包括隔热且隔音产品和位于正面处的膜的隔热且隔音组件的制作方法

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1.本发明涉及一种用于海上应用（例如船）的隔热且隔音组件，使得船的金属壁能够被隔绝。

背景技术：

2.使用由矿棉制成的隔热产品（例如由saint-gobain isover销售的ultimate产品）来隔绝这种类型的壁是已知的。为了提高隔音效果，在隔热且隔音产品的正面，也就是说，产品的朝向待隔热室的面（与旨在朝向壁的面相对的面）上设置了膜。该膜通常具有2至10 kg/m2的表面密度以及2000至2200 kg/m3的体积密度，以使隔音效果得到显著改善。然而，这种膜的主要缺点在于：它是气密的，这对吸音有负面影响。因此，声发射室内的噪声水平可能会显著增强。
3.因此，需要一种隔热且隔音组件，该组件包括隔热且隔音产品和位于正面处的膜，该膜能够显著提高吸音性能，同时不会降低隔音性能。

技术实现要素：

4.为此，本发明提出一种隔热且隔音组件，包括：
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由矿棉制成的隔热且隔音产品，其包括第一面和第二面，该第一面称为正面，其旨在朝向室内部，该第二面称为背面，其旨在朝向壁，
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布置在隔热且隔音产品的正面上的微穿孔膜。
5.根据另一个特征，微穿孔膜的气流阻力在0.5 kpa.s/m和10 kpa.s/m之间，优选在1 kpa.s/m和5 kpa.s/m之间。
6.根据另一个特征，对于厚度l，微穿孔膜具有穿孔度
ϕ
和穿孔直径d，使得
ϕd2 = 32η
ꢀ×ꢀ
l/(σl)，其中σl表示膜的气流阻力，且η表示空气的动力粘度。
7.根据另一个特定特征，微穿孔膜具有：
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在0.01%和5%之间，优选在0.05%和2%之间，甚至在0.1%和1%之间的穿孔度，
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在0.01和0.5 mm之间，优选在0.1和0.25 mm之间的穿孔半径。
8.根据另一个特征，微穿孔膜的表面密度在2和10 kg/m2之间。
9.根据另一个特征，隔热且隔音产品的密度在13 kg/m3和200 kg/m3之间，优选在13 kg/m3和100 kg/m3之间，甚至在24 kg/m3和100 kg/m3之间。
10.根据另一个特征，隔热且隔音产品的厚度在10 mm和150 mm之间，优选在15 mm和150 mm之间，甚至在20 mm和150 mm之间根据另一个特征，隔热且隔音产品主要由铝硅酸盐型玻璃纤维组成。
11.根据另一个特征，微穿孔膜至少部分地粘合或结合或配合到隔热且隔音产品的正面。
12.根据另一个特征，隔热且隔音组件还包括由矿棉制成的表面，该表面设置在微穿孔膜的与隔热且隔音产品相对的面上。
13.根据另一个特征，该表面具有的表面密度在0.01 kg/m2和10 kg/m2之间，优选地在0.1 kg/m2和5 kg/m2之间。
14.根据另一个特征，表面的密度在20 kg/m3和200 kg/m3之间，优选在30 kg/m3和150 kg/m3之间，甚至在30 kg/m3和90 kg/m3之间。
15.根据另一个特征，表面的厚度在0.5 mm和20 mm之间，优选在5 mm和15 mm之间，甚至在5 mm和15 mm之间。
16.本发明还涉及上文所描述的隔热且隔音组件在船的金属壁上的用途。
附图说明
17.现在将结合附图描述本发明的其他特征和优点，其中：图1表示安装在船的金属壁上的根据本发明的隔热且隔音组件的剖视图。
18.在不同附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。
具体实施方式
19.本发明涉及一种隔热且隔音组件，其包括：
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由矿棉制成的隔热且隔音产品，其包括第一面和第二面，该第一面称为正面，其旨在朝向室内部，该第二面称为背面，其旨在朝向壁，
‑ꢀ
布置在隔热且隔音产品的正面上的微穿孔膜。
20.膜中的微孔使得能够控制吸音和隔音两者。实际上，该膜充当阻性幕（voile r
é
