专利名称：一种吸声材料的制作方法
技术领域：
一种吸声材料技术领域[0001]本实用新型属于建筑声学领域，特别涉及到一种吸声材料。
背景技术：
[0002]目前用于建筑声学工程的吸声材料主要包括玻璃棉.岩棉等矿物性纤维状多孔材料。纤维状多孔材料由大量固体筋络和开放贯通的微孔或间隙组成，声波进入其内部受空气振动缩胀的黏热损失，与曲折孔隙壁的摩擦损失，在孔隙中的反射折射衰减，都将使声能变成热能散失到环境中。玻璃棉材料由于吸声频带宽，吸声系数高，吸声系数特性频谱曲线平直，是目前建筑声学工程首选的吸声材料，用量非常大。其容重一般选择32K 64K，厚度一般选择30 50毫米，较多采用将玻璃棉设置在透声装饰材料后方等方式来安装；为改善低频吸声，通常在玻璃棉的后方还会再设置厚度50 150毫米的空腔(空气层)。玻璃棉材料因为有吸声性能好，重量较轻，价格低廉，不燃等优点，因而是建筑吸声材料中目前用量最大的吸声材料。但是，玻璃棉类材料在卫生环保方面存在严重缺陷，缺陷主要包括容易产生碎屑飘尘，容易受潮产生霉变污染，容易造成大量固体废弃物。另外，玻璃棉类材料还有体积较大，储存运输不便等缺陷。[0003]由于玻璃棉和岩棉材料已被证实可造成呼吸道疾病，医学上也不能排除其材料致癌的可能，所以研发替代性吸声材料，以便减少使用甚至放弃使用矿物性纤维状多孔材料， 一直就是建筑声学材料领域的一件大事。中国的声学研究者曾寄希望于微穿孔吸声技术， 比如在《无纤维吸声材料研究进展(物理)》一文中，他们介绍了微穿孔板共振吸声结构的实际情况，陈述了以之替代玻璃纤维类吸声材料的可能性和重大意义；又如在《微穿孔板的实际极限(声学学报)》一文中，中国的声学权威指出低成本生产孔直径O. I毫米左右的微穿孔吸声材料不仅是技术发明，也是吸声材 料的重大发展。[0004]微穿孔板共振吸声结构是用孔径小于I毫米，穿孔率小于10%的微穿孔板与其板后空腔(空气层)组成的吸声结构。该结构因无须填充其它吸声材料，避免了玻璃纤维类材料的碎屑和霉变污染环境等问题。实用的微穿孔板主要有微穿孔直径O. 6毫米，穿孔率I 2%的铝制微穿孔板，目前用于要求空气高洁净度的医院和高科技类研究生产场所的通风工程降噪。微穿孔板共振吸声结构多数选择双层微穿孔板结构，用增加次级共振系统的方式有所展宽吸声频带，改善吸声性能。上世纪后期以来，随着穿孔加工技术的发展， 出现了一些新的微穿孔板，比如北京劳动保护研究所采用印刷腐蚀工艺制成的微穿孔金属板，德国采用激光烧蚀工艺制成的微穿孔聚碳酸酯薄膜，两种产品微穿孔孔径O. I O. 2毫米，穿孔率0.8 1.2%。微穿孔板共振吸声结构仅由微穿孔板和空腔组成，无须填充其它吸声材料，很卫生和环保。但是，微穿孔板共振吸声结构的吸声系数特性曲线起伏较大，吸声性较难提高到接近玻璃棉材料的水准；微穿孔板成本较贵，经济性也比不上玻璃棉材料。 所以，依靠它扭转人们继续大量使用玻璃棉类材料的不卫生不环保的局面，很难。[0005]纤维状多孔材料还包括采用植物纤维或化纤或金属丝等等材料制成的纤维状多孔材料薄片。这些纤维状多孔材料薄片可由单一原料制成，比如滤纸.无纺布.玻纤薄毡，也可由多种原料混合制成。公知，纤维状多孔材料的一个重要指标是孔隙率，它是指材料中的空气体积与材料总体积的比值；孔隙率不同于微穿孔板的穿孔率，后者是指微穿孔面积与微穿孔板总面积的比值。公知，滤纸一般用棉木纤维制成，有数量极大的微孔或间隙，在气体或液体通过时能拦截大于一定直径的固体颗粒，达到使混合在一起的气液态及固态物质分离的目的。