静音消声复合木门的设计与制造

■刘 毅 胡极航 陈绍禹 郭洪武

(北京林业大学材料科学与技术学院，北京 100083)

静音消声复合木门的设计与制造

■刘 毅 胡极航 陈绍禹 郭洪武

(北京林业大学材料科学与技术学院，北京 100083)

现代人特别是都市上班族，工作节奏快，生活压力大，每天面对各种嘈杂的声音，环境噪声污染已成为影响人们工作效率、身心健康和生活品质的重大危害。为了减少外界噪音对个人空间的干扰，营造安静的居室、办公环境，近年来市场上出现了静音木门产品（图1），如静音实木门[1]和静音实木复合门等，其静音功效主要通过三方面来实现：一是材料静音，精心挑选吸音性能良好的木料，如软木；二是超厚静音，即通过增加门的厚度或密度来增加隔声效果；三是结构静音，改造木门结构，引入共振消声的声学结构[2-3]。但是我国静音木门的研究、开发尚处于初级阶段，产品隔声效果有限，技术含量低，研发能力弱，产品质量参差不齐，某些产品甚至会造成二次污染。要实现复合木门的宽频和深度静音就必须研发新材料，这将成为未来静音功能型复合木门的发展重点[4]。

另一方面，随着我国经济的高速发展，每年都产生大量的废旧橡胶，主要来源于废轮胎、胶管、胶带、胶鞋、密封件、垫板等工业制品，其中以废旧轮胎的数量最多。由于废旧橡胶属于热固性的聚合物材料，很难自然降解，对水、土壤等环境污染严重。废旧轮胎橡胶的清洁处理与再生利用已成为我国重点推动的再生资源开发产业[5-6]。

本文设计利用木刨花和废旧回收橡胶制备的木基高分子阻尼材料作为复合木门的静音功能层，同时采用特定的声学降噪结构从而达到对声能的快速消耗和转化。该复合木门原料来源广泛、制造成本低，具有静音减震、保温隔热、抗冲击性好、价格实惠、应用广泛等特点。该设计能有效提高废旧木材、橡胶等可再生资源的利用价值，提升功能型复合木门的技术含量和静音效果。

1 复合木门静音功能层的静音原理

本设计利用高分子阻尼材料将现有复合木门的门芯板改造成静音功能层，主要原理是发挥高聚物的阻尼特性。高聚物材料分子量大，分子链段较长且容易卷曲、相互缠结，黏弹性好。当受到外部能量或载荷作用时，大分子可以通过转变构象以及链段间由于运动滑移、解缠引起的内摩擦，将外加能量转为热能耗散；当外载荷去除时，由于分子链段间的弹性作用，又可部分或完全恢复到初始状态，从而可以在不改变复合门厚度的条件下就能快速实现对声音传播的阻隔、吸收及能量的转化和消耗，从而获得良好的静音效果[4、7]。

除了使用新型吸音材料，在结构设计时，还可以采用一定的声学降噪结构，如打孔、开槽或是优化的组合方式，这主要是根据不同材料和声学要求，通过使声波在波长方向上发生共振或干涉，来增强或削弱声音的大小，电影院、音乐厅、报告厅就是采用这样的方式。同时也可以在这些孔或凹槽内放置吸音件，吸音件由多孔介质材料（如吸音棉）制成，能过滤、阻隔声音，从而更好地实现静音功能。

2 木基橡胶高聚物阻尼材料的制备[2]

（1）原料准备：将人工林速生杨木、桦木或樟子松等木质材料刨削成片状或针状刨花，密度0.3-0.5g/cm3，长度5-25mm，宽度1-2.5mm，厚度0.2-1.0mm，木屑量＜4%，干燥至含水率8%左右；将回收废旧轮胎去杂后粉碎，筛选出橡胶颗粒（密度0.8-1.2g/cm3，粒径1-4mm）和橡胶粉（40-120目）。

（2）混合、施胶：将木刨花与橡胶颗粒/橡胶粉倒入鼓式拌胶机搅拌均匀，橡胶比重为25-35%，喷入异氰酸酯胶粘剂（加入5%的丙酮做稀释剂）和少量阻燃剂，施胶量为3-6%。

（3）铺装：采用单层结构组坯，均匀铺装物料。

（4）预压：预压单位压力为1.2-1.5Mpa，预压时间30-35s，压缩量为板坯厚度1/3左右。

（5）热压：热压单位压力为2.5-3.5Mpa，热压温度150-170℃，热压时间8-10min，板材设定厚度为18mm，密度0.7-0.9g/cm3，含水率6-8%。

