不同缝合方式对角联锁织物复合材料隔声性能的影响

靳雯雯，许 鹤,，单晶晶，薛景伟

(1.中原工学院纺织学院，河南郑州 450007；2.际华三五零九纺织有限公司，湖北汉川 431602)



不同缝合方式对角联锁织物复合材料隔声性能的影响

靳雯雯1，许 鹤1,2，单晶晶1，薛景伟2

(1.中原工学院纺织学院，河南郑州 450007；2.际华三五零九纺织有限公司，湖北汉川 431602)

研究采用玻璃纤维角联锁织物作为增强相，以不饱和树脂作为基体，采用真空辅助浇注工艺制作隔声复合材料，使用四通道阻抗管法测试其隔声性能，探讨比较不同缝合方式对复合材料隔声性能的影响。对比发现不缝合、竖缝、横缝的角联锁织物复合材料隔声性能依次降低。

玻璃纤维 角联锁 复合材料 隔声性能

0 引言

随着工业技术的快速发展，噪声污染在人类生活中的影响越来越严重，也越来越受到人们的重视。普通纺织品本身就具有隔声吸音的功能，它主要通过反射、吸收和共振达到隔声吸音的效果，但是普通纺织品的物理机械性能，比如比强度、比模量、断裂强力等远达不到一些标准的要求，因此在实际应用中有不少的局限性。而以纺织品作为增强结构的复合材料非常好的解决了普通织物在物理机械性能方面的缺陷，利用复合材料的基体材料巧妙的弥补了这一短板，同时其隔声吸音性能也得到了提高。

本研究主要对角联锁织物进行横缝、竖缝，并将其加工成复合材料，之后对不同缝合方式的复合材料进行隔声性能测试，分析比较不同缝合方式对复合材料隔声性能的影响。

1 实验

1.1 实验材料

玻璃纤维复丝(132tex)，涤纶纱线(32tex)，不饱和树脂(191型号)

1.2 织物组织图设计

多重角联锁织物设计

多重纬角度联锁织物的经纱和纬纱的循环数与织物的层数之间有一个理论关系：

Rj=N+1，

Rw=N×Rj[1]

(1)

式(1)中：Rj为一个完全组织循环内的经纱数；Rw为一个完全组织循环内的纬纱数；N为角联锁织物的层数。

四层角联锁Rj=4+1=5，Rw=4×5=20，先作出一列纬纱，然后使用矩阵功能列排出所有纬纱，再选用多段线按照实口角联锁织物经纱与纬纱的交织规律绘出所有经纱即可。四层角联锁织物上机图见图1。

图1 四层角联锁织物上机图

1.3 织物试样织造

采用通源SGA598型半自动小样织机以线密度为132tex的玻璃纤维为原料织造四层角联锁织物。

1.4 试样缝合

采用JY—A838型脚踏式单针锁式缝纫机，规定纬向缝合为竖缝，经向缝合为横缝。缝合参数：涤纶缝纫线32tex；针距4mm；行距20mm；缝合方向：径向和纬向缝合。织物缝合见图2，缝合之后制作的复合材料见图3。

图2 织物的缝合

图3 缝合后制作的复合材料

1.5 复合材料成型

采用真空辅助法树脂浇注成型工艺，以玻璃纤维机织布为骨架，将添加过固化剂的树脂浇注在玻璃纤维布的周围，使其包覆渗透在玻璃纤维织物内，进而在上下玻璃板和密封胶带及密封薄膜的压力作用下，经固化成型，制得树脂基玻璃纤维布增强基复合材料板。

1.6 隔声性能测试

所谓隔声就是利用隔声材料或隔声结构隔离或阻挡声音的传播，把噪声源引起的环境隔绝在局部区域内。隔声的作用由对声的反射和吸收两部分组成。不同的材料有不同的透声性和吸声特性，这主要取决于材料的密实程度和表面声阻抗。通常,结构紧实，坚硬光滑和厚重的材料吸声能力差，反射能力强，所以用来作为隔声材料，其隔声性能较好。本次测试选用的是阻抗管测试模块中的传递函数法(国标)[2]。

2 实验结果

2.1 角联锁织物复合材料体积分数计算

玻璃纤维角连锁织物增强相树脂基复合材料是由玻璃纤维和树脂两种材料的组合，玻璃纤维在其中的含量大小用纤维体积分数来表征，计算方法如公式(2)：

纤维体积分数的计算有三种方法: 称重法、理论模型计算法和数字图像分析法[3]。本课题使用的是称重法。计算公式[4]如下

(2)

其中，

ρs——制成的复合材料的密度

ρf——织造正交织物所使用的玻璃纤维的密度

ρm——复合时所用树脂的密度

表1 复合材料纤维体积分数

注：试样1为4层不缝合角联锁织物复合材料，试样2为4层横缝角联锁织物复合材料，试样3为4层竖缝角联锁复合材料。

2.2 隔声性能测试结果

对复合材料进行隔声测试，拟合后的数据是一种样品对250Hz-6300Hz频率的声波的传递损失，在某一频率下传递损失大，说明该样品对这一频率的声波的隔声性能好，反之较差。拟合后的数据如表2所示，拟合后的曲线如图4所示。

表2 传递损失拟合数据

注：试样1为4层不缝合角联锁织物复合材料，试样2为4层横缝角联锁织物复合材料，试样3为4层竖缝角联锁复合材料。

图4 传递损失拟合曲线

由表1可以看出不缝合的角联锁织物复合材料体积分数要大于竖缝的角联锁织物复合材料，竖缝的体积分数又大于横缝的角联锁织物复合材料。

从图4中可以看出，所有样品对不同频率段的声波呈现一致的规律性的隔声特性，即在250Hz-315Hz范围内其传递损失逐渐减小，在315Hz-1600Hz范围内其传递损失又逐渐增大，在1600Hz-6300Hz范围内其传递损失又呈下降趋势。同时发现经过缝合的复合材料对声波的传递损失要小于不缝合的复合材料，而且经过竖缝的复合材料对声波的传递损失要大于经过横缝的复合材料。这是因为对于本文研究的三种复合材料而言，其隔声性能与纤维的体积分数有关，并随着纤维体积分数的增加而增加。从而得出，对三种不同缝合方式的复合材料来说，归纳其隔声性能强弱关系为：不缝合>竖缝>横缝。

3 结语

用半自动小样织机以玻璃纤维为原料织造了四层的角联锁织物，采用不同的缝合方法对织物进行缝合，之后采用真空辅助法树脂浇注成型工艺将其制成复合材料，并测试其在250Hz-6300Hz频率范围内的隔声传递损失。从而得出不缝合的角联锁织物复合材料隔声性能优于竖缝的角联锁织物复合材料，竖缝的隔声性能又优于横缝的角联锁织物复合材料。

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[2] Xiaoou Zhou, Sheng Jang.Damping acoustic properties of reclaimed rubber/seven-hole hollow polyester fibers composite materials[J].Journal of Compostitematerials, 2014, 48(30):2.

[3] 朱俊萍, 祝成炎. 纤维体积分数对组合式3D机织复合材料拉伸性能的影响[J]. 浙江理工大学学报, 2005(4):328-331.

[4] 史磊. 多层复合非织造材料吸声性能及其神经网络预测模型研究[D]. 苏州: 苏州大学, 2013.

2016-04-14

靳雯雯(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：功能性纺织品。

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1008-5580(2016)04-0045-03