Есть мнение Акустика и звукоизоляция Фактура декоративно-акустических материалов

Фактура декоративно-акустических материалов

Декоративно-акустические материалы (ДАМ) наиболее часто применяются в виде лицевых элементов подвесных потолков. Фактура лицевых элементов подвесных потолков является одним из основных компонентов, определяющих интерьер помещения, его функциональное значение и эстетическую выразительность.

Понятие "фактура" часто рассматривается как видимое строение поверхности материала (изделия). Как следствие такого определения, фактура рассматривалась также как признак материала, обеспечивающий её внешнюю выразительность, а оценка осуществлялась через зрительное восприятие (интенсивностьсветоотражения, цвет, наличие рисунка и рельефа). Однако изучение опыта производства и применения ДАМ показало, что фактура играет активную роль не только при обеспечении внешней выразительности, но и других функциональных показателей, присущих подвесным потолкам. Необходимость разработки фактурных решений, исходя из функциональных назначений, вытекает из принципа единства формы и функций, выдвинутого в начале века. Этот принцип позволил отказаться от украшательства промышленной продукции и сделать форму более гармоничной. Большой вклад в развитие требований к внешней выразительности изделий внесла эргономика - наука, возникшая на стыке технических наук, психологии, физиологии биофизики, анатомии и др.

Экономика, созданная с целью изучения функциональных возможностей человека в процессе труда, придания таких оптимальных условий, которые способствовали бы росту его производительности при одновременном обеспечении необходимых удобств, способствующих увеличению работоспособности, сохранению сил и здоровья позволяет наметить правильный путь и в решении таких вопросов, как внешний вид и свойства декоративно-акустических материалов.

Обеспечение внешней выразительности и товарного вида ДАМ достигается за счет выполнения ряда отделочных операций. В процессе отделки материал переходит в категорию изделий, подлежащих отправке потребителю. Отделочные операции обеспечивают заданную форму, а геометрические размеры изделий придают им необходимые декоративные свойства.

Для выполнения поставленных условий отделочные операции включают обрезку, шлифовку, покраску, офактуривание поверхности и другие операции. Обладая высокой пористостью и, как следствие, хорошей обрабатываемостью, заготовки позволяют применять множество технологических приёмов на заключительной стадии изготовления материалов.

Весь перечень отделочных операций можно разделить на механические, направленные на шлифовку, обрезку, получение фактуры и покраску, обеспечивающие внешнюю выразительность изделий и улучшающие эксплуатационные*свойства. Основной задачей, решаемой при механической обработке ДАМ, является обеспечение заданной формы и геометрии изделий. Большинство ДАМ представляют собой плиты толщиной 10-30 мм, квадратной или прямоугольной формы со сторонами 300, 600, 900, 1 20 мм. Учитывая то, что плиты применяются при устройстве подвесных потолков большей площади, к ним предъявляются жёсткие требования по допустимым отклонениям от заданных размеров. Так, допуски по размерам у плит типа ТРАВЕРТОН составляют 0,2 мм. Покраска изделий является неотъемлемой частью технологического процесса производства ДАМ, она улучшает внешний вид изделий, повышает механическую прочность, обеспечивает необходимую белизну и возможность очистки от пыли, защищает материал от прямого воздейс твия огня, влаги и излучения. При этом покраска не должна ухудшать звукопоглощающие свойства изделий, снижать их долговечность. Учитывая разностороннее назначение покраски, были выполнены исследования, направленные на установление влияния вида краски и способа её нанесения на прочностные и акустические показатели.

Разработка новых видов ДАМ потребовала создания художественных и технологических принципов обработки изделий, направленных на получение материалов, максимально сочетающих весь комплекс функциональных свойств (таблица 1).

Внешняя выразительность ДАМ достигается рациональным сочетанием текстуры материала с дополнительными способами обработки поверхности. Текстура ДАМ неразрывно связана со структурой материала и, следовательно, повторяет её ячеистый, зернистый, волокнистый характер. Однако, как правило, самостоятельно текстура не обеспечивает требуемой выразительности из-за монотонности и мелкодисперсности её элементов. В этом случае целесообразно применить устройство рельефных элементов (например, элементов орнамента) или покраску поверхности одним цветом или сочетанием цветов. Фактуры с однотипным повторяющимся рисунком и цветом подчёркивают назначение помещения, фактуры, сочетающие в себе различные цветовые решения, наличие рисунков или орнаментов на разных уровнях (плитка, наборные элементы) позволяют создать ненавязчивый интерьер, располагающий к отдыху и длительному пребыванию. Общественные помещения, украшенные панно, витражами и другими декоратив ными элементами требуют, как правило, архитектурно нейтральной поверхности, образованной изделиями с маловыражен-ной фактурой (мелкий рельеф, хаотическая перфорация и т.д.)

