CN105269881A - 一种棕榈原纤非织造吸声材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种棕榈原纤非织造吸声材料的制备方法,所述棕榈原纤非织造吸声材料包含至少一层棕榈原纤非织造材料层,所述棕榈原纤非织造材料层中含有棕榈中空原纤,该棕榈中空原纤的中空度大于或等于45%。本发明解决了现有技术中棕榈纤维应用较少,造成原材料浪费的问题,同时解决吸声材料的生物可降解性,并兼顾其优良的吸声效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种棕榈原纤非织造吸声材料的制备方法,属于植物纤维制造领域。
背景技术
现如今,经济的快速发展导致了一系列的环境问题,城市建设、交通运输和现代化工业使噪声污染日益严重,引起了全球的共同关注。越来越多的研究表明,噪音会严重影响人类的身心健康,造成听力下降、头晕、失眠、精力不集中等问题并可诱发高血压和心脏疾病等。降低噪音的危害势在必行。
全球棕榈纤维的来源丰富,仅枣棕榈的年产量就高达400万吨,价格低廉。棕榈同样广泛分布在我国江南各省,但对棕榈纤维的应用较少,导致棕片在每年的修剪之后被任意丢弃或焚烧,造成资源浪费和环境破坏。目前,市场上的吸音材料主要有熔喷非织造材料和复合吸音棉两类,生物降解性能差,造成大量的环境污染。
用简单的化学方法可从棕榈纤维中提取出棕榈原纤,棕榈原纤作为一种新型的天然绿色纤维素纤维,在材料中部有较大的空腔,且腔壁薄,中空度可达47.1%,这种特殊的结构增加了声音和纤维之间的摩擦,在吸声领域有潜在的利用。非织造材料是典型的多孔型吸音材料,均匀分布的孔洞相互连通并且一直延伸到材料表面,众多的分枝增加了空气振动阻力和空气分子与内部通道壁之间的摩擦力,可有效的将声音能量转化为热能降低噪音。将棕榈原纤利用合理的加工技术制备成非织造材料,可以充分利用原纤结构上的优势,制备高性能的吸声材料。
评价材料吸声性能的指标很多,在工程中常采用125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz六个倍频程的吸声系数的平均值来表示某一材料的平均吸声系数,其值越大表示材料的吸声性能越好。也常认为吸声系数小于0.2的材料是反射材料,吸声系数大于等于0.2的材料是吸声材料。棕榈原纤非织造材料具有低密度、低能耗、生物可降解、可再生,较好的化学稳定性等特点,且具有优良的吸声性能。
发明内容
本发明目的是提供一种棕榈原纤非织造吸声材料的制备方法。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种棕榈原纤非织造吸声材料的制备方法,所述棕榈原纤非织造吸声材料包含至少一层棕榈原纤非织造材料层,所述棕榈原纤非织造材料层中含有棕榈中空原纤,该棕榈中空原纤的中空度大于或等于45%。
优选的技术方案为:所述棕榈原纤非织造材料层还含有质量百分含量为20~60%的经过改性处理的棕榈纤维。
优选的技术方案为:所述改性处理是指棕榈纤维的表面脱去部分木质素和半纤维素。
优选的技术方案为:所述棕榈原纤非织造吸声材料层在制备过程中被施加60~600N/m2的压力。
优选的技术方案为:所述棕榈原纤非织造材料层中含有聚丙烯酸。
优选的技术方案为:所述棕榈原纤非织造吸声材料还含有铝箔和热熔纤维层。
优选的技术方案为:所述棕榈原纤非织造吸声材料包括若干层棕榈原纤非织造材料层,且各棕榈原纤非织造材料层之间的体积密度不同。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点和效果:
1、本发明以棕榈中空原纤为原料,用不同的加固方法制备棕榈原纤非织造吸声材料。控制非织造材料的体积密度以及粘合剂的浓度得到最优的吸声效果。棕榈原纤非织造吸音材料的优点在于制取简单成本低;可以因减少对树木的使用而有利环保;棕榈纤维本身的淡淡香气且有一定的抑菌性;棕榈原材料应用较少,价格便宜,能使资源得到充分利用。
