專利名稱：聲學面板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種相對于傳統的氣密面板(例如石膏板或干式墻)在寬頻率范圍上是吸音體的聲學面板。根據本發(fā)明的面板適用于以與傳統的石膏板面板相同的方式為建筑物的內墻或天花板加襯。根據本發(fā)明的面板還適用于為需要吸收噪音的其他結構加襯。各種形式的面板還適用于汽車應用以及作為吸音性的路旁屏障。
背景技術：
建筑物例如房屋、辦公室、餐館、零售商店、醫(yī)院等的內墻通常包括填充有石膏板面板的框架。墻的框架通常包括一系列的直立梁，該直立梁通常被稱為立柱，石膏板面板安裝至該立柱。面板安裝至立柱以使得鄰接面板的邊緣相互抵接。然后用濕石膏涂覆邊緣并且隨后在石膏干燥的情況下磨光邊緣以提供連續(xù)的墻表面。還通常對由石膏板面板產生的 墻表面噴涂，以提供在審美上令人滿意的外觀。一般而言，與比較軟的氣密材料相比，硬的實心材料例如石膏板面板更好地反射聲音。在這一方面，入射到填充有石膏板的內墻上的聲波也趨于被良好反射。即使在源停止發(fā)聲之后，反射的聲波還可以通過從其他墻和表面彈回而經歷反射。這種現象已知為回響，且回響的聲音能量消散60dB所經歷的時間已知為回響時間。在封閉室例如房間中的回響可以對語音的可理解性產生顯著的影響。在這一方面，如果回響時間過長，則難以對語音解釋，這是因為房間中的回響聲音起到了背景噪音的作用。理想地，在建筑物的設計階段考慮并解決回響問題。然而，在一些情況下，回響問題可能直到對建筑物的構建完成時才變得明顯。在兩種情況下都存在有可用于解決回響問題的各種選擇。這些選擇通常包括使用穿孔的吸音瓦、毯、簾、織物墻填充物以及其他軟材料。不幸的是，這些選擇中的許多選擇都不能夠與期望的審美外觀充分地結合。在其內容通過引用合并于此的第WO 2009/023900號國際公布中公開的一種聲學面板(以下稱為“Bellmax面板”)通過提供一種下述吸音聲學面板來試圖解決審美外觀的問題該吸音聲學面板模仿傳統石膏板面板的樣子和感覺，可以像傳統石膏板一樣被噴涂但仍然是吸音的，并且可以使用與傳統石膏板的安裝方法相同的安裝方法安裝。盡管Bellmax面板具有期望的審美外觀，但是發(fā)現在噴涂后該Bellmax面板吸收聲波能量的能力被限制于特定的頻率。附圖中的圖I提供了示出針對現有技術的噴涂的樣本Bellmax面板在一定頻率范圍上的吸收系數的曲線圖。樣本Bellmax面板包括由紙制成的薄膜層以及由表面密度大約為1800g/m2 (在沒有孔的情況下)的纖維聚酯制成的下層吸音層。吸音層具有貫穿其的多個15mm的孔，這些孔為層提供了 33%的開放區(qū)域。樣本安裝至具有墻型立柱的框架結構，其中表面密度大約為800g/m2的吸音材料位于樣本后面的深度為25mm的墻型腔內。圖I中的曲線圖證明樣本Bellmax面板在大約300Hz和1700Hz處具有兩個主吸收峰2、4，而在其他頻率處幾乎沒有提供吸收。在300Hz處的吸收峰2是由于樣本Bellmax面板與樣本之后的墻型腔中的封閉氣體容積區(qū)結合以作為面板吸收器而引起的。在該方面，面板吸收器是一種形式的共振振蕩質點-彈簧系統，由此面板能夠響應于入射到面板上的聲波來共振，其中由封閉氣體容積區(qū)提供隔音(dampening)。在1700Hz處的吸收峰4是由于薄膜層的覆蓋15_的孔而作為振動膜的各個部分而引起的。這些振動膜在被給予與其共振頻率對應的頻率的聲波時以最大幅度振動，由此降低了聲波能量。具有不同且增加的尺寸的孔可以用于加寬1700Hz以下的吸收的頻率范圍。然而，在大約350Hz與800Hz之間的頻率以及低于350Hz的頻率處的合適的吸收將需要Bellmax面板中的大地多的孔和/或樣本后面的墻腔內的大地多的深度?？椎某叽缭黾拥膯栴}是覆蓋孔的薄膜層的各個部分越來越難以保持與傳統石膏板面板的表面光潔度相仿的表面光潔度，特別是在噴涂了薄膜層之后。此外，不能容易地將面板后面的封閉室的深度增加超出建筑物的墻腔的固定深度。鑒于以上所述，將期望提供一種具有各種應用的能夠在寬頻率范圍上吸收聲波能量的聲學面板。還將期望提供一種在用作為內墻襯時能夠在被噴涂時與傳統的石膏板面板的外觀和感覺相仿的聲學面板。這樣的面板可以用于降低建筑物內部的回響。還將期望提供一種下述聲學面板該聲學面板可以用在汽車應用中(例如在發(fā)動機艙的防火墻的上或者作為底襯)以降低聲波能量以及至機動車的乘客室的熱傳遞。還將期望提供一種可以用于室外應用比如路旁吸收性屏障的聲學面板。對本說明書中的文件、裝置、動作或知識的任何討論均被包括以說明本發(fā)明的上下文。不應該認為承認任何材料形成本文的權利要求的優(yōu)先權日期當天或之前在澳大利亞或任何其他國家中的相關技術中的現有技術基礎或者公知常識的一部分。

發(fā)明內容
