MX2009001996A - Panel acustico con menos polvo. - Google Patents

Abstract

Una capa acústica incluye una capa acústica que tiene una matriz de interconexión de sulfato de calcio dihidratado, polietileno glicol y al uno del grupo que consiste de fibras, un agregado ligero y mezclas de los mismos. La capa acústica tiene vacíos en la matriz de interconexión que están configurados para absorber sonido. El polietileno glicol se elige para aglomerar polvos a las temperaturas generadas por la fricción cuando se corta el panel. Un método para hacer los paneles acústicos incluye hacer un lechado que comprende sulfato de calcio hemidratado, polietileno glicol, agua y al menos uno del grupo que consiste de un agregado ligero, fibras y combinaciones de los mismos. Se agrega espuma al lechado, de preferencia en la descarga de la mezcladora. Una cinta continua de material de la capa acústica se forma del lechado. Los paneles acústicos se forma al cortar la cinta en paneles individuales. Por último, se le permite al sulfato de calcio hemihidratado parcialmente hidratado curarse por completo.

Description

PANEL ACÚSTICO CON MENOS POLVO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a un mosaico para techo que está fabricado en una línea de panel de yeso y reduce la creación de polvo cuando se corta.

ANTECEDENTES Los paneles acústicos o para techo son bien conocidos para proporcionar una apariencia terminada a un área de techo y también proporcionan una superficie que absorbe sonidos donde es necesario. Idealmente, los paneles combinan la absorbencia acústica con durabilidad para una vida prolongada. Lana mineral se utiliza comúnmente porque proporciona una estructura fibrosa y poroso para absorber sonido. Otros materiales comunes empleados en la fabricación de paneles para techo incluyen fibra de vidrio, perlita extendida, arcilla, yeso, estuco, carbonato de calcio y fibra de papel.

Muchos paneles para techo se hacen de forma similar al proceso empleado para hacer paneles de papel o de fibra. En este proceso de afelpado con agua, se aplica una dispersión acuosa de fibras, agregados, aglutinantes y demás aditivos sobre una superficie porosa o alambre donde el suministro se deshidrata, por gravedad y succión al vacío. El tapete húmedo se seca en un horno de convección y después se corta en las longitudes deseadas. Si se desea, la superficie se pinta para producir un panel terminado. Un ejemplo de dicho panel es el mosaico para techos AURATONE® hecho por USG Interiors (Chicago, Illinois).

Otro proceso para hacer paneles para techos es fraguando, como se describe en la Patente de Estados Unidos número 1 ,769,519. Una composición de fibras de lana mineral, rellenos, colorantes, un aglutinante como por ejemplo almidón cocinado y agua se coloca en charolas cubiertas con papel o recubrimiento reforzado con papel. Después la composición se alisa con una placa para dar forma en el grosor deseado. Una superficie decorativa, como por ejemplo un patrón grabado, se puede obtener al impartir un patrón en la superficie del material fraguado mediante el uso de una barra para alisar o un rodillo con el patrón. El mosaico para techos ACOUSTONE® de USG Interiors (Chicago, Illinois) es un ejemplo de estos paneles fraguados.

Estos dos métodos para fabricar paneles para techos son relativamente costosos debido a que utilizan grandes cantidades de agua y energía. Los aglutinantes higroscópicos, como por ejemplo el papel o almidón, resultan en paneles que son susceptibles a pandearse. El pandeo del panel se puede acentuar cuando el panel soporte aislante u otras cargas o cuando se le somete a altos niveles de humedad y temperatura.

Los paneles de yeso son menos propensos a pandearse y se fabrican con eficiencia en un proceso de alta velocidad. Sin embargo, el yeso es pesado y carece de absorbencia acústica. Actualmente se le puede adaptar para uso como paneles acústicos para techos mediante la inclusión de orificios en los paneles y la colocación de un recubrimiento que absorbe sonidos en la parte posterior del panel perforado. Mientras que los orificios proporcionan cierta reducción en peso y absorbencia acústica, no cuentan con la aceptación de los consumidores como estéticamente agradables.

Otro panel de yeso que tiene una capa acústica se describe en la Solicitud de patente en Estados Unidos número 2004/0231916. Una modalidad de este panel tiene una capa acústica de yeso en espuma formada sobre una capa de recubrimiento para darle fuerza. El panel es ligero, resistente al pandeo y estéticamente agradable.

Este panel de yeso en capas tiene una desventaja. Durante la instalación, los paneles se cortan para ajustarse a la forma del techo y/o las aperturas en una estructura que los mantiene en su sitio, como una rejilla para techos. Cortar el compuesto de yeso genera un polvo fino que vuela y que tarda mucho en asentarse debido al pequeño tamaño de partícula del polvo. La fineza del polvo le permite viajar grandes distancias antes de asentarse finalmente. La acción de corte puede crear polvo molesto que puede reducir la visibilidad, así como también meterse en ojos, oídos y la nariz. Después de asentarse, hay mucha basura que limpiar dado que el polvo fino puede atravesar a través de puertas y otras barreras, y se puede asentar a distancia de donde se realiza el corte.

