(57)【要約】  角度をつけて支持された振動スクリーンを設け、該振動スクリーン上に膨張したパーライトを置き、膨張したパーライトがアニールするのに十分な温度へそれを加熱する速度で膨張したパーライトをスクリーンの上を移動してバーナーを越えさせ、膨張したパーライトを移動してバーナーから離れさせ、そして膨張したパーライトを冷却することからなる方法に関し、膨張したパーライトをアニールしてその水吸収を減らし、壁パネル、天井タイル、セメントボードなどの重量を減らすことができる。【選択図】図１
2010513214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾いて支持された振動スクリーンを設け、
該振動スクリーン上に膨張したパーライトを置き、
膨張したパーライトをアニールするのに十分な温度に膨張したパーライトを加熱する速度で、膨張したパーライトをスクリーンの上を移動させてバーナーを通過させ、
膨張したパーライトを移動させてバーナーから離れさせ、そして
膨張したパーライトを冷却する
ことからなることを特徴とする膨張したパーライトの水要求度を減らす方法。
【請求項２】
該第１の移動工程が、スクリーンを振動して膨張したパーライトを移動させる請求項１の方法。
【請求項３】
該振動工程が、偏心振動機および偏向要素を利用してスクリーンを振動することからなる請求項２の方法。
【請求項４】
偏向要素がスプリングからなる請求項３の方法。
【請求項５】
該膨張したパーライトが約３−約８Ｌｂ／ｆｔ３（約４８−約１２８ｋｇ／ｍ３）の密度を有する請求項１の方法。
【請求項６】
該第２の移動工程が、膨張したパーライトを加熱空気流中に随伴することを含む請求項１の方法。
【請求項７】
膨張したパーライトの回収をさらに含む請求項１の方法。
【請求項８】
該設定工程の角度が、水平面から約３０−約５０度である請求項１の方法。
【請求項９】
請求項１の方法によりパーライトをアニールし、
硫酸カルシウム半水和物、アニールしたパーライト、添加物および水のスラリーをつくり、
スラリーを石膏製品の形状へ形成し、そして
硫酸カルシウム半水和物を硬化させる
ことからなることを特徴とする石膏製品を製造する方法。
【請求項１０】
表面仕上げ材の少なくとも２枚のシートの間にスラリーを注いでサンドウィッチ状物を形成することをさらに含む請求項１０の方法。
【請求項１１】
サンドウィッチ状物をスクリードバーの下を通してそれを均一な厚さへ圧縮することをさらに含む請求項１０の方法。
【請求項１２】
該形成工程が、スラリーの水フェルト化および注型化からなる群の１つである請求項９の方法。
【請求項１３】
石膏製品の乾燥をさらに含む請求項９の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膨張したパーライトの水の要求度の方法に関する。より詳細には、本発明は、膨張したパーライトを或る条件下でアニール（ａｎｎｅａｌ）してその水吸収を減らし、壁パネル、天井タイル、セメントボードなどの重量を減らすことに関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの好ましいフィラー（ｆｉｌｌｅｒ）例えばパーライトおよびバーミキュライトは、華氏７００度から２０００度に加熱されたとき、膨張して重量が極めて軽い綿毛状の物質を生成する。
【０００３】
軽量のフィラーは、通常、建築用材料に使用されて製品の重量を減らす。パーライトは、約７５Ｌｂ／ｆｔ３（約１２００ｋｇ／ｍ３）の平均密度を有する非結晶性のアルミノシリケートである。それは少量の水を含む。パーライトが急速に加熱されると、水は水蒸気に変わり、そして得られた膨張は、パーライトをポップコーンのように弾けさせて、膨張していない物質の約５分の１の密度を有する軽量の物質を生ずる。膨張後、表面は、多数のクラックおよび裂け目を含む大きな表面積を有する。
【０００４】
膨張したパーライトのこの性質は、膨張したパーライトが焼成した石膏または他の建築用材料のスラリーへ添加されるとき、重要になる。多量の水が、大きな表面積のために、表面を湿らせるのに必要とされる。水は、また毛管作用によりクラックおよび裂け目に保持される。膨張したパーライトの高い水要求は、水の追加または化学的分散剤の添加により克服できるが、これらの解決策のいずれも完全には満足されない。
【０００５】
膨張したパーライトは、防音タイルおよび石膏パネルを含む多数の石膏の用途に有用である。ウォールボードを含む石膏パネルは、石膏、添加物（フィラーおよび水を含む）のスラリーをつくることにより製造される。
【０００６】
防音パネルとしても知られている防音タイル、天井タイルまたは天井パネルは、迅速に設置され、安価で軽量である天井を作るために、建築業者によく知られている。これらタイルは、最もしばしば注型プロセスまたはフェルト化プロセスの何れかにより、フィラーおよび結合剤のスラリーから製造される。
【０００７】
これらスラリーの水フェルト化では、フィラー、結合剤および他の成分の分散物は、移動する多孔性の支持体例えば脱水のためのＦｏｕｒｄｒｉｎｉｅｒまたはＯｌｉｖｅｒマット形成機のそれの上へ流れる。分散物は、先ず重力により、次に真空吸引手段により脱水される。含水ベースマットは、加熱された対流乾燥オーブンで乾燥され、乾燥された材料は所望の寸法に切断され、そして任意に、例えばペンキにより表面被覆されて防音タイルおよびパネルが生成する。
【０００８】
防音タイルは、また特許文献１に記載されたそれのように湿式パルプ成形または注型プロセスにより製造される。繊維、フィラー、着色料および結合剤を含む成形用組成物は、タイルのボディーを成形または注型するのに調製される。この混合物は、紙または金属性フォイルによりカバーされている好適なトレイの上に置かれ、次に組成物は、スクリードバーまたはローラーにより所望の厚さにスクリードされる。装飾した表面例えば長い裂け目は、スクリードバーまたはローラーにより作られる。パルプを満たしたトレイを次にオーブンに置いて組成物を乾燥または硬化させる。乾燥したシートをトレイから取り出しそして一面または両面を処理して滑らかな表面にして所望の厚さにしそしてゆがむのを防ぐ。シートを次に所望のサイズのタイルに切断する。
【０００９】
非常に多孔性のフィラーが、良好な音響吸収性をもたらすことから、防音タイルを製造するのに好ましい。仕上げた製品は、また防音タイルを望ましい位置に保持するのに使用される懸垂システムの歪みを減らすために、軽量でなければならない。膨張したパーライトは、それが高い多孔性と軽量とであることから、好ましいフィラーである。
【００１０】
膨張したパーライトの高い多孔性は、毛管作用により孔への水に吸収をもたらす。防音天井タイルの分散物中の水が、本質的に２つの態様で存在していることが分かっている。自由水は、真空下または真空の不存在下でのワイヤによる排水、およびプロセスの加圧部分による排水を含む仕上げ製品から機械的に除かれる水として定義される。結合水は、水素結合または毛管作用の何れかによるセルロース繊維および固体フラクションの他の成分へ結合しそして例えば吸引または加圧により機械的に除かれない水として定義される。この結合水は、ベースマットを加熱して水の分圧を増大させて水をベースマットから追い出すことにより除かれる。しかし、ベースマットおよび孔に保持されている水のすべてを加熱することは、比較的高価になり、特に化石燃料の高い値段を考慮するときにそうである。水分保持値（「ＷＲＶ」）は、サンプルの乾燥重量の％として結合水の重量を定義する。
【００１１】
シリコーン化合物の使用は、膨張したパーライトを処理してベースマットに存在する結合水の量を減らすために知られている。本明細書で参考として引用される特許文献２は、シリコーンポリマー、シロキサン、反応性シランモノマーおよび他の珪素化合物により処理されて結合水を減らす膨張したパーライトを利用する防音パネルを記述している。しかし、シリコーン化合物を使用するにはいくつかの不利がある。シリコーンポリマーは高価である。それらのコストは、他のポリマーのコストのほぼ４倍である。シリコーンポリマーの使用に伴う事故が生ずる。また、パネルの物理的性質を損なう作用がある。
【００１２】
過剰の水は、スラリーへ容易に添加されて膨張したパーライトをより流動可能にする。石膏スラリーは、好ましくは、焼成した石膏、フィラーそして流動可能なスラリーを形成するのにまさに十分な水を含む。できる限り少ない量の水を用いるのが有利である。石膏パネルが形成された後、それは乾燥のためにキルンへ送られる。過剰の水は、乾燥時間が長引かせそしてエネルギーコストを増大させる。
【００１３】
化学分散剤の使用は、過剰の水の添加なしにスラリーの流動可能性を改善する他の方法である。多くの分散剤が当業者に知られており、ナフタレンスルホネート、メラミンタイプの分散剤およびポリカルボキシレートが含まれる。分散剤は、水を減らすのに非常に有効であるが、それらはまた多数の問題をかかえている。多くの分散剤は、水硬化性材料の硬化を極めて遅らせる。他のものは、固体成分の過剰の滲出または分離を生じさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許１７６９５１９
【特許文献２】米国特許５９６４９３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
これらおよび他の局面は、膨張したパーライトを処理してパーライトの水の保持および水の要求度を減らす方法に関する本発明により、満足されるかまたはそれ以上のものを得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
さらに詳細には、本発明は、傾いて支持された振動スクリーンを設けることおよび振動スクリーンの上に膨張したパーライトを置くことを含む膨張したパーライトの水要求度を減らす方法に関する。膨張したパーライトは、膨張したパーライトをアニールするのに十分な温度に加熱する速度でバーナーへ向かってスクリーンの上を通過する。膨張したパーライトは次にバーナーから離れそして冷却される。
【００１７】
