比翱工程实验室丨树皮的吸声价值研究 - 落叶松树皮面板的声学特性

导读

木材加工工业的副产品树皮的应用潜力已经研究了70多年。树皮，作为一种可持续的原材料，可以替代木材或其他资源在建筑中的许多应用。本研究分析了树皮基面板的声学特性。在50至6400 Hz的频率范围内，研究了30 mm和60 mm厚度样品的粒度（4-11 mm和10-30 mm）、颗粒取向（平行和垂直）和密度（350-700 kg/m³）的作用。与粗颗粒相比，含有细颗粒的树皮基板材在吸声系数值方面表现出更好的性能。获得最佳吸声系数的最佳树皮板密度约为350 kg/m³。这些轻质面板在更高厚度下具有更好的吸声性能（尤其是在较低频率下）。降噪系数为0.5的样品含有平行方向的细颗粒，密度约为360 kg/m³。

研究创新

这是一项很有趣的研究：树皮有助于现代建筑理念- 使用对环境影响小、可回收比例高的材料，同时保持健康建筑的重要参数指标。本项研究比较了不同类型落叶松树皮基板的吸声系数随频率变化的情况，研究这些数值是否可与其他已建立的工业吸声材料相媲美，然后确定了树皮基板作为边界结构中使用元件的潜力，该元件可以很好的实现声学功能。

图文快览

表1: 由树皮制成的试样参数概述

表2: 树皮板制试样参数概述

表3: 测试商用隔声材料的参数概述

表4: 测试商用隔声材料的参数概述

 图1: 吸声系数测量装置方案

图2: 厚度为30 mm、粒径为4至11 mm的树皮板1、2、5和8的试样的吸声系数与频率的函数关系。

图3: 厚度为30 mm、粒径为10至30 mm的树皮板1、2、5和8的试样的吸声系数与频率的函数关系。

图4: 厚度为30 mm、粒级为4至11 mm的树皮板4、6、7和9的测试样本的吸声系数与频率的函数关系。

图5: 厚度为30 mm、粒级为10至30 mm的树皮板4、6、7和9的测试样本的吸声系数与频率的函数关系。

表5: 测试树皮板的降噪系数（NRC）（*由于结果不一致，对样本3进行了评分）。

图6: 所选材料的NRC值取决于测试材料的密度（A-聚苯乙烯基材料，B-典型隔音材料，C-纤维素基绝缘材料，D-树皮基板）。

图7: 比较稻草、石墨聚苯乙烯、纤维板和树皮8型吸声系数的频率依赖性。

总结

树皮板的最佳密度约为350 kg/m³，用于在结构中执行声学功能。该密度与树皮板的密度一致，以便在边界结构中正确执行隔热功能。临界密度上限为500 kg/m³。当密度超过500 kg/m³时，由于其固体结构(高密度和低孔隙率) ，并有足够的厚度，树皮基板表现为反射材料。混合树皮米花状树脂与脲醛树脂没有返回预期的结果，因此不可能推荐这种解决方案。

研究结果表明，细颗粒树皮基板在吸声系数值方面优于粗颗粒树皮基板。关键的发现是，尽管树皮基板的密度较高，但与谷物秸秆、密度稍高的纤维板和软木塞相比，树皮基板在吸声系数参数方面可以得到更好的评价。

结果表明，细颗粒（4～11 mm）和较低密度的吸声效果优于粗颗粒（10～30mm）的试样。由落叶松树皮颗粒和米花状混合物制成的板在通过变换函数法测定吸声系数时存在问题，因为各个板单元之间存在较大的气隙。

在60mm样品的情况下，形成了更多的峰值，并且第一个最大值移动到了比30mm样品更短的波长。最显著的吸声改善发生在2号和8号板的情况下。从NRC的角度来看，7号板的相同板是最好的。在厚度为60 mm时，这些材料达到吸声等级D。

在60毫米的样品中，形成了更多的峰值，并且第一个最大值移动到了比30mm样品更短的波长。最显著的吸声改善发生在吸声板2和8的情况。从NRC的角度来看，同一块板上的第七块板是最好的。厚度达到60毫米时，这些材料达到吸声等级D。

最佳样品2和8的吸声系数范围为0.5至1，频率高于750 Hz，厚度为60 mm。样品2的NRC值为0.4，样品8的NRC值甚至为0.5。样品7的NRC值为0.4。从该样品中可以看出，NRC值不能描述具有波动过程吸声系数的材料的完全正确特性。

与聚苯乙烯基材料相比，树皮板具有相对良好的吸收性能，与稻草性能类似。不过，树皮基复合材料的吸音能力远逊于纤维板或纺织材料。树皮基复合材料在保温层等应用方面的潜力值得进一步研究，因为对屋顶、地板或立面的机械稳定性的要求越来越高。新的应用可以包括边界结构，这些结构必须保持在规定的基准重量，同时保持空气隔音。

基于树皮的面板有助于现代建筑理念：使用低密度、低导热性、优异的热扩散性、高蓄热能力和高自然抗微生物和火灾的材料。

有必要考虑厚度大于50mm的树皮板作为具有在边界结构中执行声学功能的材料。厚度小于50 mm时，树皮单元的各层不重叠，且此类面板具有较大的气隙，因此不能作为有效的吸声体。

原文来源信息

Eugenia Mariana Tudor1，2，Marius Catalin Barbu1，2，Lubos Kristak3，Miroslav Nˇemec3，Tomáš Gergel4，Günther Kain1，Roman Réh 3

1. 萨尔茨堡应用科学大学林产品技术和土木结构建筑系

2. 布拉索夫特立尼凡亚大学家具设计与木材工程学院

3. 兹沃伦工业大学木材科学与技术学院

4. 斯洛伐克兹沃伦森林研究所国家森林中心

原文：Acoustic Properties of Larch Bark Panels

来源：Forests期刊2021, 12, 887

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