طراحی و ساخت جاذب صوتی پلیمری پلی یورتان تقویت شده با الیاف پشم سنگ و ارزیابی کارایی آکوستیکی آن
Design and synthesis of polyurethane polymer foam reinforced with rock wool fibers and Analysis of its Acoustic Properties
مجریان: غلامرضا مرادی
خلاصه روش اجرا: این پژوهش مطالعه ای توصیفی- تحلیلی از نوع کاربردی می باشد. با کمک طرح آزمایشی(Experimental Design) تعداد مولفه های موثر در ساخت و طراحی جاذبهای صوتی هیبریدی بررسی و محاسبه خواهد شد. داده های حاصل طرح آزمایش با کمک نرم افزارهای تحلیل دادهها و شبیه سازی تجزیه و تحلیل و بحث خواهد شد. در مرحله اول فوم PU خالص از واکنش دو جزء A و B شامل واکنش ایزوسیانات و پلی ال و سایر افزودنی ها به روش فوم سازی رشد آزاد سنتز شده و ضریب جذب صوت آن با استفاده از دستگاه امپدانس تیوب دو میکروفونی اندازه گیری می شود. درمرحله دوم با اضافه کردن الیاف پشم سنگ در درصدهای وزنی مختلف به فوم PU ، فوم پلیمری PU تقویت شده با الیاف پشم سنگ سنتز می شود. مطالعات میکروسکوپی ریزساختاری و بررسی میزان و نحوه پراکنش الیاف با SEM و دانسیته سطحی فوم های پلیمری با متد اشباع سیال تعیین خواهد شد. همچنین از دستگاه مقاومت نشتی و دستگاه امپدانس تیوب دومیکروفنی به ترتیب برای آزمون نشتی و ضریب جذب صوت استفاده خواهد شد. از روش بهینه سازی لاگرانژ و با استفاده از نرم افزارهای Matlab و Gams جهت تعیین ماکزیمم مقدار جذب صوتی استفاده خواهد شد.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 65489 |
| عنوان فارسی طرح | طراحی و ساخت جاذب صوتی پلیمری پلی یورتان تقویت شده با الیاف پشم سنگ و ارزیابی کارایی آکوستیکی آن |
| عنوان لاتین طرح | Design and synthesis of polyurethane polymer foam reinforced with rock wool fibers and Analysis of its Acoustic Properties |
| نوع طرح | طرح - پایان نامه |
| اولویت طرح | حذف و کنترل آلودگیهای نوپدید از محیط |
| نوع مطالعه | مطالعات علوم پایه (Experimental) |
| تحقیق در نظام سلامت | بلی |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | بله |
| مقطع پایان نامه | کارشناسی ارشد |
| مدت اجرا - ماه | 12 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | امروزه استفاده از جاذب های صوت یکی از روش های رایج کنترل مهندسی صوت می باشد. در ایــران بــه دلیــل عــدم اطلاع رسانی در خصوص ویژگی های جذب صوت مواد، اطلاعــات قابــل اطمینانــی در مورد اســتفاده از مــواد و مصالــح بــا خصوصیــات جــذب صوتــی بــرای کاهــش صــدای داخــل اماکــن صنعتــی و غیــرصنعتــی ندارنــد. جاذب های صوتی سنتی مانند الیاف پشم سنگ با داشتن خواصی مانند مقاومت حرارتی بالا نسبت به الیاف معدنی دیگر، دانسیته بالا و مناسب برای عایق کردن صوت، نفوذناپذیر در مقابل رطوبت، هزینه پایین و خاصیت جذب صوت بالا به عنوان عایق حرارتی و صوتی استفاده می شود. استفاده از این ترکیبات دارای معایبی که شامل: ایجاد حساسیت پوستی و آسیب به سیستم تنفسی، خاصیت پخش شوندگی سریع و آسان در محیط کار، بروز آلودگی هوای محیط کار در کارخانجات تولیدکننده بخاطر وجود اکسیدهای فلزی مضر نظیر B2O3 ،AL2O3 ،SiO2 ،MgO ،CaO و TiO2 ، درصد جذب رطوبت بالا، ایجاد فشردگی بیش از حد و ثابت نبودن خاصیت جذب صوتی می باشد. که استفاده از این ترکیبات را با محدودیت روبرو کرده است. پلی یورتان (PU) از جمله ترکیبات پلیمری است که از واکنش بین پلی ال و ایزوسیانات تشکیل می شود. از جمله ویژگی های این ترکیب شامل: قابلیت ارائه فرمول بندی متنوع با توجه به کاربرد مورد نیاز (به دلیل تنوع مواد اولیه)، طول عمر و ماندگاری نسبتا زیاد، خواص مکانیکی