Звукопоглощающие материалы

Звукопоглощающие материалы и изделия предназначаются для применения в звукопоглощающих конструкциях с целью снижения уровня звукового давления в помещениях производственных и обще­ственных зданий.

Поток звуковой энергии при падении звуковых волн на по­верхность ограждения частично отражается поверхностью ограж­дения, остальная звуковая энергия проходит через ограждение.

Звукопоглощение материалов оценивается коэффициентом зву­копоглощения а. Коэффициент звукопоглощения есть отношение не­отраженной энергии Епогл, поглощенной поверхностью, к падающей энергии Е_ПАдв единицу времени,

О- — Елоп/ЕПАД-

Поглощение звуковой энергии в однородном пористом материале происходит за счет энергетических потерь на вязкое трение, преодо­леваемое воздушным потоком в порах материала, теплообмена между стенками пор и воздухом, релаксационных процессов в материале с неидеальной упругостью скелета.

Коэффициент звукопоглощения можно определить в камере или при помощи специального прибора - интерферометра. Коэффициент звукопоглощения зависит от частоты угла падения звука. Чем боль­шую пористость имеет материал, чем больше развита поверхность пор и больше пор сообщается между собой, тем больше его звукопо­глощение. Поэтому звукопоглощающие материалы должны обладать сравнительно большой открытой, сквозной пористостью преимуще­ственно сообщающегося и разветвленного характера. Оптимальные размеры пор желательно иметь от 0, 01 до 0, 1 см. Звукопоглощение на низких частотах происходит в более крупных порах. Увеличение влажности материала резко снижает коэффициент звукопоглощения по зсему диапазону частот.

Классификация звукопоглощающих материалов производится по классам в зависимости от величины коэффициента звукопоглощения в диапазонах частот: первый класс - свыше 0, 8, второй -от 0, 8 до 0, 4 и третий класс - от 0, 4 до 0, 2 включительно.

Примером эффективных звукопоглощающих материалов являются минераловатные плиты на различных связующих, гипсовые и другие материалы.

1\1инераловатные акустические плиты готовят методом поливки с вакуумированием раствора различных связующих, например, со­стоящего из поливинилацетатной эмульсии и фенолоспиртов. Свеже- отформованное изделие подвергают уплотнению под пригрузкой и термообработке. Затем производится механическая обработка с нане­сением покровного декоративного слоя. Используются стекловатное волокно, а также другие виды волокон. Технологический процесс из­делий на крахмальном связующем включает следующие операции, грануляцию минеральной ваты, приготовление связующего раствора и формовочной массы (перемешивание гранул со связкой), формова­ние изделий, сушка, отделочные операции (шлифовка, калибровка, покраска).

Для изготовления применяют гранулированную минеральную и стеклянную вату и связующее, основным компонентом которого яв­ляется крахмал, карбоксилметилцеллюлоза, бентонит, а также гидро- фобизирующие и антисептирующие добавки. Взамен крахмального связующего (пищевой продукт) применяют тапиоковую муку.

Газобетонные плиты " Силакопор" и газосиликатные плиты вы­пускают обычно плотностью до 350 кг/м³ в сухом состоянии. При этом прочность при сжатии составляет до 0, 1 МПа.

Высокоэффективные звукопоглощающие материалы получают из вспученного перлита и вяжущего из жидкого стекла или синте­тических смол плотностью 250-500 кг/м³.

Промышленность выпускает гипсовые литые плиты с ребрами же­сткости и сквозной перфорацией. Плиты армируются дробленым стекложгутом и поливинилхлоридным шнуром, стеклопором, перли­том. Внутри гипсового экрана приклеена креповая бумага, затем ук­ладывается минераловатная плита, обернутая фольгой.

Эффективен двухслойный материал, наружным слоем которого является перфорированная плита из гипсокартонного листа, а риу- тренним, подстилающим слоем - нетканое полотно или фильтро­вальная бумага.

Влажность материала - не более 8%. На основе отходов целлю­лозно-бумажного производства - спока и фосфогипса выпускается новый материал - " АКОР".

