ПАНЕЛИ, СОДЕРЖАЩИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ КОМПОНЕНТЫ, И СПОСОБ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
PANELS COMPRISING RENEWABLE COMPONENTS AND METHOD OF THEIR MANUFACTURING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к панелям для строительной промышленности, которые содержат возобновляемый компонент для улучшения акустических и физических свойств панели. Также обеспечены способы изготовления таких панелей.
Уровень техники
Панели применяют в качестве облицовочных плит либо стен, подпадающих под категорию строительных продуктов и обеспечивающих архитектурную ценность, способность к поглощению звука, гашению звука и полезные функции для строительных интерьеров. В общем, такие панели, как акустические панели, применяют на участках, которые требуют контроля шума. Примеры таких участков представляют собой офисные здания, универсальные магазины, больницы, гостиницы, аудитории, аэропорты, рестораны, библиотеки, классные комнаты, театры и кинозалы, а также жилые здания.
Для обеспечения архитектурной ценности и полезных функций, акустическая панель, например, является по существу плоской и свободно опирающейся для подвешивания в типичной потолочной сетчатой системе или в аналогичной конструкции. Таким образом, акустические панели обладают определенным уровнем твердости и жесткости, которые часто измеряют по их модулю разрыва ("MOR"). Для получения желаемых акустических характеристик акустическая панель также поглощает звук, а также имеет свойства ослабления передачи звука.
Поглощение звука типично измеряют по ее коэффициенту снижения шума ("NRC"), как описано в ASTM C423. NRC представлен числом от 0 до 1,00, указывающим на часть звука, достигшего ее, которая поглотилась. Акустическая панель, имеющая значение NRC, составляющее 0,60, поглощает 60% звука, который проходит через нее, и отклоняет 40% звука. Другим методом испытаний является оценочный NRC ("eNRC"), который использует импедансную трубку, как описано в ASTM C384.
Способность к уменьшению звукопередачи измеряют значениями класса затухания звука потолочной панели ("САС"), как описано в ASTM E1414. Значение САС измеряют в децибелах ("dB"), и он представляет собой значение ослабления звука, передающегося через материал. Например, акустическая панель, имеющая значение САС, составляющее 40, уменьшает звукопередачу на 40 децибел. Аналогично, уменьшение звукопередачи можно также измерять в соответствии с его классом звукопередачи ("STC"), как описано в ASTM E413 и Е90. Например, панель со значением STC, составляющим 40, уменьшает звукопередачу на 40 децибел.
Акустические панели, изготовленные в соответствии с различными промышленными стандартами и строительными кодексами имеют степень пожарной опасности Класса А. В соответствии с ASTM E84, необходимый индекс распространения пламени менее 25 и индекс образования дыма менее 50. Устойчивость к воздушному потоку, измерение пористости плиты, анализируют в соответствии с модифицированными стандартами ASTM C423 и С386. Дополнительно, MOR, твердость и прогиб акустических панелей анализируют в соответствии с ASTM C367. Повышенная пористость базового мата повышает способность к поглощению звука, но ее не измеряют каким-либо конкретным промышленным стандартом или строительным кодексом.
В настоящее время, большинство акустических панелей или облицовочных плит изготавливают при помощи способа мокрого валяния, который является предпочтительным в данной области техники ввиду его скорости и эффективности. В способе мокрого валяния, базовый мат формируют при помощи способа, аналогичного изготовлению бумаги. Одна версия данного способа описана в патенте США №5,911,818, выданном Baig, который включен в данную заявку путем ссылки. Первоначально, водную суспензию, содержащую разбавленную водную дисперсию минеральной ваты и легкий заполнитель, доставляют на движущуюся перфорированную сетку устройства формирования плит длинносеточного типа. Вода стекает из суспензии под действием силы тяжести, а затем необязательно дополнительно суспензию обезвоживают посредством вакуумирования и/или путем прессования. Затем, обезвоженный базовый мат, который может продолжать удерживать некоторое количество воды, высушивают в сушильном шкафу или в печи для обжига для удаления остаточной влаги. Панели приемлемого размера, внешнего вида и акустических свойств получают путем отделки высушенного базового мата. Отделка включает плоское шлифование, резание, перфорирование/растрескивание, покрытие при помощи валика/распыления, снятие заусенец и/или ламинирование панели на сетке или сите.
Типичная композиция базового мата акустической панели содержит неорганические волокна, целлюлозные волокна, связующие вещества и наполнители. Как известно в данной области промышленности, неорганические волокна могут быть минеральной ватой (которая является взаимозаменяемой со шлаковатой, минеральной шерстью и базальтовой ватой) или стекловолокном. Минеральную вату формируют, во-первых, плавлением шлака или минеральной шерсти при 1300°C (2372°F) - 1650°C (3002°F). Плавленый материал затем свивают в вату непрерывным потоком воздуха в машине для прядения волокна. Неорганические волокна являются жесткими и придают базовому мату объем и пористость. Наоборот, целлюлозные элементы действуют в качестве структурных элементов, обеспечивая прочность как влажного, так и сухого базового мата. Прочность обусловлена образованием бесчисленных водородных связей с различными ингредиентами в базовом мате, что является результатом гидрофильной природы целлюлозных волокон.
Типичное связующее вещество базового мата представляет собой крахмал. Типичными крахмалами, которые применяют в акустических панелях, являются гранулы немодифицированного, термически необработанного крахмала, желаемые в водной суспензии панели, распределенные, в общем, однородно, в базовом мате. После нагревания, гранулы крахмала становятся термообработанными и растворяются, обеспечивая строительную способность ингредиентам панелей. Крахмалы не только способствуют повышению прочности на изгиб акустических панелей, но также повышают твердость и жесткость панели. В определенных композициях панелей, имеющих высокую концентрацию неорганических волокон, в качестве основного агента связывания применяют латексное связующее вещество.
Типичные наполнители базового мата включают как тяжелые, так и легкие неорганические материалы. Первичной функцией наполнителя является обеспечение прочности на изгиб и повышение твердости панели. Даже если термин "наполнитель" используют по всему данному описанию, необходимо понимать, что каждый наполнитель имеет уникальные свойства и/или характеристики, которые могут влиять на жесткость, твердость, прогиб, звукопоглощение и уменьшение звукопередачи в панелях. Примеры тяжелых наполнителей включают карбонат кальция, глину или гипс. Пример легкого наполнителя включает вспученный перлит. В качестве наполнителя, вспученный перлит имеет преимущество, состоящее в том, что, будучи объемным, он, таким образом, уменьшает количество наполнителя, требующегося в базовом мате.
Одним из недостатков вспученного перлита является то, что частицы перлита имеют тенденцию заполнять поры в базовом мате и герметично закрывать ее поверхность, что уменьшает способность к звукопоглощению панели. Кроме того, вспученный перлит является относительно хрупким и ломким в процессе изготовления. В общем, чем большее количество вспученного перлита используют, тем хуже звукопоглощающие свойства панели. Вспучивание перлита потребляет значительное количество энергии. Вспученный перлит образуется, когда перлитную руду вводят в колонну для вспучивания, которую нагревают до приблизительно 950°C (1750°F). Вода в перлитной структуре превращается в пар и полученное в результате вспучивание приводит к тому, что перлит "лопается" аналогично попкорну, уменьшая плотность до приблизительно одной десятой от плотности невспученного вещества. Более низкая объемная плотность вспученного перлита позволяет его течение наверх в колонне для вспучивания и накопление в фильтровальном устройстве. В данном способе используют относительно большие количества энергии для нагревания всего количества перлита до температуры, достаточной для испарения воды внутри него.
При наличии современных тенденций в строительной промышленности, существует потребность в продуктах, которые безопасны для окружающей среды, т.е., получены способами, в результате которых уменьшаются глобальное потепление, кислотность, смог, эвтрофикация воды, количество твердых отходов, потребление энергии от первичных источников и/или сброс сточных вод. Природные возобновляемые материалы могут быть применены для получения безопасных для окружающей среды строительных продуктов. В строительной промышленности, широко используемым возобновляемым материалом являются пиломатериалы, но они обеспечивают малое звукопоглощение. Аналогично, существует большое количество сельскохозяйственных отходов и побочных продуктов, а также отходов лесопильной и мебельной промышленности, которые легкодоступны, но имеют ограниченное применение при производстве строительных материалов.
Для применения природных возобновляемых материалов, их волокна должны быть экстрагированы. Экстракцию производят путем варки лигноцеллюлозных материалов, таких, как древесина, солома, бамбук и т.д., для распада растительного материала на отдельные ячейки волокон, химическим или механическим путем. Традиционный химический способ варки целлюлозы использует сульфид натрия, гидроксид натрия или сульфит натрия для растворения лигнина при от приблизительно 150°C (302°F) до приблизительно 180°C (356°F), уменьшая биомассу волокна на приблизительно 40-60%. Наоборот, при термомеханическом способе варки целлюлозы обрабатывают древесную стружку при высоких температурах (приблизительно 130°C (266°F)) и высоком давлении (приблизительно 3-4 атмосфер (304-405 кПа)), что приводит к смягчению лигнина и позволяет механический разрыв ячеек волокна. Разрыв лигниновой связи приводит к разделению сырья на волокна, результатом чего является потеря биомассы, приблизительно на 5-10%. Как химические, так и термомеханические способы варки целлюлозы требуют значительных количеств энергии для восстановления лигноцеллюлозного материала до его индивидуальных волокон. Дополнительно, потеря такой значительной фракции биомассы повышает стоимость сырья.
В некоторых патентах США описано применение возобновляемых материалов в строительных материалах. В патенте США №6,322,731 описан способ формирования конструкционной панели неопределенной длины, содержащей органический частичный материал основы, состоящий, главным образом, из рисовой шелухи и связующего вещества. Ввиду требований относительно структурной целостности, способ требует комбинирования высокой температуры и высокого давления для формирования панели с достаточной прочностью. Полученная в результате панель имеет относительно низкое значение звукопоглощения ввиду ее высокой плотности и низкой пористости. Характеристик термической и звуковой изоляции достигают посредством наличия полостей в оболочке.
В патенте США №5,851,281 описан способ изготовления композита отходов цементного производства, где отходами является рисовая шелуха. Рисовую шелуху нагревают до приблизительно 600°C (1112°F) в отсутствие кислорода с получением микрогранул.
В патенте США №6,443,258 описана звукопоглощающая пористая панель, сформированная из вулканизированного, водного, вспененного, цементного материала. Панель обеспечивает хорошие акустические свойства с повышенной долговечностью и влагоустойчивостью. Золу рисовой шелухи добавляют для повышения общей твердости вспененной цементной панели.
Сущность изобретения
Обеспечена панель для применения в качестве строительного материала, имеющего улучшенные акустические и физические свойства. Данные панели содержат возобновляемый компонент, такой как рисовая шелуха, и имеют улучшенные акустические свойства, включая поддержание относительно постоянных САС или STC. Дополнительно, повышенного значения NRC достигают при поддержании или улучшении других физических свойств панели, включая MOR, твердость, сопротивление воздушным потокам и прогиб.
В одном осуществлении, настоящая панель содержит от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по массе возобновляемого компонента. Панель характеризуется, по меньшей мере, одним из: значения САС, которое составляет, по меньшей мере, приблизительно 25, значения NRC, которое составляет, по меньшей мере, приблизительно 0,25 и значения STC, которое составляет, по меньшей мере, приблизительно 25.
Некоторые другие осуществления настоящей панели включают основу панели, содержащую от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по массе измельченного возобновляемого компонента; от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по массе одного или более волокон; от приблизительно 1% до приблизительно 30% по массе одного или более связующих веществ; и от приблизительно 3% до приблизительно 80% по массе одного или более наполнителей, все исходя из массы сухой панели. Измельченный возобновляемый компонент характеризуется распределением размеров частиц, где менее 5% частиц удерживают при помощи сита с отверстиями от приблизительно 0,312 дюймов и менее 5% частиц проходят через сито с отверстиями от приблизительно 0,059 дюймов.
В другом осуществлении, способ изготовления панели для применения в качестве строительного материала включает стадии формирования водной суспензии, которая содержит от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% возобновляемого компонента и воду. Базовый мат затем формируют из суспензии при помощи перфорированной сетки. Воду из базового мата удаляют и выполняют отделку базового мата с формированием панели для применения в качестве строительного материала. Панель, полученная указанным способом, характеризуется, по меньшей мере, одним из: значения САС, которое составляет, по меньшей мере, приблизительно 25, и значения NRC, которое составляет, по меньшей мере, приблизительно 0,25.
По меньшей мере, одно другое осуществление представляет собой способ изготовления панели для применения в качестве строительного материала, включающий стадии, на которых: выбирают измельченный возобновляемый компонент; объединяют воду с от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по массе возобновляемого компонента; от приблизительно 1% до приблизительно 50% по массе волокна; от приблизительно 1% до приблизительно 30% по массе связующего вещества; и от приблизительно 3% до приблизительно 80% по массе наполнителя с формированием водной суспензии; формируют базовый мат на перфорированной сетке из водной суспензии; удаляют воду из базового мата и выполняют отделку базового мата. Возобновляемый компонент отделяют для получения распределения размеров частиц, описанного выше в данной заявке. Панель, изготовленная данным способом, характеризуется, по меньшей мере, одним из: значения САС, которое
составляет, по меньшей мере, приблизительно 25, и значения NRC, которое составляет, по меньшей мере, приблизительно 0,25.
Добавление измельченного или размолотого возобновляемого компонента является полезным, поскольку получение возобновляемого компонента требует меньше энергии, чем другие материалы наполнителей. Предпочтительным является, когда возобновляемый компонент измельчен или непосредственно введен в акустические панели. Энергия в данном способе потребляется только, если возобновляемый компонент измельчен и/или просеян, используя меньше энергии по сравнению со вспученным перлитом.
Другим преимуществом применения возобновляемого материала является то, то его получают без значительной потери биомассы. Измельченный или размолотый возобновляемый материал сохраняет свою объемную структуру и не подвергается химическим модификациям или изменениям в химической структуре, например, разделению на волокна. Удержание биомассы приводит к более эффективному применению приобретенного сырья, таким образом, уменьшая его стоимость.
Выбор различных наполнителей для применения в строительной панели часто нежелательным образом изменяет свойства панелей. Однако, применение настоящего возобновляемого компонента уменьшает затраты на энергию и сырье, при этом сохраняя или улучшая другие физические свойства панели.
Подробное описание осуществления настоящего изобретения
Продукт, способ и композиция, описанные в данной заявке, предназначены для использования в панелях для применения в качестве строительных материалов. Более конкретно, данные панели могут также быть применены в качестве потолочных панельных продуктов, акустических панелей или облицовочных плит. Следующее обсуждение направлено на акустическую панель как на одно из осуществлений настоящего изобретения; однако оно не предназначено для какого-либо ограничения настоящего изобретения.
Волокна присутствуют в акустической панели в виде неорганических волокон, органических волокон или их комбинации. Неорганические волокна могут представлять собой минеральную вату, шлаковату, минеральную шерсть, базальтовую вату, стекловолокно или их смеси. Неорганические волокна являются жесткими, придавая базовому мату объем и пористость. Неорганические волокна присутствуют в акустической панели в количествах от приблизительно 0,1% до приблизительно 95%, исходя из массы панели. По меньшей мере, одно осуществление акустической панели использует минеральную вату в качестве предпочтительного волокна. Целлюлозные волокна, пример органического волокна, действуют в качестве структурных элементов, обеспечивая прочность как влажному, так и сухому базовому мату. Прочность обусловлена образованием водородных связей с различными ингредиентами в базовом мате, что является следствием гидрофобной природы целлюлозных волокон. Целлюлозные волокна в базовом мате находятся в диапазоне от приблизительно 1% до приблизительно 50% по массе панели, предпочтительно от приблизительно 5% до приблизительно 40%, и наиболее предпочтительно от приблизительно 10% до приблизительно 30%. Одно предпочтительное целлюлозное волокно получают из повторно использованной газетной бумаги.
Панели содержат, по меньшей мере, один ингредиент, который является возобновляемым компонентом. Возобновляемые компоненты определяют как древесные или недревесные растения, или часть древесных или недревесных растений. Такие возобновляемые компоненты являются предпочтительно лигноцеллюлозными, то есть содержащими целлюлозу и лигнин. Возможными источниками таких материалов являются отходы или побочные продукты, полученные от сельскохозяйственного производства, сельскохозяйственной отрасли, лесной промышленности и/или строительной промышленности.
Рисовая шелуха или шлаки являются примерами возобновляемого компонента. Примеры других возобновляемых компонентов включают, но не ограничиваясь приведенным: пшеничную чешую, кору дуба, метелки ржи, коробочки семян хлопчатника, скорлупу кокосового ореха, кукурузные отруби, кукурузные початки, стебли риса, стебли пшеницы, стебли ячменя, стебли овса, стебли ржи, жмых, камыш, эспарто, сабаи, лен, кенаф, джут, коноплю, рами, абаку, сизаль, древесные опилки, бамбук, древесную стружку, стебли сорго, семена подсолнечника, гречневую шелуху, ореховую скорлупу, включая арахисовую скорлупу и скорлупу грецкого ореха, другие аналогичные материалы и их смеси.
Возобновляемые компоненты предпочтительно уменьшают в размере перед смешиванием с другими ингредиентами панели. Возобновляемые материалы предпочтительно имеют размер частиц, который проходит через сито с отверстиями 0,312 дюймов (2,5 меш, как определено в таблице сит ASTM), и удерживаются на сите с отверстиями 0,0059 дюймов (100 меш, как определено в таблице сит ASTM). В некоторых осуществлениях, возобновляемый компонент используют целиком или в том виде, в котором получают его от поставщика. Использование термина "возобновляемый компонент" предназначено для включения частиц, которые являются цельными или уменьшенными по размеру при помощи любого способа, известного из уровня техники, включая частицы, которые растерты, раздроблены, измельчены, размолоты, просеяны или их комбинации. Уменьшения размера необязательно достигают при помощи механических процессов, таких как измельчение или размалывание, для получения желаемых размеров. По меньшей мере, одно осуществление использует оборудование типа молотковых дробилок.
