靜音消聲復合木門的設計與制造

■劉 毅 胡極航 陳紹禹 郭洪武

(北京林業大學材料科學與技術學院，北京 100083)

靜音消聲復合木門的設計與制造

■劉 毅 胡極航 陳紹禹 郭洪武

(北京林業大學材料科學與技術學院，北京 100083)

現代人特別是都市上班族，工作節奏快，生活壓力大，每天面對各種嘈雜的聲音，環境噪聲污染已成為影響人們工作效率、身心健康和生活品質的重大危害。為了減少外界噪音對個人空間的干擾，營造安靜的居室、辦公環境，近年來市場上出現了靜音木門產品（圖1），如靜音實木門[1]和靜音實木復合門等，其靜音功效主要通過三方面來實現：一是材料靜音，精心挑選吸音性能良好的木料，如軟木；二是超厚靜音，即通過增加門的厚度或密度來增加隔聲效果；三是結構靜音，改造木門結構，引入共振消聲的聲學結構[2-3]。但是我國靜音木門的研究、開發尚處于初級階段，產品隔聲效果有限，技術含量低，研發能力弱，產品質量參差不齊，某些產品甚至會造成二次污染。要實現復合木門的寬頻和深度靜音就必須研發新材料，這將成為未來靜音功能型復合木門的發展重點[4]。

另一方面，隨著我國經濟的高速發展，每年都產生大量的廢舊橡膠，主要來源于廢輪胎、膠管、膠帶、膠鞋、密封件、墊板等工業制品，其中以廢舊輪胎的數量最多。由于廢舊橡膠屬于熱固性的聚合物材料，很難自然降解，對水、土壤等環境污染嚴重。廢舊輪胎橡膠的清潔處理與再生利用已成為我國重點推動的再生資源開發產業[5-6]。

本文設計利用木刨花和廢舊回收橡膠制備的木基高分子阻尼材料作為復合木門的靜音功能層，同時采用特定的聲學降噪結構從而達到對聲能的快速消耗和轉化。該復合木門原料來源廣泛、制造成本低，具有靜音減震、保溫隔熱、抗沖擊性好、價格實惠、應用廣泛等特點。該設計能有效提高廢舊木材、橡膠等可再生資源的利用價值，提升功能型復合木門的技術含量和靜音效果。

1 復合木門靜音功能層的靜音原理

本設計利用高分子阻尼材料將現有復合木門的門芯板改造成靜音功能層，主要原理是發揮高聚物的阻尼特性。高聚物材料分子量大，分子鏈段較長且容易卷曲、相互纏結，黏彈性好。當受到外部能量或載荷作用時，大分子可以通過轉變構象以及鏈段間由于運動滑移、解纏引起的內摩擦，將外加能量轉為熱能耗散；當外載荷去除時，由于分子鏈段間的彈性作用，又可部分或完全恢復到初始狀態，從而可以在不改變復合門厚度的條件下就能快速實現對聲音傳播的阻隔、吸收及能量的轉化和消耗，從而獲得良好的靜音效果[4、7]。

除了使用新型吸音材料，在結構設計時，還可以采用一定的聲學降噪結構，如打孔、開槽或是優化的組合方式，這主要是根據不同材料和聲學要求，通過使聲波在波長方向上發生共振或干涉，來增強或削弱聲音的大小，電影院、音樂廳、報告廳就是采用這樣的方式。同時也可以在這些孔或凹槽內放置吸音件，吸音件由多孔介質材料（如吸音棉）制成，能過濾、阻隔聲音，從而更好地實現靜音功能。

2 木基橡膠高聚物阻尼材料的制備[2]

（1）原料準備：將人工林速生楊木、樺木或樟子松等木質材料刨削成片狀或針狀刨花，密度0.3-0.5g/cm3，長度5-25mm，寬度1-2.5mm，厚度0.2-1.0mm，木屑量＜4%，干燥至含水率8%左右；將回收廢舊輪胎去雜后粉碎，篩選出橡膠顆粒（密度0.8-1.2g/cm3，粒徑1-4mm）和橡膠粉（40-120目）。

（2）混合、施膠：將木刨花與橡膠顆粒/橡膠粉倒入鼓式拌膠機攪拌均勻，橡膠比重為25-35%，噴入異氰酸酯膠粘劑（加入5%的丙酮做稀釋劑）和少量阻燃劑，施膠量為3-6%。

（3）鋪裝：采用單層結構組坯，均勻鋪裝物料。

（4）預壓：預壓單位壓力為1.2-1.5Mpa，預壓時間30-35s，壓縮量為板坯厚度1/3左右。

（5）熱壓：熱壓單位壓力為2.5-3.5Mpa，熱壓溫度150-170℃，熱壓時間8-10min，板材設定厚度為18mm，密度0.7-0.9g/cm3，含水率6-8%。

