ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

Предлагаемая полезная модель относится к строительству и может быть использована преимущественно в качестве основного звукоизолирующего слоя при устройстве любых ограждающих конструкций, разделяющих помещения, к которым предъявляют повышенные требования в отношении звукоизоляции (жилые помещения, детские сады и ясли, офисы, гостиничные номера, специальные помещения, переговорные, домашние кинотеатры т.п.).
Предлагаемое техническое решение можно использовать в автомобилестроении, судостроении, вагоностроении и т.д. для тех же целей.
Известно, что в настоящее время в строительстве при необходимости обеспечения высокой звукоизоляции ограждающих конструкций зданий, например, перегородок, межквартирных стен, перекрытий и т.п. для выполнения условия об относительно небольшом их весе, широкое распространения получили дополнительные звукоизолирующие облицовки.
Однако, как показывают результаты многочисленных лабораторных и натурных испытаний, звукоизолирующая эффективность таких облицовок во многих случаях не удовлетворяет современным требованиям, которые предъявляют к звукоизоляции многих видов помещений.
Акустические материалы делят на звукоизолирующие, звукопоглощающие, виброизолирующие и вибропоглощающие. Наибольший эффект снижения шума обеспечивают звукоизолирующие материалы. Они составляют основу дополнительных звукоизолирующих облицовок.
Требования к звукоизолирующим материалам таких конструкций определяются акустическими свойствами твердой тонкой пластины (далее «преграда») в воздухе.
Из уровня техники известно, что:
1) В диапазоне частот на октаву выше первой резонансной частоты и на октаву ниже критической частоты звукоизоляция преграды определяется законом массы и рассчитывается по формуле:
R=20 lg m⋅f - 47,5 (дб)
2
3
Где m=ρ⋅s - поверхностная масса преграды в кг/м, f - частота звука в гц, ρ - плотность материала преграды в кг/м, s - толщина преграды в м.
Как видно из формулы, единственное свойство преграды толщиной s и плотностью ρ, обеспечивающее звукоизоляцию, это ее поверхностная масса m.
2) На частотах на октаву ниже критической частоты и выше нее звукоизоляция преграды зависит от многих факторов, главными из которых являются коэффициент внутренних потерь η (безразмерная величина) и динамический модуль упругости материала преграды Е (обычно измеряется в мПа).
Исходя из вышеизложенного, звукоизолирующие материалы преграды главным образом характеризуются четырьмя параметрами: толщиной s, плотностью ρ, динамическим модулем упругости Е и коэффициентом внутренних потерь η.
Причем звукоизоляция преграды тем больше, чем больше плотность материала ρ и его толщина s, т.е. чем больше поверхностная масса преграды m=ρ⋅s.
Также звукоизоляция преграды тем больше, чем больше коэффициент потерь η.
Известно, что даже тонкий слой, толщиной 5-10 мм, выполненный из листового свинца, резко повышает звукоизолирующую способность ограждающих конструкций. Но свинец является дорогим и экологически небезопасным материалом. Поэтому его применение в качестве звукоизоляции ограничено уникальными и специальными помещениями, главным образом, военного назначения.
Свинец обладает совокупностью следующих из указанных выше характеристик:
3
- плотность ρ=11400 (кг/м)
- динамический модуль упругости (при нагрузке 5 кПа) Е=0,36 мПа;
- коэффициент потерь η=0,15
В настоящее время заявителю не известны материалы, предназначенные для звукоизоляции и одновременно обладающие свойствами, подобными свойствам свинца.
Техническим результатом полезной модели является создание относительно тонкого, от 1,5 до 20 мм, звукоизоляционного материала, имеющего физико-механические характеристики, определяющие его звукоизолирующие качества, сравнимые с указанными выше характеристиками свинца и не имеющего недостатков свинца - высокой стоимости и экологической опасности.
