JAN SIKORA, JADWIGA TURKIEWICZ BADANIA IZOLACYJNOŚCI AKUSTYCZNEJ PRZEGRÓD DWUŚCIENNYCH Z RDZENIAMI DŹWIĘKOCHŁONNYMI Z MATERIAŁÓW ZIARNISTYCH INVESTIGATIONS OF ACOUSTIC INSULATING POWER OF DOUBLE-WALL PARTITIONS WITH SOUND ABSORBING CORES FROM GRANULAR MATERIALS Streszczenie Abstract W artykule przedstawiono wyniki badań izolacyjności akustycznej przegród dwuściennych z rdzeniami dźwiękochłonnymi z materiałów ziarnistych. Autorzy artykułu od wielu lat zajmują się badaniami nad opracowaniem nowych rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych przegród przydatnych w projektowaniu zintegrowanych obudów dźwiękochłonno-izolacyjnych. Przegrody te charakteryzują się małymi grubościami w stosunku do klasycznych rozwiązań, niemniej jednak ich własności akustyczne nie ustępują tym pierwszym. Stąd też zajęto się badaniami nad możliwościami zastosowania materiałów ziarnistych jako rdzeni dźwiękochłonnych w przegrodach dwuściennych. Zwłaszcza że materiały te cechują się własnościami pochłaniania dźwięku. W literaturze naukowo-technicznej brak jest informacji na temat izolacyjności akustycznej tego typu przegród. Oprócz wyników i wniosków z przeprowadzonych badań artykuł zawiera także opracowane przez autorów klasyfikacje przegród dźwiękochłonno-izolacyjnych oraz materiałów i wyrobów dźwiękochłonnych stosowanych w projektowaniu zabezpieczeń przeciwhałasowych. Słowa kluczowe: akustyka, izolacyjność akustyczna, ochrona przed hałasem, zwalczanie hałasu, przegrody dźwiękoizolacyjne, materiały ziarniste The investigation results of acoustic insulating power of double-wall partitions with sound-absorbing cores made of granular materials are presented in the paper. The authors of the paper have been involved in the development of new material and construction solutions of partitions suitable in designing of the integrated sound-absorbing and insulating enclosures. While those partitions are characterized by small thickness in comparison with classic solutions their acoustic properties are not worse. Thus, this was the reason that prompted investigations on the application possibilities of granular materials as sound-absorbing cores in double-wall partitions. There is no information in the technical literature concerning an acoustic insulating power of this type of partitions. The classification of sound-absorbing insulating materials and products suitable for designing of noise protection devices, apart from the results and conclusions from the performed tests, is included in the paper. Keywords: acoustics, sound insulation, noise protection, noise control, sound insulating partitions, granular materials Dr inż. Jan Sikora, dr inż. Jadwiga Turkiewicz, Katedra Mechaniki i Wibroakustyki, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie.
