非织造多孔降噪材料的制造工艺及新技术

1、专论产业用纺织品总第 244 期非织造多孔降噪材料的制造工艺及新技术李昌稳靳向煜吴海波（ 东华大学，上海，201620）摘要： 阐述了国内外非织造多孔降噪材料的典型生产工艺和新技术的研究进展状况； 指出了非织造多孔降噪材料的发展趋势，要求未来开发的产品具有轻质、环保、阻燃、抗菌、可深度模压和高效降噪等性能。关键词： 非织造多孔降噪材料，制造工艺，新技术，研发趋势中图分类号： TS174文献标识码： A文章编号： 1004 7093（ 2011） 01 0026 04噪声是现代社会污染环境的三大公害之一，噪声直接影响着人们的身体健康。随着社会的进步，人们对污染环境的噪声防治提出了越来越高的要材料

2、提出了更高的质量标准，要求其具有轻质、高效降噪、环保和阻燃等多种功能。求，尤其是与人们密切接触的家用电器，以及与人们出行紧密相关的汽车车厢内环境等方面。2010 年 1 6 月份，我国汽车工业保持了平稳较快的发展态势，月均产销约 150 万辆，刷新历史11 1非织造多孔降噪材料的典型工程技术气流成网工艺1（ 表 1） 。法国 Laroche 公司的气流成网工艺（ 图 1） 可生2表 12010 年 1 8 月份家用电器产量2蓬松纤网，适用于再生纤维、天然纤维以及普通、特项 目产量 / 万台累计同比增长 /%电冰箱5 37926 3冷柜1 158 725 1房间空气调节器7 715 337 2洗

3、衣机3 665 135 5种合成纤维的单独或混合成网，并且可与非纤维材质如塑料、皮革及发泡材料等回收再利用的打碎开松料混合成网。目前该工艺采用废纤维与低熔点2料，折合质量约 15 20 kg，其中非织造多孔降噪材纤维混合形成纤网，经双网夹持热风穿透式烘箱固结，固结后的纤网经冷模压成型后，与橡胶片复合，3； 而 每 台 电 冰 箱、冷 柜、柜 式 空可用于汽车降噪领域，而与水刺非织造材料复合后调及洗衣机中压缩机、电机的防噪也需要约 0 3 2其用量还在持续增加。随着经济的持续发展及人们生活水平的不断提高，人们对居家环境及汽车厢内环境的安全性、舒适度和环保性的要求也越来越高。这就对广泛应用在汽车、

4、家用电器及建筑上的非织造多孔降噪收稿日期： 2010 09 05； 修改稿： 2010 11 11作者简介： 李昌稳，男，1985 年生，在读硕士研究生。主要研究可用于家用电器中空压机的吸音降噪。方向是非织造多孔降噪材料的开发及产业化。 26 图 14。 同 时，我 国 家 用 电 器 也 持 续 高 速 发 展记录产面密度为 200 5 000 g / m ，厚度达 250 mm 的高目前生产一 辆 轿 车 平 均 需 用 20 m 非 织 造 材料约占 17% 左 右0 5 m 的非织造多孔降噪材料，并且上述两个领域典型气流成网工艺2011 年第 1 期产业用纺织品专论1 25压性，改善材

5、料的压缩回弹性，从而使材料具有持梳理和针刺成型工艺流程：开清混合振动棉箱或气压棉箱梳理机交叉铺网机针刺机分切卷绕或板切成型机该工艺采用的传统原料主要是聚酯短纤维、低熔点聚酯纤维、聚丙烯纤维及 ES 纤维。2007 年欧盟全面执行报废汽车回收指令规定，即在欧盟各国上市的新款汽车的材料回收率至少为 85% （ 按质量计） ，可利用率至少为 95% ，才能获得市场准入久的降噪性能。加入的骨架纤维又可降低生产成本，使该类产品在汽车、电器及建筑等需降噪的领域获得了广泛应用。美国 3M 公司 采 用 熔 喷 复 合成型工艺已经开发了“Thinsulate”系列车用降噪材料，其基本构成是质量分数为 65%

