(57)【要約】  ８〜２５重量％のミネラルウールと、９〜１５重量％のデンプン結合剤と、９〜１５重量％のセルロース繊維と、を含む吸音タイルであって、好ましくは、セルロース繊維が、新聞用紙及び４０〜６５重量％のパーライトであり、デンプンとセルロース繊維の重量比が、０．６〜１．３：１である、吸音タイル、ならびに本吸音タイルの作製方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
８〜２５重量％のミネラルウールと、
９〜１５重量％のデンプン結合剤と、
９〜１５重量％のセルロース繊維と、
４０〜６５重量％のパーライトと、を含む吸音タイルであって、
前記デンプンと前記セルロース繊維の重量比が、０．６〜１．３：１である、吸音タイル。
【請求項２】
前記吸音タイルが、
ガラスビーズと、
粘土と、
バーミキュライトと、
セッコウと、
炭酸カルシウムと、
炭酸マグネシウムと、
亜鉛ピリチオンと、を有さない、請求項１に記載の吸音タイル。
【請求項３】
前記セルロース繊維が新聞用紙を含み、前記セルロース繊維の０％が、パルプ及び紙加工廃棄物から得られた製紙スラッジによって供給される、請求項１に記載の吸音タイル。
【請求項４】
前記吸音タイルが、
ガラスビーズと、
粘土と、
バーミキュライトと、
セッコウと、
炭酸カルシウムと、
炭酸マグネシウムと、
亜鉛ピリチオンと、
パーライト及びミネラルウール以外の無機材料と、を有さず、
前記セルロース繊維の０％が、パルプ及び紙加工廃棄物から得られた製紙スラッジによって供給される、請求項１に記載の吸音タイル。
【請求項５】
前記デンプン：セルロース繊維の重量比が、０．７〜０．９：１．０であり、前記セルロース繊維が新聞用紙を含む、請求項１に記載の吸音タイル。
【請求項６】
前記吸音タイルが、
８．０〜２０．０重量％のミネラルウールと、
９．５〜１３．０重量％のデンプン結合剤と、
１０．０〜１４．５重量％のセルロース繊維と、
４５．０〜６５．０重量％のパーライトと、を含み、
前記デンプン：セルロース繊維の重量比が、０．７〜１．１：１．０である、請求項１に記載の吸音タイル。
【請求項７】
前記吸音タイルが、
１５．０〜２０．０重量％のミネラルウールと、
９．５〜１０．５重量％のデンプン結合剤と、
１２．０〜１４．０重量％のセルロース繊維であって、前記セルロース繊維が新聞用紙である、セルロース繊維と、
５５．０〜６５．０重量％のパーライトと、を含み、
前記デンプン：セルロース繊維の重量比が、０．７〜０．９：１．０である、請求項１に記載の吸音タイル。
【請求項８】
前記吸音タイルが、約４／８インチ〜約１インチの厚さである、請求項１に記載の吸音タイル。
【請求項９】
水フェルト化プロセスにおける吸音タイルの製造方法であって、
水と、無水ベースで、
８〜２５重量％のミネラルウールと、
９〜１５重量％のデンプン結合剤と、
９〜１５重量％のセルロース繊維と、
４０〜６５重量％のパーライトと、を含む成分と、を含む水性スラリーを混合することであって、
前記デンプンと前記セルロース繊維の重量比が、０．６〜１．３：１．０である、混合することと、
前記スラリーを移動する小孔のある支持ワイヤ上に連続して流して、ケーキを形成することと、
前記ケーキが２０秒未満のドレイン時間を有するように、前記ケーキを脱水して、ベースマットを形成することと、
前記ベースマットを乾燥させて、前記吸音タイルを生産することと、を含む、方法。
【請求項１０】
前記吸音タイルが、
ガラスビーズと、
粘土と、
バーミキュライトと、
セッコウと、
炭酸カルシウムと、
炭酸マグネシウムと、
亜鉛ピリチオンと、
パーライト及びミネラルウール以外の無機材料と、を有さず、
前記セルロース繊維の０％が、パルプ及び紙加工廃棄物から得られた製紙スラッジによって供給される、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新聞用紙（「新聞」としても既知）などのセルロース繊維、及び先行技術の天井タイルよりも少ない切断力を必要とする滑らかな切断をもたらす、硬質なコアを備えた天井タイルを調製するための特定の重量比率のデンプンなどの結合剤を含む、建築用の材料、特に天井パネル組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミネラルウール及び軽量アグリゲートの希薄水性分散体の水フェルト化は、吸音天井タイルを製造するための周知の商業的方法である。本方法においては、例えば、ミネラルウール、パーライト、デンプンまたはラテックスなどの結合剤、無機材料及びセルロース繊維などの構成成分材料の水性スラリーを、脱水または水切りのために、フォードリニエまたはオリバーマット形成機などの移動する小孔のある支持ワイヤ上に沈着させる。スラリーは、最初に重力で、続いて真空吸引で脱水し、ベースマットを形成してよい。次に、ウェットベースマットを所望の厚さまでロールの間でプレスし、余計な水を除去する。次に、乾燥した材料を所望の寸法に切断する前に、プレスしたベースマットをオーブンで乾燥させる。切断した材料の表面にサンドペーパーをかけ、上部及び底部をコーティングし、天井タイル及びパネルを生産することができる。
【０００３】
つり下げ天井に使用される天井タイルは、吸音能力、比較的低密度、耐延焼性及び所望により耐火性、ならびに垂れ下り抵抗を含む一定の性能特性を有するべきである。これらの基準を満たす他に、原材料が比較的安価に手に入り、加工が簡単である必要がある。これらの特性は、複合材料の場合であっても、実現困難であり得る。更に、他の採算が取れる材料と両立し、現実的な費用で利用でき、望ましくない特性を持ち込まない、これらの望ましい特徴のうち１つ以上に寄与することができる利用可能なリサイクル材料の領域は、限られている。３つの不可欠な特性を実現するだけでなく、既存の製造装置及び方法に適合する配合物を見つけることが重要である。
【０００４】
ミネラルウール吸音タイルは、非常に多孔質で、良好な吸音性をもたらす。米国特許第３，４９８，４０４号、同第５，０１３，４０５号、同第５，０４７，１２０号及び同第５，５５８，７１０号に、吸音特性を向上するため、及び軽量吸音タイル及びパネルを提供するために、ミネラル充填剤を組成物に組み入れてよいことが開示されている。
【０００５】
吸音タイル組成物としては、軽量アグリゲート、典型的には発泡パーライトが挙げられる。使用可能なスラリーを形成するために、発泡パーライトの使用には高レベルの水を必要とし得るが、高密度パーライトの使用により本問題を緩和することができる。ＰａｌｍらのＵＳ８，３９３，２３３では、パーライトの代わりに発泡ガラスビーズ用いることについて開示している。耐火性試験中に粘土が焼結するため、粘土などの無機材料を、耐火性（ＡＳＴＭ試験法Ｅ１１９で定義される）を付与するために天井タイルに使用してよい。種々の市販の粘度、例えばカオリン及びベントナイトなどが、天井タイル製造にて使用可能である。セッコウは、凝集剤としてもまた作用するため、有用な無機材料である。炭酸カルシウムは、安価であり、最終製品に硬度を付与できるため、別の有用な無機材料である。
【０００６】
ミネラルウール系吸音天井タイル組成物は、結合剤を含有しなければならない。デンプンは通常、ミネラルウール系天井タイル中で結合剤として使用される。米国特許第５，９１１，８１８号及び同第５，９６４，９３４号は、組成物の１５重量％がデンプンであってよいが、約６または７重量％が通常使用されることを示唆する。
【０００７】
Ｅｎｇｌｅｒｔらの米国特許第６，８５５，７５３号は、従来のデンプン結合剤を、例えばポリアミンエピクロロヒドリン樹脂などの湿潤強度向上樹脂で置換した吸音タイル組成物について開示している。これは、従来の水フェルト化プロセス及び装置を使用して、天井タイル及びパネルを製造することができる。ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂結合剤を備えた組成物は、従来のデンプン結合剤を含有する類似組成物と比較して著しく速く乾燥できる。
【０００８】
Ｃａｒｂｏらの米国特許第７，０５６，５８２号は、吸音パネル製造用のスラリーの組成物が、１つ以上の充填剤、１つ以上の結合剤、水及び亜鉛ピリチオンを含むことについて開示している。充填剤及び／または結合剤のうち少なくとも１つは、吸音パネルの乾燥重量を基準として、少なくとも１％の量の微生物栄養素を含む。本発明の別の実施形態においては、吸音パネルは、複数の反対面を有し、少なくも１／８インチの厚さであるコアを含む。コアは、充填剤、結合剤、及び水のスラリーの乾燥生成物を含む。亜鉛ピリチオンは、少なくとも１つのコア及びコアの少なくとも１つの表面に塗布されたコーティングに存在する。
