СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ВЛАГИ ИЗ АКУСТИЧЕСКИХ ПАНЕЛЕЙ
METHOD FOR REMOVING MOISTURE FROM ACOUSTIC PANELS

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0001]   Данное изобретение в целом относится к способу удаления влаги из сырых панелей. Конкретнее, данное изобретение относится к способу удаления влаги из сырых панелей, включающему комбинированное использование поверхностно-активного вещества с горячим воздухом и вакуумом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002]   Волокнистые панели, такие как плиты основания для традиционных потолочных плиток и акустических панелей, как правило, изготавливают с помощью процесса мокрого формования. Компоненты, образующие волокнистую панель, сначала смешивают в воде, получая дисперсию, а затем выливают на движущийся опорный проволочный экран, например, как у длинносеточной отливной машины, получая сырую панель. Затем из сырой панели удаляют влагу, сначала под действием силы тяжести, а затем с помощью механизма вакуумного отсоса, и после этого ее сушат в нагретой конвекционной сушильной печи, получая легкую плиту основания для акустической панели. Сушка в нагретой конвекционной сушильной печи, как правило, представляет собой ограничивающий этап производства, а также наиболее дорогостоящий этап производства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003]   В одном аспекте данного изобретения предложен способ получения плиты основания акустической панели, включающий получение сырой панели, содержащей поверхностно-активное вещество на основе алкилэфирсульфатов, причем сырая панель содержит от примерно 10 % масс. до примерно 40 % масс. твердых веществ, и удаление влаги из сырой панели с получением обезвоженной сырой панели, причем удаление влаги включает подачу горячего воздуха и применение вакуума к сырой панели.
[0004]   Дополнительные аспекты и преимущества данного изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники из обзора следующего подробного описания. Хотя указанные способы и композиции допускают варианты реализации в различных формах, дальнейшее описание содержит конкретные варианты реализации изобретения с пониманием того, что указанное описание приведено для иллюстрации и не предназначено для ограничения изобретения конкретными вариантами реализации, описанными в данном документе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005]   В данном изобретении предложен способ получения плиты основания акустической панели, включающий получение сырой панели, содержащей поверхностно-активное вещество на основе алкилэфирсульфатов, причем сырая панель содержит от примерно 10 % масс. до примерно 40 % масс. твердых веществ, и удаление влаги из сырой панели с получением обезвоженной сырой панели, причем удаление влаги включает подачу горячего воздуха и применение вакуума к сырой панели.
[0006]   Преимущественно, когда удаление влаги из сырой панели включает комбинированное использование поверхностно-активного вещества на основе алкилэфирсульфатов, описываемого в данном документе, как с горячим воздухом, так и с вакуумом, получающаяся в результате обезвоженная сырая панель и/или высушенная плита основания предоставляет одно или большее количество преимуществ, в том числе пониженное содержание воды в сырой панели после удаления влаги, и, таким образом, уменьшение времени и затрат на сушку сырой панели, образующей плиту основания, которая демонстрирует аналогичную, если не улучшенную, прочность по сравнению с эквивалентной плитой основания, полученной из сырой панели, не содержащей поверхностно-активного вещества, и из которой была удалена влага в соответствии с обычным промышленным способом.
[0007]   В контексте данного документа термин «сырая панель» относится к суспензии композиции в начале и в ходе этапа удаления влаги под действием силы тяжести, и до тех пор, пока композиция не высохнет, образовав готовую плиту основания. Соответственно, в контексте данного документа термин «обезвоженная сырая панель» относится к сырой панели после вакуумного удаления влаги и до сушки в печи, а термин «плита основания» относится к высушенной композиции после сушки в печи.
[0008]   Термин «эквивалентная плита основания» или «эквивалентная сырая панель», используемый в данном документе, включает модификатор, например, «без добавления поверхностно-активного вещества», «без добавления поверхностно-активного вещества по данному изобретению» и/или «обезвоженная в соответствии с обычным промышленным способом». В контексте данного документа термин «эквивалентная плита основания» или «эквивалентная сырая панель» означает, что композиция сырой панели и/или плиты основания такая же, как у второй сырой панели и/или плиты основания, с которой сравнивают первую, и/или способ изготовления сырой панели и/или плиты основания такой же, как у второй сырой панели и/или плиты основания, за исключением указанного модифицированного условия, как правило, модифицированное условие заключается в том, что сравнительная эквивалентная сырая панель и/или плита основания не содержит поверхностно-активного вещества сравнительная эквивалентная сырая панель и/или плита основания не содержит алкилэфирсульфатов и/или во время удаления влаги из сравнительной эквивалентной сырой панели не применяют горячий воздух.
[0009]   В контексте данного документа термины «панель» и «плитка» следует считать взаимозаменяемыми.
[0010]   В вариантах реализации изобретения сырая панель дополнительно содержит минеральную вату, целлюлозу, минеральный заполнитель и крахмал. В вариантах реализации изобретения горячий воздух, применяемый во время удаления влаги, имеет температуру в диапазоне от примерно 250 °F (примерно 120 °C) до примерно 500 °F (примерно 260 °C). В вариантах реализации изобретения при удалении влаги достигают уменьшения количества воды по меньшей мере примерно на 5% по сравнению с эквивалентной плитой основания, полученной путем удаления влаги из сырой панели, не содержащей поверхностно-активного вещества, и/или не содержащей алкилэфирсульфатов, в эквивалентных условиях.
[0011]   В вариантах реализации изобретения способ дополнительно включает этап сушки для получения высушенной плиты основания. В качестве варианта, обезвоженную сырую панель сушат при температуре от примерно 300 °F (примерно 204 °C) до примерно 600 °F (примерно 316 °C). В вариантах реализации изобретения высушенная плита основания демонстрирует уменьшение значений предела прочности при изгибе (ПППИ) не более примерно 10% по сравнению с эквивалентной плитой основания, не содержащей поверхностно-активного вещества, согласно определению ASTM C367, описанному ниже. Без привязки к конкретной теории считалось, что когда суспензия сырой панели содержит поверхностно-активное вещество в количестве, достаточном для значительного улучшения эффективности удаления влаги из сырой панели, прочность готовой плиты основания, характеризуемая значениями ПППИ, резко уменьшается. Преимущественно, была обнаружена синергетическая связь между поверхностно-активным веществом на основе алкилэфирсульфатов по данному изобретению и применением горячего воздуха во время этапа вакуумного удаления влаги, так что использование горячего воздуха значительно увеличило эффективность поверхностно-активного вещества в процессе удаления влаги, позволяя использовать поверхностно-активное вещество в количестве, достаточно малом, чтобы плиты основания, полученные путем удаления влаги из сырых панелей в соответствии с данным изобретением, не проявляли значительного уменьшения значений ПППИ (например, уменьшение значения ПППИ не более чем на 10%), а в некоторых случаях демонстрировали улучшение значений ПППИ по сравнению с эквивалентной плитой основания, не содержащей поверхностно-активного вещества.
[0012]   В качестве варианта сырая панель по существу не содержит неорганической кислоты. В качестве варианта сырая панель по существу не содержит латексной смолы. В контексте данного документа «по существу не содержит неорганической кислоты» и «по существу не содержит латексной смолы» означает, что композиция сырой панели не содержит значительных количеств неорганической кислоты или латексной смолы. Таким образом, случайное или фоновое количество неорганической кислоты или латексной смолы (например, менее 0,5 % масс. от общего содержания твердых веществ) может присутствовать в композициях покрытия согласно данному изобретению и находиться в пределах объема данного изобретения.
Композиция сырой панели.
[0013]   В целом, сырая панель по данному изобретению содержит воду, минеральную вату, минеральный заполнитель, целлюлозу, связующее вещество и поверхностно-активное вещество.
[0014]   Минеральная вата может представлять собой любые из обычных минеральных волокон, изготовленные путем вытягивания потока расплавленного базальта, шлака, гранита или другого стекловидного минерального компонента. Выраженная в процентах по массе от общего содержания сухих твердых веществ в готовом панельном изделии, минеральная вата может присутствовать в количестве в диапазоне от примерно 10% до примерно 60%, от примерно 10% до примерно 50%, от примерно 12% до примерно 40%, от примерно 12% до примерно 30%, от примерно 15% до примерно 25%, от примерно 17% до примерно 23% или от примерно 18% до примерно 22%, например, примерно 10%, примерно 15% примерно 20%, примерно 25%, примерно 30%, примерно 35%, примерно 40%, примерно 45%, примерно 50%, примерно 55% или примерно 60%.
[0015]   Минеральный заполнитель может представлять собой легкий неорганический заполнитель, происходящий из вспененного или расширенного стекла, в том числе, но без ограничения, вспученный перлит, вермикулит, вспученный вермикулит, глину, вспененную глину и пемзу, или минеральный заполнитель может представлять собой минеральный заполнитель более высокой плотности, в том числе, но без ограничения, алебастр (полугидрат сульфата кальция), гипс и известняк. В вариантах реализации изобретения минеральный заполнитель выбран из группы, состоящей из вспученного перлита, вермикулита, глины, пемзы, алебастра, гипса, известняка и их комбинаций. В вариантах реализации изобретения минеральный заполнитель содержит вспученный перлит. В вариантах реализации изобретения минеральный заполнитель по существу не содержит гипса.
