紡織材料的吸聲隔聲原理

徐智泉

（南陽師范學(xué)院 河南 南陽 473000）

1 引言

現(xiàn)階段，噪音污染問題逐漸嚴(yán)重，已成為國家四大環(huán)境污染之一，噪音污染會讓人無法集中精神、心情煩躁，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)l(fā)心血管類疾病，威脅人們的生命健康，因此降低噪音污染是現(xiàn)階段的重要任務(wù)[1]。而紡織材料因?yàn)楸旧砭哂兄杷?、透氣、柔軟、多孔等?yōu)良性質(zhì)，經(jīng)常被用來制作吸音隔聲材料，但是還需要進(jìn)一步對紡織材料進(jìn)行了解，從而讓紡織材料的隔音吸音作用發(fā)揮到極致。

2 紡織材料的吸聲隔聲性能測試

2.1 試驗(yàn)材料和原理

本文選擇包括了天然纖維、無機(jī)纖維、合成纖維、以及紗線織物等紡織材作為主要的實(shí)驗(yàn)對象，并且將這些試驗(yàn)材料都進(jìn)行了開松梳理，以此保證纖維材料狀態(tài)平直，結(jié)構(gòu)松散、纖維之間孔隙相對均勻，只有如此，才能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。這種試驗(yàn)所利用的原理是：當(dāng)聲音在介質(zhì)中傳播時(shí)，會有一部分聲能被材料所吸收，而另一部分的聲能就會被材料反射，此外，還會剩下一部分繼續(xù)向外傳播。如果吸收材料的性能較優(yōu)，那么入射聲能的反射就會相對減小，剩下的部分聲能被材料吸收后就會繼續(xù)傳播[2]。也正是因?yàn)檫@種吸收原理，在實(shí)驗(yàn)過程中要將反射和吸收的聲能進(jìn)行綜合考慮，通過具體測量在試樣擺放前后的聲能大小，計(jì)算出相應(yīng)的衰減率，最后通過對比比較得出，不同材料結(jié)構(gòu)的參數(shù)和吸聲隔聲的效果關(guān)系。本次試驗(yàn)的使用設(shè)備包括：噪聲播放器、聲源接收器以及試樣裝載。在完成了全部試驗(yàn)過程后，在對試驗(yàn)中收集到的相關(guān)信號數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2.2 測試的具體內(nèi)容

測試內(nèi)容可以分成六個部分，具體內(nèi)容如下：

第一，對不同種類的纖維和紗線的吸聲隔聲效果比較；第二，判斷棉纖維材料厚度和吸聲隔聲效果的關(guān)系；第三，判斷棉纖維材料體積質(zhì)量和吸聲隔聲效果的關(guān)系；第四，不同噪聲源下棉纖維材料的吸聲效果；第五，棉纖維、紗線、機(jī)織物這三種材料的吸聲隔聲效果比較；第六，泡沫和纖維這種量材料的吸聲隔聲效果比較。

2.3 結(jié)果的比較分析

通過上述試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)滌綸和竹漿纖維的衰減率最大，分別為：21.52%和21.77%；而玻璃和玄武巖纖維的衰減率最小，分別為：2.95%和5.77%，以上則是不同種類纖維材料的吸聲隔聲效果，而不同種類紗線的衰減率中，只有棉紗的衰減率達(dá)到了28.45%，其中竹漿紗、滌綸長絲和玻璃長絲的衰減率較為平均，在6%～9%之間[3]。由此可知，棉纖維、滌綸纖維、竹漿纖維和芳砜綸纖維的吸聲效果較好，而玻璃纖維的吸聲效果最差，這是因?yàn)椴ＡЮw維和玄武巖纖維為無機(jī)纖維，且體積較大，造成吸聲效果不好，但是這不能夠判斷，無機(jī)纖維的吸聲效果一定不如天然纖維和化學(xué)纖維。但是試驗(yàn)結(jié)果表明，在其他條件相同的情況下，不同材料的衰減率是不同的，材料是影響吸聲效果的因素，其中材料的厚度、材料的體積質(zhì)量以及不同的聲源都會對吸聲隔聲效果造成影響，包括將兩種材料進(jìn)行復(fù)合后，也會對吸聲隔聲效果產(chǎn)生影響。

