Materiale compozite fonoabsorbante, ecologice, fabricate din deșeuri textile reciclate și biopolimeri

Chiara Rubino

1 Departamentul de Inginerie Civilă și Arhitectură, Politecnico di Bari, via Orabona 4, I-70125 Bari, Italia; [email protected] (C.R.); [email protected] (S.L.); [email protected] (P.S.)

Marilés Bonet Aracil

2 Grup de investiții în industria textilă (GIITEX), Departamentul de inginerie textilă și hârtie, Universitat Politècnica de Valencia, 46022 Alcoy, Alicante, Spania; se.vpu.pxt@raobam (M.B.A.); se.vpu.pxt@apsigiaj (J.G.-P.); se.vpu.tenvpu@naromazm (M.Z.C.)

Jaime Gisbert-Payá

Stefania Liuzzi

1 Departamentul de Inginerie Civilă și Arhitectură, Politecnico di Bari, via Orabona 4, I-70125 Bari, Italia; [email protected] (C.R.); [email protected] (S.L.); [email protected] (P.S.)

Pietro Stefanizzi

1 Departamentul de Inginerie Civilă și Arhitectură, Politehnica din Bari, via Orabona 4, I-70125 Bari, Italia; [email protected] (C.R.); [email protected] (S.L.); [email protected] (P.S.)

Manuel Zamorano Cantó

Francesco Martellotta

1 Departamentul de Inginerie Civilă și Arhitectură, Politehnica din Bari, via Orabona 4, I-70125 Bari, Italia; [email protected] (C.R.); [email protected] (S.L.); [email protected] (P.S.)

Abstract

În ultimii ani, interesul pentru reutilizarea fibrelor reciclate ca materiale de construcție a crescut ca o consecință a capacității lor de a reduce producția de deșeuri și utilizarea resurselor virgine, profitând de potențialul pe care materialele fibroase îl pot oferi pentru a îmbunătăți termic și acustic confort. Panourile compozite, realizate din fibre reziduale de lână 100% și legate fie prin intermediul unei soluții de chitosan, cât și a unei soluții de gumă arabă, au fost testate și caracterizate în termeni de proprietăți acustice și non-acustice. Probele cu o grosime de 5 cm și valori diferite ale densității au fost făcute pentru a investiga influența rezistenței la curgere asupra performanței finale. Rezultatele experimentale au demonstrat că probele au o conductivitate termică cuprinsă între 0,049 și 0,060 W/(m K), comparabilă cu materialele de construcție convenționale. În mod similar, rezultatele acustice au fost foarte promițătoare, arătând coeficienți de absorbție care, pentru grosimea dată, au fost în general mai mari de 0,5 de la 500 Hz și mai mari de 0,9 de la 1 kHz. În cele din urmă, au fost analizate și efectele proprietăților non-acustice și ale decalajului de aer din spatele probelor asupra comportamentului acustic, demonstrând că acordul cu valorile de absorbție prezise de modelele empirice a fost, de asemenea, foarte bun.

1. Introducere

Materialele utilizate în industria construcțiilor pentru izolarea termică și controlul zgomotului sunt în principal compozite anorganice și sintetice, adică vată de sticlă, vată de piatră și polistiren. Aceste materiale, deși au valori scăzute ale conductivității termice și coeficienți ridicați de absorbție a sunetului, cauzează impacturi semnificative asupra mediului în timpul proceselor lor de producție [1] și pot afecta sănătatea umană în funcție de doza, dimensiunea și durabilitatea fibrelor [2]. Dimpotrivă, una dintre cele mai mari provocări pentru clădirile viitoare este de a garanta consumul scăzut de energie, păstrând confortul termic și acustic interior, prin utilizarea componentelor pe bază de bio capabile să asigure un mediu sănătos și durabil. Alegerea compozitelor de construcții netoxice, ecologice și reciclabile implică o atenție crescândă în testarea fibrelor naturale (vegetale/animale) sau deșeuri ca alternativă la cele minerale și sintetice [1].

Mulți cercetători au efectuat studii despre materiale inovatoare de construcție „verzi”. Eliminarea dificilă a agro-reziduurilor a stimulat interesul comunității de cercetare pentru posibila utilizare a deșeurilor agricole ca matrice fibroasă de compozite bio-bazate [3]. Mai mult, disponibilitatea largă a multor materiale naturale „locale” i-a încurajat pe mai mulți cercetători să-și studieze absorbția fonică și proprietățile de izolare termică. Astfel, frunze de măslin [4], in, cânepă [5], tulpină de bumbac [6], baloturi de paie [7], fibre kenaf [8], fibre de coc [9], paie de orez [10] și altele [11] ] au fost luate în considerare.