一种制造木质水泥隔音板的方法及由该方法所制成 的木质水泥隔音板 本发明涉及一种制造具有吸音及隔音功效的木质水泥隔音板之方法及由该方法所制得的木质水泥隔音板。
以往用的隔音材料为例如：石棉、玻璃纤维等，成本昂贵，且石棉易造成环境空气污染问题。又如以水泥发泡制造的隔音墙，其吸音与隔音等噪音防治效果不佳。亦有金属制的隔音墙，但由于现今无线电波使用频繁，金属墙可能会干扰到如移动电话、收音机、电视、卫星等的传送与接收。
因此，本发明的目的在于提供一种制造木质水泥隔音板的方法及由该方法所制得的木质水泥隔音板，以对目前已有隔音墙之缺点加以改进
本发明之制造木质水泥隔音板的方法包括下列步骤：
(ⅰ)将成粒片状的木材浸渍於水中；
(ⅱ)取出浸渍後的木材置於容器中，於搅拌下，依序添加界面活性剂、水泥粉末、及硬化剂并搅拌均匀；其中在添加界面活性剂、或硬化剂时，可添加适当之水量；
(ⅲ)待所得之均匀混合物初凝时，即搅拌倒入模中，加压成形；
(ⅳ)预凝之後脱模，或脱模之後预凝；以及
(ⅴ)视需要进行蒸汽养生，然後烘乾或气乾。
本发明之制造木质水泥隔音板的方法所使用之木材种类并无特别限制，只要可符合经济效益均可适用。亦可使用木材加工产生之废弃零碎木料。但就吸音效果而言，较佳者系使用软木(即针叶树)材料。木材须打成适当粒片(此处所称的粒片，可为任意之形状，较佳为签状)，粒片大小并无一定的限制，较佳者为通过2网目而留在60网目上之大小，更佳者为通过3网目而留在15网目上之大小。木材粒片之网目数对木质水泥隔音板之结合成形硬化影响不大，故适用范围很大。但对於所制成之木质水泥隔音板的性能(如：强度、吸音、隔音)而言，宜使用均一网目筛滤过地木材粒片。
本发明之制造木质水泥隔音板的方法所使用之水泥种类并无特别限制，只要是胶凝性水泥即可。可使用一般市售的波特兰水泥。
本发明之方法中，所使用的木材量，以木材与水泥之总重量为100重量份计，较佳为20至50重量份，更佳为30至40重量份；水泥量，则以木材与水泥之总重量为100重量份计，较佳为80至50重量份，更佳为70至60重量份。若木材的用量大於50重量份或水泥用量小於50重量份，则所制得之木质水泥隔音板抗压强度与耐燃性差，若木材之用量小於20重量份或水泥用量大於80重量份，则所制得之木质水泥隔音板的吸音、隔音效果差。
本发明方法所添加的界面活性剂用于增进水泥与木材间的附著力，可使用的种类并无特别限制，只要能增进水泥与木材间的附著力即可，例如：碳酸氢钠、碳酸钠、及硅酸钠等。其用量可按其性质及木质水泥隔音板之用途要求而定，以乾重计，较佳为成板气乾重(气乾重意指木质水泥隔音板在大气中之成板重量)之2至5重量百分比，更佳为3至4重量百分比。添加时，可以粉末形式添加，并另外再添加成板气乾重之约七分之一之水，或以浓度为14至35重量百分比，更佳为20至28重量百分比的水溶液之形式添加。
本发明方法所添加的硬化剂用于增进水泥之硬化，可使用之种类为本行业使用的硬化剂，例如：氯化镁、氯化钙、氯化铝、氯化铁等。其用量可按其性质及木质水泥隔音板之用途要求而定，以乾重计，较佳为成板气乾重之2至5重量百分比，更佳为3至4重量百分比。添加时，可以粉末形式添加，另外添加成板气乾重之约七分之一之水，或以浓度为14至35重量百分比，更佳为20至28重量百分比的水溶液之形式添加。