6、72% 的聚丙烯熔喷纤维与 35% 28% 的阻燃型三维卷曲聚酯短纤维。据称该材料薄而质轻，具有高效吸音性、阻燃性、拒水性及抗霉防蛀性等。许可证； 从 2015 年起，每辆报废汽车的再利用率要1 4干法造纸复合成型工艺达到其自 身 质 量 的 95% 以 上。该 指 令 的 全 面 实施，促使汽车产件原材料的选择趋向天然纤维。麻纤维由于刚度高、硬挺、强度大、价格低廉，且具有可降解性及循环再利用而获得重视，亚麻与聚丙烯纤维或黄麻与低熔点聚酯纤维混合成网，针刺后的纤维毡经复合模压成型，形成的汽车结构件如车门板内衬、车顶棚及车底呢等模压件，具有优良的硬挺度、抗拉强度和降噪性能。针刺后的纤维毡经热黏合

7、二次加固形成的板型材，可用于家用电器或建筑需降噪的领域。干法造纸复合成型工艺是将低熔点纤维经开松梳理后，通过气流输送到 Dan-web 成型头中，与木浆纤维混合，成网后经热黏合机固结，再通过后整理技术制得吸音性能佳、阻燃、模压性能好、环保的新型多孔降噪材料，其生产工艺流程：低熔点纤维开松梳理木浆纤维打碎Dan-web 成型头热黏合卷绕在第八届中国国际产业用纺织品及非织造布展览会上，据美国 Buckyey 公司介 绍，采 用 该 工 艺已开发了“Soundlite”系列车用降噪材料，并应用在1 36熔喷复合成型工艺（ 图 2 ） 是将经高效开松的北美汽车降噪领域，未来可扩展应用到家用电器或建筑等

8、需降噪领域。骨架纤维通过气流引入到熔喷工艺气流牵伸场中，与熔喷超细纤维均匀混合后，形成熔喷复合多孔降噪 非织造材料。混入的短纤维使其具有一定 的 抗1 5采用 VLAP 公司垂直铺网技术开发系列车7垂直成网非织造材料是采用热黏合加固的一种高蓬松材 料，其 中 纤 维 是 垂 直 排 列 而 非 水 平 排列，独特的纤维排列方式使其具有极佳的抗压性和回弹性，同时可包含更多的静止空气，吸音隔音性能较好，其生产工艺流程：开松混合（ 包含低熔点或双组分纤维） 粗开松大仓混棉精开松喂棉箱双道夫梳理机VLAP 垂直铺网机烘箱卷绕垂直成网非织造材料可应用于汽车顶棚、行李厢和仪表盘等部位，并可采用再生纤维制造

9、。目前该类材料已经应用于通用、福特、丰田汽车中的部分车型。2国内外非织造多孔降噪材料成型新技术的研究进展图 2熔喷复合多孔降噪材料生产工艺目前众多科研机构和公司致力于新型非织造 27 梳理和针刺成型工艺熔喷复合成型工艺用降噪材料专论产业用纺织品总第 244 期多孔降噪材料的研发，以期借助非织造工艺具有工程设计的优势开发出满足未来使用要求的降噪材料。Schmidft 等 人8 研 发 了 利 用 含 氟 化 合 物 对SMS 进行拒水、拒油整理，以取代传统用于汽车降噪材料表面复合的聚乙烯薄膜，并可改善材料的降噪性能。通过纺粘法生产的经热风穿透法加固的高蓬松双组分聚丙烯 / 聚乙烯非织造材料（ N

10、Wlaminate）过加入添加剂可获得抗静电和阻燃等性能。Takayasu 等 人11 研 发 了 主 体 材 料 面 密 度 为150 800 g / m2 ，密度为 0 01 0 2 kg / m3 ，表面材3 2材料。该材 料 具 有 很 好 的 吸 音 性 能，并 具 备 阻 燃（ 不含阻燃剂） 、耐 高 温、低 收 缩 率 及 安 全、可 回 收利用等性能。主体材料通过针刺或水刺工艺制造。主体材料由 常 规 热 塑 性 短 纤 维 和 阻 燃 短 纤 维 （ 极22限氧指数在 25% 以上） 构成，要求热塑性短纤维与2BK 降噪测试仪器进 行 吸 音 性 能 测 试，结 果 示 于图

