Способ изготовления звукоизолирующей панели с низкой плотностью и улучшенным звукопоглощением

Способ изготовления звукоизолирующей панели с низкой плотностью и улучшенным звукопоглощением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[001] Данная заявка заявляет приоритет заявки на патент США №11/943375, поданной 20 ноября 2007 г., которая ссылкой полностью включается в настоящее описание.

[002] Данное изобретение относится к способу изготовления звукоизолирующей плитки и панелей с низкой плотностью, высоким содержанием минеральной ваты и улучшенным звукопоглощением для потолков и других применений. Конкретнее, изобретение относится к композиции звукоизолирующей панели, изготовленной с использованием усовершенствованного способа мокрого свойлачивания для достижения звукоизолирующего потолочного изделия с пониженной плотностью, высоким содержанием минеральной ваты и более высокими значениями NRC (коэффициент звукопоглощения), чем в звукоизолирующих панелях, изготовленных с использованием традиционного способа мокрого свойлачивания.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[003] Мокрое свойлачивание разбавленных водных дисперсий минеральной ваты и легковесного заполнителя является хорошо известным способом изготовления звукоизолирующей потолочной плитки или панелей. В данном процессе водный шликер минеральной ваты, легковесного заполнителя, целлюлозного волокна, связующего вещества и других необходимых ингредиентов для обезвоживания течет по движущейся перфорированной поддерживающей проволочке, как, например, в машинах для формирования матов Фординьера или Оливера. Вначале шликер обезвоживается под действием силы тяжести, а затем в условиях вакуум-отстоса, образуя основной мат. Для дополнительного удаления воды влажный основной мат затем прессуется между валами и поддерживающей проволочкой (с применением дополнительного вакуума или без него) до необходимой толщины. Влажный основной мат высушивается в термоконвекционных сушильных печах, и высушенный материал режется на необходимые размеры, расщепляется и/или перфорируется для придания ему звукоизолирующих свойств, а также, необязательно, покрывается сверху покрытием, таким как краска, для получения звукоизолирующей плитки или панелей.

[004] Для обеспечения хорошего звукопоглощения необходимо, чтобы звукоизолирующая плитка из минеральной ваты была высокопористой. Кроме того, как изложено в патентах США №№3498404, 5047120 и 5558710, описания из которых ссылкой полностью включаются в настоящее описание, волокна минеральной ваты для улучшения звукопоглощающих свойств и изготовления легковесной плитки и панелей включаются в состав композиции.

[005] В патенте США №5964934, который ссылкой полностью включается в настоящее описание, описано использование вспученного перлита, обработанного кремниевым соединением для уменьшения водоудержания, в шихте из минеральной ваты, вспученного перлита, целлюлозного волокна и, необязательно, вторичного связующего вещества в процессе мокрого свойлачивания для изготовления звукоизолирующей плитки.

[006] В композицию звукоизолирующей плитки обязательно должно входить связующее вещество, которое, как правило, содержит крахмал. В патентах США №№5911818 и 5964934, которые ссылкой полностью включаются в настоящее описание, предложено содержание крахмала в композиции до 15%, хотя, как правило, оно составляет 6-7%.

[007] В патенте США №5250153, который ссылкой полностью включается в настоящее описание, описано использование в композиции звукоизолирующей плитки латексных связующих веществ и предложен широкий выбор латексных связующих веществ для этой цели.

[008] В патенте США №6855753, который ссылкой полностью включается в настоящее описание, предложено использование вместо традиционных связующих веществ на основе крахмала влагопрочных смол, таких как полиамин-эпихлоргидринная смола, а также предложена более эффективная формовка результирующей композиции в звукоизолирующую плитку и панели в процессе мокрого свойлачивания.

[009] В опубликованной заявке на патент США №2004/209071 А1, которая ссылкой полностью включается в настоящее описание, раскрыта композиция шликера для изготовления звукоизолирующих панелей, которая включает один или несколько наполнителей, одно или несколько связующих веществ, воду и пиритион цинка.

[0010] В опубликованной заявке на патент США №2005/191465 А1, которая ссылкой полностью включается в настоящее описание, раскрыта устойчивая к нарушению норм эксплуатации литая звукоизолирующая плитка для потолков, которая обладает улучшенной стойкостью к ударным нагрузкам и превосходными значениями звукопоглощения. Плитка для потолков содержит частицы наполнителя, нанесенные на поверхность жирной целлюлозной массы в процессе литья, где частицы внедряются в целлюлозную массу путем прессования валом и/или сглаживающими пластинами.

