(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全固形成分の重量を１００重量％としたときに、７５乃至９５重量％のミネラル・ウール及び５乃至１２重量％の結合剤を含むミネラル・ウール・ベースの天井タイルであって、
結合剤の全重量の３／４乃至４／５の結合剤と、前記ミネラル・ウールと、水と、を含む均一に混合されたスラリーから作製され、硬化され、剛性化され、多孔化されたベースマットと、
前記マットの一方の面に、残部の結合剤がコーテイングされて形成され、単位厚さ当たりの結合剤の濃度が、単位厚さ当たりの前記マット内の結合剤の濃度より大きい結合剤高濃度ゾーンと、
を備えることを特徴とする不均一な結合剤組成を有する天井タイル。
【請求項２】
前記天井タイルの全固形成分の重量を１００重量％としたときに、前記結合剤が、１０重量％未満のラテックス及び５重量％未満のスターチを含むことを特徴とする請求項１に記載の不均一な結合剤組成を有する天井タイル。
【請求項３】
前記結合剤高濃度ゾーンを形成するために前記マット上にコーティングされる結合剤が、前記マットを作製するために前記スラリー内に混合される結合剤と同じ結合剤であることを特徴とする請求項１に記載の不均一な結合剤組成を有する天井タイル。
【請求項４】
前記結合剤高濃度ゾーンの形成に使用される結合剤が、ラテックスであることを特徴とする請求項１に記載の不均一な結合剤組成を有する天井タイル。
【請求項５】
前記結合剤高濃度ゾーンの形成に使用される結合剤が、高Ｔｇ結合剤タイプ・ラテックスであることを特徴とする請求項４に記載の不均一な結合剤組成を有する天井タイル。
【請求項６】
前記天井タイルは、１／２インチ乃至３／４インチの公称厚さであることを特徴とする請求項１に記載の不均一な結合剤組成を有する天井タイル。
【請求項７】
全固形成分の重量を１００重量％としたときに、７５乃至９５重量％のミネラル・ウール及び５乃至１２重量％の結合剤を含むミネラル・ウール・ベースの天井タイルを作製する方法であって、
結合剤の全重量の３／４乃至４／５の結合剤と、前記ミネラル・ウールと、水と、を含む成分を均一に混合してスラリーを作製するステップと、
前記スラリーからマットを作製するステップと、
前記結合剤を硬化させ、前記ミネラル・ウールを剛性化させて前記マットを多孔性とするステップと、
前記マットの一方の面に、結合剤の残部をコーティングし、前記マット表面の硬度より表面の硬度が大きい結合剤高濃度ゾーンを形成するステップと、
を有することを特徴とする不均一な結合剤組成を有する天井タイルの作製方法。
【請求項８】
前記マットの、結合剤によるコーテイングは、結合剤を前記マット上に噴霧することによってなされることを特徴とする請求項７に記載の不均一な結合剤組成を有する天井タイルの作製方法。
【請求項９】
前記マットの、結合剤によるコーティングは、結合剤を前記マット上にロールコーティングすることによってなされることを特徴とする請求項７に記載の不均一な結合剤組成を有する天井タイルの作製方法。
【請求項１０】
前記タイルの全固形成分の重量を１００重量％としたときに、前記結合剤が、１０重量％未満のラテックス及び５重量％未満のスターチを含むことを特徴とする請求項７に記載の不均一な結合剤組成を有する天井タイルの作製方法。
【請求項１１】
前記結合剤高濃度ゾーンを形成するために前記マット上にコーティングされる結合剤が、前記マットを形成するために前記スラリー内に混合される結合剤と同じで結合剤あることを特徴とする請求項７に記載の不均一な結合剤組成を有する天井タイルの作製方法。
【請求項１２】
前記結合剤高濃度ゾーンの形成に使用される結合剤が、ラテックス結合剤であることを特徴とする請求項７に記載の不均一な結合剤組成を有する天井タイルの作製方法。
【請求項１３】
