由三維經編紡織品制成的三維紡織墻板

M. J. E. Breuer， K. Z?ll

下萊茵應用技術大學(德國)

德國下萊茵應用技術大學的一篇學士論文提出了利用紡織品吸音材料改善房間傳聲效果的方案。該紡織品材料因兼具美觀和吸音功效而引人注目。

眾所周知，來自言語、鍵盤、電話鈴聲等的噪聲，不僅會降低室內人員的行為能力和注意力，而且可能對健康產生不良影響。其中，回聲是一個特別需要解決的問題，尤其在多用途房間，如開放式辦公室、會議室和餐廳。

天花板、墻壁和地板會反射不同類型的噪聲，制造出新的“嘈雜聲音”。長時間的混響會對房間的傳聲效果產生不利影響，降低員工的工作表現，擾亂溝通。傾聽所需的精神高度集中會使人很快感覺疲勞。

現代建筑內部結構加劇了混響問題。現代室內建筑材料通常為玻璃和混凝土等，這些材料不吸收噪聲，甚至反射噪聲。紡織品則不同，可吸音，如長毛絨地毯、毛絨家裝和褶邊窗簾，但其并不總適合現代辦公室外觀。普通室內吸音裝置，如由毛氈或者泡沫制成的隔音板，沒有特別吸引人之處。

德國下萊茵應用技術大學紡織服裝技術學院的科研人員，探討了將裝飾性、現代紡織品設計與功能相結合的理念。其目的是開發外觀引人注目又具有吸聲功能的紡織墻板。為此，研究者采用超聲波焊接技術加工經編間隔織物，制備出合適的表面結構。最終創建了新的室內空間吸聲系統概念，并制備了3種不同試樣，其聲學效果可用公認標準進行測試。

1 經編間隔織物的特點

經編間隔織物的外觀和性能可多種多樣。在上述研究中，研究者使用了德國Eschler紡織公司的一種體積龐大、透氣、質輕、可壓縮及開孔的織物。這種3D紡織品完全由聚酯制成，面密度為220 g/m2。這一選擇基于視覺標準，該標準由織物組織結構確定而非固定不變。此織物表面組織有橢圓形的開孔，均勻分布在整個紡織品上(圖1)。這些開孔被密實的織物反面所覆蓋(圖2)，因此只能看到凹痕而不能看到真正的孔(圖3)。另外，間隔紡織品的觸覺特性也很重要。材料的剛度和強度必須滿足可使用超聲波焊接機進行加工。太厚和多層結構的紡織品可能難于加工。

圖1 經編間隔織物的表面組織

圖2 經編間隔織物的反面組織

圖3 墻板間隔織物的全貌

2 超聲波焊接

間隔織物完全由熱塑性材料制成，這意味著通常可采用超聲波焊接技術進行加工。加工參數如壓力、性能和速度調整可重復，這是批量生產所需的最佳條件。此外，超聲波焊接技術還具有另一優勢，即通過使用不同的砧輪，可在加工過程中改變設計(圖4)。

圖4 超聲波焊接機的砧輪

使用砧輪產生的接縫(圖5)非常耐用，且寬而平，不同于縫合接縫由于間隔織物的蓬松特性而顯得龐大。超聲波焊接技術中的切割和密封工藝環節意味著焊接縫上沒有不美觀的凸起的線狀物。重要的是，接縫平整均勻，能使黏合的間隔紡織品加工成三維結構。

圖5 由砧輪產生的接縫示例

3 三維空間

吸音材料使用間隔紡織品并非新鮮事，本研究的創新之處在于使用厚度小于35 mm的間隔紡織品，其聲阻尼低于當前閾值水平。研究采用厚度僅為3 mm的間隔織物，通過將織物由平面加工成三維形狀補償吸聲功能的損失，克服因其尺寸而導致的使用限制。利用三維經編織物成型工藝，制作了3種裝飾墻板，實際樣品均為2 m2，固定在框架內。

3.1 TissOnd

平靜與運動是TissOnd樣品的主題(圖6)。結構中凸起的區域營造出動態的外觀，而規則區域營造出穩定感。環形結構讓人聯想到海面上舒緩的波浪，尤其適用于特別繁忙的辦公室，該設計巧妙地配合了工作環境。樣品名稱TissOnd是由法語“tissu”和“ondulé”組成，意思分別為織物、波浪。樣品設計的關鍵元素是條紋，它們具有不同的長度，但寬度相同，通過經緯交織形成1/1的平紋效果。

圖6 TissOnd實際樣品

3.2 MontVal

該設計樣品散發出運動、活力和能量(圖7)的氣息，由三角形組成，這些三角形在不同層次上連接在一起以創建3D結構。由此設計可聯想到嘴、喙、花蕾和屋頂。這種野性的、精力充沛的設計可很好地適應更小、更安靜的辦公室環境。MontVal由兩個法語單詞組成，即“montagne”(意為“山”)和“vallée”(意為“山谷”)。該結構具有高低不同的區域，由25 cm×25 cm正方形組成。采用匠心獨具的技術，可將11個這樣的正方形連接在一起。

圖7 MonteVal實際樣品

3.3 LumOmb

LumOmb的設計靈感源于高低起伏的沙丘(圖8)。凸起區域的均勻性散發出寧靜感，而尖銳的鋸齒形設計與之形成視覺沖擊。該設計樣品的命名源于因光照改變引起的光影變化。LumOmb由兩個法語單詞組成，即“lumière”(意為“光”)和“ombre”(意為“陰影”)。該設計由224塊獨立的部分組成，通過剪切和密封工藝連接在一起。其基本形狀由平行四邊形和三角形組成。樣品的幾何形狀部分元素是圍繞基本形狀的垂直軸旋轉創建的Z字形結構。

圖8 LumOmb實際樣品

4 可行性

按照DIN EN ISO 354：2003標準測試上述3種3D結構樣品的功能特性，即其在回聲室內的聲學性能。測定參數為吸收系數。測試結果表明：3種墻板樣品均改善了房間的聲響效果，實現了裝飾與功能相結合。

在測試結果的基礎上，對基片尺寸、三維結構和聲響阻尼水平之間的關系進行分析，得出了一些有趣的結論。

——正如預期，由于這3種樣品均為孔隙結構的吸音墻板，其對中高頻 (500～5 000 Hz)聲音吸音特別有效，但對低頻 (125～250 Hz)聲音吸音效果欠佳。

——與一維結構相比，三維結構的織物吸聲性能明顯提高。但降噪量與三維結構表面積的增加程度之間未呈現出明確關系。

——結構形狀對聲學性能的影響比表面積對其影響大得多。TissOnd樣品彎曲的形狀對吸聲的增加明顯大于其他兩種具有大量光滑、平坦區域的樣品，后者反射的聲音更多。但3種墻板材料都可在辦公室、酒店大堂及會議室等場所使用，用以改善回聲并使室內更加明亮。

本文圖片均來源于Maya Jo?lle Europa Breuer