ПАНЕЛИ, СОДЕРЖАЩИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ КОМПОНЕНТЫ, И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК E04B1/86 C04B18/24 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

Настоящая заявка заявляет преимущество в соответствии с §120 раздела 35 Свода законов США в качестве частично продолжающей заявки для заявки США №12/106077, поданной 18 апреля 2008 г., которая ссылкой включается в настоящее описание.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к панелям для строительной промышленности, включающим в себя измельченный возобновляемый компонент, позволяющий улучшить акустические и физические характеристики панели. Также представлены способы изготовления таких панелей.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Панели, используемые в качестве строительных панелей для плит или стен, несут архитектурное значение, обеспечивают поглощение и ослабление звука, выполняют вспомогательные функции в интерьерах зданий. Обычно панели, например, звукопоглощающие панели, используются в тех зонах, где требуется контроль уровня шума. Примерами таких зон являются административные здания, универсальные магазины, больницы, гостиницы, концертные залы, аэропорты, рестораны, библиотеки, учебные классы, театры и кинотеатры, а также жилые здания.

Для обеспечения архитектурного значения и вспомогательных функций звукопоглощающие панели, например, изготавливаются обычно плоскими и самонесущими для подвешивания на типовых решетчатых потолочных конструкциях или аналогичных структурах. Поэтому звукопоглощающие панели должны иметь определенный уровень прочности и жесткости, что обычно измеряется их пределом прочности ("MOR"). Для обеспечения необходимых акустических свойств звукопоглощающие панели должны также иметь свойства поглощения звука и пониженной звукопроводности.

Уровень поглощения звука обычно измеряется коэффициентом звукопоглощения ("NRC"), как описано в стандарте ASTM C423. NRC - это число в диапазоне от 0 до 1,00, показывающее, какая часть звуковой энергии, попавшей на панель, поглощается ею. Звукопоглощающая панель со значением NRC 0,60 поглощает 60% звуковой энергии, попавшей на нее, и отражает 40% звуковой энергии. Другим методом испытаний является метод оценочного NRC ("eNRC"), в котором используется трубка сопротивления, как описано в стандарте ASTM C384.

Способность уменьшать передачу звука измеряется значением класса шумоподавления потолка ("САС"), как описано в стандарте ASTM E1414. Значение САС измеряется в децибелах ("дБ"), оно равно величине ослабления уровня звука при прохождении звука через материал. Например, звукопоглощающая панель со значением САС, равным 40, ослабляет передаваемый звук на 40 децибел. Аналогично, ослабление передаваемого звука может также измеряться значением класса передачи звука ("STC"), как описано в стандартах ASTM E413 и E90. Например, панель со значением STC, равным 40, ослабляет передаваемый звук на 40 децибел.

Звукопоглощающие панели, изготовленные в соответствии с различными промышленными стандартами и строительными нормами и правилами, имеют огнестойкость класса А. В соответствии со стандартом ASTM E84 должен быть обеспечен индекс распространения пламени ниже 25 и индекс дымообразования ниже 50. Сопротивление воздушному потоку, мера пористости поверхности панели, измеряется в соответствии со стандартами ASTM C423 и C386. Кроме того, предел прочности MOR, твердость и прогибание звукопоглощающих панелей тестируются в соответствии со стандартом ASTM C367. Повышение пористости основного мата повышает поглощение звука, однако это свойство не измеряется никакими промышленными стандартами или строительными нормами. Все методы тестирования, описанные в стандартах ASTM и упоминаемые здесь, включены посредством ссылки.

В настоящее время большинство звукопоглощающих панелей или плит изготавливаются методом мокрого свойлачивания, широко используемого вследствие скорости и эффективности. В процессе мокрого свойлачивания основной мат формируется методом, аналогичным тому, которым изготавливается бумага. Один из вариантов этого процесса описан в патенте США №5,911,818, выданном Бейгу (Baig), включенном ссылкой в настоящее описание. Первоначально, водный шликер, включающий в себя разбавленную водную дисперсию минеральной ваты и легкого наполнителя, подается на движущуюся проволочную сетку с отверстиями машины для формирования матов Фординьера. Сначала вода отводится из шликера под действием силы тяжести, а затем, возможно, производится обезвоживание путем вакуумного отсоса и/или прессования. Затем обезвоженный основной мат, содержащий все еще некоторое количество воды, осушается в нагревательной печи или сушилке для удаления остаточной влаги. Панели необходимого размера, внешнего вида и акустических свойств получаются путем окончательной обработки осушенного основного мата. Окончательная обработка включает в себя шлифование поверхности, резку, перфорацию/нанесение рельефа поверхности, роликовое/напыленное покрытие, скругление углов и/или наслаивание на панель сетчатого или сплошного покрытия.

Типовая композиция основного мата звукоизолирующей панели включает в себя неорганические волокна, целлюлозные волокна, связующие вещества и наполнители. Как известно из промышленного производства, в качестве неорганических волокон может служить либо минеральная вата (которая взаимозаменяема со шлаковатой, базальтовой ватой, асбестовым волокном), либо стекловолокно. Для изготовления минеральной ваты сначала шлак или камень расплавляется при температуре от 1300°C (2372°F) до 1650°C (3002°F). Затем расплавленный минерал спрядается в вату в волокнообразующей прядильной машине под постоянным воздушным обдувом. Неорганические волокна обладают жесткостью, придающей основному мату объемность и пористость. Наоборот, целлюлозные волокна работают в качестве структурных элементов, обеспечивая прочность основного мата в сухом и влажном состоянии. Прочность является следствием образования в основном мате бесчисленных водородных связей между различными ингредиентами основного мата вследствие гидрофильной природы целлюлозных волокон.

Типовым связующим веществом основного мата является крахмал. Обычно при изготовлении звукоизолирующих панелей используются немодифицированные гранулы сырого крахмала, которые растворяются в водном шликере панели и распределяются в основном мате в основном равномерно. При нагревании гранулы крахмала свариваются и растворяются, обеспечивая связь между составляющими панели. Крахмал служит не только для обеспечения прочности на изгиб звукоизолирующих панелей, но также придает панели твердость и жесткость. В некоторых составах для изготовления панелей, имеющих высокую концентрацию неорганических волокон, в качестве основного связующего используется латексное связующее вещество.

В качестве типовых наполнителей при изготовлении основных матов могут использоваться как тяжелые, так и легкие неорганические материалы. Основной функцией наполнителя является обеспечение прочности на изгиб и повышение твердости панели. Хотя во всем этом описании используется единый термин "наполнитель», необходимо понимать, что каждый из наполнителей имеет уникальные свойства и/или характеристики, которые могут влиять на жесткость, твердость, устойчивость к образованию потеков, звукопоглощение и уменьшение звукопередачи панели. Примерами тяжелых наполнителей могут служить карбонат кальция (известняк), глина или гипс. Примером легкого наполнителя может служить вспученный перлит. В качестве наполнителя вспученный перлит имеет то преимущество, что занимает большой объем, вследствие чего сокращается количество наполнителя, необходимого для изготовления основного мата. Необходимо также иметь в виду, что термин «наполнитель» может обозначать комбинации или смеси наполнителей.

Один недостаток вспученного перлита заключается в том, что частицы перлита стремятся заполнить поры в основном мате и сделать его поверхность непроницаемой, что снижает звукопоглощающую способность панели. Кроме того, вспученный перлит относительно хрупок и может разрушаться в процессе производства. В общем случае, чем большее количество вспученного перлита используется, тем хуже звукопоглощающая способность панели. Вспучивание перлита также требует значительных затрат энергии. Вспученный перлит образуется, когда перлитовая руда попадает в башню вспучивания, нагретую до температуры приблизительно 950°C (1750°F). Вода, содержащаяся в структуре перлита, превращается в пар, а расширение пара приводит к тому, что перлит «хлопает» как попкорн, что уменьшает его плотность до, примерно, одной десятой от плотности невспученного материала. Более низкая объемная плотность вспученного перлита позволяет ему всплывать вверх в башне вспучивания, где он собирается фильтрующим устройством. Этот процесс требует сравнительно больших затрат энергии на нагревание всего перлита до температуры, достаточной для испарения внутренней воды.

С учетом современных тенденций в строительной промышленности, желательно использование материалов, которые были бы экологически безопасны, то есть были бы изготовлены в технологических процессах, уменьшающих глобальное потепление, закисление среды, смог, заболачивание водоемов, выброс твердых отходов, потребление первичной энергии и/или сброс жидких стоков. В общем случае, для изготовления экологически безопасных строительных изделий могут быть использованы природно растущие, возобновляемые материалы. В строительной промышленности наиболее широко используемым возобновляемым материалом является древесина, однако она имеет малое поглощение звука. Аналогично, присутствует огромное количество сельскохозяйственных отходов и побочных продуктов, а также отходов деревообрабатывающей и мебельной промышленности, которые легко доступны, однако ограниченно используются при изготовлении строительных материалов.

Для того чтобы использовать природно растущие возобновляемые материалы, необходимо извлечь их волокна, и должен быть разработан механизм их извлечения путем измельчения древесно-волокнистых материалов, таких, как дерево, солома, бамбук и другие, для превращения растительных материалов в отдельные волокна химическим или механическим путем. В обычном химическом методе измельчения используется сульфид натрия, едкий натр или сульфит натрия для разложения лигнина при температуре от приблизительно 150°C (302°F) до приблизительно 180°C (356°F), уменьшая при этом биомассу волокон приблизительно на 40-60%. С другой стороны, в термомеханическом методе измельчения древесная щепа подвергается воздействию высокой температуры (приблизительно 130°C (266°F)) и высокого давления (приблизительно 3-4 атмосфер (304-405 кПа)), что вызывает размягчение лигнина и позволяет механически отделять волокна. Разрушение границ лигнина приводит к уменьшению волокнообразования в исходном материале, в результате чего потери биомассы составляют приблизительно 5-10%. Как в химическом, так и в термомеханическом процессах измельчения требуются большие затраты энергии для превращения древесноволокнистого материала в отдельные волокна. Кроме того, потеря такой большой части биомассы увеличивает стоимость исходных материалов.

В нескольких патентах США исследуется применение возобновляемых материалов в производстве строительных материалов. В патенте США №6,322,731 раскрыт способ формирования структурной панели произвольной длины, которая включает в себя основной материал органического происхождения, состоящий в основном из рисовой шелухи и связующего вещества. Вследствие требований структурной целостности процесс требует комбинации высокой температуры и высокого давления для получения панели достаточной прочности. Полученная панель имеет сравнительно низкий уровень звукопоглощения вследствие высокой плотности и низкой пористости. Свойства термоизоляции и звукоизоляции являются следствием наличия внутренних пустот.

В патенте США №5,851,281 раскрыт процесс изготовления композитного материала из цемента и отходов, причем отходами является рисовая шелуха. Рисовая шелуха нагревается до температуры приблизительно 600°C (1112°F) в отсутствие кислорода для формирования микрогранул.

В патенте США №6,443,258 раскрыта звукопоглощающая пористая панель, изготовленная из отвержденного водосодержащего вспененного вяжущего материала. Эта панель имеет хорошие акустические характеристики, увеличенную долговечность и повышенную влагостойкость. Для повышения общей твердости вспененной цементной панели в материал добавляется зола рисовой шелухи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагается панель с улучшенными акустическими и физическими свойствами для использования в качестве строительного материала. Представленная панель включает в свой состав измельченные возобновляемые компоненты, такие как рисовая шелуха, и имеет улучшенные акустические свойства, включая поддержание относительно постоянными значения CAC или STC. Кроме того, достигнуто улучшенное значение NRC при одновременном поддержании или улучшении других физически характеристик панели, включая MOR, твердость, сопротивление воздушному потоку и устойчивость к образованию потеков.

В одном из вариантов осуществления данная панель содержит сердечник панели, включающий в себя от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по весу измельченного возобновляемого компонента, от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по весу одного или более волокон, от приблизительно 1% до приблизительно 30% по весу одного или более связующих и от приблизительно 3% до приблизительно 80% по весу одного или более наполнителей, все на базе сухого веса панели. Измельченный возобновляемый компонент имеет такое распределение размеров частиц, при котором менее 5% частиц задерживаются ситом с отверстиями размером 0,312 дюйма и менее 5% частиц проходят через сито с отверстиями размером 0,059 дюйма.

В другом варианте осуществления способ изготовления панели для использования в качестве строительного материала включает этапы выделения природного возобновляемого компонента; смешивания с водой от приблизительно 0,1% до приблизительно, 95% по весу природного возобновляемого компонента, от приблизительно 1% до приблизительно 50% по весу волокна, от приблизительно 1% до приблизительно 30% по весу связующего вещества и от приблизительно 3% до приблизительно 80% по весу наполнителя для формирования водного шликера; формования основного мата из водного шликера на проволочной сетке с отверстиями; удаления воды из основного мата и окончательной обработки основного мата. Выделение возобновляемого компонента производится для того, чтобы получить распределение размеров частиц, описанное выше. Панель, изготовленная этим способом, имеет, по меньшей мере, одно из следующих значений: CAC не менее чем приблизительно 25, и NRC не менее чем приблизительно 0,25.

Преимущество использования измельченного возобновляемого материала заключается в том, что его подготовка происходит без значительной потери биомассы. Измельченный или размолотый возобновляемый материал сохраняет свою объемную структуру и не подвергается химическим модификациям или изменениям химической структуры, например, разделению волокон. Сохранение биомассы приводит к более эффективному использованию закупаемого сырья, а следовательно, к уменьшению стоимости.

Выбор другого наполнителя для изготовления строительной панели часто приводит к нежелательному изменению характеристик панели. Однако использование представленного возобновляемого материала снижает затраты на энергию и материал с одновременным сохранением или улучшением физических свойств панели.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Продукт, способ и состав, описанные здесь, предназначены для применения в панелях, используемых в качестве строительных материалов. Более конкретно, эти панели могут также использоваться в качестве потолочных панелей, звукоизолирующих панелей или плиток. Последующее описание относится к звукоизолирующим панелям, как одному из вариантов осуществления изобретения, однако это никоим образом не означает каких-либо ограничений на применение изобретения.

Волокна присутствуют в звукоизолирующих панелях в виде неорганических волокон, органических волокон, либо их комбинаций. Неорганическими волокнами могут быть минеральная вата, шлаковата, базальтовая вата, асбестовое волокно, стекловолокно или их смеси. Неорганические волокна обладают жесткостью, придающей основному мату объемность и пористость. Неорганические волокна содержатся в звукоизолирующих панелях в количестве от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% от веса панели. По меньшей мере, в одном варианте осуществления звукоизолирующей панели в качестве предпочтительного волокна используется минеральная вата. Целлюлозные волокна - пример органических волокон, работают в качестве структурных элементов, обеспечивая прочность основного мата в сухом и влажном состоянии. Прочность является следствием образования в основном мате водородных связей между различными составляющими вследствие гидрофильной природы целлюлозных волокон. Количество целлюлозных волокон в основном мате может быть от приблизительно 1% до приблизительно 50% от веса панели, желательно от приблизительно 5% до приблизительно 40%, еще более желательно - от приблизительно 10% до приблизительно 30%. Предпочтительно использование целлюлозных волокон, полученных из вторичного сырья - газетной бумаги.

