吸声天花板砖的制作方法

本发明涉及用于建筑施工的材料，且特别涉及包含特定重量比例的纤维素纤维(例如新闻用纸(也称为“新闻纸”))和粘结剂(例如淀粉)的天花面板组合物，以制备具有较硬芯的天花板砖，其产生更平滑的切割，需要比现有技术天花板砖更小的可切割力。

背景技术：

矿棉和轻质骨料的稀释水分散体的水毡化是用于制造吸音天花板砖的众所周知的商业工艺。在该工艺中，将组分材料例如矿棉、珍珠岩、粘结剂如淀粉或胶乳、无机材料和纤维素纤维的水性浆料设置到移动的有小孔的支撑线上，例如fourdrinier或oliver垫成形机，用于脱水或排水。浆料首先可通过重力排水，随后为真空吸引以形成基础垫。然后将湿基础垫在辊之间压制至所需厚度，以去除另外的水。然后将经压制的基础垫在烘箱中干燥，之后将干燥的材料切割成所需的尺寸。切割材料的表面可用砂纸打磨并且在顶部和或底部上进行涂布，以生产天花板砖和面板。

用于吊顶的天花板砖应该具有某些性能特征，其包括吸音能力、相对低的密度、火焰蔓延抗性和任选的耐火性、以及抗下垂性。除了满足这些标准之外，原料需要对于采购是相对廉价和易于处理的。即使使用复合材料，这些特性也很难实现。此外，可贡献这些期望特性中的一种或多种的可用再生材料的总体是有限的，所述再生材料与其他可行材料相容，以实际成本可获得并且不引入不期望的特性。找到实现这些基本特性但也与现有制造设备和工艺相容的配方是重要的。

矿棉吸声砖是非常多孔的，其导致良好的声吸收。美国专利号3,498,404；5,013,405；5,047,120和5,558,710公开了可将矿物填料掺入组合物内，以改进声吸收性质并且提供轻质吸声砖和面板。

吸声砖组合物包括轻质骨料，通常是膨胀珍珠岩。虽然膨胀珍珠岩的使用可能需要高水平的水以形成可用的浆料，但高密度珍珠岩的使用可缓解这个问题。给予palm等人的us8,393,233公开了采用膨胀玻璃珠而不是珍珠岩。无机材料如粘土可用于天花板砖中，以赋予耐火性(如通过astm测试方法e119限定的)，因为粘土在耐火测试中烧结。各种商业粘土例如高岭土和膨润土等可用于天花板砖制造中。石膏是有用的无机材料，因为它也充当絮凝剂。碳酸钙是另一种有用的无机材料，因为它是廉价的并且可增加成品的硬度。

矿棉基吸音天花板砖组合物必须含有粘结剂。淀粉通常用作矿棉基天花板砖中的粘结剂。美国专利号5,911,818和5,964,934提出按重量计多达15％的组合物可为淀粉，尽管常规使用按重量计约6或7％。

给予englert的美国专利6,855,753公开了吸声砖组合物，其中将常规淀粉粘结剂替换为湿强度树脂如聚胺表氯醇树脂。这可使用常规水毡化工艺和设备制造成天花板砖和面板。具有聚胺表氯醇树脂粘结剂的组合物可比含有常规淀粉粘结剂的可比较组合物明显更快地干燥。

给予carbo等人的美国专利号7,056,582公开了用于制造吸音面板的浆料的组合物，其包括一种或多种填料、一种或多种粘结剂、水和2-巯基吡啶氧化锌。填充剂和/或粘结剂中的至少一种包括基于吸音面板的干重以至少1％的量的微生物营养素。在本发明的另一个实施例中，吸音面板包括具有多个相对表面并且厚至少1/8英寸的芯。芯包含填料、粘结剂和水的浆料的干燥产物。2-巯基吡啶氧化锌存在于芯和应用于芯的至少一个表面的涂层中的至少一个中。

给予song等人的美国专利号8,057,915公开了吸声产品，其包括二水合硫酸钙晶体的基质和分布在基质各处的膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩具有其中至少10％的珍珠岩具有700微米或更大的颗粒直径的粒度分布，并且膨胀珍珠岩/二水合硫酸钙的量为基于二水合硫酸钙的干重按重量计约35％至约75％。具有约1/4英寸至约1英寸的颗粒长度的分散剂和玻璃纤维分散在石膏基质各处。

给予baig的美国专利号8,133,354公开了适合于制造吸声砖的组合物和方法。该组合物的某些实施例包含：珍珠岩；选自硫酸钙、碳酸钙、粘土及其混合物的无机材料；选自淀粉、淀粉和纤维素纤维的组合、胶乳、牛皮纸凝胶及其混合物的粘结剂；任选的矿棉；任选的石膏；以及纤维素纤维，其中纤维素纤维的至少一部分和无机材料的至少一部分是包含纤维素纤维、粘土和碳酸钙的纸浆和纸加工废料。该方法的某些实施例包括：形成水性浆料；将浆料连续流动到移动的有小孔的线上，以形成块状物；将块状物脱水以形成基础垫；并且使基础垫干燥。

给予palm等人的美国专利号8,383,233公开了用于吊顶砖的水制毡基础垫，所述水制毡基础垫包含在重量基础上约1/2的矿棉、限于约1/8的淀粉粘结剂、限于约1/8的新闻用纸和约1/4的膨胀玻璃珠。

用于本发明组合物和方法中的天花板砖的纤维素纤维得自再生新闻用纸。通常，被再生的锤磨和/或水力成浆(hydropulped)的新闻用纸用作纤维素纤维。

技术实现要素：

本发明涉及发现用于湿法制毡天花板砖的淀粉粘结剂和新闻用纸形式的纤维素纤维的成功重量比，其产生比常规湿法制毡的天花板砖更硬的芯，便于在潮湿条件下的切割，与常规纤维板基湿法制毡的垫砖相比具有更小的可切割力和改进的最终切割砖外观。