前記結合剤高濃度ゾーンを形成するために使用される結合剤が、高Ｔｇ結合剤タイプ・ラテックスであることを特徴とする請求項１２に記載の不均一な結合剤組成を有する天井タイルの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不均一な結合剤組成を有する天井タイル及びその作製方法に係り、より具体的には、タイルの厚さを通じたラテックス結合剤の戦略的な不均一分散によって、耐久性を改良し、かつ製造コストを低減することができる不均一な結合剤組成を有する天井タイル及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天井タイルは、水系スラリーからタイルまたはボードを製作するためのフェルト化プロセスを用いてしばしば製造される。スラリーには、通常、タイル本体を構成する全原材料の均質な混合物が含まれる。フェルト化されたスラリー材料層が押圧されてマットにされ、乾燥されてボードを形成する。いくつかのタイルは、完全に乾燥する前にエンボスまたはパターン加工されたボードから作製されるが、他のものは、最初に乾燥されたボードから作製され、次いで、所望の厚さおよび平滑な仕上げとするために研磨される。通常、原材料は、ボードが乾燥されたとき他の材料を一緒に保持するために働くラテックスまたはスターチ、または二者の組合せなどの結合剤を含む。
【０００３】
通常、結合剤はボードの全重量に占める割合は小さいが、それに見合わず材料コストに占める割合は大きい。結合剤含有量は、ボードの強度および表面硬度に影響を与える。十分な表面硬度を有し、それゆえ許容可能な耐久性を得るために、従来、スラリー混合物中の結合剤含有量は一定レベルに維持されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、優れた表面硬度および耐久性を付与しつつ、使用する結合剤の量を削減し、製造コストを低減させた天井タイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決するための本発明の不均一な結合剤組成を有する天井タイルは、全固形成分の重量を１００重量％としたときに、７５乃至９５重量％のミネラル・ウール及び５乃至１２重量％の結合剤を含むミネラル・ウール・ベースの天井タイルであって、
結合剤の全使用重量の３／４乃至４／５の結合剤と、ミネラル・ウールと、水と、を含む均一に混合されたスラリーから作製され、硬化され、剛性化され、多孔化されたベースマットと、マットの一方の面に、残部の結合剤がコーテイングされて形成され、単位厚さ当たりの結合剤の濃度が、単位厚さ当たりのマット内の結合剤の濃度より大きい結合剤高濃度ゾーンと、を備えることを特徴とする。
【０００６】
また本発明は、天井タイルの全固形成分の重量を１００重量％としたときに、結合剤が、１０重量％未満のラテックス及び５重量％未満のスターチを含むことを特徴とする。
また本発明は、結合剤高濃度ゾーンを形成するためにマット上にコーティングされる結合剤が、マットを作製するためにスラリー内に混合される結合剤材料と同じ結合剤であることを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、結合剤高濃度ゾーンの形成に使用される結合剤が、ラテックスであることを特徴とする。
また本発明は、結合剤高濃度ゾーンの形成に使用される結合剤が、高Ｔｇ結合剤タイプ・ラテックスであることを特徴とする。
また本発明の不均一な結合剤組成を有する天井タイルは、１／２インチ乃至３／４インチの公称厚さであることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の不均一な結合剤組成を有する天井タイルの作製方法は、全固形成分の重量を１００重量％としたときに、７５乃至９５重量％のミネラル・ウール及び５乃至１２重量％の結合剤を含むミネラル・ウール・ベースの天井タイルを作製する方法であって、
