CN106517883A - 一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板及其制造方法，属于建筑材料领域。本发明的岩棉板由下列重量份的原料制成：铁矿石50‑60份、磁黄铁矿10‑12份、珍珠岩10‑15份、矿渣12‑16份、玻璃10‑13份、石灰石5‑8份、憎水剂6‑8份、尿素5‑6份、酚醛树脂8‑10份、3‑氨丙基三乙氧基硅烷1‑2份、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷3‑5份。本发明在制造矿物纤维的过程中添加一定量的憎水剂和粘接剂等辅助性物质，使得成纤效果好，纤维分布均匀，纤维结构致密，压制得到的岩棉板具有合理的密度梯度，具有非常好的吸音隔声功能。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，更具体地说，涉及一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板及其制造方法。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展，建筑样式与种类层出不穷，而对于建筑节能材料应用与消防安全问题防护等方面的要求，也越来越高。岩棉板自20世纪90年代末引入国内，经过10多年的迅猛发展，已经得到广泛认可，成为众多工程项目的首选方案。建筑用岩棉板是专门为建筑物的外墙外保温薄抹灰系统而设计生产的，适用于基墙为混凝土或砖墙等密实结构的新建或既有建筑物的外墙保温或节能改造。现有的岩棉制造工艺涉及将矿石进料熔融而成的岩浆吹丝形成的纤维，通过摆锤铺陈形成疏松的多层岩棉层，这种多层岩棉经过压棉机的上下压辊经过压实，进入固化炉固化，形成岩棉制品；经过这种工艺制成的普通岩棉在厚度方向上仅仅具有二维层叠，而没有交联咬合，因此剥离强度很低，在用作建筑材料时，必要时还需要在厚度方向上利用铆钉等工件进行进一步固定，从而影响建筑工艺和材料寿命，并且这种对穿固定也对岩棉的实际使用效果造成了影响，例如影响了其隔离性能。
目前关于岩棉材料的研究报道有很多，如，中国专利申请号为201410769734.6，申请公布日为2015年4月22号的申请文件公开了一种基于铁矿石的新型岩棉材料，由下列重量份的原料制成：钛铁石25-35、玄武岩35-45、石灰石5-8、矿渣8-10、焦炭20-30、辅料3-5份及粘结剂、憎水剂适量，其中由上述原料制成的岩棉纤维堆积成的岩棉材料经过三维压棉机压制，形成具有层间搭接结构的三维整体结构，所制得的岩棉材料外观呈黑色，分布均匀，该岩棉材料具有一定的憎水效果，但是该专利中公开的岩棉板的吸音降噪功能一般，不能满足建筑外围护结构的需求。又如，中国专利申请号为201410363433.3，申请公布日为2014年10月8号的申请文件公开了一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉，属保温材料制造领域。其步骤为：(1)原料加工；(2)物料纤维化，将步骤(1)中熔化的溶液经过离心成纤，变成纤维状，在离心的过程中喷洒酚醛树脂，树脂的喷洒量为35-55kg/吨纤维；(3)集棉，将步骤(2)中的离心成纤的纤维收集；(4)叠加，将步骤(3)中收集的纤维变为薄板形纤维条；(5)固化，将步骤(4)中叠加后的叠加型纤维条固化；(6)压缩，在固化的同时对叠加型纤维条进行压缩，得到岩棉保温板；(7)切割，包装。该专利中公开的岩棉材料的制备方法适合于普通岩棉的制备。吸音降噪类岩棉的研究在国内属于空白领域，目前还未被人们充分认识到吸音降噪功能的重要性，因此相关的研究也处于比较缺乏的阶段。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有的岩棉板存在吸音降噪功能不佳、机械强度不够等问题，本发明的目的之一是提供一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板，由铁矿石、磁黄铁矿、珍珠岩、矿渣、玻璃和石灰石等矿物按照一定的比例制造得到，过程中添加一定量的憎水剂和粘接剂等辅助性物质，使得成纤效果好，纤维分布均匀，压制得到的岩棉板具有合理的密度梯度，具有非常好的吸音隔声功能。
