專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于高速列車(chē)的多功能分層復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及隔聲材料的結(jié)構(gòu)，特別涉及一種兼顧保溫、吸隔聲和減振等多種功能的分層復(fù)合材料，可直接應(yīng)用于高速列車(chē)車(chē)廂內(nèi)部或其它有環(huán)保要求的強(qiáng)噪聲環(huán)境， 尤其適用于高速列車(chē)車(chē)廂內(nèi)。
背景技術(shù)：
高速鐵路作為當(dāng)代高新技術(shù)的集成，具有運(yùn)能大、能耗低、污染小、安全舒適等比較優(yōu)勢(shì)，是交通運(yùn)輸體系中最具可持續(xù)性和環(huán)境友好性的運(yùn)輸模式，是世界各國(guó)科學(xué)技術(shù)和制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力、綜合國(guó)力以及國(guó)家現(xiàn)代化程度的集中體現(xiàn)和重要標(biāo)志之一?！笆晃濉逼陂g我國(guó)高速鐵路建設(shè)在國(guó)家的大力支持下得到跨越式發(fā)展，隨著京滬高鐵的開(kāi)通目前我國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程已位居世界第一，其中，京津城際高速鐵路列車(chē)運(yùn)行速度已達(dá)到300km/h，京滬高速鐵路的設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)到了 350km/h。列車(chē)提速后噪聲與振動(dòng)問(wèn)題顯得愈加突出，已成為制約高速鐵路技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，噪聲與振動(dòng)的污染不僅嚴(yán)重影響車(chē)內(nèi)的安靜性、乘員的舒適性和高鐵沿線(xiàn)區(qū)域居民的生活環(huán)境，而且也導(dǎo)致了列車(chē)的主要機(jī)械設(shè)備工作時(shí)磨損疲勞甚至失效，在降低了設(shè)備使用壽命的同時(shí)也威脅著高速列車(chē)的安全運(yùn)行。高速列車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲環(huán)境是決定乘客舒適度的重要因素之一，為了解高速列車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲的特點(diǎn)，研究人員曾對(duì)國(guó)內(nèi)研制的高速列車(chē)四節(jié)型號(hào)不同車(chē)廂運(yùn)行時(shí)內(nèi)部噪聲特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，噪聲測(cè)量數(shù)據(jù)表明當(dāng)運(yùn)行速度在160km/h以上時(shí)，其車(chē)廂內(nèi)部的噪聲值大都超過(guò)容許值65dB (A);當(dāng)車(chē)速達(dá)到200km/h時(shí)，噪聲最大值高達(dá)80. 8dB (A)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的容許值。車(chē)廂內(nèi)部噪聲試驗(yàn)研究結(jié)果還表明車(chē)內(nèi)低頻噪聲突出，噪聲大小和頻譜特性隨空間位置分布不均勻、列車(chē)運(yùn)行速度是影響車(chē)內(nèi)噪聲的主要因素。以上的測(cè)試結(jié)果表明高速列車(chē)的噪聲問(wèn)題已經(jīng)十分突出，迫切需要進(jìn)一步采取相應(yīng)地減振降噪措施來(lái)降低列車(chē)車(chē)廂內(nèi)部噪聲。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種全新結(jié)構(gòu)的多功能分層復(fù)合材料，該多功能材料主要面向高速列車(chē)車(chē)廂壁板間使用，在提高聲學(xué)性能的同時(shí)保證材料的阻燃、隔熱等環(huán)保要求，兼顧保溫和吸隔聲功能，并可以根據(jù)車(chē)廂壁板不同部位噪聲頻譜特性、材料厚度空間及使用要求進(jìn)行聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)。