ПОТОЛОЧНАЯ ПЛИТКА С НЕРАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫМ СВЯЗУЮЩИМ Российский патент 2011 года по МПК E04B1/86 B28B1/52 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к потолочной плитке и, более конкретно, к плиточной конструкции, которая обеспечивает повышенную долговечность и пониженные производственные затраты благодаря принципиально неравномерному распределению латексного связующего по толщине плитки.

Уровень техники

Потолочную плитку часто изготовляют, используя способ свойлачивания для получения плитки или доски из водной суспензии. Такая суспензия включает в себя, как правило, гомогенную смесь всех исходных материалов, которые образуют необходимую для плитки массу. Слои свойлаченного материала суспензии спрессовывают с образованием мата, который после высушивания образует доску. Некоторые плитки изготовляют из досок, на которые перед тем как они окончательно высохнут, наносят тиснение или узор, в то время как другие плитки изготовляют из досок, которые вначале высушивают и затем шлифуют с целью получения желаемой толщины и гладко отшлифованной поверхности. Исходные материалы включают в себя, как правило, связующее, такое как латекс или крахмал, или сочетание того и другого, которое служит для удержания вместе остальных материалов во время сушки доски. Обычно связующее составляет небольшую долю от общего веса доски, но при этом составляет непропорционально высокую долю себестоимости материалов. Содержание связующего влияет на прочность доски и поверхностную твердость. Содержание связующего в суспензионной смеси традиционно поддерживается на уровне, обеспечивающем достижение удовлетворительного твердости поверхности и, соответственно, приемлемой долговечности.

Раскрытие изобретения

Изобретение предлагает конструкцию потолочной плитки, в которой связующий материал неравномерно распределен по толщине плитки при относительно высокой концентрации около отделанной или видимой поверхности плитки. Раскрытое в заявке распределение связующего может снизить производственные затраты, придавая при этом плитке удовлетворительную или даже улучшенную поверхностную твердость и долговечность, а также повышенную способность поглощать шум. Плитка согласно изобретению может быть изготовлена с содержанием связующего в суспензии или смеси материалов ниже, чем у существующих в настоящее время составов, и после по крайней мере предварительного образования мата или плиточной доски, включения на стороне мата соответствующей будущей обращенной в помещение поверхности плитки слоя дополнительного связующего из латекса на водной основе. Покровное связующее является преимущественно тем же материалом, который использован в суспензионном составе для фиксации или цементирования остальных материалов, составляющих плиточную доску. Зона с повышенным содержанием связующего на видимой стороне плитки может повысить твердость и прочность изделия на этой стороне при общем снижении содержания связующего, уменьшить необходимость в конечном отделочном покрытии или краске и повысить звукопоглощение.

Осуществление изобретения

Изобретение включает в себя потолочную плитку на основе минеральной ваты, которую частично изготовляют с помощью традиционного способа водного свойлачивания. В контексте настоящего изобретения твердые материалы суспензии обычно включают в себя примерно 90% минеральной ваты, а остальные твердые материалы преимущественно содержат связующее в виде латекса или латекса и крахмала. В сумме твердые материалы в суспензии составляют примерно 5% от веса суспензии (т.е. консистенция 5%). Латекс хорошо известен и широко применяется в промышленности в качестве связующего. Обычно латекс диспергируют в виде водной эмульсии и при удалении воды он коагулирует, образуя твердое вещество. По желанию или при необходимости используют разные составы суспензии, ниже даны в общем виде приблизительные пределы составляющих суспензии, выраженные в процентах от общего количества твердого материала:

Минеральная вата 75-95% Перлит 0-15% Целлюлозное волокно 0-10% Связующее (крахмал) 0-5% Связующее (латекс) 0-10% Связующее (в сумме) 0-12%

В процессе свойлачивания суспензию осаждают на движущейся сетке и, как правило, осушают под действием собственной тяжести, с помощью обжимных валков, вакуума и тепла. Твердые материалы в суспензии, как правило, равномерно смешивают и распределяют и, как правило, оставляют или намереваются оставить в этом состоянии, так как на сетке образуется мат, который постепенно высыхает. Латекс, преимущественно применяемый в суспензии, представляет собой связующий материал с высокой температурой стеклования (Tg), отверждаемый при относительно высокой температуре, например путем воздействия на мат горячим воздухом (например, при приблизительно 175°С) и/или инфракрасным обогревом. Связующее с низкой Tg может применяться там, где оно обеспечивает достаточную прочность и твердость сердцевине.

