專利名稱：一種復合隔吸聲屏障板的制作方法
技術領域：
本發明涉及噪聲治理和環境保護領域，更具體地講，涉及一種復合隔吸聲屏障板。
背景技術：
隨著交通運輸、工業生產、城市建設的高速發展，特別是高速鐵路的大量興建，環 境噪聲污染日益嚴重，已成為污染人類社會環境的一大公害。為了緩解噪聲污染的問題，隔 吸聲屏障已成為噪聲治理的首選產品之一。高速鐵路時速已經達到250km/h，部分線路達到 350km/h以上。首先高速列車通過時對周邊建筑產生很強的風壓，因此對聲屏障板的結構強 度提出很高的要求；同時高速鐵路運行時產生很高的噪聲，尤其中低頻噪聲明顯，傳統的聲 屏障板及其吸聲材料通常對噪聲的頻率沒有特別設定，無法滿足治理低頻噪聲的需求。綜 上所述，傳統聲屏障板無法滿足環境噪聲尤其是高速鐵路噪聲治理的需求，研究發明先進、 有效、新穎的新一代聲屏障板已經迫在眉睫。國內外傳統的聲屏障板結構一般為框架結構，其面板、背板中間水平放置吸聲材 料，吸聲材料用防水透氣膜覆蓋，面板和背板采用鉚接的方式固定。傳統聲屏障吸聲材料成 板狀水平放置，聲波垂直于纖維入射，入射面纖維數量較多，反射量較大，會對吸聲性能有 所影響。現有吸聲屏障板僅采用防水透氣膜進行結構防水，防水透氣膜防水效果降低后，吸 聲屏障板會吸潮，水汽凝結后被吸聲材料吸附，水汽充滿吸聲屏障板內的芯材的孔隙中，影 響芯材內空氣與芯材的摩擦及振動，降低聲波的吸收率。公開號為CN200962313Y的中國專利公開了一種可吸聲的材料，包括膠板，在膠板 的一側設有一層垂直成網或斜成網無紡氈；或者包括兩層無紡布，在兩層無紡布之間設有 一層垂直的成網無紡氈或斜成網無紡氈；或者包括一層膠板和一層塑料片薄膜，在膠板和 塑料片薄膜之間設有一層垂直的成網無紡氈或斜成網無紡氈。該專利所述的可吸聲材料將 有規則的垂直方向排列的垂直成網或有規則的傾斜方向排列的斜成網無紡氈代替無規則 的以水平方向排列為主的無紡氈，此種材料主要用于汽車內飾材料，可吸收行車路上的噪 聲。但是，該專利所述的吸聲材料由于主要應用于車內用以吸收行車路上的噪聲。若 將所述的吸聲材料應用于室外尤其是高速鐵路路軌旁，則僅僅通過將無紡氈垂直或斜向排 列，對于高速鐵路產生的低頻噪聲無任何作用。此外，安裝在室外的用于處理高速鐵路噪聲 的隔吸聲屏障，時常遇到陰雨、大霧等潮濕環境，水蒸氣在吸聲材料中凝聚，受水滴之間的 范德華力影響，空氣流阻增大，吸聲材料的實際孔隙率減小，影響空氣與吸聲材料的摩擦與 振動，降低了吸聲效果；還會增加隔吸聲屏障板由于吸水自重增加導致脫落的危險。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是現有的吸聲材料的孔隙率無法滿足治理低頻噪聲 的需求，材料應用于室外時遇到潮濕環境吸收水分導致材料孔隙變化，低頻噪聲不能得到 有效治理。為此本發明提供了一種復合隔吸聲屏障板，能很好的吸收環境中的噪聲，同時將噪聲進行隔離，避免噪聲對周圍環境產生影響。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是一種復合隔吸聲屏障板，包括前 面板、背面板及粘結固定于兩面板之間的芯材，所述芯材呈條狀排列，且其纖維方向同前面 板和背面板相垂直，所述前面板和背面板連接處的復合隔吸聲屏障板兩側面設有多舌企 口，所述兩側面的多舌企口可以相互插接，所述前面板為穿孔面板，其上分布有穿孔率為3 < 30%的微孔；所述芯材的孔隙率為97% 98. 4%，其纖維的平均直徑為5 6微米，其纖維長 度為150 200毫米；噪聲聲波經所述微孔進入所述芯材內，并沿所述芯材的纖維方向入射并被吸收。