CN111105773A - 一种基于复合膜的声学超构体及声障板 - Google Patents
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Abstract
一种基于复合膜的声学超构体及其声障板，该声学超构体包括层叠设置的复合材料薄膜和开口格栅框架，所述复合材料薄膜至少由第一和第二材料两种材料复合而成，其中所述第一材料为具有阻尼效应的胶体材料，所述第二材料为用于调节所述复合材料薄膜的力学性能的材料，所述开口格栅框架的格栅开口面与所述复合材料薄膜表面平行。相比传统技术，该声学超构体具有更好的降噪效果，整体结构更加轻薄化，且使用灵活方便，根据实际使用环境噪声控制要求简单调整结构参数即可满足不同场所的应用需求。该声学超构体及声障板使用寿命长，加工工艺简单，可批量化生产。
Description
技术领域
本发明涉及吸音隔音技术领域，特别是一种基于复合膜的声学超构体及声障板。
背景技术
声障板(sound insulation screen)是为了遮挡声源和接收者之间直达声，在声源和接收者之间插入一个设施，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者的噪声影响。声障板可以用于室外作为隔声屏障，也可用于室内作为隔音板。声障板分为纯隔声的反射型声障板，和吸声与隔声相结合的复合型声障板，后者是更为有效的隔声方法。声障板按材质分类又可以分为以下几类：金属板(金属百叶、金属筛网孔)、混凝土板(轻质混凝土、高强混凝土)、PC板、玻璃钢板、钢板、木板、PMMA/聚碳酸酯板、塑料板、石膏板和泡沫铝板等结构。一种声障板主要由钢结构立柱和吸隔声屏板两部分组成，立柱是声障板的主要受力构件，它通过螺栓或焊接固定在道路防撞墙或轨道边的预埋钢板上；吸隔声板是主要的隔声吸声构件，它通过高强弹簧卡子将其固定在H型立柱槽内，形成声障板。另外，已有的具有薄膜结构的声学结构体需要设置保持张力的薄膜配合质量块实现低频隔声，或者配合一个空腔与质量块实现低频吸声。
随着噪声污染日益严重以及人们对生活与工作环境降噪的更高需求，对声障板的性能、成本、体积、寿命等方面提出了更高的要求。如何提高声障板结构对于噪声频率范围吸音隔音的效果，扩大适用的频率范围，实现声障板结构的轻薄化，提高声障板结构的使用寿命，使其加工工艺简单，以及使得施工快速方便，是传统的声障板迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的上述缺陷中的至少一种，提供一种基于复合膜的声学超构体及声障板。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于复合膜的声学超构体，包括层叠设置的复合材料薄膜和开口格栅框架，所述复合材料薄膜至少由第一和第二材料两种材料复合而成，其中所述第一材料为具有阻尼效应的胶体材料，所述第二材料为用于调节所述复合材料薄膜的力学性能的材料，所述开口格栅框架的格栅开口面与所述复合材料薄膜表面平行。
所述开口格栅框架的材料包括塑料、水泥、树脂、铝合金、玻璃、玻纤复合材料、玻璃钢、木材中的一种或几种的组合。
所述开口格栅框架的格栅开口的形状包括三角形、四边形、六边形中的一种或多种的组合。
所述复合材料薄膜固定在所述开口格栅框架的格栅表面上，其中，所述复合材料薄膜的两侧具有空隙。
至少一个所述复合材料薄膜覆于所述开口格栅框架的格栅的一个或两个端面，或者，所述声学超构体包括至少两个所述开口格栅框架，至少一个所述复合材料薄膜夹在两个所述开口格栅框架之间。
所述复合材料薄膜固定在所述开口格栅框架的格栅开口内；其中，所述复合材料薄膜的两侧具有空隙。
所述复合材料薄膜的所述第一材料包括乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、氟硅橡胶、腈硅橡胶、室温硫化硅橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、异戊橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯、改性环氧树脂、不饱和聚酯中的一种或多种的组合；所述第二材料包括铝、铝合金、钢、PET、PEEK、PI、聚丙烯、尼龙、聚酯、聚乙烯、碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维及无纺布中的一种或多种的组合；所述第一材料和所述第二材料通过层间复合或者层内复合形成所述复合材料薄膜。