車(chē)廂內(nèi)噪聲控制最有效的方法是通過(guò)內(nèi)部聲學(xué)材料與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來(lái)有效吸收和隔離內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)振動(dòng)與噪聲源，目前在高速列車(chē)車(chē)廂內(nèi)壁板(側(cè)壁板、天花板和地板) 與主體結(jié)構(gòu)(鋁型材)之間敷設(shè)大量的保溫材料或其它配套材料，這些材料基本上不具備吸聲、隔聲和減振功能，因此，在保證車(chē)廂內(nèi)部溫度、濕度等環(huán)境要求下，同時(shí)綜合利用多孔吸聲材料和粘彈性阻尼材料，發(fā)展保溫、吸隔聲、減振一體化多功能復(fù)合材料技術(shù)進(jìn)行列車(chē)內(nèi)部噪聲控制，對(duì)降低高速列車(chē)車(chē)廂內(nèi)部的噪聲水平以及提高乘客的舒適度有著重要的意義。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方案為多孔材料和硬質(zhì)隔聲材料的優(yōu)化組合，其中一個(gè)主要設(shè)計(jì)思路借鑒建筑聲學(xué)中雙層板填充多孔吸聲材料模型(亦可選取多孔類(lèi)保溫吸聲材料)， 如在雙層板之間設(shè)置彈性支撐結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步起到減振作用。選取具有良好的保溫性能和工程應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)有一定吸聲性能的多孔材料，其材料密度應(yīng)為較小的軟材料，另外由于材料有比較大的彈性和伸縮性，因此也會(huì)起到一定的減振作用。為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了一種多功能分層復(fù)合材料，其特征在于，至少包括一層多孔保溫材料層和一層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層的兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)，且多孔保溫材料層與硬質(zhì)阻尼隔聲材料層交錯(cuò)層疊。作為上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選，所述的多功能分層復(fù)合材料包括兩層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層和一層多孔保溫材料層，所述的一層多孔保溫材料層設(shè)置于兩層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層之間。作為上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選，所述的多功能分層復(fù)合材料包括兩層多孔保溫材料層和一層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層，所述的一層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層設(shè)置于兩層多孔保溫材料層之間。作為上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選，所述的多功能分層復(fù)合材料包括兩層多孔保溫材料層和三層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層，所述的兩層多孔保溫材料層分別間隔設(shè)置于相鄰兩個(gè)硬質(zhì)阻尼隔聲材料層之間。作為上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選，所述的多功能分層復(fù)合材料包括兩層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層和三層多孔保溫材料層，所述的兩層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層分別間隔設(shè)置于相鄰兩個(gè)多孔保溫材料層之間。作為上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選，所述的多孔保溫材料層的厚度為3 50mm。