【０００９】
Ｓｏｎｇらの米国特許第８，０５７，９１５号は、硫酸カルシウム二水和物結晶及びマトリックス全体にわたって分散する発泡パーライトのマトリックスを含む吸音製品について開示している。発泡パーライトは、７００ミクロン以上の粒径を有する少なくとも１０％のパーライトを有する粒子寸法の分布を有し、発泡パーライトの硫酸カルシウム二水和物に対する量は、硫酸カルシウム二水和物の乾燥重量を基準として、約３５重量％〜約７５重量％である。分散剤及び約１／４インチ〜約１インチの粒子長を有するガラス繊維が、セッコウマトリックス全体にわたって分散される。
【００１０】
Ｂａｉｇの米国特許第８，１３３，３５４号は、吸音タイルの作製に好適な組成物及び方法について開示している。組成物の特定の実施形態は、パーライト；硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、粘土及びこれらの混合物からなる群から選択される無機材料；デンプン、デンプン及びセルロース繊維の組み合わせ、ラテックス、クラフトペーパーゲルならびにこれらの混合物からなる群から選択される結合剤；所望によりミネラルウール；所望によりセッコウ；ならびにセルロース繊維を含み、セルロース繊維の少なくとも一部及び無機材料の少なくとも一部は、パルプ、ならびにセルロース繊維、粘土及び炭酸カルシウムを含む紙加工廃棄物である。この方法の特定の実施形態は、水性スラリーを形成することと、スラリーを移動する小孔のあるワイヤ上に連続して流して、ケーキを形成することと、ケーキを脱水して、ベースマットを形成することと、ベースマットを乾燥させることと、を含む。
【００１１】
Ｐａｌｍらの米国特許第８，３８３，２３３号は、重量基準で、約１／２のミネラルウール、約１／８に限定されたデンプン結合剤、約１／８に限定された新聞用紙、及び約１／４の発泡ガラスビーズを含む、つり下げ天井タイル用の水フェルト化ベースマットについて開示している。
【００１２】
本発明の組成物及び方法における天井タイル用セルロース繊維は、リサイクルされた新聞用紙から得られる。典型的には、ハンマーミルしたか及び／またはハイドロパルプ化（ｈｙｄｒｏｐｕｌｐｅｄ）したかのどちらかのリサイクルされた新聞用紙を、セルロース繊維として用いる。
【発明の概要】
【００１３】
本発明は、湿潤条件下にて、より小さい切断力で切断しやすい、従来のウェットフェルト化天井タイルより硬質なコア、及び従来の繊維板系ウェットフェルト化マットタイルと比較して向上した最終カットタイルの外観をもたらす、ウェットフェルト化天井タイル用の、新聞用紙の形態でのデンプン結合剤とセルロース繊維との良好な重量比の発見に関する。
【００１４】
この配合物は、既存の水フェルト化プロセスでの使用に好適であり、このような方法でのエネルギー及び材料の使用効率を上げる可能性を持っている。タイルは、ウェットフェルト化配合物を使用した従来の配合物から作製されたタイルより低い含有量の新聞用紙などのセルロース繊維及び、より高い含有量のデンプン結合剤から調製することができることが発見された。適切な比率で選択された構成成分を使用した、ミネラルウール及び発泡パーライトなどの充填剤材料は、満足な吸音性、ならびに湿潤強さ及び乾燥強さ、硬度、剛性、ならびに垂れ下り抵抗を含む好適な機械特性を実現する。更に、こうした特徴は、比較的低密度の約１０〜１７ポンド／立方フィート、最も好ましくは約１０〜１３ポンド／立方フィートを有するベースマットで実現できる。
【００１５】
本発明は、
８．０〜２５．０重量％、好ましくは８．０〜２０．０重量％、より好ましくは１５．０〜２０．０重量％のミネラルウールと、
９．０〜１５．０重量％、好ましくは９．５〜１３．０重量％、より好ましくは９．５〜１０．５重量％のデンプン結合剤と、
９．０〜１５．０重量％、好ましくは１０．０〜１４．５重量％、より好ましくは１２．０〜１４．０重量％のセルロース繊維であって、好ましくはセルロース繊維が新聞用紙であるセルロース繊維と、
４０〜６５重量％、好ましくは４５．０〜６５．０重量％、より好ましくは５５．０〜６５．０重量％のパーライトと、を含む吸音タイルであって、
デンプンとセルロース繊維の重量比が、０．６〜１．３：１．０、好ましくは０．７〜１．０：１．０、より好ましくは０．７〜０．９：１．０、最も好ましくは０．７〜０．８：１．０である、吸音タイルを提供する。
【００１６】
本発明は、水フェルト化プロセスにおける吸音タイルの製造方法であって、
水と、無水ベースで、
８．０〜２５．０重量％、好ましくは８．０〜２０．０重量％、より好ましくは１５．０〜２０．０重量％のミネラルウールと、
９．０〜１５．０重量％、好ましくは９．５〜１３．０重量％、より好ましくは９．５〜１０．５重量％のデンプン結合剤と、
９．０〜１５．０重量％、好ましくは１０．０〜１４．５重量％、より好ましくは１２．０〜１４．０重量％のセルロース繊維であって、好ましくは、これらの３つの範囲のいずれかのセルロース繊維が新聞用紙である、セルロース繊維と、
４０．０〜６５．０重量％、好ましくは４５．０〜６５．０重量％、より好ましくは５５．０〜６５．０重量％のパーライトと、を含む成分と、を含む水性スラリーを混合することであって、
デンプンとセルロース繊維の重量比が、０．６〜１．３：１．０、好ましくは０．７〜１．０：１．０、より好ましくは０．７〜０．９：１．０、最も好ましくは０．７〜０．８：１．０である、混合することと、
スラリーを移動する小孔のある支持ワイヤ上に連続して流して、ケーキを形成することと、
ケーキを脱水して、ベースマットを形成することと、
ベースマットを乾燥させて、吸音タイルを生産することと、を含む、方法を提供する。
【００１７】
この方法では、組成物の水性スラリーは、移動する小孔のある支持ワイヤ上を流れ、そこで最初に重力により、続いて真空により脱水したケーキを形成する。次に、脱水したケーキを選択された厚さまでプレスし、ベースマットを形成する。プレスするステップで、ベースマットを更に脱水する。次に、ベースマットを、ベースマット内の水分を５重量％未満、好ましくは１重量％未満まで減少させる乾燥窯内に通す。
【００１８】
本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法の吸音タイル及びスラリーは、好ましくは約４／８インチ〜約１インチの厚さ、より好ましくは約５／８インチ〜約７／８インチの厚さである。
【００１９】
本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法の吸音タイル及びスラリーは、好ましくは、以下の成分であるガラスビーズ、粘土、バーミキュライト、セッコウ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、及び亜鉛ピリチオンのいずれか１つ以上を有さない。最も好ましくは、本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法の吸音タイル及びスラリーは、以下の成分であるガラスビーズ、粘土、バーミキュライト、セッコウ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、及び亜鉛ピリチオンの全てを有さない。
【００２０】
本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法における吸音タイル及びスラリーは、無水ベースで、好ましくはパーライト及びミネラルウール以外の無機材料を有さない。この除外は、無水ベースである。したがって、この除外は、水を除外しない。
【００２１】
Ｂａｉｇの米国特許第８，１３３，３５４号では、パルプならびにそのセルロース繊維中にセルロース繊維、粘土及び炭酸カルシウムを含む紙加工廃棄物を用いる。対照的に、本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法における吸音タイル及びスラリーは、好ましくはパルプ及び紙加工廃棄物から得られた製紙スラッジによって供給されるセルロース繊維の０％を有する。
【００２２】
本明細書の目的において、新聞用紙（「新聞」としても既知）は、個々の繊維及び繊維束を得るためにハイドロパルプ化された水と混合した新聞用紙繊維の希釈混合物（好ましくは１〜５％、典型的には約２．５％、重量パーセント固形分）として定義される。
【００２３】
本出願の目的において、全てのパーセントは、特に指示がない限り、重量パーセントである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の吸音天井タイルを示す。
