Metsämiesten Säätiö Foundation

Pro Gradu: Kuidun hienorakenteen vaikutus äänen absorptioon

keskiviikkona, 04.12.2019

Tutkimuksen tarkoituksena on tutkia vaikuttavatko kuidun fyysiset ja kemialliset ominaisuudet vaahtorainatun sellulevyn absorptiokykyyn. Tarkoituksena on löytää ominaisuuksia, jotka lisäävät äänen absorptiota. Selluista tutkittiin kuidunpituus ja leveys, kuidun ominaispinta-ala, kemiallinen koostumus sekä huokosten kokojakauma ja keskihalkaisija.

Absorptiolevyjä hyödynnetään julkisissa tiloissa parantamaan tilan akustisia ominaisuuksia ja vähentä-mään kaiuntaa. Absorptiolevyinä käytetään yleensä huokoisia materiaaleja kuten lasivillaa, mineraalivillaa tai polyuretaanilevyjä. Ne ovat kuitenkin yleensä ympäristölle haitallisia ja vaikeasti hävitettäviä. Sellua, vettä ja saippuaa vaahdottamalla eli vaahtorainaamalla saadaan muodostettua huokoinen ympäristöystä-vällinen kuitumateriaali, jonka äänen absorptiokyky on samaa luokaa kuin mineraalivillan.

Tutkimuksen raaka-aineina käytettiin lehti- ja havusulfaattisellua eri valkaisun vaiheista sekä liukosellua. Ominaisuuksiltaan erilaisia selluja oli yhteensä kahdeksan. Havuselluissa puulajina toimi mänty ja lehti-puuselluissa koivu. Näytteiden valmistuksessa käytettiin vaahtorainaus menetelmää, jossa sellua vaahdotettiin veden ja vaahdotusaineen kanssa. Vaahto asetettiin vettä läpäisevän metalliverkon päälle muottiin ja kuivattiin. Lopputuloksena oli kevyt ja huokoinen kuiduista muodostunut levy. Levyistä leikattiin näytteitä, joista mitattiin äänen absorptiokerroin impendanssiputken avulla.

Tutkimuksessa huomattiin, että näytteen tiheys vaikutti eniten absorptiokertoimeen. Näytteitä, joilla oli eri tiheys, oli vaikea vertailla. Keskimääräisesti, mitä suurempi oli näytteen tiheys, sitä korkeampi oli ab-sorptiokerroin. Havu- ja lehtiliukosellun absorptiokertoimet olivat kuitenkin korkeita näytteiden alhaisista tiheyksistä huolimatta. Tutkimuksen tulosten mukaan kuidun pituudella ja leveydellä, kemiallisella koostumuksella ja ominaispinta-alalla ei ole suurta merkitystä sellulevyn kykyyn absorboida ääntä. Liukoselluilla oli korkeimmat absorptio-kertoimet ja matalin tiheys. Nostamalla tiheyttä nousee liukosellun absorptiokerroin lasivillan bsorptiokertoimen tasolle tai sen yli.

Säätiön tuen avulla gradun tekijä on saanut arvokasta kokemusta uusien materiaalien tutkimisesta ja siihen liittyvistä testausmenetelmistä.

Lisätietoja:

Opiskelija Sara Mähönen, Helsingin yliopisto, sara.z.mahonen(a)helsinki.fi, puh. 0504075101