CN104097357B - 一种多孔吸声材料及其加工方法 - Google Patents

一种多孔吸声材料及其加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104097357B
CN104097357B CN201310117614.3A CN201310117614A CN104097357B CN 104097357 B CN104097357 B CN 104097357B CN 201310117614 A CN201310117614 A CN 201310117614A CN 104097357 B CN104097357 B CN 104097357B
Authority
CN
China
Prior art keywords
microchannel
sheet material
sound absorption
layers
porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310117614.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104097357A (zh
Inventor
许忠斌
王柏村
黄兴
胡瑜露
周樯翔
郑素霞
顾云柱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Huibang Noly Technology Co Ltd
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Ningbo Huibang Noly Technology Co Ltd
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Huibang Noly Technology Co Ltd, Zhejiang University ZJU filed Critical Ningbo Huibang Noly Technology Co Ltd
Priority to CN201310117614.3A priority Critical patent/CN104097357B/zh
Publication of CN104097357A publication Critical patent/CN104097357A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104097357B publication Critical patent/CN104097357B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Building Environments (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

一种多孔吸声材料以及加工方法,其特征在于是由若干层具有微通道结构的片材经组合、叠加粘贴而形成的,其上开设有与叠加粘贴后的片材相竖直的多个开孔,其中每层微通道片材的内部排列着多个平行的微通道,相邻的两层微通道片材之间的微通道的方向相互垂直或呈不同的角度。制备时以热塑性聚合物为原料,先由带有特殊设计机头的挤出装置挤出拉伸成型,然后经定型、收卷、裁剪之后,根据应用需要选择合适的层数叠加,最后再经过不同孔径的开孔得到多孔吸声材料。本发明兼具多孔发泡材料和共振板结构的双重特点,兼有高低频吸声功能,综合性能优良,并且加工制作简单,工艺环保,成本低。

Description

一种多孔吸声材料及其加工方法
技术领域
本发明属于环境材料技术领域,设计一种吸声材料,具体涉及一种多孔吸声材料及其加工方法。
背景技术
随着现代工业发展以及人们生活水平的提高,人们对声音、环境的要求也越来越高。噪声污染与大气污染、水污染并列为全球三大污染,已成为一个急需解决的世界性难题。在这种背景下,开发高效环保的吸声材料尤为重要。目前根据吸声的机理将吸声材料分为以下三类:(1)共振吸声结构材料;(2)多孔性吸声材料;(3)其他吸声结构,主要有空间吸声体、吸声尖劈结构、帘幕吸声体等。
各种穿孔板、狭缝板背后设置空气层形成的吸声结构,均属于空腔共振吸声结构。共振吸声结构可以克服多孔性吸声材料在低频范围吸声性能不好的缺陷。但是,共振吸声结构的最大的缺点是吸声频带比较窄,当在共振频率区域附近,吸声系数很高,但当远离共振频率,其吸声系数迅速降低。
另一种常用的吸声材料是多孔吸声材料,其结构特征是材料内部具有大量微孔或间隙,而且孔隙细小且在材料内部均匀分布。由于高频声波可使空隙中的空气质点振动加快,空气与孔壁的热交换也加快,这就使多孔性吸声材料具有良好的高频吸声性能。多孔吸声材料主要分为:有机纤维材料、无机纤维材料、金属吸声材料和泡沫材料四大类。有机高分子材料由于具有粘弹及内阻尼特性,有利于将阻尼和其他吸声机制同时引人吸声材料中,产生协同作用,改善其吸声性能,现被广泛应用于吸声降噪领域。高分子发泡材料是当前大规模应用的吸声隔热材料,实际应用的主要是聚氨酯和聚苯乙烯泡沫塑料,但发泡塑料存在强度低,结构控制比较困难,低频(<500Hz)吸声性能较差等问题。
早期使用的吸声材料主要为植物纤维制品,如棉麻纤维、毛毡、甘蔗纤维板、木质纤维板、水泥木丝板以及稻草板等有机天然纤维材料;之后无机纤维材料问世,如玻璃棉、矿渣棉和岩棉等。泡沫吸声材料的制备方法可分为直接法(发泡法)和间接法等。所谓直接法,就是利用发泡剂直接在熔融金属中发泡,或者利用化学反应产生大量气体在制品凝固时减压发泡。间接法是以高分子发泡材料为基材,采用沉积法或喷溅法使之金属化,然后加热脱出基材并烧结。除以上方法外,制备泡沫金属的方法还有渗流铸造法、粉末冶金法、电沉积法等。
综上所述,传统有机和无机纤维多孔吸声材料,由于性脆易断,受潮后吸声性能下降严重等原因,适用范围受到很大的限制。对于金属类吸声材料,虽然其性能优越,但制作成本高、质量重,还有待进一步发展。而共振吸声结构吸声频带窄。因此,迫切需要兼有高低频吸声功能、综合性能优异的新型的多孔吸声材料,并且要求生产成本低,加工工艺环保。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种高低频吸声性能良好、加工容易且成本低的多孔吸声材料。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种兼有高低频吸声功能、综合性能优异的多孔吸声材料的加工方法,具有加工方便、工艺环保且成本低的特点。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为:一种多孔吸声材料,其特征在于是由若干层具有微通道结构的片材经组合、叠加粘贴而成,其上开设有与叠加粘贴后的片材相竖直的多个开孔,其中每层微通道片材的内部排列着多个平行的微通道,相邻的两层微通道片材之间的微通道的方向相互呈不同的角度。
作为优选,所述微通道片材的厚度为0.8~2mm,所述微通道的平均水力直径为100~400μm,相邻的两层微通道片材之间的微通道的方向相互垂直。
作为改进,所述微通道片材是以热塑性塑料为原料经挤压成型的,所述开孔分为两种,一种是用激光打孔机打孔形成微孔,或者,另一种是机床打孔形成穿孔;其中采用激光打孔机打孔形成的微孔的孔径为0.3~0.8mm,微孔与纵向平行排列的微通道相互贯通,打孔率为1~5%,得到的结构类似于多孔发泡材料;采用打孔机打孔的穿孔的孔径为1~5mm,打孔率为1~5%,得到的结构为微穿孔板结构。
最后,所述微通道片材是由低密度聚乙烯材料加工而成,但不限于聚乙烯材料。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为:一种多孔吸声材料的加工方法,其特征在于所述加工方法包括以下步骤:
1)挤出成型:以热塑性塑料为原料,经微通道片材挤出装置导入微量气体挤出成型得到内含微通道结构的塑料片材或板材雏形;
2)将上述得到的塑料片材或板材雏形经拉伸冷却定型、切割收取得到微通道片材;
3)对微通道片材进行不同的组合、叠加和粘贴,得到多层结构材料,其中相邻两层微通道片材之间微通道的方向呈不同的角度;
4)最后对得到的多层结构材料进行打孔,并对其表面进行打磨或者改性,得到所需的多孔吸声材料。
作为改进,所述步骤1)的微通道片材挤出装置由挤出装置和供气装置组成,其中挤出装置用于将原料塑化、横截面成型、冷却定型和收卷;供气装置提供不同压力的空气,与挤出机头内的注射芯体连接,调节微通道横截面的变形。
作为改进,所述步骤2)的拉伸冷却定型的冷却包括空气冷却或水冷却。
再改进,所述步骤2)的切割收取是采用自动控制系统,根据挤出拉伸速率,对微通道结构片材进行自动切割收取。
作为优选,所述步骤3)微通道片材的厚度为0.8~2mm,所述微通道的平均水力直径为100~400μm,相邻的两层微通道片材之间的微通道的方向相互垂直。
最后,所述步骤4)的打孔分为两种,一种是用激光打孔机打孔形成微孔,或者,另一种是机床打孔形成穿孔;其中采用激光打孔机打孔形成的微孔的孔径为0.3~0.8mm,吸声材料竖直方向的微孔与纵向平行排列的微通道相互贯通,打孔率为1~5%,得到的结构类似于多孔发泡材料;采用打孔机打孔的穿孔的孔径为1~5mm,打孔率为1~5%,得到的结构为微穿孔板结构。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、由加工成型的微通道片材可自行选择加工得到共振板或者类似多孔材料,仅仅只需改变微通道片材的层数、纵向开孔的孔径及开孔率;
2、吸声制品的成型性好,加工成型之后,可以较方便的制作成各种形状的吸声板及结构,并可以根据应用需求,制成异形规格。层数,厚度均可自选;
3、整体刚度和强度较高,由于通过挤出加工得到的微通道片材在垂直于微通道的水平方向上的拉伸性能良好,以及在垂直于微通道的竖直方向上抗压性能良好,通过简单有效的组合叠加,制得的吸声材料(结构)力学性能优良,可以避免其他吸声材料(结构)常见的裂纹等情况;
4、易成型、加工简单、成本低、轻型、强度高、制作过程无污染,不需要使用化学发泡剂;
5、耐压性能良好,也可应用于海洋吸声材料领域。
附图说明
图1是本发明的多孔吸声材料中的微通道片材的示意图;
图2是本发明的多孔吸声材料的加工流程图;
图3是实施例1制得的多孔吸声材料的结构示意图,下层微通道片材1、中间层微通道片材2,上层微通道片材3,内置微通道4,表面开孔5;
图4是实施例2制得的多孔吸声材料的结构示意图,下层微通道片材1、中间层微通道片材2,上层微通道片材3,内置微通道4,表面微孔5;
图5是实施例1制得的多孔吸声材料的吸声系数图。
图6是实施例2制得的多孔吸声材料的吸声系数图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
1)由微通道片材挤出装置加工得到微通道片材,装置由挤出装置和供气装置组成:挤出装置用于将聚合物原料塑化,横截面成型,冷却定型和收卷;供气装置提供不同压力的空气,与挤出机头内的注射芯体连接,调节微通道横截面的变形;
2)螺杆挤出机加热段的温度:1区:180℃,2区190℃,3区190℃,4区180℃。螺杆转速:0-20r/min,多微通道片材挤出模头的基础间隙是1.6mm;
3)挤出得到的微通道片材的参数为:片材长度30mm,厚度1.2mm,微通道横截面水平长度400μm,垂直长度350μm;微通道平均水力直径385μm。
4)将上述挤出得到的微通道片材截成长度为15cm的若干段,然后对其进行组合粘贴,下层5片微通道片材依次紧密排列,上层同样工况加工的5片微通道片材与下层方向垂直排列,上下两层之间通过粘接剂粘贴;
5)在普通的机床上面对得到的多层微通道片材结构进行打孔处理,孔径为2mm,打孔率为2%;
6)对上述得到的微通道多孔结构进行表面打磨处理;
此例得到的多孔吸声材料类似于穿孔板结构,在不同中心频率下的吸声系数如下表所示:
中心频率 驻波管法吸声系数 混响室法吸声系数
250 0.42633 0.65
500 0.730126 0.92
630 0.861169 0.985
800 0.554677 0.8
1000 0.330579 0.54
1250 0.132366 0.32
1600 0.286345 0.48
2000 0.814665 0.99
实施例2
1)由微通道结构挤出装置加工得到微通道片材,装置由挤出装置和供气装置组成:挤出装置用于将聚合物原料塑化,横截面成型,冷却定型和收卷;供气装置提供不同压力的空气,与挤出机头内的注射芯体连接,调节微通道横截面的变形;
2)螺杆挤出机加热段的温度:1区:180℃,2区190℃,3区190℃,4区180℃。螺杆转速:0-20r/min,多微通道片材挤出模头的基础间隙是1.6mm;
3)挤出得到的微通道片材的参数为:片材长度30mm,厚度0.8mm,微通道横截面水平长度120μm,垂直长度100μm;微通道平均水力直径113μm。
4)将上述挤出得到的微通道片材截成长度为15cm的若干段,然后对其进行组合粘贴,下层5片微通道片材依次紧密排列,上层同样工况加工的5片微通道片材与下层方向垂直排列,上下两层之间通过粘接剂粘贴;
5)采用激光打孔机对得到的多层微通道片材结构进行打孔处理,孔径为0.5mm,打孔率为1%;
6)对上述得到的微通道多孔结构进行表面打磨处理;
此例得到的多孔吸声材料类似于微穿孔板结构和多孔材料吸声结构,在不同中心频率下的吸声系数如下表所示:
中心频率 驻波管法吸声系数 混响室法吸声系数
250 0.300542 0.5
500 0.521011 0.76
630 0.814665 0.98
800 0.921527 0.99
1000 0.512739 0.76
1250 0.10664 0.25
1600 0.163721 0.3
2000 0.330579 0.55
实施例3
1)由微通道结构挤出装置加工得到微通道片材,装置由挤出装置和供气装置组成:挤出装置用于将聚合物原料塑化,横截面成型,冷却定型和收卷;供气装置提供不同压力的空气,与挤出机头内的注射芯体连接,调节微通道横截面的变形;
2)螺杆挤出机加热段的温度:1区:180℃,2区190℃,3区190℃,4区180℃。螺杆转速:0-20r/min,多微通道片材挤出模头的基础间隙是1.6mm;
3)挤出得到的微通道片材的参数为:片材长度30mm,厚度1.0mm,微通道横截面水平长度300μm,垂直长度200μm;微通道平均水力直径255μm。
4)将上述挤出得到的微通道片材截成长度相同的若干段,然后对其进行组合粘贴,下层5片微通道片材依次紧密排列,上层同样工况加工的5片微通道片材与下层方向垂直排列,上下两层之间通过粘接剂粘贴;
5)在普通的机床上面对得到的多层微通道片材结构进行打孔处理,孔径为2mm,打孔率为1%;
6)对上述得到的多孔微通道结构进行表面打磨处理;
在不同中心频率下的吸声系数如下表所示:
中心频率 驻波管法吸声系数 混响室法吸声系数
250 0.512739 0.76
500 0.960481 0.98
630 0.694955 0.90
800 0.397252 0.60
1000 0.27269 0.48
1250 0.095612 0.24
1600 0.201623 0.41
2000 0.397252 0.59

