CN108117312A - 一种装饰吸声板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装饰吸声板，包括骨科颗粒和凝胶溶剂。本发明的制备方法为：将凝胶溶剂搅拌均匀，然后向凝胶溶剂中加入骨料颗粒搅拌均匀形成混合料；然后通过布料斗布置于模具中；然后通过压振装置压振密实后，放置于100‑150℃环境下烘烤20‑50min，固化成型得到装饰吸声板，本发明通过合适的混料、布料、压振、固化工艺得到装饰吸声板，该发明不用特意添加填充颗粒，通过调节级配就可达到较好的吸声效果，简化了工艺，降低了成本。

Description

一种装饰吸声板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种颗粒型吸声材料，尤其适用于民用建筑装饰吸声、工业噪声控制、交通领域的吸声降噪。

背景技术

吸声材料是借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而对入射声能具有吸收作用的材料，按其物理性能和吸声方式可分为多孔性吸声材料和共振吸声结构两大类。

多孔性吸声材料的结构特征是材料内部有大量的、互相贯通的、向外敞开的微孔，其吸声原理是声波进入材料孔隙后，引起孔隙中空气和材料的细小纤维振动导致摩擦和粘滞阻力，声能转变成热能而被吸收，工程上广泛使用的有纤维材料和灰泥材料两大类。前者包括玻璃棉和矿渣棉或以此类材料为主要原料制成的各种吸声板材或吸声构件等；后者包括微孔砖和颗粒性矿渣吸声砖等。

多孔性灰泥吸声材料种类繁多，由于原料使用的不同，分为矿渣吸声砖、膨胀珍珠岩吸声砖、陶土吸声砖、砂岩环保吸声板等。虽然该类吸声材料种类很多，但由于受制作方法、成孔机理和结构强度的限制，其孔隙率低，吸声系数低，吸声效果不好，都没有得到大面积的推广。

近年来，随着人们生活品质的提高，对环境要求也越来越高，声学处理方面对各领域所使用材料的功能性和装饰性都提出了更高的要求。

传统使用的吸声材料一般为纤维类多孔吸声材料，如矿棉、岩棉、离心玻璃棉等，这类纤维类吸声材料在生产、使用、回收环节存在环境污染等问题；另外，在使用过程中还会因纤维受潮、粉化等导致吸声材料下沉，降低声学性能；还有纤维类吸声材料使用过程中需要有护面层，装饰表现性差。

为此，很多新型的环保吸声材料被研制出来，以替代纤维类吸声材料。如泡沫铝、多孔陶粒、多孔水泥、微粒吸声板等。其中微粒吸声板(专利号：CN104108902B)采用砂粒、陶粒和再生建筑废料等颗粒制作，颗粒分为骨架颗粒和填充颗粒，骨架颗粒构成吸声板骨架，填充颗粒进入骨架颗粒间孔隙形成吸声缝隙，骨架颗粒粒度为0.8-1mm，填充颗粒粒度为0.15mm，颗粒外表面均匀覆膜使颗粒角形系数小于1.3，覆膜后置于模具内振动成型、固化。该专利产品生产过程中，存在如下问题：1、对颗粒粒度及级配要求较高，筛分时造成人工成本增加及材料浪费、质量控制困难；2、因填充细颗粒的存在，增大了表面积，使得胶凝材料用量大，成本高，覆膜工艺复杂，颗粒覆膜后有搅拌不均匀的因素存在。所以，有待研发综合性能更优的装饰吸声板材供不同人们所需。

发明内容

本发明的目的是解决现有吸声材料，特别是微粒吸声板缺点，提供一种综合性能更优的装饰吸声板材及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种装饰吸声板，包括骨科颗粒和凝胶溶剂。

进一步，所述骨科颗粒选自风积砂、机制砂、浮石、玻璃微珠、玻化微珠、矿渣中的一种或几种，骨科颗粒圆度、球度≥0.7。

进一步，骨科颗粒粒径为10-80目，不同吸声性能选用不同级配，随着目数的增大，聚合微粒之间的孔隙由大减少，吸声曲线也发生相应的变化，根据不同的实际需求，可以选择不同目数的骨料颗粒的任意组合。

