CN102216530B - 抗噪声板 - Google Patents

Abstract

公开了一种抗噪声板，其包括连接到一起的前壳和后壳，在前壳和后壳内结合特定设计的形状和尺寸的橡胶元件。还可以通过使用回收的、注射型热塑性材料来有利地得到所述板，该热塑性材料允许当风造成强的影响时例如沿由高速度行进的火车产生的压缩波随时间趋于使目前使用的铆接的铝/钢声障拆散的铁路线，便利地使用所产生的板。

Description

抗噪声板

发明领域

本发明涉及抗噪声板，其可以用作例如沿道路、高速公路和/或铁路的交通噪声屏障。根据本发明的板包括连接到一起的前壳和后壳，它们由热塑性材料制成，在前壳和后壳内结合特定设计的形状和尺寸的橡胶元件。可以通过使用回收的、注射型热塑性材料有利地得到所述板，该热塑性材料允许当风造成强的影响时例如沿由高速度行进的火车产生的压缩波随时间趋于使目前使用的铆接的铝/钢声障拆散的铁路线，便利地使用所产生的板。

技术现状

目前使用的隔声屏障的构造特点不满足当今的要求。而且，产生的多数噪声降低解决方案使用非常重的且非常昂贵的但然而常常不适用于给定的应用区域的屏障。

为了确定吸声系统的噪声降低效率，应参考由在UNI 11022标准中提出的在自由场条件下测试所产生的声减少性能参数，UNI 11022标准遵循与ISO 10847标准一样的指导方针，即使用安装在接收位置和噪声源之间的屏障/噪声吸收介质在接收位置处测量以dB(A)计的噪声。目前使用的某些屏障的不适应性是由于以下事实：几个因素被认为是不重要的或甚至不被考虑，因为在新的欧洲指令开始生效之前它们不受单行法规的控制。所述指令实际上不仅规定噪声污染而且还规定所有类型的环境污染，因此所有的主要由快速恶化的材料组成的屏障必须在估计约2年至3年的时间内被替换。

目前使用的各类型屏障通常由以下材料制成：在其内具有植被或轮胎用橡胶颗粒的骨料混凝土、具有岩棉芯的木材、具有岩棉芯的钢、具有岩棉芯的铝、具有岩棉芯的轻合金、PMMA聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、玻璃、纤维增强聚合物、复合材料/碳纤维。

根据市场需求使用不同类型的材料，然而，并不总是能够满足美学要求和噪声降低要求两者。目前使用的大多数隔声屏障属于以下类型：具有岩棉芯的钢、具有岩棉芯的铝、具有岩棉芯的木材、PMMA聚甲基丙烯酸甲酯。在上述类型中，具有岩棉芯的钢和具有岩棉芯的铝是最常使用的。目前使用的隔声屏障通常主要由金属外壳或木质外壳和岩棉芯组成，所述金属外壳或木质外壳具有穿孔，穿孔用于声波的通过，岩棉芯的作用为吸收声能，或更确切地吸收在一系列频率且显然不是全部频谱的声波中存在的能量。

目前使用的屏障容易制造但具有低的自动化水平；技术是已知的且材料容易得到但变得越来越昂贵；一些材料可以被定制以便融入周围环境中但仅在某些范围内。

然而，目前使用的屏障实际上具有许多缺点，所述缺点可概括如下：

—关于性能的缺点

目前使用的屏障在吸声效率以及生命周期方面是极其有限的，生命周期可以估计为约4年至5年；屏障需要定期维护；安装是复杂且漫长的；所使用的岩棉对健康有害且实际上很快将被禁止。

所述屏障的一个主要的不利点是固定系统，因为对于每种类型的屏障都必须来特定地设计固定系统。

目前使用的屏障被放进支撑结构的腔内但这不足以保证稳定性，因此在不面向噪声源的侧面上使用螺丝、锚状物等。所述屏障由不同的部件制成，因此它们的刚度是不足的，而且此外固定元件必须手动地固定，而这需要额外的制造成本。相当普遍地看到工人在梯子或自动推进的平台上进行维修、检查、紧固或替换屏障的固定元件，尤其沿铁路线的地方，在这里，由火车的通过产生的压缩波随时间使固定元件松开，然后常常迫使屏障离开支撑结构腔并将它们投掷到周围区域上，这伴随了在接触人的情况下的所有的风险，因为屏障除了是重的以外它们还具有锐利的边缘。

