TWI670404B - 複合式吸音板 - Google Patents
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Abstract
一種複合式吸音板，包括：至少一網材，前述網材上貫穿形成複數個均勻分布的細孔；至少一與上述網材結合的板材，前述板材上貫穿形成複數個孔徑大於前述細孔的孔洞；前述板材至少部分遮蔽上述細孔，且遮敝後的開孔率是介於0.50%至10.13%，藉此，本發明藉由形成複數孔洞的板材與形成複數細孔的網材之簡單結構達到良好吸音效果；同時，方便清潔亦不易損壞；降低生產成本和實施技術的技術門檻，並能依使用環境調整吸音技術的規格，富於使用彈性。
Description
一種吸音板，尤其是一種複合式吸音板。
聲音訊號對人類正常生活十分重要。現代人卻往往暴露於許多會損害人類健康的生活噪音中。人類透過耳蝸內敏感的毛細胞感受外界振動並傳送至大腦解讀為聲音訊號。不過，毛細胞無法再生，一旦受損便無法回覆。另一方面，聲音亦會影響人類的血壓、心理等身體狀態。因此，如何適當控制環境的聲音，減低對於身體造成傷害的噪音，並且增進生活品質，就成為一重要課題。
吸音的效果好壞，一般是用吸音率來標示。吸音率的定義，是入射聲源經過吸音後減少的聲音比率。目前量測吸音率的技術依據ISO354、CN9056、ASTM-C423等標準，可以採用迴響室，測定聲音餘響衰減的時間(RT60)，再經迴響公式換算後得材料的吸音率。尤其因為人類的聽覺，即使聽力極佳的人，也僅限於20至20,000Hz間的頻率範圍，一般強調吸音效果也多是以此一聲音頻率範圍作為探討的重點。
要達到吸音的效果，目前常見的有下列幾種手段：一種是由共振結構吸收聲能，利用貫穿形成大量穿孔的板狀材料構成規律穿孔的穿孔板，將穿孔板裝設於硬壁上，使其與硬壁之間形成空氣層，聲波透過穿孔進入空氣層，並且在其中往返振盪，能量逐漸被穿孔板或硬壁吸收，以 達到吸收聲音的效果。但是聲波需要經過較長時間的往返振盪，才會逐漸被吸收，而且也會有部分聲波再次從穿孔板和硬壁間的空氣層，重新穿過穿孔板而回到室內，使得此種結構的吸音效果較差。
另外一種常見的吸音技術，是如圖1所示，在穿孔板91後方額外增加設置一層多孔質材料93，這類多孔質材料，一般是利用纖維狀材料、毛、或石棉等高分子發泡材料所形成的多孔質材料吸音，讓聲波進入多孔質材料中振盪，藉由疏密波在不規則的孔洞間隙中穿梭，空氣分子在多次的壓縮、膨脹後，能量逐漸被多孔質材料93所吸收，空氣分子所攜帶的聲音能量逐漸減少而使聲音消散。但多孔質材料93具有不規則的微小孔隙，一旦有灰塵或油污等沾汙附著後，就難以清除，在使用上不易清潔與維護；同時，因為需要一定厚度才能產生作用，因此在安裝上會佔據相當的空間。
隨後有業者提出在多孔質材料表面全面性包覆薄膜的技術，改善多孔質材料難以清潔與維護的缺點。例如以氟化薄膜包覆石棉多孔質材料，作為高架道路兩側的隔音牆內層，以吸收交通噪音並防止髒汙大量沾附污染、或因環境侵蝕而產生的材料劣化，藉以延長多孔質材料的壽命。然而，這類薄膜材料往往會大幅降低或阻礙多孔質材料的吸音效果，使得多孔質材料的優勢不再。
此外，由於馬大猷先生提出一種微孔吸音理論，使得單獨採用金屬板，並且在金屬板上形成大量微小孔洞，也可以作為吸音之用。目前市面上也有廠商採用單純金屬板材，並且在金屬板上密集開設例如0.04毫米(mm)的微小開孔作為微孔吸音板。不過，受限於微孔吸音板的開孔孔 徑甚小，要同時大量形成如此穿孔，必須採用對應的尖細沖頭下壓，藉以穿破金屬板而形成微孔，模具上的大量尖細沖頭在沖壓過程中極易損壞，使得模具更換的頻率極高，模具成本因此大幅上升；而穿刺不成功的金屬板將成為廢品，產出良率因而下降，產出效率也無法提高。種種因素使得微孔吸音板製造成本無法降低。
