JP2002293663A

JP2002293663A - 耐性音響パネルとして使用するための向きフォーム構造を作製するための方法および装置

Info

Publication number: JP2002293663A
Application number: JP2001105285A
Authority: JP
Inventors: Dean L Putt; エル．パットディーン; John J Hartman Jr; ジェイ．ハートマン，ジュニアジョン; Chester W Hallett; ダブリュー．ハレットチェスター; Andrea M Moser; エム．モーザーアンドレア
Original assignee: Armstrong World Industries Inc
Current assignee: Armstrong World Industries Inc
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な音響性能を有する天井および他の構造
パネルにおける使用のための低密度材料を作製するこ
と。【解決手段】音響的に吸収性の多孔性パネルを作製す
るためのプロセスであって、該プロセスは以下の工程：
乾燥セメントを分配および運搬する工程；乾燥繊維性材
料を分配および運搬する工程；水、界面活性剤および空
気を水性混合してフォームを形成する工程；該フォーム
および乾燥成分を合わせ、そして混合して、湿基準で約
５３重量％〜約６８重量％のセメント、約１７重量％〜
約４８重量％の水、約０．０５重量％〜約５重量％の繊
維および約０．０１重量％〜約１０重量％の界面活性剤
を含む発泡セメント質材料を形成する工程；ならびに該
発泡セメント質材料を乾燥させる工程、を包含する、プ
ロセス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築材料の分野に
関し、そしてより詳細には、音響吸収のために設計され
たセメント質材料を作製するための方法および装置に関
する。発泡セメント質組成物のセメントは、水硬性セメ
ントであり得る。これには、ポルトランド、セッコウ、
シュウ酸水素カリウム（ｓｏｒｒｅｌ）、スラグ、フラ
イアッシュ、またはカルシウムアルミナセメントであり
得る。さらに、そのセッコウは、硫酸カルシウムα半水
化物または硫酸カルシウムβ半水化物、天然の、合成の
または化学改変された硫酸カルシウムβ半水化物ならび
に上記のセメント成分の混合物を含み得る。

【０００２】

【従来の技術】壁および天井のための音響パネルは、吸
音、美観、および天井内の分離した利用空間を提供す
る。製造者は、修飾的な音響壁および天井パネルを可能
な限り最も低いコストで開発しようと努力し、これは、
エネルギー使用、材料コスト、および廃棄物を減少させ
るように、製造プロセスを絶え間なく洗練することによ
る。コスト削減は重要であるが、このプロセスをどのく
らい単純化できるか、そして音響性能、耐湿性および耐
火性の要求に合ったパネルを作製するかに固有に制限さ
れる。

【０００３】代表的なウォールボード製造は、採鉱さ
れ、そしてセッコウ岩として粉砕されるか、または煙道
ガス脱硫プラントから合成的に得られるセッコウで始ま
る。か焼プロセスにおいて、粉末セッコウは、セッコウ
を脱水和して半水和物にするために、加熱される。この
か焼されたセッコウまたは半水和物は、スタッコとして
公知である。パーライトおよび繊維ガラスのような充填
剤は、スタッコに添加され、完成したウォールボードの
所望の特性が達成される。他の添加物には、デンプンが
挙げられ、コアが紙面に接着するのを助ける。遅延剤お
よび促進剤が添加され、これによって反応速度を調節し
得る。これらの成分は、高速またはピンミキサ中で水お
よび石鹸フォームと合わせられる。石鹸フォームが添加
され、コア密度を低下させるが、生じる構造は、音響的
であると考えられるほど十分な多孔性を有し得ない。こ
の得られた混合物は、紙の２つのシートの間に置かれ、
そしてローラによって厚さが決められる。コアが供給さ
れた後、ボードは、縦に切断され、次いで、オーブンに
送られ、乾燥される。

【０００４】音響天井パネルを作製するための現在の方
法は、パネルへ加工されたスラリー内へ混合される、繊
維、充填剤、バインダー、水および／または界面活性剤
の種々の組み合わせを利用する。このプロセスは、製紙
に使用される方法に非常に類似している。使用される繊
維の例には、鉱物繊維、繊維ガラス、およびセルロース
材料が挙げられ得る。鉱さい綿は、繊維ガラスと類似し
た繊維構造へ紡績される、軽量であり、ガラス質の、ケ
イ素ベースの材料であり、そして使用され得る。鉱さい
綿は、音響性能、耐火性、および音響パネルの耐たわみ
性を増強する。

【０００５】充填剤は、膨張パーライトおよび粘土を含
み得る。膨張パーライトは、材料密度を減少させ、そし
て粘土は、音響パネルの耐火性を増強する。音響パネル
で使用されるバインダーの例には、デンプン、ラテック
ス、および／または再生紙生成物が挙げられ得、これら
は一緒に組み合わされ、そして全ての成分を、構造マト
リックスへ固定するバインディング系を作り出す。

【０００６】上記の成分は、適切に合わされ、そして処
理される場合、音響天井パネルおよび他のタイプの建設
用パネルとしての使用に適した多孔性の、音吸収性パネ
ルを作製する。今日、このようなパネルは、製紙に似た
高容積法（ｈｉｇｈｖｏｌｕｍｅｐｒｏｃｅｓｓ）
を使用して製造される。

【０００７】繊維、充填剤、およびバインダーを組み込
むプロセスの結果として、水性発泡フォーム（これは空
気を含む）が形成する。水性発泡フォームは均一に乾燥
され得、繊維、バインダーおよび充填剤が凝結し、そし
てマトリックスを作り出すために結合し得る安定な構造
を提供する。水性発泡フォーム混合物は、空気のこの混
合物への吸込みを容易にするために界面活性剤を含み得
る。代表的な先行技術の天井パネル材料の構造は、図１
の３０倍顕微鏡写真に示される。パーライト粒子は、鉱
さい綿および再生新聞紙繊維の相互接続マトリックスに
おいて埋め込まれた丸い根粒として識別可能である。

【０００８】天井パネルを製造するための現在のプロセ
スは、複雑であり、多くの工程を含み、そして大量の水
およびエネルギーを使用する。このプロセスの間、水
は、排水、加圧、および高温オーブン加熱の組合せを介
して、製品から次第に除去される。いくらかの排水され
た水は、リサイクルされ得るが、大部分は処理され、そ
して環境中へ放出される。

【０００９】異なる生成プロセスおよびスラリー製法に
より、異なる音響特性および構造特性を有するパネルが
得られる。音響性能と耐久性との間にトレードオフが存
在する。高度に多孔性の低密度材料は、最もよい音響性
能を示し得る。不運にも、低密度材料は壊れやすく、そ
して取扱いが難しく、そして低い耐久性、低い洗浄性、
および低い引張り強度を示す。この開示の目的のため
に、用語耐久性は、パネルの圧縮降伏強度（これは、圧
縮下で、パネル材料がどれくらい容易に変形するかの基
準である）を指す。指押込みに対する耐久性は、良好な
圧縮降伏強度の例である。洗浄性は、濡れたスクラブブ
ラシの前後への反複運動による、摩耗に対する耐久性で
ある。引張り強度は、パネルが壊れることなく、１つの
縁に沿ってパネルを持ち上げる、または支持する能力を
指す。

【００１０】種々のプロセスおよび製法が、音響天井パ
ネルの製造において、固有のトレードオフをバランスす
るのに使用される。例えば、天井パネルにおける１つの
共通の構造は、図２に示されるように、材料の異なる層
を使用するラミネートである。１つの層２０１は、柔ら
かい、音響吸収材料を含むが、他の層２０２（これは、
部屋の方を向いている）は、より耐久性の、しばしば、
音に対して比較的透過性である構造材料である。パネル
の音響性能は、大部分、層２０１の機能であるが、他
方、層２０２は、耐久性、洗浄性および美観を増強す
る。図２中の外部層２０２は、第三者によって供給され
た材料であり得る。通常、接着剤が層２０２を層２０１
へ接着する。このようなラミネートパネルの製造に関係
する他の工程は、塗装、ある大きさへの切断および包装
を含む。

【００１１】ラミネートパネルは、性能と耐久性との間
の良好なバランスを提供する。このようなパネルは、特
定の工程における連続製造処理に対して敏感であり得る
という利点を有するが、さらなるプロセス工程およびさ
らなる材料（例えば、外部層材料および接着剤（これら
は、均一なパネルが作製される場合、必要ではない））
を必要とする。さらに、この外部層材料は通常、コスト
がかかる構成要素であり、この積層プロセスは、さらな
る機器、材料および人的資源を必要とする。音響材料２
０１構成要素の作製は、連続的な様式で代表的に実施さ
れ得るが、積層工程は連続プロセスではない。その結
果、ラミネートパネルは製造するのが比較的高価であ
る。

