CN104129978A - 一种泡沫陶瓷吸音降噪板及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种泡沫陶瓷吸音降噪板及其制备工艺，泡沫陶瓷吸音降噪板包括重量比为90-96.8%的硅藻土，2-5%的膨润土，1-4.8%废玻璃粉，0.2-0.5%的羧甲基纤维素。制备工艺包括步骤，制备浆料，球磨，加水球磨成含水为35%左右的浆料，过筛后待用；陶瓷坯体制备，采用有机泡沫浸渍法，将细孔海绵放在氢氧化钠溶液中浸泡，清洗干净与晒干后待用；将细孔海绵挤压排除空气后浸入预先准备好的陶瓷浆料中，采用揉搓、滚压方法将多余浆料排除，干燥，待干燥至水分降至3-4%左右时，放置窑炉内烧结；烧结，按烧结温度控制曲线升温至1150度烧结，然后自然降温冷却出窑。具有良好的吸音减噪性能，能适应恶劣环境使用，在湿度大的时候可以吸附空气中的水分,储存起来，具有消毒功能,既能去除异味,同时能有效杀灭大肠杆菌等有害细菌。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫陶瓷吸音降噪板及其制备工艺，特别是一种硅藻土与膨润土材料复合结合制备的泡沫多孔陶瓷吸音降噪板制作技术。
背景技术
众所周知，声音源于物体的振动，它引起邻近空气的振动而形成声波，并在空气介质中向四周传播。当声音传入构件材料表面时，声能一部分被反射，一部分穿透材料，还有一部由于构件材料的振动或声音在其中传播时与周围介质摩擦，由声能转化成热能，声能被损耗，即通常所说声音被材料吸收。
通常把材料和结构分成吸声的、或隔声的、或反射的，一方面是按材料分别具有较大的吸声、或较小的透射、或较大的反射，另一方面是按照使用时主要考虑的功能是吸声、或隔声、或反射。但三种材料和结构没有严格的界限和定义。
吸声材料：材料本身具有吸声特性。如玻璃棉、岩棉等纤维或多孔材料。
吸声结构：材料本身可以不具有吸声特性，但材料经打孔、开缝等简单的机械加工和表面处理，制成某种结构而产生吸声。如穿孔FC板、穿孔铝板吊顶等。
在建筑声环境的设计中，需要综合考虑材料的使用，包括吸声性能以及装饰性、强度、防火、吸湿、加工等多方面，根据具体的使用条件和环境综合分析比较。
人们在生产与生活中，为了人体健康与安全，对于环境越来越重视，对噪声污染的治理十分重视，伴随吸音降噪工作的日益深入，市场上涌现各种各样的隔音、吸音，除噪材料和设备。由于各企业对环境质量重视程度不同，许多生产车间的噪声污染未得到很好治理，出现此况原因很多，其中吸音降噪的材料或设施信价比不好，以及施工不够方便等是其影响重要因素和原因。
目前，在室内装修过程中，很多单位和个人选择环保型硅藻泥材料，其虽然优点很多，但不能用于高湿有水分环境。因此，具有湿度较高的纺织车间不合适选用。特别值得指出，纺织车间由于纺织机械高速运动，噪声很大，操作人员只有贴着耳朵说话才能听清，所以想方设法降低车间噪声势在必行。
发明内容
本发明其目的就在于提供一种泡沫陶瓷吸音降噪板及其制备工艺，具有良好的吸音减噪性能，能适应恶劣环境使用，在湿度大的时候可以吸附空气中的水分,储存起来，具有消毒功能,既能去除异味,同时能有效杀灭大肠杆菌等有害细菌。
实现上述目的而采取的技术方案，
一种泡沫陶瓷吸音降噪板，包括重量比为90-96%的硅藻土，2-3%的膨润土，1-2%废玻璃粉，0.2-0.5%的羧甲基纤维素。
一种泡沫陶瓷吸音降噪板的制备工艺，包括步骤，
1）制备浆料，以重量比为90-96%的硅藻土，2-3%的膨润土，1-2%废玻璃粉，0.2-0.5%的羧甲基纤维素为原料，球磨，以氧化铝球为球磨介质，加水球磨成含水为35%左右的浆料，过筛后待用；