[0011] Основной мат торговой марки CONSTELLATION представляет собой устойчивую к образованию потеков легковесную минеральную панель, которая изготовлена на перфорированной поддерживающей проволоке путем формовки разбавленной водной суспензии минеральной ваты, анионно-стабилизированного латексного связующего вещества и связующего вещества, соединение твердых связующих веществ с волокнистыми материалами путем добавления небольшого количества флокулянта, например катионного полиакриламида, и прохождение шликера на первую затопленную секцию поддерживающей проволоки для образования открытой, спутанной, структурированной массы, содержащей воду во внутрипоровых пространствах спутанной массы. Вода извлекается из массы, и масса высушивается путем продувания нагретого сухого воздуха через открытую спутанную структуру.

[0012] Звукоизолирующая панель торговой марки MARS CLIMAPLUS®, выпускаемая USG Interiors, Inc. представляет собой высококлассное звукоизолирующее потолочное изделие, в котором используется основной мат CONSTELLATION с задним покрытием и ламинированной нетканой стекловолоконной сетчатой облицовкой. Изделие торговой марки MARS имеет множество преимуществ, включая гладкую белую текстуру, превосходные рабочие характеристики устойчивости к образованию потеков при высокой влажности, хороший показатель звукоизоляции, высокое содержание повторно используемых материалов, низкое выделение формальдегида и противомикробные свойства. Данное изделие MARS имеет толщину ³/₄" (1,91 см), коэффициент NRC 0,70 и класс шумоподавления потолка (в дальнейшем обозначаемый как САС) 35.

[0013] Коэффициент шумоподавления (NRC) - это воспроизведение в масштабе количества звуковой энергии, поглощаемой при столкновении с определенной поверхностью, где значение коэффициента шумоподавления 0 обозначает полное отражение, а значение 1 - полное поглощение звуковой энергии. Значение коэффициента шумоподавления является средним четырех коэффициентов звукопоглощения определенной поверхности на частотах 250, 500, 1000 и 2000 Гц, которые покрывают диапазон, типичный для человеческой речи. В лабораторных испытаниях материалов в лаборатории согласно ASTM С423, как и в случае типовой сборки, воздействию звуковой энергии подвергается только лицевая сторона образца. При некоторых условиях возможно получение значений коэффициента NRC, превышающих 1, однако они являются артефактами способа испытания, связанными с эффектами дифракции/краевыми эффектами поверхности.

[0014] Рейтинг по классу шумоподавления потолка (САС) определяет количество звука, которое теряется при его прохождении через потолок одной комнаты в смежную комнату через стандартную пазуху потолка. Больший рейтинг САС показывает, что система потолка допускает меньшую звукопередачу. САС измеряется с использованием стандарта ASTM Е 1414, согласно которому измеряются уровни шума в комнате, содержащей источник звука, и смежной комнате.

[0015] Поглощение нормально падающего звука определяется в соответствии с модифицированным стандартом ASTM E 1050-98, где нормальное поглощение падающего звука измеряется в трубе сопротивления как среднее по четырем частотам: 250, 500, 1000 и 1600 Гц. Стандарт ASTM E 1050-98 является «модифицированным», поскольку четвертая частота составляет 1600 Гц, а не 2000 Гц. Образец испытывается без задней воздушной полости, т.е. звукоизолирующая панель лежит на плоской металлической поверхности системы испытания материалов Bruel & Klaer Pulse™, состоящей из программы испытания материалов Pulse™ тип 7758, двухмикрофонной трубе для измерения полного сопротивления тип 4206 (диаметр 400 мм), усилителя мощности тип 2706 и мультианализаторной системы Pulse™ тип 3560. В качестве меры акустического поглощения лабораторного образца часто используется значение ENRC.

[0016] Существует потребность в изделии, которое обладало бы преимуществами представленных на рынке звукоизолирующих панелей торговой марки MARS CLIMAPLUS®, но при этом имело более высокий коэффициент NRC.

