不同縫合方式對角聯鎖織物復合材料隔聲性能的影響

靳雯雯，許 鶴,，單晶晶，薛景偉

(1.中原工學院紡織學院，河南鄭州 450007；2.際華三五零九紡織有限公司，湖北漢川 431602)

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不同縫合方式對角聯鎖織物復合材料隔聲性能的影響

靳雯雯1，許 鶴1,2，單晶晶1，薛景偉2

(1.中原工學院紡織學院，河南鄭州 450007；2.際華三五零九紡織有限公司，湖北漢川 431602)

研究采用玻璃纖維角聯鎖織物作為增強相，以不飽和樹脂作為基體，采用真空輔助澆注工藝制作隔聲復合材料，使用四通道阻抗管法測試其隔聲性能，探討比較不同縫合方式對復合材料隔聲性能的影響。對比發現不縫合、豎縫、橫縫的角聯鎖織物復合材料隔聲性能依次降低。

玻璃纖維 角聯鎖 復合材料 隔聲性能

0 引言

隨著工業技術的快速發展，噪聲污染在人類生活中的影響越來越嚴重，也越來越受到人們的重視。普通紡織品本身就具有隔聲吸音的功能，它主要通過反射、吸收和共振達到隔聲吸音的效果，但是普通紡織品的物理機械性能，比如比強度、比模量、斷裂強力等遠達不到一些標準的要求，因此在實際應用中有不少的局限性。而以紡織品作為增強結構的復合材料非常好的解決了普通織物在物理機械性能方面的缺陷，利用復合材料的基體材料巧妙的彌補了這一短板，同時其隔聲吸音性能也得到了提高。

本研究主要對角聯鎖織物進行橫縫、豎縫，并將其加工成復合材料，之后對不同縫合方式的復合材料進行隔聲性能測試，分析比較不同縫合方式對復合材料隔聲性能的影響。

1 實驗

1.1 實驗材料

玻璃纖維復絲(132tex)，滌綸紗線(32tex)，不飽和樹脂(191型號)

1.2 織物組織圖設計

多重角聯鎖織物設計

多重緯角度聯鎖織物的經紗和緯紗的循環數與織物的層數之間有一個理論關系：

Rj=N+1，

Rw=N×Rj[1]

(1)

式(1)中：Rj為一個完全組織循環內的經紗數；Rw為一個完全組織循環內的緯紗數；N為角聯鎖織物的層數。

四層角聯鎖Rj=4+1=5，Rw=4×5=20，先作出一列緯紗，然后使用矩陣功能列排出所有緯紗，再選用多段線按照實口角聯鎖織物經紗與緯紗的交織規律繪出所有經紗即可。四層角聯鎖織物上機圖見圖1。

圖1 四層角聯鎖織物上機圖

1.3 織物試樣織造

采用通源SGA598型半自動小樣織機以線密度為132tex的玻璃纖維為原料織造四層角聯鎖織物。

1.4 試樣縫合

采用JY—A838型腳踏式單針鎖式縫紉機，規定緯向縫合為豎縫，經向縫合為橫縫。縫合參數：滌綸縫紉線32tex；針距4mm；行距20mm；縫合方向：徑向和緯向縫合。織物縫合見圖2，縫合之后制作的復合材料見圖3。

圖2 織物的縫合

圖3 縫合后制作的復合材料

1.5 復合材料成型

采用真空輔助法樹脂澆注成型工藝，以玻璃纖維機織布為骨架，將添加過固化劑的樹脂澆注在玻璃纖維布的周圍，使其包覆滲透在玻璃纖維織物內，進而在上下玻璃板和密封膠帶及密封薄膜的壓力作用下，經固化成型，制得樹脂基玻璃纖維布增強基復合材料板。

1.6 隔聲性能測試

所謂隔聲就是利用隔聲材料或隔聲結構隔離或阻擋聲音的傳播，把噪聲源引起的環境隔絕在局部區域內。隔聲的作用由對聲的反射和吸收兩部分組成。不同的材料有不同的透聲性和吸聲特性，這主要取決于材料的密實程度和表面聲阻抗。通常,結構緊實，堅硬光滑和厚重的材料吸聲能力差，反射能力強，所以用來作為隔聲材料，其隔聲性能較好。本次測試選用的是阻抗管測試模塊中的傳遞函數法(國標)[2]。

2 實驗結果

2.1 角聯鎖織物復合材料體積分數計算

玻璃纖維角連鎖織物增強相樹脂基復合材料是由玻璃纖維和樹脂兩種材料的組合，玻璃纖維在其中的含量大小用纖維體積分數來表征，計算方法如公式(2)：

纖維體積分數的計算有三種方法: 稱重法、理論模型計算法和數字圖像分析法[3]。本課題使用的是稱重法。計算公式[4]如下

(2)

其中，

ρs——制成的復合材料的密度

ρf——織造正交織物所使用的玻璃纖維的密度

ρm——復合時所用樹脂的密度

表1 復合材料纖維體積分數

注：試樣1為4層不縫合角聯鎖織物復合材料，試樣2為4層橫縫角聯鎖織物復合材料，試樣3為4層豎縫角聯鎖復合材料。

2.2 隔聲性能測試結果

對復合材料進行隔聲測試，擬合后的數據是一種樣品對250Hz-6300Hz頻率的聲波的傳遞損失，在某一頻率下傳遞損失大，說明該樣品對這一頻率的聲波的隔聲性能好，反之較差。擬合后的數據如表2所示，擬合后的曲線如圖4所示。

表2 傳遞損失擬合數據

注：試樣1為4層不縫合角聯鎖織物復合材料，試樣2為4層橫縫角聯鎖織物復合材料，試樣3為4層豎縫角聯鎖復合材料。

圖4 傳遞損失擬合曲線

由表1可以看出不縫合的角聯鎖織物復合材料體積分數要大于豎縫的角聯鎖織物復合材料，豎縫的體積分數又大于橫縫的角聯鎖織物復合材料。

從圖4中可以看出，所有樣品對不同頻率段的聲波呈現一致的規律性的隔聲特性，即在250Hz-315Hz范圍內其傳遞損失逐漸減小，在315Hz-1600Hz范圍內其傳遞損失又逐漸增大，在1600Hz-6300Hz范圍內其傳遞損失又呈下降趨勢。同時發現經過縫合的復合材料對聲波的傳遞損失要小于不縫合的復合材料，而且經過豎縫的復合材料對聲波的傳遞損失要大于經過橫縫的復合材料。這是因為對于本文研究的三種復合材料而言，其隔聲性能與纖維的體積分數有關，并隨著纖維體積分數的增加而增加。從而得出，對三種不同縫合方式的復合材料來說，歸納其隔聲性能強弱關系為：不縫合>豎縫>橫縫。

3 結語

用半自動小樣織機以玻璃纖維為原料織造了四層的角聯鎖織物，采用不同的縫合方法對織物進行縫合，之后采用真空輔助法樹脂澆注成型工藝將其制成復合材料，并測試其在250Hz-6300Hz頻率范圍內的隔聲傳遞損失。從而得出不縫合的角聯鎖織物復合材料隔聲性能優于豎縫的角聯鎖織物復合材料，豎縫的隔聲性能又優于橫縫的角聯鎖織物復合材料。

[1] 聶建斌, 盧士艷. 角度聯鎖三維機織物的設計與生產[J]. 棉紡織技術， 2005， 33(2)：8-11.

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[3] 朱俊萍, 祝成炎. 纖維體積分數對組合式3D機織復合材料拉伸性能的影響[J]. 浙江理工大學學報, 2005(4):328-331.

[4] 史磊. 多層復合非織造材料吸聲性能及其神經網絡預測模型研究[D]. 蘇州: 蘇州大學, 2013.

2016-04-14

靳雯雯(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：功能性紡織品。

TS106

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1008-5580(2016)04-0045-03