CN110952887A - 一种隔音玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种隔音玻璃，包括玻璃基体和若干谐振器单元，所述玻璃基体具有中空腔，若干所述谐振器单元分散于所述中空腔并与所述玻璃基体形成声子晶体。当此隔音玻璃应用于玻璃装饰时，可以理解的，本发明的技术方案能够提高玻璃装饰对低频噪音的隔离效果，满足用户需求。
Description
技术领域
本发明涉及隔音材料技术领域，特别涉及一种隔音玻璃。
背景技术
近年来，城市化建设的推进和工业企业的迅速发展，在便利人们生活的同时，也引发了一系列环境问题，其中，也包括噪音污染。噪音是影响人们工作和生活舒适度的主要环境污染源。人体正常听觉范围是20Hz～20000Hz，频率在20Hz～500Hz的声音为低频噪音。低频噪音的声波较长，能穿越障碍物，长距离奔袭和穿墙透壁直入人耳，低频噪声对人体不仅造成功能性损害，还可能引起器质性损害和精神损害。低频噪音的主要来源有五大类：电梯、变压器、高楼水泵、中央空调以及交通噪音。玻璃装饰是一种美观新颖的建筑墙体装饰构件，是现代主义高层建筑时代的显著特征。然而，现有的玻璃装饰构件低频噪音的隔音效果并不理想，无法满足用户需求。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种隔音玻璃，旨在提高玻璃装饰对低频噪音的隔离效果，以满足用户需求。
为实现上述目的，本发明提出的隔音玻璃，包括玻璃基体和若干谐振器单元，所述玻璃基体具有中空腔，若干所述谐振器单元分散于所述中空腔并与所述玻璃基体形成声子晶体。
可选地，所述谐振器单元包括散射体和包覆层，所述散射体的顶面和底面均设有所述包覆层，所述包覆层的损耗因子为0.41至0.67。
可选地，所述包覆层的组成材料包括苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶。
可选地，所述苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶的制备原料包括苯基硅橡胶生胶和聚氨酯，所述苯基硅橡胶生胶与所述聚氨酯的质量比为(2～3):1。
可选地，所述苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶的制备过程包括：
将苯基硅橡胶生胶、白炭黑和二苯基硅二醇混合，得到混合物；
混炼所述混合物，得到混炼胶；
将所述混炼胶与聚氨酯混炼，并加入硫化剂，硫化成型后，得到苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶。
可选地，所述白炭黑为六甲基二硅氮烷改性的气相法白炭黑。
可选地，所述包覆层的包覆厚度为2mm至3mm。
可选地，所述散射体采用密度为7.84×103kg/m3至8.56×103kg/m3的透光材料。
可选地，所述散射体的组成材料包括火石玻璃，所述火石玻璃中铅元素的质量含量不低于92％。
可选地，所述玻璃基体包括上玻璃板和下玻璃板，所述上玻璃板和所述下玻璃板之间夹设有密封胶层，所述密封胶层、所述上玻璃板和所述下玻璃板围设区域内安装有间隔条，所述间隔条抵接于所述密封胶层，所述间隔条内设有用于放置干燥剂的容置腔，所述间隔条表面具有与所述容置腔连通的气孔。
本发明提出了一种隔音玻璃，其包括玻璃基体和若干谐振器单元，所述玻璃基体具有中空腔，若干所述谐振器单元分散于所述中空腔并与所述玻璃基体形成声子晶体。本发明通过将谐振器单元分散于玻璃基体的中空腔，以此形成声子晶体，由于声子晶体为能够产生低频禁带的共振单元结构，低频禁带的共振单元结构能够有效吸收玻璃基体中传播的低频声波并耗散为热能，因此低频声波无法继续传播，达到了对低频声波的隔音效果。当此隔音玻璃应用于玻璃装饰时，可以理解的，本发明的技术方案能够提高玻璃装饰对低频噪音的隔离效果，满足用户需求。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例1～3所制备隔音玻璃的带隙频率数据图；
图3为本发明实施例1～3所制备隔音玻璃的传声损失数据图；
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 1 | 隔音玻璃 | 200 | 谐振器单元 |
