防下垂的澆注的吸聲頂篷瓦及其製作方法

2023-12-05 07:53:51 1

專利名稱：防下垂的澆注的吸聲頂篷瓦及其製作方法
技術領域：
本發明涉及澆注的，吸聲頂蓬瓦和鑲板。特別是，本發明涉及在高溫和特別潮溼環境下防下垂的澆注的吸聲頂蓬瓦。在環太平洋國家經常遇到非常潮溼的環境。本發明也涉及製作防下垂的吸聲瓦的方法。
一種商業上取得成功的澆注吸聲頂蓬瓦以「ACOUSTONE」商標在市場上銷售，且使用美國專利號1769519所公開的成分和工序生產。根據該專利的公開內容，包括粒狀的礦棉纖維，填料，著色劑和粘合劑特別是澱粉膠的一模製混合物用來模製或澆注瓦體。該麵團狀混合物放在已覆蓋有紙和/或一金屬薄片的一合適的料盤上，然後用一找平杆或滾子把該混合物找平成一特定厚度。可以使用該找平杆或滾子製作一裝飾性表面，如細長的條紋。然後，把裝有礦棉混合物的料盤放進烤爐來乾燥或固化該混合物。乾燥的薄板從料盤內移出，並有金屬薄膜和/或紙襯底與板連接，並對表面進行處理以便提供一平滑表面得到理想的厚度並防止扭曲。然後把該板切成所需尺寸的瓦。
例如美國專利號3246063和3307651所公開的已有技術的澆注吸聲瓦通常使用澱粉凝膠體作為礦棉纖維的粘結料。該凝膠體可包括與熟石膏(硫酸鈣半水合物)混合的一粘稠沸騰的澱粉成分，將該混合物加入水中在180°F(約80℃)下熬練幾分鐘至約195°F(約90℃)形成澱粉凝膠體。因此，粒狀礦棉與澱粉凝膠體混合以形成麵團狀混合物從而用來裝填料盤。
礦棉吸聲瓦富含孔，這對良好的吸聲性很有必要。已有技術(美國專利號3498404；5013405；5047120和5395438)也公開了礦物填料如膨脹珍珠巖可填充在混合物中以便提高吸聲特性，並減少重量。
本發明的一個目的是提供一種具有改進的防下垂特性的吸聲頂蓬瓦。
本發明的另一個目的是提供一種在高溫，非常潮溼的條件下具有改進的防下垂性能的含有一澱粉粘結料的一澆注吸聲瓦。
本發明的另一個目的是為使用一標準的礦棉成分的一澆注的吸聲頂蓬瓦提供改進的防下垂性能。
本發明的另一個目的是提供一種製作防下垂，澆注的吸聲瓦的方法，該瓦在剛安裝在一頂蓬框格內的一平面位置上時較平整。
參考下述說明本領域的普通技術人員可十分明顯地了解這些及其它的目的。
已經發現通過使用一甲醛樹脂浸透的紙襯底可以提供在高溫，非常潮溼條件下具有改進的防下垂性能的一澆注的吸聲的頂蓬瓦。特別是，用一蜜胺甲醛樹脂浸透過的牛皮紙襯底，為利用一澱粉粘結料的一標準的澆注礦棉配方提供防下垂特性，是十分有效的。
通過一用來生產澆注的吸聲頂蓬瓦的標準的生產程序來預製本發明的防下垂瓦。通過使澱粉在水中分散以形成淤漿來預製澱粉凝膠體粘結料。該澱粉淤漿加熱到約180°F(約80℃)到約210°F(約100℃)的溫度，直到澱粉完全熬煮且淤漿變稠形成粘稠的凝膠為止，這通常約花7分鐘。接著，熬好了的澱粉凝膠體被泵送到一儲存箱內。
還可以把其它成分摻入澱粉凝膠體。可以使用纖維質纖維來增強，且通常它們在熬製前摻入澱粉凝膠體。其它成分可包括硼酸，蠟乳狀液，熟石膏，石膏粉，粘土和/或選餘物(cull)。下面是典型的澱粉粘結料凝膠體配方成分 重量百分比澱粉3-6熟石膏和選餘物(50/50) 3-10硼酸0.05-1水 80-95通過在一漿料混合器內混合澱粉粘結料凝膠體和礦棉，經過約3至9分鐘製成漿料。標準的漿料混合物可具有下列組成成分數量(重量百分比)澱粉粘結料凝膠體 75-83
