مواد مناسب برای عایق صوت
فهرست مطالب
آشنایی با انواع عایق صوت
صدا بدون شک جنبه بسیار مهمی از وجود ماست. جدا از اینکه شکل اصلی ارتباط است، در ژئوفیزیک نیز در جنبه‌های سیگنالینگ، مکان و موقعیت به کار گرفته می‌شود. به عنوان انرژی، می‌توان از آن برای تجزیه جامدات و گاز زدایی مایعات استفاده کرد. امواج صوتی در نتیجه ارتعاشات بین اتم ها یا مولکول ها ایجاد می‌شوند. این ارتعاشات از انرژی جنبشی به انرژی صوتی تبدیل می‌شوند. این انرژی است که امواج صوتی را قادر می‌سازد منتشر شوند.
علیرغم کاربردهای گسترده و مفید، این شکل از انرژی گاهی اوقات ناخواسته است و به یک مزاحم یا مانع تبدیل می‌شود. صدای موتور، صدای خارجی در استودیو موسیقی، سر و صدای یک آپارتمان مشترک و غیره. بنابراین نیاز به وسیله یا تکنیکی برای کاهش یا جلوگیری از آن وجود دارد. از آنجایی که آنها امواج هستند، انرژی صوت می‌تواند دچار شکست شده، منعکس شود و در اطراف لبه‌ها مانور دهد.
اگرچه نمی‌توان آنها را به طور کامل مسدود کرد، اما می‌توان آنها را تا حد زیادی کاهش داد. عمل از بین بردن، کاهش یا مسدود کردن صدا به عنوان عایق صوت شناخته می‌شود که می‌تواند به سه روش اساسی زیر انجام شود:
فاصله (Distance): هنگام حرکت از طریق یک محیط به عنوان مثال هوا، انرژی صوتی امواج به تدریج از بین می‌رود و در اتم‌های محیط به انرژی ارتعاشی (جنبشی) تبدیل می‌شود. در نتیجه، هر چه امواج برای رسیدن به گیرنده مسافت بیشتری را طی کنند، انرژی بیشتری از دست می‌رود.
جذب (Absorption): جذب و/یا میرایی اشکال پیچیده‌ای از عایق صدا با استفاده از مواد هستند. در جذب، عایق صدا با کاهش انرژی امواج صوتی حاصل می‌شود. هنگامی که امواج صوتی به هر سطحی برخورد می‌کنند، برخی از آنها از طریق مواد منتقل می‌شوند، برخی در داخل مواد جذب می‌شوند و درصدی منعکس می‌شوند (بسته به کیفیت جذب سطح). انرژی صوت از طریق ارتعاشات به انرژی جنبشی و در نهایت از طریق اصطکاک بین مولکولی به مقدار کمی گرما تبدیل می‌شود.
میرایی (Damping): شکلی از جذب که در آن امواج صوتی نوسانی با توجه به سطحی که برخورد می‌کند تحت رزونانس قرار می‌گیرند. میرایی در فرکانس‌های پایین بهترین عملکرد را دارد.
ممکن است تصور شود که عایق صوت را می‌توان با هر ماده ای به دست آورد، با این حال، مواد کمی وجود دارد که می‌تواند به طور مؤثر به عنوان عایق صوت استفاده شوند. قبل از مطالعه برخی از این مواد، ابتدا باید درک کنیم که چه ویژگی‌هایی این مواد را منحصر به فرد می‌کند.
دانسیته(Density): چگالی مقدار جرم در حجم یک ماده است. این اندازه‌گیری است که مولکول های یک ماده چقدر در کنار هم قرار گرفته اند. برای اینکه یک ماده مقاوم در برابر صدا باشد، باید در محدوده چگالی مناسب قرار گیرد. به اندازه کافی بالا باشد تا امواج صوتی میرا شوند. به اندازه کافی کم باشده تا جذب شوند. اگر چگالی ماده خیلی کم باشد، امواج صوتی از طریق آن منتقل می‌شود. اگر چگالی خیلی زیاد باشد، امواج از سطح ماده منعکس می‌شوند.
تخلخل(Porosity): این ویژگی شامل استفاده از بینابینی‌ها برای تغییر انرژی امواج صوتی با انبساط، فشرده سازی و تغییر جهت جریان است. در نتیجه از دست دادن حرکت، تخلخل یک مزیت در جذب و یک عیب در انسداد است.
مقاومت جریان(Flow resistivity): این مقاومت جریان در برابر نویز در واحد ضخامت یک ماده است. مهمترین ویژگی جاذب صدا است. مقاومت به کاهش امواج صوتی بستگی دارد.
اندازه سلول(Cell size): سلول‌های جداگانه مواد باید به اندازه کافی کوچک باشند تا مواد واجد شرایط عایق صدا باشند. اندازه سلول ماده باید کوچکتر از طول موج صدایی باشد که قرار است آن را جذب یا مسدود کند. آرایش سلولی نیز اهمیت دارد. آرایش سلول باز باعث جذب بهتر می‌شود، در حالی که آرایش سلول بسته مسدود کننده‌های بهتری را ایجاد می‌کند.
پیچ و خم(Tortuosity): این معیاری از پیچش و چرخش در آرایش سلولی مواد است. امواج صوتی هر چه انحنای بیشتری برای مانور داشته باشند، تکانه بیشتری از دست می‌دهند.
ویژگی های فوق یک ماده را برای عایق صدا مناسب می‌کند. اکنون نگاهی به برخی از مواد عایق صوتی بی نظیر بیندازیم.
فوم‌های پلی یورتان به عنوان عایق صوت
فوم‌های آکوستیک برای اولین بار در اواسط دهه ۱۹۷۰ مورد استفاده قرار گرفتند. فوم‌های پلی یورتان از طریق واکنش پلیمریزاسیون حاصل افزودن پایه شامل دیول یا پلیول، دی ایزوسیانات و آب ساخته می‌شوند. فوم‌های آکوستیک عمدتاً در نتیجه حباب‌های گاز به دام افتاده که بیرون می‌زند سلول‌های باز دارند. هوا به راحتی از این نوع فوم عبور می‌کند. پلی اورتان به عنوان یک جامد منعطف، سلول باز و متخلخل طراحی شده است.
انرژی صوت از طریق مواد به دو روش عمده منتشر می‌شود:
امواج فشار صوتی از طریق سیال درون منافذ پلی اورتان حرکت می‌کنند.
امواج تنش الاستیک در نتیجه امواج فشار ایجاد می‌شود که از طریق قالب پلی یورتان منتقل می‌شود.
پلی اورتان در تضعیف امواج صوتی با فرکانس بالا کاملاً مؤثر است، اما جداسازی فرکانس پایین را فراهم نمی‌کند مگر اینکه از ضخامت کافی استفاده شود. ماهیت متخلخل پلی یورتان انعکاس صوتی را تا حد زیادی کاهش می‌دهد، اما این چگالی کم همچنین اجازه می دهد تا انرژی صوتی انتقال پیدا کند. فوم‌های آکوستیک از نظر شیمیایی بی اثر هستند اما قابل اشتعال هستند. به دلیل ماهیت قابل اشتعال، فوم‌های پلی یورتان را نمی‌توان در صنایع استفاده کرد. این نوع عایق صوت برای نصب در یک اتاق مناسب تر است. از فوم اسپری پلی یورتان و همچنین سیستم پلی یورتان تزریقی نیز به عنوان عایق صوت استفاده می‌شود.
عایق صوت نمدی (Felt)
نمد با فشار دادن و بافتن الیاف به یکدیگر تولید می‌شود. استفاده از الیاف ممکن است طبیعی (بیشتر پشم) یا مصنوعی باشد. ترکیبی از هر دو نیز رایج است. نمد در برابر رطوبت، روغن‌های روان کننده، گریس‌ها، نمک‌ها، مواد شوینده بادوام و پایدار است و نسبت به بسیاری از مواد شیمیایی دیگر بی اثر است. توانایی خم شدن آن به سطوح ناهموار از نفوذ ناخواسته مواد خارجی به زیر ناحیه باربر جلوگیری می‌کند. نمد دارای انعطاف پذیری تقریبا دائمی است، زیرا از میلیون‌ها الیاف جداگانه تشکیل شده است. عملکرد نمد در جذب صدا در نتیجه چگالی و فنر بهینه آن است.
جذب امواج صوتی با ارتعاش الیاف مجزا در داخل نمد به دست می‌آید. انرژی با اتلاف حرارت اصطکاکی تلف می‌شود. به دلیل روش جذب، نمد بیش از حد متراکم اجازه ارتعاشات کافی را نمی‌دهد. این ویژگی‌ها آن را برای عایق صوت صنعتی عالی می‌کند. از نمد به عنوان دمپر در آلات موسیقی نیز استفاده می‌شود.
عایق صوت الیاف پلی استر
الیاف پلی استر یک الیاف مصنوعی است که از پلیمرهای مصنوعی با زنجیره بلند تشکیل شده است. آنها به طور کلی به عنوان پارچه های الیافی بافته نشده یا چسبیده شناخته می‌شوند. از آنها برای ساخت محصولات عایق غیر سمی و سبک استفاده می‌شود. الیاف پلی استر به دلیل ترکیب منحصر به فرد چگالی سنگین و تخلخل بسیار دیدنی است. جذب صدا با فرکانس صدا افزایش می‌یابد، بنابراین در فرکانس‌های بالا بیشترین تاثیر را دارد. الیاف پلی استر نیز با استحکام کششی بالا قوی است.
از دیگر خواص مطلوب آن مقاومت در برابر سایش، آتش، چین و چروک، کشش، ضربه و سایش است. این ویژگی‌ها آن را به یک ماده عایق صوتی عالی در تنظیمات صنعتی و ماشین آلات سنگین تبدیل می‌کند.
عایق صوت فایبر گلاس (Fiber Glass)
فایبرگلاس آکوستیک ترکیب مطلوبی از استحکام و وزن سبک است. این ماده با تغییر شکل عایق صوت، می‌تواند به راحتی سفارشی شود تا امکان نصب در تنگ ترین مکان‌ها را فراهم کند. از الیاف شیشه بیشتر در اتاق‌ها و سالن‌ها برای جلوگیری از طنین و پژواک استفاده می‌شود.