根據處于其最廣泛形式的本發(fā)明，提供了一種面板，該面板包括基本氣密的薄膜層以及其中具有孔的層。該薄膜層的覆蓋孔的每個部分限定了能夠響應于入射到薄膜層上的聲波而振動且由此吸收至少一部分該聲波能量的振動膜。所述孔中的至少一些孔以集群的方式布置，由此在集群內的相鄰的孔之間的最大距離小于(i)所述集群內的孔中的任何一個孔與(i i)在所述集群外的任何孔之間的距離。根據更具體形式的本發(fā)明，提供了一種面板，該面板包括基本氣密的薄膜層以及其中具有孔的層，其中，該薄膜層的覆蓋孔的每個部分限定了能夠響應于入射到薄膜層上的聲波而振動且由此吸收至少一部分該聲波的能量的振動膜，所述孔中的至少一些孔以集群的方式布置，由此在集群內的相鄰的孔之間的最大距離小于(i)所述集群內的孔中的任何一個孔與(ii)在所述集群外的任何孔之間的距離，面板的由集群的外周限定的每個區(qū)域都形成能夠響應于聲波而振動且由此吸收至少一部分該聲波能量的共振吸收器，其中，至少一個共振吸收器能夠提供在與單獨的振動膜中的至少一個振動膜的共振頻率不同的頻率處的聲音吸收。優(yōu)選地，至少一個共振吸收器能夠提供在比單獨的振動膜中的至少一個振動膜的共振頻率更低的頻率處的聲音吸收。在該方面，至少一個共振吸收器能夠提供聲音吸收的頻率可以是至少一個共振吸收器的共振頻率。
優(yōu)選地，共振吸收器中的至少一個共振吸收器的共振頻率低于單獨的振動膜中的一個或更多個振動膜的共振頻率。此外，共振吸收器的共振頻率優(yōu)選地與面板作為整體的共振頻率不同。在優(yōu)選的實施方式中，共振吸收器中的至少一個共振吸收器的共振頻率在振動膜中的任何振動膜的共振頻率與面板作為整體的共振頻率之間。面板的限定共振吸收器的區(qū)域與面板的其余區(qū)域相比可以具有每單位面積更小的質量。此外，集群內的孔可以給所述吸音層在所述共振吸收器內的部分提供大約60%或更大的開放區(qū)域在特別優(yōu)選的實施方式中，集群基本均勻地分布在有孔層中。在該方面，集群可以基本以行和列布置，以使得有孔層的其余部分具有柵格狀外觀。優(yōu)選地，集群內的孔中的至少一些孔具有不同的尺寸。此外，集群中的一個或更多個集群內的孔可以基本為圓形并且直徑范圍在大約8mm與80mm之間。集群內的孔的尺寸和數目可以是基于對應的共振吸收器所需的共振頻率而預先確定的。集群內的孔中的至少兩個孔可以具有相同的尺寸。此外，多個集群可包括大約兩個與七個之間的孔。集群內的相鄰的孔可以間隔開大約2mm至6mm。在一種實施方式中，所有孔都可以以集群的方式布置。在替選實施方式中，集群外的相鄰的孔之間的距離大于或等于(i )集群內的任何孔與(ii )在所述集群外的最接近的孔之間的距離。集群外的孔可以給有孔層的其余部分提供大約40%或更少的開放區(qū)域。所述集群外的多個孔可以小于所述集群中的一個或更多個集群內的孔。此外，集群外的多個孔可以基本為圓形并且直徑范圍在大約IOmm至20mm之間。集群外的相鄰的孔可以間隔開大約8mm至20mm。在特別優(yōu)選的實施方式中，集群外的多個孔具有基本相同的尺寸。盡管孔優(yōu)選是圓形的，但是也可以是具有其他形狀的孔。有孔層和薄膜層的成分在某種程度上取決于所意在的面板的應用。對于面板的一些應用，有孔層由接合的纖維材料制成且厚度為大約4mm至15mm,優(yōu)選的厚度為大約10mm。對于面板的其他應用，有孔層可以由合適的泡沫材料形成，泡沫材料例如基本上不可壓縮的閉孔泡沫材料、酚醛泡沫材料、纖維增強泡沫材料或者紙板復合材料。薄膜層可以由表面密度為大約45g/m2至70g/m2的紙例如牛皮紙或白土涂布紙制成。在薄膜層是用兩層涂料噴涂的情況下，薄膜層的表面密度優(yōu)選地為小于200g/m2，更優(yōu)選地為在大約150g/m2和170g/m2之間。然而,對于許多應用而言,薄膜層優(yōu)選地由聚合物膜、箔、被涂覆的箔或者具有箔襯的紙制成。薄膜層優(yōu)選地接合至有孔層，其中薄膜層的覆蓋孔的各個部分限定了振動膜。在本發(fā)明的一種應用中，面板可以用作墻結構的墻面板，例如建筑物的內墻結構。墻結構包括面板可以固定在其上的框架。此外，多個墻面板可以安裝至框架以由此提供連續(xù)的墻表面，由此每個面板的薄膜層都與墻表面平齊。以集群的方式布置孔給面板提供了一系列的共振吸收器，這些共振吸收器能夠在被給予具有與這些共振吸收器的共振頻率對應的頻率的聲波時以最大幅度振動，由此降低了聲波能量。因為共振吸收器具有與共振吸收器內的振動膜的共振頻率不同的共振頻率，所以面板能夠吸收在更寬頻率范圍上的聲波能量。共振吸收器的共振頻率取決于共振吸收器內的振動膜的數目和尺寸以及集群中的各個孔之間的間隔。共振吸收器有利地避免了面板具有相對大的振動膜的需要，這是因為每個共振吸收器都能夠給這樣的振動膜提供相當的共振吸收。據此，面板可以在薄膜層中設置有相對較小的孔以及關聯的振動膜。這在面板用作為建筑物的內墻面板的情況下特別有利，這是因為這使得能夠保持薄膜層的表面光潔度以使得薄膜層能夠與傳統石膏板面板的外表面的平坦表面外觀相仿。此外，較小振動膜的增加的百分比整體上提高了在對應頻率處的吸收效率。