■图1 静音实木门■图2 静音复合木门■图3 5层结构静音复合木门芯板■图4 7层结构静音复合木门芯板（1）■图5 7层结构静音复合木门芯板（2）

（6）陈放养生：将制备的板材码垛陈放，养生48-72h，以释放其内部应力，平衡板材含水率，含水率＜12%。

（7）砂光：板材陈放后，进行表面砂光。由于橡胶的掺入，使得板材在陈放过程中，会发生厚度回弹，因此需要经过养生处理和定厚砂光后才能进行后续贴面加工。

（8）打孔、开槽：根据使用功能需要，对板材进行打孔或开槽，设置声学降噪结构，也可在其中放置吸音件，进一步增强吸音效果。

（9）质检：参照国家标准(GB/T4897.3-2003)《刨花板 第3部分：在干燥状态下使用的家具及室内装修用板要求》进行理化性能检验、验收。

（10）入库或后加工：该种材料由木刨花与回收废旧轮胎橡胶经异氰酸酯胶粘剂复合而成，弹性较好，软硬度适中，同时具有良好的静音保温、防潮阻燃功能。

3 静音消声复合木门的制造

本设计中复合木门的制造工艺与目前市场上实木门、实木复合门的基本相同，有关技术路线和生产工艺可参照执行，相关企业不需大规模调整工艺规程和设备布置。该复合木门由门框、门扇及其他附属部件组成（图2），其中门框采用实木拼板或指接材，门扇为中心对称多层结构，具体包括表面装饰层、面板、芯板和骨架。

根据不同场所对静音和装饰美观效果要求的等级不同，门扇的表面装饰层可采用珍贵实木单板/木皮、三聚氰胺浸渍纸、真皮或软包材料，面板采用纤维板或同时复合胶合板、穿孔板，骨架采用实木拼板或指接材，芯板采用木材-橡胶高聚物黏弹性阻尼材料，各层之间采用异氰酸酯胶粘剂经热压胶合。例如图3中，复合木门门扇采用5层结构，其中表面贴木皮或三聚氰胺浸渍纸，面板采用中纤板，芯板采用木材-橡胶复合板材，该种木门适用于一般居室、办公空间；图4中，复合木门门扇采用7层结构，其中表面贴木皮或真皮，面板采用中纤板复合胶合板或穿孔板，芯板采用木材-橡胶复合板材，该种木门适用于要求较高的酒店、影院、会议室等；图5中，复合木门门扇采用7层结构，其中表面贴真皮或软包材料，面板采用中纤板，芯板采用三层结构，即位于最中心的实木格栅/空心刨花板夹层和胶合在其两侧的木材-橡胶复合材，该种木门适用于KTV、会所等喧闹或高档场所。

由于尚没有制定、颁布有关实木复合门的国家标准，该复合木门的质量检验可参照林业行业标准LYT1923-2010《室内木质门》执行。

本设计采用了先进的静音消声材料，能快速实现对声音的阻隔及能量的转化，此外通过对门芯板内部结构和面板进行改造和优化，能实现多重隔音、吸音、消音功效，同时还具有阻燃、抗冲击等优异性能，可应用于KTV、图书馆、健身中心、会议室等娱乐、办公和家居场所。

（责任编辑：贺 辉）

[1]崔勇.杨木刨花-废旧橡胶粉复合材料的工艺研究[D].哈尔滨:东北林业大学硕士学位论文,2011.

[2]孙伟圣.木材-橡胶复合材料及其在静音地板中的应用研究[D].北京：中国林业科学研究院博士学位论文,2009.

[3]孙伟圣,傅峰,吴盛富,等.我国木基静音地板发展现状分析[J].木材工业.2008,22(5):21-23.

[4]邱贤华,曹群,孙鸿燕,等.废橡胶胶粉利用现状及发展趋势[J].江西科学,2006,24(3):262-264.

[5]国家工业和信息化部.再生资源综合利用先进适用技术目录（第一批）[Z].2012.

[6]傅峰,曹平祥,刘君良,等著.家具装修材增值加工技术[M].北京:科学出版社,2012.

Design and Manufacture of Mute Wooden Composite Door

Liu Yi & Hu Jihang & Chen Shaoyu & Guo Hongwu

环境噪声污染已成为影响人们工作效率、身心健康和生活品质的重大危害。本文简要介绍了功能型复合木门的静音原理及制造工艺，设计了一种利用木刨花和废旧回收橡胶等可再生资源制备的木基高分子材料作为静音功能层的复合木门，通过高聚物的黏弹性阻尼作用及特定的声学降噪结构从而达到对声能的快速消耗和能量转化。

静音；复合木门；废旧回收橡胶

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

北京市教委科学研究与研究生培养共建项目；北京林业大学教学改革研究项目（编号：BJFU2013JG027）；国家林业公益性行业