結合剤の全重量の３／４乃至４／５に結合剤と、ミネラル・ウールと、水と、を含む成分を均一に混合してスラリーを作製するステップと、スラリーからマットを作製するステップと、結合剤を硬化させ、ミネラル・ウールを剛性化させてマットを多孔性とするステップと、マットの一方の面に、結合剤の残部をコーティングし、マット表面の硬度より表面の硬度が大きい結合剤高濃度ゾーンを形成するステップと、を有することを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、結合剤によるコーティングは、結合剤をマット上に噴霧することによってなされたことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、結合剤によるコーティングは、結合剤をマット上にロールコーティングすることによってなされたことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、結合剤材料が、タイルの厚さ方向にわたって不均一な分散を有し、タイルの仕上げ面近傍、または目に見える面の近傍で比較的高濃度な天井タイル構造を提供する。ここに開示された結合剤の分散は、十分な、またはさらに優れた表面硬度および耐久性ならびに改善されたノイズ吸収能力をタイルに付与しつつ、製造コストを低減させることができる。本発明のタイルは、スラリー材料または材料の混合物内での結合剤含有量を従来の標準的な配合（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ）未満に減少させることによって作製可能であり、マットまたはタイル・ボードを少なくとも予備形成した後、タイルの将来見える面に関連するマットの側面に、補足的な水系ラテックス結合剤の層を含む。塗布される結合剤は、タイル・ボードを構成する他の材料を固定またはセメント固定するためにスラリー調製に用いられるのと同じ材料であることが好ましい。タイルの見える側での結合剤高濃度ゾーンにより、結合剤の総含有量を低減することが可能となり、最終仕上げのコーティングまたは塗装（ｐａｉｎｔ）の必要性を低減し、かつ音吸収を増加しながら、この側での製品の硬度および強度を増加させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の不均一な結合剤組成を有する天井タイルは、スラリーのラテックス含有量を、従来の配合によるラテックス含有量よりも低減することが可能なので、タイルの製造コストを削減することができる。また、本発明は、タイルの部屋側の面の有効表面硬度を従来製品よりも高くすることができるので、従来の天井タイルのより高い耐久性が得られる。
【００１３】
本発明の天井タイルは、部屋側の面が天然のミネラル・ウールの色よりも白に近い色を有するので、従来タイルより少ないペイント量で同じまたは改善された白さを達成することができる。この効果によって、ミネラル・ウールのオフ・ホワイトの色を隠すために、タイル・マットまたはボードの面上に必要とされる塗料の量を削減することができる。
【００１４】
また、本発明の天井タイルは音吸収を改善した。この現象は、マットが多孔化され、かつ部屋側の面の塗料の量が削減された結果、多孔面の正味の遮蔽が少なくなり、より大きな音吸収が得られたものであると考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、伝統的な水フェルト化プロセスで部分的に作製されている、ミネラル・ウール・ベースの天井タイルを備える。本発明の文脈では、スラリーの固形分は、通常およそ９０％のミネラル・ウールを含み、かつ固形分の残部は主に、ラテックスまたはラテックスおよびスターチの形態での結合剤を含む。同時に、スラリー内の固形分は、スラリーの総重量の約５％、すなわち５％の濃度である。ラテックスは公知であり、結合剤として広く商業的に使用されている。通常、ラテックスは、水乳濁液（ｗａｔｅｒ  ｅｍｕｌｓｉｏｎ）として分配され、水が抜けるときに固形分に融合される。スラリー用のさまざまな配合（ｆｏｒｍｕ  ｌａｔｉｏｎｓ）が、望みまたは必要に応じて使用されることができる。一般に、以下の表は、全固形分の重量パーセントによるスラリー構成成分の概算での範囲を示している。
【００１６】
ミネラル・ウール        ７５〜９５％
パーライト              ０〜１５％
セルロース繊維          ０〜１０％
結合剤（スターチ）      ０〜５％
結合剤（ラテックス）    ０〜１０％
結合剤（全体）          ５〜１２％
【００１７】