进一步，所述的凝胶溶剂由树脂混合液、硅烷、石墨烯分散液组成，凝胶溶剂含量为骨科颗粒重量的2-10％。

进一步，所述的树脂混合液由有机树脂类和氨类物质组合。

所述的有机树脂类选自耐老化性能好的直链脂肪族环氧树脂、双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、有机硅树脂中的一种或其任意组合，以上树脂除了耐老化性能良好外，还具有良好的粘接性能以及力学性能，赋予了该吸声板良好的结构强度。

所述的氨类选自脂肪族多胺、脂环族多胺、聚醚胺、聚酰胺以及芳香族多胺中的一种或其任意组合，以上氨类根据种类的不同(化学结构的不同)赋予产品不同的性能，如：聚醚胺以及聚酰胺使得产品的韧性较好，芳香族类提高产品的力学性能以及耐腐蚀、耐水性能。

所述的石墨烯分散液是将石墨烯或氧化石墨烯分散到溶剂中，溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、乙醇、异丙醇或水中的一种或几种，所述石墨烯或氧化石墨烯分散液的固含量为1-5wt％。石墨烯或氧化石墨烯在分散液中以单片层或多片层的形式存在，不易产生团聚，可与凝胶溶剂中的其他成分充分的混合均匀。

一种装饰吸声板的制备方法，包括以下步骤：

首先分别称取骨料颗粒和凝胶溶剂，将凝胶溶剂搅拌均匀后，加入骨料颗粒内搅拌均匀形成混合料；然后通过布料斗布置于模具中；通过压振装置压振密实后，放置于100-150℃环境下烘烤20-50min，固化成型得到装饰吸声板。

本发明是通过凝胶溶剂将不同级配的骨料颗粒粘接起来，其吸声机理为声波进入吸声板时，引起空隙中的空气与骨料颗粒表面发生摩擦，从而将声能转化为热能消耗掉，达到吸声的效果；(专利CN 104108902B)发明人指出微粒吸声版的吸声效果与微粒之间空隙的宽窄、数量以及孔隙的长度相关，而孔隙的长度与微粒板的厚度有关，当微粒版的空隙以及数量确定后，材料的吸声性能与厚度相关。对于多孔吸声材料而言，随着其厚度的增加，其吸声性能将不会增加，因此厚度可根据需求所调节。同时指出，采用同一直径的骨料颗粒，其孔隙率为定值0.472，且单一直径微粒版的对高频效果较高，对低频效果差。这是由于大颗粒的微粒形成的孔隙大对高频吸声好，小直径颗粒形成的孔隙小对低频吸声好。因此在大颗粒骨料中添加小直径的填充骨料，使得微粒版即存在大的孔隙，又有小的孔隙，从而该条件下的微粒板对高、中、低频都具有较好的吸声效果。频率带宽变宽。本发明中采用不同级配的且圆度、球度≥0.7的骨料颗粒，大骨料颗粒之间的缝隙可以被级配中的小骨料颗粒所分割，在保证骨料颗粒圆度、球度的同时又保证了微粒板中大、小空隙并存。该发明不用特意添加填充颗粒，通过调节级配就可达到较好的吸声效果，简化了工艺，降低了成本。如图1所示，不同级配的样品的NRC曲线都具有较好的带宽，且随着目数的增大，NRC曲线想低频平移，共振峰也出现了相对应的移动，因此通过调节不同的级配调节微粒板的吸声特征，利用其不同的吸声特性满足不同条件下的吸声要求。此外，在圆度、球度以及级配相一致的条件下，不同的颗粒骨料具有大致相同的吸声性能，因此吸声性能与圆度、球度以及级配相关。

附图说明：

图1：相同骨料不同级配组合的NRC曲线；

图2：相同级配组合不同骨料的NRC曲线；

图3：石墨烯在分散液中的TEM图。

图1为相同圆度、不同级配组合的风积砂的NRC曲线，可以看出随着砂子的级配的增大，砂子之间的空隙减小，吸声曲线的曲线发生变化，此外曲线的共振峰也发生位移，因此通过调节骨料颗粒的级配，调节吸声曲线变化以适应不同的吸声要求。

