吸音結構的制作方法
【專利說明】吸音結構 發明領域
[0001] 本發明涉及吸音結構，特別涉及具有高降噪系數特征的輕型吸音結構。
[0002] 發明背景
[0003] 吸音基板(acoustical substrates)在建筑物結構中具有多種降噪用途，以形成 音控的室內環境。吸音基板可以做成吸音板，用于墻壁、天花板(在一些情況下，制成吊頂系 統），和吸音處理品或覆蓋物。理想的吸音板是具有按照測試標準諸如ASTM C423(混響室 法)或ASTM C384(阻抗管法)建立的高降噪系數(NRC)的吸音板。降噪系數提供了一種聲音 百分比的相對測量值，其是吸音結構吸收或反射的百分比。降噪系數值等于或大于0.65至 1.0時，通常被視為高降噪系數，在理想情況下，這說明入射到吸音板上的聲音更多地被吸 收而不是反射回室內。這些吸音板優選為自支撐式的；然而，為了能獲得高的降噪系數值， 這種吸音板有時也會很沉重，結構很復雜。另外，吸音材料還需要一種較沉的周邊框架，或 者內部支撐架，這些也都會增加成本和重量。這要求使用寬大的結構支撐系統來安裝吸音 板，結果增加了安裝成本，并限制用途和實際尺寸。
[0004] 重量輕且降噪系數高的改進的吸音基板是人們所期望的。
【發明內容】
[0005] 本發明提供了一種輕型吸音基板，包括一個或多個基板，通常，其特征在于大致開 放式夾芯(core)和高降噪系數值。在各種實施方式中，吸音基板優選降噪系數值為大約并 包括0.5到1.00，更優選為等于或大于0.65的高降噪系數，以及最優選為等于或大于0.8的 甚高降噪系數。吸音基板的實施方式可以制成各種結構件，諸如天花板、壁板、自由懸掛吸 音處理材料，或其它產品。
[0006] 根據本發明的吸音基板通常包括內部輕型夾芯、固定到夾芯第一主面或主邊 (major surface or side)上的第一飾面層(facing layer)，以及固定到夾芯的相對的第 二主面或主邊上的第二飾面層。在一些實施方式中，飾面層可以是非編織的或編織的玻璃 纖維網布（scrims)。在一個實施方式中，所述夾芯可由形成多個孔格(cell)的蜂窩結構組 成。蜂窩夾芯層可以采用經樹脂處理的或浸有樹脂的紙制成，以減輕濕度敏感性;然而，也 可使用其它合適的纖維或非纖維材料。在一些實施方式中，第一和第二飾面層可以采用合 適的粘合劑固定到蜂窩夾芯層上，粘合劑的選擇(和/或應用某種方式)應考慮阻燃和煙火 的產生，從而使蜂窩基板獲得A級防火性能等級。
[0007] 根據本發明的實施方式進一步包括用兩個或多個吸音基板制成的吸音結構，這些 基板永久連接在一起而形成一個復合材料結構，與采用單一基板相比，能獲得更大厚度和 更高降噪系數值。對于某些用途來講，復合材料吸音結構比較理想，在這些用途中，高度噪 聲抑制和大跨距的附加剛性都是需要的。因此，某些復合材料吸音結構包括至少兩個蜂窩 或其它結構夾芯、第一外纖維網布層、第二外纖維網布層、和至少一個中間纖維網布層。
[0008] 在一些實施方式中，基板的第一和第二纖維網布層設計并配置成可具有氣流阻力 (airflow resistance)，使蜂窩基板可獲得高的降噪系數值。所述第一和第二纖維網布層 的每一層的氣流阻力可以通過如下任何結合形式來控制：（1)特種涂料涂布技術；（2)粘合 劑涂布技術;和/或(3)纖維網布層的緊密性（即孔隙度）。第一和第二纖維網布層可以是編 織的或非編織的纖維網布，這取決于預期的視覺審美和視覺效果。有利的是，具有適當設計 的氣流阻力的纖維網布的使用省卻了對一種其內具有孔眼的層的需要，并可設計成"聲學 透明"和"光學上不透明"。
[0009]盡管為輕型的，但有利的是，蜂窩夾芯仍可為蜂窩基板提供所需要的結構剛性，從 而不再需要使用周邊結構框架，后者在現有技術中為了獲得高的降噪系數板而常采用的標 準模式。為此，在一些實施方式中，根據本發明的高降噪系數吸音板可以是無框架的。
[0010] 盡管使用了輕型蜂窩夾芯，但這種夾芯結構的剛性仍可提供根據本發明的高降噪 吸音基板，即使在只有一個夾芯的那些實施方式中，這種基板也可抵抗松弛下垂。有利的 是，這樣，就可制成較大的吸音板(例如，4英尺X 4英尺，或更大），而支撐結構最小，從而降 低了資金和安裝成本。
[0011] 在一個實施方式中，吸音基板包括具有多個開放式孔格(open cell)的大致開放 式夾芯，孔格由孔格壁形成，后者垂直于夾芯的相對的第一和第二主邊，固定到夾芯第一主 邊上的第一飾面層，和固定到夾芯的第二主邊上的第二飾面層。第一飾面層可以是多孔的， 氣流阻力在大約并包括100至7500mks rayls的范圍內。
