Os resultados do ensaio de perda de transmissão sonora serão analisados por quantidade de ATH adicionado na mistura. Como mencionado na seção 5.6, o ensaio para cada material foi dividido em dois. Um para baixa frequência (até 1600 Hz) e outro para frequências mais altas.
A interpretação dos resultados deve levar em consideração a espessura da amostra, que nesses testes foi de 10 mm, pois espessuras maiores apresentam maiores valores de TL. Além disso, segundo Chandra (2014), o gráfico de perda de transmissão sonora pode ser explicado dividindo-o em três regiões que são influenciadas por parâmetros diferentes, tais como: rigidez, amortecimento e massa.
A região sensível à rigidez corresponde a frequências de zero até a primeira frequência de ressonância, a região sensível ao amortecimento é uma região estreita no gráfico, localizada próxima à frequência de ressonância, onde os menores valores de TL são exibidos. A região após a ressonância é a região sensível à massa, onde o aumento da mesma indica um aumento nos valores de TL. O primeiro resultado apresentado é o da espuma rígida de poliuretano sem nenhuma concentração de
ATH. A Figura 61 mostra os resultados de TL das três amostras de PUF pura testadas,
Figura 61 – Resultados de perda de transmissão sonora até 1600 Hz da PUF pura
Fonte: Autoria própria.
A PUF apresenta uma queda na quantidade de decibéis perdidos (de 50% a 75%) pela transmissão através da placa até frequência entre 1000-1200 Hz. Após essa faixa, o valor da TL começa aumentar até 1400 Hz e depois cai mais uma vez até o máximo de frequência para essa amostra. Essa queda indica uma possível região sensível ao amortecimento, indicando que a frequência de ressonância da amostra pode estar próxima. O valor de TL fica próximo de 35 dB até 600 Hz nas amostras 2 e 3 (PUF S2 e PUF S3) e próximo de 32 dB na amostra 1 (PUF S1). Quando ele atinge o seu menor valor (entre 200 Hz e 1600 Hz), o valor de TL fica entre 7 dB e 11 dB.
A Figura 62 traz os resultados de TL da PUF pura para frequências mais altas. Nela, pode-se observar um comportamento parecido entre os três espécimes testados, tendo a terceira amostra (PUF S3) apresentado os menores valores de TL.
Figura 62 – Resultados de perda de transmissão sonora de 1600 Hz até 6400 Hz da PUF pura
Fonte: Autoria própria.
Como o intuito dos painéis produzidos nesse trabalho é a aplicação como forro na construção civil, pode-se comparar os resultados de TL obtidos para a espuma com 10 mm de espessura com a madeira e com o concreto, que também são utilizados na indústria civil.
Valores de TL para diversos materiais utilizados diariamente estão mostrados na Tabela 16 para diferentes frequências e espessuras.
Tabela 16 – Perda de transmissão sonora para diferentes materiais
Material Massa (kg/m²)
Frequência (Hz)
125 250 500 1000 2000 4000 8000
Perda de transmissão sonora (dB) Chumbo 0,8 mm 9,8 22 24 29 33 40 43 49 0,4 mm 4,9 19 20 24 27 33 39 43 Madeira compensada 19 mm 9,8 24 22 27 28 25 27 35 6,4 mm 3,4 17 15 20 24 28 27 25 Aço 1,2 mm 9,8 15 19 31 32 35 48 53 1,6 mm 12,2 21 30 34 37 40 47 52 Vidro 6,4 mm 14,6 17 23 25 27 28 28 30 3,2 mm 7,3 11 17 23 25 26 27 28 Concreto 101,7 mm 234 29 35 37 43 44 50 55 152,4 mm 176 33 34 35 38 46 52 55
Adaptado de: BERGER et al. (2003)
Para 1000 Hz (onde a PUF exibiu seus menores valores de TL), a perda de transmissão da PUF (9 dB) foi menor que as apresentadas pela madeira e pelo concreto, para as duas espessuras exibidas na Tabela 16.
Para 4000 Hz, ambas espessuras de madeira mostradas (19 mm e 6,4 mm) exibem valores bem menores (27 dB) de TL que a PUF (aproximadamente 51 dB). O concreto em espessuras bem maiores (101,7 mm e 152,4 mm) apresentou valores próximos ao da PUF (50 dB e 52 dB respectivamente) que a PUF em 4000 Hz.
Os resultados da perda de transmissão para a espuma dopada com 10% de
Figura 63 – Resultados de perda de transmissão sonora até 1600 Hz da PUF+10%ATH
Fonte: Autoria própria.
O comportamento da espuma com essa relativa baixa quantidade de retardante não mudou os valores de TL para frequências mais baixas, sendo que a amostra 3 (PUF+10%ATH S3) apresentou uma curva com valores ligeiramente maiores aos da
PUF pura até 1150 Hz. No entanto, de maneira mais generalizada, os resultados de TL foram muito parecidos e as frequências onde as três regiões apareceram foram
praticamente as mesmas.
A Figura 64 mostra os resultados da perda de transmissão sonora da
Figura 64 – Resultados de perda de transmissão sonora de 1600 Hz até 6400 Hz da PUF+10%ATH
Fonte: Autoria própria.
Os resultados, assim como para frequências de até 1600 Hz, foram parecidos com os da espuma pura. As amostras 1 e 3 (PUF+10%ATH S1 e PUF+10%ATH S3) tiveram resultados muito parecidos com a amostra 2 da PUF pura (PUF S2) que foi a amostra que apresentou melhores resultados. Portanto, não é possível apontar uma clara alteração na perda de transmissão sonora quando a PUF é dopada com mais 10% de massa com hidróxido de alumínio.
A Figura 65 exibe os valores de TL da PUF+20%ATH para frequências de até 1600 Hz.
Figura 65 – Resultados de perda de transmissão sonora até 1600 Hz da PUF+20%ATH
Fonte: Autoria própria.
A perda de transmissão sonora nas amostras com 20% de ATH apresentou comportamento muito parecido com os materiais anteriores (PUF e PUF+10%ATH) nas amostras 1 e 3 (PUF+20%ATH S1 e PUF+20%ATH S3) tendo resultados extremamente próximos aos das amostras 2 e 3 da PUF pura na região sensível à rigidez e valores de TL próximos da amostra 1 da PUF pura para frequências entre 1100 Hz e 1600 Hz próximo da região sensível ao amortecimento.
No entanto, a amostra PUF+20%ATH S2 apresentou um comportamento um pouco distinto dos materiais analisados até então. Pois apresenta valores de TL maiores (40 dB) que os demais (35 dB) até 600 Hz, um vale em 1000 Hz com TL maior que as demais amostras com 20% de ATH (21 dB contra 13 dB) e um outro vale em 1300 Hz com perda de transmissão muito menor que as outras amostras de
PUF+20%ATH (7 dB contra 17 dB).
Vale ressaltar que a 1600 Hz, os valores de TL ficaram próximos em todas as amostras, o que significa que até agora a adição de ATH não teve influência na região sensível ao amortecimento.
Esse comportamento diferenciado da amostra 2 indica que a dopagem com
repetitivo que é demonstrado pelos altos desvios nos ensaios de tração e flexão e agora mais uma vez no ensaio de perda de transmissão sonora. Essa imprevisibilidade é algo interessante para ser discutida em trabalhos futuros.
A Figura 66 apresenta os resultados obtidos nos ensaios das três amostras da
PUF+20%ATH para frequências entre 1600 Hz e 6400 Hz.
Figura 66 – Resultados de perda de transmissão sonora de 1600 Hz até 6400 Hz da PUF+20%ATH
Fonte: Autoria própria.
Os resultados das amostras 1 e 3 (PUF+20%ATH S1 e PUF+20%ATH S3) demonstraram valores ligeiramente maiores de TL em relação a amostra 2 da PUF pura (PUF S1) que foi a amostra com os maiores valores de perda de transmissão sonora da espuma sem ATH.
A região posterior à ressonância apresentou valores ligeiramente maiores que os exibidos até então pela PUF e pela PUF+10%ATH, isso pode ser explicado pelo aumento da massa das amostras devido ao aumento da quantidade de ATH.
A Figura 67 traz os resultados de TL para frequências de até 1600 Hz da
Figura 67 – Resultados de perda de transmissão sonora até 1600 Hz da PUF+30%ATH
Fonte: Autoria própria.
Até a dopagem com 20% de retardante, os resultados de TL na região sensível à rigidez foram muito próximos entre os materiais dopados e a espuma pura. No entanto, para a PUF+30%ATH os valores de perda de transmissão sonora começam a ficar claramente maiores na região sensível à rigidez. Como mostrado na seção 6.4, a rigidez da PUF sob compressão aumentou quando a mesma foi dopada com ATH.
Além da mudança na perda de transmissão na região de rigidez, a região de amortecimento continua encontrando-se na frequência de 1600 Hz. No entanto, há diferenças entre algumas amostras testadas para essa quantidade de ATH, portanto, fica claro que o comportamento imprevisível da amostra com 20% de retardante é devido a presença de uma quantidade intermediária de ATH que resultou em propriedades próximas da PUF+10%ATH e da PUF+30%ATH.
A Figura 68 exibe os resultados de perda de transmissão da PUF+30%ATH em frequências maiores que 1600 Hz.
Figura 68 – Resultados de perda de transmissão sonora de 1600 Hz até 6400 Hz da PUF+30%ATH
Fonte: Autoria própria.
Assim como nas amostras com 20% de retardante, o aumento da massa em relação à espuma pura resultou numa maior perda de transmissão na região sensível a massa do material.
No entanto, não houve aumento tão significativo em relação à PUF+20%ATH, isso se deve ao grande aumento de massa necessário para ter um acréscimo nítido na quantidade de decibéis perdido pela transmissão através das amostras, como discutido por Chandra (2014), que apresentou um material que ao dobrar de massa apresentava 6 dB a mais de perda de transmissão sonora.
A Figura 69 apresenta os resultados de TL das amostras de 100 mm de diâmetro da espuma dopada com 40% de ATH para frequência de até 1600 Hz.
Figura 69 – Resultados de perda de transmissão sonora até 1600 Hz da PUF+40%ATH
Fonte: Autoria própria.
Os resultados da PUF+40%ATH para essa faixa de frequência foram parecidos com os da espuma com 30% de retardante, possuindo valores na região de rigidez muito próximos e quase a mesma TL em 1600 Hz. A repetibilidade foi aceitável, indicando que após a concentração de 20% de ATH o comportamento entre as amostras torna-se mais previsível.
Ainda, a amostra 2 da PUF com 20% de retardante foi a primeira a apresentar valores parecidos com os mostrados pela PUF+30%ATH e PUF+40%ATH. Isso pode indicar que o aumento da dopagem de ATH pode deixar de influenciar a perda de transmissão na região sensível à rigidez para quantidades de ATH entre 20% e 30% da massa de espuma.
A Figura 70 exibe os resultados de perda de transmissão da PUF+40%ATH em frequências maiores que 1600 Hz.
Figura 70 – Resultados de perda de transmissão sonora de 1600 Hz até 6400 Hz da PUF+40%ATH
Fonte: Autoria própria.
Mais uma vez os valores da PUF+40%ATH ficaram próximos aos da
PUF+30%ATH, o que pode indicar uma estagnação na quantidade de perda de
transmissão sonora devido ao aumento da carga de ATH a partir de 20%, visto que a região sensível a massa do material não apresentou uma diferença significativa entre os materiais dopados com 20%, 30% e 40% de retardante.
A Figura 71 apresenta os resultados obtidos nos ensaios das três amostras da
Figura 71 – Resultados de perda de transmissão sonora até 1600 Hz da PUF+50%ATH
Fonte: Autoria própria.
Como esperado, a PUF+50%ATH manteve o mesmo comportamento nas regiões de sensibilidade à rigidez e ao amortecimento da espuma dopada com 30% e 40% de ATH. Isso indica que houve um aumento na quantidade de som perdido através na parede em relação a espuma pura. No entanto, a adição de mais de 30% de ATH na mistura não melhora o resultado, no quesito de perda de transmissão sonora e torna o material mais denso.
Assim, visando a aplicação na construção civil, a aplicação da espuma com 40% de ATH é a mais viável até aqui, pois possui uma resposta melhor na perda de transmissão acústica em relação à espuma pura e a outros materiais de construção. Além disso, ela apresentou resultados melhores (mais baixos) de flamabilidade que a
PUF+30%ATH e suas propriedades mecânicas ensaiadas nesse trabalho não ficaram
comprometidas.
A Figura 72 exibe os resultados de perda de transmissão da PUF+50%ATH em frequências maiores que 1600 Hz.
Figura 72 – Resultados de perda de transmissão sonora de 1600 Hz até 6400 Hz da PUF+50%ATH
Fonte: Autoria própria.
Assim como para frequência de até 1600 Hz, em frequências mais altas os resultados da PUF+50%ATH também foram semelhantes aos das espumas dopadas com mais de 30% de ATH, todavia, a sua amostra 2 (PUF+50%ATH S2) apresentou valores menores de TL que as outras duas amostras na região sensível à variação de massa, portanto, é possível que haja novas alterações no comportamento da perda de transmissão da espuma para dopagens superiores a 50%. Como esse estudo focou na caracterização da mesma até essa quantidade de ATH, é sugerido que trabalhos futuros estudem uma possível queda nos valores de TL para dopagens mais massivas de retardante de chama com viés de confirmar as suposições feitas nesse trabalho.
Os ensaios de absorção e reflexão sonora podem complementar os dados obtidos nesse trabalho para que fique explícito como a perda de transmissão está ocorrendo ao longo do material e se o aumento na perda de transmissão para as espumas dopadas não acarreta no aumento de som refletido pela mesma, uma vez que isso poderia prejudicar alguma aplicação desse material.