JP7297218B2 - 高ノイズ低減係数、低密度音響タイル - Google Patents

高ノイズ低減係数、低密度音響タイル Download PDF

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Description

本開示は、高ノイズ低減係数（ＮＲＣ）、低密度音響タイルおよびパネル（例えば、天井タイル）、ならびに従来の湿潤フェルトラインでの製造方法に関する。より具体的には、ミネラルウールを使用する湿潤フェルト製造プロセスを用いて、約０．７０以上のＮＲＣを達成するために穿孔、コーティング、および／またはラミネーティングを必要としない滑らかな表面乾燥ベースマットを生成する。さらに、乾燥ベースマットに背面コーティングを適用すると、約３０～約３５の天井減衰等級（ＣＡＣ）定格を達成することができる。
ミネラルウールおよび軽量骨材の希釈水性分散液の水フェルティングは、音響タイルまたはパネルを製造するためのよく知られた商業プロセスである。このプロセスでは、ミネラルウール、軽量骨材、セルロース繊維、結合剤、および他の所望の成分の水性スラリーが、脱水のために、ＦｏｕｒｄｉｎｉｅｒまたはＯｌｉｖｅｒマット成形機などの可動有孔支持ワイヤに流される。スラリーは、最初に重力により脱水され、次に真空吸引手段により脱水されて、ベースマットを形成し得る。次に、湿潤ベースマットを（追加の真空の適用を伴って、または伴わずに）ロールと支持ワイヤの間で所望の厚さまでプレスして、追加の水分を除去する。湿潤ベースマットは、加熱された対流式乾燥オーブンで乾燥され、乾燥した材料を所望の寸法に切断し、割れ目を作り、および／または穿孔して、音響吸収性を付与し、任意選択的に塗料などで表面コーティングされて、音響タイルおよびパネルを生成する。
ミネラルウール音響タイルは、優れた音吸収性を提供するために必然的に非常に多孔性である。米国特許第３，４９８，４０４号、同第５，０４７，１２０号、および同第５，５５８，７１０号（これらのすべては、参照により全体が本明細書に組み込まれる）に教示されているように、音吸収特性を改善するために、かつ軽量の音響タイルまたはパネルを提供するために、ミネラルウール繊維もまた、組成物に組み込まれている。
参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許第５，９６４，９３４号は、ミネラルウール、膨張パーライト、セルロース繊維、および任意選択的に水フェルトプロセスにおける二次結合剤の供給において、その保水性を低減して、音響タイル製品を生成するために、シリコーン化合物で処理される膨張パーライトの使用を教示している。
音響タイル組成物は、結合剤を含有する必要があり、これは、典型的にはデンプンを用いている。参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第５，９１１，８１８号および同第５，９６４，９３４号は、組成物の１５重量％ほどがデンプンであり得るが、６～７重量％がより通常使用されることを示唆している。
参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第５，２５０，１５３号は、音響タイル組成物のためのラテックス結合剤の使用を記載しており、この用途のために多種多様なラテックス結合剤が提案されている。
その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，８５５，７５３号は、ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂などの湿潤強度樹脂を使用して従来のデンプン結合剤を置き換え、得られた組成物を水フェルトプロセスでより効率的に音響タイルおよびパネルに製作され得ることを示唆している。
参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開番号第２００４／２０９０７１Ａ１号は、１つ以上の充填剤、１つ以上の結合剤、および水および亜鉛ピリチオンを含む音響パネル製造用スラリー組成物を開示する。
参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００５／１９１４６５Ａ１号は、耐衝撃性が改善され、優れた音吸収値を有する耐酷使性キャスト音響タイルを開示している。音響タイルは、キャスティングプロセスで湿潤パルプの表面に凝集粒子が適用されており、粒子はロールおよび／またはスムージングプレートで圧縮することによりパルプに埋め込まれる。
ノイズ低減係数（ＮＲＣ）は、特定の表面に衝突したときに吸収される音響エネルギーの量のスケール表現であり、ＮＲＣ値０は、完全な反射を示し、１のＮＲＣは、音響エネルギーの完全な吸収を示す。ＮＲＣ値は、２５０ＨＺ、５００ＨＺ、１０００ＨＺ、および２０００ＨＺの周波数での特定の表面の４種の音吸収係数の平均であり、これは、典型的な人間の話し声の範囲を網羅する。ＡＳＴＭ Ｃ４２３－１７に準拠した実験室での材料の実験室試験では、典型的な設置の場合のように、サンプルの表面のみが音エネルギーに曝される。状況によっては、１を超えるＮＲＣが得られる場合があるが、これは回折／エッジによる領域影響による試験方法の結果である。
天井減衰等級（Ｔｈｅ Ｃｅｉｌｉｎｇ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ Ｃｌａｓｓ）（ＣＡＣ）定格では、ある部屋の天井から共通のプレナムを介して隣接する部屋に音が伝達されるときに失われる音の量を定量化している。より高いＣＡＣ定格は、天井システムがより少ない音の伝達を可能にすることを示している。ＣＡＣは、試験標準ＡＳＴＭ Ｅ１４１４－１６を使用して測定され、この中では、音源の部屋および隣接する部屋の音レベルで測定される。
また、低密度製品を製造するために、組成物のストックフローを低下させることにより、水フェルトプロセスを使用してより高いＮＲＣ製品を製造する試みもあったが、これらの試みは、従来のパネルと比較できる密度を有するが、低減された製品厚さの製品を製造したのみであった。
