TW201139526A - Molding a lightweight cast acoustical product - Google Patents

Description

201139526 六、發明說明： 、 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製造模造吸音產物之方法。特定言之，本發 明係關於一種能製造輕量型產物之製造發泡吸音板的方法。 【先前技術】 吸音板係廣泛用在營建業上。使用吸音板於天花板、牆壁、劇 院或音樂廳中以控制聲音。此種產物係藉由使聲音穿透至產物之 内部並於其内吸收聲能之方式吸收聲音。能以多種方法來提供通 至產物内部之通道。產物表面之開口可使聲音進入產物内部。可 將產物之組成設計為至少部份透音者，俾使聲音穿透產物表面。 亦可使用其他吸音產物之技藝人士所習知的手段來引導聲能進入 產物内部。一旦進入到產物内部，至少部份之聲能會轉換成機械 能或熱能並消散。 傳統的吸音板係以觀製法（felting process )或以模造法製得。 模造產物通常具有較重之重量及較高之強度。此種物件係藉由混 合纖維、黏著劑以及一或多種填料及添加物，隨後將所得之漿料 (P u 1P )置於托盤或模具中乾燥而製得。其纖維、黏著劑及填料劑 係經過挑選，俾使所得之板呈聲音吸收性。若欲求額外之聲音吸 收度，則要視需要藉由壓印（在產物上壓出一設計圖案）以於產 物表面形成額外之孔洞或坑洞。另一種增進聲音吸收度之方法則 疋利用針來穿刺產物表面（即穿孔，perfing )。如同前述之壓印， 穿孔會創造坑洞以再度提升聲音吸收性。減少模造產物重量之方 4 201139526 答立 &里型填料’例如發泡珍珠岩。然、而，珍珠岩合反射 低物件吸㈣音㈣力，祕在蚊雜料k量時 W里及聲g吸收度上要有所取捨’而膨脹珍珠岩係有用於特定 屋物。 、、國專利第1，769’519號描述—種模造製得產物的例子，1將一 礦物綿與殿粉凝膠體之聚料模造至—模具中並乾燥形成物件。此 種物件雖此有效地控制吸音，但卻重量不輕。導^運費不實且使 須輸送、撝帶及安裝該物件者快速疲g。 、 、國專利第4,655,950號係揭露使用經酵素改質、以大豆為基質 心泡Μ來t k重量較輕之模造吸音物件。此專利教示在祠化前 添加6亥發泡劑至殿粉及水中，隨後將發泡㈣分布於托盤上在 物絲面上進行到才未（screeded)卩賦予物件表面⑽，明候於約 300°F ( U9°C)之爐中乾燥該濕漿料，歷時約16小時。 近期之研究已顯示，在形成澱粉凝膠體前添加發泡劑並非總是 月b產生滑順、泡洙般的漿料。在某些情況下，當添加礦物綿纖維 時，棉料會卷成大型扭結（kn〇ts)，有時須關閉混合設備儀器並等 到扭結可被消除為止。以此所得之漿料會含有大型腫塊，其並不 美銳且總疋需要停止儀器，增加產物成本。 其他研究亦指出界面活性劑並非總是能有效地生產輕量型吸音 產物。如後所述，添加某些界面活性劑實際上會使產物密度增加。 輕量型模造物件之創造並非僅是「添加界面活性劑並混合漿料以 創造發泡物件」而已。 201139526 因此，本領域長期以來亟需一種製造輕量型、具吸音特性之模 件的方法也兩要一種無須使用膨脹珍珠岩的吸音產品與其 製方法此外，亦需一種避免形成礦物綿大扭結之製造吸音物 件的方法。 【發明内容】 本發明方法所製造之輕量型模造物件係滿足該等需求中之至少 一者。係藉由以下步驟製備發泡吸音產物：摻混澱粉與冷水並視 需要添加填料及添加劑，隨後加熱澱粉/水摻混物以形成一澱粉凝 膠體；添加礦物綿至澱粉凝膠體中以形成一漿料並濕式混合漿料 直至形成綿團塊（wool nodules广隨後結合該漿料與一界面活性 劑及一用量之的發泡水，該發泡劑係選自以下群組：線性之烷基 苯基磺酸鹽、椰油醯胺丙基甜菜鹼（c〇camid〇pr〇pyl betaine)、椰 油醯胺丙基經基項基甜菜驗（⑶camid〇pr〇pyl hydr〇xySUltaine)、 其4之鹽類及刖述之混合物；持續混合發泡劑、發泡水及漿料以 形成一發泡漿料；模造發泡漿料至一模具或托盤中並乾燥該發泡 漿料以形成一發泡產物；以及自托盤中移除發泡產物。 