CN102822111B - 模制一种轻型铸造隔声产品 - Google Patents
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Abstract
通过本发明的方法制造了一种轻型铸造物品。通过将一种淀粉与冷水共混，然后加热该淀粉/水共混物以形成一种淀粉凝胶来制备泡沫隔声产品。添加矿棉至该淀粉凝胶中以形成一种浆料，并且湿混该浆料直至形成多个绒棉结节。然后将该浆料与一种表面活性剂以及一定量的泡沫水相组合。发泡剂是选自由以下各项组成的组：直链十二烷基苯磺酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱、它们的盐类以及它们的混合物。混合发泡剂与浆料而继续形成一种泡沫浆料。将该泡沫浆料浇铸到一个模具中，并且使该泡沫浆料干燥，从而形成一种泡沫产品。将该泡沫产品从该模具中移出。
Description
发明领域
本发明涉及一种制造铸造式吸声产品的方法。更确切地说，本发明涉及一种制造泡沫隔声板的方法，该方法产生了一种轻型产品。
发明背景
隔声板被广泛用于建筑施工行业之中。隔声板被用于天花板上、墙壁上、剧院或音乐厅之中以控制声音。这些产品通过使声音穿透到产品的吸收声能的内部来吸声。以多种方式提供通向产品内部的通道。产品表面上的开口允许声音进入产品内部。产品的组成可被设计成对声音是至少部分地透明的，这允许声音穿过产品表面。如隔声产品的技术人员所熟知的，可使用容许声能到该产品内部的其他方法。一旦在产品内部之内，声能至少部分地被转化成机械能或热能并且散失。
常规隔声板是通过制毡法亦或铸造法制造的。铸造产品的重量以及强度通常是较高的。通过将一种纤维、粘合剂与一种或多种填充剂以及添加剂相混合，并且然后将所得的浆料放置于托盘或模具中进行干燥来制造这些物品。选择纤维、粘合剂以及填充剂，以使得所得的板是吸声的。如果希望额外的吸声能力，那么就通过在产品上压印、按压图案来在产品表面中任选地形成额外的空隙或空穴。改进吸声能力的另一种方法是通过用针来穿刺产品表面（即，打孔）。当通过以上压印时，打孔会产生了进一步促进吸声的空穴。降低铸造产品的重量的一种方法是通过添加轻型填充剂，如膨胀珍珠岩。然而，珍珠岩会反射声音，并且降低物品吸声的能力。这导致了对重量与吸声能力的权衡以确定在具体产品中有用的膨胀珍珠岩的量。
通过铸造制造的产品的一个实例描述在了美国专利号1,769,519之中。将矿棉以及一种淀粉凝胶的浆料铸造到一个模具中并且干燥以形成物品。虽然这些物品在音控中是有效的，但是这些物品是沉重的。因而，这些物品的运送是昂贵的，并且导致那些必须转移、搬运或安装这些物品的人很快疲劳。
美国专利号4,655,950揭示了使用一种酶改性的、基于大豆的发泡剂来制造一种重量较轻的铸造隔声物品。该专利教授了在增稠之前，将发泡剂添加至淀粉以及水之中。然后将这种泡沫浆料分布在多个托盘上。将这些物品的表面刮平以赋予这些物品一种表面结构，然后将该湿浆料在烘箱中在约300°F（149°C）下干燥约16小时。
最近的研究已经展示出在形成淀粉凝胶之前添加发泡剂并不总是导致平滑的泡沫浆料产生。在一些情况下，当添加矿棉纤维时，绒棉揉成一团形成多个大纽结，有时要求关闭其混合设备直至可以去除这些纽结。所得的浆料含有审美上令人不愉的并且还迫使设备必须停止的多个大块，这增加了产品的成本。
额外的研究表明表面活性剂在制造轻型隔声产品中并不是始终有效的。如下所示，添加一些表面活性剂实际上会导致产品密度增加。产生一种轻型铸造物品并不只是添加一种表面活性剂并且混合浆料以产生一种泡沫物品的事情。
因此，本领域中存在一种长期感觉到的需要：一种制造具有隔声特性的轻型铸造物品的方法。同样地存在对隔声产品以及制造该不含膨胀珍珠岩的隔声产品的方法的需要。此外，需要一种避免形成多个矿棉大纽结的制造隔声物品的方法。
发明内容
通过本发明的方法制造的一种轻型铸造物品满足这些需要中的至少一种。通过将一种淀粉与冷水共混，随后添加任选的填充剂以及添加剂，然后加热该淀粉/水共混物以形成一种淀粉凝胶来制备泡沫隔声产品。添加添加矿棉至该淀粉凝胶中以形成一种浆料，并且湿混该浆料直至形成多个绒棉结节。然后将该浆料与一种表面活性剂以及一定量的泡沫水相组合。发泡剂选自由以下各项组成的组：直链烷基苯磺酸盐、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱（cocamidopropyl hydroxysultaine）、它们的盐类、以及它们的混合物。继续混合发泡剂、泡沫水以及浆料以形成一种泡沫浆料。将该泡沫浆料浇铸到一个模具或托盘中，并且干燥该泡沫浆料，从而形成一种泡沫产品。将该泡沫产品从托盘中移出。
