一种微孔‑硅酸铝纤维夹心式复合吸声板的制作方法

本发明属于噪声控制装置领域，特别涉及一种微孔-硅酸铝纤维夹心式复合吸声板。

背景技术：

随着电网的建设和城市化推进，许多在运变电站逐渐深入城市中心，其站界声环境功能区等级随之变化，以往的降噪设计已不能满足新环境的限值要求，噪声投诉逐渐增加。由于国网对于噪声超标采取“零容忍”态度，许多在运城市变电站均需开展噪声治理工程。经过交通、建筑等领域降噪工程的多年技术积累，市面上现有大量降噪材料和装置。如常用的矿棉吸声板价格低廉，降噪系数高，室内吸声降噪工程中应用广泛，然而在变电站降噪中往往效果不佳；这是因为变电站噪声主要由低频电磁噪声与高频风机噪声组成，要求材料具备“低频高效、宽频有效”的性能，而矿物棉低频系数低，尽管可通过增加厚度进行强化，但往往会挤占主变室、电抗器室的检修空间。聚酯纤维、聚氨酯泡沫等材料低频吸声性能优良，但耐高温性能较差。共振吸声材料低频吸声系数较高，但高效吸声频带太窄，难以覆盖到高频范围。

现有技术中主要通过改进结构、工艺、材料来优化降噪吸声材料声学性能。中国专利公开号cn106906918a公开一种覆面宽频带吸声板，以玻璃纤维棉毡a为第一吸声层，以方形环状阻尼垫b为支架，以玻璃纤维棉毡c为第二吸声层，按照a/b/c的方式紧贴排列组成填充芯材，以纤维增强的pvf复合膜为填充芯材的覆面材料；其中，玻璃纤维棉毡a由多层叠加而成，纤维增强的pvf复合膜直接包覆后热封。该发明采用多层玻璃纤维毡、阻尼垫与pvf薄膜复合而成，平均吸声系数达到0.85，但以纤维增强的pvf复合膜为填充芯材的覆面材料，pvf薄膜包裹住玻璃纤维毡，不利于噪声进入材料内部。

中国专利公开号cn106892607a公开一种环保吸声建筑板材及其制备方法，该环保吸声建筑板材为由面材层和底材层组成的双层多孔结构，所述面材层是由建筑垃圾再生细骨料、煤矸石、水泥、石灰和污泥制备而成；所述底材层是由建筑垃圾再生细骨料、水泥和污泥制备而成。该发明制备的材料呈现多孔状结构，材料的表面和内部存在较均匀的空隙，但是该材料不适用于吸收变压器、电抗器等设备的低频电磁噪声和冷却风机的高频气动性噪声，主要适用于公路、交通等领域的高频噪声治理。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种微孔-硅酸铝纤维夹心式复合吸声板，该吸声板通过孔径阻力、材料吸声以及高低容重材料之间的界面效应等，大大扩宽本发明的吸声频带，该吸声板吸声系数为0.87-0.95，抗压强度高，且防火等级均为a级，适用于吸收变压器、电抗器等设备的低频电磁噪声和冷却风机的高频气动性噪声。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种微孔-硅酸铝纤维夹心式复合吸声板，包括从外向内依次设置的微穿孔板、硅酸铝纤维毡和硅酸铝纤维板，所述微穿孔板上设置多个穿孔，所述微穿孔板内表面四周设置挡板形成第一凹槽，所述第一凹槽与所述硅酸铝纤维毡相匹配；所述挡板四周设置多个凸起，所述硅酸铝纤维板四周设置与所述凸起相匹配的第二凹槽；所述硅酸铝纤维板内表面四周设置框架。