Ｅｎｇｌｅｒｔへの米国特許第７，８６２，６８７号は、生産方法を変更して湿潤ベースマットのプレスを排除し、脱水に真空のみを利用することによってのみ達成される０．８０～０．９５の高いＮＲＣを有する音響タイル組成物を開示している。
一般に、本発明は、ミネラルウール、パーライト、ラテックス、任意選択的にデンプン、および任意選択的に石膏を含む音響タイルを生成するための乾燥ベースマット（すなわち、穿孔、ラミネート、またはコーティングを施す前）を提供し、約０．７０以上（好ましくは０．８０より大きい）のＮＲＣ、約１０ポンド／平方フィート（ｐｃｆ）～約１２ｐｃｆの密度、および約１／２インチ～約１インチの厚さを有して提供される。必ずしも表面コーティング、表面ラミネート、または表面穿孔ではなく、背面コーティングにより、約３０～約３５のＣＡＣ評価を達成することができる。本発明の音響タイルの製造方法は、湿潤ベースマットを生成するために使用されるスラリーの量と脱水中に湿潤ベースマットに加えられる圧力は、乾燥ベースマットの所望の密度を達成するために制御される従来の生産方法に従っている。結果として、所望の音響的および機械的特性を達成するために、スリッティング、パンチング、コーティング、および／またはラミネーティングの追加の処理工程を必要としない、滑らかな表面を有する乾燥ベースマットが達成される。
その製品に関して、本発明の音響タイルは、
約７０重量％～約９０重量％のミネラルウールと、
約５重量％～約１５重量％のパーライトと、
約０重量％～約１０重量％のデンプンと、
約３重量％～約１０重量％のラテックスと、
０重量％～約５重量％の石膏と、
５重量％未満の水と、を含む乾燥ベースマットを備え、乾燥ベースマットが、ガラス繊維を含まず、
ラミネート層またはコーティングがなく、かつ穿孔がない乾燥ベースマットが、約０．７０以上のＮＲＣ、約１０ＰＣＦ～約１２ｐｃｆの密度、および約１／２インチ～約１インチの厚さを有する。任意選択的に、音響タイルには、次の表面処理の１つ以上がない：ラミネーティング、表面コーティング、背面コーティング、および穿孔。
水フェルティングプロセスでそのような音響タイルを製造するプロセスは、水を含む水性スラリーと、無水ベースで、
約７０重量％～約９０重量％のミネラルウールと、
約５重量％～約１５重量％のパーライトと、
約０重量％～約１０重量％のデンプンと、
約３重量％～約１０重量％のラテックスと、
０重量％～約５重量％の石膏とを含む原料と、を混合することであって、
水性スラリーが、ガラス繊維を含まない、混合することと、
水性スラリーを可動有孔支持ワイヤに連続的に流して濾過ケーキを形成することと、
濾過ケーキを約１／２インチ～約１インチの厚さにプレスすることを含む濾過ケーキを脱水してベースマットを形成することと、
ベースマットを乾燥して、約０．７０以上のＮＲＣ、約１０ｐｃｆ～約１２ｐｃｆの密度、および約１／２インチ～約１インチの厚さを有する、ラミネート層またはコーティングを伴わず、かつ穿孔を伴わない乾燥ベースを生成することと、を含み、水性スラリーおよび乾燥ベースマットは、ガラス繊維を含まない。任意選択的に、音響タイルには、次の表面処理の１つ以上がない：ラミネーティング、表面コーティング、背面コーティング、および穿孔。
本発明の別の態様は、乾燥ベースマットを備える音響タイルを提供し、乾燥ベースマットが、
約６０重量％～約９０重量％のミネラルウールと、
約５重量％～約１５重量％のパーライトと、
約０重量％～約１０重量％のデンプンと、
約３重量％～約１０重量％のラテックスと、
０重量％～約５重量％の石膏と、
約０．１重量％～約１０重量％のガラス繊維と、
５重量％未満の水と、を含み、
ラミネート層またはコーティングがなく、かつ穿孔がない乾燥ベースマットが、約０．７５以上のＮＲＣ、約１０ポンド／平方フィート（ｐｃｆ）～約１２ｐｃｆの密度、および約１／２インチ～約１インチの厚さを有する。任意選択的に、音響タイルには、次の表面処理の１つ以上がない：ラミネーティング、表面コーティング、背面コーティング、および穿孔。
水フェルティングプロセスでそのような音響タイルを製造するプロセスは、
水を含む水性スラリーと、無水ベースで、
約６０重量％～約９０重量％のミネラルウールと、
約５重量％～約１５重量％のパーライトと、
約０重量％～約１０重量％のデンプンと、
約３重量％～約１０重量％のラテックスと、
０重量％～約５重量％の石膏と、
約０．１重量％～約１０重量％のガラス繊維とを含む成分と、を混合することと、
水性スラリーを可動有孔支持ワイヤに連続的に流して濾過ケーキを形成することと、
濾過ケーキを約１／２インチ～約１インチの厚さにプレスすることを含む濾過ケーキを脱水してベースマットを形成することと、ベースマットを乾燥して、約０．７５以上のＮＲＣ、および約１／２インチ～約１インチの厚さを有する、ラミネート層またはコーティングを伴わず、かつ穿孔を伴わない乾燥ベースマットを生成することと、を含む。
本発明の利点は、実施例および添付の特許請求の範囲と併せて以下の詳細な説明の検討から、当業者に明らかになるであろう。しかしながら、本発明は、様々な形態の例を受け入れることができるが、以下に説明するのは本発明の具体例であり、本開示は例示を意図したものであり、本明細書に記載される特定の例に本発明を限定することを意図するものではないことに留意されたい。
特許請求の範囲への均等論の適用を制限する試みとしてではなく、少なくとも本明細書で使用されるように、「約」という用語によって修正される各数値パラメータは、少なくとも報告された有効数字の数および通常の丸め手法の適用を考慮して解釈されるべきである。
本発明の音響天井タイルを示す。 本発明の音響タイルを作製するための水フェルトラインを概略的に示す。
本明細書で使用されるすべてのパーセンテージおよび比は、特に明記しない限り、重量による（すなわち、重量％）。
図１は、背面２０と、天井タイル１０が設置される部屋の内側に向かって位置決めされる表面である面３０（上部と称されることもある）と、厚さ４０と、を有する、本発明の音響天井タイル１０を示す。
図２は、本発明の乾燥ベースマット１６０および音響タイルを作製するための水フェルトライン５０を概略的に示す。図２に示すように、プロセスでは、組成物の水性スラリー６０は、撹拌保持タンク７０（当技術分野ではヘッドボックスとも称される）から可動有孔支持ワイヤ８０に流され、そこで、最初に重力脱水ユニット１００の重力により、次に真空脱水ユニット１１０の真空により脱水される濾過ケーキ９０を形成する。可動有孔支持ワイヤ８０の速度および撹拌された保持タンク７０から流れる水性スラリー６０の量は、約１０ｐｃｆ～約１２ｐｃｆの最終密度を達成するように調整されるべきである。前述のパラメータは、当業者には明らかなように、機械ごとに異なり得る。
次に、脱水ケーキ１２０を加圧ユニット１３０（例えば、加圧ロール）で加圧して、脱水ケーキ１２０の厚さを、約１０％～約５０％、または好ましくは１０％～２５％、約１／２インチ～約１インチの厚さまで減少させてベースマット１４０を形成する。プレス工程は、ベースマット１４０をさらに脱水する。次に、ベースマット１４０は、乾燥キルン１５０に送られ、そこでベースマット中の水分が５重量％未満、好ましくは２重量％未満、より好ましくは１重量％未満に低減され、乾燥ベースマット１６０が生成される。
任意選択的に、乾燥機１５０に導入する前に、真空脱水ユニット（図示せず）でベースマット１４０をさらに脱水してもよい。次に、乾燥ベースマット１６０をブレード１７０により切断して、音響タイル用の切断シート１８０を形成する。
本発明の利点は、乾燥ベースマット１６０が、表面コーティング、背面コーティング、またはラミネートを追加するなどの任意のさらなる処理の前に０．７０を超えるＮＲＣを達成することである。さらに、必ずしも表面コーティング、表面ラミネート、または表面穿孔ではなく背面コーティングにより、約３０～約３５のＣＡＣ定格を達成することができる。したがって、本発明の音響タイルは、表面コーティング、表面ラミネート、および表面穿孔がない場合がある。
音響タイルを生成するためのプロセスは、乾燥ベースマット１６０に、典型的には約１．５ミル～約２．０ミルの背面コーティングを適用して、ＣＡＣ定格を改善する工程を含むことができる。背面コーティングの前に、乾燥ベースマット１６０を研磨するか、さもなければ紙やすり研磨して、比較的滑らかな表面を生成することができる。
背面コーティング用の例示的なコーティングには、ラテックスベースのコーティングおよび樹脂ベースのコーティング（例えば、メラミンホルムアルデヒド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、または尿素ホルムアルデヒド樹脂などのホルムアルデヒドベースの樹脂）が含まれる。例示的なコーティングには、（１）炭酸カルシウム、粘土およびビニルラテックスを含むコーティング、（２）炭酸カルシウム、粘土、ビニルラテックス、およびガラスビーズを含むコーティング、（３）粘土スラリーを含むコーティング、または（４）粘土およびビニルラテックススラリーを含むコーティングなどが含まれる。コーティングは、約５グラム／平方フィート（ｇｓｆ）～約４０ｇｓｆ、好ましくは約１５ｇｓｆ～約３７ｇｓｆ、より好ましくは約２５ｇｓｆ～約３７ｇｓｆの表面重量（コーティングの乾燥重量に基づいて）を達成する量で適用することができる。
必須ではないが、音響タイルを生成するためのプロセスは、ＮＲＣをさらに改善するために、乾燥ベースマット１６０に表面コーティングまたは表面ラミネートを適用する工程を含んでもよい。したがって、任意選択的に、本明細書に記載の乾燥ベースマット１６０は、業界では慣例である完成したパネルまたはタイルとしての結果として生じる音響タイルの光反射率および外観を改善するために、典型的には約１．５ミル～約２．０ミルの塗料状コーティングで表面コーティングすることができる。場合によっては、不織布繊維ガラススクリムのようなラミネート（固体層）も、乾燥ベースマットの表面に適用されてもよい。表面コーティングおよび／またはラミネーティングの前に、乾燥ベースマット１６０を研磨するか、さもなければ紙やすり研磨して、比較的滑らかな表面を生成することができる。
本発明のさらなる利点は、乾燥ベースマット１６０が、穿孔および割れ目なしで０．７０を超えるＮＲＣを達成することである。したがって、本発明の音響タイルは、穿孔および割れ目がない場合がある。しかしながら、音響タイルの表面は、任意選択的に穿孔し、割れ目を作り、その音吸収性能をさらに向上させることができる。
所望される場合、音響タイルを生成するためのプロセスは、十分に滑らかな乾燥ベースマット１６０をもたらし、そのプロセスは、研削または紙やすり研磨工程がなくてもよい。
所望される場合、音響タイルを生成するためのプロセスは、研削または紙やすり研磨工程、表面コーティング工程、ラミネーティング工程、および穿孔または割れ目入れ工程のうちの２つ以上がなくてもよい。
表１は、本発明の乾燥ベースマットの組成物および特性を列挙し、組成物は対応するスラリーの無水ベースであり、ガラス繊維がスラリーおよび乾燥ベースマット配合物に含まれない。ガラス繊維スクリムまたは他のラミネートなどのラミネートが乾燥ベースマットに追加される場合、ガラス繊維が結果の音響タイルに存在する可能性がある。
表２は、本発明の乾燥ベースマットの組成物および特性を列挙し、組成物は対応するスラリーの無水ベースであり、ガラス繊維がスラリーおよび乾燥ベースマット配合物に含まれる。
表１および２において、各「好ましい」範囲または「より好ましい」範囲は、個々に本発明の好ましい範囲またはより好ましい範囲である。したがって、任意の「好ましい」範囲を、対応する「使用可能範囲」に個別に置き換えることができる。同様に、「より好ましい範囲」は、対応する「使用可能な」範囲または対応する「好ましい」範囲を独立して置き換えることができる。しかしながら、テーブルのすべての好ましい範囲を一緒に使用することが望ましい。表のすべてのより好ましい範囲を一緒に使用することがより望ましい。
Figure 0007297218000001
Figure 0007297218000002
ミネラルウール
開示された組成物は、音響タイルで従来使用されている種類のミネラルウールを含む。音響タイルのミネラルウールは、タイルの音吸収率（ＮＲＣ）を増加させる。一般に、ミネラルウールの量が多いほど、音吸収性が向上する。ミネラルウールはまた、有利には、コアの形成中にスラリーにバルキングを与える。ミネラルウールは、ミネラル繊維、ミネラルコットン、ミネラル繊維、人工ミネラル繊維（ＭＭＭＦ）、および人工ガラス質繊維（ＭＭＶＦ）としても知られ、溶融ミネラル（またはスラグおよびセラミックなどの「合成鉱物」）を紡ぐまたは引いて形成される繊維材料の一般的な名前である。ミネラルウールは、玄武岩、花崗岩、または他のガラス質鉱物成分の溶融ストリームを減衰させることにより調製された従来の鉱物繊維のいずれでもよい。ミネラルウールは、一般にウール織物繊維と称されるオリフィスから直線的に引き出されるか、一般的にウール繊維と称される回転カップまたはロータの表面から接線方向に回収される。好ましくは、ミネラルウールは、スラグウールまたは玄武岩ウールである。スラグウールは、通常、高圧下で蒸気のジェットの作用によって溶融した高炉スラグから作製されたミネラルウールである。玄武岩繊維は、鉱物の斜長石、輝石、かんらん石で構成される玄武岩の非常に細い繊維から作られた材料である。乾燥ベースでは、ミネラルウール成分は、約７０重量％～約９０重量％、より好ましくは約７５重量％～約８５重量％、最も好ましくは約７８重量％～約８０重量％の範囲の量で本発明の製品およびプロセス中に存在する。ガラス繊維は、ミネラルウールではない。
典型的には、玄武岩ウール繊維は、約５ミクロン～約１０ミクロンの直径を有する。さらに、商業的に入手可能な玄武岩ウール繊維は、当技術分野ではショットと称される４０％もの（例えば、約２０％～約４０％）の非繊維化材料を含む。典型的に、スラグウール繊維は、約２ミクロン～約５ミクロンの直径を有する。さらに、市販のスラグウール繊維は、約５０％を超える（例えば、約３０％～約６０％）ショットを含むことができる。本明細書に記載の本発明の組成物および方法で使用されるミネラルウールは、一般に市販されている高濃度のショットを含むか、例えばミネラルウールを空気分級機に通すことによりショット濃度を下げることができる。
結合剤
結合剤は、ラテックス、および任意選択的に、デンプンおよびそれらの混合物を含む。
デンプンは、使用前に煮沸（ｃｏｏｋ）されてもよいか、またはされなくてもよい。デンプンゲルは、デンプン粒子を水に分散させ、デンプンが完全にまたは部分的に煮沸され、スラリーが粘性のあるゲルになるまでスラリーを加熱することにより調製することができる。しかしながら、従来のハイドロパルプ繊維が繊維の補足的な供給源として使用される場合、それらは煮沸する前にデンプンスラリーに組み込まれてもよい。デンプンスラリーの煮沸温度は、デンプン顆粒の所望の膨潤度を確保するために、厳密に監視する必要がある。デンプンの煮沸温度は、約１６０°Ｆ（７１℃）～約１９５°Ｆ（９０℃）の範囲である。デンプンは、ベースマットの乾燥プロセス中にゲルを形成するため、デンプンを事前に煮沸することなく結合剤として使用することもできる。デンプンは、好ましい結合剤である。
デンプンの形での結合剤含有量の増加は、強度（ＭＯＲ破壊係数（ｐｓｉ））および硬度を増加させ、完成タイル／パネルの切断性を高めるために使用することができる。乾燥ベースで、デンプンは、本発明の製品およびプロセスの０重量％～約１０重量％、好ましくは約１重量％～約５重量％、より好ましくは約２重量％～約４重量％で存在する。
ラテックスは、アクリル結合剤、ポリエステル結合剤、アクリロポリエステル結合剤、およびそれらの混合物を含んでもよい。
乾燥ベースで、ラテックスは、本発明の製品およびプロセスの３重量％～約１０重量％、好ましくは約５重量％～約９重量％、より好ましくは約６重量％～約８重量％で存在する。
総結合剤（すなわち、ラテックスとデンプン、含まれる場合）は、乾燥ベースで、約７重量％～約１３重量％、好ましくは約８重量％～約１２重量％、より好ましくは約９重量％～約１０重量％で本発明の製品およびプロセス中に存在する。例えば、デンプンが結合剤から除外される場合、ラテックスは、本発明の製品およびプロセス中に約７重量％～約１０重量％で存在する。
パーライト
開示された組成物の成分は、パーライトである。膨張パーライトは、低コストおよび性能のために好ましい。膨張パーライトは、完成製品に多孔性と「ロフト」を与え、音響特性を高める。
パーライトは、黒曜石に似たガラス質の岩で、加熱すると大きく膨張する能力がある。パーライトは一般に、ＳｉＯ２を７５重量％～６５重量％を含有し、１０重量％～２０重量％のＡｌ２Ｏ３、２重量％～５重量％のＨ２Ｏ、および少量のナトリウム、カリウム、鉄およびカルシウムの酸化物を含有する。膨張パーライトとは、あらゆるガラス岩、特に急速に加熱されている間に突然膨張したまたは「ポップ（ｐｏｐｐｅｄ）」した火山ガラスを指す。この「ポッピング」は一般に、粉砕されたパーライトの粒子が初期融合の温度に加熱されたときに発生する。粒子に含有される水は、蒸気に変換され、粉砕された粒子は膨張して、軽くふわふわした多泡性粒子を形成する。少なくとも１０倍の粒子の体積増加が一般的である。膨張パーライトは一般に、パーライト構造と呼ばれる同心の回転楕円形の亀裂のシステムによって特徴付けられる。様々な種類のパーライトは、軟化点、膨張の種類および程度、気泡のサイズおよび気泡間の壁厚、ならびに製品の多孔率などの特性に影響を与えるガラスの組成のばらつきによって特徴付けられる。
膨張パーライトを調製する従来のプロセスでは、パーライト鉱石は、最初に細かいサイズに研磨される。細かく研磨されたパーライト鉱石をパーライト膨張剤の加熱空気に導入することにより、パーライトが膨張する。通常、膨張剤は、空気を約１７５０°Ｆ（９５５℃）に加熱する。細かく粉砕されたパーライトは、パーライトを加熱し、ポップコーンのように飛び出させて、１立方フィート当たり約３～１０ポンドの密度の膨張パーライトを形成する加熱空気によって運ばれる。膨張パーライトを水と接触させると、水が亀裂および割れ目に浸透し、パーライトの空気で満たされた空洞に入り、それによってパーライトが膨張パーライト粒子内に大量の水を保持する。
