توصيفگر ها :
الياف بازيافتي پلياستر , پرك پلياستر , جذب صوت , عايق حرارتي , پانلهاي تركيبي پايدار
چكيده فارسي :
افزايش روزافزون مصرف پلاستيكهاي يكبارمصرف و بهويژه بطريهاي پلياتيلن ترفتالات (PET)، يكي از چالشهاي مهم زيستمحيطي در جهان معاصر به شمار ميرود. دفع نامناسب اين ضايعات موجب انباشت گسترده در محيطهاي طبيعي و ايجاد آسيبهاي جدي به اكوسيستمها ميشود. از سوي ديگر، همزمان با رشد شهرنشيني و صنعتيشدن، نياز به مصالح ساختماني كارآمد با قابليت عايقبندي صوتي و حرارتي بيش از پيش احساس ميشود. در اين راستا، استفاده از مواد بازيافتي بهعنوان جايگزيني پايدار براي مواد اوليه متداول، ميتواند علاوه بر كاهش اثرات منفي زيستمحيطي، منجر به توليد محصولات چندمنظوره و اقتصادي گردد. پژوهش حاضر با هدف بررسي همزمان ويژگيهاي آكوستيكي و حرارتي پانلهاي ساختهشده از پرك و الياف بازيافتي پلياستر حاصل از بطريهاي PET انجام گرفت؛ موضوعي كه تاكنون در تحقيقات پيشين يا بهطور مستقل مطالعه شده بود و يا به تركيب اين دو نوع ماده پرداخته نشده بود. در اين تحقيق، سه گروه نمونه شامل پانلهاي اليافي، پانلهاي پركي و پانلهاي تركيبي الياف-پرك طراحي و توليد شدند. ضخامت نمونهها در چهار سطح (10، 20، 30 و 40 ميليمتر) و چگالي در چهار سطح (100، 180، 260 و 340 كيلوگرم بر مترمكعب) تغيير داده شد تا اثر اين پارامترها بر خصوصيات آكوستيكي و حرارتي مورد بررسي قرار گيرد. آزمون جذب صوت با استفاده از لوله امپدانس دو ميكروفونه مطابق با استاندارد ASTM E1050 انجام شد و هدايت حرارتي و مقاومت حرارتي نيز با روش صفحه داغ محافظتشده اندازهگيري گرديد. نتايج آكوستيكي نشان داد كه افزايش ضخامت در تمامي نمونهها بهطور كلي موجب ارتقاي ميانگين ضريب جذب صوت( SAA) ميشود. در ضخامتهاي بالا (30 و 40 ميليمتر)، نمونههاي با چگالي متوسط (180 و 260 كيلوگرم بر مترمكعب) بهترين عملكرد را ارائه دادند، در حاليكه در ضخامتهاي كم (10 و 20 ميليمتر) افزايش چگالي تأثير مثبت داشت. پانلهاي ساختهشده صرفاً از پرك عملكرد ضعيفتري نسبت به نمونههاي اليافي نشان دادند. در نمونههاي تركيبي، ترتيب قرارگيري لايهها نقش تعيينكننده داشت. در چگاليهاي پايين، ورود صوت از سمت الياف جذب بيشتري ايجاد كرد، اما در چگاليهاي بالا، برخورد صوت از سمت پرك كارايي بيشتري به همراه داشت. از نظر حرارتي، افزايش ضخامت تأثيري بر ضريب هدايت حرارتي مؤثر نشان نداد وليكن موجب افزايش مقاومت حرارتي گرديد. نمونههاي با چگالي پايين به دليل داشتن تخلخل بيشتر و حبس هواي فراوانتر، عملكرد حرارتي مطلوبتري داشتند. در مقابل، افزايش چگالي موجب رشد ضريب هدايت حرارتي مؤثر شد. نمونههاي تركيبي با لايه اليافي ضخيمتر (30 ميليمتر) و لايه پركي نازكتر (10 ميليمتر) بهترين رفتار حرارتي را ارائه كردند، در حالي كه ساختارهاي معكوس (لايه اليافي نازك و پرك ضخيم) كارايي كمتري داشتند. بهطور كلي، اين پژوهش نشان داد كه پانلهاي ساختهشده از ضايعات PET ميتوانند همزمان خصوصيات آكوستيكي و حرارتي قابل قبولي ارائه دهند، به شرط آنكه ضخامت، چگالي و ترتيب لايهها بهصورت بهينه انتخاب شوند. بهينهترين شرايط آكوستيكي در نمونههاي اليافي با ضخامت 40 ميليمتر و چگالي 180 كيلوگرم بر مترمكعب به دست آمد كه ميانگين ضريب جذب صوت بالاتر از 64/0 داشتند. از نظر حرارتي نيز بهترين عملكرد مربوط به نمونههاي با ضخامت بيشتر و چگالي پايينتر (ضريب هدايت حرارتي مؤثر 0315/0 وات بر متر كلوين) بود. نوآوري اصلي اين تحقيق در بررسي همزمان دو ويژگي آكوستيكي و حرارتي در پانلهاي اليافي، پركي و تركيبي حاصل از ضايعات PET نهفته است. نتايج اين پژوهش علاوه بر غناي علمي، از نظر كاربردي نيز ارزشمند است و ميتواند زمينهساز توسعه مصالح ساختماني پايدار، كاهش ضايعات پلاستيكي، ارتقاي بهرهوري انرژي و بهبود آسايش حرارتي و صوتي در فضاهاي مسكوني و كاري باشد.
