不锈钢纤维棉 - 毡吸声性能探讨-静尔音小博士吸音膜提供-

1、南昌航空工业学院学报Journal of Nanchang Institute of Aero nautical T cchnolo gy1997年第1期 11997不锈钢纤维棉、毡吸声性能探讨李明俊孙世宏邓民生(南昌航空工业学院化学工程系摘要:本文首次对国内纺织行业近年来防静电等服装用不锈钢纤维棉、毡的吸声性能进行了不同厚度和容重时的测试探索及分析研究,并与常用吸声材料超细玻璃纤维棉进行对比分析,结果表明,该不锈钢纤维棉、毡吸声性能优良,是一种国内尚未开发声学功能的新型吸声材料,可作为高温和腐蚀介质等特殊工况下的声学材料使用。关键词:不锈钢纤维棉;吸声系数;性能测试中国分类号:T B39前言

2、不锈钢纤维是一种用途极为广泛的新型多功能材料,用其加工的各种制品可广泛用于冶金、纺织、化工、石油、电力、电子、机械、航空、矿山等各个领域。然而,将其应用于环境保护领域开发其新的功能在国内尚属空白,且该不锈钢纤维棉产品在国内问世仅是近几年的事情。随着燃气轮机的广泛应用。燃机的噪声控制日益受到重视,燃机的排气消声装置除一部分地面固定型可以采用重型结构(如内砌耐高温吸声砖的排气消声塔外,在舰船燃机动力、海上平台燃机动力、燃机拖车电站和燃机机车中,都要求使用高效、长寿、轻型化的排气消声装置,满足上述要求的耐高温吸声材料和构件主要有各种型式的烧结金属多孔材料,国外有金属纤维棉吸声材料,但尚未见资料报道其

3、材料和结构参数指标及性能指标。本文在国内首次对国产不锈钢纤维棉及用它做成的毡进行了其吸声性能优劣的控制指标测试探索分析,并与噪声控制工程中常用吸声材料超细玻璃纤维棉进行对比分析,取得了满意的结果。1试验条件和方法:1.1不锈钢纤维棉、毡技术性能指标本试验所用不锈钢纤维棉为湖南长沙金属纤维厂产品,不锈钢纤维毡试样由西北有色金属研究院粉末冶金室提供;不锈钢纤维棉主要性能指标如下:收稿日期:1997-01-20第一作者:李明俊,男,1958年出生,副教授牌号:OOCr17Ni12M o2(相当于AISI的316L纤维直径:8 m(有多种规格,本文参照超细玻璃纤维棉选用纤维比重:7.968.02g/c

4、m3纤维束不匀率:3%纤维初始模量:1000011000kg/cm2纤维断裂伸长率0.81.8%耐热性:溶点14001450,500时可长期使用,1000时强度损失90%耐腐蚀性:完全耐硝酸、磷酸、碱和有机溶剂腐蚀,在硫酸、盐酸等还原性酸及含卤基的溶液中耐腐蚀性稍差。由上述不锈钢纤维棉制成的毡的性能指标如下:厚度:4mm耐热性:<750容重:1#试样206kg/m32#试样244kg/m33#试样282kg/m31.2不锈钢纤维棉试验装填厚度与容重的选择:1.2.1装填厚度的选择参照超细玻璃棉的装填厚度同时考虑今后应用推广的经济和工况适应性,取限数据,选定为10,20,30,50mm四种

5、情况。1.2.2装填容重的选择实验室测定和工程上作用超细玻璃纤维棉的最佳容重均为1525kg/cm31,纤维直径为410 m,纤维比重为2500kg/cm3,对不锈钢纤维棉,由于其纤维直径与超细玻璃纤维棉相近,为保证其流阻、孔隙率和结构因子与之也相近,从而可能使吸声系数相近,故本文试探根据两种纤维材料密度的不同对单位体积换算其填充容重(忽略其中空气重量,适当拓宽其范围,得本试验中选定填充容重40、60、80、110、140kg/cm3。1.3测试指标和方法本试验中不锈钢纤维棉吸声性能测试指标选为吸声系数 ,按国标GBJ88-85驻波管法吸声系数测量规范要求进行测试,测试在同济大学声学所实验室进

6、行,主要测试仪器为丹麦BK2107型频率分析仪、音讯-1甲型音频讯号发生器和BK4002型驻波管,测试系统图如图1所示。空腔指测定不锈钢纤维毡吸声系数时毡后所留空腔,其它测试未留空腔。2结果与计论2.1测试结果2.1.1容重影响的测试结果同一填充厚度(20mm不同容重下不锈钢纤维棉在各1/3倍频程中心频率下的收声系数测试结果如表1所示:2.1.2厚度影响的测试结果对表1中吸声性能较好的相应容重,考虑经济性,取同一容重110kg/m 3,对不同填装厚度的不锈钢纤维棉在各1/3倍频程中心频率下的吸声系数测试结果见表2 。图1驻波管法测试系统图1空腔2试件3传声器探头4BK4002驻波管5音讯-1甲

7、型音频讯号发生器6BK2107频率分析仪7扬声器8传声器位置标尺表1不锈钢纤维棉同一厚度不同容重时的吸声系数110kg /m 3容重棉频率H Z 厚度20025031540050063080010001250160020002500315040kg /m 30.060.080.080.080.150.200.300.300.400.650.720.600.4860kg /m 30.050.050.070.090.180.220.370.420.600.810.830.700.5080kg /m 30.050.080.090.090.130.150.350.450.600.800.860.700

8、.80110kg /m 30.050.090.090.090.150.200.400.600.700.900.920.750.60140kg /m 30.070.100.100.100.200.300.420.600.750.940.930.800.70表2不锈钢纤维棉同一容重不同填装厚度时的吸声系数110kg /m3容重棉频率H Z 厚度20025031540050063080010001250160020002500315010mm 0.050.050.050.070.090.100.100.100.150.200.400.550.4020mm 0.050.090.090.090.150.

