消音用礦物纖維簡析

文懿

(清遠(yuǎn)市博爾纖維有限公司，廣東清遠(yuǎn)，511533)

　　當(dāng)前，噪音已成為一種主要的環(huán)境污染，隨著人們生活品質(zhì)的不斷提升和環(huán)保意識的日益增強，居住環(huán)境的噪聲問題得到了普遍的關(guān)注。而如今我國的居住建筑多為高層樓房，各住戶之間僅靠墻體或樓板來間隔，若不做消音措施，一點重音都會成為噪音。為了保證生活環(huán)境的安靜和舒適，在室內(nèi)裝飾裝修時，越來越多的人開始使用消音材料。同時也受到國家有關(guān)部門和地方政府的關(guān)注和推廣。

　　一、 住建部：近日，住建部發(fā)布了關(guān)于開展綠色建造試點工作的函：為落實《國務(wù)院辦公廳關(guān)于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》(國辦發(fā)〔2017〕19號)、《國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于完善質(zhì)量保障體系提升建筑工程品質(zhì)指導(dǎo)意見的通知》(國辦函〔2019〕92號)精神，推進綠色建造工作，促進建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級和城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展，經(jīng)研究，決定在湖南省、廣東省深圳市、江蘇省常州市開展綠色建造試點工作。

　　二、 廣東?。骸稄V東省綠色建筑條例》已由廣東省第十三屆人民代表大會常務(wù)委員會第二十六次會議于2020年11月27日通過，并于2021年1月1日起施行。

　　1. 為了貫徹綠色發(fā)展理念，推進綠色建筑高質(zhì)量發(fā)展，規(guī)范綠色建筑活動，節(jié)約資源，提高人居環(huán)境質(zhì)量，根據(jù)《中華人民共和國建筑法》《中華人民共和國節(jié)約能源法》《民用建筑節(jié)能條例》等法律、行政法規(guī)，結(jié)合本省實際，制定本條例。

　　2. 條例中還對“綠色建筑”做了概念澄清工作：綠色建筑，是指在建筑全壽命期內(nèi)，節(jié)約用地、用水、能源、建材等資源，保護環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，實現(xiàn)人與自然和諧共生的高質(zhì)量民用建筑。

　　三、 消音材料的分類：根據(jù)其性能和原理不同，分為吸音材料、隔音材料和減震材料三類。

　　1. 吸音材料：主要通過降低聲音的反射來起到減弱噪聲的作用，材質(zhì)具有多孔、疏松且透氣的特征，通常是用纖維狀、空心顆粒狀、發(fā)泡材料形成多孔性結(jié)構(gòu)。對相鄰房間傳來的聲音也有吸收作用。

　　2. 隔音材料：指的是能夠阻斷聲音傳播或減弱投射聲能的一類材料，質(zhì)量越重、密度越大其反射和阻尼效果越好，基本不具備吸音功能。主要作用是隔絕自聲源房間傳播的噪聲，以使相鄰房間免受噪音干擾，隔絕噪音的性能優(yōu)于吸音材料。

　　3. 減震材料：是指能夠有效減弱震動所產(chǎn)生聲能的材料，通常用在地面上，與下層頂面的吸音、隔音材料組合使用，可起到輔助消音的作用。

　　四、 消音材料用纖維材料：消音材料使用纖維材料品類繁雜，包含有機和無機纖維兩大類。

　　1. 有機纖維：包括聚酯纖維、蜜胺環(huán)保棉、海綿、木質(zhì)纖維、皮革纖維、布纖維等。

　　2. 無機纖維：包括玻璃纖維、玻璃棉、礦物纖維(俗稱“巖棉”或“礦棉”)、硅酸鋁纖維等。

　　五、 消音材料用礦物纖維：消音材料常用礦物纖維都屬于人造礦物纖維范疇(簡稱礦物纖維)。人造礦物纖維(MMVF)是由巖石、礦渣或粘土添加一些配合料經(jīng)高溫熔化而成形的人造無定形玻璃質(zhì)纖維(又稱為人造玻璃態(tài)纖維)。這一家族成員包括玻璃纖維(指連續(xù)玻璃纖維)、玻璃棉(指非連續(xù)玻璃纖維)、巖棉和礦渣棉，硅酸鋁纖維 。