La reducción del polvo durante el lijado, corte y frotado se ha convertido en una característica importante para los productos de yeso. La patente en Estados Unidos número 6,863,723 de 3M sugiere la reducción de polvo mediante la adición de uno de varios agentes reductores de polvo a los productos que contienen yeso. La patente en Estados Unidos número 6,673,144 de United States Gypsum Company presenta un compuesto mixto que tiene polietileno glicol, donde el polietileno glicol es un sólido a temperatura ambiente. Un yeso de aplicación con aspersión que utiliza polietileno glicol como aglutinante interno produce menos polvo fino cuando se maquina en la patente de Estados Unidos númer 6,355,099. Ninguna de estas referencias divulga la adición de polietileno glicol a un panel acústico.

Las necesidades de la técnica anterior se resuelven con la presente invención que presenta un panel acústico que incluye una capa acústica y un aditivo para aglomeración para deducir la cantidad de polvo al cortar.

Más específicamente, la capa acústica tiene una matriz de interconexión de sulfato de calcio dihidratado, agente reductor de polvo y al menos uno del grupo que consiste de fibras, un agregado ligero y mezclas de los mismos. La capa acústica tiene vacíos en la matriz de interconexión que están configurados para absorber sonido. El polietíleno glicol se elige para aglomerar polvos finos a las temperaturas generadas por la fricción cuando se corta el panel.

Un método para hacer los paneles acústicos incluye hacer un lechado que comprende sulfato de calcio hemihidratado, polietíleno glicol, agua y al menos uno del grupo que consiste de un agregado ligero, fibras y combinaciones de los mismos. Se agrega espuma al lechado, de preferencia en la descarga de la mezcladora. Una cinta continua de material de la capa acústica se forma del lechado. Los paneles acústicos se forman al cortar la cinta en paneles individuales. Por último, se le permite al sulfato de calcio hemihidratado parcialmente hidratado curarse por completo.

Opcionalmente, el panel también uno o más de una capa permeable, una capa densificada y una capa de refuerzo. Estas capas opcionales proporcionan proporción y soporte a la capa acústica. Los paneles acústicos ligeros pueden ser frágiles y se rompen fácilmente. La inclusión de la capa permeable, capa densificada y capas de refuerzo brindan soporte, lo que permite que los paneles se corten y cuelguen con una reducción en el número de roturas. El uso de soporte también reduce el pandeo cuando los paneles se soportan solamente en las esquinas o los bordes, como cuando se utiliza una rejilla para techos suspendida.

La adición de polietileno glicol también reduce la cantidad de polvo fino que viaja en el aire generado cuando se corta el mosaico. La selección del polietileno glicol específico es crítica. El polietileno glicol se elige para que tenga forma sólida a temperatura ambiente. Bajo la presión y la fricción del corte, se convierte en un líquido o adquiera forma pegajosa que aglomera el polvo. Las partículas resultantes son los suficientemente grandes para caer rápidamente al piso para ser barridas y desechadas con facilidad. Esta composición minimiza el esparcimiento en el aire del polvo fino para que el polvo del yeso no pueda expandirse en un área grande.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un panel acústico mejorado que es ligero, reduce el sonido y reduce el polvo cuando se corta. Este panel incluye una capa acústica que tiene una matriz de interconexión de cristales de sulfato de calcio dihidratado y un aditivo apropiado para aglomeración que actúa para aglutinar el polvo fino cuando se corta, como por ejemplo polietileno glicol. De preferencia, la densidad de las capas acústicas es de 10 Ib/pies cúbico hasta alrededor de 25 libras/pie cúbico. Más preferentemente, la densidad varía desde aproximadamente 12 libras/pie cúbico hasta aproximadamente 20 libras/pie cúbico, con una densidad de aproximadamente 16 a 20 libras/pie cúbico siendo la más predilecta. Los paneles incluyen opcionalmente una capa densificada, una capa permeable, o ambas.

El yeso calcinado de preferencia se utiliza para hacer la capa acústica. Cualquier yeso calcinado que comprenda sulfato de calcio hemihidratado o sulfato de calcio anhidratado soluble en agua o ambos son útiles. El sulfato de calcio hemihidratado produce al menos dos formas de cristales, las formas alfa y beta. El sulfato de calcio hemihidratado beta se utiliza comúnmente en paneles de yeso, pero también está contemplado que capas hechas de sulfato de calcio hemihidratado alfa también sean útiles en esta invención. Cualquiera de estas o ambas formas se utilizan para crear una capa acústica predilecta que sea al menos 50% yeso con base en el peso de la capa acústica. De preferencia, la cantidad de yeso es de al menos 80%. En algunas modalidades, la capa acústica es de al menos 98% yeso por peso. Donde la forma soluble en agua del sulfato de calcio anhidrito se utiliza, de preferencia se utiliza en cantidades pequeñas de menos de 20%.

Se agregan uno o más agentes eliminadores de polvo a la presente capa acústica para reducir el polvo fino generado durante el corte del panel. Los agentes eliminadores de polvo son un aditivo inerte, no reactivo, de fácil dispersión que tiende a absorberse en la superficie de las partículas de polvo fino al mismo tiempo que tiene una afinidad con el mismo. El agente eliminador de polvo preferido es uno que está sólido a temperatura ambiente, se funde bajo condiciones de corte y después se solidifica de nuevo para formar un aglomerado y une los polvos finos a medida que los cortes se separan del panel.