90 1. Wstęp Badania nad przegrodami dwuściennymi z rdzeniami dźwiękochłonnymi z materiałów ziarnistych rozpoczęto w Katedrze Mechaniki i Wibroakustyki w roku 1996 [5], opracowując nowe rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne przegród przydatnych do konstruowania elementów (ścianek) zintegrowanych obudów dźwiękochłonno-izolacyjnych dla maszyn i urządzeń wymagających ciągłej i bezpośredniej obsługi. Ścianka obudowy zintegrowanej powinna charakteryzować się dwoma podstawowymi parametrami: akustycznym, zapewniającym bardzo dobrą izolacyjność akustyczną, oraz technicznym, ograniczającym jej grubość do niezbędnego minimum, aby nie spowodować zwiększenia gabarytów obudowanej maszyny lub urządzenia. Grubość ścianki obudowy zintegrowanej nie powinna przekraczać 50 mm. Najkorzystniej byłoby umieszczać ścianki o grubości od 10 do 30 mm. Zastosowanie zintegrowanych obudów dźwiękochłonno-izolacyjnych nie jest obecnie zbyt rozpowszechnione. Niemniej jednak perspektywy rozwoju tego rodzaju obudów wydają się obiecujące. Mogą mieć zastosowanie w ograniczaniu nadmiernej hałaśliwości nie tylko maszyn typowo przemysłowych. Obecnie istnieje zapotrzebowanie na nowe rozwiązania ograniczające hałas sprzętu domowego (np. zmywarki do naczyń), w którym z powodzeniem będzie można stosować elementy obudów zintegrowanych. Elementy obudów zintegrowanych mogą mieć zatem zastosowanie w projektowaniu nowego typu korpusów maszyn, charakteryzujących się zwiększoną izolacyjnością akustyczną w stosunku do rozwiązań tradycyjnych. W Katedrze Mechaniki i Wibroakustyki, w ramach projektów badawczych, prac własnych i prac dyplomowych [1, 4 6, 9] przeprowadzono wiele badań doświadczalnych mających na celu określenie charakterystyk izolacyjności akustycznej nowych rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych przegród, przydatnych w projektowaniu obudów zintegrowanych. Badania dotyczyły m.in. przegród dwuściennych z rdzeniami dźwiękochłonnymi z materiałów ziarnistych, których uaktualnione wyniki przedstawiono w artykule. 2. Przegrody dwuścienne z rdzeniami dźwiękochłonnymi Podobnie jak w przypadku szeroko pojętych zabezpieczeń przeciwhałasowych (klasyczne obudowy dźwiękochłonno-izolacyjne, ekrany akustyczne, osłony dźwiękochłonno- -izolacyjne), także w rozwiązaniach zintegrowanych obudów stosowane są przegrody dźwiękochłonno-izolacyjne. Ze względu na konstrukcję przegrody ogólnie dzielimy na: pojedyncze (jednorodne, niejednorodne, warstwowe) oraz wielokrotne, złożone z przegród pojedynczych (jednorodnych, niejednorodnych, wielowarstwowych o identycznej lub różnej strukturze), oddzielonych szczelinami powietrznymi [2]. Biorąc jednak pod uwagę właściwości przegród stosowanych na obudowy zintegrowane (szczególnie wymagania dotyczące grubości tych przegród), należy wprowadzić osobną klasyfikację przegród dźwiękochłonno-izolacyjnych stosowanych w tym szczególnym rodzaju obudów. W przedstawionej na ryc. 1 klasyfikacji za przegrodę jednorodną uważa się przegrodę wykonaną z jednego materiału (płyty) charakteryzującego się identycznymi własnościami fizycznymi w każdym punkcie jego struktury. Przegroda jednorodna spełnia więc wymagania zarówno z punktu widzenia własności fizycznych, jak i z punktu widzenia jednorodności akustycznej (uwzględniającej przekrój poprzeczny przegrody oraz jej powierzchnię). Do