[0016]   Выраженный в процентах по массе от общего содержания сухих твердых веществ в готовом панельном изделии, минеральный заполнитель может присутствовать в количестве в диапазоне от примерно 35% до примерно 85%, от примерно 40% до примерно 80%, примерно 45 % до примерно 75%, от примерно 50% до примерно 70%, от примерно 55% до примерно 65%, от примерно 55% до примерно 61% или от примерно 55% до примерно 60%, например, примерно 35%, примерно 40%, примерно 45%, примерно 50%, примерно 55%, примерно 56%, примерно 57%, примерно 58%, примерно 59%, примерно 60%, примерно 65%, примерно 70%, примерно 75%, примерно 80% или примерно 85%.
[0017]   Целлюлозные волокна, пример органического волокна, действуют в качестве структурных элементов готовой плиты основания. Целлюлозные волокна обычно представлены в форме переработанной газетной бумаги. Излишки изданных газет (ИИГ) и старые журналы (СЖ) можно использовать в дополнение к газетной бумаге или в качестве ее альтернативы. Выраженная в процентах по массе от общего содержания сухих твердых веществ в готовом панельном изделии, целлюлоза может присутствовать в количестве в диапазоне от примерно 5% до примерно 30%, от примерно 5% до примерно 25%, примерно 10% до примерно 20%, от примерно 10% до примерно 15%, от примерно 11% до примерно 27% или от примерно 12% до примерно 16%, например, примерно 5%, примерно 10%, примерно 12%, примерно 14%, примерно 16%, примерно 18%, примерно 20%, примерно 25% или примерно 30%.
[0018]   Связующее вещество может содержать крахмал, латекс и восстановленные бумажные изделия. Органические связующие вещества, такие как крахмал, часто представляют собой основной компонент, обеспечивающий структурную адгезию получаемой панели. Крахмал представляет собой предпочтительное органическое связующее вещество, поскольку, среди других причин, он относительно недорог. Типичные крахмалы включают немодифицированные крахмалы, в том числе, но без ограничения, немодифицированный кукурузный крахмал. В вариантах реализации изобретения связующее вещество по существу не содержит латекса.
[0019]   Выраженное в процентах по массе от общего содержания сухих твердых веществ в готовом панельном изделии, связующее вещество может присутствовать в количестве в диапазоне от примерно 0,5% до примерно 20%, от примерно 1% до примерно 16%, примерно 2% до примерно 14%, от примерно 4% до примерно 12%, от примерно 5% до примерно 11%, от примерно 5% до примерно 15%, от примерно 6% до примерно 10% или от примерно 7% до примерно 9%, например, примерно 0,5%, примерно 1%, примерно 2%, примерно 4%, примерно 6%, примерно 7%, примерно 8%, примерно 9%, примерно 10%, примерно 12%, примерно 16% или примерно 20%.
[0020]   Поверхностно-активное вещество может содержать поверхностно-активное вещество на основе алкилэфирсульфатов, такое как Hyonic 25 AS от компании GEO Specialty Chemicals, комбинация аммониевых солей каприлетсульфата и капретсульфата. Поверхностно-активные вещества на основе алкилэфирсульфатов представляют собой соли этоксилированных алкилсульфатов, содержащие в своих структурах полиэтиленгликолевые единицы. Подходящие поверхностно-активные вещества на основе алкилэфирсульфатов включают, но без ограничения, алкилэфирсульфаты от C6 до C26, алкилэфирсульфаты от C6 до C20, алкилэфирсульфаты от C6 до C16 или алкилэфирсульфаты от C6 до C12. Примеры подходящих солей алкилэфирсульфатов включают, но без ограничения, лауретсульфат (то есть лаурилэфирсульфат), каприлетсульфат, капретсульфат, паретсульфат, миретсульфат, дридецетсульфат и их комбинации. В вариантах реализации изобретения алкилэфирсульфат выбран из аммониевой соли каприлетсульфата, аммониевой соли капретсульфата и их комбинаций. Соль алкилэфирсульфата может содержать любой подходящий катион, в том числе, но без ограничения, натрий, калий, литий и аммоний. В вариантах реализации изобретения поверхностно-активное вещество на основе алкилэфирсульфатов представляет собой натриевую соль. В вариантах реализации изобретения поверхностно-активное вещество на основе алкилэфирсульфатов представляет собой соль аммония. Выраженное в процентах по массе от общего содержания твердых веществ в готовом панельном изделии, поверхностно-активное вещество можно подавать в суспензию сырой панели в количестве в диапазоне от примерно 0,10% до примерно 3,00%, от примерно 0,15% до примерно 2,50%, от примерно 0,20% до примерно 2,0% или от примерно 0,1% до примерно 0,5% для чистого или 100% раствора активного поверхностно-активного вещества. Если поверхностно-активное вещество предоставляют в виде разбавленного раствора, например, содержащего 30% активного вещества, специалист в данной области техники легко поймет, что количество добавляемого раствора поверхностно-активного вещества должно быть отрегулировано таким образом, чтобы активное поверхностно-активное вещество добавлялось в вышеупомянутых диапазонах. Специалист в данной области поймет, что количество поверхностно-активного вещества, присутствующего в готовой сухой плите основания, будет меньше, чем начальное количество, подаваемое в суспензию сырой панели, поскольку поверхностно-активное вещество будет удалено с водой во время удаления влаги, например, до 50%, до 75%, до 80%, до 90% или более 90% поверхностно-активного вещества будет удалено во время удаления влаги. Поверхностно-активное вещество, удаляемое во время удаления влаги, можно собирать и использовать повторно.
[0021]   Неожиданно было обнаружено, что когда поверхностно-активное вещество на основе алкилэфирсульфата вводили в композицию сырой панели в количестве, описанном выше, и во время удаления влаги подавали горячий воздух, высушенная плита основания, полученная из указанной композиции сырой панели, демонстрировала аналогичную, если не улучшенную, прочность по сравнению с эквивалентными плитами основания, полученными из сырой панели, в которую не добавляли поверхностно-активное вещество, согласно обычным промышленным способам, или плитами основания, полученными из сырой панели, в которую добавляли поверхностно-активное вещество, отличное от поверхностно-активного вещества на основе алкилэфирсульфата. Как правило, поверхностно-активные вещества не входят в композицию сырой панели, поскольку ожидается, что поверхностно-активное вещество уменьшит прочность полученной высушенной плиты основания, характеризуемую значениями ПППИ. Считается, что высушенные плиты основания, полученные из композиции сырой панели по данному изобретению, имеют приемлемую прочность, аналогичную прочности плит основания, полученных с использованием обычных композиций сырой панели и способов изготовления плит основания согласно обычным промышленным процессам, если высушенные плиты основания демонстрируют уменьшение значения ПППИ не более 10% от значения ПППИ эквивалентной плиты основания, полученной из сырой панели, в которую не добавляли поверхностно-активное вещество, согласно промышленным стандартам.
[0022]   Во время изготовления суспензии сырой панели порядок добавления минеральной ваты, целлюлозы, минерального заполнителя, связующего вещества и поверхностно-активного вещества не имеет особых ограничений. В вариантах реализации изобретения минеральную вату, целлюлозу, минеральный заполнитель и связующее вещество смешивают с водой, а поверхностно-активное вещество добавляют и перемешивают для достижения однородного распределения непосредственно перед удалением влаги. В вариантах реализации изобретения перед вакуумным удалением влаги сырая панель содержит от примерно 10 % масс. до примерно 45 % масс. твердых веществ, от примерно 10% до примерно 30%, от примерно 15 % масс. до примерно 35 % масс. твердых веществ или от примерно 15 % масс. до примерно 25 % масс. твердых веществ.
[0023]   В вариантах реализации изобретения сырая панель по данному изобретению содержит от примерно 15% до примерно 25% минеральной ваты, от примерно 10% до примерно 15% целлюлозы, от примерно 50% до примерно 70% минерального заполнителя, от примерно 6% до примерно 10% связующего вещества и от примерно 0,1% до примерно 0,5% поверхностно-активного вещества в пересчете на общую массу твердых веществ. В вариантах реализации изобретения сырая панель содержит минеральную вату, целлюлоза представлена в виде переработанных волокон газетной бумаги, минеральный заполнитель содержит вспученный перлит, связующее вещество содержит немодифицированный кукурузный крахмал, и поверхностно-активное вещество содержит поверхностно-активное вещество на основе алкилэфирсульфатов.
Удаление влаги.
[0024]   Акустические панели можно изготавливать с использованием композиции сырой панели по данному изобретению, например, согласно производственному процессу мокрого спутывания волокон. Одна версия этого процесса описана в патенте США № 5,911,818, включенном в данный документ в полном объеме посредством ссылки. В целом, водную суспензию, содержащую разбавленную дисперсию на водной основе композиции сырой панели, подают на движущуюся проволочную сетку машины для отливания плит длинносеточного типа. Сначала из суспензии сырой панели удаляют влагу под действием силы тяжести, и дополнительно удаляют влагу из сырой панели с помощью вакуумного всасывания. В способе по данному изобретению процесс удаления влаги дополнительно включает применение горячего воздуха. Затем обезвоженную сырую панель сушат в нагретой печи или сушильной камере для удаления остаточной влаги и получения высушенных плит основания. Панели с приемлемыми размерами, внешним видом и акустическими свойствами получают путем обработки высушенной плиты основания. Обработка включает шлифование поверхности, разрезание, перфорирование, расщепление, нанесение покрытия валиком/распылением, обрезку кромок и/или наклеивание панели на холст или экран.