所述芯材的纖維長度為160 180毫米。所述芯材為含有憎水劑的離心玻璃棉吸聲材料，所述芯材的憎水率為98 99. 95%。所述憎水劑為離心玻璃棉重量的0. 3 0. 8%。所述憎水劑為有機硅樹脂或有機硅高分子表面活性劑。所述微孔為孔徑為1 5mm的圓孔。所述微孔為橢圓形、菱形或長圓形。所述前面板和吸聲材料之間設有防水透氣膜。所述防水透氣膜為玻璃布、無紡布或PET防水透氣膜。前面板和背面板為鋼板或鋁合金板。所述前面板和背面板上設有內凹或外凸的加強肋。所述多舌企口是由所述的前面板和背面板經折彎后相互連接形成；所述多舌企口 內填充有發泡聚氨酯。本發明相對于現有技術所產生的有益效果a.本發明的發明人為治理高速鐵路產生的噪聲污染，對復合隔吸聲屏障板的芯材 進行了大量的實驗，找到了能夠有效吸收高速鐵路噪聲的材料。能夠符合要求的復合隔吸 聲屏障板的芯材的纖維平均直徑為5 6微米，纖維長度為150 200毫米，且孔隙率需為 97% 98. 4%時，聲波到達芯材內，引起空隙中空氣分子及芯材纖維的振動。由于空氣的 粘滯阻力和空氣分子與孔隙壁的摩擦，聲能轉化為熱能而損耗，因而吸聲效果最好。為使本 發明的復合隔吸聲屏障板的吸聲效果達到最佳，發明人還對其前面板的開孔率做了改進， 使其范圍在3 30%之間。所述前面板的微孔和上述選定孔隙率的芯材的相互配合，加上 選定的纖維本身的特性，芯材由于聲波的作用發生摩擦及振動消耗能量。同時本發明的復 合隔吸聲屏障板吸收水蒸氣后凝結為水滴，由于吸聲材料的高憎水性能，水滴不會吸附在 芯材纖維上，能夠順利通過排水孔排出，可以減少復合隔吸聲屏障板在潮濕環境下由于水 滴的影響導致的吸聲性能降低問題，還可以防止復合隔吸聲屏障板自重增加導致的脫離危 險。在孔隙率在上述范圍之外時的不利影響芯材厚度不變，孔隙率降低，中低頻吸聲 系數增加；但當孔隙率減小到一定程度時，材料變得密實，流阻大于最佳流阻，吸聲系數反 而下降。若所選芯材的孔隙率高于98.4%，則會由于芯材纖維間的孔隙過大，使得聲能不易 被轉化吸收，影響吸聲效果，若是所選芯材的孔隙率低于97%，則會由于芯材纖維間的空隙
4過小，空氣流阻大于最佳流阻，不利于屏障板對聲波的吸收。圖9和圖10分別為測定厚度100mm、孔隙率為97. 44%的玻璃棉在兩種放置情況 下的吸聲系數曲線圖，由圖9和圖10的吸聲系數曲線圖可以看出，當被測件處于中低頻時， 沿玻璃棉纖維方向的吸聲系數要大于同條件下的垂直于纖維方向的吸聲系數。比如圖9中 在IOOHz和125Hz下的吸聲系數分別為0. 32和0. 45，而同條件下沿玻璃棉纖維方向的吸聲 系數分別為0. 47和0. 58，如圖10所示。b.由于本發明的復合隔吸聲屏障板是安裝在室外，且其表面布滿微孔，因此芯 材要求具有較高的憎水性。本發明將離心玻璃棉與憎水劑混合，使芯材憎水率達到98 99. 95%，其疏水性能也達到較好的效果，避免了因孔隙率過大引起的“毛細現象”。即使遇 到潮濕天氣，芯材內的水及水蒸氣也會由于芯材的高憎水性使得水在芯材的孔隙聚集后， 沿復合隔吸聲屏障板表面的微孔流出，很好的避免復合隔吸聲屏障板吸濕導致自重增加， 減少了復合隔吸聲屏障板脫落的危險。c.吸聲材料經過切條翻轉后，纖維方向垂直于面板和背板，相當于無數根豎向的 支撐將穿孔面板和背面板連接在一起，由于許多纖維的支撐作用使吸聲材料的壓縮量很 小，進而保證了整體結構的強度。