TWI438325B - 建材板、其製造方法以及其製造所使用之組成 - Google Patents

Description

建材板、其製造方法以及其製造所使用之組成

本發明係關於吸音板或天花板；特定而言，本發明係關於具有減量結合水之吸音板，並因此而比傳統板更容易乾燥。

吸音磚瓦，亦稱為吸音板、天花板磚瓦或天花板，於建築業中係眾所周知可提供快速安裝、價位低及重量輕之天花板。磚瓦係由一填料及黏合劑之漿料而製得，最常見的係藉由澆鑄(casting)法或水製氈(water felting)法。

於以水製氈法處理此類漿料時，纖維分散液、黏合劑及其他成分係於例如Fourdrinier或Oliver氈片(mat)形成機器之移動的多孔性支撐物上流動而脫水。分散劑首先藉由重力來脫水，隨後藉由擠壓及真空抽吸方法來脫水。濕基底氈片係於對流烘箱中加熱，將經乾燥材料裁切至所欲尺寸，使其產生裂紋和/或穿孔以賦予吸音性，並視需要地將其表面以例如油漆塗覆，以製造吸音磚瓦及吸音板。

吸音磚瓦亦可藉由濕紙漿模製法(wet pulp molded process)或澆鑄法而製得，如美國專利第1,769,519號中所述。製備包含纖維、填料、著色劑及黏合劑之模製組成物，以模製或澆鑄出磚瓦的主體。將混合物放置於覆蓋有紙或紙襯金屬鉑之適當托盤上，接著以一整平棒或滾筒將該組成物成型至所欲厚度。可藉由整平棒或滾筒來提供諸如細長裂紋之裝飾性表面。隨後將裝有紙漿之托盤放置於烘箱中以乾燥或固化該組成物。乾燥之薄片係從托盤中移 出，且可處理其一面或兩面以提供平滑的表面、獲得所欲厚度及避免變形。接著將薄片裁切成具有所欲尺寸的板。

吸音磚瓦之製造較佳係使用重量非常輕的填料，因其可產生如膨脹劑(bulking agent)的作用而有助於製造密度較低且整體重量較輕的產品。重量較輕的最終板產品係所欲者，因其可減少運送的重量且易於處理及安裝。膨脹珍珠岩係較佳的填料材料，因其可提供膨脹性且重量輕。

膨脹珍珠岩具有由大量互連性開放胞室(cell)所構成之內部結構。此結構會使水藉由毛細管作用而被吸收進入珍珠岩顆粒的內部。已發現在吸音天花板磚瓦之分散液內的水，實質上係以兩種模式存在。自由水係定義為可由裝置而以機械方式移除的水，包含在或不在真空下透過管線及透過製程的壓平部分來排水。結合水係定義為藉由氫鍵或毛細管作用而包含在顆粒內部的水，尤其是膨脹珍珠岩顆粒內部的水，且結合水無法藉由例如抽吸或擠壓而被以機械方式移除。結合水可藉由加熱基底氈片來增加水的分壓，從而將水自基底氈片中趕出而除去。然而，加熱基底氈片及所有維持於孔隙中的水的花費相對而言是較昂貴的，尤其是考慮到高價位的石化燃料時。保水值(WRV)係定義為結合水重量佔樣品乾重的百分比。

已知可使用聚矽氧(silicone)化合物處理膨脹珍珠岩，以減少存在於基底氈片內之結合水量。美國專利第5,964,934號(該專利內容係併於本文中作為參考)描述一種吸音板，其使用已以聚矽氧化合物、矽氧烷、反應性矽烷單體及其他矽化合物處理之膨脹 珍珠岩，以減少結合水。然而，使用聚矽氧化合物來處理珍珠岩會有些許不利。聚矽氧聚合物較為昂貴，其價錢幾乎是傳統熱塑性聚合物價錢的四倍。使用聚矽氧聚合物亦伴隨著與處理及健康相關的危險。此外，以聚矽氧塗層處理珍珠岩也會對板的物理特性產生不利的影響。當使用矽化合物塗覆膨脹珍珠岩時，通常會損失大約20%的板強度。市售可得之經矽處理之珍珠岩(STP)係難以浸濕且難以分散於水中，使其難以摻合成漿料。

因此，有需要一種處理膨脹珍珠岩的方式，以降低存在於吸音板內結合水的量。該處理必須有效降低吸收進入珍珠岩顆粒孔隙的水，但應允許經處理之珍珠岩可摻入漿料中且容易浸濕。應降低處理之危險及成本，且不應對所得板之物理特性有負面的影響。