【００１２】鋳造または成形プロセスはまた、図１のよ
うなパネル構造を作り出すために使用される。鋳造によ
り、均一な材料が作製され、この材料は非常に耐久性で
あり、そして良好な音響特性を有する。鋳造材料は、一
般に、非常に高い密度を有し、そしてラミネート構造に
存在するさらなる層を必要としない。鋳造は、本質的
に、材料が鋳型に注がれるバッチプロセスである。この
鋳型の底は、代表的に、キャリアまたは離型剤で裏打ち
され、固着を防ぐ。この材料は鋳型中で乾燥され、この
鋳型が除去され、そしてパネルは仕上げプロセスに供さ
れる。成形されたパネルは、通常、良好な機械強度特性
を有し、そして良好な耐久性を示すが、音響特性は、ラ
ミネートパネルほど、一般に良くはない。成形プロセス
に対する欠点は、以下を含む：プロセスを通して、鋳型
を連続的に動かす要求であって、より小さいパネルが、
鋳型サイズの制限から生じる；鋳型からのパネル除去の
付加された工程の要求；およびパネル密度の増加によ
る、パネル１枚当たりのより高い材料コスト。

【００１３】図１に示される構造を有するパネルを作製
する別の通常の方法は、ワイヤベルト上にスラリーを押
出すことであり、このことは、水がスラリーから排水さ
れ、そして／または押し流すことを可能にする。他のプ
ロセス工程は、成形、乾燥、および表面形成またはサン
ダー仕上げを含み、その結果、パネルは、音響吸収層を
作製するためにほぼ連続プロセスにおける所望の組織を
作製する。エンボス加工または材料内へ小さな穴を開け
るような他のプロセス工程はさらに、パネルの音響吸収
性を増強し得る。不利益には、乾燥におけるより高いエ
ネルギーコストおよび排出水の処理が挙げられる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】先の問題を心に留め
て、良好な音響性能を有する、材料の構造耐久性は維持
される天井および他の構造パネルにおける使用のための
低密度材料を作製する必要がある。

【００１５】さらに、高い耐たわみ性、改善された耐久
性、高い騒音減少率（ＮＲＣ）および高い音響伝送率
（ＳＴＣ）を有するパネルを作製する必要がある。

【００１６】さらに、耐火性を増強させ、そして、少な
くとも１つの側面上に硬い、高密度表面を有する不均一
パネルを作り出すために、さらなる添加物を必要としな
いパネルを作り出す必要がある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】（発明の要旨）本発明
は、音響吸収性の多孔性パネルを作製するプロセスを提
供し、このプロセスは、乾燥セメント質材料を分配する
工程、繊維を分配して乾燥混合物を作製する工程、なら
びに水、界面活性剤および空気を水性混合してフォーム
を作製する工程を包含する。次にこのプロセスは、この
フォームと乾燥混合物とを合わせて混合して、湿量基準
で、約５３重量％〜約６８重量％のセメント、約１７重
量％〜約４８重量％の水、約０．０５重量％〜約５重量
％の繊維、および約０．０１重量％〜約１０重量％の界
面活性剤を含有する発泡セメント質材料を形成する工程
を備える。次に発泡セメント質材料を、乾燥するか、ま
たは硬化する。

【００１８】さらに、このプロセスは、音響天井パネル
の作製を提供し、このプロセスは、乾燥ミキサ中でセメ
ント、ケイ酸カルシウムおよび繊維を乾燥混合して乾燥
混合物を作製する工程、および水性ミキサ中で水と界面
活性剤とを水性混合して、希釈界面活性剤溶液を作製す
る工程を包含する。次に、混合ミキサ中で、この希釈界
面活性剤溶液、空気および乾燥混合物を合わせ、そして
混合し、発泡セメント質材料を作製する。次に、発泡セ
メント質材料を、乾燥チャンバー中で乾燥して、約１０
と４０ｌｂ／ｆｔ³との間の密度、少なくとも１２のＨ
ｅｓｓひっかき抵抗試験（Ｈｅｓｓｒａｋｅｆｉｎ
ｇｅｒｓｃｒａｔｃｈｔｅｓｔ）結果、少なくとも
０．５の騒音減少率、および９０重量％相対湿度での
０．１５未満のたわみ試験（ｓａｇｔｅｓｔ）結果を
有する吸収性多孔性パネルを形成する。

【００１９】さらに、このプロセスは、音響天井パネル
の作製を提供し、このプロセスは、セメントと合成有機
繊維とを乾燥混合して、乾燥混合物を作製する工程、お
よび水と界面活性剤とを水性混合して、希釈界面活性剤
溶液を作製する工程を包含する。次に、フォームと乾燥
混合物とを合わせ、そして混合して、湿量基準で、約５
６重量％〜約６１重量％のセメント、約３２重量％〜約
４２重量％の水、約０．２８重量％〜約１．３重量％の
繊維、および約０．７重量％〜約２重量％の界面活性剤
を含有する発泡セメント質材料を形成する。次に、この
発泡セメント質材料を乾燥する。

【００２０】記載されたプロセスはまた、高密度スキン
層を、発泡セメント質パネルの一方の面から取り除い
て、音響目的のための低密度マトリクスを曝露する工程
を包含する。さらに、このプロセスは、増強された抵抗
性を伴う音響パネルを作製し得る。

【００２１】さらに、装置は、音響パネルを作製する手
段を提供し、この装置は、水と界面活性剤とを水性混合
して希釈界面活性剤溶液を作製するためにセメント質材
料を水性ミキサに運ぶためのディスペンサ、フォームと
乾燥混合物とを合わせ、そして混合して発泡セメント質
材料を形成するための混合ミキサ、および繊維性材料を
運ぶためのディスペンサを備える。繊維性材料は、混合
ミキサから出された後に、フォームおよびセメント質材
料と合わせられ得る。１つの実施態様において、発泡セ
メント質材料は、湿量基準で、約５６重量％〜約６１重
量％のセメント質材料、約３２重量％〜約４２重量％の
水、約０．２８重量％〜約１．３重量％の繊維、および
約０．７重量％〜約２重量％の界面活性剤を含有する。
次いで、この発泡セメント質材料を乾燥チャンバで乾燥
する。

【００２２】記載された装置はまた、高密度スキン層
を、発泡セメント質パネルの一方の面から取り除いて、
音響目的のための低密度マトリクスを曝露するサンダー
を備える。さらに、この装置は、増強された耐火性を有
する音響パネルを作製し得る。

【００２３】本発明のこれらおよび他のさらなる局面
は、添付の図面とともに以下の明細書を読む際に明らか
となる。

【００２４】本発明は、さらに、以下を提供する。

【００２５】音響的に吸収する多孔性パネルを作製する
ためのプロセスを提供し、該プロセスは以下の工程：乾
燥セメントを分配および運搬する工程；乾燥繊維性材料
を分配および運搬する工程；水、界面活性剤および空気
を水性混合してフォームを形成する工程；該フォームお
よび乾燥成分を合わせ、そして混合して、湿基準で約５
３重量％〜約６８重量％のセメント、約１７重量％〜約
４８重量％の水、約０．０５重量％〜約５重量％の繊維
および約０．０１重量％〜約１０重量％の界面活性剤を
含む発泡セメント質材料を形成する工程；ならびに該発
泡セメント質材料を乾燥させる工程、を包含する。

【００２６】１つの実施態様において、本発明は、さら
に、約４１°Ｆと約１６８°Ｆとの間の温度に前記水性
混合物の温度を調節する工程を包含する。

【００２７】別の実施態様において、前記水性混合物
は、約６８°Ｆと約１００°Ｆとの間の温度に調節され
る。

【００２８】別の実施態様において、本発明のプロセス
は、セメントおよび繊維を乾燥混合して乾燥混合物を作
製する工程を包含する。

【００２９】別の実施態様において、本発明のプロセス
は、連続的であり、そしてコンベヤを使用する。

【００３０】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記発泡セメント質材料を、前記コンベヤへと分配
する工程を包含する。

【００３１】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記発泡セメント質材料の厚さを、標準化する（ｇ
ａｕｇｅ）工程を包含する。

【００３２】別の実施態様において、前記発泡セメント
質材料を、少なくとも０．２５インチへと標準化する。

【００３３】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記発泡セメント質材料を、織り込む工程を包含す
る。

【００３４】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記パネルを切断する工程を包含する。

【００３５】別の実施態様において、前記発泡セメント
質材料は少なくとも５％以下の水分へと乾燥される。

【００３６】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記パネルの表面および裏面の両方において密なス
キンを形成する工程であって、該密なスキンが、該パネ
ルの合計の厚さの約２％未満を含む、工程を包含する。

【００３７】別の実施態様において、前記スキンが約１
２５μｍと約２５０μｍとの間の厚さである。

【００３８】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記パネルの表面の前記密なスキンを取り除く工程
を包含する。

【００３９】別の実施態様において、本発明は、前記表
面の前記密なスキンを取り除く工程がサンド研磨を包含
する。

【００４０】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記パネルの表面に有機コーティングを塗布する工
程を包含する。