[0017] Также осуществлялись попытки изготовления изделий Constellation с повышенным коэффициентом шумоподавления (NRC) при использовании процесса мокрого свойлачивания путем снижения потока массы композиции с целью изготовления изделия с пониженной плотностью, однако эти попытки привели лишь к изготовлению изделия, которое обладало плотностью, сравнимой с плотностью обычных панелей, однако имело уменьшенную толщину.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0018] Настоящее изобретение предусматривает способ изготовления звукоизолирующей потолочной панели с открытой структурой и улучшенными звукопоглощающими свойствами, при этом способ включает этапы, на которых;

[0019] приготавливают смесь водного шликера, которая включает минеральную вату, по меньшей мере, один член группы, состоящей из термопластичного связующего вещества, крахмала и смесей термопластичного связующего вещества и крахмала, а также необязательные добавки, где водный шликер имеет концентрацию твердых веществ 3,0-6,0 вес.%;

[0020] распределяют шликер на пористый носитель;

[0021] обезвоживают распределенный шликер, где указанное обезвоживание включает самотечный дренаж шликера на пористом носителе, по меньшей мере, в одной камере самотечного дренажа для образования самотечно-дренированного основного мата, где шликер дренируется самотеком до концентрации воды 74-84 вес.% в течение 2-20 с;

[0022] используют вакуумный дренаж для удаления воды путем применения к самотечно-дренированному основному мату первого вакуума, как правило, вакуум не превышает примерно 0,7 дюйма рт.ст., например примерно 0,3-0,7 дюйма рт.ст., например примерно 0,5 дюйма рт.ст., в течение 2-20 с для удаления 18-34% воды из основного мата, а затем применения второго вакуума для удаления из самотечно-дренированного основного мата дополнительных 10-52% воды из основного мата (относительно количества воды в основном мате после того, как его подвергли применению первого вакуума), где второе применение вакуума, как правило, происходит под вакуумом примерно 2,0-4,0 дюйма рт.ст. в течение 2-20 с для увеличения степени вакуумного дренажа без значительного сжатия мата под действием статического давления так, чтобы вакуумный дренаж увеличивал плотность высушенного основного мата на 0-10% в расчете на сухой вес относительно самотечно-дренированного основного мата; и

[0023] при этом дренированный в вакууме мат в расчете на сухой вес имеет плотность примерно 10,9-15,0 фунта/фут³ и коэффициент шумоподавления составляет примерно 0,80-0,95.

[0024] Способ изобретения позволяет изготавливать звукоизолирующий мат или панель с пониженной плотностью, высоким содержанием минеральной ваты и улучшенным звукопоглощением путем изготовления более открытой структуры мата с пониженной плотностью. В ходе реализации способа разбавленный шликер, состоящий из воды, минеральной ваты, термоплатичного связующего вещества и/или крахмала, а также вспомогательных ингредиентов, вначале обезвоживается посредством самотечного дренажа, а затем - посредством постепенно увеличивающихся уровней вакуумного дренажа. Таким образом, мат не подвергается значительному сжатию под действием статического давления, прилагаемого вакуумом. Полученный мат имеет увеличенный калибр и пониженную плотность относительно стандартных звукоизолирующих изделий CONSTELLATION, изготавливаемых по обычному способу мокрого свойлачивания. Производимые звукоизолирующие изделия CONSTELLATION также содержат основной мат с коэффициентом шумоподавления (далее обозначаемым "NRC") большим, чем у звукоизолирующих матов или панелей, изготовленных обычным способом мокрого свойлачивания.

[0025] В частности, существует потребность в изготовлении звукоизолирующего мата или панели с низкой плотностью, высоким содержанием минеральной ваты и улучшенным звукопоглощением путем изготовления мата с более открытой структурой со значением коэффициента шумопоглащения (NRC) примерно 0,80-0,85 и САС примерно 33-36. Например, изготовленное звукоизолирующее изделие может иметь NRC 0,85 и САС 35 или NRC 0,80 и САС 35.

[0026] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что звукоизолирующий мат или панель из минеральной ваты с повышенным коэффициентом NRC можно получить путем управляемого приложения вакуума в ходе стадий вакуумного дренажа и высушивания на мокрой части производственной линии для минимизации сжатия сформированного основного мата. В предпочтительном варианте осуществления изобретения мокрая часть действует следующим образом: (1) регулировка установок камер самотечного дренажа, позволяющая осуществлять максимально возможный дренаж воды из основного мата; (2) поднятие уровня верхнего проволочного формователя так, чтобы он осуществлял минимальное прессование основного мата; и (3) регулировка установок вакуумных камер, позволяющая осуществлять постепенное применение давления к основному мату.

[0027] Кроме того, настоящее изобретение предусматривает управление процессом изготовления панелей согласно настоящему изобретению с использованием эмпирических соотношений между плотностью панели, толщиной панели и коэффициентом NRC.

[0028] Способ настоящего изобретения позволяет изготавливать звукоизолирующее потолочное изделие с пониженной плотностью, повышенным содержанием минеральной ваты и улучшенными звукопоглощающими свойствами, сравнимыми со стекловолоконными изделиями более высокого класса.

