PL193671B1

PL193671B1 - Kompozycja do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych w procesie wodnego spilśniania, jej zawiesina oraz ciągły sposób wytwarzania płyt dźwiękochłonnych w procesie wodnego spilśniania

Info

Publication number: PL193671B1
Application number: PL330397A
Authority: PL
Inventors: Mark H. Englert
Original assignee: Usg Interiors
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2007-03-30
Also published as: PL330397A1; CN1094115C; US5964934A; EP0924341A1; KR19990063171A; CN1220246A

Abstract

1. Kompozycja do wytwarzania p lyt d zwi ekoch lonnych w procesie wodnego spil sniania zawiera- j aca ekspandowany perlit, w lókno celulozowe i ewentualnie wtórne spoiwo oraz we ln e mineraln a, znamienna tym, ze zawiera do 75% wagowych ekspandowanego perlitu, do 25% wagowych w lókna celulozowego, od 0 do 15% wagowych skrobi, od 0 do 10% lateksu, od 0 do 25% wagowych wype l- niacza i od 0 do 85% wagowych we lny mineralnej, przy czym perlit poddany jest obróbce co najmniej jednym zwi azkiem silikonowym o zarówno hydrofilowych jak i hydrofobowych w la sciwo sciach zmniej- szaj acej sk lonno sc perlitu do zatrzymywania wody oraz zwi ekszaj acej jego zwil zalnosc. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych w procesie wodnego spilśniania, jej zawiesina oraz ciągły sposób wytwarzania płyt dźwiękochłonnych w procesie wodnego spilśniania.

Wodne spilśnianie rozcieńczonych wodnych zawiesin wełny mineralnej i lekkiego kruszywa jest dobrze znanym przemysłowym procesem wytwarzania dźwiękochłonnych płyt sufitowych. W procesie tym wodna zawiesina wełny mineralnej, lekkiego kruszywa, włókna celulozowego, spoiwa i innych składników, jeśli jest to pożądane lub konieczne, przepływa w celu odwodnienia na przesuwające się perforowane sito podtrzymujące, takie jak w maszynie płaskositowej (Fourdriniera) albo w formującym matę filtrze Olivera. Zawiesina może być najpierw odwodniona grawitacyjnie i następnie odwodniona środkami do próżniowego odsysania tworząc matę podstawową. Mokra mata podstawowa jest wtedy prasowana do pożądanej grubości między walcami i podtrzymującym sitem w celu usunięcia dodatkowej wody (z albo bez stosowania dodatkowej próżni). Prasowana mata podstawowa jest następnie suszona w ogrzewanych suszarkach, a wysuszony materiał jest cięty do pożądanych rozmiarów i ewentualnie wygładzany papierem ściernym, i/lub powlekany na wierzchu, na przykład farbą, w celu wytworzenia dźwiękochłonnych płyt i paneli sufitowych.

Dźwiękochłonne płyty z wełny mineralnej są bardzo porowate, co jest konieczne dla zapewnienia dobrego pochłaniania dźwięku. Z wcześniejszego stanu techniki, na przykład z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3,498,404, 5,013,405, 5,047,120 i 5,558,710 znane są rozwiązania, w których wypełniacze nieorganiczne, takie jak ekspandowany perlit, mogą być włączone do składu kompozycji dla polepszenia właściwości pochłaniania dźwięków i dla zapewnienia płyt i paneli dźwiękochłonnych o lekkiej konstrukcji. Kompozycje zawierające ekspandowany perlit, kiedy są stosowane w procesie wodnego spilśniania, wymagają wysokiej zawartości wody dla utworzenia wodnej zawiesiny nadającej się do obróbki. Stwierdzono, że konwencjonalny, ekspandowany perlit (na przykład perlit mający gęstość od około 48 do 80 kg/m³) zatrzymuje i utrzymuje bardzo wysoki poziom wody w swojej strukturze. Próby laboratoryjne pokazują, że taki konwencjonalnie ekspandowany perlit może zatrzymać ilość wody aż 10 razy większą od jego masy. Perlit poddany obróbce odpowiedniej do zastosowania w sposobie według wynalazku, zatrzymuje dużo mniej wody. Zwykle mniej niż połowa zwykłej ilości wody jest zatrzymywana przez cząstki perlitu. Zastosowanie ekspandowanego perlitu, poddanego obróbce odpowiedniej do użycia według wynalazku, pozwala na wytworzenie maty zawierającej znacząco mniej wody. Te czynniki pozwalają na produkcję dźwiękochłonnych płyt na tradycyjnych urządzeniach przy wyższych prędkościach.

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych w procesie wodnego spilśniania zawierająca ekspandowany perlit, włókno celulozowe i ewentualnie wtórne spoiwo oraz wełnę mineralną, charakteryzująca się tym, że zawiera do 75% wagowych ekspandowanego perlitu, do 25% wagowych włókna celulozowego, od 0 do 15% wagowych skrobi, od 0 do 10% lateksu, od 0 do 25% wagowych wypełniacza i od 0 do 85% wagowych wełny mineralnej, przy czym perlit poddany jest obróbce co najmniej jednym związkiem silikonowym o zarówno hydrofilowych jak i hydrofobowych właściwościach zmniejszającej skłonność perlitu do zatrzymywania wody oraz zwiększającej jego zwilżalność.

Korzystnie kompozycja zawiera perlit poddany obróbce związkiem silikonowym wybranym z grupy skł adają cej się z aminopodstawionych polidimetylosiloksanów i podstawionych polieterem polidimetylosiloksanów.

Korzystnie kompozycja zawiera perlit poddany obróbce kombinacją hydrofilowych i hydrofobowych materiałów silanowych, przy czym hydrofobowe materiały silanowe wybrane są z grupy składającej się z izooktylotrimetoksysilanu i metylotrimetoksysilanu, a hydrofilowe materiały silanowe wybrane są z grupy składającej się z aminopodstawionych trialkoksysilanów, 3-glicydoksypropylotrimetoksysilanu i chloropropylotrietoksysilanu.

Korzystnie kompozycja zawiera 15 do 70% wagowych ekspandowanego perlitu, 3 do 20% wagowych włókna celulozowego, od 3 do 12% wagowych skrobi, od 0 do 5% lateksu, od 0 do 20% wagowych wypełniacza i od 5 do 65% wagowych wełny mineralnej.

Korzystnie kompozycja zawiera około 50% wagowych ekspandowanego perlitu, około 18% wagowych włókna celulozowego, około 7% wagowych skrobi, około 20% wagowych wypełniacza i około 5% wagowych wełny mineralnej.

PL 193 671 B1

W korzystnej postaci kompozycja odpowiednia do wytwarzania dź wię kochł onnego sufitu speł niającego wymagania przepisów przeciwpożarowych, charakteryzuje się tym, że zawiera do 70% wagowych ekspandowanego perlitu, co najmniej 3% wagowych włókna celulozowego, do 50% wagowych wełny mineralnej, co najmniej 3% wagowych skrobi oraz co najmniej 10% wagowych gliny.

Przedmiot wynalazku stanowi również zawiesina kompozycji do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych w procesie wodnego spilśniania obejmującego etapy odwadniania i suszenia zawierająca wodę, ekspandowany perlit, włókno celulozowe i ewentualnie, wtórne spoiwo oraz wełnę mineralną, charakteryzująca się tym, że zawiera do 75% wagowych ekspandowanego perlitu, do 25% wagowych włókna celulozowego, od 0 do 15% wagowych skrobi, od 0 do 10% lateksu, od 0 do 25% wagowych wypełniacza i od 0 do 85% wagowych wełny mineralnej, przy czym perlit poddany jest obróbce związkiem silikonowym o zarówno hydrofilowych jak i hydrofobowych właściwościach zmniejszającej skłonność perlitu do zatrzymywania wody oraz zwiększającej jego zwilżalność, zaś zawartość substancji stałych w zawiesinie po odwodnieniu, a przed suszeniem, wynosi co najmniej 30% wagowych.

