吸音结构的制作方法
【专利说明】吸音结构 发明领域
[0001] 本发明涉及吸音结构，特别涉及具有高降噪系数特征的轻型吸音结构。
[0002] 发明背景
[0003] 吸音基板(acoustical substrates)在建筑物结构中具有多种降噪用途，以形成 音控的室内环境。吸音基板可以做成吸音板，用于墙壁、天花板(在一些情况下，制成吊顶系 统），和吸音处理品或覆盖物。理想的吸音板是具有按照测试标准诸如ASTM C423(混响室 法)或ASTM C384(阻抗管法)建立的高降噪系数(NRC)的吸音板。降噪系数提供了一种声音 百分比的相对测量值，其是吸音结构吸收或反射的百分比。降噪系数值等于或大于0.65至 1.0时，通常被视为高降噪系数，在理想情况下，这说明入射到吸音板上的声音更多地被吸 收而不是反射回室内。这些吸音板优选为自支撑式的；然而，为了能获得高的降噪系数值， 这种吸音板有时也会很沉重，结构很复杂。另外，吸音材料还需要一种较沉的周边框架，或 者内部支撑架，这些也都会增加成本和重量。这要求使用宽大的结构支撑系统来安装吸音 板，结果增加了安装成本，并限制用途和实际尺寸。
[0004] 重量轻且降噪系数高的改进的吸音基板是人们所期望的。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种轻型吸音基板，包括一个或多个基板，通常，其特征在于大致开 放式夹芯(core)和高降噪系数值。在各种实施方式中，吸音基板优选降噪系数值为大约并 包括0.5到1.00，更优选为等于或大于0.65的高降噪系数，以及最优选为等于或大于0.8的 甚高降噪系数。吸音基板的实施方式可以制成各种结构件，诸如天花板、壁板、自由悬挂吸 音处理材料，或其它产品。
[0006] 根据本发明的吸音基板通常包括内部轻型夹芯、固定到夹芯第一主面或主边 (major surface or side)上的第一饰面层(facing layer)，以及固定到夹芯的相对的第 二主面或主边上的第二饰面层。在一些实施方式中，饰面层可以是非编织的或编织的玻璃 纤维网布（scrims)。在一个实施方式中，所述夹芯可由形成多个孔格(cell)的蜂窝结构组 成。蜂窝夹芯层可以采用经树脂处理的或浸有树脂的纸制成，以减轻湿度敏感性;然而，也 可使用其它合适的纤维或非纤维材料。在一些实施方式中，第一和第二饰面层可以采用合 适的粘合剂固定到蜂窝夹芯层上，粘合剂的选择(和/或应用某种方式)应考虑阻燃和烟火 的产生，从而使蜂窝基板获得A级防火性能等级。
[0007] 根据本发明的实施方式进一步包括用两个或多个吸音基板制成的吸音结构，这些 基板永久连接在一起而形成一个复合材料结构，与采用单一基板相比，能获得更大厚度和 更高降噪系数值。对于某些用途来讲，复合材料吸音结构比较理想，在这些用途中，高度噪 声抑制和大跨距的附加刚性都是需要的。因此，某些复合材料吸音结构包括至少两个蜂窝 或其它结构夹芯、第一外纤维网布层、第二外纤维网布层、和至少一个中间纤维网布层。
[0008] 在一些实施方式中，基板的第一和第二纤维网布层设计并配置成可具有气流阻力 (airflow resistance)，使蜂窝基板可获得高的降噪系数值。所述第一和第二纤维网布层 的每一层的气流阻力可以通过如下任何结合形式来控制：（1)特种涂料涂布技术；（2)粘合 剂涂布技术;和/或(3)纤维网布层的紧密性（即孔隙度）。第一和第二纤维网布层可以是编 织的或非编织的纤维网布，这取决于预期的视觉审美和视觉效果。有利的是，具有适当设计 的气流阻力的纤维网布的使用省却了对一种其内具有孔眼的层的需要，并可设计成"声学 透明"和"光学上不透明"。
[0009]尽管为轻型的，但有利的是，蜂窝夹芯仍可为蜂窝基板提供所需要的结构刚性，从 而不再需要使用周边结构框架，后者在现有技术中为了获得高的降噪系数板而常采用的标 准模式。为此，在一些实施方式中，根据本发明的高降噪系数吸音板可以是无框架的。
[0010] 尽管使用了轻型蜂窝夹芯，但这种夹芯结构的刚性仍可提供根据本发明的高降噪 吸音基板，即使在只有一个夹芯的那些实施方式中，这种基板也可抵抗松弛下垂。有利的 是，这样，就可制成较大的吸音板(例如，4英尺X 4英尺，或更大），而支撑结构最小，从而降 低了资金和安装成本。
[0011] 在一个实施方式中，吸音基板包括具有多个开放式孔格(open cell)的大致开放 式夹芯，孔格由孔格壁形成，后者垂直于夹芯的相对的第一和第二主边，固定到夹芯第一主 边上的第一饰面层，和固定到夹芯的第二主边上的第二饰面层。第一饰面层可以是多孔的， 气流阻力在大约并包括100至7500mks rayls的范围内。