przegród niejednorodnych zalicza się przegrody z komorami powietrznymi oraz przegrody składające się z dwóch lub więcej warstw (połączonych za pomocą zapraw, kleju lub innego spoiwa) o różnych własnościach fizycznych. Przegrody podwójne (dwuścienne) składają się z dwóch przegród pojedynczych jednorodnych lub niejednorodnych, oddzielonych od siebie warstwą powietrza. Do przestrzeni pomiędzy przegrodami składowymi można wprowadzić materiały dźwiękochłonne (rdzenie dźwiękochłonne), przez co możliwe jest uzyskanie zwiększenia izolacyjności akustycznej. Na rycinie 2 przedstawiono szczegółową klasyfikację materiałów i wyrobów dźwiękochłonnych występujących w rozwiązaniach przegród dźwiękochłonno-izolacyjnych zabezpieczeń przeciwhałasowych, szczególnie klasycznych obudów dźwiękochłonno-izolacyjnych [2] oraz zintegrowanych obudów dźwiękochłonno-izolacyjnych [3]. Z punktu widzenia struktury i cech materiałowych w przegrodach zabezpieczeń przeciwhałasowych stosowane są cztery zasadnicze grupy materiałów: porowate, włókniste, o strukturze plastra miodu oraz ziarniste. Wszystkie cztery grupy wymienionych materiałów mogą być używane jako rdzenie dźwiękochłonne w przegrodach dwuściennych. 91 Przegrody stosowane na obudowy zintegrowane Pojedyncze Podwójne (dwuścienne) ze szczeliną powietrzną ze szczeliną wypełnioną materiałem dźwiękochłonnym jednorodne niejednorodne o ściankach jednorodnych o ściankach jednorodnych niejednorodne (warstwowe) o ściankach niejednorodnych (warstwowych) o ściankach niejednorodnych (warstwowych) Ryc. 1. Klasyfikacja przegród dźwiękoizolacyjnych i dźwiękochłonno-izolacyjnych stosowanych na obudowy zintegrowane Fig. 1. Classification of sound insulating and sound-absorbing insulating partitions used for integrated enclosures
92 MATERIAŁY I WYROBY DŹWIĘKOCHŁONNE STOSOWANE W ROZWIĄZANIACH PRZEGRÓD DŹWIĘKOCHŁONNO-IZOLACYJNYCH ZABEZPIECZEŃ PRZECIWHAŁASOWYCH płyty z pianki poliuretanowej sztywne płyty ze szkła piankowego POROWATE płyty ze stopów lekkich metali miękkie (gąbczaste) płyty z pianki poliuretanowej płyty z gumy piankowej sztywne płyty z wełny mineralnej płyty z wełny szklanej WŁÓKNISTE maty z wełny mineralnej miękkie maty z wełny szklanej maty z kaolinowej wełny mineralnej maty z włókien polichlorkowo- -winylowych i innych PLASTER MIODU płyty z tworzyw sztucznych kartonowe śrut ołowiany ZIARNISTE granulaty z tworzyw sztucznych granulaty z kruszyw budowlanych piasek kwarcowy Ryc. 2. Klasyfikacja materiałów i wyrobów dźwiękochłonnych występujących w ściankach zabezpieczeń przeciwhałasowych, także w obudowach zintegrowanych Fig. 2. Classification of sound absorbing materials and products utilized in partitions of noise protecting devices (in integrated enclosures too)
3. Stanowisko do badań izolacyjności akustycznej przegród 93 Pomiary izolacyjności akustycznej właściwej R próbek przegród przydatnych w projektowaniu elementów zintegrowanych obudów przeprowadzono na stanowisku laboratoryjnym otworze pomiarowym (o wymiarach 2 1 m), znajdującym się w zestawie dwóch komór pogłosowych będących w dyspozycji Katedry Mechaniki i Wibroakustyki, przeznaczonym do badań izolacyjności akustycznej materiałów, elementów i przegród budowlanych [2, 10]. Ryc. 3. Schemat toru pomiarowego do wyznaczania izolacyjności akustycznej R przegród Fig. 3. Scheme of the measurement path for determination of the acoustic insulating power, R of partitions Badania wykonywane są zgodnie z wymogami norm dotyczących pomiarów izolacyjności akustycznej elementów budowlanych od dźwięków powietrznych: PN-EN ISO 140-1:1999, PN-EN ISO 140-2:1999, PN-EN 20140-3:1999, PN-EN ISO 717-1:1999. Na rycinie 3 przedstawiono schemat toru pomiarowego do wyznaczania izolacyjności akustycznej R przegród. Na rycinie 4 zaprezentowano widok próbki przegrody zamocowanej w otworze pomiarowym stanowiska badawczego.