通过此方法制造的泡沫隔声产品具有轻便的空隙结构，并且还具有良好的物理以及隔声特性。该产品是矿棉的干燥结构，其中在这些矿棉纤维之间的空间被其中具有多个空隙的干燥淀粉凝胶所填充。这些空隙的内表面涂布有一层膜，该膜包括一种选自由以下各项的发泡剂：直链烷基苯磺酸盐、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱、它们的盐类、以及它们的混合物。该矿棉呈松散纤维形式或作为小于或等于3mm的绒棉结节。该产品的物理特性包括至少16磅/英尺3的密度以及至少80lbs力的硬度。
在绒棉结节形成后，添加发泡剂以及泡沫水保证适当大小的绒棉结节的形成，而不是绒棉纽结的形成。不像绒棉结节，这些绒棉纽结不会随着继续混合而破碎。有时，绒棉纽结迫使停止生产线以便清除混合器的打结纤维。因此，组分的添加顺序对具有适当稠度的产品的形成来说是重要的。
还已经发现，与技术人员的预期相反，并不是所有的表面活性剂或发泡剂均在制备轻型隔声板中是有用的。发现了许多发泡剂实际上会导致产品密度的增加。使用直链烷基苯磺酸盐、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱、它们的盐类以及它们的混合物允许始终如一的制备轻型铸造产品。
该产品的另一个意外的优点是其隔声特性随着密度降低而改进。由于小空穴被泡沫代替，因此预期吸声会降低。然而，却发现降噪系数与产品密度成反比。
附图详细说明
图1是发泡剂的量以及类型对实例1以及2的样品1至10的产品密度的图；
图2是发泡剂的量以及类型对实例1以及2的样品11至20的产品密度的图；
图3是发泡剂的量以及类型对实例1以及2的样品21至28的产品密度的图；
图4是发泡剂的量以及类型对实例1以及2的样品1至10的产品MOR的图；
图5是发泡剂的量以及类型对实例1以及2的样品11至20的产品MOR的图；
图6是发泡剂的量以及类型对实例1以及2的样品21至28的产品MOR的图；
图7是发泡剂的量以及类型对实例3以及4的样品1至20的产品密度的图；
图8是密度随着实例7的样品混合时间而变化的图；以及
图9是降噪系数随着实例8的样品密度而变化的图。
发明详细说明
如在本说明书中所用并且除非另外指出，否则组分的量以基于干组分总重量的重量百分比表示。
通过将一种淀粉与冷水共混来开始制备铸造泡沫物品。冷水用来防止淀粉组分的过早溶胀。术语“冷水”被定义为是指水具有淀粉不会发生溶胀的足够低的温度。确切的温度将取决于所选的特定淀粉，然而优选地选择低于150°F（约65°C）的冷水。
任何在热水存在下溶胀的淀粉是适用的。优选的淀粉包含植物淀粉，如玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、以及它们的混合物。在某些实施方案中，使用未改性的、天然的或珍珠型淀粉。改性淀粉也得到使用，包括交联的淀粉如ADM Clinton 608淀粉。淀粉的优选用量为基于浆料总重量的按重量计约3.0%至约4.2%，或按这些干组分重量计从约11%至约16%。用于凝胶形成的淀粉与水的比例优选地在约0.045至约0.065范围内。
在蒸煮之前，任选地将填充剂与量值为基于这些干组分总重量的按重量计从约10%至约14%的淀粉进行组合。在某些实施方案中使用了还称为烧石膏、半水合硫酸钙以及熟石膏的灰泥。该灰泥可以是α煅烧型亦或β煅烧型。α煅烧型石膏是稍微球形的，并且更易在水中液化。它通过在压力下煅烧二水合硫酸钙或石膏来制得。当石膏在大气条件下煅烧时，产生了不同晶形，该晶形是更具针状的β煅烧型灰泥。α煅烧型石膏亦或β煅烧型石膏或两者的混合物在产品中都是有用的。其他有用的填充剂包括粘土，如高岭土或球粘土，碳酸钙、回收的粉尘或来自隔声产品制造的破碎物，或又称为石膏或二水合硫酸钙的石膏粉。填充剂的使用完全是任选的，并且考虑了不包括填充剂的隔声产品的制备。
另一任选的组分是硼酸。硼酸的不同功能是作为阻燃剂、增白剂和/或增强助剂。当使用硼酸时，在某些实施方案中硼酸与淀粉以及灰泥一起添加至冷水之中。硼酸添加的量为以干成分重量计的约0%至约1.20%。产品的具体实施方式所使用硼酸的量值为以干成分重量计的约0.45%至约0.75%。