Los agentes eliminadores de polvo incluye polímeros lineales solubles en agua formados mediante la adición reactiva de óxido etileno y/u óxido etileno substituido con alcoxi en agua. Polietileno glicol ("PEG"), metoxipolietileno glicol ("MPEG"), polioxietileno glicaol, polietileno glicol trufuncional ("TPEG") o combinaciones de los mismos son los más preferidos como agentes para controlar el polvo. Dado que los mosaicos para techos se cortan con un cuchillo de usos múltiples en el sitio del trabajo, PEG debe derretirse a una temperatura particularmente baja. Los sólidos de fusión a baja temperatura que se ha descubierto funcionan bien incluyen M750 de Clariant (Clariant Corporation, Mount Holly, Carolina del Norte. De preferencia, los agentes eliminadores de polvo con puntos de fusión superiores a la temperatura ambiente (21 a 23°C) son lo suficientemente duros para ser preferidos para uso en esta invención.

Los polietilenos glicoles que tienen puntos de fusión justo arriba de la temperatura ambiente de preferencia se utilizan con esta invención por una variedad de motivos. Estos materiales tienen características de cambio de fase que están directamente relacionadas con su peso molecular. Los polietileno glicoles de peso molecular más bajo existen como líquido a temperatura ambiente mientras que los pesos moleculares más altos existen como sólidos. Las formas sólidas les hacen apropiados para uso en la preparación de composiciones secas, así como también formas líquidas. Las formas de pesos moleculares más bajos pueden absorberse en la superficie de polvos finos por ende se pegan mientras que las formas de pesos moleculares más altos pueden absorberse en la superficie y aglomeran mecánicamente los polvos finos por medio del cambio de fase de sólido a líquido. El peso molecular también tiene impacto en el grado de solubilidad. Los polietilenos glicoles de peso molecular más alto tienen menor solubilidad que los polietilenos glicoles de menor peso molecular. La solubilidad de las formas sólidas les hace menos susceptibles a dejar gradientes de concentración después del secado como un resultado del transporte por migración de agua mediante evaporación. Los polietilenos glicoles con pesos moleculares mayores o iguales a 200 g/mole son apropiados. De preferencia, el molecular de PEG varía desde aproximadamente 750 g/mole hasta aproximadamente 3,000 g/mole y más preferentemente desde aproximadamente 750 g/mole hasta aproximadamente 1 ,100 g/mole.

El agente eliminador de polvo se agrega en cualquier cantidad apropiada. De preferencia, está presente en una concentración que varía desde aproximadamente 0.1% hasta aproximadamente 8% del peso seco del compuesto mezclado. En otro rango preferido, se agrega en concentraciones entre aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 8%, y más preferentemente entre aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 4.0%. Si está en una forma de polvo seco, el agente eliminador de polvo de preferencia se mide en los otros ingredientes secos.

Otros agentes eliminadores de polvo potencialmente apropiados incluyen ceras de parafina de baja fusión elegidas por tener el mismo rango de puntos de fusión que los antes mencionados. Las ceras de parafina con baja punto de fusión que se han evaluado incluyen Waxrex 2401 de ExxonMobil (Exxon Mobil, Fairfax, Virginia), así como otras de Borden and Henry.

Un lechado para hacer la capa acústica se hace de agua, sulfato de calcio hemihidratado y el agente eliminador de polvo. El agua está presente en cualquier cantidad útil para hacer las capas. Se agrega agua suficiente a los componentes secos para hacer un lechado fluido. Una cantidad apropiada de agua excede el 75% de la cantidad necesaria para hidratar todo el yeso calcinado para formar sulfato de calcio dihidratado. La cantidad exacta de agua se determina, al menos en parte, mediante la aplicación con la que el producto se usará y la cantidad y el tipo de aditivos empleados. El contenido de agua se determina, en parte, por el tipo de yeso calcinado que se utiliza. El estuco calcinado alfa requiere menos agua para alcanzar la misma fluidez que el estuco calcinado beta. La proporción de agua-estuco se calcula en base al peso del agua en comparación con el peso del yeso calcinado seco. Las proporciones preferidas varías desde aproximadamente 0.5:1 hasta aproximadamente 1.5:1. De preferencia, el yeso calcinado es como primera opción un hemihidratado beta en cuyo caso la proporción de agua y yeso calcinado es de preferencia desde aproximadamente 0.7:1 hasta aproximadamente 1.5:1 , más preferentemente desde aproximadamente 0.7:1 hasta aproximadamente 1.4:1 , todavía más preferentemente desde aproximadamente 0.75:1 hasta aproximadamente 1.2:1 , y todavía más preferentemente desde aproximadamente 0.77:1 hasta aproximadamente 1.1 :1.

