[发明专利]一种吸声降噪材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸声降噪材料及其应用。

背景技术

随着现代工业的迅速发展，噪声对人类的危害也越来越大。噪声污染、空气污染和水污染被认为是当代世界三大环境公害。噪声不仅影响人们正常的工作秩序和工作效率，还影响人们的日常生活和身心健康。控制噪声已成为人类的当务之急，对吸声降噪材料的研究也已经成为世界各国科技工作者的重要研究方向之一。

常见的吸声材料包括以下几类：

天然有机纤维材料，包括棉、麻、甘蔗、木丝、稻草及其制品等。这些材料吸声效果好，价廉易得，取材方便；但是缺点在于易潮湿、易腐烂、易变质，从而降低吸声性能，限制了它们的应用。

无机纤维材料，包括玻璃棉、矿渣棉、岩棉及其制品等。这些材料耐热、耐腐蚀、价格低廉；但是缺点在于性脆易断、易吸水、易产生环境污染，在某些场合不宜使用。

合成纤维材料，包括聚烯烃纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维等有机合成高分子材料及其制品。这些材料尽管吸声效果较好，但制造成本较高，强度较低，并且容易给相关结构带来消防隐患。

泡沫塑料类，包括聚氨酯泡沫塑料、脲醛泡沫塑料和氨基甲酸酯泡沫塑料等。这些材料质轻，柔软，但是不防火、易老化、易吸水，使用受一定限制。

吸声建筑材料类，包括泡沫玻璃、陶土吸声砖、加气混凝土等。这些材料不易变形老化，防腐，防潮，但材料厚重，制作工艺较复杂。

木棉属于被子植物门、双子叶植物纲、锦葵目、木棉科植物。木棉纤维则是木棉的果实纤维，属单细胞纤维，其附着于木棉蒴果壳体内壁，由内壁细胞生长，发育而成。木棉纤维一般长约8～34mm，纤维中段直径18～45μm。线密度0.4～0.7dtex。而常用的棉、毛、丝、麻纤维的线密度都在1.0dex以上，所以木棉纤维是一种天然超细纤维。木棉纤维外表面光滑，不显转曲，截面为圆形或者椭圆形，纵向外观为中段略粗，梢端较细、根端钝圆、两端封闭的圆柱形。细胞中充空气。木棉纤维具有独特的防霉、防潮、防水、防蛀的特点。纤维的中空度高达80～90％，是目前人类已经发现的中空度最高的纤维材料，而运用高新技术制造的人造单孔中空纤维的中空度目前也仅能达到35～40％。

中国发明专利申请号为03116191.X的专利申请公开了一种木棉的应用，即木棉在纺织领域的应用，可用木棉做纺纱的原料及作为棉被、棉服、枕头等的填充材料。

中国发明专利申请号为200610078142.5和200610078141.0的专利申请公开了木棉纤维在纺纱纺织领域的制造方法及应用，以及在非织造布无纺布领域的制造方法及应用。

但木棉纤维在吸声降噪领域的应用尚未见专利报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种吸声降噪材料及其应用。

本发明提供的吸声降噪材料，主要包括木棉纤维，还可包括天然有机纤维、无机纤维和/或人造纤维。

上述吸声降噪材料中，各种常用的天然有机纤维均适用，优选棉纤维、麻纤维、甘蔗纤维、木丝纤维、稻草纤维、驼毛纤维、羊毛纤维、兔毛纤维或蚕丝纤维中的一种或任意比例的混合物；各种常用的无机纤维均适用，优选玻璃棉纤维、玻璃纤维、矿渣棉纤维或岩棉纤维中的一种或任意比例的混合物；各种常用的人造纤维均适用，优选聚烯烃纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、低熔点纤维或粘胶纤维中的一种或任意比例的混合物。

所用天然有机纤维、无机纤维和人造纤维的总质量百分含量占吸声降噪材料的0％～95％，余量为木棉纤维。

另外，本发明提供的吸声降噪材料在制备吸声降噪制品中的应用，也属于本发明的保护范围。该吸声降噪制品包括木棉吸音毡、木棉吸音絮填料和木棉吸音无纺布，且其制造工艺均与现有的成毡制造工艺、絮料制造工艺和无纺布制造工艺相同。

木棉纤维本身具有很大的中空率(80～90％)，是目前人类已经发现的中空度最高的纤维材料。木棉纤维中的空隙全部为静止空气，其纤维聚集体又是处于疏松多孔状态，这些空隙间彼此贯通，且通过表面与外界相通。当声波入射木棉纤维制品时，一部分声波在制品表面被反射掉，另一部分则透入到制品内部向前传播。在传播过程中，引起纤维间孔隙的空气运动，与固体筋络(木棉纤维壁)发生摩擦，由于粘滞性和热传导效应，将声能转变为热能而耗散掉。其次，木棉纤维管内空气和纤维壁之间的热交换引起的热损失也使声能衰减。声波在制品的刚性壁面反射后，经过制品内部回到其表面时，一部分声波透射到空气中，一部分又反射回到制品内部，继续耗散；声波通过这种反复传播，使能量不断转换耗散，如此反复，从而达到“吸声降噪”的目的。因此，木棉纤维在吸声降噪方面有着良好的应用前景。