Результат интеллектуальной деятельности: ОСНОВНОЙ МАТ ПОТОЛОЧНОЙ ПЛИТКИ

Настоящее изобретение относится к материалам для строительства зданий, в частности к композициям потолочных панелей.

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, коммерчески доступны и не придают нежелательных характеристик, сравнительно ограничен. Необходимо разработать состав с высоким содержанием повторно используемого сырья, обеспечивающий возможность достижения указанных необходимых характеристик и при этом совместимый с существующим производственным оборудованием и процессами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение основано на обнаружении удачного состава с высоким содержанием повторно используемого сырья для основного мата потолочной плитки. Указанный состав подходит для применения в существующем процессе свойлачивания с водой и обеспечивает возможность повышения эффективности использования энергии и материалов в указанных процессах. Было обнаружено, что гранулы пеностекла можно успешно применять в качестве наполнителя в составе для свойлачивания с водой. Указанный материал наполнителя, применяемый с выбранными компонентами в соответствующих соотношениях, позволяет получить удовлетворительное звукопоглощение, а также подходящие механические свойства, включая прочность во влажном и сухом состояниях, твердость, жесткость и устойчивость к провисанию. Более того, указанных характеристик можно достичь в основном мате, обладающем относительно низкой плотностью примерно 15 фунтов/куб.фут. Кроме того, указанные гранулы в соответствующих соотношениях с другими материалами позволяют повысить энергетическую эффективность за счет снижения требований для водного процесса и водной нагрузки во влажном мате по сравнению с составами для мата согласно уровню техники. Преимущественно гранулы пеностекла можно применять с материалами, широко используемыми в промышленности, вследствие чего каналы снабжения, хранение сырья и трудности переработки могут быть упрощены.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ

Потолочные плитки или панели широко применяют для конструирования подвесных потолков. Плитки укладывают в прямоугольный каркас и они, как правило, имеют номинальные размеры 2′×2′ и 2′×4′ или метрические эквиваленты указанных размеров. Для получения основного мата плитки в соответствии с настоящим изобретением применяют известный в уровне техники традиционный процесс свойлачивания с водой. В указанном процессе компоненты основного мата смешивают с водной суспензией, которую помещают на движущуюся проволочную сетку с получением слоя материала мата с некоторой заданной толщиной. Слой материала гравитационно осушается и далее может быть подвергнут вакуумированию с удалением дополнительного количества воды. Такое вакуумирование и необязательные стадии прессования можно повторять. После указанного механического обезвоживания материал можно перенести в сушильное устройство, где оставшуюся воду выпаривают из мата и вызывают схватывание или отверждение связующего в составе мата.

Изобретение основано на обнаружении комбинации материалов и их относительных соотношений, которые позволяют получить основной мат потолочной плитки с высоким содержанием повторно используемых материалов, улучшенными технологическими характеристиками в дополнение к приемлемым свойствам материала и эксплуатационным характеристикам. Было обнаружено, что гранулы пеностекла из вторичного переработанного стекла можно успешно применять в качестве наполнителя с другими компонентами для получения свойлачиванием с водой основного мата для использования в потолочной плитке. Подходящим поставщиком гранул пеностекла является Poraver North America Ltd. Исследования показали, что гранулы пеностекла с номинальным размером от примерно 0.1 до примерно 0.3 мм и насыпной плотностью примерно 25 фунтов/фут³ особенно подходят для продуктов, описанных в настоящем документе. Когда консистенция суспензии, подвергаемой свойлачиванию, относительно высокая, можно применять более крупные гранулы, например, с размером примерно от 1 до 2 мм и плотностью примерно от 14 до 15 фунтов/фут³, не рискуя вызвать вымывание гранул из суспензии. Кроме того, исследования показали, что следующие компоненты в соответствующих соотношениях по массе могут привести к удовлетворительным результатам.

Хотя приведенный выше справа состав является примером предпочтительной смеси, следует понимать, что изменение соотношений можно осуществить без значительного ухудшения характеристик. Кукурузный крахмал широко применяется в качестве связующего; когда в качестве связующего применяют латекс, его процентное содержание, в целом, ниже, например примерно на 3% или более. В качестве общих указаний, соотношения компонентов должны попадать в диапазон, указанный в таблице выше. В целом, из таблицы видно, что состав для основного мата согласно настоящему изобретению может содержать, по массе, примерно 1/2 минеральной ваты, менее примерно 1/8 крахмального связующего, менее примерно 1/8 газетной бумаги и примерно 1/4 гранул пеностекла. Например, реальный основной мат может иметь номинальную толщину примерно 2.22 см (7/8″) и плотность 240,28 кг/м³ (15 фунтов/фут³) или менее.

При применении гранул пеностекла для получения основного мата потолочной плитки были обнаружены несколько неожиданных преимуществ относительно традиционно применяемого вспученного перлита. Указанные преимущества включают способность смешиваться с компонентами при более высокой консистенции, т.е. отношении массы твердых компонентов к массе воды в суспензии, применяемой для формирования основного мата, по сравнению с обычно применяемом в составах, известных из уровня техники, со вспученным перлитом в качестве наполнителя. Указанная высокая консистенция позволяет снизить количество технической воды, применяемой для получения описанного основного мата. Кроме того, водная нагрузка, т.е. содержание воды, механически удерживаемой в заготовке мата после операций вакуумирования и прессования, ниже, чем в типичных составах с применением вспученного перлита. Указанная уменьшенная водная нагрузка позволяет высушить мат с меньшими затратами энергии и увеличить производительность линии.

Было обнаружено, что комбинация гранул пеностекла и волокна из газетной бумаги позволяет увеличить прочность компонентов во влажном состоянии. Указанная прочность во влажном состоянии может сделать производственный процесс более устойчивым к изменениям усилий при обработке, таким образом, сокращая количество брака и время изготовления продукта. Несмотря на то что гранулы пеностекла в полученном свойлачиванием с водой основном мате во много раз тяжелее, чем часто применяемый наполнитель из вспученного перлита, они позволяют получить продукт с низкой плотностью, обладающий хорошими акустическими свойствами. Тот факт, что приемлемый основной мат потолочной плитки с низкой плотностью может быть получен с гранулами пеностекла, является неожиданным, исходя из указанного отношения плотностей. Однако состав из указанных компонентов позволяет получать основной мат с плотностью примерно 15 фунтов/куб. фут и удовлетворительными характеристиками. Как правило, содержание газетной бумаги должно быть ограничено примерно 6%; было обнаружено, что большее соотношение газетной бумаги приводит к понижению КЗ (коэффициента звукопоглощения). Обычно содержание гранул пеностекла должно быть ограничено примерно 30%, чтобы предотвратить повышенную хрупкость основного мата.

После сушки полученный свойлачиванием с водой продукт основного мата, наполненный гранулами пеностекла, описанный в настоящем документе, обычно покрывают лакокрасочным покрытием для повышения коэффициента светоотражения и улучшения внешнего вида в качестве законченной панели или плитки, как принято в данной области промышленности. До нанесения верхнего покрытия основной мат может быть отшлифован с получением относительно гладкой поверхности. Кроме того, лицевую поверхность можно перфорировать или нанести на нее бороздки для улучшения характеристик звукопоглощения.

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.