عالی، قابلیت اعمال مستقیم روی تمام سطوح از جمله آسفالت، کاشی، بتن، فلز، پلاستیک و چوب، پخت سریع، آسان و کامل در دمای محیط، قابلیت تزریق و قالب گیری، برش و شکل گیری به انواع و اشکال مختلف و قابلیت بازیافت اسفنج های PU و بازاستفاده از آنها می باشد که در کنترل صدای اتاق، صدای استودیو، اتومبیل و کنترل سایر آلودگی های صوتی نقش مهمی را ایفا میکنند. ازاین رو یکی از بهترین مواد در تهیه عایق های صوت به شمار می رود. برای تقویت ضریب جذب صوت عایقهای سنتی(الیاف پشمسنگ ) و همچنین پوشش دادن محدودیت های استفاده از آنها، این مواد را با مواد پلیمری ترکیب می کنند. بدین صورت که الیاف پشم سنگ را با ترکیبات پلیمری پلی یورتان ترکیب کرده که موجب افزایش ضریب جذب صوت و همچنین پوشش دادن معایب الیاف پشم سنگ می شود. که از نوآوری های این مطالعه محسوب می شود. |
| اهداف اختصاصی | تعیین ارتباط بین ضریب جذب صوت در فوم PU خالص و فوم PU تقویت شده با پشم ‏سنگ -تعیین میانگین ضریب جذب صوت در کامپوزیت فوم PU (تقویت شده با الیاف پشم ‏سنگ) در وزن ‏های مختلف پشم ‏سنگ در محدوده ‏های فرکانسی مورد نظر -تعیین میانگین ضریب جذب صوت در کامپوزیت فوم PU (تقویت شده با الیاف پشم ‏سنگ) در ضخامت‏ های مختلف در محدوده ‏های فرکانسی مورد نظر -تعیین رابطه میان دانسیته کامپوزیت فوم PU (تقویت شده با الیاف پشم ‏سنگ) و ضریب جذب صوت در محدوده ‏های فرکانسی مورد نظر -تعیین رابطه میان مورفولوژی سلولی (تخلخل) کامپوزیت فوم PU (تقویت شده با الیاف پشم سنگ) و ضریب جذب صوت در محدوده‏ های فرکانسی مورد نظر -تعیین مقاومت نشتی جریان هوا در فوم‏ های پلیمری PU سنتزی(PU خالص و PU تقویت شده با الیاف پشم سنگ) با استفاده از آزمون flow resistivity method -تعیین بیشترین ضریب جذب صوت در نمونه ‏های سنتزی کامپوزیت فوم PU (تقویت شده با الیاف پشم‏ سنگ) در محدوده ‏های فرکانسی بر پایه مدل ریاضی لاگرانژ |
| چکیده انگلیسی طرح | This research is a descriptive analytical study of applied type. that will be review and calculated with the help of experimental design on number of effective components in design and constructin hybrid sound absorbers. the data from the pilot project will be analyzed and discussed with the help of data analysis and simulation software. In the first stage, pure polyurethane(pu) is synthesized from the of reaction of two components A and B includes the reaction of isocyanates and polyls and other additives by free growth foaming method and its sound absortion cofficient is measured by a two-microphone impedance device. in the second stage, pu polymer foam reinforced with rock fibers is synthesised by adding rock wool fibers in different weight percentages to pu foam. Microscopic studies of microstructures and the extent and distribution of fibers will be performed with SEM. The surface density of polymer foams will be determined by the fluid saturation method. A leakage resistance device will also be used for the leak test. Langer optimization and simulation methodes will also be used to determine the maximum amount of sound absortion. |