94 Badana próbka Rama dociskowa Mikrofon pomiarowy na obrotowym statywie Mocowanie ramy dociskowej Ryc. 4. Próbka przegrody w otworze pomiarowym stanowiska badawczego widok od strony komory odbiorczej Fig. 4. The partition sample in the measuring hole of the test stand view from the side of the receiving chamber 4. Opis badanych próbek przegród Autorzy artykułu przeprowadzili wiele badań mających na celu określenie izolacyjności akustycznej przegród dwuściennych z rdzeniami dźwiękochłonnymi z różnych rodzajów materiałów ziarnistych, o różnych grubościach warstwy, a także z różnych materiałów dźwiękoizolacyjnych (blacha stalowa, blacha aluminiowa itp.) użytych do konstrukcji przegrody. Wynikało to z opracowanych prototypowych rozwiązań przegród, przeznaczonych do wykonania elementów zintegrowanej obudowy dla konkretnego źródła hałasu. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań 10 próbek przegród dwuściennych z rdzeniami z materiałów ziarnistych. Na rycinie 5 pokazano schematy przegród dwuściennych, które wypełniono warstwami materiałów ziarnistych. Ścianki jednorodne przegrody wykonano z blachy aluminiowej o grubości 2 mm (próbki przegród nr 9 i 10). Ścianki niejednorodne warstwowe przegrody wykonano z blachy stalowej o grubości 1 mm wyklejonej warstwą miękkiej gumy o grubości 2 mm (próbki przegród nr 1 7) oraz z trzech warstw blachy aluminiowej o grubości 0,35 mm (sklejonych na całej powierzchni klejem butapren) wyklejonych warstwą miękkiej gumy o grubości 2 mm (próbka przegrody nr 8). Do badań wykorzystano następujące rodzaje i grubości warstw rdzeni dźwiękochłonnych z materiałów ziarnistych: granulat z tarnamidu o grubości 8 mm (próbka nr 8) i 10 mm (próbka nr 1), granulat z polistyrenu o grubości warstwy 10 mm (próbka nr 2), granulat z polipropylenu o grubości warstwy 10, 20, 30, 40 i 50 mm (próbki nr 3 7), granulat z keramzytu o grubości warstwy 20 mm (próbka nr 9) oraz piasek kwarcowy wypełniający strukturę plastra miodu o grubości warstwy 20 mm (próbka nr 10). Wybór do zastosowania praktycznego i badań wyszczególnionych materiałów ziarnistych był wynikiem ich dostępności na rynku.
95 ścianki z przegród niejednorodnych warstwowych ścianki z przegród jednorodnych rdzeń dźwiękochłonny z materiału ziarnistego rdzeń dźwiękochłonny z materiału ziarnistego Ryc. 5. Schematy przekrojów przegród dwuściennych z rdzeniami dźwiękochłonnymi z materiałów ziarnistych Fig. 5. Schematic presentation of cross-sections of double-wall partitions with sound-absorbing cores from granular materials Granulat z keramzytu jest lekkim kruszywem budowlanym produkowanym z glin pęczniejących. Produkcja tego kruszywa polega na mechanicznym uplastycznieniu i rozdrobnieniu surowca, a następnie wypaleniu drobnych glinianych kuleczek w piecu obrotowym w temperaturze 1200 C. Do badań wykorzystano ziarna o średnicy od 4 do 10 mm. Granulat z polipropylenu jest termoplastycznym tworzywem sztucznym otrzymywanym przez polimeryzację polipropylenu. Do badań zastosowano granulat drobnoziarnisty walcowaty (średnica granulki 2 mm, długość 2 2,5 mm). Granulat z polistyrenu jest syntetycznym tworzywem termoplastycznym otrzymywanym w wyniku polimeryzacji