【００４１】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記乾燥混合物にケイ酸カルシウムを添加する工程
を包含する。

【００４２】別の実施態様において、本発明は、前記ケ
イ酸カルシウムが前記発泡セメント質材料の約１重量％
〜約１０重量％を含む。

【００４３】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記発泡セメント質材料内に発泡孔を含む。

【００４４】別の実施態様において、本発明は、前記孔
の直径が、約１．５ｍｍと約４０μｍとの間である。

【００４５】別の実施態様において、本発明は、前記孔
が約５０μｍ〜約２００μｍの平均直径を有する。

【００４６】別の実施態様において、前記孔が他の孔に
対して開いており、前記セメント質材料を通じて経路を
なしており、それによって、音が有効に吸収され得る。

【００４７】別の実施態様において、前記乾燥発泡セメ
ント質材料は、１０ｌｂｓ／ｆｔ³と約４０ｌｂｓ／ｆ
ｔ³との間の密度を有する。

【００４８】別の実施態様において、前記パネルは音響
天井タイルである。

【００４９】別の実施態様において、前記パネルの騒音
減少率は少なくとも０．５である。

【００５０】別の実施態様において、前記パネルの騒音
減少率は少なくとも０．７である。

【００５１】別の実施態様において、音響伝送率の範囲
は約３０と約４０との間である。

【００５２】別の実施態様において、前記セメントは、
ポルトランド、セッコウ、シュウ酸水素カリウム（ｓｏ
ｒｒｅｌ）、スラグ、フライアッシュ、およびカルシウ
ムアルミナセメントからなる群より選択される。

【００５３】別の実施態様において、本発明は、音響天
井パネルを作製するためのプロセスを提供し、この方法
は、以下の工程：セメントおよび繊維を乾燥混合して乾
燥混合物を作製する工程；水および界面活性剤を水性混
合して希釈界面活性剤溶液を作製する工程；該希釈界面
活性剤溶液、空気および乾燥混合物を合わせ、そして混
合して、発泡セメント質材料を作製する工程；ならびに
該発泡セメント質材料を乾燥させて、約１０ｌｂ／ｆｔ
³と約４０ｌｂ／ｆｔ³との間の密度、少なくとも１２の
Ｈｅｓｓひっかき抵抗試験（Ｈｅｓｓｒａｋｅｆｉ
ｎｇｅｒｓｃｒａｔｃｈｔｅｓｔ）結果、少なくと
も０．５の騒音減少率、および９０％ＲＨで０．１５イ
ンチ未満のたわみ試験結果を有する吸収多孔性パネルを
形成する工程、を包含する。

【００５４】別の実施態様において、前記セメントはセ
ッコウである。

【００５５】別の実施態様において、本発明は、さら
に、ケイ酸カルシウムを前記乾燥混合物に添加する工程
を包含する。

【００５６】別の実施態様において、前記繊維はポリエ
ステル繊維である。

【００５７】別の実施態様において、本発明は、音響天
井パネルを作製するためのプロセスを提供し、このプロ
セスは、以下の工程：セメントおよび合成有機繊維を乾
燥混合して乾燥混合物を作製する工程；水および界面活
性剤を水性混合して希釈界面活性剤溶液を作製する工
程；該希釈界面活性剤溶液および乾燥混合物を合わせ、
そして混合して、湿基準で約５６重量％〜約６１重量％
のセメント、約３２重量％〜約４２重量％の水、約０．
２８重量％〜約１．３重量％の繊維および約０．７重量
％〜約２重量％の界面活性剤を含む発泡セメント質材料
を形成する工程；ならびに該発泡セメント質材料を乾燥
させる工程、を包含する。

【００５８】別の局面において、本発明は、音響的に吸
収する多孔性パネルを作製するためのプロセスを提供
し、このプロセスは、以下の工程：乾燥セメントを分配
および運搬する工程；乾燥繊維性材料を分配および運搬
する工程；水、界面活性剤および空気を水性混合してフ
ォームを形成する工程；該フォームおよび乾燥成分を合
わせ、そして混合して、セメント、水、繊維および界面
活性剤を含む発泡セメント質材料を形成する工程；該発
泡セメント質材料を乾燥させる工程；および該乾燥発泡
セメント質材料を織り込む工程、を包含する。

【００５９】別の局面において、本発明は、音響的に吸
収する多孔性パネルを作製するための装置を提供し、こ
の装置は、以下：セメントを運搬するためのディスペン
サ；繊維性材料を運搬するためのディスペンサ；水、界
面活性剤および空気を水性混合してフォームを形成する
ための水性ミキサ；該フォーム、セメントおよび繊維性
材料を合わせ、そして混合して、湿基準で約５３重量％
〜約６８重量％のセメント、約１７重量％〜約４８重量
％の水、約０．０５重量％〜約５重量％の繊維および約
０．０１重量％〜約１０重量％の界面活性剤を含む発泡
セメント質材料を形成するための混合ミキサ；ならびに
該発泡セメント質材料を乾燥させるための乾燥チャン
バ、を備える。

【００６０】別の実施態様において、本発明は、さら
に、約４１°Ｆと約１６８°Ｆとの間の温度に前記希釈
界面活性剤溶液の温度を調節するための温度調節器を備
える。

【００６１】別の実施態様において、前記希釈界面活性
剤溶液が、約６８°Ｆと約９２°Ｆとの間の温度に調節
される。

【００６２】別の実施態様において、本発明は、さら
に、セメントおよび繊維性材料を乾燥混合して乾燥混合
物を作製するための乾燥ミキサを備える。

【００６３】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記発泡セメント質材料を受けるためのコンベヤを
備える。

【００６４】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記発泡セメント質材料を、前記コンベヤへと分配
するためのディスペンサを備える。

【００６５】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記発泡セメント質材料の厚さを、標準化するため
の標準化ローラを前記コンベヤに備える。

【００６６】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記発泡セメント質材料を、織り込むためのエンボ
スローラを備える。

【００６７】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記パネルを切断するためのカッタを備える。

【００６８】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記発泡セメント質材料を５重量％以下の水分へと
乾燥させるためのドライヤを備える。

【００６９】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記パネルの表面上に形成される密なスキンを取り
除くための手段を備える。

【００７０】別の実施態様において、前記取り除くため
の手段はサンド研磨ドラムである。

【００７１】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記パネルの表面上に有機コーティングを塗布する
ための塗装スプレー装置を備える。

【００７２】別の実施態様において、前記セメントは、
ポルトランド、セッコウ、シュウ酸水素カリウム（ｓｏ
ｒｒｅｌ）、スラグ、フライアッシュ、カルシウムアル
ミナセメントおよびそれらの混合物からなる群より選択
される。

【００７３】別の局面において、本発明は、音響的に吸
収する多孔性パネルを作製するための装置を提供し、こ
の装置は、以下：セメントおよび繊維を乾燥混合して乾
燥混合物を作製するための乾燥ミキサ；水、界面活性剤
および空気を水性混合してフォームを形成するための水
性ミキサ；該フォームおよび乾燥混合物を合わせ、そし
て混合して、湿基準で約５３重量％〜約６８重量％のセ
メント、約１７重量％〜約４８重量％の水、約０．０５
重量％〜約５重量％の繊維および約０．０１重量％〜約
１０重量％の界面活性剤を含む発泡セメント質材料を形
成するための混合ミキサ；該発泡セメント質材料を受け
るコンベヤ；ならびに該発泡セメント質材料を乾燥させ
るための乾燥チャンバ、を備える。

【００７４】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記発泡セメント質材料を定常的な全体幅へと制限
するための側方ダムを備える。

【００７５】別の局面において、本発明は、音響的に吸
収する多孔性パネルを作製するための装置を提供し、こ
の装置は、以下：セメントおよび繊維を乾燥混合して乾
燥混合物を作製するための乾燥ミキサ；水、界面活性剤
および空気を水性混合してフォームを作製するための水
性ミキサ；該フォームおよび乾燥混合物を合わせ、そし
て混合して、発泡セメント質材料を形成するための混合
ミキサ；ならびに該発泡セメント質材料を乾燥させて、
約１０ｌｂ／ｆｔ³と約４０ｌｂ／ｆｔ³との間の密度、
少なくとも１２のひっかき抵抗試験結果、少なくとも
０．５の騒音減少率、および９０％ＲＨで０．１５イン
チ未満のたわみ試験結果を有する吸収多孔性パネルを形
成するための乾燥チャンバ、を備える。

【００７６】別の実施態様において、前記発泡セメント
質材料は、湿基準で約５４重量％〜約６３重量％のセメ
ント、約３２重量％〜約４４重量％の水、約０．１重量
％〜約３重量％の繊維および約０．５重量％〜約５重量
％の界面活性剤を含む。