Необязательно, возобновляемые компоненты могут быть просеяны через сита с конкретными размерами ячеек для получения желаемого распределения размеров частиц. Крупнозернистую фракцию, которая является слишком крупной, чтобы проходить через наибольшее желаемое сито, необязательно удаляют и повторно обрабатывают, пока полученный в результате материал не будет проходить через сито. В одном осуществлении, измельченную рисовую шелуху сначала просеивают через сито №30 для удаления больших частиц с последующим просеиванием через сито №80 для удаления частиц, которые являются слишком мелкодисперсными. Обработанную шелуху, которая проходит через сито №30 и удерживается на сите №80 применяют для изготовления акустических панелей. В данном осуществлении, материалы, которые проходят через сито №80, не применяют в панелях. Сито №30 имеет отверстие 0,022 дюймов или 0,55 мм. Сито №80 имеет отверстие 0,007 дюймов или 180 мкм. В другом осуществлении, обработанную шелуху получают непосредственно из установки для размалывания риса и применяют для изготовления акустических панелей. Распределение частиц растертого возобновляемого материала необязательно включает, по меньшей мере, приблизительно 95% частиц, которые проходят через сито №30, и не более чем, приблизительно 5% частиц, которые проходят через сито №80 набора сит U.S. Sieve Set.
Как было обсуждено в разделе «Уровень техники», вспученный перлит представляет собой материал, который часто применяют в строительных панелях. При применении в потолочных панелях, вспученный перлит имеет тенденцию к образованию структуры, в которой отсутствуют соединенные друг с другом поры. Введение измельченного или размолотого возобновляемого компонента в акустические панели способствует прерыванию структуры вспученного перлита и таким образом повышает количество соединенных друг с другом пор. Панели, содержащие измельченные возобновляемые компоненты дополнительно к перлиту, являются более пористыми и придают большее звукопоглощение, чем панели, содержащие перлит без каких-либо измельченных или размолотых возобновляемых компонентов.
Наблюдали, что чем больше размеры частиц возобновляемого компонента, тем выше значение звукопоглощения. Оптимальное распределение размеров частиц для любого из осуществлений зависит от желаемого значения звукопоглощения.
Должно быть оценено, что распределение размеров частиц возобновляемого компонента является желательно совместимым с другими ингредиентами, такими как волокно, вспученный перлит и т.п., с образованием гомогенной и однородной суспензии. Образование однородной суспензии приводит к получению гомогенного и однородного базового мата. Распределение размеров частиц предпочтительно выбирают таким образом, чтобы сохранить или повысить физическую целостность панели.
3
3
3
3
3
3
В некоторых осуществлениях, возобновляемые компоненты содержат менее чем приблизительно 5% по массе частиц, которые удерживаются ситом №6. В других осуществлениях, применяемые возобновляемые компоненты содержат менее чем приблизительно 5% частиц, которые удерживаются ситом №20. В еще одних осуществлениях, применяемые измельченные или размолотые возобновляемые компоненты содержат менее чем приблизительно 5% частиц, которые удерживаются ситом №30. Предпочтительно, возобновляемые компоненты имеют объемную плотность от приблизительно 5 до приблизительно 50 фунтов/фут (80-800 кг/м), с более предпочтительной объемной плотностью от приблизительно 10 до 40 фунтов/фут (160-640 кг/м), а наиболее предпочтительный диапазон составляет от приблизительно 20 до приблизительно 35 фунтов/фут (320-560 кг/м). Сито №6 имеет отверстие 0,132 дюйма или 3,35 мм, сито №20 имеет отверстие 0,0312 дюйма или 800 мкм и сито №30 имеет отверстие 0,022 дюйма или 0,55 мм.
Крахмал необязательно включен в базовый мат в качестве связующего вещества. Типичные крахмалы являются немодифицированными, не обработанными термически гранулами крахмала, диспергированными в водной суспензии, которые становятся распределенными в общем однородно по всему базовому мату. Базовый мат нагревают, термообрабатывая и растворяя гранулы крахмала для связывания вместе ингредиентов панели. Крахмал не только способствует повышению прочности на изгиб акустических панелей, но также повышает твердость и жесткость панели. Дополнительно, базовый мат необязательно содержит крахмалы в диапазоне от приблизительно 1% до приблизительно 30% по массе панели, более предпочтительно от приблизительно 3% до приблизительно 15% и наиболее предпочтительно от приблизительно 5% до приблизительно 10%.
Типичные наполнители базового мата содержат как легкие, так и тяжелые неорганические материалы. Примеры тяжелых наполнителей включают карбонат кальция, глину или гипс. Другие наполнители также рассматривают для применения в акустических панелях. В одном осуществлении, применяют карбонат кальция в диапазоне от приблизительно 0,5% до приблизительно 10% по массе панели. Карбонат кальция может быть также применен в диапазоне от приблизительно 3% до приблизительно 8% по массе панели.
Примером легкого наполнителя является вспученный перлит. Вспученный перлит является объемным и снижает количество наполнителя, который применяют в базовом мате. Первичными функциями наполнителя являются повышение прочности на изгиб и твердости панели. Хотя термин "наполнитель" применяют по всему тексту обсуждения, необходимо понимать, что каждый наполнитель имеет уникальные свойства и/или характеристики, которые могут влиять на жесткость, твердость, прогиб, звукопоглощение и уменьшение звукопередачи в панелях. Вспученный перлит в базовом мате в соответствии с данным осуществлением присутствует в количествах в диапазоне от приблизительно 5% до приблизительно 80% по массе панели, более предпочтительно от приблизительно 10% до приблизительно 60% по массе панели и наиболее предпочтительно от приблизительно 20% до приблизительно 40% по массе панели.
В одном предпочтительном осуществлении, базовый мат содержит возобновляемый компонент, минеральную вату, вспученный перлит, крахмал, карбонат кальция и/или глину. Одним из предпочтительных возобновляемых компонентов является измельченная рисовая шелуха. Процентное содержание возобновляемого компонента находится в диапазоне от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по массе панели, более предпочтительно от приблизительно 5% до приблизительно 60% и наиболее предпочтительно от приблизительно 7% до приблизительно 40%.
Другим необязательным компонентом в акустической панели является глина, которая типично включена для повышения огнеупорности. При воздействии огня, глина не горит; вместо этого, она спекается. Акустические панели необязательно содержат от приблизительно 0% до приблизительно 10% глины по массе панели, предпочтительный диапазон составляет от приблизительно 1% до приблизительно 5%. Применяют многие типы глин, включая, но не ограничиваясь приведенным, глину Spinks и глину Ball от Gleason, TN, и глину Old Hickory от Hickory, KY.
Также в акустические панели необязательно добавляют флокулянт. Флокулянт предпочтительно применяют в диапазоне от приблизительно 0,1% до приблизительно 3% по массе панели и более предпочтительно от приблизительно 0,1% до приблизительно 2%. Полезные флокулянты включают, но не ограничиваясь приведенным, хлоргидрат алюминия, сульфат алюминия, оксид кальция, хлорид железа (II), сульфат железа (III), полиакриламид, алюминат натрия и силикат натрия.
В одном осуществлении изготовления базового мата для акустических панелей, водную суспензию предпочтительно получают путем смешивания воды с возобновляемым компонентом, минеральной ватой, вспученным перлитом, целлюлозными волокнами, крахмалом, карбонатом кальция, глиной и флокулянтом. Операции смешивания предпочтительно проводят в массном чане, в пакетных режимах или в непрерывных режимах. Количество добавляемой воды таково, что полученное в результате общее содержание твердого вещества или плотность находится в диапазоне от приблизительно 1% до приблизительно 8% плотности, предпочтительно от приблизительно 2% до приблизительно 6% и более предпочтительно от приблизительно 3% до приблизительно 5%.
После формирования гомогенной суспензии, содержащей вышеуказанные ингредиенты, суспензию транспортируют в напорный бак, обеспечивающий стационарный поток материала суспензии. Суспензию, которая вытекает из напорного бака, распределяют на движущуюся перфорированную сетку с формированием влажного базового мата. Вода сначала стекает с проволоки под действием силы тяжести. Подразумевают, что в определенных осуществлениях, низкое вакуумметрическое давление может быть использовано в комбинации с или после стекания воды с суспензии под действием силы тяжести. Дополнительную воду затем необязательно удаляют путем прессования и/или удаления воды при помощи вакуумирования, что может быть оценено специалистом в данной области техники. Оставшееся количество воды типично испаряют в сушильном шкафу или печи для обжига с образованием сформированной плиты основания.
