專利名稱：多孔非織造的紗幕在聲學(xué)面板中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于建筑行業(yè)的聲學(xué)面板。
背景技術(shù)：
聲學(xué)面板、貼磚或墻壁屬于建筑產(chǎn)品類別，它們?yōu)榻ㄖ?nèi)部賦予了建筑價(jià)值、聲學(xué)吸收度和衰減度、和/或?qū)嵱霉δ堋Ｒ话愣?，聲學(xué)面板是用在需要噪音控制的公共區(qū)域中，如辦公樓、百貨商店、醫(yī)院、酒店、聽眾席、機(jī)場(chǎng)、飯館、圖書館、教室、劇場(chǎng)、電影院、以及某些住宅樓。聲學(xué)面板必須表現(xiàn)出一定的聲音吸收等級(jí)，以便有效地控制建筑物中的噪音。聲音吸收典型地是通過其降噪系數(shù)(NRC)來衡量的。在ASTMC423中描述了一種詳細(xì)的測(cè)量 NRC的方法。NRC是由在O與I. 00之間的一個(gè)數(shù)字來表示的，這個(gè)數(shù)字表明了它將吸收的聲音的百分比。例如，具有O. 60的NRC值的聲學(xué)面板將吸收60%并偏轉(zhuǎn)40%的聲音。用于測(cè)試聲音吸收特性的另一種方法是估算的NRC (eNRC)，它是使用一個(gè)較小的樣品尺寸通過一個(gè)阻抗管如在ASTM C 384中詳述的方式來進(jìn)行測(cè)量。估算的NRC是通過獲得在250，500，1000和1600Hz的頻率下獲得的平均法向入射聲音吸收系數(shù)并將其乘以I. 6。在建筑行業(yè)中，在控制噪音方面非常有效的面板產(chǎn)品據(jù)說具有高的NRC。高NRC的面板成功地將開放空間內(nèi)的混響降低很大的數(shù)量。這樣，令人希望的是在被設(shè)計(jì)為具有大的房間和其他開放空間的建筑物中使用高NRC的面板。聲學(xué)面板的若干特征和相關(guān)的測(cè)試方法是由行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和建筑法規(guī)來管理的。對(duì)于聲學(xué)面板的一個(gè)關(guān)鍵要求是在潮濕的環(huán)境下保持基本剛性或無下垂。在ASTM C367中描述了用于確定面板產(chǎn)品在各種濕度暴露條件下的下垂的一種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。簡(jiǎn)單地說，將具有2英寸乘4英寸大小的天花板面板放在一個(gè)如本領(lǐng)域中已知的測(cè)試框架中。然后將它們暴露于具有104° F和95%相對(duì)濕度的氣候下持續(xù)12小時(shí)，隨后暴露在具有70° F和50%相對(duì)濕度的氣候下再持續(xù)12小時(shí)。重復(fù)三次這樣的循環(huán)。在三次循環(huán)結(jié)束時(shí)，將由水汽誘發(fā)的總的下垂度記錄為，面板的中心與由測(cè)試框架保持固定的邊緣相比向下垂下的距離(以英寸計(jì))。所記錄的距離表示該聲學(xué)面板的下垂性能。當(dāng)前，大多數(shù)的聲學(xué)面板或貼磚是由水性漿料制成的，該漿料包括纖維、填充物和粘結(jié)劑。這些面板的制造主要是基于一種水法制墊法。在一種水法制墊工藝中，這種基礎(chǔ)墊片是以一種類似造紙的方式形成的。例如在美國(guó)專利號(hào)5，911，818中描述了這種工藝。簡(jiǎn)單地說，將包括礦棉的水性稀分散體和輕質(zhì)骨料的一種水性衆(zhòng)料遞送到一臺(tái)Fourdrinier式的墊成型機(jī)的一個(gè)移動(dòng)的多孔絲網(wǎng)上。通過重力從漿料中排出水，并且隨后任選地進(jìn)一步借助真空抽吸和擠壓來脫水。這種脫水的濕基礎(chǔ)墊片是在一個(gè)加熱對(duì)流烘箱或窯中進(jìn)行干燥的，以便去除殘余的水分。干燥后的基礎(chǔ)墊片進(jìn)一步經(jīng)受最終處理操作以便形成具有最終用戶可接受的尺寸、外觀和聲學(xué)特性的面板。這些最終處理操作典型地包括表面研磨、鋸切、穿孔/節(jié)理、輥/噴射涂覆、以及邊緣切割。由于其速度和效率，水法制墊方法是當(dāng)前首選的制造工藝。典型的聲學(xué)面板基礎(chǔ)墊的組成包括無機(jī)纖維、纖維素纖維、填充劑和粘結(jié)劑。如在本行業(yè)中為人熟知的，無機(jī)纖維是礦棉(它可與礦洛棉、巖棉和石棉互換)或玻璃纖維。