■圖1 靜音實木門■圖2 靜音復合木門■圖3 5層結構靜音復合木門芯板■圖4 7層結構靜音復合木門芯板（1）■圖5 7層結構靜音復合木門芯板（2）

（6）陳放養生：將制備的板材碼垛陳放，養生48-72h，以釋放其內部應力，平衡板材含水率，含水率＜12%。

（7）砂光：板材陳放后，進行表面砂光。由于橡膠的摻入，使得板材在陳放過程中，會發生厚度回彈，因此需要經過養生處理和定厚砂光后才能進行后續貼面加工。

（8）打孔、開槽：根據使用功能需要，對板材進行打孔或開槽，設置聲學降噪結構，也可在其中放置吸音件，進一步增強吸音效果。

（9）質檢：參照國家標準(GB/T4897.3-2003)《刨花板 第3部分：在干燥狀態下使用的家具及室內裝修用板要求》進行理化性能檢驗、驗收。

（10）入庫或后加工：該種材料由木刨花與回收廢舊輪胎橡膠經異氰酸酯膠粘劑復合而成，彈性較好，軟硬度適中，同時具有良好的靜音保溫、防潮阻燃功能。

3 靜音消聲復合木門的制造

本設計中復合木門的制造工藝與目前市場上實木門、實木復合門的基本相同，有關技術路線和生產工藝可參照執行，相關企業不需大規模調整工藝規程和設備布置。該復合木門由門框、門扇及其他附屬部件組成（圖2），其中門框采用實木拼板或指接材，門扇為中心對稱多層結構，具體包括表面裝飾層、面板、芯板和骨架。

根據不同場所對靜音和裝飾美觀效果要求的等級不同，門扇的表面裝飾層可采用珍貴實木單板/木皮、三聚氰胺浸漬紙、真皮或軟包材料，面板采用纖維板或同時復合膠合板、穿孔板，骨架采用實木拼板或指接材，芯板采用木材-橡膠高聚物黏彈性阻尼材料，各層之間采用異氰酸酯膠粘劑經熱壓膠合。例如圖3中，復合木門門扇采用5層結構，其中表面貼木皮或三聚氰胺浸漬紙，面板采用中纖板，芯板采用木材-橡膠復合板材，該種木門適用于一般居室、辦公空間；圖4中，復合木門門扇采用7層結構，其中表面貼木皮或真皮，面板采用中纖板復合膠合板或穿孔板，芯板采用木材-橡膠復合板材，該種木門適用于要求較高的酒店、影院、會議室等；圖5中，復合木門門扇采用7層結構，其中表面貼真皮或軟包材料，面板采用中纖板，芯板采用三層結構，即位于最中心的實木格柵/空心刨花板夾層和膠合在其兩側的木材-橡膠復合材，該種木門適用于KTV、會所等喧鬧或高檔場所。

由于尚沒有制定、頒布有關實木復合門的國家標準，該復合木門的質量檢驗可參照林業行業標準LYT1923-2010《室內木質門》執行。

本設計采用了先進的靜音消聲材料，能快速實現對聲音的阻隔及能量的轉化，此外通過對門芯板內部結構和面板進行改造和優化，能實現多重隔音、吸音、消音功效，同時還具有阻燃、抗沖擊等優異性能，可應用于KTV、圖書館、健身中心、會議室等娛樂、辦公和家居場所。

（責任編輯：賀 輝）

[1]崔勇.楊木刨花-廢舊橡膠粉復合材料的工藝研究[D].哈爾濱:東北林業大學碩士學位論文,2011.

[2]孫偉圣.木材-橡膠復合材料及其在靜音地板中的應用研究[D].北京：中國林業科學研究院博士學位論文,2009.

[3]孫偉圣,傅峰,吳盛富,等.我國木基靜音地板發展現狀分析[J].木材工業.2008,22(5):21-23.

[4]邱賢華,曹群,孫鴻燕,等.廢橡膠膠粉利用現狀及發展趨勢[J].江西科學,2006,24(3):262-264.

[5]國家工業和信息化部.再生資源綜合利用先進適用技術目錄（第一批）[Z].2012.

[6]傅峰,曹平祥,劉君良,等著.家具裝修材增值加工技術[M].北京:科學出版社,2012.

Design and Manufacture of Mute Wooden Composite Door

Liu Yi & Hu Jihang & Chen Shaoyu & Guo Hongwu

環境噪聲污染已成為影響人們工作效率、身心健康和生活品質的重大危害。本文簡要介紹了功能型復合木門的靜音原理及制造工藝，設計了一種利用木刨花和廢舊回收橡膠等可再生資源制備的木基高分子材料作為靜音功能層的復合木門，通過高聚物的黏彈性阻尼作用及特定的聲學降噪結構從而達到對聲能的快速消耗和能量轉化。

靜音；復合木門；廢舊回收橡膠

Environmental noise pollution has become a major hazard affects the work effciency, physical and mental health and life quality of people. The mute principle and manufacturing process of wooden functional door were briefy introduced in this paper, and designed a compound wooden door using wood based polymer materials as mute function layer, prepared from wood shavings and renewable resources such as recycled rubber, by polymer viscoelastic damping behavior and specifc acoustic noise reduction structure to achieve the fast sound energy consumption and energy conversion.

Mute; Wooden Composite Door; Recycled Rubber

TS664.02

A

1006-8260(2014)04-0018-02

北京市教委科學研究與研究生培養共建項目；北京林業大學教學改革研究項目（編號：BJFU2013JG027）；國家林業公益性行業