(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機ベース繊維と合成サーマルボンディング繊維とを含む実質的に平面の自立不織コアを含み、
前記合成サーマルボンディング繊維が、約３ｍｍ以下の平均繊維長、約３０ミクロン以下の平均繊維径および約０．５ｍ２／グラム〜約１５ｍ２／グラム以上のボンディング表面積を有し、
前記コアの密度が、約７ｐｃｆ〜約１３ｐｃｆ以下である、音響効果天井タイルであって、
少なくとも約０．５５の騒音減少率を示す音響効果天井タイル。
【請求項２】
前記合成サーマルボンディング繊維が、本体部分と、前記本体部分から延びる多数のミクロフィブリルとを有し、前記本体部分と前記複数のミクロフィブリルの組み合わせが、前記ボンディング表面積を与える請求項１に記載の音響効果天井タイル。
【請求項３】
前記ミクロフィブリルが、約０．１ミクロン〜約１０ミクロンの範囲のミクロフィブリル径を有し、合成サーマルボンディング繊維が、前記コアの約０．１重量パーセント〜約５０重量パーセントを占め、前記合成サーマルボンディング繊維が、ポリアクリル、エチレン酢酸ビニル、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、フェノール−ホルムアルデヒド、メラミン−ホルムアルデヒド、ウレア−ホルムアルデヒド、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニルおよびこれらの混合物からなる群から選択される材料から形成され、前記合成サーマルボンディング繊維が、約１００℃〜約２５０℃の範囲の融点を有し、前記合成サーマルボンディング繊維が、二成分繊維であり、かつ前記二成分繊維の一方の成分の融点が、他方の成分より実質的に高い請求項２に記載の音響効果天井タイル。
【請求項４】
前記コアが、延焼指数が約２５未満、発煙指数が約５０未満で、ＡＳＴＭ  Ｅ８４によるクラスＡの火炎等級を有する請求項１に記載の音響効果天井タイル。
【請求項５】
無機ベース繊維と合成サーマルボンディング繊維の実質的に平面の自立不織コアを含み、
前記合成サーマルボンディング繊維の外側表面から多数のミクロ分枝が延びていて、同様のサイズの無分枝繊維に比べると、長さおよび径に対して増大したボンディング表面積を与え、
前記コアの密度が、約７ｐｃｆ〜約１３ｐｃｆである、音響効果天井タイルであって、
少なくとも約０．５５の騒音減少率を示す音響効果天井タイル。
【請求項６】
前記合成サーマルボンディング繊維が、約３ｍｍ以下の平均繊維長、約３０ミクロン以下の平均繊維径および約０．５ｍ２／グラム〜約１５ｍ２／グラム以上のボンディング表面積を有する請求項５に記載の音響効果天井タイル。
【請求項７】
合成サーマルボンディング繊維が、前記コアの約０．１重量パーセント〜約５０重量パーセントを占め、かつ前記合成サーマルボンディング繊維が実質的に疎水性である請求項５に記載の音響効果天井タイル。
【請求項８】
ボンディング表面積を与える、外側表面から延びる複数のミクロ分枝を有する合成サーマルボンディング繊維と無機ベース繊維とを含む水性スラリーを調製し、
前記水性スラリーを、約７ｐｃｆ〜約１３ｐｃｆまでの実質的に平面の自立コアを有する不織材料へと成形し、
前記コアを、少なくとも約０．５５の騒音減少率を示す音響効果天井タイルへ成形することを含む音響効果天井タイルを成形する方法。
【請求項９】
前記水性スラリーが、約１重量パーセント〜約１５重量パーセントのコア固体含量を有し、かつ前記水性スラリーが、約３０℃〜約７０℃の温度でブレンドされる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記合成サーマルボンディング繊維が、約３ｍｍ以下の平均繊維長、約３０ミクロン以下の平均繊維径を有し、前記ボンディング表面積が、少なくとも約０．５ｍ２／グラム〜約１２ｍ２／グラムであり、前記合成サーマルボンディング繊維が、実質的に疎水性のサーマルボンディング繊維を含み、かつ前記実質的に疎水性のサーマルボンディング繊維が、前記水性スラリーに分散可能とするのに十分な親水性表面を有する請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本分野は、不織材料、特に、音響効果天井タイルとして用いるのに好適な断熱および防音を与えるのに有効な低密度不織材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の音響効果天井タイルは、結合すると天井タイル構造が成形されるベース繊維、フィラーおよびバインダーで構成されたコアを含む不織構造である。