Визначення взаємозв'язків між структурою та властивостями біокомпозитів з переробленого пінополістиролу та кокосового волокна для акустичних застосувань

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.364889

Ключові слова:

відходи пінополістиролу, кокосові волокна, полімерні композити, звукопоглинання, властивості на згин

Анотація

Об'єктом цього дослідження є екологічно чисті акустичні панелі для використання в будівництві, що забезпечують шумоізоляцію та звукоізоляцію. Масштабне виробництво відходів пінополістиролу (EPS) створює значну екологічну проблему через його стійкість до природного розкладання. Перероблений пінополістирол (ППС), армований кокосовими волокнами, досліджувався як потенційний матеріал для цих застосувань. Відходи ППС спочатку розчиняли в комерційному бензині (перталіті) методом холодного розчинення, потім змішували з 5–60 об.% кокосових волокнами та перетворювали на композити за стандартними методами лиття. Акустичні та механічні властивості отриманих матеріалів оцінювали за допомогою імпедансної трубки (ASTM E1050-98) та випробувань на згин (ASTM D790-03) відповідно. Експериментальні результати показали, що оптимальне співвідношення розчинника до EPS становило 3:1, що давало високооднорідну матрицю, ідеальну для виготовлення композитів. Акустичний аналіз показав, що більшість зразків досягли коефіцієнта звукопоглинання, що перевищує 0,2; єдиним винятком був композит, що містив 5 об.% фракції волокон, який зафіксував значення 0,1 при 500 Гц. Крім того, звукопоглинальна здатність постійно покращувалася зі збільшенням частоти, що підкреслює ефективність композитів у всьому спектрі від середніх до високих частот. Щодо механічних характеристик, оцінки показали, що композит з 30 об.% волокна досяг максимальної міцності на згин та модуля пружності. Загалом, ці результати підтверджують, що біокомпозити, отримані з відходів пінополістиролу та кокосових волокон, мають значний потенціал як екологічні акустичні матеріали, забезпечуючи як функціональні характеристики, так і відчутні екологічні переваги

Біографії авторів

I Ketut Gede Sugita, Udayana University

Doctor of Materials

Department of Mechanical Engineering

Ngakan Putu Gede Suardana, Udayana University

Professor of Materials Engineering

Department of Mechanical Engineering

Jefri S. Bale, Universitas Nusa Cendana

Professor of Materials Engineering

Department of Mechanical Engineering

Cipk Kencanawati, Udayana University

Doctor of Materials

Department of Environmental Engineering

Putu Lokantara, Udayana University

Doctor of Materials (Composite)