该配方适用于现有的水毡化工艺中，并且提供增加此类工艺的能量和材料使用效率的潜力。已发现，与湿法制毡的配方中使用的常规配方制造的砖相比，可用更低的纤维素纤维(如新闻用纸)和更高的淀粉粘结剂含量制备砖。填充材料，如矿棉和膨胀珍珠岩与以适当比例的所选组分一起使用，达到令人满意的声吸收和合适的机械性质，包括湿强度和干强度、硬度、刚度和抗下垂性。此外，这些特性可在具有约10至17磅/立方英尺，最优选约10至13磅/立方英尺的相对低密度的基础垫中实现。

本发明提供了包含下述的吸声砖：

8.0至25.0重量％，优选8.0至20.0重量％，更优选15.0至20.0重量％的矿棉，

9.0至15.0重量％，优选9.5至13.0重量％，更优选9.5至10.5重量％的淀粉粘结剂，

9.0至15.0重量％，优选10.0至14.5重量％，更优选12.0至14.0重量％的纤维素纤维，优选地纤维素纤维为新闻用纸，和

40至65重量％，优选45.0至65.0重量％，更优选55.0至65.0重量％的珍珠岩；

其中所述淀粉/纤维素纤维的重量比为0.6至1.3:1.0，优选0.7至1.0:1.0，更优选0.7至0.9:1.0，最优选0.7至0.8:1.0。

本发明提供了用于在水毡化工艺中制造吸声砖的方法，所述方法包括：

混合包含水和在无水基础上包含下述的成分的水性浆料：

8.0至25.0重量％，优选8.0至20.0重量％，更优选15.0至20.0重量％的矿棉，

9.0至15.0重量％，优选9.5至13.0重量％，更优选9.5至10.5重量％的淀粉粘结剂，

9.0至15.0重量％，优选10.0至14.5重量％，更优选12.0至14.0重量％的纤维素纤维，优选这三个范围中任一个的纤维素纤维为新闻用纸，和

40.0至65.0重量％，优选45.0至65.0重量％，更优选55.0至65.0重量％的珍珠岩；

其中所述淀粉/纤维素纤维的重量比为0.6至1.3:1.0，优选0.7至1.0:1.0，更优选0.7至0.9:1.0，最优选0.7至0.8:1.0；

将浆料连续地流动到移动的有小孔的支撑线上以形成块状物；

使块状物脱水；和

使基础垫干燥以生产吸声砖。

在该方法中，将组合物的水性浆料流动到移动的有小孔的支撑线上，它在其中形成块状物，所述块状物首先通过重力然后通过真空进行脱水。然后将脱水的块状物压制至所选厚度以形成基础垫。压制步骤使基础垫进一步脱水。然后将基础垫传送到干燥窑内，在其中基础垫中的水分降低至小于5重量％并且优选小于1重量％。

本发明的吸声砖以及用于制造本发明吸声砖的工艺的吸声砖和浆料优选为约4/8英寸至约1英寸厚，更优选为约5/8英寸英寸至约7/8英寸厚。

本发明的吸声砖以及用于制造本发明吸声砖的工艺的吸声砖和浆料优选具有下述成分中的任何一种或多种的不存在：玻璃珠、粘土、蛭石、石膏、碳酸钙、碳酸镁和2-巯基吡啶氧化锌。最优选地，本发明的吸声砖以及用于制造本发明吸声砖的工艺的吸声砖和浆料具有下述成分的不存在：玻璃珠、粘土、蛭石、石膏、碳酸钙、碳酸镁和2-巯基吡啶氧化锌。

本发明的吸声砖以及在无水基础上用于制造本发明吸声砖的工艺中的吸声砖和浆料优选具有除珍珠岩和矿棉外的无机材料的不存在。这种排除是在无水的基础上。因此，这种排除不排除水。

给予baig的美国专利号8,133,354采用在其纤维素纤维中包含纤维素纤维、粘土和碳酸钙的纸浆和纸加工废料。相比之下，本发明的吸声砖以及用于制造本发明吸声砖的方法中的吸声砖和浆料优选具有由从纸浆和纸加工废料获得的造纸污泥提供的0％的纤维素纤维。

为了本说明书的目的，新闻用纸(也称为“新闻纸”)被定义为与水混合的新闻用纸纤维的稀释(优选1至5％，通常约2.5％，固体重量百分比)混合物，所述新闻用纸纤维已被水力成浆，以得到单独的纤维和纤维束。

为了本专利申请的目的，除非另有说明，否则所有百分比均为重量百分比。

附图说明

图1显示了本发明的吸音天花板砖。

图2示意性显示了执行用于制造本发明的吸声砖的方法的水毡化线。

图3显示了根据来自实例1的淀粉/新闻用纸比率数据变化的90°f/90％相对湿度(rh)可切割性评级的曲线图。

图3.1显示了具有可切割性评级“1”的样品。

图3.2显示了具有可切割性评级“2”的样品。

图3.3显示了具有可切割性评级“3”的样品。

图3.4显示了具有可切割性评级“4”的样品。

图3.5显示了具有可切割性评级“5”的样品。

图4显示了根据来自实例1的新闻用纸百分比数据变化的90°f/90％相对湿度可切割力的曲线图。

图5显示了来自实例1在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：19.5％；淀粉：7.5％的组合物1的第一板的照片。

图6显示了来自实例1在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：19.5％；淀粉：7.5％的组合物1的第二板的照片。

图7显示了来自实例1在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：10.0％；淀粉：10.0％的组合物6的第一板的照片。