ベース繊維は、通常、ミネラルウールまたはガラス繊維である。フィラーは、パーライト、クレイ、炭酸カルシウム、セルロース繊維等とすることができる。バインダーは、典型的に、セルロース繊維、スターチ、ラテックス等である。乾燥時、バインダーは、構造剛性をタイルに与える繊維網を形成するベース繊維およびフィラーとボンドを形成し、音を吸収する多孔質構造を形成する。典型的な天井タイルとして用いるには、不織構造またはベースマットは、典型的な天井タイルグリッドまたは同様の構造に吊り下げるために、実質的に平面で自立するものでなければならない。
【０００３】
音響効果天井タイル用途に好適な不織構造に関して、不織構造はまた、騒音減少および火炎等級に関する様々な工業規格および建築基準に適合する必要がある。例えば、工業規格では、天井タイルは、一般に、２５未満の延焼指数および５０未満の発煙指数を必要とする、ＡＳＴＭ  Ｅ８４によるクラスＡの火炎等級を有する必要がある。騒音減少については、工業規格により、音響効果天井タイルは、典型的に少なくとも約０．５５のＡＳＴＭ  Ｃ４２３による騒音減少率（ＮＲＣ）を有する必要がある。
【０００４】
音響効果天井タイルは、一般的に、水性媒体を使用する湿式プロセスにより成形され、タイルコンポーネントは搬送されて、所望の構造へと成形される。基本的なプロセスには、まず、様々なタイル成分を、水性スラリーへブレンドし、スラリーをヘッドボックス形成ステーションへ搬送し、スラリーを、可動多孔質ワイヤウェブ上に分配して、所望のサイズおよび厚さを有する均一なマットとすることが含まれる。水を除去してから、マットを乾燥する。乾燥したマットは、スリット加工、穿孔、コーティングおよび／またはラミネーティングによる表面仕上げをタイルにすることによって、天井タイル構造へと仕上げてもよい。湿式プロセスにおいて、水は、様々なタイル成分の搬送媒体として機能する。しかしながら、高製造速度かつ低コスト原材料（例えば、再生新聞紙繊維、再生段ボール紙、スクラップポリエステル繊維、綿くず、ぼろきれ等）を使用可能なことは便利であるものの、水を用いて音響効果天井タイルを製造すると、プロセスおよび成形された製品をあまり望ましくない数多くの欠点を呈す。
【０００５】
湿式プロセスでは、コンポーネントを搬送し、天井タイル構造へと成形するのに大量の水を用いる。大量の水は、最終的に、製品から除去しなければならない。従って、たいていの湿潤プロセスでは、自由または重力排水、高および低真空、圧縮および蒸発の１つ以上の工程による水の除去を行う。残念なことに、これらのプロセス工程は、搬送および水の除去に多大なエネルギー需要を伴う。このように、タイルを成形するための大量の水の処理は、後の水の除去および蒸発に加えて、高価な設備および操作コストのために、典型的な湿式プロセスを割高なものとさせている。
【０００６】
また、湿式プロセスを用いて、高い吸音性を有する音響効果天井タイルを成形することは難しい。湿式プロセスで成形された天井タイルは、湿質処方の成分の性質のために、密封表面を有する傾向がある。密封表面を有する天井タイルは、概して、あまり効果のない音響バリアである。なぜならば、タイルがあまり多孔質でないために、タイルがあまり音を吸収できないからである。密封されたタイル表面は、実際は音を反響する可能性があるが、これは、音響効果天井タイルには望ましくない特性である。
【０００７】
これらの望ましくない音響特性は、湿質プロセスに典型的に用いられるタイル成分の親水性から生じると考えられる。天井タイルに低コストバインダーおよびフィラーとして一般的に用いられるセルロース繊維（例えば、再生新聞紙）は、極めて親水性で、大量の水を引き付ける。１つには、かかる親水性成分のために、湿式タイルは、約６５〜約７５パーセントという高いチップル水分含量（すなわち、乾燥オーブンまたはキルンに入れる直前の板の水分レベル）を典型的に有し、これによって、乾燥中の蒸発の必要性が増大する。その結果、水がこれらの親水性成分から除去される際、乾燥中、タイル成分に高表面張力が生じる。水、極性分子は、表面張力を、他の成分に与える。この表面張力によって、通常、タイル表面が、あまり多孔質でない構造で密封される。表面張力は、タイルの構成要素を一緒に近くに引き寄せて、構造の密度を高くし、プロセス中タイル細孔を閉じると考えられる。その結果、湿式で成形された天井タイルは、許容される騒音減少を達成するために、タイルを穿孔する処理をさらに必要とする。従って、湿式プロセスは、製造速度が増大し、低コストの材料を用いることができるという点では許容範囲となり得るものの、製品に音響特性が必要されるとき、水を搬送媒体として用いると、プロセスおよび得られる製品があまり費用効率の高くないものとなってしまう。