本発明の他の態様は、石膏製品を製造する方法に関する。この方法は、本発明の方法によりパーライトをアニールし、次に硫酸カルシウム半水和物、添加物、水およびアニールされたパーライトのスラリーを作ることを含む。スラリーは石膏製品の形状に形成されそして硬化される。このプロセスは、軽量の材料の使用から利益を得る石膏パネルおよび防音パネルを製造するのに特に有用である。
【００１８】
本発明のアニールされた膨張したパーライトは、石膏含有スラリーをつくるとき、未処理の膨張したパーライトよりも少ない水を必要とする利点を有する。容器、ポンプおよび輸送装置を含むプロセスの装置のサイズは、スラリーの量が少ないので、減らすことができる。
【００１９】
さらに、ウォールボードおよび防音タイルを含む石膏製品は、少量の化学分散剤により製造できる。石膏製品に対するいくつかの分散剤の不利な作用は周知である。明らかに、石膏ウォールボードは、硬化のかなりの遅れなしに高速のラインで製造される。ナイフで十分に硬化しない石膏スラリーは、あまりに柔らかで、乾燥のためにキルンへ供給される別のラインへ移すことができないパネルを生成する可能性を有する。
【００２０】
コストの節約は、またキルンで追い出される水の量を減らすことにより得ることができる。製品中に存在する水が少ないことは、水を除く能力が少ないことを可能にし、それにより製品の１単位あたりの処理時間を短くしそしてキルンの通過量を増すことになる。これは、乾燥のためのキルン中の時間の短縮および／または利用されると思われる吸引システムの能力の縮小を含む。乾燥時間の量の減少は、また製品を乾燥するのに必要なエネルギーの量を減らしそしてコストの節約を生ずる。処理時間の全般的な短縮は、またプラントの能力の全体を拡大させるのに使用できる。
【００２１】
もし製品が注型されるならば、強い製品が生ずる。すべての水が製品により吸収されると、石膏結晶のマトリックスが大きな量にわたって形成されるとき、より弱い製品が生ずることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】膨張したパーライトをアニールするための装置の１つの態様の斜視図である。
【図２】石膏製品を製造するプロセスのフローダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、分散剤または過剰の水の何れも、生成するスラリーへ添加する必要なしに、膨張したパーライトの水要求度を減らすことができる。原料である膨張したパーライトは、製造されるかまたは市販されているかの何れかである。パーライトの販売元は、Ｓｉｌｂｒｉｃｏ  Ｃｏｒｐ．Ｈｏｄｇｋｉｎｓ，ＩＬである。
【００２４】
パーライトは、一般に、黒曜石と同様に、加熱により膨張する能力を有する任意のガラス岩を含み、そして特に流紋岩の組成の火山性ガラスを含む。パーライトは、一般に、６５−７５％のシリカ、１０−２０％のアルミナ、２−５％の水および少量のソーダ、カリおよび石灰を含む。その軟化点へ加熱すると、パーライト中の水は水蒸気へ変わり、そして急速に膨張して、岩をポップコーンのように膨らます。パーライトの量は、ほぼ１０倍に増大して、約３−約８Ｌｂ／ｆｔ３（約４８−約１２８ｋｇ／ｍ３）におよぶ平均密度を有する軽い綿毛状の粒子を形成する。
【００２５】
膨張したパーライトを製造する従来の方法では、パーライト鉱石を先ず細かいサイズへ砕く。パーライトは、細かく砕いたパーライト鉱石を加熱した空気中へ導入することにより膨張する。典型的な例では、パーライトを膨張させる装置は、空気を華氏約１７５０度（９５０℃）へ加熱する。パーライトは、それが膨張するのに十分に熱くなるまで、加熱した空気中を落下する。密度の変化のため、膨張したパーライトは加熱された空気に随伴するようになり、その空気はパーライトを温めそしてそれを上方に運び、フィルター、細かいスクリーンまたは他のダスト収集システムにより集める。膨張後、パーライトは、多量の結合水を保持できる多数のクラック、裂け目および凹みを含む大きな表面積を有する。
【００２６】
図１に関して、広く１０とされる膨張したパーライトは、アニーリングのために振動スクリーン１２例えば振動供給装置に置かれる。フレーム１４は、振動スクリーン１２を支持する。両者は、処理されるべき膨張したパーライト１０の必要な量を受容するサイズを有する。好ましくは、フレーム１４およびスクリーン１２は、ともに、使用される高温に抵抗できる金属または任意の物質から作られる。好ましい金属は、ステンレス鋼、炭素鋼などを含む。スクリーン１２の開口（図示せず）は、膨張したパーライト１０を保持するのに十分な小ささであるが、膨張したパーライト１０を流動化するために空気を通すには十分な大きさである。
【００２７】
膨張したパーライト１０をスクリーン１２の上に置いたとき、スクリーンの上にパーライトの薄い層でパーライトを広げて均一な加熱を確実なものにする。好ましくは、膨張したパーライト１０は、厚さが平均１／４インチ（６ｍｍ）より薄い層で、より好ましくは厚さ１／８インチ（３ｍｍ）より薄い層でスクリーン１２の上に置かれる。もしパーライトの厚い層が使用されるならば、バーナー１６に最も近い層の部分は、層の中心および頂部がアニールされる前に、焼結しがちである。この場合、層の底部もスクリーン１２へ付着しがちであり、スクリーンを粘着物で塞ぎそしてそれを通る空気を減らす。