2）陶瓷坯体制备，采用有机泡沫浸渍法，选择细孔海绵为成型模板，将其切割成一定体积的块状体，将细孔海绵放在氢氧化钠溶液中浸泡，清洗干净与晒干后待用；
将细孔海绵挤压排除空气后浸入预先准备好的陶瓷浆料中，使浆料充分浸润海绵体，然后采用揉搓、滚压方法将多余浆料排除，以使浆料均匀附着在海绵体网状结构的网丝上，然后干燥，为增加海绵吸浆实体重量，需重复上次过程，即进行第二次浸浆，再次晒干；当采用烘干设备干燥时，在陶瓷坯体浸浆涂覆完成后，制品应放进室温下养护20-22小时，使其自然干燥，然后使用烘箱在110℃下干燥10-12 h，待干燥至水分降至3-4%左右时，放置窑炉内烧结；
3）烧结，初始阶段为排水排胶过程，充氩气保护烧结，待海绵体有机物逐渐挥发排出完毕，即泡沫陶瓷的骨架生成，按烧结温度控制曲线升温至1150度烧结，然后自然降温冷却出窑。
与现有技术相比本发明具有以下优点。
以硅藻土为主的泡沫陶瓷，是一种孔隙率高达70～90%，具有三维立体网络骨架结构和贯通气孔新型非金属多孔材料，也是一种新型的多功能墙体材料，具有良好的吸音减噪性能。虽然其未完全瓷化，其总体结构是多孔结构，其内部保持硅藻土基本特点。由于其经过上千度温度烧结，所以能适应纺织车间高湿度环境而不会溃散，比硅藻土泥更能适应恶劣环境使用。用硅藻土制成的陶瓷材料具有超纤维,多孔特性 ,在湿度大的时候可以吸附空气中的水分,储存起来，当空气中的水分减少时,硅藻土壁材就能够将储存在超微细孔中的水分释放出来。其次,硅藻土还具有消毒功能,在车间中使用,既能去除异味,同时能有效杀灭大肠杆菌等有害细菌。
具体实施方式
一种泡沫陶瓷吸音降噪板，包括重量比为90-96.8%的硅藻土；2-5%的膨润土；1-4.8%废玻璃粉；0.2-0.5%羧甲基纤维素。
一种泡沫陶瓷吸音降噪板的制备工艺，包括步骤，
1）制备浆料，以重量比为90-96.8%的硅藻土，2-5%的膨润土，1-4.8%废玻璃粉，0.2-0.5%的羧甲基纤维素为原料，球磨，以氧化铝球为球磨介质，加水球磨成含水为35%左右的浆料，过筛后待用；
2）陶瓷坯体制备，采用有机泡沫浸渍法，选择细孔海绵为成型模板，将其切割成一定体积的块状体，将细孔海绵放在氢氧化钠溶液中浸泡，清洗干净与晒干后待用；
将细孔海绵挤压排除空气后浸入预先准备好的陶瓷浆料中，使浆料充分浸润海绵体，然后采用揉搓、滚压方法将多余浆料排除，以使浆料均匀附着在海绵体网状结构的网丝上，然后干燥，为增加海绵吸浆实体重量，需重复上次过程，即进行第二次浸浆，再次晒干；当采用烘干设备干燥时，在陶瓷坯体浸浆涂覆完成后，制品应放进室温下养护20-22小时，使其自然干燥，然后使用烘箱在110℃下干燥10-12 h，待干燥至水分降至3-4%左右时，放置窑炉内烧结；
3）烧结，初始阶段为排水排胶过程，充氩气保护烧结，待海绵体有机物逐渐挥发排出完毕，即泡沫陶瓷的骨架生成，按烧结温度控制曲线升温至1150度烧结，然后自然降温冷却出窑。
所述烧结温度控制曲线为室温-105℃，选择升温速率为10-15℃/分；100-300℃，选择升温速率为8-10℃/分；300-400℃、400-500℃、500-600℃、600-700℃，选择升温速率都为3-5℃/分；700-1000℃，升温速率为15-20℃/分；1000-1150℃，升温速率为10℃/分；1150℃时保温20分钟，再停止加温。
实施例
实施例1、重量比为96%的硅藻土，2%的膨润土， 1.7%废玻璃粉，0.3%的羧甲基纤维素；
实施例2、重量比为95%的硅藻土，3%的膨润土， 1.5%废玻璃粉，0.5%的羧甲基纤维素；
