文摘

如今,新兴噪音污染由外部因素导致人类有害的疾病。生物填料或小组的发展将有助于消除一些不必要的噪音在工作地方和客厅。这项工作旨在开发一个ecowaste纤维(收获后剩下的)的消声器和分析其吸声功能。ecowaste纤维收集的收集过程,即。从领域,搜集剩菜的过程。三种天然纤维的吸声功能提取Eleusine coracana(手指小米)稻草,Desmostachya bipinnata(Darbha),香蒲domingensis(成熟的芦苇)植物调查在这项研究中,单独使用和混合使用的组合。吸声性能主要取决于因素,如孔隙度、电阻率、厚度、密度和曲折。纤维长度和纤维类型发挥重要作用在纤维排列单独或混合的组合。叠加效应对杂化纤维的吸声系数安排实验分析。吸声系数(α低)被发现在1000 Hz - 2500 Hz的所有组合。同质纤维排列,darbha纤维表现出更好的NRC(降噪系数)0.86 50毫米厚度的三种不同的纤维和混合组成,成熟的芦苇和darbha纤维表现出NRC 0.90哪个更能够吸收声音的临界频率范围500到2000赫兹。这些类型的天然纤维填料高度的能力更好的吸音和使用的应用程序,如教室、录音房,和剧院而著名。

1。介绍

在现代,这样的一个问题是噪音,它被认为是不可取的。连续暴露于噪音超过80分贝或更高的每天八小时增加紧张和改变呼吸模式(1]。新机器和汽车的发明以来,噪声控制已经成为一个重要的问题。最初的解决方案来解决这些噪声问题是开发声音吸收,障碍,和扩散器。最近,研究人员正努力开发更具成本效益和环境可持续的声学材料来解决前面提到的问题。

最初,制造商的声音吸收石棉用于成本效益。之后,它被证明有致癌危险的排放对人类和动物。从那时起,大多数行业已经有限的石棉的使用和利用合成纤维部分替代。除了石棉,其他材料被使用在过去的吸声特性。然而,它也发现当吸入有害,会导致肺部疾病(2]。许多研究人员最近调查了不同自然biofibers的吸声性能,包括红麻纤维(3),椰棕(4),油棕果实(5),和菠萝叶纤维(6- - - - - -8]。这些研究显示出巨大的潜力为天然纤维用作绝缘材料。此外,一些研究人员使用洋麻纤维/聚丙烯非织造复合材料(9),椰壳复合(10),和油棕纤维复合材料(11)建立其声能力。天然纤维与其他纤维结合时表现特别好和矩阵在各种复合材料。茶树/菠萝comosus基于/玻璃纤维复合材料表现出良好的吸声性能重量的25%茶树因为它的多孔性质(12]。由不同的重量百分比鸡毛纤维添加木材碎料板,和结果表明,5%的鸡毛内容被发现维持可接受的火灾特点合理组合板(13]。Coir-banana-polypropylene杂交发现传声损失比个人更低纤维复合材料(14)和短苎麻纤维复合材料有更高的囊价值比苎麻基于结构复合材料(15,16]。使用天然纤维作为填料在吸声材料应用会产生好的结果。多孔吸收器、穿孔板和膜的声音吸收器类型允许通过材料通过声音和电视广播频道和蛀牙。根据文献,声音吸收或检验者纤维,细胞或颗粒状(17]。纤维与一些化学药剂预处理除去大量的外来物质提高更好的附着力。结果表明,纤维的物理和化学处理一些化学药剂NRC(降噪系数)高于那些没有治疗。纤维的表面改性和体积分数增加附着力,提高机械和吸声性能(12]。

吸声系数(SAC)结果支持使用绝缘板制成的树皮作为住宅结构降噪结构元素,同时也为进一步的研究提供新的推力领域在这一主题18]。都铎王朝的et al。(2021)19)表明,bark-based董事会与细粒度颗粒表现更好的吸声系数值比董事会粗粒度的颗粒。董事会应考虑树皮厚度大于50毫米的执行边界的声学功能结构的能力。在厚度小于50毫米,个体层皮片不重叠,导致巨大的空气空间和一个无效的消声器。