【０００８】
場合によっては、ラテックスバインダーも、音響効果天井タイルに用いてもよく、ミネラルウールをベース繊維として用いる湿式プロセスにおいては好ましいことが多い。しかしながら、ラテックスは、概して、天井タイル処方に用いるには最も高価な成分であるため、この割高のコストの成分を用いない方が望ましい。天井タイルに一般的に用いられる他のバインダーは、上述したスターチおよびセルロース繊維である。しかしながら、スターチおよびセルロースは、親水性であり、処理中水を引き付ける傾向があり、上述した高表面張力の問題を生じる。
【０００９】
湿式プロセスを用いて製造された音響効果天井タイルの一般的な欠点は、このようにして成形されたタイルは、概して、上述した機構により高密度となることである。高密度は、高気流抵抗に関連することが多く、音響吸収を損なう。典型的に、従来の処方により作製されたタイルは、その組成に応じて、約１２ｌｂｓ／ｆｔ３〜約２０ｌｂｓ／ｆｔ３の密度を有する。それらはまた、特定の組成に応じて、約０．５５〜約０．８０の騒音減少率（ＮＲＣ）も有する。同様の組成を有するベースマットについては、低密度だと、通常、低い気流抵抗または高い空隙率となって、音響吸収が改善される。しかしながら、組成が異なると、密度と空隙率の関連性は、必ずしも上述したとおりでない。
【００１０】
別のボンディング繊維が開発されたが、かかる別の繊維は、依然として、親水性成分を用いて製造されているため、既存の天井タイル成分で見受けられるような同じ欠点を呈すであろう。例えば、米国特許第６，８１８，２９５号明細書および同第６，９４６，５０６号明細書ならびに米国特許出願公開第２００５／００２６５２９号明細書には、複数のミクロフィブリルを有する微細漸進形繊維が記載されている。これらの参考文献の発明者らは、ミクロフィブリルは、不織材料を機械的に補強して、改善された引張強度を与えると示唆している。しかしながら、これらの参考文献中の繊維は、依然として、天然ポリマーを与えて、成分を一緒に結合するスターチマトリックスを用いて構築されている。スターチは、これらの場合、いずれかの成形された材料を生分解できるため、重要である。しかしながら、これらの参考文献に記載されたスターチを用いて、天井タイルを成形すると、成形されたタイルは、スターチの親水性のために、湿式タイルで見受けられるのと同じ欠点を呈すであろう。すなわち、上述したとおり、スターチマトリックスは、水除去中、高表面張力を生じるものと予想され、タイルが音を吸収する能力を下げる密封表面を形成する傾向があるであろう。これらの参考文献はさらに、スターチマトリックスは、繊維構造から除去でき、ミクロフィブリルのみを用いることができると示唆している。しかしながら、かかる場合は、ベース繊維構造のメリットなしで、個々のミクロフィブリルを天井タイルに用いただけでは、天井タイル構造において有効なバインダーとして機能する十分なボンディングマトリックスおよび強度が得られないであろう。
【００１１】
従って、平面で自立していて、手で切断できるという使用者の要望に沿う音響効果天井タイルについての工業規格（すなわち、熱的特性と音響特性の両方）において好適な最低の親水性成分を備えた低密度不織構造が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
