吸音隔音耳塞及其制作方法与流程

本发明涉及一种吸声隔声装置及其制作方法，具体涉及一种仿亥姆霍兹共振器耳塞及其制作方法。

背景技术：

目前所用的吸音隔音耳塞，通常都是由普通吸音材料，如棉纤维等组成，用料对于普通声音具有一定的隔音效果，但是对于较大的高分贝噪音不具有隔音作用，噪声声波仍可通过耳塞传入耳膜，对耳膜造成危害。

亥姆霍兹共振器吸声作为一种有效的低频噪声控制措施和方法而被广泛的运用，当声音亥姆霍兹共振器的位置时，当共振器内部空气受到外界波动的强制压缩时，管道内的空气会发生振动性的运动，而空腔内的空气对之产生恢复力，声波能量会在共振器中被消耗掉，目前，对亥姆霍兹共振器最常用的改进方式是改变其几何参数，如颈部长度、横截面积，以及腔体体积等。

此外，现在绝大多数耳塞都是通过隔绝声波来达到隔音目的，这种隔音都是被动隔音，效果有限，如果使用吸音材料再配合相关制作工艺就可以制作出主动吸音防噪的耳塞。

静电纺纳米多孔材料的优良吸声性能源于其微纳米结构，使之在极小的厚度下也能达到和常规厚度的普通吸声纤维材料相近的流阻和吸声效率；特别是常规吸声材料难以吸收的低频波段的能量，同时大大提高了吸声频率的带宽。多孔材料吸音效果重要受孔径大小，孔数量和孔通透程度影响。一般而言，孔径越小，孔数量越多，孔通透连接越多，吸音效果越好。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种吸音隔音耳塞，其适用于处理不同的噪音环境，具有消音频率广、吸声效果好等优点。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种吸音隔音耳塞，其结构包括弹性外壳和外壳夹层两部分，弹性外壳采用仿亥姆霍兹共振器外形，由一腔体一颈部组成，外壳夹层内填充有多孔吸音材料。

优选的，外壳腔体内直径d的取值范围为0.4-1.2cm。

优选的，外壳腔体夹层厚度r的取值范围为0.3-0.5cm。

优选的，弹性外壳颈部内直径d的取值范围为0.4-0.8cm。

优选的，弹性外壳颈部长度l的取值范围为0.3-1cm。

优选的，所述多孔吸音材料包括纳米微球与纤维两部分，所述纳米微球的数量约为6×10⁸个/cm2，单个纳米微球直径为3-15μm，纳米微球上的孔数量为300-800个，孔直径为80-1500nm，纤维直径为100-700nm。

本发明还提供了一种吸音隔音耳塞的制作方法，包括以下步骤：

s1：在棕色磨口瓶中以质量为单位配制纺丝溶液，溶剂为四氢呋喃和n-n二甲基甲酰胺，溶质为聚苯乙烯，实验环境温度为15-20℃，相对湿度为50-60％，把配置好的溶液放在磁力搅拌器上匀速搅拌2-4h，至溶液均匀,制得的纺丝溶液；

s2：将步骤s1配置好的纺丝溶液倒入注射器中，将注射器固定在注射泵上，注射器喷射口和实验接收板分别连接直流高压电源的正负极，接收板用铝箔覆盖，打开注射泵调节流量，待溶液缓慢流出后打开高压电源并调节电压开始纺丝实验，实验结束后，调零高压电源并切断电源，取下接收板铝箔上收集多孔吸音材料；

s3：采用弹性硅胶或乳胶材料制作仿亥姆霍兹共振器外壳；

s4：将s2制得的多孔吸音材料填充在s3制作仿亥姆霍兹共振器外壳夹层(2)中，制得吸音耳塞。

优选的，步骤s1中四氢呋喃与n-n二甲基甲酰胺质量配比为3：1。

优选的，步骤s1中纺丝溶液浓度为30-35wt％。

优选的，步骤s2中工艺参数为：注射器喷射口内径为0.7mm，容量为10ml，接收板和注射器喷射口之间的距离为20-35cm，电压调节范围为5-20kv，流速范围为0.3-0.8ml/h，注射器喷射口内径为0.7mm，容量为10ml。

