沙柳纖維材料吸聲降噪性能的探析

孫志蘋

【摘? 要】在工業(yè)不斷發(fā)展的過(guò)程中，噪聲污染對(duì)人們的生活造成了嚴(yán)重影響，我國(guó)也愈加注重噪聲污染這一問(wèn)題，在不斷完善關(guān)于噪聲的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。但是，我國(guó)高水平吸聲降噪產(chǎn)品較少，聲學(xué)方面的材料以及工藝、技術(shù)等進(jìn)步不夠明顯。所以當(dāng)前主要是利用吸聲這種方式降低噪聲，而沙柳纖維材料具有良好的吸聲降噪性能。因此，論文對(duì)沙柳纖維材料的吸聲降噪性能進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

【Abstract】In the process of the continuous development of industry， noise pollution has a serious impact on people's lives， China also pay more attention to the problem of noise pollution， and constantly improve the standards and specifications about noise. However， there are few high-level sound absorption and noise reduction products in China， and the progress of acoustic materials， process and technology is not obvious. So at present， the main way to reduce noise is sound absorption， and salix fiber material has good sound absorption and noise reduction performance. Therefore， this paper briefly analyzes the sound absorption and noise reduction performance of salix fiber material.

【關(guān)鍵詞】沙柳纖維;吸聲;降噪

【Keywords】salix fiber; sound absorption; noise reduction

【中圖分類號(hào)】S781.42;TB53? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）07-0192-02

1 引言

吸聲是一種較為有效的降噪措施，被廣泛應(yīng)用在工程當(dāng)中。其中，生物質(zhì)材料具有可再生、環(huán)保以及耐用等特點(diǎn)，備受關(guān)注。同時(shí)，我國(guó)的木材資源較少，具有分布廣、使用價(jià)值高以及生長(zhǎng)快等特點(diǎn)的沙生灌木資源引起了人們的注意。所以，需要科學(xué)分析沙柳纖維材料的吸聲降噪性能，并科學(xué)將其應(yīng)用在降噪當(dāng)中。

2 具體實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

在測(cè)試沙柳纖維材料的吸聲降噪效果時(shí)，需要準(zhǔn)備好沙柳木材與白乳膠這2種材料。

2.2 試件制備

首先，需要去除沙柳木材的皮，之后將其切斷并用水煮。將煮過(guò)的沙柳木材利用粉碎機(jī)進(jìn)行處理，使其成為纖維狀粉末，并放在103±2℃的干燥箱當(dāng)中，干燥至完全沒(méi)有水分，并進(jìn)行稱重記錄[1]。其次，需要稱取一定量的沙柳纖維與白乳膠，并在這2種材料當(dāng)中加入適量的水進(jìn)行混合，將制樣尺寸控制在10cm×10cm×Xcm（X指厚度），在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中需要將X設(shè)置成0.5cm、1cm、1.5cm、2cm。之后需要將MN壓力成型機(jī)的上下板溫度都調(diào)至180℃，將時(shí)間調(diào)成10min，從而將沙柳纖維壓制成沙柳纖維板。

2.3 實(shí)驗(yàn)方案

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要明確沙柳纖維含水率、細(xì)度等因素對(duì)沙柳纖維材料吸聲降噪性能的影響，從而掌握最佳的含水率與細(xì)度。之后，需要明確不同密度與厚度對(duì)沙柳纖維吸聲降噪性能的影響。所以，需要利用單因素實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，且每個(gè)實(shí)驗(yàn)需重復(fù)進(jìn)行3次，并取平均值，具體的因素水平如表1所示[2]。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，主要是利用吸聲系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)沙柳纖維材料的吸聲性能，其中，低頻采用的是直徑為10cm的大管試件，而中頻采用的是直徑為8cm的中管試件。之后根據(jù)相關(guān)參數(shù)以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，明確沙柳纖維材料的吸聲系數(shù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 含水率對(duì)沙柳纖維板吸聲降噪性能的影響

所有沙柳纖維的含水率都存在一定的區(qū)別，而不同的含水率也會(huì)對(duì)沙柳纖維造成不同的影響。在處理沙柳纖維板時(shí)需要利用飽和鹽溶液法對(duì)其進(jìn)行調(diào)濕處理，并在纖維細(xì)度為3.7tex、厚度為1.5cm且密度為0.8g/cm3的情況下，分析含水率對(duì)沙柳纖維板吸聲降噪性能的影響，結(jié)果如圖1和圖2所示。

木材當(dāng)中的水分主要包括自由水與結(jié)合水這2種類型，其中，自由水存在于細(xì)胞腔等細(xì)胞間隙當(dāng)中，而結(jié)合水存在于細(xì)胞壁當(dāng)中，可以和細(xì)胞壁無(wú)定形區(qū)當(dāng)中的羥基結(jié)合，并構(gòu)成氫鍵結(jié)合。在含水率出現(xiàn)改變時(shí)，首先改變的是自由水，之后才是結(jié)合水。當(dāng)自由水減少時(shí)，木材纖維當(dāng)中的空隙會(huì)有所增加，而結(jié)合水減少的話，細(xì)胞壁當(dāng)中的非結(jié)晶區(qū)水分子會(huì)減少，這就會(huì)導(dǎo)致相鄰的纖絲間、微纖絲間以及微晶間水層會(huì)變薄甚至?xí)В瑫r(shí)，木材纖維的細(xì)胞壁會(huì)不斷收縮，空隙會(huì)變化，這就會(huì)對(duì)沙柳纖維板的吸聲性能造成較大影響[3]。從圖1來(lái)看，當(dāng)沙柳纖維的含水率在5%、10%、29%、35%時(shí)，沙柳纖維板的吸聲系數(shù)較低，平均吸聲系數(shù)約為0.18、0.16、0.14、0.12，而最大吸聲系數(shù)是0.32、0.3、0.24、0.21。同時(shí)，當(dāng)沙柳纖維在完全沒(méi)有水分的情況下，即含水率為0%的情況下，最大吸聲系數(shù)為0.7，平均吸聲系數(shù)是0.49。而從圖2來(lái)看，沙柳纖維材料的平均吸聲系數(shù)以及降噪系數(shù)和含水率成反比關(guān)系，即含水率增加，吸聲系數(shù)與降噪系數(shù)就會(huì)下降，當(dāng)含水率為0%時(shí)，降噪系數(shù)與平均吸聲系數(shù)是最大的。