藉由本方法所製得之發泡吸音產物具有孔洞結構以減輕重量， 且仍具有良好之物理特性及吸音特性。產物為乾燥之礦物綿結 構，礦物綿纖維間係具有空隙且空隙中係填有内部具有孔洞之澱 粉凝膠體。孔洞之内表面係經一膜塗覆，該膜含有選自以下群組 之發泡劑：線性之烷基苯磺酸鹽、椰油醯胺丙基甜菜鹼'椰油醯 胺丙基羥基磺基甜菜鹼、其等之鹽類及前述之混合物。礦物綿係 呈鬆散纖維之型態或為小於或等於3毫米之綿團塊（w〇〇1 201139526 ' nodules )。產物之物理特性包含至少16碌/立方英p尺之密度及至少 80磅力之硬度。 在形成綿團塊後添加發泡劑及發泡水可確保形成適當尺寸之綿 團塊，而非形成綿扭結。綿扭結不似綿團塊能以連續混合之方式 打散。同時，綿扭結需停止生產線才能自紐結纖維中清理混合器。 因此，添加成分之順序對形成具適當稠密度之產物而言係重要的。 亦已發現，與技藝人士之期待相反，並非所有的界面活性劑或 發泡劑都可用於製備輕量型吸音板。實際上，已發現有些發泡劑 會使產物密度增加。使用線性之烷基苯磺酸鹽、椰油醯胺丙基甜 菜鹼、椰油醯胺丙基羥基磺基甜菜鹼、其等之鹽類及前述之混合 物可促成輕量型模造產物之均勻製備。 該產物中之另一個不可預期的優點在於當密度降低時同時增進 吸音特性。本來預期當以泡體來取代微小坑洞時，聲音吸收性會 降低，不料卻發現降燥係數（Noise Reduction Coefficient)竟與產 物密度成反比。 【實施方式】 如本說明書中所用且除非特別說明，成分之量係以重量百分比 表示，以乾燥成分之總重量計。 模造發泡物件之製備係從摻混澱粉與冷水開始。冷水係用來預 防澱粉成分提早成熟膨脹。術語「冷水」係定義為「具有充分低 溫、無法使澱粉發生膨脹之水」之含意。切確之溫度係視所選之 特定澱粉而定，然而，較佳係選擇低於150°F (約65°C)之冷水。 201139526 可使用任何可在熱水存在下而膨脹之澱粉。較佳之澱粉包含有 植物殿粉，例如玉米（corn );殿粉、馬铃薯（potato )殿粉、小麥 (wheat)殿粉及樹菩（tapioca)澱粉及前述之混合物。在某些實 施態樣中係使用未經改質之天然殿粉或珍珠澱粉（pearl starch )。 亦可使用改質澱粉，包含經交聯之澱粉，例如ADM Clinton 608 澱粉。澱粉之用量較佳為約3.0重量％至約4.2重量％，以漿料之 總重量計；或者為約11重量％至約16重量％，以乾燥成分計。在 形成凝膠體時，澱粉對水之比例較佳為約0.045至約0.065。 在熬煮前可視需要結合填料與澱粉，填料之用量為約10重量％ 至約14重量％，以乾燥成分之總重量計。在某些實施態樣中係使 用灰泥（stucco )(即般燒石膏、半水合硫酸#5及熟石膏（Plaster of Paris ))。灰泥可為α-般燒型者或β-锻燒型者。α-般燒型石膏係略 呈球狀且較容易在水中流體化，其係於壓力下煅燒二水合硫酸鈣 或石膏而製成。而在大氣條件下煅燒石膏時可產生不同之結晶型 態，即較為針狀之β-煅燒型灰泥。在本產物中可使用α-煅燒型石 膏、α-煅燒型石膏或此二者之混合物。其他可用之填料包含黏土 (例如高嶺土（ kaolin )或球黏土）、碳酸鈣、在製造吸音產物時 之回收塵粉或回收碎片、或者天然石膏（land plaster )(即所謂的 石膏或二水合硫酸鈣）。填料之使用全然是視需要而定，亦可考慮 製備不含填料之吸音產物。 另一個視需要之成分為硼酸。硼酸之眾多功用係作為阻燃劑、 漂白劑及/或強動助劑（strengthening aid )。在使用時，某些實施 態樣係將硼酸加入具有澱粉及灰泥之冷水中。硼酸之添加量為乾 8 201139526 燥成分之約0重量％至1.20重量％。在特定之產物實施態樣中硼 酸之用量為乾燥成分的約〇.45重量％至約〇.75重量％。 六偏填酸鈉（sodium hexametaphosphate)也為一種視需要之添 加劑，其係微量使用以增加吸音產物之聲音吸收性。在不欲受理 論限制之情況下’咸信六偏構酸鈉在板中會造成局部收縮，俾使 在板結構内部產生微小之裂縫及/或孔隙’可用於聲音吸收。