2、本发明的棕榈纤维生物可降解,绿色环保;纤维材料的密度低、轻质;对不同频段的声波均有较好的吸声性能。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述:
实施例一:一种棕榈原纤非织造吸声材料的制备方法
第一步,将质量分数为2.4%的氢氧化钠以及质量分数为3.1%的双氧水溶解在水中,按浴比1:30投入棕榈纤维,在70℃的条件下处理5h左右,直至纤维变成白色漂浮在溶液上,洗涤至中性,60℃烘箱中干燥,制得棕榈中空原纤。
第二步,将质量分数为2.4%的氢氧化钠以及质量分数为3.1%的双氧水溶解在水中,按浴比1:75投入切断成大约1㎝长度的棕榈纤维,在90℃的条件下处理1h左右,水洗至中性后烘干,得到改性棕榈纤维,即将棕榈纤维表面大部分的木质素和半纤维素脱去,得到经过改性处理的较柔然、较纤细的棕榈纤维。
第三步,取第一步制得的棕榈中空原纤24g与第二步制得的16g经过改性处理的棕榈纤维混合,加入500ml水溶液,搅拌让棕榈中空原纤和经过改性处理的棕榈纤维均匀的悬浮在溶液中。
第四步,将溶液倒入直径为20㎝的120目分目筛中过滤,得到均匀的纤维网,在分目筛的表面均匀加压60N/m2,在烘箱中在80℃下烘干。待材料接近恒重时,即得棕榈原纤非织造材料层,本实施例的棕榈原纤非织造吸声材料由一层棕榈原纤非织造材料层构成。
采用以上方法制成的棕榈原纤非织造吸音材料,在烘干过程中压力的施加,不仅减小了空洞的尺寸和体积,还使空气的路径变得更狭窄和扭曲,导致声波在材料中穿过时必须经过更长的路径,让更多的声能转化为热能散失,添加了40%的经过改性处理的棕榈纤维提高材料的中低频吸声效果,平均吸声系数为0.43。在500Hz以上的吸声系数均大于0.2,开始具有吸声性能,在4000HZ以上的高频区域,材料的吸声系数可保持在0.9以上,最高可到0.93。
实施例二:一种棕榈原纤非织造吸声材料的制备方法
第一步,将质量分数为2.4%的氢氧化钠以及质量分数为3.1%的双氧水溶解在水中,按浴比1:30投入棕榈纤维,在70℃的条件下处理5h左右,直至纤维变成白色漂浮在溶液上,洗涤至中性,60℃烘箱中烘燥,制取棕榈中空原纤。
第二步,取10g聚丙烯酸,90℃下溶于990ml水中,制成质量分数为1%的溶液。
第三步,称取40g第一步制得的棕榈中空原纤,加500ml质量分数为1%的聚丙烯酸溶液,搅拌让棕榈中空原纤均匀的悬浮在溶液中。
第四步,将溶液倒入直径为20㎝的120目分目筛中过滤,得到均匀的纤维网,放在烘箱中在80℃下烘燥。待材料接近恒重时,将非织造材料从分目筛中取出,即得棕榈原纤非织造材料层,本实施例的棕榈原纤非织造吸声材料由一层棕榈原纤非织造材料层构成。
采用以上方法制成的棕榈原纤非织造吸音材料,棕榈中空原纤具有45%以上的中空度,聚丙烯酸有良好的成膜性,在搅拌的过程中产生大量丰富的泡沫,在烘燥过程中这些泡沫形成的多孔结构部分被保留,形成了更优化的结构,提高了吸声性能,平均吸声系数为0.45。在500Hz以上的吸声系数均大于0.2,开始具有吸声性能。在声音频率为1000Hz时材料的吸声系数达到0.6,在4000HZ以上的高频区域,材料的吸声系数可保持在0.9以上,最高可到0.93。
实施例三:一种棕榈原纤非织造吸声材料的制备方法
第一步,将质量分数为2.4%的氢氧化钠以及质量分数为3.1%的双氧水溶解在水中,按浴比1:30投入棕榈纤维,在70℃的条件下处理5h左右,直至纤维变成白色漂浮在溶液上,洗涤至中性,60℃烘箱中烘燥,制取棕榈中空原纤。
第二步,取4份6g棕榈中空原纤,分别加入200ml水溶液,搅拌让棕榈原纤均匀的悬浮在溶液中。
第三步,将其中2份溶液倒入直径为20cm的120目分目筛中过滤,得到均匀的纤维网,在烘箱中在80℃下烘燥。待材料接近恒重时,将非织造材料从分目筛中取出,得到第一种棕榈原纤非织造材料层。
第四步,将其中2份溶液倒入直径为20㎝的120目分目筛中过滤,得到均匀的纤维网,在分目筛的表面均匀加压100N/m2,在烘箱中在80℃下烘燥。待材料接近恒重时,将非织造材料从分目筛中取出,得到第二种棕榈原纤非织造材料层。
