CN110241935A - 一种薄膜穿孔板及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜穿孔板，由若干层粘接的聚烯烃薄膜组成，所述聚烯烃薄膜的单层厚度为1mm，并且所述薄膜穿孔板的穿孔孔径为0.4‑2.5mm，通过将聚烯烃薄膜裁剪成圆形薄膜；用胶水将裁剪完备的聚烯烃薄膜进行层叠粘贴处理，获得聚烯烃薄膜板；对聚烯烃薄膜板进行穿孔处理获得薄膜穿孔板，并将其应用于低频区域噪声的吸收能够得到较好的效果，并且降低了使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及吸声材料技术领域，更具体的说是涉及一种聚烯烃薄膜穿孔板的制备方法。
背景技术
噪声可以从多个途径进行控制，如：吸声降噪控制、隔声降噪控制、消声控制以及振动与噪声的阻尼控制等。目前，采用较多的方式是吸声降噪，通过研发高效的吸声材料从而达到吸声降噪的目的，目前常见的吸声材料主要分为两种，分别是多孔吸声材料和共振吸声材料。
穿孔板作为吸声材料的重要组成部分，是指板状的具有吸音减噪作用的材料，当前穿孔板的材质主要是金属和木材，但其价格较高，加工过程较为繁琐，会大大增加利用成本，因此，寻求优质且合适的基材成为了一种必然趋势。
高分子材料具有易于加工、韧性以及价格相对低廉等优点，并且薄膜塑料尤其是聚烯烃薄膜作为一种重要的农业用膜，由于其具有优良的透明性、保温性，以及优良的拉伸强度等优点，给国内传统农业大棚的发展带来了新的生机，但是现有技术中还没有使用高分子材料为原料制作穿孔板的技术。
因此，如何提供一种低成本并且具有优良吸声效果的穿孔板是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种制作成本低并且吸声效果好的聚烯烃薄膜穿孔板。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种薄膜穿孔板，由若干层粘接的聚烯烃薄膜组成，所述聚烯烃薄膜的单层厚度根据实际情况确定，并且所述薄膜穿孔板的穿孔孔径为0.4-2.5mm。
优选的，在上述一种薄膜穿孔板中，所述薄膜穿孔板的穿孔孔径为1mm。
上述技术方案的有益效果是：在低频范围内穿孔孔径为1mm的穿孔板具有较好的吸声表现，并且穿孔孔径为1mm的穿孔板的吸声频带最宽。
优选的，在上述一种薄膜穿孔板中，所述薄膜穿孔板所对应的空腔深度为0-50mm，进一步优选50mm。
上述技术方案的有益效果是：穿孔板在空腔深度为50mm时，具有最佳的低频效果。
优选的，在上述一种薄膜穿孔板中，所述薄膜穿孔板的厚度为4-10mm，进一步优选为8-10mm。
上述技术方案的有益效果是：在低频范围内，厚度为8-10mm的穿孔板的吸声表现优于厚度较小的穿孔板。
优选的，在上述一种薄膜穿孔板中，所述薄膜穿孔板的穿孔率为1-5％，进一步优选为1％。
上述技术方案的有益效果是：在低频区域穿孔率为1％的穿孔板具有优良的吸声性能。
优选的，在上述一种薄膜穿孔板中，所述薄膜穿孔板孔的分布形状为三角形、矩形、正方形或者圆形，进一步优选矩形。
上述技术方案的有益效果是：孔的分布形状为矩形的穿孔板在低频区域有较好的吸声性能。
本发明还公开了上述薄膜穿孔板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚烯烃薄膜裁剪成圆形薄膜，以适配测量吸声系数仪器的圆形样本容器；