实施例3、重量比为94%的硅藻土，3%的膨润土， 2.7%废玻璃粉，0.3%的羧甲基纤维素；
实施例4、重量比为94%的硅藻土， 2.7%废玻璃粉，0.3%的羧甲基纤维素，3%的膨润土可用高岭土代替。
吸音降噪泡沫陶瓷降噪板材选择硅藻土为基础原材料，为了满足成型性能需要，添加粘性较好的膨润土做添加剂。膨润土有很好的可塑性、粘结性、透气性，故选择其添加剂。
选择硅藻土为基础原材料，是依据其物理化学性能而决定，硅藻土是由生活在数百万年前的水生浮游生物——由硅藻的细胞壁沉积而成的天然物质，主要成分为蛋白石，富含多种有益矿物质，质地轻软。硅藻土电子显微镜下显示的硅藻土表面有无数微小的空穴，孔隙率90%以上，比表面积达65m2/g,正是这种突出的分子晶体结构特征决定了其具有独特功能——具有极强的物理吸附性能和离子交换性能。
硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由古代硅落及其他微生物（放射虫、海绵等）的硅质遗骸组成，其中主要由80%-90%甚至达90%以上的硅藻壳组成，主要化学成分是SiO2，还有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等。海水、湖水中的氧化硅主要消耗者就是硅藻，构成硅藻软体，在成岩过程中经石化阶段形成硅藻土。我国硅藻土储量丰富，数量达3.2亿吨，远景储量达20多亿吨。原料来源容易，且价格便宜，故选择其为主要原料。
制备工艺，为了制备触变性、流动性优良以及高固相含量的浆料，将硅藻土：膨润土：废玻璃粉进行配方与加工，其重量比配比分别为：90-96.8%的硅藻土；2-5%的膨润土；1-4.8%废玻璃粉；0.2-0.5%羧甲基纤维素为原料，放进球磨机，以氧化铝球为球磨介质，加水球磨成含水为35%左右的浆料，过筛后待用。
原料选择说明：当已有高岭土时，可用其代替膨润土；废玻璃粉，其化学成分主要是二氧化硅，利用其硅成分以及硅藻土和膨润土中少量的氧化铝构成陶瓷的骨架。为了尽可能降低成本故而选用废玻璃。羧甲基纤维素在浆料中起悬浮剂作用。本配方中，未采用消泡剂，故制备工艺中增加真空搅拌与脱（气）泡环节。
注意点：浆料需要有尽可能高的固相含量和较好的触变性。高的固相含量和粘附性能可以保证浆料颗粒最大限度地粘附在海绵体上，从而能够提高多孔陶瓷的机械强度。浆料触变性之所以要高，以便在浸渍浆料和排除多余浆料时，通过剪切作用降低粘稠度，提高浆料流动性，以便于固化成型；而在停止成型时，浆料稠度升高，流动性降低，附着在网丝上的陶瓷颗粒容易固化而定型，以免造成堵孔，或坯体整体均匀性下降。浆料使用前最好能真空搅拌与脱（气）泡。
陶瓷坯体采用有机泡沫浸渍法来制备，即：选择细孔海绵 (通常采用聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料) 为成型模板，将其切割成一定体积的块状体。将细孔海绵放在有一定温度的氢氧化钠溶液浸泡后，清洗干净与晒干后待用。
将细孔海绵挤压排除空气后浸入预先准备好的陶瓷浆料中，使浆料充分浸润海绵体，然后采用揉搓、滚压等方法将多余浆料排除，以使浆料均匀附着在海绵体网状结构的网丝上，然后干燥。为增加海绵吸浆实体重量，需重复上次过程，即进行第二次浸浆，再次太阳下晒干；当采用烘干设备干燥时：在陶瓷坯体浸浆涂覆完成后，制品应放进室温下养护20-22小时，使其自然干燥，然后使用烘箱在110℃下干燥10-12 h。待干燥至水分降至3-4%左右时，放置窑炉内烧结。
其烧结过程分几个阶段：初始阶段是排水排胶过程，水分排出以及海绵体有机物逐渐挥发排出，此阶段升温速度极慢，因为海绵体网状结构是泡沫陶瓷的多孔骨架，其碳化过程过快，会让海绵体网状结构塌陷，导致多孔陶瓷失去形成骨架支撑而无法成型，故此时温度控制极其重要，此时最好能充氩气保护烧结，待海绵体有机物逐渐挥发排出完毕，即泡沫陶瓷的骨架生成，可按设计曲线升温至1150度左右烧结，然后慢慢自然降温冷却出窑。
其烧结过程就是温度控制过程，需严格控制温度升降过程。其烧结温度控制曲线为：室温-105℃，选择升温速率为10-15℃/分；100-300℃，选择升温速率为8-10℃/分；300-400℃、400-500℃、500-600℃、600-700℃，选择升温速率都为3-5℃/分，即缓慢升温；在有机物排净后，即700-1000℃，加快升温速度，选择升温速率为15-20℃/分；1000-1150℃，选择升温速率为10℃/分；1150℃时保温20分钟左右，再停止加温，让其自然冷却至温室时开窑出炉。
烧结温度控制注意点：由于水分挥发在100度左右，故100℃时需保温30分钟，让其有充分挥发时间；有机物通常在300℃开始挥发至700℃左右挥发结束，故300至至700℃之间，需缓慢升温与选择保温。因此选择300℃、395℃、495℃、595℃、695℃左右时各保温25-30分钟。
烧结后的泡沫陶瓷，其形状看似泡沫海绵，其具备一定的强度，可用胶粘合到纺织车间墙壁上。其粗糙的表面，呈现出整体凹凸不平的自然效果，抑制回声和减小噪音的效果突出。
添加不同无机色料可以做出不同颜色的泡沫陶瓷吸音降噪板。
Claims (3)
1.一种泡沫陶瓷吸音降噪板，其特征在于，包括重量比为90-96.8%的硅藻土，2-5%的膨润土，1-4.8%废玻璃粉，0.2-0.5%的羧甲基纤维素。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫陶瓷吸音降噪板的制备工艺，其特征在于，包括步骤，
1）制备浆料，以重量比为90-96.8%的硅藻土，2-5%的膨润土，1-4.8%废玻璃粉，0.2-0.5%的羧甲基纤维素为原料，球磨，以氧化铝球为球磨介质，加水球磨成含水为35%左右的浆料，过筛后待用；
2）陶瓷坯体制备，采用有机泡沫浸渍法，选择细孔海绵为成型模板，将其切割成一定体积的块状体，将细孔海绵放在氢氧化钠溶液中浸泡，清洗干净与晒干后待用；
将细孔海绵挤压排除空气后浸入预先准备好的陶瓷浆料中，使浆料充分浸润海绵体，然后采用揉搓、滚压方法将多余浆料排除，以使浆料均匀附着在海绵体网状结构的网丝上，然后干燥，为增加海绵吸浆实体重量，需重复上次过程，即进行第二次浸浆，再次晒干；当采用烘干设备干燥时，在陶瓷坯体浸浆涂覆完成后，制品应放进室温下养护20-22小时，使其自然干燥，然后使用烘箱在110℃下干燥10-12 h，待干燥至水分降至3-4%左右时，放置窑炉内烧结；
烧结，初始阶段为排水排胶过程，充氩气保护烧结，待海绵体有机物逐渐挥发排出完毕，即泡沫陶瓷的骨架生成，按烧结温度控制曲线升温至1150度烧结，然后自然降温冷却出窑。
3.根据权利要求2所述的一种泡沫陶瓷吸音降噪板的制备工艺，其特征在于，所述烧结温度控制曲线为室温-105℃，选择升温速率为10-15℃/分；100-300℃，选择升温速率为8-10℃/分；300-400℃、400-500℃、500-600℃、600-700℃，选择升温速率都为3-5℃/分；700-1000℃，升温速率为15-20℃/分；1000-1150℃，升温速率为10℃/分；1150℃时保温20分钟，再停止加温。
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