滤纸包括定量，厚度，纤维直径，孔隙率，透气度，最大孔径，平均孔径，容尘能力，气流阻力，过滤效率，以及抗拉强度 ，耐破度，挺度，树脂含量，耐水压高度，耐水雾性， 耐折叠性，耐温性及使用寿命等一系列指标。滤纸的一般要求是流阻尽量小，也即透气度尽量大，容尘能力尽量大。据《过滤器的设计制造和使用(化学工业出版社)》一书的介绍，国际上对透气度的使用单位并不统一。目前国内机械类滤纸生产企业较多使用(AP200Pa)L/ m2/s。滤纸不属于建筑声学材料领域的吸声材料。[0006]公知，风琴摺是装订装帧业的术语，指一种将纸张按反复打折形成的连续折纸，因其形似风琴风箱得名。风琴摺的打折线条称为摺线，其在纸页外凸出的摺线称为峰线，在纸页内凹入的摺线称为谷线。风琴摺由一条摺线到另一条摺线之间的部分称为折页面，其摺线到摺线的长度称为折页面长度，一般将折页面长度长的风琴摺称为大风琴摺，长度短的称为小风琴摺。风琴摺侧视呈连续三角形状，其各个角称为摺尖，摺尖还包括圆形摺尖。风琴摺同处一侧的两个相邻摺尖之间的连线称为基部，其由一侧摺尖到另一侧基部的垂线称为风琴摺的摺高。风琴摺一般是指呈伸展状的风琴摺。当风琴摺伸展至不同程度时，其摺尖的角度，基部的长度，摺高的高度，摺与摺之间的空间容积，都将相应发生变化。风琴摺向内可以收摺，甚至使摺与摺贴紧，使其整个体积变得很小。[0007]《噪声与振动控制工程手册(机械工业出版社)》一书指出材料的透气性可以用流阻这一参数表示，流阻是空气质点通过材料空隙的阻力。流阻的定义是在稳定的气流状态下，吸声材料的压力梯度与气流的线速度之比，其单位为帕秒每米(Pa· s/m);单位厚度的流阻称为材料的流阻率，单位为帕秒每平方米(Pa*s/m2)。一般地说，材料的透气性越差则流阻越高，透气性越好则流阻越低。对于低流阻材料，其低频段吸声很低，到某一中高频段后，曲线会以较大斜率陡然上升；高流阻材料与低流阻材料相比，高频吸声系数明显下降，低中频吸声系数有所提升。对一定厚度的多孔材料，其相对合理的流阻大致介于100 1600Pa· s/m之间。材料流阻过高造成空气穿透性降低，或流阻过低缺少黏滞摩擦力，都将使材料的吸声性变差。[0008]《薄纤维层振动吸声理论》一书依据实测织物或无纺布有后空腔时的数据，指出黏滞吸声和细管吸声理论对有后空腔的薄纤维层不适用。《降噪分析(国防工业出版社)》一书陈述了声音是一种波动传递的能量，它会在吸声材料表面因黏性，气体的膨胀压缩与固体材料边界的相互作用，热传导等原因，形成约O. 22毫米的黏热边界层，黏热边界层消耗的声能较大。[0009]综合地说1.尽管玻璃棉材料不卫生不环保，但因其吸声性和经济性非常优异， 所以它至今仍是建筑声学工程的首选吸声材料，用量极大。2.玻璃棉类材料除不卫生不环保的缺陷外，还有体积较大，储运不便等缺陷。3.微穿孔板因成本较贵，吸声频谱的峰谷变化较大，高频吸声性较差，主要用于非清洁不可的通风工程降噪。4.黏滞吸声和细管吸声理论对有后空腔的薄纤维层不适用。5.吸声材料表面的黏热边界层比材料内部可消耗更大声能。6.低流阻材料的低频吸声差，高频吸声相对较好；高流阻材料的高频吸声差，低中频吸声有所提升。7.目前建筑声学工程选择吸声材料仍以实测为准。判断一种吸声材料技术上有否创造性，有否发展进步，实测数据是其唯一的检验标准。[0010]所以，如果现在出现一种新的吸声材料，它一方面具备卫生环保的优点，同时吸声性能和制造成本又接近玻璃棉材料，而且重量轻，储运方便。那么它将改变建筑吸声材料现在不得不大量使用玻璃棉的局面。这是一件关系到建筑吸声材料发展的大事。