[发明专利]泡沫隔音材料中的声吸收的提高

说明书

技术领域

本发明涉及泡沫隔音材料中的声吸收的提高以及包含至少在其核心区中开孔的吸声泡沫材料的吸声器。

背景技术

仅仅或者特别是用于隔音的隔音材料包括隔音泡沫材料作为主要的一组。该泡沫材料可以只用于隔音，或者同时用于隔热。泡沫材料应当“吸收”声音，由此将声音与特定的空间或环境隔开。

隔音也称作吸声，通常是指隔离固体声或空气声。在此通常难以实现完全的吸收。一方面通常无法完全阻止声反射，也无法完全阻止声传播，另一方面完全地屏蔽声源也是一个问题。有时候也期望有声反射，例如用于改善室内声学。最后，吸声也取决于待吸收的频率或频谱。例如可以以隔音垫的形式使用声学泡沫，其隔音效果通常通过表面结构-棱锥体结构、粒结结构等-支持。为了提高面重量或密度，重泡沫材料垫可以用高粘度液体浸泡过或者含有重的填料(例如Ba₂SO₄)。于是其主要用于在低频范围内吸声。

降低声强的途径在于真正的吸声，即将声能转化为其他的能量形式，通常转化为热量。所实现的隔声或声吸收的程度通常是借助声吸收系数或声吸收强度α表示。在此介于0与1之间的声吸收系数越高，则声能吸收得越多，在完全吸收声能时声吸收系数等于1。声吸收强度α相当于以百分比表示的声吸收系数。因此，100％的声吸收强度α相当于声吸收系数1。

DE102004054646公开了将用于借助开放的孔吸收空气声的在此也称作弹簧(Feder)的开孔的聚氨酯泡沫材料与也称作泥料(Masse)的较重材料组合，其中泥料由掺入了重材料的聚氨酯组成。泥料即较重的材料用于吸收固体声和反射空气声。例如可以使用硫酸钡作为重材料。

DE2735153A1公开了一种隔音双层垫形式的弹簧-泥料系统。该双层垫由两种不同密度的聚氨酯泡沫组成，其中密度较大的填充有重填料，即硫酸钡、页岩粉或白垩。由于填料含量高，要求特殊的聚氨酯组合物。

例如DE10310907B3也公开了闭孔同时隔热的聚氨酯泡沫。

已知的隔音材料的缺点在于，其使用无机重材料，而无机重材料在易获得性和环境兼容性方面是受限制的。替代性地，还可以通过复杂的方法调节泡沫材料内部的不同密度，但是这些方法可能是繁琐且昂贵的。

发明内容

本发明的目的是利用相对简单的方法提供一种低成本的隔音材料，所述隔音材料在具有隔音作用的同时也具有改善的吸声效果。

本发明是基于令人惊讶的观察结果，可膨胀石墨作为尤其是由泡沫材料制成的空气声吸声器中的添加剂在宽的频谱内改善声吸收。这特别适用于体积密度相对较高的空气声吸声器，与体积密度相对较低的空气声吸声器这种空气声吸声器表现出更好的隔音效果。

本发明的目的是通过使用按照权利要求1的可膨胀石墨、按照权利要求8的吸声器和按照权利要求15的构件实现的。

虽然DE4130335A1已经公开了通过向主要由无机材料制成的多孔板材中添加盐而将预膨胀的可膨胀石墨用于隔声。但是这些板材硬且碎，其应用领域非常有限。

可膨胀石墨是一种含有插入的异质分子的石墨。在此，在石墨的碳层之间插入所谓的膨胀盐或“石墨插层化合物(GIC)”(插入)。插入的分子通常是硫化合物或氮化合物，例如SO₂。可膨胀石墨的特性产生于插层化合物的种类和量及其在石墨层内部的分布。在加热作用下，这些层通过热分解离散并膨胀成带孔的泥料，泥料的最终体积可以是初始体积的几百倍。根据可膨胀石墨的种类，在不同的温度下开始膨胀。在此，膨胀可以突然地发生。可膨胀石墨依据其起始温度和膨胀能力加以表征。其通常用于膨胀涂层或防火。选择性地，其例如用作诸如油的液体的吸附剂。因为对可膨胀石墨的需求量大，所以其可以低廉的价格获得。可膨胀石墨不含重金属，因此是对环境比较友好的。在泡沫材料内部，其用于对家具泡沫材料和垫子的防火。

即使低于膨胀温度，可膨胀石墨的石墨层也能够相对容易地彼此相对移动，其中它们能够吸收能量。目前，吸声能力应归结于此，在此不再解释其理论背景。可膨胀石墨或通过可膨胀石墨产生的泡沫结构看起来能够很好地吸收声能，在此不会发生膨胀，这由于强烈的体积膨胀所以是不期望的。

原则上在隔音材料内部可以使用任何一种可膨胀石墨。目前，在没有固定于某一特定的理论的情况下，前提是所有具有通过插入从而可移动的层的可膨胀石墨能够吸收声能。