消音用矿物纤维简析

文懿

(清远市博尔纤维有限公司，广东清远，511533)

　　当前，噪音已成为一种主要的环境污染，随着人们生活品质的不断提升和环保意识的日益增强，居住环境的噪声问题得到了普遍的关注。而如今我国的居住建筑多为高层楼房，各住户之间仅靠墙体或楼板来间隔，若不做消音措施，一点重音都会成为噪音。为了保证生活环境的安静和舒适，在室内装饰装修时，越来越多的人开始使用消音材料。同时也受到国家有关部门和地方政府的关注和推广。

　　一、 住建部：近日，住建部发布了关于开展绿色建造试点工作的函：为落实《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》(国办发〔2017〕19号)、《国务院办公厅转发住房城乡建设部关于完善质量保障体系提升建筑工程品质指导意见的通知》(国办函〔2019〕92号)精神，推进绿色建造工作，促进建筑业转型升级和城乡建设绿色发展，经研究，决定在湖南省、广东省深圳市、江苏省常州市开展绿色建造试点工作。

　　二、 广东省：《广东省绿色建筑条例》已由广东省第十三届人民代表大会常务委员会第二十六次会议于2020年11月27日通过，并于2021年1月1日起施行。

　　1. 为了贯彻绿色发展理念，推进绿色建筑高质量发展，规范绿色建筑活动，节约资源，提高人居环境质量，根据《中华人民共和国建筑法》《中华人民共和国节约能源法》《民用建筑节能条例》等法律、行政法规，结合本省实际，制定本条例。

　　2. 条例中还对“绿色建筑”做了概念澄清工作：绿色建筑，是指在建筑全寿命期内，节约用地、用水、能源、建材等资源，保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，实现人与自然和谐共生的高质量民用建筑。

　　三、 消音材料的分类：根据其性能和原理不同，分为吸音材料、隔音材料和减震材料三类。

　　1. 吸音材料：主要通过降低声音的反射来起到减弱噪声的作用，材质具有多孔、疏松且透气的特征，通常是用纤维状、空心颗粒状、发泡材料形成多孔性结构。对相邻房间传来的声音也有吸收作用。

　　2. 隔音材料：指的是能够阻断声音传播或减弱投射声能的一类材料，质量越重、密度越大其反射和阻尼效果越好，基本不具备吸音功能。主要作用是隔绝自声源房间传播的噪声，以使相邻房间免受噪音干扰，隔绝噪音的性能优于吸音材料。

　　3. 减震材料：是指能够有效减弱震动所产生声能的材料，通常用在地面上，与下层顶面的吸音、隔音材料组合使用，可起到辅助消音的作用。

　　四、 消音材料用纤维材料：消音材料使用纤维材料品类繁杂，包含有机和无机纤维两大类。

　　1. 有机纤维：包括聚酯纤维、蜜胺环保棉、海绵、木质纤维、皮革纤维、布纤维等。

　　2. 无机纤维：包括玻璃纤维、玻璃棉、矿物纤维(俗称“岩棉”或“矿棉”)、硅酸铝纤维等。

　　五、 消音材料用矿物纤维：消音材料常用矿物纤维都属于人造矿物纤维范畴(简称矿物纤维)。人造矿物纤维(MMVF)是由岩石、矿渣或粘土添加一些配合料经高温熔化而成形的人造无定形玻璃质纤维(又称为人造玻璃态纤维)。这一家族成员包括玻璃纤维(指连续玻璃纤维)、玻璃棉(指非连续玻璃纤维)、岩棉和矿渣棉，硅酸铝纤维 。

　　1. 玻璃纤维：由高温熔融石英为主要原料而制成的连续玻璃质纤维。

　　2. 玻璃棉：由熔融玻璃制成的非连续纤维。

　　3. 岩棉：将天然玄武岩、辉绿岩及白云石或石灰石经高温炉熔融后，采用离心喷丝或甩丝工艺制成的非连续纤维。

　　4. 矿棉：将高炉矿渣或工业废渣经高温炉熔融后，采用离心喷丝或甩丝工艺制成的非连续纤维;又称“矿渣棉”。

　　5. 硅酸铝纤维：采用铝含量较高的硬质粘土熟料或焦宝石，经电阻炉(或电弧炉)熔融，采用喷吹或甩丝工艺制成的非连续纤维。

　　六、 岩棉和矿棉：两者生产工艺基本相同，只是采用的原材料有所不同，导致纤维的强度、耐温、耐腐蚀等性能有所差异。

　　1. 生产工艺：原料——冲天炉高温熔融——高速离心成纤——集棉——颗粒棉(或制板)。

　　2. 原料：

　　2.1岩棉：玄武岩、辉绿岩、辉长岩、白云石、石灰石等天然矿石。

　　2.2矿棉：高炉渣、炼钢炉渣、铁合金炉渣、有色冶炼炉渣、红砖渣、化铁炉渣、粉煤灰、旋风炉渣等等。

　　3. 外观颜色：

　　3.1岩棉：灰绿色。主要原因是铁氧化物(Fe2O3)的强烈染色作用。

　　3.2矿棉：白色或灰白色。

　　4. 酸度系数：酸度系数是一个表征矿棉熔体高温黏度、成纤性能、易熔性和耐水性的重要的综合性参数。酸度系数对岩棉、矿渣棉而言是一个衡量其化学耐久性的特定参数。

　　4.1计算公式：酸度系数表示配方成分中所含酸性氧化物和碱性氧化物的质量比，常用符号Mk来表示。

　　Mk=(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)

　　4.2岩棉的酸度系数：一般控制在1.6-2.5之间。

　　4.3矿棉的酸度系数：一般控制在1.0-1.5之间。

　　4.4 化学耐久性：一般来讲，酸度系数越大，则岩棉和矿渣棉的化学耐久性越好。当Mk过高时，制成的纤维可能较长，化学稳定性得到改善，使用温度提高，但较难熔化，纤维较粗。所以一般要根据使用要求和制造工艺来平衡酸度系数的数值。

　　5. 耐水性：化学稳定性一般指矿物纤维的水解性能，这一特性决定了矿物纤维在大气条件下(特别是潮湿区域和环境)的使用价值，习惯上称这之为耐水性。

　　5.1岩棉：岩棉具有较好的耐水性。

　　5.2矿棉：矿棉不宜在潮湿环境中使用。

　　6. 耐热度：

　　6.1岩棉：使用温度可高达 800℃以上，其软化温度仍高达 900～1000 ℃。

　　6.2矿棉：矿渣棉的使用温度不宜超过的温度675 ℃。

　　7. 耐腐蚀性：也称为化学耐久性或耐候性。一般来讲，酸度系数越大，则岩棉和矿渣棉的化学耐久性越好。当Mk过高时，制成的纤维可能较长，化学稳定性得到改善，使用温度提高，但较难熔化，纤维较粗。所以一般要根据使用要求和制造工艺来平衡酸度系数的数值。

　　七、 矿物纤维在消音材料中的特性：

　　1. 吸声性能：矿物纤维喷涂产品经特殊喷涂工艺施工后，其内部纤维交织在一起，形成具有一定强度和韧性的复杂的立体网络结构，极大的延长了声波在其内部的传播路径和时间，进而增加了因声波使纤维振动而引发的声能向机械能转换时间，使遇到纤维喷涂层的声波能量被急剧衰减，从而矿物纤维喷涂产品表现出优异的吸声性能。国内有些颗粒棉产品的降噪系数可高达1.00。

　　2. 阻尼降噪性能：矿物纤维喷涂产品紧密粘接在金属面层或楼板上形成的吸声层，有效改变了钢板或楼板的振动频率，从而提高了整体的隔声能力。同时能有效覆盖金属屋面接缝，避免了金属或混凝土结构漏声等缺陷，较大提高了金属屋面中低频隔声性能和降雨噪声性能。

　　3. 增强特性：矿物纤维在楼板减震消音涂料中起到很好的增强作用，同时在胶乳中形成立体网状架构保证了尺寸稳定性，冷热变换时也不容易变形。

　　4. 防火性能：矿物纤维棉是采用矿石等无机材质制造而成，属于无机不燃产品，经测试不燃烧、不发烟、不助燃。经国家防火检测标准GB8624—2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》的检测，为A1级不燃产品。

　　5. 腐蚀性：对钢结构、混凝土等基面无腐蚀。

　　八、 矿物纤维在吸音材料中的应用及要求：

　　1. 颗粒棉：除了制作吸音板用于建筑物顶层吸音外，主要用在喷涂料，用专用设备喷涂于建筑墙、顶及机车、船舶等基体表面，经自然干燥后形成具有一定强度和厚度的无接缝整体稳定密闭的喷涂层，具有绝热(保温/隔热)、吸声降噪、隔声、防火、耐火等优异特性。

　　2. 使用要求：

　　2.1直径：≤5μm。

　　2.2粒度：5-20mm。

　　2.3渣球含量(60目筛余)：≤6%。

　　2.4密度：<125Kg/m³

　　2.5导热系数：0.042W/m.k

　　2.6降噪系数(25mm)：有要求时≥0.7

　　九、 矿物纤维在减震材料中的应用及技术要求。

　　1. 短切纤维：矿物纤维经精加工后与丙烯酸乳液、阻尼及阻燃功能填料配制成环保水性涂料，涂覆在楼板上面起到减震降噪的功能。涂覆厚度为3mm，降噪要求为15-20。一般采用真石漆枪喷涂法或批刮法。

　　2. 使用要求：

　　2.1长径比：L/D≥25，能更好地保证增强效果;并保证不堵塞喷枪头。

　　2.2渣球含量(120筛余)：≤5%;这点上比颗粒棉要求更高。渣球含量越低意味着同样重量的涂料可以涂覆更多大的面积。

　　2.3亲水分散：水性涂料要求矿物纤维在较低的料水比(1:1.5)的情况下，快速亲水及均匀分散。

　　2.4稳定：重量体积比要求稳定，离散度不能太大。

　　2.5环境友好：要求矿物纤维不扬尘避免影响工作环境;另外，尽可能减低对操作工人的皮肤刺激性。

　　2.6安全可靠：要求矿物纤维不具有放射性，最好经过安全物质检测。

　　十、 结论：

　　1. 矿物纤维在消音材料中应用广泛，尤其以岩(矿)棉吸音板和喷涂用颗粒棉为代表。

　　2. 矿物纤维在减震材料中发挥优势，而减震降噪涂料将在绿色建筑潮流中具有很大的应用前景。

　　3. 减震降噪涂料对于矿物纤维有特殊性的技术要求。

　　参考文献：

　　1. 《室内设计材料手册·功能手册》(化学工业出版社)

　　2. 《玻璃纤维与矿物棉全书》(化学工业出版社)

　　3. 《小议岩棉和矿渣棉》(清远博尔纤维有限公司)