比較的高密度のパーライト、つまり７または８ｐｃｆを超える（対する通常の範囲は、３～５ｐｃｆ）密度に膨張パーライトを使用すると、好適なスラリーを形成するのに必要な水が少なくなる。Ｂａｉｇの米国特許番号第５，９１１，８１８号を参照のこと。より少ない水を含む水性スラリーは、より少ない脱水を必要とし、パーライトによって保持されるより少ない水を有するベースマットを生成する。得られた製品は、ＡＳＴＭ Ｅ１１９－１６ａで定義されているように、圧縮抵抗が改善され、耐火定格が維持されている。より低い含水量を有するベースマットは、より速く乾燥させることができ、それにより、水フェルトライン全体をより高速で運転することが可能になる。
高密度パーライトは、最小密度を満たす必要がある耐火定格の音響タイルを製造する場合にも有益である。しかしながら、膨張パーライトの密度が約２０ｐｄｆを超えると、パーライトは、完成製品で「ロフト」またはバルクを生成しない。結果として、完成製品の密度が高すぎて、ＡＳＴＭ Ｅ１１９耐火性試験に合格するために必要な低熱伝導率を維持できない場合がある。
乾燥ベースで、高または低密度の種類のパーライトは、本発明の製品およびプロセスの５重量％～約１５重量％、好ましくは約７重量％～約１２重量％、より好ましくは約８重量％～約１０重量％で存在する。
石膏
石膏は、音響タイルおよび関連するベースマットおよびスラリー組成物で一般的に使用される低コストの無機材料である。石膏は、硫酸カルシウム二水和物、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏである。石膏は、水への溶解度が限られており、凝集剤として機能する。スラリー中の凝集剤として機能することにより、石膏は、処理中（脱水、真空、および湿潤プレス）にマット内の微粒子（無機粘土、有機デンプン、短セルロース繊維など）を保持および均一に分布させるのに役立つ。
石膏は、任意選択的に、存在する製品およびプロセスに含まれてもよい。含まれる場合、石膏は、乾燥ベースで、本発明の製品およびプロセス中に０重量％～約５重量％、好ましくは約０．５重量％～約３重量％、より好ましくは約０．５重量％～約２重量％で存在する。場合によっては、本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを製造するプロセスにおける乾燥ベースマットおよびスラリーは、所望される場合、石膏を含まなくてもよい。
添加剤
本発明の乾燥ベースマットおよび音響タイルのＮＲＣをさらに増加させるために、本発明の製品およびプロセスにガラス繊維を任意選択的に含めてもよい。含まれる場合、乾燥ベースで、ガラス繊維は、本発明の製品およびプロセスの０．１重量％～約１０重量％、好ましくは約０．１重量％～約５重量％、より好ましくは約０．５重量％～約３重量％で存在する。好ましくは、本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを製造するプロセスにおける乾燥ベースマットおよびスラリーは、ガラス繊維を含まない。
本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを作製するプロセスにおける乾燥ベースマットおよびスラリーは、コーティングまたはラミネートに含まれない限り、好ましくはポリマー繊維を含まない。
本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを作製するプロセスにおける乾燥ベースマットおよびスラリーは、コーティングまたはラミネートに含まれない限り、好ましくは有機繊維（例えば、セルロース繊維、紙繊維、および新聞用紙）を含まない。
本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを作製するプロセスにおける乾燥ベースマットおよびスラリーは、コーティングまたはラミネートに含まれない限り、好ましくはガラスビーズを含まない。
本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを作製するプロセスにおける乾燥ベースマットおよびスラリーは、コーティングまたはラミネートに含まれない限り、好ましくは粘土を含まない。
本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを作製するプロセスにおける乾燥ベースマットおよびスラリーは、コーティングまたはラミネートに含まれない限り、好ましくはバーミキュライトを含まない。
本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを作製するプロセスにおける乾燥ベースマットおよびスラリーは、コーティングまたはラミネートに含まれない限り、好ましくは炭酸カルシウムを含まない。
本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを作製するプロセスにおける乾燥ベースマットおよびスラリーは、コーティングまたはラミネートに含まれない限り、好ましくは炭酸マグネシウムを含まない。
本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを作製するプロセスにおける乾燥ベースマットおよびスラリーは、コーティングまたはラミネートに含まれない限り、好ましくは亜鉛ピリチオンを含まない。
好ましくは、本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを作製する方法における乾燥ベースマットおよびスラリーは、コーティングまたはラミネートに含まれていない限り以下のすべての成分を含まない：ガラスビーズ、ポリマー繊維、有機繊維、粘土、バーミキュライト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム。いくつかの例では、本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを作製するプロセスにおける乾燥ベースマットおよびスラリーは、コーティングまたはラミネートに含まれていない限り、石膏、ガラス繊維、または石膏とガラス繊維の両方をさらに含まない場合がある。
