انواع جاذب متخلخل

انواع جاذب متخلخل

مقدمه

در مطلب انواع جاذب متخلخل قصد داریم شما را با انواع جاذب های متخلخل آشنا نماییم اما پیش از این اگر می خواهید در خصوص یک جاذب متخلخل بیشتر بدانید توصیه می کنیم که مطلب جاذب های متخلخل را مطالعه نمایید.

پشم معدنی و فوم

در این دسته از جاذب های متخلخل مواد بسیاری هستند که در تولید پشم های معدنی بکار می روند. در واقع پشم های معدنی همچون پشم شیشه از ماسه، سنگ بازالت، شیشه بازیافتی و غیره ساخته می شوند.

به این ترتیب که مواد خام در دماهای بالا ذوب می شوند و سپس تحت فرآیند های پیچیده ای تبدیل به رشته های پشمی کشیده می شوند [1].

الیاف پشم شیشه از مواد اولیه مشابه با شیشه معمولی تشکیل شده است: ماسه، سنگ آهک، خاکستر سودا و غیره. فرآیند تولید آن مشابه پشم سنگ یا بازالت است، اگرچه پشم سنگ و محصولات پشم بازالت سنگین‌تر هستند.

میزان ضریب جذب صوتی به دست آمده در پشم های معدنی به جهت گیری فیبرها، ابعاد فیبرها، چگالی محصول، و مقدار و ماهیت چسب استفاده شده ارتباط دارد.

قابل ذکر است که پشم های معدنی می توانند به شکل تخته های نیمه سفت باشد.

تخته فیبر معدنی فشرده اساس کاشی‌های سقفی جاذب در همه جا است که در شبکه‌های t-bar نصب می شوند.

همانطور که گفته شد عملکرد آکوستیکی پشم های معدنی می تواند با چگالی تغییر کند و برای چگالی های کم، عملکرد جذب در فرکانس های بالا را می توان کاهش داد.

پشم‌های معدنی ساخته شده توسط انسان نسبتا مقرون به صرفه هستند و می‌توان آن‌ها را تا حدی بازیافت کرد. پشم معدنی های اغلب به صورت لایه ای قرار می گیرد و به همین ترتیب ناهمسانگرد است. به همین دلیل، بسته به اینکه صدا موازی یا عمود بر الیاف باشد، ویژگی‌های صوتی متفاوت است.

نگرانی هایی در مورد اثرات درازمدت الیاف معدنی مصنوعی همچون پشم شیشه و پشم سنگ یا به عبارتی man-made mineral fibers (MMMF) بر سلامتی انسان وجود دارد، نگرانی هایی که به توسعه بازاری برای جاذب های غیر MMMF و بدون الیاف معدنی کمک کرده است.

MMMF ها به عنوان محرک شناخته شده اند که باعث تحریک پوست، چشم و دستگاه تنفسی فوقانی می شوند.

تلاش‌های تحقیقاتی زیادی در سرتاسر جهان به سمت طراحی آزمایش‌های آزمایشگاهی پیش‌بینی‌کننده سمیت بالقوه و سرطان‌زایی MMMFs انجام می‌شود.

نشان داده شده است که الیاف با قطر کوچک در حیوانات سرطان زا هستند، اما این نتایج را نمی توان مستقیماً به قرار گرفتن در معرض انسان تعمیم داد [2].

مؤسسه ملی ایمنی و بهداشت شغلی ایالات متحده (NIOSH) با توجه به عدم قطعیت در مورد شواهد علمی، اقدامات پیشگیرانه را توصیه می کند.

مطالعات اپیدمیولوژیک در سراسر اروپا در مورد کارگران درگیر در تولید MMMF ادامه دارد. تا به امروز، اینها هیچ مدرک روشنی برای سرطان زایی MMMFها در محل کار ارائه نکرده اند.

کشورهای عضو جامعه اروپا توافق کرده‌اند که برخی از اشکال MMMF (قطر کمتر از 6 میلی‌متر) باید به‌عنوان مواد سرطان‌زای دسته 3 بر اساس دستورالعمل مواد خطرناک طبقه‌بندی شوند . این مواد اگرچه به طور بالقوه سرطان زا است، اما در حال حاضر اعتقاد بر این است که در صورت در نظر گرفتن قرار گرفتن در معرض خطر آن اندک است. [3]

کمیته سرطان زایی در مواد غذایی، محصولات مصرفی و محیط زیست وزارت بهداشت بریتانیا داده های اپیدمیولوژیک از یک مطالعه شامل کارگران چندین کارخانه تولید کننده MMMF و داده های تجربی از مطالعات حیوانی طراحی شده برای ارزیابی پتانسیل سرطان زایی برخی از انواع MMMF را بررسی کرد [4] .