Изобретение охватывает способ и изделие, в котором распределение связующего по толщине мата модифицировано таким образом, что большая концентрация связующего сосредоточена непосредственно около лицевой поверхности, или стороны потолочной плитки, оказывающейся в конечном итоге обращенной в сторону внутреннего помещения. Было обнаружено, что при реализации изобретения долговечность потолочной плитки, ее коэффициент подавления шума (NRC) и ее потребности в отделочной краске могут быть улучшены даже при снижении общего содержания связующего и, следовательно, снижения себестоимости производства.

Повышенная концентрация связующего в зоне с повышенным содержанием латексного связующего может быть создана с помощью традиционных методов нанесения покрытия, таких как распыление, нанесение покрытия с помощью валка, нанесение покрытия заливкой и т.п. Зона с повышенным содержанием связующего в том случае, когда она создается методом нанесения покрытия, может наноситься до, во время и после того, как образовавшийся из суспензии мат подвергнется высушиванию и/или отверждению. Предварительное частичное или полное отверждение мата может уменьшить или устранить свободную миграцию материала связующего, нанесенного с целью создания зона с повышенным содержанием связующего у лицевой стороны мата. Латексное связующее в этой зоне отверждают, как правило, освобождая его от несущей воды путем воздействия воздухом при относительно высокой температуре, например при приблизительно 175°С.

Связующее в суспензии может целиком состоять из крахмала или, что более предпочтительно, применяться в количестве, например, приблизительно равном по весу содержанию латекса. Зона или слой с повышенным содержанием латексного связующего содержит преимущественно тот же материал, который использован в суспензии, но, при желании, может быть отличным от него. Слой с повышенным содержанием связующего может наноситься после полного отверждения мата, а в том случае, когда мат или доска предполагаются быть подвергнутыми размолу или шлифовке песком, этот слой может наноситься после размола или шлифовки песком.

Зона с повышенным содержанием латекса может снизить себестоимость производства плитки благодаря тому, что она позволяет понизить содержание латекса в суспензии по сравнению с содержанием латекса в традиционных составах. С помощью изобретения эффективная поверхностная твердость лицевой поверхности товарной плитки может быть даже выше, чем у изделий существующего уровня техники, хотя общий или чистый расход латекса уменьшен по сравнению с изделиями существующего уровня техники. Эффективную поверхностную твердость лицевой поверхности плитки измеряют на любом покровном материале или краске, наносимых на плитку и отверждаемых на ней. Повышенная твердость области наружной поверхности как таковая или в сравнении с изделием существующего уровня техники отражается в большей стойкости потолочной плитки как при работе с ней при ее укладке, так и в процессе ее эксплуатации.

Зона с повышенным содержанием латекса характеризуется значительно большей концентрацией, выраженной, например, в граммах на единицу толщины, по сравнению с остальной частью мата. В качестве примера: если содержание суспензии с латексным связующим составляет примерно 4 или 5% от веса мата и соответственным образом распределено по толщине мата, то это содержание в зоне с повышенным содержанием латекса, нанесенной поверх мата, может составлять примерно 1% от общего веса мата. Иными словами, при создании в процессе нанесения покрытия зоны с повышенным содержанием латекса от 1/4 до 1/5 содержания латексного связующего находится на одной из сторон мата. Как правило, стороной, выполняемой с дополнительной зоной с повышенным содержанием латексного связующего, будет верхняя сторона войлочного мата, так как при традиционном свойлачивании или обработке эта сторона является наиболее доступной. Зона легко создается поверх мата путем опрыскивания, нанесения покрытия с помощью валка и т.п. на линии производства мата. Когда зона с повышенным содержанием латекса создается с помощью отдельного процесса нанесения покрытия, используемый материал латекса, как уже было сказано, является преимущественно тем же, который был использован при образовании суспензии мата. Такая унифицированность создает удобство и сберегает расходы при найме рабочей силы, создании запасов и инструктировании.