[0025]   Для получения образцов лабораторного масштаба водную суспензию разбавленной дисперсии на водной основе композиции сырой панели можно подавать в отливную машину Tappi. Из суспензии сырой панели удаляют влагу под действием силы тяжести с последующим вакуумным всасыванием. В способе по данному изобретению процесс удаления влаги дополнительно включает применение горячего воздуха. Затем обезвоженную сырую панель сушат в нагретой печи или сушильной камере для получения высушенной плиты основания в лабораторном масштабе.
[0026]   В данном изобретении предложен способ получения плиты основания акустической панели, включающий получение сырой панели, содержащей поверхностно-активное вещество, и удаление влаги из сырой панели с получением обезвоженной сырой панели, причем удаление влаги включает подачу горячего воздуха и применение вакуума к сырой панели.
[0027]   Горячий воздух можно подавать любым подходящим способом, например, расположив источник нагрева над проволочной сеткой отливной машины длинносеточного типа или отливной машины Tappi. Горячий воздух можно подавать при температуре в диапазоне от примерно 250 °F (примерно 120 °C) до примерно 500 °F (примерно 260 °C) или от примерно 350 °F (примерно 177 °C) до примерно 400 °F (примерно 204 °С), например, примерно 250 °F (121 °C), 300 °F (149°C), 350 °F (177 °C), 400 °F (204 °C), 450 °F (232 °C) или примерно 500 °F (260 °C). Температура горячего воздуха не имеет конкретных ограничений, однако, температура горячего воздуха должна быть ниже температуры плавления проволочной сетки машины для отливания плит длинносеточного типа.
[0028]   В вариантах реализации изобретения применение вакуума к сырой панели включает первый вакуумный этап и второй вакуумный этап. В качестве варианта, этап прессования может быть предусмотрен между первым вакуумным этапом и вторым вакуумным этапом. Сырую панель можно прессовать для достижения желаемой толщины. Соответственно, толщина сырой панели может составлять, например, от примерно 0,50 дюйма (примерно 1,3 см) до примерно 0,75 дюйма (примерно 1,9 см), от примерно 0,60 дюйма (примерно 1,5 см) до примерно 0,70 дюйма (примерно 1,8 см), например, примерно 0,55 дюйма (1,4 см), примерно 0,60 дюйма (1,5 см), примерно 0,65 дюйма (1,65 см), примерно 0,70 дюйма (1,8 см) или примерно 0,75 дюйма (1,9 см). В вариантах реализации изобретения сырая панель может иметь содержание твердых веществ от примерно 22 % масс. до примерно 28 % масс. после прессования. В вариантах реализации изобретения сырая панель может иметь содержание твердых веществ от примерно 25 % масс. до примерно 40 % масс. или от примерно 28 % масс. до примерно 38 % масс. после второго вакуумного этапа.
[0029]   Горячий воздух можно подавать перед вакуумом или одновременно с ним. В вариантах реализации изобретения горячий воздух подают одновременно с применением вакуума. В вариантах реализации изобретения, включающих два вакуумных этапа, горячий воздух можно подавать одновременно с применением вакуума на обоих вакуумных этапах. В вариантах реализации изобретения, включающих два вакуумных этапа, горячий воздух можно подавать одновременно с применением вакуума по меньшей мере на втором вакуумном этапе.
[0030]   Вакуум от примерно 3 дюймов ртутного столба (76,2 мм рт. ст.) до примерно 15 дюймов ртутного столба (381 мм рт. ст.) можно применять к сырой панели. В вариантах реализации изобретения можно применять первый вакуум от примерно 3 дюймов рт. ст. (примерно 0,10 бар) до примерно 7 дюймов рт. ст. (примерно 0,23 бар) или от примерно 4 дюймов рт. ст. (примерно 0,13 бар) до примерно 6 дюймов рт. ст. (примерно 0,20 бар), например, примерно 3 дюймов рт. ст. (0,10 бар), примерно 4 дюймов рт. ст. (0,13 бар), примерно 5 дюймов рт. ст. (0,17 бар), примерно 6 дюймов рт. ст. (0,20 бар) или примерно 7 дюймов рт. ст. (0,23 бар) с последующим применением второго, более высокого вакуума от примерно 5 дюймов рт. ст. (примерно 0,17 бар) до примерно 15 дюймов рт. ст. (примерно 0,51 бар), от примерно 6 дюймов рт. ст. (примерно 0,20 бар) до примерно 14 дюймов рт. ст. (примерно 0,47 бар), от примерно 7 дюймов рт. ст. (примерно 0,23 бар) до примерно 13 дюймов рт. ст. (примерно 0,44 бар), от примерно 8 дюймов рт. ст. (примерно 0,27 бар) до примерно 12 дюймов рт. ст. (примерно 0,41 бар) или от примерно 9 дюймов рт. ст. (примерно 0,30 бар) до примерно 11 дюймов рт. ст. (примерно 0,37 бар), например, примерно 5 дюймов рт. ст. (0,17 бар), примерно 6 дюймов рт. ст. (0,20 бар), примерно 7 дюймов рт. ст. (0,23 бар), примерно 8 дюймов рт. ст. (0,27 бар), примерно 9 дюймов рт. ст. (0,30 бар), примерно 10 дюймов рт. ст. (0,34 бар), примерно 11 дюймов рт. ст. (0,37 бар), примерно 12 дюймов рт. ст. (0,40 бар), примерно 13 дюймов рт. ст. (0,44 бар), примерно 14 дюймов рт. ст. (0,47 бар) или примерно 15 дюймов рт. ст. (0,51 бар).
