Звукопоглощающие материалы и изделия

К звукопоглощающим относят материалы, имеющие, как правило, сквозную пористость и характеризующиеся относительно высоким коэффициентом звукопоглощения (α > 0,4). Они предназначены для применения в качестве поглощающего слоя в конструкциях облицовок внутренних поверхностей помещений и шумозащитных сооружений с целью снижения интенсивности отражения звуковых волн, а также в конструкциях легких многослойных ограждений с целью улучшения изоляции воздушного шума. Задача их – поглотить звук, не дать ему отразиться от преграды обратно в помещение и тем самым регулировать акустические характеристики помещения.

Способность материалов поглощать звуки в основном обусловлена их пористой структурой и наличием большого количества сообщающихся открытых пор со стороны падения звука. Максимальный диаметр пор не должен превышать 2 мм, а общая пористость составлять не менее 75%. Это вызвано тем, что при прохождении звуковой волны через толщу материала она приводит воздух, заключенный в его порах, в колебательное движение. Мелкие поры при этом создают большее сопротивление потоку воздуха, чем крупные. Движение воздуха в них тормозится, и в результате трения часть механической энергии превращается в тепловую. Чем выше открытая пористость изолирующей поверхности, тем выше звукопоглощение. Условно различают пористые звукопоглощающие материалы, резонансные поглотители звука и отдельные звукопоглотители.

Звукопоглощающие материалы могут иметь волокнистое, зернистое или ячеистое строение и обладать различной степенью жесткости (мягкие, полужесткие, жесткие или твердые). Твердые материалы волокнистого строения изготовляют в виде плит из минеральной ваты (преимущественно из каменной или стеклянной) на крахмальном или синтетическом связующем. Плотность их должна составлять до 200 кг/м³, диаметр волокон – не менее 1 мкм и не более 20 мкм, а содержание неволокнистых соединений (корольков) – не превышать 5% по массе.

Поверхность минераловатных плит, как правило, окрашивается или может иметь другое декоративное и проницаемое для звуковых волн покрытие, обладать различной фактурой (рифленой, бороздчатой, трещиноватой). Коэффициент звукопоглощения находится в пределах 0,6…0,7, плотность – 300…400 кг/м³. Звукопоглощающие плиты могут изготовляться также из белых и цветных цементов и пористых заполнителей (перлит, вермикулит, пемза, древесная шерсть), ячеистых бетонов, литых гипсовых и др.

В качестве полужестких используются минераловатные плиты с содержанием синтетического связующего 10…15%, древесноволокнистые плиты, из пористых пластмасс ячеистой структуры (пенополистирольные, пенополиуретановые и др.). Коэффициент звукопоглощения таких изделий находится в пределах 0,5…0,75, плотность – 80…130 кг/м³.

Мягкие звукопоглощающие материалы (рулоны, маты) тоже изготовляют из минеральной ваты без синтетического связующего и в комбинации с перфорированными листовыми экранами (алюминия, поливинилхлорида). Коэффициент звукопоглощения находится в пределах 0,7…0,95, плотность – до 70 кг/м³. Мягкие и полужесткие звукопоглощающие волокнистые материалы и изделия должны изготовляться и применяться только с защитными (продуваемыми или непродуваемыми) оболочками, препятствующими высыпанию волокон и пыли. Вместе с тем защитные оболочки не должны оказывать влияния на звукопоглощающие свойства защищаемого материала.

В настоящее время самыми эффективными звукопоглощающими материалами являются супертонкие минеральные (стеклянные и каменные) волокна. Однако их применение допускается при наличии специальных покрытий, обеспечивающих высокую степень защиты от нежелательной эмиссии частиц волокна. При этом для выполнения своих акустических функций такое покрытие должно быть пористым, т.е. негерметичным. В некоторых случаях в качестве отделочных покрытий звукопоглощающих конструкций могут применяться разнообразные ткани, ковры, шкуры и паласы, тоже обладающие некоторым акустическим эффектом.

На звукопоглощающие свойства материалов оказывает влияние также их упругость. В изделиях с гибким деформирующимся каркасом имеют место дополнительные потери звуковой энергии вследствие активного сопротивления материала вынужденным колебаниям под действием падающих звуковых волн. Основными качественными характеристиками всех звукопоглощающих материалов и изделий являются динамическая жесткость и динамический модуль упругости, удельное сопротивление потоку воздуха и продуванию потоком воздуха, нормальный и реверберационный коэффициенты звукопоглощения и индексы улучшения изоляции ударного шума и звукопоглощения.