El agua empleada para hacer el lechado debe ser tan pura como sea práctico para controlar mejor las propiedades del lechado y el yeso curado. Las sales y compuestos orgánicos son bien conocidos para modificar el tiempo de cuajado del lechado, que varía ampliamente desde aceleradores hasta inhibidores de cuajado. Algunas impurezas producen irregularidades en la estructura como por ejemplo la matriz de interconexión de las formas de cristales dihidratados, que reduce la fuerza del producto curtido. La fuerza y la consistencia del producto mejora así mediante el uso de agua que esté tan libre de contaminantes como sea práctico.

En algunas modalidades preferidas, se agregan fibras opcionalmente para mejorar el panel terminado y mejorar la fuerza verde del panel húmedo. Fibras celulósicas, como por ejemplo papel y periódicos reciclados, que tengan fibras de menos de aproximadamente 3 mm se prefieren. Las fibras preferidas tienen un diámetro máximo promedio de aproximadamente 2 mm o menos. Se cree que las fibras celulósicas se unen con la matriz de yeso cuajado, haciéndole menos frágil. Aunque se prefieren las fibras celulósicas, está contemplado el uso de otras fibras. Las fibras están presentes en la capa terminada en cantidades de hasta aproximadamente 12% por peso. Algunas fibras de papel disponibles comercialmente, como por ejemplo Kayocel 1650 (American Fillers and Abrasives) incluyen hasta 50% por peso de carbonato de calcio. La presencia del carbonato de calcio es aceptable y ventajosa porque previene la formación de grumos de la fibra de papel durante el procesamiento.

Otro componente opcional de la capa acústica es un agregado ligero. Los agregados ligeros de preferencia tienen una densidad de menos de aproximadamente 10 libras/pie cúbico y proporcionan espacio de relleno para reducir la densidad y el peso del panel acústico. Ejemplos de agregados ligeros apropiados incluyen, pero no están limitados a, poliestireno expandido, vermiculita expandida, perlita expandida, microesferas de cerámica, microesferas de resina y similares o combinaciones de ellas. Los agregados hidrofílicos son menos deseables porque incrementan la demanda de agua del lechado e incrementan la cantidad de energía necesaria para secar la capa acústica. Los materiales hidrofóbicos, como por ejemplo poliestireno cortado y expandido, son agregados ligeros preferidos.

El agregado ligero se proporciona en cualquier cantidad para producir la cantidad deseada de espacio de relleno, reducción en densidad general y/o peso del panel terminado. Por ejemplo, el agregado ligero está presente en una cantidad de desde aproximadamente 0.2% hasta aproximadamente 35% por peso de la capa terminada. Perlita expandida, vermiculita expandida y poliestireno expandido son ejemplos de los agregados ligeros preferidos. En las modalidades preferidas, un poliestireno expandido finamente picado tiene una densidad bruta de aproximadamente 0.2 libras/pie cúbico hasta aproximadamente 0.5 libras/pie cúbico, el agregado ligero se proporciona en una cantidad de aproximadamente 0.2% por peso hasta aproximadamente 3% por peso del contenido de sólidos de la capa. De preferencia, el poliestireno expandido tiene una longitud promedio de 2 mm o menos.

Un acelerador de cuajado también es un componente opcional de esta composición. "CSA" es un acelerador de cuajado de yeso que comprende 95% de aproximadamente dihidratado comolido con 5% de azúcar y calentado a 250°F (121 °C) para caramelizar el azúcar. CSA está disponible en United States Gypsum Company, en la planta de Southard, Oklahoma, y se fabrica conforme a la Patente en Estados Unidos número 3,573,947, misma que se incorpora a la presente a manera de referencia. HRA es sulfato de calcio dihidratado recién molido con azúcar en una proporción de aproximadamente 5 a 25 libras de azúcar por 100 libras de sulfato de calcio dihidratado. Se describe en más detalle en la Patente de Estados Unidos número 2,078, 199, incorporada a la presente a manera de referencia. Ambos son aceleradores preferidos. El uso de cualquier acelerador de yeso, o combinaciones de ellos, en cantidades apropiadas está contemplado para uso en esta invención.

También se agregan aglutinantes opcionalmente al lechado de yeso calcinado para mejorar la integridad de la matriz de yeso cuajado y para mejorar el aglutinamiento de la capa acústica a la capa de respaldo opcional. Cualquier aglutinante apropiado o combinación de aglutinantes se puede usar. El aglutinante de preferencia se incluye en el lechado acuoso de yeso calcinado. De preferencia, el aglutinante es un almidón, como por ejemplo almidón de maíz o trigo, un látex, como por ejemplo acetato polivinílico, acrílico y látex de estireno butadieno o combinaciones de los mismos. Un aglutinante preferido es un aglutinante de acrílico que forma una emulsión acrílica de enlace automático, como por ejemplo RHOPLEX HA — 16, disponible en Rohm y Haas (Filadelfia, Pensilvania). Los aglutinantes de acrílico se preferencia se utilizan en cantidades de desde aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 5%, más preferentemente desde aproximadamente 0.8% hasta aproximadamente 1.5% por peso de la capa acústica seca.