對於上述現有技術的種種不理想之處，如果能減少吸音裝置的體積尺寸，簡化產品結構，降低製造成本，提昇產品良率和產出效率，並且讓吸音裝置易於清潔維護，又不會降低吸音效果，將有助於降低生活環境中的噪音，提高人類生活品質。
本發明之一目的是在提供一種複合式吸音板，利用大小相異的孔徑，藉由簡單的網材與板材結合，達成良好的吸音效果。
本發明之另一目的在提供一種複合式吸音板，藉由簡單的結構，有效提升產品良率，大幅降低製造成本。
本發明之又一目的在提供一種複合式吸音板，藉由簡單的結構，有效降低清潔維護的困難度，確保維養的便利性。
本發明之再一目的在提供一種複合式吸音板，可以藉由在網材上壓印或印刷等方式，簡化製程，大幅提升產出效率，利於大量生產。
本發明所揭露的複合式吸音板，包括：至少一網材，包括複數絲線，並且共同織造而形成有複數細孔；至少一與上述網材結合的板材，前述板材上貫穿形成複數個孔徑大於前述細孔的孔洞；前述板材至少部分遮蔽上述細孔，且遮敝後的開孔率是介於0.50%至10.13%。
藉由上述結構，本發明的複合式吸音板，可以由形成複數孔洞的板材與複數絲線織造成複數細孔的網材相互結合，藉由簡單的結構達到良好吸音效果；同時，由於板材與網材的結合結構簡單，不僅易於生產而使產出效率及產出良率都可提升，且方便清潔亦不易損壞；進而，本發明之複合式吸音板效果理想，亦兼顧使用環境的彈性，易於維護與清潔，並且減少占據的空間；最後，降低生產成本和實施技術的技術門檻，並能依使用環境調整吸音技術的規格，富於使用彈性。
1、1’、1”‧‧‧複合式吸音板
11、11’、11”‧‧‧網材
111、111’、111”‧‧‧細孔
13、13’、13”‧‧‧板材
131、131’、131”‧‧‧孔洞
93‧‧‧多孔質材料
91‧‧‧穿孔板
圖1為一種先前技術的立體圖，用於說明現有吸音板的結構。
圖2為本發明第一較佳實施例的立體圖，用於說明複合式吸音板之結構。
圖3為圖2的部分立體放大圖，用於說明孔洞與細孔結構及其組合排列方式。
圖4為本發明第二較佳實施例的立體圖，用於說明吊掛於空中的複合式吸音板。
圖5為圖4的爆炸圖，用於說明複合式吸音板的細孔、孔洞與組成。
圖6為本發明第三較佳實施例的立體圖，用於說明用作吸音壁的複合式吸音板。
圖7為圖6的部分立體放大圖，用於說明複合式吸音板的組成以及孔洞排列方式。
圖8為本發明的複合式吸音板在不同遮蔽後開孔率情況下的吸音率測試比較結果。
圖9為單純的穿孔板以及單純的金屬網的吸音率測試比較結果。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚呈現；此外，在各實施例中，相同之元件將以相似之標號表示。
本發明複合式吸音板第一較佳實施例，請一併參照圖2至圖3所示，以裝設於室內的複合式吸音板1為例，是包括一片例如由不鏽鋼線編織而成的金屬網，由於編織成形的金屬網上遍佈孔徑大小為例如0.109mm的細孔111，因此依照一英吋內所具有的孔目數150平方計算，此實施例的金屬網總細孔數約為22500個，而此種金屬網，在此定義為一網材11，由於孔徑過大，此種網材在單獨存在時，在人類聽覺的主要頻率範圍中，吸音率都低於百分之卅，尤其因為屬於編織網的結構，除網線以外部分均為通氣開孔，開孔率明顯偏高，因此並不屬於前述微孔吸音理論的範圍。
相對有一片木板結合至上述金屬網，在此將木板定義為一板材13，在本例中是以黏著的方式組合，且木板上不均勻開設有多個孔洞131，每一孔洞131的孔徑約為0.8至1mm，大於前述網材11的細孔111，由於孔徑過大，也更不符合前述微孔吸音理論，且實驗發現其在人類聽覺的主要範圍中的吸音率，大部分也都低於百分之四十。雖然本例中的複合式吸音板1是平面造型，但也可以改為曲面或是其他形狀而無礙。且本例中的細孔111是由金屬絲交叉編織構成的貫穿孔，但熟悉此技術領域人士，可以輕易替換為例如擴張網或其他方式形成上述細孔的各種類似板材。