图8显示了来自实例1在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：10.0％；淀粉：10.0％的组合物6的第二板的照片。

图9显示了来自实例1在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：10.0％；淀粉：12.5％的组合物10的第一板的照片。

图10显示了来自实例1在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：10.0％；淀粉：12.5％的组合物10的第二板的照片。

图11显示了根据来自实例2的淀粉/新闻用纸比率数据变化的70°f/50％rh可切割性评级的曲线图。

图12显示了根据来自实例2的淀粉百分比数据变化的70°f/50％rh可切割力(lb-f)的曲线图。

图13显示了根据来自实例2的淀粉/新闻用纸比率数据变化的90°f/90％rh可切割性评级的曲线图。

图14显示了根据来自实例2的新闻用纸百分比数据变化的90°f/90％rh可切割力(lb-f)的曲线图。

图15显示了来自实例2在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：19.5％；淀粉：7.5％的对照板的照片。

图16显示了来自实例2在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：12.0％；淀粉：10.0％的试验板5的照片。

图17显示了来自实例2在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：18.0％；淀粉：8.0％的试验板1(其为第二对照板)的照片。

图18显示了来自实例2在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：12.0％；淀粉：10.0％的试验板5的照片。

图19显示了来自实例3在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：20.0％；淀粉：8.0％的对照板的照片。

图20显示了来自实例3在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：15.0％；淀粉：9.0％的试验板1的照片。

图21显示了来自实例3在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：12.0％；淀粉：10.0％的试验板2的照片。

图22显示了来自实例3在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：20.0％；淀粉：8.0％的对照板的照片。

图23显示了来自实例3在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：15.0％；淀粉：9.0％的试验板1的照片。

图24显示了来自实例3在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：12.0％；淀粉：10.0％的试验板2的照片。

图25显示了在实例4的70°f/50％rh下条件化，具有20.0％新闻用纸/8.0％淀粉的第一生产线对照板的照片。

图26显示了在实例4的70°f/50％rh下条件化，具有12.0％新闻用纸/10.0％淀粉的第一生产线试验1板的照片。

图27显示了在实例4的90°f/90％rh下条件化，具有20.0％新闻用纸/8.0％淀粉的第一生产线对照板的照片。

图28显示了在实例4的90°f/90％rh下条件化，具有12.0％新闻用纸/10.0％淀粉的第一生产线试验1板的照片。

图29显示了在实例4的70°f/50％rh下条件化，具有20.0％新闻用纸/8.0％淀粉的第二生产线对照板的照片。

图30显示了在实例4的70°f/50％rh下条件化，具有15.0％新闻用纸/9.0％淀粉的第二生产线试验1板的照片。

图31显示了在实例4的70°f/50％rh下条件化，具有12.0％新闻用纸/10.0％淀粉的第二生产线试验2板的照片。

图32显示了在实例4的90°f/90％rh下条件化，具有20.0％新闻用纸/8.0％淀粉的第二生产线对照板的照片。

图33显示了在实例4的90°f/90％rh下条件化，具有15.0％新闻用纸/9.0％淀粉的第二生产线试验1板的照片。

图34显示了在实例4的90°f/90％rh下条件化，具有12.0％新闻用纸/10.0％淀粉的第二生产线试验2板的照片。

具体实施方式

图1显示了本发明的吸声天花板砖10。

天花板砖或面板通常用于构造吊顶。砖铺设在矩形网格中，并且通常具有2'x2'和2'x4'的标称面尺寸或这些尺寸的公制等量。本领域已知的一般的常规湿法毡化工艺用于生产根据本发明的砖基础垫。在这种工艺中，将基础垫组成成分混合到水浆料中，所述水浆料设置在移动的线上，以形成以一定指定厚度的垫材料层。将材料层重力排出，并且随后可经受真空和压制以排去另外的含水量。可重复这种抽真空和压制步骤。在这种机械脱水之后，可将材料输送到干燥器中，其中剩余的水从垫中蒸发掉，并且垫配方中的粘结剂任选地被促使凝固或固化。

本发明涉及发现淀粉粘结剂和新闻用纸形式的纤维素材料的组合，及其在淀粉/新闻用纸的重量比中的相对比例，其产生具有改进的加工特性的天花板基础垫，如易于切割和最终的砖外观，加上可接受的材料性质和性能特性。

