JP2016539255A - 天井タイル製造におけるミネラル繊維の空気分散 - Google Patents

Abstract

立方フィート当たり少なくとも８ポンドの密度を有する圧縮されたミネラルウールの俵を開俵ステーションに送達するステップと、圧縮された俵を保持する拘束具を解放するステップと、繊維がタンク入口を通る前に、繊維を立方フィート当たり２ポンド未満の略均一な密度まで分散するように構成された機械的手段によってミネラルウール俵の繊維を機械的に解綿するステップと、解綿されたミネラル繊維を混合タンクに入れて水中に懸濁された結合剤と接触させるステップとを含む、吸音天井タイル用のベースマットを水フェルト化するために希釈水スラリーを形成する方法。【選択図】図２

Description

本発明は、ミネラルウールを主成分とする吸音天井タイルの製造に関する。

ミネラルウールを主成分とする吸音天井タイルは従来、当該技術分野において周知であるＯｌｉｖｅｒマシンまたは長網抄紙機を使用してウェットフェルト化プロセスで製造される。ミネラルウールおよび結合剤は長い間、吸音天井タイルを形成するために使用されてきた。ミネラルウールは比較的安価で不活性であるため使用されている。ミネラルウールは通常、製造された場所から、これを使用して吸音天井タイルを製造する別の場所へと輸送される。一般的に、ミネラルウールは俵に圧縮され、取り扱いおよび輸送を容易にするためにその体積は小さくされる。１俵のミネラルウールは、立方フィート当たり少なくとも８ポンドの密度まで圧縮できる。

俵に圧縮し固められると、個々のミネラル繊維は互いに絡み合う。古くからの方法では、開俵し、電力により回転される金属歯またはフィンガにより解綿し、粗く解綿された繊維の塊を混合タンクに送達する。ミネラル繊維の密度は、開俵装置の粗さによりかなり変化するものの、例えば、立方フィート当たり５〜６ポンドでありうる。混合タンク中では、高速回転インペラを使用して繊維を解して解綿すると同時に、形成される板のベースマットの他の構成成分を混合する。従来の方法では、繊維がタンク内に受け取られ、混合ブレードを利用して、他の構成成分をタンク内の水全体に分散させるため、混合タンクインペラの混合パドルブレードに頼って、ミネラル繊維を解す。

しかし、この手順はミネラルウールに有害な影響を与えることが分かっている。環状混合作用により、繊維が丸まって所望されるよりも密度の大きい小球または小塊を形成してしまう傾向がある。繊維破壊により、完成品の板の強度が低下し、小塊形成により孔隙が失われるため潜在的なＮＲＣ（騒音減少率）値が低下しうる。小塊は他の構成成分と絡み合いも混じり合いもしない。

本発明は、吸音性能が改善されたミネラルウールを主成分とする吸音天井タイルを製造するためのプロセスである。本発明のプロセスでは、水で満たされた混合タンク内でミネラル繊維を完全に解綿するという従来からの作業に取り組み、この作業を、ミネラル繊維の分散が大気環境において機械的に行われる上流へ移動させる。ミネラル繊維は空中で操作される機械装置と、所望によって気流とにより、繊維のかさ密度により測定した際に首尾よくかつ十分に解綿でき、改善された性質を有する天井タイルが得られることが明らかになっている。水混合タンク中でそれほど攪拌せずに分散された場合、繊維の結束があまり生じず、天井タイル中の繊維含有量を、強度を損なわずに減少させることが可能である。板の所与の厚さに対して減少された繊維含有量によって多孔性が高くなり、その結果より高いＮＲＣ値が得られる。さらに全体の繊維含有量を減少させる能力を増大させるのは繊維小塊の減少または除去である。さもなければ、小塊は高速水中式インペラによる伸長繊維の混合により形成される。小塊は比較的高密度であるため、減音に比例的に寄与しない。混合タンクの上流への気流における繊維解綿は、ミネラルウールの所与の体積におけるショット含有量、すなわち、繊維に解綿されていない部分を減少させるという有益な効果を有することができる。

図１は、ウェットフェルト化された吸音天井タイルのためにミネラル繊維および結合剤の希釈スラリーを調製する先行技術プロセスの図表示である。 図２は、本発明に従ってミネラル繊維の希釈スラリーを調製する代表的プロセスの図表示である。 図３は、ミネラル繊維解綿の改良された制御のためのマルチステーションシステムを示す。