[0029] Настоящее изобретение, максимально увеличивая самотечный дренаж, повышая положение прессования верхнего проволочного формователя, удаляя пыль и отходы, а также постепенно вводя вакуум, может достигать свободно формирующегося изделия с плотностью на мокрой части 11-12 фунтов/фут (pcf) (176-192 кг/м³) с коэффициентом NRC около или выше 0,85. Номинальная плотность 12 фунтов/фут³ поддерживается на триммере, несмотря на статическое давление, оказываемое расположенными далее вакуумными камерами и применению проточного высушивания.

[0030] Настоящее изобретение также позволяет получать основные маты с плотностями в интервале 12-12,5 фунта/фут³ (192-200 кг/м³) со значениями коэффициента NRC в интервале 0,80-0,90 в зависимости от толщины основного мата. Влияние обеспечения постепенного увеличения уровней вакуума, как установлено, оказывается более значительным, чем обеспечение максимального самотечного дренажа.

[0031] Кроме того, настоящее изобретение, используя стандартные установки мокрой части, однако с постепенным применением вакуума, которое способствует изготовлению основного мата с пониженной плотностью, позволяет получать изделие с номинальной толщиной 0,9 дюйма (2,29 см) и коэффициентом NRC 0,80.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[003 2] Фиг.1 - диаграмма общего вида варианта осуществления звукоизолирующей панели согласно настоящему изобретению.

[0033] Фиг.2 - схема производственной линии для изготовления изделия согласно настоящему изобретению вплоть до завершающей стадии процесса изготовления.

[0034] Фиг.3А - схематическая диаграмма первой части (мокрая часть) производственной линии, предназначенной для распределения разбавленного шликера на линию и последующего помещения шликера в самотечные дренажные воронки, а затем в пресс с верхним проволочным формователем.

[0035] Фиг.3В - схематическая диаграмма части производственной линии, предназначенной для вакуумного дренажа и начального высушивания, начиная от верхнего проволочного формователя через вакуумные камеры.

[0036] Фиг.4 - график зависимости оценочного значения коэффициента шумоподавления (ENRC) от толщины панели для панелей с задним покрытием, изготовленных в соответствии со способом изобретения.

[0037] Фиг.5 - график зависимости значения коэффициента NRC от толщины панели для основных матов и панелей с задним покрытием с плотностями, находящимися в пределах объема изобретения.

[0038] Фиг.6 - график зависимости оценочного значения коэффициента шумоподавления от толщины панели для основных матов малой, средней и высокой плотности, изготовленных в соответствии со способом изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

А. Панель

[0039] На фиг.1 показан общий вид варианта осуществления звукоизолирующей плитки или панели 10 согласно настоящему изобретению.

В. Состав

[0040] В одном из вариантов осуществления изобретения ингредиентами композиции, используемой для изготовления панелей согласно изобретению, являются: минеральная вата (шлаковатное волокно), термопластичное связующее вещество и/или крахмал, вода и любые дополнительные ингредиенты, например флокулянты. Сухие и жидкие ингредиенты смешиваются, образуя разбавленный шликер, который наносится с образованием слоя разбавленного шликера. Добавленные в разбавленный шликер волокна минеральной ваты равномерно распределяются в матрице по всей толщине слоя шликера так, чтобы после дальнейшей обработки в конечном счете образовывалась панель. В расчете на полный вес сухих ингредиентов панель согласно изобретению, как правило, формируется из 70-95 вес.% минеральной ваты и 6-7 вес.% смеси термопластичного связующего вещества и крахмала и воды.

[0041] В предпочтительном варианте осуществления изобретения панель формируется из 90-95 вес.%, например 93 вес.%, минеральной ваты, 4,5-5 вес.%, например 4,7 вес.%, термопластичных связующих веществ, и 1,5-2,5 вес.%, например 2,0 вес.% крахмала в расчете на сухие ингредиенты.

[0042] 1. Минеральная вата

[0043] Используемая в изобретении минеральная вата представляет собой шлаковатное волокно, иногда называемое синтетическим стекловидным (силикатным) волокном, относящимся к типу, который обычно используется для изготовления звукоизолирующей плитки и панелей на основе минеральной ваты. В целом, минеральная вата представляет собой тонкую нить, изготовленную путем волокнообразования из расплавленного шлака с использованием высокоскоростного потока воздуха. Как правило, минеральная вата относится к тому же типу, что используется для изготовления звукоизолирующей плитки на основе минеральной ваты.