六偏磷酸钠是一种任选的添加剂，该添加剂被少量使用以便增加隔声产品中的声学吸收。不希望受理论约束，相信六偏磷酸钠会引起板内局部收缩，从而在板结构里产生可用于吸声的小裂纹和/或孔隙。六偏磷酸钠普遍可在商品名CALGON作为一种水软化剂获得。
加热淀粉与水的混合物以开始溶胀淀粉颗粒。加热使淀粉溶胀，这使混合物开始增稠。任选地，在增稠过程中，优选连续地搅拌该混合物。这防止了热源附近淀粉的过度加热以及增稠。随着加热继续，淀粉颗粒继续溶胀。优选地，将该混合物加热到足以完全蒸煮淀粉的温度。这形成了一种淀粉凝胶，该凝胶是一种浓稠的、粘性的结构。
混合物加热可以通过本领域已知的任何技术来完成。在一些实施方案中，通过添加热水或蒸汽至淀粉、填充剂、添加剂与水的组合中来加热样品。这种技术减少了溶液的过热点以及局部增稠。在其他实施方案中的加热方法包括加温以及添加蒸汽至混合容器中。
制备淀粉凝胶后，添加一种纤维如矿棉。矿棉是一种纤维材料，该纤维材料由天然或合成矿物、石头、炉渣或金属氧化物制成。将矿物加热至约1600°C至一种熔融状态。然后，吹喷空气通过熔融体流。在另一个制造方法中，将熔融体在高速纺丝装置中纺丝，以产生大量缠绕的纤维。有用矿棉的一个实例是由USG Interiors在它们的Walworth、WI以及Red Wing、MN工厂中制造的炉渣棉。
将淀粉凝胶与矿棉进行湿混，以组合它们从而形成一种浆料。继续湿混，至少直至均匀地形成绒棉结节，并且产生一种均质的浆料。绒棉结节是尺寸多达约0.25英寸（6毫米）的小的、柔软的、豌豆状球的矿棉。这些结节自然地形成作为混合过程的一部分。一旦结节形成，就可以将它们通过在高剪切条件下继续混合来进一步破碎。高剪切混合使纤维破裂成更小的碎片，这样使得它们脱离结节，从而逐渐地减小结节的尺寸。所选的混合步骤长度以及混合条件取决于成品所希望的特性，如表面的平滑度。可使用可彻底将相对厚重浆料进行共混的任何类型混合设备。在某些实施方案中，使用螺带式混合器。在其他实施方案中，特别地对于那些较小规模的那些来说，人们可任选地利用桨式混合器。
在绒棉结节形成后添加一种发泡剂至该浆料中。发泡剂在该过程中引入过早会导致多个大矿棉纽结的形成，这些大矿棉纽结是范围可在约0.5至5英寸的绒棉的更大结块。可形成要求***关闭的大矿棉纽结。大矿棉结还损害了产品的美观性。
已经发现，制造轻型产品的发泡剂的选择是困难的。测试了许多发泡剂，与技术人员的预期相反，这些发泡剂实际上会导致产品密度增加。已经发现，形成足以降低铸造产品的产品密度的泡沫的发泡剂包括：直链烷基苯磺酸盐如直链十二烷基苯磺酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱、它们的盐类、以及它们的混合物。Stepan公司（Northfield,IL）的数种有用的发泡剂在实例1中进行了展示。
使用了引起产品密度的所希望降低的任何量的发泡剂。一些实施方案利用了按浆料中干固体重量计的从约0.01%至约1%的活性发泡剂。经常在水溶液中供应发泡剂。发泡剂的“活性”部分仅指固体，而不包括溶解发泡剂的水。在其他实施方案中，使用了基于干组分总重量的按重量计从约0.1%至约0.5%的活性发泡剂。在仍然其他实施方案中基于浆料固体按发泡剂的活性成分来测量，发泡剂添加的量为浆料重量的从约0.2%至约0.4%。所要求的发泡剂的确切量取决于所选的发泡剂、浆料中的水量、混合强度、通过混合作用引起的携入空气的量、以及所希望的密度降低。
在添加至浆料之前，将泡沫水与发泡剂相组合。这有助于发泡剂与浆料完全混合，并且为泡沫产生提供水。如通过产品密度降低所证明，已展示出增加泡沫水的量就增加了泡沫量。虽然可以使用任何有用的比例，但是在一些实施方案中，以约100:3至约100:1的比例来使用泡沫水与发泡剂。将发泡剂以及泡沫水一起添加至该浆料中。
添加发泡剂以及泡沫水后，继续混合以在浆料中原位产生泡沫。在一些实施方案中，在用来制备该浆料的同一混合器中产生泡沫。在许多实施方案中，增加的混合速度可产生更多的泡沫，从而进一步降低了产品密度。
某些产品实施方案利用了一种与产品生产线分开产生的并且在绒棉结节形成后添加至浆料中的泡沫。通过将水以及发泡剂加入到如在石膏板制造中所用的泡沫产生器中来形成预先产生的泡沫。泡沫产生器通过对发泡剂、水与空气的高剪切混合来产生泡沫。
如果浆料没有混合足够长的时间，那么所得产品的面可具有许多软点。这些点是由淀粉凝胶未渗透的结节绒棉球。将这些球通过较硬的骨架来分离，该骨架含有较大百分比的粘合材料。这些软点具有与较硬的骨架结构以及颗粒之间的凹部或间隙不同的吸声品质。通过调节湿混的程度，在很大程度上控制板的吸声以及外观。
任选地，在添加矿棉之前、同时或之后，添加着色剂（coloring）至浆液中。通过将颜料与浆料彻底地混合来获得均匀的颜色。然而，如果在矿棉之后添加着色剂，那么着色剂仅可以被混合至只有一部分矿棉被颜料渗透的程度。完成后，这将呈现出一个着色与未着色区域的杂色或斑驳的外观，该外观类似于天然石头的外观。然而，石头的外观对板的多孔性以及吸声没有影响。如果使用着色剂，着色剂添加的量为按重量计约0.01%至约4.5%。
混合后，获得一种稠密的浆料。通过将浆料铸造到一个或多个托盘中使该块体转化成所希望的形状。在一些实施方案中，板是所希望的形状；然而，可使用这种技术来产生其他的形状。任选地完成模制，而不按压出任何液体或使物质稠化。该块体可以通过手或通过机器模制成合适的形式，如通过使用移动模具、用于整平的主辊、以及类似物。可使用穿孔的金属板形式来促进后续干燥，在模具底部使用纸质或纸衬的铝箔用来背衬。通过手动刮平、机器刮平或辊图型成形来将多余的浆料从模具顶部刮除。如果希望一种较粗糙的外观，那么刮平可以用刮平棒边缘，通过拉出一些矿棉结节并且在表面产生延伸至贴砖内部的大裂缝或凹部来进行。通过这个过程制造的板具有良好的强度特征，同时维持轻型。
任选地，产品表面在硬化之前压印有一种图案。该图案可通过添加一种装饰性图案来提高产品的审美价值。表面压印也用来增大吸声的表面积的量。例如，添加空穴、孔或裂缝至隔声板会增强声音进入板内部的能力，在该板内部声音被硬化的浆料吸收。压印图案也可以被设计成执行所有这些功能，使用一种令人愉快的设计来增强吸声能力。
宜用本领域已知的任何方法来干燥产品。在一些实施方案中，将产品引入烘箱或窑炉之中。干燥应该逐渐地进行，因为快速干燥会增加产品收缩并且可能引起产品缺陷。烘箱温度优选地为从约95°C至约160°C。当产品是一种隔声板时，205°C以上的高烘箱温度可以使面板边缘烧焦或烧损。
面板干燥后，将它们从这些托盘中剥离。纸质或其他背衬材料典型地留在产品上或任选地去除。需要时，将产品如板切割至所希望的成品尺寸。任选地将板的一个表面进行抛光或研磨以去除上表面，从而暴露出更多的多孔内表面。用于去除外表面的合适方法包括使用碳化硅辊、砂带、刨床、喷砂处理等等。如希望时，可将面板边缘倒角。
如果希望时，可以通过在产品表面物理产生额外的孔、裂缝、空穴或开口而赋予干燥产品额外的吸声能力。普遍地，强制刺或刀锋穿过表面，并且进入产品的内部。虽然该刺的形状普遍地类似于大头针或针，但考虑了使用任何的形状，包括装饰性设计。这些刺或刀锋可以按任何方式安排，如成行以及成列或任何适用的型式。
实例1
制备测试板
隔声板浆料的基本配方在表1中展示。将淀粉、硼酸以及灰泥称出到单独的杯中。测量出350克冷水并且放置在一个小金属烧杯之中。添加干燥成分至冷水中，同时搅拌，首先添加淀粉，然后是硼酸，最后是灰泥。添加2571克沸水至混合物之中。搅拌混合物以获得一种均质的凝胶。测量出871克矿棉并且放入到混合器之中。添加该凝胶至混合器中，并且在速度1下混合45秒，形成一种浆料。将混合罐侧面的未共混成分向下推至该浆料中，并且在速度2下额外混合浆料持续三分钟。
表I
浆料基本配方
| 组分 | 重量，克 | 固体重量百分数 | 总重量百分数 |
| 冷水 | 350 | 0.0% | 8.5% |
| 热水 | 2571 | 0.0% | 62.5% |
| 淀粉 | 175 | 14.7% | 4.2% |
| 硼酸 | 7.5 | 0.6% | 0.2% |
| 灰泥 | 141 | 11.8% | 3.4% |
| 矿棉 | 871 | 72.9% | 21.2% |
| 总计 | 4115.5 | 100.0% | 100.0% |
筛选出十四种形成剂以确定它们在降低产品密度中的效用。以根据表II的量将发泡剂添加至基本配方的样品中。
表II
发泡剂的添加