Внешняя выразительность фактуры, её декоративность и эстетические достоинства воспринимаются благодаря зрительному восприятию световых неравномерностей. Исходя из этого принципа, различают два вида фактуры: гладкая (от зеркально блестящей до шероховато ровной) и рельефная, отличающаяся по высоте и характеру рельефа. Немаловажную роль в создании фактур играет цвет красящего слоя. При разработке ДАМ было принято деление фактурных поверхностей по следующей схеме.

Гладкая фактурная поверхность образуется, как правило, при шлифовке материала и характеризуется его текстурой. Из-за недостаточно высоких звукопоглощающих показателей материалов с гладкой поверхностью они подвергаются дополнительному офактуриванию: перфорации, нанесению трещин, борозд и рельефа. Сочетание отверстий, трещин, борозд различных размеров позволяет варьировать внешний вид изделий и их декоративность. При отделке ДАМ применяются главным образом круглая перфорация, реже, из-за значительного снижения прочности изделий, - щелевая.

Круглая перфорация отличается широким интервалом диаметров отверстий и процентом перфорации. Разнообразие фактурных решений при применении круглой перфорации достигается за счётупорядочен-ного (регулярного) расположения отверстий в виде правильных рядов, концентрических окружностей и т.д. или произвольного (хаотического) расположения. Сочетание перфораций различных размеров значительно повышает её декоративные достоинства. Подбор фактурного рисунка должен проводиться индивидуально, в соответствии с характером и назначением помещения.

Низкие потолки с упорядоченной крупной перфорацией действуют более утомляюще, чем те же потолки, обработанные плитами с мелкой хаотической перфорацией. Хорошее впечатление оставляют потолки, отделанные плитами с непрерывной перфорацией, образующие на потолке при монтаже непрерывный рисунок. Этот эффект может быть достигнут путём использования определённой системы укладки образцов-штампов. Плиты с круглой крупной перфорацией с диаметром отверстий 6-8 мм могут быть использованы при отделке помещений в том случае, если они непосредственно не попадают в поле зрения посетителей или работающих. Сильное освещение в таком случае нежелательно.

Щелевая перфорация представляет собой параллельные щели, проходящие через всё изделие или его часть. Ширина щели может изменяться пределах от 1 -2 до 5-8 мм, что значительно изменяет внешний вид и звукопоглощающие свойства изделия. Однако из-за сброса прочности щелевая перфорация может быть применена или на изделиях значительной толщины, или на имеющих большой запас прочности при изгибе (минераловолокнистые плиты).

Трещиноватая фактура характери-зуется сочетанием разрывов (трещин) на поверхности материала различной глубины и конфигурации. Материалы с трещиноватой фактурой отличаются спокойным внешним видом и уравновешенностью. Истоки этих показателей трещиноватой фактуры можно найти в сходстве с выветрившимся известняком-травертином. Благодаря высоким декоративным качествам материалы с трещиноватой поверхностью нашли широкое признание.

Бороздчатая фактура по своему характеру занимает промежуточное положение между щелевой перфорацией и трещиноватой фактурой. Достоинством бороздчатой фактуры является возможность применения метода изменения цветовых решений потолков в зависимости от места положения посетителя.

На практике перечисленные фактуры применяются, как правило, в различных сочетаниях, обеспечивая или их лучшую декоративность, или сохранение механической прочности, или расширение диапазона частот эффективного звукопоглощения. Часто сочетается, например, трещиноватая фактура и круглая перфорация, щелевая и круглая перфорация.

Большой интерес с точки зрения внешней выразительности представляют материалы с рельефной фактурой. Рельефная фактура позволяет создать объёмный эффект со множеством нюансов. В этом случае фактура рассматривается как малая пластическая форма, дополняющая оформление интерьера. По характеру исполнения рельефная фактура, в зависимости от соотношения выпуклой и вогнутой поверхностей соответственно, может быть либо выпуклой, либо вогнутой. По характеру рисунка рельефная фактура имеет, как правило, правильно организованный геометрический рисунок. Изучение классических образцов отделки интерьеров показало, что внешняя выразительность значительно усиливается, если поверхность набрана из единичных элементов, образующих после монтажа единый орнамент. При этом применение одних и тех же элементов орнамента в разных сочетаниях позволяет получить различные рисунки, избежать однообразия и монотонности.