Olcay和Kocak (2020) [20.]研究了碱处理的影响(氢氧化钠)和纤维增强比率PU不会复合材料的机械和吸声。这些纤维是用10%碱预处理15分钟。纤维的成分5%按重量展品更高囊的0.41。这些复合材料可以应用在建筑领域和汽车零部件,降噪是更可取的。研究结果表明,农业废弃物可以作为一个额外的选择增加材料的囊没有厚度的增加(21]。提高复合材料的声学特性,天然纤维椰壳添加不同混合比例的回收粘胶(百分比),也就是说,70:30;60:40;50:50;和60:40,使用针刺技术(22]。研究结果表明,当粘度内容产品的增加,吸音也线性增加。同时,粘度的增加会增加水分吸收和增加纤维的重量。因为存在单向的椰壳纤维、空气密度纤维电阻率增加。层的厚度的目的是增加时间越长路径入射声波通过材料失去更多的能量。

亚麻具有优越的机械特性与其他天然纤维相比22),是最强的天然纤维的特性,即抗拉强度和裂纹抑制剂(23]。此外,亚麻纤维与环氧树脂混合显示更大的振动和声音抑制在低密度。一般来说,低渗透被认为是一个积极的因素在提高声学吸收能力在低频区域(24]。许多研究人员已经创造了基于天然纤维复合材料使用聚合物颗粒和纤维作为一个额外的强化,增加声音和物理性质(25]。Mamtaz et al。26)制造和分析小说等天然纤维组成的复合材料单向米糠皮的椰棕纤维和片形式。结果表明,生产复合材料表现出优异的吸声性能0.73 (SAC)低于1500赫兹。这是由于这一事实添加稻壳填料填充复合材料导致的毛孔,降低孔隙度和增加表面接触面积。这些因素导致流电阻率的增加,使低频带囊。

贝拉尔迪的乳白色和Iannace27)测量洋麻样品由不同厚度和密度的囊在50到2500赫兹。当纤维的密度增加从45到110公斤/米3,囊在2300赫兹的频率达到0.92。Lim et al。28)调查了囊红麻纤维的填充物在530赫兹到4600赫兹样品25毫米到30毫米的厚度和密度为160公斤/米3。结果表明,囊大于0.5 600赫兹以上,而囊超过0.87高于1750赫兹。同样,调查基于红麻纤维的吸声复合试样还显示一个更好的囊不同厚度和密度的0.89 (29日]。囊是衡量使用阻抗管和混响室的方法。结果表明,样品厚度的35毫米容积密度为150公斤/米3表现出更好的囊和NRC的0.65和0.53,分别。郝et al。30.]调查50%洋麻纤维的吸声特性和50%聚丙烯混合复合有6毫米的厚度。据报道,囊增加随着频率的声音强度的增加。

浪费的可持续重用生物材料近年来已成为保护环境和经济的关键。稻壳、成熟的芦苇和darbha ecowaste材料(剩下的纤维)发现丰富的许多地区。本研究旨在探讨(SAC -吸声特性αNRC)手指小米草,darbha,成熟的芦苇纤维不同的厚度。此外,调查了解他们的混合组合杂交效果,增加厚度的吸声特性。

2。材料和方法

2.1。材料

吸管的手指小米(Eleusine coracana)从收集站点收集Mysuru,印度。手指小米草纤维得到手指小米吸管的化学处理和提取过程如图1。从Darbha Darbha纤维提取植物(Desmostachya bipinnata沿着Cauvery河岸)增长和成熟的芦苇纤维香蒲domingensis,杂草植物生长在湖泊Mysuru区。Chetana化工、Mysuru、提供化学物质,即氢氧化钠、过氧化氢、丙酮,重蒸馏的水进行化学预处理。