Панели содержат по меньшей мере один ингредиент, представляющий собой измельченный возобновляемый компонент. Для целей настоящего изобретения измельченные возобновляемые компоненты представляют собой древесные и недревесные растения, либо часть древесных и недревесных растений, измельченных до размера частиц механическими средствами. Предпочтительными измельченными возобновляемыми компонентами являются древесноволокнистые смеси, состоящие из целлюлозы и лигнина. Потенциальными источниками таких материалов являются отходы или побочные продукты сельского хозяйства, пищевой промышленности, лесной промышленности и/или строительной промышленности.

Примерами измельченных возобновляемых компонентов среди прочих являются: рисовая шелуха, гречневая шелуха, ореховая скорлупа, включая скорлупу арахиса и грецких орехов, пшеничная мякина, овсяная шелуха, ржаные метелки, хлопковые коробочки, скорлупа кокоса, кукурузные отруби, стержни кукурузных початков, рисовая солома, пшеничная солома, ячменная солома, овсяная солома, ржаная солома, багасса, камыш, эспарто, сабай, лен, кенаф, джут, конопля, рами, абака, сизаль, древесные опилки, бамбук, древесная щепа, стебли сорго, семена подсолнечника, другие аналогичные материалы и их смеси.

Перед смешиванием с другими ингредиентами панели размеры частиц измельченных возобновляемых компонентов уменьшаются. Измельченные возобновляемые материалы имеют такие размеры частиц, что они проходят через сито с отверстиями размером 0,312 дюйма (2,5 меш по перечню сит в стандарте ASTM) и задерживаются ситом с отверстиями размером 0,0059 дюйма (100 меш по перечню сит в стандарте ASTM). В некоторых вариантах осуществления возобновляемые компоненты используются в том виде, в котором поступают от поставщика. Термин «измельченные возобновляемые компоненты» указывает на то, что используются частицы, размеры которых уменьшены любым механическим способом, известным на современном уровне техники, в том числе частицы, полученные перетиранием, резкой, дроблением, перемалыванием, просеиванием, либо комбинацией этих способов. Уменьшение размеров частиц для получения необходимых размеров может быть достигнуто и такими механическими способами, как шлифование и перемалывание. По меньшей мере в одном из вариантов осуществления используется молотковая мельница.

Факультативно, для получения необходимого распределения размеров частиц измельченные возобновляемые компоненты могут просеиваться через набор сит с заданными размерами ячеек. Крупнозернистая фракция, размеры частиц которой слишком велики для прохождения через самое крупное сито, может удаляться и обрабатываться повторно до тех пор, пока получившийся материал не пройдет сквозь сито. В одном из вариантов осуществления измельченная рисовая шелуха сначала просеивается через сито с размером ячеек 30 меш для удаления крупных частиц, а затем просеивается через сито с размером ячеек 80 меш для удаления слишком мелких частиц. Обработанная шелуха, прошедшая через сито с размером ячеек 30 меш и оставшаяся на сите с размером 80 меш, используется для изготовления звукопоглощающих панелей. В этом варианте осуществления материал, прошедший через сито с размером ячеек 80 меш, не используется в панелях. Сито 30 меш имеет отверстия размером 0,022 дюйма или 0,55 мм. Сито 80 меш имеет отверстия размером 0,007 дюйма или 180 мкм. В другом варианте осуществления для изготовления звукоизолирующих панелей используется обработанная шелуха, полученная непосредственно из установки очистки риса. Предпочтительно иметь такое распределение размеров частиц измельченного возобновляемого материала, при котором приблизительно 95% частиц проходят через сито 30 меш и не более 5% частиц проходят через сито 80 меш, в соответствии с перечнем сит США.

Как было рассмотрено в разделе «Предпосылки изобретения», при изготовлении строительных панелей в качестве наполнителя часто используется вспученный перлит. При использовании в потолочных панелях вспученный перлит проявляет тенденцию к образованию структуры, препятствующей возникновению связанных пор. Внесение в звукоизолирующие панели измельченного возобновляемого компонента помогает нарушить структуру вспученного перлита и увеличить, таким образом, количество связанных пор. Панели, в состав которых входит измельченный возобновляемый компонент в дополнение к перлиту, имеют больше пор и более высокую звукопоглощающую способность, чем панели, в состав которых входит перлит без измельченных возобновляемых компонентов.

Было замечено, что с увеличением размера частиц измельченного возобновляемого компонента повышается величина звукопоглощения. Оптимальное распределение размеров частиц для каждого из вариантов осуществления зависит от желаемой величины звукопоглощения.

Необходимо учитывать, что для формирования гомогенного и однородного шликера распределение размеров частиц измельченного возобновляемого компонента должно быть совместимо с остальными ингредиентами, например, с волокнами, вспученным перлитом и другими. Формирование однородного шликера приводит к изготовлению гомогенного и однородного основного мата. Желательно выбирать распределение размеров частиц таким образом, чтобы поддержать или улучшить физическую целостность панели.

В некоторых вариантах осуществления измельченные возобновляемые компоненты содержат менее 5% по весу частиц, которые задерживаются ситом 6 меш. В других вариантах осуществления используемые измельченные возобновляемые компоненты содержат менее 5% частиц, которые задерживаются ситом 20 меш. В остальных вариантах осуществления используемые измельченные или перемолотые возобновляемые компоненты содержат менее 5% частиц, которые задерживаются ситом 30 меш. Желательно, чтобы измельченные возобновляемые компоненты имели объемную плотность от приблизительно 5 до приблизительно 50 фунтов/куб. фут (от 80 до 800 кг/м³), причем более желательно иметь объемную плотность от приблизительно 10 до 40 фунтов/куб. фут (от 160 до 640 кг/м³), а наиболее желательно - в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 30 фунтов/куб. фут (от 320 до 560 кг/м³). Сито с размером ячеек 6 меш имеет отверстия размером 0,132 дюйма или 3,35 мм, сито с размером ячеек 20 меш имеет отверстия размером 0,0312 дюйма или 800 мкм и сито с размером ячеек 30 меш имеет отверстия размером 0,022 дюйма или 0,55 мм.

В состав основного мата может быть факультативно включен крахмал в качестве связующего вещества. Обычно используются немодифицированные гранулы сырого крахмала, которые растворяются в водном шликере и переходят в основной мат в основном равномерно. Основной мат нагревается, при этом происходит варка и растворение гранул крахмала, которые соединяют ингредиенты панели вместе. Крахмал служит не только для обеспечения прочности на изгиб звукоизолирующих панелей, но также придает панели твердость и жесткость. Дополнительно в основном мате может содержаться крахмал в диапазоне от приблизительно 1% до приблизительно 30% по весу от сухого веса панели, более желательно - от приблизительно 3% до приблизительно 15%, а наиболее желательно - от приблизительно 5% до приблизительно 10%.

В качестве типовых наполнителей при изготовлении основных матов могут использоваться как легкие, так и тяжелые неорганические материалы. Примерами тяжелых наполнителей могут служить карбонат кальция, глина или гипс. Для использования в качестве наполнителей в звукоизолирующих панелях рассматриваются также и другие материалы. В одном из вариантов осуществления используется карбонат кальция в диапазоне от приблизительно 0,5% до приблизительно 10% от веса панели. Карбонат кальция может также использоваться в диапазоне от приблизительно 3% до приблизительно 8% от веса панели.

Примером легкого наполнителя может служить вспученный перлит. Вспученный перлит занимает большой объем, уменьшая тем самым количество наполнителя в основном мате. Основной функцией наполнителя служит повышение прочности на изгиб и твердости панели. Хотя во всем этом описании используется единый термин «наполнитель», необходимо понимать, что каждый из наполнителей имеет уникальные свойства и/или характеристики, которые могут влиять на жесткость, твердость, прогибание, звукопоглощение и уменьшение звукопередачи панели. Вспученный перлит в основном мате в этом варианте осуществления содержится в диапазоне от приблизительно 5% до приблизительно 80% по весу от веса панели, более желательно - от приблизительно 10% до приблизительно 60% по весу от веса панели, а наиболее желательно - от приблизительно 20% до приблизительно 40% по весу от веса панели.