本发明方法中，以水浸渍木材之目的在于去除木材中可能影响水泥硬化之内含物，以减少其破坏水泥硬化结构。浸渍之时间视需要而定，一般约为24小时或以上。
一般水泥制品制造时之水合比需至少在0.25以上。本发明的木质水泥隔音板之制法中，经浸渍的木材所吸收之水分可供水泥水合用，另在制板各阶段例如：添加界面活性剂、或硬化剂时提供所需的水分，尤其在养生阶段提供水亦相当重要。
本发明方法之步骤(ⅲ)中，待所得的均匀混合物初凝时，即搅拌倒入模中，如此可得到富含空气室之成板，此在吸音与隔音效果上为重要因素之一。
本发明方法中，加压成形时所使用之载重不宜大於3kg/cm2，以免水泥泥浆流至底部，影响水泥与木材间之均匀附著。加压时间约为15至25分钟。
本发明方法中，预凝之温度可为常温，时间约为2.5至3.5小时。
本发明方法中，可视需要进行蒸汽养生。蒸汽养生系依水泥制板行业之蒸汽养生条件下进行，例如可於50至60℃及水蒸汽存在下进行3至4天，紧接著进行烘乾或气乾。烘乾可於50至60℃下进行1至2天；而气乾可於露天温度下进行。
本发明又涉及一种由该方法所制得之木质水泥隔音板，该隔音板由於其内存有大量空气穴可提供音波於其内回绕，又因为其内存在有木材可吸收音波，因此为一种吸音效果良好之隔音板。
本发明方法所制之木质水泥隔音板的厚度及形状可依所需而定，例如，可为平板或波形板。
本发明的木质水泥隔音板之比重可借由改变木材种类或量而改变，另外亦可在压缩成固定的体积下，以相同组成比例但在不变动该组成比例下增减各成份的用量而获得不同比重之木质水泥隔音板。例如在风压大等需要高抗压强度的场合，可将木质水泥隔音板之比重增加，而增加其抗压强度；若用在例如高架桥上等要求轻负荷的场合时，可适度减少木质水泥隔音板之比重，以符合所需。
本发明之木质水泥隔音板又可进一步与补强材料一起层压而呈叠层结构，或使木质水泥隔音板与补强材料成一复合的结构体，该结构在後文中称为木质水泥隔音墙。补强材料在隔音墙中做为支撑结构。可例举的有混凝土板、钢筋混凝土板、金属冲孔折板等。
本发明之木质水泥隔音墙的特征在於，其所含之木质水泥隔音板中所存在的适当空气穴，能使到达的音波於其内回绕同时被木材所吸收，通过木质水泥隔音板之剩余音波又可被支撑结构之平面反射，再度到达木质水泥隔音板，再度於空气穴中回绕同时被木材吸收，如此反覆数次，而达到吸音之效果。在本发明一实施例中，所制造之木质水泥隔音墙为木质水泥隔音板-钢筋混凝土板-木质水泥隔音板之叠层结构。此种结构，可吸收部份绕射至隔音墙另一侧之音波。因而达到更良好的吸音及隔音效果。所以，本发明的木质水泥隔音墙其吸音与隔音之加成，功效大於现有的隔音墙。
本发明之制造木质水泥隔音板的方法可依不同的隔音及吸音需求，改变配料种类及组成比例，甚至不同的成板比重，而调制成适用的隔音板材，以应用於各种场所之隔音墙。由本发明之制造木质水泥隔音板的方法所制得之木质水泥隔音板包括木质材料与水泥，成本较低。且由该木质水泥隔音板制成的隔音墙，其隔音品质良好、且结构强固、及耐燃性良好，可适合於例如：室内外隔墙、道路、学校周围、运动场等需要户外隔音设置之处，尤其可适合做为高架道路旁及高速公路旁的隔音墙。
兹以下列实施例进一步说明本发明，但不是对本发明范围的限制。
实施例1