—关于随时间维护的缺点：

目前使用的屏障在清洁以去除由大气条件导致的污垢和由交通导致的粉尘方面以及因此为了确保紧固元件的功效的定期维护方面需要维护工作。

—关于预期的生命周期的缺点：

除了在内部使用岩棉的屏障不久将被禁止（根据指令EN1793-1、ISO/R354-1985和DIN52212）的事实外，这样的屏障还具有有限的生命周期。而且，大气条件且尤其含粉尘和污染物的沉淀渗透到岩棉内，导致岩棉的物理/化学性质的恶化并使其容积减少30%以上。所述恶化使屏障的使用寿命降为4年-5年；首先损失吸声效率，且然后使对健康非常有害的岩棉粉尘释放到大气中。

应注意，大多数隔声屏障安装在城市和建筑区附近，并且在许多情况下，它们实际上位于房子和住宅公寓建筑物旁边。

—其他缺点：

目前使用的屏障的另外的缺点与它们的制造方法有关，该制造方法不是完全自动化的，因此在方法中涉及的工人在岩棉被放进屏障内时暴露于从岩棉连续地释放的粉尘。所述屏障在端部是敞开的并具有许多穿孔，因而任何类型的操作都导致岩棉粉尘释放到空气中。

目前使用的屏障的另一个消极方面涉及拆卸和处理。所述屏障由非常昂贵的金属部件（钢或铝）制成的事实意味着所述部件的回收，回收是非常困难且昂贵的过程，因为回收涉及将金属与岩棉分离，岩棉然后必须被处理掉。

因此，本发明的目的是提供允许克服如上文报道的现有技术的缺点的隔声屏障。

发明概述

已经通过如在权利要求1中提出的抗噪声板实现了本发明目的。

本发明的抗噪声板包括连接到一起以便形成密封的内腔的前壳和后壳，它们由热塑性材料制成，所述板结合有特定设计的形状和尺寸的消音器。通过适当地连接壳，所产生的板具有已被证明是极其有效的噪声降低解决方案的一体式结构（one-piece structure），同时是非常有成本效益以及比已知的隔声屏障更有效和更耐用。

本发明还涉及一种用于生产所述抗噪声板的方法，该方法包括以下步骤：

a）通过注射成型形成前壳，其任选地结合有至少一个消音器，

b）通过注射成型形成后壳，其任选地结合有至少一个消音器，以及

c）将所述前壳连接到所述后壳以便形成内腔，从而得到抗噪声板。

为了本发明的目的，所谓的短语“前壳A”指暴露于噪声源的壳A。

附图简述

通过下面报道的详细描述和所附的图，本发明的特征和优点将是明显的，其中：

—图1示出了根据本发明的第一实施方式的抗噪声板的前壳（A）的视图；

—图2示出了根据本发明的所述第一实施方式的抗噪声板的后壳（C）的视图；

—图3和图4示出了根据所述第一实施方式的抗噪声板的一部分以及组成该抗噪声板的元件；

—图5示出了图3和图4的抗噪声板的剖视图；

—图6示出了根据本发明的第二实施方式的抗噪声板的前壳（A）的视图；

—图7示出了根据本发明的所述第二实施方式的抗噪声板的后壳（C）的视图；

—图8和图9示出了根据所述第二实施方式的抗噪声板的一部分以及组成该抗噪声板的元件；

—图10示出了图8和图9的抗噪声板的剖视图；

—图11示出图示根据本发明的抗噪声板的声吸收性能对声波的频谱的图。

发明详述

因此，本发明的主题是抗噪声板，其包括结合有至少一个消音器的结构件且包括前壳和后壳，前壳由塑料材料制成，后壳由相同的或不同的塑料材料制成，所述前壳被连接到所述后壳以便形成密封的内腔。

图1示出了本发明的第一优选实施方式，其中所述板1包括前壳A和后壳C，前壳A由热塑性材料制成，后壳C由相同的或不同的热塑性塑料材料制成。根据本发明，前壳A和后壳C被连接到一起以便形成具有密封的内腔IC的一体式结构。