Przedmiotem wynalazku jest również ciągły sposób wytwarzania płyt dźwiękochłonnych w procesie wodnego spilśniania obejmujący etapy odwadniania i suszenia, w którym tworzy się zawiesinę zawierającą ekspandowany perlit, włókno celulozowe i, ewentualnie, wtórne spoiwo oraz wełnę mineralną, polegający na tym, że stosuje się kompozycję zawierającą do 75% wagowych ekspandowanego perlitu, do 25% wagowych włókna celulozowego, od 0 do 15% wagowych skrobi, od 0 do 10% lateksu, od 0 do 25% wagowych wypełniacza i od 0 do 85% wagowych wełny mineralnej oraz perlit poddany obróbce co najmniej jednym związkiem silikonowym o zarówno hydrofilowych jak i hydrofobowych właściwościach, zmniejszającej skłonność perlitu do zatrzymywania wody oraz zwiększającej jego zwilżalność.

Korzystnie stosuje się perlit poddany obróbce związkiem silikonowym wybranym z grupy składającej się z aminopodstawionych polidimetylosiloksanów i podstawionych polieterem polidimetylosiloksanów.

Korzystnie stosuje się perlit poddany obróbce kombinacją hydrofilowych i hydrofobowych materiałów silanowych, przy czym hydrofobowe materiały silanowe wybrane są z grupy składającej się z izooktylotrimetoksysilanu i metylotrimetoksysilanu, a hydrofilowe materiały silanowe są wybrane z grupy składają cej się z aminopodstawionych trialkoksysilanów, 3-glicydoksypropylotrimetoksysilanu i chloropropylotrietoksysilanu.

Korzystnie zawiesinę odwadnia się, tworząc matę podstawową o zawartości substancji stałych przed suszeniem wynoszącej co najmniej 30% wagowych.

Korzystnie stosuje się kompozycję zawierającą 15 do 70% wagowych ekspandowanego perlitu, 3 do 20% wagowych włókna celulozowego, od 3 do 12% wagowych skrobi, od 0 do 5% lateksu, od 0 do 20% wagowych wypełniacza i od 5 do 65% wagowych wełny mineralnej.

Korzystnie stosuje się kompozycję zawierającą około 50% wagowych ekspandowanego perlitu około 18% wagowych włókna celulozowego, około 7% wagowych skrobi, około 20% wagowych wypełniacza i około 5% wagowych wełny mineralnej.

W korzystnej postaci sposób do wytwarzania dźwiękochłonnego sufitu spełniającego wymagania przepisów przeciwpożarowych, polega na tym, że tworzy się zawiesinę przez zmieszanie z wodą do 70% wagowych ekspandowanego perlitu, do 25% wagowych włókna celulozowego, co najmniej 3,0% skrobi, do 50% wagowych wełny mineralnej i co najmniej 10% wagowych gliny.

Zgodnie z wynalazkiem dostarcza się kompozycję do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych zawierającą ekspandowany perlit, która może być bardziej skutecznie przetwarzana w dźwiękochłonne płyty i panele w procesie wodnego spilśniania, w którym konwencjonalnie ekspandowany perlit poddaje się obróbce zmniejszającej skłonność perlitu do zatrzymywania wody.

Zgodnie z wynalazkiem dostarcza się kompozycję do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych zawierającą ekspandowany perlit, która może być bardziej skutecznie przetwarzana w dźwiękochłonne płyty i panele w procesie wodnego spilśniania, w którym tradycyjnie ekspandowany perlit poddaje się obróbce związkiem silikonowym w celu zmniejszenia skłonności perlitu do zatrzymywania wody.

Ponadto, zgodnie z wynalazkiem, dostarcza się również kompozycję do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych zawierającą ekspandowany perlit, która może być bardziej skutecznie przetwarzana w dźwiękochłonne płyty i panele w procesie wodnego spilśniania, w którym tradycyjnie ekspandowany perlit poddaje się obróbce związkiem silikonowym posiadającym co najmniej pewną liczbę hydrofilowych grup funkcyjnych. Ta liczba hydrofilowych grup funkcyjnych w cząsteczce związku silikonowego zapewnia, że cząstka perlitu nie zatrzymuje wody zachowując równocześnie pewien stopień zwilżal4

PL 193 671 B1 ności, która pozwala na domieszanie preparowanego perlitu do standardowego spilśnianego wodą materiału.

Kompozycja według wynalazku zawiera ekspandowany perlit, który może być stosowany w procesie wodnego spilśniania do wytwarzania płyt sufitowych. Stwierdzono, że korzystne jest stosowanie ekspandowanego perlitu, który poddaje się obróbce zmniejszającej jego skłonność do zatrzymywania wody w kompozycji zawierającej ekspandowany perlit, włókno celulozowe, i korzystnie wtórne spoiwo, takie jak skrobia. Kompozycja według wynalazku może również zawierać tradycyjne materiały, takie jak włókno mineralne oraz wypełniacze, takie jak glina, gips i wapień. Korzystnie, perlit jest również poddawany obróbce zapewniającej jego dobrą zwilżalność.

Stwierdzono, że taka kompozycja zawierająca perlit poddany obróbce może być stosowana do bardziej wydajnej produkcji dźwiękochłonnych płyt i paneli sufitowych na tradycyjnych urządzeniach do wodnego spilśniania.

Stwierdzono, że stosując raczej perlit poddany obróbce niż tradycyjny niepreparowany perlit, kompozycja do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych według wynalazku daje matę podstawową, która zawiera mniej wody. Niższa zawartość wody pozwala na szybsze suszenie maty podstawowej i pozwala na działanie urządzeń przy większych prędkościach liniowych. Stwierdzono również, że perlit poddany obróbce, który ma w pewnym stopniu charakter hydrofilowy zapewnia bardziej wydajną produkcję dźwiękochłonnych płyt i paneli sufitowych, ponieważ łatwiej jest wytworzyć trwałą zawiesinę z perlitem poddanym obróbce hydrofilowej niż z perlitem poddanym obróbce hydrofobowej. Odpowiednio, korzystny jest preparowany perlit mający w pewnym stopniu charakter hydrofilowy.

Chociaż wiele różnych technik zmniejszających skłonność ekspandowanego perlitu do zatrzymywania wody może być stosowanych do obróbki ekspandowanego perlitu, to ogólnie korzystne jest poddanie obróbce ekspandowanego perlitu związkiem silikonowym zmniejszającym jego skłonność do zatrzymywania wody. Termin związek silikonowy, jak użyto tutaj, obejmuje nie tylko tradycyjne polimery krzemoorganiczne, ale polimerowe siloksany, reaktywne monomery silanowe, silikoniany (sole silanów) i inne zawierające krzem materiały organiczne, które skutecznie zmniejszają skłonność ekspandowanego perlitu do zatrzymywania wody.

Kompozycje do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych według wynalazku zawierają włókno celulozowe, na które może składać się odpadowy papier gazetowy i/lub odpadowe kawałki płyt i paneli dźwiękochłonnych, które są przyjazne dla środowiska. Kompozycje do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych mogą też zawierać zmniejszoną ilość wełny mineralnej lub mogą wcale nie zawierać wełny mineralnej. Wysuszony produkt może być formowany w płyty lub panele mające dźwiękochłonne właściwości porównywalne do dostępnych w handlu płyt dźwiękochłonnych. Płyty dźwiękochłonne wykonane z kompozycji według wynalazku mają właściwości fizyczne dopuszczalne do stosowania w podwieszanych systemach sufitowych.