【図２】本発明の吸音タイルの作製方法を実行するための水フェルト化ラインを概略的に示す。
【図３】実施例１のデンプン／新聞用紙比率データに対する９０°Ｆ／９０％相対湿度（ＲＨ）での切断性評点のプロットを示す。
【図３．１】切断性評点「１」を有するサンプルを示す。
【図３．２】切断性評点「２」を有するサンプルを示す。
【図３．３】切断性評点「３」を有するサンプルを示す。
【図３．４】切断性評点「４」を有するサンプルを示す。
【図３．５】切断性評点「５」を有するサンプルを示す。
【図４】実施例１の新聞用紙の割合データに対する９０°Ｆ／９０％相対湿度での切断力のプロットを示す。
【図５】実施例１の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１９．５％の新聞用紙、７．５％のデンプンを有する組成物１の第１のボードの写真を示す。
【図６】実施例１の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１９．５％の新聞用紙、７．５％のデンプンを有する組成物１の第２のボードの写真を示す。
【図７】実施例１の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１０．０％の新聞用紙、１０．０％のデンプンを有する組成物６の第１のボードの写真を示す。
【図８】実施例１の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１０．０％の新聞用紙、１０．０％のデンプンを有する組成物６の第２のボードの写真を示す。
【図９】実施例１の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１０．０％の新聞用紙、１２．５％のデンプンを有する組成物１０の第１のボードの写真を示す。
【図１０】実施例１の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１０．０％の新聞用紙、１２．５％のデンプンを有する組成物１０の第２のボードの写真を示す。
【図１１】実施例２のデンプン／新聞用紙比率データに対する７０°Ｆ／５０％ＲＨの切断性評点のプロットを示す。
【図１２】実施例２のデンプンの割合データに対する７０°Ｆ／５０％ＲＨの切断力（ｌｂ−ｆ）のプロットを示す。
【図１３】実施例２のデンプン／新聞用紙比率データに対する９０°Ｆ／９０％ＲＨの切断性評点のプロットを示す。
【図１４】実施例２の新聞用紙の割合データの関数として９０°Ｆ／９０％ＲＨの切断力（ｌｂ−ｆ）のプロットを示す。
【図１５】実施例２の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１９．５％の新聞用紙、７．５％のデンプンを有する対照ボードの写真を示す。
【図１６】実施例２の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙、１０．０％のデンプンを有するトライアルボード５の写真を示す。
【図１７】実施例２の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１８．０％の新聞用紙、８．０％のデンプンを有する（第２の対照ボードである）トライアルボード１の写真を示す。
【図１８】実施例２の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙、１０．０％のデンプンを有するトライアルボード５の写真を示す。
【図１９】実施例３の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、２０．０％の新聞用紙、８．０％のデンプンを有する対照ボードの写真を示す。
【図２０】実施例３の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１５．０％の新聞用紙、９．０％のデンプンを有するトライアルボード１の写真を示す。
【図２１】実施例３の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙、１０．０％のデンプンを有するトライアルボード２の写真を示す。
【図２２】実施例３の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、２０．０％の新聞用紙、８．０％のデンプンを有する対照ボードの写真を示す。
【図２３】実施例３の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１５．０％の新聞用紙、９．０％のデンプンを有するトライアルボード１の写真を示す。
【図２４】実施例３の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙、１０．０％のデンプンを有するトライアルボード２の写真を示す。
【図２５】実施例４の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、２０．０％の新聞用紙／８．０％のデンプンを有する第１の生産ライン対照ボードの写真を示す。
【図２６】実施例４の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙／１０．０％のデンプンを有する第１の生産ライントライアル１ボードの写真を示す。
【図２７】実施例４の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、２０．０％の新聞用紙／８．０％のデンプンを有する第１の生産ライン対照ボードの写真を示す。
【図２８】実施例４の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙／１０．０％のデンプンを有する第１の生産ライントライアル１ボードの写真を示す。
【図２９】実施例４の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、２０．０％の新聞用紙／８．０％のデンプンを有する第２の生産ライン対照ボードの写真を示す。
【図３０】実施例４の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１５．０％の新聞用紙／９．０％のデンプンを有する第２の生産ライントライアル１ボードの写真を示す。
【図３１】実施例４の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙／１０．０％のデンプンを有する第２の生産ライントライアル２ボードの写真を示す。
【図３２】実施例４の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、２０．０％の新聞用紙／８．０％のデンプンを有する第２の生産ライン対照ボードの写真を示す。
【図３３】実施例４の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１５．０％の新聞用紙／９．０％のデンプンを有する第２の生産ライントライアル１ボードの写真を示す。
【図３４】実施例４の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙／１０．０％のデンプンを有する第２の生産ライントライアル２ボードの写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の吸音天井タイル１０を示す。
【００２６】
天井タイルまたはパネルは、つり下げ天井の作製に一般に使用される。タイルは、長方形格子状に敷設され、典型的には、２フィート×２フィート及び２フィート×４フィート、またはこれらの寸法のメートル法換算値の公称面寸法を有する。当該技術分野において既知の一般的な従来のウェットフェルト化プロセスを使用して、本発明に従うタイルベースマットを生産する。このような方法において、ベースマット成分を移動ワイヤ上に沈着される水スラリー中で混合し、ある規定の厚さでマット材料の層を形成する。材料層を重力脱水し、その後、真空及びプレスをかけて、余計な含水量を排出することができる。このような真空及びプレスをかけるステップは、繰り返されてよい。この機械的脱水の後、材料をドライヤーに運ぶことができ、そこで残存する水をマットから蒸発させ、マット配合物中の結合剤は、所望により固化または硬化する。
【００２７】
本発明は、許容できる材料特性及び性能特性に加えて、切断の容易さ及び最終タイルの外観などの向上した加工特性を備えた天井タイルベースマットを生産する、デンプン結合剤及び新聞用紙の形態をしたセルロース材料の組み合わせ、ならびにデンプンと新聞用紙の重量比でのそれらの相対比の発見を含む。
