Технология звукопоглощающих материалов

Содержание

1. Введение                                                                                                      3
2. Свойства звукопоглощающих материалов                                              4
3. Применение звукопоглощающих материалов                                        6
4. Характеристики и особенности звукопоглощающих материалов        8
5. Заключение                                                                                                11

Введение

  Шумом называются любые нежелательные для человека звуки, мешающие труду или отдыху и создающие акустический дискомфорт.

  Звук, или  звуковые волны, — это механические колебания, распространяющиеся в твердых, жидких и газообразных средах под  воздействием возмущения. Пространство, в котором присутствуют звуковые волны, называется звуковым полем.

  Повышенный  уровень шума на рабочем месте  является одним из наиболее распространенных вредных и опасных производственных факторов. В условиях сильного шума возникает опасность снижения и  потери слуха, которая во многом обусловлена  индивидуальными особенностями  человека. Некоторые люди теряют слух даже после непродолжительного воздействия  шума сравнительно умеренной интенсивности, у других даже сильный шум при  длительном воздействии не приводит к потере слуха.

  С действием  шума связан ряд профессиональных заболеваний (нервные и сердечно-сосудистые заболевания, язвенная болезнь, тугоухость и др.). Шум оказывает вредное воздействие на центральную и вегетативную нервную систему, вызывая переутомление и истощение клеток коры головного мозга. Снижая общую сопротивляемость организма, шум способствует развитию инфекционных заболеваний. В условиях шума понижается внимание, нарушается координация движений, ухудшается работоспособность, что создает угрозу возникновения несчастного случая. Кроме того, шум в помещении не позволяет расслышать сигналы опасности, определить на слух сбои в работе оборудования и механизмов, что может привести к аварии и человеческим жертвам. 

Свойства звукопоглощающих материалов

     Коэффициент звукопоглощения. Основной акустической характеристикой звукопоглощающих материалов является коэффициент звукопоглощения  а, равный отношению количества поглощенной  звуковой энергии к общему количеству звуковой энергии, падающей на материал в единицу времени.

     Все строительные материалы обладают способностью в той или иной степени поглощать  звук, поэтому для них <х>0, а  наибольшее значение а =1. Звукопоглощающими материалами принято называть такие, у которых коэффициент звукопоглощения на средних частотах более 0,2.

      Коэффициент звукопоглощения зависит от пористости материала. 

 Сквозная  пористость. Коэффициент звукопоглощения  сильно повышается при возрастании  пористости, поэтому звукопоглощающие  материалы стремятся выпускать  с пористостью 40—90%. В этом  отношении есть сходство их  с теплоизоляционными материалами.  Однако требования к характеру  пористости различны. Если в теплоизоляционном  материале предпочитают замкнутые  воздушные поры, то эффективность  звукопоглощающего материала возрастает  при наличии сквозных пор или  специально предусмотренной перфорации. Звукопоглощение пористых материалов  обусловлено потерями энергии  звуковых волн благодаря вязкому  трению в порах и переходу  части механической энергии в  тепловую. Сопротивление продуванию является специфической характеристикой, позволяющей установить влияние структуры материала на коэффициент звукопоглощения.. При низких частотах целесообразно иметь меньшее удельное сопротивление продуванию, т. с. следует применять рыхлый и толстый материал с крупными сквозными порами.

      Более эффективной является звукопоглощающая конструкция в виде сравнительно тонкого слоя пористого материала, установленного с относом для  создания воздушного промежутка.

      Помимо  специальных акустических требований, звукопоглощающие материалы должны удовлетворять   санитарно-гигиеническим и общим строительно-техническим требованиям огнестойкости, механической прочности, долговечности и экономичности. Звукопоглощающие материалы не должны выделять летучие вещества, требования же к их декоративным качествам зависят от назначения помещения.

Применение  звукопоглощающих материалов

     Звукопоглощающие  облицовки часто устраивают из слоя однородного пористого материала, который монтируется непосредственно  на ограждающей конструкции либо на некотором расстоянии для создания воздушного зазора. Применяют готовые  штучные изделия в виде плит, панелей, блоков, а также рулонов и матов.