第五步,按照第二种棕榈原纤非织造材料层、第一种棕榈原纤非织造材料层、铝箔、第一种棕榈原纤非织造材料层和第二种棕榈原纤非织造材料层的顺序层叠制得棕榈原纤非织造吸声材料。层与层之间以热熔纤维粘合起来。
棕榈原纤非织造吸声材料的平均吸声系数达到0.5以上。在100Hz以上材料的吸声系数均大于0.2,开始具有吸声性能。在500Hz的吸声系数可达到0.3,在声音频率为800Hz时材料的吸声系数达到0.7,此后随着频率的升高材料的吸声系数有数值大小的波动变化,但一直维持在0.7以上。在2500HZ以上的高频区域,材料的吸声系数达到最大值0.95以上。
实施例四:一种棕榈原纤非织造吸声材料的制备方法
棕榈原纤非织造吸声材料由实施例三的第一种棕榈原纤非织造材料层组成,该棕榈中空原纤的中空度为46%。
实施例五:一种棕榈原纤非织造吸声材料的制备方法
棕榈原纤非织造吸声材料由实施例一制得的棕榈原纤非织造材料层、实施例二制得的棕榈原纤非织造材料层、铝箔、实施例三的第二种棕榈原纤非织造材料层、第一种棕榈原纤非织造材料层依次层叠构成,层与层之间以热熔纤维粘合起来。
本发明采用棕榈中空原纤利用不同的加固方式制备非织造材料,有良好的吸音效果。棕榈中空原纤具有45%以上的中空度,直径约为10μm。制备非织造材料的原料可以是100%棕榈原纤,也可以与改性处理后的棕榈纤维混合。棕榈中空原纤非织造材料可以控制其面密度、长纤维含量以及体积密度得到吸音效果好的材料。原纤可以悬浮在水溶液中,经湿法成网的方式加工成非织造材料,也可以用粘合加固的方式,或者与化学处理后的棕榈纤维混合采用针刺加固。改性处理后的棕榈纤维指脱去棕榈纤维表面大部分的木质素和半纤维素,得到较柔然、较纤细的棕榈纤维。
本发明制得的棕榈原纤非织造吸声材料,声音频率在100Hz以上时,材料的吸声系数均大于0.2,具有吸声性能。在500Hz的吸声系数可达到0.3,在声音频率为800Hz时材料的吸声系数达到0.7,此后随着频率的升高材料的吸声系数有数值大小的波动变化,但一直维持在0.7以上。在2500HZ以上的高频区域,材料的吸声系数达到最大值0.95。以125Hz,250Hz,500Hz,1000Hz,2000Hz,4000Hz六个倍频程的吸声系数的平均值来表示某一材料的平均吸声系数,其数值可达到0.5左右。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种棕榈原纤非织造吸声材料的制备方法,其特征在于:所述棕榈原纤非织造吸声材料包含至少一层棕榈原纤非织造材料层,所述棕榈原纤非织造材料层中含有棕榈中空原纤,该棕榈中空原纤的中空度大于或等于45%。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述棕榈原纤非织造材料层还含有质量百分含量为20~60%的经过改性处理的棕榈纤维。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所述改性处理是指棕榈纤维的表面脱去部分木质素和半纤维素。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述棕榈原纤非织造吸声材料层在制备过程中被施加60~600N/m2的压力。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述棕榈原纤非织造材料层中含有聚丙烯酸。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述棕榈原纤非织造吸声材料还含有铝箔和热熔纤维层。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述棕榈原纤非织造吸声材料包括若干层棕榈原纤非织造材料层,且各棕榈原纤非织造材料层之间的体积密度不同。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160127 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |