ЛИТАЯ ПОТОЛОЧНАЯ ПЛИТКА
CAST CEILING TILES

Настоящее изобретение относится к материалам для строительства зданий, в частности к композициям потолочной плитки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Существует растущая обеспокоенность в отношении влияния производства строительных материалов и продуктов на окружающую среду. Одним из возможных путей снижения неблагоприятного воздействия на окружающую среду и обеспечения устойчивости окружающей среды является переработка материалов. Такие переработанные материалы иногда широко подразделяют на материалы утилизации потребительских отходов и материалы утилизации промышленных отходов. Использование материалов утилизации потребительских отходов особенно поощряется такими организациями, как LEED.
Потолочная плитка, используемая в подвесных потолках, должна иметь определенные эксплуатационные характеристики, включая способность к звукопоглощению, сравнительно низкую плотность, огнестойкость и устойчивость к провисанию. Помимо соответствия указанным критериям используемое сырье должно быть относительно недорогим и легко поддаваться обработке. Достижение указанных характеристик может быть затруднительным даже с использованием композитных материалов. Кроме того, сегмент доступных повторно используемых материалов, которые могут вносить вклад в достижение одной или более из указанных характеристик, совместимы с другими подходящими материалами и не придают нежелательных характеристик, сравнительно ограничен. Необходимо разработать состав с высоким содержанием повторно используемого сырья, обеспечивающий возможность достижения желаемых характеристик и при этом совместимый с существующим производственным оборудованием и процессами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение основано на обнаружении того факта, что гранулы пеностекла, полученные из вторичного переработанного стекла, можно успешно применять в составах для высококачественной литой потолочной плитки. Такие стеклянные гранулы обладают множеством характеристик, которые являются предпочтительными при данном применении.
В частности, было обнаружено, что такие гранулы пеностекла хорошо подходят для применения в качестве наполнителя в потолочной литой плитке на основе минерального волокна и крахмала. Помимо присущих им инертности и светлого цвета, указанные стеклянные гранулы поддаются современной промышленной обработке. Было обнаружено, что указанные гранулы совместимы с материалами и процессами, широко используемыми при производстве литых потолочных плиток. Гранулы пеностекла обладают достаточно низкой плотностью, что, таким образом, не приводит к нежелательному увеличению плотности потолочной плитки и фактически может понижать плотность таких продуктов. В то же время, указанные стеклянные гранулы достаточно твердые, чтобы выдерживать усилия сжатия и сдвига, появляющиеся, когда эти и другие компоненты механически смешивают с получением массы, которую, в конечном счете, подвергают литью с получением плитки. Неожиданно было обнаружено, что содержание воды в массе с подходящей для работы консистенцией, содержащей гранулы пеностекла, может быть уменьшено относительно обычно требуемого содержания. Указанное пониженное содержание воды снижает энергию, необходимую для сушки литьевой массы с получением жесткой плитки, и позволяет достичь более высокой производительности за счет увеличения производительности линии.
Гранулы пеностекла обладают дополнительными физическими свойствами, делающими их подходящими для включения в потолочную плитку. Гранулы обладают светлым цветом, поэтому не требуется увеличения количества грунтовки или верхнего покрытия, применяемых на отделочной или лицевой стороне плитки. Кроме того, гранулы инертны, поэтому они не приводят к появлению у плитки горючих свойств или трудностей при формовке.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В качестве основных компонентов литая потолочная плитка согласно настоящему изобретению содержит волокно, предпочтительно минеральную вату, и крахмальное связующее, предпочтительно полученное из кукурузы. Оба указанных компонента использовали в композициях для потолочных плиток в течение длительного времени. Штукатурный гипс, то есть полугидрат сульфата кальция, или гипс, можно применять в качестве дополнительного наполнителя, и, опционально, небольшое количество борной кислоты можно применять для придания огнестойкости.
