[发明专利]一种多孔吸声材料及其加工方法

说明书

技术领域

本发明属于环境材料技术领域，设计一种吸声材料，具体涉及一种多孔吸声材料及其加工方法。

背景技术

随着现代工业发展以及人们生活水平的提高，人们对声音、环境的要求也越来越高。噪声污染与大气污染、水污染并列为全球三大污染，已成为一个急需解决的世界性难题。在这种背景下，开发高效环保的吸声材料尤为重要。目前根据吸声的机理将吸声材料分为以下三类：（1）共振吸声结构材料；（2）多孔性吸声材料；（3）其他吸声结构，主要有空间吸声体、吸声尖劈结构、帘幕吸声体等。

各种穿孔板、狭缝板背后设置空气层形成的吸声结构,均属于空腔共振吸声结构。共振吸声结构可以克服多孔性吸声材料在低频范围吸声性能不好的缺陷。但是，共振吸声结构的最大的缺点是吸声频带比较窄，当在共振频率区域附近，吸声系数很高，但当远离共振频率，其吸声系数迅速降低。

另一种常用的吸声材料是多孔吸声材料，其结构特征是材料内部具有大量微孔或间隙,而且孔隙细小且在材料内部均匀分布。由于高频声波可使空隙中的空气质点振动加快，空气与孔壁的热交换也加快，这就使多孔性吸声材料具有良好的高频吸声性能。多孔吸声材料主要分为：有机纤维材料、无机纤维材料、金属吸声材料和泡沫材料四大类。有机高分子材料由于具有粘弹及内阻尼特性，有利于将阻尼和其他吸声机制同时引人吸声材料中，产生协同作用，改善其吸声性能，现被广泛应用于吸声降噪领域。高分子发泡材料是当前大规模应用的吸声隔热材料，实际应用的主要是聚氨酯和聚苯乙烯泡沫塑料，但发泡塑料存在强度低，结构控制比较困难，低频(<500Hz)吸声性能较差等问题。

早期使用的吸声材料主要为植物纤维制品，如棉麻纤维、毛毡、甘蔗纤维板、木质纤维板、水泥木丝板以及稻草板等有机天然纤维材料；之后无机纤维材料问世，如玻璃棉、矿渣棉和岩棉等。泡沫吸声材料的制备方法可分为直接法(发泡法)和间接法等。所谓直接法，就是利用发泡剂直接在熔融金属中发泡，或者利用化学反应产生大量气体在制品凝固时减压发泡。间接法是以高分子发泡材料为基材，采用沉积法或喷溅法使之金属化，然后加热脱出基材并烧结。除以上方法外，制备泡沫金属的方法还有渗流铸造法、粉末冶金法、电沉积法等。

综上所述，传统有机和无机纤维多孔吸声材料，由于性脆易断，受潮后吸声性能下降严重等原因，适用范围受到很大的限制。对于金属类吸声材料，虽然其性能优越，但制作成本高、质量重，还有待进一步发展。而共振吸声结构吸声频带窄。因此，迫切需要兼有高低频吸声功能、综合性能优异的新型的多孔吸声材料，并且要求生产成本低，加工工艺环保。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种高低频吸声性能良好、加工容易且成本低的多孔吸声材料。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种兼有高低频吸声功能、综合性能优异的多孔吸声材料的加工方法，具有加工方便、工艺环保且成本低的特点。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种多孔吸声材料，其特征在于是由若干层具有微通道结构的片材经组合、叠加粘贴而成，其上开设有与叠加粘贴后的片材相竖直的多个开孔，其中每层微通道片材的内部排列着多个平行的微通道，相邻的两层微通道片材之间的微通道的方向相互呈不同的角度。

作为优选，所述微通道片材的厚度为0.8～2mm，所述微通道的平均水力直径为100～400μm，相邻的两层微通道片材之间的微通道的方向相互垂直。

作为改进，所述微通道片材是以热塑性塑料为原料经挤压成型的，所述开孔分为两种，一种是用激光打孔机打孔形成微孔，或者，另一种是机床打孔形成穿孔；其中采用激光打孔机打孔形成的微孔的孔径为0.3～0.8mm，微孔与纵向平行排列的微通道相互贯通，打孔率为1～5%，得到的结构类似于多孔发泡材料；采用打孔机打孔的穿孔的孔径为1～5mm，打孔率为1～5%，得到的结构为微穿孔板结构。

最后，所述微通道片材是由低密度聚乙烯材料加工而成，但不限于聚乙烯材料。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种多孔吸声材料的加工方法，其特征在于所述加工方法包括以下步骤：

1）挤出成型：以热塑性塑料为原料，经微通道片材挤出装置导入微量气体挤出成型得到内含微通道结构的塑料片材或板材雏形；

2）将上述得到的塑料片材或板材雏形经拉伸冷却定型、切割收取得到微通道片材；

3）对微通道片材进行不同的组合、叠加和粘贴，得到多层结构材料，其中相邻两层微通道片材之间微通道的方向呈不同的角度；