這些無機(jī)纖維是硬的并且用于為基礎(chǔ)墊提供本體和孔隙。另一方面，纖維素纖維如紙質(zhì)纖維用作結(jié)構(gòu)元素并且?guī)椭鸀榛A(chǔ)墊提供干燥強(qiáng)度和潮濕強(qiáng)度兩者。據(jù)相信，這種強(qiáng)度是由于在親水的纖維素纖維和基礎(chǔ)墊的各種成分之間形成無數(shù)氫鍵而造成的。一種典型的基礎(chǔ)墊粘結(jié)劑是淀粉。正常情況下，用在基礎(chǔ)墊中的淀粉是未改性的、未烹煮的淀粉顆粒，它們?cè)谒芯鶆虻胤稚⒁孕纬梢环N漿料。一旦加熱，淀粉顆粒變?yōu)椤芭胫筮^的”并且將其他的基礎(chǔ)墊成分粘結(jié)。淀粉典型地是撓曲強(qiáng)度所要求的，撓曲強(qiáng)度是作為斷裂模量(MOR)來測(cè)量的。典型地，還需要淀粉來為面板賦予硬度和剛性。在某些面板配方中，高濃度的無機(jī)纖維是令人希望的。在這類配方中，膠乳粘結(jié)劑用作主要的粘結(jié)試劑。無機(jī)基礎(chǔ)墊的填充劑可以包括輕的和重的無機(jī)材料。重的填充劑的 一些例子是碳酸鈣、粘土和石膏。輕質(zhì)的填料的一個(gè)例子是膨脹珍珠巖。填充劑的主要功能是提供撓曲強(qiáng)度和硬度，但是取決于所選的填充劑材料，其他功能也是可能的。如在本披露中使用的，應(yīng)理解，除了簡(jiǎn)單地提供質(zhì)量、強(qiáng)度、硬度或體積之外，填充劑確實(shí)為一個(gè)產(chǎn)品賦予了更多的特性。因?yàn)樵诘湫偷穆晫W(xué)面板的基礎(chǔ)墊中使用的親水材料的量(例如像纖維素纖維或淀粉)，最終處理的面板容易受環(huán)境中濕度變化的影響。當(dāng)環(huán)境中濕度等級(jí)增高時(shí)，面板中的親水成分從周圍空氣中吸收水分。所吸收的水分子使在纖維素纖維、淀粉、礦棉、填充劑與墊中其他材料之間存在的氫鍵松動(dòng)并斷開。所產(chǎn)生的較低的氫鍵數(shù)量造成降低的內(nèi)部強(qiáng)度。因此，面板將在其自重下開始下垂。一個(gè)面板可能在其使用壽命中經(jīng)歷許多個(gè)高低濕度的循環(huán)，并且每個(gè)循環(huán)將引入額外的下垂。增大的溫度加速了這種下垂過程。累積的下垂最終導(dǎo)致了令人反感的視覺外觀，這降低了一個(gè)房間的美學(xué)吸引力。其結(jié)果是，消費(fèi)者們必須定期更換下垂的面板。因此，可以抵抗環(huán)境中的濕度變化并且即使在高濕度環(huán)境中也不會(huì)展現(xiàn)出可見的下垂的聲學(xué)面板將是令人希望的。當(dāng)前，在建筑產(chǎn)品市場(chǎng)上，具有層疊的非織造紗幕(在本領(lǐng)域中也被稱為貼面、貼面物、面紗和薄紗)的聲學(xué)面板在正常情況下包括由纖維玻璃或礦棉制造的基礎(chǔ)墊。層疊的纖維玻璃面板的一個(gè)例子是Halcyon 品牌的面板，它由美國(guó)伊利諾斯洲芝加哥的USG室內(nèi)公司(USG)制造。層疊的礦棉面板的一個(gè)例子是Mars 品牌的面板，也是由USG制造。這兩種類型的聲學(xué)面板的基礎(chǔ)墊都是通過將纖維玻璃或礦棉(在某些情況下)與一種熱固性粘結(jié)劑或膠乳進(jìn)行粘結(jié)而形成的。這種基礎(chǔ)墊按重量計(jì)大于80%是纖維玻璃或礦棉，并且這些無機(jī)纖維是對(duì)濕度相對(duì)不敏感的。也就是說，這類纖維是不親水的，這樣它們不從空氣中吸收可感知量的水或濕氣。此外，熱固粘結(jié)劑如尿素-甲醛或苯酚-甲醛、以及膠乳粘結(jié)劑如丙烯酸苯乙烯是典型地作為這些基礎(chǔ)墊中的組分使用的，并且此類組分是抗?jié)駳獾?。上述纖維和粘結(jié)劑，當(dāng)在基礎(chǔ)墊中一起使用時(shí)，在抗下垂性方面賦予了出色的性能特征。當(dāng)制造纖維玻璃或礦棉面板時(shí)，紗幕在正常情況下被附連到面板上，以增強(qiáng)其對(duì)客戶的美學(xué)吸引力。許多令人希望的聲學(xué)面板具有平滑的表面，該表面具有高的光反射值(LRV)0如本領(lǐng)域中所知的，光反射值簡(jiǎn)單地是由所測(cè)試的表面反射的光的百分比。例如，反射了照射在其上的85%光的聲學(xué)面板具有85的LRV。典型地，令人希望的聲學(xué)面板具有約85或更高的LRV。在將這些紗幕層疊置到面板上之后，這些紗幕典型地具有噴涂到其上的裝飾涂層，以提高亮度或總的光反射性。這種涂層可以是水性的或非水性的。