专利名称：粉煤灰无机发泡吸声材料的制作方法
技术领域：
本发明属于吸声材料，具体涉及以粉煤杰为基材，发泡焙烧制成的吸声材料。
根据市场调查可知，目前市场上的吸声材料，大致可以分为四大类第一类无机纤维类，主要包括玻璃棉系列、矿棉系列、岩棉系列以及其制品，这是当前噪声控制工程中，应用最广泛的一种，属于传统性材料。其特点是质轻、吸声性能良好，另外还具备隔热保温性能。
第二类有机纤维类。主要有棉、麻、木屑、植物纤维、海草、棕线、动物纤维及其制品。该类材料的声学性能不如无机钎维类，且价格也高一些，其他性能也不甚理想，因此工程使用的范围不大。
第三类泡沫塑料类。如聚氢酯泡沫塑料、脲醛泡沫塑料，氨基甲酸酯泡沫塑料及其制品。其优点是吸声系数较好、质轻。此类材料的主要成份是属于高分聚合物的有机物质组成，尽管通过防炎处理，但仍存在较大的技术障碍，使得工程应用中受到一定限制，但聚氨酯声学泡沫材料，具有阻燃、防老化、声学性能稳定等优点而被关注。
第四类无机发泡类。如泡沫玻璃、泡沫铝、泡沫陶瓷、陶土吸声砖、膨胀珍珠岩、加气混凝土等及其制品。该类材料的声学笥能各异，有好有差，但其防火性能，卫生性能，抗自然环境性能等方面有很大优点，目前使用的不是很广泛，但有开发价值。
上述吸声材料，无论是那一类别的，都属于多孔性的，其结构特点是材料内部有许多微小的孔或间隙，而且内外相通。由于现有的吸声材料自身的某些弱点，不能完全适应实际工程需要，或者由于降噪技术上的需要，人们进而开发研制出吸声结构，分别有薄板共振吸声结构；穿孔板吸声结构；微穿孔板吸声结构等，当然这些已经超出了吸声材料的范围了。
目前，从实际工程需要角度出发，现有的一些吸声材料已经远远不能满足需要，特别是对室外环境条件下，诸多吸声性能好的材料无能为力。为了适应这种社会发展的需要，许多科技工作者都在着力研究开发新型吸声材料，诸如泡沫玻璃、泡沫铝等产品，就是近几年研制出的新产品。
通过市场调查可知，尽管不断出现一些新的吸声材料，但与工程需要仍存在一段距离，因此，研究开发综合性能好的吸声材料，仍然是当前迫切需要的产品。
本发明的目的在于提供一种以粉煤灰为基材通过发泡焙烧制备的吸声材料。
对于本发明的吸声材料来说，其产品的综合性能指标应该包括声学性能、物理性能、防火性能、卫生性能、使用性能、经济性能、环保性能几个方面，单纯的声学性能要求是不完整的。具体地讲，声学性能包括在指定的频段范围内，具有良好的吸声性能；物理性能包括材料的容量、抗自然环境条件的能力以及力学方面的抗压强度、耐振动能务和抗冲击能力；防火性能系指材料是否自燃、易燃、助燃或者在被动燃烧或高温烘烤过程中是否旋放烟气、烟尘或对人有害的气体，卫生性能指材料是否施放有毒气体或有无放射性，是否有霉变、蛀虫、腐蚀其他物体，是否可以用水冲洗；环保性能包括该材料在使用中是否会对环境构成新的污染，或者对更换的废材料的处理，是否会构成二次污染。至于使用性和经济性主要指施工方便，便于维修保养或更换原材料取材方便，造价低廉等。当然，这并不意味着其他类型的各种吸声都必须满足这些综合指标，允许根据工程的实际情况选择合适的吸声材料，例如，工程是室内使用，就可以不考虑抗自然环境等方面的性能要求。
综上所述，发明人提出以粉煤灰为基材重量份10，与热粘合剂重量份1混合，在制球中入无机粘合剂重量份1制成球体后，焙烧；焙烧后的球体与填充料重量份1.2搅拌混合后，加入无机粘合剂重量份1，搅拌均匀密实成型后，预焙浇冷却喷无机吸声材料后，在高温焙烧制。
