ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННАЯ ЭЛАСТИЧНАЯ МЕМБРАНА

Предлагаемая полезная модель относится к производству строительных материалов и строительству, а также к транспортной промышленности, в частности к вагоно- и судостроению, и предназначена для обеспечения любых промышленных и гражданских зданий и сооружений, а также транспортных средств, надлежащей вибро- и звукоизоляцией посредством ее установки во всех типах ограждающих конструкций, а также в качестве дополнительных универсальных вибро- и звукоизоляционных обшивок существующих ограждающих конструкций.
Из уровня техники известны многочисленные решения, направленные на создание элементов конструкций, обладающих способностями по вибро- и звукоизоляции помещений и транспортных средств, в том числе таких конструкций, которые не являются несущими элементами.
Так известна «Тепло- и звукоизоляционная плита» по авторскому свидетельству СССР №80523, 1950 год. Данная плита усилена каркасом, изготовленным из волнистых лент, соединенных между собой гребнями и образующих ячейки, которые заполняются изоляционным материалом, обладающим способностью сцепления с материалом каркаса. В качестве изоляционного материала предлагалось использовать сплошной легкий заполнитель малого удельного веса, полистирол или полихлорвинил.
Недостатками данного решения является отсутствие внешних/верхних слоев, что ограничивает эксплуатационные возможности; необходимость предварительной подготовки формы наполнителя, что усложняет процесс изготовления; легкость конструкции, что отрицательно сказывается на звукоизоляционных качествах изделия.
Известна «МНОГОСЛОЙНАЯ ПАНЕЛЬ» по патенту РФ №2097503, 1997 год. Данная многослойная панель содержит обшивки из сплошного листового материала, расположенные на расстоянии одна от другой, размещенный между обшивками сотовый заполнитель, имеющий толщину, меньшую, чем расстояние между обшивками, по меньшей мере, одна из которых расположена на расстоянии от сотового заполнителя, и, по меньшей мере, один промежуточный слой, размещенный в пространстве между указанной обшивкой и сотовым заполнителем и скрепленный с ними, отличающаяся тем, что отношение массы промежуточного слоя к занимаемому им объему меньше, чем плотность материала указанной обшивки, и больше, чем отношение массы сотового заполнителя к занимаемому им объему.
Недостатками данного решения являются, во-первых, сложность изготовления конструкции из-за большого количества составляющих ее компонентов, и разнородности материалов этих компонентов (алюминий, картон, полимеры), во-вторых, небольшой удельный вес, что отрицательно сказывается на звукоизоляционных качествах изделия и, основное, отсутствие наполнителя в каких-либо элементах конструкции, преимущественно в сотовом заполнителе.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрана «УНИВЕРСАЛЬНАЯ ИЗОЛЯЦИОННАЯ ПАНЕЛЬ» по полезной модели РФ N9120675. Универсальная изоляционная панель, содержащая, по крайней мере, один прямой в профиле изолирующий слой и, по крайней мере, один непрямой в профиле изолирующий слой; слои пространственно совмещены друг с другом, в областях пространства, совместно образованных поверхностями профилей, размещен сухой наполнитель или полимеризующийся наполнитель. Универсальная изоляционная панель имеет пятьдесят восемь отличительных признаков.
Основными недостатками данного решения, как и всех предыдущих, является их неэластичность, что ограничивает их применение для звукоизоляции поверхностей, имеющих неровности; либо поверхностей сложной, изломанной геометрической формы.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание экономически эффективного и эластичного материала, который, при относительной простоте изготовления и монтажа, и использовании современных исходных материалов, обеспечивает высокие показатели вибро- и звукоизоляции на всех диапазонах частот, при этом может быть использован как на обычных, так и на сложных поверхностях. При этом учитывалось, что для обеспечения вибро- и звукоизоляции, необходимо применять те составляющие, которые обеспечивают прочность изделия в целом и обладают высокой прочностью на разрыв.
Поставленный технический результат решается за счет следующего.
Звукоизоляционная эластичная мембрана содержит, по крайней мере, один звукоизолирующий слой, представляющий собой эластичное профилированное полотно (далее именуемый «звукоизолирующий слой») со сформированными на одной его стороне выступами («шипами») и соответствующими таким выступам («шипам») открытых полостей (ячеек) с другой стороны, при этом полости (ячейки) частично или полностью заполнены наполнителем, а часть ячеек может быть не заполнена; в качестве наполнителя может быть использован либо сухой сыпучий наполнитель, не изменяющий во времени своего физического состояния, либо быстрополимеризующийся наполнитель, либо быстротвердеющий наполнитель, который превращается, преимущественно не более чем за 72 часа в твердо-пластичное состояние после помещения в указанные полости; и, по крайней мере, один прямой в профиле эластичный замыкающий слой (далее именуемый «замыкающий слой») который играет роль «ограничителя», препятствуя высыпанию заполнителя.
Звукоизоляционная эластичная мембрана может содержать несколько, до десяти, звукоизолирующих слоев, и до десяти замыкающих слоев.
Звукоизолирующий слой может иметь различное количество полостей (из расчета на единицу площади), имеющих различную геометрическую форму; форма, размеры и объем самих полостей, которые могут располагаться на поверхности звукоизоляционной эластичной мембраны как в строго определенном, так и в хаотическом порядке, может быть разнообразной.
Толщина звукоизоляционного слоя до формирования выступов (шипов) составляет от 0,5 до 5,0 мм. Общая толщина звукоизоляционного слоя, с учетом высоты сформированных выступов («шипов»), составляет от 3 до 20 мм.
Толщина замыкающих слоев составляет от 0,01 до 2,0 мм.
2
Замыкающий слой может также содержать до 100000 отверстий (микроперфораций) на квадратный метр площади, при этом расположение отверстий может быть как геометрически правильным, так и хаотичным, а их размеры могут изменяться от 0,1 до 1 мм и быть как одинаковыми, так и хаотично различными.
Эти отверстия имеют прикладное акустическое назначение, т.к. их наличие в значительной мере способствуют диссипации (рассеиванию, дроблению) звуковых волн, падающих на поверхность звукоизоляционной эластичной мембраны, что, в конечном итоге, увеличивает ее звукоизолирующие свойства в целом.
Звукоизоляционная эластичная мембрана для усиления звукоизолирующих характеристик также может дополнительно содержать, как минимум, один эластичный поверхностный звукоизолирующий и/или звукопоглощающий слой, далее именуемый «дополнительный шумоизоляционный слой», который, в зависимости от решаемой задачи, может располагаться как со стороны выступов («шипов»), так и со стороны замыкающего слоя. Дополнительный шумоизоляционный слой предпочтительно скрепляется с звукоизоляционной эластичной мембраной таким образом, чтобы совместно они представляли собой единый композитный материал. Скрепление может осуществляться любым из известных способов: приклеиванием, термоскреплением и т.п.
Звукоизоляционная эластичная мембрана, для придания ей высоких технологических характеристик при осуществлении отделочных работ, также может дополнительно содержать, как минимум, один эластичный поверхностный слой, представляющий собой сетку, далее именуемый «сетчатый слой», который прикрепляется к звукоизоляционной эластичной мембране со стороны запирающего слоя (или, в случае наличия, со стороны дополнительного шумоизоляционного слоя) любым из известных способов: приклеиванием, термоскреплением и т.п..
В качестве материалов для формирования звукоизолирующего слоя могут использоваться разнообразные рулонные эластичные материалы, в которых можно с помощью несложных технологических приемов (прессование, выдувание, литье и т.д.) формировать пустотелые выступы («шипы»), т.е.
открытые с одной стороны полости (ячейки). Предпочтительно для этих целей использовать полиэтилен высокой плотности (ПЭВП).
В качестве материала сухого наполнителя могут быть выбраны различные гранулированные, мелко или средне-дисперсные сыпучие природные и искусственные материалы, а также их смеси в различных сочетаниях. Предпочтительно применять чистый кварцевый песок фракций от 0,4 до 0,8 мм.
В качестве материала быстрополимеризующегося и/или быстротвердеющего наполнителя могут быть использованы различные материалы: цемент, цементно-песчаные смеси, гипс, магнезит и смеси на их основе; полимеры на основе производных акриловой кислоты, органические и кремнийорганические полимеры, а также их производные и сополимеры.
2
2
В качестве материала для формирования запирающего слоя могут применяться различные термопластичные пленки из полиэтилена, полипропилена, полибутилена и т.п., а также нетканый полипропилен. Предпочтительно применять микроперфорированные пленки плотностью от 30 г/м до 200 г/м.
В качестве материалов для формирования дополнительного шумоизоляционного слоя могут применяться как тонкие композитные звукоизоляционные и звукопоглощающие материалы, так и однородные звукоизоляционные мембраны, в т.ч. не имеющие критических частот. Выбор материалов для формирования дополнительного шумоизоляционного слоя и его расположение по отношению к поверхностям звукоизоляционной эластичной мембраны производится в зависимости от решаемой задачи архитектурно-строительной акустики.
В качестве формирования сетчатого слоя могут применяться штукатурные и/или малярные сетки с размером ячеек от 2 мм до 100 мм. Предпочтительно применять штукатурные сетки из полиэтилена или полипропилена с размером ячеек от 20 мм до 60 мм.
Звукоизоляционная эластичная мембрана, также может дополнительно содержать, как минимум, один отделочный слой, который наносится непосредственно на звукоизоляционную эластичную мембрану и надежно скрепляется с ним, благодаря сетчатому слою.