sistif），使得位于该膜后面的隔热且隔音产品中的波耗散更大。相对于未穿孔的膜，微孔的存在仅略微降低了隔音性能，同时提高了吸音性能。穿孔的尺寸和穿孔度可以被定尺寸以便控制吸音和隔音两者。低穿孔度使得可以限制隔绝的劣化（与现有技术的气密膜相比）。此外，穿孔的尺寸是小的，以便通过空气（由声波移动）的粘性摩擦优化能量耗散。因此，吸音性能得以大大提高。
21.图1示出了根据本发明的隔热且隔音组件的剖视图，该组件安装在壁2上，例如船的钢或铝金属壁上。隔热且隔音组件包括由矿棉制成的隔热且隔音产品1，该隔热且隔音产品1包括第一面和第二面，第一面称为正面1a，其旨在朝向待隔热室的内部，第二面称为背面1b，其旨在朝向待隔热室的壁2。在该图中，隔热且隔音产品的背面1b抵靠着壁2放置。
22.隔热且隔音产品由玻璃棉或岩棉制成，例如基本上由铝硅酸盐玻璃纤维组成，该铝硅酸盐玻璃纤维包含重量分数在13%和28%之间的氧化铝al2o3。
23.隔热且隔音组件还包括定位在由矿棉制成的隔热且隔音产品1的正面1a上的微穿孔膜3。
24.微穿孔膜3通常具有在2和10 kg/m2之间的表面密度。因此，它是一种为隔热且隔音组件提供良好隔音的厚膜。
25.微穿孔膜3通常是粘弹性层，可选地具有以下特性中的至少一种：
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结构阻尼η，其等于tanδ并且是频率的函数，无论频率如何，该结构阻尼均大于或等于5%，和/或
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杨氏模量e，其也是频率的函数，其小于或等于500 mpa。这种“低”杨氏模量值使膜具有一定的弹性/可加工性，这对于安装在船壁上特别有用。
26.通常，微穿孔膜3的气流阻力在0.5 kpa.s/m和10 kpa.s/m之间，优选在1 kpa.s/m和5 kpa.s/m之间。气流阻力是根据标准iso 9053测量的。
27.微穿孔膜3的气流阻力表示空气通过的有限能力，这可能与膜中微孔的存在有关。因为微穿孔膜3的气流阻力在0.5 kpa.s/m和10 kpa.s/m之间，所以它通过空气（由声波移动）的粘性摩擦引入能量耗散。因此，特别是在低频处的吸收得以大大提高。如果气流阻力过低，则由内部摩擦引起的声音衰减是最小的，并且由膜提供的吸收效果是低的。然而，膜的强渗透性使得波能够被就位于后面的隔热且隔音产品吸收。如果阻力过大，则大部分声波被反射，且吸收减弱。典型地，低于0.5 kpa.s/m，甚至低于1 kpa.s/m，则隔音会劣化。高于10 kpa.s/m时，吸收则不再增加。
28.优选地，对于厚度l，微穿孔膜3还具有穿孔度
ϕ
和穿孔直径d，使得
ϕd2 = 32η
ꢀ×ꢀ
l/(σl)，其中σl表示微穿孔膜的气流阻力，且η表示空气的动力粘度。对于给定的气流阻力，穿孔度/穿孔直径的关系因此可以被限定。微穿孔膜可以穿孔有多种直径的微穿孔。穿孔可以具有任何几何形状，例如圆形、椭圆形或槽形。
29.因此，例如，微穿孔膜3具有：
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在0.01%和5%之间，优选在0.05%和2%之间，甚至在0.1%和1%之间的穿孔度（孔表面积/总表面积百分比），
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在0.01和0.5 mm之间，优选在0.1和0.25 mm之间的穿孔半径。
30.范围在0.01%和5%之间，优选地在0.05%和2%之间，甚至在0.1%和1%之间的穿孔度使得可以优化隔音和吸音两者。对于较低的穿孔度值，则其倾向于成为气密膜，而对于较高的穿孔度值，则存在显著降低隔绝性能的风险。因此，介于0.01%和5%之间的穿孔度有利地使得可以在显著的吸音增益和非常适度的隔音损失之间获得可接受的折衷。
31.微穿孔膜3优选地至少部分地粘合或结合或配合到隔热且隔音产品1的正面1a。连接或粘合优选地通过粘合性结合产生，例如以胶点或胶线的形式。膜的背层的全部表面不必涂覆有粘合剂。
32.此外，隔热且隔音产品1通常具有在13 kg/m3和200 kg/m3之间的密度，优选在13 kg/m3和100 kg/m3之间，甚至在24 kg/m3和100 kg/m3之间。该密度范围赋予隔热且隔音产品足够的机械强度性能以用于预期应用，即船的基本竖直的壁的隔绝。
33.隔热且隔音产品1通常还具有在10 mm至150 mm之间的厚度，优选地在15 mm至150 mm之间，甚至在20 mm至150 mm之间。该厚度范围使得隔热且隔音产品能够具有良好的机械强度，并且对于预期应用来说，能够充分吸收声波。
34.优选地，隔热且隔音产品1具有在5 kpa和2 mpa之间的杨氏模量以及在0%和50%之间的阻尼。杨氏模量和阻尼是根据标准iso 18437和根据在2001年出版的j. acoust. soc. am.的110卷3032