通过参考无回音室的特征来设计板1的内部构型和外部构型。优选地，内腔IC具有迷宫式密封构型。

在本发明中，所谓的“热塑性材料”指当加热时能够软化或熔化而当冷却时又能够硬化的材料。示例性的热塑性材料包括有机合成聚合物、弹性体及其复合物。

前壳和后壳优选地由当被加热成形时为刚性的热塑性有机聚合物或其复合物制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、聚苯乙烯（PS）、高密度聚烯烃、聚氯乙烯（PVC）、氯化聚氯乙烯（CPVC）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或其复合物。更优选的热塑性有机聚合物是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯（PP）、其混合物或（ABS）-（PC）的复合物。

优选地，抗噪声板1的至少一个消音器由热塑性弹性体或其复合物制成。所使用的所述弹性体具有三个基本特征：

—被拉伸到适度伸长率的能力，以及当移走应力后恢复到非常接近于其原始形状的能力，

—在高温下熔化的加工性能，以及

—没有显著蠕变。

优选的热塑性弹性体是天然橡胶、半合成橡胶或合成橡胶或所述橡胶与其他热塑性弹性体的共混物，例如苯乙烯乙烯丙烯苯乙烯（SEPS）、苯乙烯丁二烯、丙烯腈丁二烯或苯乙烯异戊二烯苯乙烯（SIS）。

更优选的弹性体是合成橡胶，例如三元乙丙橡胶（EPDM）或三元乙丙橡胶与其他热塑性弹性体的共混物。

有利地，壳A或壳C或两者可以由回收的热塑性材料制成。根据本发明的优选实施方式，抗噪声板1的壳A和壳C由100%回收的热塑性材料制成，因而是非常低成本且环境友好的。实际上，根据该实施方式，便利地不使用铝或钢和/或铁的材料。

任选地，上述热塑性材料可以混合有至少一种惰性填料。惰性填料可以选自滑石、碳酸钙、玻璃球、石墨、炭黑、碳纤维、玻璃纤维、硅灰石、云母、氧化铝、二氧化硅和碳化硅。

根据本发明的热塑性材料还可以包括添加剂，例如润滑剂、阻燃剂、热稳定剂和紫外线/光稳定剂、尺寸稳定剂（dimensional stabilizer）、蜡、着色剂、发泡剂、冲击改性剂、腐蚀抑制剂、抗静电剂、塑料加工助剂、防雾剂、抗氧化剂、抗阻滑爽添加剂（anti-block,slip additive）、脱模剂、或模具涂层剂。

图1至图5与根据本发明的具有多个消音器的抗噪声板1的第一实施方式有关。具体参考图1和图2，抗噪声板1包括在所述前壳A上的第一多个消音器B。由于该消音器B包括实际上向密封的内腔IC外部突出的外部部分B1，所以在下文消音器B还用表达“外部消音器B”来表示。图1和图4的剖视图示出了这些消音器B的优选形状，根据优选形状，外部部分B1具有带正方形基部的金字塔形状。

具体参考图5的剖视图，外部消音器B还包括内部部分B2，其向内腔IC内部突出。消音器B的内部部分B2包括薄片（lamellae）8，薄片8具有不同的厚度和长度，这有利地允许吸收源自相应频率的声波的能量。实际上，所述薄片8借助于所述薄片8的从基部8C逐渐变细的尖端8B的振动而耗散所吸收的能量。

根据图1-图5示出的第一实施方式，抗噪声板1还包括多个内部消音器D，其被结合到后前壳C中。由于这些消音器D基本上在密封的内腔IC内形成，正如例如在图5中清楚地示出，所以在下文这些消音器D用短语“内部消音器D”表示。如所图示的，内部消音器D的形状和尺寸不同于被结合到前壳A中的外部消音器B的形状和尺寸。内部消音器D以覆盖抗噪声板1的密封的内腔IC的内部上尽可能多的空间的方式被插入在外部消音器B之间。

参考图5，内部消音器D小于外部消音器B并相对于外部消音器B的形状具有不同的形状，因为它们意图吸收源自不同频率范围的声波的能量。具体地，在例证的实施方式中，内部消音器D形成为圆柱形同轴主体9，圆柱形同轴主体9在密封的内腔IC内部形成。