实施例1、粉煤灰基材中的化学成份重量如下二氧化硅重量份46～50，三氧化二铝重量份38，氧化镁重量份1.4，三氧化二铁重量份4.2，氧化钙重量份0.3，氧化钾重量份0.2～0.3，碳酸钙重量份0.4，碳重量份7，烧失量重量份1.5。
2、热粘合剂热粘粉剂在500℃的情况下形成粘液，具有耐酸碱和增加强度的能力，作为吸声材料的可选热粘合材料。主要结合玻璃制炼技术，将石英砂重量2份、硅砂重量2份、长石重量2份、方解石重量2份、CaO重量0.5份等通过处理后加工成180目的粉末，合成反应而得取。
3、制球用无机粘合剂它主要作用是在制造小颗粒时起粘结和发泡作用。无机粘合剂通过焙浇达到固化后，保特球体中心区域成疏松状，并形成通体微孔。发泡率为60-65％才可满足吸声条件。其强度2Mpa以上。
首先将澄化处理好的纯水重量4份，含量为85％的H3PO4重量1份加入反应釜中并用搅拌器不停搅拌，当温度达到160℃时慢慢地加入氢氧化铝重量1.2份，再加入重量0.6份的三氧化二铝，加入重量3.2份SiO2使其溶解后，制成均匀的透明液体，放出反应釜冷却至常温备用。
4、成型用无机粘合剂该无机粘合剂的主要作用是在成型板块时起粘结作用，经过高温焙烧后固成的板块，要求将发泡颗粒粘结成一体，又要求有一定空隙率，保持一定的流阻，耐温度在-50℃-760℃无损坏，强度不低于2Mpa。
首先将澄化处理好的纯水重量3份，含量85％的H3PO4重量3份、SiO2重量3份加入反应釜中不停的搅拌，温度加至180℃时慢慢地加入氢氧化铝重量0.9份、MgO重量0.1份使其溶解生成均匀的透明袋糙的液体，快速放出反应釜备用。
5、充填料充填料的作用是在保证成品的声学性能的基础上，满足强度，容重和耐高低温等物理性能。当充填料与小颗粒混合的均匀制成50mm厚板块，通过高温焙烧后，要保证一定的空气流速，流阻要控制在4.245-4.5之间(取用15m3/min全压5Pa)。耐低温达-50℃，不得有裂纹，耐760℃不开裂和产生断层。
以SiO2等多种元素的页岩粉末，并力入K2O、MgO、AI2O3、Na2O、CaO、FeO混合后加工成180目粉末。各种元素的比例使用，将根据贯通孔隙率、强度、流阻、吸声系数、隔声系使用环境温度的要求进行配比。如要求防冻性能的无需添加AI2O3。本实施例中采用SiO2重量份10、K2O重量份2～3、MgO重量份3、AI2O3重量份1.2、Na2O重量份1、CaO重量份0.8～2、FeO重量份1。
6、无机吸声涂料它有利于吸声又有抗-50℃-760℃温度不脱落。主要采用TiO2作基础材料，加之Fe2O3、PbO、K2Cr2O7合成后，通过炼焙反应制成板块的专用涂料，此涂料能抗-50℃-760℃温度，且无反光，经测试平均吸声系数达到α=0.25。
7、吸声通体小球的生产7.1严格检验了所有备用的成球原材料合格后，按调整好的配方进行配料，基料10份的含水率控制在10％为好，再加入热粘合粉剂1份，搅拌时喷纯水5％。
7.2将料搅拌均匀后，移入成球机，进行成球加工，喷雾无机粘合剂，为保证成球的质量，观察球体的全部形成情况。
7.3小球出成球机，移入振动筛分等类，要求球体尺寸控制在φ3-6mm，其它不合格的全部破碎后再投入成球机，重新加工。
7.3.1将合格的小球装入托盘，进窑炉预焙2小时，其温度控制在80-100℃，(指小批量生产的箱式窑炉，如果批量比较大，呆采用推杆窑炉就不用考虑预焙了)。
7.3.2预培后，投入高温窑炉焙烧，焙烧温度为550-700℃时恒温30-60分钟后，出高温窑炉，严禁加速冷却，转至保温冷却，待到80-100℃时小球脱出托盘，待检。