–
3040页上的c.langlois、r. panneton和n. atalla的文章《polynomial relations for quasi-static mechanical characterization of isotropic poroelastic materials》来测量的。杨氏模量对于隔音性能是重要的。
35.可选地，隔热且隔音组件还包括由矿棉制成的表面6，其设置在微穿孔膜的与隔热且隔音产品1相对的面上，因此设置在微穿孔膜3的正面上，微穿孔膜3的背面抵靠隔热且隔音产品1的正面1a设置。表面6是相对于隔热且隔音产品1的薄层。表面6使得可以特别是在比微穿孔膜3更高的频率下进一步改善吸音。
36.表面6的表面密度通常在0.01 kg/m2和10 kg/m2之间，优选在0.1 kg/m2和5 kg/m2之间。这一范围的表面密度赋予表面6隔音性能。
37.表面6的密度通常在20 kg/m3和200 kg/m3之间，优选在30 kg/m3和150 kg/m3之间，甚至在30 kg/m3和90 kg/m3之间。该密度范围赋予表面6机械强度性能。
38.表面6的厚度通常在0.5 mm和20 mm之间，优选在5 mm和15 mm之间，甚至在5 mm和15 mm之间。该密度范围赋予表面6机械强度和吸音性能。
39.根据图1中所示的实施例，由隔热且隔音产品1和微穿孔膜3形成的组件借助于销5和垫圈4附接到金属壁2，销5穿过垫圈4、微穿孔膜3和隔热且隔音产品1并嵌入壁2中。当存在表面6时，表面6也可以由销4和垫圈5保持，或者如图1中所示，表面6也可以粘合在微穿孔膜的顶部上。隔热且隔音组件与金属壁2的配合可以通过任何其他已知的用于将膜附接到隔绝产品的方式来完成。
40.测试了三种隔热且隔音组件的吸音和隔音性能：
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第一参考组件，其包括隔热且隔音产品和气密膜；
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第二组件，其包括相同的隔热且隔音产品和根据本发明的微穿孔膜；
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第三组件，其包括相同的隔热且隔音产品、根据本发明的微穿孔膜和表面。
41.三种隔热且隔音组件共有的隔热且隔音产品是来自saint-gobain isover的商标为ultimate的矿棉板，其密度为24 kg/m3，且厚度为50 mm。
42.第一隔热且隔音组件的气密膜具有70 kpa.s/m的气流阻力。它是来自saint-gobain isover的商标为seaprotect db flex alu的膜。
43.第二和第三隔热且隔音组件的微穿孔膜与来自saint-gobain isover的商标为seaprotect db flex alu的膜相同，但是是被穿孔的。穿孔后，其气流阻力为0.640 kpa.s/m，厚度为1.7 mm，表面密度为3 kg/m2，穿孔度为0.4%，且微穿孔半径为0.319 mm。微穿孔膜的表面密度为3.25 kg/m2。
44.第三隔热且隔音组件的表面是来自saint-gobain isover的商标为ultimate的表面。它的表面密度为0.36 kg/m2，密度为24 kg/m3，且厚度为15 mm。
45.第一隔热且隔音组件具有0.05的吸音系数αw和51 db的隔音量rw。
46.第二隔热且隔音组件具有0.25的吸音系数αw和50 db的隔音量rw。
47.第三隔热且隔音组件具有0.65的吸音系数αw和51 db的隔音量rw。
48.在三种产品上测量吸音系数和隔音量。根据标准iso 354测量吸音系数αs。然后根据标准iso 11654计算αw指标。
49.根据标准iso 10140-2测量隔音量。然后根据标准iso 717-1计算rw指标。
50.在第二隔热且隔音组件（根据本发明）和第一隔热且隔音组件（参考）之间观察到0.2的吸音系数增益（αw）和-1db的隔音量损失（rw），在第三隔热且隔音组件（根据本发明）和第一隔热且隔音组件（参考）之间观察到0.6的吸音系数增益（αw）且无隔音损失。
51.因此，已经证明，根据本发明的隔热且隔音组件显然能够极大地提高吸音性能，同时几乎不降低甚至根本不降低隔音性能，当还存在表面时，这种效果更加明显。
52.本发明还涉及根据本发明的隔热且隔音组件在船的由钢或铝制成的金属壁上的用途，目的是大大改善吸音性能，同时几乎不降低或甚至根本不降低船室内的隔音性能。