礦棉 17-25應注意廢料或選餘物可加到配方總幹基重量的約30％。
經過澱粉粘結料凝膠體和礦棉的充分混合後形成一麵團狀漿料，該漿料置於金屬料盤上以形成瓦。根據本發明，料盤襯以一甲醛樹脂浸透過的紙。在樹脂浸透過的紙面上填滿漿料的料盤送進一乾燥器內，其中溫度保持在約260°F(約125℃)至約350°F(約175℃)之間。在乾燥過程中，樹脂浸透過的牛皮紙與瓦的背面粘接。
乾燥的瓦可經砂磨至理想厚度並切割成所需尺寸。另外，通過挖刨或磨蝕來對瓦表面進行處理以形成一裝飾性表面。如果需要，可在瓦表面塗覆一兩層塗料，此種情況下在包裝之前須首先在爐內乾燥。已發現在頂蓬瓦塗覆之後，當它們在爐內乾燥時明顯出現「翹成杯形」。結果，吸聲頂蓬瓦剛安裝在一頂蓬框格內的一平面位置上時放置不平，因為它們向平面上擴展。
為了解決「翹成杯形」問題，已經發現在機加工(即切邊)之前和在塗覆表面之前在樹脂浸透過的紙襯底上撒水降低或消除了「翹成杯形」的產生。水是通過在紙襯底面上噴撒水的薄霧來施加的。在機加工和塗覆前撒水是為了使紙有足夠的時間吸收水分。在樹脂浸透過的紙襯底塗覆並乾燥之後對其進行水處理提供了比較平整的瓦。施加在樹脂浸透過的紙襯底上的水的用量約為每平方英尺1至約10克。
在本發明中，瓦的關鍵成分是賦予瓦防下垂特性的甲醛樹脂浸透過的紙。本發明的一個目的是改進防下垂特性，經判斷利用一些作法可完成本目的。在通過一防水氈處理(water felting process)來製造吸聲頂蓬瓦時，具有高Tg的膠乳粘合劑用來提供防下垂特性，但在澆注處理時，在要求提供所需的防下垂性的瓦的內芯裡，超量的膠乳粘合劑從成本上看是不經濟的且對火焰擴散等級產生不利影響。在防水氈處理的瓦的另一工序是在瓦的背面塗覆一層樹脂粘合劑。澆注的吸聲瓦噴撒塗覆蜜胺甲醛交聯樹脂，但沒有提供理想的防下垂性能。
一有機官能矽烷摻入澆注瓦的內芯中。該矽烷(SITREN 262)使澆注頂蓬瓦具有防水性，但不能提供理想的防下垂性能。
已經發現在高溫，非常潮溼環境裡，在澆注的吸聲頂蓬瓦上的甲醛樹脂浸透過的紙襯底基本上提供了改進的防下垂性。儘管可以使用不同種類(漂白過的或未漂白過的)和定量的紙，一般最好使用定量範圍在約25至約50磅之間，即每3000平方英尺(一令)25-50磅的牛皮紙。而且一般最好是浸透進紙內的甲醛樹脂在約30％至約50％範圍之間，在40磅定量的牛皮紙中樹脂含量在約36-40的重量百分比之間時能夠特別有效地提供理想的防下垂特性。使用較重的紙可以使得利用較少的樹脂達到理想的防下垂特性。
而一些種類的甲醛樹脂用作浸透劑十分有效，最佳的是蜜胺甲醛樹脂。它是一種透明液體且不會汙染牛皮紙或滲進內芯成分中。它可以按商業的批量及合理的成本很容易地得到。其它可以使用的甲醛樹脂包括尿素和苯酚甲醛樹脂。應該注意到在甲醛樹脂浸透進紙內後它經固化到「B」階段，在固化過程中大量的潮氣從紙內散發。在甲醛樹脂經固化至「B」階段後在紙內殘留的潮氣被稱為「揮發性物質」，且其含量為浸透過的紙的重量的約8％至約12％。在製造頂蓬瓦過程中該殘餘潮氣有助於使浸透過的紙具有彈性。當浸透過的紙放在熱料盤內，且在樹脂浸透過的紙面上裝滿漿料的料盤送進乾燥爐內時，對甲醛樹脂進行最後的固化。最好使用通過將紙浸入甲醛樹脂內而被預先預透過的紙。還可以通過滾動塗覆或噴塗用樹脂塗覆紙。