El aglutinante de almidón se incluye opcionalmente en la capa acústica o en la capa densificada o en ambas. Los almidones migratorios o no migratorios son útiles por igual. Los almidones no migratorios también son aplicables mediante solución directamente a una capa del respaldo de papel para mejorar la unión al yeso. De preferencia el almidón está presente en cantidades de desde aproximadamente 0.8% hasta aproximadamente 1.5% por peso de la capa acústica seca. Ejemplos de almidones no migratorios pregelatinizados útiles en esta capa acústica incluyen almidón GemGel (Manildra Group EE.UU., Shawnee Mission, Kansas) y PCF1000 (Lauhoff Grain Co., San Luis, Misouri). Ejemplos de almidones no migratorios sin pregelatinizar incluyen almidón de maíz Minstar 2000 y Clinton 106 (ambos de Archer Daniels Midland Co., Decatur, Illinois). Ejemplos de almidones migratorios incluyen almidón Hi-Bond y almidón LC-21 1 (ambos de Archer Daniels Midland Co., Decatur, Illinois).

Otro componente opcional de la capa acústica es un agente reductor de agua que mejora la fluidez del lechado y lo hace fluido cuando se agrega menos agua. Polisulfonatos, compuestos de malamina y policarboxilatos son agentes reductores de agua preferidos y se incluyen en el lechado en cantidades de hasta 1 .5% con base en el peso en seco de los ingredientes. Donde se agrega el agente reductor de agua en la forma de un líquido, las cantidades deben calcularse con base en el peso de los sólidos en seco. Los agentes reductores de agua preferidos son DiloFlo GW (GEO Specialty Chemical, Lafayette, Indiana) y EthaCryl 6-3070 (Lyondell Chemical Co., Houston, Tejas).

Se incluyen opcionalmente uno o más agentes de mejora en el lechado para promover fuerza, estabilidad dimensional o ambas. De preferencia, el material de mejora es un compuesto de trimetafosfato, un polifosfato de amonio que tiene entre 500 a 3,000 unidades de repetición y un compuesto de tetrametafosfato, que incluye sales o porciones aniónicas de cualquier de estos compuestos. Los compuestos hexametafosfato son efectivos para mejorar la resistencia a pandeo, pero son menos deseable porque actúan como retardadores de cuajado y reducen la fuerza. Los materiales de mejora se describen en la patente en Estados Unidos número 6,342,284 de propiedad común. Los compuestos de trimetafosfato se prefieren especialmente. Los materiales de mejora se utilizan en cualquier cantidad apropiada, de preferencia desde aproximadamente 0.004% hasta aproximadamente 2% por peso con base en el peso seco de los ingredientes.

Se agrega espuma al lechado a medida que sale de la mezcladora del lechado para promover la formación de vacíos en la matriz de yeso cuajado, para así mejorar la absorción acústica y reducir el peso. Cualesquier agentes espumosos convencionales conocidos por ser útiles en productos de yeso son útiles en esta aplicación. De preferencia, el agente espumoso se elige para que forme una celda de espuma estable en la capa acústica. Más preferentemente, al menos algunos de los vacíos se interconectan para así formar una estructura de celda abierta. El volumen de espuma preferido es desde aproximadamente 35% hasta aproximadamente 60%, más preferentemente desde aproximadamente 40% hasta aproximadamente 55% e incluso más preferentemente desde aproximadamente 45% hasta aproximadamente 50% (OK). Los agentes espumosos apropiados incluyen sulfatos de alquilo éter y sulfatos de laurato de sodio, como por ejemplo STEOL® CS-230 (Stepan Chemical, Northfield, Illinois). El agente espumoso se agrega en una cantidad suficiente para obtener las características acústicas deseadas en la capa acústica. De preferencia, el agente espumoso está presente en cantidades de aproximadamente 0.003% hasta aproximadamente 0.4% con base en el peso de los ingredientes secos, y más preferentemente desde aproximadamente 0.005% hasta aproximadamente 0.03%. Opcionalmente, se agrega un estabilizador de espuma al lechado acuoso de yeso calcinado en una cantidad apropiada.

El yeso calcinado, el agente eliminador de polvo y los componentes secos opcionales se combinan con agua en la mezcladora del lechado para formar el lechado. De preferencia, todos los componentes secos, como por ejemplo el yeso calcinado, el agente eliminador de polvo, agregado, acelerador de cuajado, aglutinantes y fibras, se mezclar en una mezcladora de polvo antes de la adición del agua. Los ingredientes líquidos se agregan directamente al agua antes, durante o después de la adición de los componentes secos. Después de mezclar para obtener un lechado homogéneo, el lechado sale de la mezcladora del lechado donde se agrega la espuma.

Antes de que se agregue al lechado, el agente espumoso se combina con agua espumosa para hacer una espuma, que después se agrega al lechado en la descarga de la mezcladora del lechado. Una vez que se agrega la espuma al lechado, se descarga a una banda transportadora en movimiento, ya sea directamente sobre la superficie de la banda o sobre la capa de respaldo opcional.

La capa de respaldo soporta la capa acústica durante la manufactura mediante la transferencia de la tensión a través de la longitud del panel, especialmente mientras el panel está húmedo. Es análogo al material de fachada empleado en la manufactura de tablarroca de yeso. En las modalidades preferidas, la capa de respaldo es papel, incluso papel manila o papel kraft, vidrio sin tejer, papel metálico o combinaciones de los mismos. Cuando se elige papel como la capa de respaldo, papel de hojas múltiples, como por ejemplo papel de tablarroca convencional, es útil. El número de hojas varía opcionalmente de 1 a 8 hojas, dependiendo del papel elegido.

