防下垂的浇注的吸声顶篷瓦及其制作方法

B·J·卡哈拉, D·B·比茨安

1998年4月29日

1997年7月23日

1996年7月23日

Usg内部股份有限公司

E04B9/00GK1180121SQ9711796

顶篷 吸声 浇注 下垂 制作

1.一种浇注的吸声顶蓬瓦，它具有矿棉内芯和淀粉粘合剂以及甲醛树脂浸透过的纸衬底，该纸衬底能够在高温、非常潮湿环境里给瓦提供改进的防下垂性能2.如权利要求1所述的吸声瓦，其中甲醛树脂从蜜胺甲醛树脂，苯酚甲醛树脂，和尿素甲醛树脂中选择3.如权利要求1所述的吸声瓦，其中甲醛树脂是蜜胺甲醛树脂4.如权利要求3所述的吸声瓦，其中蜜胺甲醛树脂含量在树脂浸透过的纸的重量的约30％至约50％之间5.如权利要求3所述的吸声瓦，其中所述纸衬底是定量范围在每3000平方英尺从约25至约50磅之间的牛皮纸6.如权利要求4所述的吸声瓦，其中蜜胺甲醛树脂的范围在树脂浸透过的纸的重量的约36％和约40％之间7.如权利要求6所述的吸声瓦，其中纸衬底是定量为每3000平方英寸约40磅的牛皮纸8.一种制造防下垂的，浇注的吸声顶蓬瓦的方法，它包括(a)使淀粉凝胶体粘合剂和矿棉混合以形成面团状浆料；(b)把甲醛树脂浸透过的纸放在与项蓬瓦的尺寸相似的金属料盘的底面上；(c)在甲醛树脂浸透过的纸的顶面上放置浆料以便使料盘装满浆料；(d)将在树脂浸透过的纸的顶面上装满浆料的料盘送进干燥炉内，干燥炉内温度保持在约260°F(约125℃)和约350°F(约175℃)之间；(e)在干燥后的瓦上给树脂浸透过的纸衬底施加水；(f)机加工瓦进行切边以得到所需尺寸；(g)对瓦的未涂覆的前表面涂覆涂层；(h)将具有湿润的甲醛树脂浸透过的纸衬底的带涂层的瓦送进干燥炉，以干燥涂层和纸衬底；和(i)回收干燥的，防下垂的，吸声顶蓬瓦9.如权利要求8所述的方法，其中纸衬底用蜜胺甲醛树脂浸透10.如权利要求9所述的方法，其中纸衬底是其定量范围在每3000平方英尺约25至约50磅之间的牛皮纸11.如权利要求10所述的方法，其中蜜胺甲醛树脂范围在树脂浸透过的纸的重量的约30％至约50％之间12.如权利要求8所述的方法，其中通过在纸衬底表面上喷射水的薄雾来在步骤(e)中向树脂浸透过的纸加水13.如权利要求8所述的方法，其中在步骤(e)加在树脂浸透过的纸上的水量范围在每平方英尺约1至约10克之间