本发明的有益效果在于：采用仿亥姆霍兹共振器形状外壳并填充制备的多孔纳米微球制作仿亥姆霍兹共振器外观的耳塞，通过调节新型吸音耳塞外形尺寸和多孔吸音材料纺丝参数以适用于处理不同的噪音环境，具有消音频率广、吸声效果好等优点，同时提供了最适宜制备多孔吸音材料的原料配比和实验条件，操作方便、控制简单、工艺流程短。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明提供的一种吸音隔音耳塞结构示意图；

图2为多孔吸音材料电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参见图1，本发明一实施例所示的一种吸音隔音耳塞包括外壳1和外壳夹层2两部分，外壳1是仿亥姆霍兹共振器外形，由一圆球形腔体一颈部组成，外壳夹层2内填充有多孔吸音材料。所述多孔吸音材料电镜图如图2所示。在本实施例中，外壳1的材料为弹性硅胶或乳胶材料。外壳腔体内直径d的取值范围为0.4-1.2cm。颈部开口相对的外壳腔体夹层厚度r的取值范围为0.3-0.5cm。外壳颈部内直径d的取值范围为0.4-0.8cm。外壳颈部长度l的取值范围为0.3-1cm，所述多孔吸音材料包括纳米微球与纤维两部分，所述纳米微球的数量约为6×10⁸个/cm²，单个纳米微球直径为3-15μm，纳米微球上的孔数量为300-800个，孔直径为80-1500nm，纤维直径为100-700nm。

下面通过三个具体实施例举例说明上述吸音隔音耳塞的制备方法。

实施例1

s1：以质量为单位在棕色磨口瓶中配置纺丝溶液溶剂，

在棕色磨口瓶中以质量为单位配制纺丝溶液溶剂，溶剂为四氢呋喃和n-n二甲基甲酰胺，溶剂质量配比为四氢呋喃：n-n二甲基甲酰胺＝3：1,称取聚苯乙烯作为溶质，配制纺丝溶液，把配置好的溶液放在磁力搅拌器上匀速搅拌3h，控制实验环境温度和相对湿度，至溶液均匀,配制溶液浓度为30wt％纺丝溶液；

s2：将步骤s1配置好的纺丝溶液倒入喷射口内径为0.7mm，容量为10ml的注射器中，将注射器固定在注射泵上，注射器喷射口和实验接收板分别连接直流高压电源的正负极，接收板用铝箔覆盖，接收板和喷丝头之间的距离调节为35cm，控制实验环境温度在20℃左右，相对湿度在55％左右，调节纺丝时电压10kv，流速为0.4ml/h，实验装置检查无误后打开注射泵调节流量，待溶液缓慢流出后打开高压电源并调节电压开始纺丝实验。待实验结束后，调零高压电源并切断电源，然后取下接收板铝箔上收集到的纤维和纤维膜制品得到所需的多孔吸音材料。

s3：以具有弹性的硅胶为材料以d为0.4cm，d为0.4cm，l为0.3cm,r为0.3cm按图1所示的示意图制作弹性外壳。

s4：将制得的新型吸音材料按图1所示的示意图填充在夹层2中，制得吸音耳塞。

实例2

s1：以质量为单位在棕色磨口瓶中配置纺丝溶液溶剂，在棕色磨口瓶中以质量为单位配制纺丝溶液溶剂，溶剂为四氢呋喃和n-n二甲基甲酰胺，溶剂质量配比为四氢呋喃：n-n二甲基甲酰胺＝3：1,称取聚苯乙烯作为溶质，配制纺丝溶液，把配置好的溶液放在磁力搅拌器上匀速搅拌3h，控制实验环境温度和相对湿度，至溶液均匀,配制溶液浓度为35wt％纺丝溶液；

s2：将步骤s1配置好的纺丝溶液倒入喷射口内径为0.7mm，容量为10ml的注射器中，将注射器固定在注射泵上，注射器喷射口和实验接收板分别连接直流高压电源的正负极，接收板用铝箔覆盖，接收板和喷丝头之间的距离调节为25cm，控制实验环境温度在20℃左右，相对湿度在55％左右，调节纺丝时电压10kv，流速为0.4ml/h，实验装置检查无误后打开注射泵调节流量，待溶液缓慢流出后打开高压电源并调节电压开始纺丝实验。待实验结束后，调零高压电源并切断电源，然后取下接收板铝箔上收集到的纤维和纤维膜制品得到所需的多孔吸音材料。

