不同貼面材料對木塑地板吸音性能影響的研究

霍 成，朱 應(yīng)，唐 璐，潘 巧，宋曉雪，黃金鑫，朱曉冬

(東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱150040)

隨著現(xiàn)代人們生活質(zhì)量的逐步提升，對地板的需求也越來越多，據(jù)我國林產(chǎn)工業(yè)協(xié)會地板委員會公布的數(shù)據(jù)顯示，去年一年我國的地板企業(yè)銷售約30 883．88萬m2。木塑復(fù)合材(簡稱WPC)由于其優(yōu)良的性能以及所用材料可循環(huán)，已成為木材加工行業(yè)的焦點(diǎn)。木塑地板不但具有優(yōu)良的性能，而且低碳、環(huán)保，以木塑地板來代替木質(zhì)地板，不僅可減少木材的消耗量、節(jié)約森林資源，而且可緩解白色污染日益嚴(yán)重的問題。發(fā)展室內(nèi)用木塑地板作為順應(yīng)潮流發(fā)展的產(chǎn)品，在不久的將來定會成為主流產(chǎn)品［1-5］。但目前在國內(nèi)，木塑地板大部分用于戶外，室內(nèi)應(yīng)用很少。即便是用于室內(nèi)的木塑地板具有木質(zhì)感，也可制成多種顏色，但由于紋理和顏色有限，缺乏木材的自然性;同時(shí)由于木材系極性物質(zhì)，其表面具有部分不飽和狀態(tài)的極性基因，而制造WPC的塑料是非極性材料，使得裝飾單板與WPC地板基材間的相容性成為急需解決的難題。在實(shí)用性方面，木塑地板因?yàn)橐欢ǔ掷m(xù)力作用下的蠕變變形進(jìn)而損壞，并且會釋放出不同種類的污染物，這些缺點(diǎn)在一定程度上限制了消費(fèi)者對其的接受程度，阻礙了木塑地板在室內(nèi)地面鋪設(shè)材料中的推廣應(yīng)用［6］。

作為室內(nèi)裝飾材料，木塑材料的吸音效果如何也一直受到人們的關(guān)注。之前諸多學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)各類板材吸聲性能依次為纖維板＞膠合板＞刨花板＞實(shí)木［7-8］。但目前對木塑材料吸聲性能的研究極少。為了讓木塑復(fù)合材這種產(chǎn)品以更優(yōu)良的品質(zhì)走進(jìn)地板市場，開展相關(guān)研究尤為必要。本文以充分發(fā)揮木塑地板的聲學(xué)性能為目標(biāo)，探討材料的表面貼面材料對裝飾單板飾面木塑地板聲學(xué)性能的影響，制造出有實(shí)際使用意義的吸音木塑地板，并將其實(shí)際應(yīng)用到日常公共或家庭裝修中，減少噪音對人們生活的影響。

1 實(shí)驗(yàn)材料與制備

1．1 實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)中所采用的木塑地板為東北林業(yè)大學(xué)自制的室內(nèi)用PVC發(fā)泡木塑地板，發(fā)泡劑的含量為1%，厚度為11 mm，密度為0．95 kg/m3;貼面材料為市場購買的薄木貼面材料和紙基薄木貼面材料，實(shí)木單板厚度為2 mm、紙基薄木厚度為0．22 mm、胡桃木薄木厚度為0．11 mm;背面覆面材料為厚度2 mm的靜音墊;膠黏劑為東北林業(yè)大學(xué)自制的苯乙烯含量為2%苯丙乳液膠黏劑。

1．2 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)主要采用的儀器設(shè)備有:AWA6122A駐波管，合肥遠(yuǎn)中計(jì)量檢測儀器有限公司生產(chǎn);VB-715A型數(shù)控機(jī)床，杭州友佳精密機(jī)械有限公司生產(chǎn);100t試驗(yàn)熱壓機(jī)，幅面420 mm×420 mm，哈爾濱市東大人造板機(jī)械制造有限公司生產(chǎn);萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)CMT5504型，深圳市新三思計(jì)量技術(shù)有限公司生產(chǎn);TZL-5004數(shù)顯恒溫水浴鍋，蘇州珀西瓦爾實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司生產(chǎn)。

1．3 試件制備

(1)裁切:將PVC木塑發(fā)泡板材與貼面材料分別裁切成75 mm×75 mm、50 mm×50 mm的尺寸規(guī)格。

(2)基材涂膠:采用刨光(砂光)面進(jìn)行均勻涂刷，施膠量為140 g/m2;將薄木單板和背面靜音墊粘貼在木塑上下表面。

(3)熱壓:采用熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓，壓強(qiáng)為5 MPa，熱壓溫度為70℃，時(shí)間為10 min。

(4)聲學(xué)測試樣品制備:采用直徑規(guī)格為95 mm、刨光后厚度為11 mm、含水率為10%的圓形貼面PVC木塑發(fā)泡板材。

1．4 性能測試

(1)力學(xué)性能測試

按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15104—2006《裝飾單板貼面人造板》，使用力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行浸漬剝離試驗(yàn)與表面膠合強(qiáng)度測定。