图11是图示抗噪声板1的声吸收性能Rw（dB）对声波的频谱的图。通过检测试验测量值，已根据ISO717-1（范围100Hz-3150Hz）绘制所述图。在图中，虚线确定ISO717-1标准，而连续线是对根据本发明的抗噪声板1检测的特征趋势。如图所示，声吸收性能在频率100Hz至高达3150Hz的所有范围内是有利地非常令人满意的，甚至在范围达300Hz频率和范围超过1600Hz时适宜地高于所述标准所要求的声吸收性能。具体地，已观察到结合到前壳A中的外部消音器B在吸收源自范围达1600Hz的声波的能量方面是非常成功有效的，同时结合到后壳C中的内部消音器D改进源自超过3000Hz的声波的能量的所述吸收。

参考图4，前壳A和后壳C包括加强肋7，以便进一步改进板1的结构强度，尤其是对抗冲击或撞击的特别不利的情形。具体地，这些加强肋7在内腔IC内部并沿相应的壳A、壳C的一个或多个内部面形成。后壳C还包括圆柱形的加强肋7B，加强肋7B基本上围绕相应的内部减声器D向内腔IC内部形成。

前壳A的外表面包括被界定在相对的端处的两个平行的搁置表面（restsurface）4，其可以用于使板在合适的支撑结构6上的装配简化，就像图5所示的那样。类似地，后壳C的外表面也包括具有相同目的的两个相似的搁置表面。

图6至图10与根据本发明的抗噪声板1的第二实施方式有关。正如例如在图6中所示，在该情况下，板1包括结合到前壳A上的第一多个外部消音器B并基本上等同于关于上文描述的第一实施方式的那些。在该情况下，板1还包括第二多个外部消音器BI，第二多个外部消音器BI通常结合到前壳A上。第一多个消音器B和第二多个消音器BI按照正交方向相互间隔。图8和图9示出了这些第二多个消音器BI的构型，其具有向内腔IC内部突出的金字塔形状。具体地，消音器BI优选地由热塑性材料制成，该热塑性材料可以与用于前壳A的材料相同或不同。换句话说，根据该实施方式，第一多个消音器B由热塑性橡胶制成，且第二多个消音器BI由热塑性材料制成。

在该第二实施方式中，后壳C不结合有任何消音器。实验测量值已证明根据第二实施方式的板1的性能，即使不如在第一实施方式的情况下优良，但在吸收噪声方面是非常令人满意的且方便有效的，即仅通过使用都结合到前壳A上的第一多个消音器B和第二多个消音器BI。

如在图8和图9的剖视图所图示的，第二实施方式中的壳A、壳C的构型基本上与第一实施方式中的构型相同。因此，在图6-图10中通过使用与在图1-图5中使用的相同参考符号来指示与两个实施方式有关的共同元件。本发明的抗噪声板的一体式结构和在上文证明的成功的吸声允许克服现有技术的板的缺点。

在另一个方面，本发明涉及一种制造如上文描述的抗噪声板的方法，该方法包括以下步骤：

a）通过注射成型形成前壳A，其任选地结合有至少一个消音器，

b）通过注射成型形成后壳C，其任选地结合有至少一个消音器，以及

c）将所述前壳A连接到所述后壳C以便形成密封的内腔，从而得到抗噪声板。

上述方法允许在制造壳本身期间将所述至少一个消音器结合到前壳A中和/或后壳C中。在这点上，可以通过双注射成型同时地制造壳A、壳C。

如上文所指明的，一旦将所述壳连接时，前壳A和后壳C就形成密封的内腔IC。优选地通过将相应的外围边缘11、21装配在一起来连接壳A、壳C。更确切地，前壳A包括第一外围边缘11，第一外围边缘11优选地被焊接到后壳C的第二外围边缘21（例如见图5）。适宜地，第一外围边缘11在形状和尺寸方面具有与第二外围边缘21相同的构型。以该方式，在将壳A连接到壳C之后，内腔IC立即变成隔离的且密封的并且所产生的抗噪声板是一体式结构。

优选地通过热焊接将前壳A和后壳C连接。具体地，优选地借助于热的刀片（hot blade）或可选择地通过超声来进行热焊接。根据优选的实施方式，用于拦截噪声的所述至少一个减声器不是在制造所述抗噪声板之后设置，从而被结合在其中以便形成一体式抗噪声板。