В одном предпочтительном варианте осуществления основной мат содержит измельченный возобновляемый компонент, минеральную вату, вспученный перлит, крахмал, карбонат кальция и/или глину. Одним из предпочтительных измельченных возобновляемых компонентов является рисовая шелуха. Количество измельченного возобновляемого компонента может быть от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по весу от веса панели, желательно от приблизительно 5% до приблизительно 60%, еще более желательно - от приблизительно 7% до приблизительно 40%.

Другим необязательным ингредиентом в составе звукоизолирующей панели является глина, которая обычно включается для повышения огнестойкости. Под действием огня глина не горит, вместо этого она спекается. В состав звукоизолирующих панелей может входить от 0% до приблизительно 10% глины по весу от веса панели, предпочтительно - от приблизительно 1% до приблизительно 5%. Используются различные виды глины, включая, но не ограничиваясь, Spinks Clay и Ball Clay от фирмы Gleason, штат Теннесси, и Old Hickory Clay от фирмы Hickory, штат Кентукки.

Возможно также добавление в состав звукоизолирующих панелей флокулянта. Предпочтительно использование флокулянта в диапазоне от приблизительно 0,1% до приблизительно 3% по весу от веса панели, а более предпочтительно - от приблизительно 0,1% до приблизительно 2%. Полезные флокулянты содержат среди прочих хлоргидрат алюминия, сульфат алюминия, окись кальция, хлорид железа, сернокислое железо, полиакриламид, алюминат натрия и силикат натрия.

В одном из вариантов осуществления процесса изготовления основных матов для звукопоглощающих панелей водный шликер предпочтительно составляется путем смешивания воды с измельченным возобновляемым компонентом, минеральной ватой, вспученным перлитом, целлюлозными волокнами, крахмалом, карбонатом кальция и флокулянтом. Операцию смешивания предпочтительно производить в смесительном чане либо в порционном режиме, либо в непрерывном режиме. Могут также применяться другие способы смешивания, известные на современном уровне техники. Количество воды должно быть взято таким, чтобы содержание сухого вещества в полученном растворе (степень густоты) находилось в диапазоне от приблизительно 1% до приблизительно 8%, предпочтительно от приблизительно 2% до приблизительно 6%, а еще более предпочтительно - от приблизительно 3% до приблизительно 5%.

После того как сформирован гомогенный водный шликер, содержащий указанные выше ингредиенты, он подается в напорный бак, который обеспечивает стационарное течение материала шликера. Шликер, вытекающий из напорного бака, распределяется на движущиеся проволочные сетки с отверстиями, которые формируют сырой основной мат. Сначала вода удаляется из проволок под действием гравитации. Можно предположить, что в некоторых вариантах осуществления для удаления воды из шликера одновременно или после осушения при помощи гравитации может быть использован низкий вакуум. Затем вода может удаляться путем прессования и/или при помощи вакуумного осушения, как это понятно средним специалистам в данной области. Остаток воды обычно испаряется в печи или сушилке, где формируется готовый основной мат.

Предпочтительно, чтобы основные маты после формования имели объемную плотность от приблизительно 7 до приблизительно 30 фунтов/куб. фут (от 112 до 480 кг/м³), причем более предпочтительно иметь объемную плотность от 8 до 25 фунтов/куб. фут (от 128 до 400 кг/м³), а наиболее предпочтительно - в диапазоне от приблизительно 9 до приблизительно 20 фунтов/куб. фут (от 144 до 320 кг/м³).

Затем сформованный основной мат разрезается и превращается в готовую звукоизолирующую панель в ходе операций окончательной обработки, хорошо известных среднему специалисту в данной области. Некоторые из предпочтительных операций окончательной обработки включают в себя, среди прочих, шлифование поверхности, покрытие, перфорацию, нанесение фактуры поверхности, обработку торцов и/или упаковку.

Перфорация и нанесение фактуры поверхности значительно повышают уровень звукопоглощения основных матов, описанных выше. В ходе операции перфорации на поверхность основного мата наносится множество отверстий с контролируемой глубиной и плотностью (количество отверстий на единицу площади поверхности). Перфорация производится путем прижатия к основному мату пластины с определенным числом игл. Нанесение фактуры поверхности производится путем вдавливания в поверхность основного мата особых рисунков, например, при помощи валка со структурированной поверхностью. Как при операции перфорирования, так и при нанесении фактуры поверхности производится открытие поверхности основного мата и его внутренней структуры, что позволяет воздуху проникать в панель. Отверстия в основном мате обеспечивают проникновение звука и его поглощение сердечником основного мата.

Дополнительно поверхность звукоизолирующей панели может быть покрыта слоем в виде мешковины или вуали. Можно также предположить, что рассматриваемые звукоизолирующие панели могут быть разрезаны вручную при помощи универсального ножа.

Предпочтительно, чтобы рассматриваемые звукоизолирующие панели после формования имели объемную плотность от приблизительно 9 до приблизительно 32 фунтов/куб. фут (от 144 до 513 кг/м³), причем более предпочтительно - от приблизительно 10 до приблизительно 27 фунтов/куб. фут (от 160 до 433 кг/м³), а наиболее предпочтительно - в диапазоне от приблизительно 11 до приблизительно 22 фунтов/куб. фут (от 176 до 352 кг/м³). Дополнительно, предпочтительная толщина панелей должна находиться в диапазоне от приблизительно 0,2 дюйма до 1,5 дюйма (от 5 до 38 мм), более предпочтительно - в диапазоне от приблизительно 0,3 дюйма до 1,0 дюйма (от 8 до 25 мм), а наиболее предпочтительно - от приблизительно 0,5 дюйма до приблизительно 0,75 дюйма (от 13 до 19 мм).

Звукопоглощающие панели, имеющие в своем составе по меньшей мере один измельченный возобновляемый компонент, имеют, по меньшей мере, одно из следующих значений: NRC не менее чем приблизительно 0,25 и CAC не менее чем приблизительно 25. Более того, в таких звукопоглощающих панелях значение eNRC равняется, по меньшей мере, 0,15. Дополнительно, в таких звукопоглощающих панелях достигаются значения: предел прочности MOR не менее 80 фунтов/кв. дюйм, твердость не менее 100 фунтов силы, стойкость к образованию потеков 1,5 дюйма (38 мм) в испытательной камере с относительной влажностью 90%. Более того, звукопоглощающие панели имеют индекс распространения пламени не более 25 и индекс дымообразования не более 50. Эти звукопоглощающие панели имеют также значение CAC не менее 25.

ПРИМЕР 1

Гречневая шелуха была получена от фирмы Zafu Store, Хьюстон, штат Техас. Затем гречневая шелуха была размолота на мельнице Фрица (Fritz mill), имеющей сито с диаметром отверстий 0,05 дюйма (1,27 мм). Гречневая шелуха измельчалась до тех пор, пока весь материал не прошел сквозь сито. Объемная плотность измельченной гречневой шелухи составила приблизительно 24,5 фунтов/куб. фут (392 кг/м³). Измельченная гречневая шелуха имела следующее распределение размеров частиц: 21,0% задерживалось ситом 20 меш, 47,4% задерживалось ситом 30 меш, 21,0% задерживалось ситом 40 меш, 5,6% задерживалось ситом 50 меш, 2,8% задерживалось ситом 100 меш и 2,3% проходило сквозь сито 100 меш.