【００２８】
スクリーン１２を振動させる任意の周知の方法の使用が、本発明で利用される。スクリーン１２の振動は、好ましくは、フレームを振動させるように配置された偏向要素２０および振動機２２により起こされる。振動機２２および偏向要素は、ともに働いてスクリーン１２の振動を生じさせる。偏向要素２０は、最初の位置に向かって傾ける。振動機２２が働いてフレーム１２を最初の位置から押しだすと、偏向要素２０は、スクリーンを最初の位置に向かって引き戻そうとする。振動機２２が方向を逆にするとき、スクリーン１２は、偏向要素２０により最初の位置へ戻るように導かれる。この運動は、早い速度で繰り返されて、スクリーン１２を振動させる。
【００２９】
好ましくは、振動機２２は、磁気、電気または空気の振動機である。好ましい振動機では、偏心振動機またはスコッチ・ヨーク結合を有するモーター（図示せず）を用いて、モーターの回転運動を振動運動へ転換する。偏向要素２０は、好ましくは、１つ以上のスプリングである。重力も、振動機２２が上方へのコンポーネントを有する方向へスクリーンを移動するように配置されたとき、好適な偏向要素である。
【００３０】
付着したパーライト１０がスクリーン１２全体を横切ることは、膨張したパーライト１０を重力によりスクリーンに沿って動かすことで達成される。スクリーン１２は、パーライト１０がスクリーンをよぎるようにする角度で傾けられる。任意の角度αは、バーナー１６に対する望ましい速度、処理されるべき膨張したパーライトのサイズおよび量で、膨張したパーライト１０がスクリーンにわたって移動するように選ばれる。水平面から約３０度から約５０度の角度αが好ましい。振動機２２がスクリーンを上方への運動で押すとき、膨張したパーライト１０は同じ方向で運ばれる。運動量は、膨張したパーライト１０を上方へ運び続け、そして振動機２２の方向が逆になるときスクリーン１２を上げる。膨張したパーライト１０が空気中に浮かぶとき、重力がそれを下方へ引く。スクリーン１２が傾くので、パーライトの運動に対する垂直なコンポーネントが存在する。重力がパーライトの運動に働き、それぞれの振動によりスクリーン１２上にそれを下方へ動かす。
【００３１】
膨張したパーライト１０がスクリーン１２上を移動する距離は、スクリーンの角度αおよび振動機２２の行程の長さにより決定される。スクリーンの角度αおよび行程の長さが大きくなると、パーライト１０は、それぞれの振動でスクリーン１２をさらに下方へ動く。これらのファクターは、スクリーン１２のサイズおよびバーナー１６と互いに整合的に作用して、膨張したパーライト１０の実質的にすべてをアニールする温度に到達させる。
【００３２】
１つ以上のバーナー１６は、スクリーン１２の下に配置され、膨張したパーライト１０がバーナーの上またはその付近を移動しそしてそれをパーライト１０の表面を柔らかくするのに十分な温度に加熱して表面のクラックおよび裂け目の多くをなくす。多くのパーライト１０にとり、これは華氏約８００度から約１０００度に及ぶ。裂け目をシールすることは、膨張したパーライト１０により保持される水の量を減らす。これは、流動可能なスラリーをつくるのに必要な水の量を減らす。それは、また、焼成した石膏の硬化時間を遅らすような不利な作用を生ずる化学分散剤の必要性を最小にする。最後に、製品を乾燥するコストは、少ない水が製品に保持されるために、減らすことができる。バーナー１６の加熱能力は、膨張したパーライト１０の必要量をアニーリング温度に加熱するのに足るものである。
【００３３】
膨張したパーライトがバーナー１６を通るとき、膨張したパーライト１０は、スクリーン１２を通るバーナー１６からの加熱空気２４の上昇運動によって持ち上げられ、そしてその中に随伴されるようになる。空気２４は、パーライト１０をアニーリング温度へ加熱するのに十分なほど熱い。膨張したパーライト１０が次に上方へ運ばれるとき、温かい空気２４がバーナー１６から離れて移動するため、それは徐々に冷やされる。温かい空気２４および膨張したパーライト１０は、次に当業者にとり周知である細かい粒子２６を収集するのに好適なシステムへ導かれる。好適な収集システム２６は、すべてのタイプのフィルター例えばバッグフィルターおよびカートリッジフィルター、並びにサイクロンを含むが、これらに限定されない。吸引は、膨張したパーライト１０を収集システムに向けるのを助けるために、任意に用いられる。フード２８は、アニールされたパーライト１０を、収集システム２６に供給する共通のチャンネルへ蓄積するのに有用である。吸引および／またはフード２８が使用されるとき、それは、膨張したパーライトが適切な温度へ加熱される前に、膨張したパーライト１０の随伴を防ぐように構築される。フードの出口３２は、好ましくは、スクリーン１２の最低の縁３４に向かい、パーライト１０が、加熱空気２４中に随伴されるようになる前に、スクリーンのほとんどの幅を横切ることになる。これは、パーライト１０が確実にアニーリング温度へ達することにより、アニーリングプロセス５０（図２）の効力を改善する。
【００３４】
図２について、本発明の膨張したパーライトは石膏製品に有用である。スラリーが、膨張したパーライト１０、水および硫酸カルシウム半水和物を組み合わすことにより製造された後、製品の形成（５４）および硬化（５６）が行われる。
