密度不同，所賦予材料吸聲效果不同。
【文檔編號】B32B27/36GK106042544SQ201610387191
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年3月4日
【發明人】晏雄, 陳夕方, 楊旭東, 張慧萍, 陳靜
【申請人】丹陽市宇晟紡織新材料有限公司