　　1. 玻璃纖維：由高溫熔融石英為主要原料而制成的連續(xù)玻璃質(zhì)纖維。

　　2. 玻璃棉：由熔融玻璃制成的非連續(xù)纖維。

　　3. 巖棉：將天然玄武巖、輝綠巖及白云石或石灰石經(jīng)高溫爐熔融后，采用離心噴絲或甩絲工藝制成的非連續(xù)纖維。

　　4. 礦棉：將高爐礦渣或工業(yè)廢渣經(jīng)高溫爐熔融后，采用離心噴絲或甩絲工藝制成的非連續(xù)纖維;又稱“礦渣棉”。

　　5. 硅酸鋁纖維：采用鋁含量較高的硬質(zhì)粘土熟料或焦寶石，經(jīng)電阻爐(或電弧爐)熔融，采用噴吹或甩絲工藝制成的非連續(xù)纖維。

　　六、 巖棉和礦棉：兩者生產(chǎn)工藝基本相同，只是采用的原材料有所不同，導(dǎo)致纖維的強度、耐溫、耐腐蝕等性能有所差異。

　　1. 生產(chǎn)工藝：原料——沖天爐高溫熔融——高速離心成纖——集棉——顆粒棉(或制板)。

　　2. 原料：

　　2.1巖棉：玄武巖、輝綠巖、輝長巖、白云石、石灰石等天然礦石。

　　2.2礦棉：高爐渣、煉鋼爐渣、鐵合金爐渣、有色冶煉爐渣、紅磚渣、化鐵爐渣、粉煤灰、旋風(fēng)爐渣等等。

　　3. 外觀顏色：

　　3.1巖棉：灰綠色。主要原因是鐵氧化物(Fe2O3)的強烈染色作用。

　　3.2礦棉：白色或灰白色。

　　4. 酸度系數(shù)：酸度系數(shù)是一個表征礦棉熔體高溫黏度、成纖性能、易熔性和耐水性的重要的綜合性參數(shù)。酸度系數(shù)對巖棉、礦渣棉而言是一個衡量其化學(xué)耐久性的特定參數(shù)。

　　4.1計算公式：酸度系數(shù)表示配方成分中所含酸性氧化物和堿性氧化物的質(zhì)量比，常用符號Mk來表示。

　　Mk=(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)

　　4.2巖棉的酸度系數(shù)：一般控制在1.6-2.5之間。

　　4.3礦棉的酸度系數(shù)：一般控制在1.0-1.5之間。

　　4.4 化學(xué)耐久性：一般來講，酸度系數(shù)越大，則巖棉和礦渣棉的化學(xué)耐久性越好。當(dāng)Mk過高時，制成的纖維可能較長，化學(xué)穩(wěn)定性得到改善，使用溫度提高，但較難熔化，纖維較粗。所以一般要根據(jù)使用要求和制造工藝來平衡酸度系數(shù)的數(shù)值。

　　5. 耐水性：化學(xué)穩(wěn)定性一般指礦物纖維的水解性能，這一特性決定了礦物纖維在大氣條件下(特別是潮濕區(qū)域和環(huán)境)的使用價值，習(xí)慣上稱這之為耐水性。

　　5.1巖棉：巖棉具有較好的耐水性。

　　5.2礦棉：礦棉不宜在潮濕環(huán)境中使用。

　　6. 耐熱度：

　　6.1巖棉：使用溫度可高達(dá) 800℃以上，其軟化溫度仍高達(dá) 900～1000 ℃。

　　6.2礦棉：礦渣棉的使用溫度不宜超過的溫度675 ℃。

　　7. 耐腐蝕性：也稱為化學(xué)耐久性或耐候性。一般來講，酸度系數(shù)越大，則巖棉和礦渣棉的化學(xué)耐久性越好。當(dāng)Mk過高時，制成的纖維可能較長，化學(xué)穩(wěn)定性得到改善，使用溫度提高，但較難熔化，纖維較粗。所以一般要根據(jù)使用要求和制造工藝來平衡酸度系數(shù)的數(shù)值。

　　七、 礦物纖維在消音材料中的特性：

　　1. 吸聲性能：礦物纖維噴涂產(chǎn)品經(jīng)特殊噴涂工藝施工后，其內(nèi)部纖維交織在一起，形成具有一定強度和韌性的復(fù)雜的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，極大的延長了聲波在其內(nèi)部的傳播路徑和時間，進而增加了因聲波使纖維振動而引發(fā)的聲能向機械能轉(zhuǎn)換時間，使遇到纖維噴涂層的聲波能量被急劇衰減，從而礦物纖維噴涂產(chǎn)品表現(xiàn)出優(yōu)異的吸聲性能。國內(nèi)有些顆粒棉產(chǎn)品的降噪系數(shù)可高達(dá)1.00。

　　2. 阻尼降噪性能：礦物纖維噴涂產(chǎn)品緊密粘接在金屬面層或樓板上形成的吸聲層，有效改變了鋼板或樓板的振動頻率，從而提高了整體的隔聲能力。同時能有效覆蓋金屬屋面接縫，避免了金屬或混凝土結(jié)構(gòu)漏聲等缺陷，較大提高了金屬屋面中低頻隔聲性能和降雨噪聲性能。

　　3. 增強特性：礦物纖維在樓板減震消音涂料中起到很好的增強作用，同時在膠乳中形成立體網(wǎng)狀架構(gòu)保證了尺寸穩(wěn)定性，冷熱變換時也不容易變形。

　　4. 防火性能：礦物纖維棉是采用礦石等無機材質(zhì)制造而成，屬于無機不燃產(chǎn)品，經(jīng)測試不燃燒、不發(fā)煙、不助燃。經(jīng)國家防火檢測標(biāo)準(zhǔn)GB8624—2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》的檢測，為A1級不燃產(chǎn)品。

　　5. 腐蝕性：對鋼結(jié)構(gòu)、混凝土等基面無腐蝕。

　　八、 礦物纖維在吸音材料中的應(yīng)用及要求：

　　1. 顆粒棉：除了制作吸音板用于建筑物頂層吸音外，主要用在噴涂料，用專用設(shè)備噴涂于建筑墻、頂及機車、船舶等基體表面，經(jīng)自然干燥后形成具有一定強度和厚度的無接縫整體穩(wěn)定密閉的噴涂層，具有絕熱(保溫/隔熱)、吸聲降噪、隔聲、防火、耐火等優(yōu)異特性。

　　2. 使用要求：

　　2.1直徑：≤5μm。

　　2.2粒度：5-20mm。

　　2.3渣球含量(60目篩余)：≤6%。

　　2.4密度：<125Kg/m3

　　2.5導(dǎo)熱系數(shù)：0.042W/m.k

　　2.6降噪系數(shù)(25mm)：有要求時≥0.7

　　九、 礦物纖維在減震材料中的應(yīng)用及技術(shù)要求。

　　1. 短切纖維：礦物纖維經(jīng)精加工后與丙烯酸乳液、阻尼及阻燃功能填料配制成環(huán)保水性涂料，涂覆在樓板上面起到減震降噪的功能。涂覆厚度為3mm，降噪要求為15-20。一般采用真石漆槍噴涂法或批刮法。

　　2. 使用要求：

　　2.1長徑比：L/D≥25，能更好地保證增強效果;并保證不堵塞噴槍頭。

　　2.2渣球含量(120篩余)：≤5%;這點上比顆粒棉要求更高。渣球含量越低意味著同樣重量的涂料可以涂覆更多大的面積。

　　2.3親水分散：水性涂料要求礦物纖維在較低的料水比(1:1.5)的情況下，快速親水及均勻分散。

　　2.4穩(wěn)定：重量體積比要求穩(wěn)定，離散度不能太大。

　　2.5環(huán)境友好：要求礦物纖維不揚塵避免影響工作環(huán)境;另外，盡可能減低對操作工人的皮膚刺激性。

　　2.6安全可靠：要求礦物纖維不具有放射性，最好經(jīng)過安全物質(zhì)檢測。

　　十、 結(jié)論：

　　1. 礦物纖維在消音材料中應(yīng)用廣泛，尤其以巖(礦)棉吸音板和噴涂用顆粒棉為代表。

　　2. 礦物纖維在減震材料中發(fā)揮優(yōu)勢，而減震降噪涂料將在綠色建筑潮流中具有很大的應(yīng)用前景。

　　3. 減震降噪涂料對于礦物纖維有特殊性的技術(shù)要求。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1. 《室內(nèi)設(shè)計材料手冊·功能手冊》(化學(xué)工業(yè)出版社)

　　2. 《玻璃纖維與礦物棉全書》(化學(xué)工業(yè)出版社)

　　3. 《小議巖棉和礦渣棉》(清遠(yuǎn)博爾纖維有限公司)