Proces wodnego spilśniania, do którego odnosi się wynalazek obejmuje utworzenie wodnej zawiesiny zawierającej ekspandowany perlit, włókno celulozowe i korzystnie wtórne spoiwo, takie jak skrobia, z wystarczającą ilością wody, aby zawiesina była płynna. Zawiesina wodna przepływa na poruszające się perforowane sito podtrzymujące, gdzie tworzy zbitą, twardą masę odwadnianą przez połączony wpływ grawitacji i próżniowego odwadniania. Odwodniona twarda masa jest następnie prasowana (z albo bez stosowania dodatkowej próżni) do danej grubości tworząc matę podstawową. Etap prasowania (z albo bez stosowania dodatkowej próżni) dalej odwadnia matę podstawową. Mata podstawowa jest wtedy podawana do suszącego pieca do wypalania, w którym zawartość wilgoci w macie podstawowej jest obniżana do mniej niż 5% i korzystnie, mniej niż 1% w produkcie końcowym.

Kompozycja do wytwarzania płytek dźwiękochłonnych według wynalazku obligatoryjnie zawiera ekspandowany perlit i włókno celulozowe, a korzystnie obejmuje też wtórne spoiwo, takie jak skrobia. Ekspandowany perlit stosowany w kompozycji według wynalazku obligatoryjnie poddaje się obróbce zmniejszając jego skłonność do zatrzymywania wody. W korzystnym przykładzie wykonania, kompozycja według wynalazku może dodatkowo obejmować włókno mineralne i glinę jako wypełniacz. Kompozycja według wynalazku nie jest ograniczona do jakichkolwiek dokładnych ilości materiałów. Fachowiec w dziedzinie stwierdzi, że maksymalne korzyści z kompozycji według wynalazku osiąga się dzięki kompozycjom, które zawierają maksymalną ilość perlitu, pod warunkiem, że wymagane właściwości fizyczne produktu są zachowane. W ramach kompozycji według wynalazku przykładowo podaje się kompozycje o następujących składnikach w ilościach pokazanych w tabeli 1.

PL 193 671 B1

T a b e l a 1

Składnik	Procent wagowy (przedział użyteczny)	Procent wagowy (przedział użyteczny)	Korzystny procent
Perlit	do 75%	15 do 70%	50%
Włókno celulozowe	do 25%	3 do 20%	18%
Skrobia	0 do 15%	3 do 12%	7%
Lateks	0 do 10%	0 do 5%	0%
Wypełniacz	0 do 25%	0 do 20%	20%
Włókno mineralne	0 do 85%	5 do 65%	5%
Ilość całkowita		100%

Kompozycja do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych według wynalazku oparta jest na zastępowaniu tradycyjnego ekspandowanego perlitu perlitem poddanym obróbce zmniejszającej skłonność perlitu do zatrzymywania wody. Kompozycja zawiera włókno celulozowe, a korzystnie, zawiera co najmniej jedno inne spoiwo złożone ze skrobi albo lateksu. Kompozycja zawiera korzystnie, wełnę mineralną i wypełniacz, taki jak glina. Kompozycja może też zawierać inne dodatki, takie jak flokulanty, koagulanty i surfaktanty, zwykle zawarte w składzie dźwiękochłonnych płyt sufitowych. Jak zauważono powyżej, kompozycja może zawierać pewną (zmniejszoną) ilość wełny mineralnej, chociaż stwierdzono, że kompozycje według wynalazku mogą być stosowane do wytwarzania płyt i paneli dźwiękochłonnych nie zawierających wełny mineralnej.

Kompozycje do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych według wynalazku są oparte na stosowaniu ekspandowanego perlitu, który poddano obróbce zmniejszając jego skłonność do zatrzymywania wody. Stwierdzono, że stosowanie perlitu poddanego obróbce, a nie perlitu niepreparowanego daje tę korzyść, że zapewnia matę podstawową o znacząco obniżonej zawartości wody, takiej że mata podstawowa może być suszona przy mniejszym zużyciu energii. Wytwarzanie maty podstawowej mającej niższą zawartość wody dzięki zastosowaniu perlitu poddanego obróbce umożliwia szybsze suszenie produktu i pozwala na działanie całej linii wodnego spilśniania z większą szybkością.

Stwierdzono, że woda w zawiesinie do wytwarzania dźwiękochłonnych płyt sufitowych jest obecna zasadniczo w dwóch postaciach, a mianowicie jako woda niezwiązana i jako woda związana (nazywana też wodą wchłoniętą albo wodą kapilarną). Woda niezwiązana jest definiowana jako woda, którą można mechanicznie usunąć z materiału, włączając odwadnianie na sicie, z próżnią i bez, oraz w stanowią cej prasę części maszyny. Woda zwią zana jest definiowana jako woda zwią zana z włóknami celulozowymi, i z innymi składnikami części stanowiącej substancje stałe, wiązaniami wodorowymi lub przez efekt kapilarny, która nie może być usunięta mechanicznie (tj. przez odsysanie albo prasowanie). Do usunięcia obecnej w macie podstawowej wody związanej wymagane jest ciepło i dlatego ta woda musi być usuwana w suszarce. Wartość zatrzymywania wody (WZW) jest definiowana jako procent masy wody związanej w stosunku do suchej masy próbki.

Woda obecna w formowanej macie podstawowej (tj. po próżniowym odwadnianiu i prasowaniu) stanowi przeważnie wodę związaną. Jeśli chodzi o wodę związaną, to oznaczono, że woda zatrzymywana wewnątrz porów cząstek perlitu stanowi w przybliżeniu 66% całkowitej ilości wody związanej w macie podstawowej płyt sufitowych złożonej z 45% wełny mineralnej, 32% perlitu, 5% skrobi i 18% włókna papierowego. Ta wartość wzrasta w przybliżeniu do 83% dla maty podstawowej płyt sufitowych złożonej z 5% wełny mineralnej, 50% perlitu, 7% skrobi, 18% włókna papierowego i 20% gipsu. Włókno papierowe stanowi drugi co do wielkości udział w wiązaniu wody zatrzymując odpowiednio 17% i 13% wody w dwóch powyższych składach.

Jako dodatek do zasadniczego ekspandowanego perlitu poddanego obróbce, włókna celulozowego i korzystnego skrobiowego spoiwa, kompozycja według wynalazku może też zawierać inne spoiwa, takie tak lateks, i wypełniacze, takie jak glina, gips i wapień, jak również inne konwencjonalne dodatki, włączając flokulanty i surfaktanty, zwykle wchodzące w skład dźwiękochłonnych płyt sufitowych. Jak zauważono powyżej, kompozycja według wynalazku może zawierać pewną (zmniejszoną) ilość wełny mineralnej, chociaż stwierdzono, że kompozycje według wynalazku mogą być stosowane do wytwarzania wolnych od wełny mineralnej płyt i paneli dźwiękochłonnych.

PL 193 671 B1

Pierwszym kluczowym składnikiem w kompozycji do wytwarzania dźwiękochłonnych płyt według wynalazku jest ekspandowany perlit. Stosowanie ekspandowego perlitu w mieszankach do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych jest dobrze znane w dziedzinie. Ekspandowane perlity i inne materiały z lekkiego kruszywa były stosowane w dźwiękochłonnych płytach z powodu ich niskiego kosztu i małej gęstości (przykładowo 48 do 80 kg/m³). Ekspandowany perlit zapewnia zwiększenie objętości i porowatość mieszanki, co wzmaga właściwości dźwiękochłonne. Stwierdzono, że mała gęstość (tj. 48 - 80 kg/m³) ekspandowanego perlitu zapewnia wystarczające zwiększenie objętości i odpowiednią porowatość. Według wynalazku ekspandowany perlit poddaje się obróbce zmniejszając ilość wody zatrzymywanej przez perlit.