同時所用芯材為玻璃棉，其纖維直徑小且纖維長度長，使 得芯材纖維容重高，單位面積含有的纖維數量多，芯材纖維強度高，芯材纖維形成的合力比 較大，保證芯材具有良好的強度支撐背板和面板，使板材受擠壓時不會變形。有效提高了隔 吸聲屏障板的強度。d.在穿孔面板和吸聲芯材之間設有防水透氣膜，為保證隔吸聲屏障板戶外安裝時 吸聲材料的干燥，避免雨水對吸聲材料性能產生影響，使用防水透氣膜作為貼面，不但防治 吸聲材料外露影響美觀，而且能阻止雨水滲入，同時由于防水透氣膜有微孔具有透氣的作 用，不會對吸聲材料的吸聲效果產生影響；另外所使用的玻璃棉中含有憎水劑，避免進入芯 材中的雨水被芯材吸收，確保芯材具有較長的使用壽命及良好的吸聲效果。e.連接企口采用多舌企口結構，多舌企口舌相當于在屏障板上設置了多道縱向框 架，增強屏障板整體的抗風壓能力，同時還增加其密封性能和強度，防止雨水經過企口處滲 入吸聲材料中，另外，利用穿孔面板和背面板上的凹凸肋增加屏障板的抗變形能力。


下面結合附圖和實施案例對本發明進一步說明 圖1是發明的總體結構圖； 圖2是圖1橫斷面構造圖；
圖3是發明的一種實施例； 圖4是發明另一種實施例；圖5是本發明的無規入射吸聲系數頻率特性曲線； 圖6是本發明的隔聲特性曲線；
圖7是本發明的安裝圖； 圖8是圖7的左視圖；圖9是垂直于玻璃棉纖維方向測定的玻璃棉吸聲系數圖； 圖10是沿玻璃棉纖維方向測定的玻璃棉吸聲系數圖。
圖中1.前面板，2.芯材，3.背面板，4.企口，5.聚氨酯，6.防水透氣膜7.加勁肋 8.防雨帽9.固定塊10. H鋼立柱 11.基礎 12.螺栓固定件。
具體實施例方式實施例1如圖1所示，一種復合隔吸聲屏障板，包括前面板1、背面板3及粘結固定于兩面板 之間的芯材2，所述芯材2為離心玻璃棉吸聲材料，所述離心玻璃棉吸聲材料呈條狀排列， 且其纖維方向同前面板1和背面板3相垂直，所述前面板1和背面板3連接處的復合隔吸 聲屏障板兩側面設有多舌企口 4，所述兩側面的多舌企口 4可以相互插接，所述前面板為穿 孔面板，其上分布有穿孔率為20%的微孔；所述芯材的孔隙率為97. 44%，其纖維的平均直 徑為5 6微米，其纖維長度為150 200毫米；噪聲經所述微孔進入所述芯材內，并沿所 述芯材的纖維方向被吸收。前面板1同背面板3在其兩側相連接，并形成相鄰兩塊屏障板可以相互插接固定 的多舌企口，企口內部填充有聚氨酯5發泡，一定程度上增強了屏障板的強度；其中的前面 板1為穿孔面板，穿孔面板上均勻分布有微孔，微孔形狀為圓形，橢圓形、菱形、長圓孔等多 種形式。若微孔形狀為圓形，其孔徑可在1 5mm之間。為實現更好的吸聲效果，要求離心玻璃棉的渣球含量小于0. 1 %。其中的背面板1可采用鋼板、鋁合金板等材料進行穿孔加工。背面板厚度可根據 設備隔聲量要求來調整，其中隔聲量隨著背面板厚度增加而增加，在需要高隔聲量屏障板 時可以增加背面板的厚度。根據亥姆霍茲共振原理，吸聲性能頻譜特性與微孔的大小關，根據所需要治理的 聲源的頻譜，可設計不同孔徑的聲屏障板，針對性的對某個頻段的噪聲進行吸收，以便更好 的達到聲屏障的降噪效果，比如使用0 3孔徑的穿孔板，穿孔率25%左右，吸聲頻率峰值在 500Hz左右，減小穿孔孔徑吸聲頻率峰值會向高頻移動，增大穿孔孔徑吸聲頻率峰值會向低 頻移動。為增強吸聲材料對噪聲的吸收效果，其中的吸聲材料的纖維方向同穿孔面板相垂直。如圖2所示，在穿孔面板和吸聲材料之間設置一層防水透氣膜6，防水透氣膜6為 玻璃布，無紡布及PET防水透氣膜等。為保持整個屏障板的整體剛性，在穿孔面板和背面板3上設置多個加強肋，如圖3 和圖4所示，其中圖3中沿穿孔面板和背面板3長度方向設置有凹下的加強肋7 ；而圖4中 沿穿孔面板長度方向設置有凸起的加強肋7，在其背面板上設置有凹下的加強肋7。