根據以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的描述，本發(fā)明的另外的益處和優(yōu)點將變得明顯。該描述不應該被認為是對之前章節(jié)中的任何陳述的限制。將參照以下附圖來描述優(yōu)選的實施方式，在附圖中圖I是示出了現有技術Bellmax面板樣本在一定范圍的頻率處的吸收系數的曲線圖；圖2是根據本發(fā)明的實施方式的一段面板的透視圖，該圖示出了薄膜層部分地覆蓋有孔層；圖3是根據本發(fā)明的實施方式的下述有孔層的一個側部的圖示，至少一些孔以集 群的方式布置，集群內的孔的直徑為30mm和20mm而集群外的孔的直徑為13mm ；圖4是圖3所示的有孔層的一部分的近視圖，四個共振吸收器的邊界示出為圍繞集群的外周；圖5是根據現有技術的下述有孔層的一個側部的圖示，該有孔層的孔的尺寸和數目與圖3所示的有孔層相同，但孔不以集群的方式布置；圖6是示出了對兩種面板在一定范圍的頻率處的吸收系數的比較的曲線圖，其中，所述面板之一具有如圖3所示的根據本發(fā)明的實施方式的有孔層，而另一種面板具有如圖5所示的有孔層；圖7是根據本發(fā)明的實施方式的具有一些以四個成集群的孔以及一些以六個成集群的孔的有孔層的一個側部的圖示；圖8是圖7所示的有孔層的局部圖，該圖示出了孔的尺寸以及孔之間的間隔；圖9是根據本發(fā)明的實施方式的特別適用于要用作為內墻襯的面板的有孔層的一個側部的圖示；圖10和圖11是根據本發(fā)明的另外的實施方式的有孔層的一個側部的圖示，該圖示出了分別被設置成以六個孔成集群和以三個孔成集群的孔；圖12是根據本發(fā)明的另一種實施方式的有孔層的一個側部的圖示，該圖示出了含有三個孔的集群以及在集群與集群外的以柵格圖案布置的孔之間的間隔；圖13是根據本發(fā)明的另一種實施方式的所有孔都以集群的方式布置的有孔層的一個側部的圖示；圖14a是根據本發(fā)明的實施方式的結合了具有增強層的面板的墻型結構的一部分的橫截面的圖示；圖14b是根據本發(fā)明的實施方式的面板的一部分的透視圖，該圖示出了薄膜層部分地從面板移除并且增強層覆蓋有孔層；圖14c是根據本發(fā)明的實施方式的面板的一部分的立體圖，該圖示出了薄膜層部分地從面板移除并且陶瓷紙中間層覆蓋有孔層，其中，中間層的一小段被移除以暴露有孔層的角落部分；圖15是根據本發(fā)明的實施方式的結合了圖14c所示的面板的、其中中間層稍微被壓在有孔層中的孔中以提供氣隙的墻型結構的橫截面的圖示；
圖16是根據本發(fā)明的實施方式的結合了具有浮凸的中間層的面板的墻型結構的一部分的橫截面的圖示；以及圖17是根據本發(fā)明的另一種實施方式的結合了具有浮凸的中間層以及薄膜層二者的面板的墻型結構的一部分的橫截面的圖示。
具體實施例方式參照附圖中的圖2，示出了根據本發(fā)明的實施方式的面板I。面板I包括基本氣密的薄膜層3以及其中具有孔6的層5。層5中的孔6優(yōu)選地限定了貫穿層5 (以下在本部分中稱為有孔層5)的多個通道。在圖2中薄膜層3的一部分已經從面板I移除，以使得能夠更清楚地看到孔6。薄膜層3的覆蓋通道的每個部分限定了振動膜9，該振動膜9能夠響應于入射到薄膜層3上的聲波而振動且由此吸收至少一部分聲波能量。在該方面，每個振動膜9都具有下述共振頻率在振動膜9被給予具有與該振動膜的共振頻率對應的頻率的聲波時，該振動膜9以最大幅度在所述共振頻率處振動，由此降低了聲波能量。一般而言， 增加振動膜9的尺寸將使得振動膜的共振頻率降低。除了作為共振元件的每個單獨的振動膜9之外，還通過將孔6中的至少一些孔布置成集群11來在面板I中設置另外的共振元件，由此與集群11外的那些孔6相比集群11內的孔6彼此間隔更緊密。更具體地，孔6中的至少一些孔以集群11的方式布置，由此集群11內的相鄰的孔6之間的最大距離小于一方面集群11內的孔6中的任何一個孔與另一方面集群11外的任何孔之間的距離。面板I的由集群11的外周限定的每個區(qū)域都形成了能夠響應于聲波而振動且由此吸收至少一部分聲波能量的共振吸收器13。與振動膜9類似，每個共振吸收器13都具有下述共振頻率在共振吸收器13被給予具有與該共振吸收器的共振頻率對應的頻率的聲波時，該共振吸收器13以最大幅度在所述共振頻率處振動，由此降低了聲波能量。如圖2所示，每個共振吸收器13都包括薄膜層3的由集群11的外周限定的一部分以及下面的有孔層5的由集群11的外周限定的一部分。參照圖2至圖4、圖7、圖10和圖11，限定了面板I的形成共振吸收器的區(qū)域的、集群11的外周包括集群11內的每個孔6的邊緣部分連同使集群11內的相鄰的孔6鄰接的假想線15。為了清楚起見，圖3、圖4、圖5、圖7至圖13示出了其上沒有薄膜層3的有孔層5。在圖4中，與集群11內的相鄰的孔6互連的假想線15包括四條切線。每條切線都與集群11內的兩個相鄰的孔6的邊緣部分相交。由四條切線所圍的區(qū)域是共振吸收器的區(qū)域。相比之下，圖11所示的集群11內的鄰接孔6之間的假想線15位于集群11內的鄰接孔6之間的最短距離處。因此，鄰接孔6之間的假想線15可以是集群11內的鄰接孔6之間的切線或者在集群11內的鄰接孔6之間的最短距離處的線或者其間任何位置處的線。無論假想線15的確切位置如何，面板I的限定了共振吸收器的區(qū)域與面板I的其余區(qū)域相比具有每單位面積較低的剛度和較小的質量。在該方面，參照圖4，可以看到集群11內的孔6間隔緊密，由此給有孔層5在每個共振吸收器內的部分8提供大約60%至80%的開放區(qū)域。據此，面板I的由共振吸收器限定的區(qū)域與面板I的其余區(qū)域相比具有每單位面積低的質量，這是因為集群11外的孔6更加間隔開而由此給有孔層5的其余部分10提供大約15%至35%的開放區(qū)域?？?在集群11內的定位由此給面板I提供了相對于面板I的其余部分來說每單位面積的質量為低的區(qū)域。換言之，面板I的剛度隨著作為與面板I的其余部分相比剛度較小的區(qū)域的共振吸收器而變化。正是共振吸收器每單位面積的相對較低的剛度或較低的質量，才使得共振吸收器能夠具有與面板I作為整體所不同的諧
振頻率。集群11優(yōu)選地均勻分布在有孔層5中，其中，集群11外的孔6相對較小并且間隔了相對更大的距離，以給有孔層5的其余部分提供柵格狀外觀。在集群11內的相鄰的孔6之間設置大約相等的距離。如圖3和圖7所示，集群11可以基本上以列和行均勻地布置。如圖3、圖7、圖9至圖13所示，每個集群11內含有的孔6的數目是可變的，最小數目是三，而優(yōu)選的數目在四和七之間。此外，在圖13所示的實施方式中，所有孔6都可以以集群11的方式設置。
在圖7所示的有孔層5的實施方式中，集群11中的一些集群含有四個孔6，而其余的集群11含有六個孔6。據此，那些具有六個孔6的共振吸收器的共振頻率與那些僅具有四個孔6的共振吸收器的共振頻率不同。盡管不是按比例的，但是圖8提供了對圖7所示的有孔層5中的孔6之間的間隔以及孔6的大約尺寸的指示。含有四個孔6的集群11的尺寸大約為54mm乘55mm，且包括直徑為21_的兩個孔以及直徑為30_的兩個更大的孔。含有六個孔6的集群11的尺寸大約為54mm乘84mm,且具有直徑為21mm的兩個孔、直徑為25mm的兩個孔以及直徑為30mm的兩個孔。有孔層5的其余或柵格部分中的孔6的直徑為12mm和15mm。集群11內的相鄰的孔6以大約為2mm和6mm之間的間距間隔開。有孔層5的其余或柵格部分中的孔6隔開大約8mm至20mm。集群內的孔6可以具有范圍為從5mm至80mm的直徑。集群內的相鄰的孔之間的最大距離小于i)集群內的孔中的任何一個孔與ii)集群外的任何孔之間的距離。換言之，如圖8所示，集群內的相鄰的孔之間的距離X小于距離Y。此外，集群外的相鄰的孔之間的距離Z大于或等于距離Y。參照圖12，集群11外的孔6可以以柵格圖案布置并且與切線12對準。集群11外的孔6可以與從集群11中的孔6畫出的切線14間隔大約IOmm至15mm。集群11外的孔6可以用于為集群11確定不同頻率。在本發(fā)明的另外的實施方式中，有孔層5中的所有孔6都可以以集群11的方式布置，如圖13所示。參照圖8所示的尺寸，當圖7所示的有孔層5覆蓋有薄膜層3以提供面板I時，有效地設置有八個共振元件。第一共振元件是12_的振動膜、第二共振元件是15_的振動膜、第三共振元件是21mm的振動膜、第四共振元件是25mm的振動膜、第五共振元件是30mm的振動膜、第六共振元件是含有四個孔6的共振吸收器、第七共振元件是含有六個孔6的共振吸收器、而第八共振元件是整體作為面板吸收器的面板I。12_振動膜的共振頻率為大約2000Hz、15mm振動膜的共振頻率為大約1600Hz、21mm振動膜的共振頻率為大約1250Hz、25mm振動膜的共振頻率為大約1000Hz而30mm振動膜的共振頻率為大約800Hz。含有四個孔的共振吸收器的共振頻率為大約500Hz至630Hz，而含有六個孔的共振吸收器的共振頻率為大約400Hz至500Hz。除了通過單獨的振動膜9和共振吸收器的共振吸收之外，面板I作為整體與面板I后面的封閉氣體容積區(qū)結合起來作為面板吸收器。在該方面，面板I作為整體能夠響應于入射到面板I上的聲波而共振，由封閉氣體容積區(qū)提供隔音。在面板I安裝在具有包括多個墻立柱的框架的墻結構中時，鄰接的墻立柱之間的腔提供了封閉氣體容積區(qū)。面板I可以通過使用釘子、螺釘、粘合劑等以與傳統石膏板面板相同的方式緊固至墻立柱。