Studio dei fattori che influenzano le performance dei tessuti-non tessuti per applicazioni di termoacustica

Economic growth and the multiplication of human activities have led to effects such as global warming and noise pollution. For this reason, the need to study sound-absorbing and thermo-insulating materials is growing, among which non-woven fabrics stand out in the literature. These are highly porous materials made up of fibers, bound by chemical, thermal or mechanical techniques, which have the ability to hinder heat transport phenomena and absorb sound energy transforming it into heat. Thanks to the collaboration with the company O.R.V. Manufacturing, this study was developed with the aim of highlighting the main factors that influence the ability of polyester non-woven fabric panels to absorb acoustic waves and to insulate thermally. The study is supported by an experimental analysis that uses the Design of Experiments (DoE) technique and other statistical techniques such as hypothesis tests and regression techniques. A first campaign of experiments was carried out to investigate the role of some parameters such as the diameter of the fibers, the density, the thickness, and their interaction on acoustic and thermal responses. The results confirmed the relevance of each parameter examined on the thermoacoustic properties of polyester non-woven fabrics. Following literature, the existence of a correlation between sound absorption and thermal resistance was then verified. In a third phase, the study aimed at verifying the hypothesis that the surface finish of the material, smoothed or irregular, influences sound absorption. The outcome of this analysis reported a low influence of this parameter on the response analyzed. Finally, according to scientific researches, it was investigated the influence of the fibers’ cross section on both the acoustic and thermal response.

La crescita economica e il moltiplicarsi delle attività antropogeniche hanno portato negli anni ad effetti quali il riscaldamento globale e l’inquinamento acustico. Per questo è in crescita la necessità di studiare materiali fonoassorbenti e termo-isolanti, tra i quali spiccano in letteratura i tessuti-non tessuti. Questi sono materiali ad elevata porosità costituiti da fibre, legate con tecniche chimiche, termiche o meccaniche, che hanno la capacità di ostacolare i fenomeni di trasporto del calore e di assorbire l’energia sonora trasformandola in calore. Grazie alla collaborazione con l’azienda O.R.V. Manufacturing è stato sviluppato questo studio che ha come obbiettivo quello di mettere in luce i principali fattori che influenzano le capacità di pannelli in tessuto-non tessuto di poliestere di assorbire le onde acustiche e di isolare termicamente. Lo studio è supportato da un’analisi sperimentale che utilizza la tecnica di progettazione degli esperimenti (DoE – Design of Experiments) e altre tecniche statistiche come la verifica di ipotesi e le tecniche di regressione. Si è realizzata una prima campagna di esperimenti per indagare il ruolo di alcuni parametri quali il diametro delle fibre, la densità, lo spessore e la loro interazione sulle risposte acustica e termica, che ha confermato la rilevanza di ciascun parametro esaminato sulle proprietà termoacustiche dei tessuti-non-tessuti in poliestere. È stata poi verificata l’esistenza di una correlazione tra assorbimento acustico e resistenza termica, precedentemente ipotizzata a seguito di una ricerca di letteratura. In una terza fase lo studio è stato rivolto alla verifica dell’ipotesi che la finitura superficiale del materiale, lisciata o irregolare, influenzi l’assorbimento acustico. L’esito di questa analisi ha riportato una bassa influenza di questo parametro sulla risposta analizzata. Infine, a seguito di una ricerca bibliografica sull’effetto della geometria delle fibre sull’assorbimento acustico dei tessuti-non-tessuti, è risultato interessante verificare l’influenza di questo parametro sia sulla risposta acustica che su quella termica, in relazione alla quale non sono stati trovati invece studi pregressi.