优选地在两个自动化阶段生产所述抗噪声板。优选地，螺丝和铆钉都不用于装配两个壳，因为装配借助于自动连接系统来便利地实现。优选地，不使用吸声材料，因为通过将无回音室和双注射成型技术结合成功地实现噪声降低。

被用于根据本发明的抗噪声板的技术解决方案允许充分地实现上文提出的目的。板是安全的并且以有竞争力的成本被制造。

将对本领域技术人员明显的是，各种修改可以被设想和简化来实施，而不偏离本发明的范围。

Claims (20)

1.一种抗噪声板（1），包括结构件、前壳（A）和后壳（C），所述结构件结合有至少一个消音器（B、D、BI），所述前壳（A）由热塑性材料制成，所述后壳（C）由相同的或不同的热塑性材料制成，所述前壳（A）被连接到所述后壳（C）以便形成密封的内腔（IC），所述至少一个消音器的第一消音器（B）包括向所述密封的内腔（IC）的内部突出的内部部分（B2），所述内部部分（B2）包括具有不同的厚度和长度的薄片（8）。

2.根据权利要求1所述的抗噪声板（1），其中所述至少一个消音器被结合到所述前壳（A）上。

3.根据权利要求2所述的抗噪声板（1），其中所述至少一个消音器的第一消音器（B）还包括外部部分（B1），所述外部部分（B1）向所述密封的内腔（IC）的外部突出。

4.根据权利要求3所述的抗噪声板（1），其中所述外部部分（B1）具有带正方形基部的金字塔形状。

5.根据权利要求3所述的抗噪声板（1），其中所述薄片（8）是锥形的，具有比相应的基部（8C）薄的尖端（8B）。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的抗噪声板（1），其中所述至少一个消音器的第一消音器（B）由热塑性弹性体或热塑性弹性体化合物制成。

7.根据权利要求5所述的抗噪声板（1），其中所述至少一个消音器的第二消音器（BI）由与所述前壳（A）的热塑性材料相同的或不同的热塑性材料制成。

8.根据权利要求7所述的抗噪声板（1），其中所述第二消音器（BI）具有金字塔形状，所述金字塔形状向所述内腔（IC）的内部突出。

9.根据权利要求1所述的抗噪声板（1），其中所述至少一个消音器的第三消音器（D）被结合到所述后壳（C）上。

10.根据权利要求9所述的抗噪声板，其中所述第三消音器（D）向所述密封的内腔（IC）的内部突出。

11.根据权利要求10所述的抗噪声板，其中所述第三消音器（D）由热塑性弹性体或热塑性弹性体化合物制成。

12.根据权利要求11所述的抗噪声板，其中所述第三消音器（D）包括圆柱形同轴主体（9）。

13.根据权利要求1所述的抗噪声板，其中所述前壳（A）和所述后壳（C）由选自以下的热塑性材料制成：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、聚苯乙烯（PS）、高密度聚烯烃、聚氯乙烯（PVC）、氯化聚氯乙烯（CPVC）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或其复合物。

14.根据权利要求13所述的抗噪声板，其中所述前壳（A）和所述后壳（C）由选自以下的热塑性材料制成：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯（PP）、其混合物或丙烯腈丁二烯苯乙烯-聚碳酸酯的复合物。

15.根据权利要求1所述的抗噪声板，其中所述前壳（A）或所述后壳（C）或两者由回收的热塑性材料制成。

16.根据权利要求1-5和7-15中任一项所述的抗噪声板，包括结合有多个消音器的结构件。

17.一种用于制造根据权利要求1所述的抗噪声板的方法，包括以下步骤：

a）通过注射成型形成前壳（A），

b）通过注射成型形成后壳（C），以及

c）将所述前壳（A）连接到所述后壳（C）以便形成密封的内腔，从而得到所述抗噪声板。

18.根据权利要求17所述的方法，其中通过热焊接连接所述前壳（A）和所述后壳（C）。

19.根据权利要求18所述的方法，其中通过热的刀片或通过超声进行所述热焊接。

20.根据权利要求17所述的方法，其中所述前壳（A）和/或所述后壳（C）结合有至少一个消音器。