3
3
3
3
3
3
После формирования, базовые маты предпочтительно имеют объемную плотность, составляющую от приблизительно 7 до приблизительно 30 фунтов/фут (112-480 кг/м), более предпочтительно от приблизительно 8 до приблизительно 25 фунтов/фут (128-400 кг/м) и наиболее предпочтительно от приблизительно 9 до приблизительно 20 фунтов/фут (144-320 кг/м).
Сформированный базовый мат затем режут и превращают в акустическую панель посредством операций отделки, хорошо известных специалистам в данной области техники. Некоторые из предпочтительных операций отделки включают, среди прочего, плоское шлифование, покрытие, перфорирование, растрескивание, обработку кромок и/или упаковку.
Перфорирование и растрескивание делают значительный вклад в повышение значения звукопоглощения вышеуказанных базовых матов. Операции перфорирования обеспечивают множество перфораций на поверхности базового мата при контролируемой глубине и плотности (количество перфораций на единицу площади). Перфорирование проводят путем надавливания пластины, оснащенной предварительно определенным количеством игл, на базовый мате. Растрескивание обеспечивает вдавливание уникальных форм на поверхность сформированного базового мата при помощи, например, валика, оснащенного фигурной металлической пластиной. Как стадия перфорирования, так и стадия растрескивания открывают поверхность базового мата и его внутреннюю структуру, таким образом позволяя воздуху проходить внутрь панели и из нее. Отверстия в базовом мате также позволяют проникать звуку и поглощать его основой базового мата.
Дополнительно, акустические панели являются необязательно ламинированными сеткой или оболочкой. Также подразумевают, что настоящие акустические панели могут быть разрезаны вручную универсальным ножом.
3
3
3
3
3
3
После формирования, настоящие акустические панели предпочтительно имеют объемную плотность от приблизительно 9 до приблизительно 32 фунтов/фут (144-513 кг/м), более предпочтительно от приблизительно 10 до приблизительно 27 фунтов/фут (160-433 кг/м) и наиболее предпочтительно от приблизительно 11 до приблизительно 22 фунтов/фут (176-352 кг/м). Дополнительно, панели предпочтительно имеют толщину от приблизительно 0,2 дюймов до 1,5 дюймов (5-38 мм), более предпочтительно от приблизительно 0,3 дюймов до 1,0 дюйма (8-25 мм) и наиболее предпочтительно от приблизительно 0,5 дюймов до приблизительно 0,75 дюймов (13-19 мм).
Акустические панели, содержащие, по меньшей мере, один возобновляемый компонент, предпочтительно достигают значения NRC, составляющего, по меньшей мере, приблизительно 0,25, и значения САС, составляющего, по меньшей мере, приблизительно 25. Дополнительно, акустические панели достигают значения eNRC, составляющего, по меньшей мере, приблизительно 0,15. Дополнительно, акустические панели достигают значения MOR, составляющего, по меньшей мере, приблизительно 80 psi и значения твердости, составляющего, по меньшей мере, приблизительно 100 фунт-сила, достигая при этом максимального значения прогиба 1,5 дюймов (38 мм) в 90% RH камере влажности. Еще дополнительно, акустические панели достигают значения индекса распространения пламени, составляющего менее приблизительно 25, и значения индекса образования дыма, составляющее менее приблизительно 50. Акустические панели также имеют STC, составляющий, по меньшей мере, приблизительно 25.
ПРИМЕР 1
3
3
Рисовую шелуху получали от Riceland Industries, Jonesborough, AR, где необработанный рис размалывали для отделения рисовых зерен от рисовой шелухи. Рисовую шелуху классифицировали в соответствии с размерами сит, где сита имели размеры №6, №10 (имеющие отверстие 0,066 дюймов или 1,7 мм), №16 (имеющие отверстие 0,039 дюймов или 1 мм) и №30. Распределение размеров рисовой шелухи включало приблизительно 18,3%, которые удерживались на сите №10, приблизительно 58,0%, которые удерживались на сите №16, приблизительно 20,1%, которые удерживались на сите №30, в то время как приблизительно 3,6% проходили через сито №30. Объемная плотность рисовой шелухи составляла приблизительно 8,51 фунтов/фут (136 кг/м).
Суспензию, имеющую плотность приблизительно 4,5% формировали путем смешивания воды с ингредиентами панели и варьирования количеств перлита и рисовой шелухи, как описано в Таблице 1. При постоянном перемешивании воды, ингредиенты добавляли в следующем порядке: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная рисовая шелуха, минеральная вата и вспученный перлит. Суспензию перемешивали в течение приблизительно 2 минут. В конце перемешивания, к суспензии добавляли флокулянт при концентрации от приблизительно 0,1% по массе суспензии. Затем суспензию погружали в формовочный блок, имеющий размеры 14"×14"×30" (0,36 м ×0,36 м ×0,76 м).
На дне формовочного блока, стекловолоконную сетку опирали на металлическую решетку, позволяя свободное стекание суспензионной воды, при сохранении большей части твердых веществ. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления (1" Hg (25 мм Hg)) в формовочном блоке. Влажный базовый мат затем подвергали прессованию до постоянной толщины во влажном состоянии для удаления дополнительной воды, а также укрепления структуры базового мата. Наконец, влажный базовый мат дополнительно обезвоживали путем применения высокого вакуумметрического давления (5-9" Hg (127-229 мм Hg). Сформированный базовый мат затем высушивали в сушильном шкафу или печи для обжига при 315°C (600°F) в течение 30 минут и при 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остаточной влаги.
В следующем примере применяли приблизительно 10% минеральной ваты по массе панели наряду с приблизительно 19% волокон газетной бумаги, приблизительно 8% крахмала и приблизительно 6% карбоната кальция. Количества перлита и рисовой шелухи указаны в данной заявке ниже. Также приведены свойства полученных в результате высушенных базовых матов.
Таблица 1
Тест №
Перлит , % по массе
Рисовая шелуха, % по массе
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3,</sup>(кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв. дюйм (кПа)
Твердость, фунтов·фут (Н)
eNRC (неперф.)
Сопротивлениевоздушным потокам, мПа·с/м<sup>2</sup>
1
57,0
0,0
0,637 (16,2)
13,45 (215,45)
127 (875,67)
215 (956,75)
0,20
11,3
2
57,0
0,0
0,640 (16,26)
12,99 (208,1)
102 (703,29)
203 (1399,69)
0,18
11,1
3
37,1
20,0
0,679 (17,25)
13,06 (209,2)
99 (682,61)
121 (538,45)
0,27
1,9
4
17,1
39,9
0,788 (20,02)
11,04 (176,84)
52 (358,54)
48 (213,6)
0,54
0,3
5
0,0
57,0
0,586 (14,88)
9,85 (157,78)
38 (262,01)
25 (111,25)
0,69
0,0
Как показано, базовые маты, имеющие более высокое процентное содержание по массе рисовой шелухи, также имеют более низкое значение сопротивления воздушным потокам, что указывает на то, что базовые маты являются более пористыми. Следовательно, базовые маты, содержащие большее количество рисовой шелухи, имеют большее звукопоглощение, что отображено в значении неперфорированного eNRC.
Пример 2
3
3
3
3
3
3
Рисовую шелуху получали от Riceland Industries, Jonesborough, AR, где необработанный рис размалывали для отделения рисовых зерен от рисовой шелухи. Рисовую шелуху дополнительно измельчали на мельнице Фрица, оснащенной перфорированными отверстиями в сите с размером диаметра 0,109" (0,028 м). Рисовую шелуху измельчали, пока весь материал не прошел через сито. Дополнительную рисовую шелуху измельчали и отделяли с использованием сит с отверстиями 0,079" и 0,050" (0,002 м и 0,0013 м, соответственно). Объемные плотности вышеуказанных проб составляли приблизительно 14,62 фунтов/фут (234 кг/м), 16,31 фунтов/фут (261 кг/м) и 21,77 фунтов/фут (349 кг/м) для отверстий сита, составляющих 0,109" (0,028 м), 0,079" (0,002 м) и 0,050" (0,0013 м), соответственно.
Суспензию, имеющую плотность приблизительно 4,5%, формировали путем смешивания воды с ингредиентами панели и варьирования количеств перлита и рисовой шелухи, как описано в Таблица 2. При постоянном перемешивании воды, ингредиенты добавляли в следующем порядке: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная рисовая шелуха, минеральная вата и вспученный перлит. Суспензию перемешивали в течение приблизительно 2 минут. В конце перемешивания, к суспензии добавляли флокулянт в количестве приблизительно 0,1% по массе. Затем суспензию погружали в формовочный блок, имеющий размеры 14"×14"×30" (0,36 м ×0,36 м ×0,76 м).