【００３５】
第１の好ましい態様では、石膏スラリーは、硫酸カルシウム半水和物、添加物、水および膨張したパーライトから製造される（５２）。スタッコまたは焼成石膏としても知られている任意の硫酸カルシウム半水和物が、好ましくは少なくとも５０％の量で使用される。好ましくは、硫酸カルシウム半水和物の量は、少なくとも７５％、少なくとも８０％または少なくとも８５％である。多くのウォールボードの処方では、水硬性の材料は、実質的にすべての硫酸カルシウム半水和物である。任意の形の焼成した石膏が使用でき、アルファまたはベータのスタッコを含むが、これらに限定されない。好ましくは２０％より少ない量であるが、無水硫酸カルシウム、合成石膏または粉末石膏（ｌａｎｄｐｌａｓｔｅｒ）の使用も含まれる。セメントおよびフライアッシュを含む他の水硬性材料も、任意にスラリーに含まれる。この態様で使用される膨張したパーライトの量は、硫酸カルシウム半水和物の重量に基づいて約３％から約２０％である。
【００３６】
水は、流動可能なスラリーをつくる任意の量で、スラリーへ添加される。使用されるべき水の量は、水がそれにより使用される用途、使用される分散剤そのもの、スタッコの性質および使用される添加物に従って大きく変化する。ウォールボードにおける水対スタッコの比（「ＷＳＲ」）は、好ましくは、スタッコの乾いた重量に基づいて約０．１から約０．８である。通常、約０．２から約０．６のＷＳＲが好ましい。フローリング組成物は、好ましくは、約０．１７から約０．４５、好ましくは約０．１７から約０，３４のＷＳＲを使用する。成形可能または注型可能な製品は、好ましくは、約０．１から約０．３、好ましくは約０．１６から約０．２５のＷＳＲで水を用いる。
【００３７】
スラリーを作るのに使用される水は、スラリーおよび硬化プラスターの両者の性質を最も良くコントロールするために、出来る限り純粋でなければならない。塩および有機化合物は、スラリーの硬化時間を改変するのに最も良く知られており、促進剤から硬化阻害剤まで広く変化する。２水和物の結晶の連結するマトリックスが形成され、硬化製品の強さを弱めるので、いくつかの不純物は、構造中の不規則性を導く。製品の強さおよびコンシステンシーは、従って、出来る限り不純物のない水の使用により増大する。
【００３８】
追加の添加物は、また、石膏スラリーがそれに用いられる特定の用途に典型的であるように、スラリーへ加えられる。硬化遅延剤（約２Ｌｂ／ＭＳＦ（９．８ｇ／ｍ２）以内）または乾燥促進剤（約３５Ｌｂ／ＭＳＦ（１７０ｇ／ｍ２）以内）が添加されて、水和反応が起こる速度を改変する。「ＣＳＡ」は、５％の糖とともに砕かれそして華氏２５０度（１２１℃）に加熱されて糖がカラメル化された９５％の硫酸カルシウム２水和物を含む硬化促進剤である。ＣＳＡは、ＵＳＧ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｓｏｕｔｈａｒｄ，ＯＫプラントから入手でき、そして本明細書で参考として引用される米国特許３５７３９４７に従って製造される。硫酸カリウムは、他の好ましい促進剤である。ＨＲＡは、硫酸カルシウム２水和物１００ポンドあたり約５−２５ポンドの糖の比の糖および新しく砕かれた硫酸カルシウム２水和物である。それは、さらに、本明細書で参考として引用される米国特許２０７８１９９に記載されている。これら両者は好ましい促進剤である。
【００３９】
含水石膏促進剤すなわちＷＧＡとして知られている他の促進剤も好ましい促進剤である。含水石膏促進剤の使用および製法の記述は、本明細書で参考として引用される米国特許６４０９８２５に開示されている。この促進剤は、有機ホスホン化合物、ホスフェート含有化合物またはこれらの混合物からなる群から選ばれる少なくとも１つの添加物を含む。この特定の促進剤は、実質的な寿命を示し、そして時間が経過しても有効性を維持し、そのため含水石膏促進剤は、使用前に製造され、貯蔵されそして長距離を輸送できる。含水石膏促進剤は、ボード製品の１０００平方フィートあたり約５−約８０ポンド（２４．３−３９０ｇ／ｍ２）におよぶ量で使用される。
【００４０】
本発明のいくつかの態様では、添加物は石膏スラリーに含まれて仕上げた製品の１つ以上の性質を改変する。添加物は、当業者に周知のやり方および量で使用される。濃度は、仕上げボードパネル１０００平方フィートあたりの量で報告される（「ＭＳＦ」）。澱粉は、約３−約２０Ｌｂ／ＭＳＦ（１４．６−９７．６ｇ／ｍ２）の量で使用されて、製品の紙結合および強さを増す。ガラスファイバーが任意に少なくとも１１Ｌｂ／ＭＳＦ（５４ｇ／ｍ２）の量でスラリーへ添加される。１５Ｌｂ／ＭＳＦ（７３．２ｇ／ｍ２）以内の紙ファイバーもスラリーへ添加される。ワックスエマルションが９０Ｌｂ／ＭＳＦ（０．４ｋｇ／ｍ２）以内の量で石膏スラリーへ添加されて、仕上げた石膏ボードパネルの水抵抗性を改善する。
【００４１】
任意に、フォームがスラリーへ添加されて、製品の重量をさらに減らす。発泡剤を用いて硬化石膏含有製品に孔を生じさせて重量を軽くする本発明の態様では、発泡した硬化石膏製品を製造するのに有用であると知られている任意の従来の発泡剤が使用できる。多くのこのような発泡剤は周知であり、そして容易に入手でき、例えばＧＥＯ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ａｍｂｌｅｒ、ＰＡからの石けん製品のＨＹＯＮＩＣラインがある。フォームおよび発泡した石膏製品を製造する好ましい方法は、本明細書で参考として引用される米国特許５６８３６３５に開示されている。
【００４２】
トリメタホスフェート化合物を、いくつかの態様では石膏スラリーへ添加して、製品の強さを増強しそして硬化石膏の弛み抵抗性を改善する。好ましくは、トリメタホスフェート化合物の濃度は、焼成した石膏の重量に基づいて約０．０７−約２．０％である。トリメタホスフェート化合物を含む石膏組成物は、米国特許６３４２２８４および６６３２５５０に開示されており、これら特許は本明細書で参考として引用される。トリメタホスフェート塩の例は、トリメタホスフェートのナトリウム、カリウムまたはリチウムの塩、例えばＡｓｔａｒｉｓ、ＬＬＣ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、Ｍｏから入手できるものを含む。スラリーのｐＨを上げる石灰または他の改変剤とともにトリメタホスフェートを用いるとき、注意を払う必要がある。約９．５より高いｐＨでは、トリメタホスフェートは製品を強化する能力を失い、スラリーは極めて弱くなる。
【００４３】
ウォールボードへの他の可能性のある添加物は、かび（ｍｏｌｄ、ｍｉｌｄｅｗ、ｆｕｎｇｉ）の成長を減らす殺生物剤である。選ばれた殺生物剤およびウォールボードに関する目的とする用途に応じて、殺生物剤は、カバー、石膏の芯またはその両方へ添加できる。殺生物剤の例は、硼酸、ピリチオン塩および銅塩を含む。殺生物剤は、カバーまたは石膏の芯の何れかへ添加できる。使用されるとき、殺生物剤は５００ｐｐｍより少ない量でカバーに使用される。
【００４４】
さらに、石膏組成物は、任意に、澱粉例えば予めゼラチン化された澱粉または酸変性澱粉を含む。予めゼラチン化された澱粉を含むことは、硬化かつ乾燥された石膏注型物の強さを増し、そして水分が増加する条件下（例えば、水対焼成した石膏の比の増大に関して）の紙の剥離のリスクを最小にするかまたは避けることができる。当業者は、原料澱粉をゼラチン化する方法、例えば原料澱粉を水中で少なくとも華氏約１８５度（８５℃）の温度で蒸煮する方法または他の方法を熟知している。予めゼラチン化された澱粉の好適な例は、ＰＣＦ  １０００澱粉（Ｌａｕｈｏｆｆ  Ｇｒａｉｎ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販）およびＡＭＥＲＩＫＯＲ  ８１８およびＨＱＭ  ＰＲＥＧＥＬ澱粉（ともにＡｒｃｈｅｒ  Ｄａｎｉｅｌｓ  Ｍｉｄｌａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている）を含むが、これらに限定されない。もし予めゼラチン化された澱粉が含まれるならば、それは任意の好適な量で存在する。例えば、もし含まれるならば、予めゼラチン化した澱粉は、硬化石膏組成物を形成するのに使用される混合物へ添加され、それは硬化石膏組成物の重量の約０．５−約１０％の量で存在する。澱粉例えばＵＳＧ９５（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｇｙｐｓｕｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）も任意に芯の強さのために添加される。
【００４５】
操作では、石膏はミキサーへ向かってコンベヤー上を移動する。ミキサーに入る前に、乾いた添加物例えば乾いた硬化促進剤が粉末状の石膏へ添加される。いくつかの添加物は、別のラインからミキサーへ直接添加される。トリメタホスフェートは、以下の実施例の方法を用いて添加される。他の添加物は、また水へ添加される。これは、添加物が液状であるときに、特に都合がよい。ほとんどの添加物にとって、スラリーに添加物を配合することについて特別なことはなく、そしてそれらは、装置または方法が好都合ならばどんな装置または方法を用いても添加できる。
【００４６】
水および液体添加物は、共通の入口を通って混合されるか、または別々に異なる入口を通っての何れかで、ミキサーへ添加される。混合されたスタッコ、膨張したパーライトおよび他の乾いた成分はミキサーへ添加される。スラリーを製造した（５２）後、それはミキサーから出されそしてボードラインへ流れて、スラリーは表面仕上げ材の上に注がれる。紙が好ましい表面仕上げ材であるが、カードボード、ガラスファイバー、プラスチックシートおよび他の表面仕上げ材の使用も含まれる。スラリーが表面仕上げ材の幅にわたって広げられた後、任意の第２の表面仕上げ材がスラリーの頂部に置かれて、２つの紙の層およびそれらの間のスラリーの連続したサンドウィッチ状物を形成する。サンドウィッチ状物はスクリードバーの下を通り、そのバーはサンドウィッチ状物を一定の厚さへ圧縮する。約５０％の水和が生じたとき、連続するサンドウィッチ状物は、キルン中の乾燥のために個々のパネルへ切断される。