這些及其他目的可藉由本發明所提供之建材板來達成。特定而言，一種用於製造建材板之漿料的組成物，包含一或多種填料、一或多種黏合劑及水。該填料之至少一者係至少部分地覆蓋有一成膜熱塑性聚合物之膨脹珍珠岩。在部分實施態樣中，該成膜熱塑性聚合物包含親水性聚合物，例如丙烯酸系或乙烯基丙烯酸系聚合物。在其他實施態樣中，係使用疏水性或空間阻性(stericly hindered)聚合物，例如苯乙烯及苯乙烯丙烯酸系聚合物。部分實施態樣使用經煅燒或未經煅燒石膏作為黏合劑或填料。

一種製造建材板之方法，包含膨脹一珍珠岩並隨後以一成膜熱塑性聚合物塗層塗覆該膨脹珍珠岩。在以該成膜熱塑性聚合物塗層塗覆該膨脹珍珠岩之後，將其與水及黏合劑合併以形成一漿 料。使該漿料成型為一板並使其乾燥。

本發明之部分實施態樣係關於一建材板，其包含一與膨脹珍珠岩黏合的硫酸鈣二水合物晶體之固體基質。該膨脹珍珠岩包含一成膜熱塑性聚合物塗層。

為了諸多原因，使用成膜熱塑性聚合物乳液作為膨脹珍珠岩的塗層是有益的。珍珠岩中具有明顯降低的保水性，其直接轉變為降低預乾燥板產品所含的水量。由於較少量的水進入珍珠岩顆粒的內部，因此需要藉由加熱來除去的水量便較少。使用熱量來除去水分在燃料成本方面上是較昂貴的。開發降低蒸發水的量(即乾燥器需求量)之漿料組成物，可降低製造所得板所需的燃料量。可藉由降低窯內溫度或降低建材板於窯內的滯留時間(例如藉由增加通過乾燥器的生產線速度)以降低燃料量。於受窯所限制的製造生產線上，可實現生產線速度上的整體增加。

成膜熱塑性聚合物乳液與聚矽氧油相比亦是相對較低價者。大約是聚矽氧價錢的四分之一，可大幅節省原料費用。使用經成膜熱塑性聚合物塗覆之珍珠岩所製造之板，在其物理特性上具有比使用經聚矽氧油塗覆之珍珠岩所製造之類似板更優異的改善。

本發明之產品、方法及組成物係欲用於板或磚瓦，其通常稱為建材板、吸音板或天花板磚瓦等。在後續討論中，以一種本發明實施態樣，即建材板，說明本發明。儘管許多本發明之實施態樣均具有吸音特性，但此並非本發明的要件。建材板可用在牆上及其他位置，並非限於用在天花板上。除非另外說明，組成物係基 於乾成分的重量計算重量。

本發明之新穎建材瓷磚的主要成分係一或多種填料。在部分實施態樣中，使用膨脹珍珠岩作為填料，該膨脹珍珠岩係經成膜熱塑性聚合物塗層處理以降低結合水的含量。使用膨脹珍珠岩於吸音板之組成物中係眾所周知的。因為膨脹珍珠岩成本較低且密度較低，約3至10磅/立方英呎，故通常為較佳之成分。膨脹珍珠岩可提供降低整體產品密度之膨脹性。

珍珠岩係由任何具有在受熱時會膨脹之能力的玻璃岩石所構成，與黑曜岩類似，且尤其是包含流紋岩組成物之火山玻璃。珍珠岩通常包含65至75%矽土、10至20%礬土、2至5%水及少量蘇打、鉀鹼與石灰。當加熱至珍珠岩之軟化點時，珍珠岩內之水會轉為蒸氣並迅速地膨脹，使岩石膨脹為如同爆米花一般。珍珠岩的體積大約增加十倍並形成輕且蓬鬆的顆粒。

於傳統製造膨脹珍珠岩之方法中，首先將珍珠岩礦石研磨成細小尺寸。珍珠岩係藉由將細小經研磨之珍珠岩礦石引入加熱的空氣中而膨脹。典型地，珍珠岩膨脹裝置係將空氣加熱至約1750℉ (954℃)。珍珠岩被挾帶於加熱的空氣中，使珍珠岩變溫熱並使其膨脹。在膨脹之後，珍珠岩密度的改變可使其與熱空氣一起從膨脹機(expander)中流出。膨脹珍珠岩具有大量可容納許多結合水之裂縫、裂紋及空穴。結合水是一種無法透過真空或擠壓而將其從珍珠岩以機械方式移除的水。結合水係因為毛細管作用或氫鍵而被束縛在其位置上，且必須使用熱量來加以除去。加熱珍珠岩以除去結合水在燃料花費方面上較為昂貴。

為限制結合水，膨脹珍珠岩係至少部分地覆蓋有一成膜熱塑性聚合物塗層，其可阻礙水進入珍珠岩中之空穴、裂紋及裂縫。其開口並未以熱塑性成膜聚合物填充而物理性地攔阻水進入。相反地，熱塑性成膜聚合物之性質係經選擇，以使一薄塗層便足以抑制水進入珍珠岩顆粒之內部。空穴並未被水填滿，因其可藉由離子電荷而從分子等級上來防水。

許多不同之熱塑性成膜聚合物可用於塗層中。可使用親水性聚合物、疏水性聚合物或其混合物。表Ⅰ列出了可用於減少結合水之熱塑性成膜聚合物之範疇，涵蓋親水性聚合物至疏水性聚合物。疏水性聚合物之例子包含GENFLO 3317(可得自Omnova Solutions之苯乙烯丁二烯)，以及LUCIDENE 615(可得自Rohm and Haas之苯乙烯丙烯酸系)。親水性聚合物之例子包含ROVACE 9100(可得自Rohm and Haas之乙烯基丙烯酸系)。部分實施態樣使用另一種熱塑性成膜聚合物，其係利用空間阻性現象作為將水分子維持在外之手段。當空間阻性聚合物存在時，熱塑性成膜聚合物上之長支鏈會使水難以占據裂紋及空穴內的空間。許多熱塑性成膜聚合物具有約10℃至110℃的玻璃轉換溫度。亦可考慮以任何可用的熱塑性成膜聚合物之組合所做出的塗層。

表1中所列之熱塑性成膜聚合物係從最疏水性排至最親水性。其等級係使用Ramè-Hart型號100-00接觸角測角器來測定的。使用滴管將各熱塑性成膜聚合物之薄膜分散於載玻片上，隨後於烘箱內乾燥熱塑性成膜聚合物膜以獲得一膜。滴一滴水於各該熱塑性成膜聚合物樣品之膜上。水滴迅速地浸濕親水性聚合物膜而與聚合物的接觸達到最大並產生一較小的接觸角。水滴未迅速地浸濕疏水性聚合物膜而使其與聚合物的接觸有降至最低的傾向，並因此使水滴保持為一球狀而具有相應的高接觸角。

通常可得到具有約40至約55%固體之乳液形式的熱塑性成膜聚合物。當用水把液態熱塑性成膜聚合物乳液稀釋時，會形成一塗層溶液。一些經稀釋之塗層溶液包含約2重量%至約55重量%聚合物固體(將熱塑性成膜聚合物重量除以經稀釋溶液之總重)。經稀釋之塗層溶液的固體百分比係經選擇以提供噴塗應用系統可接受之液體量。較佳係藉由噴塗一經計量之稀釋塗層溶液至珍珠岩上而進行珍珠岩的塗覆。於部分實施態樣中，珍珠岩係注入實驗室水泥混合器中並於塗層塗覆於珍珠岩上之期間同時攪動。知曉未使用之塗層溶液的重量係可用於監控已被膨脹珍珠岩挾帶之塗層溶液的量。

視需要的成分可直接添加至板漿料中。常添加之成分係簡述如後。若想要特定特性時，亦可將板加以塗覆。建材板或其塗層之技藝人士將會知道其他成分及處理。塗層的其他成分及濃度係高度取決於打算以哪一種塗層塗覆而定。

較佳地，至少一額外的成分係纖維，例如纖維素纖維，其可提供生胚強度。纖維素纖維亦可產生如黏合劑的作用，亦可幫助保留微粒。已於此等組成物中評估過幾種纖維素纖維。已知可使用新聞紙或其他使用過紙張於吸音磚瓦調配物中，且已評估過錘磨(hammer-milled)及水漿新聞紙。基於價錢的考量，新聞紙係較佳的。亦可使用精煉之紙纖維及木纖維作為纖維素纖維的來源；然而，已發現使用較長的軟木纖維或牛皮紙纖維所製造之天花板磚瓦，較難以在安裝場所用刀子加以裁切。此外，牛皮紙纖維係較昂貴之纖維素纖維的來源。當使用時，纖維素纖維係以最高75%之量存在，以乾板的重量計。較佳地，纖維素纖維係以低於板的30重量%存在。更佳地，纖維素纖維的重量為約1%至約30%或為約12%至約28%。亦可使用諸如玻璃或塑膠纖維之其他纖維。礦棉係部分類型建材板中常用的纖維。

於本發明之板中，石膏係另一較佳之填料。石膏的一種來源為未加工的硫酸鈣二水合物，即石膏粉(landplaster)。可使用再生材料，包含先前已煅燒為半水合物及再水合之石膏。或者，於部分實施態樣中，石膏的來源可為煅燒石膏，其在板形成期間會再水合以形成二水合物晶體之互鎖性基質。煅燒石膏可與纖維素纖維材料共煅燒以形成纖維素纖維與硫酸鈣晶體互鎖之複合材料。石膏及纖維素纖維的另一種來源係廢棄的或扔棄的石膏牆板。由此製程所製得之板係詳述於美國專利第5,320,677號中，該專利內容係併入本文作為參考。廢料可經研磨並添加至漿料中，或者，其可為供共煅燒程序之進料(feed material)。添加石膏至吸音板 中有許多的益處，包含經改良之表面硬度及防燃性。

其他填料亦可用於本發明之組成物中。諸如黏土、雲母、矽灰石、矽土、珍珠岩及碳酸鈣之無機填料亦為適宜者。

板的另一成分為黏合劑。於部分實施態樣中，纖維素纖維可提供足夠的黏著力以產生如黏合劑的作用。然而，於部分實施態樣中，亦期望於組成物中包含一第二黏合劑(例如澱粉)。若需要，可與或不與澱粉一起使用其他諸如乳膠黏合劑之黏合劑。在部分實施態樣中，硫酸鈣半水合物會產生如黏合劑的作用，而形成一將板連接在一起之互鎖性二水合物晶體之基質。

澱粉係一非常有成本效益且較佳之黏合劑。於建材板中使用澱粉作為黏合劑係眾所周知的。澱粉凝膠可藉由後述方法而製得：將澱粉顆粒分散於水中並將澱粉漿料加熱直到澱粉被完全燒煮且使漿料變稠成為一黏性凝膠為止。部分纖維素纖維可在燒煮之前先加入澱粉漿料中。應謹慎地控制澱粉漿料之燒煮溫度以確保澱粉顆粒完全的膨脹。玉米澱粉的典型燒煮溫度為約180℉ (82℃)至約195℉ (90℃)。亦可使用澱粉作為黏合劑而無須預先燒煮該澱粉，因其在乾燥基底氈片製程期間會形成凝膠。

可使用乳膠黏合劑取代澱粉，或可在使用澱粉黏合劑以外，亦使用乳膠黏合劑。許多可用於部分實施態樣(例如吸音天花板磚瓦調配物)中的乳膠黏合劑係如美國專利第5,250,153號中所揭露，該專利內容係併入本文中作為參考。在以礦棉為基質之吸音磚瓦中使用乳膠黏合劑係眾所周知的。該些乳膠黏合劑可具有約10℃ (50℉)至約110℃ (230℉)之玻璃轉化溫度。乳膠黏合劑 之例子包含聚乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯/丙烯酸系乳液、偏二氯乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯/丙烯酸系共聚合物及羧化苯乙烯/丁二烯。

於部分實施態樣中，建材板係以水合石膏結合在一起。當煅燒石膏存在漿料中時，其會水合以形成硫酸鈣二水合物晶體之互鎖性基質。當基質形成的時候，部分膨脹珍珠岩會在二水合物晶體之間的空隙變成彼此互鎖而將兩物質結合在一起。亦可不使用澱粉、硫酸鈣半水合物或乳膠黏合劑而製造本實施態樣之天花板磚瓦，但較佳係使用前述之至少一者。於一較佳實施態樣中，組成物係包含澱粉及纖維素纖維兩者。部分建材板之實施態樣係使用硫酸鈣二水合物基質作為主要的黏合劑，且以澱粉、纖維、乳膠黏合劑或其組合之至少一者作為次要的黏合劑。