[0012] 在另一個實施方式中，吸音基板包括大致開放的夾芯，具有圍繞夾芯側邊延伸的 周邊邊緣，所述夾芯采用由孔格壁形成的多個開放式孔格制成，所述孔格壁垂直于夾芯的 相對的第一和第二主邊延伸，所述孔格壁采用紙制成，第一飾面層固定到夾芯的第一主邊 上，以及第二飾面層固定到夾芯的第二主邊上。第一和第二飾面層均為多孔的，其氣流阻力 在大約并包括100至7500mks rayls的范圍內。
[0013] 在另一個實施方式中，吸音結構包括(i)第一基板，包括具有多個開放式孔格的大 致開放的第一夾芯，開放式孔格由孔格壁形成，所述孔格壁垂直于所述第一夾芯的相對的 第一和第二主邊延伸，第一飾面層固定到第一夾芯的第一主邊上，其中，第一飾面層為多孔 的，氣流阻力在大約并包括100至7500mks rayls的范圍內，以及(ii)第二基板，包括具有多 個開放式孔格的大致開放的第二夾芯，開放式孔格由孔格壁形成，所述孔格壁垂直于所述 第二夾芯的相對的第一和第二主邊延伸，第二飾面層固定到第二夾芯的第二主邊上。在第 一和第二基板之間設置有夾層，所述第一和第二基板結合到夾層的相對兩邊上。
[0014] 附圖簡要說明
[0015] 下面結合附圖，介紹本發明示例性實施方式的特性，附圖中相同部件采用相同符 號標識，附圖如下：
[0016] 圖1為根據本發明的吸音基板的分解側視圖；
[0017] 圖2為圖1的裝配視圖；
[0018] 圖3為圖1所示夾芯部分的沿III-III線剖開的橫向剖面圖；
[0019] 圖4為第一種交替布置的夾芯孔格構型的俯視圖；
[0020] 圖5為第二種交替布置的夾芯孔格構型的俯視圖；
[0021] 圖6為多層復合材料吸音結構的側視圖，該結構采用圖1所示多個夾芯，具有外飾 面層和位于夾芯之間的夾層；
[0022] 圖7為曲線圖，示出了降噪系數與頻率的關系，其與本發明吸音基板的測試和孔格 不同高度和尺寸相關；以及
[0023] 圖8為圖表，示出了各種吸音基板和多層吸音結構的降噪系數的測試結果。
[0024] 所有附圖都是示意性的，不一定成比例。在一個附圖中給出的標號的部件可被認 為是其它附圖中出現的相同部件，為了簡潔起見，這些部件不再給出標號，除非采用不同部 件標號特別標識并在本文中予以說明。
[0025]實施方式的具體說明
[0026] 下面參照示例性實施方式說明和描述本發明的特性和益處。這樣示例性實施方式 的描述應結合附圖閱讀，這些附圖被認為是整個書面發明說明的組成部分。在介紹本文所 公開的實施方式中，任何有關方向和方位的參照都僅僅是為了便于介紹，決不是限定本發 明的范圍。相對術語，諸如"下面的"，"上面的"，"水平的"，"垂直的"，"在…上方"，"在…下 方"，"上"，"下"，"頂部"和"底部"及其派生詞（例如，"水平地"，"向下地"，"向上地"等)都應 視為是指當時所述的或所討論之附圖所示的方向。這些相對術語都只是為了敘述方便，并 不要求裝置應按具體方向來制造或操作使用。術語，諸如"依附"、"附著"、"連接"、"聯接"、 "互聯"以及類似術語系指結構件通過中間結構件直接或間接地彼此相互固定或連接的一 種關系，以及移動或剛性連接形式或連接關系，除非另有明確描述。為此，本發明顯然不應 限定在這些示例性實施方式上，這些實施方式說明了特征的一些可能的非限定性的結合形 式，這些實施方式可能獨立存在或以特性其它結合形式存在。
[0027] 圖1和圖2示出了本發明的吸音基板的一個實施方式，分別為分解示意圖和裝配示 意圖。吸音基板20包括內夾芯22、連接到夾芯第一主邊26上的第一外飾面層24,和連接到夾 芯的相對的第二主邊30上的第二外飾面層28。在一些實施方式中，但不限于此，第一主邊26 可以是暴露于建筑物空間或室內環境下的正面一邊，而第二主邊30則是基板安裝后隱藏而 看不見的背面一側。吸音基板進一步包括沿夾芯22周圍延伸的外圍側邊32,這些側邊一起 形成了基板的周邊邊緣31，其進而確定了長度和寬度。在一個實施方式中，周邊邊緣可以是 圖2所示的正方形或長方形邊緣形狀。可以提供其它合適的邊緣形狀。
[0028] 夾芯
[0029]參照圖1至圖3,內夾芯可以在構型上是蜂窩結構，其具有多個相互連接的孔格壁 32，構成多個開式孔格36。孔格壁34在高度上在大體垂直于外飾面層24，28的所述外飾面層 之間垂直延伸。孔格36形成夾芯22的通孔，垂直延伸穿過吸音基板20并垂直于外飾面層2