本发明的另一目的是提供一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板的制造方法，在本发明特定原料配比的基础上，采用差速离心的方法将岩浆甩成纤维状，离心速度的差异使得纤维的直径和方向排列独具一格，使得岩棉具有多孔开放式纤维结构，能够帮助整个岩棉板获得吸音降噪和弹性消振的性能。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板，由下列重量份的原料制成：铁矿石50-60份、磁黄铁矿10-12份、珍珠岩10-15份、矿渣12-16份、玻璃10-13份、石灰石5-8份、憎水剂6-8份、尿素5-6份和酚醛树脂8-10份。
更进一步地，还包括3-氨丙基三乙氧基硅烷1-2份、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷3-5份。
更进一步地，由下列重量份的原料制成：铁矿石55份、磁黄铁矿11份、珍珠岩10份、矿渣14份、玻璃12份、石灰石6份、憎水剂6份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1份、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷4份、尿素6份和酚醛树脂10份。
更进一步地，所述的铁矿石中铁的含量大于60％。
更进一步地，所述的矿渣为酸性矿渣。
上述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板的制造方法，其步骤为：
(1)配料：将原料按照铁矿石50-60份、磁黄铁矿10-12份、珍珠岩10-15份、矿渣12-16份、玻璃10-13份、石灰石5-8份进行混合，混合后粉碎；
(2)熔融：将步骤(1)中的粉碎料在炉中熔成岩浆；
(3)纤维化：将岩浆甩成纤维状，在甩成纤维的过程中喷洒尿素和酚醛树脂；
(4)集棉：将甩出的纤维收集，利用摆锤机将纤维成S型叠加形成多层疏松岩棉层；
(5)压棉：将所述的多层疏松岩棉层经过三维压棉机压制，采用花式辊的差速压缩方式对岩棉进行压制，然后喷洒憎水剂；
(6)固化：将步骤(5)中的岩棉体送入固化炉中进行固化成型；
(7)修整、包装，得到所述的高防水性保温岩棉板。
更进一步地，步骤(3)中将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到尿素和酚醛树脂中一起喷洒。
更进一步地，步骤(5)中喷洒憎水剂之前喷洒乙烯基三过氧化叔丁基硅烷。
更进一步地，步骤(2)中熔融时添加液氧，液氧的添加量为14～20m3。
更进一步地，步骤(2)的熔融温度为1460～1550℃。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的岩棉板由铁矿石、磁黄铁矿、珍珠岩、矿渣、玻璃和石灰石等矿物按照一定的比例制造得到，能使岩棉中的镁、钙和铁元素的配比达到三角平衡，制造过程中添加一定量的憎水剂和粘接剂等辅助性物质，使得成纤效果好，纤维分布均匀，压制得到的岩棉板具有合理的密度梯度，具有非常好的吸音隔声功能；
(2)本发明在特定原料配比的基础上，采用花式辊的差速压缩，岩棉不仅在厚度方向形成皱褶，而且在皱褶的不同层之间形成搭接，从而形成立体交错的三维结构，使得岩棉产品在各种维度上的性能都得到增强，抗剥离性更是得到大大提高；
(3)本发明在纤维化过程中同时喷洒尿素、酚醛树脂和3-氨丙基三乙氧基硅烷，利用纤维丝的温度以及纤维丝中的碱性成分，尿素与酚醛树脂发生反应，3-氨丙基三乙氧基硅烷能显著促进酚醛树脂的粘结作用，使得纤维丝的粘结性能提高了30％左右；
(4)本发明中在固化时，先将温度升至88℃，保温3～4h，然后升温至220～240℃固化5～8h，固化之前喷洒憎水剂和乙烯基三过氧化叔丁基硅烷，乙烯基三过氧化叔丁基硅烷不仅能增强纤维丝之间的交联作用，还能提高纤维丝的憎水性，同时使岩棉板的吸音降噪性能更稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板，由下列重量份的原料制成：铁矿石55份、磁黄铁矿11份、珍珠岩10份、矿渣14份、玻璃12份、石灰石6份、憎水剂6份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1份、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷4份、尿素6份和酚醛树脂10份；铁矿石中铁的含量约为63％；所述的矿渣为酸性矿渣。
上述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板的制造方法，其步骤为：
(1)配料：将原料按照铁矿石55份、磁黄铁矿11份、珍珠岩10份、矿渣14份、玻璃12份、石灰石6份进行混合，混合后粉碎；
(2)熔融：将步骤(1)中的粉碎料在炉中熔成岩浆，炉中温度控制在1460℃左右，熔融时添加液氧，液氧的添加量为17m3；