Perlit ogólnie składa się z dowolnej szklistej skały posiadającej zdolność pęcznienia w ogromnym stopniu w trakcie ogrzewania, podobnie jak obsydian, a w szczególności zawiera wulkaniczne szkło o składzie riolitu. Perlit ogólnie zawiera 65 - 75% SiO2, 10 - 20% Al2O3, 2-5% H2O oraz mniejsze ilości sody, potażu i wapna. Ekspandowany perlit oznacza dowolną szklistą skałę, a w szczególności wulkaniczne szkło, które zostało nagle spienione albo rozdmuchane podczas gwałtownego ogrzania. Takie rozdmuchanie zwykle następuje, kiedy ziarna pokruszonego perlitu są podgrzane do temperatury, w której rozpoczyna się topnienie. Woda zawarta w cząstkach zamienia się w parę i pokruszone cząstki pęcznieją tworząc lekkie, puszyste, komórkowe cząstki. Powszechne jest co najmniej dziesięciokrotne zwiększenie objętości cząstek. Ekspandowany perlit ogólnie jest charakteryzowany przez układ współśrodkowych, kulistych pęknięć, które są nazywane strukturą perlitową. Różne rodzaje perlitu są charakteryzowane przez zmiany w składzie szkła wpływające na właściwości takie jak punkt mięknienia, rodzaj i stopień spulchnienia, rozmiar pęcherzyków i grubość ścianek między nimi, oraz porowatość produktu.

W konwencjonalnym sposobie przygotowywania ekspandowanego perlitu, ruda perlitu jest najpierw mielona do bardzo drobnych rozmiarów. Perlit jest spulchniany przez wprowadzenie drobno zmielonej rudy perlitu do podgrzanego powietrza w ekspanderze perlitu. Zwykle ekspander podgrzewa powietrze do około 954°C (1750°F). Drobno zmielony perlit jest przenoszony przez ogrzane powietrze, które podgrzewa perlit i powoduje jego gwałtowne rozrywanie, podobnie jak przy prażeniu kukurydzy, tworząc ekspandowany perlit o gęstości około 48 - 80 kg/m³. Ekspandowany perlit jest bardzo lekkim materiałem, ale zawiera dużo drobnych pęknięć i szczelin. Kiedy ekspandowany perlit jest wprowadzony w kontakt z wodą, woda wnika do pęknięć i szczelin, i wchodzi do wypełnionych powietrzem zagłębień w perlicie powodując tym samym zatrzymywanie bardzo dużych ilości wody wewnątrz ekspandowanych cząstek perlitu.

W kompozycji według wynalazku ekspandowany perlit, poddaje się obróbce, aby zmniejszyć ilość wody zatrzymywanej przez perlit, kiedy jest on mieszany z wodą dla utworzenia wodnej zawiesiny. Stwierdzono, że obróbka perlitu związkiem silikonowym zmniejsza skłonność wody do wnikania w pęknięcia i szczeliny, i w ten sposób zmniejsza ilość wody zatrzymywanej przez perlit. Ogólnie, wartość zatrzymywania wody zmniejsza się zależnie od ilości związku silikonowego naniesionego na perlit.

Zastosowany w niniejszym opisie termin związek silikonowy obejmuje nie tylko konwencjonalne polimery krzemoorganiczne, lecz również polimerowe siloksany, reaktywne monomery silanowe, silikoniany (sole silanów) i inne zawierające krzem materiały organiczne, które skutecznie zmniejszają skłonność ekspandowanego perlitu do zatrzymywania wody. Wśród związków silikonowych, które mogą być stosowane do obróbki ekspandowanego perlitu w celu zmniejszenia ilości wody zatrzymywanej przez perlit są różne siloksany, takie jak polidimetylosiloksan (PDMS), silany takie jak izooktylotrimetoksysilan, i ich mieszaniny. Korzystnymi reaktywnymi silanami są organoalkoksysilany, ponieważ mogą być one przekształcane do siloksanów na powierzchni perlitu, bez wytwarzania powodujących korozję produktów ubocznych, i tym samym tworzą in situ cienką warstwę związku silikonowego.

W korzystnej postaci realizacji, ekspandowany perlit poddaje się obróbce związkami silikonowymi, które mają zarówno charakter hydrofobowy, jak i charakter hydrofilowy w celu wytworzenia perlitu, który ma zmniejszoną skłonność do zatrzymywania wody, ale który może być z łatwością mieszany z wodą tworząc płynną zawiesinę do stosowania w procesie wodnego spilśniania.

Jako korzystne materiały siloksanowe stosuje się polidimetylosiloksanowy łańcuch główny z hydrofilowymi łańcuchami bocznymi. Materiały te obejmują aminopodstawione polidimetylosiloksany, takie jak DC 108 produkowany przez Dow Corning i OSi ALE-56 produkowany przez OSi Inc., oraz polidimetylosiloksany z polieterowymi łańcuchami bocznymi, takie jak TEGOPREN 5830 i TEGOPREN 5863 z Goldschmidt Chemical.

PL 193 671 B1

Korzystne materiały silanowe składają się z kombinacji hydrofobowych i hydrofilowych silanów. Hydrofobowe silany zapewniają wymaganą wodoodporność, podczas gdy hydrofilowe silany zapewniają wymagany charakter hydrofilowy. Hydrofobowe materiały silanowe obejmują izooktylotrimetoksysilan, taki jak BS 1316 produkowany przez Wacker Silicones i metylotrimetoksysilan, taki jak OSi A-162 produkowany przez OSi. Hydrofilowe materiały silanowe obejmują trójalkoksysilany z aminowymi grupami funkcyjnymi, takie jak Dow Corning Z-6011 i Dow Corning Z-6020. Inne hydrofilowe materiały silanowe obejmują 3-glicydoksypropylotrimetoksysilan, taki jak Dow Corning Z-6040 i chloropropylotrietoksysilan, taki jak Dow Corning Z-6076. Zwykle mieszanina hydrofobowego silanu i hydrofilowego silanu jest stosowana w połączeniu zapewniającym pożądane właściwości. Inne użyteczne materiały z rodzaju związków silikonowych są przedstawione w podanych dalej przykładach.

W rozwiązaniu według wynalazku, obróbka ekspandowanego perlitu związkami silikonowymi prowadzi do zmniejszenia ilości zatrzymywanej wody niezależnie od gęstości i rozmiarów cząstek perlitu.

W kompozycji według wynalazku przewiduje się również wykorzystanie pewnych lekkich agregatów utworzonych z zamkniętych komórek w kształcie mikrokulek, które mogą być stosowane w miejsce opisanego powyż ej ekspandowanego perlitu zamiast jednego z nich lub wszystkich. Odpowiednie materiały o zamkniętych komórkach w kształcie mikrokulek obejmują szklane produkty Microsphere sprzedawane przez 3M, produkty Q-Cell sprzedawane przez Philadelphia Quartz, materiały perlitowe Dicaperl™ z Grefco Corp. i perlitowe materiały Sil-Cell™ z Silbrico. Ponieważ te materiały są przeważnie zamkniętą strukturą komórkową, mają one względnie niskie wartości zatrzymywania wody nawet bez preparowania związkami silikonowymi. Jednak obróbka tych materiałów w kształcie mikrokulek odpowiednim związkiem silikonowym znacząco zmniejsza ich wartości zatrzymywania wody.

Stwierdzono, że jednym ze sposobów obróbki perlitu, który oceniono jako wysoce odpowiedni, jest wytwarzanie wodnej emulsji związku silikonowego i rozpylanie go na ogrzany perlit, kiedy wychodzi on z pieca. Wtedy woda z wodnej emulsji odparowuje i związek silikonowy utwardza się na perlicie. Alternatywny sposób opisano poniżej w przykładzie 1. Innym sposobem obróbki perlitu jest rozpylanie związku silikonowego (siloksanu albo silanu) bezpośrednio na perlit.