本发明涉及浇注的，吸声顶蓬瓦和镶板特别是，本发明涉及在高温和特别潮湿环境下防下垂的浇注的吸声顶蓬瓦在环太平洋国家经常遇到非常潮湿的环境本发明也涉及制作防下垂的吸声瓦的方法一种商业上取得成功的浇注吸声顶蓬瓦以“ACOUSTONE”商标在市场上销售，且使用美国专利号1769519所公开的成分和工序生产根据该专利的公开内容，包括粒状的矿棉纤维，填料，着色剂和粘合剂特别是淀粉胶的一模制混合物用来模制或浇注瓦体该面团状混合物放在已覆盖有纸和/或一金属薄片的一合适的料盘上，然后用一找平杆或滚子把该混合物找平成一特定厚度可以使用该找平杆或滚子制作一装饰性表面，如细长的条纹然后，把装有矿棉混合物的料盘放进烤炉来干燥或固化该混合物干燥的薄板从料盘内移出，并有金属薄膜和/或纸衬底与板连接，并对表面进行处理以便提供一平滑表面得到理想的厚度并防止扭曲然后把该板切成所需尺寸的瓦例如美国专利号3246063和3307651所公开的已有技术的浇注吸声瓦通常使用淀粉凝胶体作为矿棉纤维的粘结料该凝胶体可包括与熟石膏(硫酸钙半水合物)混合的一粘稠沸腾的淀粉成分，将该混合物加入水中在180°F(约80℃)下熬练几分钟至约195°F(约90℃)形成淀粉凝胶体因此，粒状矿棉与淀粉凝胶体混合以形成面团状混合物从而用来装填料盘矿棉吸声瓦富含孔，这对良好的吸声性很有必要已有技术(美国专利号3498404；5013405；5047120和5395438)也公开了矿物填料如膨胀珍珠岩可填充在混合物中以便提高吸声特性，并减少重量本发明的一个目的是提供一种具有改进的防下垂特性的吸声顶蓬瓦本发明的另一个目的是提供一种在高温，非常潮湿的条件下具有改进的防下垂性能的含有一淀粉粘结料的一浇注吸声瓦本发明的另一个目的是为使用一标准的矿棉成分的一浇注的吸声顶蓬瓦提供改进的防下垂性能本发明的另一个目的是提供一种制作防下垂，浇注的吸声瓦的方法，该瓦在刚安装在一顶蓬框格内的一平面位置上时较平整参考下述说明本领域的普通技术人员可十分明显地了解这些及其它的目的已经发现通过使用一甲醛树脂浸透的纸衬底可以提供在高温，非常潮湿条件下具有改进的防下垂性能的一浇注的吸声的顶蓬瓦特别是，用一蜜胺甲醛树脂浸透过的牛皮纸衬底，为利用一淀粉粘结料的一标准的浇注矿棉配方提供防下垂特性，是十分有效的通过一用来生产浇注的吸声顶蓬瓦的标准的生产程序来预制本发明的防下垂瓦通过使淀粉在水中分散以形成淤浆来预制淀粉凝胶体粘结料该淀粉淤浆加热到约180°F(约80℃)到约210°F(约100℃)的温度，直到淀粉完全熬煮且淤浆变稠形成粘稠的凝胶为止，这通常约花7分钟接着，熬好了的淀粉凝胶体被泵送到一储存箱内还可以把其它成分掺入淀粉凝胶体可以使用纤维质纤维来增强，且通常它们在熬制前掺入淀粉凝胶体其它成分可包括硼酸，蜡乳状液，熟石膏，石膏粉，粘土和/或选余物(cull)下面是典型的淀粉粘结料凝胶体配方成分 重量百分比淀粉3-6熟石膏和选余物(50/50) 3-10硼酸0.05-1水 80-95通过在一浆料混合器内混合淀粉粘结料凝胶体和矿棉，经过约3至9分钟制成浆料标准的浆料混合物可具有下列组成成分数量(重量百分比)淀粉粘结料凝胶体 75-83矿棉 17-25应注意废料或选余物可加到配方总干基重量的约30％经过淀粉粘结料凝胶体和矿棉的充分混合后形成一面团状浆料，该浆料置于金属料盘上以形成瓦根据本发明，料盘衬以一甲醛树脂浸透过的纸在树脂浸透过的纸面上填满浆料的料盘送进一干燥器内，其中温度保持在约260°F(约125℃)至约350°F(约175℃)之间在干燥过程中，树脂浸透过的牛皮纸与瓦的背面粘接干燥的瓦可经砂磨至理想厚度并切割成所需尺寸另外，通过挖刨或磨蚀来对瓦表面进行处理以形成一装饰性表面如果需要，可在瓦表面涂覆一两层涂料，此种情况下在包装之前须首先在炉内干燥已发现在顶蓬瓦涂覆之后，当它们在炉内干燥时明显出现“翘成杯形”结果，吸声顶蓬瓦刚安装在一顶蓬框格内的一平面位置上时放置不平，因为它们向平面上扩展为了解决“翘成杯形”问题，已经发现在机加工(即切边)之前和在涂覆表面之前在树脂浸透过的纸衬底上撒水降低或消除了“翘成杯形”的产生水是通过在纸衬底面上喷撒水的薄雾来施加的在机加工和涂覆前撒水是为了使纸有足够的时间吸收水分在树脂浸透过的纸衬底涂覆并干燥之后对其进行水处理提供了比较平整的瓦施加在树脂浸透过的纸衬底上的水的用量约为每平方英尺1至约10克在本发明中，瓦的关键成分是赋予瓦防下垂特性的甲醛树脂浸透过的纸本发明的一个目的是改进防下垂特性，经判断利用一些作法可完成本目的在通过一防水毡处理(water