為了使所要求的涂層的量值降低到一個(gè)特定LRV，在生產(chǎn)聲學(xué)面板中使用的紗幕具有相對(duì)高的比氣流阻力并包含一個(gè)實(shí)質(zhì)性量值的顏料。使用涂層提高了光反射度和美學(xué)吸引力，但是有時(shí)由這些層疊的面板導(dǎo)致了聲學(xué)吸收度的顯著損失。這是因?yàn)?，除其他原因之外，這些涂層可以阻塞面板中的孔、并且以其他方式起作用以反射聲音而不是允許聲音進(jìn)入到面板中(在這里聲音可以被分散掉)。若能夠降低聲學(xué)吸收度的損失程度，這將是令人希望的。帶有紗幕的聲學(xué)面板的另一種令人希望的特征是，這種紗幕不應(yīng)當(dāng)剝落或以其他方式從面板的基礎(chǔ)墊上層離。為了測(cè)量紗幕附連到基片上的好壞，根據(jù)ASTM D 903來確定 剝離強(qiáng)度。在本披露中，剝離強(qiáng)度是用修改的ASTM D 903工序來測(cè)試的。主要的修改是將紗幕在45°角而不是180°角從基片分離，并且樣品尺寸是4英寸乘6英寸而不是I英寸乘12英寸。在修改的版本中，該樣品是在6英寸的方向上剝離的。令人希望的紗幕應(yīng)具備的另一個(gè)重要的特性是足夠的拉伸強(qiáng)度。非織造的紗幕的拉伸強(qiáng)度是根據(jù)ASTM D 828在包括所測(cè)量的紗幕的2英寸條帶的多個(gè)樣品上測(cè)量的。然而紗幕最重要的屬性是其氣流阻力。氣流阻力是多孔性的一種度量。紗幕多孔性對(duì)在基礎(chǔ)墊中獲得聲音吸收度而言是必不可少的。這是因?yàn)?，一種多孔紗幕允許聲音穿過它而不是將聲音反射回到房間(在該房間中的天花板面板安裝有紗幕)中。在本披露中，不同紗幕的比氣流阻力是使用ASTM C 522的一個(gè)變體“用于聲學(xué)材料的氣流阻力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法”來測(cè)定的。如在圖I中示出，對(duì)用于固定紗幕的測(cè)試固定夾具進(jìn)行了少量修改。如在圖I中所示，將被測(cè)試的紗幕夾持在該測(cè)試固定夾具的兩個(gè)閉泡孔的泡沫或固體橡膠墊片之間。這些墊片提供了用于夾持和限制紗幕的機(jī)構(gòu)、并且防止在紗幕周圍和測(cè)試固定夾具之內(nèi)的空氣泄漏。一旦將該紗幕在這些墊片之間夾持在位，就使空氣以一個(gè)已知的流速通過紗幕，該流速通過標(biāo)準(zhǔn)空氣流量計(jì)來測(cè)定。使用了在50mm/s以下的空氣流速，這樣使得避免了渦流空氣流動(dòng)，如在ASTM C 522中指定的。然后在給定的流速下記錄紗幕后面的空氣與大氣壓的壓力差(即背壓)。使用壓差(P)、空氣流速(U)、暴露于空氣流動(dòng)的紗幕的截面積(S)來計(jì)算紗幕的比空氣阻力(r)，所根據(jù)的是在ASTM C 522中概述的公式，即 r=SP/U。

發(fā)明內(nèi)容
由于親水組分如纖維素纖維和淀粉的存在，許多聲學(xué)面板展現(xiàn)出了在潮濕環(huán)境中較差的抗下垂性。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案中，使用具有較低氣流阻力和較高孔隙度的紗幕來制造層疊的聲學(xué)面板，以改進(jìn)面板的潮濕下垂性能并降低由粘合劑和涂覆的紗幕造成的、在聲音吸收上的損失。本發(fā)明的實(shí)施方案的基本前提是，當(dāng)一個(gè)面板以其邊緣懸掛在一個(gè)格柵上時(shí)，該面板在其下表面受到張力作用。通過將一個(gè)剛性紗幕或面紗或貼面附連到這個(gè)下表面上，該面板將能夠承受張力并抵抗向下的下垂。然而，紗幕是否能夠有助于下垂性能的一個(gè)決定性因素是在紗幕與基礎(chǔ)墊之間的粘結(jié)作用。粘結(jié)較差的紗幕不能限制在紗幕與它所附連的基礎(chǔ)墊之間的相對(duì)移動(dòng)。在水平方向上即使輕微的相對(duì)移動(dòng)也可能允許面板在豎直方向上有顯著的移動(dòng)，即下垂。因此，關(guān)鍵是牢固地將紗幕粘結(jié)到基礎(chǔ)墊上并且限制在紗幕與基礎(chǔ)墊之間的相對(duì)移動(dòng)，從而使得紗幕成為該層疊面板的一個(gè)整體部分。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案，首先將紗幕通過一個(gè)分立的粘合劑層附連到基礎(chǔ)墊上。