图1
从手指中提取纤维在Bandipalya小米吸管。
2.2。纤维提取和化学处理

手指小米吸管收集的提取过程中收获网站小米的谷物收获手指小米。如图1收集到的手指小米吸管被删除连接稻草味蕾。由此产生的芽少吸管洗五次重蒸馏的水。这促进了去除灰尘和污垢粒子坚持稻草表面。水洗吸管被适当地晒干12个小时。Darbha纤维手工从植物中提取分离,与重蒸馏的水和洗后晒干,如图2。最后,成熟的芦苇纤维从成熟的芦苇草中提取使用合并后的浸水过程(31日与蒸馏水),水洗之前干在阳光下如图3。日晒法后,纤维和吸管是碱处理(10%氢氧化钠治疗24小时)删除任何剩余的灰尘和杂质(32]。他们重蒸馏的水清洗去除任何仍在纤维表面的碱性物质。获得的纤维和吸管被晒干,直到水分含量下降到低于2%。此外,纤维darbha和成熟的芦苇被用来准备样品。然而,手指小米吸管进一步处理过氧化氢和丙酮(5毫升的过氧化氢和丙酮在100毫升溶液95毫升)获得好的稻草纤维样品制备的手指小米。


图2
Darbha从Darbha植物中提取纤维。

图3
从成熟的芦苇纤维提取。
2.3。纤维特性

纤维特性,如纤维长度、直径、和所有三种纤维密度,确定所使用的三种不同的天然纤维表中列出1。

表1
纤维物理性能(14]。
2.4。准备测试标本

化学处理的纤维长度300毫米被填充进塑料网的后续插入一个阻抗测试管,如图4。塑料网有助于保持纤维紧密,纤维的吸声的影响几乎可以忽略不计。样品被编码为S1-S3(个别纤维),S4-S9(堆叠杂交组合),和S10-S12(堆叠杂交组合)。包含单个纤维样品的厚度(S1, S2和S3)保持不变是50毫米和杂交组合(S12 S4)保持完全单独50毫米和25毫米。如表所示2S4-S9堆积混合纤维的组合,而S10, S11和S12均匀混合的组合。所有这些样本(S12从S4)包含两个不同的纤维,每个贡献25毫米厚度,导致50毫米厚的形成混合纤维的组合。因此,所有样本S1 S12检查他们的吸声properties-individual纤维(S1、S2和S3),多层混合纤维(S4-S9)和均匀混合纤维(S10, S11和S12),如图5。


图4
阻抗管设置用于测试吸声特性。
表2
命名的纤维的组合。
(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图5
纤维关于声源位置。(一)个人纤维:F D或R F (b)面临声源和R F (c)背后面临声源R和F和F R (D)形成均匀混合纤维的组合。
2.5。实验装置

吸声系数(α)的个人和混合纤维测定使用阻抗管根据ISO 10534(2) 1998标准(33]。图4描述了实验装置的阻抗管,其中包括一个阻抗管,数据分析,数据采集系统。样品持有人有一个直径45毫米,麦克风相距30 mm,测试样品和最近的麦克风之间的距离是90毫米。吸声性能测定100赫兹到4500赫兹的频率范围和样本10毫米的厚度,20毫米和50毫米。调查的影响气隙吸声系数的纤维,纤维之间的10毫米气隙提供和样品持有人。由于纤维在净举行,10毫米气隙能保持纤维样品的后面。首先,纤维(裹着净)测量50毫米厚度插入样品持有人以这样一种方式,他们是完全接触样品架的内侧表面。使用规模刻在试样夹,正是样品的接触表面夹移回确保10毫米气隙。平均吸声系数(囊avg)和降噪系数(NRC)计算(1)和(2),分别 囊吸声系数,NRC降噪系数,然后呢αn吸声系数”nth“频率。