Claims (5)

1.一种多孔吸声材料,其特征在于是由若干层具有微通道结构的片材经组合、叠加粘贴而成,其上开设有与叠加粘贴后的片材相竖直的多个开孔,其中每层微通道片材的内部排列着多个平行的微通道,相邻的两层微通道片材之间的微通道的方向呈不同的角度;
所述微通道片材的厚度为0.8~2mm,所述微通道的平均水力直径为100~400μm,相邻的两层微通道片材之间的微通道的方向相互垂直;
所述微通道片材是以热塑性塑料为原料经挤压成型的,所述开孔分为两种,一种是用激光打孔机打孔形成微孔,或者另一种是机床打孔形成穿孔;其中采用激光打孔机打孔形成的微孔的孔径为0.3~0.8mm,微孔与纵向平行排列的微通道相互贯通,打孔率为1~5%,得到的结构类似于多孔发泡材料;采用打孔机打孔的穿孔的孔径为1~5mm,打孔率为1~5%,得到的结构为微穿孔板结构;
所述微通道片材是由低密度聚乙烯材料加工而成。
2.一种权利要求1多孔吸声材料的加工方法,其特征在于所述包括以下步骤:
1)挤出成型:以热塑性塑料为原料,经微通道片材挤出装置导入微量气体挤出成型得到内含微通道结构的塑料片材或板材雏形;
2)将上述得到的塑料片材或板材雏形经拉伸冷却定型、切割收取得到微通道片材;
3)对微通道片材进行不同的组合、叠加和粘贴,得到多层结构材料,其中相邻两层微通道片材之间微通道的方向呈不同的角度;
4)最后对得到的多层结构材料进行打孔,并对其表面进行打磨或者改性,得到所需的多孔吸声材料。
3.根据权利要求2所述的加工方法,其特征在于所述步骤1)的微通道片材挤出装置由挤出装置和供气装置组成,其中挤出装置用于将原料塑化、横截面成型、冷却定型和收卷;供气装置提供不同压力的空气,与挤出机头内的注射芯体连接,调节微通道横截面的变形。
4.根据权利要求2所述的加工方法,其特征在于所述步骤2)的拉伸冷却定型的冷却包括空气冷却或水冷却。
5.根据权利要求2所述的加工方法,其特征在于所述步骤2)的切割收取是采用自动控制系统,根据挤出拉伸速率,对微通道结构片材进行自动切割收取。
CN201310117614.3A 2013-04-07 2013-04-07 一种多孔吸声材料及其加工方法 Active CN104097357B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310117614.3A CN104097357B (zh) 2013-04-07 2013-04-07 一种多孔吸声材料及其加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310117614.3A CN104097357B (zh) 2013-04-07 2013-04-07 一种多孔吸声材料及其加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104097357A CN104097357A (zh) 2014-10-15
CN104097357B true CN104097357B (zh) 2016-06-01