這種粘合劑必須是處于一種分立的形式，因?yàn)檫B續(xù)的薄膜將會(huì)阻塞基礎(chǔ)墊中的穿孔并封閉允許進(jìn)行聲音吸收的空氣通道。然而，分立的粘合劑層不足以完全限制在紗幕與基礎(chǔ)墊之間在水平方向上的相對(duì)移動(dòng)。此外，許多膠和粘合劑是粘彈性的，從而使得這種粘結(jié)是可伸展的。出于這些原因，膠和粘合劑的選擇是一個(gè)重要的考慮因素。在將紗幕附連之后，然而對(duì)面板進(jìn)行最終處理，其中將一種涂層或涂料噴涂在其表面上。紗幕的多孔性對(duì)于將紗幕粘結(jié)到基礎(chǔ)墊上而言起到了關(guān)鍵作用。多孔紗幕具有較低的比氣流阻力，這允許涂層滲透或鉆過紗幕并達(dá)到基礎(chǔ)墊上。一旦干燥，這些涂層在基礎(chǔ)墊與紗幕之間提供了額外的粘結(jié)作用。由于涂層包含大量的無機(jī)顏料，所以由涂層提供的這種粘結(jié)作用是相對(duì)剛性的。因此，這種粘結(jié)作用可以限制在紗幕與基礎(chǔ)墊之間的相對(duì) 移動(dòng)，從而使得紗幕成為一個(gè)層壓天花板面板的一個(gè)整體部分。另一方面，致密的紗幕將大多數(shù)涂層或涂料保持在其表面上。在表面上的涂層不能對(duì)基礎(chǔ)墊與紗幕之間的粘結(jié)做出貢獻(xiàn)。具有致密紗幕的層壓面板僅僅依賴粘合劑來提供粘結(jié)作用。這樣的面板將具有與不含紗幕的基礎(chǔ)墊類似的下垂性能。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案，一種多孔的纖維玻璃紗幕在層疊和涂覆之后帶來了在紗幕剝離強(qiáng)度上40%到400%的增大。所獲得的層疊的聲學(xué)面板在潮濕的腔室中在75° F/50%相對(duì)濕度(RH)與104° F/95%RH之間交替的三個(gè)循環(huán)之后，將具有小于O. 3英寸的由濕氣誘發(fā)的總下垂(對(duì)于具有2英尺寬度和4英尺長(zhǎng)度的面板)。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案，使用具有低的比氣流阻力和高的孔隙度的紗幕降低了由膠/粘合劑和涂層/涂料導(dǎo)致的在聲學(xué)吸收度上的損失。層疊的聲學(xué)面板具有至少O. 45的eNRC和至少O. 5的NRC。


本發(fā)明的實(shí)施方案的特征和優(yōu)點(diǎn)將通過參考附圖并與本發(fā)明的詳細(xì)說明相結(jié)合地閱讀而變得清晰。附圖中的尺度是用于舉例的目的，并且不應(yīng)被解釋為是限制該實(shí)施方案的實(shí)際尺度。圖I是在此描述的紗幕的比氣流阻力測(cè)試配置的一個(gè)示意圖；圖2展示了一個(gè)層疊的聲學(xué)面板的組件，它包括一個(gè)基礎(chǔ)墊或基底100、一個(gè)分立的粘合劑層110、一個(gè)多孔紗幕或面紗或貼面或貼面物120、以及一個(gè)表面涂層或涂料130 ；圖3展示了一塊最終處理后的聲學(xué)天花板貼磚的截面圖，其中示出了基礎(chǔ)墊中的多個(gè)穿孔140。
具體實(shí)施例方式在此說明的方法和產(chǎn)品都旨在應(yīng)用于用作建筑材料的聲學(xué)面板。更確切地講，這些面板可以用作聲學(xué)天花板或墻壁面板或貼磚。本發(fā)明的詳細(xì)說明是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，并且它不應(yīng)當(dāng)被解釋為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案，基礎(chǔ)墊或基底是由一種液體漿料組成的，該漿料包含采用本領(lǐng)域中已知的方法的一種纖維、填充物和粘結(jié)劑的混合物。這些纖維包括礦棉和纖維素纖維；這些填充劑包括膨脹珍珠巖、碳酸鈣、或粘土 ；這些粘結(jié)劑包括淀粉顆粒。如在本領(lǐng)域中所知，將包含上述組分一種均勻的漿料用液壓泵從一個(gè)桶轉(zhuǎn)移到一個(gè)流漿盒中，將該流漿盒放置在一個(gè)升高的位置上，這樣使得一個(gè)穩(wěn)定而恒定的漿料流動(dòng)被供應(yīng)給一個(gè)形成墊的機(jī)器。然后將漿料沉積到一個(gè)移動(dòng)的多孔絲網(wǎng)上以形成濕的基礎(chǔ)墊。通過重力將水從絲網(wǎng)中排出。另外的水通過在該承載濕基礎(chǔ)墊的絲網(wǎng)下方施加一個(gè)低力的真空(在約I到約5英寸Hg的速率下抽真空)而被去除。可以通過在兩個(gè)輥之間擠壓該基礎(chǔ)墊而將該墊進(jìn)一步脫水。更多的水可以任選地通過在該承載濕基礎(chǔ)墊的絲網(wǎng)下方施加一個(gè)較高的真空(在約8到約5英寸Hg的速率下抽真空)而被去除。在該濕基礎(chǔ)墊中剩余的水在一個(gè)烘箱或窯中進(jìn)行蒸發(fā)。