[0011]资料可见《实用建筑吸声设计技术(中国建筑工业出版社)》《建筑吸声材料与隔声材料(化学工业出版社)》《噪音控制技术及其新进展(冶金工业出版社)》《声学手册 (科学出版社)》，以及期刊论文《微穿孔板声学结构及其应用(噪声与振动控制)》《组合微穿孔板吸声结构(噪声与振动控制)》《厚度和容重对吸声性能的影响(天津工业大学学报)》《微穿孔平板式空间吸声体的理论分析(声学学报)》《多层微穿孔板的优化设计 (噪声控制)》《非织造布的结构特征与其吸声性能的研究(产业用纺织品)》《特种纸(化学工业出版社)》《纸和纸板的后加工(中国轻工业出版社)》《前景诱人的纸质阻燃材料 (湖北造纸)》《环境工程材料(化学工业出版社)》
实用新型内容[0012]本实用新型要解决的技术问题，是提供一种吸声性能接近同厚度的实心玻璃棉材料的，卫生环保的，储运体积很小的，重量轻，成本低的吸声材料。[0013]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为一种吸声材料，包括厚度小于1.2毫米，孔隙率小于85%的纤维状多孔材料薄片，所述吸声材料由至少两层的风琴摺折页面长度大于12毫米的风琴摺形纤维状多孔材料薄片组成，其风琴摺形纤维状多孔材料薄片有平均孔径小于O.16毫米的微孔，所述各层风琴摺形纤维状多孔材料薄片彼此的部分风琴摺峰线与部分风琴摺谷线连接在一起，构成由风琴摺形纤维状多孔材料薄片为吸声层面，风琴摺各摺间三角形空间为共振吸声空腔的，具有风琴摺结构的吸声材料。采用这种结构，一是能将多种吸声机制组合在一起甲.薄材的微孔孔径很小，数量很多，有利于吸声；乙.多层结构使投影面积内的摩擦粘滞.薄材振动.黏热边界层的实际面积成倍增加， 有利于吸声；丙.单层薄材的流阻低，利于高频吸声；逐层串联薄材使流阻加高，利于中低频吸声；丁.空腔容积较大，且空腔呈渐变三角形，有利于展宽吸声频带，使吸声频谱平直。 实测显示其吸声性能确实已经达到了同厚度实心玻璃棉材料的吸声性能。二是结构的风琴摺，它不但能压缩材料体积，方便储运，而且可以利用改变风琴摺展开程度等方式，调整空腔容积和形状的大小，提高吸声性能。[0014]作为本实用新型的一种改进，本实用新型所述吸声材料可以由三层风琴摺折页面长度大于17. 5毫米的风琴摺形纤维状多孔材料薄片组成，其中间一层风琴摺形纤维状多孔材料薄片的风琴摺折页面长度长于其它两层风琴摺形纤维状多孔材料薄片的风琴摺折页面长度至少7.5毫米，所述中间一层风琴摺形纤维状多孔材料薄片的风琴摺峰线与其它两层风琴摺形纤维状多孔材料薄片的风琴摺谷线连接在一起，构成由风琴摺形纤维状多孔材料薄片为吸声层面，风琴摺各摺间三角形空间为共振吸声空腔的，具有风琴摺结构的吸声材料。[0015]作为本实用新型的另一种改进，本实用新型所述吸声材料可以由至少三层的风琴摺折页面长度至少20毫米的风琴摺形纤维状多孔材料薄片组成，其各层风琴摺形纤维状多孔材料薄片的风琴摺折页面长度相差至少10毫米，所述各层风琴摺形纤维状多孔材料薄片依风琴摺折页面长度的长短顺序排列，其风琴摺的峰线与谷线连接在一起，构成由风琴摺形纤维状多孔材料薄片为吸声层面，风琴摺各摺间三角形空间为共振吸声空腔的，具有风琴摺结构的吸声材料。采用这种改进能形成若干开放空间，增加吸声结构的多样性，尤其是加深后空腔的深度。[0016]本实用新型的又一种改进，是所述风琴摺形纤维状多孔材料薄片可以是厚度小于0.8毫米，平均孔径小于O. 14毫米的植物纤维滤纸。采用植物纤维滤纸在于其同时具备材料卫生环保，微孔又小又多吸声性好，以及成本特别便宜的优点。[0017]本实用新型的再一种改进，是所述风琴摺形纤维状多孔材料薄片可以是厚度小于1.2毫米，平均孔径小于O. 14毫米的无纺布。[0018]本实用新型的进一步的改进，是所述风琴摺形纤维状多孔材料薄片可以是厚度小于I. 