样品1C是不含发泡剂的对比样品。测试板通过将表II的一定量的发泡剂样品添加至表I的一个4115.5克浆料样品中来制备。在上述的最终混合步骤后，向发泡剂添加400克泡沫水。发泡剂以及泡沫水添加之后，在速度3下将浆料混合额外4分钟以产生泡沫。然后将浆料浇铸成一种标准板形式，刮去模具顶部的多余浆料。铸造板在300°F（149°C）的烘箱中干燥过夜。所使用的相同百分比量的发泡剂的重量有所不同。这是因为不同发泡剂在构成中含有不同量的活性成分。在计算的百分比中，只考虑活性成分。
实例2
测试板特性
测量实例1中制得的每个测试板的物理特性。结果在表III中展示。
表III
测试板特性
使用5000N（约1000lb）测力元件在Instron 3345测试仪上进行MOR测试。使用2.0英寸/分钟的十字头速度。术语“硬度”指如通过两英寸球的硬度测试而测量的硬度。在Instron 3345测试仪上使用5000N（约1000lb）测力元件以及0.10英寸/分钟的十字头速度进行测试。根据ASTM C 367-99标题为“用于预制的建筑隔声贴砖或导入的天花板嵌板的强度特性的标准测试方法（Standard Test Methods for Strength Properties of PrefabricatedArchitectural Acoustical Tile or Lay-In Ceiling Panels）”来进行测试。
如从表II的结果可见，许多发泡剂对产品密度具有可忽略的或不利的影响。在样品3至8以及样品11至18中，随着发泡剂的量从浆料重量的0.20%增加至0.40%，产品密度保持相同或甚至增加。样品1至2、9至10以及27至28展示出在0.2%与0.4%发泡剂样品之间密度降低，但是未能展示对比样品与0.2%样品之间密度明显减少。只有四个样品，具有链十二烷基苯磺酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱、以及椰油酰两性基二丙酸二钠的那些样品展示出产品密度一致降低。
实例3
制备测试样品
选择在实例1以及2的筛选测试中鉴别出的最有希望的发泡剂用于额外测试。根据实例1用发泡剂制备浆料基本配方的样品，发泡剂如果存在的话，根据表IV添加。
表IV
测试板的组成
| 板 | 发泡剂 | %发泡剂 | 厚度 |
| 1C | 无 | 无 | 0.855 |
| 1 | 直链烷基苯磺酸钠 | 0.10% | 0.807 |
| 2 | 直链烷基苯磺酸钠 | 0.20% | 0.825 |
| 3 | 直链烷基苯磺酸钠 | 0.30% | 0.817 |
| 4 | 直链烷基苯磺酸钠 | 0.40% | 0.843 |
| 5 | 直链烷基苯磺酸钠 | 0.50% | 0.823 |
| 6 | 椰油酰胺丙基甜菜碱 | 0.10% | 0.798 |
| 7 | 椰油酰胺丙基甜菜碱 | 0.20% | 0.809 |
| 8 | 椰油酰胺丙基甜菜碱 | 0.30% | 0.825 |
| 9 | 椰油酰胺丙基甜菜碱 | 0.40% | 0.770 |
| 10 | 椰油酰胺丙基甜菜碱 | 0.50% | 0.823 |
| 11 | 椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱 | 0.10% | 0.807 |
| 12 | 椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱 | 0.20% | 0.856 |
| 13 | 椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱 | 0.30% | 0.790 |
| 14 | 椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱 | 0.40% | 0.806 |
| 15 | 椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱 | 0.50% | 0.800 |
| 16 | 椰油酰两性基二丙酸二钠 | 0.10% | 0.822 |
| 17 | 椰油酰两性基二丙酸二钠 | 0.20% | 0.807 |
| 18 | 椰油酰两性基二丙酸二钠 | 0.30% | 0.820 |
| 19 | 椰油酰两性基二丙酸二钠 | 0.40% | 0.806 |
| 20 | 椰油酰两性基二丙酸二钠 | 0.50% | 0.814 |
实例4
板的物理特性