[001] Был составлен шликер, имеющий степень плотности 4,5%, путем смешивания воды с ингредиентами панели, переменным количеством перлита и с измельченной гречневой шелухой, как показано в таблице 1. Ингредиенты подавались в постоянно перемешиваемую воду в следующей последовательности: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная гречневая шелуха, минеральная вата и вспученный перлит. Шликер перемешивался в течение приблизительно 2 минут. После окончания перемешивания в шликер было добавлено приблизительно 0,1% по весу флокулянта. Затем шликер был налит в формовочный короб, имеющий размеры 14''×14''×30'' (0,36 м×0,36 м×0,76 м).

[002] На дне формовочного короба была расположена стеклопластиковая сетка, поддерживаемая металлической решеткой, позволяющая свободное вытекание воды, удерживая при этом большинство твердых ингредиентов. Дополнительное осушение было проведено путем приложения к формовочному коробу небольшого вакуума (1'' (25 мм) ртутного столба). Затем влажный основной мат был спрессован для дополнительного удаления воды, а также для уплотнения структуры основного мата. И наконец, влажный основной мат был дополнительно осушен приложением более высокого вакуума (5-9'' (127 мм-229 мм) ртутного столба). Сформованный основной мат был затем высушен в печи или сушилке при температуре 315°C (600°F) в течение 30 минут и при температуре 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остатков влаги.

[003] В таблице 1 видно, что для формования панели было использовано приблизительно 10% минеральной ваты от веса панели, вместе с приблизительно 19% волокон газетной бумаги от веса панели, приблизительно 8% крахмала от веса панели и приблизительно 6% карбоната кальция от веса панели. Количество перлита и измельченной гречневой шелухи указано ниже. Также показаны характеристики полученного высушенного основного мата.

ТАБЛИЦА 1 № теста Отверстия сита, дюймов (мм) Перлит, весовых % Измельченная гречневая шелуха, весовых % Толщина мата, дюймов (мм) Плотность, фунт/фут³ (кг/м³) Предел прочности (MOR), фунт/кв. дюйм Твердость (фунты) eNRC (без перфорации) Сопротивление воздушному потоку, мПас/м² 1 - 57,0 0 0,611 13,16 77 166 0,19 4,06         (15,5) (211)         2 0,050'' 37,0 20,0 0,602 13,29 97 128 0,35 0,62   (1,3)     (15,3) (213)         3 0,050'' 17,0 40,0 0,580 13,61 103 97 0,43 0,14   (1,3)     (14,7) (218)        

[004] Как показано, основные маты, содержащие гречневую шелуху, обладают большей звукопоглощающей способностью, о чем свидетельствует более высокое значение eNRC, чем в контрольном тесте (тест №1).

ПРИМЕР 2

[005] Древесная стружка, использованная для упаковки ананасов, была получена от фирмы American Wood Fiber Inc., Колумбия, штат Мэриленд. Затем древесная стружка была размолота на мельнице Фрица (Fritz mill), имеющей сито с диаметром отверстий 0,050 дюйма (1,27 мм). Древесная стружка измельчалась до тех пор, пока весь материал не прошел сквозь сито. Объемная плотность измельченной древесной стружки составила приблизительно 8,9 фунтов/куб. фут (143 кг/м³). Измельченная древесная стружка имела следующее распределение размеров частиц: 5,5% задерживалось ситом 20 меш, 37,6% задерживалось ситом 30 меш, 24,3% задерживалось ситом 40 меш, 13,6% задерживалось ситом 50 меш, 12,6% задерживалось ситом 100 меш и 6,4% проходило сквозь сито 100 меш.

[006] Был составлен шликер, имеющий степень плотности 4,5%, путем смешивания воды с ингредиентами панели, переменным количеством перлита и с измельченной древесной стружкой, как показано в таблице 2. Ингредиенты подавались в постоянно перемешиваемую воду в следующей последовательности: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная древесная стружка, минеральная вата и вспученный перлит. Шликер перемешивался в течение приблизительно 2 минут. После окончания перемешивания в шликер был добавлен флокулянт в количестве приблизительно 0,1% от веса шликера. Затем шликер был налит в формовочный короб, имеющий размеры 14''×14''×30'' (0,36 м×0,36 м×0,76 м).

[007] На дне формовочного короба была расположена стеклопластиковая сетка, поддерживаемая металлической решеткой, позволяющая свободное вытекание воды, удерживая при этом большинство твердых ингредиентов. Дополнительное осушение было проведено путем приложения к формовочному коробу небольшого вакуума (1'' (25 мм) ртутного столба). Затем влажный основной мат был спрессован до заданной толщины влажного мата для дополнительного удаления воды, а также для уплотнения структуры основного мата. И наконец, влажный основной мат был дополнительно осушен приложением более высокого вакуума (5-9'' (127 мм-229 мм) ртутного столба). Сформованный основной мат был затем высушен в печи или сушилке при температуре 315°C (600°F) в течение 30 минут и при температуре 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остатков влажности.

[008] В таблице 2 видно, что для формования панели было использовано приблизительно 10% минеральной ваты от веса панели, вместе с приблизительно 19% волокон газетной бумаги от веса панели, приблизительно 8% крахмала от веса панели и приблизительно 6% карбоната кальция от веса панели. Количество перлита и измельченной древесной стружки указано ниже. Также показаны характеристики полученного высушенного основного мата.

ТАБЛИЦА 2 № теста Отверстия сита, дюймов (мм) Перлит, весовых % Измельченная древесная стружка, % повесу Толщина мата, дюймов (мм) Плотн
ость,
фунт /фут³(кг/м³) Предел прочности (MOR), фунт/кв.дюйм Твердость (фунты) eNRC (без перфорации) Сопротивление воздушному потоку, мПас/м² 4 0,050 37,0 20,0 0,639 12,59 86 148 0,27 1,58   (1,3)     (16,2) (202)         5 0,050 17,0 40,0 0,611 13,05 137 151 0,32 0,84   (1,3)     (15,5) (209)        

[009] Как показано, основные маты, содержащие измельченную древесную стружку, обладают большей звукопоглощающей способностью, о чем свидетельствует более высокое значение eNRC, чем в контрольном тесте (тест №1).

ПРИМЕР 3

[0010] Пшеничная солома была получена с фермы Galusha Farm, Уорренвиль, штат Иллинойс. Затем пшеничная солома была размолота на мельнице Фрица (Fritz mill), имеющей сито с диаметром отверстий 0,050 дюйма (1,27 мм). Пшеничная солома измельчалась до тех пор, пока весь материал не прошел сквозь сито. Объемная плотность измельченной пшеничной соломы составила приблизительно 7,7 фунтов/куб. фут (123 кг/м³). Измельченная пшеничная солома имела следующее распределение размеров частиц: 3,6% задерживалось ситом 20 меш, 25,3% задерживалось ситом 30 меш, 25,4% задерживалось ситом 40 меш, 19,8% задерживалось ситом 50 меш, 17,1% задерживалось ситом 100 меш и 8,9% проходило сквозь сито 100 меш.

[0011] Был составлен шликер, имеющий степень плотности 4,5%, путем смешивания воды с ингредиентами панели, переменным количеством перлита и с измельченной пшеничной соломой, как показано в таблице 3. Ингредиенты подавались в постоянно перемешиваемую воду в следующей последовательности: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная пшеничная солома, минеральная вата и вспученный перлит. Шликер перемешивался в течение приблизительно 2 минут. После окончания перемешивания в шликер был добавлен флокулянт в количестве приблизительно 0,1% от веса шликера. Затем шликер был налит в формовочный короб, имеющий размеры 14''×14''×30'' (0,36 м×0,36 м×0,76 м).