felting process)来制造吸声顶蓬瓦时，具有高Tg的胶乳粘合剂用来提供防下垂特性，但在浇注处理时，在要求提供所需的防下垂性的瓦的内芯里，超量的胶乳粘合剂从成本上看是不经济的且对火焰扩散等级产生不利影响在防水毡处理的瓦的另一工序是在瓦的背面涂覆一层树脂粘合剂浇注的吸声瓦喷撒涂覆蜜胺甲醛交联树脂，但没有提供理想的防下垂性能一有机官能硅烷掺入浇注瓦的内芯中该硅烷(SITREN 262)使浇注顶蓬瓦具有防水性，但不能提供理想的防下垂性能已经发现在高温，非常潮湿环境里，在浇注的吸声顶蓬瓦上的甲醛树脂浸透过的纸衬底基本上提供了改进的防下垂性尽管可以使用不同种类(漂白过的或未漂白过的)和定量的纸，一般最好使用定量范围在约25至约50磅之间，即每3000平方英尺(一令)25-50磅的牛皮纸而且一般最好是浸透进纸内的甲醛树脂在约30％至约50％范围之间，在40磅定量的牛皮纸中树脂含量在约36-40的重量百分比之间时能够特别有效地提供理想的防下垂特性使用较重的纸可以使得利用较少的树脂达到理想的防下垂特性而一些种类的甲醛树脂用作浸透剂十分有效，最佳的是蜜胺甲醛树脂它是一种透明液体且不会污染牛皮纸或渗进内芯成分中它可以按商业的批量及合理的成本很容易地得到其它可以使用的甲醛树脂包括尿素和苯酚甲醛树脂应该注意到在甲醛树脂浸透进纸内后它经固化到“B”阶段，在固化过程中大量的潮气从纸内散发在甲醛树脂经固化至“B”阶段后在纸内残留的潮气被称为“挥发性物质”，且其含量为浸透过的纸的重量的约8％至约12％在制造顶蓬瓦过程中该残余潮气有助于使浸透过的纸具有弹性当浸透过的纸放在热料盘内，且在树脂浸透过的纸面上装满浆料的料盘送进干燥炉内时，对甲醛树脂进行最后的固化最好使用通过将纸浸入甲醛树脂内而被预先预透过的纸还可以通过滚动涂覆或喷涂用树脂涂覆纸在下列特别的例子中，具有一蜜胺甲醛树脂浸透过的牛皮纸衬底的一浇注的吸声顶蓬瓦通过经受一3个周期的下垂测试来检测防下垂特性每个周期包括下列步骤步骤1将一2英尺×2英尺的瓦样品放在一周边与在一顶蓬框格开口内的瓦类似的框架内步骤2把支架和安装好的瓦放在一室内，该室内在24小时阶段内预调节成70°F/50％RH(相对湿度)的环境这模拟标准的室外环境步骤3测量从瓦的周边至其中心的下垂或偏移步骤4把支架和瓦放在一在24小时阶段内预调环境为90°F/90％RH或104°F/90％RH的室内这模拟热，潮湿的环境(夏天)步骤5测量下垂或偏移步骤6把支架和瓦放在一在24小时阶段内预调环境为75°F/10％RH的室内这模拟干燥的环境(冬天)步骤7测量下垂或偏移步骤8把支架和瓦放回在24小时阶段内预调环境为70°F/50％RH的室内步骤9测量下垂或偏移这样完成了1个周期对于前述的3个周期的下垂测试须再重复2次步骤2-9理想的参数是初始平面位置不超过+/(-)0.06英寸而经过3个周期的测试后与该平面相比最终位置应小于0.125英寸下述操作实例表示由一蜜胺甲醛树脂浸透过的，具有40磅定量且树脂含量为36-40％的饱和状态下的牛皮纸，与具有下述成分的A级浆料结合而提供的改进的防下垂特性成分 数量(磅)淀粉 325熟石膏 100选余粉末 100硼酸 5水 5600矿棉1750蜜胺甲醛树脂纸重量约为22.5磅/每千平方英尺(约13.3磅纸和9.2磅树脂)正数表示一表面向平面上伸展(“翘成杯形”)，负数表示一表面向平面下伸展(“下垂”)实例1ACOUSTONE浇注顶蓬瓦的三种不同款式(FROST，SANDRIFT和GLACIER)，其每一种有30个样品瓦，在经受上述3个周期的下垂测试中对样品瓦相对于平面的平均位置进行检测这些样品瓦具有蜜胺甲醛树脂浸透过的牛皮纸衬底30种样品的以英寸计的平均值如下FROST SANDRIFTGLACIER70°F·/50％RH 0.082 0.072 0.08890°F·/90％RH 0.079 0.064 0.08875°F·/10％RH 0.045 0.015 0.04370°F·/50％RH周期10.041 0.021 0.04490°F·/90％RH 