由於網材11和板材13相互緊密黏著，網材11上的細孔111大部分被板材13所遮蔽，僅有部分細孔111恰好對應於板材13上的孔洞131而 被暴露。當固定板材13的孔徑和開孔率，而改變網材的孔徑時，隨著網材11中細孔111的孔目數改變，本實施例的複合式吸音板1藉由迴響室測試推算所得的數據顯示，在人類聽覺的主要頻率範圍中，可以達成在各頻率吸音率全數高於百分之卅的功效，且僅少數情況吸音率低於百分之四十，尤其是當孔目數增高至300時，一平方英吋將有九萬個細孔，孔徑縮小為0.049mm，在上述主要頻率範圍內的各頻率，吸音率均可提高至百分之五十以上。
再如圖8所示，當反向固定金屬網的孔目數而改變板材的開孔率時，無論板材13最後結合並遮蔽細孔111後的開孔率是低至0.5%或2.72%，均可大致在聽覺的主要範圍達成百分之四十至五十的吸音率；即使是開孔率高達10.13%，還可以確保在各頻率範圍的吸音率至少有百分之卅。相較於單獨的板材或網材，僅能在少數頻率範圍具有超過百分之卅的吸音率，絕大部分都不能具備吸音效果，本發明將圖9所示兩種原本幾乎無法聲稱具備吸音效果的材料相互結合，確實可以大幅改變其對於聲音的吸收特性，藉由業界早已排除的簡易結構，達成良好的吸音效果。
由於板材13的孔徑大小嚴重影響製造良率和產出效率，因此，當本案的板材13上孔洞的孔徑是以0.3至2.5mm為準，相較於現有微孔金屬吸音板所需求的0.04mm孔徑，板材13的製造良率和產出效率明顯提高，模具的損耗也大幅降低，而板材13與網材11結合後的開孔率是介於0.50%至10.13%之間，製造技術相當成熟。且由於本例中，搭配的後方金屬網屬於目前所謂的篩網，製造技術也相當成熟，唯從未被應用於吸音技術領域，因此將兩者進行搭配組合，達成良好吸音效果，恰為目前技術所欠缺的研究方向。
在本例中，板材13的孔洞131是規則排列地成形於前述板材13上，當然，即使改變排列方式，甚至不規則地設置，也無礙於本案的實施。當然，熟知本技術領域技術人士可知，增加吸音板的片數可以進一步提高吸音效果，但僅需單一片本發明所揭露的複合式吸音板，即可達成良好的吸音，和沒有設置吸音板的情況產生顯著差異。
本發明之第二較佳實施例，如圖4及圖5所示，是應用於例如大型室內游泳池等公眾場所，由於四周會以玻璃等作為牆壁，並不適合直接將吸音板安裝於玻璃上，因此本例以吊掛方式，將本發明之複合式吸音板1’設置於室內的天花板下方，尤其為避免網材11’直接面對外側而易遭受撞擊刮損，本實施例中複合式吸音板1’是以兩片板材13’夾制一片網材11’的方式結合。
於本例中，無論是網材11’或板材13’都是採用鋁金屬為材料，因鋁金屬密度較低，方便吊掛於空中，並且鋁材的表面在氧化後會自動形成三氧化二鋁的保護層，可以避免潮濕環境所造成的持續性侵蝕，是使用在公共設施的理想材料；由於板材13’的孔洞131’孔徑尺寸選擇在0.8至1mm的範圍，因此採用沖壓方式不會輕易損傷沖頭，也不像沖壓微孔時，被沖破的孔洞易起毛邊而難以處理。兩側的板材13’則藉由例如鉚釘將中間的網材11’夾制其中，一方面兩側的板材13’上的孔洞131’彼此對應設置，使得中央的網材11’細孔111’當中，對應於孔洞131’的部分被暴露，達成複合式吸音板1’的複合孔；另方面也使得整體組合易於安裝及清理維護；尤其是金屬材質的板材和網材，讓本案的複合式吸音板同時可具備防火功效。