در مجموع، آنها به این نتیجه رسیدند که هیچ شواهد روشنی برای نشان دادن سرطان زایی MMMF وجود ندارد، اما با توجه به برخی عدم قطعیت ها، توصیه کردند که فرض کنیم قرار گرفتن در معرض زیاد ممکن است خطر سرطان ریه را در کارگران ایجاد کند، عاقلانه است.[4]

فوم ها می توانند ساختار سلولی باز یا بسته داشته باشند. با ساختارهای سلول باز، منافذ به هم پیوسته هستند و جذب صوتی قابل توجهی می تواند ایجاد شود.

از طرف دیگر ساختارهای سلول بسته اجازه عبور صدا را نمی دهند و بنابراین جذب نسبتاً کم است.

با این حال، می توان ساختارهای فوم بسته را در پایان ساخت سوراخ کرد و بنابراین با اتصال منافذ به یکدیگر، جذب متوسطی را فراهم کرد.

در نتیجه، بررسی اینکه فوم آکوستیک در جاهایی که نیاز به جذب است استفاده شود، مهم است. درجه حریق فوم های آکوستیک به ویژه زمانی که در ساختمان ها استفاده می شوند حتما باید بررسی شود.

مواد بازیافت شده

علاقه زیادی برای ساخت جاذب های صوتی از مواد بازیافتی وجود دارد، که می تواند پارچه بازیافتی، فلز، فوم، چوب، پلاستیک یا لاستیک باشد.

برای مثال، محققان بازیافت لاستیک ها را به عنوان جاذب های صوتی بررسی کرده اند [5].

امید این است که خواص ارتجاعی مواد همچنین لاستیک را قادر می سازد تا اثرات تصادفات را در صورت استفاده در موانع کنار جاده کاهش دهد.

مزایای دیگری که تایرها ارائه می دهند این است که می توانند رنگ شوند و بهتر از مواد الیافی استاندارد در محیط جادهها دوام بیاورند.

لاستیک ها به دانه های کوچک تقسیم می شود و سپس با یک چسب به هم می چسبند.

نکته کلیدی این است که باید از چسب کافی برای نگه داشتن گرانول ها بدون مسدود کردن منافذ هوا، که برای جذب بسیار مهم هستند، استفاده شود و اندازه و شکل دانه مناسب را به باید دست آورد.

برای مثال دیگری، سوئیفت و هوروشنکوف [6] نشان دادند که مخلوط‌های گرانوله‌شده شل از فوم ضایعاتی با اندازه ذرات کمتر از 5 میلی‌متر، می‌توانند در محیط‌های منسجم، الاستیک، متخلخل با نسبت بالایی از منافذ باز و به هم پیوسته و خواص جذب خوب فشرده شوند.

Pfretzschner قطر دانه های لاستیک را از 1.4 تا 7 میلی متر آزمایش کرد.

آنها دریافتند که برای ضخامت نمونه معین، ضریب جذب با کاهش قطر دانه ها افزایش می یابد. رفتار مواد دانه ای با مواد فیبری مانند پشم معدنی متفاوت است.

این تفاوت‌ها به این دلیل است که دانه‌ها متفاوت از الیاف در کنار هم قرار می‌گیرند، که معمولاً منجر به تخلخل کمتری برای مواد دانه‌ای در مقایسه با مواد فیبری می‌شود.

همانطور که در شکل1نشان داده شده است، از نظر جذب، فرکانس جذب برای مواد دانه ای بسیار ناهموارتر از مواد فیبری است. یک ضخامت بحرانی برای مواد دانه ای وجود دارد که فراتر از آن ضخامت اضافی باعث افزایش جذب نمی شود.
جذب پهنای باند برای نمونه های ضخیم از مواد دانه ای نشان داده شده در شکل 1 به حدود 0.8 محدود می شود، در حالی که با جاذب فیبری، مقدار به سمت یکپارچگی گرایش دارد.

شکل 1

در نتیجه، پشم معدنی اغلب جذب صوتی بهتری می‌دهد، اما مواد دانه‌ای بازیافتی ممکن است به دلایل دیگری مانند پایداری مطلوب باشند.
عملکرد جاذب بازیافتی را می توان با تشکیل گوه ها به جای تخته های مسطح بهبود بخشید.

پرده ها

پرده ها اساساً نوعی از جاذب متخلخل هستند.

اغلب اوقات، هرچه چین‌ها عمیق‌تر باشند، جذب بیشتر می‌شود [7]، زیرا این بدان معناست که مواد مقاوم‌تری وجود دارد، و ماده مقاومتی از پشتی صلب دورتر است، جایی که سرعت ذرات بیشتر است.

این در شکل 5.5 نشان داده شده است که در آن پرده یکسان تا پری متفاوت آویزان شده است.