本发明提供了包含下述的吸声砖：

8.0至25.0重量％，优选8.0至20.0重量％，更优选15.0至20.0重量％的矿棉，

9.0至15.0重量％，优选9.5至13.0重量％，更优选9.5至10.5重量％的淀粉粘结剂，

9.0至15.0重量％，优选10.0至14.5重量％，更优选12.0至14.0重量％的纤维素纤维，优选地纤维素纤维为新闻用纸，和

40.0至65.0重量％，优选45.0至65.0重量％，更优选55.0至65.0重量％的珍珠岩；

其中所述淀粉/纤维素纤维的重量比为0.6至1.3:1.0，优选0.7至1.0:1.0，更优选0.7至0.9:1.0，最优选0.7至0.8:1.0。

本发明提供了用于在水毡化工艺中制造吸声砖的方法，所述方法包括：

混合包含水和在无水基础上包含下述的成分的水性浆料：

8.0至25.0重量％，优选8.0至20.0重量％，更优选15.0至20.0重量％的矿棉，

9.0至15.0重量％，优选9.5至13.0重量％，更优选9.5至10.5重量％的淀粉粘结剂，

9.0至15.0重量％，优选10.0至14.5重量％，更优选12.0至14.0重量％的纤维素纤维，优选这三个范围中任一个的纤维素纤维为新闻用纸，和

40.0至65.0重量％，优选45.0至65.0重量％，更优选55.0至65.0重量％的珍珠岩；

其中所述淀粉/纤维素纤维的重量比为0.6至1.3:1.0，优选0.7至1.0:1.0，更优选0.7至0.9:1.0，最优选0.7至0.8:1.0；

将浆料连续地流动到移动的有小孔的支撑线上以形成块状物；

使块状物脱水；和

使基础垫干燥以生产吸声砖。

图2示意性显示了制造本发明的吸声砖的水毡化线。如图2所示，在该方法中，组合物的水性浆料22从搅拌的储存罐20流动到移动的有小孔的支撑线30上，在其中它形成块状物40，所述块状物40首先通过重力脱水单元50中的重力脱水，然后通过在真空脱水单元60中的真空脱水。然后将经脱水的块状物70在压制单元80中压制成所选厚度，以形成基础垫90。压制步骤使基础垫90进一步脱水。然后将基础垫90传送到干燥窑100内，在其中基础垫中的水分降低至小于5重量％并且优选小于1重量％。它然后通过刀片110切割，以形成用于吸声砖的切割片120。

在干燥后的本文所述的水制毡基础垫吸声砖通常顶部涂布有油漆样涂层，以改进其光反射率和作为如工业上习惯的成品面板或砖的外观。在顶部涂布之前，可研磨吸声砖以产生相对光滑的表面。另外，吸声砖的表面可被穿孔和裂开，以改进其声吸收性能。

本发明的吸声砖以及用于制造本发明吸声砖的方法中的吸声砖和浆料优选具有玻璃珠的不存在。

本发明的吸声砖以及用于制造本发明吸声砖的方法中的吸声砖和浆料优选具有粘土的不存在。

本发明的吸声砖以及用于制造本发明吸声砖的方法中的吸声砖和浆料优选具有蛭石的不存在。

本发明的吸声砖以及用于制造本发明吸声砖的方法中的吸声砖和浆料优选具有石膏的不存在。

本发明的吸声砖以及用于制造本发明吸声砖的方法中的吸声砖和浆料优选具有碳酸钙的不存在。

本发明的吸声砖以及用于制造本发明吸声砖的方法中的吸声砖以及浆料优选具有碳酸镁的不存在。

本发明的吸声砖以及用于制造本发明吸声砖的方法中的吸声砖和浆料优选具有2-巯基吡啶氧化锌的不存在。

优选地，本发明的吸声砖以及用于制造本发明的吸声砖的方法中的吸声砖和浆料具有所有下述成分的不存在：玻璃珠、粘土、蛭石、石膏、碳酸钙和碳酸镁。

优选地，本发明的吸声砖以及用于制造本发明的吸声砖的方法中的吸声砖和浆料在无水的基础上具有除珍珠岩和矿棉外的无机材料的不存在。这种排除是在无水的基础上，因此它不排除水。

表1列出了本发明的吸声砖的组成，以及用于制造本发明的吸声砖的方法的吸声砖和浆料。每个“优选”范围或“更优选”范围个别地是本发明的优选范围或更优选范围。因此，优选地，任何“优选”范围可独立地取代相应的“可用范围”。同样地，更优选地，任何“更优选范围”可独立地取代相应的“可用”范围或相应的“优选范围”。

表1–组成(在无水基础上的重量百分比)

用于本发明的产物或用于本发明的方法中的成分比例落入表1中指定的范围内。成分比例中的变化可在淀粉和新闻用纸的较广泛范围内进行，而无性能的显著损失。玉米淀粉是优选的粘结剂。本发明的实际吸声砖优选具有约4/8英寸至1英寸厚，更优选约5/8至7/8英寸的标称厚度“t”(图1)。另外，本发明的实际吸声砖具有约10至17磅/立方英尺的密度。

以表1中指定重量比的淀粉和新闻用纸纤维的组合改进了最终砖的硬度。砖的这种硬度允许改进的切割容易性和更好的切割外观，并且在潮湿条件下处理干燥垫砖时减小可切割力。这减少了切割砖以制造产品的碎屑和时间。

矿棉

所公开的吸声砖/面板组合物还含有常规用于吸声砖中的类型的矿棉。天花板砖中的矿棉增加了砖的声吸收(nrc)。一般而言，矿棉的量越高，声吸收越好。矿棉还有利地在岩芯形成过程中给予浆料增量。矿棉可为通过使得玄武岩、矿渣、花岗岩或其他玻璃质矿物组成成分的熔融流拉长而制备的任何常规矿物纤维。熔融矿物质或者通过小孔线性拉伸(通常称为纺织品纤维)，或者它从旋转杯或转子的面切向回收(通常被称为矿棉纤维)。矿棉组成成分以范围为8.0至25.0重量％，更优选8.0至20.0重量％，最优选15.0至20.0重量％的量存在。

粘结剂

粘结剂包含淀粉及其混合物。

淀粉是优选的粘结剂，并且在使用之前可进行蒸煮或不进行蒸煮。可通过将淀粉颗粒分散在水中且加热浆料，直到淀粉完全或部分煮熟且浆料变稠成粘性凝胶来制备淀粉凝胶。然而，如果常规的水力成浆的纤维用作纤维的补充来源，则它们可在煮熟之前掺入淀粉浆料内。应该密切监测淀粉浆料的蒸煮温度，以确保淀粉颗粒的所需溶胀程度。玉米淀粉的蒸煮温度范围可为约160°f.(71℃.)至约195°f.(90℃.)。淀粉也可用作粘结剂而无需预先蒸煮淀粉，因为它在使基础垫干燥的过程期间形成凝胶。玉米淀粉是优选的粘结剂。优选地，粘结剂仅为玉米淀粉。优选地，粘结剂具有胶乳的不存在。优选地，粘结剂具有聚胺表氯醇树脂的不存在。

