(57)【要約】  石膏およびセルロースファイバから成り、水性スラリー中でファイバと石膏とを最初に混合させることによりボードへと形成される天井タイルであって、ボードはフェルト化された後に、所望のボード厚を伴って圧縮されて乾燥され、乾燥されたボードは、その面に少なくともボードの厚さの大部分にわたって延びる複数の穴を形成するように処理され、穴の全容積は、ボードの重量を少なくとも１０％だけ減少させるのに十分であるとともに、そのような穴が無い同じ組成のボードにおいて見出されるＮＲＣを越えるようにボードによって示されるＮＲＣを高めるのに足る、天井タイル。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状を有するとともに、約２フィート×２フィート〜５フィート×５フィートの公称寸法を有し、石膏およびセルロースファイバから形成された天井タイルであって、
前記石膏および前記セルロースファイバが、水性スラリー中で前記セルロースファイバと前記石膏とを均一に混合させることによりボードへと形成され、前記ボードがフェルト化された後に、所望のボード厚を伴って圧縮されて乾燥され、乾燥された前記ボードが、その面に少なくとも前記ボードの厚さの大部分にわたって延びる複数の穴を形成するように処理され、前記穴の全容積が、前記ボードの重量を少なくとも１０％だけ減少させるのに十分であるとともに、前記ボードによって示されるＮＲＣを、穴が無い同じ組成のボードにおいて見出されるＮＲＣを越えるように高めるのに足る、天井タイル。
【請求項２】
前記穴が、前記ボードの一方側からカットされるとともに、片方がふさがれている、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項３】
前記ボードが多孔質織物で覆われる、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項４】
前記穴が前記ボードを貫通して形成され、前記ボードの一方側には無孔シートが積層される、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項５】
前記ボードが、前記無孔シートが積層される側と反対の側に積層される多孔質織物で覆われる、請求項４に記載の天井タイル。
【請求項６】
前記ボードがセルロースファイバおよび石膏から形成されるとともに、前記石膏が、前記石膏の粒子と前記セルロースファイバとを密接結合するために、水スラリー中において加圧下で焼成された後に前記セルロースファイバの空間内または隙間内で再結晶される、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項７】
平面視で矩形状を有し、その平面寸法と比べて垂直方向で比較的薄く、吊り天井のための略平面天井タイルであって、
石膏およびセルロースファイバの均一な複合体から形成される構造体を有し、前記石膏および前記セルロースファイバがあわせて前記構造体の重量の少なくともほぼ９０％を構成し、前記構造体がフェルト化タイプのプロセスで形成され、それにより、前記構造体が矩形タイル外形の両方向で略同じ機械的特性を示すように、前記セルロースファイバが前記構造体にわたって略均一に分布されて不規則に方向付けられ、前記構造体がその矩形状が広がる領域の主要部分にわたって均一な厚さを有し、前記構造体には複数の離間された穴がカットされ、前記穴はタイルが設置されるルーム内に面するようになっている前記構造体の側にあるとともに、前記側の略全領域にわたって分布され、前記穴が前記構造体の重量を少なくとも１５％減少させ且つ前記構造体のＮＲＣを高めるのに十分なサイズおよび数を有している、天井タイル。
【請求項８】
前記複合構造体が、加圧下でスラリー中の石膏を焼成した後に、その場で前記石膏を前記セルロースファイバ上および前記セルロースファイバ内で再結晶させることによって形成される生成物である、請求項７に記載の天井タイル。
【請求項９】
前記穴が、前記構造体の厚さよりも浅い深さまでドリル穿孔される結果として片方がふさがれている、請求項７に記載の天井タイル。
【請求項１０】
切込みエッジを形成するように前記構造体の外周がカットされ、それにより、前記穴が形成される面が、前記構造体の全平面外形よりも外形が僅かに小さくなり、前記構造体の外周領域が前記面と前記構造体の反対側の後面との間の平面内に位置する、請求項７に記載の天井タイル。