0.027 0.021 0.04075°F·/10％RH (0.007) (0.007) (0.006)70°F·/50％RH周期2(0.003) (0.005) 0.00190°F·/90％RH (0.012) (0.015) (0.048)75°F·/10％RH (0.055) (0.051) (0.091)70°F·/50％RH周期3(0.043) (0.039) (0.076)而对于每种款式的30个样品瓦的平均值稍微超出了在初始位置处的+/(-)0.06英寸的标准，在制造这些瓦时没有对树脂浸透过的纸衬底上施加水在3个周期的测试结束后，FROST，GLACIER和SANDRIFT的平均值在与平面相比0.0125英寸的标准的最终位置之内实例2通过标准制造工序制作且具有一层压铝薄片/牛皮纸衬底(纸与内芯接触)的两个对比样品，在3个周期的下垂测试中估算距平面的最终位置对比第1号是3个瓦的平均值，对比第2号是4个瓦的平均值；结果如下对比第1号对比第2号70°F·/50％RH 0.036英寸 0.001英寸90°F·/90％RH (0.007) (0.086)75°F·/10％RH (0.102) (0.057)70°F·/50％RH 周期1 (0.118) (0.102)90°F·/90％RH (0.179) (0.152)75°F·/10％RH (0.171) (0.113)70°F·/50％RH 周期2 (0.196) (0.154)90°F·/90％RH (0.263) (0.218)75°F·/10％RH (0.262) (0.185)70°F·/50％RH (0.290) (0.233)这两个对比瓦均未符合距平面的0.125英寸的最终位置标准实例3在经受3个周期的上述下垂测试检测分别具有3个瓦的两个样品相对于平面的平均位置应注意在这些测试中，高温和高潮温的环境由90°F/90％RH增至104°F和90％相对湿度另外，在制造瓦时，在机加工和给瓦涂覆涂层之前在蜜胺甲醛树脂浸透过的纸衬底上喷洒水该瓦用一标准矿棉和淀粉凝胶体粘接剂配方制得每个样品的3个瓦平均值如下No.1 No.270°F·/50％RH 0.023 0.032104°F·/90％RH (0.038) (0.020)75°F·/10％RH (0.091) (0.056)70°F·/50％RH 周期1 (0.092) (0.045)104°F·/90％RH (0.060) (0.033)75°F·/10％RH (0.094) (0.074)70°F·/50％RH 周期2 (0.101) (0.051)104°F·/10％RH (0.087) (0.042)75°F·/10％RH (0.132) (0.083)70°F·/50％RH 周期3 (0.116) (0.057)这些瓦略微翘成杯形但符合+/(-)0.06英寸的初始平面标准，且瓦的最终位置小于距平面的0.125英寸实例4在该实例中，在蜜胺甲醛浸透过的纸作为衬底的浇注的吸声瓦上进行表面燃烧特性测试这些瓦与实例3中的瓦同时制作，其中在对瓦机加工和给瓦涂覆涂层之前须在甲醛树脂浸透过的纸衬底上喷洒水由12个背面上设有蜜胺甲醛树脂浸透过的牛皮纸的标准的2英尺×2英尺吸声瓦对接在一起组成了样品一个1英尺长×22英寸宽×1/16英寸厚的未涂覆过的钢板放在气体燃烧炉的炉“上游”的火焰端以便构成25英尺长的样品在测试之前该检测样品预调环境为温度73°±4°F，相对湿度50±5％在测试中，树脂浸透过的牛皮纸背面暴露于火焰根据UL标准723(ASTME84)“建筑材料的表面燃烧特性的测试”来进行检测当暴露在火焰中时通过测试可以确定展火性即火焰的扩散指数和烟雾发生指数通过观察可以确定沿样品的长度方向从点火火焰的一端火焰扩散的最大距离火焰扩散指数是通过记录火焰峰在一时间—距离标度上的增长然后利用一计算公式确定该指数来获得在测试中产生的烟雾是通过下列方式表示的，即通过操纵燃烧炉烟道的一光电电路的输出，而烟雾发生指数是通过比较在光吸收对时间的曲线下的面积与在未处理的赤栎的曲线下的面积经计算得到的两个测试的结果如下测试编号 火焰的扩散 烟雾的发生1 19.81.72 14.74.4根据这些测试结果，蜜胺甲醛浸透过的纸作为衬底的浇注的吸声瓦分类如下火焰的扩散 25烟雾的发生 0-1