此后，將所形成的基礎(chǔ)墊切割成不同的尺寸。這些基礎(chǔ)墊的表面被研磨得相對(duì)光 滑，然后任選地向該表面上施加一個(gè)底物涂層。該底物涂層的目的是提供一個(gè)良好的基礎(chǔ)(膠可以更容易地粘附到該基礎(chǔ)上，并且增加墊的光反射度。后續(xù)地將這些基礎(chǔ)墊穿孔并節(jié)理以獲得所希望的聲學(xué)吸收度。穿孔操作以受控的深度、尺寸和密度(單位面積的穿孔數(shù)量)在基礎(chǔ)墊的表面上提供了多個(gè)孔。如本領(lǐng)域中所知，穿孔操作是通過將裝備有預(yù)定數(shù)量的針的一塊板按壓到基礎(chǔ)墊上來進(jìn)行的。節(jié)理作用將獨(dú)特形狀的壓痕施加到基礎(chǔ)墊的表面上。節(jié)理操作是以一個(gè)輥裝置進(jìn)行的，該裝置具有一個(gè)圓周，圓周上放置有補(bǔ)充性的特征或圖案。打孔和節(jié)理都開放了該平面的表面和基礎(chǔ)墊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由此允許空氣和聲波移動(dòng)進(jìn)入和移出該基礎(chǔ)墊結(jié)構(gòu)。該方法中的下一步是將粘合劑沉積到基礎(chǔ)墊上。粘合劑可以噴涂或用一個(gè)凹版印刷輥涂覆到基礎(chǔ)墊上。基礎(chǔ)墊上的粘合劑必須是處于一種分立的或穿孔的形式，例如處于液滴的形式，使得氈片在其上不具有一個(gè)連續(xù)的、未穿孔的粘合劑薄膜片材。如上所討論的，基礎(chǔ)墊上連續(xù)的粘合劑薄膜是人們不希望的。粘合劑的量必須是優(yōu)化的，以減少其對(duì)聲學(xué)吸收度的影響同時(shí)提供對(duì)基礎(chǔ)墊的足夠的粘合作用。即使在以分立方式沉積的最優(yōu)粘合劑量下，也預(yù)期有O. 02到O. 07的eNRC或NRC損失。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，施加到基礎(chǔ)墊的粘合劑總量(包含水或溶劑)是處于約O. 5到約8克/平方英尺的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選是在約I到約4克/平方英尺的范圍內(nèi)?？商娲?，可以將粘合劑施加到一個(gè)非織造的紗幕上，如纖維玻璃紗幕，而不是在層疊之前施加到基礎(chǔ)墊上。所使用的粘合劑的量及其沉積在紗幕上的方式是與對(duì)基礎(chǔ)墊所述的方法類似的。在施加粘合劑之后，將該非織物的、多孔的纖維玻璃紗幕層疊置到該基礎(chǔ)墊上。層疊的目的是改進(jìn)在潮濕環(huán)境下的下垂性能并降低由致密紗幕造成的NRC和eNRC損失。如上所提及的，紗幕的比氣流阻力對(duì)層疊的聲學(xué)面板的特性具有顯著的影響。一般而言，氣流阻力取決于基重、纖維粗糙度、以及施加在紗幕中的粘結(jié)劑和填充劑的量。當(dāng)紗幕由精細(xì)的玻璃纖維組成并包含相對(duì)大量的粘結(jié)劑時(shí)，紗幕變得致密并具有較高的比氣流阻力；當(dāng)紗幕由粗糙的玻璃纖維組成并包含相對(duì)少量的粘結(jié)劑時(shí)，紗幕變得多孔并具有較低的比氣流阻力。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，要求具有高孔隙度的紗幕來使層疊的聲學(xué)面板具有高剝離強(qiáng)度、高抗下垂性和低的聲學(xué)吸收度損失。雖然這似乎違反直覺，但是紗幕本身并不顯著影響聲學(xué)吸收度。事實(shí)上，將任何平坦的紗幕附連到基礎(chǔ)墊上將會(huì)略微增大eNRC。然而，施加膠和涂層將會(huì)大幅度降低聲學(xué)吸收度，雖然不同紗幕的降低程度是不同的。用相對(duì)多孔的紗幕(比氣流阻力在約10與約25雷耳[Pa. s/m]之間)，由于膠和涂層造成的在eNRC和NRC上的平均損失是約O. 03到O. 06。另一方面，用相對(duì)致密的紗幕(比氣流阻力在約25與約100雷耳之間)，由于膠和涂層造成的在eNRC和NRC上的平均損失是約O. 