[0012] 在另一个实施方式中，吸音基板包括大致开放的夹芯，具有围绕夹芯侧边延伸的 周边边缘，所述夹芯采用由孔格壁形成的多个开放式孔格制成，所述孔格壁垂直于夹芯的 相对的第一和第二主边延伸，所述孔格壁采用纸制成，第一饰面层固定到夹芯的第一主边 上，以及第二饰面层固定到夹芯的第二主边上。第一和第二饰面层均为多孔的，其气流阻力 在大约并包括100至7500mks rayls的范围内。
[0013] 在另一个实施方式中，吸音结构包括(i)第一基板，包括具有多个开放式孔格的大 致开放的第一夹芯，开放式孔格由孔格壁形成，所述孔格壁垂直于所述第一夹芯的相对的 第一和第二主边延伸，第一饰面层固定到第一夹芯的第一主边上，其中，第一饰面层为多孔 的，气流阻力在大约并包括100至7500mks rayls的范围内，以及(ii)第二基板，包括具有多 个开放式孔格的大致开放的第二夹芯，开放式孔格由孔格壁形成，所述孔格壁垂直于所述 第二夹芯的相对的第一和第二主边延伸，第二饰面层固定到第二夹芯的第二主边上。在第 一和第二基板之间设置有夹层，所述第一和第二基板结合到夹层的相对两边上。
[0014] 附图简要说明
[0015] 下面结合附图，介绍本发明示例性实施方式的特性，附图中相同部件采用相同符 号标识，附图如下：
[0016] 图1为根据本发明的吸音基板的分解侧视图；
[0017] 图2为图1的装配视图；
[0018] 图3为图1所示夹芯部分的沿III-III线剖开的横向剖面图；
[0019] 图4为第一种交替布置的夹芯孔格构型的俯视图；
[0020] 图5为第二种交替布置的夹芯孔格构型的俯视图；
[0021] 图6为多层复合材料吸音结构的侧视图，该结构采用图1所示多个夹芯，具有外饰 面层和位于夹芯之间的夹层；
[0022] 图7为曲线图，示出了降噪系数与频率的关系，其与本发明吸音基板的测试和孔格 不同高度和尺寸相关；以及
[0023] 图8为图表，示出了各种吸音基板和多层吸音结构的降噪系数的测试结果。
[0024] 所有附图都是示意性的，不一定成比例。在一个附图中给出的标号的部件可被认 为是其它附图中出现的相同部件，为了简洁起见，这些部件不再给出标号，除非采用不同部 件标号特别标识并在本文中予以说明。
[0025]实施方式的具体说明
[0026] 下面参照示例性实施方式说明和描述本发明的特性和益处。这样示例性实施方式 的描述应结合附图阅读，这些附图被认为是整个书面发明说明的组成部分。在介绍本文所 公开的实施方式中，任何有关方向和方位的参照都仅仅是为了便于介绍，决不是限定本发 明的范围。相对术语，诸如"下面的"，"上面的"，"水平的"，"垂直的"，"在…上方"，"在…下 方"，"上"，"下"，"顶部"和"底部"及其派生词（例如，"水平地"，"向下地"，"向上地"等)都应 视为是指当时所述的或所讨论之附图所示的方向。这些相对术语都只是为了叙述方便，并 不要求装置应按具体方向来制造或操作使用。术语，诸如"依附"、"附着"、"连接"、"联接"、 "互联"以及类似术语系指结构件通过中间结构件直接或间接地彼此相互固定或连接的一 种关系，以及移动或刚性连接形式或连接关系，除非另有明确描述。为此，本发明显然不应 限定在这些示例性实施方式上，这些实施方式说明了特征的一些可能的非限定性的结合形 式，这些实施方式可能独立存在或以特性其它结合形式存在。
[0027] 图1和图2示出了本发明的吸音基板的一个实施方式，分别为分解示意图和装配示 意图。吸音基板20包括内夹芯22、连接到夹芯第一主边26上的第一外饰面层24,和连接到夹 芯的相对的第二主边30上的第二外饰面层28。在一些实施方式中，但不限于此，第一主边26 可以是暴露于建筑物空间或室内环境下的正面一边，而第二主边30则是基板安装后隐藏而 看不见的背面一侧。吸音基板进一步包括沿夹芯22周围延伸的外围侧边32,这些侧边一起 形成了基板的周边边缘31，其进而确定了长度和宽度。在一个实施方式中，周边边缘可以是 图2所示的正方形或长方形边缘形状。可以提供其它合适的边缘形状。
[0028] 夹芯
[0029]参照图1至图3,内夹芯可以在构型上是蜂窝结构，其具有多个相互连接的孔格壁 32，构成多个开式孔格36。孔格壁34在高度上在大体垂直于外饰面层24，28的所述外饰面层 之间垂直延伸。孔格36形成夹芯22的通孔，垂直延伸穿过吸音基板20并垂直于外饰面层2