Family

ID=51666091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310117614.3A Active CN104097357B (zh) 2013-04-07 2013-04-07 一种多孔吸声材料及其加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104097357B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109388886B (zh) * 2018-10-09 2022-10-28 山东理工大学 一种多孔材料吸声系数的计算方法
CN112919928B (zh) * 2021-04-14 2022-06-24 浙江大学 一种多级泡沫吸声黑体材料
CN113263708B (zh) * 2021-07-01 2022-10-04 拓凌机械(浙江)有限公司 用于制备高通道尺寸可控性的微通道塑料制品的口模结构
CN113788702B (zh) * 2021-09-26 2022-07-19 江苏华之杰环境科技有限公司 具有多形状及弧度的微通孔泡沫陶瓷吸音材料及制备方法
CN114888460B (zh) * 2022-05-25 2023-05-12 上海治臻新能源股份有限公司 一种具有有序化孔径结构的金属毡及制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101588911A (zh) * 2006-10-12 2009-11-25 剑桥实业有限公司 具有毛细孔道的挤出材料
CN102363983A (zh) * 2011-10-11 2012-02-29 常熟市华夏建筑节能材料有限公司 一种吸音板
CN102514173A (zh) * 2011-12-07 2012-06-27 浙江大学 动态微通道塑料挤出成型装置及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2408961A (en) * 2003-12-12 2005-06-15 Univ Cambridge Tech Apparatus and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101588911A (zh) * 2006-10-12 2009-11-25 剑桥实业有限公司 具有毛细孔道的挤出材料
CN102363983A (zh) * 2011-10-11 2012-02-29 常熟市华夏建筑节能材料有限公司 一种吸音板
CN102514173A (zh) * 2011-12-07 2012-06-27 浙江大学 动态微通道塑料挤出成型装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104097357A (zh) 2014-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104097357B (zh) 一种多孔吸声材料及其加工方法
KR101851579B1 (ko) 파형 흡음패널 및 제조방법
CN101432131B (zh) 具有吸音特性的结构化薄膜
CN110342956B (zh) 具有多种吸声结构的低成本生态陶瓷材料及其制备方法
CN101700701A (zh) 一种泡沫蜂窝芯的制作方法
CN1917036A (zh) 改善吸声性能的穿孔板
KR101846574B1 (ko) 자동차용 복합흡음재 및 그 제조방법
CN206460780U (zh) 加空腔的多层开孔泡沫铝板吸声结构
CN107877991A (zh) 一种高刚性复合材料厚板及其制备方法
CN101844424B (zh) 复合泡沫铝颗粒板及其制作工艺
CN101266786A (zh) 一种用于消声水池的吸声器及其制造方法
CN103306049B (zh) 针刺3d吸音体的制备方法
CN105024028A (zh) 一种三层复合型锂电池隔膜的制备方法
CN104428831B (zh) 提高吸声性能的吸声片及其制备方法
CN103835494A (zh) 一种纳米钙高填充聚丙烯抗老化建筑模板及其工艺
CN202866020U (zh) 一种蜂窝结构的隔热保温芯板
CN105484373A (zh) 一种共挤成型的复合板材及其制备方法
CN100515755C (zh) 空心结构板及其制造方法、制造装置
CN201221651Y (zh) 一种高发泡消音降噪塑料复合管
CN101432116A (zh) 制备结构化薄膜的方法
CN219133505U (zh) 一种汉麻纤维增强有机复合材料车内饰板
CN219225891U (zh) 一种复合型多胞吸声结构
CN2712945Y (zh) 穿孔吸声泡沫铝
CN207568059U (zh) 一种吸音扩散板
CN207512950U (zh) 三维双声阻抗微穿孔周期超宽频带表面平齐吸声结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20160125

Address after: 315177 Guangming Road, Guangming Village, Zhenhai street, Zhenhai District, Zhejiang, Ningbo 369, China

Applicant after: NINGBO HUIBANG NOLY TECHNOLOGY CO., LTD.

Applicant after: Zhejiang University

Address before: 315177 Zhejiang city of Ningbo province Yinzhou District Wang Shanshan Lu Chun Industrial Park No. 1

Applicant before: NINGBO HUIZHOU NEW MATERIAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD.

Applicant before: Zhejiang University

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant