CN108678316A - 一种基于岩棉的覆砂吸音板 - Google Patents

一种基于岩棉的覆砂吸音板 Download PDF

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朱相栋
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Abstract

本发明涉及吸声材料领域，具体而言，涉及一种基于岩棉的覆砂吸音板；所述的基于岩棉的覆砂吸音板包括依次排布的吸音涂层、网格布及岩棉基板；所述吸音涂层的成分包括填充物以及无机粘结剂；所述填充物包括硅砂以及树脂颗粒。该材料具有非常优秀的吸音能力。

Description

一种基于岩棉的覆砂吸音板
技术领域
本发明涉及吸声材料领域，具体而言，涉及一种基于岩棉的覆砂吸音板。
背景技术
吸声材料是建筑装修的一种功能性材料，它具有吸声与装饰的双重要求，既要美观又要实现吸声的特殊要求。而目前国内市场上常用的吸声材料均无法实现大面积无缝装饰、吸声特性无法定制调控、环保性能较差等弊病，并且部分吸声材料阻燃性能较低。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于岩棉的覆砂吸音板，包括依次排布的吸音涂层、网格布及岩棉基板；
所述吸音涂层的成分包括填充物以及无机粘结剂；
所述填充物包括硅砂以及树脂颗粒。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)吸音涂层吸音效果好，还具有很好的阻燃效果；树脂颗粒在保证吸音性能的同时，还能有效进一步提升对中低频噪音的吸音性能；
(2)网格布可加强吸音涂层与岩棉基板的连接强度；
(3)相比较玻璃棉等材料，岩棉具有更低的成本；且岩棉基板吸音性能好、保温绝热、耐腐蚀、化学性能稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例制备得到的基于岩棉的覆砂吸音板的结构示意图。
附图标记：
1-吸音涂层；2-网格布；3-岩棉基板。
具体实施方式
本发明涉及一种基于岩棉的覆砂吸音板，包括依次排布的吸音涂层、网格布及岩棉基板；
所述吸音涂层的成分包括填充物以及无机粘结剂；
所述填充物包括硅砂以及树脂颗粒。
优选的，如上所述的基于岩棉的覆砂吸音板，所述硅砂以及所述树脂颗粒的重量比为1：(0.8～1.4)；
更优选的，所述硅砂以及所述树脂颗粒的重量比为1：(1～1.2)；
优选的，所述硅砂的粒径为45～130目；更优选为60～110目；
优选的，所述树脂颗粒的粒径为10～30目；更优选为20目。
优选的，如上所述的基于岩棉的覆砂吸音板，所述填充物与所述无机粘结剂的质量比为70:10～20(按不加水算)；
更优选的，所述填充物与所述无机粘结剂的质量比为70:15。
优选的，如上所述的基于岩棉的覆砂吸音板，所述无机粘结剂为硅酸盐无机粘结剂；
优选的，以重量份计，所述硅酸盐无机粘结剂包括：硅酸钠7～13份、硅酸镁1～5份、硅酸锂1～3份；更优选还包括水12～18份；
更优选的，以重量份计，所述硅酸盐无机粘结剂包括：硅酸钠9～11份、硅酸镁2～4份、硅酸锂1～3份；更优选还包括水14～16份；
更优选的，以重量份计，所述硅酸盐无机粘结剂包括：硅酸钠10份、硅酸镁3份、硅酸锂2份；更优选还包括水15份。
优选的，如上所述的基于岩棉的覆砂吸音板，所述树脂颗粒的制备方法包括：
在树脂固化前向树脂中加入混有碳酸钙的纤维，在树脂固化后在酸性条件下将所述碳酸钙分解；
其中，所述混有碳酸钙的纤维优选以网格编织物的形式加入，在树脂固化前均匀浸在树脂中，不同层的网格编织物之间可绷紧形成固定的间隔，凝固后的树脂中就掺入了碳酸钙的纤维；在酸性条件下将所述碳酸钙分解分解之前，可先将树脂粉碎成既定的小颗粒(或造粒)，酸液可通过树脂表面的纤维材料渗入树脂内部，并将碳酸钙溶解，反应产生的CO2可沿纤维孔隙排出，从而在树脂内部形成连通的孔道；通过本法制备得到的树脂颗粒孔隙率可达50％左右；
进一步优选的，在浸酸时，为促进酸渗入树脂内部、以及反应产生的CO2的排出，可持续搅拌处理。
通过此制作工艺，砂粒粒径与成型方式均可精确地调控，进而确定了内部孔隙的大小及排列方式，由此生产出各种不同流阻与吸声特性的吸音涂层。本发明所采用的多孔树脂，吸音效果更好，能够有效提升吸音能力。
优选的，所述混有碳酸钙的纤维的添加量占固化后树脂体积的30％～40％；更优选为35％；
优选的，所述纤维的直径为0.1mm～0.2mm；
优选的，所述纤维交织排列加入固化前的树脂中；
优选的，所述酸性条件的pH＝4～6；更优选的，酸解温度为110～120℃，酸解时间为24h～48h。
优选的，如上所述的基于岩棉的覆砂吸音板，所述混有碳酸钙的纤维中碳酸钙的添加量为20wt％～40wt％；更优选为30wt％。
优选的，所述混有碳酸钙的纤维的制备方法包括：
将所述碳酸钙与所述纤维的原料混合，在2.2～3.0×10-3Pa下抽真空，在非氧化气氛保护下，179℃～200℃下熔融混匀混合均匀后纺丝。
优选的，如上所述的基于岩棉的覆砂吸音板，在树脂固化前还向所述树脂中加入阻燃剂；
优选的，所述阻燃剂为DOPO；
优选的，所述阻燃剂的添加量为所述树脂质量的6％～15％；更优选为8％～13％。
优选的，如上所述的基于岩棉的覆砂吸音板，所述纤维为易分解纤维，优选为聚乳酸纤维。
聚乳酸纤维由于密度低，纤维蓬松，容易掺入大量碳酸钙，且其在酸性条件下易分解，容易从树脂中除去。
优选的，如上所述的基于岩棉的覆砂吸音板，所述树脂颗粒为耐酸耐热环氧树脂颗粒。
可采用光固化的环氧树脂，例如环氧树脂CER-170。
环氧树脂具有成本低，质量轻等优点。
优选的，如上所述的基于岩棉的覆砂吸音板，所述吸音涂层分为硅砂填充物层和树脂颗粒填充物层，且所述树脂颗粒填充物层与所述网格布相邻；
优选的，所述吸音涂层表面还包括装饰面层。
通过本发明工艺生产的岩棉覆砂吸声板强度高、防火、防潮、抗冻、耐老化，而且工艺中岩棉覆砂板也无任何有机挥发物，是绿色环保建筑吸声材料。颜色多样、无缝连接、造型优美，可广泛应用于各种具有吸声要求的墙面或天花。
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例一种基于岩棉的覆砂吸音板的制备方法，包括：
a.无机粘结剂的制备：将(重量份计)硅酸钠7份、硅酸镁5份、硅酸锂1份加入水12份，得到水玻璃；
b.树脂颗粒制备：
将碳酸钙纤维/纳米颗粒20份，聚乳酸80份加入具有所需复合宽度喷口的螺杆挤压机内，在2.66×10-3Pa下抽真空，在氮气保护下，179℃～200℃下熔融混匀混合均匀、通过纺丝头以约0.5m/min的速度对其进行纺纱并且冷却到约20℃的温度。纤维的直径为0.1mm～0.2mm。将制得的混有碳酸钙的纤维纺织成网格状，分2层均匀至于模具中(添加量占固化后树脂体积的30％)，向所述模具中缓慢导入环氧树脂CER-170(预先与功能单体、低聚体混合)，环氧树脂加入前与DOPO阻燃剂混匀(阻燃剂添加量占树脂重量的6％)，刚刚没过混有碳酸钙的纤维即可，随后将所涂树脂以4m/min的速度进入光源区，固化时间10s，累计辐射400mj/cm2。
