Pěnové materiály

Pěnové materiály jsou univerzální materiály, které se mimo jiné používají k pohlcování zvuku, tlumení hluku a akustické optimalizaci. Díky různým materiálovým vlastnostem, strukturám pórů, hustotám a tvarům jsou vhodné pro širokou škálu aplikací – od technické akustiky přes strojírenství a automobilový průmysl až po prostorovou akustiku.

Především pěnové materiály s otevřenou strukturou pórů se používají k pohlcování zvukové energie, a tím ke snižování odrazů zvuku a dozvuku. Uplatňují se například ve skříních strojů, kabinách a krytech, ve vozidlech, technických zařízeních, kancelářích, studiích a dalších prostorách.

Jak pěnové materiály fungují?

Akustický účinek pěnového materiálu závisí především na jeho buněčné struktuře. U pěnových materiálů s otevřenými póry mohou zvukové vlny pronikat do materiálu. Pohyby vzduchu, které přitom vznikají, jsou uvnitř pórů oslabovány třením. Část zvukové energie se přitom přeměňuje na teplo.

Tímto způsobem může akustický pěnový materiál snižovat odrazy zvuku v prostoru nebo uvnitř technické konstrukce. Lze tak omezit dozvuk a hladinu hluku a cíleně zlepšit akustické vlastnosti.

To, jak účinně pěnový materiál pohlcuje zvuk, závisí mimo jiné na materiálu, tloušťce, struktuře pórů, objemové hmotnosti, povrchu a frekvenčním rozsahu. Silnější nebo speciálně strukturované materiály mohou mít například jiný absorpční účinek než tenké vrstvy pěnového materiálu.

Pohlcování zvuku a zvuková izolace

Pěnové materiály bývají často spojovány s pojmem „zvuková izolace“. Z akustického hlediska je však třeba rozlišovat mezi pohlcováním zvuku a zvukovou izolací.

Pohlcování zvuku snižuje odrazy zvuku uvnitř prostoru, skříně nebo krytu. Přispívá například ke snížení dozvuku a ke zlepšení akustického prostředí.

Zvuková izolace naproti tomu omezuje přenos zvuku z jedné oblasti do druhé. K tomu jsou často zapotřebí další materiály a konstrukční principy, například těžké izolační vrstvy, vícevrstvé kompozitní systémy nebo konstrukční oddělení jednotlivých částí.

Pěnové materiály mohou být součástí takových kombinovaných protihlukových systémů. Samotný pěnový materiál však automaticky nepředstavuje účinnou bariéru proti zvuku pronikajícímu zvenčí nebo šířícímu se směrem ven.

Jaké pěnové materiály se používají v akustice?

V závislosti na konkrétní aplikaci se používají různé druhy pěnových materiálů.

Polyuretanové pěny (PUR) jsou díky své otevřené struktuře pórů a dobrým absorpčním vlastnostem široce rozšířené. Mohou se používat například pro akustické obložení strojů, skříní, kabin nebo prostor. Zvláště dobré akustické vlastnosti má v tomto ohledu pěnová hmota s výstupky soni WAVE.

Pěny z melaminové pryskyřice se vyznačují mimo jiné nízkou hmotností a dobrými akustickými vlastnostmi. V závislosti na provedení jsou vhodné také pro aplikace se zvýšenými požadavky na požární vlastnosti. Společnost soniflex nabízí melaminovou pěnu pod obchodním názvem soni PROTECT – v barvách bílá a světle šedá.

Kompozitní pěnové materiály se skládají z navzájem propojených nebo kombinovaných pěnových struktur. V závislosti na konstrukci mohou kromě akustických vlastností přispívat také ke snižování vibrací. Společnost soniflex nabízí příslušná řešení, například v podobě produktu soni COMPOSITE.

Povlakované nebo laminované pěnové materiály lze použít v aplikacích, kde jsou kladeny další požadavky na povrch, mechanickou odolnost nebo odolnost vůči určitým podmínkám prostředí. Společnost soniflex k tomuto účelu nabízí například model soni 491 s černým fóliovým povrchem.

Kromě toho existují pěnové materiály s uzavřenými póry, například z polyethylenu (PE). Díky své buněčné struktuře mají tyto materiály jiné vlastnosti než pěnové materiály s otevřenými póry a používají se mimo jiné pro těsnění, oddělení konstrukčních částí, odpružení nebo konstrukční izolační úlohy. Společnost soniflex nabízí například polyetylenovou pěnu s uzavřenými buňkami pod názvem soni RESIST v černé a bílé barvě.