【００２８】
本発明は、
８．０〜２５．０重量％、好ましくは８．０〜２０．０重量％、より好ましくは１５．０〜２０．０重量％のミネラルウールと、
９．０〜１５．０重量％、好ましくは９．５〜１３．０重量％、より好ましくは９．５〜１０．５重量％のデンプン結合剤と、
９．０〜１５．０重量％、好ましくは１０．０〜１４．５重量％、より好ましくは１２．０〜１４．０重量％のセルロース繊維であって、好ましくはセルロース繊維が新聞用紙であるセルロース繊維と、
４０．０〜６５．０重量％、好ましくは４５．０〜６５．０重量％、より好ましくは５５．０〜６５．０重量％のパーライトと、を含む吸音タイルであって、
デンプンとセルロース繊維の重量比が、０．６〜１．３：１．０、好ましくは０．７〜１．０：１．０、より好ましくは０．７〜０．９：１．０、最も好ましくは０．７〜０．８：１．０である、吸音タイルを提供する。
【００２９】
本発明は、水フェルト化プロセスにおける吸音タイルの製造方法であって、
水と、無水ベースで、
８．０〜２５．０重量％、好ましくは８．０〜２０．０重量％、より好ましくは１５．０〜２０．０重量％のミネラルウールと、
９．０〜１５．０重量％、好ましくは９．５〜１３．０重量％、より好ましくは９．５〜１０．５重量％のデンプン結合剤と、
９．０〜１５．０重量％、好ましくは１０．０〜１４．５重量％、より好ましくは１２．０〜１４．０重量％のセルロース繊維であって、好ましくは、これらの３つの範囲のいずれかのセルロース繊維が新聞用紙である、セルロース繊維と、
４０．０〜６５．０重量％、好ましくは４５．０〜６５．０重量％、より好ましくは５５．０〜６５．０重量％のパーライトと、を含む成分と、を含む水性スラリーを混合することであって、
デンプンとセルロース繊維の重量比が、０．６〜１．３：１．０、好ましくは０．７〜１．０：１．０、より好ましくは０．７〜０．９：１．０、最も好ましくは０．７〜０．８：１である、混合することと、
スラリーを移動する小孔のある支持ワイヤ上に連続して流して、ケーキを形成することと、
ケーキを脱水して、ベースマットを形成することと、
ベースマットを乾燥させて、吸音タイルを生産することと、を含む、方法を提供する。
【００３０】
図２は、本発明の吸音タイルの作製するための水フェルト化ラインを概略的に示す。図２にて示すように、この方法では、組成物の水性スラリー２２は、撹拌式保持タンク２０から、移動する小孔のある支持ワイヤ３０上を流れ、最初に重力脱水ユニット５０内で重力により、続いて真空脱水ユニット６０内で真空により脱水したケーキ４０を形成する。次に、脱水したケーキ７０を選択された厚さまでプレスユニット８０内でプレスし、ベースマット９０を形成する。プレスするステップで、ベースマット９０を更に脱水する。次に、ベースマット９０を、ベースマット内の水分を５重量％未満、好ましくは１重量％未満まで減少させる乾燥窯１００内に通す。次に、それをブレード１１０で切断し、吸音タイル用のカットシート１２０を形成する。
【００３１】
乾燥後の本明細書に記載される水フェルト化ベースマット吸音タイルは典型的に、この業界での慣習的に従って最終パネルまたはタイルの光反射率及び外観を向上させるために、塗料様のコーディングで仕上げ塗りする。仕上げ塗りの前に、吸音タイルを研磨し、比較的平滑な表面をもたらすことができる。更に、吸音タイルの面に穿孔及び亀裂を生じさせ、その吸音性能を向上することができる。
【００３２】
本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法における吸音タイル及びスラリーは、好ましくはガラスビーズを有さない。
【００３３】
本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法における吸音タイル及びスラリーは、好ましくは粘土を有さない。
【００３４】
本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法における吸音タイル及びスラリーは、好ましくはバーミキュライトを有さない。
【００３５】
本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法における吸音タイル及びスラリーは、好ましくはセッコウを有さない。
【００３６】
本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法における吸音タイル及びスラリーは、好ましくは炭酸カルシウムを有さない。
【００３７】
本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法における吸音タイル及びスラリーは、好ましくは炭酸マグネシウムを有さない。
【００３８】
本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法における吸音タイル及びスラリーは、好ましくは亜鉛ピリチオンを有さない。
【００３９】
好ましくは、本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法における吸音タイル及びスラリーは、以下の成分全てを有さない：ガラスビーズ、粘土、バーミキュライト、セッコウ、炭酸カルシウム、及び炭酸マグネシウム。
【００４０】
好ましくは、本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法の吸音タイル及びスラリーは、無水ベースで、パーライト及びミネラルウール以外の無機材料を有さない。この除外は、無水ベースであり、つまり水を除外しない。
【００４１】
表１は、本発明の吸音タイルの組成物、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法の吸音タイル及びスラリーを示す。各「好ましい」範囲または「より好ましい」範囲は、本発明における個々の好ましい範囲またはより好ましい範囲である。したがって、好ましくはあらゆる「好ましい」範囲は、対応する「使用できる範囲」と個々に置き換えることができる。同様に、より好ましくはあらゆる「より好ましい範囲」は、対応する「使用できる範囲」または対応する「好ましい範囲」と個々に置き換えることができる。
【００４２】
【表１】
2018535906.tif 000003
【００４３】
本発明の生成物または方法で使用する成分比率は、表１に明記した範囲内に入る。成分比率の変化は、性能を有意に損失することなく、広い範囲のデンプン及び新聞用紙の内で行うことができる。コーンスターチは、好ましい結合剤である。本発明の実用的な吸音タイルは、好ましくは約４／８インチ〜１インチ厚、より好ましくは約５／８〜７／８インチの公称厚さ「ｔ」（図１）を有する。また、本発明の実用的な吸音タイルは、約１０〜１７ポンド／立方フートの密度を有する。
【００４４】
表１に明記した重量比のデンプン及び新聞用紙繊維の組み合わせは、最終タイルの硬度を向上する。タイルのこの硬度により、湿潤条件下にて乾燥マットタイルを取り扱う場合に、より優れた切断外観を備えながら切断の容易さが向上し、切断力を削減する。これにより廃材及び製品を作製するためにタイルを切断する時間を削減する。
【００４５】
ミネラルウール
開示された吸音タイル／パネル組成物はまた、吸音タイル内に従来使用されるタイプのミネラルウールを含有する。天井タイル中のミネラルウールは、タイルの吸音性（ＮＲＣ）を増大させる。一般的に、ミネラルウールの量が多いほど、吸音性がよくなる。ミネラルウールはまた、コアの形成中にスラリーに嵩張りを有利に与える。ミネラルウールは、玄武岩、スラグ、花崗岩、またはその他のガラス質ミネラル構成成分の溶融流を細くすることにより調製される従来のミネラル繊維のいずれかであってよい。溶融ミネラルは、一般に紡織繊維と称され、オリフィスを通って直線的に引っ張られるか、一般にウール繊維と称され、回転するカップまたはローターの面から接線方向に回収されるかのどちらかである。ミネラルウール構成成分は、８．０〜２５．０重量％、より好ましくは８．０〜２０．０重量％、最も好ましくは１５．０〜２０．０重量％の範囲の量で存在する。
【００４６】
結合剤
結合剤は、デンプン及びこれらの混合物を含む。
【００４７】
デンプンは、好ましい結合剤であり、使用に先立って調理してもしなくてもよい。デンプンゲルは、水中にデンプン粒子を分散させるステップと、スラリーをデンプンが完全にまたは部分的に調理されるまで加熱し、スラリーが粘稠ゲルになるまでとろみをつけるステップと、によって調製してよい。しかし、従来のハイドロパルプ化した繊維が繊維の追加供給源として使用される場合、これらは、調理に先立ってデンプンスラリー中に組み入れてよい。デンプンスラリーの調理温度は、所望の程度にデンプン顆粒が膨張することを保証するため、しっかりと監視しなければならない。コーンスターチの調理温度は、約１６０°Ｆ（７１℃）〜約１９５°Ｆ（９０℃）の範囲であることができる。デンプンはまた、ベースマットを乾燥させるプロセスの間にゲルを形成するので、デンプンを先立って調理していなくても結合剤としても使用してよい。コーンスターチは、好ましい結合剤である。好ましくは、結合剤はコーンスターチのみである。好ましくは、結合剤はラテックスを有さない。好ましくは、結合剤はポリアミンエピクロロヒドリン樹脂を有さない。
【００４８】
デンプンの形態の結合剤含量の増加は、強度（ＭＯＲ−破壊係数（ｐｓｉ））及び硬度を増加するため、及び最終タイル／パネルの切断性を高めるために使用することができる。結合剤は、本発明の製品及び方法において９．０〜１５．０重量％、好ましくは９．５〜１３．０重量％、より好ましくは９．５〜１０．５重量％で存在する。
【００４９】
セルロース繊維
本発明の吸音タイル組成物中の主要な構成成分は、両方の湿潤強度（すなわち、乾燥前のウェットマットの強度）を付与する役割のセルロース繊維である。セルロース繊維はまた、結合剤としての機能であってよく、微粉を保持する手助けをする場合がある。好ましくは、セルロース繊維は新聞用紙（「新聞」としても既知である。吸音タイル配合物中に新聞用紙を使用することは周知である。本発明の吸音タイル配合物においては、ハイドロパルプ化した新聞用紙が好ましい。精製された紙繊維及び木部繊維はまた、セルロース繊維の供給源としても使用することができるが、軟材または堅材のどちらかの木部繊維で作製された天井タイルは、取り付け箇所にてナイフで切断するのがより難しいことが分かっている。更に、木部繊維は、セルロース繊維のより高価な供給源である。セルロース繊維は、本発明の製品及び方法において９．０〜１５．０重量％、好ましくは１０．０〜１４．５重量％、より好ましくは１２．０〜１４．５重量％、最も好ましくは１２．０〜１４．０重量％で存在する。
【００５０】
本発明の吸音タイル、ならびに本発明の吸音タイルの作製方法の吸音タイル及びスラリーは、好ましくはパルプ及び紙加工廃棄物から得られた製紙スラッジによって供給される０％のセルロース繊維を有する。
【００５１】
パーライト
開示された吸音タイル組成物の成分は、パーライトである。発泡パーライトは、低コスト及び性能のため好ましい。発泡パーライトは、最終製品に多孔性及び「ロフト」を提供し、それにより吸音性を高める。
【００５２】
パーライトは、ガラス質の岩の形態で、加熱により大いに発泡する能力を備えた黒曜石に類似している。パーライトは一般に、６５〜７５重量％のＳｉＯ２、１０〜２０重量％のＡｌ２Ｏ３、２〜５重量％のＨ２Ｏ、ならびに少量のナトリウム、カリウム、鉄及び酸化カルシウムを含有する。発泡パーライトは、任意のガラス岩、及びより詳細には急速に加熱している間に急に発泡したまたは「ポンとはじけた」火山ガラスを意味する。この「ポッピング」は一般に、粉砕されたパーライトの粒子を初期溶融の温度まで加熱した時に生じる。粒子内に含有された水は蒸気に変化し、粉砕された粒子は発泡し、軽量のふわふわした気泡質の粒子を形成する。少なくとも１０倍の粒子の体積増加が一般的である。発泡パーライトは一般に、パーライト構造と呼ばれる同心の回転楕円体亀裂系を特徴とする。様々なタイプのパーライトは、例えば、軟化点、発泡のタイプと膨張率、気泡のサイズ及び気泡間の壁厚、ならびに製品の多孔性などのガラス組成物内に影響する特性の変化によって特徴付けられる。
【００５３】
発泡パーライトの従来の調製方法において、パーライト鉱石は、最初に微細なサイズに粉砕される。パーライトは、微細に粉砕したパーライト鉱石をパーライトエキスパンダーの加熱空気内に導入することにより発泡する。通常は、エキスパンダーは約１７５０°Ｆまで空気を加熱する。微細に粉砕したパーライトは、パーライトを加熱し、ポップコーンのようにはじけさせる加熱空気により運ばれ、立法フィート当たり約３〜１０ポンドの密度を有する発泡パーライトを形成する。発泡パーライトを水と接触させて配置する場合、水が亀裂に染み込み、パーライトの空気で満ちた空洞に入り、それによってパーライトは、発泡パーライト粒子内に大量の水を保持するようになる。
【００５４】
比較的高密度パーライト、すなわち立法フィート当たり７〜８ポンド超の密度に膨張したパーライトを使用すると、（立法フィート当たり３〜５ポンドである通常の範囲と比べて）好適なスラリーを形成するために必要な水が少ない。Ｂａｉｇの米国特許第５，９１１，８１８号を参照。より少ない水を含む水性スラリーは、より脱水を少なくし、パーライトにより保持された水がより少ないベースマットを生産する。得られた製品は、ＡＳＴＭ試験番号Ｅ１１９で定義される、向上した圧縮抵抗及び維持した耐火性を有する。より低含水量のベースマットは、より高速に乾燥でき、これにより水フェルト化ライン全体が高速で動作できる。
【００５５】
高密度パーライトはまた、最低密度を満たさなければならない防火天井タイルを製造する場合にも有益である。しかし、発泡パーライトの密度が立法フィート当たり約２０ポンドを上回る場合、パーライトは最終製品に多くの「ロフト」またはバルクをもたらさない。その結果、最終製品の密度が高すぎ、ＡＳＴＭ  Ｅ１１９耐火性試験の突破に必要な低熱伝導率を維持できない可能性がある。
【００５６】
開示された天井タイル組成物は、４０．０〜６５．０重量％、好ましくは４５．０〜６５．０重量％、より好ましくは５５．０〜６５．０重量％の高密度タイプまたは低密度タイプどちらかのパーライトを含有する。
【００５７】
吸音充填剤に使用するのに先立って、発泡パーライトは所望により、少なくとも部分的にコーティングを塗る。好ましいコーティングとしては、シリコンコーティング及びポリマーコーティングが挙げられる。コーティングは、任意の実用的なコーティング方法を使用して発泡パーライトに塗布される。吹付けは、好ましいコーティング塗布方法である。理論に束縛されるものではないが、コーティングは、アグリゲート粒子の内部に入る水の量を削減することにより吸水量を制限すると考えられている。吸収される水がより少ない場合、この過剰な水を蒸発させるために必要なエネルギーがより少なく、窯温度または窯内での製品の滞留時間を削減する。
【００５８】
無機材料
カオリン、ベントナイト、及び天井タイル製造の当業者にとって既知のその他の粘土を含む商用の粘土を、本発明の吸音タイル用の混合物に加えることができる。こうした成分の追加は、任意であり、好ましくない。好ましくは、こうした成分を有さない。
【００５９】
炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）は、製品にいくらかの硬度を与えてよく、製品のコストを低下できること以外は、ボード特性に有意な値を有さない典型的な材料である。この成分の追加は、任意であり、好ましくない。好ましくは、この成分を有さない。
【００６０】
他の一般に使用される低コスト無機材料は、セッコウ及びフライアッシュである。セッコウは、任意の形態であってよい。典型的な形態は、硫酸カルシウム二水和物、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（例えば、半水和物を再水和した形態であることができる）；硫酸カルシウム半水和物、ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ；または硫酸カルシウム無水物、ＣａＳＯ４である。セッコウは、水への限界溶解性を有し、凝集剤として作用する。スラリー中で凝集剤として機能することにより、セッコウは、加工（脱水、真空プレス及びウェットプレス）中に、マット中に微細粒子（無機粘土、有機デンプン、短セルロース繊維など）を保持し、均一に分散することを助ける。
【００６１】
セッコウは、０〜３０．０重量％で存在してよい。しかし、この成分の追加は、任意であり、好ましくない。好ましくは、この成分を有さない。
【００６２】
フライアッシュは、０〜３０．０重量％で存在してよい。しかし、この成分の追加は、任意であり、好ましくない。好ましくは、この成分を有さない。
【００６３】
任意の添加剤成分
