تولید پشم سنگ
تولید پشم سنگ مطابق فرآیند زیر صورت میگیرد :
پنل هاي دولایه
سیستم جرم و فنر
واضح است که هرچه ضخامت دیوارها بیشتر باشد، خاصیت عایق کاري صوتی آنها نیز بهبود می یابد. اما قطور کردندیوارها محدودیت دارد، چراکه دیوار ضخیم تر، هزینه بیشتر و نیاز به فونداسیون قوي تري دارد و فضاي داخلی را نیز اشغال می کند. یکی از روش هاي مورد استفاده براي عایق کاري صوتی، استفاده از سازه هاي دو لایه است.
در این روش عایق (معمولا از جنس پشم شیشه، پشم سنگ یا فوم هاي پلیمري) بین دو صفحه فلزي قرار داده شده و دوصفحه فلزي یکدیگر متصل شده اند. عایق بین دو صفحه فلزي نقش فنر را بازي می کند. می توان به جاي ماده عایق، از فنر مکانیکی بین پنل ها استفاده کرد و بین صفحات تنها فاصله هواي وجود داشته باشد.
از مزایاي این روش، کاهش ضخامت مورد نیاز براي Rw مشخص است. براي مثال براي داشتن Rw>42dB تنها 75میلیمتر سیستم عایق با فنرکفایت می کند.
در صورت استفاده از سیستم عایق – فنر تنها 2% به هزینه کل سازه اضافه می شود. جدول زیر، مقدار ضریب کاهش صوت را براي ضخامت هاي مختلف دیوار ساده و سازه دو لایه (بدون عایق ارتجاعی) نشان می دهد.
می توان یک طرف سیستم عایق و فنر را بجاي صفحه فلزي، دیوار گذاشت. در بیشتر مواقع لازم نیست فنري بین صفحات قرار داد و در صورت استفاده از عایق ارتجاعی، مانند پشم سنگ، پشم شیشه و یا برخی عایق هاي پلیمري ،خود عایق نقش فنر را بازي می کند .
باید توجه داشت که گاهی ماده عایق بین سیستم هاي دوساختاري (مانند عایق بین دو صفحه) مانند پل صوتی عمل می کند و نه تنها انتقال صوت را کاهش نمی دهد بلکه به انتشار آن نیز کمک می کند. این مورد بیشتر وقتی رخ می دهد که عایق تماس کامل و صددرصد با صفحات کناري دارند. به همین دلیل، از ساندویچ پنل ها نمی توان به عنوان عایق صوتی استفاده کرد.
پنل هاي دولایه (Double Constructions)
این گونه پنل ها از دو صفحه نازك فلزي (فولدي یا آلومینیومی) به همراه تخته عایق ارتجاعی، از قبیل پشم سنگ یاپشم شیشه تشکیل شده اند. ایده اصلی این گونه پنل ها، سیستم جرم – فنر – جرم است به طوري که ماده عایق دربین دو صفحه فولادي نقش فنر را بازي کرده و انرژي صوت را خنثی می کند.
باید دقت شود که تخته عایق نباید با صفحات فولادي تماس حاصل کند و یا به آنها چسبانده شود، چرا که ایجاد پل صوتی کرده و از عملکرد آکوستیکی پنل می کاهد.
چهار پارامتر در تعیین میزان راندمان آکوستیکی پنل هاي دولایه به همراه عایق ارتجاعی مانند پشم سنگ یا پشم شیشه، نقش مهمی ایفا می کنند که عبارتند از: مقاومت در مقابل جریان هوا – فرکانس رزونانس – چگالی – قطر وراستاي الیاف .
مقاومت در مقابل جریان هوا (Air-flow Resistance)
از نقطه نظر آکوستیکی، مقاومت در مقابل جریان هوا براي مواد متخلل بسیار مهم است. مقاومت در مقابل جریان هوایی با سرعت v در یک پنل به ضخامت t، با اندازگیري نرخ افت فشار هوا (افت فشار در واحد زمان δP–) پس ازعبور از پنل، قابل محاسبه است:
[Airflow Resistance) R = δP / v [Pa/m)
با تقسیم مقاومت جریان هوا بر ضخامت پنل، به مقاومت ویژه جریان هوا می رسیم که مستقل از ضخامت عایق است:
[Airflow Resistivity) r = R / t [Pa/m2)
مقاومت ویژه در مقابل جریان هوا، با افزایش چگالی به صورت خطی افزایش می یابد. همچنین با توجه به رابطه فوق میتوان نتیجه گرفت که با مقاومت ویژه جریان هوا، با کاهش ضخامت افزایش می یابد که در نظر اول ممکن است غیر منطقی جلوه کند اما این نتیجه گیري براي ماده عایق کاملا منطقی است و بدین معنی است که ماده عایق با ضخامت کمتري، همان مقدار افت فشار را نتیجه می دهد و در نتیجه مقاومت در مقابل جریان هواي آن بیشتر است.