Звукопоглощение материалов зависит от их толщины, располо­жения по отношению к источнику звука и других факторов. Для уси­ления поглощения звуковой энергии материалы дополнительно пер­форируют (до 30%). Размер и форма отверстий в изделиях, их наклон, глубина, а также процент перфорации, т.е. отношение площади, за­нимаемой отверстиями, к общей площади плиты, влияют на коэффи­циент звукопоглощения. При этом обычно перфорация плит увеличи­вает коэффициент звукопоглощения более чем на 10-12%.

Звукопоглощающие плиты можно располагать в конструкции с различным воздушным зазором - «на относе». Используют для звуко­поглощения в конструкциях резонаторы, т.е. щиты или пластины, расположенные на некотором расстоянии от поверхности огражде­ния; кроме того, применяют резонаторные перфорированные экраны, располагаемые вдали от ограждения и имеющие оклейку с обратной стороны тканевым покрытием.

Звукопоглощающие отделочные материалы выпускают в основ­ном в виде плит, имеющих хороший декоративный внешний вид, различные размеры. Фактура этих плит может быть щелевидной, трещиноватой, бороздчатой, круглой, иметь рельефы и быть окра­шенной.

Плиты при выполнении потолков крепятся в стык по деревянному каркасу. Возможно использование плит в конструкции подвесного потолка.

Большинство применяемых в настоящее время звукопоглощаю­щих материалов обладают большей гигроскопичностью и не обла­дают водостойкостью. Между тем в процессе производства мате­риалов, а также перевозки, хранения и монтажа изделия могут при­обретать до укладки в «дело» производственную влажность. Высы­хание до равновесной влажности происходит лишь через несколько лет эксплуатации.

При эксплуатации во влажной среде более 70% названные изделия с высокой пористостью (60-98%) могут быстро сорбировать влагу из воздуха или увлажняться при непосредственном соприкосновении с водой. В результате эти материалы и изделия не могут эффективно использоваться в ряде зданий, сооружений и спецконструкций, так как теряют свои звукопоглощающие свойства: при насыщении водя­ными парами и водой звукопоглощение материала значительно уменьшается. Поэтому звукопоглощающие материалы " Акминит", " Акмигран", " Спиптон", " Травертон", а также другие на основе не водостойкого связующего возможно по техническим условиям при­менять лишь внутри помещений с относительной влажностью не бо­лее 70%. В противном случае крахмальное или другое неводостойкое связующее набухает, может загнивать, терять свои физико- механические свойства. Известны различные варианты введения мо­дифицирующих добавок, например, полиакриламидов, дифинилпро- пана, фенолоспиртов, мочевино-формальдегидных и других соедине­ний, в различных пределах повышающие водостойкость связующего, но не делающими его водостойким.

Звукопоглощающие пористо-волокнистые (мягкие и полужесткие) материалы в соответствующих конструкциях должны выпускаться только с защитными продуваемыми и не продуваемыми оболочками, препятствующими высыпанию мелких волокон и пыли. Предохра­нять такие материалы от повреждений могут защитные перфориро­ванные покрытия.

В табл. 17.2 приводятся сравнительные свойства материалов дан­ных в основном первого, иногда второго класса.

Появились новые звукопоглощающие материалы, имеющие спе­циальные свойства, например, температурную стойкость в интервале от-60 до 450°С, что возможно при использовании в качестве

основы штапельного стекловолокна или супертонкого стекловолокна и синтетического связующего. Плотность изделий 25-65 кг/м³, класс изделий преимущественно первый, второй.

В общественных и промышленных зданиях используют звукопо­глощающие устройства. Одиночный резонатор, помещенный в звуко­вом поле, рассеивает энергию звуковой волны. Эффективность дей­ствия его зависит от размеров, формы и внутренних потерь. Звукопо­глощающие конструкции обычно изготовляют из металла, фанеры, пластмассы в виде перфорированных панелей, расположенных " на относе" от стены.

Используют пустотелый звукопоглощающий керамический кир­пич, имеющий форму акустического резонатора - полости с узкой горловиной. В объеме полости звукопоглощение составляет около 0, 8. Керамический звукопоглощающий материал является не только отделкой, но и несущим элементом.