(3)纤维化：采用差速离心法将岩浆甩成纤维状，离心机的速度在7000～12000转/h范围内成阶梯性增加，即在离心的过程中，离心机的速度逐步提高，7000转/h离心0.5h后提高至8000转/h离心0.5h，10000转/h离心0.6h，12000转/h离心至结束，在甩成纤维的过程中喷洒尿素、酚醛树脂和3-氨丙基三乙氧基硅烷；
(4)集棉：将甩出的纤维收集，利用摆锤机将纤维成S型叠加形成多层疏松岩棉层；
(5)压棉：将所述的多层疏松岩棉层经过三维压棉机压制，采用花式辊的差速压缩方式对岩棉进行压制，然后喷洒憎水剂；三维压棉机包括三组上下压辊，压棉机入口处的一组压辊称为第一组压辊，与其相邻的下一组压辊称为第二组压辊，以此类推，第一组压辊的下压辊组水平分布，而上压辊组有张开角度(角度为35°左右效果最好，角度小了，岩棉层不能顺利的进入压辊中，角度太大，岩棉层容易在入口处拥挤堆叠)，形成张开的入口，第一组压辊的上下压辊之间具有速度差v1，第二组压辊的上下压辊之间具有速度差v2，而最后一组压辊的上下压辊之间没有速度差，若速度差v1为正，则速度差v2为负，反之亦然，并且速度差v1与速度差v2之间满足|v1|≥|v2|，在三组压辊中，采用的是花式压辊，花式压辊具有突出的压辊片和分布于压辊片之间的压辊槽；
(6)固化：将步骤(5)中的岩棉体送入固化炉中进行固化成型，在固化时，先将温度升至88℃，保温3h，然后升温至230℃固化7h，固化之前喷洒憎水剂和乙烯基三过氧化叔丁基硅烷，提高纤维丝的憎水性，同时增强了岩棉的抗拉强度；
(7)修整、包装，得到所述的高防水性保温岩棉板。
本实施例中修整后的岩棉板尺寸为长度1000mm，宽度800mm，厚度70mm，本实施例中的岩棉板由铁矿石、磁黄铁矿、珍珠岩、矿渣、玻璃和石灰石等矿物按照一定的比例制造得到，能使岩棉中的镁、钙和铁元素的配比达到三角平衡，制造过程中添加一定量的憎水剂和粘接剂等辅助性物质，使得成纤效果好，纤维分布均匀，纤维结构致密，压制得到的岩棉板具有合理的密度梯度，具有非常好的吸音隔声功能，对该岩棉板的性能进行测试，纤维的直径分布在3.7～5.4μm之间，渣球含量(粒径大于0.25mm)为3.7％，憎水率为99.9％，憎水性能稳定，即使长时间受到雨水和表面冷凝水的渗透，也不会对整个建筑结构的综合性能都会有很大的负面影响；抗拉强度16.9Kpa；压缩强度88.7Kpa(10％变形)。对其进行不燃烧性能试验，结果为A级，炉内平均温升7℃，试样平均燃烧时间0s，试样平均质量损失率5.5％。本发明中的三维定向岩棉板的抗剥离强度和10％压缩量的压缩强度都得到大大地增强，且吸水性较之亦有所大幅度减小，吸水率极低，短期吸水量低至0.08kg/m3(10mm，24h)。
本实施例中磁黄铁矿、珍珠岩、玻璃和石灰石等矿物对岩棉板的性能有重要影响，各组分之间相互配伍，相辅相成，适量的珍珠岩和玻璃不仅能改善纤维丝的性能，增强纤维丝的韧性，提高岩棉板的抗拉强度，而且使得岩棉板的纤维结构致密，吸音降噪效果好，比普通岩棉板的吸音降噪效果提高了20％左右。
实施例2
一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板，由下列重量份的原料制成：铁矿石50份、磁黄铁矿10份、珍珠岩13份、矿渣12份、玻璃10份、石灰石5份、憎水剂7份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷3份、尿素5份和酚醛树脂8份；铁矿石中铁的含量约为68％；所述的矿渣为酸性矿渣。
上述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板的制造方法，其步骤为：
(1)配料：将原料按照铁矿石50份、磁黄铁矿10份、珍珠岩13份、矿渣12份、玻璃10份、石灰石5份进行混合，混合后粉碎；
(2)熔融：将步骤(1)中的粉碎料在炉中熔成岩浆，炉中温度控制在1510℃左右，熔融时添加液氧，液氧的添加量为14m3；
(3)纤维化：采用差速离心法将岩浆甩成纤维状，离心机的速度在7000～12000转/h范围内成阶梯性增加，即在离心的过程中，离心机的速度逐步提高，7000转/h离心0.5h后提高至8000转/h离心0.5h，10000转/h离心0.6h，12000转/h离心至结束，在甩成纤维的过程中喷洒尿素、酚醛树脂和3-氨丙基三乙氧基硅烷；
(4)集棉：将甩出的纤维收集，利用摆锤机将纤维成S型叠加形成多层疏松岩棉层；