【請求項１１】
面上に多孔質織物が積層され、前記多孔質織物が前記タイルのＮＲＣを高めるのに有効である、請求項７に記載の天井タイル。
【請求項１２】
前記穴が前記構造体の厚さ全体にわたってカットされる、請求項７に記載の天井タイル。
【請求項１３】
前記前面側と反対の前記構造体の側に積層される無孔ウェブを含む、請求項１２に記載の天井タイル。
【請求項１４】
前記無孔ウェブが比較的厚い紙の原料である、請求項１３に記載の天井タイル。
【請求項１５】
天井タイルを形成する方法であって、
固体の少なくとも９０％が約８％〜約３０％セルロースファイバであり、それぞれの相補体が石膏から成るような希釈水スラリー中の石膏を加圧下で焼成するステップと、石膏を再水和する前にスラリーを脱水するステップと、前記セルロースファイバ内の空間内および空間の周囲で前記石膏を再水和して再結晶させることにより硬質予備成形複合ボードを形成するステップと、前記石膏の再水和および再結晶によって前記予備成形ボードが形成された後に、前記予備成形ボードの有効重量を低減し且つ前記予備成形ボードのＮＲＣを高めるために、前記予備成形ボードの面に複数の穴をカットするステップと、を備える方法。
【請求項１６】
前記面に付着される多孔質織物で前記穴を覆うことを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記穴が、前記ボードの厚さよりも短い深さまでカットされることにより片方がふさがれている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記穴が前記ボードを貫通してカットされる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記ボードの一方の側が、前記側に付着される無孔ウェブで覆われる、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
[0001]本発明は、吊り天井タイルの改良に関し、特に、そのようなタイルのための構造体における複合材料と機械的な変更との新規な組み合わせに関する。
【従来技術】
【０００２】
[0002]従来の吊り天井タイルは、一般に重量が比較的軽く、あるいは、より正確には密度が低い。この低い重量は、製造、輸送、取り扱い、および、設置の点で有利である。しかしながら、低密度の従来の天井タイルは、比較的軟らかく且つ脆いため、輸送中、取り扱い中、および、設置中に容易に損傷されるという不都合をしばしば有する。結局、点検中に、従来のタイルは、空間またはその上側のプレナムへのアクセスのために一時的に移動されるときに頻繁に損傷され、あるいは、物体がその下側で移動されることにより誤ってぶつけられ或いは打ち付けられる。何らかの従来の天井タイルにおいて直面する他の問題は、特に湿度の高い状態で天井面から撓む傾向である。多くの場合、より耐久性があり且つ撓みに耐性がある製品構造は、製造に多くの費用がかかり、したがって、割高な価格で販売しなければならない。従来の天井タイル構造において一般に見出されるよりも高い耐損傷性および耐撓み性を有する費用効率の高い天井タイルの必要性が依然としてある。
【発明の概要】
【０００３】
[0003]本発明は、比較的安価に製造することができ且つ比較的損傷に耐えるように強固な特徴を有する天井タイル構造を提供する。天然材料から構成される複合ボードを物理的に変えることにより経済性および耐久性の両方における必要性を満たし得ることが分かった。
【０００４】
[0004]複合材料は、石膏とセルロースファイバとの均一な混合物を備えている。産業上知られるフェルト化のようなプロセスで一般に形成されるこれらの材料から成る構造ボードは、最終的にタイルのルーム側またはルーム面となるボードの側に多数の穴を形成することにより本発明にしたがって変更することができる。
【０００５】
[0005]穴は、ボード材料の有効密度を減少させ且つタイルによって示されるノイズ低減係数（ＮＲＣ）を増大させる役目を有利に果たす。セルロースファイバは、ボードの全体にわたって均一に分布され且つ不規則に方向付けられるとともに、高い破壊係数（ＭＯＲ）値を有するボードを、天井タイル用途において必要とされるものを容易に且つ見事に上回るようにし且つ格段に高い撓み耐性にする役目を果たす。また、ボードの複合的な特質が消音効果を生み出し、それにより、反射ノイズおよび透過ノイズの両方が減少される。構成ファイバは、石膏の粒子を所定位置に物理的に結合する役目を果たし、それにより、開示されるようにボードにおいて機械的にカットされる穴の内部からのそのような粒子の想定し得る発塵またはふるいかすが、輸送中、取り扱い中、点検中において効果的に排除される。同様に、石膏マトリクス中のセルロースファイバの埋め込みは、過剰な細片を伴うことなく、また、遊離するファイバの端部を多く存在させることなく、容易に且つ見事にカットできる製品を生み出す。
