CN102936151B - 利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种以陶瓷废弃物为主要原料生产的新型泡沫吸声材料及其制备方法，它的原料组成按重量份配比如下：陶瓷废弃物55~85份，超细高岭土15~30份，悬浮剂0.2~0.6份，氧化锆0~6份。本发明应用有机前驱体浸渍高温烧结工艺制备的泡沫吸声材料，克服了传统吸声材料降噪系数低、使用寿命短、易潮解、产生二次污染等缺陷，而且质轻、耐酸耐碱、防火耐高温，可用于城市街道、铁路、地铁、建筑施工现场、中央空调机房等的消声隔音屏障，还可用于医院、图书馆、会展中心、展览馆、报告厅、音乐厅、影剧院和健身、体育馆、商厦、酒店宾馆、办公楼等公益场所。本发明用废弃物作为生产原料，降低了生产成本，同时减少了陶瓷废弃物的堆存量，防治环境污染，实现废弃物的资源化循环再利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸声材料以及这种吸声材料的制造方法。该方法制得的产品能够制成一定规格的尺寸，可用在高速公路、铁路、建筑施工现场等的消声隔音屏障里，还可用于医院、图书馆、会展中心、报告厅、音乐厅、影剧院和健身、体育馆、商厦、酒店宾馆、办公楼等公益场所。
背景技术
吸声材料是一种广泛用于医院、图书馆、会展中心，音乐报告厅、影剧院和健身、体育馆、酒店宾馆、办公楼等公益场所领域的新型材料。它种类繁多、用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景。吸声材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，吸声材料占有重要地位，随着科学技术和国民经济的发展，新型吸声材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点。
噪声污染已成为当代世界性的问题，同水污染和大气污染一起被列为全球三大污染 。随着工业、农业、交通运输事业的迅速发展，噪声污染日趋严重，它对人们身心健康的危害，日益为人们所认识和关注，并且在人口密集、经济发达的大中城市，噪声污染的程度越加严重，成为环境治理过程中倍受关注的热点问题。
对噪声的防治措施主要是控制声源和采用吸声材料 。声源控制主要是通过改进设备结构，提高加工和装配质量，以降低声源的辐射能量；而实际应用中最有效的噪声治理则是通过采用吸声材料来达到降噪的效果。
目前市场上的多孔吸声材料主要分为纤维吸声材料和泡沫吸声材料。但是这些传统纤维吸声材料和泡沫吸声材料中存在着很多缺陷，如降噪系数偏低，吸声效果较差，抗压抗折强度不够，使用寿命偏短，材料易潮解、容易造成二次污染等问题。
在陶瓷砖生产中，陶瓷砖废弃片是陶瓷砖生产企业产生的一种固体废弃物。陶瓷砖废弃片的排放和堆积，是长期困扰陶瓷砖生产制造业的一大难题。不仅侵占大量土地、危害生物，而且造成原料的浪费。将这些固体废物进行必要的处理和处置, 最大限度减少废砂排弃，是科技创新、可持续发展的必然选择。目前对于陶瓷砖废弃片的利用主要是把它加工成粉状后，再重新掺加微量部分作为返回配比原料制作陶瓷砖。经过查新，目前尚无利用该类型陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料的相关技术。
发明内容
本发明提供一种利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料及其制备方法，要解决现有泡沫吸声材料生产成本高、降噪系数偏低，吸声效果较差，抗压抗折强度不够，使用寿命偏短，以及材料易潮解、容易造成二次污染等问题，并解决陶瓷废弃物再利用、污染环境的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种利用陶瓷废弃物生产泡沫吸声材料的方法，其特征是：以陶瓷废弃物为主要原料生产泡沫吸声材料，所说的陶瓷废弃物主要指陶瓷砖废片。
该方法制备的吸声材料，吸声材料开孔率为70%~90%，孔径为0.1~1mm ；内部具有大量细微孔隙，孔隙间彼此贯通，孔隙深入材料内部且通过表面与外界相通。
该方法是应用有机前驱体浸渍高温烧结的方法，生产泡沫吸声材料。
这种利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料，它的原料组成按重量份配比如下：
陶瓷废弃物： 55~85 份；
超细高岭土： 15~30 份；
悬浮剂： 0.2~0.6 份；
氧化锆： 0~6 份；
所述陶瓷废弃物的粒径小于1000 目。
所述超细高岭土的细度为小于1000 目。
所述利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤一，海绵加工：选择孔隙率为70%~90% 的海绵体，加工成一定规格大小，并用15% 的碱液对海绵体进行预处理；