05到O. 10。為了使聲學(xué)吸收度的損失最小，具有小于約25雷耳的比氣流阻力的紗幕是所希望的。向多孔紗幕上施加涂層或涂料可以顯著地改進(jìn)紗幕的剝離強(qiáng)度。剝離強(qiáng)度上的增大是在從約40%到約400%的范圍內(nèi)。然而，這種增加取決于紗幕的孔隙度。當(dāng)紗幕的比氣流阻力是高于35雷耳時(shí)，在剝離強(qiáng)度上只有很少或根本沒有改進(jìn)。通過用透過的光檢查剝離的紗幕的照片揭示出，致密的紗幕將大量涂層保持在紗幕表面上。另一方面，用粗糙纖維 制成的多孔的紗幕在其表面上保持了低得多的涂層量。一個(gè)實(shí)質(zhì)性量值的涂層沉積到或鉆入該基礎(chǔ)墊中。一旦將涂層傳遞到基礎(chǔ)墊中，該涂層就作為一種密封劑起作用來將紗幕粘結(jié)到基礎(chǔ)墊上，從而改進(jìn)了紗幕的玻璃強(qiáng)度。對(duì)于用精細(xì)纖維制成的致密的紗幕，這些涂層不能如此大幅度地穿透紗幕表面，使得它們不能對(duì)剝離強(qiáng)度上的改進(jìn)做出貢獻(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，將具有小于30雷耳的比氣流阻力的紗幕層疊置到基礎(chǔ)墊上，以便通過涂層在剝離強(qiáng)度上產(chǎn)生顯著的改進(jìn)。通過將一個(gè)由如纖維玻璃材料制成的剛性紗幕層疊置到基礎(chǔ)墊上來改進(jìn)抗下垂性的基本原理是面板的面在下垂過程中受到張力，并且剛性的紗幕將能夠承受該張力并限制下垂。然而，如通過用本發(fā)明的某些實(shí)施方案的試驗(yàn)出人意料地揭示的，紗幕實(shí)際粘結(jié)到基礎(chǔ)墊上的好壞對(duì)層疊的聲學(xué)面板的潮濕下垂性能有直接影響。令人意外的是，在剝離強(qiáng)度和層疊面板的潮濕下垂之間實(shí)際上有一種反線性關(guān)系，直到由于紗幕的不可透過性導(dǎo)致涂層不再對(duì)剝離強(qiáng)度做出貢獻(xiàn)。如果沒有涂層或由于低孔隙度造成涂層大部分是在紗幕的表面上，在紗幕與基礎(chǔ)墊之間的粘結(jié)作用則必須僅僅依賴于粘合劑。但是可以施加的粘合劑的量是受限的，以便防止基礎(chǔ)墊中的穿孔的堵塞。此外，大多數(shù)粘合劑是粘彈性的，從而使得該粘結(jié)是可伸展的。因此，單獨(dú)的膠將不能夠限制在下垂過程中紗幕與基礎(chǔ)墊之間的相對(duì)移動(dòng)。在紗幕與基礎(chǔ)墊之間即便輕微的相對(duì)移動(dòng)也將造成從面板的面的顯著的豎直移動(dòng)，也就是下垂。當(dāng)涂層滲透過一種多孔紗幕時(shí)，在紗幕與基礎(chǔ)墊之間形成了另外的粘結(jié)作用。與膠相比，涂層或涂料包含了大量的顏料。通過涂層/涂料提供的粘結(jié)作用是剛性的。因此，這種粘結(jié)作用可以限制在紗幕與基礎(chǔ)氈之間的相對(duì)移動(dòng)，從而使得紗幕成為一個(gè)層壓天花板面板的一個(gè)整體部分。緊密粘結(jié)的紗幕可以改進(jìn)層疊面板的潮濕下垂性能。由于低的潮濕下垂量是高度地令人希望的，所以使用多孔的紗幕將會(huì)為層疊的聲學(xué)面板增加一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。為了在潮濕腔室中在75° F/50%RH和104° /95%RH之間交替三個(gè)循環(huán)之后具有小于O. 3英寸(對(duì)于具有2英尺寬度和4英尺長(zhǎng)度的面板)的總下垂移動(dòng)，紗幕必須具有小于30雷耳的比氣流阻力以及在任一方向上至少10磅力每?jī)捎⒊邔挾鹊睦鞆?qiáng)度。
在此提出權(quán)利要求的、具有低氣流阻力和高多孔性的紗幕的新穎用途將會(huì)降低由粘合劑和涂層造成的聲學(xué)吸收度的損失。層疊的聲學(xué)面板將具有至少約O. 45的eNRC和至少約O. 5的NRC。SM實(shí)例I研磨一種基礎(chǔ)墊，它包括礦棉、新聞紙纖維、膨脹珍珠巖、淀粉、以及粘土，以便具有相對(duì)平滑的表面，并將其用底物涂覆。然后如上所述地將基礎(chǔ)墊穿孔，這些穿孔具有約O. 4英寸的深度。穿孔的基礎(chǔ)墊具有O. 58的eNRC。將通過St. Paul, MN的HB Fuller生產(chǎn)的一種可商購(gòu)的膠XR-3025以4. 5克/平方英尺噴涂到所述基礎(chǔ)墊上。