Для формирования отделочных слоев предпочтительно применять известковые, цементные, цементно-известковые, цементно-гипсовые, гипсовые, магнезитовые и/или гипсо-магнезитовые штукатурные растворы и/или их смеси. При этом предпочтительно создавать выравнивающие штукатурные слои толщиной от 10 мм до 30 мм.
Полезная модель иллюстрируется фигурами, на которых указано:
Фиг.1 - общий вид звукоизолирующего слоя;
Фиг.2 - звукоизоляционная эластичная мембрана.
Обозначены следующие позиции:
10 - звукоизолирующий слой;
11 - выступы («шипы»);
12 - внутренняя часть выступа («шипа») - полость (ячейка);
13 - полость (ячейка), заполненная наполнителем;
14 - наполнитель;
20 - замыкающий слой;
30 - сетчатый слой.
Преимущественным видом выполнения заявленной звукоизоляционной эластичной мембраны является мембрана, состоящая из одного звукоизолирующего слоя, одного запирающего слоя и одного сетчатого слоя.
Все слои соединяются друг с другом любым известным способом, например, склеиванием или термоскреплением. При их скреплении образуется композитный материал - звукоизоляционная эластичная мембрана.
Основную функцию по вибро- и звукоизоляции несет звукоизолирующий слой, благодаря примыканию которого к изолируемой поверхности создаются упорядоченно и/или хаотически чередующиеся воздушные и наполненные заполнителем области пространства.
Известно, что обобщенное понятие звукоизоляции преграды выражается формулой:
При этом:
δ+ε+T=1
Где
R - звукоизоляция преграды;
∂ - коэффициент рассеяния (поглощения) звуковой энергии;
ε - коэффициент отражения звуковой энергии;
Τ - коэффициент прохождения (проницаемости) звуковой энергии
Из формулы (1) ясно следует, что физическая сущность звукоизоляции преграды обусловлена как отражением звуковой энергии от преграды в соответствии с принципом рассогласования импедансов, так и поглощением звуковой энергии в преграде.
Поэтому звуковая энергия, которая стремиться поступить в изолируемое помещение извне, встречая на своем пути звукоизоляционную эластичную мембрану, дробится, благодаря краевому дифракционному эффекту, и, следуя закону массы, гасится, многократно отражаясь от стенок выступов («шипов»), а также «раскачивая» частицы наполнителя, расположенного в полостях (ячейках), переходя в тепловую энергию.
Окончательное гашение звуковой энергии довершают отделочные слои, которые наносят непосредственно на звукоизоляционную эластичную мембрану и надежно скрепляют с ней, благодаря наличию сетчатого слоя.
Следующие конкретные материалы могут использоваться для формирования звукоизолирующего слоя:
- Полиолефины, такие как:
- полиэтилен высокой плотности (ПВЭП);
- полиэтилен низкого давления (ПЭНД);
- полиэтилен низкой плотности (ПЭНП);
- полиэтилен высокого давления (ПВД);
- полипропилен (ПП),
- полибутилен (ПБ);
- их производные и сополимеры;
- этилен-пропилен диеновый мономер (EPDM);
- синтетический каучук;
- эластомер;
- бутил-каучук;
- поливинилхлорид (ПВХ);
- тонкие металлы, например жесть, рулонный алюминий и его сплавы, рулонный алюцинк;
- арамидные ткани и/или нетканые материалы в различных формах и комбинациях;
- арамидная бумага в различных формах и комбинациях;
- картон;
- целлюлоза.
В качестве материала сухого наполнителя могут быть выбраны различные мелко или средне-дисперсные, или гранулированные сыпучие природные и искусственные материалы, а также их смеси в различных сочетаниях.
Конкретными видами таких материалов являются следующие:
- песок кварцевый сухой;
-  песок керамзитовый;
- шлак печной;
- керамизированный базальтовый гранулят;
- гранулированный вспученный перлит;
- перлитовый песок;
- гранулированный вспученный вермикулит;
- вермикулит;
- гранулированная вата.
Также возможно применение в качестве наполнителя смеси перечисленных материалов засыпок в любых соотношениях и сочетании в зависимости от назначения звукоизоляционной эластичной мембраны.
В качестве быстрополимеризующегося и/или быстротвердеющего наполнителя могут быть использованы естественные и искусственные материалы.
Конкретными видами таких материалов являются следующие:
- органические полимеры - битумные мастики, резинобитумные мастики, полиуретан, полистирол, полипропилен, полиэтилен, поливинилхлорид, а также их производные и сополимеры;
- кремнийорганические полимеры - силиконы, эластомеры, кремнийорганические смолы, а также их производные и сополимеры;
- полимеры на основе производных акриловой кислоты - полиакрилаты, полиакрилонитрил, полиметилметакрилат, а также их производные и сополимеры;
- цемент и цементно-песчаные смеси;
- сложные цементно-гипсовые смеси;
- гипс и смеси на его основе;
- магнезит и смеси на его основе.