【００７７】別の局面において、本発明は、音響的に吸
収する多孔性パネルを作製するための装置を提供する。
この装置は、以下：セメントおよび繊維を乾燥混合して
乾燥混合物を作製するための乾燥ミキサ；水、界面活性
剤および空気を水性混合してフォームを形成するための
水性ミキサ；該フォームおよび乾燥混合物を合わせ、そ
して混合して、湿基準で約５６重量％〜約６１重量％の
セメント、約３２重量％〜約４２重量％の水、約０．２
８重量％〜約１．３重量％の繊維および約０．７重量％
〜約２重量％の界面活性剤を含む発泡セメント質材料を
形成するための混合ミキサ；ならびに該発泡セメント質
材料を乾燥させるための乾燥チャンバ、を備える。

【００７８】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記発泡セメント質材料を受けるコンベヤを備え
る。

【００７９】別の実施態様において、本発明は、さら
に、前記発泡セメント質材料の厚さを標準化するための
標準化ローラを備える。

【００８０】別の局面において、本発明は、音響的に吸
収する多孔性パネルを作製するための装置を提供し、こ
の装置は以下：セメントを運搬するためのディスペン
サ；繊維性材料を運搬するためのディスペンサ；水、界
面活性剤および空気を混合してフォームを形成するため
の水性ミキサ；該フォーム、セメントおよび繊維性材料
を合わせ、そして混合して、発泡セメント質材料を形成
するための混合ミキサ；該発泡セメント質材料を乾燥さ
せるための乾燥チャンバ；および該乾燥発泡セメント質
材料を織り込むための織り込みデバイス、を備える。

【００８１】別の実施態様において、前記織り込みデバ
イスはエンボスローラである。

【００８２】

【発明の実施の形態】（発明の詳細な説明）本発明は、
図３に示すような、音響性、良好な圧縮強度、良好な表
面耐久性の（例えば、引っ掻き耐性）、および湿潤条件
下での寸法安定性（例えば、たわみ耐性）を有する発泡
セメント質材料の生成のための、方法および装置を提供
する。この方法は、乾燥成分を分配する工程、水性混合
液体および気体成分を水性混合する工程、上記乾燥混合
物および水性混合物を合わせる工程、分配する工程、組
織化（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）する工程、切断する工程、
乾燥する工程、研磨する工程、仕上切断する工程および
密閉する工程を広範に包含する。この装置は、乾燥ミキ
サ、水性ミキサ、混合ミキサ、ディスペンサ、エンボサ
ー（ｅｍｂｏｓｓｅｒ）、カッター、乾燥チャンバー、
サンダー、仕上カッターおよびスプレーチャンバーを広
範に備える。

【００８３】本質的に、このプロセスは、乾燥繊維およ
びセメントを分配する工程で、開始する。必要に応じ
て、この乾燥繊維およびセメントを合わせて、乾燥混合
物を作製し得る。水、界面活性剤、および空気を混合し
て、フォームを形成する。このフォームを、乾燥成分ま
たは乾燥混合物と合わせ、そして混合して、発泡セメン
ト質材料を形成する。混合された発泡セメント質材料
は、湿量基準で、約５３重量％〜約６８重量％のセメン
ト、約１７重量％〜約４８重量％の水、約０．０５重量
％〜約５重量％の繊維、および約０．０１重量％〜約１
０重量％の界面活性剤を含有し得る。

【００８４】多孔性無機材料を連続的に生成するための
装置は、セメント質材料（例えば、繊維、および必要な
場合は他の凝集体）を分配および乾燥混合するステーシ
ョン；湿潤成分（水、空気および界面活性剤を含む）を
分配するステーション；乾燥混合物および湿潤混合物
を、水性フォーム材料中に合わせるためのステーショ
ン；分配された材料の厚さを標準化する（ｇａｕｇｅ）
ためのステーション；その材料を組織化（ｔｅｘｔｕｒ
ｉｎｇ）するためのステーション；その材料の幅を切断
するためのステーション；その材料を研磨するためのス
テーション；その材料を個別のパネルに仕上切断するた
めのステーション；そのパネルを密封および塗装するた
めのステーション；ならびにそのパネルを梱包するため
のステーションを備える。

【００８５】本質的に、この装置は、繊維およびセメン
トを乾燥混合して乾燥混合物を作製し、水、界面活性剤
および空気を水性混合してフォームを形成して、このフ
ォームを乾燥混合物と合わせ、そして混合して発泡セメ
ント質材料を形成する水性混合のための乾燥ミキサで始
まる。混合された発泡セメント質材料は、湿量基準で、
約５３重量％〜約６８重量％のセメント質材料、約１７
重量％〜約４８重量％の水、約０．０５重量％〜約５重
量％の繊維、および約０．０１重量％〜約１０重量％の
界面活性剤を含有し得る。

【００８６】混合発泡セメント質材料の他の処方は、湿
量重量パーセントで、約５４％〜約６１％のセメント；
約３２％〜約４４％の水；約０．１％〜約３％の繊維；
および約０．５％〜約５％の界面活性剤を含有し得る。
さらに、硬化していない発泡セメント質材料は、湿量重
量パーセントで、約５６％〜約６１％のセメント；約３
２％〜約４２％の水；約０．２８％〜約１．３％の繊
維；および約０．７％〜約２％の界面活性剤を含有し得
る。

【００８７】一旦、発泡セメント質材料が生成される
と、次に、コンベヤ上に分配され得、その結果このプロ
セスが連続的なものとなり得る。次に、発泡セメント質
材料を、コンベヤ上の材料を制限するサイドダム（ｓｉ
ｄｅ−ｄａｍ）によって決定される幅を有する、所望の
厚さに標準化され得る。組織（ｔｅｘｔｕｒｅ）もま
た、エンボスプロセスによって発泡セメント質材料に追
加して、装飾的パターンまたは音響効果的パターンを、
材料の表面に追加し得る。次に、発泡セメント質材料
を、生じた音響吸収性パネルの適用によって決定される
所望の長さに切断し得る。

【００８８】次に、切断された発泡セメント質材料を、
約５％以下の含水率、または切断された発泡セメント質
材料もしくはパネルの表面が研磨され得るまで、乾燥す
る。一旦乾燥すると、このパネルは、代表的には、約１
０ｌｂｓ／ｆｔ³と約４０ｌｂｓ／ｆｔ³との間の密度を
有する。代替的な実施態様において、このパネルは、約
１５ｌｂｓ／ｆｔ³と約３５ｌｂｓ／ｆｔ³との間、また
は約２０ｌｂｓ／ｆｔ³と約３０ｌｂｓ／ｆｔ³との間の
密度を有し得る。

【００８９】さらに、硬い密なスキン層が、形成された
パネル全体の厚みの約１％〜約２％未満を構成する形成
されたパネルの外側表面上に形成される。この密な層
を、パネルの一方から取り除き、パネルの音響吸収性を
増加させる。この層は、通常研磨によって取り除かれ
る。

【００９０】研磨の後、このパネルは、仕上切断され、
そしてこのパネルに有機コーティングまたはシーラント
が適用される。適用されたコーティングは、パネルの美
観およびその表面の完全性の両方を追加する。

【００９１】音響吸収は、音エネルギーの関数であり、
音エネルギーの一部は反射され、一部は吸収される。密
な層を取り除くことによって、パネル内に形成された孔
の内部マトリクスが曝露され、それによって、音響エネ
ルギーが、パネルを通じて伝達され得るか、またはパネ
ル材料によって熱に変換され得る。材料によって吸収さ
れた音エネルギーの量は、「ＳｔａｎｄａｒｄＴｅｓ
ｔＭｅｔｈｏｄｆｏｒＳｏｕｎｄＡｂｓｏｒｐ
ｔｉｏｎａｎｄＳｏｕｎｄＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎ
ＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｂｙｔｈｅＲｅｖｅ
ｒｂｅｒａｔｉｏｎＲｏｏｍＭｅｔｈｏｄ」と称す
る標準化された試験手順であるＡＳＴＭＣ４２３−９０
ａによって測定される。吸収は、吸収された音エネルギ
ーに対するパネル表面に入射する音エネルギーとの比と
して表される。音吸収データは、しばしば騒音減少率と
称する単一の数字に組み合わせられる。この騒音減少率
を、最も近い０．０５の倍数に端数を切り捨てた２５
０、５００、１０００および２０００Ｈｚの平均値から
得る。騒音減少率（ＮＲＣ）が大きくなると、この周波
数範囲における平均音吸収が、より大きくなる。本発明
の音響吸収多孔性パネルは、代表的には、０．５より大
きな騒音減少率を有する。さらなる実施態様において、
このパネルは、０．６より大きなＮＲＣを有し、さらな
る実施態様において、このパネルは、０．７より大きな
ＮＲＣを有する。ＳＴＣの結果を有する試験が、ＡＳＴ
ＭＥ９０に示される挿入損失によって決定される。