【００４７】
膨張したパーライトの他の用途は、天井タイルまたは防音パネルである。この態様では、膨張したパーライトは主なフィラーである。それは、組成物の重量の約８５％以内の量で使用される。好ましくは、膨張したパーライトの量は、組成物の重量に基づいて約１５−約７０％におよぶ。
【００４８】
好ましくは、少なくとも１つの追加のフィラーは、セルロースファイバーであり、それは増量剤として働き、未調整の強さをもたらす。セルロースファイバーは、また、細かいものを保持する結合剤として働く。いくつかのタイプのセルロースファイバーは、これらの組成物中で評価されてきた。防音タイル組成物中で新聞紙または他の廃棄紙を用いることは周知のことであり、ハンマーで粉砕された新聞紙およびハイドロパルプ新聞紙の両者は評価されてきた。新聞紙は、値段の点から好ましい。再生された紙ファイバーおよび木材ファイバーもセルロースファイバーの源として使用されるが、軟質木材または硬質木材の何れかの木材ファイバーからつくられた天井タイルが、設置場所でナイフにより切るのが難しいことが分かっている。その上、セルロースファイバーは、乾燥パネルの重量の７５％以内の量で存在する。好ましくは、セルロースファイバーは、パネルの重量の３０％より少ない量を構成する。より好ましくは、セルロースファイバーの重量は、約１−約３０％または約１２−約２８％である。
【００４９】
石膏は、本発明のパネルの他の好ましいフィラーである。石膏の源は、焼成されていないかまたは焼成されて半水和物になりそして再水和された硫酸カルシウム２水和物である。別に、いくつかの態様では、石膏の源は、パネル形成中再水和されて２水和物結晶の互いに結合したマトリックスを形成する焼成された石膏または硫酸カルシウム硬石膏である。焼成した石膏は、セルロースファイバー材料とともに焼成されて、硫酸カルシウム結晶により連結結合されたセルロースファイバーの複合材を形成する。石膏およびセルロースファイバーの両方の他の源は、廃棄またはスクラップ石膏ウォールボードである。このプロセスでつくられたパネルは、米国特許５３２０６７７に詳しく記載されており、それは本明細書で参考として引用される。スクラップは、砕かれそしてスラリーへ添加されるか、またはそれは、ともに焼成されるプロセスのための原料になる。改善された表面の固さおよび耐火性を含む、石膏を防音パネルへ添加する多くの利点がある。
【００５０】
他のフィラーも本発明の組成物に有用である。ミネラルウッドは、防音タイルで通常使用されるフィラーである。無機フィラー例えば粘土、雲母、ウォラストナイト、シリカ、パーライトおよび炭酸カルシウムも好適である。
【００５１】
パネルの他の主な成分は結合剤である。セルロースファイバーは、接着の単一の源として働いて十分な接着をもたらすが、組成物中に二次結合剤例えば澱粉を含むことも好ましい。他の結合剤例えばラテックスは、もし所望ならば、澱粉とともにまたはそれなしで、使用できる。いくつかの例では、硫酸カルシウム半水和物は、結合剤として機能して、パネルをともに保持する相互結合の２水和物結晶のマトリックスを形成する。
【００５２】
澱粉は、コストパーフォマンスが非常によく、そして好ましい結合剤である。防音タイルで結合剤として澱粉を用いることは周知である。澱粉ゲルは、澱粉粒子を水中に分散させ、そして澱粉が十分に蒸煮されそして澱粉スラリーが粘度の高いゲルへ粘度を増すまで、澱粉スラリーを加熱することにより製造できる。セルロースファイバーの一部は、蒸煮する前に澱粉スラリー中に配合される。澱粉スラリーの蒸煮温度は、注意深くモニターして、澱粉粒子を確実に膨潤させねばならない。コーンスターチに関する代表的な蒸煮温度は、華氏約１８０−約１９５度（８２−９０℃）である。澱粉はベースマットの乾燥の間にゲルを形成するので、それは、澱粉を予め蒸煮することなく、結合剤として使用できる。
【００５３】
ラテックス結合剤は、澱粉の代わりに使用されるか、またはラテックスは澱粉結合剤に加えて使用される。防音天井タイル処方物に有用なラテックス結合剤の多くは、米国特許５２５０１５３に記載されている。ミネラルウールに基づく防音タイル中に熱可塑性結合剤（ラテックス）を使用することは、当業者に周知である。これらのラテックス結合剤は、約３０−約１１０℃におよぶガラス転移温度を有する。ラテックス結合剤の例は、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル／アクリルエマルション、塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、スチレン／アクリルコポリマーおよびカルボキシル化スチレン／ブタジエンを含む。本発明の天井タイルは、澱粉、硫酸カルシウム半水和物またはラテックスなしで製造できるが、好ましくはこれらの少なくとも１つが存在する。好ましい態様では、組成物は澱粉およびセルロースファイバーの両者を含む。
【００５４】
