[发明专利]一种泡沫塑料穿孔吸声板材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸声材料及其制备方法，特别是关于一种泡沫塑料穿孔吸声板材及其制备方法。

背景技术

声波通过媒质或入射到媒质分界面上时的声能减少的过程，称为吸声或声吸收。任何材料或结构，由于它的多孔性、薄膜作用或共振结构，对入射声能或多或少都有吸声能力，具有较大吸声能力的材料(通常，平均吸声系数超过0.2的材料)，称为吸声材料。工程上有吸声作用并有应用价值的吸声材料，主要是多孔性吸声材料。

多孔性吸声材料的构造特征是：材料从表到里具有大量的互相贯通的孔隙；它的吸声机理是：当声波入射到材料表面后，一部分声波从多孔材料表面反射，另一部分声波透射进入多孔材料，进入多孔材料的这部分声波，引起多孔性吸声材料内部的空气振动，由于多孔性材料中空气与孔的摩擦和粘滞阻力等，将一部分声能转化为热能，此外声波在多孔性吸声材料内经过多次反射进一步衰减，当进入多孔性材料内的声波再返回时，声波能量已经衰减了很多，只剩下小部分的能量，大部分则被多孔性吸声材料损耗吸收掉，泡沫是常见的多孔性吸声材料之一。多孔性吸声材料本身主要吸收中高频声，对低频声吸收较差，常常是结合吸声结构设计，利用共振吸声原理来解决中低频声的吸收问题。

典型的单个共振吸声器模型是亥姆霍兹共振器，如图1所示，它的吸声原理是：空气从一个直径为D的小开口11处进入，通过一段长为L的孔颈12后，进入到一个体积为V的大的容器空腔13中，空气在此流通过程中，与孔颈12内壁面振动摩擦，由于粘滞阻尼和导热的作用，会使声能损耗，它的声学作用是一个声阻。试验证明，共振器吸声系数随频率而变化，当入射声波的频率接近共振器的固有频率时，孔颈12内的空气柱产生强烈振动，在振动过程中，由于克服摩擦阻力而消耗声能，最高的吸声系数出现在共振频率处；反之，当入射声波频率远离共振器固有频率时，共振器振动很弱，因此吸声作用很小。共振频率与共振器小开口11的直径D(也可化解为截面积)成正比，与孔颈12的长L和大空腔13的体积V成反比。

由此可见，在共振吸声器中，构建一个小的开孔，孔通过一定长度的孔颈与一个具有一定体积的空腔相连的结构，是共振吸声器的关键。利用上述共振吸声器的吸声原理组合设计的穿孔吸声体，最常见的应用是穿孔板。有研究指出泡沫材料与穿孔结构的有效组合，可提高其吸声性能，例如，泡沫塑料基材的穿孔率约为3％时，吸声效果最高出现在800～3200Hz频率范围内，可有效改进泡沫型材的吸声频率特性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提出一种能有效提高中低频吸声性能的泡沫塑料穿孔吸声板材。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种泡沫塑料穿孔吸声板，其特征在于：它包括一泡沫塑料板，所述泡沫塑料板上开设有若干通孔，每个所述通孔中安装一个硬性管件，所述硬性管件的两端管口与大气相通，所述硬性管件的管壁上开设有若干小孔，所述小孔与所述硬性管件的内腔相通。

安装有所述硬性管件的所述泡沫塑料板的开孔率为1％～5％。

所述通孔在所述泡沫塑料板上的排列是正方形或三角形排列方式之一。

所述硬性管件的管内径不大于1mm。

所述硬性管件管壁上开设的所述小孔距所述硬性管件的两端管口留有一定距离。

一种制备如权利要求1所述的泡沫塑料穿孔吸声板的方法，其特征在于：它包括以下步骤，

(1)材料选择：所述泡沫塑料板选择为聚氨酯、酚醛、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、脲醛或聚氧化乙烯材料之一制成的平板，所述硬性管件选择为金属或硬质塑料材料之一制成的管件；

(2)所述硬性管件的加工：所述硬性管件的内径加工为不大于1mm，在所述硬性管件的管壁上开设若干与所述硬性管件内腔相连通的小孔，所述小孔距管口留有一定距离；

(3)所述泡沫塑料板的加工：所述泡沫塑料表面加工平整，其上开设若干通孔；

(4)组装：将所述硬性管件紧密配合安装到所述泡沫塑料板上的所述通孔内，所述硬性管件的两管口与外界相通；安装所述硬性管件的所述泡沫塑料板的开孔率为1％～5％；

(5)修整：打磨表面，使表面平整，清理所述硬性管件的两管口使其与外界相通。

其中，所述硬性管件紧密配合安装到所述泡沫塑料板上的通孔内的方法有两种：一，如果所述通孔的开孔尺寸比所述硬性管件的外径略小，所述通孔与所述硬性管件紧密配装；二，如果所述通孔的开孔尺寸比所述硬性管件的外径略大，所述硬性管件管壁上的小孔与所述硬性管件的管口间的距离处涂粘合剂后插入到所述通孔中。