概して、無機ベース繊維と合成サーマルボンディング繊維を含む低密度不織材料が提供される。１つのやり方によれば、低密度不織材料を、音響効果天井タイルとして用いるのに十分な熱的特性と音響特性の両方を与えることのできる、実質的に平面、剛性かつ自立した材料を与えるのに十分な所定の坪量および低密度のコアまたはベースマットへと成形することができる。平面または平坦という用語は、本明細書においては、長さ２フィートのパネルをグリッドに配置するときの真ん中でのたわみ量を意味する。例えば、実質的に平面のパネルは、約０．２５インチ以下のたわみ量を有することができる。本開示内容において用いる「低密度」とは、通常、約１０ｌｂｓ／ｆｔ３（ｐｃｆ）以下のことを指し、通常、約７ｐｃｆ〜約１３ｐｃｆの範囲である。また、本開示内容でいう「空隙率」は、気流抵抗により定量化され、ＡＳＴＭ  Ｃ４２３およびＣ３８６に従って試験することができる。また、この開示内容において、本明細書に記載したプロセスを用いて作製されたタイルの好ましい厚さは、通常、約０．５インチ〜約１．０インチの範囲であると考えられる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
例を挙げると、不織材料は、ＡＳＴＭ  Ｃ４２３による少なくとも約０．５５の騒音減少率と、ＡＳＴＭ  Ｅ８４による延焼指数が約２５以下、発煙指数が約５０以下で、クラスＡの火炎等級とを示す実質的に平面または平坦な自立たわみ抵抗コアを成形することができる。低密度であっても、コアは、高曲げ強度を示すのが好ましいが、それでも、一般的な万能ナイフを用いる等して、軽い、または最小の圧力により、手で切断することができる。
【００１４】
様々な実施形態において、無機ベース繊維は、好ましくは、ミネラルウール、スラグウール、ロックウールまたはこれらの混合物であり、好ましくは、約６０重量パーセントまで、最も好ましくは、約１０〜約４５重量パーセントのショット含有率を有する。本明細書で用いるミネラルウールショットは、通常、径が約５０ミクロン〜約５００ミクロンの範囲の非繊維ミネラル微粒子を含むミネラルウール製造プロセスの副生成物のことを指す。好適な無機ベース繊維は、Ｔｈｅｒｍａｆｉｂｅｒ  ＦＲＦ商標繊維（ＵＳＧ  Ｉｎｔｅｒｉｏｒｓ，Ｉｎｃ．，Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）であるが、ガラス繊維等の他の無機ベース繊維もまた用いてもよい。無機繊維は、約０．１ｍｍ〜約４ｍｍの平均長および約１〜約１５ミクロンの平均径を有するのが好ましい。１つのやり方によれば、不織材料のコアは、重量基準で、約３０〜約９５パーセントのロックウールまたはスラグウールを含む。
【００１５】
様々な実施形態において、合成サーマルボンディング繊維は、好ましくは、適切な温度まで加熱すると、周囲の材料を溶融またはボンドする単一成分または二成分合成繊維である。好ましくは、不織合成材料は、重量基準で、約０．１〜約５０パーセント、最も好ましくは、約１〜約２５パーセントの合成単一成分または二成分繊維を含む。本明細書で用いる「合成」とは、天然起源でない成分を用いて製造された繊維を指す。例えば、合成サーマルボンディング繊維は、好ましくは、ポリアクリル、エチレン酢酸ビニル、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、フェノール−ホルムアルデヒド、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニルまたはこれらの混合物で好ましくは構成される。これらの材料は、通常、約１００℃〜約２５０℃の融点を有する。用いることのできる特定の合成サーマルボンディング繊維は、ポリオレフィン樹脂で構成されており、少なくとも１つの成分の融点は約１２５℃〜約１３６℃である。ポリオレフィン樹脂以外の材料で構成された繊維も用いることができ、強度等の良好な特性を与えることができるが、恐らく、費用がよりかかる。
【００１６】
１つのやり方によれば、好ましい合成サーマルボンディング繊維は、概して、生分解性でない、そして、主に親水性の先行技術の繊維に見受けられる望ましくない表面張力特性となるであろうスターチ、プロテインおよびその他天然ポリマーを実質的に含まない。さらに後述するとおり、本明細書の合成サーマルボンディング繊維は、分散安定性を改善するために、親水性表面を持つように処理しても、一般に、疎水性のままである。
【００１７】
好ましい合成サーマルボンディング繊維は、広いボンディング表面積を与えるために、繊維長および径に比して広い表面積を有する。例えば、好ましい合成ボンディング繊維は、３ｍｍ未満（好ましくは、約０．１〜約３ｍｍ）の平均長、５０ミクロン未満（好ましくは、約５〜約３０ミクロン）の平均径であるが、約０．５ｍ２／グラムを超え、好ましくは、約１〜約１２ｍ２／グラムの広い表面積を有する。かかる表面積は、市販の単一成分または二成分サーマルボンディング繊維より約１〜２倍広く、一般的に、１〜６デニールの繊維について、約０．１〜約０．４ｍ２／グラムの表面積を有している。