(2)吸聲性能測試

按照GB/T 18696．1-2004《聲學(xué) 阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量第一部分:駐波比法》的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試木塑材料在各頻率的吸聲系數(shù)。測試環(huán)境為半消音室，溫度15℃，濕度20%，大氣壓為100．76 kPa，測量范圍100～2 000 Hz，取100、200、315、450、630、800、900、1 000、1 400、2 000 Hz的頻率段的吸聲系數(shù)測量值［9］。

2 結(jié)果與討論

2．1 力學(xué)性能測試結(jié)果

在分析不同貼面材料對木塑地板力學(xué)性能影響之前，首先對貼面后木塑地板浸漬剝離和表面膠合強(qiáng)度進(jìn)行測試，結(jié)果見表1。從表1中實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，裝飾單板貼面PVC發(fā)泡木塑地板的浸漬剝離與表面膠合強(qiáng)度完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15104-2006對裝飾單板貼面人造板的浸漬剝離長度(試件貼面膠層每一邊剝離長度﹤25mm)與表面膠合強(qiáng)度的要求(≧0．40 MPa)。

表1 浸漬剝離與表面膠合強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab．1 Experimental results of surface bonding strength of dipping and peeling

2．2 木塑基材的吸聲性能

PVC木塑發(fā)泡地板是將木粉與PVC粉通過施加發(fā)泡劑及各種助加劑的條件下通過擠壓工藝制備而成的多孔復(fù)合材料。影響該材料的吸聲系數(shù)的主要因素是木粉的含量及復(fù)合材料的密度、厚度、發(fā)泡劑含量、貼面材料及背后覆面材料等［10-11］。表面不加任何裝飾貼面的木塑基材的吸聲系數(shù)如圖1所示。從圖1中可以看出，木塑發(fā)泡地板具有一定的吸聲性能，這是因?yàn)楫?dāng)聲波通過垂直入射進(jìn)入到多孔材料內(nèi)部時(shí)，發(fā)泡劑的含量分解產(chǎn)生的氣體，使空隙不能均勻分布、孔徑過小，在材料內(nèi)部容易發(fā)生反射，造成木塑發(fā)泡地板的流阻較高，在一定的頻率范圍內(nèi)吸聲性能較好。本實(shí)驗(yàn)材料500～700 Hz頻率范圍內(nèi)的吸聲效果在630 Hz達(dá)到最大值。

圖1 木塑素面基材各頻率的吸聲系數(shù)Fig．1 Coefficients of sound absorption of the crude wood-plastic composites with different frequencies

2．3 覆面材料對木塑復(fù)合材料吸聲性能的影響

當(dāng)木塑地板用于室內(nèi)地面的鋪設(shè)時(shí)，需要在地板的背面鋪加一層靜音防潮墊。本實(shí)驗(yàn)使用市場購買的常用地板靜音墊覆在木塑地板的背面，測試其吸聲性能，結(jié)果如圖2所示。

圖2 木塑基材背面覆靜音墊的吸聲系數(shù)Fig．2 Coefficients of sound absorption of the crude wood-plastic composites combined with mute pad

由圖2可見，背面覆面靜音墊木塑地板的吸聲性能在100～630 Hz的范圍內(nèi)逐步上升，在630 Hz左右達(dá)到最大值，隨后吸聲性能下降，即背面覆面靜音墊在一定程度上提升了低頻的吸聲系能，這是因?yàn)殪o音墊自身具有一定的吸聲性能［12-14］。將其黏貼在木塑地板的背面，隨著厚度的增加，使覆面后地板材料在低頻時(shí)吸聲性能有較大提升，但是對于中頻的吸聲性能影響較小。因此，覆面材料厚度的增加量可能對材料整體結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)存在一個(gè)最佳值。

2．3 貼面材料對木塑復(fù)合材料的吸聲性能影響

從裝飾角度考慮素面的木塑復(fù)合的裝飾性能較差，需要在其表面進(jìn)行裝飾貼面。本實(shí)驗(yàn)采用紙基薄木(實(shí)薄木+牛皮紙)、實(shí)薄木單板(實(shí)薄木+無紡布)、實(shí)木單板貼在木塑基材上，分別對其進(jìn)行吸聲系數(shù)測試，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可見，貼面后的木塑復(fù)合材在100～630Hz的低頻范圍內(nèi)，吸聲性能都有大幅的上升，在630Hz左右達(dá)到最大值，隨后吸聲性能下降。在低頻范圍內(nèi)，吸聲性能為單板貼面＞紙基薄木貼面＞實(shí)木薄木貼面。這是由于貼面層具有一定的吸聲作用，對木塑基材貼面后，增加了聲阻，使得共振頻率降低，進(jìn)而提高低頻的吸聲系數(shù)。

圖3 不同貼面材料貼面木塑后的吸聲系數(shù)Fig．3 Coefficients of sound absorption of the crude wood-plastic composites combined with different cover materials

3 結(jié)論

PVC發(fā)泡木塑復(fù)合材在低頻范圍內(nèi)具有一定的吸聲性能，木塑基材背面覆面靜音墊在一定程度上提升了低頻的吸聲系能，但對中頻的吸聲系數(shù)影響較小;木塑基材進(jìn)行裝飾貼面在一定程度上影響了木塑基材的吸聲性能，在低頻范圍內(nèi)吸聲性能為單板貼面＞紙基薄木貼面＞實(shí)木薄木貼面。

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