| کلمات کلیدی | ضریب جذب صوت ( (Sound Absorption cofficient: نسبت انرژی صوتی تلف شده به انرژی منبع صداست.که مقدار آن از 1-0 متغیر است. در این مطالعه به منظور میزان موج صوتی به دام افتاده در برخورد با مانع است. امپدانس تیوب: دستگاهی برای اندازه گیری ضریب جذب صوت و افت انتقال می باشد از 2 لوله تشکیل شده که از برهم نهی موج ارسالی و موج حاصل از انعکاس صدا از انتهای لوله، انجام می شوند. در این مطالعه به منظور اندازه گیری ضریب جذب صوت استفاده می شود. الیاف پشم سنگ : یک عایق حرارتی و صوتی میباشد که با الیاف معدنی بوده و ماده اولیه تشکیل دهنده آن سنگ بازالت است. 97% کل محصول پشم سنگ را الیاف و 3 % باقیمانده را رزین و روغن های مورد نیاز برای فرم دهی الیاف متناسب با نوع محصول مورد نیاز می باشد. در این مطالعه به منظور تقویت ضریب جذب صوت، الیاف پشم سنگ در اندازههای یکسان با فوم PU ترکیب می شوند. پلیمر : از دو کلمه پلی (بسیار) و مر (قسمت، قطعه) که از اتصال تعداد زیادی مولکول کوچک تکراری (مونومر) تشکیل می شوند. پلیمر مورد نظر در این مطالعه پلی یورتان است. فوم پلی یورتان (PU) : پلیمری است که دارای پیوند یورتانی از طریق واکنش بین یک گروه ایزوسیانات و یک ترکیب دارای هیدروژن فعال مثل گروه هیدروکسیل تشکیل شده است. در این مطالعه از واکنش بین پلی ال و ایزوسیانات و سایر افزودنی ها تشکیل می شود. روش لاگرانژ(Lagrange method): یکی از قدرتمندترین روش های ریاضی در بهینه سازی برای یافتن بیشینه و کمینه موضعی یک یا چند تابع هدف متناسب با یک یا چند پذیره برابری (33). در این مطالعه ماکزیمم مقدار جذب صوتی برپایه محدوده فرکانسی و درصد وزنی پشم سنگ با استفاده از روش لاگرانژ بدست خواهد آمد. کامپوزیت: ترکیب شدن دو نوع پلیمر با همدیگر و یا ترکیب شدن یک پلیمر با افزودنی های دیگر(الیاف، ذرات نانو و...). در این مطالعه منظور ترکیب شدن الیاف پشم سنگ با فوم پلی یورتان است. جاذب صوتی پلیمری: مواد پلیمری که با جذب انرژی موج صوتی و تبدیل آن به گرما موجب کاهش موج صوتی عبوری از موانع و همچنین کاهش انعکاس صوت میشود. در این مطالعه جاذب صوتی پلیمری، فوم پلی یورتان است. که که عبور صوت از منبع و همچنین میزان صوت انعکاسی را کاهش می دهد. کارآیی آکوستیکی: ویژگی هایی از مواد که در میزان ضریب جذب صوت مواد موثر هستند. در این مطالعه تخلخل، مقاومت نشتی هوا و...مدنظر است. |
| ذینفعان نتایج طرح | صنعت و سیاست گذاران در زمینه کنترل صدا |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| غلامرضا مرادی | استاد راهنمای اول (آموزشی ) |
| عبدالرسول صفائیان | مشاور |
| بهزاد محمدی | دانشجوی مالک پایان نامه |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر استفاده از الیاف معدنی (پشم سنگ) منجر به بهبود خواص جذب صوت و کاهش صدا در محیط کار می شود.متن خبر صدا یکی از عوامل استرس زای محیط های شغلی و مسکونی می باشد. چنان که در منابع علمی مختلف در خصوص بررسی و ارزیابی اثرات سوء و ارزیابی علائم و عوارض ابجکتیو و سوبجکتیو آن بر شاغلین مطالعات زیادی انجام شده است. نتایج حاکی از آن است که صدا می تواند علاوه بر آسیب های شنوایی، باعث مشکلات روحی و روانی و افزایش فشار خون شود.
با عنایت به مطالب ذکر شده و به منظور پیشگیری از بروز مشکلات ناشی از مواجهه با صداهای صنعتی و غیر صنعتی ، طراحی روش های مختلف کنترل و حذف صدا امری بسیار ضرروی به نظر می رسد. در حال حاضر در کشور از عایق های حرارتی از قبیل پشم سنگ و پشم شیشه به عنوان جاذب صوت استفاده می شود که دارای عوارض و معایب مختلفی می باشد. از این رو با توجه به موارد یاد شده و با هدف ساخت جاذب صوتی بر پایه مواد پلیمری ، از جاذب پلیمری پلی یورتان متخلخل همراه با پشم سنگ اصلاح شده جهت بهبود خواص جذب صوتی و مکانیکی در این مطالعه استفاده شد. پشم سنگ اصلاح شده در جاذب پلیمری پلی یورتان علاوه بر افزایش ضریب جذب صوت منجر به افزایش خواص حرارتی و مکانیکی گردید. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