خاصیت آکوستیکی عایق هاي الیافی و متخلخل بستگی زیادي به مقاومت جریان هواي آن دارد. اگر مقاومت جریان هواي پشم سنگ بسیار زیاد باشد، صوت منعکس می شود و اگر مقاومت جریان هواي آن کم باشد، صوت بدون هیچ جذبی، از عایق عبور می کند. مقدار حداقل مقاومت ویژه [r > 15 [kPas/m2 براي پشم هاي معدنی توسط شرکت Rockwool توصیه می شود.
فرکانس رزونانس (Resonance Frequency)
پنل هاي دولایه، وقتی ضریب کاهش صوت بسیار خوبی از خود نشان می دهند که فرکانس، بالا تر از فرکانس رزونانس آنها باشد.
نمودار بالا، ضریب کاهش صوت یک پنل نوعی را (متشکل از دو صفحه فولادي و پشم سنگ تخته اي) در فرکانسهاي مختلف نشان می دهد. همان طور که ملاحظه می شود، بعد از فراكنس رزونانس (f0) مقدار ضریب کاهش صوت به صورت پله اي افزایش یافته است.
خط مستقیم lower limit نشان گر یک پنل تک لایه است که ساده ترین ابزار عایق کاري صوتی محسوب می شود. پنل دولایه، در فرکانس هاي بالاتر از f0 ، مزیت کاملا مشهودي دارد.
بنابراین هرچه فرکانس رزونانس پنل دولایه پایین تر باشد، مقدار ضریب کاهش صوت در دامنه فرکانسی وسیع تري، افزایش یافته و عملکرد آکوستیکی پنل بهتر می شود. براي محاسبه فرکانس روزنانس پنل دولایه، رابطه تقریبی زیر وجود دارد:
که در آن m1 و m2 چگالی سطحی هستند و d ضخامت پنل می باشد. ملاحظه می شود که هرچه چگالی سطحی افزایش یابد، فرکانس روزنانس کاهش یافته و در نتیجه عملکرد آکوستیکی پنل دولایه بهبود می یابد.
چگالی (Density)
در حالت کلی، افزایش چگالی ، مواد متخلل ماند پشم سنگ و پشم شیشه، مقاومت در مقابل جریان هوا را بیشتر میکند و در نتیجه خاصیت عایق کاري صوت در این عایق ها بیشتر می شود.
در عمل با افزایش چگالی، قابل عبور صوت به صورت هوابرد و یا انتشار از درون عایق کمتر شده و ضریب کاهش صوت بهبود می یابد اما افزایش چگالی ممکن است نتایج مختلفی بر خاصیت جذب صوت ماده بگذارد.
قطر و جهت الیاف (Fiber Diameter and Orientation)
استحکام، مقاومت در مقابل جریان هوا وسایر خواص آکوستیکی پشم هاي معدنی، بیشتر تابعی از چگالی حجمی،جهت و راستاي الیاف ها، ضخامت و قطر الیاف ها، رزین مورد استفاده و سایر چسبنده ها هستند.
البته تنها خاصیتی که براي مشتري قابل اندازگیري است، چگالی است. بنابراین مشتري باید به کاتلوگ سازنده عایق براي شناسایی قطر الیاف و راستاي آنها مراجعه کند چراکه ضخامت الیاف و راستاي آنها می تواند خواص آکوستیکی، حرارتی و ضد آتش بودن پشم سنگ را تغییر دهد.
طبق تئوري ادعا شده در شرکت Rockwool، براي اهداف عایق کاري آکوستیک،بهتر است الیاف پنل پشم هاي معدنی و شیشه مورد استفاده، همراستا باشند.