Multilayered Lamination for Acoustic Board Manufacturing

Abstract

Saint-Gobain Ecophon manufactures acoustic ceiling tiles made primarily of glass wool and are interested in exploring the idea of a new manufacturing technique – using thinner layers of material and laminating these together. The possible benefits are, amongst others, the ability to use different kinds of material where they are the most useful, reduced costs, larger amounts of recycled material, less material waste, and more customizability.
The objective is to design concepts and produce prototypes of multilayered panels that could prove to be more beneficial than the current panels, seen to one or more aspects that are presented in this report (cost, mechanical stability etc.). The goal is also to explore if and how the different aspects affect each other and if some of the aspects are possible to predict with calculations.
A pre-study is carried out in order to get a better idea of the current products, materials and testing methods. This also provides the aspects that need to be taken into consideration for the concept development. The concepts are generated and brought into reality by making prototypes in several steps with increasing knowledge regarding the materials used. Each layer, as well as different combinations of layers with or without glue in between the layers, is analyzed using air flow resistance equipment. The Young’s modulus for the prototypes is obtained through the use of a quasi-static mechanical analyzer and the sound absorption coefficient curve through the use of an impedance tube.
The results show that consideration of the dominant fiber direction is of importance. Combination of layers with different densities seems promising and incorporation of Refiber board and/or stone wool points to some interesting acoustic properties to use in further development.

Popular Abstract (Swedish)

Multilaminering av akustikplattor-låter det bra?
Introduktion av nya tillverkningstekniker öppnar upp nya möjligheter för etablerade produkter. Denna pånyttfödelse kan mycket väl resultera i en användning av en större andel återvunnet material, mindre materialåtgång eller nya egenskaper hos produkterna. Bullriga miljöer, låga ljudfrekvenser och intensiva ljud påverkar människor negativt. I naturen kan ljud färdas långt utan hinder. Träd och växtlighet absorberar ljudenergin i form av rörelse och friktion,och omdirigerar ljudet i alla riktningar. I moderna byggnader med stora släta ytor är det lätt för ljud att studsa tillbaka till en talare - det vi uppfattar som ett eko. När detta händer ökar den uppfattade mängden ljud som når en lyssnares öron. Desto mer ljud som introduceras desto mer uttröttande kan detta bli för en individ, vilket kan leda till mer stress, mindre produktivitet och ett allmänt lägre välbefinnande. Botemedlet för detta är att introducera material i byggnader som kan absorbera oönskat ljud och få den akustiska miljön inomhus att verka mer som utomhus. Idag görs detta framförallt med akustiska undertak gjorda av mineralull - som liknar spunnet socker,fast av glas eller sten! Företaget Ecophon tillverkar sina takplattor primärt utav glasull, som till en stor del redan är gjord av återvunnet glas. De utvecklar för tillfället även en produkt som är gjord av återvunna akustiska takplattor, här kallad Refiber board. I det här projektet har försök gjorts att kombinera olika material i en sandwichkomposit - en produkt uppbyggd av flera tunnare lager - för att uppnå exempelvis en lägre materialåtgång eller nya intressanta akustiska egenskaper. Materialen som har använts kan hittas inom byggindustrin och hos konkurrenter, eftersom dessa redan har höga krav ställda på sig. Genom konceptutveckling och framställning av fysiska prototyper har det lagts en grund för materialtestning för att kunna utvärdera de olika prototyperna mot varandra såväl som mot de nuvarande produkterna. Varje lager, såväl som kombinationer av lager med eller utan lim mellan skikten, analyseras med utrustning som mäter luftflödesmotstånd. Genom att titta på hur mycket luft som tar sig igenom materialet kan man få en uppskattning på hur mycket ljud som absorberas. E-modulen för prototyperna tas fram genom användning av en kvasi-statisk mekanisk analysator, en maskin som komprimerar provet med en viss frekvens för att få fram ett mått på styvheten. Detta värde kan sedan tolkas som ett mått på de isolerande egenskaperna hos materialet,alltså hur mycket ljud som stoppas. Ljudabsorptionskurvor tas fram genom användning av ett impedansrör, som mäter hur mycket ljud som studsar tillbaka från materialet vid olika frekvenser. Detta ger en ännu bättre bild av materialets ljudabsorptionskaraktäristik. Genom att analysera resultaten kan intressanta prototyper identifieras för vidareutveckling, och slutsatser dras gällande samband mellan olika parametrar. Dessutom har förutsägbarhet av materialkombinationers ljudabsorptionsfömåga genom beräkningar undersökts.

• author: Madeland, Angelica
• supervisor: Per-Erik Andersson
• organization: Innovation
• course: MMKM05 20191
• year: 2019
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Acoustic panels, lamination techniques, sound absorption, insulation
• language: English
• id: 8974518
• date added to LUP: 2019-04-16 10:22:00
• date last changed: 2019-04-16 10:22:00