六偏 磷酸鈉通常可取自商標名稱為「CALGON」之軟水劑。 加熱澱粉及水之混合物以開始膨脹澱粉微粒。加熱可使澱粉膨 脹，使混合物開始稠化。在稠化過程中視需要攪拌混合物，較佳 係連續擾拌。此防止過度加熱及過度稠化加熱源附近之澱粉。隨 著不斷加熱，澱粉微粒亦不斷膨脹。較佳係將混合物加熱至足以 使澱粉完全熟化之溫度。以此形成澱粉凝膠體，其為一黏稠結構。 混合物之加熱可藉由任何本領域已知技術來完成。在部分實施 態樣中，係藉由添加熱水或蒸氣至澱粉、填料、添加物及水之組 合中以加熱樣品。此技術能減少熱點（hot spots )及溶液之局部稠 化。另一些實施中之加熱方法則包含暖化並添加蒸氣至混合容器。 在製備澱粉凝膠體後加入如礦物綿之纖維。礦物綿係一種由天 然或合成礦物、石材、爐渣或金屬氧化物所製得之纖維材料。其 係將礦物加熱至約丨6〇〇〇C以呈熔融態。隨後於熔融體之流中吹入 空氣。另一製造方法則為在高速紡紗裝置中紡製熔融體以產生大 蓋之父織纖維（intertwined fibers )。可用礦物綿例如有USG室内 建材公司（USG Interiors)之 Walworth、WI 及 Red Wing、以及 MN廠所生產之爐渣綿。 201139526 濕式此合澱粉凝膠體及礦物绵以將其等結合並形成漿料。持續 濕式此合，至少至均勻地形成綿團塊並產生均質之漿料。綿團塊 為-i j柔权碗豆狀之礦物綿球，尺寸最高達約0.25英叫·（ 6 毫米）。此等團塊自然形成了混合處理之 一部份。一旦形成團塊， 可以高剪切條件之連續混合將其等再度打散。高剪切混合之特徵 在於使纖維變成較小之碎塊，近而使其等偏離團塊，逐漸減小尺 寸。混合步驟之時間長短及混合條件係視所欲之成品特性而定， 例如表面平滑度。可使用任何能徹底摻混相對重質漿料之混合設 備在刀貫施態樣中係使用螺帶混合機（ribb〇n mixer )。在其他 實施態樣中，特別是對於小規模之實施態樣而言，可視需要採用 槳式混合機（paddle mixer)。 在形成綿團塊後將發泡劑加入漿料中。在過程中過早導入發泡 劑會導致形成大型之礦物綿扭結，其為較大型之綿結塊，可為約 0.5英吋至5英吋。在可形成大型之礦物綿扭結之情況下需關閉系 統。大型之礦物綿扭結亦會損及產物之美感。 已發現很難透過選用發泡劑來生產輕量型產物。經測試，與技 藝人士之期待相反’一些發泡劑實際上會導致產物密度增加。已 發現能形成發泡體以充分降低模造產物之產物密度的發泡劑包 含：線性之烷基苯磺酸鹽（例如線性十二烷基苯磺酸鈉）、椰油醯 胺丙基甜菜驗、椰油酿胺丙基羥基績基甜菜驗、其等之鹽類及前 述之混合物。實施例1中係顯示數種Stepan公司（北田市，伊利 諾州）所產之可用發泡劑。 可使用任何量之發泡劑’使產物密度呈所欲的下降》某些實施 201139526 心樣中所知用之發泡劑量為漿料中乾燥固體的約〇 〇 1重量％至約 1重里/〇。發泡劑通常係以含水溶液形式提供。發泡劑中之「活性」 π刀係單拍固體且不包含將其溶解之水。在其他實施態樣中，活 性發泡劑之用量為約〇1重量％至約〇 5重量％，以乾燥成分之總 重量計。在另一些實施態樣中，以漿料固體計，就所測得之發泡 劑活性成份而言，發泡劑之添加量為漿料重量之約0.2%至約 0.4%。視所選之發泡劑、漿料中之水量、混合強度之程度、藉由 混合作用所產生之攜入空氣量及所欲之密度減少來決定所需發泡 劑之確切量。 在將發泡水加入至漿料前先將發泡水與發泡劑結合。此有助於 完全混合發泡劑與漿料並提供泡體生成所需之水。已顯示增加發 泡水之量會增加泡體之量，此可藉由產物密度之降低而證實。在 部份貫施態樣中，發泡水對發泡劑之使用比例為約1 〇〇 : 3至約 100 : 1 ’然亦可使用任何可用比例。係將發泡劑與發泡水一起加 至漿料中。 在添加發泡劑及發泡水之後，持續進行混合以在漿料中就地生 成泡體。在部分實施態樣中係於同樣用來製備漿料之混合器中生 成泡體。在許多實施態樣中，增加之混合速度會生成更多泡體並 近一步降低產物密度。 部分產物實施態樣係採用產物製造線外所生成之泡體，該泡體 係於形成綿團塊後才加至漿料中。