СЛОИСТАЯ ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩАЯ ПАНЕЛЬ Российский патент 2014 года по МПК E04B1/86 B32B7/12 

Данное изобретение относится к слоистой строительной панели, обладающей улучшенными звукоизолирующими свойствами.

Из уровня техники хорошо известно, что звукопоглощающие строительные панели для стен, потолков, полов и других подобных объектов можно изготавливать путем соединения друг с другом слоями двух и более плит. Одна из таких панелей раскрыта в патентном документе WO 2008/124672. Она содержит две плиты из сухой штукатурки, например гипса, склеенные друг с другом акриловым клеем.

Большинство способов улучшения общего коэффициента звукопроницаемости звукоизолирующих строительных панелей заключается в увеличении их средневзвешенного показателя (R_w) ослабления звука за счет использования плит, которые сами по себе имеют подходящие значения средневзвешенного показателя (R_w) ослабления звука. Плиты склеивают друг с другом толстым слоем клея, который улучшает средневзвешенный показатель (R_w) ослабления звука. По этой причине известные звукоизолирующие строительные панели являются тяжелыми, дорогими и сложными в изготовлении.

Авторы настоящего изобретения разработали слоистую звукоизолирующую строительную панель, которая по меньшей мере частично лишена упомянутых недостатков.

В данном изобретении предложена слоистая звукоизолирующая строительная панель, содержащая первую плиту и вторую плиту, соединенные слоем клея, при этом панель характеризуется динамическим модулем Юнга от 0,1 до 5 ГПа и коэффициентом потерь подавления 5-30% (η=0,05-0,3), причем содержание клея, нанесенного на поверхность плиты, составляет 80-250 г/м².

Слоистая панель, обладающая указанными характеристиками, является достаточно мягкой по структуре, и, следовательно, звуковые волны, возникающие в результате ударного шума, неожиданно хорошо подавляются при использовании гораздо меньшего количества клея, чем в известных панелях. Применение мягких плит и меньшего количества клея значительно уменьшает вес панели. Кроме того, использование меньшего количества клея существенно снижает затраты и упрощает изготовление.

Плиты в предпочтительном случае содержат листы из гипса (т.е. сухой штукатурки), гипсоволокна или цемента.

Согласно предпочтительному варианту изобретения, плиты выполнены из одинакового материала и имеют одинаковую толщину, хотя также в изобретении можно использовать плиты разной толщины и/или из разных материалов. По меньшей мере одна плита может содержать соединенные друг с другом слои. Одна из таких плит описана в европейской заявке ЕР 1688553, по сравнению с обычными гипсовыми листами она обеспечивает улучшенные звукоизоляционные характеристики.

В предпочтительном случае каждая плита имеет толщину от 6 до 25 мм.

Согласно предпочтительному варианту изобретения, клей при 20°C имеет динамический модуль Юнга от 0,1 до 50 МПа при частоте 100 Гц и/или от 0,5 до 100 МПа при частоте 1000 Гц и коэффициент потерь не меньше 50% (η>0,5). В альтернативном случае клей при 20°C имеет динамический модуль Юнга от 0,1 до 0,5 МПа при частоте 100 Гц и/или от 0,5 до 100 МПа при частоте 1000 Гц и коэффициент потерь не меньше 50% (η>0,5).

Авторы изобретения определили, что максимальное подавление звуковых волн, вызванных ударным шумом, достигается тогда, когда плиты соединены друг с другом очень тонким слоем клея (менее 250 г/м²), имеющего минимальный модуль Юнга и максимальный коэффициент потерь.

Согласно предпочтительному варианту изобретения, указанный клей содержит акриловый клей, например клей для керамики или бумаги, предпочтительно имеющий коэффициент потерь 100% (η=1,0).

В альтернативном случае указанный клей содержит термоклей.

В предпочтительном случае содержание клея, нанесенного на поверхность плиты, составляет 100-150 г/м². Как вариант, содержание клея, нанесенного на поверхность плиты, составляет 80-100 г/м².

Ниже изобретение описано на примере конкретного варианта его выполнения, раскрытого со ссылкой на чертежи, из которых:

фиг.1 изображает предложенную слоистую звукопоглощающую строительную панель в аксонометрии;

фиг.2 изображает графики затухания звука в зависимости от частоты, полученные в результате испытаний a) известного листа сухой штукатурки, b) предлагаемой строительной панели, соответствующей первому варианту изобретения, и c) предлагаемой строительной панели, соответствующей второму варианту изобретения.