[0012] На дне формовочного короба была расположена стеклопластиковая сетка, поддерживаемая металлической решеткой, позволяющая свободное вытекание воды, удерживая при этом большинство твердых ингредиентов. Дополнительное осушение было проведено путем приложения к формовочному коробу небольшого вакуума (1'' (25 мм) ртутного столба). Затем влажный основной мат был спрессован до заданной толщины влажного мата для дополнительного удаления воды, а также для уплотнения структуры основного мата. И наконец, влажный основной мат был дополнительно осушен приложением более высокого вакуума (5-9'' (127 мм-229 мм) ртутного столба). Сформованный основной мат был затем высушен в печи или сушилке при температуре 315°С (600°F) в течение 30 минут и при температуре 149°С (300°F) в течение 3 часов для удаления остатков влажности.

[0013] В таблице 3 видно, что для формования панели было использовано приблизительно 10% минеральной ваты от веса панели, вместе с приблизительно 19% волокон газетной бумаги от веса панели, приблизительно 8% крахмала от веса панели и приблизительно 6% карбоната кальция от веса панели. Количество перлита и измельченной пшеничной соломы указано ниже. Также показаны характеристики полученного высушенного основного мата.

ТАБЛИЦА 3 № теста Перлит, весовых % Измельченная пшеничная солома, весовых % Толщина мата, дюймов (мм) Плотность, фунт /фут³ (кг/м³) Предел прочноcти (MOR), фунт/кв.дюйм Твердость (фунты) eNRC (без перфорации) Сопротивление воздушному потоку, мПас/м² 6 37,0 20,0 0,617 12,56 121 159 0,26 2,02       (15,7) (201)         7 17,0 40,0 0,635 11,81 114 114 0,35 0,80       (16,1) (189)        

[0014] Как показано, основные маты, содержащие измельченную пшеничную солому, обладают большей звукопоглощающей способностью, о чем свидетельствует более высокое значение eNRC, чем в контрольном тесте (тест №1).

ПРИМЕР 4

[0015] Древесные опилки были получены от фирмы ZEP, Картервиль, штат Джорджия, как материал для уборки полов. Объемная плотность древесных опилок составила приблизительно 24,0 фунтов/куб. фут (384 кг/м³). Древесные опилки имели следующее распределение размеров частиц: 9,0% задерживалось ситом 20 меш, 24,3% задерживалось ситом 30 меш, 22,7% задерживалось ситом 40 меш, 19,1% задерживалось ситом 50 меш, 21,4% задерживалось ситом 100 меш и 3,6% проходило сквозь сито 100 меш.

[0016] Был составлен шликер, имеющий степень плотности 4,5%, путем смешивания воды с ингредиентами панели, переменным количеством перлита и с древесными опилками, как показано в таблице 4. Ингредиенты подавались в постоянно перемешиваемую воду в следующей последовательности: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, древесные опилки, минеральная вата и вспученный перлит. Шликер перемешивался в течение приблизительно 2 минут. После окончания перемешивания в шликер было добавлено приблизительно 0,1% по весу флокулянта. Затем шликер был налит в формовочный короб, имеющий размеры 14''×14''×30'' (0,36 м×0,36 м×0,76 м).

[0017] На дне формовочного короба была расположена стеклопластиковая сетка, поддерживаемая металлической решеткой, позволяющая свободное вытекание воды, удерживая при этом большинство твердых ингредиентов. Дополнительное осушение было проведено путем приложения к формовочному коробу небольшого вакуума (1'' (25 мм) ртутного столба). Затем влажный основной мат был спрессован для дополнительного удаления воды, а также для уплотнения структуры основного мата. И наконец, влажный основной мат был дополнительно осушен приложением более высокого вакуума (5-9'' (127 мм-229 мм) ртутного столба). Сформованный основной мат был затем высушен в печи или сушилке при температуре 315°C (600°F) в течение 30 минут и при температуре 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остатков влаги.

[0018] В таблице 4 видно, что для формования панели было использовано приблизительно 10% минеральной ваты от веса панели, вместе с приблизительно 19% волокон газетной бумаги от веса панели, приблизительно 8% крахмала от веса панели и приблизительно 6% карбоната кальция от веса панели. Количество перлита и древесных опилок указано ниже. Также показаны характеристики полученного высушенного основного мата.

ТАБЛИЦА 4 № теста Отверстия сита, дюймов (мм) Перлит, весовых % Древесные опилки, весовых % Толщина мата, дюймов (мм) Плотн
ость,
фунт /фут³ (кг/м³) Предел прочности (MOR), фунт/кв.дюйм Твердость (фунты) eNRC (без перфорации) Сопротивление воздушному потоку, мПас/м² 8 0,050'' 37,0 20,0 0,635 11,81 92 134 0,35 1,11   (1,3)     (16,1) (189)         9 0,050'' 17,0 40,0 0,551 12,90 112 109 0,46 0,15   (1,3)     (14,0) (206)        

[0019] Как показано, основные маты, содержащие древесные опилки, обладают большей звукопоглощающей способностью, о чем свидетельствует более высокое значение eNRC, чем в контрольном тесте (тест №1).

ПРИМЕР 5

[0020] Измельченные стержни кукурузных початков были получены от фирмы Kramer Industries Inc., Пискатауэй, штат Нью-Джерси Объемная плотность измельченных стержней кукурузных початков составила приблизительно 18,5 фунтов/куб. фут (296 кг/м³). Измельченные стержни кукурузных початков имели следующее распределение размеров частиц: 0,0% задерживалось ситом 20 меш, 0,1% задерживалось ситом 30 меш, 1,6% задерживалось ситом 40 меш, 94,1% задерживалось ситом 50 меш, 4,1% задерживалось ситом 100 меш и 0,2% проходило сквозь сито 100 меш.

[0021] Был составлен шликер, имеющий степень плотности 4,5%, путем смешивания воды с ингредиентами панели, переменным количеством перлита и с измельченными стержнями кукурузных початков, как показано в таблице 5. Ингредиенты подавались в постоянно перемешиваемую воду в следующей последовательности: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченные стержни кукурузных початков, минеральная вата и вспученный перлит. Шликер перемешивался в течение приблизительно 2 минут. После окончания перемешивания в шликер было добавлено приблизительно 0,1% по весу флокулянта. Затем шликер был налит в формовочный короб, имеющий размеры 14''×14''×30'' (0,36 м×0,36 м×0,76 м).

[0022] На дне формовочного короба была расположена стеклопластиковая сетка, поддерживаемая металлической решеткой, позволяющая свободное вытекание воды, удерживая при этом большинство твердых ингредиентов. Дополнительное осушение было проведено путем приложения к формовочному коробу небольшого вакуума (1'' (25 мм) ртутного столба). Затем влажный основной мат был спрессован для дополнительного удаления воды, а также для уплотнения структуры основного мата. И наконец, влажный основной мат был дополнительно осушен приложением более высокого вакуума (5-9'' (127 мм-229 мм) ртутного столба). Сформованный основной мат был затем высушен в печи или сушилке при температуре 315°C (600°F) в течение 30 минут и при температуре 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остатков влаги.

[0023] В таблице 5 видно, что для формования панели было использовано приблизительно 10% минеральной ваты от веса панели, вместе с приблизительно 19% волокон газетной бумаги от веса панели, приблизительно 8% крахмала от веса панели и приблизительно 6% карбоната кальция от веса панели. Количество перлита и измельченных стержней кукурузных початков указано ниже. Также показаны характеристики полученного высушенного основного мата.

ТАБЛИЦА 5 № теста Перлит, весовых % Измельченные стержни кукурузных
початков, весовых % Толщина мата, дюймов (мм) Плотность, фунт/фут³ (кг/м³) Предел прочности (MOR), фунт/кв.дюйм Твердость (фунты) eNRC (без перфорации) Сопротивление воздушному потоку, мПас/м² 10 17 40 0,642 10,96 92,1 112 0,47 0,40       (16,3) (176)         11 0 57 0,584 12,79 112,1 135 0,57 0,16       (14,8) (205)        

[0024] Как показано, основные маты, содержащие измельченные стержни кукурузных початков, обладают большей звукопоглощающей способностью, о чем свидетельствует более высокое значение eNRC, чем в контрольном тесте (тест №1).