フェルト化プロセスでは、スラリーが移動スクリーン上に被着され、かつ通常、重力、圧力ロール、真空および熱によって乾燥される。スラリー内の固形物はほぼ均一に混合および分配され、一般的にマットがスクリーン上に形成されて徐々に乾燥されるとき、この状態で残るまたは残るように意図されている。好ましくは、スラリー内で使用されるラテックスは、たとえばマットを高温の空気（たとえば約３５０°Ｆ）にさらすことおよび／または赤外線加熱により比較的高温で硬化される高Ｔｇ結合剤材料である。低Ｔｇ結合剤は、それが芯材に十分な強度および硬度を提供するところでは使用されてもよい。
【００１８】
本発明は、それにおいてマットの厚さにわたる結合剤の分散が、天井タイルの面にまたは最終的に部屋側に隣接して結合剤の濃度が高くなるように修正されるプロセスおよび物品を含む。本発明を実施することにより、天井タイルの結合剤総量、ひいてはその製造コストを低減しながらも天井タイルの耐久性、そのノイズ低減係数（ＮＲＣ）およびその仕上げ塗装の必要性をすべて改善することができることがわかった。
【００１９】
ラテックス結合剤高濃度ゾーンでラテックス結合剤の濃度を増加させるには、スプレー、ロールコーティング、フラッドコーティングなどの従来のコーティング技術を用いることができる。コーティングプロセスによって結合剤高濃度ゾーンを形成するときは、スラリー形成されたマットが乾燥および／または硬化される前、その間、またはその後にコーティングされてもよい。マットが部分的または完全に硬化する前に、マットの前側で高濃度ゾーンを形成するためにコーティングされる結合剤材料の自由な移動を減少または防止することができる。高濃度ゾーン内のラテックス結合剤は通常、たとえば、約３５０°Ｆの比較的高温の空気へさらすことによって、その水キャリアから乾燥させることによって硬化される。
【００２０】
スラリー結合剤は、スターチを全体的に備えてもよく、より好ましくは、たとえば、ラテックス含有量の重さとほぼ等しい量で使用される。ラテックス結合剤高濃度ゾーンまたは層には、スラリー内で使用されるのと同じラテックス材料を使用することが好ましいが、必要に応じて異なるものであってもよい。高濃度層は、マットが完全に硬化された後にコーティングされてもよく、マットまたはボードが研磨またはやすりをかけられる場合、このような研磨またはやすりかけの後にコーティングされてもよい。
【００２１】
ラテックス高濃度ゾーンにより、スラリーのラテックス含有量が従来の配合によるラテックス含有量よりも低減可能になることによって、タイルの製造コストを低減させることができる。本発明では、ラテックスの全使用量または正味使用量を従来技術によるこのような製品よりも少なくしつつ、タイルの仕上げ面の有効表面硬度を従来製品よりもずっと高くすることができる。タイル面の有効硬度は、タイル上にコーティングされ硬化された、仕上げ材料または塗装を通して測定される。外面領域の硬度は、絶対値ベースで、または従来製品との比較のいずれかにより増加するが、この硬度増加は、天井タイルの設置中またはその耐用寿命中に扱われるときの天井タイルのより高い耐久性に反映される。
【００２２】
ラテックス高濃度ゾーンは、マットの残りの部分よりも、たとえば、単位厚さ当たりのグラム・ベースで、実質的により高濃度化される。一例として、スラリーに担持されるラテックス結合剤含有量が、厚さにわたって分散されるマットの重量の約４または５％である場合、マット本体上部にコーティングされた高濃度ゾーンは、マットの全重量の約１％であり得る。換言すると、この例では、コーティングプロセスによってラテックス結合剤高濃度ゾーンが展開されるとき、仕上げられたタイルのラテックス結合剤含有量の約１／４から１／５がマットの片側に存在する。通常、フェルト化されたマットの上面が、補足的なラテックス結合剤高濃度ゾーンで形成された面となる。その理由は、従来のフェルト化または処理では、マットの上面が最もアクセスしやすい面であるからである。ラテックス結合剤高濃度ゾーンは、マット生産ライン上でスプレー法やロールコーティングなどによって、マットの上面に容易に展開される。ラテックス高濃度ゾーンが、別個のコーティングプロセスによって形成される場合、使用されるラテックス材料は、上述の通り、マットスラリーの形成において使用されるものと好ましくは同一である。同一のものを使用すれば、付随する仕入れや在庫調べ、その材料を熟知していることを通じての便宜やコスト低減につながる。