11、 3。从图 3 可明显看出，与 SMS 复合的材料在吸音性能方面具有优势。阻燃短纤维的混合比例在 85 15 65 35 之间 （ 质量比） ，建议 热 塑 性 短 纤 维 采 用 聚 酯、聚 丙 烯 及 聚酰胺短纤维，而阻燃短纤维则用芳香族聚酰胺和聚苯硫醚等短纤维。表面材料可用纺粘非织造材料或湿法短纤维非织造材料。采用湿法非织造材料时，其所用短纤维的极限氧指数在 25% 以上，并可加入质量分数为 10% 40% 的硅酸盐。12开发了将非织造材料面层与一薄型吸音纤维材料复合的新型吸音材料。据称该产品可以循环利用，与常规棉毡产品相比，利1SMS / NWlaminate；2聚乙烯薄膜 / NWl

12、aminate8Kazama 等人9研发了采用不同横截面形状的纤维与低熔点纤维混合成网并经热风穿透加固制成的非织造材料。与用传统圆形截面纤维制成的非织造材料相比较，异形截面（ 如 Y 形、三角形、矩形） 纤维制成的非织造材料具有更好的降噪性能。用该技术制造的产品其质量可降低 50% 80% ，并可模切、高频熔接以及热模塑，可用于汽车内饰、家庭电器等相关降噪领域。在 2009 年 第 十 三 届 上 海 国 际 非 织 造 展 览 会上，美国 PGI 公司介绍了其开发的纺熔非织造材料W600，称该材料质轻、超薄，可与发泡材料、多孔材料及其他吸音材料复合，在不增加主体材料厚度与蓬松度的情况下，提高

13、降噪水平达 40% ，并且已在北美汽车市场应用。该技术要求异形纤维的质量分数为 35% 95% ，13以陶瓷废料 制 备 的 陶 粒、珍 珠线密度小于 5 5 dtex。如 果 需 提 高 非 织 造 材 料 的硬挺度，可 以 加 入 5% 20% 的 线 密 度 在 11 22 dtex的异形截面纤维。岩和废纸浆为主要原料，辅以黏胶剂、防水剂和阻燃剂等添加剂，采用纸浆模塑成型的方法，研制成一种新型环保吸音纸板。该纸板有很好的物理强10研发了橘瓣型纤维纺粘非织造度、阻燃性及吸音性能，平均吸音系数在 0 6 以上。材料经水刺开纤形成的超细长丝非织造材料。该材料具有较好的吸音性能和很高纵横向强力，

14、且与其他吸音材料复合具有倍增的吸音性能。对橘瓣型纤维纺粘非织造材料的基本 要 求 是： 面 密 度 40国内某公司开发的三聚氰胺发泡材料与水刺或针刺非织造布复合形成的降噪材料，具有质轻、吸音效率高和阻燃等优点，并在汽车、电器及建筑降噪领域获得应用。2密度 0 1 0 3 dtex，开纤率 80% 以上。建议橘瓣型纤维原料采用聚酯 / 聚酰胺 66，因其具有良好开纤性能。该材料可与众多降噪材料进行复合，并通 28 3未来非织造多孔降噪材料的研发趋势2009 年我国汽车领域和家用电器领域消耗的料的透气率不大于 50 cm / （ cm s） 的 复 合 吸 音面密度 200 g / m ，厚 度

15、12 7 mm，分 别 与 51 g / m的 SMS 和 78 g / m 的 聚 乙 烯 薄 膜 复 合，利 用 丹 麦英国 Pritex 公司图 3吸音性能测试结果刘正伟等人Emirze 等人 300 g / m ，线密度 1 5 3 0 dtex，开纤后纤维线2011 年第 1 期产业用纺织品专论非织造多孔降噪材料分别约为 2 3 万 t 和 3 万 t，由于汽车、家用或工业用电器、建筑等领域的快速长EB / OL 工 业 与 信 息 化 产 业 部 消 费 品 工 业 司，2010-09-27 http： / / edu drcnet com cn / DRCNet发展，对非织造多孔