[0031]   В вариантах реализации изобретения при удалении влаги достигают уменьшения количества воды по меньшей мере примерно на 5%, по меньшей мере примерно на 6%, по меньшей мере примерно на 10%, по меньшей мере примерно на 15%, по меньшей мере примерно на 20%, по меньшей мере примерно на 25% или по меньшей мере примерно на 30%, например, в диапазоне от примерно 5% до примерно 30% или от примерно 6% до примерно 25%, по сравнению с эквивалентной плитой основания, полученной путем удаления влаги из сырой панели в условиях, не содержащих поверхностно-активного вещества или горячего воздуха. Процент уменьшения количества воды можно определить, сравнив разницу содержания воды в обезвоженных сырых панелях.
Сушка.
[0032]   Способы по данному изобретению могут дополнительно включать этап сушки. Обезвоженную сырую панель можно сушить в нагретой печи или сушильной камере. Этап сушки, как правило, представляет собой наиболее длительный и затратный этап производства плиты основания. Поскольку сушка обезвоженных сырых панелей в печи или сушильной камере может занимать несколько часов, количество изготовленных плит основания ограничено тем, сколько плит основания можно сушить. Соответственно, чем больше воды можно удалить во время этапа удаления влаги, тем меньше времени нужно сушить сырые панели в печи, тем менее затратным будет производство плит основания, и можно преимущественно увеличить количество изготовленных плит основания.
[0033]   Обезвоженную сырую панель можно сушить при любой подходящей температуре. В вариантах реализации изобретения обезвоженную сырую панель можно сушить при температуре от примерно 300 °F (примерно 150 °C) до примерно 600 °F (примерно 315 °C), от примерно 400 °F (примерно 205 °C) до примерно 600 °F (315 °C) или от примерно 450 °F (примерно 230 °C) до примерно 550 °F (примерно 290°C), например, примерно 300 °F (150 °C), примерно 250 °F (121 °C), примерно 400 °F (204 °C), примерно 450 °F (230 °C), примерно 500 °F (260 °C), примерно 550 °F (290 °C) или примерно 600 °F (315 °C).
[0034]   Как указано выше, высушенные плиты основания по данному изобретению демонстрируют уменьшение значений ПППИ не более чем на 10% от значений ПППИ эквивалентной плиты основания, полученной из сырой панели, в которую не добавляли поверхностно-активное вещество.
Определение содержания воды.
[0035]   Содержание воды в сырой панели относится к количеству фунтов воды в 1000 квадратных футов сырой панели, выраженному в фунтах на тысячу квадратных футов. Для определения содержания воды определяли с помощью весов массу сырой панели, имеющей размер примерно 1,5 квадратных футов (0,14 кв.м). Затем рассчитывали содержание воды в соответствующей сырой панели, имеющей площадь 1000 квадратных футов (92,9 кв.м), и полученное содержание воды определяли в фунтах на тысячу квадратных футов.
Определение значения ПППИ и значения твердости.
[0036]   Значения ПППИ и твердости определяют согласно ASTM C367 с помощью машины Instron или ее эквивалента. Вкратце, опытные образцы имеют ширину примерно 3” (76,2 мм) и длину примерно 10” (254 мм). Промежуток опорной поверхности составляет примерно 8” (203,2 мм). Нагрузку прикладывали в центре образца со скоростью поперечной головки примерно 1,97 дюйма в минуту (50,038 мм/мин), пока не происходила поломка. Предел прочности при изгибе рассчитывают согласно уравнению:
2
ПППИ = 3PL/(2bd),
где P - максимальная нагрузка в фунтах, L - длина промежутка в дюймах, b - ширина образца в дюймах, и d - толщина образца в дюймах.
Определение содержания твердых веществ.
[0037]   Содержание твердых веществ в обезвоженной сырой панели рассчитывают следующим образом:
Содержание твердых веществ = (масса высушенной сырой панели/масса сырой панели после удаления влаги) x 100.
Массу сырой панели перед вакуумным удалением влаги и после вакуумного удаления влаги определяли с помощью весов, имеющих точность по меньшей мере 0,1 г.