图2为相同圆度、级配的风积砂、机制砂、玻璃微球以及玻化微珠的NRC曲线，四者的曲线趋势相一致且具有较高的吸声系数，因此在圆度、球度以及级配相一致的条件下，不同的骨料颗粒具有大致相同的吸声性能。

图3为石墨烯在分散液中的TEM图，从图中可以看出，由于热力学的不稳定性，其片层会出现褶皱，然而石墨烯片层以单片层的形式存在，这有利于石墨烯片层在凝胶溶剂中的分散，得到具有较高结构强度的吸声板。

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本发明进行详细的说明。

一种装饰吸声板，包括骨科颗粒和凝胶溶剂。

所述的凝胶溶剂由树脂混合液、硅烷、石墨烯分散液组成。

所述的树脂混合液由有机树脂类和氨类物质组合。

所述的有机树脂类选自直链脂肪族环氧树脂、双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、有机硅树脂中的一种或其任意组合。

所述的氨类选自脂肪族多胺、脂环族多胺、聚醚胺、聚酰胺以及芳香族多胺中的一种或其任意组合。所述的石墨烯分散液是将石墨烯或氧化石墨烯分散到溶剂中，溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、乙醇、异丙醇或水中的一种或几种，所述石墨烯或氧化石墨烯分散液的固含量为1-5wt％。

一种装饰吸声板的制备方法，包括以下步骤：首先分别称取骨料颗粒和凝胶溶剂，将凝胶溶剂搅拌均匀后，加入骨料颗粒内搅拌均匀形成混合料；然后通过布料斗布置于模具中；通过压振装置压振密实后，放置于100-150℃环境下烘烤25-50min，固化成型得到装饰吸声板。

实施例1

分别称取100份的圆度、球度为0.8的20～40目的天然风积砂；称取4份的凝胶溶剂，凝胶溶剂中双酚F环氧树脂占3份、1,4-丁二醇二缩水甘油醚占0.04份(脂肪族环氧树脂)、聚乙烯醇缩丁醛占0.06份、硅烷占0.004份、聚酰胺占0.894份；石墨烯分散液占0.002份。

首先将凝胶溶剂在混胶机中充分混合均匀；然后将凝胶溶剂倒入混料机中与骨料颗粒搅拌均匀；然后将混合物置于布料斗内，布料斗出口与模具宽度厚度适配；模具通过传输机构在料斗下方水平连续通过，模具通过料斗后模具内各个部位均匀布置了一层颗粒混合物；然后模具通过拍振成型机构，将颗粒混合物拍振密实；然后模具在120摄氏度环境下烘烤30分钟固化成型，室温脱模。该吸声板厚度为8mm、NRC系数为0.60。

实施例2

对比实施例1，只是将骨料颗粒变为30-50目的天然风积沙，其余材料以及制作工艺相一致，该吸声板厚度为8mm、NRC系数为0.61。

实施例3

对比实施例1，只是将骨料颗粒变为40-60目的天然风积沙，其余材料以及制作工艺相一致。该吸声板厚度为8mm、NRC系数为0.64。

实施例4

称取100份的圆度、球度为0.8的40～60目的玻璃微珠；称取3份的凝胶溶剂，凝胶溶剂中双酚F环氧树脂占2.25份、1,4-丁二醇二缩水甘油醚占0.03份(脂肪族环氧树脂)、聚乙烯醇缩丁醛占0.0045份、硅烷占0.003份、聚酰胺占0.672份；石墨烯分散液占0.0015份。

首先将凝胶溶剂在混胶机中充分混合均匀；然后将凝胶溶剂倒入混料机中与骨料颗粒搅拌均匀；然后将混合物置于布料斗内，布料斗出口与模具宽度厚度适配；模具通过传输机构在料斗下方水平连续通过，模具通过料斗后模具内各个部位均匀布置了一层颗粒混合物；然后模具通过拍振成型机构，将颗粒混合物拍振密实；然后模具在120摄氏度环境下烘烤30分钟固化成型，室温脱模。