3 紡織材料的吸聲隔聲性能原理

3.1 吸聲原理和隔聲原理

紡織材料吸聲的原理是利用吸聲材料本身擁有的大量空隙和孔隙之間的連通性，當(dāng)聲波撞擊到材料表面后，能量有一定的損失，從而有效降低室內(nèi)聲壓級的方法。而隔聲是通過材料將噪聲源和接受者進(jìn)行分開或者隔離，來阻斷空氣聲的傳播，進(jìn)而達(dá)到降噪的根本目的。而這種分開或者隔離，是依靠隔聲材料完成的，是在聲波傳播的過程中，利用材料中的介質(zhì)對聲音的反射和吸收，抑制聲音的穿透。利用隔聲量和吸聲系數(shù)，衡量材料的隔聲效果和吸聲效果，在實(shí)際應(yīng)用中，吸聲系數(shù)的大小通常與聲波的入射條件、頻率和該吸聲材料的原料組織結(jié)構(gòu)參數(shù)等方面有關(guān)，而隔聲量和聲波頻率之間有著密切的聯(lián)系[4]。但是一般吸聲性能較好的紡織材料，在反射能力上相對較差，而隔音效果較好的紡織材料，在吸聲性能上相對較差由此可知，紡織材料的選擇直接決定著吸聲隔聲的具體效果。比如，羊毛氈和玻璃棉等都可以作為吸音材料。

3.2 影響吸聲性能的因素

在紡織材料中，還存在一些非織造的纖維材料，這些纖維材料在種類、密度、孔隙率等都會對吸聲性能產(chǎn)生影響。以材料體積質(zhì)量為例，在一定的體積下，隨纖維質(zhì)量的增加，吸聲效果增強(qiáng)，而在體積質(zhì)量到達(dá)一定的位置時(shí)，材料的吸聲效果會達(dá)到最大，但是如果繼續(xù)增加材料的體積質(zhì)量，材料的吸聲效果就會直接下降，因此可知吸聲材料的應(yīng)用存在一個最佳的體積質(zhì)量[5]。此外，影響材料吸聲的因素，還會受到纖維的形狀、以及設(shè)置的空氣層等因素，而且聲波的頻率和能量的不同，也會對吸聲效果造成影響。隨著材料的發(fā)展，一些金屬纖維作為新型吸聲材料出現(xiàn)，這些金屬纖維材料比傳統(tǒng)纖維材料的性能較優(yōu)，其中強(qiáng)度較高、防火防潮、抗氧化等性能。現(xiàn)階段金屬纖維吸聲材料有：鋁纖維、不銹鋼纖維、銅纖維、鈦纖維。

3.3 影響隔聲性能的因素

在影響紡織材料隔聲的因素中，主要是因?yàn)榧徔棽牧系脑稀⒚軐?shí)程度、厚度以及組織結(jié)構(gòu)和表面聲阻抗。以厚度為例，在上述試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，紡織材料衰減率的增加和材料厚度之間有著正比例關(guān)系，隨著材料厚度的增加，材料的衰減率也在曲折上升，材料吸聲效果會隨著厚度的增加而增加[6]。常見的情況下，表面堅(jiān)硬光滑、結(jié)構(gòu)緊密厚實(shí)的紡織材料的吸聲性能較差，但是因?yàn)檫@種材料本身的反射性能上相對較強(qiáng)，因此隔聲效果相對較好，因此可以用作隔聲材料，其中最具有代表性的就是在公路兩旁的隔音板，制作隔音板的隔音材料選擇的就是表面堅(jiān)硬光滑、結(jié)構(gòu)緊密厚實(shí)。利用這種隔音板能夠有效隔絕汽車噪音，避免給周圍的居民造成騷擾，此外，這種隔音材料也常見于建筑房屋中，以此提高房屋的隔音性。

4 結(jié)語

綜上所述，紡織材料能夠應(yīng)用于多種不同的吸音隔音材料制作中，但是因?yàn)閲胰鄙賹徔棽牧衔舾粢粜阅艿难芯?，因此現(xiàn)階段常見的降低噪音的方法依然使用著較為傳統(tǒng)的紡織材料。在實(shí)際生活中，紡織材料在吸音隔音方面具有很大的優(yōu)勢，通過研究發(fā)現(xiàn)，將紡織品和其他復(fù)合材料共同使用后，能夠更好的應(yīng)用在建筑、軍事、民航等多個方面，繼而創(chuàng)新發(fā)展形成新型的紡織材料。

[1]彭敏，趙曉明.紡織材料的吸聲隔聲機(jī)理及研究進(jìn)展[J].成都紡織高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2016，33(4)：173-177.

[2]倪昭玉，萬明，王瑄，等.紡織材料吸聲性能研究[J].棉紡織技術(shù)，2016，44(3)：1-4.

[3]范曉丹，李輝芹，鞏繼賢.紡織材料吸聲性能測試與評價(jià)[J].紡織科技進(jìn)展，2017(10)：33-36.

[4]賀佳琪，馬嘉康，盧士航，等.玻璃纖維和聚酯纖維材料的隔聲吸聲效果實(shí)驗(yàn)及分析[J].教育現(xiàn)代化：電子版，2015(21)：3-5.

[5]黃磊.吸聲材料與隔聲材料在空調(diào)降噪中的應(yīng)用[J].2017.

[6]欒巧麗，邱華，成鋼，等.纖維吸聲材料的研究進(jìn)展[J].化工新型材料，2017(7)：7-8.