Согласно настоящему изобретению гранулированное пеностекло предпочтительно выполнено из вторичного переработанного стекла, и его применяют в качестве наполнителя совместно с упомянутыми выше основными компонентами и выбранными опциональными компонентами. По сравнению с традиционными составами, с помощью настоящего изобретения минеральное волокно может быть заменено на гранулы пеностекла, как правило, по массе.
3
Подходящий тип гранул пеностекла доступен от Poraver North America Ltd., Ontario, Canada. Указанные гранулы пеностекла имеют структуру с частично закрытыми ячейками и насыпную плотность от примерно 11 до примерно 25 фунтов/фут. Ячеистая структура достаточно закрыта, чтобы по меньшей мере частично исключить воду из внутреннего объема гранул. Указанная способность к исключению воды по существу выше по удельному объему, чем, например, у узлов минеральной ваты.
Было обнаружено, что включение гранул пеностекла в состав литой потолочной плитки на основе минерального волокна/крахмала снижает количество воды, необходимое для успешного изготовления литой плитки. Сначала крахмал и другие добавки объединяют с горячей водой с получением средневязкого геля. В гель вводят минеральную вату и стеклянные гранулы, которые механически перемешивают с получением массы для литья со значительно большей вязкостью, чем у первоначального геля. Когда минеральное волокно вводят в водный гель, оно впитывает указанный гель с образованием плитки высокой плотности. С введением в состав гранул пеностекла и уменьшением содержания минеральной ваты уменьшается количество воды, требуемой для смешивания и пропитывания указанных компонентов. Указанное уменьшение воды или уменьшенная водная нагрузка снижают объем необходимой технической воды и количество тепловой энергии, необходимой для выпаривания воды, применяемой в геле и получаемой массе. В высоковязком состоянии указанную массу отливают в металлические формы, как правило, покрытые бумагой или фольгой. Формы помещают в сушильную печь, где выпаривают влагу из массы, в результате чего оставшийся твердый материал образует жесткую плитку.
3
3
Предпочтительный размер гранул пеностекла составляет от примерно 1 до примерно 2 мм. Гранулы указанного размера хорошо смешиваются в массе, малозаметны на отделочной поверхности и достаточно малы, чтобы плитку можно было разрезать без нежелательной ломкости. Кроме того, гранулы пеностекла предпочтительного размера имеют насыпную плотность примерно 14 фунтов/куб.фут. Такая низкая плотность может быть полезна для уменьшения плотности плитки на основе минерального волокна/крахмала. Например, плитки согласно изобретению могут иметь плотность от примерно 18 до примерно 21 фунтов/фут, в то время как плитки, известные из уровня техники, могут иметь плотность от примерно 20 до примерно 24 фунтов/фут.
Вспененные вторичные переработанные стеклянные гранулы являются легкими и сохраняют свой цвет и, следовательно, не требуют дополнительного количества верхнего покрытия или краски, которые наносят на плитку с получением белого высокоотражающего отделочного покрытия.
Предпочтительный состав компонентов литой потолочной плитки на основе связующего из минерального волокна/крахмала приведен в следующей таблице:
минеральная вата
30-70%
стеклянные гранулы
10-40%
крахмальное связующее
8-20%
штукатурный гипс
0-15%
борная кислота
0-1%
Более предпочтительный состав компонентов литой потолочной плитки на основе связующего из минерального волокна/крахмала приведен в следующих более конкретных диапазонах:
минеральная вата
50-55%
стеклянные гранулы
20-25%
крахмальное связующее
13-15%
штукатурный гипс
10-12%
борная кислота
0-1%
Плитка, полученная согласно изобретению, может иметь толщину от примерно 3/4″ до 7/8″.
Следует понимать, что настоящее описание приведено в качестве примера, и различные изменения могут быть выполнены путем добавления, модифицирования или удаления частностей, не выходя за рамки полного раскрытия, приведенного в настоящем описании. Таким образом, изобретение не ограничено конкретными частностями согласно настоящему описанию, за исключением формулы изобретения.