1973年Nute等研究毛毯的吸聲性能影響因素,認(rèn)為提高毛毯的厚度會提高吸聲系數(shù),直接影響吸聲性能。
1974年E. ann Nanson等驗證了提高毛毯的厚度對其吸聲性能的影響是間接的。毛毯的厚度增加導(dǎo)致聲波通過材料內(nèi)部經(jīng)過的孔隙增加,孔隙的數(shù)量連同孔隙中的空氣對聲波造成衰減。近現(xiàn)代研究主要考慮厚度與聲頻率的關(guān)系,研究其對吸聲性能的影響。2003年, Youn EungLee的研究給出了厚度對非織造織物的吸聲性能影響。研究表明非織造布厚度對其吸聲性能的影響與聲頻率相關(guān)。如果入射聲波的波長大于非織造布厚度,那么增加厚度對其吸聲性能無影響。
2006年,Tilak Dias等研究了汽車裝飾領(lǐng)域的針織物的吸聲性能,指出在1 000~3 000 Hz范圍內(nèi)增加針織物的厚度,其吸聲性能增加。在低于1 000 Hz和大于3 000 Hz時,厚度對其吸聲性能影響不大。
2·2 增加紡織材料的表面粗糙度
增加非織造布的表面粗糙度可以提高其吸聲系數(shù)和隔聲量。聲波入射到材料表面時,粗糙的表面可增加材料與聲能的接觸面積使聲波引起的共振效應(yīng)加強從而衰減聲波。但是這一效應(yīng)受到聲波所要穿過的材料的寬度和厚度影響。閆志鵬對聚酯纖維非織造布研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過表面平整處理的非織造布吸聲系數(shù)降低;而當(dāng)非織造布太寬太厚時增加粗糙度反而使噪聲倍增,起到降低吸聲系數(shù)的相反作用。
2·3 增加材料的表面密度
作為多孔材料,同一種紡織材料表面密度越大,孔隙率越小,比流阻越大。厚度不變時,增加密度可以使中低頻的吸聲系數(shù)提高。Youn Eung Lee在研究中通過增加非織造布中超細(xì)纖維的含量,增加非織造布的單位重量從而使密度增加其吸聲系數(shù)提高。單位體積內(nèi)纖維含量增加,聲波通過非織造布時由于摩擦和振動引起的聲能損失增加,從而達到聲衰減的效果。徐凡等研究大麻纖維絮片的吸聲性能認(rèn)為,相同厚度的麻纖維絮片容重增加,材料吸聲系數(shù)增加,但會受到一定的限制。因為容重間接地控制材料內(nèi)部微孔的尺寸,當(dāng)容重增加時材料內(nèi)部孔隙相應(yīng)減小,聲阻抗相應(yīng)提高。因而提高低頻吸聲效果同時高頻吸聲效果又受到影響。由此得出結(jié)論吸聲材料存在最佳面密度。
2·4 背后設(shè)置空氣層
在多孔材料層與剛性背壁之間留有一定空腔可以有效地使其成為共振吸聲結(jié)構(gòu)組合體,將共振吸聲頻率向低頻方向轉(zhuǎn)移,增加材料的低頻吸聲系數(shù)。
Shoshani指出背后空腔對機織物的吸聲性能有較大影響。2003年鐘祥璋等對德國百得補公司生產(chǎn)的Sound Tex吸聲無紡布做了研究指出,空腔的共振吸聲機理使得加大空腔深度可以較大,較明顯地提高吸聲無紡布的低頻吸聲系數(shù)。薛小艷運用混響室法對WX-L型高效寬頻帶阻燃吸聲簾幕的背后空腔的吸聲性能研究認(rèn)為,擴大空腔可以大大提高簾幕的吸聲性能,尤其是在低頻聲段。總之,增加材料厚度、面密度、適度改善粗糙度、背后設(shè)置空腔都可以一定程度上提高紡織品材料的吸聲隔音性能。
2·5 改善薄纖維層吸聲效果
薄纖維層織物單獨作為吸聲材料其吸聲效果較差。除了上述方法之外,下面綜述幾種改善薄纖維層吸聲效果的方法。
2·5·1 雙重多孔材料
運用雙重多孔材料理論,不同孔隙特征,內(nèi)部互相連通網(wǎng)絡(luò)組成的多孔材料吸聲性能有所提高。選用多孔纖維織制成紡織吸聲隔音材料,紡織品內(nèi)部孔隙和纖維孔隙是兩個互相連通的不同孔隙形態(tài)特征的孔隙系統(tǒng)。研究表明,這種多孔結(jié)構(gòu)可以有效提高材料的吸聲性能,但是在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用研究尚未見報道。
2·5·2 選用異形截面纖維
截面為三角形、三葉形、十字形,T形等異于圓形的化學(xué)纖維被稱為異形纖維。異形纖維在紡織領(lǐng)域主要用來產(chǎn)生各種不同的織物風(fēng)格以及良好的導(dǎo)濕排汗性能。西德巴迪許(Badishe)公司生產(chǎn)的五葉形纖維用來做耐污地毯。有報道三葉形纖維可用來做質(zhì)地堅牢、富有彈性的簇絨地毯。目前國外在汽車內(nèi)部已經(jīng)開始使用一種異形截面金屬纖維的吸聲材料。國內(nèi)奧迪、桑塔納汽車生產(chǎn)廠家也開始采用該種材料做消聲器芯的汽車消聲器。日本豐田汽車公司聯(lián)合一家化纖公司研制成功一種聲學(xué)材料它通過引進改性的異形纖維提高傳統(tǒng)汽車裝飾布的聲學(xué)性能。
2·5·3 與金屬相結(jié)合
提高紡織材料的吸聲隔音效果的一種比較有效的方法就是在材料中加進慣性負(fù)載,如重金屬的粒子鉛、鐵等。在入射聲壓一定的條件下,由于金屬粒子受聲波作用的振動幅度因慣性而減小,最終導(dǎo)致振幅減小。所以聲波通過這種纖維材料后聲能有很大的降低。
朱明娟等以滌平布與滌綸非織造布為基材采用熱噴技術(shù)研制成功鉛化織物復(fù)合新材料。鉛由于其原子密度大、柔軟、阻尼大等特性在噪聲控制領(lǐng)域被視為優(yōu)良的隔音材料,將其與織物相結(jié)合使得復(fù)合材料在中高頻段的隔音性能明顯提高。研究得出結(jié)論,不同的含鉛量對復(fù)合材料隔聲量影響不同,含鉛量越多,隔聲量越大。同時試驗研究非織造噴鉛基布優(yōu)于機織物。
賴冬志等以氨綸/棉機織物為基體,采用化學(xué)涂鍍的方法研制出織物與鐵鎳合金相結(jié)合的新材料。鐵鎳合金織物復(fù)合材料經(jīng)測試在增重率達到90%時,低頻段隔聲量平均增加3 dB,高頻段隔聲量平均增加5 dB。通過控制材料的增重率可以得到所需要隔音量的新材料。
2·5·4 研制高性能纖維復(fù)合材料
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