16、降噪材料的需求越来越大，要Common Web / docviewaspx？ SearchRecordID=求也越来越高，未来非织造多孔降噪材料要具有质轻、环 保、阻 燃、抗 菌 及 可 深 度 模 压 和 高 效 降 噪 性能。未来的研发方向可能集中在以下几方面：（ 1） 研发具有吸音功能的纤维，在纺丝成形前对切片改性或在纤维成形后进行后整理，以使其具有吸音性能。吸音纤维的开发将使未来非织造多孔降噪材料更加多样化。（ 2） 采用不同 原 料 的 混 合 以 及 不 同 非 织 造 工艺的组合，研发复合非织造多孔降噪材料。（ 3） 研发天然 纤 维 在 非 织 造 多 孔 降 噪 领 域 的应

17、用，以使材料具有可降解性。目前麻纤维在非织造降噪领域应用较多，该领域也是研究的热点。（ 4） 研发非织 造 多 孔 降 噪 材 料 与 其 他 多 孔 膜材料或多孔板材料的复合工艺，以实现材料在低频范围具有高效的吸音性能。（ 5） 开发环保型阻燃剂，并能满足使未来非织造多孔降噪材料具有较高阻燃性的要求。1992322DocID = 2358095leafid = 3064chnid =1029querystring = 2010 + % bc% d2% d3% c3% b5%e7% c6% f7searchquerystring = 2010% 20% E5%AE% B6% E7% 94% A

18、8% E7% 94% B5% E5% 99%A8SearchItem = subject3 赵永霞，李波 汽车用非织造布技术与市场J 纺织导报，2008（ 3） ： 12-134 法国 LAROCHE 公司 http： / / www laroche fr / domaine activite nontisse php？ pge = 29lang = en5 任文海 汽车 内 饰 非 织 造 布 生 产 线 的 开 发 研 制J非织造布，2006（ 1） ： 43-446 ANGADJIVAND S A，BRANDNER J M，SPRINGETT JE，et al Method of mak

19、ing meltblown fiber web withstaple fibers： US，2008 /0315454 A1P 2008-12-257 尚姝宏 蓬勃发展的汽车用非织造布J 非织造布，2003（ 3） ： 16-178 SCHMIDFT R J ，POWERS M D Acoustic materialwith liquid repellency： US，2006 /0065482 A1 P2006-03-30参考文献9 SHIGENORI Kazama，HIROSHI Sugawara，YUGOROMasuda，et al Novel sound absorbing mater

20、ials： US，1 国研网行业研究部 2010 年 6 月汽车产销量： 国研网汽车行业月度分析报告EB / OL http： / / edu drc-net com cn / DRCNet Common Web / docview aspx？SearchRecordID = 1991633version = EduDocID =2302027leafid = 14777chnid = 3845querystring =2010 + % c6% fb% b3% b5 + % b2% fa% cf% fa% c1%bfsearchquerystring = 2010% 20% E6% B1% B

21、D%E8% BD% A6% 20% E4% BA% A7% E9% 94% 80%E9% 87% 8FSearchItem = subject2 李 勇帅 2010 年1 8 月 份 家 用 电 器 行 业 实 现 较 快 增5286929P 1994-02-1510 EMIRZE A，GROTEN R，SCHUSTER M，et al Soundabsorbing material： US 2003 /0104749 A1 2003-06-0511 AKIRA Takayasu，TSUTOMU Yamamoto，KAZUHIKOKosuge，et al Sound absorbing material： US，2006 /0225952 A1P 2006-10-1212 冷纯廷，程宏 汽车工业用纺粘非织造布的现状及前景J 产业用纺织品，2006，24（ 2） ： 1013 刘正伟，张 美 云，孙 丽 红 一 种 新 型 吸