Lujitemuovirakenteinen meluaita

Abstract

Diplomityön tavoitteena on selvittää, voiko muissa prosesseissa syntyvää lujitemuovijätettä hyödyntää ääntä absorboivan meluaidan sisämateriaalina. Lisäksi selvitetään, mitä muita vaatimuksia meluaidalle on asetettu ja voidaanko nämä vaatimukset toteuttaa käyttämällä lujitemuovia. Meluaitoja on kahdenlaisia, ääntä heijastavia ja absorboivia. Riippumatta siitä, millainen meluaidan toimintaperiaate on, sillä on oltava riittävät lujuusominaisuudet esimerkiksi tuuli- ja lumikuorman, kivien iskujen ja aidan oman painon kestämiseksi. Muita vaatimuksia ovat esimerkiksi riittävä tulenkestävyys, aitaan sijoitettavat hätäuloskäynnit, ympäristönäkökohdat, valon heijastuminen sekä huollon ja korjausten helppous. Äänen eristävyyden tulisi olla vähintään 20 – 25 dB sekä ääntä absorboivilla aidoilla absorptiokyvyn vähintään 8 dB, jotta aitaa voi markkinoida ääntä absorboivana. Yleisimmät meluaidoissa käytetyt materiaalit ovat puu, betoni ja kivi. Ääntä absorboivat aidat ovat usein kasettirakenteisia, joissa metallista valmistetun kasettirakenteen tien puoleinen sivu on rei’itetty ja kasetin sisällä on ääntä absorboivaa materiaalia. Ääntä absorboivat materiaalit voidaan luokitella kuitumaisiin, solukkoisiin ja rakeisiin. Parametrit, jotka parantavat materiaalin absorptiokykyä, ovat suurempi ilman virtausvastus (aina virtausvastuksen arvoon 1000 asti), suurempi huokoisuuden arvo, mutkitteleva rakenne, pienempi kuitupaksuus ja pienempi raekoko. Tiheämpi rakenne on parempi korkeilla taajuuksilla, hieman avoimempi rakenne matalilla taajuuksilla. Näytepaksuus vaikuttaa etenkin matalilla taajuuksilla, sillä paksumpi materiaali absorboi ääntä paremmin. Tässä työssä valmistettiin 11 erilaista näytettä perustuen yllä mainittuihin parametreihin. Osa näytteistä valmistettiin murskatusta ja rouhitusta lujitemuovilevystä (rakeinen materiaali) ja osa kuitujätteestä (kuitumainen rakenne). Näiden näytteiden absorptiokyky mitattiin käyttämällä impedanssiputkea. Tulosten ja näytteiden valmistusprosessin pohjalta valmistettiin vielä kolme uutta näytettä. Näissä lujitemuovimurske oli hieman pienempää ja kokoamisvaiheessa käytettiin vähemmän hartsia, jotta partikkelien repaleiset reunat jäivät hyvin esille. Yhteen näytteistä lisättiin rakeiden sekaan myös lasikuituja. Materiaalien absorptiokyky mitattiin impedanssiputkella. Tulosten perusteella todettiin, että lujitemuovimursketta ei ole järkevää käyttää meluaidan ääntä absorboivana sisämateriaalina, sillä vertailumateriaalina käytetty polyuretaanivaahto oli selkeästi paremmin ääntä absorboivaa. Murskemateriaali voi kuitenkin olla potentiaalinen tutkimusaihe äänen absorption osalta, jos rouhetta on mahdollista valmistaa kustannustehokkaasti pienemmäksi. Muuten komposiittien käyttö meluaidoissa on mahdollista, kunhan lujuus- ja muut ominaisuudet ovat riittävät. Lujitemuovin avulla voidaan saavuttaa myös parempi korroosion- ja kosteudenkesto kuin perinteisillä materiaaleilla, jolloin käyttöikä nousee. Komposiitit ovat kevyitä, joten kuljetus- ja pystytyskustannukset alenevat ja aidan pystytys on helpompaa. Lisäksi lujitemuovi antaa uusia mahdollisuuksia meluaidan muotoilun ja ulkonäön suunnitteluun.