好ましくは、本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを作製するプロセスにおける乾燥ベースマットおよびスラリーは、無水ベースで、コーティングまたはラミネートに含まれていない限り、パーライト、石膏、ミネラルウール、任意選択的にガラス繊維以外、無機材料を有しない。より好ましくは、本発明の音響タイル、ならびに本発明の音響タイルを作製するプロセスの音響タイルおよびスラリーは、無水ベースで、コーティングまたはラミネートに含まれていない限り、パーライト、ミネラルウール以外、無機材料を有しない。これらの除外は、無水ベースであり、そのため水を除外しない。
特性
好ましくは、本発明の音響タイルおよび本発明の乾燥ベースマットは、スラリーまたはベースマットにガラス繊維を含まないバージョンの場合、約０．７０以上（例えば、約０．７０～約０．９０）、好ましくは約０．７５以上（例えば、約０．７５～約０．９０）、より好ましくは、約０．８０以上（例えば、約０．８０～約０．９０）のＮＲＣを有する。スラリーまたはベースマットにガラス繊維を含むバージョンは、約０．７５～約０．９５、好ましくは０．８０～約０．９５、最も好ましくは約０．８５～約０．９５の使用可能なＮＲＣを有する。
好ましくは、本発明の音響タイル、ならびに本発明の背面コーティングを有する乾燥ベースマットは、約３０～約３５、好ましくは約３１～約３４、より好ましくは約３１～約３２のＣＡＣを有する。
好ましくは、本発明の音響タイル、ならびに本発明の乾燥ベースマットは、約１／２インチ（１２．７ｍｍ）～約１インチ（２５．４ｍｍ）、好ましくは約５／８インチ（１５．９ｍｍ）～約７／８インチ（２２．２ｍｍ）、より好ましくは約１１／１６インチ（１７．５ｍｍ）から約１３／１６インチ（２０．６ｍｍ）の厚さを有する。
好ましくは、本発明の音響タイルならびに本発明の乾燥ベースマットは、約１０ｐｃｆ（立方フィート当たりポンド）ｐｃｆ（１６０ｋｇ／ｍ３）～約１２ｐｃｆ（１９２ｋｇ／ｍ３）、より好ましくは、約１１ｐｃｆ（１７６ｋｇ／ｍ３）～約１２ｐｃｆ（１９２ｋｇ／ｍ３）の密度を有する。
以下の実施例は、本発明のいくつかの好ましい実施形態をさらに図示し、それらを本発明の範囲外の従来の方法および組成物と比較するために提示される。本発明は、以下の実施例によって限定されるものではなく、むしろ本明細書に添付された特許請求の範囲によって定義される。
実施例１：乾燥ベースマットは、図２に記載された湿潤フェルティングプロセスにより、ミネラルウールがスラグウールである表３の配合および仕様に従って調製された。１０ｇｓｆ粘土スラリーと１４ｇｓｆ粘土とビニルラテックススラリーの背面コーティングを乾燥ベースマットに適用した。
Figure 0007297218000003
本発明のベースマットは、２フィート×２フィートの音響タイルに切断された。音響特性は、（１）背面コーティングのみのタイル）、（２）背面コーティング、および炭酸カルシウム、粘土、およびビニルラテックスを含む３０ｇｓｆの表面コーティング（米国特許第９，０４０，１５３号に記載）を有するタイル、および（３）（２）ガラススクリム（配向繊維布）を有する背面コーティングと表面コーティングを有するタイルについて試験した。ガラススクリムは、ＣＡＣに影響を与えない。表４は、本発明の音響タイルのいくつかの試作の音響試験結果を提供する。対照音響タイルのＮＲＣは約５０～約５５である。
Figure 0007297218000004
Ａ－７音響タイルの物理的特性は、ＡＳＴＭ Ｃ３６７－１６に従って測定された。特に、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ３６７－１６に従って、破壊弾性率（ＭＯＲ）（ｐｓｉ）、弾性率（ＭＯＥ）（ｐｓｉ）、および２インチのボール硬度（ｌｂ－ｆ）の物理試験結果について試験された。硬度については、試験は、この規格の基本的な試験パラメータに準拠していた。サンプルを約３０分間１０００°Ｆ（５３８℃）に加熱した後、着火損失（ＬＯＩ）（％）を測定した。ＭＯＥは「弾性率（Ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ Ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）」を指し、試験サンプルの相対的な剛性の尺度である。ＭＯＥ値が高いサンプルは、所定の負荷の下で撓みが少なくなる。
表５は、Ａ－７音響タイルの物理試験結果を提供する。Ａ－２およびＡ－４音響タイルでも同様の結果が観察されているが、ここでは報告しない。
Figure 0007297218000005
実施例２：スラグウールまたは玄武岩ウールのいずれかを用いて、実施例１からの表３の配合および仕様に従って、図２に記載の湿潤フェルティングプロセスにより、１１／１６インチ（１７．５ｍｍ）の乾燥ベースマットを調製した。次に、乾燥ベースマットを３／４インチ（１７．５ｍｍ）または５／８インチ（１５．９ｍｍ）の厚さまでプレスした。圧縮されたベースマットは、（Ａ）１０ｇｓｆ粘土スラリーおよび１４ｇｓｆ粘土とビニルラテックススラリーで背面コーティングされ、（Ｂ）比較例１に記載の炭酸カルシウム、粘土、およびビニルラテックスを含むコーティング１または炭酸カルシウム、粘土、ビニルラテックス、ガラスビーズを含むコーティング２のいずれかで表面コーティングされた。表６は、本発明の音響タイルのいくつかの試験の音響試験結果を提供し、表７は、本発明の音響タイルの物理的特性を提供する。
Figure 0007297218000006
Figure 0007297218000007
実施例３：厚さ３．４インチ（１．９ｃｍ）の本発明のベースマットＢ組成物（表８を参照）の２フィート×２フィート（６１ｃｍ×６１ｃｍ）音響タイルＢ－１およびＢ－２を（Ａ）１０ｇｓｆ粘土スラリーと１４ｇｓｆ粘土およびビニルラテックススラリーの背面コーティング、および（Ｂ）３０ｇｓｆ（グラム／平方フィート）（３２３グラム／平方メートル）または４５ｇｓｆ（４８４グラム／平方メートル）のいずれかの表面重量（コーティングの乾燥重量に基づく）で比較例１に記載の炭酸カルシウム、粘土、およびビニルラテックスを含む表面コーティングでコーティングした。