任意の表材料は、スクリム層である。例えば、吸音パネルのベースマットの表面上に配置される。スクリム層はまた、吸音パネルのベースマット（コア）の裏面上で有用である。好ましくは、スクリム層は、ベースマットへの付着を容易にするために多孔質であり、音響的に透過である。これらの特性を有するあらゆる材料が、スクリム材料として有用である。好適なスクリムのいくつかの例としては、不織ガラス繊維スクリム、製織ガラス繊維マット、ポリエステルなどのその他の合成繊維マット、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００６４】
本発明は、こうした任意の要素のいずれも有することができない。
【００６５】
下記具体例は、本発明の実施形態を更に示す。別段の記載がない限り、全ての量は乾燥固体総重量基準で、重量部で表される。また、別段の記載がない限り、全ての量はパーセントとして表され、重量パーセントである。これらの実施例は、実例を示すのみであり、本開示の制限として解釈されるものではない。
【実施例】
【００６６】
実施例１
本レポートは、デンプン及び新聞用紙の割合を、規則正しく変化させ（配合及び調製の詳細ならびに切断性については表２を参照、ボード特性については表３を参照）、高湿度条件下にて切断性を含むボード特性のこうした変数の影響を判定する、一連のラボボードの結果を表す。本実施例は、デンプン及び新聞用紙の比率及び総量を変化させることにより、高湿度条件下にて向上した切断性を示す、より硬質なコアを得ることが可能であるかどうかを検討する。
【００６７】
【表２】
2018535906.tif 000004
【００６８】
【表３】
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【００６９】
表２に示す組成物を使用して（１３個の組成物それぞれに２つのボード）、及び以下の通り標準ラボボード調製方法を使用して、一連の２６枚のラボスケールボードを生産した。
【００７０】
ラボボード作製手順：
水を量り、混合バケツに入れる。
【００７１】
適切に混合しながら、紙繊維、ミネラルウール、粘土及びパーライトをバケツに加える。混合サイクルの最後に、凝集剤を加える。
【００７２】
不織布スクリムを、ラボスケールのフォーミングボックス内のワイヤ上に配置し、スクリムを覆うレベルまでボックスを満たす。
【００７３】
ラボスケールのフォーミングボックスにスラリーを加える。底部のバルブを開き、排水してスラリーがフェルトマットを形成できるようにする。
【００７４】
フェルトマットに真空、プレスを加え、次に更なる真空を加え余分な水を除去する。
【００７５】
次に、形成したマットを計量する。
【００７６】
オーブンへ移動する。全てのボードを、形成したベースマット中のデンプンを完全に調理するための蒸気と共に６００°Ｆで乾燥させ、続いて３００°Ｆで蒸気なしで乾燥させ、重量を一定にした。
【００７７】
既定のラボ物理試験法を使用する物理試験に先立って、乾燥ボードを、２４時間、７０°Ｆ／５０％ＲＨにてコンディショニングした。切断性試験のために、試験に先立って、ボードを、７０°Ｆ／５０％ＲＨまたは９０°Ｆ／９０％ＲＨのどちらかにて、スペーシングラックを使用して、３日間コンディショニングした。
【００７８】
ボードの切断性を試験した。ボードはまた、ＡＳＴＭ  Ｃ３６７に提示された通りの改善された試験法を使用して、破壊係数（ＭＯＲ）（ｐｓｉ）、補正済みのＭＯＲ（ＣＭＯＲ）（ｐｓｉ）、ＭＯＥ（ｐｓｉ）、及び２インチボール硬度（ｌｂ−ｆ）の物理試験結果のために試験した。記載されたＡＳＴＭ  Ｃ３６７要件に関連する変更は比較的少なく、結果または結論に実質的に影響しないであろう（下記参照）。
【００７９】
ＭＯＲについては、試験はこの標準の基本試験パラメーターに準ずるが、試験では、ＡＳＴＭ  Ｃ３６７に記述された範囲よりも短い範囲を使用する（すなわち、「記述された１０に対して」８）。この変更により、試験結果に重大な差異が生じてはならない。
【００８０】
補正済みのＭＯＲは、ＡＳＴＭ  Ｃ３６７を受けずに計算された値である。
【００８１】
硬度については、試験はこの標準の基本試験パラメーターに準ずるが、標準的に必要な試験に先立って、試験は、７０／５０条件下で、サンプルをいつもどおり「コンディショニング」しなかった。
【００８２】
サンプルを約３０分間１０００°Ｆ（５３８℃）まで加熱後、強熱減量（ＬＯＩ）（％）を測定した。
【００８３】
ＭＯＥは、「弾性率」を意味し、試験サンプルの剛比の尺度である。高いＭＯＥ値を有するサンプルは、所与の荷重の下でより小さい方向に偏向する。ＭＯＥの単位は、ｐｓｉである。
【００８４】
切断性試験結果
切断性試験の結果を、表２、図３及び図４に示す。データは、切断性評点（すなわち、切断のきれいさ）を基準にして示し、デンプンと新聞用紙の比率は、制御要因であった。この比率を調整し、ミネラルウール及びパーライトの割合を比較的一定に維持することによって、９０°Ｆ／９０％ＲＨ条件（図５〜１０の切断性の写真参照）での試験であったとしても、「１」に近い切断性評点を得ることが可能であった。
【００８５】
図３は、実施例１のデンプン／新聞用紙比率データに対する９０°Ｆ／９０％相対湿度での切断性評点のプロットを示す。切断性評価システムの各評点は、１〜５の数字を有する。１＝完璧、２＝良好、３＝可、４＝不良、及び５＝不適格（切断の滑らかさにより判定）。「完璧」という評点は、ユーティリティナイフを引っ張ったとたんにパネルの全厚を通って完全に滑らかに切断することを意味する。「不適格」という評点は、審美的に好ましくない非常にぎざぎざのふちを意味する。個々のタイルの評点は、タイルがさらされた湿度に非常に依存している。
【００８６】
必ずしも本実施例からではないが、図３．１〜３．５は、これらの切断性評点の例を示す。図３．１は、切断性評点「１」を有するサンプルを示す。図３．２は、切断性評点「２」を有するサンプルを示す。図３．３は、切断性評点「３」を有するサンプルを示す。図３．４は、切断性評点「４」を有するサンプルを示す。図３．５は、切断性評点「５」を有するサンプルを示す。
【００８７】
図４は、実施例１の新聞用紙の割合データに対する９０°Ｆ／９０％相対湿度での切断力のプロットを示す。切断力試験では、清浄なかみそりのブレードを、天井タイルの３インチ幅サンプルの全厚を通して引っ張る。ブレードは、ブレードを設定された速度及び角度でサンプルを通して引っ張り、またそのために必要な力を測定するためのロードセルを含有するデバイスの一部に含まれる。荷重（最大ポンド力）は記録される。切断性及び切断力試験で使用したブレードは、ＳＴＡＮＬＥＹ１９９２ユーティリティブレード（Ｓｔａｎｌｅｙアイテム番号１１−９２１Ｂ）であった。切断毎に、新しいブレードを取り付けた。
【００８８】
図５は、７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１９．５％の新聞用紙、７．５％のデンプンを有する組成物１の第１のボードの写真を示す。
【００８９】
図６は、９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１９．５％の新聞用紙、７．５％のデンプンを有する組成物１の第２のボードの写真を示す。
【００９０】
図７は、７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１０．０％の新聞用紙、１０．０％のデンプンを有する組成物６の第１のボードの写真を示す。
【００９１】
図８は、９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１０．０％の新聞用紙、１０．０％のデンプンを有する組成物６の第２のボードの写真を示す。
【００９２】
図９は、７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１０．０％の新聞用紙、１２．５％のデンプンを有する組成物１０の第１のボードの写真を示す。
【００９３】
図１０は、９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１０．０％の新聞用紙、１２．５％のデンプンを有する組成物１０の第２のボードの写真を示す。
【００９４】
切断力（すなわち、ナイフを引っ張りパネルに通すのに必要な力）の点では、新聞用紙の割合が制御要因のようである。新聞用紙の割合を最小にすることで、最も滑らかにかつ簡単に切断できる。
【００９５】
表４は、破壊係数（ＭＯＲ）（ｐｓｉ）、補正済みのＭＯＲ（ＣＭＯＲ）（ｐｓｉ）、ＭＯＥ（ｐｓｉ）、２インチボール硬度（ｌｂ−ｆ）、及び選択された組成物のボードのＭＯＥの切断性試験結果及び物理試験結果を要約する。
【００９６】
【表４】
2018535906.tif 000006