进一步的，所述微穿孔板的厚度为0.5-1.5mm，穿孔率为1%-3%。

进一步的，所述硅酸铝纤维毡的厚度为2-6cm，容重为20-80kg/m³。

进一步的，所述硅酸铝纤维吸声板的厚度为2-4cm，容重为140-200kg/m³。

进一步的，所述框架的厚度为2-6cm。

进一步的，所述微穿孔板、挡板和硅酸铝纤维板对应位置上均设置螺纹孔，螺栓穿过螺纹孔将所述微穿孔板和硅酸铝纤维板固定。

进一步的，所述硅酸铝纤维板由以下重量份数的原料制备：硅酸铝纤维40-50份、玻璃纤维8-12份、石棉粉8-12份、硅藻土6-9份、蛭石粉5-8份、磷酸钠8-12份、聚乙烯醇12-18份和乙二醇15-20份。

进一步的，所述硅酸铝纤维板的制备方法包括以下步骤：

（1）将硅藻土、蛭石粉和乙二醇混合均匀后，在40-60℃条件下搅拌2-3h，然后在800-1000℃下煅烧1-2h，继续在1200-1400℃下煅烧1-2h，粉碎至200-300目，得粉体；

（2）将粉体、硅酸铝纤维、玻璃纤维、石棉粉、磷酸钠和聚乙烯醇混合搅拌30-50min，得到混合料；

（3）将混合料与水按重量比1：0.3-0.5混合后搅拌25-35min，成型干燥后得到硅酸铝纤维板。

本发明的有益效果是：

1、本发明公开一种微孔-硅酸铝纤维夹心式复合吸声板，包括从外向内依次设置的微穿孔板、硅酸铝纤维毡和硅酸铝纤维板，其中硅酸铝纤维毡的容重为20-80kg/m³，容重较小，且硅酸铝纤维毡的结构松散，孔隙率高，有利于波长较大的低频噪声进入材料内部，发挥阻性黏滞耗能作用；而硅酸铝纤维吸声板的容重为140-200kg/m³，容重较大，硅酸铝纤维吸声板的结构较为密实，内部孔隙通道更为曲折复杂，因此高低容重材料之间的界面效应明显，因穿透、反射作用而使得大量噪声能量被消耗，且高低容重材料之间形成密度梯度结构，能进一步强化吸声性能。

2、微穿孔板内表面四周设置挡板，挡板围成第一凹槽，其中第一凹槽结构与硅酸铝纤维毡相匹配，可将硅酸铝纤维毡放入微穿孔板内表面的第一凹槽，紧密接触，增加了微穿孔板孔径处的空气阻力，优化共振吸声作用；且硅酸铝纤维毡和硅酸铝纤维板均为多孔吸声材料，阻性吸声效果优良，提高了全频段的吸声性能。

3、挡板四周设置多个凸起，凸起为长条状结构；硅酸铝纤维板外表面四周设置与凸起相匹配的第二凹槽，因此可将微穿孔板上的凸起插入硅酸铝纤维板上的第二凹槽中，即可将硅酸铝纤维板和微穿孔板固定；这种连接方式比较牢固，且方便拆卸；硅酸铝纤维板内表面四周密封固定框架，将本发明固定在墙壁上时，由于框架的作用硅酸铝纤维板与墙壁之间形成了空腔，固定框架的厚度为2-6cm，可进一步增加本发明的吸声性能。

4、为了进一步增加硅酸铝纤维板的吸声性能，本发明对硅酸铝纤维板采用的原料和制备方法进行了优化；在原料中添加了石棉粉、硅藻土和蛭石粉，由于这几种粉体比表面积大，本身也具有吸音作用，分散在硅酸铝纤维中，具有强化吸声的作用；而添加玻璃纤维可以增加硅酸铝纤维板的机械性能。

另外本发明还对硅藻土和蛭石粉进行改性，硅藻土和蛭石粉与乙二醇混合后，硅藻土和蛭石粉均匀分散在乙二醇中，且乙二醇也大量分布在硅藻土和蛭石粉孔径中，然后先经过800-1000℃下煅烧，再经过1200-1400℃下煅烧，经过这两个阶段的煅烧，乙二醇逐渐从硅藻土和蛭石粉孔径中逸出，因此硅藻土和蛭石内部又形成大量的微孔，比表面积大大增加，能进一步增加硅酸铝纤维板的吸声性能。