然后將一個(gè)纖維玻璃紗幕層疊置到基礎(chǔ)墊上。這種紗幕是從OwensCorning, Toledo, OH購(gòu)買的。這種紗幕具有41. 4雷耳的比氣流阻力、127. 7g/m2的基重、O. 020英寸(O. 5mm)的厚度、在機(jī)器方向上45. 7磅力/2英寸(200N/50mm)的拉伸強(qiáng)度、在 橫過機(jī)器的方向上42. I磅力/2英寸(184N/50mm)的拉伸強(qiáng)度。在層疊之后，用涂層噴涂該表面。基于總固體含量，該涂層包含約80%的顏料和20%的膠乳。它具有約50%的固體含量。以大約24克/平方英尺來施加該涂層。在施加涂層之后，測(cè)得的剝離強(qiáng)度是325克每4英寸寬度。所產(chǎn)生的層疊的面板具有O. 49的eNRC和O. 729英寸的潮濕下垂。不含紗幕的面板具有O. 719英寸的潮濕下垂。eNRC的損失是約O. 09。這個(gè)實(shí)例展示出，用相對(duì)致密的紗幕，在潮濕下垂上沒有改進(jìn)，紗幕剝離強(qiáng)度是較低的。eNRC顯著降低。實(shí)例2研磨一種基礎(chǔ)墊，它包括礦棉、新聞紙纖維、膨脹珍珠巖、淀粉、以及粘土，以便具有相對(duì)平滑的表面并將其用底物涂覆。然后如上所述地將基礎(chǔ)墊穿孔，這些穿孔具有約O. 4英寸的深度。穿孔的基礎(chǔ)墊具有O. 46的eNRC。將上述可商購(gòu)的膠XR-3025以4. 8克/平方英尺噴涂到所述基礎(chǔ)墊上。然后將一個(gè)纖維玻璃紗幕層疊置到基礎(chǔ)墊上。紗幕(在產(chǎn)品名Ultra Mat 下出售)是從Ennis, TX的GAF-Elk公司獲得的。這種紗幕具有15. 3雷耳的比氣流阻力、76. 7g/m2的基重、O. 023英寸(O. 58mm)的厚度、在機(jī)器方向上29. 8磅力/2英寸(130N/50mm)的拉伸強(qiáng)度、在橫過機(jī)器的方向上26. 7磅力/2英寸(117N/50mm)的拉伸強(qiáng)度。在層疊之后，用涂層噴涂該表面。基于總固體含量，該涂層包含約80%的顏料和20%的膠乳。它具有約50%的固體含量。以大約24克/平方英尺來施加該涂層。在涂覆前，所測(cè)得的剝離強(qiáng)度是444克/4英寸寬度。在涂覆后，剝離強(qiáng)度是1598克/4英寸寬度。所產(chǎn)生的層疊的面板具有O. 076英寸的潮濕下垂、O. 40的eNRC和O. 48的NRC。不含紗幕的面板具有O. 372英寸的潮濕下垂。這個(gè)實(shí)例展示出，用相對(duì)多孔的紗幕，在施加涂層后剝離強(qiáng)度增大了 3. 6倍，潮濕下垂大幅度降低，并且eNRC的損失被降低到O. 06。實(shí)例3研磨一種基礎(chǔ)墊，它包括礦棉、新聞紙纖維、膨脹珍珠巖、淀粉、以及粘土，以便具有相對(duì)平滑的表面并將其用底物涂覆。然后如上所述地將基礎(chǔ)墊穿孔，這些穿孔具有約O. 4英寸的深度。穿孔的基礎(chǔ)墊具有O. 46的eNRC。將膠XR-3025以4. 8克/平方英尺噴涂到所述基礎(chǔ)墊上。然后將一個(gè)纖維玻璃紗幕層疊置到基礎(chǔ)墊上。這種紗幕是從Johns Manville Corp. , Denver, Co.獲得的(在產(chǎn)品名Dura-Glass 7615下出售)。這種紗幕具有12. 2雷耳的比氣流阻力、60. 9g/m2的基重、O. 018英寸(O. 46mm)的厚度、在機(jī)器方向上41. 4磅力/2英寸(181N/50mm)的拉伸強(qiáng)度、在橫過機(jī)器的方向上35. 2磅力/2英寸(154N/50mm)的拉伸強(qiáng)度。在層疊后，用含有基于總固體含量約80%顏料和20%膠乳的涂層噴涂該 表面。它具有約50%的固體含量。在約24克/平方英尺施加該涂層。在涂覆前，剝離強(qiáng)度是412克/4英寸寬度。在涂覆后，剝離強(qiáng)度是1597克/4英寸寬度。所產(chǎn)生的層疊的面板具有O. 053英寸的潮濕下垂、O. 39的eNRC和O. 47的NRC。不含紗幕的面板具有O. 372英寸的潮濕下垂。這個(gè)實(shí)例展示出，用相對(duì)多孔的紗幕，在施加涂層后剝離強(qiáng)度增大了 3. 9倍，潮濕下垂大幅度降低，并且eNRC的損失被降低到O. 07。實(shí)例 4研磨一種基礎(chǔ)墊，它包括礦棉、新聞紙纖維、膨脹珍珠巖、淀粉、以及粘土，以便具有相對(duì)平滑的表面并將其用底物涂覆。然后如上所述地將基礎(chǔ)墊穿孔，這些穿孔具有約O. 