ПРИМЕР 6

[0025] Измельченная скорлупа грецких орехов была получена от фирмы Kramer Industries Inc., Пискатауэй, штат Нью-Джерси. Объемная плотность измельченной скорлупы грецких орехов составила приблизительно 44,2 фунтов/куб. фут (708 кг/м³). Измельченная скорлупа грецких орехов имела следующее распределение размеров частиц: 0,0% задерживалось ситом 20 меш, 0,0% задерживалось ситом 30 меш, 3,9% задерживалось ситом 40 меш, 72,5% задерживалось ситом 50 меш, 23,2% задерживалось ситом 100 меш и 0,3% проходило сквозь сито 100 меш.

[0026] Был составлен шликер, имеющий степень плотности 4,5%, путем смешивания воды с ингредиентами панели, переменным количеством перлита и с измельченной скорлупой грецких орехов, как показано в таблице 6.

Ингредиенты подавались в постоянно перемешиваемую воду в следующей последовательности: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная скорлупа грецких орехов, минеральная вата и вспученный перлит. Шликер перемешивался в течение приблизительно 2 минут. После окончания перемешивания в шликер было добавлено приблизительно 0,1% по весу флокулянта. Затем шликер был налит в формовочный короб, имеющий размеры 14''×14''×30'' (0,36 м×0,36 м×0,76 м).

[0027] На дне формовочного короба была расположена стеклопластиковая сетка, поддерживаемая металлической решеткой, позволяющая свободное вытекание воды, удерживая при этом большинство твердых ингредиентов. Дополнительное осушение было проведено путем приложения к формовочному коробу небольшого вакуума (1'' (25 мм) ртутного столба). Затем влажный основной мат был спрессован для дополнительного удаления воды, а также для уплотнения структуры основного мата. И наконец, влажный основной мат был дополнительно осушен приложением более высокого вакуума (5-9'' (127 мм-229 мм) ртутного столба). Сформованный основной мат был затем высушен в печи или сушилке при температуре 315°C (600°F) в течение 30 минут и при температуре 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остатков влаги.

[0028] В таблице 6 видно, что для формования панели было использовано приблизительно 10% минеральной ваты от веса панели, вместе с приблизительно 19% волокон газетной бумаги от веса панели, приблизительно 8% крахмала от веса панели и приблизительно 6% карбоната кальция от веса панели. Количество перлита и измельченной скорлупы грецких орехов указано ниже. Также показаны характеристики полученного высушенного основного мата.

ТАБЛИЦА 6 № теста Перлит, весовых % Измельченная скорлупа грецких орехов, весовых % Толщина мата, дюймов (мм) Плотность, фунт/фут³
(кг/м³) Предел прочности (MOR), фунт/кв.дюйм Твердость (фунты) eNRC (без перфорации) Сопротивление воздушному потоку, мПас/м² 12 0 57 0,417 (10,6) 19,19 (307) 217,4 215,7 0,42 0,47

[0029] Как показано, основные маты, содержащие измельченную скорлупу грецких орехов, обладают большей звукопоглощающей способностью, о чем свидетельствует более высокое значение eNRC, чем в контрольном тесте (тест №1).

ПРИМЕР 7

[0030] Скорлупа арахиса была получена из местного бакалейного магазина. Затем скорлупа арахиса была размолота на мельнице Фрица (Fritz mill), имеющей сито с диаметром отверстий 0,05 дюйма (1,27 мм). Скорлупа арахиса измельчалась до тех пор, пока весь материал не прошел сквозь сито. Объемная плотность измельченной скорлупы арахиса составила приблизительно 15,2 фунтов/куб. фут (243 кг/м³). Измельченная скорлупа арахиса имела следующее распределение размеров частиц: 0,2% задерживалось ситом 20 меш, 13,1% задерживалось ситом 30 меш, 31,5% задерживалось ситом 40 меш, 19,8% задерживалось ситом 50 меш, 29,2% задерживалось ситом 100 меш и 6,1% проходило сквозь сито 100 меш.

[0031] Был составлен шликер, имеющий степень плотности 4,5%, путем смешивания воды с ингредиентами панели, переменным количеством перлита и с измельченной скорлупой арахиса, как показано в таблице 7. Ингредиенты подавались в постоянно перемешиваемую воду в следующей последовательности: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная скорлупа арахиса, минеральная вата и вспученный перлит. Шликер перемешивался в течение приблизительно 2 минут. После окончания перемешивания в шликер было добавлено приблизительно 0,1% по весу флокулянта. Затем шликер был налит в формовочный короб, имеющий размеры 14''×14''×30'' (0,36 м×0,36 м×0,76 м).

[0032] На дне формовочного короба была расположена стеклопластиковая сетка, поддерживаемая металлической решеткой, позволяющая свободное вытекание воды, удерживая при этом большинство твердых ингредиентов. Дополнительное осушение было проведено путем приложения к формовочному коробу небольшого вакуума (1'' (25 мм) ртутного столба). Затем влажный основной мат был спрессован для дополнительного удаления воды, а также для уплотнения структуры основного мата. И наконец, влажный основной мат был дополнительно осушен приложением более высокого вакуума (5-9'' (127 мм-229 мм) ртутного столба). Сформованный основной мат был затем высушен в печи или сушилке при температуре 315°C (600°F) в течение 30 минут и при температуре 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остатков влаги.

[0033] В таблице 7 видно, что для формования панели было использовано приблизительно 10% минеральной ваты от веса панели, вместе с приблизительно 19% волокон газетной бумаги от веса панели, приблизительно 8% крахмала от веса панели и приблизительно 6% карбоната кальция от веса панели. Количество перлита и измельченной скорлупы арахиса указано ниже. Также показаны характеристики полученного высушенного основного мата.

ТАБЛИЦА 7 № теста Перлит, весовых % Измельченная скорлупа арахиса, весовых % Толщина мата, дюймов (мм) Плотность, фунт/фут³ (кг/м³) Предел прочности (MOR), фунт/кв.дюйм Твердость (фунты) eNRC (без перфорации) Сопротивление воздушному потоку, мПас/м² 13 0 57 0,423 (10,7) 18,0(288) 240,7 184 0,32 2,09

[0034] Как показано, основные маты, содержащие измельченную скорлупу арахиса, обладают большей звукопоглощающей способностью, о чем свидетельствует более высокое значение eNRC, чем в контрольном тесте (тест №1).

ПРИМЕР 8

[0035] Измельченная скорлупа семян подсолнечника была получена от фирмы Archer Deniels Midland, штат Северная Дакота. Объемная плотность измельченной скорлупы семян подсолнечника составила приблизительно 12,4 фунтов/куб. фут (199 кг/м³). Измельченная скорлупа семян подсолнечника имела следующее распределение размеров частиц: 0,1% задерживалось ситом 20 меш, 8,9% задерживалось ситом 30 меш, 30,3% задерживалось ситом 40 меш, 29,3% задерживалось ситом 50 меш, 23,9% задерживалось ситом 100 меш и 7,5% проходило сквозь сито 100 меш.

[0036] Был составлен шликер, имеющий степень плотности 4,5%, путем смешивания воды с ингредиентами панели, переменным количеством перлита и с измельченной скорлупой семян подсолнечника, как показано в таблице 8. Ингредиенты подавались в постоянно перемешиваемую воду в следующей последовательности: пульпа из газетной бумаги, крахмал, карбонат кальция, измельченная скорлупа семян подсолнечника, минеральная вата и вспученный перлит. Шликер перемешивался в течение приблизительно 2 минут. После окончания перемешивания в шликер было добавлено приблизительно 0,1% по весу флокулянта. Затем шликер был налит в формовочный короб, имеющий размеры 14''×14''×30'' (0,36 м×0,36 м×0,76 м).