该吸声板厚度为8mm、NRC系数为0.62。

实施例5

称取100份的圆度、球度为0.8的40～60目的机制砂，称取5份凝胶溶剂，凝胶溶剂中4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯占3.5份(脂环族环氧树脂)、1,6-已二醇二缩水甘油醚占0.1份(脂环族环氧树脂)、硅烷占0.0075份、石墨烯分散液占0.0025份、异佛尔酮二胺占1.39份。

首先将凝胶溶剂在混胶机中充分混合均匀；然后将凝胶溶剂倒入混料机中与骨料颗粒搅拌均匀；然后将混合物置于布料斗内，布料斗出口与模具宽度厚度适配；模具通过传输机构在料斗下方水平连续通过，模具通过料斗后模具内各个部位均匀布置了一层颗粒混合物；然后模具通过拍振成型机构，将颗粒混合物拍振密实；然后模具在150摄氏度环境下烘烤30分钟固化成型，室温脱模。

该吸声板的NRC系数为0.64。

实施例6

称取100份的圆度、球度为0.8的40～60目的玻化微珠，称取10份凝胶溶剂，凝胶溶剂中4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯占7份(脂环族环氧树脂)、1,6-已二醇二缩水甘油醚占0.2份(脂肪族环氧树脂)、硅烷占0.015份、石墨烯分散液占0.005份、异佛尔酮二胺占2.78份。

首先将凝胶溶剂在混胶机中充分混合均匀；然后将凝胶溶剂倒入混料机中与骨料颗粒搅拌均匀；然后将混合物置于布料斗内，布料斗出口与模具宽度厚度适配；模具通过传输机构在料斗下方水平连续通过，模具通过料斗后模具内各个部位均匀布置了一层颗粒混合物；然后模具通过拍振成型机构，将颗粒混合物拍振密实；然后模具在150摄氏度环境下烘烤30分钟固化成型，室温脱模。

该吸声板厚度为8mm、NRC系数为0.63。

Claims (10)

1.一种装饰吸声板，其特征在于：包括骨科颗粒和凝胶溶剂。

2.根据权利要求1所述的一种装饰吸声板，其特征在于：所述骨科颗粒选自风积砂、机制砂、浮石、玻璃微珠、玻化微珠、矿渣中的一种或几种，且颗粒圆度、球度≥0.7。

3.根据权利要求1或2所述的一种装饰吸声板，其特征在于：所述骨科颗粒粒径为10-80目。

4.根据权利要求1所述的一种装饰吸声板，其特征在于：所述凝胶溶剂的含量为骨料颗粒重量的2-10％。

5.根据权利要求1或4所述的一种装饰吸声板，其特征在于：所述的凝胶溶剂由树脂混合液、硅烷、石墨烯分散液组成。

6.根据权利要求5所述的一种装饰吸声板，其特征在于：所述的树脂混合液由有机树脂类和氨类物质组合。

7.根据权利要求6所述的一种装饰吸声板，其特征在于：所述的有机树脂类选自直链脂肪族环氧树脂、双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、有机硅树脂中的一种或其任意组合。

8.根据权利要求6所述的一种装饰吸声板，其特征在于：所述的氨类选自脂肪族多胺、脂环族多胺、聚醚胺、聚酰胺以及芳香族多胺中的一种或其任意组合。

9.根据权利要求5所述的一种装饰吸声板，其特征在于：所述的石墨烯分散液是将石墨烯或氧化石墨烯分散到溶剂中，溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、乙醇、异丙醇或水中的一种或几种，所述石墨烯或氧化石墨烯分散液的固含量为1-5wt％。

10.一种装饰吸声板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：首先分别称取骨料颗粒和凝胶溶剂，将凝胶溶剂搅拌均匀后，加入骨料颗粒内搅拌均匀形成混合料；然后通过布料斗布置于模具中；通过压振装置压振密实后，放置于100-150℃环境下烘烤20-50min固化成型得到装饰吸声板。