(5)压棉：将所述的多层疏松岩棉层经过三维压棉机压制，采用花式辊的差速压缩方式对岩棉进行压制，然后喷洒憎水剂；三维压棉机包括三组上下压辊，压棉机入口处的一组压辊称为第一组压辊，与其相邻的下一组压辊称为第二组压辊，以此类推，第一组压辊的下压辊组水平分布，而上压辊组有张开角度(角度为40°左右效果最好，角度小了，岩棉层不能顺利的进入压辊中，角度太大，岩棉层容易在入口处拥挤堆叠)，形成张开的入口，第一组压辊的上下压辊之间具有速度差v1，第二组压辊的上下压辊之间具有速度差v2，而最后一组压辊的上下压辊之间没有速度差，若速度差v1为正，则速度差v2为负，反之亦然，并且速度差v1与速度差v2之间满足|v1|≥|v2|，在三组压辊中，采用的是花式压辊，花式压辊具有突出的压辊片和分布于压辊片之间的压辊槽；
(6)固化：将步骤(5)中的岩棉体送入固化炉中进行固化成型，在固化时，先将温度升至88℃，保温3.5h，然后升温至220℃固化8h，固化之前喷洒憎水剂和乙烯基三过氧化叔丁基硅烷，提高纤维丝的憎水性，同时增强了岩棉的抗拉强度；
(7)修整、包装，得到所述的高防水性保温岩棉板。
本实施例中修整后的岩棉板尺寸为长度1000mm，宽度800mm，厚度70mm，本实施例中的岩棉板由铁矿石、磁黄铁矿、珍珠岩、矿渣、玻璃和石灰石等矿物按照一定的比例制造得到，能使岩棉中的镁、钙和铁元素的配比达到三角平衡，制造过程中添加一定量的憎水剂和粘接剂等辅助性物质，使得成纤效果好，纤维分布均匀，纤维结构致密，压制得到的岩棉板具有合理的密度梯度，具有非常好的吸音隔声功能，对该岩棉板的性能进行测试，结果基本同实施例1。本发明中的三维定向岩棉板的抗剥离强度和10％压缩量的压缩强度都得到大大地增强，且吸水性较之亦有所大幅度减小，吸水率极低，短期吸水量低至0.08kg/m3(10mm，24h)。
本实施例中磁黄铁矿、珍珠岩、玻璃和石灰石等矿物对岩棉板的性能有重要影响，各组分之间相互配伍，相辅相成，适量的珍珠岩和玻璃不仅能改善纤维丝的性能，增强纤维丝的韧性，提高岩棉板的抗拉强度，而且使得岩棉板的纤维结构致密，吸音降噪效果好，比普通岩棉板的吸音降噪效果提高了20％左右。
实施例3
一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板，由下列重量份的原料制成：铁矿石60份、磁黄铁矿12份、珍珠岩15份、矿渣16份、玻璃13份、石灰石8份、憎水剂8份、3-氨丙基三乙氧基硅烷2份、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷5份、尿素5.5份和酚醛树脂9份；铁矿石中铁的含量约为73％；所述的矿渣为酸性矿渣。
上述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板的制造方法，其步骤为：
(1)配料：将原料按照铁矿石60份、磁黄铁矿12份、珍珠岩15份、矿渣16份、玻璃13份、石灰石8份进行混合，混合后粉碎；
(2)熔融：将步骤(1)中的粉碎料在炉中熔成岩浆，炉中温度控制在1550℃左右，熔融时添加液氧，液氧的添加量为20m3；
(3)纤维化：采用差速离心法将岩浆甩成纤维状，离心机的速度在7000～12000转/h范围内成阶梯性增加，即在离心的过程中，离心机的速度逐步提高，7000转/h离心0.5h后提高至8000转/h离心0.5h，10000转/h离心0.6h，12000转/h离心至结束，在甩成纤维的过程中喷洒尿素、酚醛树脂和3-氨丙基三乙氧基硅烷；
(4)集棉：将甩出的纤维收集，利用摆锤机将纤维成S型叠加形成多层疏松岩棉层；
(5)压棉：将所述的多层疏松岩棉层经过三维压棉机压制，采用花式辊的差速压缩方式对岩棉进行压制，然后喷洒憎水剂；三维压棉机包括三组上下压辊，压棉机入口处的一组压辊称为第一组压辊，与其相邻的下一组压辊称为第二组压辊，以此类推，第一组压辊的下压辊组水平分布，而上压辊组有张开角度，形成张开的入口，第一组压辊的上下压辊之间具有速度差v1，第二组压辊的上下压辊之间具有速度差v2，而最后一组压辊的上下压辊之间没有速度差，若速度差v1为正，则速度差v2为负，反之亦然，并且速度差v1与速度差v2之间满足|v1|≥|v2|，在三组压辊中，采用的是花式压辊，花式压辊具有突出的压辊片和分布于压辊片之间的压辊槽；
(6)固化：将步骤(5)中的岩棉体送入固化炉中进行固化成型，在固化时，先将温度升至88℃，保温4h，然后升温至240℃固化5h，固化之前喷洒憎水剂和乙烯基三过氧化叔丁基硅烷，提高纤维丝的憎水性，同时增强了岩棉的抗拉强度；
(7)修整、包装，得到所述的高防水性保温岩棉板。