【０００６】
[0006]本発明の天井タイルの幾つかの変形が開示される。基本的な構造において、例えば最終的に設置されるときにルーム内または空間内に面するタイルの側から適切なドリル作業によってカットされて、密度低減・吸音穴は片方がふさがれている。変形例として、穴を視界から効果的に隠し且つ穴の吸音機能を増大させるために、タイルのルーム側で穴を覆って装飾的な多孔質織物を積層することができる。
【０００７】
[0007]本発明の他の変形例において、ボードは、適切なパンチまたは他の手段によって穿孔する穴、すなわち、ボードの厚さを通じて延びる穴がカットされる。
【０００８】
[0008]有孔タイルを通じた自由な音響透過が好ましくない用途では、ボードの背面に、厚紙原料などの適切な無孔ウェブが積層される。タイルの目に見える側またはルーム側では、ルーム側に積層された多孔質織物を用いて、打ち抜き穴を隠すことができる。ドリル穴構造および打ち抜き穴構造の両方において、穴は、均一なサイズおよび間隔を有することができ、あるいは、異なるサイズを有することができ、及び／又は、不規則に離間することができる。
【０００９】
[0009]本発明のタイルの構造的コアまたは構造体を形成するための特に適したボード構造は、その開示内容が参照することにより本願に組み入れられる米国特許５，３２０，６７７号明細書に開示されるボード構造であることが分かっている。このボードは、独特のボード形成プロセスで組み合わされる比較的安価な天然材料を備えている。この特許に開示されるような主に石膏およびセルロースファイバから成る天井タイル組成体は、高い耐撓み性を示すとともに、穴がドリル穿孔され、機械加工され、あるいは、カットされる場所で前述した低いふるい落ち性能を示し、細片や擦り切れたものなどを伴うことなく、エッジレリーフまたはエッジディテールを伴って、容易に且つきれいに仕上げられる。また、タイルボードは、非常に強固であり、そのため、通常の状況下で損傷に対する耐性が高い。
【好ましい実施形態の簡単な説明】
【００１０】
[0014]図１および図２は、本発明の一形態に係る天井タイル１０を示している。タイル１０は通例のごとく平面視で矩形である。図示のユニットは正方形であり、タイルを図示のものから長く延ばすことができることは言うまでもない。より具体的には、タイル１０は、通常、平面寸法で約２フィート×２フィート、２フィート×４フィート、４フィート×４フィート、２−１／２フィート×５フィート、５フィート×５フィート、および、１フィート×６フィートに形成される。開示されたタイルまたはコアの並外れた強度は、破損の過度の危険を伴うことなく、比較的大きなパネルの使用を可能にする。タイル１０は、例えば公称１／２インチ以下の厚さを有する平面寸法と比べて比較的薄い。タイル１０は、理想的にはタイルの厚さに対応する厚さの大きい予備成形ボードからカットされることが好ましい。
【００１１】
[0015]タイル１０は、そのルーム側面１２にわたって略全体的に分布される複数の穴１１を含むことを特徴とする。穴１１は、タイル１０の厚さを完全に貫いて延びていないという意味では、片方がふさがれている。穴１１は、タイルの裏側すなわちルーム面１２と反対の側１４で壁１３をタイル１０の厚さと比べて好ましくは比較的薄くするように、十分に浅く形成される。図１および図２の図示の例において、穴１１は、規則的なパターンであり、例えば３／８インチ直径の均一なサイズを有している。穴１１は、ボードのノイズ低減係数（ＮＲＣ）を増大させる役目を果たすと同時に、タイル１０の重量および有効純密度を減少させる。
【００１２】