在下列特別的例子中，具有一蜜胺甲醛樹脂浸透過的牛皮紙襯底的一澆注的吸聲頂蓬瓦通過經受一3個周期的下垂測試來檢測防下垂特性。每個周期包括下列步驟步驟1將一2英尺×2英尺的瓦樣品放在一周邊與在一頂蓬框格開口內的瓦類似的框架內。
步驟2把支架和安裝好的瓦放在一室內，該室內在24小時階段內預調節成70°F/50％RH(相對溼度)的環境。這模擬標準的室外環境。
步驟3測量從瓦的周邊至其中心的下垂或偏移。
步驟4把支架和瓦放在一在24小時階段內預調環境為90°F/90％RH或104°F/90％RH的室內。這模擬熱，潮溼的環境(夏天)。
步驟5測量下垂或偏移。
步驟6把支架和瓦放在一在24小時階段內預調環境為75°F/10％RH的室內。這模擬乾燥的環境(冬天)。
步驟7測量下垂或偏移。
步驟8把支架和瓦放回在24小時階段內預調環境為70°F/50％RH的室內。
步驟9測量下垂或偏移。
這樣完成了1個周期。對於前述的3個周期的下垂測試須再重複2次步驟2-9。理想的參數是初始平面位置不超過+/(-)0.06英寸而經過3個周期的測試後與該平面相比最終位置應小於0.125英寸。
下述操作實例表示由一蜜胺甲醛樹脂浸透過的，具有40磅定量且樹脂含量為36-40％的飽和狀態下的牛皮紙，與具有下述成分的A級漿料結合而提供的改進的防下垂特性。
成分 數量(磅)澱粉 325熟石膏 100選餘粉末 100硼酸 5水 5600礦棉1750蜜胺甲醛樹脂紙重量約為22.5磅/每千平方英尺(約13.3磅紙和9.2磅樹脂)。正數表示一表面向平面上伸展(「翹成杯形」)，負數表示一表面向平面下伸展(「下垂」)。
實例1ACOUSTONE澆注頂蓬瓦的三種不同款式(FROST，SANDRIFT和GLACIER)，其每一種有30個樣品瓦，在經受上述3個周期的下垂測試中對樣品瓦相對於平面的平均位置進行檢測。這些樣品瓦具有蜜胺甲醛樹脂浸透過的牛皮紙襯底。30種樣品的以英寸計的平均值如下FROST SANDRIFTGLACIER70°F·/50％RH 0.082 0.072 0.08890°F·/90％RH 0.079 0.064 0.08875°F·/10％RH 0.045 0.015 0.04370°F·/50％RH周期10.041 0.021 0.04490°F·/90％RH 0.027 0.021 0.04075°F·/10％RH (0.007) (0.007) (0.006)70°F·/50％RH周期2(0.003) (0.005) 0.00190°F·/90％RH (0.012) (0.015) (0.048)75°F·/10％RH (0.055) (0.051) (0.091)70°F·/50％RH周期3(0.043) (0.039) (0.076)而對於每種款式的30個樣品瓦的平均值稍微超出了在初始位置處的+/(-)0.06英寸的標準，在製造這些瓦時沒有對樹脂浸透過的紙襯底上施加水。在3個周期的測試結束後，FROST，GLACIER和SANDRIFT的平均值在與平面相比0.0125英寸的標準的最終位置之內。