2毫米，平均孔径小于O. 16毫米的细金属纤维丝滤纸。采用细金属纤维丝滤纸不但卫生环保，吸声性好，而且不燃。[0019]本实用新型利用多层微孔纤维薄层加多个渐变三角形共振空腔的复合声阻抗结构吸声，实测显示其吸声性能非常优异用驻波管法测量的降噪系数达到了 O. 84 ;用混响室法测量的平均吸声系数达到了 O. 96，而且400 5000周的吸声系数可保持在O. 99以上， 已达到同厚度的的实心玻璃棉材料的吸声性能水准；本实用新型可用植物纤维滤纸等卫生环保低碳便宜的材料制成，解决了人们多年希望解决却一直未能成功的吸声材料非玻纤化问题；本实用新型采用的风琴摺结构能压缩体积至少20倍，极大方便了储运业务；本实用新型利用空腔节约了用料，重量轻，成本低。本实用新型达到了提供一种吸声性能接近同厚度的实心玻璃棉材料的，卫生环保的，储运体积很小的，重量轻，成本低的吸声材料的目的。[0020]
以下结合附图对本实用新型作进一步具体介绍。
[0021]图I是本实用新型的第一种实施例的示意图。[0022]图2是本实用新型的第一种实施例的截面示意图。[0023]图3是本实用新型的第一种实施例收摺后的截面示意图。[0024]图4是本实用新型的第二种实施例的截面示意图。[0025]图5是本实用新型以驻波管法测量的吸声系数特性曲线图。[0026]图6是本实用新型以混响室法测量的吸声系数特性曲线图。具体实施方案[0027]如图I.图2所示，第一种实施例由三层风琴摺形纤维状多孔材料薄片1、2、3组成，其风琴摺形纤维状多孔材料薄片1、2、3是以厚度O. 55毫米，克重130克，平均孔径O. 11 毫米的，透气度780L/m2/s的，宽度600毫米的阻燃滤纸为原料，由打摺机加工制成有摺线9 的风琴摺制品。其中，风琴摺形纤维状多孔材料薄片1、3的风琴摺折页面长度为25毫米， 风琴摺形纤维状多孔材料薄片2的风琴摺折页面长度为50毫米。如图，风琴摺形纤维状多孔材料薄片2的凸出的峰线部位4与风琴摺形纤维状多孔材料薄片1、3的凹入的谷线部位5、6粘接在一起，形成以风琴摺形纤维状多孔材料薄片1、2、3为吸声层面，吸声层面之间有多个渐变空腔7的具有复合声阻抗结构的吸声材料8。[0028]如图3所示，第一种实施例利用风琴摺的可收摺性收摺后，其风琴摺形纤维状多孔材料薄片1、2、3相互靠近，大大减小了空腔7的容积，达到了方便储存和运输的目的。[0029]使用第一种实施例方法很多，比如可按现用安装玻璃棉的相同工序进行替代安装一在墙面上安装纵龙骨和横龙骨，在纵龙骨上面粘接铺设吸声材料8，再在横龙骨上面安装穿孔装饰面板，即可完成施工。[0030]参照图4所示，第二种实施例由四层风琴摺形纤维状多孔材料薄片11、12、13、14 组成，其风琴摺形纤维状多孔材料薄片11、12、13、14是以厚度O. 55毫米，克重130克，平均孔径O. 11毫米的，透气度780L/m2/s的，宽度600毫米的阻燃滤纸为原料，由打摺机加工制成的风琴摺制品。所述风琴摺形纤维状多孔材料薄片11、12、13、14的风琴摺折页面长度分别为50毫米，40毫米，30毫米，20毫米。如图，风琴摺形纤维状多孔材料薄片11、12、13、14 按一层薄片的一面峰线17与另一层薄片的谷线18相粘接的方式，依次粘接在一起，形成以风琴摺形纤维状多孔材料薄片11、12、13、14为层面，层面之间有多个空腔16的具有复合声阻抗结构的吸声材料19。吸声材料19的一面是呈开放状的空腔15。[0031]空腔15的用法至少可以有三种一.当吸声材料19位于微穿孔板的后方，且其空腔15朝向声源时，空腔15能提供有一定纵深的渐变空腔；二 .将吸声材料19的空腔15背向声源铺装于龙骨之上，空腔15可加深原有空腔的深度，使吸声朝更低的频带移动；三.将吸声材料19的空腔15背向声源，直接粘接于墙面使用。[0032]图5所示的是依据国标GB/T18696. 2-2002 (声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量，第2部分传递函数法)，使用丹麦B&K PULS3560C声学分析仪，4206阻抗管及其配套设备测试本实用新型的吸声系数特性曲线图。图6所示的是以混响室法测试本实用新型的吸声系数特性曲线图。
权利要求1.一种吸声材料，包括厚度小于I. 2毫米，孔隙率小于85%的纤维状多孔材料薄片，其特征在于所述吸声材料由至少两层的风琴摺折页面长度大于12毫米的风琴摺形纤维状多孔材料薄片组成，其风琴摺形纤维状多孔材料薄片有平均孔径小于O. 16毫米的微孔，所述各层风琴摺形纤维状多孔材料薄片彼此的部分风琴摺峰线与部分风琴摺谷线连接在一起， 构成由风琴摺形纤维状多孔材料薄片为吸声层面，风琴摺各摺间三角形空间为共振吸声空腔的，具有风琴摺结构的吸声材料。
2.按权利要求I所述的一种吸声材料，其特征在于所述吸声材料由三层风琴摺折页面长度大于17. 5毫米的风琴摺形纤维状多孔材料薄片组成，其中间一层风琴摺形纤维状多孔材料薄片的风琴摺折页面长度长于其它两层风琴摺形纤维状多孔材料薄片的风琴摺折页面长度至少7. 5毫米，所述中间一层风琴摺形纤维状多孔材料薄片的风琴摺峰线与其它两层风琴摺形纤维状多孔材料薄片的风琴摺谷线连接在一起，构成由风琴摺形纤维状多孔材料薄片为吸声层面，风琴摺各摺间三角形空间为共振吸声空腔的，具有风琴摺结构的吸声材料。
3.按权利要求I所述的一种吸声材料，其特征在于所述吸声材料由至少三层的风琴摺折页面长度至少20毫米的风琴摺形纤维状多孔材料薄片组成，其各层风琴摺形纤维状多孔材料薄片的风琴摺折页面长度相差至少10毫米，所述各层风琴摺形纤维状多孔材料薄片依风琴摺折页面长度的长短顺序排列，其风琴摺的峰线与谷线连接在一起，构成由风琴摺形纤维状多孔材料薄片为吸声层面，风琴摺各摺间三角形空间为共振吸声空腔的，具有风琴摺结构的吸声材料。
4.按权利要求I所述的一种吸声材料，其特征在于所述风琴摺形纤维状多孔材料薄片是厚度小于O. 8毫米，平均孔径小于O. 14毫米的植物纤维滤纸。
5.按权利要求I所述的一种吸声材料，其特征在于所述风琴摺形纤维状多孔材料薄片是厚度小于I. 2毫米，平均孔径小于O. 14毫米的无纺布。
6.按权利要求I所述的一种吸声材料，其特征在于所述风琴摺形纤维状多孔材料薄片是厚度小于I. 2毫米，平均孔径小于 O. 16毫米的细金属纤维丝滤纸。
专利摘要本实用新型公开了属于建筑声学领域的一种吸声材料。它由至少两层厚度小于1.2毫米，孔隙率小于85％，有平均孔径小于0.16毫米微孔的风琴摺形纤维状多孔材料薄片通过薄片风琴摺峰线与风琴摺谷线的连接，构成由风琴摺形纤维状多孔材料薄片为吸声层面，风琴摺摺间三角形渐变空间为共振吸声空腔的，具有风琴摺结构的吸声材料。本实用新型利用多层微孔纤维薄层和渐变三角形空腔形成的复合声阻抗结构吸声，吸声性能达到了同厚度实心玻璃棉材料的水准；利用植物纤维滤纸不但卫生性环保性极其优异，而且成本低廉；利用风琴摺结构压缩至少20倍体积，大大方便了储运。
文档编号E04B1/84GK202658756SQ20122020077
公开日2013年1月9日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者薛小民 申请人:薛小民