預生成之泡體係藉由將水與發 泡劑導入泡體生成機（如生產石膏板中所用者）中而形成。藉由 發泡劑、水及空氣之高剪切混合來生成泡體。 201139526 若漿料混合時間不夠久'，所得產物之表面會具有眾多軟點（SOft spots)。此等軟點為未被澱粉凝膠體滲透之團塊棉的球體。該球體 會被較硬之骨架（含有高比例之黏合材料）分離。相較於較硬之 骨架結構及微粒間之微縫或裂隙，軟點具有不同之聲音吸收品 質。藉由調節濕式混合之程度來大幅控制板之聲音吸收性及外觀。 視需要在添加礦物綿之前、同時或之後添加著色劑至漿體中。 藉由完全結合顏色與漿料以獲得均勻的顏色。然而，若在礦物綿 後才添加，著色劑僅可混合至只有部分礦物綿被顏色滲透的程 度。待完工後，此會呈現經著色區域與未經著色區域之雜色或斑 駁外觀，此類似天然石材之外觀。然而，石材外觀並不會影響板 之孔隙度及聲音吸收性。若使用著色劑，其添加量為約0.01重量 %至約4.5重量％。 混合後即獲得一稠密漿料。將漿料模造至一或多個托盤中，以 將該團料轉變成所欲之形狀。在部分實施態樣中「板」為所欲求 之形狀；然而亦可使用此技術創造其他形狀。可視需要以不壓出 任何液體或不將團料緊密化（densifying)之方式完成模製。該團 料可藉由手工或機械（例如使用活動模具（traveling molds )、整 平主觀（master roll for leveling off)等）模製成適合之形狀。可 使用穿孔金屬板模來協助後續之乾燥，在模具之底部用紙或墊紙 紹箔（paper-backed aluminum foil )來當作襯塾。可藉由手工刮抹、 機械刮抹或形成親印圖案（roll pattern forming)之方式將多餘之 漿料自模具之頂部刮除。若欲求較粗糙之外觀，可以刮棒（screed bar)之邊緣進行刮抹，拖曳起部分之礦物綿團塊並於表面創造出 12 201139526 延伸入磚内之大㈣紋紐縫。藉此方法所製得之板具有良好之 強度特性，同時保有輕盈之重量。 視需要可在硬化前於產物之表面塵印出一圖案。圖案（藉 加裝飾性之圖案）可提升產物之美感價值。表面壓印亦可用曰來擴 大吸收聲音之表面區域的量。舉财之，於吸音板t添加坑洞、 孔眼或裂紋會增加聲音進人板内之能力，於板内藉由已硬化之製 料吸收聲音。μ印㈣亦可經過設計以同時實現此二功效，即使 用一令人滿意之設計來增加聲音吸收度。 使用本領域中任何已知之方法來適當乾燥產物。在部分實施態 樣中係將產物置人爐或窯巾。應逐步進行乾燥，蓋快速乾燥會增 加產物收縮度並可能造成產物缺陷。爐溫較佳為約95〇c 160。〇在製造吸音板時’高於2抓之高爐溫可能會使板邊緣焦 化或燃燒。 俟板乾燥後，自托盤中將其剝離。紙或其他背墊材料通常會留 在產物上，或者視需要將其移除。若須要，裁切產物（例如板） 至所欲之完工尺寸。視需要刨削（buffed)或研磨板之一表面以 移除頂表面並曝露更多多孔内表面。適合用來移除外表面之手段 係包含使用金鋼砂輥（carborundum roll)、砂帶、创具（planer)、 噴砂（sand-blasting )等。若所欲，可對板邊緣進行倒角（bevded)。 若所k，可在產物表面藉物理方式創造額外之孔眼、裂紋、坑 洞或開孔，以賦予乾燥產物額外的聲音吸收度。一般而言，可施 力將尖刺（spines)或刀刃（blades)穿透產物表面並進入產物内 部。雖然尖刺通常係呈如銷狀或針狀，但亦可考量使用任何形狀 13 201139526 者，包含裝飾性設計者。尖刺或刀刃可以任何方式排列，例如行 列式或任何可用之圖案。 實施例1 製備測試板 表I所示為吸音板漿料之基礎配方。秤取澱粉、硼酸及灰泥並 置於不同的杯中。測量350公克之冷水並置於一小型金屬燒杯中。 添加乾燥成分至冷水中並伴隨攪拌作用，首先添加澱粉，隨後硼 酸，最後灰泥。在混合物中加入2571公克之沸水。攪拌混合物以 獲得一均質凝膠體。測量871公克之礦物綿並置於一 HOBART® 混合機中。將凝膠體加至混合機中並以「速度1」進行混合，歷時 45秒，形成一漿料。將混合槽邊緣之未被摻混之成分推入至漿料 中，並以「速度2」混合該漿料，歷經額外之3分鐘。

