Звукопоглощающие материалы

Особенности структуры и свойств. Звукопоглощающие материалы и изделия предназначаются для снижения уровня звукового давления в помещениях жилых, производственных и обще­ственных зданий. Поток звуковой энергии при падении звуковых волн на по­верхность ограждения частично отражается поверхностью ограж­дения, остальная звуковая энергия проходит через ограждение. Коэффициент звукопоглощения равен отношению не­отраженной энергии, поглощенной поверхностью, к падающей энергии в единицу времени. 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. 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 большой открытой пористостью преимуще­ственно сообщающегося и разветвленного характера. Желательны размеры пор от 0,01 до 0,1 см. Звукопоглощение на низких частотах происходит в более крупных порах. Увеличение влажности материала резко снижает коэффициент звукопоглощения по всему диапазону частот.

Эффективность звукопоглощающих материалов оценивается по классам в зависимости от величины коэффициента звукопоглощения: свыше 0,8 – первый класс; от 0,8 до 0,4 – второй и от 0,4 до 0,2 включительно – третий. Звукопоглощение материалов зависит от их толщины, располо­жения по отношению к источнику звука и других факторов. Для уси­ления поглощения звуковой энергии материалы дополнительно пер­форируют. 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 %.

Большинство применяемых в настоящее время звукопоглощаю­щих материалов обладают большой гигроскопичностью и не обла­дают водостойкостью. Между тем в процессе производства мате­риалов, а также перевозки, хранения и монтажа изделия могут при­обретать до применения «в дело» нежелательное увлажнение. При эксплуатации в среде с относительной влажностью более 70 % они могут быстро сорбировать влагу из воздуха. В результате эти материалы и изделия теряют свои звукопоглощающие свойства. Поэтому в частности звукопоглощающие пористо-волокнистые (мягкие и полужесткие) материалы должны выпускаться только с защитными продуваемыми и непродуваемыми оболочками, препятствующими высыпанию мелких волокон и пыли.

Основные виды звукопоглощающих материалов и их применение. Самыми эффективными звукопоглощающими материалами, имеющими высокие значения коэффициентов звукопоглощения в широкой полосе частот (от 125 до 8000 Гц), являются минераловатные изделия из супертонкого стекловолокна. Однако их применение допускается при наличии специальных покрытий, обеспечивающих высокую степень защиты от нежелательной эмиссии частиц стекловолокна. При этом для выполнения своих акустических функций такое покрытие должно быть пористым, т.е. негерметичным. Безукоризненно совместить подобные требования удается немногим фирмам-производителям.

Достаточно эффективные звукопоглощающие материалы плотностью 250-500 кг/м³ получают из вспученного перлита и вяжущего из жидкого стекла или синте­тических смол. Газосиликатные плиты «Силакпор» вы­пускают обычно плотностью до 350 кг/м³ в сухом состоянии. При этом прочность при сжатии составляет до 0,1 МПа. Промышленность выпускает гипсовые плиты со сквозной перфорацией. Плиты армируются дробленым стекложгутом и поливинилхлоридным шнуром, стеклопором, перли­том. Эффективен двухслойный материал, наружным слоем которого является перфорированная плита из гипсокартонного листа, а вну­тренним, подстилающим слоем – нетканое полотно или фильтро­вальная бумага.

Звукопоглощающие отделочные изделия 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. Звукопоглощающие плиты лучше 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 оклеенные с обратной стороны тканевым покрытием.

В общественных и промышленных зданиях используют звукопо­глощающие устройства, которые 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. Керамический звукопоглощающий материал является не только отделкой, но и несущим строительным элементом.