styrenu. Użyte do badań granulaty z polistyrenu i polipropylenu charakteryzowały się prawie identycznym kształtem i wielkością ziaren. Granulat z tarnamidu jest termoplastycznym tworzywem otrzymywanym na drodze polikondensacji ε aminokaprolaktanu. Do badań użyty został drobnoziarnisty okrągły granulat o średnicy granulek 2 3 mm. Rdzeń o strukturze plastra miodu, który wypełniono piaskiem kwarcowym o średnicy ziaren poniżej 1 mm, to płyta z tworzywa sztucznego, stanowiąca ściśle połączone ze sobą rurki (kanały) wykonane z tworzywa sztucznego policarbonatu. Do badań zastosowano plaster miodu o kanałach usytuowanych prostopadle do powierzchni płyty, o średnicy otworów 3,8 mm. Całkowita powierzchnia otworów wynosiła 84%. Na rycinie 6 przedstawiono wykorzystany w przegradzie dwuściennej plaster miodu. Ryc. 6. Struktura plastra miodu Fig. 6. "Honeycomb" structure
96 5. Wyniki badań doświadczalnych Wyniki badań izolacyjności akustycznej właściwej wybranych 10 przegród dwuściennych z rdzeniami dźwiękochłonnymi z materiałów ziarnistych opracowano w postaci wykresów dla przykładowych próbek (ryc. 7 9) oraz pełnego zestawienia tabelarycznego (tabl. 1). R[dB] 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1, 3 blacha aluminiowa, g = 2 mm, 2 granulat z keramzytu, g = 20 mm Izolacyjność akustyczna właściwa przegrody 63 125 250 500 1000 2000 4000 Ryc. 7. Charakterystyka izolacyjności akustycznej przegrody dwuściennej z rdzeniem dźwiękochłonnym z keramzytu Fig. 7. Characteristic of the acoustic insulating power of a double-wall partition with sound absorbing core made from keramzyte 60 f[hz] Izolacyjność akustyczna właściwa przegrody 50 40 R[dB] 30 20 10 0 63 125 250 500 1000 2000 4000 f[hz] 1, 3 blacha aluminiowa, g = 2 mm, 2 plaster miodu wypełniony piaskiem kwarcowym Ryc. 8. Charakterystyka izolacyjności akustycznej przegrody dwuściennej z rdzeniem dźwiękochłonnym z plastra miodu wypełnionego piaskiem kwarcowym Fig. 8. Characteristic of the acoustic insulating power of a double-wall partition with sound absorbing core made from "honeycomb" filled with high-silica sand
97 97 Zestawienie charakterystyk izolacyjności akustycznej zbadanych próbek przegród dwuściennych z rdzeniami dźwiękochłonnymi z materiałów ziarnistych Tablica 1 Nr próbki 1 2 3 4 Rodzaj materiału warstwy, grubość warstwy granulat z tarnamidu, g = 10 mm granulat z polistyrenu, g = 10 mm granulat z polipropylenu, g = 10 mm granulat z polipropylenu, g = 20 mm Grubość przegrody [mm] Masa 1 m 2 przegrody [kg] 63 Izolacyjność akustyczna właściwa R [db] Częstotliwości środkowe pasm oktawowych f [Hz] 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Wskaźnik jednoliczbowy Rw [db] 16 27,5 23,8 24,3 28,6 31,2 32,7 43,7 43,0 33,7 36,0 16 26,8 23,5 23,9 28,1 30,6 31,8 42,0 42,0 32,8 35,0 16 26,5 23,2 23,2 28,0 29,8 32,5 42,6 42,4 33,2 35,0 26 32,5 25,6 25,0 28,4 31,4 32,5 42,7 41,4 32,4 36,0
98 98 Nr próbki 5 6 7 Rodzaj materiału warstwy, grubość warstwy granulat z polipropylenu, g = 30 mm granulat z polipropylenu, g = 40 mm granulat z polipropylenu, g = 50 mm cd. tabl. 1 Grubość przegrody [mm] Masa 1 m 2 przegrody [kg] 63 Izolacyjność akustyczna właściwa R [db] Częstotliwości środkowe pasm oktawowych f [Hz] 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Wskaźnik jednoliczbowy Rw [db] 36 38,5 25,9 25,8 28,9 29,6 33,5 41,2 40,9 32,5 35,0 46 44,5 24,9 25,8 30,4 29,9 35,0 43,5 41,1 32,2 36,0 56 50,5 26,2 26,4 31,0 29,4 36,7 44,3 41,7 33,4 37,0