表I 漿料之基礎配方 成分 重量，公克 固體重量百分比 總重量百分比 冷水 350 0.0% 8.5% 熱水 2571 0.0% 62.5% 澱粉 175 14.7% 4.2% 硼酸 7.5 0.6% 0.2% 灰泥 141 11.8% 3.4% 礦物綿 871 72.9% 21.2% 總合 4115.5 100.0% 100.0% 篩選14種形成劑以測定其等降低產物密度之功效。根據表II 中之量，添加發泡劑至基礎配方之樣品中。 14 201139526

表II 添加發泡劑 樣品 發泡劑 發泡劑重 量 發泡劑 中活性 物之％ 品牌 類名 1C 無 無 〇公克 0.00% 1 STEOLCS 130 十二烧醇鍵硫酸鈉（sodium laureth sulfate ) (1EO) 9.54公克 0.20% 2 STEOLCS 130 十二烧醇醚硫酸鈉（1EO) 19.08公克 0.40% 3 STEOL CS 330 十二烷醇醚硫酸鈉（3 EO) 8.53公克 0.20% 4 STEOLCS 330 十二烷醇醚硫酸鈉（3 EO) 17.06公克 0.40% 5 ALPHA FOAMER 醚硫酸銨 (ammonium ether sulfate ) 4.49公克 0.20% 6 ALPHA FOAMER 醚硫酸銨 8.98公克 0.40% 7 BIO-TERGE AS-40 .烯烴磺酸鈉 (sodium olefin sulfonate ) 6.15公克 0.20% 8 BIO-TERGE AS-40 烯烴磺酸鈉 12.3公克 0.40% 9 POLYSTEP B-25 癸基硫酸鈉 6.29公克 0.20% 10 POLYSTEP B-25 癸基硫酸鈉 12.57公克 0.40% 11 STEPANTAN AS-12 46 α-稀烴績酸納 (sodium alpha olefin sulfonate ) 5.19公克 0.20% 12 STEPANTAN AS-12 46 α-烯烴績酸納 10.39公克 0.40% 13 CEDEPAL FA-406 醚硫酸銨 4.15公克 0.20% 14 CEDEPAL FA-406 醚硫酸銨 8.30公克 0.40% 15 PETROSTEP ES-65A 烷基醚硫酸銨 (ammonium alkyl ether sulfate ) 3.70公克 0.20% 16 PETROSTEP ES-65A 烷基醚硫酸銨 7.41公克 0.40% 17 POLYSTEP B-5 十二烷醇醚硫酸鈉（OEO) 8.24公克 0.20% 18 POLYSTEP B-5 十二烷醇醚硫酸鈉（0EO) 16.48公克 0.40% 19 Biosoft D-40 線性之烷基苯磺酸納 6.34公克 0.20% 20 Biosoft D-40 線性之烷基苯磺酸鈉 12.69公克 0.40% 21 PETROSTEP CG-50 椰油醯胺丙基甜菜驗 6.39公克 0.20% 22 PETROSTEP CG-50 椰油醯胺丙基甜菜驗 12.79公克 0.40% 23 PETROSTEP 椰油醯胺丙基羥基磺基甜 4.81公克 0.20% 15 201139526 SB 菜驗 24 PETROSTEP SB 椰油醯胺丙基羥基磺基甜 采驗 9.62公克 0.40% 25 AMPHOSOL 2CSF 椰油醯兩性基二丙酸二納 (disodium coamphodipropionate ) 5.97公克 0.20% 26 AMPHOSOL 2CSF 椰油酸兩性基二丙酸二鈉 11.95公克 0.40% 27 STEOL CS 230 十二烧醇醚硫酸鈉（2 EO) 9_03公克 0.20% 28 STEOL CS 230 十二烧醇醚硫酸鈉（2 EO) 18.06公克 0.40% 樣品1C為不含發泡劑之比較樣品。將表II中之發泡劑量加至 4115·5公克之表I之漿料樣品中，以製備測試板。於上述之最終 混合步驟後，添加400公克之發泡水至發泡劑中。隨後添加發泡 劑與發泡水，並以「速度3」混合漿料，歷經額外的4分鐘，以生 成泡體。隨後將漿料模造成標準板狀，並自模具頂端到除多餘之 漿料。將經模造之板於300°F ( 149°C)之爐中隔夜乾燥。所用之 發泡劑（在相同百分比量）的重量係有所不同。此乃因不同發泡 劑在成分上含有不同活性成分量。在計算百分比時只考慮活性成 分0 實施例2 測試板之特性 測量各個由實施例1所製得之測試板的物理特性。結果係示於 表III中。 16 201139526 表in 測試板之特性 樣品 厚度 密度 MOR CMOR MOE 硬度 1C 0.855 22.01 228.8 228.6 33570 291.3 1 0.769 21.53 235.8 246.4 37226 298.8 2 0.769 20.97 175.1 192.7 25485 235.9 3 0.755 21.45 226.3 238.1 34952 312.6 4 0.738 21.45 180.7 190.2 28415 226.0 5 0.781 20.40 184.3 214.1 31388 256.0 6 0.751 21.46 189.2 199.0 31985 263.1 7 0.780 20.85 224.2 249.6 35751 309.8 8 0.762 21.48 201.7 211.6 28249 254.1 9 0.801 21.16 197.5 233.0 36063 258.8 10 0.795 20.65 188.4 213.6 31305 268.6 11 0.753 21.54 236.8 247.0 23397 304.6 12 0.744 21.97 186.9 187.4 10111 266.9 13 0.833 19.99 199.0 241.0 28310 226.1 14 0.717 21.36 177.1 206.8 12840 212.2 15 0.797 20.54 192.3 220.7 15892 247.5 16 0.774 21.18 188.0 202.8 10161 253.0 17 0.792 21.33 193.6 226.8 19685 250.1 18 0.766 21.34 192.0 203.7 13406 286.2 19 0.816 19.55 203.0 257.0 19022 231.2 20 0.828 18.19 128.2 187.5 5691 134.1 21 0.823 19.11 182.3 241.5 15270 216.1 22 0.814 16.58 123.2 217.1 5597 151.2 23 0.815 19.07 160.8 214.1 10423 204.5 24 0.815 15.31 119.7 246.9 5350 105.1 25 0.832 18.86 157.0 213.4 9835 191.3 26 0.850 17.52 146.6 231.6 7609 150.4 27 0.760 21.79 216.3 220.3 24165 326.9 28 0.752 19.37 139.2 179.3 6471 193.6 以Instron 3345測試儀器進行MOR測試，使用5000牛頓（約 1000碍）荷重元。使用2.0英付/分鐘之衡擔速度（crosshead speed )。術語「硬度」係指由二英叶鋼球硬度測試（two-inch ball hardness test)所測得之硬度。其係於Instron 3345測試儀器中進 行，使用5000牛頓（約1000磅）荷重元及0.10英吋/分鐘之衡擔 速度。根據名稱為「預製建築吸音磚或夾層天花板之強度特性的 17 201139526 標準測試方法（Standard Test Methods for Strength Properties of Prefabricated Architectural Acoustical Tile or Lay-In Ceiling Panels)」之 ASTM C 367-99 進行測試。 如表II之結果所證實，許多發泡劑對產物密度具有微弱或負面 影響。在樣品3至8及11至18中，當發泡劑之量由漿料重量的 0.20%增加至漿料重量的0.40%時，產物密度係維持相同或甚至增 加。樣品1與2、9與10以及27與28則顯示在0.2%發泡劑樣品 及0.4%發泡劑樣品間之密度下降，但比較樣品與0.2°/。樣品間並無 明顯的密度下降。僅有四個樣品，線性之十二烷基苯磺酸鈉、椰 油醯胺丙基甜菜鹼、椰油醯胺丙基羥基磺基甜菜鹼及椰油醯兩性 基二丙酸二鈉顯示出一致的產物密度下降。 實施例3 測試樣品之製備 選定從實施例1及2之篩選測試中被認為之最有希望的發泡劑 來進行進一步測試。根據實施例1製備具漿料基礎配方之樣品， 並根據表IV添加發泡劑（若存在）。 201139526