【００１８】
以下の表１に、デニールおよび密度を基準とした、標準的な市販のアンフィブリル化繊維の表面積のリストを示す。例えば、チャートに示すとおり、繊維が３デニールのフィラメントを有し、密度が０．９５ｇ／ｃｍ３の場合、標準的なアンフィブリル化合成繊維の表面積は、０．１９９ｍ２／ｇであろう。
【００１９】
【表１】
0005549954.tif 000002
【００２０】
繊維長および径に対してかかる広い表面積を達成するには、本明細書の繊維は、好ましくは、矩形繊維ベースまたは本体または矩形繊維ベースの外側表面から外側に延びる多数のミクロ分枝またはミクロフィブリルあるいはミクロフィブリルのクラスターを定める。例えば、単一繊維は、それぞれが、約０．１ミクロン〜約１０ミクロンの径を有する数多くのミクロフィブリルを定めることができる。好適な広い表面積のフィブリル化繊維は、Ｍｉｔｓｕｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ａｍｅｒｉｃａ（Ｒｙｅ  Ｂｒｏｏｋ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）またはＭｉｎｉｆｉｂｅｒｓ（Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｃｉｔｙ，Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ）より入手することができる。
【００２１】
好ましい実施形態において、合成サーマルボンディング繊維は、好ましくは、疎水性であるため、通常、先行技術の湿式成形天井タイルに見受けられる乾燥中の表面張力の増大とはならない。好ましい実施形態の合成サーマルボンディング繊維は、低密度で所望の減音特性を与えることのできる略多孔質の嵩高構造が形成される。得られる構造がより多孔質である理由の１つは、より多くのセルロースのある構造に比べて、より多くの疎水性のサーマルボンディング繊維があるときは、少ない水素結合が存在することと考えられる。一方、フィブリル化合成繊維の広い表面積は、結合部位を増大させ、切断性を損なうことなく強度を改善する。
【００２２】
場合によっては、合成繊維の疎水性は、それらを水性スラリーに分散させるのを難しくさせる。分散安定性を改善するには、合成サーマルボンディング繊維をまた、表面処理して、外側表面または外側表面の一部を親水性とさせてもよい。外側表面を親水性とさせるには、繊維製造業者は、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）またはヒドロキシル基（−ＯＨ）等の特定の親水性官能基を、繊維を形成するのに用いるポリマーに導入している。親水性外側表面で、合成サーマルボンディング繊維は、水性スラリー中、一般的に、より安定である。
【００２３】
本明細書の不織材料は、通常、少なくとも０．５５以上の望ましい騒音減少率をもたらす。少なくとも２つの機構が、約７〜１３ｐｃｆのコア密度でのこの騒音減少特性に関与しているだろうと考えられる。第１は、上述したとおり、好ましい合成サーマルボンディング繊維は、疎水性であり、乾燥中、コアの表面張力を減少させることである。その結果、疎水性繊維は、概して、先行技術の親水性繊維で生じる、成形されたコアの表面および本体での細孔の密封を防ぐ。また、繊維を処理して親水性表面を有するようにしても、合成フィブリル化サーマルボンディング繊維は、全体として、それでも、疎水性を示し、乾燥時に表面張力を減少することも観察されている。
【００２４】
親水性処理繊維は、乾燥中、それでも、疎水傾向を示すと考えられる。処理繊維は、水に懸濁し、他の成分で分散できるよう、疎水ポリマー鎖に付加した十分な親水性官能基を有するからである。しかしながら、これらの繊維の大部分はそれでも疎水性であり、非常に吸水度が低い。ポリマーが溶融しても、これらの基は失われず、疎水性の傾向は依然として残る。
【００２５】