Также возможно применение в качестве быстрополимеризующегося и/или быстротвердеющего наполнителя любые сочетания перечисленных материалов в любых соотношениях в зависимости от назначения звукоизоляционной эластичной мембраны.
Также для придания наполнителю массивности возможно применение быстрополимеризующихся и/или быстротвердеющих наполнителей в сочетании с сухими наполнителями.
Следующие конкретные материалы могут использоваться для формирования запирающего слоя:
- мелкоперфорировнные пленки из полиэтилена, полипропилена, полибутилена и их производные и сополимеры;
- мелкоперфорированная фольга, например алюминиевая;
- кашированная бумага, в том числе полиэтиленом и алюминиевой фольгой;
- кашированная фольга, в том числе полиэтиленом и бумагой;
- кашированный полиэтиленом нетканый полипропилен.
Следующие конкретные материалы могут использоваться для формирования дополнительного шумоизоляционного слоя:
- тонкие звукоизоляционные мембраны с высокой плотностью, в т.ч. не имеющие "критической частоты" в слышимом диапазоне частот, как, например, свинец и резина, а также ряд современных материалов, по своему строению являющихся высокоплотными мембранами:
- Tecsound (Тексаунд);
- POLIPIOMBO (Полипиомбо);
- POLIPIOMBO DUO (Полипиомбо Дуо);
- ECOPOLIPIOMBO (Экополипиомбо);
- TOPSILENT BITEX (Топсайлент Битекс).
- рулонные композитные эластичные материалы, обладающие звукоизоляционными и/или звукопоглощающими свойствами:
- ТермоЗвукоИзол;
- линолеумы всех типов;
- геотекстиль из полипропилена;
- БАЗАЛЬТИН.
- рулонные материалы, обладающие высокими вибропоглощающими свойствами:
- резины, в том числе пористые;
- релины.
Следующие конкретные штукатурные и малярные сетки могут использоваться для формирования сетчатого слоя:
- из стекловолокна;
- из базальтового волокна;
- из полиэтилена;
- из полипропилена;
- прочие пластиковые.
Следующие конкретные строительные растворы могут использоваться для формирования отделочного слоя:
- известково-песчаный;
- цементно-известково-песчаный (сложный);
- цементно-песчаный;
- цементно-песчано-гипсовый;
- гипсовый;
- магнезитовый;
- гипсо-магнезитовый;
- их комбинации и модификации.
Вышеперечисленные перечни материалов, которые могут использоваться для формирования слоев и для использования в качестве наполнителей, не являются исчерпывающими: в их качестве могут быть использованы и другие материалы.
Основным ограничением для выбора материала слоев и заполнителей является следующее условие: выбранные для формирования слоев материалы должны быть эластичными и прочными одновременно, а материалы, выбранные для заполнения пустот, не должны нарушать эластичности звукоизоляционной эластичной мембраны в целом и одновременно должны максимально повышать ее массу.
Производство предложенной модели отличается технологичностью и возможностью автоматизации процессов, что в значительной степени способствует повышению производительности труда, увеличению объемов выпускаемой продукции и снижению ее стоимости.
В качестве примера приводится краткое описание процесса производства звукоизоляционной эластичной мембраны, основу которого делают из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП).
Первоначально, происходит изготовление профилированной основы звукоизолирующего слоя, которое осуществляется в два этапа: сначала из ПЭВП изготавливается гладкое полотно, которое затем подается на нагретые валы, где происходит формирование в нем заданного профиля полостей (ячеек) с одной стороны и соответственно выступов («шипов») с другой стороны.
Процесс формирования полостей (ячеек) на валах ведется двумя основными способами:
- При первом способе гладкое полотно проходит между двумя валами, один из которых имеет углубления, а второй выступы. Происходит жесткая формовка полостей.
- При втором способе один вал с углублениями, а второй гладкий с отверстиями для сжатого воздуха, расположенных напротив этих углублений. Гладкое полотно вдавливается в углубления горячим воздухом. Этим способом получается более однородная по толщине и более качественная профилированная основа.
Далее полости профилированной основы звукоизолирующего слоя заполняются, например, чистым кварцевым песком.
После этого окончательно формируется звукоизолирующий слой. Для этого профилированная основа со стороны заполненных песком полостей покрывается запирающим слоем, который наносится на нее термическим способом или приклеиванием быстротвердеющими клеями.
Далее окончательно сформированный звукоизолирующий слой со стороны «запечатанных» полостей покрывается сетчатым слоем. Например, из штукатурной полиэтиленовой сетки, которая наносится на запирающий слой термическим способом.
При необходимости со стороны выступов («шипов») к звукоизолирующему слою, например, термическим способом, крепится дополнительный шумоизолирующий слой.