表IV 測試板之組成 板 發泡劑 發泡劑％ 厚度 1C 無 無 0.855 1 線性之烧基苯績酸鈉 0.10% 0.807 2 威性之烧基苯績酸納 0.20% 0.825 3 威性之烧基笨項酸鈉 0.30% 0.817 4 威性之烧基苯續酸鈉 0.40% 0.843 5 威性之烧基苯續酸鈉 0.50% 0.823 6 椰油隨胺丙基甜菜驗 0.10% 0.798 7 椰油醯胺丙基甜菜驗 0.20% 0.809 8 椰油酸胺丙基甜菜驗 0.30% 0.825 9 椰油醯胺丙基甜菜驗 0.40% 0.770 10 椰油醯胺丙基甜菜驗 0.50% 0.823 11 椰油醯胺丙基羥基磺基甜菜鹼 0.10% 0.807 12 椰油醯胺丙基羥基績基甜菜驗 0.20% 0.856 13 椰油酸胺丙基經基磧基甜襄驗 0.30% 0.790 14 椰油酷胺丙基經基續基甜菜驗 0.40% 0.806 15 椰油醯胺丙基經基續基甜菜驗 0.50% 0.800 16 椰油醯兩性基二丙酸二鈉 0.10% 0.822 17 椰油酸兩性基二丙酸二納 0.20% 0.807 18 椰油酿兩性基二丙酸二鈉 0.30% 0.820 19 椰油醯兩性基二丙酸二納 0.40% 0.806 20 椰油醯兩性基二丙酸二鈉 0.50% 0.814 實施例4 板之物理特性 使用與實施例2相同之測試方法來測試實施例3中所製得之板 的物理特性。測試結果係示於表V中。 201139526 表v 板之物理特性 板 密度 M0R CM0R M0E 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 如表V之結果所證實，當發泡劑之量增加時，四種發泡劑中有 三者顯示出一致且明顯的密度下降。此三種樣品為1 · Biosoft D-40，線性之十二烷基苯磺酸鈉；2. Petrostep® CG-50，椰油醯胺 丙基甜菜驗；及3· Petrostep® SB，椰油醯胺丙基經基續基甜菜驗。 實施例5 混合速度、混合時間及發泡水之影響 進行實驗研究以探索混合速度、混合時間及發泡水（界面活性 劑稀釋液）之量對板密度及物理特性之影響。根據實施例1之方 法，使用該等漿料基礎配方來製備樣品。在所有樣品中添加量約 0.25% (6.01公克）之椰油醯胺丙基羥基磺基甜菜鹼發泡劑。上述 20 201139526 提及之變數變化係示於表νι中。混合速度及混合時間所指為泡體 生成之最後混合步驟。