本發明第三較佳實施例，請參照圖6和圖7所示，是以高分子 聚合物絲，例如塑膠材質的PVC絲線彼此交錯放置，以加熱至塑膠絲些微熱融的方式讓交錯位置彼此沾黏，網材11”上也因此形成大量的細孔111”，而成形為本例中的網材11”；不過，熟知此技術領域者也可以輕易以PP、PE、尼龍網、特多龍、或聚脂纖維等材料替代；並隨後在網材11”上大量且均勻地利用例如印刷等方式，塗佈黏稠狀的高分子ABS樹脂材料，並且將大部分的細孔111”填滿，隨後經由紫外線照射或經加熱等方式，使得樹脂材料固化，讓網材11”上形成硬質的樹脂層，構成本實施例的板材13”，讓板材13”一體化地結合至網材11”；除此，熟知此技術領域之人可以EVA、PS、PET、SAN、PF、EP、UF或MF替換；樹酯材料除大部分被樹脂材料填滿遮蔽的細孔111”外，還是留有例如3%的細孔111”尚未被樹脂層遮蔽而暴露於外，此部分就構成為本例中的孔洞131”。
因此在本例中，是以樹脂層滲入塑膠絲所構成的網材中，形成一個一體成形的複合式吸音板1”，並且可以藉由常見的建築材料如螺栓而固定至距離牆壁一微小距離處，藉以在複合式吸音板1”和牆壁間，再構成一空氣層，進一步容許聲波在其中往返振盪而被吸收。尤其是用採用熱固性高分子材料樹脂，還可以提供進一步的造形變化。藉此達成本發明的上述目的，降低複合式吸音板的製造成本及難度，提高維養的方便性，讓市場接受度進一步提升。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，不能以此限定本發明實施之範圍，如熟悉本技術領域人士所能輕易理解，前述網材亦可利用諸如平織或點焊等類似方式成形，均無礙於本發明之實施。故凡是依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾， 皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
Claims (9)
- 一種複合式吸音板，包括：至少一網材，包括複數絲線，並且共同織造而形成有複數細孔；至少一與上述網材結合的板材，前述板材上貫穿形成複數個孔徑大於前述細孔的孔洞；前述板材至少部分遮蔽上述細孔，且遮敝後的開孔率是介於0.50%至10.13%；其中上述網材的孔徑是介於0.049毫米至0.109毫米之間。
- 一種複合式吸音板，包括：至少一網材，包括複數絲線，並且共同織造而形成有複數細孔；至少一與上述網材結合的板材，前述板材上貫穿形成複數個孔徑大於前述細孔的孔洞；前述板材至少部分遮蔽上述細孔，且遮敝後的開孔率是介於0.50%至10.13%；其中上述網材每一平方英吋的孔目數是介於22500至90000個之間。
- 一種複合式吸音板，包括：至少一網材，包括複數絲線，並且共同織造而形成有複數細孔；至少一與上述網材結合的板材，前述板材上貫穿形成複數個孔徑大於前述細孔的孔洞；前述板材至少部分遮蔽上述細孔，且遮敝後的開孔率是介於0.50%至10.13%；其中上述板材的上述孔洞的孔徑是介於0.3至2.5mm之間。
- 如申請專利範圍第3項所述的複合式吸音板，其中上述板材的上述孔洞的孔徑最佳是介於0.8至1mm之間。
- 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述的複合式吸音板，其中形成上述細孔的上述絲線是複數金屬絲。
- 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述的複合式吸音板，其中形成上述細孔的上述絲線是複數高分子聚合絲。
- 如申請權利範圍第6項所述的複合式吸音板，其中上述高分子是選自PP、PE、PVC、尼龍網、特多龍、聚脂纖維的集合。
- 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述的複合式吸音板，其中上述板材是至少一種固化成形結合於上述網材的樹脂層，藉此遮蔽部分前述細孔，並裸露部分上述細孔而形成上述孔洞。
- 如申請權利範圍第8項所述的複合式吸音板，其中上述樹酯材料是選自ABS、EVA、PS、PET、SAN、PF、EP、UF、MF的集合。
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