На потолочную плитку обсуждаемого в заявке типа обычно наносят покрытие или краску с целью достижения цвета, приближающегося к истинному белому цвету. Такое покрытие обычно включает в себя грунтовочный слой и быстро отверждаемый при низкой температуре отделочный слой с составом латекса красочного типа. Изобретение позволяет наносить на плитку меньшее количество краски, достигая при этом такой же или еще лучшей белизны. Этот результат является следствием высокой концентрации латексного связующего, имеющей место в зоне с повышенным содержанием связующего на наружной поверхности мата, изготовленного в соответствии с принципами изобретения, и при этом латексное связующее имеет цвет более близкий к белому, чем цвет природной минеральной ваты. Уменьшено количество краски, необходимой для нанесения на лицевую поверхность высушенного плиточного мата или доски для скрытия значительного отклонения от белизны у минеральной ваты.

Было обнаружено, что изготовленная согласно изобретению потолочная плитка может также обладать улучшенным звукопоглощением, иногда называемым в технике коэффициентом шумоподавления (NRC). Полагают, что этот феномен является следствием применения меньшего количества краски или покрытия, что, очевидно, ведет к меньшей результирующей закупорке пористой поверхности мата и, следовательно, способствует большему звукопоглощению.

Следующая таблица демонстрирует пример состава твердых материалов в традиционной плитке существующего уровня техники, идентифицированной как «контроль», и состава плитки изобретения, идентифицированной как «опыт».

Состав/распределение   % шерсти % крахмала % латекса в сердцевине % нанесенного распылением латекса Общий % латекса Контроль 92,3 3,0 6,7 0,0 6,7 Опыт 92,3 3,0 4,7 1,0 5,7

Плитки с составом/распределением «контроль» и «опыт» были протестированы, показав следующие результаты:

Нанесенное покрытие, лабораторные и оцененные значения коэффициента шумоподавления (NRC)

Опыт 1, опыт 2 и т.д. представляют отдельные образцы состава/распределения согласно изобретению.

Плитки (опыт), изготовленные согласно изобретению, были покрыты отделочным материалом (краской на латексной основе) при разных количествах грунтового покрытия и/или отделочного покрытия. Латекс для краски сильно отличается по своей механической прочности и износостойкости от материала латекса связующего типа.

Анализ данных, показанных в приведенных выше таблицах, указывает на то, что потолочные плитки, изготовленные с зоной повышенной содержания латекса на лицевой поверхности мата согласно изобретению, но с меньшим общим содержанием латекса, могут быть более белыми, способными в большей степени поглощать шум и быть более стойкими по сравнению с плитками традиционного состава (контроль).

Измеритель Хантера (с помощью которого получены величины твердости по Хантеру) представляет собой прибор, серийно применяемый для измерения поверхностной твердости материалов типа облицовочных листов. Как правило, чем выше показание измерителя Хантера, тем тверже поверхность изделия и тем выше его стойкость.

Значения L, a, b относятся к численной оценке с помощью метода цветового пространства цвета поверхности, где чистому белому цвету присваивается значение 100, и чем ниже абсолютное значение величин а, b, тем меньше отклонение от белого к цветам грунтовок. Чем больше зарегистрированная величина NRC, чем в большей степени доска способна поглощать звук.

Для создания зоны повышенного содержания латекса в мате потолочной плитки наряду со способами, раскрытыми в заявке, могут быть разработаны и другие способы. Например, предполагается, что такая зона может быть создана в процессе свойлачивания вблизи сетки в результате намеренного предоставления латексу возможности осесть или с помощью нанесения высокого содержания латекса на сетку перед образованием собственно мата. Как правило, плитка, изготовленная согласно изобретению, будет иметь толщину порядка от 1,25 до 2,2 см и будет иметь довольно пористую внутреннюю часть.