9、200.400.600.700.900.920.750.6030mm0.050.050.100.150.300.400.650.750.950.970.970.850.7250mm 0.150.250.400.550.700.850.950.970.970.950.930.900.902.1.3不锈钢纤维毡的吸声系数测试结果:对不锈钢纤维毡1#、2#、3#试样在毡后不留空腔与毡后留50mm 空腔两种工况下分别测定其在各1/3倍频程中心频率下的吸声系数,测试结果见表3。表3、不锈钢纤维毡的吸声系数110kg /m3容重棉频率H Z 厚度200250315400500630800100012501

10、6002000250031501#0.070.100.170.060.060.120.090.250.300.200.300.300.322#0.200.150.150.060.050.250.100.250.300.180.310.300.333#0.070.120.150.100.060.060.090.100.200.300.210.300.30毡后留5c m 腔1#0.090.100.210.320.600.720.900.920.960.960.940.840.652#0.090.100.200.360.600.720.890.950.970.970.910.810.553#0.10

11、0.120.200.380.600.720.900.900.960.950.900.800.552.2讨论由表1和表2可知,随着填容重的加大,不锈钢纤维棉的平均吸声系数也变大,且随着装填厚度的增加其平均吸声系数也变大,在容重110kg /m 3 、厚度50mm 时吸声系数已非常令人满意,将其号同厚度(50m m最佳容量20kg /m 3的超细玻璃棉吸声系数2相比较,见图2,可知两者的吸声系数非常接近,平均吸声系数分别为0.66和0.65,充分说明本实验所用不锈钢纤维棉是一种吸声性能优良的吸声材料。其耐高温、耐湿、耐腐蚀性能远优于超细玻璃纤维棉,值得推广应用。1.厚50mm,容重20k g/m

12、3超细玻璃纤维棉2.厚50mm,容重110kg/m 3不锈钢纤维棉图2不锈钢纤维棉与超细玻纤棉吸声系数比较由表3可知,由于不锈钢纤维毡厚度较薄,其吸声性能较低,但与10mm 厚、容重为110kg/m 3的不锈钢纤维棉的吸声系数相近,若能增加厚度则提高吸声性能是非常可能的,限于条件,该方面的进一步测试研究有待完善。由表3还可知,使用该不锈钢纤维毡,若毡后留50mm 空腔,则其吸声系数大大增加且与50m m厚、容重为20kg/m3的超细玻璃纤维棉吸声系数2相近(2502000HZ内,见图3,说明使用不锈钢纤维毡(毡后留空腔可在满足较高吸声系数的条件下节约材料,且省去护面层材料,是一种更为经济的使用

13、方法。此外,上述结果还表明,本文探索不锈钢纤维棉吸声性能的方法简捷实用,科研经费耗资少,对其它金属纤维类材料吸声性能的工程研究方法有推广借鉴价值。 图3不锈钢纤维毡与超细玻纤棉吸声系数比较3结论(1不锈钢纤维棉在纤维直径为8 m、填装容重为110kg/m3、填装厚度为50mm时具有与常用超细玻璃纤维棉吸声材料同样高的吸声系数,是一种可耐高温、耐湿、耐腐蚀的新型吸声材料。(2不锈钢纤维棉作为吸声材料,其吸声系数随装填厚度、容重的变化规律与超细玻璃纤维棉相同,工程上使用超细玻璃纤维棉的一些技术方法可直接借鉴。(3使用4mm厚不锈钢纤维毡且毡后留50mm厚空腔可获得优良的吸声性能,且比使用不锈钢纤维

14、棉更为经济。参考文献1郑长聚等合编.环境噪声控制工程.北京:高等教育出版社,1988.52马菊元编著.环境噪声控制工程.湖南:中南工业大学出版社,1994.103席根,C柯斯汀,CW.吸声材料(中泽本.北京:科学出版社1960On t he Propert ies of t he Sound Absor pt ion in t he Stainless St eel Fiber Cot t on and Fiber Felt Li MingjunSun Shihong Deng M ingsheng ( Dept . o f Chemical Eng ineering , Nanchang i

15、nst itut e of Aeronautical T echnolo eg y Abstract: In t his paper , t he sound- absor bing propert ies of t he do mest ic stainless st eel fiber cot t on and f iber felt have been measured and exam ined f or the f ir st t ime under the co ndit ions of dif f erent bulk densit y and t hickness, T hese m at erials have been used in tex tile indust ry as m ix ed spun fabrics( e. g. for t he shielding clo thes T heir proper ties w ere Compared w ith t he acoust ic propert ies o f g lassfiber cot t on. T he r esult s show n t hat so und- absor bing pr opert ies o f t he st ainless ste