表９は、２つの音響タイルＢ－１およびＢ－２の音響および物理的特性を示している。結果は、表面コーティング重量の増加が、４５ｇｓｆの表面コーティングを有するＢ－２が本発明の範囲外になる音響天井タイルのＮＲＣを減少させることを示している。
Figure 0007297218000008
Figure 0007297218000009
発明の条項
下記の条項は、本発明の様々な態様を説明する。
条項１．音響タイルであって、
約７０重量％～約９０重量％のミネラルウールと、
約５重量％～約１５重量％のパーライトと、
約０重量％～約１０重量％のデンプンと、
約３重量％～約１０重量％のラテックスと、
０重量％～約５重量％の石膏と、
５重量％未満の水と、を含む乾燥ベースマットを備え、前記乾燥ベースマットが、ガラス繊維を含まず、
ラミネート層を伴わず、コーティングを伴わず、かつ穿孔を伴わない乾燥ベースマットが、約０．７０以上のノイズ低減係数（ＮＲＣ）、約１０ポンド／平方フィート（ｐｃｆ）～約１２ｐｃｆの密度、および約１／２インチ～約１インチの厚さを有する、音響タイル。
条項２．背面コーティングをさらに備え、約３０～約３５の天井減衰等級（ＣＡＣ）定格を有する、条項１に記載の音響タイル。
条項３．表面コーティングをさらに備える、条項１または２に記載の音響タイル。
条項４．音響タイルの表面が、穿孔を有する、条項１～３に記載の音響タイル
条項５．ラミネート層またはコーティングを伴わず、かつ穿孔を伴わない、乾燥ベースマットが、約０．８０以上のＮＲＣ、約１１ｐｃｆ～約１２ｐｃｆの密度、および約１１／１６インチ～約１３／１６インチの厚さを有する、条項１～４に記載の音響タイル。
条項６．水フェルティングプロセスで条項１～５のいずれか１項に記載の音響タイルを製造するプロセスであって、
水を含む水性スラリーと、無水ベースで、約７０重量％～約９０重量％のミネラルウール、約５重量％～約１５重量％のパーライト、０重量％～約１０重量％のデンプン、約３重量％～約１０重量％のラテックス、および０重量％～約５重量％の石膏を含む原料と、を混合することと、
水性スラリーを可動有孔支持ワイヤに連続的に流して濾過ケーキを形成することと、
濾過ケーキを約１／２インチ～約１インチの厚さにプレスすることを含む、濾過ケーキを脱水して、ベースマットを形成することと、
ベースマットを乾燥させて、約０．７０以上のＮＲＣ、約１０ｐｃｆ～約１２ｐｃｆの密度、および約１／２インチ～約１インチの厚さを有する、ラミネート層を伴わず、コーティングを伴わず、かつ穿孔を伴わない、乾燥ベースマットを生成することと、を含み、
水性スラリーおよび乾燥ベースマットが、ガラス繊維を含まない、プロセス。
条項７．乾燥ベースマットに、約５グラム／平方フィート（ｇｓｆ）～約４０ｇｓｆの表面重量のコーティングコーティングを有する音響タイルの背面を適用することをさらに含み、音響タイルが、約３０～約３５のＣＡＣ定格を有する、条項６に記載のプロセス。
条項８．乾燥ベースマットに、約５ｇｓｆ～約４０ｇｓｆの表面重量で音響タイルの表面を適用することをさらに含む、条項６または７に記載のプロセス。
条項９．音響タイルの表面を穿孔することをさらに含む条項６～８のいずれか１項に記載のプロセス。
条項１０．ラミネート層またはコーティングを伴わず、かつ穿孔を伴わない、乾燥ベースマットが、約０．８０以上のＮＲＣ、約１１ｐｃｆ～約１２ｐｃｆの密度、および約１１／１６インチ～約１３／１６インチの厚さを有する、条項６～９のいずれか１項に記載のプロセス。
条項１１．水性スラリーおよびが、ポリマー繊維および有機繊維のうちの１つ以上を含まない、条項６～１０のいずれか１項に記載のプロセス。
条項１２．乾燥ベースマットが、ミネラルウール、パーライト、ラテックス、および約５重量％未満の水からなる、条項６～１１のいずれか１項に記載のプロセス。
条項１３．乾燥ベースマットが、ミネラルウール、パーライト、デンプン、ラテックス、および約５重量％未満の水からなる、条項６～１１のいずれか１項に記載のプロセス。
条項１４．音響タイルであって、
約６０重量％～約９０重量％のミネラルウールと、
約５重量％～約１５重量％のパーライトと、
約０重量％～約１０重量％のデンプンと、
約３重量％～約１０重量％のラテックスと、
０重量％～約５重量％の石膏と、
約０．５重量％～約１０重量％のガラス繊維と、
５重量％未満の水と、を含む乾燥ベースマットを備え、
ラミネート層を伴わず、コーティングを伴わず、かつ穿孔を伴わない乾燥ベースマットが、約０．７５以上のノイズ低減係数（ＮＲＣ）、約１０ポンド／平方フィート（ｐｃｆ）～約１２ｐｃｆの密度、および約１／２インチ～約１インチの厚さを有する、音響タイル。
条項１５．条項１４に記載の水フェルティングプロセスで音響タイルを製造するためのプロセスであって、
水を含む水性スラリーと、無水ベースで、約６０重量％～約９０重量％のミネラルウール、約５重量％～約１５重量％のパーライト、０重量％～約１０重量％のデンプン、約３重量％～約１０重量％のラテックス、０重量％～約５重量％の石膏、および約０．５重量％～約１０重量％のガラス繊維を含む原料と、を混合することと、
水性スラリーを可動有孔支持ワイヤに連続的に流して濾過ケーキを形成することと、
濾過ケーキを約１／２インチ～約１インチの厚さにプレスすることを含む、濾過ケーキを、脱水してベースマットを形成することと、
ベースマットを乾燥させて、約０．７０以上のＮＲＣ、約１０ｐｃｆ～約１２ｐｃｆの密度、および約１／２インチ～約１インチの厚さを有する、ラミネート層を伴わず、コーティングを伴わず、かつ穿孔を伴わない、乾燥ベースマットを生成することと、を含む、プロセス。
条項１６．乾燥ベースマットに、約５グラム／平方フィート（ｇｓｆ）～約４０ｇｓｆの表面重量のコーティングコーティングを有する音響タイルの背面を塗布することをさらに含み、音響タイルが、約３０～約３５のＣＡＣ定格を有する、条項１５に記載のプロセス。