實例2通過標準製造工序製作且具有一層壓鋁薄片/牛皮紙襯底(紙與內芯接觸)的兩個對比樣品，在3個周期的下垂測試中估算距平面的最終位置。對比第1號是3個瓦的平均值，對比第2號是4個瓦的平均值；結果如下對比第1號對比第2號70°F·/50％RH 0.036英寸 0.001英寸90°F·/90％RH (0.007) (0.086)75°F·/10％RH (0.102) (0.057)70°F·/50％RH 周期1 (0.118) (0.102)90°F·/90％RH (0.179) (0.152)75°F·/10％RH (0.171) (0.113)70°F·/50％RH 周期2 (0.196) (0.154)90°F·/90％RH (0.263) (0.218)75°F·/10％RH (0.262) (0.185)
70°F·/50％RH (0.290) (0.233)這兩個對比瓦均未符合距平面的0.125英寸的最終位置標準。
實例3在經受3個周期的上述下垂測試檢測分別具有3個瓦的兩個樣品相對於平面的平均位置。應注意在這些測試中，高溫和高潮溫的環境由90°F/90％RH增至104°F和90％相對溼度。另外，在製造瓦時，在機加工和給瓦塗覆塗層之前在蜜胺甲醛樹脂浸透過的紙襯底上噴灑水。該瓦用一標準礦棉和澱粉凝膠體粘接劑配方製得。每個樣品的3個瓦平均值如下No.1 No.270°F·/50％RH 0.023 0.032104°F·/90％RH (0.038) (0.020)75°F·/10％RH (0.091) (0.056)70°F·/50％RH 周期1 (0.092) (0.045)104°F·/90％RH (0.060) (0.033)75°F·/10％RH (0.094) (0.074)70°F·/50％RH 周期2 (0.101) (0.051)104°F·/10％RH (0.087) (0.042)75°F·/10％RH (0.132) (0.083)70°F·/50％RH 周期3 (0.116) (0.057)這些瓦略微翹成杯形但符合+/(-)0.06英寸的初始平面標準，且瓦的最終位置小於距平面的0.125英寸。
實例4在該實例中，在蜜胺甲醛浸透過的紙作為襯底的澆注的吸聲瓦上進行表面燃燒特性測試。這些瓦與實例3中的瓦同時製作，其中在對瓦機加工和給瓦塗覆塗層之前須在甲醛樹脂浸透過的紙襯底上噴灑水。
由12個背面上設有蜜胺甲醛樹脂浸透過的牛皮紙的標準的2英尺×2英尺吸聲瓦對接在一起組成了樣品。一個1英尺長×22英寸寬×1/16英寸厚的未塗覆過的鋼板放在氣體燃燒爐的爐「上遊」的火焰端以便構成25英尺長的樣品。在測試之前該檢測樣品預調環境為溫度73°±4°F，相對溼度50±5％。在測試中，樹脂浸透過的牛皮紙背面暴露於火焰。
根據UL標準723(ASTME84)「建築材料的表面燃燒特性的測試」來進行檢測。當暴露在火焰中時通過測試可以確定展火性即火焰的擴散指數和煙霧發生指數。
