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纤维集合体,简称纤维体,为多孔、轻质、柔软的吸音隔声材料,已被广泛地应用于各类内饰和隔绝材料。作为人工加工的针刺非织造布材料与自然态纤维体最为接近,其仅是由单纤维相互纠缠而成的纤维集合体,加工成本低、产量高、加工环境污染小,是优良的吸声降噪材料。聚酯合成纤维(涤纶)因其具有成形性好、回潮率低、强度高、防腐、产量高、使用普遍等优良特征,是针刺非织造布的最主要原料。本文在表征不同结构针刺非织造布声学行为的基础上,从纤维体的形态与结构角度表征不同自然态纤维体(纤维塞)的吸声系数和吸声系数下降的原因;探讨了纤维形态(异形截面,细度,长度),纤维的排列形式(水平,竖直,成团,随机),以及针刺非织造布的结构参数和层合结构变化(体积密度和厚度)对声波“吸收”的影响。实验结果证明:1.具有高孔隙率的自然态纤维集合体,在高频的吸声系数可达0.8左右;在500-2500Hz吸声效果相对较差。并可通过降低纤维细度(dtex),增加和改变纤维在纤维体中的取向,采用较大的体积密度和材料厚度,提高吸声系数和在声波频率(500-2500Hz)的差异,实现自然态纤维体在宽频带上的良好吸声效果。2.体积密度越大,纤维越细,其集合体在500-2500Hz频段上的平均吸声系数越大,且体积密度较之纤维的粗细的影响较小,即超细纤维在同样的体积密度下可获得优良的吸声性能;其中纤维体的体积分数和空隙率与吸声系数为近似线性正相关和负相关,证明体积分数或空隙率是吸声系数的又一本质影响因素;纤维的比表面积参数:理论比表面积、等效比表面积、表面系数和周长比均与吸声系数呈近似线性正相关,证明反映纤维的比表面积参数是影响吸声系数的本质参数。这也是纤维变细,吸声系数增大的本征表达。3.针刺非织造布的吸声行为表征证明,其与自然态纤维体具有完全的一致性,对所造纤维的粗细和堆砌密度均与纤维塞的结果与趋势一致,所有差异仅来源于纤维网的排列和针刺的孔洞结构的影响。4.不同的放置方式及空气层均会对吸声效果产生影响。F+A这种放置方式的吸声效果要明显好与A+F这种方式,当针刺非织造布后有空气层时,这部分空气层补充了吸声基本单元中的空气相,从而增加了空气层的振动和阻尼耗散作用。通过控制纤维层与空气层的组合,能够增强纤维集合体的吸声效果。在纺织材料后面加一定尺寸的空气层可起到增加材料有效厚度的作用,从而提高低频波吸声系数。多层复合材料其不同层之间存在界面的作用。不同层数的叠加使材料界面间摩擦增加,使得声波与材料中纤维界面和孔隙中空气相互作用的机会更多,耗散也更多,损失机械能,将其转化为热能或其他形式的能量。5.由不同孔隙率的针刺非织造布组合而成的梯度结构可有效改善材料的吸声性能,在100-1000Hz频率段吸声性能有显著提高,同时在3000-6000Hz的中高频率段吸声曲线较平坦。孔隙率由高到低排列有利于吸声性能的提高。