CN103456293A - 一种具有隔热功能的五层复合吸声材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有隔热功能的五层复合吸声材料，其特征在于，保温绝热性能多孔保温材料层和硬质阻尼隔声材料层交错层叠的五层复合结构，所述的多孔保温材料层的总厚度需要大于50mm。所述的多孔保温材料层为三聚氰胺泡棉。所述的硬质阻尼隔声材料为EPDM或硬质橡胶隔声垫。本发明得到的复合吸声材料性能满足：(1)吸声性能平均吸声系数0.8以上；（2）保温绝热，作用温差在50度以上；（3）质轻，环保，无纤维、粉尘污染；（4）改变了以往分层安装的模式，可大大提高安装、生产效率。

Description

一种具有隔热功能的五层复合吸声材料

技术领域

本发明涉及多功能吸声材料的结构，特别涉及一种具有隔热功能的五层复合吸声材料，可直接应用于交通领域或其它有环保要求的强噪声环境，如作为汽车内部和高速列车车厢内。

背景技术

高速铁路作为当代高新技术的集成，具有运能大、能耗低、污染小、安全舒适等比较优势，是交通运输体系中最具可持续性和环境友好性的运输模式，是世界各国科学技术和制造产业创新能力、综合国力以及国家现代化程度的集中体现和重要标志之一。

“十一五”期间我国高速铁路建设在国家的大力支持下得到跨越式发展。随着京沪高铁的开通目前我国高速铁路运营里程已位居世界第一。其中，京津城际高速铁路列车运行速度已达到300km/h，京沪高速铁路的设计时速达到了350km/h。列车提速后噪声与振动问题显得愈加突出，已成为制约高速铁路技术发展的关键因素，噪声与振动的污染不仅严重影响车内的安静性、乘员的舒适性和高铁沿线区域居民的生活环境，而且也导致了列车的主要机械设备工作时磨损疲劳甚至失效，在降低了设备使用寿命的同时也威胁着高速列车的安全运行。

高速列车车内噪声环境是决定乘客舒适度的重要因素之一。车厢内部噪声试验研究结果表明：车内低频噪声突出，噪声大小和频谱特性随空间位置分布不均匀，列车运行速度是影响车内噪声的主要因素，当列车高速运行时其噪声大都超过了国家标准规定的容许值。列车高速运行经过长距离隧道旅客的不舒适感会比较强烈，因此需要在车厢内铺设吸声材料来降低车内噪声。

对轨道列车的噪声控制是一门复杂的现代艺术，不仅涉及到声学、材料力学和机械设计等多种学科，而且需要考虑列车车厢对气动性能、气密性能、结构强度及轻量化材料的严格要求。因此在保证车厢内部温度、湿度等环境要求下，发展保温绝热、吸声减振的多功能复合材料技术进行列车内部噪声控制，对降低高速列车车厢内部的噪声水平以及提高乘客的舒适度有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有隔热功能的五层复合吸声材料，该设计方案为多孔材料和硬质阻尼材料的优化组合，其中一个主要设计思路借鉴建筑声学中双层板填充多孔吸声材料模型（亦可选取多孔类保温吸声材料），如在双层板之间设置弹性支撑结构，可进一步起到减振作用。选取具有良好的保温性能和工程应用价值，同时有一定吸声性能的多孔材料，其材料密度应为较小的软材料，另外由于材料有比较大的弹性和伸缩性，因此也会起到一定的减振作用。如图2所示，为吸声材料和隔热硬质材料组成的复合材料的吸声原理。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种具有隔热功能的五层复合吸声材料，其特征在于，保温绝热性能多孔保温材料层和硬质阻尼隔声材料层交错层叠的五层复合结构，所述的多孔保温材料层的总厚度需要大于50mm。

作为上述技术方案的一种优选，所述的多孔保温材料层为三聚氰胺泡棉。

作为上述技术方案的一种优选，所述的硬质阻尼隔声材料为EPDM或硬质橡胶隔声垫。

本发明的优点在于，本发明得到的复合吸声材料性能满足：(1)吸声性能平均吸声系数0.8以上；（2）保温绝热，作用温差在50度以上；（3）质轻，环保，无纤维、粉尘污染；（4）改变了以往分层安装的模式，可大大提高安装、生产效率。

附图说明

图1是本发明的五层复合吸声材料的应用环境的原理示意图；

图2是本发明的五层复合吸声材料的组成示意图；

图3是本发明的五层复合吸声材料的加工示意图；

图4是本发明的五层复合材料实施案例1的吸声系数混响室测试结果示意图；

图5是本发明的五层复合材料实施案例2的吸声系数混响室测试结果示意图。

附图标识：

1、多孔保温材料层      2、硬质阻尼材料层       3、车厢外部主体结构

4、车厢内部壁板        5、车厢内部空间

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明，通过下面参照附图对本发明实施例的详细描述，本发明的上述和其他特点和优点将会变得更清楚，其中：

