高速公路声屏障用非织造吸声材料的吸声性能研究

作者:钱薇薇;张瑜;高强;李伟岸;许君海 刊名:产业用纺织品 上传者:赵琦

【摘要】目前解决交通路网噪声问题的最有效措施是设置道路声屏障。在众多声屏障吸声材料中,非织造材料有其特有的优点。研究了涤纶针刺非织造吸声材料在250~2 000 Hz中低声频范围内的吸声性能,分析了纤维的组成和横截面、材料厚度以及加工工艺等因素对材料吸声性能的影响。结果表明:在所制备的吸声材料中,由细旦纤维和中空纤维制成的材料具有较好的吸声效果,材料的厚度对吸声性能的影响比较明显,热熔加固和表面处理对材料的吸声性能也有一定的积极作用。

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随着我国高速公路的快速发展,一系列环境问题也日渐凸显,尤其是交通噪声问题愈发严重。道路无法避开居民生活区、医院、学校等区域,为此,修建声屏障将是一种有效的治理交通噪声污染的方法[1]。声屏障的核心部件,即吸声材料,其性能的优劣极大地影响着声屏障吸声降噪的能力。据调研,交通路网噪声一般在2502000Hz中低声频范围内。非织造材料是纤维之间相互缠结而成的三维立体结构材料,其特有的结构赋予其特有的性能,即孔隙率高、弹性和柔软性好,因此非织造材料十分适合作为吸声材料。当声波传播到非织造材料的表面时,一部分声音能进入到材料的内部,而另一部分即在材料表面被反射。进入到材料内部的声音便在纤维交错排列的缝隙中传播,此时声波与纤维和缝隙中的空气产生摩擦,将声能转化为热能而被消耗,从而起到吸声的作用[2-3]。国内外对非织造材料吸声性能已做了一定的研究。Youngjoo等[4]研制了一种汽车顶篷使用的针刺非织造材料,并研究了材料的吸声性与黏弹性以及孔径大小之间的关系。Jiang等[5]研制了一种七孔中空聚酯纤维作为增强体的氯化聚乙烯复合材料,并研究了纤维含量、复合厚度和空腔深度对吸声性能的影响。本文主要研究了涤纶的组成、纤维的横截面、材料厚度、热熔加固和表面处理对声屏障用吸声材料的吸声性能的影响,为相关方面的设计提供参考。1试验部分1.1原料选用不同的涤纶作原料,其性状见表1。表1不同涤纶原料性状涤纶类型线密度/dtex长度/mm普通(圆形截面)2.550中空2.550中空650低熔点4.4501.2工艺流程吸声材料制备的工艺流程见图1。1.3吸声材料制备本试验共制备了12种针刺非织造材料样品,其构成和基本参数见表2。图1吸声材料制备的工艺流程表2针刺非织造材料样品的原料构成与基本参数样品号涤纶质量比/%普通2.5dtex中空6dtex中空低熔点厚度/mm面密度/(gm-2)加工工艺101007.54376针刺230707.59381针刺350507.58381针刺470307.55377针刺510007.52375针刺61006.20355针刺71006.16354针刺81004.50324针刺91002.95322针刺1090106.32402针刺1190106.39402针刺+热熔1290106.39402针刺+热熔+等离子表面处理2吸声性能测试采用传递函数法测量针刺非织造材料的吸声系数,驻波管内径为100mm,其测量频率上限为2000Hz,下限为250Hz。在声频中,500Hz以下是低频声,5002000Hz是中频声,2000Hz以上是高频声。参照标准GB/T18696.22002《阻抗管吸声系数和声阻抗的测量》,用北京声望声电技术有限公司生产的SW463型吸隔声测试仪测试吸声性能。3试验结果及分析3.1纤维线密度对吸声性能的影响由图2可以看出,在2502000Hz的频段范围内,随着样品中细纤维含量的增加,样品的吸声系数增大,即其吸声性能提高,且随着频率的增加收声系数增大的程度越加明显。这是因为纤维越细,声波在进入样品内部传播过程中与纤维接触的机会增大,能与更多根数的纤维发生摩擦,从而将更多的声能转化为热能而耗散[6]。另外,细纤维含量增加后,在刺针穿刺的作用下,样品内部微小的孔隙明显增加,孔隙率增大,孔隙间相互贯通,空气穿透量增大。因此,样品5的吸声性能显著提高。图2不同细纤维含量样品的吸声系数曲线3.2纤维截面对吸声性能的影响由图3可以看出,随着声波频率的增加,中空涤纶吸声毡的吸声性能明显比普通涤纶吸声毡好。这主要是由中空涤纶的结构决定的。中空纤维在轴

参考文献

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