Le due caratteristiche principali dei materiali acustici sono Isolamento e Assorbimento. Questi due concetti sono spesso confusi ma in realtà si tratta di due proprietà totalmente differenti ed è assolutamente necessario che sia chiara la differenza tra materiali fonoassorbenti e materiali fonoisolanti.
Materiali Assorbenti (o Fonoassorbenti)
Un materiale viene definito fonoassorbente quando la sua caratteristica principale è quella di trasformare in un’altro tipo di energia una buona parte dell’energia acustica che attraversa il materiale stesso.
Il compito principale di un materiale fonoassorbente non è quello di riflettere e ostacolare il propagarsi delle onde sonore, al contrario i materiali fonoassorbenti sono di solito realizzati con forme che permettano di riflettere il meno possibile possibile della energia acustica che ricevono. In questo modo si ottiene che una buona parte dell’energia acustica che penetra in un materiale assorbente viene trasformata in calore (o altri tipo di energia)
I materiali fonoassorbenti più comuni sono di solito i fonoassorbenti porosi. I parametri che ne descrivono l’efficacia sono :
• Densità
• Porosità
• Geometria
• Rigidità della struttura
• Distanza di montaggio dalla superficie riflettente retrostante.
Tutti i fonoassorbenti di tipo poroso permettono la penetrazione dell’aria (e quindi dell’energia acustica) all’interno del materiale stesso. Questo tipo di fonoassorbenti è tanto più efficace quanto più è veloce lo spostamento d’aria al loro interno. Per questo raggiungono la massima efficenza quando lo spessore del materiale fonoassorbente è pari ad 1/4 della lunghezza d’onda del suono incidente.
Infatti con un materiale poroso possiamo assorbire molto facilmente le frequenze alte e medie perchè queste hanno una lunghezza d’onda molto più piccola e anche un materiale fonoassorbente di spessore ridotto può essere molto efficiente. Nel caso delle basse frequenze invece non sarà facile raggiungere un alto livello di assorbimento. Se consideriamo che un tono di 100Hz ha una lunghezza d’onda pari a circa 3 metri, per avere la massima efficienza di assorbimento servirebbe una materiale poroso spesso circa 80 cm (o distante 80 cm dalla superficie riflettente).
Per assorbire le basse frequenze sono necessari altri tipi di fonoassorbenti (non porosi) oppure possiamo posizionare i fonoassorbenti negli angoli in modo da massimizzarne l’efficienza.
Materiali Isolanti (o Fonoisolanti)
Un materiale viene definito fonoisolante se la sua caratteristica fondamentale è quella di riflettere l’energia acustica che riceve. Ovviamente per essere definito come fonoisolante un materiale deve avere delle caratteristiche di riflessione dell’energia acustica molto superiore alla media.
In primissima approssimazione il livello di isolamento di un materiale o di una parete dipende principalmente dalla sua massa per metro quadrato. La Legge di Massa infatti stabilisce che duplicando la massa di una superficie l’isolamento aumenta di 6dB. Non solo, la Legge di Massa stabilisce anche che l’isolamento acustico di un materiale aumenta di 6dB se raddoppiamo la frequenze del suono incidente. Per questo più alta sarà la frequenza incidente, maggiore sarà il livello di isolamento acustico.
In ogni caso questa è una approssimazione teorica ed è valida principalmente nelle frequenze medie e medio alte, nella realtà ci sono molti altri fattori in gioco.
In generale si può dire che sicuramente non vale la legge di masse nei pressi della frequenza di coincidenza . Possiamo definire la frequenza di incidenza come quella frequenza alla quale le velocità di propagazione della vibrazione acustica nel materiale fonoisolante è uguale alla velocità di propagazione del suono nell’aria. A questa frequenza il materiale smette di essere fonoisolante violando i principi della Legge di Massa. Avremo un vero e proprio “buco” nello spettro in frequenza dell’isolamento ( di solito alle frequenze medio-alte) che può essere anche -10dB rispetto al comportamento previsto dalla legge di massa.
La frequenza di coincidenza di un materiale varia in modo proporzionale ala radice quadrata del rapporto tra massa e rigidità. Come abbiamo detto questa deviazione dalla legge di massa si trova a frequenze medio alte, il nostro obiettivo quindi è di ottenere una frequenza di coincidenza il più alta possibile, per questo dovremo cercare un materiale che abbia più massa e minore rigidità possibile (sostanzialmente deve essere pesante e flessibile).
Questa è una regola di base per valutare qualsiasi tipo di fonoisolante.
Materiali per l’isolamento acustico >>
Utilizzo di fonoassorbenti e fonoisolanti
Utilizzeremo dei materiali fonoassorbenti per controllare le riflessioni del suono all’interno della sala, per aumentare la qualità e/o l’intelligibilità di ascolto e il comfort acustico In questo caso si parla di trattamento acustico.
Utilizzeremo una combinazione di materiali fonoassorbenti e fonoisolanti per limitare la trasmissione del suono di una parete o di una sala (dall’interno all’esterno e viceversa). In questo caso si parla di isolamento acustico.
Il solo utilizzo di materiali fonoassorbenti non garantisce un isolamento efficace, e d’altra parte in una sala isolata acusticamente avremo una energia acustica legata alle riflessioni molto maggiore rispetto ad una sala non isolata. Questo provoca un aumento dei potenziali problemi acustici e quindi una sala isolata acusticamente richiede un trattamento acustico adeguato.