作為上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選，所述的硬質(zhì)阻尼隔聲材料層的厚度為0. 5 5mm。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，在原有高速列車(chē)車(chē)廂內(nèi)使用的保溫和阻燃材料基礎(chǔ)上， 新型復(fù)合材料具備良好的吸聲、隔聲和減振性能，同時(shí)不占有車(chē)廂內(nèi)更多使用空間。本實(shí)用新型在保證車(chē)廂內(nèi)部溫度、濕度等環(huán)境要求下，同時(shí)綜合利用多孔吸聲材料和粘彈性阻尼材料，發(fā)展保溫、吸隔聲、減振一體化多功能復(fù)合材料技術(shù)進(jìn)行列車(chē)內(nèi)部噪聲控制，對(duì)降低高速列車(chē)車(chē)廂內(nèi)部的噪聲水平以及提高乘客的舒適度有著重要的意義。

圖I是本實(shí)用新型的多功能分層復(fù)合材料用于高速列車(chē)車(chē)廂內(nèi)的原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型的多功能分層復(fù)合材料采用兩層復(fù)合的實(shí)施例的示意圖；圖3是本實(shí)用新型的多功能分層復(fù)合材料采用兩層復(fù)合的另一實(shí)施例的示意圖；圖4是本實(shí)用新型上述兩個(gè)采用兩層復(fù)合的實(shí)施例的隔聲性能測(cè)試結(jié)果示意圖；圖5是本實(shí)用新型的多功能分層復(fù)合材料采用三層復(fù)合的實(shí)施例的示意圖；圖6是本實(shí)用新型上述采用三層復(fù)合的實(shí)施例的隔聲性能測(cè)試結(jié)果示意圖；圖7是本實(shí)用新型的多功能分層復(fù)合材料采用五層復(fù)合的實(shí)施例的示意圖；圖8是本實(shí)用新型上述采用五層復(fù)合的實(shí)施例的隔聲性能測(cè)試結(jié)果示意圖。附圖標(biāo)識(shí)[0026]I、多孔保溫材料層2、硬質(zhì)阻尼隔聲材料層 3、車(chē)廂外部主體結(jié)構(gòu)4、車(chē)廂內(nèi)部壁板 5、車(chē)廂內(nèi)部空間
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，通過(guò)下面參照附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的上述和其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更清楚，其中如圖I所示，是本實(shí)用新型多功能分層復(fù)合材料用于高速列車(chē)車(chē)廂內(nèi)的示意圖。本實(shí)用新型的多功能分層復(fù)合材料包括多孔保溫材料層I和硬質(zhì)阻尼隔聲材料層2，設(shè)置于車(chē)廂外部主體結(jié)構(gòu)3 (比如鋁型材)和車(chē)廂內(nèi)部壁板(包括側(cè)壁板、天花板和地板)4之間，以消除車(chē)廂內(nèi)部空間5內(nèi)的噪聲。其中，本實(shí)用新型的多功能分層復(fù)合材料可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定層數(shù)并選取相應(yīng)材料。鑒于多功能分層材料在高速列車(chē)車(chē)廂內(nèi)部使用環(huán)境比較復(fù)雜，視具體情況也可以使用多孔保溫材料和硬質(zhì)阻尼隔聲材料二者的復(fù)合，如圖2和圖3所示，其使用原則為多孔保溫材料層I與硬質(zhì)阻尼隔聲材料層2或車(chē)廂內(nèi)壁板相連接。本例中，圖4是橡塑閉孔絕熱材料(具有一定吸聲性能和極佳的保溫、阻燃特性)和硬質(zhì)橡膠隔聲材料二層復(fù)合后測(cè)試的隔聲性能，其中，虛線(xiàn)是隨入射聲波方向依次為19mm厚的橡塑閉孔絕熱材料和1.2mm 厚的隔聲墊，實(shí)線(xiàn)是隨聲入射聲波方向依次為I. 2mm厚的隔聲墊和19mm厚的橡塑閉孔絕熱材料。如圖5所示，多功能分層材料采用三層復(fù)合材料，第一層多孔材料(吸聲、保溫);第二層硬質(zhì)阻尼材料(隔聲);第三層多孔材料(吸聲、保溫)。本例中，其厚度隨聲入射方向分別為19_厚的橡塑閉孔絕熱材料、I. 2_厚的隔聲墊和25_厚的橡塑閉孔絕熱材料，其隔聲性能的測(cè)試結(jié)果如圖6所示。