【００９２】代表的には、表面一体性は硬度の関数とし
て測定され、そしてしばしば１０〜２５のスケール化さ
れたスコアを用いる引っ掻き抵抗性を用いて測定され、
ここで、より大きな数字がより大きい引っ掻き抵抗性を
示す。本発明では、パネルは、約１２またはそれより大
きい引っ掻き抵抗性試験値を有する。パネルの表面が塗
装のような有機コーティングでコートされるとき、代表
的には、この値は少なくとも１６であり、そして塗装の
２つのコートがパネルに付与されるとき、少なくとも２
２の大きさであり得る。代表的には、パネルは、コート
されていないパネルについて平均約１２〜１４であり、
そして単一コートの塗装を持つパネルについて平均約１
６〜１８である。

【００９３】（引っ掻き抵抗性試験）この試験は、シー
リングタイルまたはパネルの面またはエッジを横切っ
て、「フィーラー」ゲージ（ばね鋼）ストックの種々の
厚さを「引っ掻くこと」からなる。この測定は、試験材
料を損傷しない最高の「フィーラー」ゲージ厚さ（数千
分の１インチ）である。金属タング（ｔｏｎｇｕｅ）ま
たは金属フィンガーは、列に均一に固定して配列され、
そして各々は、約１．８７５インチの突出長さを有す
る。タングの厚さは、この列の一方の端部から他方の端
部まで増加する。このタングの厚さは、１０、１２、１
４、１６、１８、２０、２２、および２５ミルであって
剛直性も対応して増加する。このサンプルを、タングの
セットの下のホルダー中に、サンプルフランジをフラン
ジを形成するカットアウトより低くして配置する。この
タングを、サンプルの頂部エッジを横切って重複させ、
タングの底部は、フランジを形成するカットアウト中の
サンプル表面の下、約７／３２インチの距離である。次
いで、このタングは、１分間あたり２０インチの速度で
サンプルを横切って引かれる。より厚いタングは、より
薄いタングより、引っ掻きを容易に引き起こし、そして
エッジを損傷する。

【００９４】さらに、硬度は、ＡＳＴＭＣ３６７に
提示されるように圧縮抵抗性の関数として測定され得
る。この試験は、１インチのボール、３０ポンドの力お
よび１／２インチ／分のクロスヘッド速度の使用により
改変された。本発明では、代表的には、パネルは、０．
１２インチより小さい圧縮抵抗性を有する。代替の実施
態様では、この圧縮抵抗性は、０．１インチより小さく
あり得、そして第２の実施態様では、この圧縮抵抗性
は、０．０８インチより小さくあり得る。

【００９５】形成された音響学的吸収セメント質多孔性
パネルはまた、相対的に湿度に抵抗性である。これは、
たわみ（ｓａｇ）試験から測定された値として定量され
得る。以下は、種々の実施態様について、約４サイクル
のたわみ試験範囲である。各サイクルは、２フィート×
２フィートサンプルを、８２゜Ｆ（華氏）および９０％
ＲＨで１７時間、次いで８２゜Ｆ（華氏）および３５％
ＲＨで６時間に曝すことからなる。１つの実施態様で
は、９０％ＲＨにおいて、代表的には、生じるたわみは
０．１５インチより少ない。第２の実施態様では、９０
％ＲＨにおいて、代表的には、生じるたわみは０．１イ
ンチより少ない。第３の実施態様では、９０％ＲＨにお
いて、代表的には、生じるたわみは０．０５インチより
少ない。

【００９６】発泡セメント質組成物のセメントは、ポル
トランド、ソレル（シュウ酸水素カリウム）、スラグ、
フライアッシュまたはカルシウムアルミナセメントを含
むが、これらに制限されない水硬性セメントであり得
る。さらに、このセメントは、硫酸カルシウムα半水化
物または硫酸カルシウムβ半水化物、天然、合成または
化学的改変硫酸カルシウムβ半水化物、および上記で参
照したセメント成分の混合物を含み得る。例えば、本発
明は、カルシウムアルミナセメントおよびポルトランド
セメントの混合物を含み得、より速い硬化時間を与え
る。

【００９７】発泡セメント質組成物はまた、発泡セメン
トの全体硬度に寄与する添加剤を含み得る。引っ込みお
よび衝撃損傷に対する耐久性および抵抗性を改善するた
めに、このような程度のセメント硬度が所望される。ポ
ルトランドセメントの全体硬度に寄与し得る添加剤は、
一般に、カルシウムおよび／またはシリカ化合物を含
む。カルシウムを基礎にした硬化剤の例は、酸化カルシ
ウム、水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムを含む。
シリカ添加剤は、ケイ酸ナトリウム、マイカ、微砕砂、
および籾殻灰およびフライアッシュのようなシリカ含量
が高い特定のアッシュを含み得る。好適な実施態様で
は、強度を改善し、かつフォーム密度を維持するための
添加剤はケイ酸カルシウムである。ケイ灰石またはＯｒ
ｌｅａｎｓＯｎｅとして知られる繊維状グレードのケイ
酸カルシウムが、好適な実施態様で利用される。

【００９８】発泡セメント質組成物はまた、ファイバー
グラスおよびミネラルウールのような、無機繊維材料を
含み得る。１つの実施態様では、発泡セメント質組成物
は、約０．２５〜０．７５インチ長のポリエステル繊維
を含み、好適な長さは約０．５インチであり、そして約
０．０００５〜０．００７インチの直径を有する。より
長い繊維は、混合工程でより容易に塊になり易く、そし
てより短い繊維は、引っ張り強さが減少する傾向にあ
る。

【００９９】本発明はまた、混合プロセスの間にフォー
ムを形成する目的に界面活性剤を含み得る。セメント内
の発泡効果は重要である。なぜなら、それは、この混合
物内に開放セル構造の創生を可能にし、セメントの音響
吸収性能を改善する。この界面活性剤は、両性、アニオ
ン性、および８〜２０炭素を含む疎水性分子部分を有す
る非イオン性成分を含み得る。１つの実施態様の界面活
性剤は、ラウレススルホスクシネート２ナトリウム（ｄ
ｉｓｏｄｉｕｍｌａｕｒｅｔｈｓｕｌｆｏｓｕｃｃ
ｉｎａｔｅ）である。なぜなら、それは、水和プロセス
の間にセメントの粒子を最も効果的に懸濁するからであ
る。硫酸カルシウムα半水化物を発泡させる目的のため
に、８〜１３の炭素を含む疎水性分子部分を有する、エ
トキシ化アルキルフェノール界面活性剤が、セッコウ
（ｇｙｐｓｕｍ）のための最適粒子懸濁特性を生成す
る。

【０１００】セメント質組成物の最大発泡は、界面活性
剤溶液が、約６８゜Ｆ〜約１００゜Ｆの間で調製される
ときに生じる。１つの実施態様では、界面活性剤溶液
は、約９０゜Ｆで調製もされる。これは、セメント質組
成物の最大発泡を達成する。出願人はまた、最適温度範
囲からの水温の偏差が、１０゜Ｆ偏差毎に、１立方フィ
ートあたり５ポンドのファクターで、フォームの密度を
増大することを決定した。従って、界面活性剤水溶液温
度を約９０゜Ｆに保つことが有利である。

【０１０１】モールディングまたはオーバーレイプロセ
スを用いて開示された製品の製造に接近するために，異
なるプロセスを創生するか、または異なる装置を用いる
ことが可能であり得、それによって、混合物を、この混
合物が硬化するまでの構造的支持を提供する基板上また
はその回りに注ぐ。次いで、この基板材料を、加熱の作
用または溶媒の作用により取り除き、あとに孔（ｐｏｒ
ｅ）のネットワークを残し得る。

【０１０２】水混合および発泡工程では、より高い効率
のために、高速度混合工程および低速度混合工程の分離
した工程を、単一工程に組み合わせることが可能であり
得る。

【０１０３】同様の材料を製造する別の方法は、同じプ
ロセス工程で、木材繊維のような異なるファミリーの繊
維を利用することを含む。しかし、これは、異なる材料
特徴を生じる。

【０１０４】開示された方法において発泡作用を創生す
る別の手段は、異なる界面活性剤の使用である。ポリビ
ニルアルコールは、同様の適用で用いられている公知の
界面活性剤である。しかし、ラウレススルホスクシネー
ト２ナトリウムが好適な界面活性剤である。

【０１０５】水性混合物中にガスを引き入れる別の方法
は、開示された機械的手段の代わりに化学的手段を利用
し得る。

【０１０６】別の実施態様は、ポルトランドセメントま
たはαセッコウの代替物としてβセッコウを利用し得
る。ワックスを添加するような、さらなるプロセス工程
が、βセッコウの耐水性を増大するために必要であり得
る。

【０１０７】内部の多孔性構造の材料を、被覆層を取り
除くためにボード表面を研磨するよりむしろ、密な被覆
層を通る穴（ｈｏｌｅ）を穿孔することによって、衝突
音波に曝すことが可能である。