因此，本发明通过孔径阻力、材料吸声以及高低容重材料之间的界面效应等，大大扩宽本发明的吸声频带，且本发明拆卸方便，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为实施例1的实施方式示意图。

图中：1-微穿孔板，2-硅酸铝纤维毡，3-硅酸铝纤维板，4-穿孔，5-第一凹槽，6-凸起，7-第二凹槽，8-框架，9-挡板，10-螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

如图1所示，一种微孔-硅酸铝纤维夹心式复合吸声板，包括从外向内依次设置的微穿孔板1、硅酸铝纤维毡2和硅酸铝纤维板3，微穿孔板1上设置多个穿孔4，其中微穿孔板1的厚度可以为0.5-1.5mm，穿孔率为1-3%，本实施例中微穿孔板的厚度为1mm，穿孔率为3%，硅酸铝纤维毡2的厚度可以为2-6cm，容重为20-80kg/m³，本实施例中硅酸铝纤维毡2的厚度为2cm，容重为40kg/m³，硅酸铝纤维吸声板的厚度为2-4cm，容重为140-200kg/m³，本实施例中硅酸铝纤维吸声板的厚度为2cm，容重为140kg/m³。

微穿孔板1内表面四周设置挡板9形成第一凹槽5，第一凹槽5与硅酸铝纤维毡2相匹配，且第一凹槽5深度与硅酸铝纤维毡2的厚度相同，因此可将硅酸铝纤维毡2放置在第一凹槽5内；挡板9四周设置多个凸起6，硅酸铝纤维板3四周设置与凸起6相匹配的第二凹槽7，因此可将微穿孔板1上的凸起6插入硅酸铝纤维板3上的第二凹槽7中，即可将硅酸铝纤维板3和微穿孔板1固定；所述硅酸铝纤维板3内表面四周固定框架8，框架8的厚度为6cm。

微穿孔板1和硅酸铝纤维板3对应位置上均设置螺纹孔10，使用本发明吸声板时，首先将硅酸铝纤维毡2放入第一凹槽5内，然后将微穿孔板1上的挡板9内表面四周的凸起6插入硅酸铝纤维板3上的第二凹槽7中，就将微穿孔板1、硅酸铝纤维毡2和硅酸铝纤维板3固定在一起，为了进一步强化固定，采用螺栓穿过螺纹孔10将微穿孔板1和硅酸铝纤维板3进一步固定，固定更牢固。然后将微穿孔板1朝外，将硅酸铝纤维板3内表面的固定框架9固定在墙壁上，可采用粘接、焊接等固定方式，由于固定框架9有一定的高度，因此硅酸铝纤维板3与墙壁之间形成了空腔，得到如图2所示的结构，可进一步增加本发明的吸声性能。

硅酸铝纤维板由以下重量份数的原料制备：硅酸铝纤维40份、玻璃纤维12份、石棉粉8份、硅藻土6份、蛭石粉5份、磷酸钠8份、聚乙烯醇18份和乙二醇15份。

其中硅酸铝纤维板的制备方法包括以下步骤：

（1）将硅藻土、蛭石粉和乙二醇混合均匀后，在40℃条件下搅拌2h，然后在800℃下煅烧1h，继续在1200℃下煅烧1h，粉碎至200目，得粉体；

（2）将粉体、硅酸铝纤维、玻璃纤维、石棉粉、磷酸钠和聚乙烯醇混合搅拌50min，得到混合料；

（3）将混合料与水按重量比1：0.3混合后搅拌25min，成型干燥后得到硅酸铝纤维板。

实施例2

实施例2中的微孔-硅酸铝纤维夹心式复合吸声板的结构与实施例1相同，不同之处在于：

本实施例中微穿孔板1的厚度为0.5mm，穿孔率为2%，硅酸铝纤维毡2的厚度为3cm，容重为40kg/m³，硅酸铝纤维吸声板3的厚度为3cm，容重为140kg/m³；框架8的厚度为4cm。