以淀粉形式的增加的粘结剂含量可用于增加强度(mor-断裂模量(psi))和硬度，并且增强成品砖/面板的可切割性。粘结剂以9.0至15.0重量％，优选9.5至13.0重量％，更优选9.5至10.5重量％存在于本发明的产物和方法中。

纤维素纤维

本发明的吸声砖组合物中的主要组分是纤维素纤维，其作用于提供湿强度(即在干燥之前湿垫的强度)。纤维素纤维也可充当粘结剂，并且可帮助保留细粒。优选地，纤维素纤维是新闻用纸(也称为“新闻纸”)。在吸声砖配方中使用新闻用纸是众所周知的，在本发明的吸声砖配方中，优选水力成浆的新闻用纸，精制纸纤维和木质纤维也可用作纤维素纤维的来源，然而，已发现用木质纤维(或者是软木或者是硬木)制造的天花板砖，更难以在安装场所用刀切割。此外，木质纤维是更昂贵的纤维素纤维的来源。纤维素纤维以9.0至15.0重量％，优选10.0至14.5重量％，更优选12.0至14.5重量％，最优选12.0至14.0重量％存在于本发明的产物和方法中。

本发明的吸声砖以及用于制造本发明吸声砖的方法的吸声砖和浆料优选具有由从纸浆和纸加工废料获得的造纸污泥提供的0％的纤维素纤维。

珍珠岩

所公开的吸声砖组合物的成分是珍珠岩。膨胀珍珠岩因其低成本和性能而是优选的。膨胀珍珠岩在最终产物中提供了多孔性和“膨松性(loft)”，这增强了声学性质。

珍珠岩是玻璃质岩石的一种形式，类似于黑曜石，具有在加热时极大地膨胀的能力。珍珠岩一般含有65-75重量％的sio2、10-20重量％的al2o3、2-5重量％的h2o以及较少量的钠、钾、铁和钙氧化物。膨胀珍珠岩指任何玻璃岩石，并且更具体地，在快速加热时突然膨胀或“爆裂”的火山玻璃。这种“爆裂”一般在经破碎的珍珠岩晶粒加热到初始熔化温度时发生。包含在颗粒中的水被转化成蒸汽，并且经破碎的颗粒膨胀以形成轻质蓬松的蜂窝状颗粒。至少十倍的颗粒体积增加是常见的。膨胀珍珠岩的特征一般在于同心、球形裂缝的体系，其称为珍珠岩结构。不同类型的珍珠岩的特征在于影响性质的玻璃组成中的变化，例如软化点、膨胀的类型和程度、气泡的大小和它们之间的壁厚度、以及产物的孔隙率。

在制备膨胀珍珠岩的常规方法中，首先将珍珠岩矿石碾磨至精细尺寸。通过将精细碾磨的珍珠岩矿石引入珍珠岩膨胀机的加热空气内，使珍珠岩膨胀。通常，膨胀机将空气加热至约1750°f。精细碾磨的珍珠岩由加热空气携带，所述加热空气加热珍珠岩并且促使其像爆米花一样爆裂，以形成密度为约3至10磅/立方英尺的膨胀珍珠岩。当将膨胀珍珠岩置于与水接触时，水渗透裂缝和裂纹且并进入珍珠岩的空气填充的腔内，从而促使珍珠岩在膨胀珍珠岩颗粒内保留大量的水。

使用相对高密度的珍珠岩，即已膨胀至密度超过7或8磅/立方英尺的珍珠岩(相对于3至5磅/立方英尺的正常范围)，降低了形成合适浆料所需的水。参见给予baig的美国专利号5,911,818。具有较少水的水性浆料需要较少的脱水，并且产生具有由珍珠岩保留的较少水的基础垫。如通过astm测试编号e119限定的，所得到的产物具有改进的耐压性且维持防火评级。具有较低含水量的基础垫可更快地干燥，这允许整个水毡化线以更高的速度运行。

当制造必须满足最小密度的防火评级天花板砖时，高密度珍珠岩也是有益的。然而，当膨胀珍珠岩的密度超过约20磅/立方英尺时，珍珠岩在最终产物中不产生尽可能多的“膨松”或增量。因此，最终产物的密度可能太高，而无法维持通过astme119耐火测试所需的低导热性。

所公开的天花板砖组合物含有40.0至65.0重量％，优选45.0至65.0重量％，更优选55.0至65.0重量％的高密度类型或低密度类型的珍珠岩。

在用于声吸收填料之前，膨胀珍珠岩任选地至少部分涂布有涂层。优选的涂层包括硅酮涂层和聚合物涂层。使用任何实际的涂布方法将涂层应用于膨胀珍珠岩。喷涂是应用涂层的优选方法。尽管不希望受理论束缚，但据信涂层通过减少进入骨料颗粒内部的水量来限制吸水率。当吸收较少的水时，需要较少的能量来驱除这种过量的水，降低窑的温度或产物在窑中的停留时间。

无机材料

商业粘土包括高岭土、膨润土和天花板砖制造领域技术人员已知的其他粘土可加入用于本发明的吸声砖的混合物中。这些成分的添加是任选的，而不是优选的。优选地，不存在这些成分。

碳酸钙(caco3)是典型的材料，其对板性质没有显著价值，除了它可给产物带来一定的硬度并且它可降低产物的成本之外。这种成分的添加是任选的，而不是优选的。优选地，不存在这种成分。

其他常用的低成本无机材料是石膏和飞灰。石膏可具有任何形式。通常形式是二水合硫酸钙，caso4·2h2o(例如，其可为再水合的半水合物的形式)；半水合硫酸钙，caso4·1/2h2o；或无水硫酸钙，caso4。石膏在水中具有有限的溶解度，并且充当絮凝剂。通过在浆料中充当絮凝剂，在加工(脱水、真空和湿压)过程中，石膏帮助在垫中保持并且均匀分布细粒(无机粘土、有机淀粉、短纤维素纤维等)。