En algunas modalidades, una capa densificada se coloca opcionalmente entre la capa de respaldo y la capa acústica. Esta capa mejora tanto la fuerza húmeda y seca del panel, lo que hace menos probable que se rompa durante el procesamiento y corte o durante el uso y desgaste normal. La capa densificada de preferencia es relativamente delgada en comparación a la capa acústica y es, por ejemplo, aproximadamente 0.05 pulgadas hasta aproximadamente 0.3 pulgadas, más preferentemente 0.125 pulgadas hasta aproximadamente 0.25 pulgadas e incluso más preferentemente desde aproximadamente 0.175 pulgadas hasta aproximadamente 0.225. Esta capa de preferencia tiene una densidad de al menos aproximadamente 30 libras/pie cúbico, más preferentemente al menos 35 libras/pie cúbico y todavía más preferentemente desde aproximadamente 40 libras/pie cúbico hasta aproximadamente 45 libras/pie cúbico.

La capa densificada incluye al menos yeso, pero opcionalmente incluye cualquier o todos los aditivos incorporados en la capa acústica. De preferencia, la capa densificada es una cinta corrida del lechado hecho en la capa acústica que se ha hecho más densa mediante la destrucción de toda la espuma o una porción de la misma. Un método para obtener una capa densificada es mediante el uso de mezcladores de borde que golpean la corriente de fluido para romper las burbujas en la espuma. Como una alternativa, la capa densificada se puede hacer de una cinta corriente del lechado que se toma antes de agregar la espuma o la capa densificada se hace opcionalmente de una capa completamente independiente.

La capa permeable es otro componente opcional del panel acústico. Se coloca adyacente a la capa acústica. Cuando se usa la capa densificada opcional, la capa permeable de preferencia se coloca entre la capa acústica y la capa densificada. Si el panel acústico presente tanto la capa densificada como la capa de respaldo, el panel de preferencia está estructurado para tener la capa acústica, la capa permeable, la capa densificada y la capa de respaldo colocadas en ese orden. Una estructura alternativa que también se puede usar es hacer que la capa permeable sea el material de fachada, seguida por la capa acústica, la capa densificada y la capa de respaldo colocadas en ese orden. La capa permeable se elige para tener propiedades de expansión similares a la capa de respaldo para evitar la creación de ondas bajo varias humedades. De preferencia, la capa permeable es porosa para facilitar el acoplamiento de las capas y para facilitar el secado de la capa acústica. Si el material permeable se utiliza como el material de fachada, la capa permeable se elige para ser transparente acústicamente. Cualquier material que ofrezca soporte para la capa acústica y que tenga propiedades de expansión compatible con la capa de respaldo, si se utiliza, es útil como material permeable. De preferencia, el papel, como por ejemplo el usado como la capa de respaldo, material permeable de fibra de vidrio sin tejer, tapetes de fibra de vidrio tejidos, tapetes de otras fibras sintéticas como por ejemplo poliéster y combinaciones de los mismos, son materiales permeables útiles. El papel de cara básica de yeso IMPERIAL® usado con yeso IMPERIAL® (ambos fabricados por USG Corporation, Chicago, Illinois) son materiales permeables preferidos.

De preferencia, cuando se utiliza papel como la capa permeable, las hojas exteriores de preferencia no se tratan con un agente repelente de agua.

En las modalidades del panel que incluyen la capa permeable, otro componente opcional es un aglutinante permeable para mejorar la adhesión de la capa permeable a la capa acústica o la capa densificada. El aglutinante permeable se aplica opcionalmente a una o ambas superficies permeables, o se agrega opcionalmente al lechado que forma la capa acústica. La aplicación del aglutinante permeable se puede lograr esparciendo, aplicando con rodillo, aspersión, alisándolo o cualquier otro método de aplicación conocido por aquellos con experiencia en la técnica de la aplicación de dichos materiales. El aglutinante permeable preferido es un almidón pregelatinizado.

Mientras que se pueden hacer paneles acústicos individuales en procesos de lote como se conoce en la técnica, es más ventajoso hacerlos en un proceso continuo formado en un panel continuo que se corta en paneles de las longitudes deseadas. La capa de respaldo formada se obtiene y se coloca en su sitio para recibir el lechado de yeso. De preferencia, la capa de respaldo, si está presente, es de un ancho para formar una cinta continua de panel que requiere solamente dos cortes para hacer el panel de las dimensiones terminadas deseadas. Cualquier material de respaldo conocido es útil para hacer los paneles de tablarroca, incluso papel, tapete de vidrio y hojas plásticas. De preferencia la fachada es un respaldo de papel múltiple. La capa de respaldo se alimenta de forma continua a la línea del panel.