硅酸铝纤维板由以下重量份数的原料制备：硅酸铝纤维42份、玻璃纤维10份、石棉粉9份、硅藻土7份、蛭石粉6份、磷酸钠9份、聚乙烯醇16份、乙二醇16份。

其中硅酸铝纤维板的制备方法包括以下步骤：

（1）将硅藻土、蛭石粉和乙二醇混合均匀后，在50℃条件下搅拌2.5h，然后在900℃下煅烧1.5h，继续在1300℃下煅烧1.5h，粉碎至220目，得粉体；

（2）将粉体、硅酸铝纤维、玻璃纤维、石棉粉、磷酸钠和聚乙烯醇混合搅拌40min，得到混合料；

（3）将混合料与水按重量比1：0.4混合后搅拌26min，成型干燥后得到硅酸铝纤维板。

实施例3

实施例3与实施例1吸声板的结构相同，不同之处在于：

本实施例中微穿孔板1的厚度为1mm，穿孔率为3%，硅酸铝纤维毡2的厚度为2cm，容重为60kg/m³，硅酸铝纤维吸声板3的厚度为2cm，容重为160kg/m³；框架8的厚度为6cm。

硅酸铝纤维板由以下重量份数的原料制备：硅酸铝纤维45份、玻璃纤维9份、石棉粉10份、硅藻土8份、蛭石粉7份、磷酸钠10份、聚乙烯醇14份和乙二醇18份。

其中硅酸铝纤维板的制备方法包括以下步骤：

（1）将硅藻土、蛭石粉和乙二醇混合均匀后，在50℃条件下搅拌2.5h，然后在900℃下煅烧1.5h，继续在1350℃下煅烧1.5h，粉碎至250目，得粉体；

（2）将粉体、硅酸铝纤维、玻璃纤维、石棉粉、磷酸钠和聚乙烯醇混合搅拌40min，得到混合料；

（3）将混合料与水按重量比1：0.4混合后搅拌28min，成型干燥后得到硅酸铝纤维板。

实施例4

实施例4与实施例1吸声板的结构相同，不同之处在于：

本实施例中微穿孔板1的厚度为1mm，穿孔率为1%，硅酸铝纤维毡2的厚度为4cm，容重为40kg/m³，硅酸铝纤维吸声板2的厚度为4cm，容重为200kg/m³；框架8的厚度为2cm。

硅酸铝纤维板由以下重量份数的原料制备：硅酸铝纤维46份、玻璃纤维8份、石棉粉11份、硅藻土9份、蛭石粉8份、磷酸钠11份、聚乙烯醇12份和乙二醇20份。

其中硅酸铝纤维板的制备方法包括以下步骤：

（1）将硅藻土、蛭石粉和乙二醇混合均匀后，在60℃条件下搅拌3h，然后在1000℃下煅烧2h，继续在1400℃下煅烧2h，粉碎至270目，得粉体；

（2）将粉体、硅酸铝纤维、玻璃纤维、石棉粉、磷酸钠和聚乙烯醇混合搅拌30min，得到混合料；

（3）将混合料与水按重量比1：0.5混合后搅拌30min，成型干燥后得到硅酸铝纤维板。

实施例5

实施例5与实施例1吸声板的结构相同，不同之处在于：

本实施例中微穿孔板1的厚度为1.5mm，穿孔率为2%，硅酸铝纤维毡2的厚度为6cm，容重为20kg/m³，硅酸铝纤维吸声板2的厚度为2cm，容重为150kg/m³；框架8的厚度为5cm。