На дне формовочного блока, стекловолоконную сетку опирали на металлическую решетку, позволяя свободное стекание суспензионной воды, при сохранении большей части твердых веществ. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления (1" Hg (25 мм)) в формовочном блоке. Влажный базовый мат затем подвергали прессованию до постоянной толщины во влажном состоянии для удаления дополнительной воды, а также укрепления структуры базового мата. Наконец, влажный базовый мат дополнительно обезвоживали путем применения высокого вакуумметрического давления (5-9" Hg (127-229 мм Hg). Сформированный базовый мат затем высушивали в сушильном шкафу или печи для обжига при 315°C (600°F) в течение 30 минут и при 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остаточной влаги.
В Таблице 2 применяли приблизительно 10% минеральной ваты по массе панели с образованием панели наряду с приблизительно 19% волокон газетной бумаги, приблизительно 8% крахмала и приблизительно 6% карбоната кальция. Количества перлита и рисовой шелухи указаны в данной заявке ниже. Также приведены свойства полученных в результате высушенных базовых матов.
Таблица 2
Тест №
Отверстия сита, дюймов
Перлит, % по массе
Рисовая шелуха, % по массе
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3</sup> (кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв. дюйм (кПа)
Твердость, фунтов·фут (Н)
eNRC (неперф.)
Сопротивление воздушным потокам, мПа·с/м<sup>2</sup>
1
0,109"
0,0
57,0
0,556 (14,1)
15,26 (244,44)
114 (786,03)
83 (3,69)
0,49
0,3
2
0,079"
0,0
57,0
0,478 (12,14)
17,04 (272,95)
140 (965,3)
107 (476,15)
0,46
0,3
3
0,050"
0,0
57,0
0,375 (9,53)
22,25 (356,41)
229 (1578,96)
229 (1019,05)
0,40
0,9
Как показано, базовые маты, содержащие рисовую шелуху, которая могла пройти через большие отверстия сита, имеют большее звукопоглощение, что отображено в более высоком значении eNRC.
Пример 3
3
3
Рисовую шелуху получали от Rice Hull Specialties, Stuttgart, AR, где измельчали рисовую шелуху из установки для размалывания риса. Измельченную рисовую шелуху сначала просеивали через сито №20 для удаления больших частиц, с последующим просеиванием через сито №80 для удаления меньших частиц. Измельченную рисовую шелуху, которая проходила через сито №20 и удерживалась на сите №80, использовали для изготовления базовых матов. Объемная плотность составляла приблизительно 22,96 фунтов/фут (368 кг/м).
Суспензию, имеющую плотность приблизительно 4,5%, формировали путем смешивания воды с ингредиентами панели и варьирования количеств перлита и рисовой шелухи, как описано в Таблице 3. При постоянном перемешивании воды ингредиенты добавляли в следующем порядке: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная рисовая шелуха, минеральная вата и вспученный перлит. Суспензию перемешивали в течение приблизительно 2 минут. В конце перемешивания к суспензии добавляли приблизительно 0,1% флокулянта по массе суспензии. Затем суспензию погружали в формовочный блок, имеющий размеры 14"×14"×30" (0,36 м ×0,36 м ×0,76 м).
На дне формовочного блока, стекловолоконную сетку опирали на металлическую решетку, позволяя свободное стекание суспензионной воды, при сохранении большей части твердых веществ. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления (1" Hg (25 мм Hg)) в формовочном блоке. Влажный базовый мат затем подвергали прессованию до постоянной толщины во влажном состоянии для удаления дополнительной воды, а также укрепления структуры базового мата. Наконец, влажный базовый мат дополнительно обезвоживали путем применения высокого вакуумметрического давления (5-9" Hg (127-229 мм Hg). Сформированный базовый мат затем высушивали в сушильном шкафу или печи для обжига при 315°C (600°F) в течение 30 минут и при 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остаточной влаги.
В Таблице 3 применяли приблизительно 10% минеральной ваты по массе панели с образованием панели наряду с приблизительно 19% по массе панели волокон газетной бумаги, приблизительно 8% по массе панели крахмала и приблизительно 6% по массе карбоната кальция. Количества перлита и рисовой шелухи указаны в данной заявке ниже. Также приведены свойства полученных в результате высушенных базовых матов.
Таблица 3
Тест №
Перлит, % по массе
Рисовая шелуха, % по массе
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3</sup> (кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв. дюйм (кПа)
Твердость, фунтов·фут (Н)
eNRC (неперф.)
Сопротивлениевоздушным потокам, мПа·с/м<sup>2</sup>
1
37,1
20,0
0,602 (15,30)
13,76 (220,41)
122 (841,19)
161 (716,45)
0,22
4.2
2
17,1
39,9
0,526 (13,36)
16,02 (256,62)
133 (917,03)
167 (743,15)
0,34
1,3
3
0,0
57,0
0,407 (10,34)
21,05 (337,19)
219 (1510,01)
180 (801)
0,43
0,7
Все три пробы в примере были значительно более пористыми и имели более высокое звукопоглощение, чем контрольные пробы под номерами тестов 1 и 2 в Примере 1.
Пример 4
3
3
Рисовую шелуху получали от Rice Hull Specialties, Stuttgart, AR, где измельчали рисовую шелуху из установки для размалывания риса. Измельченную рисовую шелуху сначала просеивали через сито №30 для удаления больших частиц, с последующим просеиванием через сито №80 для удаления меньших частиц. Измельченную рисовую шелуху, которая проходила через сито №30 и удерживалась на сите №80, использовали для изготовления базовых матов. Объемная плотность составляла приблизительно 28,56 фунтов/фут (457 кг/м). Суспензию получали в массном чане путем смешивания воды с ингредиентами панели в соответствии с композицией, приведенной в Таблице 4:
Таблица 4
Волокно газетной бумаги
Глина
Измельченная рисовая шелуха
Крахмал
Минеральная вата
Вспученный перлит
% помассе панели
18,8
2,7
29,4
8,2
9,7
31,2
Дополнительно к ингредиентам, приведенным в Таблице 4, добавляли дополнительные 20% по массе панели восстановленных акустических панелей (или "лом"). Восстановленные акустические панели представляют собой панели, которые являются дефектными, низкокачественными или измельченными готовыми продуктами. Восстановленные акустические панели могут иметь тот же состав, а могут не иметь его.
Плотность суспензии составляла приблизительно 3,0%. Гомогенную суспензию, содержащую ингредиенты, приведенные в Таблице 4, транспортировали в напорный бак, который обеспечивал стационарный поток материала суспензии. Суспензию, вытекающую из напорного бака, затем распределяли на перфорированной сетке с формированием влажного базового мата. Вода сначала стекала с проволоки под действием силы тяжести. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления под проволокой (4" Hg (100 мм Hg)). После прессования базового мата между двумя валиками, дополнительную воду удаляли путем применения относительно высокого вакуумметрического давления под проволокой (7-15" Hg (178-381 мм Hg). Остаточную воду и влагу во влажном базовом мате испаряли в печи для обжига.
После высушивания, базовые маты разрезали, измельчали, прокатывали и распыляли, перфорировали и растрескивали на приятные с эстетической точки зрения акустические панели, имеющие размер 2'×4' (0,61 м ×1,22 м) или 2'×2' (0,61 м ×0,61 м). В Таблице 5 приведены свойства базового мата:
Таблица 5
Тест №
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3</sup> (кг/м<sup>3</sup>)
eNRC (неперф.)
Сопротивление воздушным потокам, мПа·с/м<sup>2</sup>
1
0,617 (15,67)
12,98 (207,92)
0,40
1,12
2
0,615 (15,62)
13,00 (208,24)
0,41
1,09
3
0,607 (15,42)
14,69 (235,31)
0,33
1,68
4
0,614 (15,60)
15,60 (249,89)
0,30
2,21
Дополнительно, в Таблице 6 приведены свойства отделанной акустической панели:
Таблица 6
Тест №
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3</sup> (кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв.дюйм(кПа)
Твердость, фунтов·фут (Н)
eNRC (неперф.)
NRC
САС
5
0,586 (14,88)
14,91 (238,84)
119(820,51)
162 (720,9)
0,60
0,65
36
6
0,584 (14,83)
15,56 (249,25)
118 (813,61)
176 (783,2)
0,58
0,65
35
7
0,586 (14,88)
16,55 (265,11)
138 (951,51)
216 (916,2)
0,55
0,60
37
8
0,582 (14,78)
17,56 (281,28)
156 (1075,62)
259 (1152,55)
0,49
0,55
38
Пример 5
3
3
Рисовую шелуху получали от Rice Hull Specialties, Stuttgart, AR, где измельчали рисовую шелуху из установки для размалывания риса. Измельченную рисовую шелуху сначала просеивали через сито №20 для удаления больших частиц с последующим просеиванием через сито №80 для удаления мелких частиц. Измельченную рисовую шелуху, которая проходила через сито №20 и удерживалась на сите №80, использовали для изготовления базовых матов. Объемная плотность составляла приблизительно 24,37 фунтов/фут (390 кг/м). Суспензию получали в массном чане путем смешивания воды с ингредиентами панели приблизительно в соответствии с композицией, приведенной в Таблице 7:
Таблица 7
Волокно газетной бумаги
Глина
Измельченная рисовая шелуха
Крахмал
Минеральная вата
Вспученный перлит
% по массе панели
18
3
30
8
9
32
Дополнительно к ингредиентам, приведенным в Таблице 7, добавляли дополнительные 15% (по массе панелей) лома.