防音パネルの他の任意の成分は、粘土であり、それは耐火性を改善するために使用される。火に曝されたとき、粘土は燃えず、焼結する。組成物は、任意に、約４−約１０重量％の粘土を含む。多くの異なるタイプの粘土が使用でき、Ｂａｌｌ  Ｃｌａｙ（Ｇｌｅａｓｏｎ、Ｔｅｘａｓから）、およびＣＴＳ−２（ＫＴ  Ｃｌａｙ、Ｓｌｅｄｇｅ，Ｍｉｓｓから）、Ｓｐｉｎｋｓ  Ｃｌａｙ（Ｇｌｅａｓｏｎ、ＴＸから）、およびオールドＨｉｃｋｏｒｙ  Ｃｌａｙ（Ｈｉｃｋｏｒｙ，ＫＹから）を含む。他の市販の粘土、例えばベントナイトおよびカオリンも防音タイル処方物に有用である。さらに、本発明の防音組成物は、またこのタイプの処方物に周知である他の成分を含むことができる。軽量凝集物、界面活性剤および浮遊剤も有用であり、そして防音タイルの製造業者に周知である。
【００５５】
パネルは、防音パネルを製造する任意の周知の方法に従って、少なくとも１インチの８分の１（３ｍｍ）の厚さに作られる。プロセスは、フィラー、結合剤および水のスラリーを混合することによって始まる。液体の形の成分は、通常、乾いた成分が添加される前に、測定された量の水と混合される。ラテックス結合剤が液体のエマルションの形で供給されるとき、それらは、乾いた成分の添加前に水と混合される。
【００５６】
乾いた成分は混合前に測定される。これらの成分は、任意に、水への添加前に、乾燥ブレンドされる。乾いた成分が水そしてその中に混合される任意の液体成分へ添加された後、均質なコンシステンシーのスラリーが達成されるまで、水性成分が混合される。一度形成されると、スラリーは混合容器から移されてパネルを形成する。
【００５７】
もし注型プロセスが使用されるならば、スラリーは望ましいサイズおよび形状の型へ移されて、水は１つ以上の成分により吸収されるか、または蒸発するかの何れかである。吸収は、物理的な吸収例えば毛管作用、化学的吸収例えば水和、またはこれらの両者を含む。十分量の水が吸収されるか、または蒸発してパネルを互いに保持すると、パネルは、任意に、型から取り出される。型からの取り出し後、パネルは、好ましくはオーブン中の水の追い出しにより、さらに乾燥される。
【００５８】
防音パネルを製造する他の周知の方法は、フェルト化法である。スラリーは、形成用テーブルの幅に沿ってスラリーを分配するヘッドボックス中に注入される。ヘッドボックスから、スラリーは、その上にフィルターケーキが形成されるフェルト化コンベヤーの上に付着される。フィルターケーキは、コンベヤーの多孔性の形成用表面を通過するスラリーから水を分離することにより脱水される。約９０％の未結合水が、フェルト化コンベヤーによりフィルターケーキから除かれる。脱水は、好ましくは、追加の水を除く真空により助けられる。半水和物が冷やされそして２水和物へ転換する前に、出来る限り多くの水が好ましくは除かれる。フィルターケーキの形成およびその脱水は、米国特許５３２０６７７に記載されており、それは本明細書に参考として引用される。
【００５９】
脱水されたフィルターケーキは、湿式プレスされて、水含量をさらに減らし、そしてフィルターケーキを所望の形状、厚さおよび／または密度へ圧縮する。フィルターケーキが、なお成形できる間、所望のサイズおよび厚さのボードまたはパネルへプレスすることが好ましい。もしボードに特別な表面のテクスチャまたは積層された表面仕上げをしようとするならば、表面は好ましくはこの行程中またはその後に改変される。湿式プレス行程は、好ましくは、製品の一体性を維持するように、圧力を徐々にかけつつ行う。
【００６０】
製品がその形状を保持するように再水和が十分に完了した後、ボードは切断されそしてもし所望ならば整えられ、そして乾燥のためにキルンへ送られる。製品の芯の温度が少なくとも華氏１７０度（７７℃）、より好ましくは華氏約１７０度（７７℃）から約２００度（９３℃）になる条件下で製品を乾燥するのが望ましい。
【００６１】
もし所望ならば、開口または型押しがパネルの前面に形成されて音響を吸収する。開口は、当業者に周知の任意の他の手段によって、切れ目入れ、裂け目入れ、ピンホール形成またはベースマット中の凹みの形成により作られる。パネルが注型される場合、型は、有利には、注型品に凹みをもたらすように成形される。オーブンによる乾燥後、パネルは、所望ならば、パネルが目的とする特定の用途に好適なコーティング例えば前述のものにより被覆される。
【００６２】
膨張したパーライトおよび石膏製品の製法の特別な態様が示されかつ記述されたが、変化および改変が、広い局面でかつ請求の反意に示された本発明から離れることなく、それについてなされることは、当業者により理解されるものと思われる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  膨張したパーライト
１２  スクリーン
１４  フレーム
１６  バーナー
２０  偏向要素
２２  振動機
２４  空気
２６  細かい粒子
２８  フード
３２  フードの出口
３４  １２の縁
５０  アニールプロセス
５２  スラリーの製造
５４  製品の形成
５６  硬化
【図１】
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【図２】
2010513214.tif 000004
【国際調査報告】
2010513214.tif 000005