条項１７．乾燥ベースマットが、約０．８０以上のＮＲＣ、約１１ｐｃｆ～約１２ｐｃｆの密度、および約１１／１６インチ～約１３／１６インチの厚さを有する、ラミネート層またはコーティングを伴わず、穿孔を伴わない、条項１５または１６に記載のプロセス。
条項１８．水性スラリーおよびが、ポリマー繊維および有機繊維のうちの１つ以上を含まない、条項１５～１７のいずれか１項に記載のプロセス。
条項１９．乾燥ベースマットが、ミネラルウール、パーライト、ラテックス、および約５重量％未満の水からなる、条項１５～１８のいずれか１項に記載のプロセス。
条項２０．乾燥ベースマットが、ミネラルウール、パーライト、デンプン、ラテックス、および約５重量％未満の水からなる、条項１５～１８のいずれか１項に記載のプロセス。
本発明の特定のバージョンが示され、説明されたが、より広い態様および添付の特許請求の範囲に記載された本発明から逸脱することなく変更および修正を行うことができることを当業者は理解する。

Claims (5)

  1. 音響タイルを水フェルティングプロセスにより製造するプロセスであって、
    水を含む水性スラリーと、無水ベースで、７８重量％～８０重量％のミネラルウール、８重量％～１０重量％のパーライト、２重量％～４重量％のデンプンであって、ベースマット用のデンプン結合剤であるデンプン、６重量％～８重量％のラテックス、および０．５重量％～３重量％の石膏を含む原料と、を混合することと、
    前記水性スラリーを可動有孔支持ワイヤに連続的に流して、濾過ケーキを形成することと、
    前記濾過ケーキを重力脱水し、次いで真空脱水して脱水濾過ケーキを作製し、次いで前記脱水濾過ケーキを１５．９ｍｍ～２２．２ｍｍ（５／８インチ～７／８インチ）の厚さにプレスすることを含む、前記濾過ケーキを脱水して、ベースマットを形成することと、
    ここで前記脱水濾過ケーキを加圧ユニットでプレスして、前記脱水濾過ケーキの厚さを１０％～５０％減少させ、
    前記ベースマットを乾燥させて、ノイズ低減係数（ＮＲＣ）はＡＳＴＭ Ｃ４２３－１７により決定され、０．７０～０．７５であり、１７６．２ｋｇ／ｍ ３ ～１９２．２２ｋｇ／ｍ ３ （１１ポンド／立方フィート（ｐｃｆ）～１２ｐｃｆ）の密度、および１５．９ｍｍ～２２．２ｍｍ（５／８インチ～７／８インチ）の厚さを有する、ラミネート層を伴わず、コーティングを伴わず、かつ穿孔を伴わない、乾燥ベースマットを生成することと、を含み、
    前記水性スラリーおよび前記乾燥ベースマットが、ガラス繊維を含まず、
    前記乾燥ベースマットが５重量％未満の水を含み、前記ラミネート層を伴わず、前記コーティングを伴わず、かつ前記穿孔を伴わず、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、および２０００Ｈｚの周波数での特定の表面の４種の音吸収係数の平均であり、ＡＳＴＭ Ｃ４２３－１７により決定される０．７０～０．７５のノイズ低減係数（ＮＲＣ）、１７６．２ｋｇ／ｍ ３ ～１９２．２２ｋｇ／ｍ ３ （１１ポンド／立方フィート（ｐｃｆ）～１２ｐｃｆ）の密度、および１５．９ｍｍ～２２．２ｍｍ（５／８インチ～７／８インチ）の厚さを有する、プロセス。
  2. 前記乾燥ベースマットに、５グラム／平方フィート（ｇｓｆ）～４０ｇｓｆの表面重量のコーティングを前記音響タイルの背面に適用することをさらに含み、前記音響タイルが、３０～３５のＣＡＣ定格を有する、請求項１に記載のプロセス。
  3. 前記乾燥ベースマットに、５ｇｓｆ～４０ｇｓｆの表面重量のコーティングを前記音響タイルの表面に適用することをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
  4. 前記乾燥ベースマットが、前記ミネラルウール、前記パーライト、前記デンプン、前記ラテックス、および５重量％未満の水からなる、請求項１に記載のプロセス。
  5. 音響タイルを水フェルティングプロセスにより製造するためのプロセスであって、
    水を含む水性スラリーと、無水ベースで、７８重量％～８０重量％のミネラルウール、８重量％～１０重量％のパーライト、２重量％～４重量％のデンプン、６重量％～８重量％のラテックス、０．５重量％～３重量％の石膏、および０．５重量％～１０重量％のガラス繊維を含む原料と、を含む、水性スラリーを混合することと、
    前記水性スラリーを可動有孔支持ワイヤに連続的に流して、濾過ケーキを形成することと、
    前記濾過ケーキを重力脱水し、次いで真空脱水して脱水濾過ケーキを作製し、次いで前記脱水濾過ケーキを１２．７ｍｍ～２５．４ｍｍ（１／２インチ～１インチ）の厚さにプレスすることを含む、前記濾過ケーキを脱水して、ベースマットを形成することと、
    ここで前記脱水濾過ケーキを加圧ユニットでプレスして、前記脱水濾過ケーキの厚さを１０％～５０％減少させ、
    前記ベースマットを乾燥させて、０．７５以上のノイズ低減係数（ＮＲＣ）、１６０．１８ｋｇ／ｍ３～１９２．２２ｋｇ／ｍ３（１０ｐｃｆ～１２ｐｃｆ）の密度、および１２．７ｍｍ～２５．４ｍｍ（１／２インチ～１インチ）の厚さを有する、ラミネート層を伴わず、コーティングを伴わず、かつ穿孔を伴わない、乾燥ベースマットを生成することと、を含み、
    前記乾燥ベースマットが５重量％未満の水を含み、前記ラミネート層を伴わず、前記コーティングを伴わず、かつ前記穿孔を伴わず、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、および２０００Ｈｚの周波数での特定の表面の４種の音吸収係数の平均であり、ＡＳＴＭ Ｃ４２３－１７により決定される０．７５以上のノイズ低減係数（ＮＲＣ）、１６０．１８ｋｇ／ｍ ３ ～１９２．２２ｋｇ／ｍ ３ （１０ｐｃｆ～１２ｐｃｆ）の密度、および１２．７ｍｍ～２５．４ｍｍ（１／２インチ～１インチ）の厚さを有する、プロセス。
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