(2)用胶水将裁剪完备的聚烯烃薄膜进行层叠粘贴处理，获得聚烯烃薄膜板；
(3)对聚烯烃薄膜板进行穿孔处理获得薄膜穿孔板。
上述技术方案的有益效果是：本发明通过将聚烯烃薄膜替换常用的金属和木材作为穿孔板的材质，不仅处理起来更为简单，制作成本更低，并且能够具备优良的吸声效果。
本发明还公开了一种薄膜穿孔板的应用，所述薄膜穿孔板用于低频区域噪声的吸收。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种聚烯烃薄膜穿孔板，当空腔深度逐渐增加时，穿孔板在低频区域的吸声效果得到了明显改善，吸声峰值逐渐向低频移动，具有更好的低频吸声表现；当穿孔板厚度增加，穿孔板的低频吸声效果越好；穿孔孔径对于微穿孔板的吸声特性有明显的影响，当穿孔孔径逐渐接近1mm，微穿孔板的低频吸声峰值越大，随着穿孔孔径的逐渐增大，穿孔板的吸声峰值逐渐减小；当穿孔率逐渐增加时，穿孔板的吸声峰值逐渐向低频移动，但是穿孔率大的穿孔板在中高频区域的吸声效果要好一些；孔的分布形状为圆形的穿孔板具有最大吸声峰值，矩形低频吸声效果最佳；并且本发明由于首次以聚烯烃为原料作为穿孔板的主要材质，不仅具有优良的吸声效果，加工过程更加简单快速，而且制作成本低廉，机械性能优良，提供了一种加工穿孔板的理想原材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明实施例空腔深度对于穿孔板吸声性能影响的吸声系数曲线图；
图2附图为本发明实施例不同厚度的穿孔板的吸声系数曲线图；
图3附图为本发明实施例不同穿孔孔径的微穿孔板的吸声系数曲线图；
图4附图为本发明实施例不同穿孔孔径的穿孔板的吸声系数曲线图；
图5附图为本发明实施例不同穿孔率的穿孔板的吸声系数曲线图；
图6附图为本发明实施例孔的分布形状对穿孔板吸声性能的影响；
图7附图为本发明实施例穿孔板吸声系数的实验值与理论值的对比图；
图8附图为本发明实施例聚烯烃薄膜拉伸性能测试曲线；
图9附图为本发明聚烯烃薄膜穿孔板的制备流程示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例公开了一种聚烯烃薄膜穿孔板的制备方法，所选用的聚烯烃薄膜的单层厚度为1mm，将聚烯烃薄膜裁剪成直径为100mm的圆形薄膜；然后使用胶水将裁剪完备的聚烯烃薄膜进行粘贴处理，从而获得聚烯烃薄膜板，并对聚烯烃薄膜板进行穿孔处理获得薄膜穿孔板。本实施例使用不同直径的钻头分别制备出不同规格的聚烯烃薄膜穿孔板，钻孔后对穿孔板表面进行打磨修剪以备用于声学性能测试，聚烯烃薄膜穿孔板的制备流程示意图参见图9。
本实施例从穿孔板背衬空腔深度、穿孔板厚度、穿孔孔径、穿孔率以及孔的分布形状等多个角度分析了孔隙对于穿孔板吸声性能的影响。
(1)空腔深度对聚烯烃薄膜穿孔板吸声性能的影响
穿孔板单独使用时，其吸声表现无论是在低频还是高频区域都很差，但是，在穿孔板后设置一定深度的空腔，构成共振吸声结构，这种结构在低频具有优良的吸声效果。因此，本实施例研究的是穿孔板低频的吸声表现，测试范围在160Hz到1600Hz之间。
图1为板后空腔深度对于穿孔板吸声性能影响的吸声系数曲线图，其中穿孔板的参数如下：(a)穿孔孔径：1mm，穿孔率：2％，穿孔板厚度：6mm； (b)穿孔孔径：1.5mm，穿孔率：2％，穿孔板厚度：8mm；(c)穿孔孔径： 1.5mm，穿孔率：3％，穿孔板厚度：10mm；(d)为穿孔孔径：2mm，穿孔率：4％，穿孔板厚度：4mm。分别设置空腔深度为0，10，20，30，40， 50mm时，探究空腔深度对于穿孔板吸声性能的影响。
通过实验结果可以看出，虽然这四块穿孔板具有不同的孔特征，但是板后空腔深度对于每一个穿孔板的影响趋势是大致相同的。如图所示，当穿孔板的空腔深度一定时，穿孔板的吸声系数随着频率的增加而逐渐增大，当达到吸声峰值以后，吸声系数又逐渐减小。并且可以看出，当空腔深度为0时，聚烯烃薄膜穿孔板的吸声表现很差，但是当空腔深度逐渐增加，穿孔板吸声系数曲线的峰值逐渐向低频区域移动，且峰值有所增加，同时随着空腔深度的增加，曲线的吸声频带逐渐增大。
另外从实验结果可知，穿孔板在空腔深度为50mm时，具有最佳的低频效果，但是由于每一块板具有不同的孔特征，当穿孔板的背后空腔深度一定时，其共振频率也不一定相同，这也能看出其他参数对于穿孔板的吸声效果有一定的影响，即穿孔板的吸声效果是由各个因素共同决定的。通过实验可以看出，空腔深度对于穿孔板的吸声表现具有较大影响，因此在实际应用中，可以通过改变板后空腔深度制备不同需求的吸声结构。
(2)穿孔板厚度对聚烯烃薄膜穿孔板吸声性能的影响
对于传统的多孔吸声材料，往往厚度越大，其吸声效果越好，经过实验发现，厚度对于穿孔板吸声效果的影响与多孔吸声材料相似，但是在高频区域与低频区域存在一些区别。
图2为不同厚度的穿孔板的吸声系数曲线图。其中穿孔板的参数如下： (a)穿孔孔径：1.5mm，穿孔率：2％，空腔深度：50mm；(b)穿孔孔径：2mm，穿孔率：5％，空腔深度：40mm；(c)穿孔孔径：2mm，穿孔率： 4％，空腔深度：50mm。
从图中可以看出穿孔板的厚度对于穿孔板的吸声性能产生了很大的影响。从图2(a)可以看出，随着穿孔板厚度从4mm增加到10mm，穿孔板的共振频率依次为315Hz，400Hz，500Hz和630Hz，所对应获得的吸声峰值依次为0.862，0.914，0.931和0.956。因此，根据数据可以看出随着穿孔板厚度的增加，穿孔板的吸声峰值逐渐向低频移动，且吸声峰值逐渐增加。
从图2(b)可以看出相似的趋势，当穿孔板的厚度为4mm时，穿孔板的共振频率为500Hz左右，吸声峰值为0.786，随着穿孔板厚度的增加，穿孔板的共振频率逐渐向低频移动，吸声峰值也逐渐增大，当穿孔板的厚度增加到10mm时，共振频率约在315Hz附近，吸声峰值达到了0.927。从图中可以明显地看出，在160～315Hz的范围内，厚度为8mm和10mm的穿孔板的吸声表现要优于厚度较小的穿孔板，但在315～1600Hz的范围，厚度较小的穿孔板的吸声效果比较优异。
从图2(c)中可以看出，虽然穿孔板的吸声效果不如前两组，但是从图中可以看出相似的趋势，穿孔板厚度的增加使得穿孔板在低频区域具有优异的吸声表现，但在中高频区域，较厚的穿孔板在达到吸声峰值以后，吸声效果不如较薄的穿孔板。
(3)穿孔孔径对聚烯烃薄膜穿孔板吸声性能的影响
图3为0.6-1.0mm不同穿孔孔径的微穿孔板的吸声系数曲线图，其中所研究的微穿孔板除了穿孔孔径以外的其他参数为：穿孔率：1％，穿孔板厚度： 8mm，空腔深度：50mm。
从图中可以看出，当穿孔孔径小于1mm时，微穿孔板在同一共振频率处达到了吸声峰值。在160～200Hz，微穿孔板的吸声表现差距不大。在 200～800Hz范围内，微穿孔板的吸声表现随着穿孔孔径的增加有所改善，可以看出当穿孔孔径为1mm时，其吸声效果最佳。800～1600Hz三组微穿孔板的吸声性能没有太大的差异，吸声系数均在0.5以下。
图4为1-2mm不同穿孔孔径的穿孔板的吸声系数。其中，所研究的微穿孔板除了穿孔孔径以外的其他参数为：(a)穿孔率：1％，穿孔板厚度：8mm，空腔深度：50mm；(b)穿孔率：3％，穿孔板厚度：8mm，空腔深度：50mm。
从图4(a)中可以看出，虽然穿孔孔径不同，但曲线在同一频率处(400Hz) 达到了吸声峰值，在160～400Hz范围内，可以明显地看出穿孔孔径为1mm 的穿孔板具有较好的吸声表现。当穿孔孔径逐渐增加，穿孔板达到的吸声峰值逐渐降低，同时可以看出穿孔孔径为1mm的穿孔板的吸声频带最宽。
相似的特点同样可以从图4(b)中看出，具有不同穿孔孔径的穿孔板均在400Hz附近达到了吸声峰值，但是随着穿孔孔径的增加，穿孔板所达到的吸声峰值逐渐降低，且吸声频带逐渐变窄，穿孔孔径为1mm的穿孔板具有较好的吸声效果。
(4)穿孔率对聚烯烃薄膜穿孔板吸声性能的影响
图5为不同穿孔率的穿孔板的吸声系数曲线图。其中，所研究的穿孔板的其他参数为：(a)穿孔孔径：1mm，穿孔板厚度：8mm，空腔深度：50mm； (b)穿孔孔径：2mm，穿孔板厚度：6mm，空腔深度：40mm。
从图5(a)中可以看出，穿孔率对于穿孔板的吸声性能产生了一定的影响。穿孔率为1％，2％和3％的穿孔板的共振频率依次为315Hz，400Hz和 500Hz。所以，随着穿孔率的逐渐增加，穿孔板的吸声峰值逐渐向低频移动，而且吸声峰值有所降低。可以看出在160～315Hz，穿孔率为1％的穿孔板具有较好的吸声性能，但是在315～400Hz，穿孔率为2％的穿孔板具有较好的吸声表现，同样地在400～1600Hz内，穿孔率为3％的穿孔板具有最佳的吸声系数。
在图5(b)中可以看出相似的趋势，当穿孔率为1％时，穿孔板在315Hz 附近达到了吸声峰值，当穿孔率为3％时，穿孔板在400Hz附近达到了吸声峰值，而穿孔率为5％的穿孔板在500Hz附近达到了吸声峰值。因此，随着穿孔率的增加，穿孔板的吸声峰值逐渐向左移动。穿孔率为1％，3％和5％的穿孔板所达到的吸声峰值依次为：0.962，0.935和0.916。可以看出穿孔率的增加，反而使得穿孔板的吸声峰值有所降低，但是高穿孔率的穿孔板在中频的吸声表现较好。因此，可以设计不同穿孔率的穿孔板以满足不同频率范围的吸声需求。
(5)孔的分布形状对聚烯烃薄膜穿孔板吸声性能的影响
为了研究孔的分布形状对于穿孔板吸声性能的影响，制备了四种不同孔分布形状的穿孔板。经过实验发现，相同条件下，不同孔的分布形状，其穿孔板的吸声表现是不同的，各种孔的分布性状如下表所示：
图6为四种孔的分布形状对穿孔板吸声性能的影响。其中，所研究的穿孔板除了孔的分布形状以外的其他参数为：(a)穿孔孔径：1mm，穿孔率： 3％，穿孔板厚度：8mm；空腔深度：50mm；(b)穿孔孔径：1.5mm，穿孔率：4％，穿孔板厚度：6mm；空腔深度：40mm。
如图6(a)所示，在160～1600Hz的范围内，具有不同孔的分布形状的穿孔板，其吸声系数曲线具有大致相同的趋势，随着频率的增大，其吸声系数逐渐变大，达到峰值后逐渐降低。
但是可以发现，孔的分布形状对穿孔板的吸声性能产生了一定的影响。孔的分布形状为三角形的穿孔板在315Hz达到了吸声峰值，孔的分布形状为矩形的穿孔板在400Hz时达到了最大值，而孔的分布形状为正方形和圆形的穿孔板在500Hz附近达到了峰值。其中，孔的分布形状为圆形的穿孔板的吸声峰值达到了0.973，具有极佳的吸声效果。在160～315Hz范围内，孔的分布形状为矩形的穿孔板相比于其他穿孔板具有较好的吸声效果。
相似的趋势在图6(b)中也可以看出，孔的分布形状为三角形的穿孔板在315Hz附近最先达到吸声峰值，但是其吸声峰值相比其他三组形状是最低的。孔的分布形状为矩形的穿孔板在400Hz附近达到了吸声峰值，吸声峰值为0.834。此外孔的分布形状为正方形和圆形的穿孔板，在500Hz附近达到了吸声峰值，但是可以看出孔的分布形状为圆形的穿孔板具有更高的吸声峰值，且在500～1600Hz范围内，孔的分布形状为圆形的穿孔板相比其他穿孔板具有更好的吸声表现。
(6)对比分析
图7为穿孔板吸声系数的实验值与理论值的对比，其中所研究的穿孔板的其他参数为：(a)穿孔孔径：2mm，穿孔率：3％，穿孔板厚度：6mm，空腔深度：50mm；(b)穿孔孔径：1.5mm，穿孔率：3％，穿孔板厚度：10 mm，空腔深度：40mm。
从图7可以看出穿孔板吸声系数的实验值与理论值基本吻合，在160～1600Hz上具有相似的趋势和吸声特性。
(7)聚烯烃薄膜穿孔板的力学性能
根据GB/T1040.1《塑料拉伸性能的测定》，对聚烯烃薄膜穿孔板进行了拉伸力学性能试验，图8为聚烯烃薄膜拉伸性能测试的实验图，其中(a)力 -变形曲线图；(b)时间-变形曲线图；(c)时间-力曲线图；(d)应力-应变曲线图。从应力-应变曲线中可以看出聚烯烃薄膜在拉伸过程中的四个阶段：弹性阶段、屈服阶段，强化阶段以及局部径缩阶段。同时通过拉伸试验测得聚烯烃薄膜的拉伸强度为3.8MPa，断裂伸长率为695％。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种薄膜穿孔板，其特征在于，由若干层粘接的聚烯烃薄膜组成，并且所述薄膜穿孔板的穿孔孔径为0.4-2.5mm。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜穿孔板，其特征在于，所述薄膜穿孔板的穿孔孔径为1mm。
3.根据权利要求1所述的一种薄膜穿孔板，其特征在于，所述薄膜穿孔板所对应的空腔深度为0-50mm。
4.根据权利要求1所述的一种薄膜穿孔板，其特征在于，所述薄膜穿孔板的厚度为4-10mm。
5.根据权利要求1所述的一种薄膜穿孔板，其特征在于，所述薄膜穿孔板的穿孔率为1-5％。
6.根据权利要求1所述的一种薄膜穿孔板，其特征在于，所述薄膜穿孔板孔的分布形状为三角形、矩形、正方形或者圆形。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的薄膜穿孔板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚烯烃薄膜裁剪成圆形薄膜；
(2)用胶水将裁剪完备的聚烯烃薄膜进行层叠粘贴处理，获得聚烯烃薄膜板；
(3)对聚烯烃薄膜板进行穿孔处理获得薄膜穿孔板。
8.一种根据权利要求1-6任一项所述的薄膜穿孔板的应用，其特征在于，所述薄膜穿孔板用于低频区域噪声的吸收。
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| CN201910419791.4A CN110241935A (zh) | 2019-05-20 | 2019-05-20 | 一种薄膜穿孔板及其制备方法和应用 |
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