3所示。结果与讨论

3.1。个人同质纤维吸声性能
3.1.1。增加纤维厚度对吸声性能的纤维

图6显示了一个一致的增加囊100 Hz - 1000赫兹频率范围在所有样品厚度的手指小米草纤维(F),也就是说,10毫米,20毫米和50毫米。囊减少1000 Hz - 2500赫兹频率范围;然而,它恢复上升趋势在2500 Hz - 3500赫兹频率范围。囊进一步遭受下降3500 Hz - 4500赫兹频率范围可能与纤维性能的手指小米草纤维(F)。同样,囊是注意到darbha (D)和成熟的芦苇(R)纤维。然而,在囊与异常值D和R的频率范围3500 Hz - 4500 Hz,囊一直增加更高的值为0.91。这样一个特殊的行为的可能原因的D和R纤维相比,纤维可能欠这一事实F纤维发生了双重化学处理,即。,10%氢氧化钠与D和R,随着过氧化治疗(只在执行F纤维)。因此,它可以概括所有F的纤维,D R吸声性能差的常见的频率范围1000 Hz - 2500 Hz,因此这个频率范围被认为是一个临界频率范围进行分析。

(一)
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(b)
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(c)
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图6
单个纤维的吸声性能示例10毫米的厚度,20毫米和50毫米。(一)手指小米草纤维。(b) Darbha纤维。(c)成熟的芦苇纤维。

F的降噪系数(NRC)纤维增加了从0.24到0.44厚度时从10毫米增加到20毫米。同样,它增加的厚度从0.44到0.78,当纤维从20毫米增加到50毫米。同样,NRC对D纤维也被发现。观察到,美国核管理委员会已从0.23到0.38 10毫米至20毫米。又会达到峰值0.86 D纤维厚度时增加到50毫米。R纤维,纤维厚度从10毫米增加到20毫米,NRC被发现是0.24到0.36,分别。因此,50 mm R纤维,NRC的0.84。考虑囊值在整个频率范围的500 Hz - 4500 Hz,样品的吸声系数发现50 mm厚度超过0.8与囊约0.6的值相比20毫米厚度和大约0.4 10毫米厚度的三种类型的单个纤维的F, D, r .这表明,厚度的增加可以增加NRC的价值观。

3.1.2。增加气隙对吸声性能的纤维

NRC 50毫米纤维安排被发现更有效的在吸收声音比10毫米和20毫米厚度的样品。因此,在图7,单个纤维的比较囊没有气隙和一个气隙50 mm的10毫米只是描述样本。测试结果表明在所有三个值略有增加个人10毫米时纤维纤维之间的气隙提供样本和听觉活塞。此外,NRC纤维增加到0.80 (F纤维),0.89 (D纤维)和0.87 (R纤维)。这些结果证明了囊价值增加时提供了一个气隙之间的测试样品和样品持有人。也是如此的F, D R纤维。

(一)
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(b)
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(c)
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图7
吸声性能的个人10毫米的纤维和无气隙。(一)手指小米草纤维。(b) Darbha纤维。(c)成熟的芦苇纤维。
3.2。纤维的吸声性能的混合组合
3.2.1之上。吸声性能的多层混合组合

本研究旨在解释纤维类型的影响(F D和R纤维),厚度(50毫米),堆垛顺序囊值。如图8(一个)S4杂交组合(F / R)展品优越的值0.87囊1000 Hz - 2500赫兹频率范围的个体相比,纤维样品S1和S3。然而,S5 (R / F)展品相似值S1和S3在1000 Hz - 2500赫兹的频率范围。在这个组合,据悉,如果手指小米面临着声源,囊会增加。同样,在S6和S7组合,S6展出优秀的吸收与S7 0.89囊1000 Hz - 2500赫兹频率范围如图8 (b)。混合样本的这种行为的主要原因是样品的吸收性质依赖于纤维的类型和多层结构纤维暴露在声源。在1000 Hz - 2500赫兹的频率范围,S8和S9表现出类似的S2和S3样品的声学特性,分别如图8 (c)。数据显示8 (d)和8 (f)、S9 (R / D)和S8 (D / R)取得了吸声值高于S5 (R / F)和S7 (D / F),分别为1000 Hz - 2500赫兹频率范围。虽然S9 (R / D)和S5 (R / F)表现出类似的吸收特征当R纤维暴露在一个声源,他们实现更大的吸收当D和F暴露于一个声源。原因S9 / S5之间的吸收行为差异可以归因于纤维类型(F或D)支持R纤维。然而,只有细微差别的吸声行为S7 (D / F)和S8 (D / R)和S4的吸声行为的差异不显著(F / R)和S6 (F / D)对上述临界频率。囊获得的不同的样本(S4 S9), NRC计算为0.86 (S4样本),0.865 (S5示例),0.89 (S6示例),0.88 (S7示例),0.88 (S8示例),分别和0.90 (S9示例)。