Ruda perlitu stosowana w przykładach opisanych poniżej była zakupiona w Harborlite Corporation w Antonito, Kolorado, i spulchniona w przemysłowych urządzeniach do spulchniania z USG Corporation. Oceniana była ruda perlitu z różnych źródeł, włączając złoża USG w Lovelock, Nevada. Nie zauważono żadnej różnicy podczas spulchniania perlitu lub wytwarzania maty podstawowej, która zależałaby od charakterystyki rudy perlitu. Rozmiar ekspandowanych cząstek perlitu nie jest krytyczny i nie jest uwa ż ane za konieczne stosowanie perlitu o szczególnie drobnych rozmiarach. Moż e być stosowany ekspandowany perlit mający następujące dane z analizy sitowej:

T a b e l a 2

Znormalizowany przesiew	Procent
+30	ślady
-30 do +50	0 - 10%
-50 do +100	59% - 100%
-100 do +200	90% - 100%
-200	Maksymalnie 10%

Drugim istotnym składnikiem w nowej kompozycji do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych według wynalazku jest włókno celulozowe, które służy jako czynnik spęczniający i zapewnia wytrzymałość na mokro. Włókno celulozowe może też działać jako spoiwo i zatrzymywać najdrobniejsze cząstki. Kilka rodzajów włókna celulozowego było ocenianych w tych kompozycjach. Znane jest stosowanie papieru gazetowego w składach do wytwarzania dźwiękochłonnych płyt, i papier gazetowy mielony zarówno w młynie młotkowym, jak i rozcierany z wodą na miazgę, był oceniany w tych kompozycjach. Papier gazetowy jest korzystny z uwagi na cenę. Rafinowane włókna papierowe i włókno drewna też mogą być stosowane jako źródło włókna celulozowego, chociaż stwierdzono, że płyty sufitowe wykonane z włóknem z drewna, z drzew iglastych albo liściastych, są trudniejsze do cięcia nożem w miejscu instalacji. Ponadto, włókna z drewna są bardziej kosztownym źródłem włókna celulozowego.

PL 193 671 B1

Trzecim głównym składnikiem jest spoiwo, które jest istotnym elementem. Chociaż włókna celulozowe mogą zapewnić wystarczające przyleganie, aby działać jako jedyne źródło spoiwa, to korzystne jest też włączenie do kompozycji wtórnego spoiwa, takiego jak skrobia. Jeżeli jest to pożądane to inne wtórne spoiwa, takie jak lateks, mogą być stosowane ze skrobią albo bez. Skrobia jest najbardziej wydajna z punktu widzenia kosztu i jest korzystnym spoiwem. Jest dobrze znane stosowanie skrobi jako spoiwa w dźwiękochłonnych płytach opartych na wełnie mineralnej. Żel skrobiowy może być przygotowany przez rozproszenie cząstek skrobi w wodzie i ogrzewanie zawiesiny dotąd, aż skrobia będzie całkowicie ugotowana, a zawiesina zgęstnieje do lepkiego żelu. Część włókien celulozowych może być wprowadzona do zawiesiny skrobi przed gotowaniem. Temperatura gotowania zawiesiny skrobi powinna być dokładnie sprawdzana dla zapewnienia całkowitego spęcznienia ziaren skrobi. Temperatura gotowania typowa dla skrobi kukurydzianej wynosi od około 82°C do około 90°C. Skrobia może być też stosowana jako spoiwo bez wstępnego gotowania, ponieważ tworzy ona żel podczas procesu suszenia maty podstawowej.

Lateksowe spoiwo może być stosowane zamiast skrobi, albo też lateks może być stosowany w połączeniu ze skrobią i wiążącym włóknem celulozowym. Wiele lateksowych spoiw używanych w składach do produkcji dźwię kochłonnych sufitów jest ujawnione w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,250,153. Jak przedstawiono w niniejszym opisie, jednym z problemów z dź wię kochłonnymi panelami wykorzystują cymi skrobiowe spoiwo jest ich nadmierne zwisanie, zwłaszcza w warunkach dużej wilgotności. Dobrze znane w dziedzinie jest stosowanie termoplastycznych spoiw (lateksów) w dźwiękochłonnych płytach opartych na wełnie mineralnej. Te lateksowe spoiwa mogą mieć temperaturę przejścia w stan szklisty w zakresie od około 30°C do około 110°C. Przykłady lateksowych spoiw obejmują octan poliwinylu, octan winylu/emulsja akrylowa, chlorek winylidenu, chlorek poliwinylu, styren/kopolimer akrylowy i karboksylowany styren/butadien. Płyta sufitowa wytwarzana sposobem według wynalazku może być wykonana bez skrobi albo lateksu, ale obecność co najmniej jednego z nich jest korzystna. W korzystnej postaci realizacji, kompozycja obejmuje zarówno włókna celulozowe jak i skrobię.

Opcjonalnym składnikiem, który też nie jest nowy w mieszankach dźwiękochłonnych, jest glina. Uważane jest za istotne stosowanie co najmniej 4%, a korzystnie co najmniej 10% wagowych, gliny w skł adzie pł yt sufitowych, kiedy pożądane jest nadanie ogniowej odpornoś ci (jak zdefiniowano w normie ASTM Test E119), ponieważ glina spieka się podczas próby wytrzymał o ś ci ogniowej. W podanych niż ej przykł adach stosowana był a dostę pna w handlu glina z Ball Clay w Gleason, Tennessee. Inne gliny, które były używane obejmują CTS-1 z KT Clay w Sledge, Mississipi, CTS-2 z KT Clay w Sledge, Mississipi, Spinks Clay z Gleason, Tennessee i Old Hickory Clay z Hickory, Kentucky. W składzie płytek sufitowych mogą być stosowane inne dostępne na rynku gliny, takie jak Kaolin, Bentonit i tym podobne.

Dodatkowo, dźwiękochłonne kompozycje według wynalazku mogą też zawierać wełnę mineralną w rodzaju tradycyjnie stosowanej w dźwiękochłonnych płytach, nieorganiczne wypełniacze, takie jak mika, wolastonit, krzemionka, gips, stiuk i węglan wapnia, inne lekkie kruszywo, surfaktanty i flokulanty. Te składniki są dobrze znane fachowcom z dziedziny wytwarzania płyt dźwiękochłonnych.

Wynalazek przedstawiono poniżej za pomocą następujących przykładów.

P r z y k ł a d 1.

Próbki perlitu Silbrico 30-1, mającego gęstość w przybliżeniu 112 do 128 kg/m³, poddano obróbce materiałami typu Silikonu, wyszczególnionymi poniżej w tabeli 3, z wykorzystaniem następującego sposobu postępowania:

Laboratoryjne przygotowanie perlitu poddanego obróbce Silikonem

1. Załadować betoniarkę wybranym perlitem;

2. Dodać emulsję silikonu do rozpylacza bezpowietrznego;

3. Określić tarę rozpylacza;

4. Włączyć betoniarkę i rozpylać silikonową emulsję na perlit przez otwór załadowczy betoniarki;

5. Sprawdzać masę bezpowietrznego rozpylacza w celu określenia ilości emulsji silikonowej osadzonej na perlicie. Docelowa ilość wynosi 0,5% (oparta na czynnym płynie silikonowym);

6. Przenieść preparowany perlit do wielkiej 5-cio litrowej zlewki (Nalgene) i umieścić zlewkę w suszarce konwekcyjnej o temperaturze 105°C;

7. Ogrzewać w temperaturze 105°C przez okres w przybliżeniu 24 godzin.

Próbki perlitu poddane obróbce silikonem były badane w celu określenia wartości zatrzymywania wody (WZW) z wykorzystaniem następującego sposobu postępowania:

PL 193 671 B1

Określenie wartości zatrzymywania wody dla perlitu

1. Przygotować zawiesinę perlit/woda o znanej konsystencji 4,0%;

2. Pozostawić na 30 minut po początkowym wymieszaniu w celu osadzenia;

3. Zważyć wstępnie 9-cio cm filtr papierowy #40 Whatman;

4. Zważyć wstępnie 600 ml szklaną zlewkę;

5. Zebrać 250 ml próbkę mieszanki, zważyć i przelać na 9-cio cm lejek Bϋchnera zawierający wstępnie zważony papierowy filtr;

