CN112192916A - 一种阻隔低频噪声玻璃及其制备方法 - Google Patents

一种阻隔低频噪声玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种阻隔低频噪声玻璃及其制备方法，采用透明镁铝尖晶石陶瓷作为面板层，在面板层之间设置透明硅橡胶夹层，透明镁铝尖晶石陶瓷弹性模量高达273Gpa，可见光透过率达到80％，低频隔音性能好；透明硅橡胶是一类线性高分子弹性体，全波段透光率达93％，剪切模量0.26N/mm，具有很好的隔声性能和优异的透光性能。本发明技术方案得到的玻璃能高效阻隔低频噪声，同时又能满足玻璃透光性且不笨重，方便使用。

Description

一种阻隔低频噪声玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域，特别涉及一种阻隔低频噪声玻璃及其制备方法。
背景技术
随着城市发展，交通状况日益复杂，噪声污染越来越严重，安静舒适的工作、生活和睡眠环境越来越受到人们重视，对玻璃的隔声需求，尤其是低频噪声的隔声需求日益突出。由于玻璃隔声性能的研发受前提条件“透光性”限制，研究难度大，导致目前市场并没有针对低频噪声特性专门开发的隔音玻璃产品。
根据噪声控制标准《社会生活环境噪声排放标准》(GB 22337—2018)，室内休养空间建议噪声不超过30dB，最大不超过35dB，室内学习工作空间建议噪声不超过30dB，最大不超过40dB(以上为夜间标准，昼间标准增加10dB)。同时针对低频噪声对倍频带中心32.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz对应的声压级也设有具体的限值。从噪声污染防治的角度看，室外的公共交通、建筑施工以及建筑本身配套的大量设备(冷水机组、水泵、冷却塔、热泵、变压器、电梯等)普遍存在噪声超标问题，尤以其产生的500Hz及以下的低频噪声(60-80dB)更是很难消除，根本达不到用户的满意度，对人们健康生活产生很大影响。
低频噪声的波长较长、衰减弱、传播距离远、难以阻隔，被称为“挡不住的声音”。现有玻璃产品中的夹胶玻璃、中空玻璃和真空玻璃等，在低频段噪声的隔声性能(隔声量在20-30dB)均存在明显不足。市场上销售的“专业隔声玻璃”往往是利用夹层工艺进行多层复合，通过增大厚度来提高隔声量，但增大厚度的方法对提高低频隔声效果也并不显著，并会导致窗户开启-关闭的操作将变得笨重，往往需要安装更加坚固的窗框以保证窗户的稳定性。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种阻隔低频噪声玻璃，旨在开发出一种能高效阻隔低频噪声，同时又能满足玻璃透光性且不笨重的隔声玻璃。
为实现上述目的，本发明提出的一种阻隔低频噪声玻璃，包括：
至少两个面板层，所述至少两个面板层相对设置，所述面板层材料为透明镁铝尖晶石陶瓷；
夹层，所述夹层设置于所述至少两个面板层之间，所述夹层材料为硅橡胶。
可选地，所述阻隔低频噪声的玻璃还包括：
增透膜，所述增透膜镀于所述面板层的任一面或两面。
可选地，所述增透膜材料为氟化镁、氧化钛、硫化铅或硒化铅。
可选地，所述增透膜的厚度为3～5um。
可选地，所述夹层材料为加成型透明硅橡胶。
可选地，所述夹层厚度为0.5mm～2.0mm。
可选地，所述面板层的厚度为3mm～8mm。
可选地，所述面板层的厚度为6mm，所述夹层的厚度为1.14mm。
本发明还提出一种阻隔低频噪声玻璃的制备方法，包括：
将透明镁铝尖晶石陶瓷进行切割得到需要的面板层形状，并进行磨边处理，磨边的同时进行喷淋；
将磨边好的面板层放入清洗液中进行清洗处理，清洗完成后进行热风循环烘干，烘干温度为130-150度；
取至少两片处理好的面板层，在面板层之间放置硅橡胶，然后用热压机进行热压，完成后静置20-40分钟，再进行冷冻处理；
将至少两片面板层压合后边缘突出的硅橡胶打磨掉，制得阻隔低频噪声玻璃。