【０１０８】記載されたプロセスは、他のプロセスで従
来用いられている凝集物の取り込みを必要としない。凝
集物なくして、パネルは、現場で従来の道具により切断
され得る。さらに、本発明のプロセスは連続的であり、
そして最終材料は、他のプロセスにより産生されるもの
よりより明るい色であり得、それ故より少ない塗装で済
む。

【０１０９】組織化する工程は、パネルの音響学的性能
を増大する。パネルの表面を彫刻するリッジ、穴または
その他の部材は、その音響学的性能およびボードの美観
に影響する。本発明の組織化装置は、廃材料が少なく、
そして先行技術方法より良好な表面仕上げを創生する。
さらに、表面組織化が、材料がなお湿っている間に生じ
得る。本発明の組織化方法は、廃材料が少なく、そして
伝統的な研磨方法または慣用方法より良好な表面出来あ
がりを創生する。

【０１１０】音響学的吸収剤セメント質多孔性パネルを
生産する方法および装置を、さらに、以下により詳細に
例示する。

【０１１１】

【実施例】（乾燥混合）このプロセスの実施態様の初期
の工程は、次の成分：（１）セメント、（典型的にはポ
ルトランドセメント）、（２）ポリエステル繊維；（典
型的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））０．
５インチ（＋／−０．２５インチ）の公称長さを有し、
約０．０００５インチから約０．０００７インチの公称
直径を有する繊維；および（３）ケイ酸カルシウム、
（典型的にはケイ灰石、またはＯｒｌｅａｎｓＯｎ
ｅ）、を分配する工程を含む。図３を参照して、これら
の乾燥成分は、別々にまたは以下：（１）所定の量が混
合のために重量が量られ供給される、セメント供給器３
０３；（２）所定量のポリエステル繊維が、重量が量ら
れ、混合のために供給される、繊維供給器３０４；
（３）所定量のケイ灰石が重量が量られ、混合のために
供給される、ケイ酸カルシウム供給器３１８、によりそ
れぞれ、混合器３０６内で組み合わせて供給され得る。

【０１１２】このセメント供給器３０３、繊維供給器３
０４、およびケイ灰石供給器３１８、はタンブルミキサ
３０６に接続され、ここで乾燥成分は、乾燥混合物中に
均等に分散される。タンブル混合器３０６は、乾燥供給
器３０７に接続され、ここで所定量の材料が、さらなる
処理のために重量が量られる。

【０１１３】乾燥混合工程は、この乾燥混合を通してか
なり均一な様式で繊維を分配し得る他の手段により実行
され得る。このような方法は、攪拌器、ブロワ、混合
器、または振動によるなどの多様な機械的方法を含み得
る。添加される繊維の均一分配は、基質を結合すること
により形成されるパネルの強度を増加させる。

【０１１４】（水性混合）さらなる工程は、次の液体お
よび気体成分：（１）水；（２）界面活性剤；および
（３）空気を混合する工程を包含する。図３を参照する
と、それぞれは好ましくはそれぞれ：（１）所望の量の
水が混合のために計量される、水供給の制御バルブ３０
１；（２）所望量の界面活性剤が混合のために計量され
る、界面活性剤供給の制御バルブ３０２；および（３）
混合のために所望量の空気が計量される、空気供給の制
御バルブ３００、である。この特定の量の水、空気、お
よび界面活性剤、は混合装置３０５へ供給され、ここで
混合装置３０５は、水および界面活性剤を完全に混合
し、空気を混合物へ引き入れて、水性フォームを作製す
る。発泡器３０５の出力は、混合装置に供給される。さ
らに、この水性成分は典型的には、約４１°Ｆから約１
６８°Ｆまでの間の温度において、混合され、通気さ
れ、または発泡される。代替の実施態様においては、こ
の希釈された界面活性剤溶液は、約５８°Ｆから約１４
２°Ｆまでの間の温度、または約６８°Ｆから約８２°
Ｆまでの間の温度で混合され得る。このような温度を達
成する１つのこのような方法は、混合の前にこのような
範囲に温度を決定することであり、そうでなければこの
混合器がこのような範囲に設定され得る。

【０１１５】（乾燥および水性混合）乾燥混合および水
性フォームストリームは、連続混合器３０８を備える、
混合システムの中で組み合わされ、ここでこの乾燥成分
は、さらに分散されて水性フォームと混合され、次の重
量割合：１．約５３〜約６８％のセメント用材料２．約１７〜約４８％の水３．約１〜約１０％（好適な実施態様においては約１
％）のケイ灰石などの任意の追加の無機繊維４．約０．０５〜約５％のポリエステル繊維（好適な実
施態様においては約１％）５．約０．０１〜約１０％までの界面活性剤（好適な実
施態様においては約１％）の構成成分を有する湿潤混合物を生じる。

【０１１６】この混合段階において、界面活性剤が混合
を通して繊維の懸濁および３次元配向を促進することが
注目される。さらに、約０．５インチの繊維の長さがま
た、混合を通した繊維の分配を促進させることが見出さ
れる。セメント材料と液体および／またはフォームとが
組み合わされるのに適した、セメント製造および分配産
業において見出されるものなどの混合容器は、装置のこ
の工程の使用のために好適である。

【０１１７】（分配）発泡セメント質混合物は、次い
で、この湿潤材料を３１９を備える移動コンベヤに移動
させるステーション３０９において分配操作を経る。こ
の移動コンベヤは、以下：（１）材料が移動ベルトに分
配されるように、混合器の出力が下から支持される可撓
性移動ベルトに近接して配置される、移動コンベヤベル
ト；および（２）材料がベルト上を移動するとき、固定
された垂直面が材料の端縁に接触し、その結果一定の全
幅に閉じ込められる、側部ダム、またはデックル、を備
える。この側部ダムは、このコンベヤに装着され得る
か、またはこのコンベヤに対して静止し得る。あるい
は、高速流の水を排出するデックルはまた、押出された
フォームのための切断手段または幅固定手段としても作
用し得る。

【０１１８】（標準化（ゲージング，ｇａｕｇｉｎ
ｇ））この材料は、移動コンベヤ上に分配され、厚みに
おいて：（１）この材料の厚みを制限する円筒ローラの
下を、材料が通過するゲージングローラ３１０、により
拘束される。このプロセス工程は、約０．２５インチ〜
約１．０インチまでの好適な製品厚みを生じる。このゲ
ージング装置は、以下に説明されるように、組織化ステ
ーションに隣接して、そして組織化ステーションから所
定の距離で離される。

【０１１９】（組織化）この工程において、材料は、エ
ンボスローラ３１１によるなどのエンボス処理により表
面処理に供される。より詳細には、このコンベヤベルト
は、材料を回転円筒エンボスローラの下で運び、これは
修飾および／または音響的機能パターンを材料の表面に
押しつける。

【０１２０】ゲージングローラ３１０、エンボスローラ
３１１およびカッター３１２は、せっこうまたはこの製
品に使用される他のセメントの硬化率に基づいて、一般
に所定の距離により分離される。例えば、いくつかの例
では、エンボスパターンの透明な押しつけを可能にする
ために、または材料の外側膜を効果的に除去または穿孔
するために、ステーション３１１におけるエンボスの前
に、フォーム表面の部分的硬化を可能にして、材料の一
方側の音響吸収性を高めることが所望される。硬化時間
が、既知であるなら、距離はコンベヤ速度を硬化時間で
乗算することにより決定される。

【０１２１】（切断）この工程において、材料はベルト
の動きの方向に対して垂直に、一定の間隔でカター装置
３１２により分割される。より詳細にはベルトは、一定
の間隔でコンベヤベルトの移動に対して垂直に材料を切
断する、切断装置のもとで装飾された材料を搬送する。
この切断機構は、任意の数の実施形態を備え得、限定さ
れないが、垂直に往復移動するナイフ、フライカッタ
ー、または高速流の水を一定間隔で排出する水ジェット
を含む。スプレーとコンベヤ速度との間の時間長は、切
断の間の材料の長さを決定する。

【０１２２】組織化と切断の工程の間に、その間に材料
が部分的に硬化する一定の時間が存在する。この時間
は、分配の工程から始めて材料を連続的に移動させると
き、コンベヤ３１９の速度により設定される。従って、
エンボスローラ３１１とカッター３１２との間の距離
は、硬化時間をコンベヤ速度によって乗算することによ
り決定される。

【０１２３】（乾燥）この工程において、コンベヤは、
材料を乾燥チャンバ３１３に搬送し、材料を約２００°
Ｆの公称温度に暴露する。この乾燥工程は、材料の結晶
構造内に束縛される過剰の水を乾燥させる。