Должно быть очевидным, что настоящее раскрытие представляет собой пример и что могут быть произведены различные изменения путем добавления, модифицирования и удаления деталей без отхода от полного объема идей, изложенных в настоящем раскрытии. Таким образом, изобретение не ограничено конкретными деталями настоящего раскрытия, за исключением того объема, которым с необходимостью ограничена приведенная ниже формула изобретения.

Потолочная плитка включает образованный из суспензии мат с номинальной толщиной от 1,25 до 1,9 см и содержащий по меньшей мере 75 вес.% минеральной ваты и 3 вес.% связующего. Связующее распределено в существенной степени по толщине мата и служит для придания твердости волокнам минеральной ваты, зону с повышенным содержанием связующего на лицевой стороне мата. Эта зона характеризуется содержанием связующего на единицу толщины значительно больше содержания связующего на единицу толщины основной части мата, приблизительно от 1/5 до 1/4 от общего количества связующего. Оставшееся связующее распределено в остальной части мата вне зоны с повышенным содержанием связующего, вследствие чего стойкость плитки в отношении физического повреждения повышается, в то время как общее содержание связующего в плитке может быть понижено. Охарактеризован другой вариант потолочной плитки. Технический результат: повышение прочности и износостойкости плитки, улучшение ее звукопоглощающих свойств. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 табл.

1. Потолочная плитка, включающая в себя образованный из суспензии мат с номинальной толщиной от примерно 1,25 до примерно 1,9 см, содержащий по меньшей мере 75 вес.% минеральной ваты и 3 вес.% связующего, причем связующее распределено в существенной степени по толщине мата и служит для придания твердости волокнам минеральной ваты, зону с повышенным содержанием связующего на лицевой стороне мата, причем эта зона характеризуется содержанием связующего на единицу толщины значительно больше содержания связующего на единицу толщины основной части мата, приблизительно от 1/5 до 1/4 от общего количества связующего, а оставшееся связующее распределено в остальной части мата вне зоны с повышенным содержанием связующего, вследствие чего стойкость плитки в отношении физического повреждения повышается, в то время как общее содержание связующего в плитке может быть понижено.

2. Потолочная плитка по п.1, в которой на зону с повышенным содержанием связующего наносится покрытие типа краски, которое ближе по цвету к чисто белому по сравнению с цветом зоны с повышенным содержанием связующего.

3. Потолочная плитка по п.2, в которой зона с повышенным содержанием связующего включает в себя латексное связующее и по своему цвету ближе к чистому белому, чем цвет основной части мата, в то время как для получения желаемого уровня белого цвета на лицевой поверхности плитки требуется меньшее количество покрытия красочного типа, чем его бы потребовалось, если бы зона с повышенным содержанием связующего была устранена и покрытие красочного типа наносилось бы на лицевую поверхность мата.

4. Потолочная плитка по п.1, в которой зону с повышенным содержанием связующего наносят на мат в качестве покрытия.

5. Потолочная плитка, включающая в себя базовый мат, образованный из водной суспензии равномерно смешанных минеральной ваты и связующего, причем минеральная вата составляет по весу основную часть плитки, а мат имеет относительно низкую плотность и является относительно пористым, зону с повышенным содержанием связующего на одной из лицевых сторон мата, образованную из суспензии в виде покрытия на массе минеральной ваты и связующего, причем зона с повышенным содержанием связующего характеризуется содержанием связующего на единицу толщины значительно больше содержания связующего на единицу толщины основной части мата, приблизительно от 1/5 до 1/4 от общего количества связующего находится в зоне с повышенным содержанием связующего, а оставшееся связующее распределено в остальной части мата вне зоны с повышенным содержанием связующего, при этом плитка характеризуется улучшенным звукопоглощением.

6. Потолочная плитка по п.5, в которой связующее, нанесенное на мат, является тем же, что связующий материал, смещенный в суспензии для образования указанного мата.

7. Потолочная плитка по п.5, в которой на зону с повышенным содержанием связующего нанесен материал для изменения цвета плитки в сторону белого.

8. Потолочная плитка по п.5, в которой связующее в зоне с повышенным содержанием связующего является латексом типа связующего с высокой температурой стеклования.