本发明技术方案通过在透明镁铝尖晶石陶瓷面板层之间设置硅橡胶夹层，透明镁铝尖晶石陶瓷弹性模量高达273Gpa，可见光透过率达到80％，低频隔音性能好；硅橡胶是一类线性高分子弹性体，全波段透光率达93％，剪切模量0.26N/mm，具有很好的隔声性能和优异的透光性能。本发明技术方案得到的玻璃能高效阻隔低频噪声，同时又能满足玻璃透光性且不笨重，方便使用。
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阻隔低频噪声玻璃的结构示意图；
图2为本发明另一实施例的阻隔低频噪声玻璃的结构示意图；
图3为本发明又一实施例的阻隔低频噪声玻璃的结构示意图。
附图标记：
1：面板层；2：夹层；3：增透膜。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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作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。
本发明提出一种阻隔低频噪声玻璃，该玻璃可以在不影响透光率的前提下有效阻隔低频噪声，并且轻巧方便使用。
在本发明一实施例中，请参阅图1，提出一种阻隔低频噪声玻璃，包括：
至少两个面板层1，所述至少两个面板层1相对设置，所述面板层1材料为透明镁铝尖晶石陶瓷；夹层2，所述夹层2设置于所述至少两个面板层1之间，所述夹层2材料为硅橡胶。
具体的，面板层1至少为两个，例如可以为两个、三个、四个等。当面板层1为两个时，夹层2为一个，参见图1。当面板层1为三个时，每两个面板层1之间设置有一个夹层2，参见图3。
具体的，材料的隔音量遵循质量定律原则，即隔音材料的单位密集面密度越大，隔音量就越大，面密度与隔音量成正比关系。不透气的固体材料，对于空气中传播的声波都有隔音效果，隔音效果的好坏最根本的一点是取决于材料单位面积的质量，即面密度。
具体的，透明镁铝尖晶石陶瓷材料是一种广泛应用于各种技术领域的材料，具有耐高温、耐磨损、抗冲击、高硬度、高强度等特点。透明镁铝尖晶石陶瓷具有与普通玻璃一样良好的光学性能，可见光透过率达到80％。透明镁铝尖晶石陶瓷是一种弹性模量高达273Gpa的材料，材料的弹性模量越高，面密度越大，说明使其发生一定弹性变形的应力也越大，即在一定应力作用下，发生弹性变形越小，隔音性能也越好。
具体的，夹层为阻尼层，阻尼层是将阻尼材料与构件结合成一体以消耗振动能量的结构。硅橡胶是由二甲基硅氧烷单体与其它有机硅单体在酸或碱性催化剂存在下聚合而成的一类线性高分子弹性体。其中，双组分加成型透明硅橡胶，全波段透光率达93％，剪切模量0.26N/mm2，具有很好的低频隔声性能和优异的透光性能，并且室温快速固化，1小时内完全硫化。常用的玻璃板透明阻尼层为PVB夹胶膜，其剪切模量为0.84N/mm2，阻尼层的剪切模量较高时隔声量会更差，这是由于阻尼层剪切模量的增高使得玻璃板整个结构的弯曲强度变大，从而导致隔声量变差。因此，采用剪切模量低的阻尼层材料也可以提高夹胶玻璃板的隔声量，而硅橡胶的剪切模量仅为0.26N/mm2。
本发明技术方案通过在透明镁铝尖晶石陶瓷面板层之间设置硅橡胶夹层，透明镁铝尖晶石陶瓷弹性模量高达273Gpa，可见光透过率达到80％，低频隔音性能好；硅橡胶是一类线性高分子弹性体，全波段透光率达93％，剪切模量0.26N/mm，具有很好的隔声性能和优异的透光性能。本发明技术方案得到的玻璃能高效阻隔低频噪声，同时又能满足玻璃透光性且不笨重，方便使用。
可选地，请参阅图2，所述阻隔低频噪声的玻璃还包括：增透膜3，所述增透膜3镀于所述面板层1的任一面或两面。通过在面板层1镀增透膜3可以增加面板层1的透光率。
具体的，增透膜3可以镀在面板层1靠近夹层2的一面，也可以镀在面板层1远离夹层2的一面，还可以镀在面板层1的两面，在此不做限定，只要保证该面板层1的透光率达到合格要求即可。
可选地，所述增透膜材料为氟化镁、氧化钛、硫化铅或硒化铅。优选地，由于一般光学介质都是在空气中使用，那增透膜的折射率应接近1.23。现实中折射率小于氟化镁(折射率为1.38)的镀膜材料很少见，而且像氟化镁那样很好的满足各种条件的材料更是稀少，因此，一般都用氟化镁镀制增透膜。
