Metalik ve grafit içerikli kaplar malzemelerin ses iletim özelliklerinin ölçülmesi ve matematiksel modellemesi
Mathematical modelling of sound transmission loss (STL) in metallic and graphite based coatings
Yazar: GIYASETTİN EFDAL YALÇIN
Danışman: PROF. DR. EMİN ARCA ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA YAĞIMLI
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İş Güvenliği Ana Bilim Dalı / İş Güvenliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Grafitler = Graphites ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling ; Ses iletim sistemleri = Voice transmission systems

Özet:
Bu çalışma endüstriyelleşen dünyada, insan sağlığını fizyolojik ve psikolojik olarak etkileyen gürültü kirliliğine karşı kaplar malzemeler ile alınabilecek önlemler konusunda araştırmalar yapılmıştır. Endüstriyel gürültü insan üzerinde işitme kaybına neden olduğu gibi bilişsel işlevlerde zayıflama, kardiyovasküler sorunlar, stres, uyku bozuklukları gibi birçok sağlık sorunlarına yol açtığı bilinmektedir. İş sağlığı ve güvenliği açısından bu etkilerin kabul edilebilir olması mümkün değildir. Bu kapsamda alüminyum, gümüş, bakır gibi iletken metalik pigmenler ile grafit gibi yarı iletken bir pigment kullanılarak kaplar malzemeler hazırlanmış, bu malzemelerin yüzey morfolojileri ile ses iletim kaybı (STL) değerleri arasındaki ilişkiler irdelenmiştir. İki farklı alüminyum (22 µm ortalama parçacık boyutu (OPB) ve 12 µm OPB), gümüş (14 µm OPB), bakır (12 µm OPB) ve grafit (18 µm OPB) pigmentleri ile hazırlanmış olan kaplar malzemelerin laboratuvar ortamında tasarlanmış olan ses modülasyon cihazı ile STL değerleri ölçülmüştür. Bu ekipmanla ses dalgası lazer ışığı üzerine modüle edilerek, kaplanmış cam yüzeye gönderilmiş, yüzeyin arka bölümünde bulunan reseptör aracılığı ile alınan veri elektronik devre aracılığı ile ayrıştırılarak ses seviyesi ölçümü yapılmıştır. Yine aynı şekilde laboratuvar ortamında tasarlanmış cihazlarla olan yüzey gerilim enerjisi (STE), iletkenlik, geçirgenlik, yansıma değerleri ölçülmüş bu değerlerle birlikte pigment konsantrasyonu ve kaplama kalınlığı değerleri ile birlikte matematiksel model çıkarılmıştır. Farklı dalga boyuna sahip lazer diyotlar ile yapılan ölçümlerde en yüksek R2 değerine sahip ve en fazla anlamlı parametre içeren 980nm dalga boyundaki lazer diyot ile ses iletim kaybı hesaplanabilmesi için bir denklem oluşturulmuştur. Çalışmada alüminyum yüzeylerin STL değerlerinin en yüksek yüzdeye ulaştığı, özellikle alüminyum yüzeyler kıyaslandığında büyük parçacık boyutunun STL değerinin artmasında yardımcı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Bu çalışma ile gürültüyü kaynağında kontrol edebilmek açısından kaplar malzemelerin kullanılması alanında literatüre katkı sağlanması amaçlanmıştır.

Abstract:
In this study, the noise reduction effect of coated surfaces on noise pollution is investigated, since the noise pollution has physiological and psychological effects on human in the industrialized world. Industrial noise pollution is known to cause hearing loss, mental and cardiovascular problems, stress, sleep disorders and many health issues. These effects are impossible to be tolerated in the field of health and safety.  In this sense, aluminum (22 µm average particle size (APS) and 12 µm APS), silver (14 µm APS), copper (12 µm APS) as conductive metal pigments and graphite (18 µm APS) as a semi-conductive pigment were used to create coatings and sound transmission loss (STL) properties and surface morphologies were measured with laboratory designed instruments. In the STL equipment, the sound wave is modulated on a laser light and sent through a coated glass surface, where a receptor resolves the modulation and sends it to a decibel meter. Different wavelengths of carrier laser beams were used in the experiment where the wavelength with the highest R2 and highest number of significant variable (980nm) was used to create a mathematical model to help measuring the sound transmission loss properties. Surface tension energy, conductivity, permeability, reflectivity, concentration and the type of pigment were found to be significant in determining the STL properties. And also the aluminium coated surfaces were found to have the highest STL values, where a higher particle diameter helps to increase the value.  At the end, a new model for coated surfaces usage, in noise pollution reduction at the source is introduced to the literature.