На фиг.1 показана слоистая звукопоглощающая строительная панель, предназначенная для использования в качестве стеновой панели, панели перекрытия или потолочной панели. Эта панель содержит первую плиту 10 из сухой штукатурки, имеющую сердцевину, которая образована гипсовым вяжущим веществом (полугидрат сульфата кальция) и расположена между внутренним и внешним облицовочными листами 11, 12 из бумаги.

Панель также содержит вторую плиту 13 из сухой штукатурки, имеющую сердцевину, которая образована гипсовым вяжущим веществом и расположена между внутренним и внешним облицовочными листами 14, 15 из бумаги. Первая и вторая плита 10, 13 соединены друг с другом своими поверхностями при помощи слоя 16 акрилового клея.

Слой 16 образуют, нанося сплошной слой клея на внутреннюю поверхность второй плиты 14 в количестве 80-250 г/м², предпочтительно 100-150 г/м². Затем на клеевой слой 16 накладывают первую плиту 10, после чего плиты 10, 13 прижимают друг к другу до тех пор пока клей не затвердеет в достаточной степени.

Коэффициент потерь и модуль Юнга элементов панели измеряют методом механического импеданса в соответствии со стандартом ISO 16940, согласно которому центр испытуемого образца непрерывно подвергают слабой вибрации.

При частоте 500 Гц динамический модуль Юнга для плит 10, 13 толщиной 6-25 мм составляет 1-8 ГПа, а в среднем приблизительно 3+/-1 ГПа. Коэффициент потерь, оцененный по каждому пику, составляет менее 5% (η=0,05).

Специалистам данной области техники хорошо известно, что у полимеров динамический коэффициент Юнга зависит от частоты и температуры. Эти величины можно измерить при помощи системы динамического термомеханического анализа (системы DMTA от англ. Dynamical Mechanical Thermo Analysis), например вискоанализатора Metravib. Типичные значения модуля Юнга для клеевого слоя 16 при 20°C и указанных ниже частотах составляют:

100 Гц 0,1 МПа<Е<50 МПа

1000 Гц 0,5 МПа<Е<100 МПа

Минимальный коэффициент потерь в клеевом слое 16 составляет не менее 50% (η>0,5).

Соответственно, общий модуль Юнга для всей панели равен 0,1-5 ГПа, а эквивалентный коэффициент потерь, оцененный по каждому пику, по существу составляет от 5 до 30% (0,05<η<0,3), предпочтительно 20% (η=0,2), в зависимости от свойств клея, используемого в слое 16.

Самые удивительные результаты с действительно тонким слоем звукопоглощающего материала (менее 250 г/м²) достигаются при самых низких модулях Юнга и самом высоком коэффициенте потерь.

На фиг.2 показан график затухания звука в зависимости от частоты по результатам испытаний, полученным для следующих перегородок:

A) обычная сухая штукатурка, закрепленная на шипах, расположенных с промежутком 48 мм;

B) предлагаемая слоистая звукопоглощающая строительная панель, закрепленная на шипах, расположенных с промежутком 48 мм, и содержащая плиты 10, 13 из обычной сухой штукатурки;

C) предлагаемая слоистая звукопоглощающая строительная панель, закрепленная на шипах, расположенных с промежутком 48 мм, и содержащая плиты 10, 13 из звукоизолирующих листов того типа, который описан в европейской заявке ЕР 1688553.

Во-первых, из этого графика видно, что звукопоглощающие свойства перегородок, образованных из обычной сухой штукатурки, улучшаются со 100 Гц и до значения критической частоты, соответствующей приблизительному диапазону от 1600 до 4000 Гц, где происходит существенное ухудшение подавления (потери при передаче звука), приблизительно на 10 дБ. Критическая частота - это частота, при которой длина волны звука в воздухе равна длине изгибной волны в перегородке.

Во-вторых, из графика видно, что звукопоглощающие свойства перегородки, снабженной заявленной слоистой звукопоглощающей строительной панелью, содержащей плиты 10,13 из обычной сухой штукатурки, улучшаются во всем частотном диапазоне. Кроме того, из приведенного графика видно, что в этом случае при переходе к критической частоте, расположенной приблизительно в диапазоне от 1600 до 4000 Гц, подавление ухудшается в меньшей степени.