[0044] 2. Крахмал и термопластичное связующее вещество

[0045] Связующим веществом, пригодным для использования, может являться крахмал, использование которого в звукоизолирующих композициях на основе минеральной ваты хорошо известно по причине его экономической эффективности.

[0046] Другие связующие вещества, которые могут использоваться как совместно с крахмалом, так и без него, можно выбрать из различных термопластичных связующих веществ (латексов), традиционно используемых в звукоизолирующей плитке на основе минеральной ваты. Данные латексы имеют температуру стеклования примерно 30-110°С. Примерами таких латексных связующих веществ являются: поливинилацетат, винил ацетат/акриловая эмульсия, винилиденхлорид, поливинилхлорид, стирол/акриловый сополимер и карбоксилированный стирол/бутадиена. Типичными термопластичными латексами являются стирол-акрильные латексы, имеющие температуру стеклования в интервале 90-100°С (194-212°F).

[0047] 3. Другие ингредиенты

[0048] Необязательные дополнительные ингредиенты могут включать флокулянты, целлюлозные волокна, легкие заполнители, такие как вспученный перлит, глину, дигидрат сульфата кальция и известняк. Обычно использование глины считается необходимым в количествах, составляющих, по меньшей мере, 4%, а, предпочтительно, по меньшей мере 20%, в тех случаях, когда необходимо придание огнеупорности, которая определяется согласно ASTM испытание № Е 119. Для этой цели можно использовать коммерчески доступные глины, такие как комовые глины.

[0049] Кроме того, звукоизолирующие композиции согласно настоящему изобретению могут включать неорганические наполнители, такие как слюда, волластонит, кремнезем, гипс, цементная штукатурка и карбонат кальция, а также другие легковесные заполнители, поверхностно-активные вещества и флокулянты. Данные ингредиенты хорошо известны специалистам в области изготовления композиций для звукоизолирующей плитки.

[0050] Несмотря на то, что изобретение не ограничено какими-либо конкретными количествами материала, настоящее изобретение предполагает композиции, содержащие нижеприведенные компоненты, в количествах, приведенных в Таблице 1 для водного шликера с содержанием твердых веществ в интервале 3-6 вес.%.

[0051]

ТАБЛИЦА 1
Композиция (сухой вес)
Ингредиент	Широкий интервал (вес.%)	Типичный интервал (вес.%)
Минеральная вата	70-95	91-93
Крахмал	0-4,0	2,0-4,0
Термопластичное вяжущее вещество	0-7,5	2,5-5,0
Дополнительные добавки	0-20,01	0-1,0
Всего	100	100
1 Для изготовления панели, соответствующей требованиям норм пожарной безопасности, в панель добавлено до 20% глины

[0052] Разбавленный шликер может наноситься различными способами, которые покажутся специалистам в области изготовления звукоизолирующих панелей предпочтительными в аспекте настоящего описания. Например, вместо использования циклического процесса изготовления каждой панели, сходным способом можно изготавливать непрерывный лист, который после высушивания материала можно разрезать на панели требуемого размера.

[0053] С. Изготовление панели согласно настоящему изобретению

[0054] В первом варианте осуществления настоящее изобретение предусматривает способ изготовления звукоизолирующей потолочной панели с открытой структурой и улучшенными звукопоглощающими свойствами, где способ включает этапы, на которых;

[0055] приготавливают смесь водного шликера, которая включает минеральную вату, по меньшей мере, один член группы, состоящей из термопластичного связующего вещества, крахмала или смесей термопластичного связующего вещества и крахмала, а также необязательных добавок, где водный шликер имеет концентрацию твердых веществ 3,0-6,0 вес.%;

[0056] распределяют шликер на пористый носитель;

[0057] обезвоживают распределенный шликер, где указанное обезвоживание включает самотечный дренаж шликера на пористом носителе, по меньшей мере в одной камере самотечного дренажа с образованием самотечно-дренированного основного мата, где шликер дренируется самотеком до концентрации воды 74-84 вес.% в течение 2-20 с;

