Preliminary study of acoustic absorption of a new composite based on recycled end-of-life tire rubbers

The limitation of noise pollution in residential buildings is nowadays of great interest in the construction industry of developing countries. As an example, a new standard recently promulgated in Brazil prescribes the addition of layers meant to improve the acoustic properties in walls and floors of residential buildings. The introduction of this standard incentivates new research for the development of innovative materials for these applications. In addition, an increasing attention is addressed to recycling materials, in order to reduce the environmental loads. This thesis work is constitutes a first step into a broad research activity aimed at developing a rubber-based composite material with good acoustic properties made from end-of-life tires. Its aim was the production of a composite material made of recycled rubber reinforced with glass microspheres and the assessment of its sound absorption capability. To this aim, at first the rubber recycled from End of lifetimes was investigated through infrared spectroscopy, thermogravimetry and differential scan calorimetry. This analysis showed that in the recycled rubber is present a poly(1,4-cis-isoprene), natural rubber mixed with SBR and/or polybutadiene and there is a presence of 32-37,8% of inorganic material. Further a method was developed to produce compact samples with geometry and dimensions suitable for the determination of acoustical absorption through the impedance tube technique. To investigate the correlation between the composite structure and/or composition and acoustical performance samples differing for rubber crumbs size and glass spheres type and content. The tests showed that there is a slight improvement of absorption in the sample with a bigger sphere and in a higher percentage of them. Finally, the acoustic performance of the innovative composites were compared to that of a product already on the market, showing a comparable behaviour.

Il contenimento dell’inquinamento acustico negli edifici è oggi di grande interesse per l’edilizia nei paesi emergenti. A conferma di ciò, in Brasile è stata recentemente varata una normativa che prevede obbligatoriamente l’inserimento di uno strato per migliorare le prestazioni acustiche negli edifici residenziali. La pubblicazione della norma ha comportato una forte spinta alla ricerca e allo sviluppo di materiali innovativi per questa applicazione. Inoltre, al fine di ridurre i carichi ambientali nel settore, una crescente attenzione è rivolta verso i materiali di recupero. Questo lavoro di tesi costituisce l’inizio di un progetto sullo sviluppo di un materiale composito basato sulla gomma riciclata dei pneumatici che presenti delle buone proprietà acustiche. Nella prima parte del lavoro è stato prodotto un materiale composito di gomma riciclata rinforzata con microsfere di vetro. In primo luogo, la matrice è stata caratterizzata mediante spettroscopia a infrarosso, termogravimetria e calorimetria differenziale a scansione. Tale caratterizzazione ha permesso di determinare la presenza di poli(1,4-cis-isoprene), gomma naturale mischiata con SBR e/o polibutadiene e ha evidenziato inoltre la presenza tra il 32 e 37,8% di materiale inorganico. Parallelamente alla caratterizzazione della matrice si è sviluppato un metodo per la produzione di campioni compatti, di geometria e dimensioni utili per la successiva caratterizzazione dell'assorbimento acustico, effettuata mediante tubo di impedenza. Al fine di correlare la risposta acustica con la composizione e struttura del composito, le misure di assorbimento sono state effettuate su campioni differenti per granulometria della polvere di gomma, tipo e concentrazione delle sfere di vetro. Tale caratterizzazione ha messo in evidenza un leggero miglioramento dell’assorbimento a alte frequenze per i campioni con le sfere di dimensioni maggiori e in concentrazione maggiore. Da ultimo, le prestazioni del materiale prodotto sono state confrontate con quelle di un prodotto già disponibile sul mercato, ottenendo risultati confrontabili.