[0016]本発明に係るタイル１０は、主に石膏およびセルロースファイバを備える天然材料の複合体である。従来技術において、これらの材料は、建設目的でボードを製造するために、様々な形態、割合、および、プロセスで予め組み合わされるが、これらの従来技術の製品は、明らかに、天井タイル用途のために商業的に考慮されてこなかった。この吊り天井タイル用の予備成形体を形成するための好ましい複合材料は、前述した米国特許５，３２０，６７７号明細書に開示される複合材料である。石膏系材料は、通常、低い引張強さを示し、その結果、凝集性が非常に限られ、それにより、比較的脆くなり或いは砕け易くなる。また、石膏は、比較的重く或いは密度が高い。一部分において、これらの特徴は、石膏系材料が通常は吊り天井タイル用途のために考慮されない理由を明らかにする。これに対し、セルロースファイバ石膏複合材料は、比較的高い引張強さ−重量比を示すことができる。また、セルロースファイバ石膏複合体は比較的高い耐火性を示し、これは天井タイル用途において大きな利点となり得る。更にまた、適切に形成されたセルロースファイバ／石膏複合体は、天井タイル製品においては非常に重要な特徴である並外れた耐撓み性を与え得ることが分かってきた。石膏に対するセルロースファイバの比率は約８％〜約３０％であり、好ましくは石膏の各相補体に対するセルロースファイバの重量比は８％〜１５％である。セルロースファイバおよび石膏は、好ましくは、タイル１０または後述する構造ボードを製造するための完成ボードの乾燥固体の少なくとも約９０％、より好ましくは少なくとも９５％を構成する。タイルまたはボードのスラリー／フェルト化プロセスを容易にするため或いはその特性を高めるための添加物、例えば、促進剤、抑制剤、重量低減充填材などは、タイルまたはボードの重量のバランスを作り出すことができる。複合ボードは、セルロースファイバが石膏マトリクスの全体にわたって均一であり且つ不規則に方向付けられることによって特徴付けられる。
【００１３】
[0017]Ａｒｏｕｇｈ＠構造とは対照的に完成品において表面上見分けられないセルロースファイバ／石膏複合体の非常に望ましい特性は、残存するカット表面に過剰な残留遊離粉塵を生じることなく或いは緩く付着された粒子または繊維を伴うことなく複合体をナイフでカットすることができ或いは機械加工することができるという点である。また、セルロースファイバ／石膏組成体により、穴とタイルのエッジとの間の材料を破損させる高い危険を伴うことなく、タイルのエッジに非常に近接させて穴１１を形成することができる。希釈されたセルロースファイバスラリー中において加圧下で焼成されて脱水された後に再水和されてセルロースファイバ内の空間内またはその周囲で再結晶されることによりセルロースファイバと結合される石膏から生じる前述した米国特許５，３２０，６７７号明細書に開示される複合材料は、本発明の実施で用いるのに特に適している。この材料は、その優れた強度／重量特性以外に、並外れた耐撓み性を有することが発見された。また、当該材料は、重量低減・吸音穴１１を形成するためにセッティング後に機械加工され或いはカットされる予備成形ボードまたはタイルを形成するのに特に適しており、また、図２に示される切込み１６などの任意のエッジ処理に特に適している。二水和物結晶とセルロースファイバとの密接結合は、遊離石膏粒子及び／又はセルロースファイバおよび部分的に付着され或いは垂下したファイバがほぼない、清浄で比較的滑らかなカット面をもたらす。好ましい材料のこの清浄な切断性は、二次的な仕上げ工程を伴うことなく質の高い外観をもたらす。石膏／セルロースファイバ複合体の一体均質構造の他の重要な利点は、その後の取り扱い中、輸送中、設置中、点検中に、機械加工され、ドリル穿孔され、あるいは、カットされた穴１１の領域でふるいかすを抑えるという点である。さもなければ、そのようなふるいかすは、特に設置者および最終ユーザにとって問題を引き起こす。穴１１を形成する際に除去される材料は、タイル１０を形成するための予備成形ボードを作るために使用される原材料へと１００％リサイクルすることができる。タイル１０は、穴１１がドリル穿孔され或いはカットされる前または後に適切な外観コーティング剤を用いて塗装することができ或いはコーティングすることができる。
【００１４】