6. Zastosować podciśnienie 66,66 kPa przez 15 sekund;

7. Odłączyć podciśnienie, przenieść z lejka mokrą poduszkę odsączonej substancji do zlewki o znanej masie i zważyć mokrą poduszkę ze zlewką;

8. Suszyć do stałej masy w suszarce o temperaturze 105°C;

9. Zważyć wysuszoną poduszkę i zlewkę. Obliczyć zawartość wilgoci w mokrej poduszce;

10. Powtórzyć 5 razy.

Wartość Zatrzymywania Wody (WZW) jest określona jako:

WZW = [(masa mokrej poduszki)-(masa zatrzymana przez filtr)-(masa suchej poduszki)]/(masa suchej poduszki)

WZW dla perlitu kontrolnego nie poddanego obróbce i wybranego perlitu poddanego obróbce silikonem są przedstawione w tabeli 3. Wszystkie perlity poddane obróbce silikonem mają znacząco zmniejszone wartości WZW. Perlit poddany obróbce siloksanem Dow Corning 108 (aminopodstawiony polidimetylosiloksan) mieszał się z wodą z dużo większą łatwością niż poddany obróbce którymkolwiek z pozostałych dwóch polidimetylosiloksanów (tj. produktami Dow Corning 1107 i 3563).

T a b e l a 3

Nazwa handlowa silikonu	Rodzaj silikonu	WZW (%)
Nie stosowano	Nie poddany obróbce perlit Silbrico 30-1	742
DC 1107	Poliwodorometylosiloksan	182
DC Q1-3563	Zakończony grupą OH polidimetylosiloksan	134
DC 108	Aminopodstawiony polidimetylosiloksan	177

P r z y k ł a d 2 ₃

Próbki perlitu Silbrico 3S o gęstości w przybliżeniu 48 do 64 kg/m poddano obróbce różnymi aminopodstawionymi materiałami siloksanowymi, wyszczególnionymi poniżej w tabeli 4, z wykorzystaniem sposobu postępowania opisanego w przykładzie 1. Próbki perlitu poddane obróbce silikonem były badane w celu określenia wartości zatrzymywania wody (WZW) z wykorzystaniem sposobu postępowania opisanego w przykładzie 1. Wartości WZW dla perlitu kontrolnego nie poddanego obróbce i perlitu poddanego obróbce silikonem są podane poniżej w tabeli 4.

T a b e l a 4

Nazwa handlowa silikonu	Rodzaj silikonu	WZW (%)
1	2	3
Nie stosowano	Nie poddany obróbce kontrolny Silbrico 30S	702
DC 108	Aminopodstawiony polidimetylosiloksan	382
Osi ALE-56	Aminomodyfikowany polidimetylosiloksan	391
Genesee GP-134	Aminopodstawiony polidimetylosiloksan ze stosunkiem Me2SiO do grup aminowych 46:1	377
DC 563	Zakończony grupą OH PDMS z aminoetyloaminopropylotrimetoksysilanem	350
Wacker F751	Produkt reakcji zakończonego grupą OH PDMS z aminoetyloaminopropylotrimetoksysilanem	342

PL 193 671 B1 cd. tabeli 4

1	2	3
Genesee GP-6	Aminopodstawiony polidimetylosiloksan ze stosunkiem Me₂SiO do grup aminowych 100:1	233
Genesee GP-4	Aminopodstawiony polidimetylosiloksan ze stosunkiem Me2SiO do grup aminowych 58:1	210

P r z y k ł a d 3

Próbki perlitu Silbrico 3S poddano obróbce polidimetylosiloksanem zawierającym polieterowe łańcuchy boczne i/lub zakończenia głównego łańcucha, z wykorzystaniem sposobu postępowania opisanego w przykładzie 1. Próbki perlitu poddanego obróbce silikonem były badane w celu określenia wartości zatrzymywania wody (WZW) z wykorzystaniem sposobu postępowania opisanego w przykładzie 1. Wartości WZW dla nie poddanego obróbce perlitu kontrolnego i perlitów poddanych obróbce silikonem podano poniżej w tabeli 5.

T a b e l a 5

Nazwa handlowa silikonu	Rodzaj silikonu	WZW (%)
Nie stosowano	Nie poddany obróbce kontrolny Silbrico 30S	894
TEGOPREN 5863	Polidimetylosiloksan z polieterowymi łańcuchami bocznymi	636
TEGOPREN 5830	Polidimetylosiloksan z polieterowymi zakończeniami łańcucha głównego	593
TEGOPREN 5884	Polidimetylosiloksan z polieterowymi łańcuchami bocznymi	541
TEGOPREN 7008	Polidimetylosiloksan z polieterowymi i alkilowymi łańcuchami bocznymi	520

P r z y k ł a d 4

Próbki kilku szklanych mikrokulek i perlitów badano w celu określenia wartości zatrzymywania wody (WZW) z wykorzystaniem sposobu postępowania opisanego w przykładzie 1. Wartości WZW dla nie poddanego obróbce kontrolnego perlitu, poddanych obróbce silikonem perlitów i mikrokulek są podane poniżej w tabeli 6. Próbki wszystkich perlitów poddano obróbce 0,5% Dow Corning 108 (aminopodstawiony polidimetylosiloksan) z wykorzystaniem sposobu postępowania opisanego w przykładzie 1 i badano w celu określenia wartości zatrzymywania wody (WZW). Wartości zatrzymywania wody (WZW) dla tych próbek podano w tabeli 6.

T a b e l a 6

Materiał	WZW (%)
1	2
Perlit Silbrico 3S (nie poddany obróbce)	109 2
Perlit Silbrico 3S (DC 108 poddany obróbce)	350
Perlit Silbrico 30-1 (nie poddany obróbce)	241
Perlit Silbrico 30-1 (DC 108 poddany obróbce)	123
Perlit eksandowany przez USG	680
Perlit eksandowany przez USG (DC 108 preparowany)	280
3M K1 Microspheres	144
3M K25 Microspheres	51

PL 193 671 B1 cd. tabeli 6

1	2
PQ Q-Cell 300 Microspheres	87
PQ Q-Cell 2116 Microspheres	96

P r z y k ł a d 5

Próbki kilku produktów perlitowych o zamkniętych komórkach razem z tradycyjnym produktem perlitowym badano w celu określenia ich wartości zatrzymywania wody (WZW) z wykorzystaniem sposobu postępowania opisanego w przykładzie 1. Wartości WZW dla nie poddanego obróbce perlitu kontrolnego perlitu o zamkniętych komórkach poddanego obróbce silikonem są zestawione poniżej w tabeli 7. Próbki wszystkich perlitów był y poddane obróbce 0,5% Dow Corning 108 (aminopodstawiony polidimetylosiloksan) z wykorzystaniem sposobu postępowania opisanego w przykładzie 1 i były badane w celu określenia wartości zatrzymywania wody (WZW). Wartości zatrzymywania wody (WZW) dla tych próbek są przedstawione w tabeli 7.

T a b e l a 7

Materiał	WZW (%)
Perlit Silbrico 3S (nie poddany obróbce)	1092
Silbrico 3S (DC 108 poddany obróbce)	350
Perlit Silbrico 30-1 (nie poddany obróbce)	241
Perlit Silbrico 30-1 (DC 108 poddany obróbce)	123
Silbrico Sil-Cell (nie poddany obróbce)	357
Silbrico Sil-Cell (DC 108 poddany obróbce)	106
Perlit Grefco Dicaperl® (nie poddany obróbce)	380

P r z y k ł a d 6

Próbki perlitu Silbrico 3S poddano obróbce różnymi kombinacjami hydrofobowych i hydrofilowych silanów z wykorzystaniem sposobu postępowania opisanego w przykładzie 1. Próbki perlitu poddanego obróbce silikonem były badane w celu określenia wartości zatrzymywania wody (WZW) z wykorzystaniem sposobu postępowania opisanego w przykładzie 1. Wartości WZW dla nie poddanego obróbce perlitu kontrolnego i perlitów poddanych obróbce silanem są podane poniżej w tabelach 8-10.