還可以將吸音材料置于腔中，而在面板I后面的腔的深度可以改變以使面板吸收器提供峰值吸收的頻率變化。對于面板的其他應用例如作為路旁吸音障礙，面板I以與框架結構類似的形式安裝，由此在面板I后面提供封閉氣體容積區(qū)。薄膜層3對氣流是基本不透的。薄膜層3可以由紙制成，例如通常被稱為白土涂布紙的類型的紙。還可以使用其他類型的紙，例如墻紙、高濕強度牛皮紙。然而，優(yōu)選的是薄膜層3由聚合物膜制成，例如聚酯、聚乙烯、聚丙烯、Β0ΡΡ、含氟聚合物、PVC、EVA或者金屬箔。薄膜層3還可以是多層的并且包括上述材料的組合。在未噴涂的情況下，優(yōu)選地，薄膜層3的厚度不大于大約O. 05mm而表面密度為大約45g/m2至70g/m2。對于將面板作為內墻襯的應用，白土涂布紙可以用于薄膜層3。紙的白土成分提供了在施用涂料時防止涂料滲入到紙中的密封。此外，白土成分消除了首先要用內涂層對紙噴涂的需要。在用頭兩層涂料噴涂時，薄膜層3的表面密度優(yōu)選地為小于200g/m2，更優(yōu)選地在大約150g/m2和170g/m2之間。據此，在噴涂薄膜層3時，干燥的涂料提供了大約60%至70%的振動膜9表面密度。在施用涂料期間，隨著涂料干燥涂料趨于收縮并且變平坦，這給振動膜9提供了張力。對薄膜層3的噴涂還對振動膜9的吸音能力有影響。在該方面，每層涂料都稍微地使振動膜9共振頻率處的峰值聲音吸收降低。此外，每層涂料提供的振動膜9的表面密度的增加趨于使振動膜9共振頻率稍微地降低。此外，每層涂料都使得振動膜9的聲音吸收峰變窄。因為這些原因，優(yōu)選的是向薄膜層3施用不多于兩層的涂料。薄膜層3可以用粘合劑接合至有孔層5。例如，聚乙烯、低密度聚乙烯(LPDE)、EVA或其組合的薄層可以設置在有孔層5和/或薄膜層3上，加熱以將薄膜層3層壓至有孔層5。還可以在施用薄膜層3之前將金屬箔例如鋁箔施用至有孔層5。在該方面，可以使用聚乙烯纖維或者被加熱以將箔層壓至有孔層5的粉末來將箔層壓至有孔層5。類似地，箔可以以這種方式接合至薄膜層3或者可替換地可以使用聚乙烯接合層。優(yōu)選地，在孔6形成在有孔層5中之前來施用箔，以使得孔6可以通過單個穿孔動作同時形成在箔和有孔層5中。優(yōu)選地，箔的厚度為大約50 μ m。有孔層5提供了面板I的大部分并且可以由具有吸音性質的材料制成。例如，有孔層5可以由可壓縮纖維材料制成，比如接合的無紡聚酯、聚酯混合物、石棉、玻璃纖維或者其他的纖維聚合物。取決于面板I的應用，還可以使用其他材料，比如開或閉孔泡沫材料、酚醛泡沫材料、纖維增強泡沫材料、紙板。對于面板I作為建筑物的內墻的襯的應用，有孔層5的厚度為大約9mm至10. 5mm,優(yōu)選地為IOmm以匹配IOmm厚的石膏板,而表面密度(在沒有孔的情況下)在大約1000g/m2和2000g/m2之間。其他厚度將會匹配其他石膏板厚度，比如7mm、13mm和16mm。優(yōu)選地,有孔層5的表面密度(在沒有孔的情況下)為大約1700g/m2。有孔層5還可以包括大約5%至20%的阻燃纖維、40%的熔化纖維以及45%至55%的再生PET。有孔層5給面板I提供有結構剛度，并且可以取決于用于層5的材料來構造有孔層5以使得有孔層5的相對的側部比側部之間的中間區(qū)域的密度顯著更大。在該方面，在層5由無紡聚酯制成時，可以高度地變薄(lap)、針刺(needle)以及加熱在層5的側部處的無紡 聚酯纖維，以壓縮纖維并給側部提供有相對平滑且平坦的表面光潔度。相比之下，中間區(qū)域中的無紡聚酯纖維以較低的程度被壓縮。有孔層5的中間區(qū)域中的相對較低的密度可以有助于使聲音吸收峰加寬，特別是在聲音吸收主要是由于面板I作為整體用作面板吸收器而引起的較低的頻率處。總體密度小于200kg/m3的其他合適的材料如泡沫材料或紙板復合材料也可以是合適的。對于面板I作為建筑物的內墻的襯的應用，優(yōu)選地，面板I的長度為大約2400mm、寬度為大約1200_，且面板I具有與傳統的石膏板面板的邊緣部分匹配的斜邊緣。這可以改變以適于客戶偏好以及制造效率。面板I的總體厚度優(yōu)選地與傳統石膏板相同。然而，面板I的臨近邊緣的厚度減小。因此，面板I的厚度朝著與具有傳統的石膏板面板的邊緣類似的邊緣的邊緣部分逐漸減小。據此，通過使用傳統的濕石膏接合技術，可以將石膏填充物設置在邊緣部分上，以使得面板I可以無縫結合到墻結構中，其中薄膜層3通過石膏填充物以及石膏板面板的外面提供連續(xù)的墻表面。一旦噴涂，連續(xù)的墻表面就具有與僅由石膏板面板制成的墻結構的外觀相同的外觀。圖9中示出了有孔層5，該有孔層5特別適用于要被用作為內墻襯的面板。該有孔層5被分成四個有孔部分。各有孔部分被間隔開以使得在有孔部分之間的區(qū)域16能夠與墻結構的墻立柱對準。下表提供了對下述各種共振機構的指示根據本發(fā)明的面板可以利用這些共振機 構以將特定的聲波頻率作為目標并且提供在寬頻率范圍上的吸收。