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Curiac, A. S., Petre, A., Stoica, A., Sandu, S. (2017). Preparation of adhesives from the expandable polystyrene waste. Journal of Young Scientist, V. Available at: https://journalofyoungscientist.usamv.ro/pdf/vol_V_2017/Art3.pdf
  2. A Global Call for Climate Action. Available at: https://www.un.org/it/node/71013
  3. Seghiri, M., Boutoutaou, D., Kriker, A., Hachani, M. I. (2017). The Possibility of Making a Composite Material from Waste Plastic. Energy Procedia, 119, 163–169. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.07.065
  4. Brahmakumar, M., Pavithran, C., Pillai, R. (2005). Coconut fibre reinforced polyethylene composites: effect of natural waxy surface layer of the fibre on fibre/matrix interfacial bonding and strength of composites. Composites Science and Technology, 65 (3-4), 563–569. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2004.09.020
  5. Suardana, N. P. G., Sugita, I. K. G., Wardana, I. G. N. (2020). Hybrid acoustic panel: the effect of fiber volume fraction and panel thickness. Materials Physics and Mechanics, 44 (1), 77–82. https://dx.doi.org/10.18720/MPM.4412020_9
  6. Moreno, A., Lejnieks, J., Galià, M., Lligadas, G., Percec, V. (2018). Acetone: a solvent or a reagent depending on the addition order in SET-LRP. Polymer Chemistry, 9 (45), 5411–5417. https://doi.org/10.1039/c8py01331d
  7. García, M. T., Gracia, I., Duque, G., Lucas, A. d., Rodríguez, J. F. (2009). Study of the solubility and stability of polystyrene wastes in a dissolution recycling process. Waste Management, 29 (6), 1814–1818. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2009.01.001
  8. Allard, J. F., Atalla, N. (2009). Propagation of Sound in Porous Media. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9780470747339
  9. Asdrubali, F., Schiavoni, S., Horoshenkov, K. V. (2012). A Review of Sustainable Materials for Acoustic Applications. Building Acoustics, 19 (4), 283–311. https://doi.org/10.1260/1351-010x.19.4.283
  10. Yang, H.-S., Kim, D.-J., Kim, H.-J. (2003). Rice straw–wood particle composite for sound absorbing wooden construction materials. Bioresource Technology, 86 (2), 117–121. https://doi.org/10.1016/s0960-8524(02)00163-3
  11. Bai, P., Yang, X., Shen, X., Zhang, X., Li, Z., Yin, Q. et al. (2019). Sound absorption performance of the acoustic absorber fabricated by compression and microperforation of the porous metal. Materials & Design, 167, 107637. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.107637
  12. Venegas, R., Zieliński, T. G., Núñez, G., Bécot, F.-X. (2021). Acoustics of porous composites. Composites Part B: Engineering, 220, 109006. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109006
  13. Zaafarani, N. N., Nour, M., El-Kassas, A. M., Elsheikh, A. (2023). A new recycled high-impact polystyrene-rice straw composite: eco-friendly fabrication and characterization. International Journal of Environmental Science and Technology, 21 (2), 1193–1202. https://doi.org/10.1007/s13762-023-05039-9
  14. Karaoui, M., Hsissou, R., Alami, M., Assouag, M. (2023). Thermal, flow, and mechanical properties of composites based on polystyrene (PS) and snail shell powder (SSP) biofiller (PS/SSP). Iranian Polymer Journal, 32 (5), 621–631. https://doi.org/10.1007/s13726-023-01151-2
  15. Zhang, J., Shen, Y., Jiang, B., Li, Y. (2018). Sound Absorption Characterization of Natural Materials and Sandwich Structure Composites. Aerospace, 5 (3), 75. https://doi.org/10.3390/aerospace5030075
  16. Hassan, T., Jamshaid, H., Mishra, R., Khan, M. Q., Petru, M., Novak, J. et al. (2020). Acoustic, Mechanical and Thermal Properties of Green Composites Reinforced with Natural Fibers Waste. Polymers, 12 (3), 654. https://doi.org/10.3390/polym12030654
  17. Hou, Z., Ma, X., Pan, L., Zhang, R., Wang, L. (2024). Study on the sound absorption characteristics and noise reduction mechanism of coconut-shell-activated carbon particles and coconut fiber composite biomass sound-absorption materials. Materials Research Express, 11 (11), 115603. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ad923f
  18. Suardana, N. P. G., Lokantara, I. P., Lim, J. K. (2011). Influence of water absorption on mechanical properties of coconut coir fiber/poly-lactic acid biocomposites. Materials Physics and Mechanics, 12 (2), 113–125. Available at: https://www.researchgate.net/publication/268267847_Influence_of_water_absorption_on_mechanical_properties_of_coconut_coir_FiberPolyLactic_acid_biocomposites
  19. ASTM E1050-98. Standard Test Method for Impedance and Absorption of Acoustical Materials Using a Tube, Two Microphones, and a Digital Frequency Analysis System (1998). ASTM International.
  20. Rusli, M., Nanda, R. S., Dahlan, H., Bur, M., Okuma, M. (2021). Sound Absorption Characteristics of Composite Panel Made from Coconut Coir and Oil Palm Empty Fruit Bunches Fibre with Polyester. International Journal of Automotive and Mechanical Engineering, 18 (3), 9022–9028. https://doi.org/10.15282/ijame.18.3.2021.14.0691
  21. ASTM D790-25. Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials. ASTM International. http://doi.org/10.1520/D0790-25
  22. Sun, W., Pan, B., Song, X., Xiao, H., Zhou, J., Sui, D. (2022). A novel sound absorber design of nanofibrous composite porous material. Materials & Design, 214, 110418. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.110418
  23. Hosseini, M., H., M., Ghassem, M., Shamel, M., Yeng, S., Yi, S., Zong, P., Mohd Nor, M. J. (2013). Utilizing Malaysian Natural Fibers as Sound Absorber. Modeling and Measurement Methods for Acoustic Waves and for Acoustic Microdevices. https://doi.org/10.5772/53197
  24. Kiran, M. C., Mamatha, B. S., Anand, N., Prakash, V., Murthy, N. (2019). Efficiency of Coir Particle Board for Acoustic & Thermal Applications. Open Journal of Acoustics, 09 (03), 39–47. https://doi.org/10.4236/oja.2019.93004
  25. Chin Vui Sheng, D. D., Yahya, M. N. B., Che Din, N. B. (2020). Sound Absorption of Microperforated Panel Made from Coconut Fiber and Polylactic Acid Composite. Journal of Natural Fibers, 19 (7), 2719–2729. https://doi.org/10.1080/15440478.2020.1821290
  26. Mohammed, A., Rao, D. N. (2023). Investigation on mechanical properties of flax fiber/expanded polystyrene waste composites. Heliyon, 9 (3), e13310. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e13310
Визначення взаємозв'язків між структурою та властивостями біокомпозитів з переробленого пінополістиролу та кокосового волокна для акустичних застосувань

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-06-30

Як цитувати

Sugita, I. K. G., Suardana, N. P. G., Bale, J. S., Kencanawati, C., & Lokantara, P. (2026). Визначення взаємозв’язків між структурою та властивостями біокомпозитів з переробленого пінополістиролу та кокосового волокна для акустичних застосувань. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12 (141), 6–17. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.364889

Номер

Том 3 № 12 (141) (2026): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 I Ketut Gede Sugita, Ngakan Putu Gede Suardana, Jefri S. Bale, Cipk Kencanawati, Putu Lokantara

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.