硅酸铝纤维板由以下重量份数的原料制备：硅酸铝纤维48份、玻璃纤维12份、石棉粉12份、硅藻土6份、蛭石粉5份、磷酸钠12份、聚乙烯醇15份和乙二醇15份。

其中硅酸铝纤维板的制备方法包括以下步骤：

（1）将硅藻土、蛭石粉和乙二醇混合均匀后，在40℃条件下搅拌2h，然后在800℃下煅烧2h，继续在1250℃下煅烧1h，粉碎至300目，得粉体；

（2）将粉体、硅酸铝纤维、玻璃纤维、石棉粉、磷酸钠和聚乙烯醇混合搅拌50min，得到混合料；

（3）将混合料与水按重量比1：0.4混合后搅拌32min，成型干燥后得到硅酸铝纤维板。

实施例6

实施例6与实施例1吸声板的结构相同，不同之处在于：

本实施例中微穿孔板1的厚度为1.5mm，穿孔率为3%，硅酸铝纤维毡2的厚度为6cm，容重为80kg/m³，硅酸铝纤维吸声板2的厚度为4cm，容重为160kg/m³；框架8的厚度为6cm。

硅酸铝纤维板由以下重量份数的原料制备：硅酸铝纤维50份、玻璃纤维10份、石棉粉8份、硅藻土7份、蛭石粉6份、磷酸钠10份、聚乙烯醇14份和乙二醇16份。

其中硅酸铝纤维板的制备方法包括以下步骤：

（1）将硅藻土、蛭石粉和乙二醇混合均匀后，在50℃条件下搅拌2.5h，然后在900℃下煅烧1.5h，继续在1300℃下煅烧1.5h，粉碎至270目，得粉体；

（2）将粉体、硅酸铝纤维、玻璃纤维、石棉粉、磷酸钠和聚乙烯醇混合搅拌40min，得到混合料；

（3）将混合料与水按重量比1：0.5混合后搅拌35min，成型干燥后得到硅酸铝纤维板。

对比例1

对比例1与实施例6基本相同，不同之处在于：硅藻土、蛭石粉以及乙二醇没有经过煅烧处理，具体如下：

其中硅酸铝纤维板的制备方法包括以下步骤：

（1）将硅藻土、蛭石粉和乙二醇混合均匀后，在50℃条件下搅拌2.5h，然后在120℃下干燥，粉碎至270目，得粉体；

（2）将粉体、硅酸铝纤维、玻璃纤维、石棉粉、磷酸钠和聚乙烯醇混合搅拌40min，得到混合料；

（3）将混合料与水按重量比1：0.5混合后搅拌35min，成型干燥后得到硅酸铝纤维板。

对比例2

对比例2与实施例6基本相同，不同之处在于：煅烧处理不是阶梯进行的，具体如下：

其中硅酸铝纤维板的制备方法包括以下步骤：

（1）将硅藻土、蛭石粉和乙二醇混合均匀后，在50℃条件下搅拌2.5h，然后在1300℃下煅烧3h，粉碎至270目，得粉体；

（2）将粉体、硅酸铝纤维、玻璃纤维、石棉粉、磷酸钠和聚乙烯醇混合搅拌40min，得到混合料；

（3）将混合料与水按重量比1：0.5混合后搅拌35min，成型干燥后得到硅酸铝纤维板。

按照国家标准gbt20247-2006《声学混响室吸声测量》，测试实施例1-6以及对比例1-2中复合吸声板的吸声系数，并测试复合吸声板的抗压强度，结果见表1。

表1微孔-硅酸铝纤维夹心式复合吸声板吸声系数

由表1可知，本发明实施例1-6制备的微孔-硅酸铝纤维夹心式复合吸声板在100-500hz平均吸声系数为0.87-0.95，抗压强度高，且防火等级均为a级，尤其适用于吸收变压器、电抗器等设备的低频电磁噪声和冷却风机的高频气动性噪声。

而对比例1-2是在实施例6的基础上，修改制备方法步骤（1）中煅烧方法，对比例1-2中吸声系数比实施例6有所下降，说明对硅藻土、蛭石粉进行改性煅烧处理，能增大硅酸铝纤维板的吸声性能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。