步骤二，陶瓷废弃物预处理：清洗干净并烘干陶瓷废弃物，将烘干后的陶瓷废弃物球磨到粒径小于1000 目，再称取所需重量的陶瓷废弃物干粉做原料配料备用；
步骤三，配料：将陶瓷废弃物与其它原料按重量份配比进行配料，并混合均匀；该种原料的配合比例为：陶瓷废弃物55~85 份，超细高岭土15~30 份，悬浮剂0.2~0.6 份，氧化锆ZrO2 0.7~6 份。
步骤四，调浆：将混合好的配合料中加入配合料总重量的16~28% 比例的水，均匀搅拌成合适稠度与流动性的料浆；
步骤五，浸渍上浆：将开口孔隙率为70%-90％的海绵体通过调好的料浆在辊压机上均匀涂敷，得到胚体；
步骤六，除浆：将步骤五中得到的胚体挤出多余水分；
步骤七，干燥定型：将制好的胚体烘干至含水率为1% ；
步骤八，烧成：将含水率为1% 的胚体放入隧道窑或者是辊道窑设备的连续式窑炉中进行烧结成型，烧结温度在1350~1450℃。烧成曲线见附图2。
所述步骤三，悬浮剂原料为一种高粘凹凸棒粉。
所述步骤七，干燥温度33℃ --38℃，干燥过程时间1 小时。
所述步骤八，由隧道窑烧结成型后出来的产品温度已经是室温正常温度，再按照预定的大小、厚度规格要求进行切割加工。
本发明的有益效果如下：
1、本发明采用陶瓷废弃物作为生产原料，大大降低了泡沫吸声材料的生产成本。陶瓷废弃物里的SiO2 含量很高，而泡沫吸声材料所需的SiO2 含量为50~55%，能够代替大部分泡沫吸声材料里所需SiO2 含量，降低成本20%~30%。
2 、本发明制备方法生产的产品，硬度高、强度大，抗冲击性强，克服了目前泡沫吸声材料降噪系数偏低，吸声效果较差，抗压抗折强度不够，使用寿命偏短，以及材料易潮解等缺点。
3、本发明方法应用有机前驱体浸渍高温烧结成型，可生产出不同规格形状的泡沫吸声材料。
4、本发明方法生产的产品具有质轻、降噪系数高，吸声效果好，使用寿命延长，以及耐酸耐碱、抗潮解，防火耐高温、无放射性危害等优良的理化特性。
5、陶瓷废弃物占用大量土地，造成了环境污染，本发明把它作为一种工业原料，大大减少其堆存量和所带来的环境污染。
综上所述，本发明提出一种用于常用工艺、设备上的泡沫吸声材料，用陶瓷废弃物作为生产原料，降低生产成本，生产出一种质轻、、降噪系数高，吸声效果好，耐酸耐碱、防火耐高温、无放射性危害的新型环保防火型吸声材料。克服了目前泡沫吸声材料、噪系数偏低，吸声效果较差，抗压抗折强度不够，使用寿命偏短，以及材料易潮解等缺点。同时减少了陶瓷废弃物的堆存，实现废弃物的资源化再利用，防治环境污染。
本发明用陶瓷废弃物作为生产原料，采用“有机前驱体浸渍高温烧结”的工艺制备泡沫吸声材料，产品能够代替传统用纯原料和工艺生产的泡沫吸声材料，降低成本，延长其材料使用期限寿命，可广泛用于医院、图书馆、会展中心，音乐报告厅、影剧院和健身、体育馆、酒店宾馆、办公楼等公益建筑领域。
本发明制备的泡沫吸声材料与传统吸声材料的性能对比如下表：
由上表可见本发明的产品与传统吸声材料相比，具有良好的抗冲击性、抗弯曲性，而且质轻、吸水率低、降噪吸声性能更高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1 是本发明的制备方法工艺流程示意图。
图2 是本发明的制备方法烧成温度曲线工艺示意图。
具体实施方式
利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料原料配比实施例如下：
实施例1，这种利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料，它的原料组成按重量份配比如下：
陶瓷废弃物：70 份；
超细高岭土：29 份；
悬浮剂： 0.3 份；
氧化锆： 0.7 份；
实施例2，这种利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料，它的原料组成按重量份配比如下：
陶瓷废弃物：60 份；
超细高岭土：35 份；
悬浮剂： 0.6 份；
氧化锆： 4.4 份；
实施例3，这种利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料，它的原料组成按重量份配比如下：
陶瓷废弃物：80 份；
超细高岭土：18 份；
悬浮剂： 0.4 份；
氧化锆： 1.6 份；
参见图1 所示，利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料制备方法实施例如下：
实施例一，通过称量将清洗、破碎、研磨到粒径小于1000 目的陶瓷废弃物与其它原料按照配比进行配料，并混合均匀。各种原料的配合比例为：陶瓷废弃物70 份，超细高岭土29份，悬浮剂0.3 份，氧化锆0.7 份。