Плотность суспензии составляла приблизительно 3,0%. Гомогенную суспензию, содержащую ингредиенты, приведенные в Таблице 7, транспортировали в напорный бак, который обеспечивал стационарный поток материала суспензии. Суспензию, которая вытекала из напорного бака, затем распределяли на перфорированную сетку с формированием влажного базового мата. Вода сначала стекала с проволоки под действием силы тяжести. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления под проволокой (1" Hg (25 мм Hg)). После прессования базовых матов между двумя валиками дополнительную воду удаляли путем применения относительно высокого вакуумметрического давления под проволокой (5-9" Hg (127-229 мм Hg). Остаточную воду и влагу во влажном базовом мате испаряли в печи для обжига.
После высушивания, базовые маты разрезали, измельчали, прокатывали и распыляли, перфорировали и растрескивали на приятные с эстетической точки зрения акустические панели, имеющие размер 2'×4' (0,61 м ×1,22 м) или 2'×2' (0,61 м ×0,61 м). В Таблице 8 приведены свойства базового мата:
Таблица 8
Тест №
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3</sup> (кг/м<sup>3</sup>)
eNRC (неперф.)
1
0,581 (14,76)
13,43 (215,28)
0,36
Дополнительно, в Таблице 9 приведены свойства отделанной акустической панели:
Таблица 9
Тест №
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3 </sup>(кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв.дюйм (кПа)
Твердость, фунтов·фут (Н)
eNRC (неперф.)
NRC
CAC
2
0,588 (14,94)
15,38 (246,36)
115 (792,93)
190(845,5)
0,52
0,60
34
Пример 6
3
3
Гречневую шелуху получали от Zafu Store, Houston, TX. Гречневую шелуху дополнительно измельчали на мельнице Фрица, оснащенной перфорированным ситом с размером диаметра 0,05" (1,27 мм). Гречневую шелуху измельчали, пока весь материал не проходил через сито. Объемная плотность измельченной гречневой шелухи составляла приблизительно 24,5 фунтов/фут (392 кг/м). Распределение размеров измельченной гречневой шелухи составляло: 21,0% удерживалось на сите 20 меш, 47,4% удерживалось на сите 30 меш, 21,0% удерживалось на сите 40 меш и 5,6% удерживалось на сите 50 меш, 2,8% удерживалось на сите 100 меш и 2,3% проходило через сито 100 меш.
Суспензию, имеющую плотность приблизительно 4,5%, формировали путем смешивания воды с ингредиентами панели и варьирования количеств перлита и гречневой шелухи, как описано в Таблице 10. При постоянном перемешивании воды, ингредиенты добавляли в следующем порядке: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная гречневая шелуха, минеральная вата и вспученный перлит. Суспензию перемешивали в течение приблизительно 2 минут. В конце перемешивания к суспензии добавляли приблизительно 0,1% флокулянта по массе. Затем суспензию погружали в формовочный блок, имеющий размеры 14"×14"×30" (0,36 м ×0,36 м ×0,76 м).
На дне формовочного блока стекловолоконную сетку опирали на металлическую решетку, позволяя свободное стекание суспензионной воды, при сохранении большей части твердых веществ. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления (1" Hg (25 мм)) в формовочном блоке. Влажный базовый мат затем подвергали прессованию для удаления дополнительной воды, а также укрепления структуры базового мата. Наконец, влажный базовый мат дополнительно обезвоживали путем применения высокого вакуумметрического давления (5-9" Hg (127 мм Hg - 229 мм Hg)). Сформированный базовый мат затем высушивали в сушильном шкафу или печи для обжига при 315°C (600°F) в течение 30 минут и при 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остаточной влаги.
В Таблице 10 применяли приблизительно 10% минеральной ваты по массе панели с образованием панели наряду с приблизительно 19% волокон газетной бумаги по массе панели, приблизительно 8% крахмала по массе панели и приблизительно 6% карбоната кальция по массе по массе панели. Количества перлита и гречневой шелухи указаны в данной заявке ниже. Также приведены свойства полученных в результате высушенных базовых матов.
Таблица 10
Тест №
Отверстия сита, дюймов
Перлит, % по массе
Гречневая шелуха, % по массе
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3</sup> (кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв. дюйм
Твердость, фунтов·фут
eNRC (неперф.)
Сопротивление воздушным потокам, мПа·с/м<sup>2</sup>
1
57,0
0
0,611 (15,5)
13,16 (211)
77
166
0,19
4,06
2
0,050" (1,3)
37,0
20,0
0,602 (15,3)
13,29 (213)
97
128
0,35
0,62
3
0,050" (1,3)
17,0
40,0
0,580 (14,7)
13,61 (218)
103
97
0,43
0,14
Как показано, базовые маты, содержащие гречневую шелуху, имеют большее звукопоглощение, на что указывает более высокое значение eNRC по сравнению с контрольным (тест №1).
Пример 7
3
3
Деревянную стружку, которую использовали в виде соснового слоя, получали от American Wood Fiber Inc., Columbia, MD. Деревянную стружку дополнительно измельчали на мельнице Фрица, оснащенной перфорированным ситом с размером диаметра 0,050" (1,27 мм). Деревянную стружку измельчали, пока весь материал не проходил через сито. Объемная плотность измельченной деревянной стружки составляла приблизительно 8,9 фунтов/фут (143 кг/м). Распределение размеров измельченной деревянной стружки составляло: 5,5 удерживалось на ситах 20 меш, 37,6% удерживалось на сите 30 меш, 24,3% удерживалось на сите 40 меш, 13,6% удерживалось на сите 50 меш, 12,6% удерживалось на сите 100 меш и 6,4% проходили через сито 100 меш.
Суспензию, имеющую плотность приблизительно 4,5%, формировали путем смешивания воды с ингредиентами панели и варьирования количеств перлита и деревянной стружки, как описано в Таблице 11. При постоянном перемешивании воды, ингредиенты добавляли в следующем порядке: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная деревянная стружка, минеральная вата и вспученный перлит. Суспензию перемешивали в течение приблизительно 2 минут. В конце перемешивания к суспензии добавляли приблизительно 0,1% флокулянта по массе суспензии. Затем суспензию погружали в формовочный блок, имеющий размеры 14"×14"×30" (0,36 м ×0,36 м ×0,76 м).
На дне формовочного блока, стекловолоконную сетку опирали на металлическую решетку, позволяя свободное стекание суспензионной воды, при сохранении большей части твердых веществ. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления (1" Hg (25 мм)) в формовочном блоке. Влажный базовый мат затем подвергали прессованию до постоянной толщины во влажном состоянии для удаления дополнительной воды, а также укрепления структуры базового мата. Наконец, влажный базовый мат дополнительно обезвоживали путем применения высокого вакуумметрического давления (5-9" Hg (127 мм Hg - 229 мм Hg)). Сформированный базовый мат затем высушивали в сушильном шкафу или печи для обжига при 315°C (600°F) в течение 30 минут и при 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остаточной влаги.
В Таблице 11 применяли приблизительно 10% минеральной ваты по массе панели с образованием панели наряду с приблизительно 19% волокон газетной бумаги по массе панели, приблизительно 8% крахмала по массе панели и приблизительно 6% карбоната кальция по массе панели. Количества перлита и деревянной стружки указаны в данной заявке ниже. Также приведены свойства полученных в результате высушенных базовых матов.
Таблица 11
Тест №
Отверстия сита, дюймов
Перлит,% по массе
Деревянная стружка, % по массе
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3</sup> (кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв. дюйм
Твердость, фунтов·фут
eNRC (неперф.)
Сопротивлениевоздушным потокам, мПа·с/м<sup>2</sup>
4
0,050 (1,3)
37,0
20,0
0,639 (16,2)
12,59 (202)
86
148
0,27
1,58
5
0,050 (1,3)
17,0
40,0
0,611 (15,5)
13,05 (209)
137
151
0,32
0,84
Как показано, базовые маты, содержащие измельченную деревянную стружку, имеют более высокое звукопоглощение, на что указывает более высокое значение eNRC по сравнению с контрольным (тест №1).
Пример 8
3
Пшеничную солому получали от Galusha Farm в Warrenville, IL. Пшеничную солому дополнительно измельчали на мельнице Фрица, оснащенной перфорированным ситом с размером диаметра 0,050" (1,27 мм). Пшеничную солому измельчали, пока большая часть материала не прошла через сито. Объемная плотность измельченной пшеничной соломы составляла приблизительно 7,7 фунтов/фут (123 кг/м). Распределение размеров измельченной пшеничной соломы составляло: 3,6% удерживалось на сите 20 меш, 25,3% удерживалось на сите 30 меш, 25,4% удерживалось на сите 40 меш, 19,8% удерживалось на сите 50 меш, 17,1% удерживалось на сите 100 меш и 8,9% проходило через сито 100 меш.