چكيده انگليسي :
The increasing consumption of single-use plastics, particularly polyethylene terephthalate (PET) bottles, has become one of the most pressing environmental challenges of the modern era. Improper disposal of such waste leads to large-scale accumulation in natural environments and causes severe damage to ecosystems. At the same time, rapid urbanization and industrialization have created a growing demand for building materials with efficient thermal and acoustic insulation properties. In this context, the use of recycled materials as sustainable alternatives to conventional raw materials can not only mitigate negative environmental impacts but also enable the production of multifunctional and cost-effective products. The present study was conducted with the aim of simultaneously evaluating the acoustic and thermal properties of panels fabricated from PET flakes and recycled polyester fibers derived from post-consumer bottles. To date, previous research has typically examined these materials separately, and little attention has been given to hybrid systems combining both forms. In this research, three groups of samples were designed and produced: fiber-based panels, flake-based panels, and hybrid fiber–flake panels. The specimens were prepared at four thickness levels (10, 20, 30, and 40 mm) and four density levels (100, 180, 260, and 340 kg/m³) in order to investigate the effects of these parameters on acoustic and thermal performance. Acoustic absorption was measured using a two-microphone impedance tube in accordance with ASTM E1050, while thermal conductivity and thermal resistance were determined using the guarded hot plate method. The acoustic results demonstrated that increasing thickness generally improved the average sound absorption coefficient (SAA) across all samples. For thicker panels (30 and 40 mm), medium-density specimens (180 and 260 kg/m³) provided the best performance, whereas for thinner panels (10 and 20 mm), increasing density enhanced absorption. Panels produced solely from PET flakes exhibited weaker acoustic performance compared to fiber-based panels. In hybrid samples, the sequence of layer orientation played a decisive role: at lower densities, sound incidence on the fiber layer resulted in higher absorption, whereas at higher densities, incidence on the flake layer yielded superior performance. From a thermal perspective, increasing thickness did not noticeably affect the effective thermal conductivity but significantly enhanced thermal resistance. Low-density samples showed superior thermal insulation due to their higher porosity and increased air entrapment, while increasing density led to higher thermal conductivity as a result of reduced porosity and increased solid-phase conduction. Hybrid samples with a thicker fiber layer (30 mm) and thinner flake layer (10 mm) demonstrated the best thermal performance, whereas the inverse configuration (thin fiber layer and thick flake layer) exhibited inferior performance. Overall, this study revealed that panels made from recycled PET waste can simultaneously deliver acceptable acoustic and thermal properties, provided that thickness, density, and layer orientation are optimally selected. The best acoustic performance was achieved in fiber panels with a thickness of 40 mm and a density of 180 kg/m³, yielding an average sound absorption coefficient above 0.64. The best thermal performance corresponded to thicker, low-density samples, which exhibited a minimum effective thermal conductivity of 0.0315 W/m·K. The principal novelty of this research lies in the simultaneous evaluation of both acoustic and thermal properties in fiber-based, flake-based, and hybrid panels produced from recycled PET waste.