[0058] используют вакуумный дренаж для удаления воды путем приложения к самотечно-дренированному основному мату первого вакуума, как правило, вакуум не превышает примерно 0,7 дюйма рт.ст., например примерно 0,3-0,7 дюйма рт.ст., например примерно 0,5 дюйма рт.ст., в течение 2-20 с для удаления 18-34% воды из основного мата, а затем применения второго вакуума для удаления из самотечно-дренированного основного мата дополнительных 10-52% воды из основного мата (относительно количества воды в основном мате после приложения первого вакуума), где второе применение вакуума, как правило, происходит под вакуумом примерно 2,0-4,0 дюйма рт.ст. в течение 2-20 с для увеличения степени вакуумного дренажа без значительного сжатия мата под действием статического давления, например, не более чем на 10% относительно толщины самотечно-дренированного основного мата таким образом, чтобы вакуумный дренаж увеличивал плотность дренированного в вакууме основного мата на 0-10% в расчете на сухой вес относительно самотечно-дренированного основного мата; и;

[0059] при этом дренированный в вакууме мат в расчете на сухой вес имеет плотность примерно 10,9-15,0 фунта/фут³ и коэффициент шумоподавления составляет примерно 0,80-0,95.

[0060] Устройство для осуществления способа настоящего изобретения в требуемом режиме работы для изготовления звукоизолирующей панели согласно настоящему изобретению проиллюстрировано диаграммами на фиг.2, 3А и 3В.

[0061] На фиг.2 показан вариант осуществления производственной линии 12 для изготовления настоящего изделия. Согласно фиг.2 процесс изготовления начинается со смешивания минеральной ваты с водой и связующим веществом и/или крахмалом в обычном перемешивающем устройстве, оснащенном мешалкой (не показана), для формирования исходного разбавленного водного шликера 30. Минеральная вата относится к типам, традиционно используемым для изготовления звукоизолирующей плитки на основе минеральной ваты. Минеральная вата и связующее вещество и/или крахмал смешиваются с достаточным количеством воды для образования исходного шликера 30, состоящего из минеральной ваты, крахмала, термопластичного связующего вещества, воды и необязательных добавок. Например, шликер 30 может содержать 4,5 вес.% твердых веществ, где минеральная вата составляет 93 вес.% твердых веществ.

[0062] Как показано на фиг.3А, исходный шликер 30 загружается в напорный бак 20. Исходный шликер 30 наносится на бесконечную металлическую проволочную формующую поверхность 65, образуя основной мат 15, и, двигаясь в направлении «Т», проходит через систему самотечного дренажа 5, содержащую камеры самотечного дренажа 1, 2, 3, 4. Вода в шликере 30, проходя через формующую поверхность 65, удаляется путем самотечного дренажа через камеры для самотечного дренажа 1, 2, 3, 4 (фиг.3А) перед тем, как основной мат 15 проходит через верхний проволочный формователь 70 и зазор 80. Четыре камеры самотечного дренажа 1, 2, 3, 4 постепенно обезвоживают шликер.

[0063] Четыре камеры самотечного дренажа 1, 2, 3, 4 устанавливаются в открытое или закрытое положения в соответствии с требуемым режимом работы в рамках настоящего изобретения, образуя дренированный самотеком основной мат 15.

[0064] В стандартном (традиционном) способе изготовления звукоизолирующих панелей торговой марки Constellation® камеры самотечного дренажа 1, 2 закрыты, камера самотечного дренажа 3 открыта наполовину, а камера самотечного дренажа 4 открыта полностью. В стандартном (традиционном) режиме работы для изготовления ³/₄ дюймовой (1,9 см) звукоизолирующей панели с коэффициентом NRC 0,70, установки мокрой части не предусматривают максимально возможного дренажа воды из основного мата 15, но лишь удаление количества воды, достаточного для обеспечения такого калибра основного мата в зоне зажима 80, чтобы лента могла сжать основной мат и достичь относительно гладкой поверхности. В случае если посредством самотечного дренажа удаляется слишком большое количество воды, результирующий пониженный калибр будет приводить к неровной поверхности и, возможно, выбоинам после шлифования. Если самотеком удаляется слишком малое количество воды, основной мат 15 в сушильном аппарате будет содержать слишком большое количество воды, направляя слишком большое количество воды в центробежные вентиляторы, которые питают расположенные дальше вакуумные камеры, и, таким образом, уменьшать скорость линии.

[0065] В настоящем изобретении самотечный дренаж предпочтительно включает самотечный дренаж шликера на пористом носителе, по меньшей мере в одной камере самотечного дренажа с образованием самотечно-дренированного основного мата, в котором шликер дренирован самотеком до содержания воды 74-84 вес.% в течение 2-20 с.Таким образом, в данном варианте осуществления изобретения, предпочтительно, по меньшей мере, одна из камер 1, 2, 3, 4 (фиг.3А) дренирует шликер самотеком до концентрации воды 74-84 вес.% в течение 2-20 с перед прохождением основного мата 15 через верхний проволочный формователь 70 и зазор 80.