固化后粉碎，使用树脂造粒机造粒，粒径控制在10～30目。
将制得的树脂粒浸泡于pH＝4的盐酸中24h，浸泡时搅拌振荡；
浸泡结束后将酸洗去，晾干得到树脂颗粒。
c.将要涂抹的基板岩棉整理平整后，覆盖一层网格布，然后在表面涂抹吸音涂层。一般情况下吸音涂层需涂抹三层：第一层涂抹是将基板表面的孔隙进行填补，第二层涂抹是将基板进行找平；第一、二层的厚度为2.5mm；第三层涂抹装饰面层。每一层涂抹后均需进行自然晾干。吸音涂层可用不同颜色、不同砂质的自然细砂与树脂颗粒混合作为原料进行调制，使装饰达到即美观又吸声的目的。
细砂的粒径为45～130目，树脂颗粒的粒径为10～30目；细砂与树脂颗粒的重量比为1：0.8混合后按填料：水玻璃干料＝70:10的重量比加入到水玻璃中制成填料浆料，进行上述涂抹，干燥即得。
实施例2
本实施例一种基于岩棉的覆砂吸音板的制备方法，包括：
a.无机粘结剂的制备：将(重量份计)硅酸钠13份、硅酸镁1份、硅酸锂3份加入水18份，得到水玻璃；
b.树脂颗粒制备：
将碳酸钙纤维/纳米颗粒40份，聚乳酸60份加入具有所需复合宽度喷口的螺杆挤压机内，在2.66×10-3Pa下抽真空，在氮气保护下，179℃～200℃下熔融混匀混合均匀、通过纺丝头以约0.5m/min的速度对其进行纺纱并且冷却到约20℃的温度。纤维的直径为0.1mm～0.2mm。将制得的混有碳酸钙的纤维纺织成网格状，分3层均匀至于模具中(添加量占固化后树脂体积的40％)，向所述模具中缓慢导入环氧树脂CER-170(预先与功能单体、低聚体混合)，环氧树脂加入前与DOPO阻燃剂混匀(阻燃剂添加量占树脂重量的15％)，刚刚没过混有碳酸钙的纤维即可，随后将所涂树脂以6m/min的速度进入光源区，固化时间6s，累计辐射900mj/cm2。
固化后粉碎，使用树脂造粒机造粒，粒径控制在10～30目。
将制得的树脂粒浸泡于pH＝6的盐酸中，110～120℃反应48h，浸泡时搅拌振荡；
浸泡结束后将酸洗去，晾干得到树脂颗粒。
c.将要涂抹的基板岩棉整理平整后，覆盖一层网格布，然后在表面涂抹吸音涂层。吸音涂层需涂抹三层：第一层涂抹是将基板表面的孔隙进行填补，第二层涂抹是将基板进行找平；第一、二层的厚度为4mm；第三层喷涂装饰面层。每一层涂抹/喷涂于后均需进行自然晾干。吸音涂层可用不同颜色、不同砂质的自然细砂与树脂颗粒混合作为原料进行调制，使装饰达到即美观又吸声的目的。
细砂的粒径为45～130目，树脂颗粒的粒径为10～30目；细砂与树脂颗粒的重量比为1：1.4混合后按填料：水玻璃干料＝70:20的重量比加入到水玻璃中制成填料浆料，进行上述涂抹，干燥即得。
实施例3
本实施例一种基于岩棉的覆砂吸音板的制备方法，包括：
a.无机粘结剂的制备：将(重量份计)硅酸钠12份、硅酸镁4份、硅酸锂2份加入水14份，得到水玻璃；
b.树脂颗粒制备：
将碳酸钙纤维/纳米颗粒25份，聚乳酸75份加入具有所需复合宽度喷口的螺杆挤压机内，在2.66×10-3Pa下抽真空，在氮气保护下，179℃～200℃下熔融混匀混合均匀、通过纺丝头以约0.4m/min的速度对其进行纺纱并且冷却到约20℃的温度。纤维的直径为0.1mm～0.2mm。将制得的混有碳酸钙的纤维纺织成网格状，分3层均匀至于模具中(添加量占固化后树脂体积的32％)，向所述模具中缓慢导入环氧树脂CER-170(预先与功能单体、低聚体混合)，环氧树脂加入前与DOPO阻燃剂混匀(阻燃剂添加量占树脂重量的12％)，刚刚没过混有碳酸钙的纤维即可，随后将所涂树脂以4m/min的速度进入光源区，固化时间80s，累计辐射700mj/cm2。
