消音用礦物纖維簡析

文懿

(清遠市博爾纖維有限公司，廣東清遠，511533)

　　當前，噪音已成為一種主要的環境污染，隨著人們生活品質的不斷提升和環保意識的日益增強，居住環境的噪聲問題得到了普遍的關注。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。為了保證生活環境的安靜和舒適，在室內裝飾裝修時，越來越多的人開始使用消音材料。同時也受到國家有關部門和地方政府的關注和推廣。

　　一、 住建部：近日，住建部發布了關于開展綠色建造試點工作的函：為落實《國務院辦公廳關于促進建筑業持續健康發展的意見》(國辦發〔2017〕19號)、《國務院辦公廳轉發住房城鄉建設部關于完善質量保障體系提升建筑工程品質指導意見的通知》(國辦函〔2019〕92號)精神，推進綠色建造工作，促進建筑業轉型升級和城鄉建設綠色發展，經研究，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. 為了貫徹綠色發展理念，推進綠色建筑高質量發展，規范綠色建筑活動，節約資源，提高人居環境質量，根據《中華人民共和國建筑法》《中華人民共和國節約能源法》《民用建筑節能條例》等法律、行政法規，結合本省實際，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，節約用地、用水、能源、建材等資源，保護環境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，實現人與自然和諧共生的高質量民用建筑。

　　三、 消音材料的分類：根據其性能和原理不同，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、發泡材料形成多孔性結構。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，隔絕噪音的性能優于吸音材料。

　　3. 減震材料：是指能夠有效減弱震動所產生聲能的材料，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、蜜胺環保棉、海綿、木質纖維、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高溫熔化而成形的人造無定形玻璃質纖維(又稱為人造玻璃態纖維)。這一家族成員包括玻璃纖維(指連續玻璃纖維)、玻璃棉(指非連續玻璃纖維)、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玻璃質纖維。

　　2. 玻璃棉：由熔融玻璃制成的非連續纖維。

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

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

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

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

　　1. 生產工藝：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：酸度系數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。酸度系數對巖棉、礦渣棉而言是一個衡量其化學耐久性的特定參數。

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

　　Mk=(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)

　　4.2巖棉的酸度系數：一般控制在1.6-2.5之間。

　　4.3礦棉的酸度系數：一般控制在1.0-1.5之間。

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

　　5. 耐水性：化學穩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(特別是潮濕區域和環境)的使用價值，習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：礦棉不宜在潮濕環境中使用。

　　6. 耐熱度：

　　6.1巖棉：使用溫度可高達 800℃以上，其軟化溫度仍高達 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：也稱為化學耐久性或耐候性。一般來講，酸度系數越大，則巖棉和礦渣棉的化學耐久性越好。當Mk過高時，制成的纖維可能較長，化學穩定性得到改善，使用溫度提高，但較難熔化，纖維較粗。所以一般要根據使用要求和制造工藝來平衡酸度系數的數值。

　　七、 礦物纖維在消音材料中的特性：

　　1. 吸聲性能：礦物纖維噴涂產品經特殊噴涂工藝施工后，其內部纖維交織在一起，形成具有一定強度和韌性的復雜的立體網絡結構，極大的延長了聲波在其內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的聲能向機械能轉換時間，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品表現出優異的吸聲性能。國內有些顆粒棉產品的降噪系數可高達1.00。

　　2. 阻尼降噪性能：礦物纖維噴涂產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構漏聲等缺陷，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狀架構保證了尺寸穩定性，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制造而成，屬于無機不燃產品，經測試不燃燒、不發煙、不助燃。經國家防火檢測標準GB8624—2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》的檢測，為A1級不燃產品。

　　5. 腐蝕性：對鋼結構、混凝土等基面無腐蝕。

　　八、 礦物纖維在吸音材料中的應用及要求：

　　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，用專用設備噴涂于建筑墻、頂及機車、船舶等基體表面，經自然干燥后形成具有一定強度和厚度的無接縫整體穩定密閉的噴涂層，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導熱系數：0.042W/m.k

　　2.6降噪系數(25mm)：有要求時≥0.7

　　九、 礦物纖維在減震材料中的應用及技術要求。

　　1. 短切纖維：礦物纖維經精加工后與丙烯酸乳液、阻尼及阻燃功能填料配制成環保水性涂料，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穩定：重量體積比要求穩定，離散度不能太大。

　　2.5環境友好：要求礦物纖維不揚塵避免影響工作環境;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，最好經過安全物質檢測。

　　十、 結論：

　　1. 礦物纖維在消音材料中應用廣泛，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揮優勢，而減震降噪涂料將在綠色建筑潮流中具有很大的應用前景。

　　3. 減震降噪涂料對于礦物纖維有特殊性的技術要求。

　　參考文獻：

　　1. 《室內設計材料手冊·功能手冊》(化學工業出版社)

　　2. 《玻璃纖維與礦物棉全書》(化學工業出版社)

　　3. 《小議巖棉和礦渣棉》(清遠博爾纖維有限公司)