| 100 | 玻璃基板 | 210 | 散射体 |
| 101 | 中空腔 | 220 | 包覆层 |
| 110 | 上玻璃板 | 300 | 密封胶层 |
| 120 | 下玻璃板 | 400 | 间隔条 |
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提出一种隔音玻璃，旨在实现对低频噪音的隔离。
参见图1所示，在本发明一实施例中，隔音玻璃1，包括玻璃基体100和若干谐振器单元200，所述玻璃基体100具有中空腔101，若干所述谐振器单元200分散于所述中空腔101并与所述玻璃基体100形成声子晶体。
本发明提出了一种隔音玻璃，其包括玻璃基体100和若干谐振器单元200，所述玻璃基体100具有中空腔101，若干所述谐振器单元200分散于所述中空腔101并与所述玻璃基体100形成声子晶体。本发明通过将谐振器单元200分散于玻璃基体100的中空腔101，以此形成声子晶体，由于声子晶体为能够产生低频禁带的共振单元结构，低频禁带的共振单元结构能够有效吸收玻璃基体中传播的低频声波并耗散为热能，因此低频声波无法继续传播，达到了对低频声波的隔音效果。当此隔音玻璃应用于玻璃装饰时，可以理解的，本发明的技术方案能够提高玻璃装饰对低频噪音的隔离效果，满足用户需求。当然，所述玻璃装饰既可以为玻璃幕墙，又可以为玻璃窗户，还可以为其他玻璃制品结构，本发明实施例不受限于此，以上均在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，所述谐振器单元与所述玻璃基体形成的声子晶体为局域共振型声子晶体，局域共振型声子晶体由于具有弹性包覆层的存在，将高密度的散射体安装在玻璃基体上，组成了具有低频的共振单元。当玻璃基体中传播的弹性波频率接近共振单元的共振频率时，共振结构单元将与弹性波发生强烈的耦合作用，使其不能继续向前传播，从而达到了隔音效果。
参见图1所示，在本发明一实施例中，所述谐振器单元200包括散射体210和包覆层220，所述散射体210的顶面和地面均设有所述包覆层220，包覆层220采用高阻尼材料不仅能够与玻璃基体100和散射体210形成声子晶体，以此实现声子晶体降低低频噪音的作用，而且其自身也能吸收低频噪音，从而进一步降低低频噪音。优选的，所述包覆层220的损耗因子为0.41至0.67。目前，包覆层220的损耗因子一般为0.16至0.28，阻尼效果差，有效阻尼作用的温度范围较窄，阻尼性能不稳定，严重影响了其隔音性能。本发明实施例采用高损耗因子的包覆层，以此进一步提高了隔音玻璃对低频噪音的隔音效果。
在本发明一实施例中，所述包覆层220的组成材料包括苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶。苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶作为包覆层具有较高的损耗因子(0.41～0.67)，有效拓宽了阻尼温域(-25℃～50℃)及玻璃化转变温度(-25～40℃)，进一步提高了对低频噪音的隔离效果。
在本发明一实施例中，所述苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶的制备原料包括苯基硅橡胶生胶和聚氨酯，所述苯基硅橡胶生胶与所述聚氨酯的质量比为(2～3):1。本发明实施例通过调节苯基硅橡胶生胶与聚氨酯反应的质量比，以此使得苯基硅橡胶生胶与聚氨酯充分反应，在保证所制备苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶的力学性能基础上，提高了苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶的阻尼性能。
在本发明一实施例中，所述苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶的制备过程包括：将苯基硅橡胶生胶、白炭黑和二苯基硅二醇混合，得到混合物；混炼所述混合物，得到混炼胶；将所述混炼胶与聚氨酯混炼，并加入硫化剂，硫化成型后，得到苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶。需要说明的是，二苯基硅二醇为结构控制剂，本发明实施例通过引入二苯基硅二醇，降低了硅橡胶的结构化现象，提高了硅橡胶的加工性能。另外，白炭黑作为补强填料，其分散在硅橡胶基质中形成二氧化硅网络，可有效限制硅橡胶大分子链的变形，从而充分发挥其补强效果，提高了硅橡胶的拉伸强度和伸长率。
在本发明一实施例中，所述白炭黑为六甲基二硅氮烷改性的气相法白炭黑。白炭黑易与硅橡胶中的氧形成氢键，导致胶料结构化，本发明实施例六甲基二硅氮烷对气相法白炭黑进行表面改性，以此减少了白炭黑的表面羟基，提高了碳含量，保证了白炭黑均匀分散于硅橡胶。
在本发明一实施例中，所述包覆层220的厚度为2mm至3mm。包覆层在局域共振型声子晶体中起到弹簧的作用，包覆层厚度的增加提高了低频隔声性能，当弹性波传导到声子晶体时，声子晶体与弹性波发生强烈的耦合作用，利用苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶的粘弹性和散射体的高密度将机械振动能量及声能转变为热能耗散掉。本发明实施例通过调整包覆层的厚度，以此使得低频声波被逐步削弱和消耗，从而达到了减振降噪的目的。
在本发明一实施例中，所述散射体210采用密度为7.84×103kg/m3至8.56×103kg/m3的透光材料。需要说明的是，散射体的密度越大，低频噪音的隔离效果越好。优选的，本发明实施例采用7.84×103kg/m3至8.56×103kg/m3的散射体，以此提高了隔音玻璃对低频噪音的隔离效果。
在本发明一实施例中，所述散射体210的组成材料包括火石玻璃，所述火石玻璃中铅元素的质量含量不低于92％。需要说明的是，所述散射体210可以采用火石玻璃柱，所述火石玻璃柱是采用二氧化硅、氧化钾和氧化铅等原料熔炼而成，其具有密度大、折射率高、无色透明等特点。当火石玻璃柱的含铅量达到92％时，折射率高达2.0，密度为7.84×103kg/m3～8.56×103kg/m3，以此保证了隔音玻璃的隔音效果。
参见图1所示，在本发明一实施例中，所述玻璃基体100包括上玻璃板110和下玻璃板120，所述上玻璃板110和所述下玻璃板120之间夹设有密封胶层300，所述密封胶层300、所述上玻璃板110和所述下玻璃板120围设区域内安装有间隔条400，所述间隔条400抵接于所述密封胶层300，所述间隔条400内设有用于放置干燥剂的容置腔，所述间隔条表面具有与所述容置腔连通的气孔。需要说明的是，所述密封胶层300夹设于所述玻璃基体100的边缘，本发明通过在间隔条400的容置腔内放置有干燥剂，所述间隔条400与所述上玻璃板110和所述下玻璃板120围合形成所述中空腔101，一方面干燥剂能够吸收透过密封胶层300的水分，防止了外界的水分进入到中空腔101，另一方面中空腔101内的水分能够透过间隔条400表面的气孔被干燥剂充分吸收，以此保证了中空腔101内的干燥环境。补充说明，所述上玻璃板110和下玻璃板120的厚度为6mm，上玻璃板110和下玻璃板120之间的间隙为12mm，包覆层220的厚度为2～3mm，火石玻璃柱的间距为80mm～100mm，本发明实施例可以适当调整以上尺寸，本发明实施例不受限于此，以上均在本发明的保护范围之内。
具体来说，一种隔音玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶的制备
将六甲基二硅氮烷加入到气相法白炭黑中并混合均匀，得到六甲基二硅氮烷改性的气相法白炭黑；
将苯基硅橡胶生胶、六甲基二硅氮烷改性的气相法白炭黑及二苯基硅二醇放入捏合机中常温下捏合，150℃下抽真空1h，得到混炼胶；
分别将混炼胶和聚氨酯放入至双辊开炼机，开炼2min后，混合混炼胶和聚氨酯并加入硫化剂，待混合均匀后，加入到模具，用平板硫化机在170℃下加压硫化10min，脱膜、干燥后，得到苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶；
(2)隔音玻璃的制备方法
在半径5mm的火石玻璃柱的顶面和底面均涂覆厚度为2～3mm的苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶，在下玻璃板的边缘涂覆密封胶，用以形成密封胶层，并在下玻璃板的密封胶层的内缘安装间隔条，且使间隔条抵接于密封胶层，将干燥剂放置于间隔条的容置腔内，再在火石玻璃柱的苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶未凝固时，将涂覆有苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶的火石玻璃柱按矩阵式排列安装在下玻璃板表面，待完成安装后，将上玻璃板平行粘贴至密封胶层上，得到隔音玻璃。
下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
火石玻璃柱半径4mm，火石玻璃柱高度6mm，上玻璃板和下玻璃板的厚度均为6mm，苯基硅橡胶-聚氨酯包覆层厚度3mm，谐振器单元间距80mm。
实施例2
火石玻璃柱半径5mm，火石玻璃柱高度8mm，上玻璃板和下玻璃板的厚度均为6mm，苯基硅橡胶-聚氨酯包覆层厚度2mm，谐振器单元间距90mm。
实施例3
火石玻璃柱半径6mm，火石玻璃柱高度6mm，上玻璃板和下玻璃板的厚度均为6mm，苯基硅橡胶-聚氨酯包覆层厚度3mm，谐振器单元间距100mm。
局域共振声子晶体禁带带隙频率按下列公式计算：
其中，f为带隙频率，单位Hz；Me为声子晶体结构层的等效质量，单位g；Ke为声子晶体结构层的等效刚度，单位N/m，由此计算了本发明实施例1～3的带隙频率，结果如图2所示。
为了更好说明本发明实施例的隔音效果，本发明检测了实施例1～3隔音玻璃的传声损失，如图3所示。其中，传声损失又称隔声量，即材料(构件)一侧的入射声能与另一侧的透射声能相差的分贝数。实际测量时，常通过测量声压来计算得到材料的传声损失，其计算公式如下：
TL＝-20log10(τ)＝-20log10(Pt/Pi)
其中τ为声压透射系数(透射声压与入射声压之比)。
由图1至图2可知，本发明实施例1～3所制备的隔音玻璃具有良好的减振降噪的性能，禁带频率宽度达221Hz，占整个低频范围的44％，最大衰减幅度为32dB。对于酒店、办公楼等要求安静的高层建筑物而言，此隔音玻璃可实现低频降噪，达到了提升人体舒适度的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种隔音玻璃，其特征在于，包括玻璃基体和若干谐振器单元，所述玻璃基体具有中空腔，若干所述谐振器单元分散于所述中空腔并与所述玻璃基体形成声子晶体。
2.如权利要求1所述的隔音玻璃，其特征在于，所述谐振器单元包括散射体和包覆层，所述散射体的顶面和底面均设有所述包覆层，所述包覆层的损耗因子为0.41至0.67。
3.如权利要求2所述的隔音玻璃，其特征在于，所述包覆层的组成材料包括苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶。
4.如权利要求3所述的隔音玻璃，其特征在于，所述苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶的制备原料包括苯基硅橡胶生胶和聚氨酯，所述苯基硅橡胶生胶与所述聚氨酯的质量比为(2～3):1。
5.如权利要求4所述的隔音玻璃，其特征在于，所述苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶的制备过程包括：
将苯基硅橡胶生胶、白炭黑和二苯基硅二醇混合，得到混合物；
混炼所述混合物，得到混炼胶；
将所述混炼胶与聚氨酯混炼，并加入硫化剂，硫化成型后，得到苯基硅橡胶-聚氨酯共混胶。
6.如权利要求5所述的隔音玻璃，其特征在于，所述白炭黑为六甲基二硅氮烷改性的气相法白炭黑。
7.如权利要求2至5中任一项所述的隔音玻璃，其特征在于，所述包覆层的厚度为2mm至3mm。
8.如权利要求2至5中任一项所述的隔音玻璃，其特征在于，所述散射体采用密度为7.84×103kg/m3至8.56×103kg/m3的透光材料。
9.如权利要求2至5中任一项所述的隔音玻璃，其特征在于，所述散射体的组成材料包括火石玻璃，所述火石玻璃中铅元素的质量含量不低于92％。
10.如权利要求1至5中任一项所述的隔音玻璃，其特征在于，所述玻璃基体包括上玻璃板和下玻璃板，所述上玻璃板和所述下玻璃板之间夹设有密封胶层，所述密封胶层、所述上玻璃板和所述下玻璃板围设区域内安装有间隔条，所述间隔条抵接于所述密封胶层，所述间隔条内设有用于放置干燥剂的容置腔，所述间隔条表面具有与所述容置腔连通的气孔。
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