固化后粉碎，使用树脂造粒机造粒，粒径控制在10～30目。
将制得的树脂粒浸泡于pH＝4的盐酸中，110～120℃反应30h，浸泡时搅拌振荡；
浸泡结束后将酸洗去，晾干得到树脂颗粒。
c.将要涂抹的基板岩棉整理平整后，覆盖一层网格布，然后在表面涂抹吸音涂层。吸音涂层需涂抹三层：第一层涂抹细砂层，是将基板表面的孔隙进行填补，第二层涂抹树脂颗粒层，是将基板进行找平；第一、二层的厚度为2mm；第三层涂抹装饰面层。每一层涂抹后均需进行自然晾干。细砂层可用不同颜色、不同砂质的自然细砂与树脂颗粒混合作为原料进行调制，使装饰达到即美观又吸声的目的。
细砂的粒径为45～130目，树脂颗粒的粒径为10～30目；细砂与树脂颗粒的重量比为1：1，按填料：水玻璃干料＝70:13的重量比分别将细砂与树脂颗粒加入到水玻璃中各自制成填料浆料，进行上述涂抹，干燥即得。
实施例4
本实施例一种基于岩棉的覆砂吸音板的制备方法，包括：
a.无机粘结剂的制备：将(重量份计)硅酸钠10份、硅酸镁3份、硅酸锂2份加入水15份，得到水玻璃；
b.树脂颗粒制备：
将碳酸钙纤维/纳米颗粒30份，聚乳酸70份加入具有所需复合宽度喷口的螺杆挤压机内，在2.66×10-3Pa下抽真空，在氮气保护下，179℃～200℃下熔融混匀混合均匀、通过纺丝头以约0.5m/min的速度对其进行纺纱并且冷却到约20℃的温度。纤维的直径为0.1mm～0.2mm。将制得的混有碳酸钙的纤维纺织成网格状，分3层均匀至于模具中(添加量占固化后树脂体积的35％)，向所述模具中缓慢导入环氧树脂CER-170(预先与功能单体、低聚体混合)，环氧树脂加入前与DOPO阻燃剂混匀(阻燃剂添加量占树脂重量的14％)，刚刚没过混有碳酸钙的纤维即可，随后将所涂树脂以5m/min的速度进入光源区，固化时间8s，累计辐射600mj/cm2。
固化后粉碎，使用树脂造粒机造粒，粒径控制在10～30目。
将制得的树脂粒浸泡于pH＝5的盐酸中，110～120℃反应36h，浸泡时搅拌振荡；
浸泡结束后将酸洗去，晾干得到树脂颗粒。
c.将要涂抹的基板岩棉整理平整后，覆盖一层网格布，然后在表面涂抹吸音涂层。吸音涂层需涂抹三层：第一层树脂颗粒层，是将基板表面的孔隙进行填补，第二层涂抹细砂层，是将基板进行找平；第一、二层的厚度为4mm；第三层喷涂装饰面层。每一层涂抹后均需进行自然晾干。细砂层可用不同颜色、不同砂质的自然细砂与树脂颗粒混合作为原料进行调制，使装饰达到即美观又吸声的目的。
细砂的粒径为45～130目，树脂颗粒的粒径为10～30目；细砂与树脂颗粒的重量比为1：1.4，按填料：水玻璃干料＝70:15的重量比分别将细砂与树脂颗粒加入到水玻璃中各自制成填料浆料，进行上述涂抹，干燥即得。
对比例
与实施例4相同，区别仅在于，不添加混有碳酸钙的纤维，但仍然经过酸处理，且将环氧树脂CER-170直接固化后造粒。
为方便比较，上述实施例和对比例中岩棉的厚度均为50mm，且采用的均为64kg/m3的岩棉。但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员可根据自身需要选择任意厚度和密度的岩棉。
实验例
检测本发明各实施例和对比例所得吸隔声板在不同声音频率下的吸声能力，结果如表1所示。
表1 不同频率下吸声能力比较
表2 机械性能
性能指标 实施例2 实施例4 对比例
阻燃性(LOI，％) 43 42 42
湿胀率(≤％) 0.36 0.38 0.38
抗压强度(≥MPa) 29.8 30.9 32.4
注：隔声指数la即计权隔声量RW
通过表1和表2可以看出，本发明制备得到的基于岩棉的覆砂吸音板具有优异的吸隔声效果，采用了特定用量的多孔树脂后，吸声性能进一步提高，通过此制作工艺，砂粒粒径与成型方式均可精确地调控，进而确定了内部孔隙的大小及排列方式，由此生产出各种不同流阻与吸声特性的吸音涂层。本发明所采用的多孔树脂，吸音效果更好，能够有效提升吸音能力。
此外，本发明制备得到的基于岩棉的覆砂吸音板还具有优秀的防火能力，湿胀率及抗压强度也都非常好，适用于室内吸音材料的应用。
一般认为树脂属于高分子发泡吸声材料，其性能稳定、容重小、防潮、耐腐蚀，具有很多优秀的物理特性。现有技术中采用不同的树脂和发泡方法可制成性能各异的高分子发泡材料，然而这些方法一方面孔隙率还不足够高，另一方面，很多孔隙位于树脂内部，声波往往难以进入，从而实质上有效孔隙率很低。本发明所提供的树脂颗粒，其内部孔隙是贯穿的通道，配合树脂本身的粘弹特性，可以有效吸收声波的能量从而使入射声能一部分乃至全部消耗，达到吸声的效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于岩棉的覆砂吸音板，其特征在于，包括依次排布的吸音涂层、网格布及岩棉基板；
所述吸音涂层的成分包括填充物以及无机粘结剂；
所述填充物包括硅砂以及树脂颗粒。
2.根据权利要求1所述的基于岩棉的覆砂吸音板，其特征在于，所述硅砂以及所述树脂颗粒的重量比为1：(0.8～1.4)；
优选的，所述硅砂的粒径为45～130目；
优选的，所述树脂颗粒的粒径为10～30目。
3.根据权利要求1所述的基于岩棉的覆砂吸音板，其特征在于，所述填充物与所述无机粘结剂的质量比为70:10～20。
4.根据权利要求1所述的基于岩棉的覆砂吸音板，其特征在于，所述无机粘结剂为硅酸盐无机粘结剂；
优选的，以重量份计，所述硅酸盐无机粘结剂包括：硅酸钠7～13份、硅酸镁1～5份、硅酸锂1～3份。
5.根据权利要求1所述的基于岩棉的覆砂吸音板，其特征在于，所述树脂颗粒的制备方法包括：
在树脂固化前向树脂中加入混有碳酸钙的纤维，在树脂固化后在酸性条件下将所述碳酸钙分解；
优选的，所述混有碳酸钙的纤维的添加量占固化后树脂体积的30％～40％；
优选的，所述纤维的直径为0.1mm～0.2mm；
优选的，所述纤维交织排列加入固化前的树脂中；
优选的，所述酸性条件的pH＝4～6。
6.根据权利要求5所述的基于岩棉的覆砂吸音板，其特征在于，所述混有碳酸钙的纤维中碳酸钙的添加量为20wt％～40wt％。
7.根据权利要求5所述的基于岩棉的覆砂吸音板，其特征在于，在树脂固化前还向所述树脂中加入阻燃剂；
优选的，所述阻燃剂为DOPO。
8.根据权利要求5～7任一项所述的基于岩棉的覆砂吸音板，其特征在于，所述纤维为易分解纤维，优选为聚乳酸纤维。
9.根据权利要求1～7任一项所述的基于岩棉的覆砂吸音板，其特征在于，所述树脂颗粒为耐酸耐热环氧树脂颗粒。
10.根据权利要求1～7任一项所述的基于岩棉的覆砂吸音板，其特征在于，所述吸音涂层分为硅砂填充物层和树脂颗粒填充物层，且所述树脂颗粒填充物层与所述网格布相邻；
优选的，所述吸音涂层表面还包括装饰面层。
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