T a b e l a 8 Silany hydrofobowe

Nazwa handlowa silikonu	Rodzaj silikonu	WZW
Nie stosowano	Nie poddany obróbce kontrolny Silbrico 3S	1024
Wacker BS 1316	Izooktyltrimetoksysilan	316
OSi A-162	Metylotrietoksysilan	670

T a b e l a 9 Silany hydrofilowe

Nazwa handlowa silikonu	Rodzaj silikonu	WZW
Nie stosowano	Nie poddany obróbce kontrolny Silbrico 3S	617
Dow Corning Z-6076	Chlorotrietoksysilan	452
Dow Corning Z-6011	Aminopropylotrietoksysilan	756
Dow Corning Z-6020	N-e-aminoetylo-Y-aminopropylotrimetoksysilan	555
Dow Corning Z 6040	3-Glicydoksytrimetoksysilan	556

PL 193 671 B1

T a b e l a 10. Mieszaniny 1:1 hydrofobowych i hydrofilowych silanów

Nazwa handlowa silikonu	Rodzaj silikonu	WZW
Nie stosowano	Nie poddany obróbce kontrolny Silbrico 3S	937
Wacker BS 1316 Dow Corning Z-6076	Isooktylotrimetoksysilan Chlorotrietoksysilan	430
Wacker BS 1316 Dow Corning Z-6020	Isooktylotrimetoksysilan N-e-aminoetylo-Y-aminopropylotrimetoksysilan	485
Wacker BS 1316 Dow Corning Z-6040	Izooktylotrimetoksysilan 3-Glicydoksytrimetoksysilan	5S4

P r z y k ł a d 7

Dwa identyczne pilotowe procesy produkcyjne przeprowadzono z użyciem nie poddanego obróbce perlitu Silbrico 3S i z użyciem perlitu Silbrico 3S poddanego obróbce 0,5% emulsją Dow Corning 108. Sposób postępowania przy poddaniu obróbce perlitu Silbrico 3S silikonem jest opisany w przykł adzie 1. Ten sam skł ad był uż yty w obydwu pilotowych procesach i jest to przedstawione w tabeli 11.

T a b e l a 11

Składnik	Sucha masa (kg)	Procent suchej masy
Wełna mineralna	2,32	4,92
Perlit	23,70	50,08
Skrobia	3,31	7,00
Papier gazetowy	8,54	18,00
Gips	9,49	20,00
Flokulant	0,04	0,08
Razem	47,40	100,08

Wilgotność według Tipple'a (zawartość wilgoci w płycie oznaczona bezpośrednio przed wejściem do pieca suszącego) dla każdego przebiegu procesu jest przedstawiona w tabeli 12.

Mokre maty suszono w piecu w temperaturze 316°C przez 30 minut, a następnie temperaturę pieca obniżono do 177°C i płyty suszono przez dodatkowe 120 minut.

Po wysuszeniu wszystkie testowe próbki pocięto i poddano działaniu warunków wilgotności względnej 50% w temperaturze 24°C przez co najmniej 24 godziny przed badaniem. Dla wszystkich próbek badano gęstość, grubość i wytrzymałość na zerwanie (WNZ). Wyniki zarejestrowano (wyniki są oparte na średniej dla 4 próbek w każdym zestawie, jeżeli nie podano inaczej) i zestawiono w tabeli 12. Dane pokazały, ż e w dwóch pilotowych procesach perlit poddany obróbce za pomocą DC 108 i perlit nie poddany obróbce dawały płyty mające statystycznie równoważne wartości wytrzymałości na zginanie.

T a b e l a 12

Perlit	Nie poddany obróbce	Poddany obróbce DC 108
Wilgotność Tipple'a (%)	73,00	68,70
Grubość (cm)	1,49	1,46
Gęstość (kg/m³)	173,00	169,70
WNZ (kPa)	586,10	543,30
WNZ poprawiona (kPa)	728,30	696,50

PL 193 671 B1

Opierając się na badaniach suszenia wyszczególnionych poniżej, obniżenie wilgotności Tipple'a o 4,3 punktu procentowego odpowiada potencjalnemu wzrostowi prę dkości linii produkcyjnej w przybliżeniu o 18%.

Drugie serie identycznych pilotowych procesów produkcyjnych przeprowadzono z użyciem perlitu Silbrico 3S nie poddanego obróbce i z użyciem perlitu Silbrico 3S poddanego obróbce 0,5% aminopodstawionym siloksanem Wacker F751. Sposób postępowania przy poddawaniu obróbce perlitu Silbrico 3S silikonem jest opisany w przykładzie 1. Ten sam skład był użyty w obydwu pilotowych procesach i jest to przedstawione w tabeli 11. Wilgotność według Tipple'a dla każdego przebiegu procesu jest przedstawiona w tabeli 13.

T a b e l a 13

Perlit	Nie poddany obróbce	Poddany obróbce Wacker F751
Wilgotność Tipple'a (%)	73,1	65,6

Dla tej serii przebiegów zastąpienie nie poddanego obróbce perlitu przez perlit poddany obróbce silikonem dało efekt obniżenia wilgotności Tipple'a o 7,5 punktu procentowego. Opierając się na badaniach suszenia wyszczególnionych poniżej, ten większy spadek w obniżeniu wilgotności Tipple'a odpowiada potencjalnemu wzrostowi prędkości linii produkcyjnej w przybliżeniu o 31%.

P r z y k ł a d 8

Badania suszenia prowadzono w celu ilościowego oznaczenia skrócenia czasu suszenia związanego ze zmniejszeniem zawartości wilgoci spowodowanym przez zastosowanie perlitu poddanego obróbce silikonem. Serie identycznych płyt TAPPI (Technical Association of the Pulp and Paper Industry) wyprodukowano przy zastosowaniu następującego lekkiego kruszywa.

1. Perlit Silbrico 3S - nie poddany obróbce

2. Perlit Silbrico 3S poddany obróbce 0,5% aminopodstawionym siloksanem Dow Corning (DC 108)

Przy zastosowaniu identycznych sposobów postępowania ze skrzynką TAPPI przedstawionych poniżej, użycie perlitu poddanego obróbce siloksanem DC 108 spowodowało średni spadek wilgotności Tipple'a o 9,9% (71,2% przeciw 61,3%). Każda z płyt TAPPI była suszona w specjalnym piecu, w którym masa pł yty mogł a być rejestrowana podczas procesu suszenia. Pł yty wyprodukowane z użyciem perlitu poddanego obróbce silikonem wysychały średnio o 25,6% szybciej niż płyty wykonane z użyciem perlitu nie poddanego obróbce. To skrócenie czasu suszenia oznacza potencjalny wzrost prędkości linii produkcyjnej o 41,0%. Szczegółowe wyniki prób są przedstawione poniżej.