使用与实例2相同的测试方法来测试实例3中制备的板的物理特性。测试结果在表V中示。
表V
板的物理特性
| 板 | 密度 | MOR | CMOR | MOE | 硬度 |
| 1C | 22.01 | 228.8 | 228.6 | 33570 | 291.3 |
| 1 | 19.45 | 211.0 | 270.0 | 21657 | 221.4 |
| 2 | 19.32 | 177.7 | 230.4 | 12890 | 194.3 |
| 3 | 18.95 | 152.9 | 206.0 | 8195 | 196.0 |
| 4 | 16.39 | 116.0 | 209.1 | 5183 | 112.9 |
| 5 | 13.71 | 88.6 | 228.3 | 68807 | 81.7 |
| 6 | 19.83 | 211.1 | 259.7 | 20434 | 251.8 |
| 7 | 19.59 | 201.1 | 253.4 | 18403 | 231.8 |
| 8 | 19.55 | 188.9 | 239.3 | 20256 | 242.4 |
| 9 | 17.51 | 143.5 | 226.1 | 6851 | 177.2 |
| 10 | 13.78 | 102.4 | 260.5 | 6050 | 87.5 |
| 11 | 19.55 | 210.6 | 266.8 | 27836 | 245.6 |
| 12 | 17.85 | 169.0 | 256.5 | 15008 | 189.8 |
| 13 | 18.69 | 173.0 | 239.8 | 10730 | 209.3 |
| 14 | 17.24 | 153.8 | 249.2 | 7606 | 160.4 |
| 15 | 14.90 | 115.5 | 251.8 | 7043 | 111.1 |
| 16 | 19.38 | 184.6 | 237.8 | 13276 | 192.2 |
| 17 | 19.44 | 190.6 | 244.0 | 15376 | 188.8 |
| 18 | 19.01 | 164.9 | 220.9 | 10436 | 175.4 |
| 19 | 19.09 | 188.8 | 250.6 | 14182 | 190.9 |
| 20 | 18.78 | 163.6 | 224.0 | 9998 | 168.7 |
如从表V的结果可见，四种发泡剂中的三种展示出随着发泡剂水平的增加，密度一致并且显著降低。这三种样品是1.Biosotf D-40，一种直链十二烷基苯磺酸钠，2.CG-50，一种椰油酰胺丙基甜菜碱，以及3.SB，一种椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱。
实例5
混合速度、混合持续时间、以及泡沫水的影响
进行一个实验室研究来探究混合速度、混合持续时间以及泡沫水（表面活性剂稀释物）的量对板密度以及物理特性的影响。根据实例1的方法使用浆料基本配方来制备样品。以约0.25%（6.01g）的量将椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱发泡剂添加至所有样品中。以上提及的变量的变化在表VI中展示。混合速度以及持续时间指泡沫产生的最终混合步骤。
表VI
混合速度、持续时间以及、添加的泡沫水的影响
板的物理特性的测试根据实例2的方法使用相同的设备来进行。测试结果在表VII中展示。
表VII
表VI的板的物理特性
| 板 | 密度 | MOR | CMOR | MOE | 硬度 |
| 21 | 19.63 | 170.4 | 213.5 | 23900 | 180.3 |
| 22 | 19.32 | 168.7 | 218.7 | 24415 | 188.9 |
| 23 | 18.28 | 143.1 | 207.6 | 22783 | 169.0 |
| 24 | 15.51 | 126.7 | 256.6 | 20284 | 118.1 |
| 25 | 18.89 | 166.0 | 225.0 | 28155 | 216.3 |
| 26 | 17.61 | 129.7 | 218.9 | 21902 | 168.8 |
| 27 | 17.68 | 137.4 | 212.9 | 27104 | 169.8 |
