废旧轮胎纺织纤维的吸声性能评价与分析

阅读者：杨晓川

【核心内容】

    在欧洲，每年大约有260万吨废弃轮胎，而约有32万吨回收轮胎纺织纤维（RTTF）可以被回收利用。这些纺织纤维废料在用作吸声材料时具有很大的潜力。

    声波传递到一个物体表面时，往往会被吸收或者反射掉。吸声系数是指吸收能量与入射能量的比值，可以用来表示吸声材料吸声性能的好坏。

    不同的吸声材料根据它吸收声波的能力进行分类。一种好的吸声材料，往往可以吸收和传输更多的声波能量，而不是反射能量。影响材料吸声的主要影响因素有：材料的厚度、密度、孔隙率等。

    材料厚度越厚对低频波长较长的声波具有良好的吸收效果，对于频率高于2000Hz的声波影响不显著，且材料的厚度至少为声波波长的1/4。

    当入射声波与反射波处于同一相位时，会出现重合倾斜现象，即材料振动频率与入射声波频率的一致。随着纤维尺寸的减小，纤维之间的气流增加，摩擦也增加。也就是说，颗粒越细，吸声效果越好，而不是越粗糙。

    声波与空隙中的空气分子相互作用而失去能量，孔径越小，吸声越好。在声波的高频段，较大的间隙对吸收没有显著的影响。

    实验使用阻抗管对三种材料：岩棉（RW）、玻璃棉（GW）（常规）和RTTF（非常规）的吸声性能进行测试，其中RTTF经过机械处理（粉碎、纯化）后进一步细分为原RTTF、纯丝RTTF、纯化RTTF。

    通过阻抗管的直径可以确定吸声系数的频率范围。获取实验结果时用到的计算公式如下：

      H_I=e^(-jk₀s)

    式中，H_I是入射波传递函数，k₀为空气中的波数，s是话筒之间的距离。

      H_R=e^(jk₀s)

    式中，H_R是入射波传递函数。

      R=(H₁₂-H_I)/(H_R-H₁₂ ) e^(2jk₀x₁)

    式中，R为声音反射系数，ｘ₁为1号麦克风与样品之间的距离。

    就岩棉和玻璃棉而言，在250Hz的情况下两者吸声效果基本一致，但随着声波频率的增大，岩棉的吸声效果要明显好于玻璃棉，这是由于RW的密度高于GW的原因，对于纤维材料来说，材料密度对吸声性能的影响其较大的作用。

    对于RTTF材料来说，在中频段，未经处理的RTTF的吸声效果最好，其次为纯丝RTTF，最后是纯化RTTF，这是由于机械处理后使得材料的密度降低了，然而三者的吸声效果差别不大，但较GW和RW材料都要好。

【个人感受】
    作者利用阻抗管设计实验，对比了岩棉、玻璃棉以及三种经过不同处理方法处理的回收轮胎纺织纤维，对比发现回收利用轮胎废料也可以很好的运用到噪音控制工程。其中材料的密度对吸声效果的影响是最显著的。环保行业更应该多对废物进行研究，加以回收利用。

【参考文献】

Ruickij R , Astrauskas T , Valtere S , et al. Sound Absorption Properties Evaluation and Analysis of Recycled Tyre Textile Fibre Waste[J]. Environmental and Climate Technologies, 2020, 24(3):318-328.