Przygotowanie płyt TAPPI

1. Połączyć wodę , wełnę mineralną, skrobię, gips i papier gazetowy

2. Mieszać przy najwyższych nastawach mieszadła przez 3,00 minuty.

3. Dodać perlit i mieszać dostatecznie d ł ugo do uzyskania jednorodnej mieszaniny.

4. Dodać flokulant; mieszać przez 5 sekund.

5. Zestawić skrzynkę TAPPI z kawałkiem włókniny na górze sita.

6. Napełnić wstępnie skrzynkę TAPPI wodą, aby tylko pokryć włókninę.

7. Wlać mieszankę do skrzynki TAPPI.

8. Zastosować grawitacyjne odciekanie; zarejestrować czas.

9. Zastosować podciśnienie 66,66 kPa przez 5 sekund (zmniejszają c podciśnienie z czasem).

10. Zważyć utworzoną matę. Umieścić matę między kawałkami siatki z tworzywa sztucznego i perforowaną płytą.

11. Przenieść do prasy hydraulicznej. Sprasować matę do żądanej grubości. Zważyć.

12. Wsunąć ponownie sprasowaną matę do skrzynki TAPPI. Zastosować podciśnienie 66,66 kPa przez 5 sekund

13. Przenieść matę na wózek do badania suszenia.

14. Piec wstępnie podgrzano do 177°C. Próbki suszono w 149°C do stałej masy.

PL 193 671 B1

Suszenie w temperaturze 149°C

Próbka	Wilgotność Tipple'a (%)	% usuniętej wody	Czas suszenia (minuty)	Potencjalny wzrost prędkości linii (%)
Silbrico 3S nie poddany obróbce	71,8	0,0	92,1	0,0
Silbrico 3S nie poddany obróbce	72,3	0,0	102,1	0,0
Silbrico 3S poddany obróbce DC 108	59,2	44,4	68,1	42,6
Silbrico 3S poddany obróbce DC 108	59,9	42,8	60,4	60,8

Suszenie w temperaturze 177°C

Próbka	Wilgotność Tipple'a (%)	% usuniętej wody	Czas suszenia (minuty)	Potencjalny wzrost prędkości linii (%)
Silbrico 3S nie poddany obróbce	71,5	0,0	76,7	0,0
Silbrico 3S nie poddany obróbce	69,1	0,0	79,6	0,0
Silbrico 3S poddany obróbce DC 108	62,4	30,0	60,3	29,6
Silbrico 3S poddany obróbce DC 108	63,7	26,0	62,8	24,4

Zastrzeżenia patentowe

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Kompozycja do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych w procesie wodnego spilśniania zawierająca ekspandowany perlit, włókno celulozowe i ewentualnie wtórne spoiwo oraz wełnę mineralną, znamienna tym, że zawiera do 75% wagowych ekspandowanego perlitu, do 25% wagowych włókna celulozowego, od 0 do 15% wagowych skrobi, od 0 do 10% lateksu, od 0 do 25% wagowych wypełniacza i od 0 do 85% wagowych wełny mineralnej, przy czym perlit poddany jest obróbce co najmniej jednym związkiem silikonowym o zarówno hydrofilowych jak i hydrofobowych właściwościach zmniejszającej skłonność perlitu do zatrzymywania wody oraz zwiększającej jego zwilżalność.
2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera perlit poddany obróbce związkiem silikonowym wybranym z grupy składającej się z aminopodstawionych polidimetylosiloksanów i podstawionych polieterem polidimetylosiloksanów.
3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera perlit poddany obróbce kombinacją hydrofilowych i hydrofobowych materiałów silanowych, przy czym hydrofobowe materiały silanowe wybrane są z grupy składającej się z izooktylotrimetoksysilanu i metylotrimetoksysilanu, a hydrofilowe materiały silanowe wybrane są z grupy składającej się z aminopodstawionych trialkoksysilanów, 3-glicydoksypropylotrimetoksysilanu i chloropropylotrietoksysilanu.
4. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera 15 do 70% wagowych ekspandowanego perlitu, 3 do 20% wagowych włókna celulozowego, od 3 do 12% wagowych skrobi, od 0 do 5% lateksu, od 0 do 20% wagowych wypełniacza i od 5 do 65% wagowych wełny mineralnej.
5. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera około 50% wagowych ekspandowanego perlitu, około 18% wagowych włókna celulozowego, około 7% wagowych skrobi, około 20% wagowych wypełniacza i około 5% wagowych wełny mineralnej.
6. Kompozycja według zastrz. 1 odpowiednia do wytwarzania dźwiękochłonnego sufitu spełniającego wymagania przepisów przeciwpożarowych, znamienna tym, że zawiera do 70% wagowych

PL 193 671 B1 ekspandowanego perlitu, co najmniej 3% wagowych włókna celulozowego, do 50% wagowych wełny mineralnej, co najmniej 3% wagowych skrobi oraz co najmniej 10% wagowych gliny.
7. Zawiesina kompozycji do wytwarzania płyt dźwiękochłonnych w procesie wodnego spilśniania obejmującego etapy odwadniania i suszenia zawierająca wodę, ekspandowany perlit, włókno celulozowe i ewentualnie, wtórne spoiwo oraz wełnę mineralną, znamienna tym, że zawiera do 75% wagowych ekspandowanego perlitu, do 25% wagowych włókna celulozowego, od 0 do 15% wagowych skrobi, od 0 do 10% lateksu, od 0 do 25% wagowych wypełniacza i od 0 do 85% wagowych wełny mineralnej, przy czym perlit poddany jest obróbce związkiem silikonowym o zarówno hydrofilowych jak i hydrofobowych wła ściwoś ciach zmniejszającej skłonność perlitu do zatrzymywania wody oraz zwiększającej jego zwilżalność, zaś zawartość substancji stałych w zawiesinie po odwodnieniu, a przed suszeniem, wynosi co najmniej 30% wagowych.
8. Ciągły sposób wytwarzania płyt dźwiękochłonnych w procesie wodnego spilśniania obejmujący etapy odwadniania i suszenia, w którym tworzy się zawiesinę zawierającą ekspandowany perlit, włókno celulozowe i, ewentualnie, wtórne spoiwo oraz wełnę mineralną, znamienny tym, że stosuje się kompozycję zawierającą do 75% wagowych ekspandowanego perlitu, do 25% wagowych włókna celulozowego, od 0 do 15% wagowych skrobi, od 0 do 10% lateksu, od 0 do 25% wagowych wypełniacza i od 0 do 85% wagowych wełny mineralnej oraz perlit poddany obróbce co najmniej jednym związkiem silikonowym o zarówno hydrofilowych jak i hydrofobowych właściwościach, zmniejszającej skłonność perlitu do zatrzymywania wody oraz zwiększającej jego zwilżalność.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stosuje się perlit poddany obróbce związkiem silikonowym wybranym z grupy składającej się z aminopodstawionych polidimetylosiloksanów i podstawionych polieterem polidimetylosiloksanów.
10. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stosuje się perlit poddany obróbce kombinacją hydrofilowych i hydrofobowych materiałów silanowych, przy czym hydrofobowe materiały silanowe wybrane są z grupy składającej się z izooktylotrimetoksysilanu i metylotrimetoksysilanu, a hydrofilowe materiały silanowe są wybrane z grupy składającej się z aminopodstawionych trialkoksysilanów, 3-glicydoksypropylotrimetoksysilanu i chloropropylotrietoksysilanu.
11. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że zawiesinę odwadnia się, tworząc matę podstawową o zawartości substancji stałych przed suszeniem wynoszącej co najmniej 30% wagowych.
12. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stosuje się kompozycję zawierającą 15 do 70% wagowych ekspandowanego perlitu, 3 do 20% wagowych włókna celulozowego, od 3 do 12% wagowych skrobi, od 0 do 5% lateksu, od 0 do 20% wagowych wypełniacza i od 5 do 65% wagowych wełny mineralnej.
13. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stosuje się kompozycję zawierającą około 50% wagowych ekspandowanego perlitu, około 18% wagowych włókna celulozowego, około 7% wagowych skrobi, około 20% wagowych wypełniacza i około 5% wagowych wełny mineralnej.
14. Sposób według zastrz. 8 do wytwarzania dźwiękochłonnego sufitu spełniającego wymagania przepisów przeciwpożarowych, znamienny tym, że tworzy się zawiesinę przez zmieszanie z wodą do 70% wagowych ekspandowanego perlitu, do 25% wagowych włókna celulozowego, co najmniej 3,0% skrobi, do 50% wagowych wełny mineralnej i co najmniej 10% wagowych gliny.