[0066]Самотечно-дренированный основной мат 15 затем проходит под верхним проволочным формователем 70 и через прижимной ролик 80. После самотечного дренажа и прессования и перед отправкой через вакуумную систему 106, содержащую шесть вакуумных камер 90, 91, 92, 93, 94, 95 (Фиг.3В) с установками для создания различных условий вакуумирования для постепенного приложения вакуума к основному мату 15, основной мат 15, как правило, содержит 74-84 вес.% свободной воды. Вакуумные камеры 91, 92, 93, 94 и 95 работают совместно с первой зоной 100 многозонного сушильного аппарата 200. Благодаря обезвоживанию и высушиванию в зонах многозонного сушильного аппарата вода удаляется из конечного основного мата 15 до уровня около 2 вес.%.

[0067] На фиг.3В показана производственная линия, начиная от верхнего проволочного формователя 70, минуя вакуумную систему 106 и первую зону 100 сушильного аппарата. Вакуумная система 106 содержит шесть вакуумных камер 90, 91, 92, 93, 94, 95, питаемых двумя большими центробежными вентиляторами 102 и 104.

[0068] Первая вакуумная камера, обозначенная как 90 (также называемая здесь «прессовая камера» или «послепрессовая (ПП) камера»), и две последующие камеры 91 и 92 питаются от центробежного вентилятора 102.

[0069] Вторая группа из трех вакуумных камер 93, 94 и 95 питается от центробежного вентилятора 104. Типичный вентилятор, используемый в промышленности, может обладать мощностью 50-400 л.с. и генерировать поток воздуха примерно 5000-25000 фут³/мин (cfm) (140-700 м³/мин).

[0070] Основной мат 15 направляется через станок для водоструйной резки 107 для резки основного мата 15 в направлении под прямым углом к ходу механизма непосредственно после ПП вакуумной камеры 90 и перед вхождением основного мата 15 в сушильный аппарат 200 (фиг.2 и 3В).

[0071] Как отмечено выше, сушильный аппарат 200 является многозонным сушильным аппаратом. На фиг.3В показана первая зона 100 сушильного аппарата. Первая зона 100 сушильного аппарата используется для подачи горячего воздуха в вакуумные камеры 91, 92, 93, 94, 95. Напротив, ПП вакуумная камера 90 втягивает только воздух с температурой окружающей среды.

[0072] В нормальном рабочем режиме ПП камера 90 и камеры 91, 92, 93 находятся в полностью открытом положении, а камеры 94, 95 полностью закрыты. В ходе стандартного (традиционного) серийного производства вакуумные камеры 90, 91, 92, 93, 94, 95, как правило, не отклоняются от своего обычного давления, а давление вакуума не контролируется. Таким образом, в обычной системе максимально возможное количество воды удаляется в ПП камере 90 и камерах 91, 92, 93 (функционирующих в сочетании с первой зоной 100 сушильного аппарата) перед высушиванием в зонах сушильного аппарата 200, следующих за зоной 100.

[0073] Однако, в настоящем изобретении вакуумная система 106 последовательно обрабатывает основной мат 15 вакуумом в ПП вакуумной камере 90, а затем на вакуумных станциях 91, 92, питаемых первым центробежным вентилятором 102, и в вакуумных камерах 93, 94, 95, питаемых вторым центробежным вентилятором 104. Как правило, для сохранения необходимой толщины или калибра основного мата 15, при прохождении основного мата 15 через многозонный сушильный аппарат 200 удаляется максимально возможное количество воды, и основной мат 15 высушивается с образованием готовой панели 10, которая разрезается по размеру и, необязательно, шлифуется, красится и/или ламинируется на поверхности, а также снабжается необязательным задним покрытием. Заднее покрытие общеизвестно и используется в данной области техники. Покрытия, используемые в данной области техники в качестве задних покрытий, как правило, включают покрытия на основе латексов и покрытия на основе смол, которые обычно представляют собой покрытия из смол на основе формальдегида, таких как меламиноформальдегидная смола, фенолформальдегидная смола или мочевиноформальдегидная смола.

[0074] В данном варианте осуществления изобретения ПП камера 90 частично или полностью закрыта, а вакуумные камеры 91, 92, 93 открыты, однако степень применяемого вакуума существенно уменьшена (в сравнении с традиционной обработкой) во избежание сжатия основного мата 15. Напротив, в стандартной производственной линии ПП камера 90 полностью открыта, как и первая, вторая и третья вакуумные камеры 91, 92, 93.