[0018]図３を参照すると、穴１１を設けて得られるＮＲＣ性能を超える高いＮＲＣ性能が望ましい場合には、構造体２２上に多孔質織物２１を設けることによって天井タイル２０を形成することができる。多孔質織物２１は、産業上知られる不織ガラス繊維スクリムであってもよい。織物２１は、当該技術分野において知られ且つ好ましくは構造体２２に対して最初に塗布される適切な接着剤を用いて構造体２２に対して積層することができる。構造体２２は、組成および形態が、図１および図２に関連して説明した天井タイル１０と略一致し得る。図３の例図では、構造体２２が、図１および図２のタイル１０のエッジディテール１６を伴うことなく描かれている。構造体２２の穴１１は片方がふさがれているため、空気がそれらの穴を通り過ぎず或いは吹き抜けず、また、空気によって運ばれた塵埃が織物２１上に引き付けられず、それにより、穴１１のゴースト化（ghosting）が織物２１の外面で生じない。必要に応じて、タイル２０のＮＲＣを高めるため及び／又は所望の外観を得るために、複数の多孔質層または織物層を構造体２２のルーム側に積層することができる。
【００１５】
[0019]図４は、構造的コアまたは構造体３１と、構造体の背面または後面に積層される防音壁シート３２とを有する吊り天井タイル３０の断面を示している。構造体３１は、前述した図１および図２のタイル１０の本体のような材料およびプロセスから形成することができる。軽量化・吸音穴３３は、構造体がセットされた後で且つ防音壁シート３２の積層前に構造体３１に切り込まれる。穴は、好ましくは、当該技術分野において知られる打ち抜きにより或いはドリルビットまたは他の手段によってカットすることができる。防音壁シート３２は、例えばウォールボードの形成において使用される厚紙原料などの紙から形成される無孔ウェブである。防音壁シート３２は、適当な接着剤を用いてコアに対して積層されることが好ましい。必要に応じて、タイルのＮＲＣを高めるために、構造体３１と防音壁シート３２との間に多孔質織物またはシートを設けることができる。
【００１６】
[0020]図示しないが、図３および図４の天井タイルの変形例には、必要に応じて、図２に見られる切込み１６などのエッジディテールを設けることができる。見栄えを良くするため、また、想定し得る吸音利点を得るため、任意の天井タイル１０，２０または３０を塗装することができる。
【００１７】
[0021]タイル構造体１０，２２，３１は全て、好ましくは米国特許５，３２０，６７７号明細書に開示されるタイプのセルロース石膏複合体から形成されることによって特徴付けられ、フェルト化プロセスにより硬質ボードまたは予備成形体にした後、タイルの前面側またはルーム対向側に効果的に開放する複数の離間穴が設けられる。穴は、適切なビットを用いたドリル穿孔によって或いはツールパンチを用いた打ち抜きによってカットされ、あるいは、さもなければ、複合ボードに機械加工される。前述したように、タイルまたはタイルの構造的コアを形成する石膏粒子および不規則に方向付けられたセルロースファイバの均一な混合は、耐火性があり、寸法的に安定するとともに、かなりの耐撓み性がある構造体を形成する。更にまた、本発明によって与えられる重要な特徴は、穴および任意のエッジディテールを形成する際に構造ボードがカットされる時点でふるいかすを抑えるような材料の特性である。セルロースファイバと石膏粒子との密接結合は、そのような粒子状のふるいかす及び繊維またはその一部が任意のカット穴のエッジまたはカットエッジディテールで遊離した見栄えの悪い状態にある可能性を減らす。好ましくは、穴１１，３３は、タイル１０または構造体２２，３１の重量が、そのようなタイルまたはボードがそのような穴を伴わない重さから、少なくとも約１０％だけ、より好ましくは少なくとも約２０％まで減少されるような、十分なサイズおよび量を成している。
【００１８】
[0022]本発明の特定の実施形態に関して本発明を図示して説明してきたが、これは、例示目的であり、限定を目的とするものではなく、また、ここで図示して説明する特定の実施形態の他の変形および改良は、本発明の意図される精神および範囲内で当業者に明らかである。したがって、特許は、範囲および効果がここで図示して説明する特定の実施形態に限定されるべきではなく、技術の進歩が本発明によって促進される程度と矛盾する任意の他の態様で限定されるべきでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にしたがって構成される天井タイルの天井伏図である。
【図２】図１の天井タイルの部分断面図である。
【図３】本発明にしたがって構成される天井タイルの第２の実施形態の断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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