通過觀察可以確定沿樣品的長度方向從點火火焰的一端火焰擴散的最大距離。火焰擴散指數是通過記錄火焰峰在一時間—距離標度上的增長然後利用一計算公式確定該指數來獲得。在測試中產生的煙霧是通過下列方式表示的，即通過操縱燃燒爐煙道的一光電電路的輸出，而煙霧發生指數是通過比較在光吸收對時間的曲線下的面積與在未處理的赤櫟的曲線下的面積經計算得到的。
兩個測試的結果如下測試編號 火焰的擴散 煙霧的發生1 19.81.72 14.74.4根據這些測試結果，蜜胺甲醛浸透過的紙作為襯底的澆注的吸聲瓦分類如下火焰的擴散 25煙霧的發生 0-1權利要求
1.一種澆注的吸聲頂蓬瓦，它具有礦棉內芯和澱粉粘合劑以及甲醛樹脂浸透過的紙襯底，該紙襯底能夠在高溫、非常潮溼環境裡給瓦提供改進的防下垂性能。
2.如權利要求1所述的吸聲瓦，其中甲醛樹脂從蜜胺甲醛樹脂，苯酚甲醛樹脂，和尿素甲醛樹脂中選擇。
3.如權利要求1所述的吸聲瓦，其中甲醛樹脂是蜜胺甲醛樹脂。
4.如權利要求3所述的吸聲瓦，其中蜜胺甲醛樹脂含量在樹脂浸透過的紙的重量的約30％至約50％之間。
5.如權利要求3所述的吸聲瓦，其中所述紙襯底是定量範圍在每3000平方英尺從約25至約50磅之間的牛皮紙。
6.如權利要求4所述的吸聲瓦，其中蜜胺甲醛樹脂的範圍在樹脂浸透過的紙的重量的約36％和約40％之間。
7.如權利要求6所述的吸聲瓦，其中紙襯底是定量為每3000平方英寸約40磅的牛皮紙。
8.一種製造防下垂的，澆注的吸聲頂蓬瓦的方法，它包括(a)使澱粉凝膠體粘合劑和礦棉混合以形成麵團狀漿料；(b)把甲醛樹脂浸透過的紙放在與項蓬瓦的尺寸相似的金屬料盤的底面上；(c)在甲醛樹脂浸透過的紙的頂面上放置漿料以便使料盤裝滿漿料；(d)將在樹脂浸透過的紙的頂面上裝滿漿料的料盤送進乾燥爐內，乾燥爐內溫度保持在約260°F(約125℃)和約350°F(約175℃)之間；(e)在乾燥後的瓦上給樹脂浸透過的紙襯底施加水；(f)機加工瓦進行切邊以得到所需尺寸；(g)對瓦的未塗覆的前表面塗覆塗層；(h)將具有溼潤的甲醛樹脂浸透過的紙襯底的帶塗層的瓦送進乾燥爐，以乾燥塗層和紙襯底；和(i)回收乾燥的，防下垂的，吸聲頂蓬瓦。
9.如權利要求8所述的方法，其中紙襯底用蜜胺甲醛樹脂浸透。
10.如權利要求9所述的方法，其中紙襯底是其定量範圍在每3000平方英尺約25至約50磅之間的牛皮紙。
11.如權利要求10所述的方法，其中蜜胺甲醛樹脂範圍在樹脂浸透過的紙的重量的約30％至約50％之間。
12.如權利要求8所述的方法，其中通過在紙襯底表面上噴射水的薄霧來在步驟(e)中向樹脂浸透過的紙加水。
13.如權利要求8所述的方法，其中在步驟(e)加在樹脂浸透過的紙上的水量範圍在每平方英尺約1至約10克之間。
全文摘要
一種防下垂的、澆注的吸聲頂篷瓦具有礦棉內芯和澱粉粘合劑且具有甲醛樹脂浸透過的紙襯底。用密胺甲醛樹脂浸透過的牛皮紙襯底在高溫,非常潮溼環境下,例如在沿太平洋國家內的環境對於提供防下垂特性具有特別顯著的效果,已經研究出一種製造防下垂澆注的吸聲頂篷瓦的方法,其中在機加工和塗覆塗層之前在紙襯底上加水可以使瓦具有較平整的初始平面位置。
文檔編號E04B9/00GK1180121SQ9711796
公開日1998年4月29日 申請日期1997年7月23日 優先權日1996年7月23日
發明者B·J·卡哈拉, D·B·比茨安 申請人:Usg內部股份有限公司