还包括固接在所述复合材料薄膜上的质量块，所述质量块用于调节工作频率。
一种声障板，包括所述的基于复合膜的声学超构体。
所述声障板还包括：与所述复合材料薄膜和所述开口格栅框架层叠设置在一起的一层或多层吸隔声结构层，和/或，与所述复合材料薄膜和所述开口格栅框架层叠设置在一起的一层或多层阻尼层，和/或，设置于所述声障板的一面或双面的护面层。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种基于复合膜的声学超构体，其包括层叠设置的复合材料薄膜和开口格栅框架，所述复合材料薄膜至少由第一和第二材料两种材料复合而成，其中所述第一材料为具有阻尼效应的胶体材料，所述第二材料为用于调节所述复合材料薄膜的力学性能的材料，所述开口格栅框架的格栅开口面与所述复合材料薄膜表面平行。其中复合材料薄膜既可以设置成保持张力也可以没有张力，并可以在不添加质量块的情况下即实现低频隔声。与传统声障板所采用的结构相比，本发明实施例以上述结构和材料构成的声学超构体，具有更好的降噪效果，并且使整体结构更加轻薄化，同时，可以很方便地针对特定频率噪声通过人工调配实现噪声调控。构建声障板时，可利用本发明轻薄的声学超构体结构来实现高效的低频噪声控制，而且其可模块化安装，施工快速方便；根据实际使用环境噪声控制要求，简单调整结构参数即可满足不同场所的应用需求，使用灵活方便。使用基于本发明的声学超构体的声障板可良好地适用于包括住宅、酒店、工厂、会议厅以及户外等各种需要屏蔽或减弱噪声的场所。本发明的声学超构体及声障板使用寿命长，加工工艺简单，可批量化生产。
附图说明
图1为本发明实施例的包括声学超构体的声障板的结构示意图。
图2为本发明实施例中具有不同格栅开口形状的多种开口格栅框架的结构示意图；
图3为本发明实施例的声学超构体的立体结构示意图，其中复合材料薄膜位于开口格栅框架的格栅开口内，薄膜上固定有质量块；
图4为本发明实施例的声学超构体的立体结构示意图，其中复合材料薄膜位于开口格栅框架的格栅表面，薄膜上固定有质量块；
图5为本发明实施例的声学超构体的局部剖面图，其中复合材料薄膜与其他材料层之间设置有预定间距；
图6为本发明实施例的声学超构体的俯视图，其中复合材料薄膜上固定有质量块；
图7为本发明实施例的声学超构体的俯视图，其中复合材料薄膜上不具有质量块；
图8为本发明实施例的声障板具有阻尼层和常规吸隔声结构层的几种示例的结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，固接既可以是用于稳定的固定作用(如粘接、固化)，也可以是可拆卸的连接作用，比如磁铁吸附等。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1至图8，本发明的实施例提出一种基于复合膜的声学超构体2，包括层叠设置的复合材料薄膜21和开口格栅框架22，所述复合材料薄膜21至少由第一和第二材料两种材料复合而成，其中所述第一材料为具有阻尼效应的胶体材料，所述第二材料为用于调节所述复合材料薄膜的力学性能的材料。所述第二材料所述开口格栅框架22的格栅开口面与所述复合材料薄膜21表面平行。
与传统声障板所采用的结构相比，本发明实施例以上述结构和材料所构成的声学超构体2，具有更好的降噪效果，并且使整体结构更加轻薄化，同时，可以很方便地针对特定频率噪声通过人工调配实现噪声调控。在构建声障板时，可利用本发明轻薄的声学超构体2来实现高效的低频噪声控制，而且其可模块化安装，施工快速方便；根据实际使用环境噪声控制要求，简单调整结构参数即可满足不同场所的应用需求，使用灵活方便。使用基于本发明的声学超构体的声障板可良好地适用于包括住宅、酒店、工厂、会议厅以及户外等各种需要屏蔽或减弱噪声的场所。本发明实施例的声学超构体及采用该声学超构体的声障板使用寿命长，加工工艺简单，可批量化生产。