7.3.3取100粒小球，采用十字10次分检法，选取10粒小球从中剖开成20粒，任意取4粒放大30，检验发泡微孔，微孔率为60-65％，微孔应形成通体网络，其表面粗糙。
7.3.4任意取200粒小球放入直径为40mm的铁圈内用φ40mm的冲头静压24小时，压力大于2Mpa，破坏率不得超过2-5％，视为合格品。
8、耐酸碱检测取100粒小球放入合量为85％的浓磷中浸泡1小时应无损坏。
耐强碱检测，取100粒小球放入PH值为12-14强碱液中浸泡1小时应无损坏。
9、成型生产9.1通过检验小球各项技术指标无误后，将小球重量份5与充填料重量份1一起放入搅拌机进行搅拌，直径为3-4mm，4-5mm、5-6mm的小球均匀分，搅拌均匀后加入无机粘合剂1份，再进一步搅拌均匀，移入模具内进行振动，达到密实，成形板块脱离模具入窑炉预焙，预焙温度控制在80-100℃,1小时后出炉，冷却30分钟后，吸声板块离开预焙专用托盘，喷无机吸声涂料进高温窑炉焙烧，温制控制在550-700℃，恒温30-60分钟后出窑炉(注意观察不得形成生烧)不能采用任何方式加速冷却，转入保温冷却，待到80-100℃时出窑炉(指小批量生产，如采用推杆密炉焙烧，就不用考虑保温冷却了)。
9.2检查产品外观尺寸，平整度全部合格后方可入库。
以上吸声材料技术指标如下表
权利要求
1.一种粉煤灰无机发泡吸声材料，它以粉煤灰为基材重量份10，与热粘合剂重量份1混合，在制球中喷入无机粘合剂重量份1制成球体后，焙烧；焙烧后的球体与填充料重量份1.2搅拌混合后，加入无机粘合剂重量份1，搅拌均匀密实成型后，预焙浇冷却喷无机吸声涂料后，再高温焙烧制成。
2.如权利要求1所述粉煤灰无机发泡吸声材料，粉煤灰基材中的化学成分为二氧化硅重量份46～50，三氧化二铝重量份38，氧化镁重量份1.4，三氧化二铁重量份4.2，氧化钙重量份0.3，氧化钾重量份0.2～0.3，碳酸钙重量份0.4，碳重量份7，烧失量重量份1.5。
3.如权利要求1所述粉煤灰无机发泡吸声材料，配制热粘合剂的材料为石英砂重量份2，硅砂重量份2，长石重量份2，方解石重量份2，氧化钙重量份1.5，氧化铅重量份0.5。
4.如权利要求1所述粉煤灰无机发泡吸声材料，制球用无机粘合剂原料为水重量份4，磷酸重量份1，氢氧化铝重量份1.2，三氧化二铝重量份0.6份，二氧化硅重量份3.2份。
5.如权利要求1所述粉煤灰无机发泡吸声材料，成型用无机粘合剂原材料为水重量份3，磷酸重量份3，氢氧化铝重量份0.9，氧化镁重量份0.1，二氧化硅重量份3。
6.如权利要求1所述粉煤灰无机发泡吸声材料，小球直径为3-6mm。
7.如权利要求1所述粉煤灰无机发泡吸声材料，成型扣的材料中直径为3-4mm、4-5mm、5-6mm的小球均匀分布。
全文摘要
本发明公开了一种粉煤灰无机发泡吸声材料。它以粉煤灰为基材,与热粘合剂混合,在制球中喷入无机粘合剂,制成球体后焙烧,焙烧后的球体与填充粘搅拌混合后,加入无机粘合剂,搅拌均匀密实成型后,预焙烧冷却喷无机吸声涂料后,高温焙烧制成。该吸声材料具有吸声效果好,并且具有隔声功能,强度高,耐酸耐碱,防火无毒无放射性物质,使用性的加工性能好,价格低廉,用途广泛。
文档编号G10K11/00GK1323026SQ0110665
公开日2001年11月21日 申请日期2001年4月23日 优先权日2001年4月23日
发明者于书吉, 周小肆, 张世荣, 周辞, 胥绪湘, 胡孝华 申请人:中国船舶重工集团公司第七研究院第七○一研究所, 武汉市华声环保设备有限责任公司