頻率共振元件
160 Hz 面板吸收器，腔深度D=95 mm 200 Hz 面板吸收器，腔深度D = 50 mm 250 Hz 面板吸收器，腔深度D = 35 mm
315 Hz 面板吸收器，腔深度D = 25 mm
400 Hz 含有δ個孔21mm、25mm以及膽mm的集群
500 Hz 4 & 6孔21, 25 &30mm集群的組合
630 Hz 含有4個孔21mm以及30mm的集群
800 Hz 30 mm噴涂的振動膜1000 Hz 25 mm噴涂的振動膜
1250 Hz 21 mm噴涂的振動膜 1600 Hz i5 mm噴涂的振動膜
2000 Hz 12 mm噴涂的振動膜上表表明，為了提供在大約315Hz處的峰值吸收，理想地，應該給面板I在面板的后面安裝深度為大約25mm的封閉氣體容積區(qū)。為了在頻率為250Hz處的吸收，面板應該具有深度為大約35mm的腔，在200Hz處，深度應該為大約50mm，在160Hz處，深度應該為大約95mm0圖6是示出了對兩種面板在一定頻率范圍處的吸收系數的比較，所述面板之一具有如圖3所示的根據本發(fā)明的實施方式的集群有孔層5，另一種面板具有如圖5所示的根據現有技術的層，所述層具有均勻間隔開的孔的配置。圖3和圖5中的各個受測層5都是由纖維材料制成的。此外，兩個層5都具有相同數目的13mm的孔、20mm的孔和30mm的孔并且兩個層都設置有大約40%的開放區(qū)域。圖3中的層具有以集群11的方式布置的20mm的孔和30_的孔，而圖5中的孔均勻地間隔開。受測面板還被安裝成在面板的后面提供深度為25mm的腔。此外，腔中具有表面密度為800g/m2吸音材料。兩個面板的薄膜層都還噴涂有兩層涂料。圖6中的曲線圖示出，與具有均勻間隔開的孔的面板相比，具有集群的面板在400Hz至大約800Hz之間的頻率處提供了顯著更好的聲音吸收。曲線圖表明根據本發(fā)明的面板通過利用共振元件的組合能夠在寬頻率范圍上提供極好的吸收。在附圖中的圖14a和圖14b中，示出了根據本發(fā)明的另外的實施方式的面板I。貫穿附圖使用了相同的附圖標記來指代等效特征。在該特定的實施方式中，面板I包括有孔層5與薄膜層3之間的、增強層51形式的另外的層。在圖14b中將一部分薄膜層3從面板I移除，以使得也可以更加清楚地看到增強層51。增強層51中可以具有一系列的洞53，該洞53的直徑可以最高達大約25_。如在圖14b中最好地看到的，洞53部分地覆蓋了有孔層5中的孔。洞53還可以稍微交疊以提供多種直徑。與有孔層5中的孔的方式類似，洞53可以集群在一起或者以以柵格狀形式布置。增強層51有利地使得面板I具有更好的表面光潔度。在該方面，由聚合物膜制成的薄膜層3具有稍微地沉降到有孔層5中的較大的孔中的趨勢，而增強層51能夠在孔上給薄膜層3提供附加的支撐。增強層51中的洞53可以給該層提供最高達50%的開放區(qū)域。優(yōu)選地，增強層51以及各個覆蓋層的組合重量不多于面板I的總重量的大約15%至30%。增強層51優(yōu)選地足夠厚以防止薄膜層3中的振動膜接觸有孔層5。優(yōu)選地，增強層51的厚度為至少大約O. 15mm,(在沒有孔的情況下)表面密度為100g/m2至500g/m2，并且增強層51可以由以下材料制成紙板，聚合物片如聚碳酸酯片、纖維聚合物片，泡沫或泡沫橡膠片，陶瓷紙或玻璃/礦物纖維片。在附圖中的圖14c和圖15中，示出了根據本發(fā)明的另外的實施方式的面板I。在該特定的實施方式中，面板I包括位于薄膜層3與有孔層5之間的中間層10形式的另外的層。圖14c所示的面板I特別適用于給建筑物的內墻加襯，并且該面板I在圖15中以墻型結構示出，其中，在面板I的后面的封閉氣體容積區(qū)填充有隔層(insulation)26。在圖14c中，將一部分中間層10從面板I移除，以使得可以更加清楚地看到孔6。在圖14c中，還將一部分薄膜層3從面板I移除，以使得也可以更加清楚地看到中間層10。在圖14c中，中間層10直接接合至薄膜層3并且以類似的方式直接接合至有孔層5。然而，在薄膜層3覆蓋孔6之處薄膜層3沒有接合至中間層10，以使得薄膜層3的覆蓋孔6的那些部分響應于入射到薄膜層3上的聲波獨立于中間層10而自由振動。在圖14c所示的面板I的實施方式中，薄膜層3對氣流是基本不透的并且由聚合物膜來制成。可替換地，薄膜層3可以由金屬箔或紙、優(yōu)選地由白土涂布紙來制成。還可以使用其他類型的紙，例如墻紙、高濕強度牛皮紙。面板I的中間層10位于薄膜層3與有孔層5之間并且覆蓋了有孔層5的側面以使得所有的孔6都優(yōu)選地被中間層10所覆蓋。在圖14c和圖15所示的面板I的實施方式中，中間層10由具有陶瓷纖維的紙制成。優(yōu)選地， 陶瓷紙的厚度為大約1_，并且陶瓷紙由于其阻燃以及耐高溫的能力而可以有利地作為防火墻。