【０１２４】（研磨）この工程において、コンベヤ３１
９は、乾燥された材料を研磨ドラム３１４の下に移動さ
せ、ここで乾燥材料搬送するベルトが、研磨媒体で覆わ
れた回転円筒ドラムの下を迅速に通過する。この工程
は、硬化および乾燥プロセス中に進展する硬質の皮膜を
除去する。また、この研磨工程は、特定のエンボスが装
飾目的であるなら、省略され得る。必要に応じて、組織
化が実行されると、グリットブラスターが使用されて、
所定深さのエンボスを提供するか、または特定の像をこ
の製品の表面に伝える。この研磨の深さは、エンボスの
深さ未満である。広い真空ノズルを有する真空ポート
が、この研磨ドラムおよび製品の表面に近接して配置さ
れて、廃物材料を除去する。

【０１２５】（仕上げ切断）コンベヤ３１９は、研磨さ
れたボードを仕上げ切断３１５に移動する。この仕上げ
切断３１５は、（１）乾燥されたボードが、研磨からボ
ードを仕上げサイズおよび２つの端縁に沿ったプロフィ
ールへ切断成形する装置へ移動される、側面切断装置；
および（２）乾燥されたボードが、残る２つの端縁に沿
って、仕上げられたサイズおよびプロフィールにさらに
切断成形するための、第一仕上げ切断操作から別の装置
に移動される、端部切断装置、を含む。この切断装置
は、また特定の所望の端縁細部を提供するために適合し
得る。

【０１２６】（シーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）および塗
装）この処理されたボードは、コンベヤにより塗装スプ
レー装置３１６へ移動され、ここで仕上げ切断ボード
が、ベルトに沿ってエアロゾル塗装が材料の頂部表面に
塗布されて所望の色を得る、スプレーブースへ移動す
る。

【０１２７】（梱包）この仕上げられたボードは、ラベ
ル付けされ収縮包装され、そして保管、およびパッケー
ジャー３１７への分配のために梱包される。

【０１２８】実施態様が上記に例示され説明されてきた
が、本発明の特徴および構成要素に関して、変形が作製
され得ることが認識される。従って、本発明が好適な形
態のみおいて、開示されるが、多くの追加、削除、およ
び改変が、本発明の精神および範囲から逸脱することな
く、その中でされ得ることが当業者に明らかであり、上
記の特許請求の範囲に記載されることを例外として、過
度の限定がそこに課されるべきでない。例えば、この処
方内で利用されるセメントのタイプは、材料の所望の特
性に依存して変化する。さらに、この繊維のタイプ、長
さ、およびデニールは、パネルから構成される最終製品
の強度要求に依存して変化し得る。

【０１２９】

【発明の効果】音響的に吸収性の多孔性パネルを作製す
るためのプロセスおよび装置は、乾燥ミキサを用いてセ
メントおよび繊維を分配して乾燥混合物を作製する工
程、および水、界面活性剤および空気を水性ミキサを用
いて水性混合してフォームを作製する工程を包含する。
このプロセスおよび装置は、上記フォームおよび乾燥混
合物を、混合ミキサ中で合わせ、そして混合して、湿基
準で約５３重量％〜約６８重量％のセメント、約１７重
量％〜約４８重量％の水、約０．０５重量％〜約５重量
％の繊維および約０．０１重量％〜約１０重量％の界面
活性剤を含む発泡セメント質材料を形成することを提供
する。次いで、上記発泡セメント質材料を、乾燥チャン
バ中で乾燥するかまたは硬化する。次いで、乾燥した発
泡セメント質材料を、エンボスローラを用いて織り込み
得る。このセメント質材料は、増強された耐久性および
耐湿性を伴う良好な音響性能を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、先行技術に従って作製された、鉱さい
綿ベースの材料の３０倍の顕微鏡写真である。