第２は、合成サーマルボンディング繊維は、ベース繊維およびその他コア成分が一緒に結合する、所定の温度で溶融するよう設定された少なくとも一部を有することである。フィブリル化合成サーマルボンディング繊維の場合には、この所定の溶融温度の前に何らかのコア成分間でボンディングはないのが好ましい。その結果、湿式プロセスであっても、無機ベース繊維および他の成分は、概して、空気式プロセスで見受けられるような、より自然／嵩高構造または形態と仮定されるであろうと考えられる。特に、ミネラルウールの無機ベース繊維を用いると、成形されるマットは、一般に、非常に分厚いまたは嵩高いものとなる。これらの繊維は、比較的剛性で、嵩高構造を形成するからである。従って、乾燥後、コアが最終的に、合成ボンディング繊維の融点に達すると、バインダー材料は、剛性ミネラルウールのマトリックスを、この嵩高構造へと溶融する。冷却時、フィブリル化合成ボンディング繊維は、タイル成分を硬化し、嵩高構造であっても、タイルに剛性を与える。合成繊維は、先行技術のバインダーの高い表面張力は示さないため、形成された嵩高構造は、水蒸発により生じた表面張力により、通常、高密度化されずに無傷のままである。
【００２６】
任意で、不織コアは、他の成分を含んでいてもよい。例えば、コアは、セルロース繊維（すなわち、新聞紙）、炭酸カルシウム、パーライト、ガラスビーズ、クレイ、顆粒、コルク等を、適宜含んでいてもよい。所望される場合には、一般的に、空気清浄できるよう、ゼオライト、活性炭素等の機能性化学製品もベースマットに添加してもよい。無機ベース繊維および合成サーマルボンディング繊維に加えて、コアはまた、天然繊維（亜麻、竹、セルロース、サイザル等）、ガラス繊維、その他無機繊維、有機繊維およびこれらの混合物等の他の任意の繊維を、適宜含むこともできる。所望される場合には、不織材料はまた、さらに剛性、結合、水バリアまたはその他機能性を与えるために、成形されたベースマットの１つ以上の表面に適用または含浸される粉末、液体またはラテックス樹脂を含んでいてもよい。
【００２７】
さらに、成形されたベースマットは、不織材料の１つ以上の層を含んでいてもよい。多層の場合、各層は、他の層と同様または異なる特性、例えば、特定の用途に必要とされる同様または異なる坪量、密度および組成を有していてもよい。多層は、多数のベースマットを一緒にラミネートすることにより成形したり、マルチヘッド成形機を用いてインラインで成形してもよい。
【００２８】
無機ベース繊維および合成サーマルボンディング繊維を含む不織材料は、湿式、乾式または空気式成形プロセス等の不織材料を成形する任意の標準的なプロセスを用いて、音響効果天井タイルに好適なコアへと成形することができる。例えば、湿式プロセスを用いる場合、合成サーマルボンディング繊維は、まず、水圧パルパー、デフレーカー、精製機またはその他好適な機器で離解するのが好ましい。次に、離解した合成繊維を水性スラリーへブレンドする。１つのやり方によれば、スラリーは約１〜約１５パーセントの固体含量を有するのが好ましい。かかるスラリーを用いて、約０．１〜約５０重量パーセントの合成サーマルボンディング繊維と約５０〜約９５重量パーセントのミネラルウール、スラグウールおよび／またはロックウール等の無機ベース繊維とを有する不織コアを、標準的な湿式ヘッドボックスを用いて、成形することができる。
【００２９】
コア成形後、水を重力排水、真空および／または加熱により、適宜除去する。本発明による不織材料についての典型的なチップル水分レベル（すなわち、乾燥オーブンまたはキルンに入る直前の板の水分レベル）は、水銀約７インチ〜水銀約１０インチの真空時、約６０％である。対照的に、標準的な材料から作製された板についての典型的な水分含量は、７０％である。合成繊維含量が増大するにつて、チップル水分は減少する。所望される場合には、プレスを用いて、平滑な表面をマットに与えて、最終密度を制御する補助としてもよい。好ましくは、タイル成分の十分な溶融およびボンディングを確保するために、乾燥オーブンは、約３００°Ｆまたは合成ボンディング繊維の融点より少なくとも約５〜約５０°Ｆで操作される。所望される場合には、加熱後、コアまたはマットは、冷却および／または空気循環システム内に入れてもよい。
【００３０】
不織マットの均一な分布を達成するには、良好に分散した合成サーマルボンディング繊維が好ましい。合成繊維および無機ベース繊維の最良の分散は、約５０℃のスラリー温度を用いて達成できることを知見したが、約３０℃〜約７０℃の範囲がうまくいくことが分かった。市販のフィブリル化合成繊維の中には、リパルピングを用いる必要のある湿潤ラップとして販売されているものがあるため、この温度範囲は重要と考えられる。高い温度は、スラッシング時間および分散を減じるのに役立つ。次に、スラリーが実質的に均質になるまで、スラリーを約１０分〜約３０分混合する。好ましくは、良好な分散品質を確保するために、他のスラリー成分を添加する前に、合成サーマルボンディング繊維も水に分散する。分散を確認するには、合成繊維を確実に完全に分散させるため、スラリーは、ガラスシリンダまたは青色ガラスでチェックしなければならない。