3.2 密度對(duì)沙柳纖維板吸聲降噪性能的影響

在稱取不同量沙柳纖維后，需要將其制成密度不同的沙柳纖維材料，并在含水率為0%、厚度為1.5cm以及細(xì)度為3.7tex的情況下分析密度對(duì)沙柳纖維板吸聲降噪性能的影響，具體結(jié)果如圖3和圖4所示。

從圖3來(lái)看，在3種不同密度下的沙柳纖維材料具有不同的吸聲系數(shù)與降噪系數(shù)。從整體來(lái)看，當(dāng)密度變大時(shí)，沙柳纖維板的吸聲性能有所增加。當(dāng)密度為0.3g/cm3、0.6g/cm3、0.8g/cm3時(shí)，沙柳纖維板的平均吸聲系數(shù)是0.38、0.48、0.49，而最大吸聲系數(shù)是0.52、0.6、0.7。從圖4來(lái)看，當(dāng)密度增大時(shí)，沙柳纖維板的吸聲系數(shù)與降噪系數(shù)都會(huì)增大，其中在密度為0.8g/cm3時(shí)，沙柳纖維板的吸聲降噪系數(shù)是最大的。

3.3 纖維細(xì)度對(duì)沙柳纖維板吸聲降噪性能的影響

纖維細(xì)度會(huì)對(duì)沙柳纖維板的吸聲降噪性能產(chǎn)生一定的影響。若想得到不同細(xì)度的沙柳纖維就需要對(duì)粉碎機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并利用束纖維定長(zhǎng)稱重法明確纖維細(xì)度。并在含水率為0%、厚度為1.5cm以及密度為0.8g/cm3的情況下分析細(xì)度對(duì)沙柳纖維板吸聲降噪性能的影響，具體結(jié)果如圖5和圖6所示。

在厚度與容重相同的情況下，細(xì)沙柳纖維制成的沙柳纖維板具有更多的纖維數(shù)量，所以沙柳纖維板的界面與細(xì)微空隙也會(huì)更多，這就可以提高沙柳纖維板的吸聲性能[4]。從圖5來(lái)看，在頻率相同的情況下，纖維細(xì)度小的沙柳纖維板擁有更好的吸聲系數(shù)。而從圖6來(lái)看，當(dāng)纖維細(xì)度下降時(shí)，沙柳纖維板的吸聲系數(shù)和降噪系數(shù)會(huì)下降。

3.4 厚度對(duì)沙柳纖維板吸聲降噪性能的影響

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，當(dāng)厚度增加時(shí)，沙柳纖維板的吸聲系數(shù)會(huì)有所提高，而厚度對(duì)低頻段吸聲系數(shù)的影響較為明顯，當(dāng)厚度不斷增大時(shí)，沙柳纖維板的吸聲系數(shù)會(huì)越大。

4 結(jié)論

第一，相比于含水率高的沙柳纖維材料，含水率低的沙柳纖維材料具有更高的吸聲降噪系數(shù)。第二，纖維細(xì)度越大，沙柳纖維材料的吸聲降噪效果就越好。第三，在密度不斷增大的情況下，沙柳纖維材料之間的空隙會(huì)變小，聲波入射后聲能損耗更大，也就是說(shuō)密度越大，沙柳纖維材料的吸聲降噪效果越好。第四，在低頻段處，厚度越大，沙柳纖維材料的吸聲系數(shù)越大，吸聲降噪效果越好。但是在中頻段處，厚度越大，吸聲系數(shù)的變化越小，吸聲降噪的效果差別不大，所以不能只依靠加大厚度提高吸聲系數(shù)[5]。

若想了解沙柳纖維材料的吸聲降噪性能就應(yīng)該進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析含水率、纖維細(xì)度、密度、厚度等因素對(duì)沙柳纖維材料吸聲降噪性能的影響，增強(qiáng)沙柳纖維材料的吸聲降噪性能。

【參考文獻(xiàn)】

【1】趙凱燕，薛振華，劉金煒，等.沙柳纖維材料吸聲降噪性能研究[J].化工新型材料，2019，47（2）：252-255.

【2】劉冬，楚瓏晟，張明杰，等.多孔吸聲型聲屏障降噪效果仿真分析[J].計(jì)算機(jī)輔助工程，2017，26（4）：14-19.

【3】溫曉丹，李輝芹，張楠，等.紡織材料降噪性能的檢測(cè)與評(píng)價(jià)[J].針織工業(yè)，2020（8）：71-75.

【4】王春苑，歐陽(yáng)金龍.室內(nèi)吸聲降噪的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2017，15（4）：102-106.

【5】韓望，奧亞茹，王雪琳，等.阻燃型沙柳液化產(chǎn)物/異氰酸酯泡沫聲學(xué)性能研究[J].木材加工機(jī)械，2019，30（6）：28-31+35.