4英寸的深度。穿孔的基礎(chǔ)墊具有O. 46的eNRC。將可商購(gòu)的膠XR-3025以4.8克/平方英尺噴涂到所述基礎(chǔ)墊上。然后將一個(gè)纖維玻璃紗幕層疊置到基礎(chǔ)墊上。紗幕(在產(chǎn)品名GFT-25下出售)是從芬蘭Kotka的Ahlstrom Corp.獲得的。這種紗幕具有23. O雷耳的比氣流阻力、50. 8g/m2的基重、O. 013英寸(O. 33mm)的厚度、在機(jī)器方向上22. 6磅力/2英寸(99N/50mm)的拉伸強(qiáng)度、在橫過機(jī)器的方向上15. 3磅力/2英寸(67N/50mm)的拉伸強(qiáng)度。在層疊后，用含有基于總固體含量約80%顏料和20%膠乳的涂層噴涂該表面。它具有約50%的固體含量。以約24克/平方英尺來施加該涂層。在涂覆前，剝離強(qiáng)度是329克/4英寸寬度。在涂覆后，剝離強(qiáng)度是1596克/4英寸寬度。所產(chǎn)生的層疊的面板具有O. 102英寸的潮濕下垂、O. 37的eNRC和O. 43的NRC。不含紗幕的面板具有O. 372英寸的潮濕下垂。這個(gè)實(shí)例展示出，用中等孔隙度的紗幕，在施加涂層后剝離強(qiáng)度增大了 4. 9倍，潮濕下垂大幅度降低，并且eNRC的損失被降低到O. 09，這類似于來自致密紗幕的結(jié)果。以下的表I展示了比較性測(cè)試結(jié)果，這些結(jié)果示出了在以上實(shí)例中的剝離強(qiáng)度、比氣流阻力和潮濕下垂之間的關(guān)系。表I
權(quán)利要求
1.一種聲學(xué)建筑面板，包括 一個(gè)基礎(chǔ)墊； 一種多孔式非織造紗幕； 施用到該紗幕的一個(gè)表面上的一種涂層； 以一種分立的或穿孔的形式沉積在該紗幕與該基礎(chǔ)墊之間的一種粘合劑。
2.如權(quán)利要求I所述的面板，其中該紗幕具有的比氣流阻力為小于約100雷耳。
3.如權(quán)利要求I所述的面板，其中該紗幕的表面涂層包括基于總固體含量約50%至約90%的無機(jī)顏料。
4.如權(quán)利要求I所述的面板，其中該紗幕表面涂層是水性的并且是以約10到約50克每平方英尺的比率施用的。
5.如權(quán)利要求I所述的面板，其中該面板具有的紗幕剝離強(qiáng)度為至少約400克每四英尺覽度。
6.如權(quán)利要求I所述的面板，其中 該基礎(chǔ)墊包含多個(gè)穿孔； 該紗幕具有的比氣流阻力為小于約100雷耳； 該紗幕具有的拉伸強(qiáng)度為至少約10磅力每?jī)捎⒋鐚挾龋? 并且該紗幕表面涂層包括基于總固體含量約50%到約90%的無機(jī)顏料。
7.如權(quán)利要求I所述的面板，其中 該基礎(chǔ)墊包含多個(gè)穿孔； 該紗幕具有的比氣流阻力位小于約100雷耳。
8.—種聲學(xué)建筑面板,包括 一個(gè)基礎(chǔ)墊； 一種多孔的非織造紗幕；以及 施用到該紗幕的一個(gè)表面上的一種涂層； 其中該紗幕具有的比氣流阻力為小于約100雷耳， 并且該紗幕表面涂層包括基于總固體含量約50%到約90%的無機(jī)顏料。
9.一種制造如權(quán)利要求I所述的面板的方法，該方法包括以下步驟 將該基礎(chǔ)墊穿孔； 將粘合劑以分立的形式施用到該基礎(chǔ)墊上； 將該紗幕層疊置到該基礎(chǔ)墊上；并且 將該涂層施用到該紗幕表面上。
10.如權(quán)利要求I所述的面板，其中該紗幕是足夠多孔的，以便允許該涂層從該紗幕的一個(gè)外部表面滲透該紗幕以將其粘結(jié)到該基礎(chǔ)墊上，該涂層將該紗幕對(duì)該基礎(chǔ)墊的剝離強(qiáng)度增大到比由該粘合劑造成的剝離強(qiáng)度高出至少40%。
全文摘要
在此披露了一種聲學(xué)建筑面板以及其制造方法。這種面板的實(shí)施方案包括一種多孔非織造的紗幕、沉積在該紗幕上的一個(gè)涂層、一個(gè)基礎(chǔ)墊、以及以分立形式如以液滴形式沉積在該基礎(chǔ)墊或紗幕上的一種粘合劑。這種制造方法的實(shí)施方案包括以下步驟將基礎(chǔ)墊打孔、將粘合劑以分立的形式施用到基礎(chǔ)墊上、將紗幕層疊置到基礎(chǔ)墊上、并且將涂層施加到紗幕表面上。
文檔編號(hào)E04C2/26GK102803628SQ201080057760
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者B·曹, G·普拉姆, W·D·宋 申請(qǐng)人:Usg內(nèi)部有限責(zé)任公司