在該方面，陶瓷紙的熔點為1300° C。在包括中間層10的面板I的實施方式中，可以設置其他附加層，而不是如圖14c和圖15所示將薄膜層3直接接合至中間層10。例如，可以設置薄膜層3可以直接與其接合的金屬箔和/或纖維層。類似地，可以設置有孔層5可以直接與其接合的附加層，而不是如圖14c和圖15所示將有孔層5直接接合至中間層10。因此，中間層10可以夾在可以是多孔的或者非多孔的附加層之間，而不是直接接合至薄膜層3和有孔層5。為了將中間層10接合至有孔層5，可以將粉末狀的低密度聚乙烯(LDPE)放置到有孔層5上，然后加熱以熔化LDPE粉末，從而將有孔層5接合至中間層10。這優(yōu)選地通過使用帶式層壓機(beltlaminator)在150° C以上的溫度處實現。
中間層10優(yōu)選地是多孔的且由纖維材料或泡沫材料制成，并且表面密度優(yōu)選地為小于400g/m2。例如，中間層10可以由纖維聚合物片、開孔泡沫或泡沫橡膠片制成。還可以使用其他材料，如纖維陶瓷紙、無紡玻璃/礦物纖維以及聚合物。中間層10給在下面的有孔層5提供了一定程度的保護，優(yōu)選地是阻燃的并且可以經受住極端溫度而基本不受損。此外，中間層10通過防止面板I后面的反射聲音被反射回來例如被反射到室中，來改進面板I的聲學性能。此外，通過設置纖維材料的中間層10，孔6的邊緣通過中間層10掩蔽且軟化，這在面板I的薄膜層3被噴涂的情況下帶來光滑地多的表面光潔度。薄膜層3可以使用合適的接合劑來接合至中間層10。在該方面，薄膜層3例如聚合物膜可以是雙層的，這是因為該薄膜層3可以具有下層例如LDPE層，該下層能夠使用帶式層壓機熔化以將薄膜層3接合至中間層10。因為在薄膜層3覆蓋孔6的地方薄膜層3不接合至中間層10，所以實際上小氣穴或氣隙17設置在中間層5與薄膜層3之間，如在圖15中可最好地示出。為了增加氣隙17的深度，可以在制造期間將中間層10稍微地壓到孔6中、或者中間層10可以像這樣預成型，以使得優(yōu)選地設置深度為大約Imm至4mm的一系列凹陷或下陷。因為下陷處于稍微在中間層10的其余部分以下，所以可以例如通過使用滾輪以不向下陷給予接合劑的方式將接合劑施用至中間層10。據此，然后薄膜層3可以在不接合至下陷的情況下接合在中間層10的上面。在附圖的圖16中，示出了面板I的另外的實施方式。在該特定的實施方式中，面板I具有下述中間層10 :該中間層10是浮凸的以給該層提供有一系列鋸齒狀缺口。類似地，薄膜層3也可以是浮凸的以提供類似的一系列鋸齒狀缺口，如圖17中示出的實施方式所示。使薄膜層3浮凸使得與平坦的薄膜層3相比在振動膜上的張力減小。在圖16和圖17所示的實施方式中，薄膜層3優(yōu)選地由金屬箔形成。下面的中間層10也可以由非多孔的材料如鋁形成。因為在本實施方式中中間層10是非多孔的，所以優(yōu)選地，中間層10的表面密度小于大約400g/m2,而厚度不大于大約2. 5mm,優(yōu)選地為1_。本實施方式中的有孔層5還可以由金屬片比如招構造成，(在無孔的情況下)表面密度在大約1000g/m2和3000g/m2之間。還可以在面板I的后面的腔中設置隔層26。本發(fā)明有利地提供了一種可以代替?zhèn)鹘y的石膏板面板用在建筑物內部的面板。根據本發(fā)明的面板能夠在寬頻率范圍上提供聲音吸收并且可以為特定的頻率定制。同時，可以對面板進行噴涂從而保持平滑、平坦且具有與傳統的石膏面板相同的外觀的外表面。通過將面板結合到內墻中，可以獲得更低的回響時間，由此降低回響的噪音從而改進語音的可理解性。本發(fā)明的面板有利地能夠用在墻結構中，以產生與用傳統石膏板面板加襯的墻的審美外觀相同的審美外觀的墻。此外，根據本發(fā)明的面板有利地能夠以在審美上令人滿意的方式集成到墻結構中。此外，可以利用與傳統石膏板面板相同的方式和技巧來噴涂以及安裝面板。面板還適用于汽車應用，其中面板會經受來自引擎或排氣系統的熱；以及其他戶外應用，如路旁吸音屏障。 由于在不背離本發(fā)明的基本特性的情況下本發(fā)明可以以幾種形式實施，因此應該理解的是，不應該將以上描述的實施方式認為是對本發(fā)明的限制而是應該被更寬泛地理解。各種修改和等效設置意在被包括在本發(fā)明的實質和范圍內。
權利要求
1.一種面板，包括基本氣密的薄膜層以及其中具有孔的層，其中，所述薄膜層的覆蓋孔的每個部分限定了能夠響應于入射到所述薄膜層上的聲波而振動且由此吸收至少一部分所述聲波的能量的振動膜，所述孔中的至少一些孔以集群的方式布置，由此集群內的相鄰的孔之間的最大距離小于(i)所述集群內的孔中的任何一個孔與(i i)所述集群外的任何孔之間的距離，所述面板的由集群的外周限定的每個區(qū)域都形成能夠響應于聲波而振動且由此吸收至少一部分所述聲波能量的共振吸收器，其中，至少一個共振吸收器能夠提供在與單獨的所述振動膜中的至少一個振動膜的共振頻率不同的頻率處的聲音吸收。
