امکان ساخته عایق های آکوستیکی دو لایه از نخل خرما

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هییت علمی دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا بهبهان

2 دانشجوی ارشد دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا بهبهان

3 مدرس گروه صنایع چوب و کاغذ دانشگاه آزاد تهران

4 دانشگاه شهرکرد

5 عضو هییت علمی دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا

چکیده

سابقه تحقیق: قابلیت بافت های نرم گیاهی در بدام انداختن امواج نا خواسته (نوفه)، تمایل به جایگزینی منابع لیگنوسلولزی با عایق های ساخته شده از الیاف معدنی افزایش داده است. در کاربرد مواد لیگنوسلولزی، فاکتورهایی همچون ساختار متخلخل، فراوانی نسبی، تجدید پذیری و نداشتن خطر برای سلامتی موجودات زنده (برخلاف الیاف حاصل از پشم‌شیشه) بسیار اهمیت دارند. کمبود ماده اولیه در ایران برای تامین مواد مورد نیاز بخش صنعت، توجه را به منابع لیگنوسلولزی جدید در بخش هایی از ایران معطوف کرده است. از این رو در مطالعه حاضر، امکان استفاده از نخل خرما (Phoenix dactylifera) به عنوان یک ماده گیاهی فراوان در جنوب ایران، جهت کنترل و کاهش آلودگی صوتی مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش ها: از دو درخت نخل با قطرتقریبی 40 سانتی متر و از ارتفاع برابر سینه هرکدام یک دیسک با ضخامت 12 سانتی متر برش و سپس در دو جهت عمود بر هم و در فاصله بین مغز تا پوست، نمونه های مکعبی با ابعاد 2×12×12 سانتی متر برش داده شد. پس از برش نهایی، نمونه ها در نایلون قرار گرفته و تا زمان انجام آزمون در فریزر نگهداری شدند. قبل از انجام آزمون، مقطع نمونه ها با چسپ اپوکسی پوشانده و با یک برنامه ملایم چوب خشک کنی به رطوبت تعادل رسانده شدند. از هرکدام دیسک های آزمونی دایره ای شکل با قطر10 و 3 سانتیمتر تهیه گردید. نمونه ها به مدت دو هفته در فضای آزمایشگاه در رطوبت 65 درصد و دمای 20 درجه متعادل سازی شدند. هر دیسک با روکش های مقوایی با وزن پایه 130، 300 . 500 (gr/cm2) که از الیاف سطح تنه (کورتکس) و الیاف برگ نخل تهیه شده بود پوشانده شده و سپس با استفاده از لوله امواج ساکن، ضریب تضعیف موج در فاصله 125 تا 8000 هرتز اندازه گیری گردید.
یافته ها: نتایج نشان داد، که عایق های ساخته شده از نخل خرما قابلیت جذب صوت بالایی داشته و این قابلیت با استفاده از روکش مقوایی ساخته شده از الیاف تنه بهبود یافت. در فرکانس 2000 هرتز یک افت شدید در میزان جذب صوت مشاهده شد که برای جبران آن روکش مقوایی ساخته شده از الیاف سطح تنه با وزن پایه 130 (gr/cm2) و برای الیاف برگ، روکش مقوایی سنگین تر با زون پایه 500 (gr/cm2) مناسب بودند.
نتیجه گیری: میرایی بالای امواج در ساختار چوب نخل مربوطه به سختار ویژه آناتومی آن است. وجود دستجات آوندی در یک بافت نرم پارانشیمی، از چوب نخل یک عایق بسیار مناسب ساخته و استفاده از یک روکش مقوای ساخته شده از الیاف بخش های مختلف نخل، این قابلیت را در دامنه گسترده ای از فرکانس ها افزایش می دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Possibility of fabricating two-layer insulation boards from date palm

چکیده [English]

Background and aims: The capability of soft and fibrous tissues of plants to absorb noise; has been paid attention to be replaced with synthetic insolation boards. The use of lignocellulose materials has been widely considered because of some important factors like porous structure, high quantity availability, renewability as well as friendly environmental impacts (in contrast with fiber glasses). The lack of raw materials needed for industry also has diverted the attention to other new lignocellulose sources in Iran. So, in the present paper, the possibility of use of date palm (Phoenix dactylifera) as a leftover abundant source in south of Iran was studied in order to control and reduce acoustic pollutions.

Materials and methods: Two date palm trees with approximate diameters of 40 cm were freshly cut. Then, a disk with the average diameter of 12 cm was taken from every tree. The cubic experimental samples with dimensions of 12×12×2 were prepared from every disk and kept in plastic covers at freezing temperature. Before testing, cross section of samples were covered with epoxy adhesive and dried smoothly using a program. Finally the circular disks were prepared with two different diameters of 3 and 10 cm. To reach equilibrium moisture content, all samples were kept in a temperature-controlled room at 21°C and 65% relative humidity. Then disks were faced with two kinds of paperboards made with original date palm fibers (cortex and leaves fibers). Paperboards were provided in different basic weight of 130, 300 and 500 gr/cm2. Noise reduction coefficients (NRC) measurements were conducted on experimental samples in frequency range of 125 to 8000 (Hz) using impedance tube at the acoustic lab.
Results: The results showed that the insulation boards made from date palm had a high potential to absorb sound waves. In addition, their ability to dissipate acoustical waves were more pronounced when faced with a single layer of paperboard. A critical point was observed for NRC values at frequency of 2000 Hz. To compensate the given loss, applying a light paperboard (130 gr/cm2) of cortex fiber as well a heavy cover of leaves fiber (500 gr/cm2) could significantly increase NRC values.
Conclusion: The high damping capacity of date palm samples was due to its particular anatomical structure. The vascular bundles embedded in parenchyma tissue provided a soft and porous surface to trap sound waves. An additional improvement on NRC values were obtained while facing disk samples with a layer of paperboard from low to high frequency range.