【００３１】
完全な分散のために十分な時間を確保することが重要である１つの理由は、直前に述べた市販のフィブリル化合成繊維の中には、使用前分散を必要とするマットの形態のものがあることである。完全な分散またはリパルピングによって、繊維が、最大数のボンディング部位を確実に与えるため、機械的強度および空隙率が改善される。不適切な分散の場合には、繊維はそれ自体が一緒に結合して、バインダーとしての有効性を失う可能性がある。一方、市販の合成繊維の中には、ふわりと乾燥して、適切な分散を行うのに、多くの時間を必要としないものがある。
【００３２】
また、上述したとおり、分散品質を改善するために、合成繊維を表面処理して、少なくともその外側表面に親水性を与えてもよい。二成分繊維の場合には、機械的前処理をすると、天井タイルを作製するのに繊維をより好適なものとさせることができる。前処理には、繊維を乾燥し、繊維をミリングし、フィブリルを作製することが含まれる。ドライミリングプロセス自体が、十分な力および剪断作用を生じさせて、繊維がさらにフィブリル化される。
【００３３】
本明細書に記載した不織材料の利点および実施形態を、以下の実施例によりさらに例示する。しかしながら、これらの実施例に挙げた特定の材料およびその量、同じく、その他条件および詳細は、不織材料を限定するものとは解釈されない。上述および後述のパーセンテージは全て、別記しない限り、重量基準である。
【実施例】
【００３４】
実施例１
約７５グラムのふわりと乾燥させたＥ３８０Ｆポリエチレンパルプ（Ｍｉｎｉｆｉｂｅｒｓ）を、水に分散してから、約４２５グラムのミネラルウールを、約５パーセントのコンシステンシーで、約４分間混合した（乾燥固体をベースとして約１５パーセントのポリエチレンパルプ）。スラリーを、１４×１４インチのフォーミングボックスに注いだ。過剰の水をまず、重力排水してから、約７インチＨｇ真空を用いてさらに除去した。プレスすることなく、成形された板を、約３００°Ｆの乾燥オーブンに、約３時間直接入れた。冷却時、板は比較的剛性となった。成形されたタイルは以下の特性を示した。
【００３５】
【表２】
0005549954.tif 000003
【００３６】
実施例２
実施例１と同様にして、約７５．６グラムのＥ３８０Ｆ繊維を、水に分散してから、約４２８．４グラムのミネラルウールを、５パーセントのコンシステンシーで、４分間混合した（約１５％のＥ３８０Ｆ繊維）。ストックを、実施例１と同様にして、フォーミングボックスに注いだ。過剰の水をまず排水してから、約３０秒間、約８インチＨｇ真空でさらに除去した。次に、板を約０．４５インチの厚さまでプレスして、３００°Ｆのオーブンで３時間乾燥した。冷却時、板は比較的剛性となった。成形された板は以下の特性を示した。
【００３７】
【表３】
0005549954.tif 000004
【００３８】
実施例３
湿潤ラップの形態にあるＦｙｂｒｅｌ  Ｅ７９０（Ｍｉｔｓｕｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ａｍｅｒｉｃａ）をまず、約４．８パーセントのコンシステンシーで水圧パルパーにて分散した。約４７．１グラムのＦｙｂｒｅｌ７９０を、約２６７グラムのミネラルウールと４分間混合した後、スラリーを１４インチ×１４インチのフォーミングボックスに注いだ（約１５パーセントのＦｙｂｒｅｌ）。過剰の水をまず、重力排水してから、約８インチＨｇ真空により３０秒間さらに除去した。板を約０．２９５インチの厚さまでプレスし、３００°Ｆのオーブンで３時間乾燥した。冷却時、板は比較的剛性となった。板は以下の特性を示した。
【００３９】
【表４】
0005549954.tif 000005
【００４０】
比較例４