Суспензию, имеющую плотность приблизительно 4,5%, формировали путем смешивания воды с ингредиентами панели и варьирования количеств перлита и пшеничной соломы, как описано в Таблице 12. При постоянном перемешивании воды, ингредиенты добавляли в следующем порядке: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная пшеничная солома, минеральная вата и вспученный перлит. Суспензию перемешивали в течение приблизительно 2 минут. В конце перемешивания, к суспензии добавляли приблизительно 0,1% флокулянта по массе суспензии. Затем суспензию погружали в формовочный блок, имеющий размеры 14"×14"×30" (0,36 м ×0,36 м ×0,76 м).
На дне формовочного блока, стекловолоконную сетку опирали на металлическую решетку, позволяя свободное стекание суспензионной воды, при сохранении большей части твердых веществ. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления (1" Hg (25 мм)) в формовочном блоке. Влажный базовый мат затем подвергали прессованию до постоянной толщины во влажном состоянии для удаления дополнительной воды, а также укрепления структуры базового мата. Наконец, влажный базовый мат дополнительно обезвоживали путем применения высокого вакуумметрического давления (5-9" Hg (127 мм Hg - 229 мм Hg). Сформированный базовый мат затем высушивали в сушильном шкафу или печи для обжига при 315°C (600°F) в течение 30 минут и при 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остаточной влаги.
В Таблице 12, приблизительно 10% минеральной ваты по массе панели применяли с образованием панели, наряду с приблизительно 19% волокон газетной бумаги по массе панели, приблизительно 8% крахмала по массе панели и приблизительно 6% карбоната кальция по массе панели. Количества перлита и пшеничной соломы указаны в данной заявке ниже. Также приведены свойства полученных в результате высушенных базовых матов.
Таблица 12
Тест №
Перлит, % по массе
Пшеничная солома, % по массе
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3 </sup>(кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв. дюйм (кПа)
Твердость, фунтов·фут
eNRC (неперф.)
Сопротивлениевоздушным потокам, мПа·с/м<sup>2</sup>
6
37,0
20,0
0,617 (15,7)
12,56 (201)
121
159
0,26
2,02
7
17,0
40,0
0,635 (16.1)
11,81 (189)
114
114
0,35
0,80
Как показано, базовые маты, содержащие измельченную пшеничную солому, имеют более высокое звукопоглощение, на что указывает более высокое значение eNRC по сравнению с контрольным (тест №1).
Пример 9
3
3
Древесные опилки получали от ZEP, Carterville, GA., в виде материала для подметания пола. Объемная плотность древесных опилок составляла приблизительно 24,0 фунтов/фут (384 кг/м). Распределение размеров древесных опилок составляло: 9,0% удерживалось на сите 20 меш, 24,3% удерживалось на сите 30 меш, 22,7% удерживалось на сите 40 меш и 19,1% удерживалось на сите 50 меш, 21,4% удерживалось на сите 100 меш и 3,6% проходило через сито 100 меш.
Суспензию, имеющую плотность приблизительно 4,5%, формировали путем смешивания воды с ингредиентами панели и варьирования количеств перлита и древесных опилок, как описано в Таблице 13. При постоянном перемешивании воды, ингредиенты добавляли в следующем порядке: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, древесные опилки, минеральная вата и вспученный перлит. Суспензию перемешивали в течение приблизительно 2 минут. В конце перемешивания, к суспензии добавляли приблизительно 0,1% флокулянта по массе. Затем суспензию погружали в формовочный блок, имеющий размеры 14"×14"×30" (0,36 м ×0,36 м ×0,76 м).
На дне формовочного блока, стекловолоконную сетку опирали на металлическую решетку, позволяя свободное стекание суспензионной воды, при сохранении большей части твердых веществ. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления (1" Hg (25 мм)) в формовочном блоке. Влажный базовый мат затем подвергали прессованию для удаления дополнительной воды, а также укрепления структуры базового мата. Наконец, влажный базовый мат дополнительно обезвоживали путем применения высокого вакуумметрического давления (5-9" Hg (127 мм Hg - 229 мм Hg)). Сформированный базовый мат затем высушивали в сушильном шкафу или печи для обжига при 315°C (600°F) в течение 30 минут и при 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остаточной влаги.
В Таблице 13 применяли приблизительно 10% минеральной ваты по массе панели с образованием панели наряду с приблизительно 19% волокон газетной бумаги по массе панели, приблизительно 8% крахмала по массе панели и приблизительно 6% карбоната кальция по массе по массе панели. Количества перлита и древесных опилок указаны в данной заявке ниже. Также приведены свойства полученных в результате высушенных базовых матов.
Таблица 13
Тест №
Отверстия сита, дюймов
Перлит, % по массе
Древесные опилки, % по массе
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3</sup> (кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв. дюйм
Твердость, фунтов·фут
eNRC (неперф.)
Сопротивлениевоздушным потокам, мПа·с/м<sup>2</sup>
8
0,050" (1,3)
37,0
20,0
0,635 (16,1)
11,81 (189)
92
134
0,35
1.11
9
0,050" (1,3)
17,0
40,0
0,551 (14,0)
12,90 (206)
112
109
0,46
0,15
Как показано, базовые маты, содержащие древесные опилки, имеют более высокое звукопоглощение, на что указывает более высокое значение eNRC по сравнению с контрольным (тест №1).
Пример 10
3
3
Измельченные кукурузные початки получали от Kramer Industries Inc., Piscataway, NJ. Объемная плотность измельченных кукурузных початков составляла приблизительно 18,5 фунтов/фут (296 кг/м). Распределение размеров измельченных кукурузных початков составляло: 0,0% удерживалось на сите 20 меш, 0,1% удерживалось на сите 30 меш, 1,6% удерживалось на сите 40 меш, 94,1% удерживалось на сите 50 меш, 4,1% удерживались на сите 100 меш и 0,2% проходило через сито 100 меш.
Суспензию, имеющую плотность приблизительно 4,5%, формировали путем смешивания воды с ингредиентами панели и варьирования количеств перлита и измельченных кукурузных початков, как описано в Таблице 14. При постоянном перемешивании воды, ингредиенты добавляли в следующем порядке: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченные кукурузные початки, минеральная вата и вспученный перлит. Суспензию перемешивали в течение приблизительно 2 минут. В конце перемешивания, к суспензии добавляли приблизительно 0,1% флокулянта по массе. Затем суспензию погружали в формовочный блок, имеющий размеры 14"×14"×30" (0,36 м ×0,36 м ×0,76 м).
На дне формовочного блока, стекловолоконную сетку опирали на металлическую решетку, позволяя свободное стекание суспензионной воды, при сохранении большей части твердых веществ. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления (1" Hg (25 мм)) в формовочном блоке. Влажный базовый мат затем подвергали прессованию для удаления дополнительной воды, а также укрепления структуры базового мата. Наконец, влажный базовый мат дополнительно обезвоживали путем применения высокого вакуумметрического давления (5-9" Hg (127 мм Hg - 229 мм Hg)). Сформированный базовый мат затем высушивали в сушильном шкафу или печи для обжига при 315°C (600°F) в течение 30 минут и при 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остаточной влаги.
В Таблице 14 применяли приблизительно 10% минеральной ваты по массе панели с образованием панели наряду с приблизительно 19% волокон газетной бумаги по массе панели, приблизительно 8% крахмала по массе панели и приблизительно 6% карбоната кальция по массе по массе панели. Количества перлита и кукурузных початков указаны в данной заявке ниже. Также приведены свойства полученных в результате высушенных базовых матов.
Таблица 14
Тест №
Перлит, % по массе
Кукурузные початки, % по массе
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3</sup> (кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв. дюйм (кПа)
Твердость, фунтов·фут
eNRC (неперф.)
Сопротивлениевоздушным потокам, мПа-с/м<sup>2</sup>
10
17
40
0,642 (16,3)
10,96 (176)
92,1
112
0,47
0,40
11
0
57
0,548 (14,8)
12,79 (205)
112,1
135
0,57
0,16
Как показано, базовые маты, содержащие измельченные кукурузные початки, имеют более высокое звукопоглощение, на что указывает более высокое значение eNRC по сравнению с контрольным (тест №1).
Пример 11
3
Измельченную скорлупу грецких орехов получали от Kramer Industries Inc., Piscataway, NJ. Объемная плотность измельченной скорлупы грецких орехов составляла приблизительно 44,2 фунтов/фут (708 кг/м). Распределение размеров измельченной скорлупы грецких орехов составляло: 0,0% удерживалось на сите 20 меш, 0,0% удерживалось на сите 30 меш, 3,9% удерживалось на сите 40 меш и 72,5% удерживалось на сите 50 меш, 23,2% удерживалось на сите 100 меш и 0,3% проходило через сито 100 меш.