El lechado se forma mezclando los componentes secos y los componentes húmedos. Los componentes secos del lechado, el yeso calcinado y cualesquier aditivos secos, se mezclan juntos antes de entrar a la mezcladora. El agua se mide directamente en la mezcladora. Los aditivos líquidos se agregan al agua, y la mezcladora se activa durante un corto tiempo para mezclarlos. Su se usan uno o más modificadores en la fórmula, el modificador de preferencia se agrega a la mezcladora con el dispersante, antes de que se agregue el estuco. Los componentes secos se agregan al líquido en la mezcladora, y se mezclan hasta que los componentes secos estén húmedos.

A medida que la proporción de estuco disminuye, se debe prestar atención a la carga colocada en la mezcladora. Reducir el agua del lechado incrementa la viscosidad de la composición durante el mezclado. Incluso cuando se agrega una cantidad suficiente de dispersante para producir una mezcla fluida, la carga más pesada ocurre durante el mezclado inicial, antes de que el dispersante tenga la oportunidad de dispersar las partículas de yeso. Tiempos más prolongados de mezcla no tienen efectos negativos en el producto final.

El lechado se mezcla entonces para lograr un lechado homogéneo. Por lo regular, se mezcla una espuma acuosa en el lechado para controlar la densidad del material central resultante. Dicha espuma acuosa por lo regular se genera mediante la mezcla a alta velocidad de un agente espumante apropiado, agua y aire antes de la introducción de la espuma resultante en el lechado. La espuma se puede insertar en el lechado en la mezcladora o, de preferencia, en el lechado a medida que sale de la mezcladora en un conducto de descarga. Véase, por ejemplo, la patente de Estados Unidos número 5,683,635, que se incorpora a la presente a manera de referencia. En una planta de paneles de yeso, con frecuencia se agregan sólidos y líquidos a una mezcladora, mientras que el lechado resultante se descarga continuamente de la mezcladora, y tiene un tiempo de residencia promedio en la mezcladora de menos de 5 segundos.

El lechado se verte continuamente a través de una o más salidas de la mezcladora a través de un conducto de descarga como una cinta continua y se deposita sobre una banda transportadora. La banda transportadora lleva la cinta a una cuchilla en donde se corta en paneles de dimensiones preseleccionadas.

De preferencia, se emplea un proceso de secado de dos etapas. Los paneles primero se someten a un horno de alta temperatura para calentar el panel rápidamente y comenzar a eliminar el exceso de agua. La temperatura del horno y el tiempo de residencia del panel varia con el grosor del panel. A manera de ejemplo, un panel de 1/2 pulgada (12.7 mm) de preferencia se seca a temperaturas en exceso de 300°F (149°C) durante aproximadamente 20 a 50 minutos. A medida que el agua en la superficie se evapora, se atrae mediante acción capilar desde el interior del panel para reemplazar el agua superficial. El movimiento relativamente rápido del agua ayuda a la migración del almidón y la sal piritione al papel. Un horno de segunda etapa tiene temperaturas de menos de 300°F (149°C) para limitar la calcinación del panel.

EJEMPLO Se produce un material central de panel en el laboratorio con y sin la adición de un agente eliminador de polvo. Getoxipolietilenos glicoles de varios pesos moleculares promedio se prepararon y probaron por propiedades físicas, capacidad de corte y generación de polvo fino que viaja en el aire. Los agentes eliminadores de polvo de Clariant Corporation se designaron "M" para significar un metil polietileno glicol, así como un número que representa el peso molecular promedio. Así, "M500" es un metil polietileno glicol que tiene un peso molecular promedio de 500 g/mole.

La composición básica incluyó 1.2% de un poliestireno expandido, picado de grado medio, 0.5% de acelerador de cuajado para yeso CSA, 0.02% de agente tensoactivo, 2% de fibra de papel, dispersante y el resto del sólido fue estuco para panel (sulfato de calcio hemihidratado calcinado beta). El tipo y la cantidad de MPEG agregado a cada muestra se ilustran en la Tabla I.

Los materiales sólidos se premezclaron en una mezcladora de receptáculos gemelos, después se combinaron con los ingredientes líquidos en mezcladores Hobart usando una paleta de "látigo". El Módulo de ruptura ("MOR") se probó usando un instrumento de prueba Instron modelo 1130. El Módulo de roptura ("MOR") corregido ajusta el MOR por diferencias en densidad de la muestra. La capacidad de corte se midió cuantitativamente fijando un cuchillo de tapete a una plantilla de prueba para medir objetivamente la cantidad de fuerza necesaria para cortar la muestra de panel. La cantidad de polvo creado se determinó objetivamente mediante la observación de la cantidad de polvo que viaja en aire en comparación al polvo que cae al substrato cuando se hace el corte. Tanto la capacidad de corte como la generación de polvo se reportaron en una escala de 0 a 10, donde 0 es lo peor y 10 es lo mejor.