Внешняя выразительность лицевых элементов подвесных потолков значительно усиливается при цветовом решении или при применении однотонных изделий с резко контрастной окраской. Цветовое решение может быть применено к потолку в целом, когда набор ведётся из лицевых элементов различных цветов или оттенков к отдельным элементам, подвергаемых двух- или трёхцветной покраске. Второй случай с успехом может быть применен при покраске бороздчатой фактуры (эффект изменения цвета), при покраске элементов рельефной фактуры. Применение контрастных однотипных элементов позволяет избежать монотонности, подчеркнуть объем помещения. Например, в помещениях, не требующих повышенной освещённости, могут быть использованы элементы трёх тонов (белый, серый, тёмный), что позволит в определённом их сочетании получить объёмное решение помещения, придать потолкам кажущуюся рельефность.

Большое влияние фактура лицевых элементов оказывает на звукопоглощающие свойства ДАМ. Как следует из теоретических предпосылок получения материалов с высокими звукопоглощающими свойствами, необходимо, чтобы входное сопротивление материала падающей волны было близко к сопротивлению воздуха, т.е. чтобы входной импеданс был близок к единице. Исходя из несущей способности это условие, как правило, не обеспечивается. Устройство перфорации трещиноватой или бороздчатой фактуры снижает в этом случае входное сопротивление и позволяет звуковой волне с меньшим сопротивлением проникнуть в пористый скелет материала. Результаты выполненных исследований показывают, что правильный выбор вида фактуры, степени перфорации и наличие трещин, размеры и конфигурация отверстий, трещин щелей и борозд позволяет эффективно регулировать поглощение звука в необходимом диапазоне звуковых частот. Эффективность звукопоглощения круглой перфорации определяется диаметром и глубиной отверстий, а также способом их получения. Перфорация с малым диаметром отверстий гидравлически активной пористости хорошо поглощает звуковые волны на высоких частотах, крупная перфорация соответствует полупассивным порам, лучше обеспечивает поглощение звука на низких частотах. Круглая перфорация может быть получена вдавливанием, раздвижкой и сверлением. При вдавливании материал уплотняется, в нижней части полости образуется уплотненный слой, боковые поверхности открыты. За счёт открытой боковой поверхности звуковая волна попадет внутрь материала. При раздвижке материала (гвоздевая перфорация) происходит уплотнение боковых поверхностей, что затрудняет прохождение звуковой волны в толщу материала. Перфорация, полученная сверлением, обладает рядом преимуществ перед перфорацией, полученной раздвижкой и вдавливанием: не происходит разрушения внутренней структуры материала; внутренняя поверхность полости полностью лишена каких-либо уплотнений, что позволяет звуковой волне проходить внутрь материала не только через боковую плоскость, но и через нижнюю.

Трещиноватая фактура, имеющая на поверхности трещины от долей миллиметра до нескольких сантиметров, обеспечивает благоприятные условия прохождения звуковых волн в широком диапазоне звуковых частот. Попадая на поверхность материала с трещиноватой фактурой, звуковая волна легко проникает внутрь материала, где воздушные полости способствуют ее эффективному затуханию. Особенно широко трещиноватая фактура применяется с целью улучшения звукопоглощающих свойств в материалах на основе гранулированной минеральной ваты. Бороздчатая фактура способствует поглощению звуковой энергии благодаря снижению коэффициента отражения. Развитая лицевая поверхность с многочисленными поверхностями отражения создаёт диффузионное звуковое поле. В силу наложения звуковых волн и развитой поверхности происходит увеличение количества поглощенной звуковой энергии. Этому способствует и вскрытие межзерновой или межгранульной поверхности, отсутствовавшее на необработанном материале.

Применение красящих составов не только изменяет внешнюю выразительность фактуры, но и в значительной мере определяетог-нестойкость изделий и конструкции в целом. Краски, как защитные покрытия, могут быть разделены на составы, поддерживающие горение, но не образующие защитных слоев, и составы, активно препятствующие распространению огня и нагреву изделия. К первой группе относятся краски на полимерной основе, не содержащие антипиренов. Такие краски обладают хорошей укрывистостью, повышают поверхностную прочность материала. К нейтральным относятся водорастворимые минеральные составы (меловая побелка) или сильнонаполненые составы на органической основе (белила, эмали и др.) Наибольший интерес для ДАМ представляют составы третьей группы. Принцип их действия основан на вспучивании и образовании защитного покрытия при действии высоких температур (силикатные краски), на разложении и выделении газов, препятствующих горению (аммонийсодержащиесоставы), на спекании и нейтрализации горючих компонентов (борсодержащие составы).