| 28 | 18.25 | 158.7 | 230.7 | 22242 | 170.0 |
| 29 | 17.83 | 146.7 | 223.5 | 23927 | 182.6 |
| 30 | 17.18 | 155.3 | 254.7 | 23769 | 136.4 |
在0.25%发泡剂下，椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱展示出随着泡沫水的量增加，密度降低。相信添加泡沫水会产生更多泡沫并且使密度降低。将板25至27与板28-30相比较展示出混合速度增加也会产生更多泡沫并且使密度降低。混合持续时间的影响不太明确。在混合的最初4分钟，混合速度、密度两者都下降，但是混合的最后两分钟都增加。混合速度或混合持续时间对除密度以外的板物理特性的影响均不显著。
实例6
绒棉纽结的产生
进行工厂路线以制造一种隔声材料。在较大的批量大小中，使用实例1的基本浆料的组分以及比例。Bio-Soft D-40被以按重量计0.40%的量（6.1lbs）测量并且添加至约300lbs的泡沫水中。保持泡沫水温度在浊点46°F以上。添加发泡剂至水中，并且通过用一个铲来搅拌来组合。
将发泡剂以及泡沫水倒入带式混合器顶部。使用带式混合器，在矿棉添加后的混合时间典型地为7.5分钟（450秒），用来完全绒绵结节的形成。在此测试期间，混合5.5分钟后停止混合，并且取对照样品。添加发泡剂水溶液，并且再继续混合。每30秒收集样品，持续额外的两分钟。用这些样品来浇铸多个板1’×1’×3/4”，稍微将该样品装满溢出托盘。使托盘在刮平棒下经过，以刮掉任何多余的浆料，并且在生产干燥器中干燥产品。在表VIII中报道了每个样品的密度。
表VIII
泡沫产品的密度
| 发泡剂添加后的混合时间 | 产品密度 |
| 0（发泡剂添加之前） | 25.68 |
| 30秒 | 21.42 |
| 60秒 | 21.31 |
| 90秒 | 21.60 |
| 120秒 | 21.25 |
测试数据展示出初始30秒后，未发生密度实质性降低。然而，在泡沫浆料中存在大于0.5英寸（12毫米）的绒棉纽结。这些纽结降低了产品的审美价值。当托盘在刮平棒下经过时，棒上捕捉的绒棉纽结被拉出到产品表面以上，在纽结的上游留下一个大的、难看的空隙。
实例7
根据实例1的方法以表IX的量来制备淀粉凝胶。
表IX
淀粉凝胶的组成
| 组分 | 重量 | 总组成% | 固体% |
| 冷水 | 1250 | 20.71 | |
| 热水 | 4000 | 66.28 | |
| 蒸汽 | 200 | 3.31 | |
| 淀粉 | 300 | 4.97 | 51.25 |
| 灰泥 | 270 | 4.47 | 46.13 |
| 六聚偏磷酸钠 | 0.3 | 0.01 | 0.06 |
| 硼酸 | 15 | 0.25 | 2.56 |
凝胶制备后，将矿棉添加至部分凝胶中并且将该浆料混合390秒。量出发泡剂Bio-Soft D-40并且散布在八个5加仑桶之中。将总共300lbs的冷水分在八个桶之中，并且用大铲搅拌以便进行组合。然后通过将稀释的发泡剂倒入带式混合器顶部来将发泡剂添加至制备的浆料中，并且混合一分钟。泡沫浆料的组成在表X中展示。
表X
泡沫浆料的组成
| 组分 | 量值 |
| 淀粉凝胶 | 2275 |
| 发泡剂 | 6.16 |
| 稀释水 | 300 |
| 矿棉 | 700 |
每隔一分钟通过视口取尺寸足以制备12”×12”×3/4”测试板的六个额外样品。在取每个样品之间继续混合。在标准托盘上制备样品，并且在工厂干燥器中干燥这些样品。使用与实例2相同的测试方法来测试成品样品板的物理特性，并且将结果展示在表XI以及图8中。
表XI
测试样品的物理特性
将发泡剂添加前的样品1C与添加发泡剂后并且混合一分钟的样品1进行比较，密度急剧下降。如所预期的，这是由于泡沫形成而降低了密度。然而，随后的样品展示出密度的增加。相信这是由于矿棉破碎成更小的纤维。
实例8
隔声测试
制备泡沫隔声产品的样品并且经受声学测试。根据实例7的方法，使用表VIII的量来制备标记为A至E的具有不同密度的五个样品。样品的组成展示在下表XII中。
表XII
样品A至E的淀粉凝胶的组成
将一部分的淀粉凝胶与矿棉相组合，并且将发泡剂如实例7所述稀释在水中。将每个样品的泡沫浆料的组成展示在表XIII中。
表XIII
样品A至E的泡沫浆料组成