【００９７】
上述のデータは、デンプンと新聞用紙の比率が、切断性を向上するための制御要因のようであることを示す。このデータは、この比率を調整し、ミネラルウール及びパーライトの割合を比較的一定に維持することによって、９０°Ｆ／９０％ＲＨ条件下での試験の場合、「１」に近い切断性評点を得ることが可能であることを示す。
【００９８】
物理試験結果は、デンプンのレベルを少しだけ増加させつつ、物理特性の現在のレベルを維持しながら、紙繊維のレベルを著しく減少させることが可能であるべきことを示す。例えば、ＭＯＲ及び補正済みのＭＯＲは、新聞用紙がより少なく、かつデンプンがより多いと増加する。
【００９９】
実施例２
実施例２は、デンプン及び新聞用紙の割合を、規則正しく変化させ（配合及びトライアルの詳細については表５を参照）、高湿度状態下にて切断性を含むボード特性のこうした変数の影響を判定する、第１の商業サイズ生産ラインのプラントトライアルの結果を表す。プラントトライアルは、ベースマット配合に次の工程を使用して、２時間のトライアルを５回実施することを含んだ。対照１を最初に、次にトライアル１〜５をそれぞれ順番に、最後に対照Ｂを実施した。
【０１００】
【表５】
2018535906.tif 000007
【０１０１】
切断性試験結果
表６は、切断性評価試験の結果を示す。切断性評点（すなわち、切断のきれいさ）及び切断力の点から、サンプルを７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニング後に試験したとき、デンプンと新聞用紙の比率は制御要因であった（表６及び図１１〜１４参照）。切断試験に使用されるブレードは、典型的には「ユーティリティナイフ」ブレードである。本実施例では、ＳＴＡＮＬＥＹ１９９２ブレード（１１−９２１Ｂ）を用いた。
【０１０２】
【表６】
2018535906.tif 000008
【０１０３】
図１５は、７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１９．５％の新聞用紙、７．５％のデンプンを有する対照ボードの写真を示す。
【０１０４】
図１６は、７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙、１０．０％のデンプンを有するトライアルボード５の写真を示す。
【０１０５】
図１７は、９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１８．０％の新聞用紙、８．０％のデンプンを有するトライアルボード１（第２の対照ボード）の写真を示す。
【０１０６】
図１８は、９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙、１０．０％のデンプンを有するトライアルボード５の写真を示す。
【０１０７】
同一のサンプルを、９０°Ｆ／９０％ＲＨコンディショニング後に試験したとき、デンプン／新聞用紙比率を高めることで、切断性評点の有意な改善に影響を与えた。トライアル５ボードが、最も良い切断性評点を実現した。しかし、トライアル５ボードでさえも「１」に近い切断性評点を実現できなかった（図１１〜１４及び対照ボードとトライアル５ボードを比較する図１５〜１８の切断性の写真参照）。
【０１０８】
９０°Ｆ／９０％ＲＨの切断性結果が、実施例１ラボボード結果と比較して異なる理由には、以下が挙げられてよい。１）高い新聞用紙の稠度により、コンピューターに表示されたものよりも最終完成紙料中の新聞用紙のレベルがより高くなる可能性、または２）ドライヤー内でのデンプンの調理が不完全である可能性。ラボボードを完全に蒸し、デンプンの完全な調理を確実にした。しかし、選択されたトライアルボードが完全に調理されない、またはより低温のドライヤー中のデッキから取り出される可能性がある。
【０１０９】
切断力値（すなわち、サンプルを通って試験ナイフブレードを引っ張るのに必要な力）の点から、サンプルを７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニング後に試験したとき、デンプンと新聞用紙の比率が制御要因のようであることをデータは再び示した。同一サンプルを９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニング後に試験したとき、デンプンと新聞用紙の比率が再び制御要因のようであった。このデータは、より高いデンプン／新聞用紙の比率が切断性の有意な向上に寄与することを確認した。
【０１１０】
実施例３
実施例３は、デンプン及び新聞用紙の割合を、２つのトライアルシナリオの下、規則正しく変化させ（配合及びトライアルの詳細については表７を参照）、高湿度状態下にて切断性を含むボード特性のこうした変数の影響を判定する、第２の商業サイズ生産ラインの別のプラントトライアルの結果を表す。プラントトライアルは、実施例２の第１の商業サイズ生産ラインで行われた。トライアルは、ベースマット配合に次の工程を使用して、２時間のトライアルを２回実施することを含んだ。対照１を最初に、次にトライアル１、次にトライアル２を実施した。実施例２の２％粘土と比較して、実施例３の粘土レベルは０％であった。これは、対照ボードならびにトライアル１及びトライアル２ボードの両方に適用した。
【０１１１】
【表７】
2018535906.tif 000009
【０１１２】
切断性試験結果
切断性試験の結果を、表８に要約する。各切断性値は、８つの個々のサンプルの平均であり、各サンプルは機械方向に切断されている。
【０１１３】
切断試験に使用されるブレードは、典型的には「ユーティリティナイフ」ブレード、本明細書の場合はＳＴＡＮＬＥＹ１９９２ブレード（１１−９２１Ｂ）である。
【０１１４】
【表８】
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【０１１５】
切断性評点（すなわち、切断のきれいさ）の点から、トライアル１ボードはおおよそ対照ボードと等しいが、トライアル２ボードが、７０°Ｆ／５０％ＲＨコンディショニング下では完璧に近く、９０°Ｆ／９０％ＲＨコンディショニング下では有意に向上した。これは、図１９〜２４に含まれる切断性の写真にて更に説明される。
【０１１６】
図１９は、実施例３の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、２０．０％の新聞用紙、８．０％のデンプンを有する対照ボードの写真を示す。
【０１１７】
図２０は、実施例３の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１５．０％の新聞用紙、９．０％のデンプンを有するトライアルボード１の写真を示す。
【０１１８】
図２１は、実施例３の７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙、１０．０％のデンプンを有するトライアルボード２の写真を示す。
【０１１９】
図２２は、実施例３の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、２０．０％の新聞用紙、８．０％のデンプンを有する対照ボードの写真を示す。
【０１２０】
図２３は、実施例３の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１５．０％の新聞用紙、９．０％のデンプンを有するトライアルボード１の写真を示す。
【０１２１】
図２４は、実施例３の９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙、１０．０％のデンプンを有するトライアルボード２の写真を示す。
【０１２２】
第２の商業サイズ生産ラインで実施したプラントトライアルからのこのデータは、より高いデンプン／新聞用紙の比率が切断性の有意な向上に寄与することを確認した。
【０１２３】
実施例４
本実施例は、デンプン／新聞用紙の比率を変化させ、切断性へのその影響を検証した、実施例２の第１の商業サイズプラント生産ライン及び実施例３の第２の商業サイズプラント生産ラインの両方で行ったトライアルの結果を詳しく説明する。
【０１２４】
トライアル及びその後の試験の特異的な観測結果には、次を含む。
【０１２５】
第１の商業サイズプラント生産ライン：第１の商業サイズ生産ライントライアルにおける曲げ強さの結果は、トライアルボードにおける機械方向の曲げ強さが、対照ボードと比較してより低いことを示した（それぞれ９０．３ｐｓｉ対９７．０ｐｓｉ）。機械横方向の曲げ強さの結果は、統計的に同等であった。