従来、ウェットフェルト化されたミネラルウールを主成分とする吸音タイルの製造においては、ミネラル繊維と、デンプンおよび／またはラテックスからなる結合剤と、その他の少量の固体構成成分との希釈水スラリーを使用する。スラリーは混合タンクから、時に単純にワイヤと呼ばれる移動しているワイヤスクリーンに分配される。スラリー用の混合タンクは図１の１０に示される。バンドまたは別の方法によって圧縮された状態で保持された大きなミネラルウールの俵１１を製造業者またはその他の供給源から受け取るのが方法であった。例として、俵１１は１０００〜１３００ポンドの重量がありえ、俵中のミネラルウールは、例えば、立方フィート当たり約６０〜約６５ポンドの密度まで圧縮できる。拘束バンドを解放すると、俵１１は幾分自然に膨張する。解放された俵１１は解綿ステーション１２に運搬され、スパイク付きローラが解放された俵１１からミネラル繊維の塊１３を掴み、解綿する。俵１１から解綿された塊はスパイク付きローラおよび／またはシュート（図示せず）により混合タンク１０内に誘導される。通常の方法では、ミネラルウールの塊１３を、高速インペラ１４は同時に、タンク水中の他の構成成分を混合し懸濁させるように機能する高速インペラ１４で解綿し、ばらばらの繊維にする。

塊１３のかさ密度は立方フィート当たり約５．５ポンドである。ミネラルウールの塊１３の繊維を分散させるために、典型的な混合時間は約１２〜１５分の範囲でありうる。

インペラ１４はミネラル繊維を転がす傾向があり、繊維の堅い球または小塊の形成を引き起こす。繊維の小塊形成により、この繊維が組み込まれたタイルの強度が制限される。繊維の小塊により均質性が低減するため、タイルの潜在的な吸音能が低くなる。

図２を参照すると、従来の混合タンク１０に送達する前にミネラルウールの繊維を互いから効果的に分散させるため、混合タンク内のさらなる繊維分散作用を必要としない本発明のプロセスの例が示される。上述の特徴の俵１１はその拘束から解放され、適切に分散されたミネラル繊維を最終的に従来の混合タンク１０に送達する経路に沿って運搬される。俵１１は、予備開俵ステーション１５で受け取られ、そこで二重反転ローラ１７の網目状のスパイクまたは歯１６が俵１１をミネラルウールの塊または房１８に解綿し、その後、繊維解綿装置１９に供給する。限定ではなく例示として、繊維解綿装置１９は米国特許第４，１１１，４９３号および米国特許第４，９７８，２５２号に開示される種類のものであってよい。俵１１の比較的高密度の小片または塊１８は、繊維解綿装置１９のホッパー２１に誘導され、そこで小片または塊１８は転がり、ホッパー出口２２から落とされる。塊１８は平行なバーのグリッド２３（図２の平面に垂直に延びる）で受け取られる。ミネラルウールの塊１８は、回転軸２６の歯またはスパイク２４により解綿された繊維に変えられる。歯２４はグリッド２３の平面を通過して、塊１８に対して動作できる。軸２８の第２の組の歯２７は、第１の組の歯２４の間に噛み合い、さらに繊維を解綿する。繊維は歯２７の接線方向の動作と重力とによって下向きに、回転ポケットフィーダ２９内へと進められる。フィーダ２９の下方部分に送達された繊維は、大気圧を超える圧縮空気により繊維解綿装置１９から空気圧により強制的に導管３１へと排出される。

導管３１は混合タンク１０の上部開口へと流れる。ミネラル繊維は、好ましくは立方フィート当たり約２ポンド、最も好ましくは立方フィート当たり１．２〜１．０ポンドのかさ密度を有する程度まで分散される。

好ましくは、タンク１０は、水と、デンプンおよび／またはラテックスからなる結合剤、ならびに発泡パーライト、紙繊維、粘土などのフィラー、およびガラス繊維等の所望の構成成分を含むタイル構成成分とで満たされる。好ましくは、これらの構成成分は、機械的に空気分散されたミネラル繊維が混合タンク１０内に送達される前に予め混合される。この予混合により、分散したミネラル繊維がミキサーのロータまたはインペラ１４の破壊および小塊形成作用に晒されることを最小限にすることができる。理想的には、ミネラル繊維スラリーは所望の稠度に達したらすぐにタンクから排出される。