[0038]   Композиции, панели и способы в соответствии с данным изобретением можно лучше понять в свете следующих примеров, которые предназначены лишь для иллюстрации панелей и способов по данному изобретению, и не должны никоим образом ограничивать его объем.
ПРИМЕРЫ
Пример 1.
[0039]   Потолочные плитки были получены с помощью процесса мокрого формования из 20 % масс. минеральной ваты, 14 % масс. переработанных волокон газетной бумаги, 58 % масс. вспученного перлита и 8 % масс. немодифицированного кукурузного крахмала, в пересчете на общую массу твердых материалов. Указанные материалы смешивали в воде, получая суспензию, из которой удаляли влагу с помощью отливной машины Tappi, получая сырую панель. Из сырой панели удаляли влагу под вакуумом с помощью отливной машины Tappi, прессовали ее с помощью гидравлического пресса без применения вакуума примерно до 0,65 дюйма (примерно 1,67 см), и дополнительно удаляли из нее влагу под вакуумом второй раз с помощью отливной машины Tappi. В опытах, в которых добавляли поверхностно-активное вещество, примерно 0,40 % масс. чистого поверхностно-активного вещества в пересчете на общую массу сухих твердых веществ плиты основания применяли в виде 30% масс. раствора анионного поверхностно-активного вещества на основе алкилэфирсульфатов по данному изобретению (Hyonic 25AS от компании GEO Specialty Chemicals) добавляли в суспензию перед отливанием панели Tappi. В опытах, в которых горячий воздух использовали одновременно с вакуумом, печь, нагретую до 500 °F (примерно 260 °C), использовали в качестве источника нагрева, и горячий воздух подавали из печи в отливную машину Tappi через изолированный гибкий шланг и цоколь на верху отливной машины Tappi. Измеренная температура горячего воздуха, поступающего в отливную машину Tappi составляла примерно 385 °F (примерно 196 °C). В опытах, в которых горячий воздух не использовали, печь не была соединена с отливной машиной Tappi, и использовался воздух температуры окружающей среды («холодный воздух»). После второго вакуумирования обезвоженную сырую панель помещали в печь с температурой примерно 500 °F (примерно 260 °C) на 1 час, а затем 300 °F (примерно 150 °C) на 4 часа, чтобы получить высушенную плиту основания.
[0040]   Таблица 1 ниже описывает условия удаления влаги и наличие поверхностно-активного вещества в композиции суспензии. Каждый набор условий испытывали по меньшей мере трижды, и средние значения содержания твердых веществ в обезвоженной сырой панели (то есть, после этапа 2-го вакуумирования), содержания воды в обезвоженной сырой панели, уменьшения количества воды в сырой панели в ходе процесса удаления влаги по данному изобретению по сравнению с эквивалентной контрольной панелью, не содержащей поверхностно-активного вещества, и обезвоженной без использования горячего воздуха, а также плотность, значение ПППИ, значение модуля упругости (МУ) и значение твердости плиты основания, полученной после сушки обезвоженной сырой панели в печи в течение 1 часа, представлены ниже.
Таблица 1
[0041]   Как показано в Таблице 1, сырые панели, которые либо только нагревали во время вакуумного удаления влаги (условие B), либо только содержали поверхностно-активное вещество на основе алкилэфирсульфатов по данному изобретению (условие C), демонстрировали улучшение уменьшения содержания воды во время процесса удаления влаги по сравнению с сырыми панелями, которые не нагревали и не содержали поверхностно-активного вещества (контроль A), показывая улучшение уменьшения содержания воды примерно 1% и 6%, соответственно. Кроме того, сырые панели, которые как нагревали во время вакуумного удаления влаги, так и содержали поверхностно-активное вещество на основе алкилэфирсульфатов по данному изобретению (условие D), демонстрировали значительное уменьшение содержания воды, примерно 22%, по сравнению с контрольными сырыми панелями, и показывали значительное улучшение уменьшения содержания воды по сравнению с уменьшением содержания воды, демонстрируемым сырыми панелями, в которых применяли только горячий воздух (условие B, примерно 21%) или только поверхностно-активное вещество (условие C, примерно 16%).
[0042]   Таблица 1 дополнительно демонстрирует, что получаемые высушенные плиты основания, из которых удаляли влагу согласно условиям B, C, и D, демонстрировали небольшую потерю прочности или ее отсутствие по сравнению с контрольной плитой основания A. В частности, прочность, характеризуемая значениями ПППИ, для плит основания, из которых удаляли влагу согласно условиям B, C и D (ПППИ: 87,7, 80,4, 93,72 фунтов на квадратный дюйм (61659,2, 56526,79, 65891,681 кг/кв.м), соответственно) не уменьшилась значительно по сравнению с контролем A (ПППИ: 89,11 фунтов на квадратный дюйм (62650,53 кг/кв.м)).