Светоотражение современных материалов, применяемых для устройства подвесных потолков, составляет от 60 до 95%. Степень светоотражения определяется в основном двумя факторами - цветом поверхности и фактурой материала. При этом немаловажную роль играет размещение источников света. Согласно композиционной логике архитектурных решений подвесных потолков и принципов организации потолочных поверхностей, источники света MOiyT быть расположены следующим образом: наложением на подвесные потолки, встроенными в них или находиться над ними в виде точек или светящихся плоскостей различной конфигурации с прямым или отражённым световым потоком. Цветные поверхности, поглощающие световые волны соответствующей длины, делают отражённый световой поток неполноценным. Если освещение помещения осуществляется преимущественно отражённым светом, то такие элементы нельзя рекомендовать к применению в рабочих комнатах и производственных помещениях, где желательно применять изделия с белой (светлой) лицевой поверхностью.

Гладкая фактура материала, окрашенного в белый цвет, незначительно поглощает световой поток. По мере увеличения процента перфорации, количества трещин, глубины борозд количество поглощённой световой энергии возрастает. В этом случае характер поглощения световых волн аналогичен поглощению звуковых волн, фактура материалов не только изменяет интенсивность отражённого света, но и характер его распределения. Материалы с гладкой поверхностью отражают свет в одном направлении и воспринимается как блестящие. Материалы с шероховатой поверхностью отражают свет рассеянно, в разных направлениях. Такая поверхность с различных направлений воспринимается как матовая, не имеющая бликов. Рельефная фактура материала имеет, как правило, рассеянное отражение света. При разработке фактурных решений базовых ДАМ все виды фактурных решений были разбиты на две группы:

Общая схема обеспечения декоративной выразительности ДАМ представлена в таблице 2:

Фактура лицевых элементов тесно связана с эксплуатационной стойкостью материалов. В зависимости от вида фактуры и применяемых красящих составов изменяется твёрдость лицевой поверхности, смачиваемость, запыляемость. Развитая поверхность, способствующая звукопоглощению, как правило, снижает прочность показателей изделий, увеличивая их гигроскопичность.

При эксплуатации подвесных потолков исключены какие-либо механические воздействия на лицевую поверхность плит. Однако при транспортировке и монтаже плиты подвергаются истиранию, трению, сосредоточенным нагрузкам. Покрытие лицевой поверхности, например краской на основе поливинилацетатной дисперсии, позволяет почти полностью исключить истирание, повысить твёрдость поверхности, увеличить предел прочности изделий при изгибе на 0,1 -0,15 МПа. Одним из условий, ограничивающих процент перфорации, количество трещин, разрывов и борозд является снижение механической прочности. Установлено, что допустимое значение площади перфорации изделий, трещин и разрывов не должно превышать 10-15%, а глубина борозд должна быть не более 0,2 толщины изделий.

Действие влаги на материал в процессе эксплуатации, как правило, отрицательно: снижается прочность, развиваются химические процессы, вызывающие разрушение отдельных компонентов, появляется органогенная коррозия, снижается биостойкость. Влага в материале, находящемся в воздушно-сухом состоянии, попадает через лицевую поверхность или элементы фактуры (поры, трещины, борозды) в парообразном виде при изменении относительной влаж ности среды или в капельном состоянии при мокрой уборке помещения. В обоих случаях могут быть рекомендованы водоотталкивающие покрытия - гидрофобные краски или водонепроницаемые покрытия в виде тонких полимерных плёнок, прозрачных для звуковых волн. Особенно благоприятным является наличие влаги в материале для микроорганизмов и различных бактерий. Находясь в тёплой и влажной среде, они бурно развиваются, выделяют различные органические кислоты, вызывающие разрушение окружающего материала. В целом ряде случаев процесс разрушения идет независимо от природы материала или состава, входящих в него компонентов, что требует ограничения относительной влажности воздуха не более 75%.

На основании анализа и обобщения опыта разработки и применения ДАМ выдвинуты следующие решения их фактуры: