Acoustic performances of building components based on innovative composite materials featuring phenolic resin foam cores

Composite sandwich panels are extensively used in many application fields. Their use is constantly increasing as they combine several very interesting properties such as a high load-bearing capacity, low weight and excellent thermal insulation. Different core materials can be used, such as expanded/extruded polystyrene, mineral wool, polyurethane, glass wool or rigid phenolic foam, the latter being considered as the rigid plastic foam that offers the best fire-proof properties. In this research, an in-depth investigation was carried out on core materials and on components manufactured by the Irish company Acell Industries. Experimental techniques based on vibro-acoustic measurements were used to predict the dynamic and acoustic behaviour of a composite panel with an innovative phenolic foam core and of the phenolic foam core alone. Furthermore, a simulation code was developed to model the acoustic behaviour of the sandwich in response to changes of parameters of the component. To prove the effectiveness of the method, also a Finite Element Method (FEM) software was used to create a simulation tool for the improvement of the acoustic behaviour of the sandwich, but limitations were found in this approach since FEM could not take into account the variations in the material structure deriving from the manufacturing stage, the effect of the glue used in the assembling stage and the possible discontinuities in the core density. Finally, another aim of this investigation was to propose a partitioning wall made of Acell panels, meant to be used in partition real applications, and hence featuring a good sound reduction index and good thermal insulation.

I pannelli sandwich compositi sono ampiamente utilizzati in molti campi di applicazione. Il loro utilizzo è in costante aumento poiché combinano diverse proprietà molto interessanti come un'elevata capacità portante, un peso ridotto e un ottimo isolamento termico. Possono essere utilizzati diversi materiali per il cuore, come polistirene espanso/estruso, lana minerale, poliuretano, lana di vetro o schiuma fenolica rigida, quest'ultima considerata come la schiuma plastica rigida che offre le migliori proprietà ignifughe. In questa ricerca è stata condotta un'indagine approfondita sui materiali ddel cuore e sui componenti prodotti dalla società irlandese Acell Industries. Tecniche sperimentali basate su misurazioni vibro-acustiche sono state utilizzate per prevedere il comportamento dinamico e acustico di un pannello composito con un innovativo cuore in schiuma fenolica e del solo cuore in schiuma fenolica. Inoltre, è stato sviluppato un codice di simulazione per modellare il comportamento acustico del sandwich in risposta ai cambiamenti dei parametri del componente. Per dimostrare l'efficacia del metodo, è stato utilizzato anche un software Finite Element Method (FEM) per creare uno strumento di simulazione per il miglioramento del comportamento acustico del sandwich, ma sono stati riscontrati dei limiti in questo approccio poiché FEM non poteva tenere conto delle variazioni nella struttura del materiale derivanti dalla fase di lavorazione, l'effetto della colla utilizzata in fase di assemblaggio e le eventuali discontinuità nella densità dell'anima. Infine, un altro scopo di questa indagine è stato quello di proporre una parete divisoria realizzata con pannelli Acell, destinata ad essere utilizzata in applicazioni reali di partizione, e quindi caratterizzata da un buon indice di abbattimento acustico e un buon isolamento termico.