表1和表2中的所采用的隔吸聲屏障板的前面板為0. 8mm厚的穿孔烤漆鋼板，其 孔徑為2. 5mm,穿孔率為20 %，芯材為玻璃棉，其孔隙率為97. 44%，采用玻璃絲布包裹。所 用隔吸聲屏障板的背面板為0. 8mm厚的烤漆鋼板，其檢測曲線如圖5和圖6所示。通過吸聲系數的檢測，得出被測試件的降噪系數NRC等于0. 90，達到《建筑吸聲產 品的吸聲性能分級》的I級指標要求；通過對本發明測試件的隔聲特性的檢測，得出本發明隔吸聲屏障板的計權隔聲量 為 37dB (A)。
6
表1為復合隔吸聲屏障板吸聲性能和頻譜特性
權利要求
一種復合隔吸聲屏障板，包括前面板、背面板及粘結固定于兩面板之間的芯材，所述芯材呈條狀排列，且其纖維方向同前面板和背面板相垂直，所述前面板和背面板連接處的復合隔吸聲屏障板兩側面設有多舌企口，所述兩側面的多舌企口可以相互插接，其特征在于所述前面板為穿孔面板，其上分布有穿孔率為3＜～30％的微孔；所述芯材的孔隙率為97％～98.4％，其纖維的平均直徑為5～6微米，其纖維長度為150～200毫米；噪聲聲波經所述微孔進入所述芯材內，并沿所述芯材的纖維方向入射并被吸收。
2.根據權利要求1所述的復合隔吸聲屏障板，其特征在于所述芯材的纖維長度為 160 180毫米。
3.根據權利要求2所述的復合隔吸聲屏障板，其特征在于所述芯材為含有憎水劑的 離心玻璃棉吸聲材料，所述芯材的憎水率為98 99. 95%。
4.根據權利要求3所述的復合隔吸聲屏障板，其特征在于所述憎水劑為離心玻璃棉 重量的0. 3 0. 8%。
5.根據權利要求4所述的復合隔吸聲屏障板，其特征在于所述憎水劑為有機硅樹脂 或有機硅高分子表面活性劑。
6.根據權利要求1所述的復合隔吸聲屏障板，其特征在于所述微孔為孔徑為1 5mm 的圓孔。
7.根據權利要求1所述的復合隔吸聲屏障板，其特征在于所述微孔為橢圓形、菱形或 長圓形。
8.根據權利要求1-7任一所述的復合隔吸聲屏障板，其特征在于所述前面板和吸聲 材料之間設有防水透氣膜。
9.根據權利要求7所述的復合隔吸聲屏障板，其特征在于所述防水透氣膜為玻璃布、 無紡布或PET防水透氣膜。
10.根據權利要求1-7任一權利要求所述的復合隔吸聲屏障板，其特征在于前面板和 背面板為鋼板或鋁合金板。
11.根據權利要求10所述的復合隔吸聲屏障板，其特征在于所述前面板和背面板上 設有內凹或外凸的加強肋。
12.根據權利要求10所述的復合隔吸聲屏障板，其特征在于所述多舌企口是由所述的前面板和背面板經折彎后相互連接形成；所述多舌企口內填 充有發泡聚氨酯。
全文摘要
本發明公開了一種復合隔吸聲屏障板，包括前面板、背面板及粘結固定于兩面板之間的芯材，所述芯材呈條狀排列，且其纖維方向同前面板和背面板相垂直，所述前面板和背面板連接處的復合隔吸聲屏障板兩側面設有多舌企口，所述兩側面的多舌企口可以相互插接，所述前面板為穿孔面板，其上分布有穿孔率為3＜～30％的微孔，所述芯材的孔隙率為97％～98.4％，其纖維的平均直徑為5～6微米，其纖維長度為150～200毫米，噪聲經所述微孔進入所述芯材內，并沿所述芯材的纖維方向被吸收；本發明能很好的吸收環境中的噪聲，同時將噪聲進行隔離，避免噪聲對周圍環境產生影響。
文檔編號E01F8/00GK101982613SQ201010519999
公開日2011年3月2日 申請日期2010年10月20日 優先權日2010年10月20日
發明者劉愛森 申請人:北京士興鋼結構有限公司