将上述混合好的配合料中加入配合料总重量的24% 比例的水，均匀搅拌成料浆，将开口孔隙率为70% 的海绵体通过调好的料浆在辊压机上均匀涂敷得到胚体，并且挤出胚体多余水分。再将制好的胚体送入温度为33℃ --38℃的干燥隧道窑内做干燥定型，干燥时间1 小时。使胚体烘干至含水率为小于1%。然后将含水率为小于1% 的胚体放入温度在1350~1450℃的隧道窑中连续烧结成型和冷却到自然室温出窑，最后按照预定的厚度、大小规格要求进行切割加工。
实施例二，通过称量将清洗、破碎、研磨到粒径小于1000 目的陶瓷废弃物与其它原料按照配比进行配料，并混合均匀。各种原料的配合比例为：陶瓷废弃物60 份，超细高岭土35 份，悬浮剂0.6 份，氧化锆4.4 份。
将上述混合好的配合料中加入配合料总重量的22% 比例的水，均匀搅拌成料浆，将开口孔隙率为70% 的海绵体通过调好的料浆在辊压机上均匀涂敷得到胚体，并且挤出胚体多余水分。再将制好的胚体送入温度为33℃ --38℃的干燥隧道窑内做干燥定型，干燥时间1 小时。使胚体烘干至含水率为小于1%。然后将含水率为小于1% 的胚体放入温度在1350~1450℃的隧道窑中连续烧结成型和冷却到自然室温出窑，最后按照预定的厚度、大小规格要求进行切割加工。
实施例三，通过称量将清洗、破碎、研磨到粒径小于1000 目的陶瓷废弃物与其它原料按照配比进行配料，并混合均匀。各种原料的配合比例为：陶瓷废弃物80 份，超细高岭土18 份，悬浮剂0.4 份，氧化锆1.6 份。
将上述混合好的配合料中加入配合料总重量的20% 比例的水，均匀搅拌成料浆，将开口孔隙率为70% 的海绵体通过调好的料浆在辊压机上均匀涂敷得到胚体，并且挤出胚体多余水分。再将制好的胚体送入温度为33℃ --38℃的干燥隧道窑内做干燥定型，干燥时间1 小时。使胚体烘干至含水率为小于1%。然后将含水率为小于1% 的胚体放入温度在1350~1450℃的隧道窑中连续烧结成型和冷却到自然室温出窑，最后按照预定的厚度、大小规格要求进行切割加工。
本发明的制备方法在干燥定型和烧结成型后，再经过切割加工可生产出不同规格形状、具有降噪吸声效果好、质轻、耐腐蚀、不燃烧，和无毒、无害、无放射性物质危害的优异性能泡沫吸声材料。
Claims (5)
1.一种利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：
步骤一，海绵加工：选择孔隙率为70%～90% 的海绵体，加工成一定规格大小，并用15% 的碱液对海绵体进行预处理；
步骤二，陶瓷废弃物预处理：清洗干净并烘干陶瓷废弃物，将烘干后的陶瓷废弃物球磨到粒径小于1000 目，再称取所需重量的陶瓷废弃物干粉做原料配料备用；
步骤三，配料：将陶瓷废弃物与其它原料按重量份配比进行配料，并混合均匀；该种原料的配合比例为：陶瓷废弃物55～85 份，超细高岭土15～30 份，悬浮剂0.2～0.6 份，氧化锆 ZrO2 0.7～6 份；所述悬浮剂原料为一种高粘凹凸棒粉；
步骤四，调浆：将混合好的配合料中加入配合料总重量的16～28% 比例的水，均匀搅拌成合适稠度与流动性的料浆；
步骤五，浸渍上浆：将开口孔隙率为70%～90％的海绵体通过调好的料浆在辊压机上均匀涂敷，得到胚体；
步骤六，除浆：将步骤五中得到的胚体挤出多余水分；
步骤七，干燥定型：将制好的胚体烘干至含水率为1%，干燥温度33℃～38℃，干燥过程时间1 小时；
步骤八，烧成：将含水率为1% 的胚体放入隧道窑或者是辊道窑设备的连续式窑炉中进行烧结成型，烧结温度在1350～1450℃。
2. 根据权利要求1所述的利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料的制备方法，其特征在于：所述步骤八，由隧道窑烧结成型后出来的产品温度已经是室温正常温度，再按照预定的大小、厚度规格要求进行切割加工。
3. 根据权利要求1所述的利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料的制备方法，其特征在于：该吸声材料开孔率为70%～90%，孔径为0.1～1mm ；内部具有大量细微孔隙，孔隙间彼此贯通，孔隙深入材料内部且通过表面与外界相通。
4. 根据权利要求1所述的利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料的制备方法，其特征在于：所述陶瓷废弃物的细度为小于1000 目。
5. 根据权利要求1所述的利用陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料的制备方法，其特征在于：所述超细高岭土的细度为小于1000 目。
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