Суспензию, имеющую плотность приблизительно 4,5%, формировали путем смешивания воды с ингредиентами панели и варьирования количеств перлита и скорлупы грецких орехов, как описано в Таблице 15. При постоянном перемешивании воды, ингредиенты добавляли в следующем порядке: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная скорлупа грецких орехов, минеральная вата и вспученный перлит. Суспензию перемешивали в течение приблизительно 2 минут. В конце перемешивания, к суспензии добавляли приблизительно 0,1% флокулянта по массе. Затем суспензию погружали в формовочный блок, имеющий размеры 14"×14"×30" (0,36 м ×0,36 м ×0,76 м).
На дне формовочного блока, стекловолоконную сетку опирали на металлическую решетку, позволяя свободное стекание суспензионной воды, при сохранении большей части твердых веществ. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления (1" Hg (25 мм)) в формовочном блоке. Влажный базовый мат затем подвергали прессованию для удаления дополнительной воды, а также укрепления структуры базового мата. Наконец, влажный базовый мат дополнительно обезвоживали путем применения высокого вакуумметрического давления (5-9" Hg (127 мм Hg - 229 мм Hg)). Сформированный базовый мат затем высушивали в сушильном шкафу или печи для обжига при 315°C (600°F) в течение 30 минут и при 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остаточной влаги.
В Таблице 15 применяли приблизительно 10% минеральной ваты по массе панели с образованием панели наряду с приблизительно 19% волокон газетной бумаги по массе панели, приблизительно 8% крахмала по массе панели и приблизительно 6% карбоната кальция по массе по массе панели. Количества перлита и скорлупы грецких орехов указаны в данной заявке ниже. Также приведены свойства полученных в результате высушенных базовых матов.
Таблица 15
Тест №
Перлит, % по массе
Скорлупа грецких орехов, % по массе
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3</sup> (кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв. дюйм (кПа)
Твердость, фунтов·фут
eNRC (неперф.)
Сопротивлениевоздушным потокам, мПа·с/м<sup>2</sup>
12
0
57
0,417 (10,6)
19,19 (307)
217,4
215,7
0,42
0,47
Как показано, базовые маты, содержащие измельченную скорлупу грецких орехов, имеют более высокое звукопоглощение, на что указывает более высокое значение eNRC по сравнению с контрольным (тест №1).
Пример 12
3
3
Арахисовую скорлупу получали из местного продовольственного магазина. Арахисовую скорлупу дополнительно измельчали на мельнице Фрица, оснащенной перфорированным ситом с размером диаметра 0,050" (1,27 мм). Арахисовую скорлупу измельчали, пока весь материал не проходил через сито. Объемная плотность измельченной арахисовой скорлупы составляла 15,2 фунтов/фут (243 кг/м). Распределение размеров измельченной арахисовой скорлупы составляло: 0,2% удерживалось на сите 20 меш, 13,1% удерживалось на сите 30 меш, 31,5% удерживалось на сите 40 меш и 19,8% удерживалось на сите 50 меш, 29,2% удерживалось на сите 100 меш и 6,1% проходило через сито 100 меш.
Суспензию, имеющую плотность приблизительно 4,5%, формировали путем смешивания воды с ингредиентами панели и варьирования количеств перлита и арахисовой скорлупы, как описано в Таблице 16. При постоянном перемешивании воды, ингредиенты добавляли в следующем порядке: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная арахисовая скорлупа, минеральная вата и вспученный перлит. Суспензию перемешивали в течение приблизительно 2 минут. В конце перемешивания, к суспензии добавляли приблизительно 0,1% флокулянта по массе. Затем суспензию погружали в формовочный блок, имеющий размеры 14"×14"×30" (0,36 м ×0,36 м ×0,76 м).
На дне формовочного блока, стекловолоконную сетку опирали на металлическую решетку, позволяя свободное стекание суспензионной воды, при сохранении большей части твердых веществ. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления (1" Hg (25 мм)) в формовочном блоке. Влажный базовый мат затем подвергали прессованию для удаления дополнительной воды, а также укрепления структуры базового мата. Наконец, влажный базовый мат дополнительно обезвоживали путем применения высокого вакуумметрического давления (5-9" Hg (127 мм Hg - 229 мм Hg)). Сформированный базовый мат затем высушивали в сушильном шкафу или печи для обжига при 315°C (600°F) в течение 30 минут и при 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остаточной влаги.
В Таблице 16 применяли приблизительно 10% минеральной ваты по массе панели с образованием панели наряду с приблизительно 19% волокон газетной бумаги по массе панели, приблизительно 8% крахмала по массе панели и приблизительно 6% карбоната кальция по массе по массе панели. Количества перлита и арахисовой скорлупы указаны в данной заявке ниже. Также приведены свойства полученных в результате высушенных базовых матов.
Таблица 16
Тест №
Перлит, % по массе
Арахисовая скорлупа, % по массе
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3</sup> (кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв. дюйм (кПа)
Твердость, фунтов·фут
eNRC (неперф.)
Сопротивлениевоздушным потокам, мПа·с/м<sup>2</sup>
13
0
57
0,423
18,0
240,7
184
0,32
2.09
(10,7)
(288)
Как показано, базовые маты, содержащие измельченную арахисовую скорлупу, имеют более высокое звукопоглощение, на что указывает более высокое значение eNRC по сравнению с контрольным (тест №1).
Пример 13
3
3
Скорлупу семян подсолнечника получали от Archer Deniels Midland, ND. Объемная плотность измельченной скорлупы семян подсолнечника составляла приблизительно 12,4 фунтов/фут (199 кг/м). Распределение размеров измельченной скорлупы семян подсолнечника составляло: 0,1% удерживалось на сите 20 меш, 8,9% удерживалось на сите 30 меш, 30,3% удерживалось на сите 40 меш и 29,3% удерживалось на сите 50 меш, 23,9% удерживалось на сите 100 меш и 7,5% проходило через сито 100 меш.
Суспензию, имеющую плотность приблизительно 4,5%, формировали путем смешивания воды с ингредиентами панели и варьирования количеств перлита и измельченной скорлупы семян подсолнечника, как описано в Таблице 17. При постоянном перемешивании воды, ингредиенты добавляли в следующем порядке: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная скорлупа семян подсолнечника, минеральная вата и вспученный перлит. Суспензию перемешивали в течение приблизительно 2 минут. В конце перемешивания, к суспензии добавляли приблизительно 0,1% флокулянта по массе. Затем суспензию погружали в формовочный блок, имеющий размеры 14"×14"×30" (0,36 м ×0,36 м ×0,76 м).
На дне формовочного блока стекловолоконную сетку опирали на металлическую решетку, позволяя свободное стекание суспензионной воды, при сохранении большей части твердых веществ. Дополнительную воду удаляли путем применения низкого вакуумметрического давления (1" Hg (25 мм)) в формовочном блоке. Влажный базовый мат затем подвергали прессованию для удаления дополнительной воды, а также укрепления структуры базового мата. Наконец, влажный базовый мат дополнительно обезвоживали путем применения высокого вакуумметрического давления (5-9" Hg (127 мм Hg - 229 мм Hg)). Сформированный базовый мат затем высушивали в сушильном шкафу или печи для обжига при 315°C (600°F) в течение 30 минут и при 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остаточной влаги.
В Таблице 17 применяли приблизительно 10% минеральной ваты по массе панели с образованием панели наряду с приблизительно 19% волокон газетной бумаги по массе панели, приблизительно 8% крахмала по массе панели и приблизительно 6% карбоната кальция по массе по массе панели. Количества перлита и скорлупы семян подсолнечника указаны в данной заявке ниже. Также приведены свойства полученных в результате высушенных базовых матов.
Таблица 17
Тест №
Перлит, % по массе
СкорлупаСемянподсолнечника,% по массе
Толщина плиты, дюймов (мм)
Плотность, фунтов/фут<sup>3</sup>(кг/м<sup>3</sup>)
MOR, фунт/кв. дюйм (кПа)
Твердость, фунтов·фут
eNRC (неперф.)
Сопротивлениевоздушным потокам, мПа·с/м<sup>2</sup>
14
37
20
0,627 (15,9)
12,01 (192)
92,9
127,3
0,24
2,22
15
17
40
0,590 (15,0)
13,59 (218)
106,5
121,8
0,42
0,53
16
0
57
0,542 (13,8)
14,32 (229)
118,7
119
0,52
0,39
Как показано, базовые маты, содержащие измельченную скорлупу семян подсолнечника, имеют более высокое звукопоглощение, на что указывает более высокое значение eNRC по сравнению с контрольным (тест №1).
В то время как были показаны и описаны конкретные осуществления панелей для применения в качестве строительных материалов, содержащих возобновляемый компонент, специалистами в данной области техники будет оценено, что для них могут быть осуществлены изменения и модификации, не выходящие за суть и объем настоящего изобретения в его наиболее широких аспектах, как это изложено в приведенной в данной заявке формуле.