石膏可以0至30.0重量％存在。然而，这种成分的添加是任选的，而不是优选的。优选地，不存在这种成分。

飞灰可以0至30.0重量％存在。然而，这种成分的添加是任选的，而不是优选的。优选地，不存在这种成分。

任选的另外成分

任选的饰面材料是稀松布层。它例如位于吸声面板的基础垫的正面上。稀松布层也可用于吸声面板的基础垫(芯)的背面上。优选地，稀松布层是多孔的以促进附着到基础垫并且是透声的。具有这些性质的任何材料都可用作稀松布材料。合适的稀松布的一些实例包括非织造玻璃纤维稀松布、织造玻璃纤维垫、其他合成纤维垫如聚酯及其组合。

本发明可具有这些任选元素中任一个的不存在。

下述具体实例进一步示出了本发明的实施例。除非另有相反说明，否则所有量都在干固体总重量基础上作为按重量计的份表示。另外，除非另有相反说明，否则作为百分比表示的所有量都为重量百分比。这些例子仅用于举例说明，而不应被解释为对本公开内容的限制。

实例

实例1

本文报告呈现了实验板系列的结果，其中系统地改变淀粉和新闻用纸的百分比(关于配方和制备细节和可切割性参见表2；关于板性质参见表3)，以确定这些变量对板性质包括在高湿度条件下的可切割性的作用。该实例研究了是否能够通过改变淀粉和新闻用纸的比率和总量来实现较硬芯，所述较硬芯显示出在高湿度条件下改进的可切割性。

表2-板组成和制备细节

表3-板性质

使用表2中呈现的组成(十三种组成各两块板)并且使用如下的标准实验室板制备方法生产一系列26块实验室规模的板。

实验板制造程序：

称出水并且放入混合桶中。

将纸纤维、矿棉、粘土和珍珠岩加入桶中，伴随适当的混合。在混合循环结束时加入絮凝剂。

将非织造稀松布置于实验室规模形成箱中的线上，并且将盒子填充至覆盖稀松布的水平。

将浆料加入实验室规模形成箱中。打开底部阀门，并且允许浆料排出，以形成毡垫。

对毡垫施加真空，压制然后施加另外的真空，以去除过量的水。

然后称重所形成的垫。

转移到烤箱。所有的板都在600°f下用蒸汽干燥，以充分煮熟所形成的基础垫内的淀粉，随后在300°f下不用蒸汽干燥至恒重。

在使用建立的实验室物理测试方法的物理测试之前，干板在70°f/50％rh下条件化24小时。为了可切割性测试，在测试之前，使用间隔架将板在70°f/50％rh或90°f/90％rh下条件化3天。

测试板的可切割性。使用如astmc367中呈现的经修改的测试方法，还测试板的断裂模量(mor)(psi)、经校正的mor(cmor)(psi)、moe(psi)和2英寸球硬度(lb-f)的物理测试结果。相对于所述astmc367要求的修改相对较小，并且基本上不影响结果或结论(参见下文)。

对于mor，测试符合该标准的基本测试参数；尽管测试利用了比astmc367指定的更短的跨度(即8”相对于指定的10”)。这种改变不应该在测试结果中造成重大差异。

校正的mor是不经受astmc367的计算值。

对于硬度，测试符合该标准的基本测试参数；尽管在测试之前，测试并没有如由标准要求的照常规使样品在70/50条件下进行“条件化”。

在将样品加热至1000°f(538℃)约30分钟后测量烧失量(loi)(％)。

moe指“弹性模量”并且是测试样品的相对刚度的量度。具有较高moe值的样品在给定负载下弯曲较少。moe的单位是psi。

可切割性测试结果

可切割性测试的结果呈现于表2、图3和图4中。数据显示了根据可切割性评级(即切割的清洁度)，淀粉/新闻用纸的比率是控制因素。通过调节该比率并且保持矿棉和珍珠岩百分比相对恒定，即使在90°f/90％rh条件下测试时，也能够实现接近“1”的可切割性评级(参见图5-10的可切割性照片)。

图3显示了根据来自实例1的淀粉/新闻用纸比率数据变化的90°f/90％相对湿度(rh)可切割性评级的曲线图。可切割性评级系统的每个评级具有从1到5的数字。1＝完美，2＝良好，3＝尚可，4＝差，并且5＝无法接受(通过切割的平滑性来判断)。“完美”评级指示在拉动多用途刀穿过面板的整个厚度时完全平滑的切割。“无法接受的”评级指示美学上令人反感的非常参差不齐的边缘。个别砖的评级高度取决于砖已经受的湿度。

尽管不一定根据该实例，但图3.1-3.5显示了这些可切割性评级的例子。图3.1显示了具有可切割性评级“1”的样品。图3.2显示了具有可切割性评级“2”的样品。图3.3显示了具有可切割性评级“3”的样品。图3.4显示了具有可切割性评级“4”的样品。图3.5显示了具有可切割性评级“5”的样品。

图4显示了根据来自实例1的新闻用纸百分比数据变化的90°f/90％相对湿度可切割力的曲线图。在可切割力测试中，将干净的新剃刀刀片拉过3”宽的天花板砖样品的整个厚度。刀片包括在装置的部分中，所述装置以设定的速度和角度拉动刀片穿过样品，并且还包含测力传感器以测量这样做所需的力。记录负载(最大磅力)。用于可切割性和可切割力测试的刀片是stanley1992多用途刀片(stanley物品编号11-921b)。每次切割后都安装新刀片。

图5显示了在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：19.5％；淀粉：7.5％的组合物1的第一板的照片。