Звукоизоляционный материал представляет собой очень тяжелую, по сравнению с обычно используемыми звукоизоляционными материалами, вязко-эластичную полимерную мембрану, обладающую следующими физико-механическими характеристиками:
Заявленный технический результат, а именно создание материала с указанными физико-механическими характеристиками, определяющими его звукоизоляционные свойства, достигается тем, что звукоизоляционный материал обладает очень высокой плотностью при относительно малой толщине, значительным коэффициентом потерь, относительно низким динамическим модулем упругости и представляет собой сложную полимерную композицию натуральных и синтетических каучуков с наполнителями из тяжелых минералов класса сульфатов или карбонатов, или их смесей.
Заявленный технический результат, касающийся экологической безопасности, достигается за счет использования в материале экологически безопасных компонентов.
Звукоизоляционный материал состоит, в самом общем описании, из наполнителей, преимущественно обеспечивающих основные звукоизолирующие свойства и связующих компонентов, также выполняющих роль звукоизоляции. В состав также могут входить умягчители, придающие материалу пластичные свойства, и красящие пигменты.
В качестве связующего компонента используют преимущественно полимерную композицию натуральных или синтетических каучуков, или их смесей. В частности, но, не ограничиваясь, могут быть использованы различные модификации бутилкаучуков типа ББК, бутадиеновых каучуков типа СКД, изопреновый каучук СКИ-3 или их смеси.
В качестве тяжелых минеральных наполнителей могут быть использованы тяжелые минералы из группы сульфатов, в частности, но, не ограничиваясь, барит твердостью 3-3.5 и плотностью 4-4.7, мел органического происхождения, каолинит, тяжелые минералы из группы карбонатов, в частности, но, не ограничиваясь, кальцит, или их смеси.
В качестве умягчителей могут быть использованы различные модификации нефтяных масел-пластификаторов, в частности, но, не ограничиваясь, ПН-6, различные модификации нефтяных индустриальных легированных масел, основой для производства которых выступают сернистые и малосернистые сорта нефти, в частности, но, не ограничиваясь, И-40.
В качестве важнейших составных частей полимерной композиций могут быть использованы различные модификации низкомолекулярного полиэтилена (НМПЭ), в частности, но не ограничиваясь, НМПЭ-2, различные модификации жидкого хлорпарафина, в частности, но не ограничиваясь ХП, различные модификации жидких или вязко-жидких полимеров этиленгликоля, в частности, но не ограничиваясь, макрогол (полиэтиленгликоль ПЭГ).
Для придания цвета звукоизоляционному материалу в смесь добавляют специальные красящие пигменты, в том числе органического происхождения, в частности, но не ограничиваясь, Ж-83.
Состав компонентов звукоизоляционного материала в частности, но, не ограничиваясь, может быть следующим:
В вариантном исполнении звукоизоляционный материал может быть дополнен клеем, нетканым материалом, вспененным полиэтиленом, войлоком, алюминиевой фольгой и т.п.
Производство звукоизоляционного материала осуществляют следующим образом.
Все компоненты материала смешивают на резинообрабатывающих вальцах, предназначенных для переработки резиновых смесей на основе натуральных и синтетических каучуков в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.
Смесь компонентов, обрабатываемую на вальцах силами трения, затягивают в зазор между валками, вращающимися навстречу друг другу. Вследствие разности круговых скоростей рабочих поверхностей валков смесь компонентов в зазоре подвергается деформациям сдвига, в результате чего происходит ее переработка: смешение, размягчение, пластификация, подогревание.
Расстояние между валками регулируемое, вследствие чего возможно изменять толщину материала от 1,5 мм до 20 мм.
После смешения компонентов лист материала вытягивают на прилегающий к вальцам технический стол, где его подрезают и нарезают по шаблону заданного размера.
2
В вариантном исполнении для дополнительной прочности и/или звукопоглощающих свойств материал подвергают дополнительной обработке: с одной стороны, на него наносят слой клея из расчета 300 г на 3 м, накладывают слой нетканого материала типа Спанбонд (или вспененный полиэтилен, или войлок, или алюминиевая фольга и т.п.) и прикатывают по специальной технологии.
Звукоизоляционный материал помещают в сушильную камеру на определенное время.
Затем звукоизоляционный материал располагают на техническом столе, и, для предотвращения склеивания (слипания) материала, накрывают силиконизированной бумагой/пленкой.
Готовый материал упаковывают в соответствии с техническими условиями завода-изготовителя.