کلیدواژه‌ها [English]

  • date palm
  • NRC
  • cortex fibers
  • leaf fibers
1. Abd AL-Rahman, L., Ishak Raja, R., Abdul Rahman, R., and Ibrahim, Z. 2012. Acoustic
properties of innovative material from date palm fiber, American Journal of Applied
Sciences, 9(9): 1390-1395.
2. Abdul Latif, H., Yahya, M.N., Zaman, H., Sambu, M., Ghazali, M.I., and Hatta, M.N.M.,
2016. The influence of physical properties and different percentage of the oil palm mesocarp
natural fiber, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 11(4): 2462-2466.
3. Aref, I.M., Nasser, R.A., Ali, I., AL.Mefarrej H.A., and AL.Zahrani S.M. 2013. Effects of
aqueous extraction on the performance and properties of polypropylene/ wood composites
from date palm midribs and Acacia tortilis wood, Journal of Reinforced Plastics composites,
32(7): 476-489.
4. Arenas, J.P., Rebolledo, J., Del Rey, R., and Alba, J. 2014. Sound absorption properties of
unbleached cellulose loose-fill insulation material, BioResources, 9(4): 6227-6240.
5. Bastos, L.P., de Melo, G.D.S.V., and Soeiro, N.S. 2012. Panels manufactured from vegetable
fibers: An alternative approach for controlling noises in indoor environments. Advances in
Acoustics and Vibration, 1-9.
6. Berardi, U., and Lannace, G. 2015. Acoustic characterization of natural fibers for sound
absorption applications. Building and Environment, 94: 840-852.
7. EL.Musly, H.I. 1997. The rediscovery of local raw materials: New opportunities for
developing countries. Industry Environment, 20(1-2): 17-20.
8. Elwaleed, A.K., Nikabdullah, N., Nor, M.G.M., Tahir, M.F.M., and Nuawi, M.Z. 2014. A
Preliminary Study on the Sound Absorption of Self-facing Date Palm Fibers, Applied
Mechanics and Materials, (565): 25-30.
9. Faustino, J., Pereira, L., Soares, S., Cruz, D., Paiva, A., Varum, H., Ferreira, J., Pinto, J.
2012. Impact sound insulation technique using corn cob particleboard. Construction and
Building Materials, 37: 153-159.
10. Fathi, L., Bahmani, M., Saadatnia, M.A., and Poursartip, L. 2017. An investigation on
anatomical and mechanical properties of vascular bundles in date palm (case study: Ahwaz
countryside), Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 8(1): 109-118. (in Persian)
11. Hegazy, S.S., and Aref, M.I. 2010. Suitability of some fast growing trees and date palm
fronds for particleboard productions, Forest Products Journal, 60(7/8): 599-604.
12. Hong, Z., L. Bo., and Jia, H. 2007. A novel composite sound absorber with recycled rubber
particles. Journal of Sound Vibration, 304: 400-406.
13. Khiari, R., Mauret, E., Belgacem and Mhenni, M.F. 2011. Tunasian date palm rachis used an
alternative source of fibers for papermaking applications. Bioresources, 6(1): 265-281.
14. Koizumi, T., Tsujiuchi, N., and Adachi, A. 2002. The development of sound absorbing
materials using natural bamboo fibers. High performance structures and composites, 4: 157-
166.
15. Jayamani, E., Hamdan, S., Kok Heng, S., Rahman, M.R., Bakri, B., Khusairy, M. 2016.
Acoustical, thermal, and morphological properties of zein reinforced oil palm empty fruit
bunch fiber bio‐composites. Journal of Applied Polymer Science 133.
16. Jun-Oh, Y., Kyoung-Woo, K., Kwan-Seop, Y., Jea-Min, Kim, K., and Myung-Jun, K. 2014.
Physical properties of cellulose sound absorbers produced using recycled paper,
Construction and Building Materials, (70): 494–500.
17. Nasser, R.N. 2014. An evaluation of the use of midribs from common date palm cultivars
grown in Saudi Arabia for energy production. Bio Resource, 9(3): 4343-4357.
18. Nasser, R.A., and AL.Mafarreg, H.A. 2011. Midribs of date palms as a raw material for
wood -cement composite industry in Saudi Arabia. World Applied Science Journal, 15(12):
1651-1658.
19. Sa’adon, S., and M.Rus, A.Z. 2015. Utilization of oil palm trunk as foam composite for
sound absorption, Jounal of Teknologi, 77(32): 75–82.
20. Secchi, S., Asdrubali, F., Cellai, G., Nannipieri, E., Rotili, A., and Vannucchi, I. 2015.
Experimental and environmental analysis of new sound absorbing and insulating elements in
recycled cardboard, Journal of building engineering, (5): 1-12.
21. Wang, C.N., and Torng, J.H. 2001. Experimental study of the absorption characteristics of
some porous fibrous materials. Applied Acoustics, 62: 447-459.
22. Yang, H.S., Kim, D.J., and Kim, H.J. 2003. Rice straw–wood particle composite for sound
absorbing wooden construction materials, Bioresource Technology, 86(2): 117-121.
23. Zhu, X., Kim, B.J., W, Q., and Wu, Q. 2014. Recent advances in the sound insulation
properties of bio-based materials, Bio resources, 9(1): 1764-1786.