建材板之另一視需要的成分為黏土，其係用以增進防燃性。當暴露於火中時，黏土不會燃燒但會使用部分熱量以進行燒結。組成物視需要地可包含約4重量%至約25重量%之黏土。可使用許多不同種類的黏土，包含可得自Gleason, Texas之Ball黏土；可得自KT Clay of Sledge, Miss.之CTS-1及CTS-2；可得自Gleason, TX之Spinks黏土；以及可得自Hickory, KY之舊Hickory黏土。諸如斑脫土(Bentonite)及高嶺土(Kaolin)之其他市售黏土亦是可用於吸音磚瓦調配物中。此外，部分實施態樣之吸音組成物亦可含有此種調配物中已知的其他成分。亦可使用輕質聚集物、表面活性劑及凝聚劑，且該等成分係吸音磚瓦製備之技藝人士所熟知者。視需要使用凝聚劑以促進小纖維及顆粒的聚集，其使用量通常為約0.1%至約1.0%。一種可用的凝聚劑係BUFLOC 594 (Buckman Laboratories, Memphis, TN)。

在大部分的情況下，外部塗層係塗覆於建材板的表面以賦予產品某些特性。於本討論的議題中，「外部塗層」係一塗覆至板的乾燥表面之塗層且係用於和珍珠岩塗層相區隔。通常使用若干不同的外部塗層於單一板上以產生某些特性的組合。於部分實施態樣中，在板的一或多個表面上之外部塗層係為了顏色、舒適的外表及外觀而設計的。板的「正面」係定義為建材板欲與居住空間鄰接的那一面。在許多實施態樣中，塗覆於板背面(「背面」係定義為與板之「正面」相對的面)的外部塗層係與外觀較無直接關係，而較多係與聲音調節特性較有直接關係。理想地，建材板可產生聲音吸收的作用以將自其穿過且進入對面鄰接的居住空間的聲音降至最低，並將反射回板所安裝的房間或場所之聲音降至最低。若需要消音特性時，該些實施態樣較佳係包含一位於板背面上的塗層，其係經設計以避免聲音穿透該板。

取決於應用而定，亦可添加若干有用的成分至外部塗層中。顏料，例如為了潔白效果之二氧化鈦，係常見的成分，且以所製得之塗層重量計，較佳使用量係低於50重量%。黏土係以最高70重量%的量使用。分散劑之量為最高1%以幫助維持乾成分處於懸浮狀態。諸如纖維素增稠劑之增稠劑的使用量最高為塗層重量之10%。使用最高0.5%之消泡劑以於混合期間降低空氣的霧沫(entrainment)。這些成分皆會溶解或分散於水中。

飾面材料係黏附於建材板的主要表面上，其可於製造期間提供板的強度，尤其是提供生胚強度。可視需要地以飾面材料改質建 材板的表面特性。可藉由使用飾面來改善板的美學性，該飾面係易於裝飾加工。此類飾面的一個例子係紙。鄰接於居住空間之板的聲音特性可經由選擇飾面材料而改變。舉例言之，纖維玻璃係聲音可穿透的且會使聲音傳入建材板的芯及鄰接的居住空間，而紙則會反射聲音。

水量隨著外部塗層用途的不同會有很大的變化，但較佳地，塗層中約20重量%至約98重量%為水。更佳地，塗層中約30重量%至約95重量%為水。含有顏料或黏土之外部塗層較佳係包含約20%至約50%之水，而經設計以主要含有殺生物劑或其他液態成分之外部塗層較佳係包含約85%至約98%之水，以塗層重量計。可根據任何已知的製造建材板之方法來製造至少1/8英吋厚的板。建材板的部分實施態樣係藉由類似於製造石膏牆板之製程而製得，如美國專利第6,893,752號中所述，該專利內容係併入本文中作為參考。該製程係以混合填料、黏合劑及水的漿料開始進行。在添加乾成分之前，液體形式之成分通常係與經計量之水量混合。於乳膠黏合劑係以液態乳液的形式供應之情形時，係在添加乾成分之前先將其與水混合。

於混合之前先測量乾成分。視需要地，可在添加至水之前先攪拌這些成分乾攪拌。在添加這些乾成分至水以及任何混於水中的液體成分之後，混合該水性組成物直至獲得一均勻濃度之漿料為止。一旦形成後，從混合容器將漿料傳送出來以形成板。

若有使用澆鑄程序時，係將漿料傳送至具有所欲尺寸及形狀之鑄模中，水於該處被一或多種成分吸收或被蒸發。吸收作用包含 諸如毛細管作用之物理吸收作用、諸如水合作用之化學吸收作用或兩者。一旦足夠量之水被吸收或蒸發以使板結合在一起，該板係視需要地從鑄模中移出。在將板從鑄模中移出之後，進一步乾燥該板，較佳係於烘箱中將水分除去。

另一種眾所周知的製造建材板之方法係製氈法(felting process)，如美國專利第6,413,376號中所述，該專利內容係併入本文中作為參考。將漿料傾倒至前端箱中，以沿著成型檯的寬度散佈該漿料。該漿料係從前端箱沉積至製氈輸送帶上並於其上形成一濾餅(filter cake)。該濾餅係藉由自該漿料中分離出水而脫水，其中水係穿過輸送帶之多孔性成型表面。可透過製氈輸送帶而從濾餅移除差不多90%之未結合水。脫水作用較佳係藉由真空輔助來移除額外的水。在使用硫酸鈣半水合物作為黏合劑的情況下，較佳在半水合物冷卻且轉換成二水合物之前盡可能移除水。濾餅之形成及其脫水作用係如美國專利第5,320,677號中所述，該專利內容係併入本文中作為參考。

經脫水之濾餅係經濕壓以進一步降低水含量並壓實濾餅至所欲形狀、厚度和/或密度。當濾餅仍能被塑形時，較佳係將濾餅濕壓成具有所欲尺寸及厚度之板或背板。若欲賦予板特殊的表面結構或層壓式表面漆(laminated surface finish)時，較佳係於此步驟期間或此步驟之後進行表面改質。該濕壓步驟較佳係以逐漸加壓的方式進行，以維持產品的完整性。

在脫水作用已充分地完成可使產品保持其形狀之後，可裁切並裝飾(若有需要時)該板，並送入窯內以乾燥該板。在使用硫酸 鈣半水合物作為黏合劑的情況下，期望於約110℉至約125℉之固定溫度下乾燥該板。在使用未加工澱粉作為黏合劑的情況下，期望在可使產品之芯溫度達至少170℉ (77℃)，較佳使芯溫度達到約170℉ (77℃)及約200℉ (93℃)之間，的條件下乾燥該板。

若有需要時，可於板之正面上形成開口、針洞或凹處以吸收聲音。開口可藉由劃痕、使其產生裂紋、用針刺或以本領域中任何其他已知的方法於基底氈片中製造凹處而獲得。若板係經澆鑄時，模殼係便於塑形以於澆鑄物件內提供凹處。在烘箱乾燥之後，若有需要時，將板以前述之塗層塗覆，該塗層係適合於該板所意欲之特殊應用。

實施例1

經塗覆珍珠岩之樣品係使用來自Silbrico Corp., Hodgkins, IL之#3珍珠岩而製得。三種苯乙烯/丙烯酸系聚合物係得自Rohm & Haas, Philadelphia, PA，且如表II中所述。除非另外說明，重量皆以公克記錄。

經塗覆珍珠岩係藉由後述方法而製得：將1000.0公克之珍珠岩填入一小型水泥混合器。將一不通風噴塗器填入5%之活性熱塑性成膜聚合物並秤重該噴塗器。啟動混合器並將溶液噴塗至珍珠岩上。週期性地秤重該噴塗器，且持續地進行該噴塗作用直至使用適當量之熱塑性成膜聚合物為止。經塗覆樣品及各塗層之量係列於表III中。樣品係於一足以使該熱塑性成膜聚合物形成膜之溫度下乾燥。於此所示之樣品編號係用以辨別隨後測試中所真正使用之經塗覆珍珠岩。

實施例2

測試該經處理之經塗覆珍珠岩的保水值(WRV)，其係藉由下述方法來製造基底氈片的小樣品：1.將#40 Whatman 12.5公分濾紙及600毫升的玻璃燒杯預先秤重。

2.秤出15.0公克的珍珠岩樣品。

3.將珍珠岩加至300毫升的水中，以刮勺攪拌，使其靜置30秒(計時)。

4.邊攪動邊將漿料加至含有濾紙之布氏(Buchner)漏斗中。用水瓶沖洗燒杯。

5.施加20英吋汞柱的真空歷時60秒(計時)。

6.切斷真空供應，將濕襯墊移至一已知重量的燒杯中，並將該濕襯墊及燒杯秤重。

7.於105℃烘箱中乾燥至一固定的重量。

8.將經烘箱乾燥之襯墊及燒杯秤重。計算濕襯墊的含水量。

重複該程序三次並記錄各該經處理之珍珠岩樣品的平均值。所有測試結果係彙整於表IV中。除了一種經塗覆珍珠岩之外，其他所有經塗覆珍珠岩與控制組(未經塗覆)樣品相比，皆展現出經改良(即較低)之保水值。浸濕度值10代表所有經塗覆珍珠岩於測試期間皆可輕易地被水浸濕。