可选地，请参阅图2，所述增透膜3的厚度为3～5um。通过对面板层1镀3～5um厚的增透膜3，采用宽带增透膜系对抛光后的透明尖晶石陶瓷进行3～5um透过率增透，面板层1单面镀增透膜3后最高可达到92％的可见光透过率。
可选地，所述夹层材料为加成型透明硅橡胶。
可选地，所述夹层厚度为0.5mm～2.0mm。
可选地，所述面板层的厚度为3mm～8mm。
可选地，所述面板层的厚度为6mm，所述夹层的厚度为1.14mm。
本发明还提出一种阻隔低频噪声玻璃的制备方法，包括：
将透明镁铝尖晶石陶瓷进行切割得到需要的面板层形状，并进行磨边处理，磨边的同时进行喷淋；
将磨边好的面板层放入清洗液中进行清洗处理，清洗完成后进行热风循环烘干，烘干温度为130-150度；
取至少两片处理好的面板层，在面板层之间放置硅橡胶，然后用热压机进行热压，完成后静置20-40分钟，再进行冷冻处理；
将至少两片面板层压合后边缘突出的硅橡胶打磨掉，制得阻隔低频噪声玻璃。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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。
实施例1
先将透明镁铝尖晶石陶瓷进行切割得到5mm厚的面板层，并进行磨边处理，磨边的同时进行喷淋。
再将磨边好的面板层放入清洗液中进行清洗处理，清洗完成后进行热风循环烘干，烘干温度为130-150度。
然后取两片处理好的面板层，在面板层之间放置透明硅橡胶，然后用热压机进行热压，完成后静置20-40分钟，再进行冷冻处理，使得透明硅橡胶的厚度为0.76mm。
最后将两片面板层压合后边缘突出的透明硅橡胶打磨掉，制得实施例1的阻隔低频噪声玻璃。
实施例2
实施例2与实施例1的区别仅在于面板层的厚度切割为6mm，其它步骤与实施例1的方法相同。
实施例3
实施例3与实施例1的区别仅在于夹层透明硅橡胶的厚度设置为1.14mm，其它步骤与实施例1的方法相同。
实施例4
实施例4与实施例2的区别仅在于夹层透明硅橡胶的厚度设置为1.14mm，其它步骤与实施例2的方法相同。
实施例5
先将透明镁铝尖晶石陶瓷进行切割得到至少两片5mm厚和至少一片6mm厚的面板层，并进行磨边处理，磨边的同时进行喷淋。
再将磨边好的面板层放入清洗液中进行清洗处理，清洗完成后进行热风循环烘干，烘干温度为130-150度。
然后取两片5mm厚的处理好的面板层和一片6mm厚的处理好的面板层，按照图3所示的排布方式，其中中间的面板层1为6mm厚的，上下两面的面板层1为5mm厚的，在面板层1之间放置透明硅橡胶2，然后用热压机进行热压，完成后静置20-40分钟，再进行冷冻处理，使得透明硅橡胶的厚度为0.76mm。
最后将两片面板层压合后边缘突出的透明硅橡胶打磨掉，制得实施例5的阻隔低频噪声玻璃。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅在于将夹层透明硅橡胶换为PVB夹胶膜，其它步骤与实施例1的制备方法相同。
对比例2
对比例2与实施例3的区别仅在于将夹层透明硅橡胶换为PVB夹胶膜，其它步骤与实施例3的制备方法相同。
对比例3
对比例3为市面现有的5+6A+5双层中空玻璃，其中5是指玻璃的厚度是5mm，6指的是中空部分有6mm，字母A是air的缩写。
对比例4
对比例4为市面现有的5+6V+5双层真空玻璃，其中5是指玻璃的厚度是5mm，6指的是真空部分有6mm，字母V是vacuum的缩写。
对比例5
对比例5为市面现有的5+0.76PVB+5夹胶玻璃，其中5是指玻璃的厚度是5mm，0.76PVB指中间有0.76mm的夹胶膜，字母PVB是聚乙烯醇缩丁醛酯材料的缩写。
实验结果及讨论
将上述实施例1至实施例5所制备得到的阻隔低频噪声玻璃以及对比例1至对比例4的隔音玻璃分别进行隔声量的测试，测试结果见表1至表3所示，其中表1为不同实施例的阻隔低频噪声玻璃的隔声量测试结果，表2为PVB夹胶膜夹层制备得到的夹胶玻璃的隔声量测试结果，表3为现有中空玻璃和真空玻璃的隔声量测试结果。