s3：以具有弹性的硅胶为材料以d为0.8cm，d为0.6cm，l为0.5cm,r为0.4cm按图1所示的示意图制作弹性外壳。

s4：将制得的新型吸音材料按图1所示的示意图填充在夹层2中，制得吸音耳塞。

实例3

s1：以质量为单位在棕色磨口瓶中配置纺丝溶液溶剂，在棕色磨口瓶中以质量为单位配制纺丝溶液溶剂，溶剂为四氢呋喃和n-n二甲基甲酰胺，溶剂质量配比为四氢呋喃：n-n二甲基甲酰胺＝3：1,称取聚苯乙烯作为溶质，配制纺丝溶液，把配置好的溶液放在磁力搅拌器上匀速搅拌3h，控制实验环境温度和相对湿度，至溶液均匀,配制溶液浓度为35wt％纺丝溶液；

s2：将步骤s1配置好的纺丝溶液倒入喷射口内径为0.7mm，容量为10ml的注射器中，将注射器固定在注射泵上，注射器喷射口和实验接收板分别连接直流高压电源的正负极，接收板用铝箔覆盖，接收板和喷丝头之间的距离调节为20cm，控制实验环境温度在20℃左右，相对湿度在55％左右，调节纺丝时电压10kv，流速为0.4ml/h，实验装置检查无误后打开注射泵调节流量，待溶液缓慢流出后打开高压电源并调节电压开始纺丝实验。待实验结束后，调零高压电源并切断电源，然后取下接收板铝箔上收集到的纤维和纤维膜制品得到所需的多孔吸音材料。

s3：以具有弹性的硅胶为材料以d为1cm，d为0.8cm，l为0.8cm,r为0.3cm按图1所示的示意图制作弹性外壳。

s4：将制得的新型吸音材料按图1所示的示意图填充在夹层2中，制得吸音耳塞。

实例4

s1：以质量为单位在棕色磨口瓶中配置纺丝溶液溶剂，在棕色磨口瓶中以质量为单位配制纺丝溶液溶剂，溶剂为四氢呋喃和n-n二甲基甲酰胺，溶剂质量配比为四氢呋喃：n-n二甲基甲酰胺＝3：1,称取聚苯乙烯作为溶质，配制纺丝溶液，把配置好的溶液放在磁力搅拌器上匀速搅拌3h，控制实验环境温度和相对湿度，至溶液均匀,配制溶液浓度为30wt％纺丝溶液；

s2：将步骤s1配置好的纺丝溶液倒入喷射口内径为0.7mm，容量为10ml的注射器中，将注射器固定在注射泵上，注射器喷射口和实验接收板分别连接直流高压电源的正负极，接收板用铝箔覆盖，接收板和喷丝头之间的距离调节为20cm，控制实验环境温度在20℃左右，相对湿度在55％左右，调节纺丝时电压10kv，流速为0.4ml/h，实验装置检查无误后打开注射泵调节流量，待溶液缓慢流出后打开高压电源并调节电压开始纺丝实验。待实验结束后，调零高压电源并切断电源，然后取下接收板铝箔上收集到的纤维和纤维膜制品得到所需的多孔吸音材料。

s3：以具有弹性的硅胶为材料以d为1.2cm，d为0.4cm，l为1.0cm,r为0.5cm按图1所示的示意图制作弹性外壳。

s4：将制得的新型吸音材料按图1所示的示意图填充在夹层2中，制得吸音耳塞。

综上所述，采用仿亥姆霍兹共振器形状外壳并填充制备的多孔纳米微球制作仿亥姆霍兹共振器外观的耳塞，通过调节新型吸音耳塞外形尺寸和多孔吸音材料纺丝参数以适用于处理不同的噪音环境，具有消音频率广、吸声效果好等优点，同时提供了最适宜制备多孔吸音材料的原料配比和实验条件，操作方便、控制简单、工艺流程短。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。