| 组分 | 样品A | 样品B | 样品C | 样品D | 样品E |
| 淀粉凝胶 | 2400 | 1200 | 2425 | 2250 | 2275 |
| 发泡剂 | 6.16 | 4.86 | 6.15 | 6.15 | 6.16 |
| 稀释水 | 300 | 150 | 250 | 250 | 300 |
| 矿棉 | 700 | 350 | 700 | 600 | 700 |
| 总计 | 3406.16 | 1554.86 | 3881.15 | 3106.15 | 3218.16 |
使用正规生产传送设备将泡沫浆料形成为样品板。根据ASTM C-423-08名称为“根据混响室法测定吸声以及吸声系数（Sound Absorption and SoundAbsorption Coefficients by Reverberation Room Method）”来测试每个板的降噪系数（“NRC”），以确定板吸声的能力。表XIV含有各样品A至E的密度以及NRC值。
表XIV
样品A至E的物理特性
| 测试 | 样品A | 样品B | 样品C | 样品D | 样品E |
| 密度 | 19.96 | 17.16 | 19.31 | 20.80 | 22.59 |
| NRC | 0.7625 | 0.7700 | 0.7500 | 0.7575 | 0.7450 |
图9是噪音减少相对于样品密度的图。出人意料地，噪音减少与产品密度成相反地变化。因此，除了降低重量之外，本发明还产生了出人意料的隔声特性提高。
尽管已展示并且说明使铸造产品发泡的具体实施方案，但本领域的技术人员应理解，可在不背离本发明的其更宽方面并且如在以下权利要求书中所阐明的情况下，对其做出多种改变以及变更。
Claims (10)
1.一种制造泡沫隔声产品的方法，包括：
将一种淀粉与冷水进行共混；
加热该淀粉/水共混物以形成一种淀粉凝胶；
添加矿棉至该淀粉凝胶中以形成一种浆料；
湿混该浆料直至形成多个绒棉结节；
将一种表面活性剂与一定量的泡沫水相组合，所述表面活性剂是选自由以下各项组成的组：直链烷基苯磺酸盐、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱、以及它们的混合物；
将该表面活性剂、泡沫水与浆料进行混合以形成一种泡沫浆料；
将该泡沫浆料浇铸到一个模具中；
使该泡沫浆料干燥，从而形成一种泡沫产品；
将该泡沫产品从该模具中移出。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法的产品没有添加珍珠岩。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述共混步骤的淀粉包括一种植物淀粉。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述共混步骤的植物淀粉进一步包括下组中的一种，该组选自：玉米、马铃薯、小麦以及木薯淀粉。
5.如权利要求4所述的方法，其中，该植物淀粉是一种交联的玉米淀粉。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述混合步骤包括：制造一种预先形成的泡沫并且将该预先形成的泡沫混合到该湿浆料之中。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述合并步骤进一步包括：添加一种表面活性剂溶液至该湿浆料中并且搅拌该湿浆料以形成该泡沫浆料。
8.如权利要求1所述的方法，其中，将所述添加步骤的矿棉按照纤维矿棉形式来添加。
9.一种泡沫隔声产品，包括：
一种矿棉干燥结构，这些矿棉纤维之间的空间被其中具有多个空隙的干燥淀粉凝胶所填充，所述空隙的内表面涂布有一层选自下组的膜，该膜选自直链烷基苯磺酸盐、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱、以及它们的混合物中的一种；所述矿棉呈松散纤维的形式或作为小于或等于3mm的绒棉结节；并且
其中所述产品具有至少16磅/立方英尺的密度以及至少80磅力的硬度。
10.根据权利要求9所述的产品，进一步包括由石膏、硼酸以及它们的混合物组成的组中的至少一种。
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