表VI 混合速度、混合時間及所添加之發泡水的影響 板 厚度 發泡水，公克 混合速度 混合時間， 分士童 21 0.861 0 3 4 22 0.849 200 3 4 23 0.834 400 3 4 24 0.882 600 3 4 25 0.810 400 2 2 26 0.886 400 2 4 27 0.789 400 2 6 28 0.827 400 3 2 29 0.816 400 3 4 30 0.834 400 3 6 根據實施例2之方法，使用相同之設備來進行板之物理特性測 試。測試結果係示於表VII中。

表VII 表5中之板的物理特性 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 0.25%發泡劑（椰油醯胺丙基羥基磺基甜菜鹼）時係顯示密度會 隨發泡水量增加而減少。咸信添加發泡水會產生更多的泡體並使 密度下降。比較板25至27與28至30則顯示，混合速度增加同 21 201139526 樣會生成更多泡體並使密度下降。而混合時間之影響則較不明 顯。在二組之混合速度下，前4分鐘混合時密度會下降，但在後2 分鐘混合時卻會增加。除密度外，無論混合速度或混合時間均對 板之物理特性無明顯之影響。 實施例6 綿扭結之生成

進行板痕跡以生產一吸音材料。在大型批式尺寸下，使用實施 例1之基礎漿料的成分及比例。測量0 40重量％之Bi〇 s〇ft D (6·1磅）並加至約300磅之發泡水中。維持發泡水溫度在約46〇f 之濁點（cloud point)之上。將發泡劑加至該水中並藉由刮刀攪拌 結合。 將發泡劑及發泡水傾倒至一螺帶混合機之頂部。使用螺帶混合 機之情況下’在添加礦物綿後，完全形成綿團塊所需之混合時間 —般為7.5分鐘（450秒）。在此測試期間，於5 5分鐘之混合後停 止混合並採樣一控制樣品。將發泡劑之含水溶液加入並恢復混 。在後續之2分鐘内’每30秒採集-次樣品。將該等樣品模造 成「1央叹X 1英叹X3/4英吋」、稍微高出托盤之板。將到條刮過托 盤以刮除多餘之⑽，並在生產乾燥機中乾燥產物。各個樣品之 毯、度係列於表viii中。 22 201139526

表 VIII 發泡產物密度 添加發泡劑後之混合時間 產物密度 0 (添加發泡劑前） 25.68 30秒 21.42 60秒 21.31 90秒 21.60 120秒 21.25 測試數據顯示，在起始30秒後並未產生實質之密度減少。然而， 發泡漿料中卻會存有遠大於0.5英吋（12毫米）之綿扭結。此等 扭結會降低產物之美感價值。當刮條刮過托盤時，被刮條捕獲之 棉扭結會被拖出產物表面並在紐結上端中留下大型、不雅觀之孔 洞0 實施例7 根據實施例1之方法，以表IX之量製備澱粉凝膠體。

表IX 澱粉凝膠體組成 成分 重量 總組成°/〇 固體％ 冷水 1250 20.71 熱水 4000 66.28 襄氣 200 3.31 澱粉 300 4.97 51.25 灰泥 270 4.47 46.13 Calgon 0.3 0.01 0.06 硼酸 15 0.25 2.56 在製備凝膠體後，添加礦物棉於部分凝膠體中並混合該漿料歷 時390秒。測量發泡劑（Bio-Soft D-40)並分散於八個5加侖桶中。 將總量300磅之冷水分至該八個桶中並以大型刮刀攪拌結合。隨 後將經稀釋之發泡劑傾倒至螺帶攪拌機之頂部以將發泡劑加至已 23 201139526 製得之漿料中，同時混合1分'鐘。發泡漿料之組成係示於表χ中。

表X 發泡漿料組成 成分 量 澱粉凝膠體 2275 發泡劑 6.16 稀釋水 300 礦物綿 700 透過觀視窗，以1分鐘為區間，採樣六份尺寸足以製成「12英 吋χ 12英吋χ 3Λ英呎」測試板之額外樣品。在各個樣品之採樣間 持續進行混合。在標準托盤上製備樣品並於工廠乾燥機中進行乾 燥。使用實施例2之測試方法測試完工樣品板之物理特性，結果 係示於表XI及第8圖中。