如图1所示，是本发明多功能分层复合材料用于高速列车车厢内的示意图。

本发明的多功能分层复合材料包括：多孔保温材料层1和硬质阻尼隔声材料层2，设置于车厢外部主体结构3（比如：铝型材）和车厢内部壁板（包括：侧壁板、天花板和地板）4之间，以消除车厢内部空间5内的噪声。

鉴于多功能分层材料在高速列车车厢内部使用环境比较复杂，视具体情况也可以使用多孔保温材料和硬质阻尼隔声材料二者的复合，如图2所示，在空间允许范围内，采用以五层复合材料。可以推断，尽管本发明的复合材料相比单层材料的吸声性能大大提高，但更多的铺层不一定会得到更高的吸声系数，在实际应用中，多孔材料和硬质阻尼材料的特征参数和厚度的具体设计根据材料安装使用要求以及总体声学性能设计要求，可以在合理的数值范围内选择，但为符合上述保温绝热性能多孔材料的总厚度需要大于在50mm。

如图3所示，本实施例所采用的工艺流程：先将15mm三聚氰胺泡棉、PE打孔膜和0.8mmEPDM通蒸气热压成型两次得到两个半成品，再将两个半成品和25mm三聚氰胺泡棉喷胶、贴合。

如图4和图5所示，分别是两个实施例的三聚氰胺泡棉和橡胶垫复合后的吸声系数混响室测试结果。图中标注P代表三聚氰胺泡棉，R代表硬质橡胶隔声垫。由图4和图5可以看出，复合材料在400～8000Hz的频率范围内1/3倍频程平均吸声系数在0.8以上，五层复合材料实施例的吸声效果更佳。

隔热性能：

根据检验依据GB/T 10295-2008的检验结果，本发明的样品具有绝热的性能。本发明的复合材料在常温下（25℃）的热阻和等效的综合导热系数（根据国标GB/T10295-2008测试），优于传统的玻璃棉、聚酯纤维、普通三聚氰胺泡棉、普通橡塑绝热材料，在高铁用绝热材料上仅次于纳米气凝胶材料，但是重量又大大低于后者且声学性能卓著。同时，相比纤维类材料，复合材料具有较高的阻湿能力（湿阻因子是纤维类材料的上百上千倍），能有效地防止结露现象以及可能引起的腐蚀风险；自身的结构也避免了纤维类材料本身的粉化、耗散问题以及由于车体始终处于振动状态而引起的材料塌陷、变形问题；安装时也无需额外的防潮铝箔，不会造成工作人员的皮肤不适，工作时无需佩戴防护面具。

本发明得到的复合吸声材料性能满足：(1)吸声性能平均吸声系数0.8以上；（2）保温绝热，作用温差在50度以上；（3）质轻，环保，无纤维、粉尘污染；（4）改变了以往分层安装的模式，可大大提高安装、生产效率。

本例中，选取的多孔材料本身就具有良好的保温性能和工程应用价值，是材料密度应为较小的软材料。

作为铝型材、板材等车体结构之间的夹层材料，除了起到吸声的声学作用外，还必须有效地体现夹层材料的另一个重要作用：绝热（保温、防寒）。两种复合材料（25mm三聚氰胺泡棉+1.2mm隔声橡胶垫+19mm橡塑泡沫，13mm橡塑泡沫+0.8mm隔声橡胶垫+19mm橡塑泡沫+1.2mm隔声橡胶垫+13mm橡塑泡沫）在常温下（25℃）的热阻分别为1.28(m2·K)/W和1.36(m2·K)/W（根据国标GB/T 10295-2008测试），等效的综合导热系数分别为0.0353W/(m·K)和0.0346W/(m·K)，优于传统的玻璃棉、聚酯纤维、普通三聚氰胺泡棉、普通橡塑绝热材料，在高铁用绝热材料上仅次于纳米气凝胶材料，但是重量又大大低于后者且声学性能卓著。同时，相比纤维类材料，复合材料具有较高的阻湿能力（湿阻因子是纤维类材料的上百上千倍），能有效地防止结露现象以及可能引起的腐蚀风险；自身的结构也避免了纤维类材料本身的粉化、耗散问题以及由于车体始终处于振动状态而引起的材料塌陷、变形问题；安装时也无需额外的防潮铝箔，不会造成工作人员的皮肤不适，工作时无需佩戴防护面具。复合材料隔热保温性能参数详见附件有关测试报告。

优势有：方便易于根据环境改变尺寸，良好的隔热性能，吸声性能。

根据需要变换参数进行多孔材料和橡胶的组合和加工，实现隔热和吸声的需要。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种具有隔热功能的五层复合吸声材料，其特征在于，保温绝热性能多孔保温材料层和硬质阻尼隔声材料层交错层叠的五层复合结构，所述的多孔保温材料层的总厚度需要大于50mm。

2.根据权利要求1所述的具有隔热功能的五层复合吸声材料，其特征在于，所述的多孔保温材料层为三聚氰胺泡棉。

3.根据权利要求1所述的具有隔热功能的五层复合吸声材料，其特征在于，所述的硬质阻尼隔声材料为EPDM或硬质橡胶隔声垫。

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