图6显示了在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：19.5％；淀粉：7.5％的组合物1的第二板的照片。

图7显示了在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：10.0％；淀粉：10.0％的组合物6的第一板的照片。

图8显示了在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：10.0％；淀粉：10.0％的组合物6的第二板的照片。

图9显示了在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：10.0％；淀粉：12.5％的组合物10的第一板的照片。

图10显示了在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：10.0％；淀粉：12.5％的组合物10的第二板的照片。

根据可切割力(即，拉动刀穿过面板所需的力)，新闻用纸的百分比看起来是控制因素。使新闻用纸的百分比降到最低提供了最平滑和最容易的切割。

表4概括了关于所选组成的板的断裂模量(mor)(psi)、经校正的mor(cmor)(psi)、moe(psi)、2英寸球硬度(lb-f)和moe的可切割性测试结果和物理测试结果。

表4

上述数据显示，淀粉/新闻用纸的比率看起来是针对改进可切割性的控制因素。该数据指示通过调整这个比率并且保持矿棉和珍珠岩的百分比相对恒定，当在90°f/90％rh条件下测试时，能够达到接近“1”的可切割性评级。

物理测试结果指示应该能够显著降低纸纤维的水平，同时仅适度地增加淀粉的水平并且仍维持当前的物理性质水平。例如，mor和经校正的mor随着更少的新闻用纸和更多的淀粉而增加。

实例2

实例2呈现了在第一商业规模生产线上的工厂试验的结果，其中系统地改变淀粉和新闻用纸的百分比(关于配方和试验细节参见表5)，以确定这些变量对板性质包括在高湿度条件下的可切割性的作用。该工厂试验包括运行五个2小时试验，使用基础垫配方中的下述进展：首先执行对照1，然后分别是按次序的试验1-5，并且最后是对照b。

表5–试验配方(除非另有说明，否则量以重量％表示；量总计为100％)

可切割性测试结果

表6呈现了可切割性评级测试的结果。根据可切割性评级(即切割的清洁度)和可切割力，当样品在70°f/50％rh条件化之后测试时，淀粉/新闻用纸的比率是控制因素(参见表6和图11-14)。用于切割测试的刀片是通常的“多用途刀”刀片。该实验采用了stanley1992blades(11-921b)。

表6–可切割性评级测试的结果(每个列出的可切割性值是五次测量的平均值)

图15显示了在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：19.5％；淀粉：7.5％的对照板的照片。

图16显示了在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：12.0％；淀粉：10.0％的试验板5的照片。

图17显示了在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：18.0％；淀粉：8.0％的试验板1(第二对照板)的照片。

图18显示了在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：12.0％；淀粉：10.0％的试验板5的照片。

当在90°f/90％rh条件化之后测试相同样品时，增加淀粉/新闻用纸比率影响可切割性评级中的显著改进。试验5板达到了最佳可切割性评级。然而，即使试验5板也没有达到接近“1”的可切割性评级(参见图11-14以及比较对照板与试验5板的图15-18的可切割性照片)。

与实例1实验室板结果相比不同的90°f/90％rh可切割性结果的可能原因可包括下述：1)可能的高新闻用纸稠度导致最终供应中的新闻用纸的水平高于电脑上所显示的；或2)干燥器中的淀粉可能未完全煮熟。将实验板彻底蒸煮以确保淀粉的完全煮熟。然而，所选试验板并未完全煮熟，或伴随较低温度从干燥器的覆盖物溢出是可能的。

根据可切割力值(即，将测试刀片拉动穿过样品所需的力)，数据再次显示当在70°f/50％rh条件化之后测试样品时，淀粉/新闻用纸的比率看起来是控制因素。当在90°f/90％rh条件化之后测试相同样品后，淀粉/新闻用纸的比率看起来再次成为控制因素。该数据证实了较高的淀粉/新闻用纸比率促成可切割性中的显著改进。

实例3

实例3呈现了在第二商业规模生产线上的另一种工厂试验的结果，其中在两种试验情况下系统地改变淀粉和新闻用纸的百分比关于配方和试验细节参见表7)，以确定这些变量对板性质包括在高湿度条件下的可切割性的作用。该工厂试验在实例2的第一商业规模生产线上进行。该试验包括运行两个2小时试验，使用基础垫配方中的下述进展：首先执行对照1，然后执行试验1，且然后执行试验2。与实例2的2％粘土相比，实例3的粘土水平为0％。这应用于对照板以及试验1和试验2板两者。

表7-试验配方(除非另有说明，否则量以重量％表示；量总计为100％)

可切割性测试结果

可切割性测试的结果概括于表8中。每个可切割性值是8个个别样品的平均值，其中每个样品在机器方向上切割。

用于切割测试的刀片在本说明书的情况下是通常的“多用途刀”刀片，stanley1992blades(11-921b)。

表8–可切割性测试结果的概括

根据可切割性评级(即切割的清洁度)，试验1板与对照板大致相等，而试验2板在70°f/50％rh条件化下接近完美，并且在90°f/90％rh条件化下显著改进。这在图19-24中包括的可切割性照片中进一步示出。

图19显示了来自实例3在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：20.0％；淀粉：8.0％的对照板的照片。

图20显示了来自实例3在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：15.0％；淀粉：9.0％的试验板1的照片。

图21显示了来自实例3在70°f/50％rh下条件化，具有新闻用纸：12.0％；淀粉：10.0％的试验板2的照片。

图22显示了来自实例3在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：20.0％；淀粉：8.0％的对照板的照片。

图23显示了来自实例3在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：15.0％；淀粉：9.0％的试验板1的照片。