約４７．１グラムのＦｙｂｒｅｌ  Ｅ７９０（Ｍｉｔｓｕｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ａｍｅｒｉｃａ）をまず、約２１９．８グラムのミネラルウール、約４７．１グラムの新聞紙および約２５グラムの炭酸カルシウムと約４分間混合した（約１３．８パーセントのＦｙｂｒｅｌ）。実施例１と同様にして、スラリーを１４インチ×１４インチのフォーミングボックスに注いだ。過剰の水をまず、重力排水してから、約１１インチＨｇ真空によりさらに除去した。次に、板を約０．２６５インチの厚さまでプレスし、３００°Ｆの乾燥オーブンで約３時間乾燥した。冷却時、板は比較的剛性となった。板は以下の特性を示した。
【００４１】
【表５】
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【００４２】
比較例４においては、１３．５％のセルロース繊維（新聞紙）を処方に用いたことに注意する。親水性セルロース繊維は、高表面張力を生じ、乾燥中に板を高密度化する。その結果、密度は高く、空隙率は低く、ＮＲＣは低い。
【００４３】
比較例５
約６１．１グラムのＳＳ９３５１０親水性フィブリル化ＰＥ繊維（Ｍｉｎｉｆｉｂｅｒｓ）を、約３４６グラムのミネラルウールと、４．５パーセントのコンシステンシーで、約４分間混合した（約１５パーセントのＰＥ繊維）。次に、スラリーを、１２インチ×１２インチのフォーミングボックスに注いだ。過剰の水をまず、重力排水してから、真空によりさらに除去した。真空にして、ホットエアをマットに引いた。マット温度が３００°Ｆに達したら、マットを約８分間加熱した。冷却時、板は比較的剛性となった。板は以下の特性を示した。
【００４４】
【表６】
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【００４５】
この比較例５において得られた高い密度は、通気乾燥の結果であることに注意する。マットは真空下にあって、ホットエアがマットを通って、マットが高密度化される。この例はまた、通気乾燥によって、乾燥中の空隙率を保つ補助となる、すなわち、同様の密度でＮＲＣが良好となることも示した。
【００４６】
実施例６
約１０８グラムのＥＳＳ５０Ｆ親水性フィブリル化ＰＥ繊維（Ｍｉｎｉｆｉｂｅｒｓ）をまず、約２パーセントのコンシステンシーで水に分散した。次に、分散した繊維を、約４０３グラムのミネラルウールと、約４分間混合した（約２１パーセントのＰＥ繊維）。次に、スラリーを、１４インチ×１４インチのフォーミングボックスに注いだ。過剰の水をまず、重力排水してから、約６．８インチＨｇ真空を用いてさらに除去した。板を約０．４９インチの厚さまでプレスして、３００°Ｆのオーブンで約３時間乾燥した。冷却時、板は比較的剛性となった。板は以下の特性を示した。
【００４７】
【表７】
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【００４８】
比較例７
比較的長い繊維長（２．１ｍｍ）の約７５．６グラムのＥ９９０フィブリル化ＰＥ繊維（Ｍｉｎｉｆｉｂｅｒｓ）をまず水に分散した。約４２８．４グラムのミネラルウールと約４分間混合した後、約１５１グラムの発泡パーライト（ＵＳＧ、Ｒｅｄ  Ｗｉｎｇ、ＭＮ）を、混合の最後に添加した（約１１．５パーセントのＰＥ繊維）。次に、スラリーを、１４インチ×１４インチのフォーミングボックスに注いだ。過剰の水をまず、重力排水してから、約６．８インチＨｇ真空を用いて約３０秒間さらに除去した。約０．７１インチの厚さまでプレスした後、板を３００°Ｆのオーブンで約３時間乾燥した。冷却時、板は比較的剛性となった。成形された板は以下の特性を示した。
【００４９】
【表８】
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【００５０】
この例７において、軽量フィラー、発泡パーライトの添加によって、音響吸収が損なわれないことが示されたことに注意する。通常、典型的な湿式プロセスにおいては、ベースマットにより多くのパーライトが添加されると、ＮＲＣが低くなる。この場合、高密度は、添加したフィラーの結果である。パーライトを、天井タイルコンポーネントに添加すると、表面燃焼および強度特性が改善されるため、これは重要である。
【００５１】
当然のことながら、不織材料の性質を説明するために本明細書に説明および例示してきた詳細、材料およびプロセス条件における様々な変化は、添付の請求項に示された原理および範囲内で当業者であれば行うことができる。また、本明細書で挙げた参考文献はまた、その全体が参考文献として本明細書に援用される。