實施例3

在以下測試階段中，於實驗室中製造少量實驗室規模之吸音磚瓦(即Tappi板)以測定存在的結合水含量。Tappi板係使用上述各種經處理之珍珠岩並根據以下所列步驟而製得。

製造Tappi板之步驟：1.將水秤重並將其放置於混合桶中。

2.加入紙纖維、礦棉、珍珠岩、澱粉、碳酸鈣及乳膠黏合劑(若 適當時)。以最大設定值混合3.0分鐘。

3.加入凝聚劑並額外混合15秒。

4.將非織造稀洋紗(scrim)放置於Tappi箱內之細網上，並將水加入Tappi箱中至可蓋過稀洋紗的高度。

5.將漿料加入Tappi成型器中。打開底閥並使漿料排水。

6.施加20英吋汞柱的真空歷時5秒。

7.將已成型之氈片移至已秤重之托盤，並將已成型氈片秤重(濕重)。

8.將氈片放置於液壓壓平機中，並各以塑膠稀洋紗及穿孔之托盤夾住該氈片的兩邊。

9.壓平至指定的厚度。從壓平機取出，移除細網及托盤，並將氈片移至已秤重之托盤。將經壓平之氈片秤重(壓平重量)。

10.將經壓平之氈片放回Tappi成型器中，並額外施加20英吋汞柱的真空歷時5秒。

11.將已成型氈片移至已秤重之托盤，並將已成型氈片秤重(濕重)。

12.移至烘箱。將板於600℉下乾燥直至烘箱溫度達到600℉為止。隨後將板於350℉下乾燥3小時。將經乾燥之板秤重(乾重)。

板厚度的目標值為0.6，且板密度的目標值為12.5磅/立方英呎。板的組成物係列於表V中。

表V

所使用之澱粉係來自Corn Products International of Westchester, IL之玉米澱粉。水漿新聞紙係由USG Cloquet工廠所提供，碳酸鈣係得自Cutler Magner，且礦棉係得自USG Red Wing工廠。

對於前述實驗室基底氈片內之各該經塗覆珍珠岩的評估係如表VI所示。這些結果顯示了於此種吸音天花板產品中使用經熱塑性成膜聚合物塗覆之珍珠岩的益處。標題為「水移除%」的最後一欄清楚地證明可藉由使用此種熱塑性成膜聚合物塗層而將額外的水移除。

實施例4

對上述實施例3所製造之板進行MOR測試。該測試係於實驗室INSTRON材料測試機器上，使用100磅荷重單元(load cell)來實施。圖表記錄速度(chart speed)的設定為Bx(左)及By(右)，提供10公分/分鐘的圖表記錄速度。十字速度(crosshead speed)的設定為Dx(左)及Dy(右)，提供5公分/分鐘的十字速度。使用20磅全標度(full-scale)設定。樣品在測試之前係處於70℉/50%相對濕度的條件下24小時。

於實驗室INSTRON材料測試機器上實施兩英吋球測硬度(Ball hardness)。圖表記錄速度的設定為Bx(左)及By(右)，提供10 公分/分鐘的圖表記錄速度。十字速度的設定為Dx(左)及Dy(右)，使用10:1減緩器來提供0.5公分/分鐘的十字速度。使用這些工具，0.25英吋球凹陷對應於圖表上之5.0英吋。0.25英吋球凹陷係使用一以該球為中心環繞之0.250英吋環來測定的。於100公斤全標度設定下使用250公斤之荷重單元。樣品在測試之前係處於70℉/50%相對濕度的條件下24小時。這些測試的結果係列於表VII中。這些結果證明使用經熱塑性成膜聚合物塗覆之珍珠岩不會對所得板之物理特性產生不利的影響。

實施例5

表VIII所示之額外的聚合物種類係作為珍珠岩塗層而進行測試。根據實施例1來製造5%固體聚合物之溶液並將其塗覆至1000公克來自Silbrico的#3珍珠岩上。

以前述之熱塑性成膜聚合物根據實施例1的步驟來處理膨脹珍珠岩。WRV係根據實施例2的步驟而測定的，且如下所示：

根據實施例3之步驟，使用實施例12至23之經塗覆膨脹珍珠岩而製得Tappi板。水移除值係根據上述實施例3所說明之步驟而測定的，且係紀錄於表IX中。

實施例8

對板12至23進行如實施例4中所述之MOR硬度測試。其結果係如下表X所示。

如前所述，使用經熱塑性成膜聚合物塗覆之珍珠岩使Tipple水分降低，表示聚合物塗層可有效地防止水進入珍珠岩顆粒中。此外，使用熱塑性成膜聚合物塗層不會對所得之板的物理特性產生不利的影響。

雖然已呈現及描述本發明之吸音板及具有減量結合水之漿料的特定實施態樣，應瞭解熟習本技術領域者可對該等內容作出改變及修改，而不背離本發明較廣範圍，該較廣範圍係如所附申請專利範圍所界定。

Claims (18)

1. 一種用於製造建材板之漿料之組成物，包含：一或多種填料，其中該一或多種填料中之至少一者係一至少部分地覆蓋有一成膜熱塑性聚合物塗層之膨脹珍珠岩，其中該成膜熱塑性聚合物具有一約10℃至約110℃的玻璃轉化溫度；一或多種黏合劑，其中該黏合劑之至少一者係包含澱粉；以及水。
2. 如請求項1所述之組成物，其中該聚合物塗層係親水性聚合物或疏水性聚合物。
3. 如請求項2所述之組成物，其中該親水性聚合物包含以下群組中的至少一者：丙烯酸系聚合物、乙烯丙烯酸系聚合物及其混合物。
4. 如請求項2所述之組成物，其中該疏水性聚合物包含以下群組中的至少一者：苯乙烯聚合物、苯乙烯丙烯酸系聚合物及其混合物。
5. 如請求項1所述之組成物，其中該一或多種黏合劑進一步包含以下群組中的一者：纖維、乳膠(latex)黏合劑、硫酸鈣二水合物晶體及其組合。
6. 如請求項5所述之組成物，其中該乳膠黏合劑係選自以下群組：聚乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯/丙烯酸乳液、偏二氯乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯/丙烯酸系共聚合物、羧化苯乙烯/丁二烯及 其組合。
7. 如請求項5所述之組合物，其中所述纖維包含纖維素纖維。
8. 一種製造建材板之方法，包含：取得膨脹珍珠岩；以一成膜熱塑性聚合物塗覆該膨脹珍珠岩，其中該成膜熱塑性聚合物具有一約10℃至約110℃的玻璃轉化溫度；合併水、一或多種填料、一或多種黏合劑及該經塗覆膨脹珍珠岩以形成一漿料，其中該黏合劑之至少一者係包含澱粉；使該漿料成型為一板；以及使該漿料乾燥。
9. 如請求項8所述之方法，其中該塗覆步驟包含噴塗。
10. 如請求項8所述之方法，其進一步包含在一烘箱中乾燥該板。
11. 如請求項8所述之方法，其中該成型係包含將該漿料製氈、將該漿料脫水以形成一濾餅以及擠壓該濾餅。
12. 一種建材板，包含：一與膨脹珍珠岩黏合的硫酸鈣二水合物晶體之固體基質；該膨脹珍珠岩含有一塗層，該塗層包含一成膜熱塑性聚合物塗層，其中該成膜熱塑性聚合物具有一約10℃至約110℃的玻璃轉化溫度，該膨脹珍珠岩係以一包含澱粉之黏合劑黏合。
13. 如請求項12所述之建材板，其進一步包含一第二黏合劑，該第二黏合劑係下述群組之至少一者：石膏、纖維、乳膠黏合 劑及其組合。
14. 如請求項12所述之建材板，其中該硫酸鈣二水合物晶體係藉由硫酸鈣二水合物晶體之互鎖性基質與該膨脹珍珠岩黏合。
15. 如請求項13所述之建材板，其中該乳膠黏合劑係選自以下群組：聚乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯/丙烯酸系乳液、偏二氯乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯/丙烯酸系共聚合物、羧化苯乙烯/丁二烯、及其組合。
16. 如請求項12所述之建材板，其進一步包含一或多種外部塗層。
17. 如請求項12所述之建材板，其進一步包含一或多種飾面材料。
18. 如請求項12所述之建材板，其中該聚合物塗層為一親水性聚合物或一疏水性聚合物。