TABLA I Panel Tipo de % de Groso Densidad MOR CMOR Capacidad de Polvo PEG PEG r corte 1 Ninguno 0 0.557 17.27 41.1 33.5 4 3 2 M250 4.0 9.555 17.49 36.0 29,1 9 2 3 M250 4.0 0.534 19.21 44.6 29.5 No disponible No disponible 4 M500 4.0 0.562 17.05 39.3 33.5 No disponible No disponible 5 M500 4.0 0.549 17.34 39.8 32.7 9 7 6 M750 4.0 0.535 19.67 57.9 36.8 No disponible No disponible 7 M750 4.0 0.528 16.23 38.8 36.1 9 7 8 M1100 4.0 0.557 17.84 54.5 42.7 9 9 9 M1100 4.0 0.519 18.24 55.4 41.2 No disponible No disponible 10 Ninguno 0 0.562 15.86 30.3 29.0 No disponible No disponible Hubo una clara diferencia en la suavidad del corte y el grado de generación de polvo entre las muestras que contienen MPEG y las muestras de control. En base cualitativa, las muestras producidas con M750 y M1 100 lograron el corte más suave y la menor cantidad de polvo que viaje en el aire.

Mientras que un ejemplar particular del panel acústico con menor generación de polvo se ha mostrado y descrito, aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que se pueden hacer cambios y modificaciones a la misma sin salir de la invención en sus aspectos más amplios y como se establece en las reivindicaciones siguientes.

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1. Un panel acústico que comprende una capa acústica que comprende una matriz de interconexión de sulfato de calcio dihidratado, un agente eliminador de polvo y al menos uno del grupo que consiste de fibras, un agregado ligero y mezclas de los mismos, en donde vacíos en dicha matriz de interconexión están configurados para absorber sonido y en donde el agente eliminador de polvo se elige de polvo aglomerado a temperaturas generadas por la fricción cuando se corta el panel.

2. El panel de la Reivindicación 1 en donde dicho agente eliminador de polvo tiene un punto de fusión de menos de 55°C.

3. El panel de la Reivindicación 1 en donde dichas fibras comprende papel.

4. El panel de la Reivindicación 1 en donde dicho sulfato de calcio hemihidratado dihidratado está presente en concentración de al menos 85% por peso.

5. El panel de la Reivindicación 1 en donde dichas fibras están presentes en concentraciones de menos de 3% por peso del panel acústico.

6. El panel de la Reivindicación 1 en donde dicho agregado ligero está presente en concentraciones de menos de 3 % por peso del panel acústico.

7. El panel de la Reivindicación 1 en donde dicho agregado ligero es al menos uno del grupo que consiste de vermiculita expandida, perlita expandida y poliestireno expandido picado.

8. El panel de la Reivindicación 1 , que además comprende al menos una hoja de respaldo.

9. El panel de la Reivindicación 1 en donde dicha hoja de respaldo comprende papel.

10. El panel de la Reivindicación 1 , que además comprende una capa densificada que es más densa que dicha capa acústica.

11. El panel de la Reivindicación 10, que además comprende una hoja de respaldo.

12. El panel de la Reivindicación 11 en donde dicha capa densificada se coloca entre dicha capa acústica y dicha capa de respaldo.

13. El panel de la Reivindicación 1 , que además comprende una hoja permeable.

14. El panel de la Reivindicación 13 en donde dicha hoja permeable comprende una hoja de papel de hojas múltiples.

15. El panel de la Reivindicación 14, en donde dicho panel comprende dicha capa acústica, dicha capa permeable, dicha capa densificada y dicha capa de respaldo colocadas en ese orden.

16. El panel de la Reivindicación 14, en donde dicho panel comprende dicha capa permeable, capa acústica, dicha capa densificada y dicha capa de respaldo colocadas en ese orden.

17. El panel de la Reivindicación 1 que tiene un volumen vacío de al menos 35% del volumen del panel.

18. El panel de la Reivindicación 17 que tiene un volumen vacío de al menos 45% del volumen del panel.

19. El panel de la Reivindicación 1 que además comprende un material de mejora que comprende al menos uno del grupo que consiste de un polifosfato de amonio, un compuesto trimetafosfato, un compuesto tetrametafosfato, un compuesto hecametafosfato y combinaciones de los mismos.

20. El panel de la Reivindicación 1 que además comprende al menos uno del grupo que consiste de un acelerador de cuajada, un agente reductor de agua y combinaciones de los mismos.

21. Un lechado para hacer un panel acústico que consiste esencialmente de sulfato de calcio hemihidratado, fibras de refuerzo, un agregado ligero y políetileno glicol.

22. Un método para hacer un panel acústico, que comprende: * * 25 hacer un lechado que comprende sulfato de calcio hemihidratado, un agente eliminador de polvo, agua y al menos uno del grupo que consiste de un agregado ligero, fibras y combinaciones de los mismos; agregar espuma al lechado; 5 formar una cinta continua del lechado del material de la capa acústica; cortar la cinta para formar el panel acústico; y permitir que el sulfato de calcio hemihidratado cuaje.

23. El método de la Reivindicación 22 comprende además secar el papel.

24. El método de la Reivindicación 22 que además comprende colocar una capa permeable para recibir el lechado y en donde la cinta continua de dicho paso de formación se forma mediante la distribución de lechado sobre la capa permeable. 15

25. El método de la Reivindicación 22 que comprende además dividir el lechado en una corriente principal y una corriente secundaria antes del paso de formación; hacer una capa densificada con la corriente secundaria; y en donde la cinta continua de dicho paso de formación se forma mediante la distribución del lechado sobre la capa densificada. 20