بهينه سازي و مدل سازي خصوصيات جذب صوت و اشتعال پذيري پانل هاي مركب ساخته‌شده از ضايعات پارچه جين

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

دكتري

در سال هاي اخير، رشد سريع صنايع و گسترش شهرنشيني باعث به وجود آمدن مشكلات زيست‌محيطي متعدد همچون آلودگي‌ صوتي و توليد ضايعات شهري و صنعتي شده است. بر اساس گزارش اخير سازمان بهداشت جهاني، آلودگي صوتي پس از آلودگي هوا دومين عامل زيست محيطي تهديدكننده سلامت انسان در جهان است. يكي از متداول ترين روش‌هاي كاهش آلودگي صوتي استفاده از مواد متخلخل اليافي به‌عنوان جاذب هاي صوتي در ساختمان ها و اتومبيل ها است. از سوي ديگر، امروزه ضايعات شهري و صنعتي به يك معضل بزرگ جدي زيست‌محيطي براي كشورها تبديل شده است. ضايعات پارچه جين كه عمدتاً از الياف پنبه تشكيل‌شده است، يكي از مهم‌ترين اين ضايعات است. در حال حاضر، سالانه حدود 3/2 ميليون تن البسه جين در جهان توليد مي گردد. اين حجم عظيم پس از 1 تا 2 سال مصرف دور انداخته مي شود، درحالي‌كه تنها 10% از اين مقدار بازيافت مي گردد و 90% باقي‌مانده دفن شده يا سوزانده مي شود. بنابراين با توجه به حجم بالاي توليد اين محصول در دنيا، بازيافت آن نيز ضرورت پيدا مي كند. هدف از اين پژوهش، طراحي، ساخت و بهينه سازي پانل هاي اليافي ساخته‌شده از ضايعات پارچه جين و رزين فنوليك با كاربرد به‌عنوان جاذب صوت در صنايع ساختماني و اتومبيل است. به اين منظور، ضايعات پارچه جين پس از تهيه با استفاده از دستگاه گارنت باز شدند. الياف بازشده پس از اختلاط با رزين فنوليك، مطابق طرح آزمايش مبتني بر روش سطح پاسخ با رويكرد D-Optimal، در چهار ضخامت (10، 20، 30 و 40 ميلي متر)، چهار چگالي (80، 100، 120 و 140 كيلوگرم بر مترمكعب) و چهار مقدار رزين (20، 30، 40 و 50 درصد) توليد شدند. خصوصيات مورفولوژيكي پانل ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني موردبررسي قرار گرفت. خصوصيات آكوستيك پانل ها با استفاده از روش لوله امپدانس دو ميكروفونه مبتني بر تابع انتقال و سرعت اشتعال پذيري توسط كابين اشتعال بررسي شد. نتايج نشان داد كه مقدار ميانگين ضريب جذب صدا و سرعت اشتعال پذيري پانل هاي توليدشده به ترتيب در محدوده 60/0-20/0 و 147-40 ميلي متر بر دقيقه قرار دارد. همچنين، نتايج جذب صوت همه نمونه ها با استفاده از مدل هاي تحليلي جانسون-چمپكس-آلارد و اتنبرو پيش بيني شد و نتايج با داده هاي تجربي مقايسه گرديد. تأثير متغيرهاي مستقل بر ميانگين ضريب جذب صوت و سرعت اشتعال پذيري موردبررسي قرار گرفت. بر مبناي شاخص هاي مقدار احتمال و عدم تناسب و توافق معقول بين ضريب همبستگي تعديل‌شده و مجموع مربعات باقي‌مانده، مدل هاي آماري درجه 2 و خطي به ترتيب جهت پيش بيني مقادير ميانگين ضريب جذب صوت و سرعت اشتعال پذيري پيشنهاد گرديد. شرايط بهينه به مفهوم دستيابي به بيشترين ميانگين ضريب جذب صوت و كمترين سرعت اشتعال پذيري در ضخامت 27 ميلي‌متر، چگالي 140 كيلوگرم بر مترمكعب و مقدار رزين 47 درصد تعيين گرديد. در اين شرايط مقادير ميانگين ضريب جذب صوت و سرعت اشتعال پذيري به ترتيب 51/0 و 4/54 ميلي متر بر دقيقه پيش‌بيني شد. درنهايت سه پانل اليافي در شرايط بهينه ساخته شد و خصوصيات آكوستيك، اشتعال پذيري و خمشي آن ها مورد ارزيابي قرار گرفت. مشاهده شد كه در فاصله اطمينان 95 درصد، تطابق عالي ميان نتايج مدل ها و نتايج آزمايشگاهي برقرار است. همچنين، نتايج آزمايش خمش سه‌نقطه‌اي روي پانل بهينه بيانگر مقاومت خمشي 93/0 مگا پاسكال بود. به منظور بررسي عملكرد پانل بهينه در شرايط واقعي، آزمايش جذب صوت در اتاق بازآوا نيز انجام گرفت. در اين شرايط مقدار ضريب جذب صوت كلي براي پانل آكوستيك بهينه 75/0 اندازه گيري شد. همچنين، شبيه سازي استفاده از پانل آكوستيك بهينه در يك سالن چندمنظوره در نرم افزار اودئون انجام گرفت و پارامترهاي زمان بازآوايي، زمان كاهندگي زودهنگام، تميزي، مفهوم و زمان مركزي محاسبه شد. نتايج نشان داد زمان بازآوايي در كليه فركانس ها تقريباً خطي و يكنواخت است و ميانگين آن به 7/0 رسيده است كه از حد استاندارد حداكثر 2 ثانيه كمتر است. ساير پارامترهاي آكوستيكي فوق نيز در محدوده استاندارد و ايده آل قرار گرفتند. درنهايت پانل هاي بهينه در يك اتاق صامت نصب شد. نتايج نشان داد ميانگين تراز فشار صوت قبل و بعد از اجراي مداخلات آكوستيك به ترتيب 5/56 و 3/20 دسي‌بل بوده است. همچنين زمان بازآوايي بعد از اجراي مداخلات در تمامي فركانس‌ها به كمتر از 1 ثانيه كاهش پيدا كرد. اين نتايج نشان مي‌دهد پانل هاي آكوستيكي ساخته‌شده از ضايعات پارچه جين علاوه بر ويژگي دوستدار محيط‌زيست و قيمت مناسب، داراي ويژگي هاي مطلوب آكوستيكي، خمشي و بازدارندگي شعله هستند.

232744

تكنولوژي نساجي

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان