一种隔声装置及其制备方法和应用与流程

本发明涉及隔声装置，尤其涉及一种隔声装置及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在传统的空气噪声控制中，常使用单层均质板材，它是最简单的隔声结构，通过一定的加工形成金属微孔板来降低环境噪音已经在生产车间、建筑工地、通风系统中得到了规模化的应用。

2、在局部空气环境噪音的治理上，一种方案是采用质量定律作用的传统消声材料，即使用砖墙、混凝土、珍珠棉、金属板材等，有较高的表面密度和刚度，通过增加构件面密度，隔声量也会相应增加一定的幅度。

3、cn212200840u公开了一种建筑工程隔声装置，包括隔声装置主体，所述隔声装置主体的一侧外表面设置有左侧板，所述隔声装置主体的另一侧外表面设置有右侧板，所述隔声装置主体的前端外表面设置有防护机构与吸音孔，所述吸音孔位于防护机构的下端，所述左侧板的一侧外表面设置有安装机构。

4、另一种方案是以人工设计结构为主的高分子材料，如聚乙烯材料、薄膜材料等；此种方案常见的形式是通过复合不同材料和橡胶或聚乙烯薄膜，达到吸声和降低系统阻尼的效果，常见的复合材料是pvc材料、聚乙烯(pe)和橡胶。

5、cn102733953a公开了一种应用于发动机试验台架技术领域的发动机台架的隔声装置，所述的应用于发动机台架的隔声装置设置为板状结构，隔声装置包括钢板层(1)，丁基阻尼橡胶层(2)，所述的隔声装置的钢板层(1)与丁基阻尼橡胶层(2)通过粘贴方式连接在一起，安装在发动机台架上的发动机的排气管(10)设置为穿过隔声装置的结构。

6、现有技术中的隔声装置，多数采用“迷宫结构”或设置腔体来实现声波在结构中的自消减；无法兼具优异的对于低频段的声波的隔音性能和中高频段的声波的隔音性能，并具有轻量化的特点。

7、综上所述，开发一种能克服上述缺陷的隔声装置是至关重要的。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种隔声装置及其制备方法和应用，所述的隔声装置不仅兼具优异的对于低频段的声波的隔音性能和中高频段的声波的隔音性能，还具有轻量化的特点。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种隔声装置，所述隔声装置包括夹层材料以及由内至外设置于所述夹层材料两侧的发泡层、闭孔泡沫金属层、金属板基材和面材。

4、本发明中，所述隔声装置使声波在板材板微孔和通道内反射、折射与被吸收，声波在发泡层、闭孔泡沫金属层表面的弹性基体表面传播时遇到障碍物，改变了声波的传播路径，延长了声波在材料中的传播时间，增大声能的耗散。所述的隔声装置不仅兼具优异的对于低频段的声波的隔音性能和中高频段的声波的隔音性能，还具有轻量化的特点。

5、优选地，所述夹层材料的厚度为0.5-1.5mm，例如0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.4mm等。

6、优选地，所述发泡层的厚度各自独立地≥15mm，例如16mm、18mm、20mm、22mm等。

7、优选地，所述闭孔泡沫金属层的厚度各自独立地为0.5mm-3mm，例如1mm、1.5mm、2mm、2.5mm等。

8、优选地，所述金属板基材的厚度各自独立地为1-2mm，例如1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm等。

9、优选地，所述面材的厚度各自独立地为0.5-10mm，例如1mm、2mm、4mm、6mm、8mm等。

10、优选地，所述夹层材料包括开孔泡沫铜、闭孔泡沫铜、闭孔泡沫铝、其他闭孔泡沫金属或闭孔非金属材料中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：开孔泡沫铜和闭孔泡沫铜的组合，闭孔泡沫铝和其他闭孔泡沫金属的组合，开孔泡沫铜、闭孔泡沫铜、闭孔泡沫铝、其他闭孔泡沫金属和闭孔非金属材料的组合等。

11、优选地，所述闭孔泡沫铜的孔数量为5-50ppi，例如10ppi、15ppi、20ppi、25ppi、30ppi、35ppi、40ppi、45ppi等。

12、本发明中，所述开孔泡沫铜的孔数量优选为5-50ppi，原因在于：特定的开孔孔数量会使声波在小孔中发生反复的折射、反射、衍射，上述过程的发生能使声波能量在穿越孔隙后得到有效消减或自消减；其孔数目偏高，会导致微孔不能有效进行衍射，降低了声波的消减能力；其孔数目偏低，会导致折射和反射将在材料的外部发生，不利于声波的消减。

13、优选地，所述发泡层各自独立地包括聚氨酯发泡层。

14、优选地，所述聚氨酯发泡层的材质各自独立地包括压力发泡聚氨酯和/或闭孔发泡聚氨酯。

15、优选地，所述压力发泡聚氨酯的发泡压力≥0.1mpa，例如0.2mpa、0.4mpa、0.5mpa等，进一步优选为0.1-0.5mpa。

16、本发明中，所述压力发泡聚氨酯的发泡压力≥0.1mpa，原因在于：较低的发泡压力，会导致材料的密度和强度不能到达使用的要求；发泡压力偏低，会导致起泡后的聚氨酯孔的尺寸偏大，降低其消减声能的能力。

17、优选地，所述闭孔发泡聚氨酯的发泡密度≥35kg/m3，例如36kg/m3、38kg/m3、40kg/m3、42kg/m3、44kg/m3等。

18、本发明中，所述闭孔发泡聚氨酯的发泡密度≥35kg/m3，原因在于：保证发泡后的强度和孔径；其发泡密度偏低，会导致材料的孔径过大，消声能力不足。

19、优选地，所述闭孔泡沫金属层的材质包括闭孔泡沫铜和/或闭孔泡沫铝。

20、优选地，所述金属板基材各自独立地包括镀锌钢板和/或铝板。

21、优选地，所述金属板基材上设置有微孔。

22、本发明中，通过对不同孔隙率的材料的组合使用，能达到将噪声值降低到可接受的层次，通过对闭孔材料的应用将声波传播的路径拉长，能量耗散，达到消声的目的。具体而言，是沿着声波传递方向，设置有多个层次不同孔隙率的材料，利用声波在不同孔径中产生的反射、折射，增加声波传播的距离，进而降低声能，到达消减噪声的目的。具体地，声波在金属多孔介质内部传播时，不仅会因金属板基材的面密度较大产生隔声效果，同时也会引起孔隙内的空气振动，并与所述的闭孔复合材料及闭孔金属微孔材料表面相互摩擦化为热能消耗掉，最终使得透过多层板材料的声能变小，从而能够将环境中的噪音指标降低至一定水平。

23、优选地，所述微孔的厚度与金属板基材的厚度相同。

24、优选地，以所述金属板基材的面积为100％计，所述微孔的面积占比为2％-3％，例如2.2％、2.4％、2.6％、2.8％等。

25、优选地，所述面材各自独立地包括发泡硅橡胶板和/或发泡聚乙烯板。

26、优选地，所述发泡硅橡胶板的硬度≥30a，例如32a、34a、36a、38a等。

27、本发明中，所述发泡硅橡胶板的硬度≥30a，原因在于：发泡硅胶板为闭孔发泡材料，在30a硬度以上可以有效保证其孔隙率，且发泡工艺简单易于获取；其硬度偏低，会导致，材料孔隙率偏大，不利于消声。

28、优选地，所述发泡硅橡胶板的孔隙率≤1％，例如0.8％、0.6％、0.4％等。

29、优选地，所述发泡聚乙烯板的发泡密度≥160kg/m3，例如165kg/m3、170kg/m3、175kg/m3、180kg/m3等。

30、优选地，所述发泡聚乙烯板的厚度≥2mm，例如2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm等。

31、优选地，所述发泡聚乙烯板的孔隙率≥0.5％，例如0.6％、0.8％、1％、1.2％等，进一步优选0.5％-1.5％。

32、本发明中，所述发泡聚乙烯板的孔隙率≥0.5％，原因在于：发泡工艺简单易于获取；孔隙率偏低，会导致制作工艺复杂，成本较高。

33、本发明中，通过在噪声产生侧设置隔声装置，所述隔声装置在夹层材料两侧设置有发泡层、闭孔泡沫金属层、金属板基材和面材，利用不同发泡复合材料具有的不同孔隙率，使不同波长的声波分别在空隙中产生折射、反射，增加声波的传播路径，从而达到降噪的效果，此种方式的好处在于，利用泡沫金属微孔材料的刚度和面密度具有的隔声性能和多层板发泡聚氨酯复合材料的闭孔结构特点，声波的声能得到消耗，据此材料对常规频率段的声波产生有效的阻隔，进而达到降噪的效果。

34、第二方面，本发明提供一种第一方面所述的隔声装置的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

35、在夹层材料两侧设置发泡层、闭孔泡沫金属层、金属板基材和面材，得到所述隔声装置。

36、优选地，将所述面材通过热覆膜的方式预制于金属板基材表面。

37、优选地，将所述金属板基材通过发泡层粘贴于所述夹层材料两侧。

38、作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：

39、(1)将所述面材通过热覆膜的方式预制于金属板基材表面；

40、(2)将所述金属板基材和发泡层之间设置闭孔泡沫金属层，并通过发泡层粘贴于所述夹层材料两侧，得到所述隔声装置。

41、本发明中，整体的生产可以通过常用的双面彩钢聚氨酯保温板的发泡工艺制成隔声装置，制作简单，成本低廉。

42、第三方面，本发明提供一种第一方面所述的隔声装置在机械设备、消音室、地铁站或高铁动车车厢上的应用。

43、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

44、(1)本发明所述的隔声装置不仅兼具优异的对于低频段的声波的隔音性能和中高频段的声波的隔音性能，还具有轻量化的特点。

45、(2)本发明所述的隔声装置对于低频段(频率段在50-200hz)的声波的隔音性能，在低频段上，噪音评估值在72.98db(a)以下，相对于不设置夹层材料的隔音装置能降低噪音约1.9-5.66db(a)；本发明所述的隔声装置对于中高频段(频率段在200-2000hz，且不等于200hz)的声波的隔音性能，噪音评估值在77.68db(a)以下，能降低噪音约4.84-10.3db(a)。