如果空間允許，作為本實(shí)用新型最佳方式，也可采用五層復(fù)合結(jié)構(gòu)，如圖7所示， 第一層多孔材料(吸聲、保溫)；第二層硬質(zhì)阻尼材料(隔聲)；第三層多孔材料(吸聲、 保溫)；第四層硬質(zhì)阻尼材料(隔聲)；第五層多孔材料(吸聲、保溫)。實(shí)際應(yīng)用中 第一、三、五層多孔材料特征參數(shù)和厚度可不同，第二、四層材料特征參數(shù)和厚度亦可不同，每層多孔材料厚度可以選擇3 50_，每層硬質(zhì)阻尼隔聲材料可以選擇0. 5 5_，具體設(shè)計(jì)根據(jù)材料安裝使用要求以及總體聲學(xué)性能設(shè)計(jì)要求。如圖7所示，當(dāng)橡塑閉孔絕熱材料和硬質(zhì)橡膠隔聲材料優(yōu)化組合成五層復(fù)合材料，其厚度隨聲入射方向分別為13mm厚的橡塑閉孔絕熱材料、0. 8mm厚的厚隔聲墊、19mm厚的橡塑閉孔絕熱材料、I. 2mm厚的厚隔聲墊和13mm厚的橡塑閉孔絕熱材料，測(cè)試其隔聲性能如圖8所示，由圖可見(jiàn)五層結(jié)構(gòu)在630 2000Hz頻段內(nèi)相對(duì)三層結(jié)構(gòu)具有更佳的隔聲性倉(cāng)泛。下面是一組具體實(shí)施例，以說(shuō)明料特征參數(shù)和厚度的情況實(shí)施例I1-1采用橡塑閉孔絕熱材料和硬質(zhì)橡膠隔聲材料二層復(fù)合的多功能分層復(fù)合材料，其中，多孔保溫材料層的厚度為3mm ;硬質(zhì)阻尼隔聲材料層的厚度為0. 5mm。1-2采用橡塑閉孔絕熱材料和硬質(zhì)橡膠隔聲材料二層復(fù)合的多功能分層復(fù)合材料，其中，多孔保溫材料層的厚度為50_ ;硬質(zhì)阻尼隔聲材料層的厚度為5_。[0039]1-3采用橡塑閉孔絕熱材料和硬質(zhì)橡膠隔聲材料二層復(fù)合的多功能分層復(fù)合材料，其中，多孔保溫材料層的厚度為21mm ;硬質(zhì)阻尼隔聲材料層的厚度為3mm。實(shí)施例22-1采用橡塑閉孔絕熱材料和硬質(zhì)橡膠隔聲材料三層復(fù)合的多功能分層復(fù)合材料，其中，第一層多孔材料(吸聲、保溫)；第二層硬質(zhì)阻尼材料(隔聲)；第三層多孔材料(吸聲、保溫)。本例中，其厚度隨聲入射方向分別為3mm厚的橡塑閉孔絕熱材料、0.5mm 厚的隔聲墊和4_厚的橡塑閉孔絕熱材料。2-2采用橡塑閉孔絕熱材料和硬質(zhì)橡膠隔聲材料三層復(fù)合的多功能分層復(fù)合材料，其中，第一層多孔材料(吸聲、保溫)；第二層硬質(zhì)阻尼材料(隔聲)；第三層多孔材料(吸聲、保溫)。本例中，其厚度隨聲入射方向分別為48mm厚的橡塑閉孔絕熱材料、5mm 厚的隔聲墊和50mm厚的橡塑閉孔絕熱材料。2-3采用橡塑閉孔絕熱材料和硬質(zhì)橡膠隔聲材料三層復(fù)合的多功能分層復(fù)合材料，其中，第一層多孔材料(吸聲、保溫)；第二層硬質(zhì)阻尼材料(隔聲)；第三層多孔材料(吸聲、保溫)。本例中，其厚度隨聲入射方向分別為20mm厚的橡塑閉孔絕熱材料、3mm 厚的隔聲墊和24_厚的橡塑閉孔絕熱材料。實(shí)施例33-1采用橡塑閉孔絕熱材料和硬質(zhì)橡膠隔聲材料五層復(fù)合的多功能分層復(fù)合材料，其中，第一層多孔材料(吸聲、保溫)；第二層硬質(zhì)阻尼材料(隔聲)；第三層多孔材料(吸聲、保溫)；第四層硬質(zhì)阻尼材料(隔聲)；第五層多孔材料(吸聲、保溫)。本例中，其厚度隨聲入射方向分別為3mm厚的橡塑閉孔絕熱材料、0. 5mm厚的厚隔聲墊、5mm厚的橡塑閉孔絕熱材料、0. 8mm厚的厚隔聲墊和3mm厚的橡塑閉孔絕熱材料。3-2采用橡塑閉孔絕熱材料和硬質(zhì)橡膠隔聲材料五層復(fù)合的多功能分層復(fù)合材料，其中，第一層多孔材料(吸聲、保溫);第二層:硬質(zhì)阻尼材料(隔聲)；第三層多孔材料(吸聲、保溫)；第四層硬質(zhì)阻尼材料(隔聲)；第五層多孔材料(吸聲、保溫)。本例中，其厚度隨聲入射方向分別為42mm厚的橡塑閉孔絕熱材料、4mm厚的厚隔聲墊、50mm厚的橡塑閉孔絕熱材料、5mm厚的厚隔聲墊和48mm厚的橡塑閉孔絕熱材料。3-3采用橡塑閉孔絕熱材料和硬質(zhì)橡膠隔聲材料五層復(fù)合的多功能分層復(fù)合材料，其中，第一層多孔材料(吸聲、保溫)；第二層硬質(zhì)阻尼材料(隔聲)；第三層多孔材料(吸聲、保溫)；第四層硬質(zhì)阻尼材料(隔聲)；第五層多孔材料(吸聲、保溫)。本例中，其厚度隨聲入射方向分別為18mm厚的橡塑閉孔絕熱材料、2mm厚的厚隔聲墊、24mm厚的橡塑閉孔絕熱材料、3mm厚的厚隔聲墊和20mm厚的橡塑閉孔絕熱材料。實(shí)際應(yīng)用中多孔材料的特征參數(shù)和厚度以及硬質(zhì)阻尼材料的特征參數(shù)和厚度的具體設(shè)計(jì)根據(jù)材料安裝使用要求以及總體聲學(xué)性能設(shè)計(jì)要求，可以在上述合理的數(shù)值范圍內(nèi)選擇。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種多功能分層復(fù)合材料，其特征在于，至少包括一層多孔保溫材料層和一層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層的兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)，且多孔保溫材料層與硬質(zhì)阻尼隔聲材料層交錯(cuò)層疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能分層復(fù)合材料，其特征在于，所述的多功能分層復(fù)合材料包括兩層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層和一層多孔保溫材料層，所述的一層多孔保溫材料層設(shè)置于兩層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能分層復(fù)合材料，其特征在于，所述的多功能分層復(fù)合材料包括兩層多孔保溫材料層和一層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層，所述的一層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層設(shè)置于兩層多孔保溫材料層之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能分層復(fù)合材料，其特征在于，所述的多功能分層復(fù)合材料包括兩層多孔保溫材料層和三層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層，所述的兩層多孔保溫材料層分別間隔設(shè)置于相鄰兩個(gè)硬質(zhì)阻尼隔聲材料層之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能分層復(fù)合材料，其特征在于，所述的多功能分層復(fù)合材料包括兩層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層和三層多孔保溫材料層，所述的兩層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層分別間隔設(shè)置于相鄰兩個(gè)多孔保溫材料層之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)中所述的多功能分層復(fù)合材料，其特征在于，所述的多孔保溫材料層的厚度為3 50mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)中所述的多功能分層復(fù)合材料，其特征在于，所述的硬質(zhì)阻尼隔聲材料層的厚度為0. 5 5mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種多功能分層復(fù)合材料，至少包括一層多孔保溫材料層和一層硬質(zhì)阻尼隔聲材料層的兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)，且多孔保溫材料層與硬質(zhì)阻尼隔聲材料層交錯(cuò)層疊。本實(shí)用新型的新型復(fù)合材料在不占有車(chē)廂內(nèi)更多使用空間的前提下具備良好的吸聲、隔聲和減振性能，同時(shí)保證車(chē)廂內(nèi)部溫度、濕度和防火阻燃等環(huán)境要求。本實(shí)用新型綜合利用多孔吸聲保溫材料和硬質(zhì)阻尼材料性能的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展保溫、吸隔聲、減振一體化多功能復(fù)合材料技術(shù)進(jìn)行列車(chē)內(nèi)部噪聲控制，對(duì)降低高速列車(chē)車(chē)廂內(nèi)部的噪聲水平以及提高乘客的舒適度有著重要的意義。
文檔編號(hào)G10K11/168GK202352331SQ20112044549
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者姜燕坡, 沈蘇, 白國(guó)鋒, 隋富生 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所