图24显示了来自实例3在90°f/90％rh下条件化，具有新闻用纸：12.0％；淀粉：10.0％的试验板2的照片。

来自在第二商业规模生产线上进行的工厂试验的这些数据证实了较高的淀粉/新闻用纸比率促成可切割性中的显著改进。

实例4

本实例详述在实例2的第一商业规模的工厂生产线和实例3的第二商业规模的工厂生产线两者上进行的试验的结果，其中改变淀粉/新闻用纸比率以验证其对可切割性的作用。

来自试验和后续测试的具体观察结果包括下述：

第一商业规模的工厂生产线：第一商业规模生产线试验的弯曲强度结果显示，与对照板相比，试验板在机器方向上较低的弯曲强度(分别为90.3psi相对于97.0psi)。在机器横向上的弯曲强度结果是统计上等价的。

第二商业规模的工厂生产线：生产线试验的弯曲强度结果对于对照、试验1和试验2板是统计上等价的。

与对照板相比，第一商业规模的工厂生产线试验板的刚度结果显示出在机器方向和机器横向两者上均显著更低的moe值。与对照板相比，对于两个试验，第二商业规模生产线试验的刚度结果显示出在机器方向和机器横向两者上均显著更高的moe值。

与对照值相比，第一商业规模生产线试验材料的2”球硬度结果显示出显著更低的硬度值。这可能部分是由于这些试验板的较低密度。与对照板相比，对于两个试验，第二商业规模生产线试验的2”球硬度结果显示出更高的硬度值。来自在第二商业规模生产线上的两个试验的板在密度中略高于对照板。

表9显示了在第一商业规模生产线上制造的板的平均组成和物理性质。表10显示了在第二生产线上制造的板的平均组成和物理性质。

表9显示了第一商业规模的工厂生产线试验板的物理性质(cic值)。在表9中，对照值是来自在线上相隔15分钟生产的四块板的测量的平均值。试验值是来自在线上相隔15分钟生产的四块板的测量的平均值。

表9平均结果

表10显示了第二商业规模的工厂生产线试验板物理性质(cic值)。在表10中，对照值是来自在线上相隔15分钟生产的四块板的测量的平均值。试验1值是来自在线上相隔15分钟生产的三块板的测量的平均值。试验2值是来自在线上相隔15分钟生产的四块板的测量的平均值。

表10

可切割性测试结果

可切割性测试的结果呈现于图25-34的照片中，并且概括于表11和表12中。表11和表12中的每个可切割性值是8个个别样品的平均值，其中每个样品在机器方向上切割。

图25显示了在70°f/50％rh下条件化，具有20.0％新闻纸/8.0％淀粉的第一商业规模的工厂生产线对照板的可切割性照片。

图26显示了在70°f/50％rh下条件化，具有12.0％新闻纸/10.0％淀粉的第一商业规模的工厂生产线试验1板的可切割性照片。

图27显示了在90°f/90％rh下条件化，具有20.0％新闻纸/8.0％淀粉的第一商业规模的工厂生产线对照板的可切割性照片。

图28显示了在90°f/90％rh下条件化，具有12.0％新闻纸/10.0％淀粉的第一商业规模的工厂生产线试验1板的可切割性照片。

表11概括了第一工厂生产线板可切割性测试结果。在表11中，对照值是来自在线上相隔15分钟生产的四块板的测量的平均值。试验值是来自在线上相隔15分钟生产的四块板的测量的平均值。每个可切割性值是来自每块板的8个个别样品的平均值，其中每个样品在机器方向上切割。为了进行切割，采用具有定制切割夹具的instron测试机，采用上文提及的stanley切割刀片。

表11-可切割性测试结果的概括

图29显示了在70°f/50％rh下条件化，用20.0％新闻用纸/8.0％淀粉制造的第二商业规模的工厂生产线对照板的可切割性照片。

图30显示了在70°f/50％rh下条件化，用15.0％新闻用纸/9.0％淀粉制造的第二商业规模的工厂生产线试验1板的可切割性照片。

图31显示了在70°f/50％rh下条件化，用12.0％新闻用纸/10.0％淀粉制造的第二商业规模的工厂生产线试验2板的可切割性照片。

图32显示了在90°f/90％rh下条件化，用20.0％新闻用纸/8.0％淀粉制造的第二商业规模的工厂生产线对照板的可切割性照片。

图33显示了在90°f/90％rh下条件化，用15.0％新闻用纸/9.0％淀粉制造的第二商业规模的工厂生产线试验1板的可切割性照片。

图34显示了在90°f/90％rh下条件化，用12.0％新闻用纸/10.0％淀粉制造的第二商业规模的工厂生产线试验2板的可切割性照片。

表12概括了第二商业规模的工厂生产线试验板可切割性测试结果。在表12中，对照值是来自在线上相隔15分钟生产的四块板的测量的平均值。试验1值是来自在线上相隔15分钟生产的三块板的测量的平均值。试验2值是来自在线上相隔15分钟生产的四块板的测量的平均值。每个可切割性值是来自每块板的8个个别样品的平均值，其中每个样品在机器方向上切割。

测试使用具有定制切割夹具的instron测试机进行切割，采用上文提及的stanley切割刀片。

表12-可切割性测试结果的概括

总之，当比较使用8％淀粉和20％新闻用纸生产的对照产物与使用10％淀粉和12％新闻用纸生产的改进可切割性配方时，存在可切割性评级中的显著改善。

第二线数据显示了具有10％淀粉和12％新闻用纸的靶的试验2配方是良好的候选配方，获得在环境和高湿度条件两者下等价或改进的物理性能和显著改进的可切割性。

应显而易见的是，本公开内容作为示例，并且可通过添加、修改或消除细节来进行各种改变，而不背离本公开内容中所包含的教导的合理范围。本发明因此并不限于本公开内容的特定细节，除非在下述权利要求必须如此限制的程度上。