      Акустическая  обработка признается целесообразной, если ожидаемое снижение уровня шума не менее 3 дБ.

      Перфорированные стенки штучных поглотителей делают из алюминиевой фольги,, алюминиевых листов, а также из прозрачных материалов (например, органического стекла), что имеет важное значение при естественном освещении помещений. Штучные поглотители заполняют или облицовывают изнутри пористыми материалами. Объемные много резонансные штучные поглотители устраивают в виде набора полых кубов разного размера. Каждый из них представляет резонирующий воздушный объем, ограниченный перфорированными гранями, с высоким поглощением на частотах, близких к собственной частоте. Много резонансная система имеет широкую рабочую полосу частот.

      Клиновые  поглотители. Облицовка из них при  правильном устройстве практически  полностью поглощает звуковые волны, падающие на внутреннюю поверхность  стен. Звукопоглощающему материалу  придается форма: клина, конуса или  пирамиды. Клиновые поглотители набивного  типа имеют проволочный или деревянный каркас, обтянутый марлей или другой тканью, пропитанной огнезащитным составом. Заполнение производится рыхлым волокнистым материалом: капроновым волокном, шлаковой или стеклянной ватой, асбестовым шнуром. Клинья требуемой формы могут делаться без каркаса из жестких минерал ватных плит и других плиточных материалов.

      С помощью облицовки из клиновых поглотителей можно предотвратить отражение  звуковых волн и получить безэховые  помещения.  Акустические подвесные потолки, в частности, из профилированных алюминиевых листов, асбестовых перфорированных листов и звукопоглощающих материалов типа «Акмигран» или «Акминит» получили большое распространение. По акустическим и декоративным свойствам они не уступают лучшим иностранным материалам. Резонаторный звукопоглотитель представляет воздушную полость, соединенную отверстием (горлом) с окружающим воздухом. Он является колебательной системой, на частотах резонанса которой резко возрастает скорость движения воздуха в горло. Горло резонатора закрывается фрикционным материалом. В качестве фрикционного материала обычно используют стеклоткань, марлю и т. п. Предпочтительнее огнестойкие материалы.

      Один  или несколько слоев ткани  подклеивают к перфорированному экрану. Перфорированный экран делают из винипластовых листов, оцинкованной кровельной стали, огнестойких жестких  древесноволокнистых плит и фанеры, гипсовой сухой штукатурки. Перфорация может быть в виде круглых отверстий  и щелевая.

      Для обеспечения звукопоглощения в  широком диапазоне частот применяют  многослойные резонаторные звукопоглотители, состоящие из 2—3 параллельных экранов  с воздушными промежутками.

      Резонирующие  панели используют в области низких частот (200 Гц) в виде щитов, имеющих  каркас, на котором крепится мембрана из листов фанеры, древесноволокнистых  плит или плотной не продуваемой  ткани. Щиты монтируют на потолке  и степах с Относом. Воздушный  промежуток заполняют волокнистым материалом, либо делают прокладки из пористого материала по периметру щита. Щиты изготовляют плоскими, полуцилиндрическими или в виде складчатых конструкций.

Характеристики  и особенности  звукопоглощающих материалов

      Динамический  модуль упругости является основной характеристикой прокладочных звукоизоляционных  материалов. 
 Прокладочный материал часто находится под действием сжимающих сил.  
 Повышению звукоизоляционных качеств прокладочных материалов способствует увеличение внутреннего трения, которое характеризуется коэффициентом потерь или коэффициентом внутреннего Трения. Коэффициент потерь определяют резонансным методом на виброметре. 
 Оптимальное сочетание всех характеристик получают при применении пористо-волокнистых, резиновых и резин подобных материалов с губчатой структурой. 
 Стекловолокнистые изделия изготовляют из непрерывного стеклянного волокна, имеющего диаметр 10—30 мкм (стеклянная вата, стекловолокнистые маты и полосы), которые прошиваются или проклеиваются. Из штапельного стеклянного волокна длиной 20— 40 см и толщиной 8—20 мкм получают плиты на полимерных связующих. 
 Маты и плиты выпускают с объемной массой 30—250 кгм3 толщиной 10, 30, 40, 50 мм. Повышение тонкости стеклянного волокна увеличивает звукоизоляционные свойства материалов. 
 Минерал ватные изделия изготовляют в виде мягких и полужестких плит с объемной массой 50—150 кгм3, используя связующее на основе полимеров: феноло-формальдегидного, мочевиноформальдегидного, а также поливинилацетатную эмульсию. 
 Асбестовые изделия выпускают в виде матов из асбестового волокна с добавкой вяжущего вещества (например, цемента, жидкого стекла). Асбестовые плиты имеют толщину от 15 до 40 мм, а асбестовые маты — до 80 мм. 

      Древесноволокнистые плиты для звукоизоляции применяют  с объемной массой 150—250 кгм3. 
 Прокладки с губчатой структурой — это упругие материалы с малым модулем упругости, имеющие большую сквозную пористость. Их изготовляют из пористой резины, эластичных полимеров: полиуретановых смол (поролоны), полихлорвинила обычного (ПХВ) и эластичного (ПХВЭ). Объемная масса губчатой резины — 100—750 кгм3, поролонов — 30—75 кгм3, ПХВ — 60—350 кгм3 в зависимости от марки. 
 Звукоизоляционные мягкие покрытия полов значительно улучшают изоляционные свойства перекрытий. Безосновный линолеум лишь незначительно улучшает звукоизоляцию перекрытия от ударного шума. Более эффективны двухслойные покрытия, в особенности линолеум на слое пенополиуретановая или ворсовая нейлоновая ткань на губчатой резине. 
 Звукоизоляционные материалы применяют в виде слоев, полосовых и штучных прокладок. 
 Звукоизоляция перекрытия значительно улучшается при устройстве звукоизоляции по типу «плавающего пола». 
 Плавающий пол отделяется от несущей конструкции перекрытия и стен прокладками из звукоизоляционного материала, не имея с ними жестких контактов.

      С помощью упругих прокладок из звукоизоляционных материалов звук изолируют по внутренним стенам и перегородкам. Прокладки устанавливают местах примыкания и сопряжения ограждающих конструкций и перекрытий. 
 Машины, инженерное и бытовое оборудование помещений вызывают вибрацию   строительных конструкций. 
 Для уменьшения шума от вибрации необходим комплекс мероприятий. Виброизоляция фундаментов машин донных колебаний установки на амортизаторах будет по меньшей мере в 3— 4 раза меньше частоты вынужденных колебаний. 
 Для изоляции трубопроводов от строительных конструкций осуществляется их подвеска к потолку   или прокладка   по стойкам, Которые должны опираться на несущую конструкцию через звукоизоляционные прокладки. В местах прохода через стены и перекрытия трубопровод тщательно изолируется минеральной Ватой или другим подходящим изоляционным материалом, который предотвращает образование акустических мостиков.

Заключение

      Развитие  транспорта, промышленности обусловливает  шумовое загрязнение среды современного города, проявляющееся в превышении естественного уровня шума, изменении  спектра шума, появлении новых  частот звуковых колебаний, не характерных  для окружающей среды.

      Фактически  любые звуки, генерируемые неприродными источниками, могут рассматриваться  как шумовые, поскольку подобные источники отсутствовали в период эволюции человека.

      Шумовое загрязнение снижает производительность труда, вызывает различные заболевания. Шум губительно действует не только на слуховой аппарат, но и на центральную  нервную систему человека, работу сердца, служит причиной многих других заболеваний. Одним из наиболее мощных источников шума являются вертолеты  и самолеты особенно сверхзвуковые.

      Проведение  инженерно-технических и организационных  мероприятий позволяет минимизировать негативное воздействие шума. Проблема городского шума является сегодня актуальной экологической проблемой. В связи  с этим, разработка инженерных решений  данной проблемы в каждом конкретном городе представляется особенно важным и перспективным направлением.