عایق صوت وینیل (Vinyl)
وینیل از دهه ۱۹۶۰ در عایق صدا استفاده شده است. این ماده اساساً یک ماده ویسکوالاستیک مانند پلی وینیل کلراید است که با یک ماده بی اثر مانند کربنات کلسیم یا سولفات باریم تزریق می‌شود. مواد ویسکوالاستیک هم خاصیت چسبناک و هم خاصیت ارتجاعی از خود نشان می‌دهند. آنها جریان خواهند داشت، اما وقتی نیرو برداشته یا معکوس شود، به شکل اولیه خود باز می‌گردند. هنگامی که وینیل در معرض دمای پایین قرار می‌گیرد، بسیار سخت می‌شود، اما زمانی که در معرض دمای بالا قرار می‌گیرد بسیار سازگار می‌شود. هنگامی که جزء الاستیک بسیار سفت می‌شود، حالت‌های ارتعاش ورق روی فرکانس بالاتر تنظیم می‌شود و بر توانایی آن در کاهش صدا در فرکانس‌های پایین تر تأثیر می‌گذارد.
عایق صوت چوب پنبه (Cork)
چوب پنبه یک جایگزین طبیعی شگفت انگیز برای عایق صدا است. این لایه فیلم بافت پوست است که از بلوط چوب پنبه برداشت می‌شود. این ماده تا حدی ضد حریق، الاستیک و غیرقابل نفوذ است. چوب پنبه در عایق صدا به قدری مؤثر است که تنها ۳ میلی متر از این ماده ۱۰ دسی بل صدا را مسدود می‌کند. این توانایی شگفت انگیز در نتیجه ساختار سلولی و ترکیب چوب پنبه است. هوا یک ماده عایق عالی است و چوب پنبه از ۵۰ درصد هوا تشکیل شده است. این آن را بسیار سبک می‌کند و چگالی آن ۰.۱۶ گرم در سانتی متر مکعب است.
سلول‌های این مواد مانند موم عسل چیده شده اند و هر سانتی متر مکعب به طور متوسط حاوی ۴۰ میلیون سلول ریز مهر و موم شده با هوا است. هنگامی که انرژی صوتی از چوب پنبه عبور می‌کند، انرژی توسط مولکول‌های هوا به انرژی ارتعاشی تبدیل می‌شود. چوب پنبه قادر است مقدار زیادی از مولکول‌های هوا را به دام بیاندازد و این باعث می‌شود عایق عالی صدا باشد.
چسب سبز (Green glue) به عنوان عایق صوت
چسب سبز یک ترکیب ویسکوالاستیک است که صدا را با استفاده از سیستم میرایی لایه محدود (CLD) عایق می‌کند. چسب بین دو ماده سفت مانند دیوار خشک اعمال می‌شود (ساندویچ). در سیستم‌های CLD، میرایی زمانی اتفاق می‌افتد که مواد ویسکوالاستیک بریده می‌شود. هنگامی که امواج صوتی به مواد سفت و سخت برخورد می‌کند، باعث جابجایی آن در جهات مختلف می‌شود. این حرکت باعث ایجاد نیروهای برشی در چسب سبز می‌شود. طراحی پلیمری چسب سبز، آن را قادر می‌ساز تا انرژی حاصل از برش را به انرژی اصطکاک و در نتیجه گرما تبدیل کند. چسب سبز سمی نیست.
عایق صوت سیلیکون (silicon)
سیلیکون یک گزینه عایق صوتی خوب برای فضاها و گوشه های تنگ است. سیلیکون که با نام پلی سیلوکسان نیز شناخته می‌شود دارای خواص بسیار مطلوبی است. این ماده عمدتا بی اثر است، رسانایی حرارتی پایینی دارد، در برابر آب، اشعه ماوراء بنفش مقاوم است و عایق هوا را فراهم می‌کند. سیلیکون در عایق صدا به عنوان درزگیر کاربرد دارد. این به شکل خمیر اعمال می‌شود و معمولاً برای تشکیل یک پوشش لاستیکی خشک می‌شود. این پوشش ضد هوا بوده و از انتشار صدا توسط هوا جلوگیری می‌کند. همچنین یک ماده میرایی عالی است و در میرایی صداهای فرکانس متوسط عالی است.
عایق صوت اپوکسی
کاربرد اپوکسی‌ها در عایق صدا به دلیل مقاومت در برابر هوا و خاصیت میرایی آن است. آنها بیشتر برای تکمیل سایر مواد عایق صدا استفاده می‌شوند. آنها می‌توانند به عنوان چسب هنگام نصب مواد عایق صدا استفاده شوند زیرا از چسب معمولی سودمندتر هستند. آنها همچنین می‌توانند به عنوان پوشش اعمال شوند.
گردآوری و ترجمه: واحد تولید محتوای گروه صنعتی مکرر – اعظم مواساتی
منابع:
دیدگاهتان را بنویسید