其中复合材料薄膜21既可以设置成保持张力也可以没有张力，并可以在不添加质量块的情况下即实现低频隔声。在本发明较佳实施例中，所示声学超构体2经设置在该复合材料薄膜21前后表面设一定空隙，该空隙使得复合材料薄膜21在工作时与声障板的其他层材料(如图5中所示的常规吸隔声结构层3)不发生接触，而开口格栅框架22可直接与其他材料层贴紧。
在优选的实施例中，所述复合材料薄膜的所述第一材料包括乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、氟硅橡胶、腈硅橡胶、室温硫化硅橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、异戊橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯、改性环氧树脂、不饱和聚酯中的一种或多种的组合；所述第二材料包括铝、铝合金、钢、PET、PEEK、PI、聚丙烯、尼龙、聚酯、聚乙烯、碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维及无纺布中的一种或多种的组合；所述第一材料和所述第二材料通过层间复合或者层内复合形成所述复合材料薄膜。
在优选的实施例中，所述复合材料薄膜21厚度为0.01～3mm。
在优选的实施例中，所述开口格栅框架22的材料包括塑料、水泥、树脂、铝合金、玻璃、玻纤复合材料、玻璃钢、木材中的一种，或几种的组合，其可以是复合材料。
图2所示为本发明实施例中具有不同格栅开口形状的多种开口格栅框架结构。所述开口格栅框架的格栅开口的形状可以根据频率调整，原则上可为任意形状开口的有序排列，满铺平面即可。常用的为三角形、四边形、六边形中的一种或多种的组合。
在优选的实施例中，所述开口格栅框架22的格栅壁厚为0.1～10mm。
在一些实施例中，所述复合材料薄膜21固定在所述开口格栅框架22的格栅表面上；其中，所述复合材料薄膜21的两侧具有空隙，该空隙使得复合材料薄膜21在工作时与声障板的其他层材料不发生接触。图3为实施例的声学超构体2的立体结构示意图，其中复合材料薄膜21位于开口格栅框架22的格栅内，薄膜21上固定有质量块23。较佳地，所述复合材料薄膜21与声障板的其他材料层之间有1mm以上的间距。在一个实施例中，其至少一个所述复合材料薄膜21覆于所述开口格栅框架22的格栅的一个或两个端面。在另一个实施例中，所述声学超构体2包括至少两个所述开口格栅框架22，至少一个所述复合材料薄膜21夹在两个所述开口格栅框架22之间。图3中实心黑点表示质量块23，质量块23的个数可根据噪声的频率进行调整。
在优选的实施例中，所述复合材料薄膜21固定在所述开口格栅框架22的格栅内；其中，所述复合材料薄膜21的两侧具有空隙，该空隙使得复合材料薄膜21在工作时与声障板的其他层材料不发生接触。图4为实施例的声学超构体2的立体结构示意图，其中复合材料薄膜21位于开口格栅框架22的格栅表面，薄膜21上固定有质量块23。较佳地，所述复合材料薄膜21与声障板的其他材料层之间有1mm以上的间距。
在优选的实施例中，通过在所述复合材料薄膜21上固接质量块23，可调节声学超构体2的工作频率。所述质量块23可以通过粘接、一体固化或磁铁吸附等各种方式固接到所述复合材料薄膜21上。
图5为本发明优选实施例的声学超构体2的局部剖面图，其中所述复合材料薄膜21上固接有质量块23，同时，所述复合材料薄膜21与其他材料层(如常规吸隔声结构层3)之间设置有预定间距，使得复合材料薄膜21在工作时与声障板的其他层材料不发生接触。图6为本发明实施例的声学超构体2的俯视图，其中复合材料薄膜21上固定有质量块23(图中实心黑点表示质量块)。
本发明实施例的声学超构体2的复合材料薄膜21上也可以不带质量块。图7为本发明实施例的声学超构体2的俯视图，其中复合材料薄膜21上不具有质量块(图中无黑点的表示没有质量块)。本发明中，用于调节工作频率的质量块的质量和个数可以根据需要进行增减，甚至可以不包含质量块。
参见图1和图8，一种声障板，可以包括前述任一实施例所述的基于复合膜的声学超构体2。在各种不同的实施例中，所示声障板还包括：与所述复合材料薄膜21和所述开口格栅框架22层叠设置在一起的一层或多层常规吸隔声结构层3，和/或，与所述复合材料薄膜21和所述开口格栅框架22层叠设置在一起的一层或多层阻尼层4，和/或，设置于所述声障板的一面或双面的护面层1。图8所示为本发明实施例的声障板具有阻尼层4和常规吸隔声结构层3的两种示例结构。