表1.不同实施例的阻隔低频噪声玻璃的隔声量测试结果
Figure BDA0002713729960000081
由表1结果可知，一方面，实施例1至实施例4制备得到的阻隔低频噪声玻璃随着面板层厚度的增加，隔声量也随之提高，且在低频声音部分的隔声效果会更显著。另一方面，实施例1至实施例4制备得到的阻隔低频噪声玻璃还随着夹层厚度的增加，隔声量也随之提高，且在低频声音部分的隔声效果同样会更显著。最后，当阻隔低频噪声玻璃设置为三层时，实施例5，其隔声量最高，隔声效果最好。
表2.PVB夹胶膜夹层制备得到的夹胶玻璃的隔声量测试结果
Figure BDA0002713729960000082
由表2结果可知，采用5mm透明镁铝尖晶石陶瓷作为玻璃面板材料，中间分别用透明硅橡胶、PVB夹胶膜制得的隔音玻璃，在面板层相同的情况下，夹层为透明硅橡胶的隔音玻璃的隔声量显著大于相同厚度的夹层为PVB夹胶膜的隔音玻璃，证明透明硅橡胶阻隔低频噪声的效果优于PVB夹胶膜。
表3.与现有中空玻璃、真空玻璃和夹胶玻璃的隔声量测试结果
Figure BDA0002713729960000091
由表3结果可知，本发明实施例1得到的阻隔低频噪声玻璃的隔声量大于现有市面上的夹胶玻璃、中空玻璃和真空玻璃的隔声量，证明本发明实施例得到的阻隔低频噪声玻璃的隔声效果显著。
分析上述实验结果对比原因，现有玻璃的弹性模量为55Gpa，常用阻尼层PVB夹胶膜的剪切模量为0.84N/mm2，而本发明实施例中透明镁铝尖晶石陶瓷的弹性模量为273Gpa，所用阻尼层透明硅橡胶剪切模量为0.26N/mm2。当面板材料的弹性模量较大时，面密度更高，面板的低频模态共振更小，面板的低频隔声量也就越好。阻尼层的剪切模量较高时隔声量会更差，这是由于阻尼层剪切模量的增高使得玻璃板整个结构的弯曲强度变大，从而导致隔声量变差，因此，剪切模量低的阻尼层也可以提高夹胶玻璃的隔声量。故使用弹性模量高的透明镁铝尖晶石陶瓷作为玻璃面板材料，剪切模量低的硅橡胶作为阻尼层，制作低频隔音玻璃，其低频隔音效果远远好于现有玻璃。
以上所述仅为本发明的可选实施例，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，利用本发明说明书及附图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 (9)

1.一种阻隔低频噪声玻璃，其特征在于，包括：
至少两个面板层，所述至少两个面板层相对设置，所述面板层材料为透明镁铝尖晶石陶瓷；
夹层，所述夹层设置于所述至少两个面板层之间，所述夹层材料为硅橡胶。
2.如权利要求1所述的一种阻隔低频噪声玻璃，其特征在于，所述阻隔低频噪声的玻璃还包括：
增透膜，所述增透膜镀于所述面板层的任一面或两面。
3.如权利要求2所述的一种阻隔低频噪声玻璃，其特征在于，所述增透膜材料为氟化镁、氧化钛、硫化铅或硒化铅。
4.如权利要求3所述的一种阻隔低频噪声玻璃，其特征在于，所述增透膜的厚度为3～5um。
5.如权利要求1所述的一种阻隔低频噪声玻璃，其特征在于，所述夹层材料为加成型透明硅橡胶。
6.如权利要求5所述的一种阻隔低频噪声玻璃，其特征在于，所述夹层厚度为0.5mm～2.0mm。
7.如权利要求6所述的一种阻隔低频噪声玻璃，其特征在于，所述面板层的厚度为3mm～8mm。
8.如权利要求7所述的一种阻隔低频噪声玻璃，其特征在于，所述面板层的厚度为6mm，所述夹层的厚度为1.14mm。
9.一种阻隔低频噪声玻璃的制备方法，其特征在于，包括：
将透明镁铝尖晶石陶瓷进行切割得到需要的面板层形状，并进行磨边处理，磨边的同时进行喷淋；
将磨边好的面板层放入清洗液中进行清洗处理，清洗完成后进行热风循环烘干，烘干温度为130-150度；
取至少两片处理好的面板层，在面板层之间放置硅橡胶，然后用热压机进行热压，完成后静置20-40分钟，再进行冷冻处理；
将至少两片面板层压合后边缘突出的硅橡胶打磨掉，制得阻隔低频噪声玻璃。
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