【０１２６】
第２の商業サイズプラント生産ライン：生産ライントライアルの曲げ強さの結果は、対照、トライアル１及びトライアル２ボードで統計的に同等であった。
【０１２７】
第１の商業サイズプラント生産ライントライアルボードにおける剛性の結果は、機械方向及び機械横方向の両方で、対照ボードと比較して著しく低いＭＯＥ値を示した。第２の商業サイズ生産ラインボードトライアルにおける剛性の結果は、両方のトライアルにおいて機械方向及び機械横方向の両方で、対照ボードと比較して著しく高いＭＯＥ値を示した。
【０１２８】
第１の商業サイズ生産ライントライアル材料の２インチボール硬度の結果は、対照値と比較して、著しく低い硬度値を示した。これは、ある程度は、これらのトライアルボードの密度がより低いためであり得る。第２の商業サイズ生産ライントライアルの２インチボール硬度の結果は、対照ボードと比較して、両方のトライアルにおいてより高い硬度値を示した。第２の商業サイズ生産ラインの両方のトライアルにおけるボードは、対照ボードより密度がわずかに高かった。
【０１２９】
表９は、第１の商業サイズ生産ラインで製造されたボードの平均組成及び物理特性を示す。表１０は、第２の生産ラインで製造されたボードの平均組成及び物理特性を示す。
【０１３０】
表９は、第１の商業サイズプラント生産ライントライアルボード物理特性（ＣＩＣ値）を示す。表９において、対照値はラインで１５分置きに生産された４ボードの測定値の平均であった。トライアル値はラインで１５分置きに生産された４ボードの測定値の平均であった。
【０１３１】
【表９】
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【０１３２】
表１０は、第２商業サイズプラント生産ライントライアルボード物理特性（ＣＩＣ値）を示す。表１０において、対照値はラインで１５分置きに生産された４ボードの測定値の平均であった。トライアル１値はラインで１５分置きに生産された３ボードの測定値の平均であった。トライアル２値はラインで１５分置きに生産された４ボードの測定値の平均であった。
【０１３３】
【表１０】
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【０１３４】
切断性試験結果
切断性試験の結果を、図２５〜３４の写真で示し、表１１及び表１２に要約する。表１１及び表１２の各切断性値は、８つの個々のサンプルの平均であり、各サンプルは機械方向に切断されている。
【０１３５】
図２５は、７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、２０．０％の新聞／８．０％のデンプンを有する第１の商業サイズプラント生産ライン対照ボードの切断性の写真を示す。
【０１３６】
図２６は、７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞／１０．０％のデンプンを有する第１の商業サイズプラント生産ライントライアル１ボードの切断性の写真を示す。
【０１３７】
図２７は、９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、２０．０％の新聞／８．０％のデンプンを有する第１の商業サイズプラント生産ライン対照ボードの切断性の写真を示す。
【０１３８】
図２８は、９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞／１０．０％のデンプンを有する第１の商業サイズプラント生産ライントライアル１ボードの切断性の写真を示す。
【０１３９】
表１１は、第１のプラント生産ラインボード切断性試験結果を要約する。表１１において、対照値はラインで１５分置きに生産された４ボードの測定値の平均である。トライアル値はラインで１５分置きに生産された４ボードの測定値の平均である。各切断性値は、各ボードからの８つの個々のサンプルの平均であり、各サンプルは機械方向に切断されている。切断するために、試験では前述のＳＴＡＮＬＥＹ切断ナイフブレードを用いた特注の切断治具を備えたＩＮＳＴＲＯＮ試験機を用いた。
【０１４０】
【表１１】
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【０１４１】
図２９は、７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、２０．０％の新聞用紙／８．０％のデンプンと共に製造された第２の商業サイズプラント生産ライン対照ボードの切断性の写真を示す。
【０１４２】
図３０は、７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１５．０％の新聞用紙／９．０％のデンプンと共に製造された第２の商業サイズプラント生産ライントライアル１ボードの切断性の写真を示す。
【０１４３】
図３１は、７０°Ｆ／５０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙／１０．０％のデンプンと共に製造された第２の商業サイズプラント生産ライントライアル２ボードの切断性の写真を示す。
【０１４４】
図３２は、９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、２０．０％の新聞用紙／８．０％のデンプンと共に製造された第２の商業サイズプラント生産ライン対照ボードの切断性の写真を示す。
【０１４５】
図３３は、９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１５．０％の新聞用紙／９．０％のデンプンと共に製造された第２の商業サイズプラント生産ライントライアル１ボードの切断性の写真を示す。
【０１４６】
図３４は、９０°Ｆ／９０％ＲＨでコンディショニングした、１２．０％の新聞用紙／１０．０％のデンプンと共に製造された第２の商業サイズプラント生産ライントライアル２ボードの切断性の写真を示す。
【０１４７】
表１２は、第２の商業サイズプラント生産ライントライアルボード切断性試験結果を要約する。表１２において、対照値はラインで１５分置きに生産された４ボードの測定値の平均である。トライアル１値はラインで１５分置きに生産された３ボードの測定値の平均である。トライアル２値はラインで１５分置きに生産された４ボードの測定値の平均である。各切断性値は、各ボードからの８つの個々のサンプルの平均であり、各サンプルは機械方向に切断されている。
【０１４８】
試験では前述のＳＴＡＮＬＥＹ切断ナイフブレードを用いた特注の切断治具を備えたＩＮＳＴＲＯＮ試験機を使用し切断した。
【０１４９】
【表１２】
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【０１５０】
全体的には、８％のデンプン及び２０％の新聞用紙を使用して生産した対照製品を１０％のデンプン及び１２％の新聞用紙を使用して生産した向上した切断性配合と比較した場合、切断性評点の有意な向上が見られた。
【０１５１】
第２のラインデータは、１０％のデンプン及び１２％の新聞用紙のターゲットを備えたトライアル２の配合は、周囲条件及び高湿度条件両方の下にて、等しいまたは向上した物理特性及び著しく向上した切断性を得る良好な候補の配合であることを示した。
【０１５２】
本開示は例であり、本開示内に収容された教示の公正な範囲を逸脱することなく、詳細を追加、変更、または排除することによって種々の変化を行ってよいことは明白でなければならない。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲が必然的に限定する程度を除いて、本開示の特定の詳細に限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３．１】
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【図３．２】
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【図３．３】
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【図３．４】
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【図３．５】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際調査報告】
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