【００２３】
ここで検討中のタイプの天井タイルは通常、真っ白になるように被覆または塗装される。この被覆は、通常、短時間で低温硬化するペイント・タイプのラテックスの製剤の下地コーティングおよび仕上げコーティングを含む。本発明は、同じまたは改善された白さを達成しながら、タイルがより少ないペイントで被覆されることを可能にする。この効果は、ラテックス結合剤が、天然のミネラル・ウールの色よりも白に近い色を有する本発明の原理の下で作製されたマットの外部表面の高濃度ゾーン内に存在する高濃度のラテックス結合剤の結果として生じる。ミネラル・ウールのかなりのオフ・ホワイトの色を隠すために乾燥されたタイル・マットまたはボードの面上に必要とされる塗装が低減される。
【００２４】
また、本発明に従って作製された天井タイルは音吸収を改善することができることがわかった。なお、音吸収は、ノイズ低減係数（ＮＲＣ）として技術的に呼ばれることがある。この現象は、明らかにマットの多孔面の正味の遮蔽が少なくなり、したがってより大きな音吸収を促進する、より少ない塗装または被覆の結果であると考えられる。
【００２５】
以下の表は、コントロールによって特定される従来技術のタイルの固形分の配合例、およびトライアルによって特定される本発明のタイルの配合例を示している。
【００２６】
【表１】
【００２７】
配合／構成（コントロール）および（トライアル）の両方のタイルが、試験されて、以下の結果となった。
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
トライアル１、トライアル２などは、本発明の配合／構成の別個のサンプルである。
本発明によって作製されたタイル（トライアル）が、下地コートおよび／または仕上げコートのさまざまな量で仕上げ材料（ラテックス・ベースの塗装）でコーティングされた。塗装グレード・ラテックスは、機械的強度および耐磨耗性に基づいて、結合剤タイプ・ラテックス材料から容易に識別可能である。
【００３１】
上記の表に記録された値の研究は、本発明による、マットの面上にラテックス高濃度ゾーンを有するが、全体的なラテックス含有量は少なく製造された天井タイルが、従来の配合（コントロール）を有するタイルよりも白くなることができ、より大きなノイズ低減が可能であり、より耐久性が高いことを表している。
【００３２】
ハンター・ゲージ（ハンターＧ  Ｈｒｄｎ＝ｓ値の供給源）は、壁ボードなどの材料の表面硬度を測定するために商業的に使用されるデバイスである。一般に、ハンター・ゲージ読取値が高いほど、製品の表面は硬く、その耐久性は大きくなる。
【００３３】
値Ｌ、ａ、ｂは、表面の色を評価するための色空間法に対する参照符号であり、純白には１００の値が割り当てられ、ａ、ｂの値の絶対値が小さいほど、白から原色へと逸脱しない。ＮＲＣについては記録された数が大きいほど、ボードは音をより多く吸収することが可能である。
【００３４】
本明細書で開示されたものの他に、天井タイル・マット内にラテックス高濃度ゾーンを形成するために他の方法を開発することができる。たとえば、当該マットの形成前に、当該ラテックスを故意に沈殿させることによって、または高いラテックス含有量をスクリーンに被着させることによって、このような高濃度ゾーンがスクリーンに隣接してフェルト化プロセスで展開されることができることが考えられる。通常、本発明に従って作製されるタイルは、約１／２から約７／８インチの間のキャリパーを有し、かつ比較的有孔の内部を有する。
【００３５】
本開示が、一例であり、そのさまざまな変更が、本開示に含まれる教示の正当な範囲から逸脱することなく、詳細を追加、修正または除去することによって行われてもよいことは、明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲が必然的に限定される範囲を除けば、本開示の特定の詳細に限定されない。