[0037] На дне формовочного короба была расположена стеклопластиковая сетка, поддерживаемая металлической решеткой, позволяющая свободное вытекание воды, удерживая при этом большинство твердых ингредиентов. Дополнительное осушение было проведено путем приложения к формовочному коробу небольшого вакуума (1'' (25 мм) ртутного столба). Затем влажный основной мат был спрессован для дополнительного удаления воды, а также для уплотнения структуры основного мата. И наконец, влажный основной мат был дополнительно осушен приложением более высокого вакуума (5-9'' (127 мм-229 мм) ртутного столба). Сформованный основной мат был затем высушен в печи или сушилке при температуре 315°C (600°F) в течение 30 минут и при температуре 149°C (300°F) в течение 3 часов для удаления остатков влаги.

[0038] В таблице 8 видно, что для формования панели было использовано приблизительно 10% минеральной ваты от веса панели, вместе с приблизительно 19% волокон газетной бумаги от веса панели, приблизительно 8% крахмала от веса панели и приблизительно 6% карбоната кальция от веса панели. Количество перлита и измельченной скорлупы семян подсолнечника указано ниже. Также показаны характеристики полученного высушенного основного мата.

ТАБЛИЦА 8 № теста Перлит, весовых % Измельченная скорлупа семян подсолнечника, весовых % Толщина мата, дюймов (мм) Плотность, фунт /фут³ (кг/м³) Предел прочности (MOR), фунт/кв.дюйм Твердость (фунты) eNRC (без перфорации) Сопротивление воздушному потоку, мПас/м² 14 37 20 0,627 12,01 92,9 127,3 0,24 2,22       (15,9) (192)         15 17 40 0,590 13,59 106,5 121,8 0,42 0,53       (15,0) (218)         16 0 57 0,542 14,32 118,7 119 0,52 0,39       (13,8) (229)        

[0039] Как показано, основные маты, содержащие измельченную скорлупу семян подсолнечника, обладают большей звукопоглощающей способностью, о чем свидетельствует более высокое значение eNRC, чем в контрольном тесте (тест №1).

[0040] Несмотря на то, что показаны и описаны конкретные варианты осуществления панелей, используемых в качестве строительных материалов и включающих в себя возобновляемый компонент, специалисты в данной области техники должны понимать, что в эти варианты осуществления изобретения возможно внесение изменений и усовершенствований без отклонения от изобретения в более широких аспектах, сформулированных в нижеследующей формуле изобретения.

Настоящее изобретение относится к строительным звукоизолирующим панелям. Панель включает измельченный возобновляемый компонент в количестве от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по весу. В варианте осуществления панель имеет по меньшей мере, один сердечник и содержит: от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по весу измельченного возобновляемого компонента, от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по весу одного или более неорганических волокон, от 0,1% до 30% по весу одного или более связующих веществ, относительно сухого веса панели. В варианте осуществления измельченный возобновляемый компонент имеет такое распределение размеров частиц, при котором менее 5% частиц задерживаются ситом с отверстиями размером 0,312 дюйма и менее 5% частиц проходят через сито с отверстиями размером 0,059 дюйма. Способ изготовления звукоизолирующих панелей содержит этапы, на которых: выбирают измельченный возобновляемый компонент; сортируют измельченный возобновляемый компонент для получения необходимого распределения размеров частиц; объединяют измельченный возобновляемый компонент, волокна и связующее вещество с водой; приготавливают водный шликер; формируют основной мат из шликера на проволочной сетке с отверстиями; удаляют из основного мата, по меньшей мере, часть воды; и производят окончательную обработку указанного основного мата для формирования звукоизолирующей панели. Изобретение позволяет улучшить акустические и физические свойства панели. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 табл.

1. Звукоизолирующая панель, включающая сердечник панели, содержащий:
от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по весу измельченного возобновляемого компонента, имеющего такое распределение размеров частиц, при котором менее 5% частиц измельченного возобновляемого компонента задерживаются первым ситом с отверстиями размером 0,312 дюйма и менее 5% частиц проходят через второе сито с отверстиями размером приблизительно 0,059 дюйма;
от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по весу одного или более неорганических волокон; и
от приблизительно 1% до приблизительно 30% по весу одного или более связующих веществ, причем все веса основаны на сухом весе панели,
при этом звукоизолирующая панель характеризуется значением класса шумоподавления потолка САС, составляющим по меньшей мере 25.

2. Звукоизолирующая панель по п.1, отличающаяся тем, что указанный измельченный возобновляемый компонент содержит рисовую шелуху, гречневую шелуху, ореховую скорлупу, включая скорлупу арахиса и грецких орехов, пшеничную мякину, овсяную шелуху, ржаные метелки, хлопковые коробочки, скорлупу кокоса, кукурузные отруби, стержни кукурузных початков, семена подсолнечника, рисовую солому, пшеничную солому, ячменную солому, овсяную солому, ржаную солому, эспарто, стебли сорго, камыш, бамбук, сизаль, сабай, рами, багассу, лен, кенаф, джут, коноплю, абаку, древесные опилки, древесную щепу или их комбинации.

3. Звукоизолирующая панель, включающая сердечник панели, содержащий:
от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по весу измельченного возобновляемого компонента, имеющего такое распределение размеров частиц, при котором менее 5% частиц измельченного возобновляемого компонента задерживаются первым ситом с отверстиями размером 0,132 дюйма;
от приблизительно 0,1% до приблизительно 95% по весу одного или более неорганических волокон; и
от приблизительно 1% до приблизительно 30% по весу одного или более связующих веществ, причем все веса основаны на сухом весе панели,
при этом звукоизолирующая панель характеризуется значением класса шумоподавления потолка САС, составляющим по меньшей мере 25.

4. Звукоизолирующая панель по п.3, отличающаяся тем, что указанный измельченный возобновляемый компонент содержит рисовую шелуху, гречневую шелуху, ореховую скорлупу, включая скорлупу арахиса и грецких орехов, пшеничную мякину, овсяную шелуху, ржаные метелки, хлопковые коробочки, скорлупу кокоса, кукурузные отруби, стержни кукурузных початков, семена подсолнечника, рисовую солому, пшеничную солому, ячменную солому, овсяную солому, ржаную солому, эспарто, стебли сорго, камыш, бамбук, сизаль, сабай, рами, багассу, лен, кенаф, джут, коноплю, абаку, древесные опилки, древесную щепу или их комбинации.

5. Звукоизолирующая панель по пп.1, 2, 3 или 4, отличающаяся тем, что указанный измельченный возобновляемый компонент присутствует в количестве от приблизительно от 7% до приблизительно 40% по весу на основании сухого веса панели.

6. Звукоизолирующая панель по пп.1, 2, 3 или 4, отличающаяся тем, что указанные одно или более волокон выбраны из группы, включающей волокна переработанной макулатуры, минеральную вату, стекловату, асбестовую вату, а также их комбинации.

7. Способ изготовления звукоизолирующих панелей по пп.1, 2, 3 или 4, содержащий этапы, на которых:
выбирают измельченный возобновляемый компонент;
сортируют измельченный возобновляемый компонент для получения необходимого распределения размеров частиц;
объединяют измельченный возобновляемый компонент, волокна и связующее вещество с водой;
приготавливают водный шликер;
формируют основной мат из шликера на проволочной сетке с отверстиями;
удаляют из основного мата, по меньшей мере, часть воды; и
производят окончательную обработку указанного основного мата для формирования звукоизолирующей панели.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что указанный этап объединения дополнительно включает добавление вспученного перлита в качестве одного из, по меньшей мере, одного наполнителя.