高速公路声屏障用非织造吸声材料的吸声性能研究

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1、2013年第5期产业用纺织品研究报告高速公路声屏障用非织造吸声材料的吸声性能研究*钱薇薇张瑜高强李伟岸许君海(南通大学，南通，226007)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250～2000Hz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

2、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。关键词:高速公路声屏障，非织造材料，涤纶，吸声性能中图分类号:TS176+．5文献标志码:A文章编号:1004－7093(2013)05－0015－04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

3、、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。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250～2000Hz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

4、，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)中空中空低熔点2．52．564．450505050*交通部科技项目(201

5、1319813500);南通大学交通运输科研专项项目(10ZJ004);南通大学产学研合作项目(10C010)收稿日期:2012－10－31作者简介:钱薇薇，女，1987年生，在读硕士研究生。主要研究方向为非织造材料的结构与性能。通信作者:张瑜，E-mail:z．yu@ntu．edu．cn1．2工艺流程吸声材料制备的工艺流程见图1。吸声材料制备本试验共制备了12种针刺非织造材料样品，—15—1．3研究报告产业用纺织品总第272期其构成和基本参数见表2。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

6、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涤纶质量比/%样品号厚度/mm面密度/(g·m－2)加工工艺2．5dtex中空6dtex中空普通低熔

7、点12345678910110305070100100———————————10010010090901007050300———————————————10107．547．597．587．557．526．206．164．502．956．326．39376381381377375355354324322402402针刺针刺针刺针刺针刺针刺针刺针刺针刺针刺针刺+热熔针刺+热熔+等离子表面处理图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

8、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。中空纤维在轴向上有管状空腔的结构，使得声波与空气的接触机会增大，即摩擦系数增大，声能转化为热能被消散的机会也就增大。此外，中空纤维的管状空腔结构也大大增加了纤维的比表面积，声波与纤维摩擦接触的概率增大，进而延长了声波在材料内部反复的时间，从而有更多的声能被转化成热能而被耗散。图3中样品7的吸声性能明显优越于样品6。12—90—106．394022吸声性能