スラリーはタンク１０から、Ｏｌｉｖｅｒマシンまたは長網抄紙機等のウェットフェルト化マシンの移動スクリーンに放出される。

大気環境内で、例えば、機械的フィンガおよび繊維を空気圧で運ぶ気流によって適切にミネラルウール繊維を圧縮綿俵１１から分散させて、繊維が十分に解され、分散された状態にする能力は吸音天井タイルの製造において重要な利点を有する。空中分散によるミネラル繊維の均一性および解綿は、先行技術の水分散によって得ることが実用的であったよりも、完成品の天井タイルでより多孔性の高い（ｏｐｅｎ）マットを得ることができる。

水スラリー中でさほど混合することなく水スラリーで直接使用するための空中でミネラル繊維を分散させる方法の変形形態が本発明で考慮される。機械的フィンガもしくは歯および／または空気ジェットおよび／または気流の回転、往復運動、および／または振動を使用する種々の取り合わせが、俵受取ステーションからスラリー混合タンクまでの経路で実施できる。これらの装置および手段は、繊維が混合タンクに導入される前に繊維の密度を立方フィート当たり少なくとも２ポンドまで減少させるべきである。気流は、大気圧より高い気圧で動作する空気供給源または大気圧より低い気圧で動作する吸引装置によって提供することができる。上で開示された比較的簡単な繊維解綿システムは、吸音タイルの性能を改善することが分かっているが、一層首尾よく、より高いスループットをもってより複雑な空気分散プロセスが使用できることが予想される。

図３は、図２のシステムによって可能な制御よりもミネラル繊維解綿を制御できるより広範囲な繊維解綿システムを示す。システム３６は、１つ以上の製造業者から市販されている俵および繊維取り扱いユニットを用いるいくつかのステーションを備える。第１のステーション３７は、圧縮ミネラル繊維の解放された俵３９を傾斜ユニット３８に提供する。傾斜ユニット３８はミネラル繊維の解放された俵３９を、システム３６の第２のユニットを構成する開俵装置４２のコンベヤ４１に置く。開俵装置４２は、俵３９を解綿して解れた繊維にするスパイク付きローラ４３を備える。開俵装置４２から繊維を、システム３６の第３のステーションを表す補助繊維解綿装置ユニット４６に送達する。補助繊維解綿装置ユニット４６は、ミネラル繊維流のショット含有量を減少できる。

繊維は補助ユニット４６の回転パドルホイール４７から、最終、すなわち、第４のステーション５１に送達される。第４のステーションで受け取られた繊維は、計量ホッパー５２へと運搬され持ち上げられて、計量ホッパー５２では所定の重量または質量の十分に解綿されたミネラル繊維が集まるまで収集される。繊維重量が所定レベルに達すると、ホッパー５２が開き、上記図１および図２と関連して記述されたタンク１０と同じ機能を果たす混合タンク５３内に繊維を放出する。

本開示は例示であり、本開示に含まれる教示の適正な範囲から逸脱することなく詳細を追加、改変、または除去することにより種々の変更を行うことができる。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲が必然的に限定される場合を除き、本開示の特定の詳細に限定されない。

Claims (5)

1. 立方フィート当たり少なくとも８ポンドの密度を有する圧縮されたミネラルウールの俵を開俵ステーションに送達すること；
   圧縮された前記俵を保持する拘束具を解放すること；
   前記開俵ステーションと、混合タンク、機械的手段、または気流と、所望により、前記タンクの入口までの経路に沿って解綿された繊維を導くように配置された単数または複数のコンベヤとの間の経路におけるステーションで、前記ミネラルウール俵の繊維を前記機械的手段および所望により気流によって機械的に解綿すること；
   前記繊維が前記タンク入口を通る前に、前記繊維を立方フィート当たり２ポンド未満の略均一な密度まで解綿するように前記繊維解綿手段を配置すること；及び
   前記解綿されたミネラル繊維を前記混合タンクに入れて水中に懸濁された結合剤と接触させること
   を含む、吸音天井タイル用のベースマットを水フェルト化するために希釈水スラリーを形成する方法。
2. 前記気流は、大気圧より高い気圧で動作する空気供給源により形成される、請求項１に記載の方法。
3. 気流は、前記経路内に大気圧より低い空気圧を発生させるように動作する吸引装置により形成される、請求項１に記載の方法。
4. ウェットフェルト化されたベースマットの製造に使用される結合剤および所望により他の構成材料は、前記解綿されたミネラル繊維が誘導される回転ブレードによって機械的に前記タンク内で混合される、請求項１に記載の方法。
5. 前記混合タンクの内容物は、前記解綿されたミネラル繊維が前記タンクに受け取られたときに排出され、前記混合ブレードでの攪拌による前記解綿されたミネラル繊維の小塊形成および破壊が回避される、請求項４に記載の方法。