В-третьих, из графика следует, что звукопоглощающие свойства перегородки, снабженной заявленной слоистой звукопоглощающей строительной панелью, содержащей плиты 10, 13 из упомянутых звукоизолирующих листов, улучшаются во всем частотном диапазоне в еще большей степени, и в этом случае подавление при переходе к критической частоте, расположенной приблизительно в диапазоне от 1600 до 4000 Гц, ухудшается еще меньше.

Преимущество, которым обладает предложенная слоистая звукопоглощающая строительная панель, объясняется свойствами клея (т.е. его динамическим модулем Юнга и коэффициентом потерь) и выбором плит 10, 13, что ведет к улучшению акустических характеристик. Улучшение акустических характеристик частично обусловлено повышенным значением средневзвешенного показателя (R_w) ослабления звука и улучшенным подавлением звуковых волн, вызванных ударным шумом. Весьма неожиданно, что этот результат достигается при использовании существенно меньшего количество клея по сравнению с известными слоистыми звукопоглощающими строительными панелями.

В альтернативном варианте изобретения плиты 10, 13 содержат цементные листы и имеют динамический модуль Юнга от 5 до 15 ГПа при частоте 500 Гц.

В еще одном альтернативном варианте изобретения плиты 10, 13 содержат листы из древесины и имеют динамический модуль Юнга от 1 до 15 ГПа при частоте 500 Гц.

Изобретение относится к звукоизолирующим элементам. Слоистая звукоизолирующая строительная панель содержит две плиты (10, 13) из сухой штукатурки, соединенные слоем (16) клея. Панель характеризуется динамическим модулем Юнга от 0,1 до 5 ГПа и коэффициентом потерь подавления 5-30% (η=0,05-0,3). Содержание клея (16), нанесенного на поверхность плиты (10, 13), составляет 80-250 г/м². При 20°C клей имеет динамический модуль Юнга от 0,1 до 50 МПа при частоте 100 Гц и/или от 0,5 до 100 МПа при частоте 1000 Гц и коэффициент потерь не меньше 50% (η>0,5). Изобретение позволяет упростить процесс изготовления панели, повысить ее звукоизолирующие свойства, а также уменьшить вес панели и затраты на ее изготовление. 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Слоистая звукоизолирующая строительная панель, содержащая первую плиту и вторую плиту, соединенные слоем клея, при этом панель характеризуется динамическим модулем Юнга от 0,1 до 5 ГПа и коэффициентом потерь подавления 5-30% (η=0,05-0,3), причем содержание клея, нанесенного на поверхность плиты, составляет 80-250 г/м², и при 20°C клей имеет динамический модуль Юнга от 0,1 до 50 МПа при частоте 100 Гц и/или от 0,5 до 100 МПа при частоте 1000 Гц и коэффициент потерь не меньше 50% (η>0,5).

2. Панель по п.1, в которой по меньшей мере одна из указанных плит содержит лист из гипса или сухой штукатурки.

3. Панель по п.1 или 2, в которой при 20°C клей имеет динамический модуль Юнга от 0,1 до 0,5 МПа при частоте 100 Гц и/или от 0,5 до 100 МПа при частоте 1000 Гц и коэффициент потерь не меньше 50% (η>0,5).

4. Панель по п.1 или 2, в которой клей содержит акриловый клей.

5. Панель по п.1 или 2, в которой клей содержит термоклей.

6. Панель по п.1 или 2, в которой по меньшей мере одна из плит содержит усиленный волокнами лист гипса или усиленный волокнами лист сухой штукатурки.

7. Панель по п.1 или 2, в которой по меньшей мере одна из плит содержит цементный лист.

8. Панель по п.1 или 2, в которой по меньшей мере одна из плит содержит лист из древесины.

9. Панель по п.1 или 2, в которой по меньшей мере одна из плит содержит лист, состоящий из соединенных друг с другом слоев материала.

10. Панель по п.1 или 2, в которой плиты выполнены из одинакового материала.

11. Панель по п.1 или 2, в которой плиты имеют одинаковую толщину.

12. Панель по п.1 или 2, в которой каждая плита имеет толщину от 6 до 25 мм.

13. Панель по п.1 или 2, в которой содержание клея, нанесенного на поверхность плиты, составляет 100-150 г/м².

14. Панель по п.1 или 2, в которой содержание клея, нанесенного на поверхность плиты, составляет 80-100 г/м².