99 Nr próbki 8 9 10 Rodzaj materiału warstwy, grubość warstwy granulat z polipropylenu, g = 30 mm blacha aluminiowa, g = 2 mm granulat z keramzytu, g = 20 mm blacha aluminiowa, g = 2 mm blacha aluminiowa, g = 2 mm struktura plastra miodu wypełniona piaskiem kwarcowym, g = 20 mm blacha aluminiowa, g = 2 mm 99 cd. tabl. 1 Grubość przegrody [mm] Masa 1 m 2 przegrody [kg] 63 Izolacyjność akustyczna właściwa R [db] Częstotliwości środkowe pasm oktawowych f [Hz] 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Wskaźnik jednoliczbowy Rw [db] 10,6 13,2 18,0 20,8 23,7 27,7 28,5 29,5 41,2 51,5 30,0 24 18,0 23,7 22,4 26,6 28,3 29,9 40,0 47,3 33,0 24 40,0 27,4 23,3 25,5 37,1 47,8 50,6 51,2 40,0
72 100 R[dB] Izolacyjność akustyczna właściwa przegrody 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k f[hz] 1 blacha stalowa, g = 2 mm, 2 3 granulat z polipropylenu, g = 20 mm Ryc. 9. Charakterystyka izolacyjności akustycznej przegrody dwuściennej z rdzeniem dźwiękochłonnym z polipropylenu Fig. 9. Characteristic of the acoustic insulating power of a double-wall partition with sound absorbing core made from polypropylene 45 Izolacyjność akustyczna właściwa właściwa przegrody przegrody 40 35 R [db] 30 25 20 63 125 250 500 1000 2000 4000 f [Hz] polipropylen - 10 mm polipropylen - 30 mm polipropylen - 50 mm polipropylen polipropylem -- 20 mm polipropylen - 40 mm Ryc. 10. Porównanie charakterystyk izolacyjności akustycznej przegrody dwuściennej z rdzeniem z polipropylenu o różnej grubości warstwy Fig. 10. Comparison of the acousting insulating power of double-wall partitions with polypropylene cores of various thickness 6. Zestawienia porównawcze wyników badań Na rycinach 10 14 przedstawiono wybrane porównawcze zestawienia charakterystyk izolacyjności akustycznej zbadanych przegród dwuściennych. Porównania dokonano w ce-
101 72 lu zilustrowania, jaki wpływ na izolacyjność przegrody ma grubość warstwy materiału ziarnistego (ryc. 10) oraz czy zastąpienie rdzeni z materiałów włóknistych i porowatych rdzeniami z materiałów ziarnistych wpływa na zwiększenie izolacyjności akustycznej przegrody (ryc. 11 13). Na rycinie 14 przedstawiono natomiast porównanie charakterystyk izolacyjności akustycznej przegrody dwuściennej z dwoma rodzajami rdzeni dźwiękochłonnych: plastrem miodu z pustymi komorami powietrznymi [1] oraz wypełnionymi materiałem ziarnistym w postaci piasku kwarcowego. Izolacyjność akustyczna właściwa przegrody 55 50 45 40 35 R [db] 30 25 20 15 10 5 0 63 125 250 500 1000 2000 4000 f [Hz] pianka pianka poliuretanowa wełna wełna mineralna mineralna miękka miękka keramzyt keramzyt Ryc. 11. Porównanie charakterystyk izolacyjności akustycznej przegrody dwuściennej z rdzeniami (o grubości 20 mm) z materiału porowatego, włóknistego i ziarnistego z keramzytu Fig. 11. Comparison of the acoustic insulating power of double-wall partitions with cores (of a thickness of 20 mm) made from