CN107587437B - 复合式声屏障板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非金属声屏障，并公开了一种整体性好易维护的复合式声屏障板及其制造方法，该复合式声屏障板的屏板本体为微粒吸声板和微粒隔声板围合形成的具有中空内腔的一体式结构，微粒吸声板与微粒隔声板之间连接有筋板，从而将屏板本体内的中空内腔隔成两个以上的分离空间，每个分离空间的微粒吸声板内侧面与微粒隔声板内侧面之间依次填充有吸声材料层和隔声支撑板。所述方法中，以吸声板颗粒填入模具并振动密实抹平形成微粒吸声板，在微粒吸声板上对应分离空间的分布，先、后间隔放置吸声材料构成的吸声材料层和隔声支撑板，期间分次填充隔声板颗粒并振动密实，形成与微粒吸声板结合的筋板和隔声支撑板。其声学性能稳定、结构牢固、维护成本低。

Description

复合式声屏障板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种声屏障，尤其是一种非金属声屏障。

背景技术

目前，随着社会经济的快速发展和人们生活水平的提高，人们对生活环境质量诉求也越来越多。居住在铁路、公路、城市道路两侧的居民不仅对噪声关注，也对解决噪声的构造的景观化也很关注。解决道路噪声问题主要有三个途径，分别为降噪路面、声屏障和隔声窗。现有声屏障主要为金属声屏障，结构为金属孔板+纤维类吸声材料+金属背板。

金属声屏障在使用过程中存在有如下问题：金属表面涂层几年后会褪色脱落，后续需要定期做维护处理；金属质感，生硬冰凉。有浓厚的工业气息；金属声屏障会因为疲劳而引起破坏。如法国、日本等高铁技术发展较早的国家，以前主要采用金属声屏障，大部分因疲劳破坏，已进行更换。

为此申请人经前期研究，研发出了一种微粒吸声板（公开号为CN104108902A）和一种微粒隔声板（公开号为CN104446132A），并在此基础上，研发了一种非金属吸声材料运用于声屏障，并先后成功申请了公告号为CN104264596B、 名称为“微粒声屏障及其吸隔声屏板”，及公告号为CN206157599U、名称为“可拆卸式聚合微粒声屏障板”的非金属声屏障专利。

然而，市场的需求是多样化的。对于某些环境，要求有更高有吸声性能或更宽的吸声范围，或者需要具有独特的装饰功能等，因此，还需要提出更多种类型的非金属声屏障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复合式声屏障板及其制造方法，其主体采用微粒材料制作成与微粒吸隔声屏板类似的结构，同时屏板内部填充有传统的吸声材料，且声屏障板的整体外观为一体化的结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：复合式声屏障板，包括屏板本体，屏板本体为一侧的微粒吸声板和另一侧的微粒隔声板围合形成的具有中空内腔的一体式结构，微粒吸声板与微粒隔声板之间连接有筋板，所述筋板将屏板本体内的中空内腔隔成两个以上的分离空间，其内部每个分离空间的微粒吸声板内侧面与微粒隔声板内侧面之间依次填充有吸声材料层和隔声支撑板。

所述微粒吸声板为平板结构，所述微粒隔声板及所述筋板组成带有两个以上腔体的盒式结构，所述腔体由所述微粒吸声板封闭而形成所述的分离空间。

所述筋板包括沿屏板本体的长度方向布置的横向筋板和沿屏板本体的宽度方向布置的纵向筋板，且横向筋板和纵向筋板各至少一条。

所述微粒吸声板选择以颗粒目数为2目～60目的原料制作，其板壁厚度为10mm～40mm。

所述微粒隔声板选择以颗粒目数为80目～250目的原料制作，其板壁厚度为10mm～40mm。

所述吸声材料层的厚度为35～80mm，隔声支撑板的厚度为35～80mm。

所述微粒吸声板和微粒隔声板的外表面成型有装饰性结构或结合有装饰性图案。

本发明还提供了前述复合式声屏障板的制造方法：制作出与屏板本体外形匹配的模具，并按设计要求制备用于成型微粒吸声板、微粒隔声板的微粒，所述微粒分别称为吸声板颗粒和隔声板颗粒，然后按以下步骤操作：将吸声板颗粒按预铺厚度均匀放置于模具内，振动密实抹平，形成微粒吸声板坯，在微粒吸声板坯上按分离空间大小和分布位置放置相应的吸声材料形成吸声材料层，在模具内填充隔声板颗粒，振动密实形成高度与吸声材料层厚度相当并与微粒吸声板坯结合的筋板坯，在吸声材料层上放置相应的隔声支撑板，在模具内部空间内填充隔声板颗粒，振动密实形成高度与吸声材料层和隔声支撑板厚度之和相当的筋板坯，最后在隔声支撑板上及模具内按预铺厚度填充隔声板颗粒并振动密实形成与筋板坯结合的微粒隔声板坯，在微粒隔声板成型后，在垂直于吸声材料层和隔声支撑板接触面的方向上，由外向内施加压力，使微粒吸声板坯和微粒隔声板坯、筋板坯压缩到设计厚度。

所述模具内表面上设置有凹凸变化的结构，从而在微粒吸声板坯和微粒隔声板坯的外表面成型装饰性结构。

此外，在成型所述微粒吸声板坯、微粒隔声板坯时均向板坯的中间置入网格布。

本发明的有益效果是：声学性能稳定、结构简单而牢固、维护成本低。

附图说明

图1是本发明复合式声屏障板整体的轴测图。

图2是本发明复合式声屏障板的结构示意图。

图3是图2中微粒吸声板部分的结构示意图。

图4是图2中微粒隔声板及筋板部分的结构示意图。

图5是图2中吸声材料层的结构示意图。

图6是图2中隔声支撑板的结构示意图。

图7是本发明的复合式声屏障板的制造方法的过程示意图（省略了加压步骤）。

图8是表面具有凸台装饰条的本发明的复合式声屏障板的示意图。

图9是表面为平面的本发明的复合式声屏障板的示意图。

图10是隔声支撑板尺寸稍大于吸声材料层的示意图。

图中标记为：微粒吸声板1、吸声材料层2、隔声支撑板3、微粒隔声板4、筋板5、网格布6、腔体7、凹槽8、凸台装饰条9、凹凸接合端面41、凹凸接合端面42、筋板坯50、横向筋板51、纵向筋板52。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1～图10所示，本发明的复合式声屏障板包括屏板本体，屏板本体为一侧的微粒吸声板1和另一侧的微粒隔声板4围合形成的具有中空内腔的一体式结构，微粒吸声板1与微粒隔声板4之间连接有筋板5，所述筋板5将屏板本体内的中空内腔隔成两个以上的分离空间，其内部每个分离空间的微粒吸声板内侧面与微粒隔声板内侧面之间依次填充有吸声材料层2和隔声支撑板3。

以上结构的复合式声屏障板，相对于申请人前期发明的微粒声屏障的吸隔声屏板而言，其微粒吸声板1与微粒隔声板4仍然以具有选定目数和相应质量配比的微粒及粘结剂、偶联剂等混合成型，但其微粒吸声板1与微粒隔声板4之间的空腔内，填充有吸声材料层2和隔声支撑板3，从而能够增强屏板的吸隔声性能或使其具有更宽的吸声频带宽度；相对于常规的填充吸声材料的声屏障板而言，由于屏板本体为一体式结构，其微粒吸声板1与微粒隔声板4之间结合更加牢固，对吸声材料层2提供更好的保护，延长其使用寿命；而且屏板在生产车间即可成型，不再像以前的声屏障板微粒吸声板与微粒隔声板是分别制作后粘接，节省屏板本身在现场的组装过程，有利于提高效率和保护环境；隔声支撑板3的主要目的是为了在制造所述声屏障板的过程中，防止向吸声材料层2中填入颗粒，保持其吸声性能，同时也起到增强隔声效果的作用。所述隔声支撑板3的材料，可以选择挤塑板、橡胶板、多孔水泥板等。在吸声材料层2和隔声支撑板3之间的接触面上，隔声支撑板3的尺寸可稍大于吸声材料层2，与吸声材料层2相当或者稍小于吸声材料层2的尺寸，即使少量用于成型微粒隔声板的颗粒进入吸声材料层2或隔声支撑板3内部，也不影响其各自的效能。填充形成吸声材料层2的吸声材料的材质可以是三聚氰胺、玻璃纤维棉、岩棉等。

所述微粒吸声板1为平板结构，所述微粒隔声板4及所述筋板5组成带有两个以上腔体7的盒式结构，所述腔体7由所述微粒吸声板1封闭而形成所述的分离空间。筋板5与所述微粒隔声板4及微粒吸声板1一起，构成多个并排的亥姆霍兹共振吸声腔，易于根据使用环境的需求设计相应的吸声频带范围。筋板5在提高屏板整体强度的同时，保持了微粒吸声板1与微粒隔声板4之间的间距，避免对填充的吸声材料的挤压；同时，因为在长时间重力作用下填充的吸声材料有沿重力方向下坠的趋势，将屏板内部空间分隔成为更小的多个分离空间，能够使得吸声材料在长时间重力作用下依旧保持沿整个屏板的板面基本均布，保持其吸声性能的稳定。

进一步的是，所述筋板5包括沿屏板本体的长度方向布置的横向筋板51和沿屏板本体的宽度方向布置的纵向筋板52，且横向筋板51和纵向筋板52各至少一条。前述设置方式下，屏板本体内部的分离空间为长方体形状并形成规则的排列，尤其是将所有的分离空间设计为同样的大小，便于制造时的模具设计和吸声材料层2的填入，以及加工隔声支撑板3。显然，分离空间也可以是其它形状的。

根据吸声性能要求的不同，选择不同粒度范围和质量比的颗粒来制作微粒吸声板。根据声屏障的使用环境，推荐所述微粒吸声板1选择以颗粒目数为2目～60目的原料制作，其板壁厚度为10mm～40mm。厚度过薄则吸声效果不佳，厚度过厚则吸声效果增幅不明显，而因过厚导致的重量过大的缺陷则很明显，不经济。

根据隔声性能要求的不同，选择不同粒度范围和质量比的颗粒来制作微粒隔声板。根据声屏障的使用环境，推荐所述微粒隔声板4选择以颗粒目数为80目～250目的原料制作，其板壁厚度为10mm～40mm。厚度过薄则隔声效果不佳，厚度过厚则隔声效果增幅不明显，而因过厚导致的重量过大的缺陷则很明显，不经济。

以上所称“板壁厚度为10mm～40mm”即板的厚度及板上连接的壁的厚度均在此10mm～40mm范围。

根据声屏障的使用环境通常的吸声性能要求，推荐选择所述吸声材料层2的厚度为35～80mm，隔声支撑板3的厚度为35～80mm。

根据以上推荐尺寸，按常规大致为长方体形状的声屏障屏板来计算，隔声支撑板3连同筋板5的最小厚度为10+35+35=80（mm），最大厚度为40+80+80=200（mm），即隔声支撑板3连同筋板5总体的厚度约在80mm～200mm，而屏板的整体厚度约在90 mm～240mm。

为达到美观和装饰性效果，可在所述微粒吸声板1和微粒隔声板4的外表面成型有装饰性结构或结合有装饰性图案层。通常所述的装饰性结构是凹凸变化所形成的结构或图案，装饰性的图案层可以是贴画、绘画等。图1所示的装饰性结构即为多条平行分布的凹槽8。也可以设置如图8所示的凸台装饰条9，也可以像图9所示，微粒吸声板1和微粒隔声板4的外表面为平面。凹槽、凸台装饰条的横截面形式可以为矩形、梯形、三角形、圆弧形，或者为其它凹凸变化所形成的装饰性图案。

此外，如图1、图8和图9所示，微粒隔声板4上设置有相对应的凹凸接合端面41、42，多块声屏障板配合安装时可以增加接缝处密封性能，所述凹凸接合端面横截面可以为等腰梯形（即图示的形状）、矩形、三角形、多边形或圆弧形截面等。

如图1～图10所示，本发明的复合式声屏障板的制造方法，制作出与屏板本体外形匹配的模具，并按设计要求制备用于成型微粒吸声板1、微粒隔声板4的微粒，所述微粒分别称为吸声板颗粒和隔声板颗粒，然后按以下步骤操作：按预铺厚度将吸声板颗粒均匀放置于模具内，振动密实抹平，形成微粒吸声板坯，在微粒吸声板坯上按分离空间大小和分布位置放置相应的吸声材料形成吸声材料层2，在模具内填充隔声板颗粒，振动密实形成高度与吸声材料层2厚度相当并与微粒吸声板坯结合的筋板坯50，在吸声材料层2上放置相应的隔声支撑板3，在模具内部空间内填充隔声板颗粒，振动密实形成高度与吸声材料层2和隔声支撑板3厚度之和相当的筋板坯50，最后在隔声支撑板3上及模具内按预铺厚度填充隔声板颗粒并振动密实形成与筋板坯50结合的微粒隔声板坯，在微粒隔声板坯成型后，在垂直于吸声材料层和隔声支撑板接触面的方向上，由外向内施加压力，使微粒吸声板坯和微粒隔声板坯、筋板坯压缩到设计厚度。预铺厚度比设计厚度略大，二者之间的比率根据颗粒目数的不同及加压的压力大小有所调整。

所述方法与现有方法中分别成型微粒吸声板和微粒隔声板后，再彼此粘接形成声屏障板的方式相比，声屏障板整体的结构更加牢固，稳定性大大增强，不易脱落，同时，能对吸声材料层2提供更好的保护，延长其使用寿命；屏板在生产车间即整体成型，节省声屏障在现场的组装工序，有利于提高效率和保护环境；隔声支撑板3的主要目的是为了在制造所述声屏障板的过程中，防止向吸声材料层2中填入颗粒，保持其吸声性能，同时也起到增强隔声效果的作用。所述隔声支撑板3的材料，可以选择挤塑板、橡胶板、多孔水泥板等，即使少量用于成型微粒隔声板的颗粒进入吸声材料层2或隔声支撑板3的内部，也不影响其各自的效能。

如图2所示，在吸声材料层2和隔声支撑板3之间的接触面上，隔声支撑板3的尺寸可与吸声材料层2一致。如图10所示，为了在成型过程中保护吸声材料不被过度挤压而影响其效能，在吸声材料层2和隔声支撑板3之间的接触面上，隔声支撑板3的尺寸可稍大于吸声材料层2。为保证密实填充，可对吸声材料的用量给予必要的余量，从而由隔声支撑板3 对其给予必要的压力。

在吸声材料层2和隔声支撑板3之间的接触面上，隔声支撑板3的尺寸也可比吸声材料层2略小，在最后成型前加压的过程中，吸声材料的填充空间也被适当压缩，保证了其可密实填充。

所述模具内表面上设置有凹凸变化的结构，从而在制作过程中即在微粒吸声板和微粒隔声板的外表面形成装饰性结构。

为防止产品碰撞破碎整体脱落，增加产品安全性，在成型所述微粒吸声板1、微粒隔声板4时向板的中间置入网格布。具体做法是：模具备好，完成微粒制备步骤后，将吸声板颗粒均匀放置于模具内，当放置到吸声板厚度1/2时，放置网格布然后将剩余吸声板颗粒布置于模具内，振动密实抹平……当筋板5填充完成后，在隔声支撑板3上及模具内填充隔声板颗粒至隔声板厚度1/2时，布置网格布，然后将剩余隔声板颗粒布置于模具内，振动密实抹平形成与筋板5结合的微粒隔声板4。

实施例1：

如图1～图7所示，一种用于高速铁路道旁的声屏障，采用本发明的复合式声屏障板，其屏板本体由一侧的平板式微粒吸声板1和另一侧的微粒隔声板4及连接在两者之间的筋板5组成并共同围合形成具有中空内腔的一体式结构，筋板5包括沿屏板本体的长度方向布置的横向筋板51和沿屏板本体的宽度方向布置的纵向筋板52各一条，所述微粒隔声板4及所述筋板5组成带有四个腔体7的盒式结构，所述腔体7由所述微粒吸声板1封闭而形成四个长方体形状的分离空间，每个分离空间的微粒吸声板1内侧面与微粒隔声板4内侧面之间依次填充有吸声材料层2和隔声支撑板3。微粒吸声板1和微粒隔声板4的外表面分别成型有由四条平行布置的凹槽8构成的装饰性图案。

上述的复合式声屏障板的微粒吸声板1选择以颗粒目数为40目的原料制作，板厚为20mm；其微粒隔声板4选择以颗粒目数为100目的原料制作，其板壁厚度为20mm；其吸声材料层2材质为三聚氰胺，厚度为40mm；其隔声支撑板3选择为挤塑板，厚度为40mm。

其制作过程是：

将筛分好的吸声板颗粒、隔声板颗粒，使用胶凝溶剂搅拌均匀备用，所述胶凝溶剂即背景技术所述微粒吸声板、微粒隔声板的制造方法所称的粘结剂、偶联剂等，然后将吸声板颗粒均匀放置于模具内，当放置到吸声板预铺厚度1/2时，放置网格布然后将剩余吸声板颗粒布置于模具内，振动密实抹平后，即形成微粒吸声板坯，按设计的腔体位置，对应放置一块块长方体形状且长宽尺寸与腔体7匹配、高度相等的三聚氰胺吸声材料块作为吸声材料层2，吸声材料块之间间隔一定空间距离，吸声材料块放置好后，在吸声材料块之间的空间内填充隔声板颗粒，振动密实形成与微粒吸声板坯连接的横向筋板坯和纵向筋板坯，然后在吸声材料块上逐一放置隔声支撑板3，各隔声支撑板3的长宽大小、布置方式和吸声材料块一致；然后先在隔声支撑板3之间的空间内填充隔声板颗粒并振动密实，形成横向筋板、纵向筋板，最后在隔声支撑板3上按隔声板的预铺厚度布置隔声板颗粒并振动密实形成微粒隔声板坯，同微粒吸声板坯一样，在隔声板预铺厚度1/2位置时，置入网格布。在微粒隔声板坯成型后，在垂直于吸声材料层和隔声支撑板接触面的方向上，由外向内施加压力，使微粒吸声板坯和微粒隔声板坯、筋板坯压缩到设计厚度，复合式声屏障板整体成型。

实施例2：

如图8所示，一种用于高速铁路道旁的声屏障，其整体结构与实施例1相似，但在微粒吸声板1和微粒隔声板4的外表面分别成型有由四条矩形截面的凸台装饰条9组成的装饰性图案。所述的复合式声屏障板的微粒吸声板1选择以颗粒目数为50目的原料制作，板的厚度为30mm；其微粒隔声板4选择以颗粒目数为120目的原料制作，板壁厚度为30mm；其吸声材料层2选择以玻璃纤维棉填充而成，厚度为45mm；其隔声支撑板3选择为橡胶板，厚度为45mm。

实施例3：

如图9所示，一种用于高速铁路道旁的声屏障，其整体结构与实施例1相似，但微粒吸声板1和微粒隔声板4的外表面为平面，可根据需要喷涂装饰性画层。所述的复合式声屏障板的微粒吸声板1选择以颗粒目数为20目的原料制作，板的厚度为25mm；其微粒隔声板4选择以颗粒目数为140目的原料制作，板壁厚度为25mm；其吸声材料层2选择以岩棉填充而成，厚度为50mm；其隔声支撑板3选择为多孔水泥板，厚度为50mm。

实施例4：

如图10所示，一种用于高速铁路道旁的声屏障，其整体结构与实施例1相似，但在吸声材料层2和隔声支撑板3之间的接触面上，隔声支撑板3的尺寸可稍大于吸声材料层2。

所述的复合式声屏障板的微粒吸声板1选择以颗粒目数为40目的原料制作，板的厚度为20mm；其微粒隔声板4选择以颗粒目数为100目的原料制作，板壁厚度为20mm；其吸声材料层2选择以岩棉填充而成，厚度为40mm；其隔声支撑板3选择为多孔水泥板，厚度为40mm。

Claims (3)

1.复合式声屏障板的制造方法，复合式声屏障板包括屏板本体，其特征是：屏板本体为一侧的微粒吸声板（1）和另一侧的微粒隔声板（4）围合形成的具有中空内腔的一体式结构，微粒吸声板（1）与微粒隔声板（4）之间连接有筋板（5），所述筋板（5）将屏板本体内的中空内腔隔成两个以上的分离空间，其内部每个分离空间的微粒吸声板内侧面与微粒隔声板内侧面之间依次填充有吸声材料层（2）和隔声支撑板（3），制作出与屏板本体外形匹配的模具，并按设计要求制备用于成型微粒吸声板（1）、微粒隔声板（4）的微粒，所述微粒分别称为吸声板颗粒和隔声板颗粒，然后按以下步骤操作：将吸声板颗粒按预铺厚度均匀放置于模具内，振动密实抹平，形成微粒吸声板坯，在微粒吸声板坯上按分离空间大小和分布位置放置相应的吸声材料形成吸声材料层（2），在模具内填充隔声板颗粒，振动密实形成高度与吸声材料层厚度相当并与微粒吸声板坯结合的筋板坯（50），在吸声材料层（2）上放置相应的隔声支撑板（3），在模具内部空间内填充隔声板颗粒，振动密实形成高度与吸声材料层（2）和隔声支撑板（3）厚度之和相当的筋板坯（50），最后在隔声支撑板（3）上及模具内按预铺厚度填充隔声板颗粒并振动密实形成与筋板坯（50）结合的微粒隔声板坯，在微粒隔声板坯成型后，在垂直于吸声材料层和隔声支撑板接触面的方向上，由外向内施加压力，使微粒吸声板坯和微粒隔声板坯、筋板坯压缩到设计厚度。

2.如权利要求1所述的复合式声屏障板的制造方法，其特征是：所述模具内表面上设置有凹凸变化的结构，从而在微粒吸声板坯和微粒隔声板坯的外表面成型装饰性结构。

3.如权利要求1或2所述的复合式声屏障板的制造方法，其特征是：在成型所述微粒吸声板坯、微粒隔声板坯时均向板坯的中间置入网格布。