阻尼层、常规吸隔声结构层与声学超构体的层数可根据需要调整。例如，声学超构体+护面层、常规吸隔声结构层+声学超构体、常规吸隔声结构层+声学超构体+阻尼层，常规吸隔声结构层+声学超构体+常规吸隔声结构层。
较佳地，所述阻尼层设置在常规吸隔声结构层表面。
其中，所述常规吸隔声结构层3，可以是匀质隔声薄板、含或不含阻尼层的复合叠合板、多孔吸声材料板、共振吸声结构等传统吸隔声结构层；其中，所述护面层1为格栅板、多孔板、平板或软包装材料，可由木材、塑料、铝合金、树脂、玻璃钢、软包材料等制成；若声障板安装在水泥基底上，则可去除水泥面的护面层1使用。护面层1的厚度可为0.1～1mm。
根据实际工程需要，可增加或减少相关的常规吸隔声结构层、复合膜声学超构体、护面层的层数，甚至可以不包含常规吸隔声结构层或护面层。
本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
Claims (10)
1.一种基于复合膜的声学超构体，其特征在于，包括层叠设置的复合材料薄膜和开口格栅框架，所述复合材料薄膜至少由第一和第二材料两种材料复合而成，其中所述第一材料为具有阻尼效应的胶体材料，所述第二材料为用于调节所述复合材料薄膜的力学性能的材料，所述开口格栅框架的格栅开口面与所述复合材料薄膜表面平行。
2.根据权利要求1所述的基于复合膜的声学超构体，其特征在于，所述开口格栅框架的材料包括塑料、水泥、树脂、铝合金、玻璃、玻纤复合材料、玻璃钢、木材中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的基于复合膜的声学超构体，其特征在于，所述开口格栅框架的格栅开口的形状包括三角形、四边形、六边形中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1至3任一项所述的基于复合膜的声学超构体，其特征在于，所述复合材料薄膜固定在所述开口格栅框架的格栅表面上，其中，所述复合材料薄膜的两侧具有空隙。
5.根据权利要求4所述的基于复合膜的声学超构体，其特征在于，至少一个所述复合材料薄膜覆于所述开口格栅框架的格栅的一个或两个端面，或者，所述声学超构体包括至少两个所述开口格栅框架，至少一个所述复合材料薄膜夹在两个所述开口格栅框架之间。
6.根据权利要求1至3任一项所述的基于复合膜的声学超构体，其特征在于，所述复合材料薄膜固定在所述开口格栅框架的格栅开口内；其中，所述复合材料薄膜的两侧具有空隙。
7.根据权利要求1至3任一项所述的基于复合膜的声学超构体，其特征在于，所述复合材料薄膜的所述第一材料包括乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、氟硅橡胶、腈硅橡胶、室温硫化硅橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、异戊橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯、改性环氧树脂、不饱和聚酯中的一种或多种的组合；所述第二材料包括铝、铝合金、钢、PET、PEEK、PI、聚丙烯、尼龙、聚酯、聚乙烯、碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维及无纺布中的一种或多种的组合；所述第一材料和所述第二材料通过层间复合或者层内复合形成所述复合材料薄膜。
8.根据权利要求1至3任一项所述的基于复合膜的声学超构体，其特征在于，还包括固接在所述复合材料薄膜上的质量块，所述质量块用于调节工作频率。
9.一种声障板，其特征在于，包括根据权利要求1至8任一项所述的基于复合膜的声学超构体。
10.根据权利要求9所述的声障板，其特征在于，还包括：与所述复合材料薄膜和所述开口格栅框架层叠设置在一起的一层或多层吸隔声结构层，和/或，与所述复合材料薄膜和所述开口格栅框架层叠设置在一起的一层或多层阻尼层，和/或设置于所述声障板的一面或双面的护面层。
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