技术特征：

1.一种隔热且隔音组件，所述隔热且隔音组件包括：
‑ꢀ
由矿棉制成的隔热且隔音产品（1），所述隔热且隔音产品（1）包括第一面和第二面，所述第一面称为正面（1a），其旨在朝向室内部，所述第二面称为背面（1b），其旨在朝向壁（2），
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布置在所述隔热且隔音产品（1）的所述正面（1a）上的微穿孔膜（3）。2. 根据权利要求1所述的隔热且隔音组件，其特征在于，所述微穿孔膜（3）是粘弹性层，其可选地具有：
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结构阻尼η，无论频率如何，所述结构阻尼大于或等于5%，和/或
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杨氏模量e，无论频率如何，所述杨氏模量小于或等于500 mpa。3. 根据权利要求1或2所述的隔热且隔音组件，其特征在于，所述微穿孔膜（3）的气流阻力在0.5 kpa.s/m和10 kpa.s/m之间，优选地在1 kpa.s/m和5 kpa.s/m之间。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的隔热且隔音组件，其特征在于，对于厚度l，所述微穿孔膜（3）具有穿孔度
ϕ
和穿孔直径d，使得
ϕ
d
2 = 32η
ꢀ×ꢀ
l/(σl)，其中σl表示膜的气流阻力，且η表示空气的动力粘度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的隔热且隔音组件，其特征在于，所述微穿孔膜（3）具有：
‑ꢀ
在0.01%和5%之间，优选在0.05%和2%之间，甚至在0.1%和1%之间的穿孔度，
‑ꢀ
在0.01和0.5 mm之间，优选在0.1和0.25 mm之间的穿孔半径。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的隔热且隔音组件，其特征在于，所述微穿孔膜（3）的表面密度在2至10 kg/m2之间。7. 根据权利要求1至6中任一项所述的隔热且隔音组件，其特征在于，所述隔热且隔音产品（1）的密度在13 kg/m3和200 kg/m3之间，优选在13 kg/m3和100 kg/m3之间，甚至在24 kg/m3和100 kg/m3之间。8. 根据权利要求1至7中任一项所述的隔热且隔音组件，其特征在于，所述隔热且隔音产品（1）的厚度在10 mm至150 mm之间，优选在15 mm至150 mm之间，甚至在20 mm至150 mm之间。9.根据权利要求1至8中任一项所述的隔热且隔音组件，其特征在于，所述隔热且隔音产品（1）主要由铝硅酸盐型玻璃纤维组成。10.根据权利要求1至9中任一项所述的隔热且隔音组件，其特征在于，所述微穿孔膜（3）至少部分地粘合或结合或配合到所述隔热且隔音产品的所述正面。11.根据权利要求1至10中任一项所述的隔热且隔音组件，其特征在于，其还包括由矿棉制成的表面（6），所述表面（6）设置在所述微穿孔膜（3）的与所述隔热且隔音产品（1）相对的面上。12. 根据权利要求11所述的隔热且隔音组件，其特征在于，所述表面（6）的表面密度在0.01 kg/m2和10 kg/m2之间，优选在0.1 kg/m2和5 kg/m2之间。13. 根据权利要求11或12所述的隔热且隔音组件，其特征在于，所述表面（6）的密度在20 kg/m3和200 kg/m3之间，优选在30 kg/m3和150 kg/m3之间，甚至在30 kg/m3和90 kg/m3之间。14. 根据权利要求11至13中任一项所述的隔热且隔音组件，其特征在于，所述表面（6）
的厚度在0.5 mm至20 mm之间，优选在5 mm至15 mm之间，甚至在5 mm至15 mm之间。15.一种根据权利要求1至14中任一项所述的隔热且隔音组件在船的金属壁上的用途。

技术总结

本发明涉及一种隔热且隔音组件，其包括：-由矿棉制成的隔热且隔音产品（1），所述隔热且隔音产品（1）包括第一面和第二面，所述第一面称为正面（1a），其旨在朝向室内部，所述第二面称为背面（1b），其旨在朝向壁（2），-布置在所述隔热且隔音产品（1）的所述正面（1a）上的微穿孔膜（3）。本发明使得有可能在不降低隔音性能的同时显著提高吸音性能。同时显著提高吸音性能。同时显著提高吸音性能。