本实施例中修整后的岩棉板尺寸为长度1000mm，宽度800mm，厚度70mm，本实施例中的岩棉板由铁矿石、磁黄铁矿、珍珠岩、矿渣、玻璃和石灰石等矿物按照一定的比例制造得到，能使岩棉中的镁、钙和铁元素的配比达到三角平衡，制造过程中添加一定量的憎水剂和粘接剂等辅助性物质，使得成纤效果好，纤维分布均匀，纤维结构致密，压制得到的岩棉板具有合理的密度梯度，具有非常好的吸音隔声功能，对该岩棉板的性能进行测试，结果基本同实施例1。本发明中的三维定向岩棉板的抗剥离强度和10％压缩量的压缩强度都得到大大地增强，且吸水性较之亦有所大幅度减小，吸水率极低，短期吸水量低至0.08kg/m3(10mm，24h)。
本实施例中磁黄铁矿、珍珠岩、玻璃和石灰石等矿物对岩棉板的性能有重要影响，各组分之间相互配伍，相辅相成，适量的珍珠岩和玻璃不仅能改善纤维丝的性能，增强纤维丝的韧性，提高岩棉板的抗拉强度，而且使得岩棉板的纤维结构致密，吸音降噪效果好，比普通岩棉板的吸音降噪效果提高了25％左右。
Claims (10)
1.一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板，其特征在于：由下列重量份的原料制成：铁矿石50-60份、磁黄铁矿10-12份、珍珠岩10-15份、矿渣12-16份、玻璃10-13份、石灰石5-8份、憎水剂6-8份、尿素5-6份和酚醛树脂8-10份。
2.根据权利要求1所述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板，其特征在于：还包括3-氨丙基三乙氧基硅烷1-2份、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷3-5份。
3.根据权利要求2所述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板，其特征在于：由下列重量份的原料制成：铁矿石55份、磁黄铁矿11份、珍珠岩10份、矿渣14份、玻璃12份、石灰石6份、憎水剂6份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1份、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷4份、尿素6份和酚醛树脂10份。
4.根据权利要求1或2所述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板，其特征在于：所述的铁矿石中铁的含量大于60％。
5.根据权利要求4或所述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板，其特征在于：所述的矿渣为酸性矿渣。
6.权利要求1中所述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板的制造方法，其步骤为：
(1)配料：将原料按照铁矿石50-60份、磁黄铁矿10-12份、珍珠岩10-15份、矿渣12-16份、玻璃10-13份、石灰石5-8份进行混合，混合后粉碎；
(2)熔融：将步骤(1)中的粉碎料在炉中熔成岩浆；
(3)纤维化：将岩浆甩成纤维状，在甩成纤维的过程中喷洒尿素和酚醛树脂；
(4)集棉：将甩出的纤维收集，利用摆锤机将纤维成S型叠加形成多层疏松岩棉层；
(5)压棉：将所述的多层疏松岩棉层经过三维压棉机压制，采用花式辊的差速压缩方式对岩棉进行压制，然后喷洒憎水剂；
(6)固化：将步骤(5)中的岩棉体送入固化炉中进行固化成型；
(7)修整、包装，得到所述的高防水性保温岩棉板。
7.根据权利要求6或所述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板的制造方法，其特征在于：步骤(3)中将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到尿素和酚醛树脂中一起喷洒。
8.根据权利要求6或7或所述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板的制造方法，其特征在于：步骤(5)中喷洒憎水剂之前喷洒乙烯基三过氧化叔丁基硅烷。
9.根据权利要求6或所述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板的制造方法，其特征在于：步骤(2)中熔融时添加液氧，液氧的添加量为14～20m3。
10.根据权利要求6或9或所述的一种具有吸音降噪功能的保温岩棉板的制造方法，其特征在于：步骤(2)的熔融温度为1460～1550℃。
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