[0043]   Таким образом, Пример 1 демонстрирует, что сырые панели, из которых удаляли влагу согласно данному изобретению, демонстрируют уменьшенное содержание воды по сравнению с сырыми панелями, из которых удаляли влагу согласно обычным промышленным способам, и кроме того, что плиты основания, полученные из сырых панелей, из которых удаляли влагу согласно данному изобретению, демонстрируют по меньшей мере сравнимую прочность по сравнению с плитами основания, полученными из сырых панелей, из которых удаляли влагу согласно обычным промышленным способам.
Пример 2.
[0044]   Потолочные плитки были получены с помощью процесса мокрого формования из 20 % масс. минеральной ваты, 12 % масс. переработанных волокон газетной бумаги, 60 % масс. вспученного перлита и 8 % масс. немодифицированного кукурузного крахмала, в пересчете на общую массу твердых материалов. Указанные материалы смешивали в воде, получая суспензию, из которой удаляли влагу с помощью отливной машины Tappi, получая сырую панель. Из сырой панели удаляли влагу под вакуумом с помощью отливной машины Tappi, прессовали ее с помощью гидравлического пресса без применения вакуума примерно до 0,65 дюйма (примерно 1,67 см), и дополнительно удаляли из нее влагу под вакуумом второй раз с помощью отливной машины Tappi. В опытах, в которых добавляли поверхностно-активное вещество, примерно 0,27 % масс. в пересчете на общую массу твердых веществ анионного поверхностно-активного вещества на основе аммониевой соли алкилэфирсульфата согласно данному изобретению (Hyonic 25AS от компании GEO Specialty Chemicals) или неионного поверхностно-активного вещества на основе алифатического эфира полиоксиэтилена не согласно данному изобретению (Hydropalat WE 3322 от компании BASF) добавляли в суспензию перед отливанием панели Tappi. В опытах, в которых горячий воздух использовали одновременно с вакуумом, печь, нагретую до 500 °F (примерно 260 °C), использовали в качестве источника нагрева, и горячий воздух подавали из печи в отливную машину Tappi через изолированный гибкий шланг и цоколь, расположенный на верху отливной машины Tappi. Измеренная температура горячего воздуха, поступающего в отливную машину Tappi составляла 385 °F (примерно 196 °C). В опытах, в которых горячий воздух не использовали, печь не была соединена с отливной машиной Tappi, и использовался воздух температуры окружающей среды («холодный воздух»). После второго вакуумирования обезвоженную сырую панель помещали в печь с температурой примерно 500 °F (примерно 260 °C) на 1 час, а затем 300 °F (примерно 150 °C) на 4 часа, чтобы получить высушенную плиту основания.
[0045]   Таблица 2 ниже описывает условия удаления влаги и наличие поверхностно-активного вещества в композиции суспензии. Средние значения содержания твердых веществ в обезвоженной сырой панели (то есть, после этапа 2-го вакуумирования), содержания воды в обезвоженной сырой панели, уменьшения количества воды в сырой панели в ходе процесса удаления влаги по данному изобретению по сравнению с эквивалентной контрольной панелью, не содержащей поверхностно-активного вещества, и обезвоженной без использования горячего воздуха, а также плотность, значение ПППИ, значение модуля упругости (МУ) и значение твердости плиты основания, полученной после сушки обезвоженной сырой панели в печи, представлены ниже.
Таблица 2
[0046]   Как показано в Таблице 2, сырые панели, которые как нагревали во время вакуумного удаления влаги, так и содержали поверхностно-активное вещество (условия F и G), демонстрировали улучшение уменьшения содержания воды во время процесса удаления влаги по сравнению с сырыми панелями, которые не нагревали и не содержали поверхностно-активного вещества (контроль E).
[0047]   Таблица 1 дополнительно демонстрирует, что получаемые плиты основания, в которых было использовано поверхностно-активное вещество на основе алкилэфирсульфатов по данному изобретению (условие F) демонстрировали небольшую потерю ПППИ или ее отсутствие по сравнению с контрольной плитой основания E. Однако, когда добавляли неионное поверхностно-активное вещество на основе алифатического эфира полиоксиэтилена не по данному изобретению, (условие G), ПППИ плиты основания уменьшался примерно на 25%, от 83,6 фунтов на квадратный дюйм (58776,62 кг/кв.м) до 62,2 фунтов на квадратный дюйм (43730,93 кг/кв.м).
[0048]   Предшествующее описание представлено только для ясности понимания, и из него не следует делать выводы о ненужных ограничениях, поскольку модификации в пределах объема данного изобретения могут быть очевидны для специалиста в данной области техники.
[0049]   Все патенты, публикации и ссылки, процитированные в данном документе, включены в данный документ в полном объеме посредством ссылки. В случае конфликта между данным описанием и включенными патентами, публикациями и ссылками, руководствоваться следует данным описанием.