2.根據權利要求I所述的面板，其中，所述共振吸收器中的至少一個共振吸收器的共振頻率低于一個或更多個單獨的振動膜的共振頻率。
3.根據權利要求I或2所述的面板，其中，所述共振吸收器的共振頻率與所述面板作為整體的共振頻率不同。
4.根據權利要求2或3所述的面板，其中，所述共振吸收器中的至少一個共振吸收器的共振頻率在所述振動膜中的任何振動膜的共振頻率與所述面板作為整體的共振頻率之間。
5.根據前述權利要求中任一項所述的面板，其中，所述面板的限定所述共振吸收器的各個區(qū)域與所述面板的其余區(qū)域相比具有每單位面積更小的質量。
6.根據權利要求5所述的面板，其中，所述集群內的孔給所述有孔層在所述共振吸收器內的部分提供大約60%或更大的開放區(qū)域。
7.根據前述權利要求中任一項所述的面板，其中，所述集群基本均勻地分布在所述有孔層中。
8.根據權利要求7所述的面板，其中，所述集群基本以行和列布置，以使得所述有孔層的其余部分具有柵格狀外觀。
9.根據前述權利要求中任一項所述的面板，其中，所述集群內的孔中的至少一些孔具有不同的尺寸。
10.根據前述權利要求中任一項所述的面板，其中，所述集群中的一個或更多個集群內的孔基本為圓形并且直徑范圍在大約8mm與80mm之間。
11.根據前述權利要求中任一項所述的面板，其中，所述集群內的孔的尺寸和數目是基于對應的共振吸收器所需的共振頻率而預先確定的。
12.根據權利要求10或11所述的面板，其中，所述集群內的孔中的至少兩個孔具有相同的尺寸。
13.根據前述權利要求中任一項所述的面板，其中，多個集群各自都包括大約兩個與七個之間的孔。
14.根據前述權利要求中任一項所述的面板，其中，集群內的相鄰的孔間隔開大約2mm至 6mm。
15.根據前述權利要求中任一項所述的面板，其中，所述有孔層由吸音材料制成。
16.根據前述權利要求中任一項所述的面板，其中，所有所述孔都以集群的方式布置。
17.根據權利要求I至15中任一項所述的面板，其中，在所述集群外的相鄰的孔之間的距離等于或大于(ii )所述集群內的任何孔與(ii )所述集群外的最接近的孔之間的距離。
18.根據權利要求17所述的面板，其中，所述集群外的孔給所述有孔層的所述其余部分提供了大約40%或更少的開放區(qū)域。
19.根據權利要求17或18所述的面板，其中，所述集群外的多個孔小于所述集群中的一個或更多個集群內的孔。
20.根據權利要求19所述的面板，其中，所述集群外的多個所述孔基本為圓形并且直徑范圍在大約IOmm和20mm之間。
21.根據權利要求17至20中任一項所述的面板，其中，所述集群外的相鄰的孔間隔開大約8_至20_。
22.一種墻結構，包括框架以及安裝至所述框架的墻面板，其中，所述墻面板是根據前述權利要求中任一項所述的面板。
23.根據權利要求22所述的墻結構，其中，多個墻面板安裝至所述框架，以由此提供連續(xù)的墻表面。
24.根據權利要求23所述的墻結構，其中，每個面板的所述薄膜層都與所述墻表面平齊。
25.—種面板，包括基本氣密的薄膜層以及其中具有孔的層，其中，所述薄膜層的覆蓋孔的每個部分限定了能夠響應于入射到所述薄膜層上的聲波而振動且由此吸收至少一部分所述聲波能量的振動膜，所述孔中的至少一些孔以集群的方式布置，由此在集群內的相鄰的孔之間的最大距離小于(i)所述集群內的孔中的任何一個孔與(ii)所述集群外的任何孔之間的距離，所述面板的由集群的外周限定的每個區(qū)域都形成能夠響應于聲波而振動且由此吸收至少一部分所述聲波能量的共振吸收器。
26.一種路旁屏障，包括根據權利要求I至21以及25中任一項所述的面板。
全文摘要
一種面板(1)，包括基本氣密的薄膜層(3)以及其中具有孔(6)的層(5)，其中，所述薄膜層(3)的覆蓋孔(6)的每個部分限定了能夠響應于入射到所述薄膜層(3)上的聲波而振動且由此吸收至少一部分所述聲波的能量的振動膜(9)，所述孔(6)中的至少一些孔以集群(11)的方式布置，由此在集群(11)內的相鄰的孔之間的最大距離小于(i)所述集群(11)內的孔(6)中的任何一個孔與(ii)所述集群(11)外的任何孔(6)之間的距離，所述面板(1)的由集群(11)的外周限定的每個區(qū)域都形成能夠響應于聲波而振動且由此吸收至少一部分所述聲波能量的共振吸收器(13)，其中，至少一個共振吸收器(13)能夠提供在與單獨的所述振動膜(9)中的至少一個振動膜的共振頻率不同的頻率處的聲音吸收。
文檔編號E04B1/86GK102639795SQ201080052787
公開日2012年8月15日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權日2009年10月21日
發(fā)明者馬克·博羅尼 申請人:貝爾馬克斯聲學有限公司