取用通过3网目而保留於15网目的杉木粒片1.6公斤浸渍於水中24小时，取出湿木材粒片稍晾乾即可置於搅拌器内；加入界面活性剂(145公克之Na2SiO3粉末於520公克水中)，搅拌均匀；添加水泥粉末2.4公斤，搅拌均匀；再添加硬化剂(145公克之CaCl2粉末於520公克水中)，搅拌均匀；待所得的均匀混合物初凝时，即搅拌倒入平板形模具(40cm×40cm×5cm)中，以3公斤/平方公分之荷重加压约20分钟後，静置3小时，然後脱模，进行蒸汽养生，然後气乾而制得本发明的木质水泥隔音板，比重为0.5。
实施例2
使用与实施例1相同之方式制造本发明的木质水泥隔音板，但使用1.5公斤的杉木粒片、3.5公斤的水泥粉末、181公克的界面活性剂(Na2SiO3)於543公克水中、及181公克的硬化剂(CaCl2)於543公克水中。制得本发明的木质水泥隔音板，比重为0.63
实施例3
使用与实施例1相同之方式制造本发明的木质水泥隔音板，但使用2.1公斤的柳桉木粒片及4.9公斤的水泥粉末、256公克的界面活性剂(Na2SiO3)於768公克水中、及256公克的硬化剂(CaCl2)於768公克水中。制得本发明的木质水泥隔音板，比重为0.89。
实施例4
使用与实施例3相同之方式制造本发明的木质水泥隔音板，但使用2.0公斤的杉木粒片及4.6公斤的水泥粉末、239公克的界面活性剂(Na2SiO3)於717公克水中、及239公克的硬化剂(CaCl2)於717公克水中。制得本发明的木质水泥隔音板，比重为0.83。
测试实施例1至4所制得的本发明之木质水泥隔音板之正面与侧面的抗压强度，所得结果列於表1。另各按实施例1至4之相同配比及相同方式制成厚度1.5cm试材，以CNS6532建筑物室内装饰材料之耐燃性检验法分别测试其耐燃性，所得结果列於表1。
表1抗压强度(kgf/cm2) 正面 侧面 耐燃性 (级数) 实施例1 11.4 0.9 2 实施例2 19 18.8 1 实施例3 29.1 28 1 实施例4 26.4 34.8 1
实施例5
(ⅰ)取用通过3网目而保留於15网目的杉木木质粒片45.2公斤浸渍於水中24小时，取出湿木质粒片稍晾乾即可置於搅拌器内；加入界面活性剂(4.5公斤之Na2SiO3於13.5公斤水中)，搅拌均匀；添加水泥粉末67.8公斤，搅拌均匀；再添加硬化剂(4.5公斤之CaCl2於13.5公斤水中)，搅拌均匀；待所得之均匀混合物初凝时，即搅拌倒入模具(约300cm×91.5cm×17.9cm，底部为波形)中，以3公斤/平方公分之负荷加压约20分钟，可制得一木质水泥板。
(ⅱ)放置栅状钢线於步骤(ⅰ)所得之木质水泥板上，倒入混凝土，得一混凝土板。
(ⅲ )重复步骤(ⅰ)之程序，在步骤(ⅱ)所得的混凝土板上，又形成一木质水泥板。
(ⅳ)解压并打开模具，进行蒸气养生与气乾，而制得本发明之含木质水泥板隔音板之隔音墙。该隔音墙为一面呈波形，另一面呈平板形。
依ASTM C423-90a方法及ASTM E90 & 1413残响室法测试实施例5所得的本发明之含木质水泥隔音板之隔音墙，结果分别为吸音系数(NRC)为1.109，穿透损失(STC值)为38。并依ASTM E-84-94方法进行火焰试验及烟雾试验，结果分别为火焰散播指数(flame spread index)为0及烟雾产生值(smoke developed value)为0。