همچنین می توان با آویزان کردن پرده از سطح سفت و سخت و قرار دادن مواد مقاوم در جایی که سرعت ذرات بالاتر است، جذب را افزایش داد و در نتیجه جذب بیشتری ایجاد کرد.

همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، افزایش چگالی مواد به طور کلی جذب تولید شده [8] را افزایش می دهد. ضمیمه A ضرایب جذب معمولی بیشتری را برای پرده ها ارائه می دهد، که نشان می دهد ضریب جذب بسته به نوع پرده و نصب بسیار متفاوت است.

شکل 2

فرش ها

فرش ها معمولاً بخش بزرگی از جذب فرکانس بالای موجود در اتاق را انجام می دهند.
میزان جذب ایجاد شده بستگی به نوع فرش و زیرانداز مورد استفاده دارد [7، 9]. در اصل، فرش یک جاذب متخلخل است. در فرکانس های پایین جذب کمی دارد، اما در فرکانس های بالا جذب قابل توجهی دارد.

اگر لایه زیرین سلول باز باشد، وجود آن ضخامت لایه جاذب را افزایش می دهد و بنابراین جذب ایجاد شده را افزایش می دهد.
برخی از انواع زیرسازیها از نوع سلول باز هستند، مانند موهای نمدی قدیمی، لاستیک ها و فوم.
اورست اشاره می کند [9] که ضرایب جذب گزارش شده برای فرش به طور قابل توجهی بین انتشارات مختلف متفاوت است.
تغییر در ضرایب جذب در فرش ها به صورت حداقل، میانگین و حداکثر یافت شده در شکل 3 نشان داده شده است.

گچ های جاذب صوت

آکوستیست‌ها مدت‌هاست که به دنبال پوششی جذب‌کننده، صاف، بدون درز و بادوام بوده‌اند تا نیازهای زیبایی‌شناختی معماران و طراحان داخلی را برآورده کنند.
معماران اغلب ترجیح می دهند که برخورد صوتی آنها پنهان باشد.

گچ های جاذب صوت از این دست مواد هستند ، امولسیون اختصاصی از ذرات معدنی کروی است که یک غشای ریز متخلخل را برای استفاده در بالای پشم معدنی تشکیل می دهد.

ترفند این است که گچ را به گونه ای فرموله کنید و به کار ببرید که ساختار دارای منافذ باز باشد تا انرژی صوتی به پشم معدنی برسد.

این امر با استفاده از گرانول های کروی شکل که به طور طبیعی ساختاری باز تشکیل می دهند و منافذ را مسدود نمی کند به دست می آید.

ترکیبی از لایه ها اعمال می شود که اندازه گرانول با هر لایه کاهش می یابد. شکل 4 این ساختار را نشان می دهد.

گرانول های لایه بالایی آنقدر کوچک هستند که ظاهری یک سطح صاف و بدون درز معمولی گچ کاری شده را ایجاد می کنند.

در واقع، لایه رویی سطح را کمی آب بندی می کند و مانند یک غشای نازک عمل می کند. همانطور که انتظار می رود این امر جذب فرکانس پایین اضافی ایجاد می کند، اما به قیمت از دست دادن کمی جذب در فرکانس های بالا، البته در مقایسه با پشم معدنی.

ضریب جذب برای سیستم گچ جاذب صوت در شکل 6 برای دو ضخامت مختلف نشان داده شده است.

ایراد اصلی این سیستم این است که اجرای آن کند است و باید در محل اجرا شود، که می تواند در پروژه های ساختمانی در زمانی که زمان اتمام بسیار کوتاه باشد مشکل ساز شود.[10]

مراجع

1.  F. P. Mechel, Formulas of Acoustics, Springer, Section G (2002).

2.  National Institute of Occupational Safety and Health, Criteria for a Recommended Standard: Occupational Exposure to Fibrous Glass, DHHS (NIOSH) Publication No. 77–152 (1977).

3.  European Commission Directive 97/69/EC.

4.  http://www.hse.gov.uk/lau/lacs/37-3. htm#appendix.

5.  J. Pfretzschner, Rubber Crumb as Granular Absorptive Acoustic Material, Forum Acusticum, Sevilla, MAT-01-005-IP (2002).

6. M. J. Swift and K. V. Horoshenkov, Acoustic Properties of Recycled Granular Foams, Euronoise (2001).

7. C. M. Harris (ed.), Handbook of Noise Control, 2nd ed, McGraw-Hill (1991).

8. L. L. Beranek, Acoustics, McGraw-Hill (1954).

9. F. A. Everest, Master Handbook of Acoustics, 4th ed, McGraw-Hill (2001).

10. Cox, Trevor, and Peter d’Antonio. Acoustic absorbers and diffusers: theory, design, and application. CRC Press, 2016.