porous, fibrous and granular keramsite Izolacyjność akustyczna właściwa przegrody 55 50 45 40 35 R [db] 30 25 20 15 10 5 0 63 125 250 500 1000 2000 4000 f [Hz] pianka pianka poliuretanowa poliuretanowa wełna wełna mineralna mineralna miękka miękka polipropylen polipropylen Ryc. 12. Porównanie charakterystyk izolacyjności akustycznej przegrody dwuściennej z rdzeniami (o grubości 20 mm) z materiału porowatego, włóknistego i ziarnistego z polipropylenu Fig. 12. Comparison of the acoustic insulating power of double-wall partitions with cores (of a thickness of 20 mm) porous, fibrous and granular polypropylene
102 72 Izolacyjność akustyczna właściwa właściwa przegrody przegrody 55 R [db] 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 63 125 250 500 1000 2000 4000 f [Hz] pianka poliuretanowa pianka poliuretanowa wełna mineralna wełna mineralna miękka miękka plaster miodu "plaster wypełniony miodu" wypełniony piaskiem kwarcowym Ryc. 13. Porównanie charakterystyk izolacyjności akustycznej przegrody dwuściennej z rdzeniami (o grubości 20 mm) z materiału porowatego, włóknistego i ziarnistego plaster miodu z piaskiem Fig. 13. Comparison of the acoustic insulating power of double-wall partitions with cores (of a thickness of 20 mm) made from porous, fibrous and granular sand filled "honeycomb" Izolacyjność akustyczna właściwa przegrody R [db] 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 63 125 250 500 1000 2000 4000 f [Hz] plaster "plaster miodu miodu" plaster "plaster miodu miodu" wypełniony piaskiem kwarcowym Ryc. 14. Porównanie charakterystyk izolacyjności akustycznej przegrody dwuściennej z rdzeniem (o grubości 20 mm) z plastra miodu i plastra miodu z piaskiem kwarcowym Fig. 14. Comparison of the acoustic insulating power of double-wall partitions with cores (of a thickness of 20 mm) made from "honeycomb" and from sand filled "honeycomb"
7. Wnioski 103 72 Uzyskane wyniki z przeprowadzonych badań laboratoryjnych izolacyjności akustycznej przegród dwuściennych z rdzeniami z materiałów ziarnistych, potwierdzone równocześnie weryfikacją skuteczności akustycznej prototypowych rozwiązań z wykorzystaniem tego typu przegród, pozwalają na sformułowanie następujących wniosków ogólnych: 1. Materiały ziarniste (z tworzyw sztucznych, naturalnych, kruszyw budowlanych itp.) można z powodzeniem stosować jako warstwy dźwiękochłonne w przegrodach dwuściennych, szczególnie w przegrodach o małej grubości rzędu 10 30 mm. 2. Przegrody dwuścienne (o ściankach jednorodnych z blachy stalowej lub aluminiowej, i niejednorodnych z blachy stalowej lub aluminiowej pokrytej warstwą gumy) z rdzeniami z materiałów ziarnistych o grubości warstwy 20 mm charakteryzują się bardzo dobrą izolacyjnością akustyczną. Jednoliczbowy wskaźnik izolacyjności akustycznej R w osiąga wartości powyżej 30 db. 3. Przegrody dwuścienne z wypełnieniem materiałami ziarnistymi charakteryzują się szczególnie dobrymi własnościami dźwiękoizolacyjnymi w przedziale niskich i średnich częstotliwości. W tym zakresie częstotliwości mają korzystniejsze własności od przegród wypełnionych klasycznymi materiałami dźwiękochłonnymi, porowatymi i włóknistymi. 4. Przegrody dwuścienne z rdzeniami z materiałów ziarnistych o grubości 10 20 mm (o łącznej grubości przegrody 16 24 mm) charakteryzują się porównywalnymi wartościami izolacyjności akustycznej z grubszymi klasycznymi przegrodami o grubości rzędu 100 125 mm, które są mało przydatne do konstruowania obudów zintegrowanych. 5. W przypadku rdzeni z materiałów ziarnistych nie ma większego wpływu na zwiększenie charakterystyki izolacyjności akustycznej zmiana grubości warstwy. Przy zmianie grubości warstwy z 10 do 50 mm wskaźnik R w wzrasta o 2 db. Można więc z powodzeniem stosować cienkie warstwy tych materiałów. 6. Na uwagę zasługuje stosowanie jako rdzenia dźwiękochłonnego połączenia dwóch struktur, plastra miodu i ziarnistej, wypełniających jego przestrzenie powietrzne. Przegroda z takim rdzeniem o grubości 20 mm charakteryzuje się najwyższą izolacyjnością spośród przebadanych próbek. Wskaźnik R w osiąga wartość 40 db. Praca wykonana w ramach badań statutowych Katedry Mechaniki i Wibroakustyki AGH w latach 2006 2009, zadanie badawcze nr 3: Metody pomiaru i redukcji zagrożeń wibroakustycznych. Literatura [1] B a r a n J., Badania wpływu struktury rdzenia dźwiękochłonnego na charakterystykę izolacyjności akustycznej przegrody dwuściennej, praca magisterska (promotor J. Sikora), Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, AGH, Kraków 2006. [2] Engel Z., Sikora J., Obudowy dźwiękochłonno-izolacyjne. Podstawy projektowania i stosowania, Wyd. AGH, Kraków 1998. [3] E n g e l Z., S i k o r a J., T u r k i e w i c z J., Zintegrowane obudowy dźwiękochłonno- -izolacyjne, Bezpieczeństwo Pracy, Nauka i Praktyka 3 (1999), Miesięcznik CIOP, Warszawa, 1-8.
104 72 [4] Lipski A., Badania doświadczalne wpływu struktury materiału przegrody na jej izolacyjność akustyczną, praca magisterska (promotor J. Sikora), Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, AGH, Kraków 1988. [5] Zintegrowane obudowy dźwiękochłonno-izolacyjne oraz korpusy maszyn o zwiększonym pochłanianiu energii wibroakustycznej, praca zbiorowa pod red. J. S i k o r y, Projekt badawczy KBN Nr 7T07B01010, Prace Katedry Mechaniki i Wibroakustyki AGH, Kraków 1996 1998. [6] Hałasy uderzeniowe w przemyśle i ich zwalczanie na przykładzie pras, praca zbiorowa pod red. Z. E n g e l a, SPR-1 (Strategiczny Program Rządowy), Bezpieczeństwo i ochrona człowieka w środowisku pracy, zadanie badawcze nr 03.8.13, Prace Katedry Mechaniki i Wibroakustyki AGH, Kraków 1998 2001. [7] Sikora J., Obudowa maszyn i urządzeń, jako sposób ochrony stanowisk pracy przed hałasem, Materiały Budowlane 8/2005, 35-37. [8] Sikora J., Turkiewicz J., Nowe rozwiązania obudów ograniczających hałas maszyn i urządzeń, Wyd. Politechniki Krakowskiej, Czasopismo Techniczne z. 14-M/2005, 109-123. [9] Sikora J., Wszołek T., Badania przegród przeznaczonych do konstruowania elementów zintegrowanych obudów dźwiękochłonno-izolacyjnych, materiały XI Międzynarodowej Konferencji Zwalczania Hałasu, Noise Control 98, Krynica 2 4 czerwca 1998, 465-470. [10] W s z o ł e k T., P i e c h o w i c z J., S i k o r a J., Ocena przydatności zespolonych komór pogłosowych do badań izolacyjności akustycznej przegród, Mechanika, t. 16, z. 4, Wyd. AGH, Kraków 1997, 529-543.