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(b)
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(c)
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(d)
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(e)
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(f)
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图8
比较各种叠加混合的吸声特性的组合。(一)S1和S3、S4 S5和(b) S6和S7 S1和S2, (c) S8和S9 S2和S3, (d)与S9 S5,与S6 (e) S4, (f) S7 S8。
3.2.2。吸声性能的均匀混合纤维的组合

如图9(一个)和9 (c),吸声性能均匀混合的组合(S10和S12)优于单个纤维(S2)在1000赫兹到2500赫兹的频率范围。测试结果表明,darbha纤维(D)为个人纤维吸声低0.78安排但表现出卓越的声学属性结合R F和纤维。这证明了杂交会增加囊和NRC的纤维。从数据可以得出结论9(一个)和9 (b)没有显著差异在手指小米稻草纤维的吸声性能(F纤维)当单独使用,但结合D和R纤维表现出更好的囊和NRC的频率范围1000 Hz - 2500赫兹。这是成熟的实验研究也芦苇纤维(R),其结果显示,它表现出优越的吸声和F D纤维比个人纤维安排如图9 (b)和9 (c)临界频率范围的1000 Hz - 2500赫兹。然而,同质混合结合展品接受NRC值为0.90,0.91,和0.93 S10, S11和S12。

(一)
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图9
吸声性能的比较与个别纤维均匀混合纤维组合:(a)与S1和S2 S10, (b)与S1和S11 S3, (c) S12 S2和S3和(d) S10, S11和S12组合(S1、S2和S3)。此外,同质的吸声性能混合组合相媲美的堆叠杂交组合。
3.2.3。比较吸声性能的多层混合纤维组合与齐次混合纤维的组合

NRC被发现更多的同质(S10, S11和S12)组合的临界频率范围比他们个人纤维(S1, S2和S3)。如图10 (),S11 S4相比具有优良的吸收特性和S5。同样,S10和S12相比有更好的吸声特性(S6-S7和S8-S9)与其他组合,分别。这种情况由于更好的纤维和联锁声源发现沿着一个关键路径。最后,声音被逮捕或吸收。NRC的组合是列在表中2为了更好的清晰度。表3列出了统计数据表示NRC的增加百分比表的所有组合4。

(一)
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(b)
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(c)
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图10
比较吸声性能的多层混合纤维的组合与齐次混合组合:(a) S4和S11 S5, (b) S6和S7 S10和(c) S8和S12 S9。
表3
NRC对不同纤维的组合。
表4
统计数据分析:NRC增加百分比比较所有组合。

降噪系数(NRC)以前发表的文章相比,目前的工作更好地理解增加的吸声特性如图11。


图11
吸声性能比较现在的工作与之前发表的工作(6,26,34]。

4所示。结论

三种植物性天然纤维的吸声性能,手指小米草纤维(F), darbha纤维(D)、和成熟的芦苇纤维(R),调查研究。起初,纤维分别进行了研究,其次在层叠杂交组合,最后在同质的混合组合。单个纤维的囊值F D R与样品厚度的增加显著增加10毫米至20毫米和50毫米,也增加的一个气隙之间的10毫米纤维样品和样品持有人。此外,测试结果表明,纤维的类型和层叠排列纤维扮演了一个重要的角色在决定吸声性能(SAC和NRC)。Darbha纤维(D)表现出优越的吸声0.86委员会作为一个个体纤维安排。同时,darbha纤维添加时成熟的芦苇纤维在叠加和同质杂交组合表现出优越的吸声比其他组合的临界频率范围500 Hz - 2000赫兹。从这些研究,得出的结论是,darbha纤维将有助于提高吸声特性单独或混合的组合。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果都包含在这篇文章。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。

确认

这个项目是由研究人员支持项目RSP2021/405数量下,沙特国王大学,利雅得,沙特阿拉伯。