Vlastnosti akustických pěnových materiálů

Akustické pěnové materiály mohou v závislosti na materiálu a provedení kombinovat různé vlastnosti:

• Pohlcování zvuku: omezení odrazů zvuku a dozvuku

• Nízká hmotnost: vhodné pro aplikace s omezeným prostorem nebo stanovenými hmotnostními limity

• Flexibilita: přizpůsobení různým geometriím a konstrukcím

• Rozmanitost struktur: různé povrchy, struktury pórů, tloušťky a objemové hmotnosti umožňují přizpůsobení různým    akustickým požadavkům

• Kombinovatelnost: možnost kombinace s dalšími materiály pro komplexní úlohy v oblasti ochrany proti hluku

• Další funkce: v závislosti na materiálu lze splnit například požadavky na požární vlastnosti, teplotní odolnost nebo chemickou    odolnost

Jakých vlastností bude skutečně dosaženo, vždy závisí na konkrétním provedení materiálu a dané oblasti použití.

Kde se pěnové materiály používají?

Akustické pěnové materiály se používají v celé řadě oblastí.

Stroje a průmysl
Ve strojovnách, skříních, krytech a kapotážích mohou pěnové materiály sloužit k pohlcování zvuku. Pomáhají snižovat odrazy zvuku uvnitř konstrukce a omezovat provozní hluk.

Vozidla a kolejová vozidla
Ve vozidlech se akustické pěnové materiály používají mimo jiné v oblasti motoru, technických prostor a interiéru. Mohou přispívat ke snížení hluku motoru, pohonu a provozních mechanismů a ke zvýšení akustického komfortu.

Stavební a zemědělské stroje
U stavebních a zemědělských strojů jsou často kladeny vysoké požadavky na odolnost použitých materiálů. Akustické pěnové materiály lze použít například k akustickému obložení kabin, motorových krytů nebo opláštění strojů.

Tepelná čerpadla a technická zařízení
Také u tepelných čerpadel, kompresorů, ventilačních zařízení a dalších technických přístrojů mohou být pěnové materiály součástí akustického řešení. Používají se například k pohlcování zvuku uvnitř krytů nebo technických prostor.

Zdravotnická technika
V diagnostických přístrojích, laboratorních zařízeních a dalších technických zařízeních mohou akustické pěnové materiály pomáhat snižovat rušivé provozní zvuky a zlepšovat akustické podmínky pro obsluhu a pacienty.

Prostorová akustika
V kancelářích, zasedacích místnostech, studiích, školách, veřejných budovách nebo obytných prostorách se používají pěnové materiály nebo z nich vyrobené absorpční prvky ke snížení dozvuku a rušivých odrazů zvuku. Tím lze například zlepšit srozumitelnost řeči a akustický komfort.

Tvar a povrch pěnových materiálů

Akustické pěnové materiály jsou k dispozici v různých tvarech a s různými povrchovými strukturami. Hladké povrchy, nopkové, pyramidové nebo jiné profilované struktury ovlivňují akustický účinek a zároveň je lze přizpůsobit konkrétní montážní situaci.

Důležitou roli hraje také tloušťka a způsob instalace. V závislosti na frekvenčním rozsahu a požadovaném absorpčním účinku mohou být zapotřebí různé tloušťky materiálu. U nízkých frekvencí narážejí tenké pěnové absorbéry například rychleji na své limity než u středních a vysokých frekvencí.

Výběr pěnového materiálu by proto měl být vždy přizpůsoben konkrétnímu akustickému zadání a příslušnému frekvenčnímu rozsahu.

Pěnové materiály jako součást řešení protihlukové ochrany

Pěnové materiály jsou důležitou součástí moderních akustických řešení, jejich účinek je však vždy třeba posuzovat v souvislosti s celou konstrukcí. Pro komplexní protihlukovou ochranu lze kromě absorpčních pěnových materiálů použít například těžké izolační fólie, netkané textilie, prvky pro konstrukční oddělení nebo vícevrstvé kompozitní materiály.

To, jaká kombinace je vhodná, závisí mimo jiné na zdroji zvuku, frekvenčním spektru, dostupném prostoru pro instalaci a požadavcích na hmotnost, teplotu, požární vlastnosti a odolnost.

Nejdůležitější informace o pěnových materiálech v přehledu

Pěnové materiály nabízejí široké možnosti akustické optimalizace. Především akustické pěnové materiály s otevřenými póry jsou vhodné pro pohlcování zvuku šířeného vzduchem a pro snižování odrazů zvuku a dozvuku. Díky různým materiálům, tloušťkám, objemovým hmotnostem a povrchovým strukturám je lze přizpůsobit různým aplikacím.

Od akustiky strojů a vozidel přes technická zařízení až po prostorovou akustiku jsou proto pěnové materiály univerzálně použitelným prvkem pro pohlcování zvuku a technickou ochranu proti hluku.