【図２】図２は、先行技術に従って作製された、積層ベ
ースの音響パネルの、模式的な斜視図である。

【図３】図３は、耐久性音響パネルとして使用するため
の無機セメント質フォーム構造を生成するためのプロセ
スの模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｄ (72)発明者ジョンジェイ．ハートマン，ジュニアアメリカ合衆国ペンシルベニア 17551, ミラーズビル，メイナーオークドライブ 27 (72)発明者チェスターダブリュー．ハレットアメリカ合衆国メリーランド 21901, ノースイースト，メイソンレーン 115 (72)発明者アンドレアエム．モーザーアメリカ合衆国ペンシルベニア 17551, ミラーズビル，ダブリンドライブ 29 Ｆターム(参考） 2E001 DF04 FA14 GA82 HA01 HA07 JA01 JA04 4G054 AA01 AA02 AA15 AB08 AC04 CA01 DA02 DA03 4G056 AA07 AA10 AA11 AA18 CA04 CB21 CB23 DA01 5D061 AA26 DD11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音響的に吸収する多孔性パネルを作製す
るためのプロセスであって、該プロセスは以下の工程：
乾燥セメントを分配および運搬する工程；乾燥繊維性材
料を分配および運搬する工程；水、界面活性剤および空
気を水性混合してフォームを形成する工程；該フォーム
および乾燥成分を合わせ、そして混合して、湿基準で約
５３重量％〜約６８重量％のセメント、約１７重量％〜
約４８重量％の水、約０．０５重量％〜約５重量％の繊
維および約０．０１重量％〜約１０重量％の界面活性剤
を含む発泡セメント質材料を形成する工程；ならびに該
発泡セメント質材料を乾燥させる工程、を包含する、プ
ロセス。
【請求項２】さらに、約４１°Ｆと約１６８°Ｆとの
間の温度に前記水性混合物の温度を調節する工程を包含
する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】前記水性混合物が、約６８°Ｆと約１０
０°Ｆとの間の温度に調節される、請求項２に記載のプ
ロセス。
【請求項４】前記プロセスが、セメントおよび繊維を
乾燥混合して乾燥混合物を作製する工程を包含する、請
求項１に記載のプロセス。
【請求項５】前記プロセスが、連続的であり、そして
コンベヤを使用する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】さらに、前記発泡セメント質材料を、前
記コンベヤへと分配する工程を包含する、請求項５に記
載のプロセス。
【請求項７】さらに、前記発泡セメント質材料の厚さ
を、標準化する（ｇａｕｇｅ）工程を包含する、請求項
６に記載のプロセス。
【請求項８】前記発泡セメント質材料を、少なくとも
０．２５インチへと標準化する、請求項７に記載のプロ
セス。
【請求項９】さらに、前記発泡セメント質材料を、織
り込む工程を包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】さらに、前記パネルを切断する工程を
包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】前記発泡セメント質材料が少なくとも
５％以下の水分へと乾燥される、請求項１に記載のプロ
セス。
【請求項１２】さらに、前記パネルの表面および裏面
の両方において密なスキンを形成する工程であって、該
密なスキンが、該パネルの合計の厚さの約２％未満を含
む、工程を包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】前記スキンが約１２５μｍと約２５０
μｍとの間の厚さである、請求項１２に記載のプロセ
ス。
【請求項１４】さらに、前記パネルの表面の前記密な
スキンを取り除く工程を包含する、請求項１２に記載の
プロセス。
【請求項１５】前記表面の前記密なスキンを取り除く
工程がサンド研磨を包含する、請求項１４に記載のプロ
セス。
【請求項１６】さらに、前記パネルの表面に有機コー
ティングを塗布する工程を包含する、請求項１２に記載
のプロセス。
【請求項１７】さらに、前記乾燥混合物にケイ酸カル
シウムを添加する工程を包含する、請求項１に記載のプ
ロセス。
【請求項１８】前記ケイ酸カルシウムが前記発泡セメ
ント質材料の約１重量％〜約１０重量％を含む、請求項
１７に記載のプロセス。
【請求項１９】さらに、前記発泡セメント質材料内に
発泡孔を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２０】前記孔の直径が、約１．５ｍｍと約４
０μｍとの間である、請求項１９に記載のプロセス。
【請求項２１】前記孔が約５０μｍ〜約２００μｍの
平均直径を有する、請求項２０に記載のプロセス。
【請求項２２】前記孔が他の孔に対して開いており、
前記セメント質材料を通じて経路をなしており、それに
よって、音が有効に吸収され得る、請求項１９に記載の
プロセス。
【請求項２３】前記乾燥発泡セメント質材料が、１０
ｌｂｓ／ｆｔ³と約４０ｌｂｓ／ｆｔ³との間の密度を有
する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２４】前記パネルが音響天井タイルである、
請求項１に記載のプロセス。
【請求項２５】前記パネルの騒音減少率が少なくとも
０．５である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２６】前記パネルの騒音減少率が少なくとも
０．７である、請求項２５に記載のプロセス。
【請求項２７】音響伝送率の範囲が約３０と約４０と
の間である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２８】前記セメントが、ポルトランド、セッ
コウ、シュウ酸水素カリウム（ｓｏｒｒｅｌ）、スラ
グ、フライアッシュ、およびカルシウムアルミナセメン
トからなる群より選択される、請求項１に記載のプロセ
ス。
【請求項２９】音響天井パネルを作製するためのプロ
セスであって、以下の工程：セメントおよび繊維を乾燥
混合して乾燥混合物を作製する工程；水および界面活性
剤を水性混合して希釈界面活性剤溶液を作製する工程；
該希釈界面活性剤溶液、空気および乾燥混合物を合わ
せ、そして混合して、発泡セメント質材料を作製する工
程；ならびに該発泡セメント質材料を乾燥させて、約１
０ｌｂ／ｆｔ³と約４０ｌｂ／ｆｔ³との間の密度、少な
くとも１２のＨｅｓｓひっかき抵抗試験（Ｈｅｓｓｒ
ａｋｅｆｉｎｇｅｒｓｃｒａｔｃｈｔｅｓｔ）結
果、少なくとも０．５の騒音減少率、および９０％ＲＨ
で０．１５インチ未満のたわみ試験結果を有する吸収多
孔性パネルを形成する工程、を包含する、プロセス。
【請求項３０】前記セメントがセッコウである、請求
項２９に記載のプロセス。
【請求項３１】さらに、ケイ酸カルシウムを前記乾燥
混合物に添加する工程を包含する、請求項２９に記載の
プロセス。
【請求項３２】前記繊維がポリエステル繊維である、
請求項２９に記載のプロセス。
【請求項３３】音響天井パネルを作製するためのプロ
セスであって、以下の工程：セメントおよび合成有機繊
維を乾燥混合して乾燥混合物を作製する工程；水および
界面活性剤を水性混合して希釈界面活性剤溶液を作製す
る工程；該希釈界面活性剤溶液および乾燥混合物を合わ
せ、そして混合して、湿基準で約５６重量％〜約６１重
量％のセメント、約３２重量％〜約４２重量％の水、約
０．２８重量％〜約１．３重量％の繊維および約０．７
重量％〜約２重量％の界面活性剤を含む発泡セメント質
材料を形成する工程；ならびに該発泡セメント質材料を
乾燥させる工程、を包含する、プロセス。
【請求項３４】音響的に吸収する多孔性パネルを作製
するためのプロセスであって、以下の工程：乾燥セメン
トを分配および運搬する工程；乾燥繊維性材料を分配お
よび運搬する工程；水、界面活性剤および空気を水性混
合してフォームを形成する工程；該フォームおよび乾燥
成分を合わせ、そして混合して、セメント、水、繊維お
よび界面活性剤を含む発泡セメント質材料を形成する工
程；該発泡セメント質材料を乾燥させる工程；および該
乾燥発泡セメント質材料を織り込む工程、を包含する、
プロセス。
【請求項３５】音響的に吸収する多孔性パネルを作製
するための装置であって、以下：セメントを運搬するた
めのディスペンサ；繊維性材料を運搬するためのディス
ペンサ；水、界面活性剤および空気を水性混合してフォ
ームを形成するための水性ミキサ；該フォーム、セメン
トおよび繊維性材料を合わせ、そして混合して、湿基準
で約５３重量％〜約６８重量％のセメント、約１７重量
％〜約４８重量％の水、約０．０５重量％〜約５重量％
の繊維および約０．０１重量％〜約１０重量％の界面活
性剤を含む発泡セメント質材料を形成するための混合ミ
キサ；ならびに該発泡セメント質材料を乾燥させるため
の乾燥チャンバ、を備える、装置。
【請求項３６】さらに、約４１°Ｆと約１６８°Ｆと
の間の温度に前記希釈界面活性剤溶液の温度を調節する
ための温度調節器を備える、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】前記希釈界面活性剤溶液が、約６８°
Ｆと約９２°Ｆとの間の温度に調節される、請求項３６
に記載の装置。
【請求項３８】さらに、セメントおよび繊維性材料を
乾燥混合して乾燥混合物を作製するための乾燥ミキサを
備える、請求項３５に記載の装置。
【請求項３９】さらに、前記発泡セメント質材料を受
けるためのコンベヤを備える、請求項３５に記載の装
置。
【請求項４０】さらに、前記発泡セメント質材料を、
前記コンベヤへと分配するためのディスペンサを備え
る、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】さらに、前記発泡セメント質材料の厚
さを、標準化するための標準化ローラを前記コンベヤに
備える、請求項３５に記載の装置。
【請求項４２】さらに、前記発泡セメント質材料を、
織り込むためのエンボスローラを備える、請求項３５に
記載の装置。
【請求項４３】さらに、前記パネルを切断するための
カッタを備える、請求項３５に記載の装置。
【請求項４４】さらに、前記発泡セメント質材料を５
重量％以下の水分へと乾燥させるためのドライヤを備え
る、請求項３５に記載の装置。
【請求項４５】さらに、前記パネルの表面上に形成さ
れる密なスキンを取り除くための手段を備える、請求項
３５に記載の装置。
【請求項４６】前記取り除くための手段がサンド研磨
ドラムである、請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】さらに、前記パネルの表面上に有機コ
ーティングを塗布するための塗装スプレー装置を備え
る、請求項３５に記載の装置。
【請求項４８】前記セメントが、ポルトランド、セッ
コウ、シュウ酸水素カリウム（ｓｏｒｒｅｌ）、スラ
グ、フライアッシュ、カルシウムアルミナセメントおよ
びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項３
５に記載の装置。
【請求項４９】音響的に吸収する多孔性パネルを作製
するための装置であって、以下：セメントおよび繊維を
乾燥混合して乾燥混合物を作製するための乾燥ミキサ；
水、界面活性剤および空気を水性混合してフォームを形
成するための水性ミキサ；該フォームおよび乾燥混合物
を合わせ、そして混合して、湿基準で約５３重量％〜約
６８重量％のセメント、約１７重量％〜約４８重量％の
水、約０．０５重量％〜約５重量％の繊維および約０．
０１重量％〜約１０重量％の界面活性剤を含む発泡セメ
ント質材料を形成するための混合ミキサ；該発泡セメン
ト質材料を受けるコンベヤ；ならびに該発泡セメント質
材料を乾燥させるための乾燥チャンバ、を備える、装
置。
【請求項５０】さらに、前記発泡セメント質材料を定
常的な全体幅へと制限するための側方ダムを備える、請
求項４９に記載の装置。
【請求項５１】音響的に吸収する多孔性パネルを作製
するための装置であって、以下：セメントおよび繊維を
乾燥混合して乾燥混合物を作製するための乾燥ミキサ；
水、界面活性剤および空気を水性混合してフォームを作
製するための水性ミキサ；該フォームおよび乾燥混合物
を合わせ、そして混合して、発泡セメント質材料を形成
するための混合ミキサ；ならびに該発泡セメント質材料
を乾燥させて、約１０ｌｂ／ｆｔ³と約４０ｌｂ／ｆｔ³
との間の密度、少なくとも１２のひっかき抵抗試験結
果、少なくとも０．５の騒音減少率、および９０％ＲＨ
で０．１５インチ未満のたわみ試験結果を有する吸収多
孔性パネルを形成するための乾燥チャンバ、を備える、
装置。
【請求項５２】前記発泡セメント質材料が、湿基準で
約５４重量％〜約６３重量％のセメント、約３２重量％
〜約４４重量％の水、約０．１重量％〜約３重量％の繊
維および約０．５重量％〜約５重量％の界面活性剤を含
む、請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】音響的に吸収する多孔性パネルを作製
するための装置であって、以下：セメントおよび繊維を
乾燥混合して乾燥混合物を作製するための乾燥ミキサ；
水、界面活性剤および空気を水性混合してフォームを形
成するための水性ミキサ；該フォームおよび乾燥混合物
を合わせ、そして混合して、湿基準で約５６重量％〜約
６１重量％のセメント、約３２重量％〜約４２重量％の
水、約０．２８重量％〜約１．３重量％の繊維および約
０．７重量％〜約２重量％の界面活性剤を含む発泡セメ
ント質材料を形成するための混合ミキサ；ならびに該発
泡セメント質材料を乾燥させるための乾燥チャンバ、を
備える、装置。
【請求項５４】さらに、前記発泡セメント質材料を受
けるコンベヤを備える、請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】さらに、前記発泡セメント質材料の厚
さを標準化するための標準化ローラを備える、請求項５
３に記載の装置。
【請求項５６】音響的に吸収する多孔性パネルを作製
するための装置であって、以下：セメントを運搬するた
めのディスペンサ；繊維性材料を運搬するためのディス
ペンサ；水、界面活性剤および空気を混合してフォーム
を形成するための水性ミキサ；該フォーム、セメントお
よび繊維性材料を合わせ、そして混合して、発泡セメン
ト質材料を形成するための混合ミキサ；該発泡セメント
質材料を乾燥させるための乾燥チャンバ；および該乾燥
発泡セメント質材料を織り込むための織り込みデバイ
ス、を備える、装置。
【請求項５７】前記織り込みデバイスがエンボスロー
ラである、請求項５６に記載の装置。