[0075] Вакуумные камеры 94, 95, как правило, закрыты как в стандартных режимах работы, так и в режимах работы варианта осуществления настоящего изобретения.

[0076] Таким образом, в данном варианте осуществления настоящего изобретения вода удаляется ПП вакуумной камерой 90, прилагающей к прессованному основному мату первый частичный вакуум, не превышающий примерно 0,7 дюйма рт.ст.(0,00237 МПа), например примерно 0,3-0,7 дюйма рт.ст.(0,00102-0,00237 МПа), например примерно 0,5 дюйма рт.ст. (0,00169 МПа), в течение 2-20 с, а затем остальными вакуумными камерами, применяющими к прессованному основному мату второй вакуум 2,0-4,0 дюйма рт.ст. (примерно 0,00677-0,0135 МПа), примерно в течение 2-20 с для увеличения уровня вакуумного дренажа без существенного сжатия мата статическим давлением. Данный вариант осуществления изобретения приводит к обезвоженному и высушенному основному мату (иными словами, к основному мату после сушильного аппарата 200), имеющему плотность примерно 10,9-15,0 фунта/фут³ (174,6-240,3 г/л) и коэффициент шумоподавления примерно 0,80-0,95.

[0077] В случае необходимости, в соответствии с настоящим изобретением ПП вакуумная камера 90 может быть установлена в полностью закрытое положение, а первая вакуумная камера 91 в первой зоне 100 сушильного аппарата может быть установлена, по меньшей мере, в частично закрытое положение для приложения к прессованному основному мату первого частичного вакуума, не превышающего примерно 0,7 дюйма рт.ст., например примерно 0,3-0,7 дюйма рт.ст., например примерно 0,5 дюйма рт.ст., в течение 2-20 с, а затем, по меньшей мере, одна дополнительная камера 92, 93, 94 и/или 95 устанавливается в полностью открытое положение, применяя к прессованному основному мату давление вакуума, превышающее давление вакуума, применяемое первой вакуумной камерой 91, например около 2,0-4,0 дюйма рт.ст., в течение 2-20 с.

[0078] Разумеется, для получения требуемого контролируемого вакуума возможно использование и управление любым количеством вакуумных камер так, чтобы вода удалялась применением к прессованному основному мату первого частичного вакуума, не превышающего примерно 0,7 дюйма рт.ст., например примерно 0,3-0,7 дюйма рт.ст., в течение 2-20 с последующим применением к прессованному основному мату второго вакуума, составляющего 2,0-4,0 дюйма рт.ст., в течение 2-20 с для увеличения уровня вакуумного дренажа без существенного сжатия основного мата статическим давлением, что приводит к обезвоженному, высушенному основному мату, имеющему плотность примерно 10,9-15,0 фунта/фут³ и коэффициент шумоподавления примерно 0,80-0,95.

[0079] Согласно настоящему изобретению вакуумный дренаж предпочтительно достигается путем применения к самотечно-дренированному основному мату первого вакуума, не превышающего примерно 0,7 дюйма рт.ст., например примерно 0,3-0,7 дюйма рт.ст., например примерно 0,5 дюйма рт.ст., в течение 2-20 с для удаления из основного мата 18-34% воды с последующим применением к самотечно-дренированному основному мату второго вакуума для удаления 10-52% воды из самотечно-дреннированного основного мата (относительно количества воды в самотечно-дренированном основном мате после первой стадии вакуумирования), где второе применение вакуума, как правило, является вакуумом, равным примерно 2,0-4,0 дюйма рт.ст., в течение 2-20 с. Предпочтительно данные стадии вакуумного дренажа увеличивают степень вакуумного дренажа без существенного сжатия мата статическим давлением так, что вакуумный дренаж увеличивает плотность высушенного основного мата на 0-10%, как правило, на 0-5% в расчете на сухой вес относительно самотечно-дренированного основного мата. Например, если обезвоженный основной мат имеет плотность около 12 фунта/фут³ (192 г/л), то на 10% уплотненный высушенный основной мат будет иметь плотность 13,2 фунта/фут³ (211 г/л).

[0080] Толщина основного мата перед отделкой задним покрытием, как правило, находится в интервале 0,80-1,2 дюйма (2,03-3,05 см) для коэффициента NRC конечной панели, находящегося в интервале 0,80-0,95. Наиболее типичная толщина основного мата перед отделкой задним покрытием находится в интервале 0,90 дюйма (2,29 см) при плотности 14-15 фунт