表XI 測試樣品之物理特性 樣品 發泡 劑 混合 時間 厚度 密度 MOR CMOR MOE 硬度 1C 0 0 0.790 22.83 254.4 247.2 40032 302.3 1 0.25 1 0.769 20.10 183.9 230.4 31081 214.9 2 0.25 2 0.784 20.41 206.8 251.2 37584 238.1 3 0.25 3 0.741 20.95 191.1 220.4 37940 235.0 4 0.25 4 0.754 20.63 210.9 250.6 37207 248.5 5 0.25 5 0.748 21.16 185.6 210.0 33457 251.0 6 0.25 6 0.736 21.20 191.6 215.8 39071 220.9 比較添加發泡劑前之樣品1C與添加發泡劑後並混合1分鐘之樣 品1，密度係劇烈下降。如預期，此乃因形成泡體所致，蓋其會使 密度降低。然而，後續之樣品中卻顯示密度增加，咸信係因礦物 綿被破壞成較小纖維所致。 實施例8 24 201139526 吸音測試 、 製備發泡吸音產物樣品並進行吸音測試。根據實施例7之方法， 使用表VIII之量來製備具不同密度之樣品（標示為A至E)。該等 樣品之組成係示於下列表XII中。

表XII 樣品A至E之澱粉凝膠體的組成 成份 樣品A 樣品B 樣品C 樣品D 樣品E 冷水 1250 1250 1250 1250 1250 熱水 4000 4000 4000 4000 4000 蒸氣 200 200 200 200 200 澱粉 315 315 310 300 300 灰泥 270 270 270 195 270 塵粉 0 0 0 75 0 Calgon 0.3 0.3 0.33 0 0.3 硼酸 15 15 15 15 15 總計 6050.3 6050.3 6045.3 6035 6035.3 將部分之澱粉凝膠體與礦物綿結合並將發泡劑稀釋於水中，如 實施例7所述。各樣品之發泡漿料組成係示於表XIII中。

表 XIII 樣品A至E之發泡漿料組成 成份 樣品A 樣品B 樣品C 樣品D 樣品E 澱粉凝膠體 2400 1200 2425 2250 2275 4泡劑 6.16 4.86 6.15 6.15 6.16 #釋永 300 150 250 250 300 續物綿 700 350 700 600 700 總計 3406.16 1554.86 3881.15 3106.15 3218.16

使用一般的生產輸送設備將該發泡漿料形成樣品板。根據名稱 為「藉由迴響室之聲音吸收及聲音吸收係數之方法（Sound Absorption and Sound Absorption Coefficients by Reverberation Room Method )」之ASTM C - 423 - 08測量各板之降噪係數（Noise Reduction coefficient，NRC )，以測定其吸收聲音之能力。表XIV 25 201139526 包含各樣品A至E之密度及NRC值。

表XIV 樣品A至E之物理特性 測試 τΑ* 樣品A 樣品B 樣品C 樣品D 樣& f? 被度 NRC 19.96 17.16 19.31 20.80 八口口 L· 22 SQ 0.7625 0.7700 0.7500 0.7575 0.7450 第9圖為降噪對樣品密度之圖。無法預期地，降噪與產物密度 呈反向變化，因此，除降低重量外，本發明亦可在吸音特性上產 生不可預期之增強效果。 雖已顯示及描述發泡模造產物之特定實施態樣，但本領域習知 技藝者當明瞭可在不背離本發明廣義之發明概念下進行改變或修 改’如後附申請專利範圍所界定。 【圖式簡單說明】 第1圖為實施例1及2中樣品i至10之發泡劑量與發泡劑種類 對產物密度之圖； 第2圖為實施例1及2中樣品u至2〇之發泡劑量與發泡劑種 類對產物密度之圖； 第3圖為實施例1及2中樣品21至28之發泡劑量與發泡劑種 類對產物密度之圖； 第4圖為實施例1及2中樣品丨至1〇之發泡劑量與發泡劑種類 對產物MOR之圖； 第5圖為實施例1及2中樣品丨丨至2〇之發泡劑量與發泡劑種 類對產物MOR之圖； 26 201139526 第6圖為實施例1及2中樣品21至28之發泡劑量與發泡劑種 類對產物MOR之圖； 第7圖為實施例3及4中樣品〖至2()之發泡劑量與發泡劑種類 對產物密度之圖； 第8圖為實施例7中樣品之密度對混合時間之函數圖；以及 第9圖為貫施例8中樣品之降噪係數對密度之函數圖。 【主要元件符號說明】 (無） 27

Claims (1)

1. 201139526 七、申請專利範圍： 、 1. 一種製造發泡吸音產物之方法，包含： 摻混殿粉與冷水； 加熱該澱粉/水摻混物以形成一澱粉凝膠體； 添加礦物綿至該澱粉凝膠體中以形成一漿料（pUlp); 濕式混合該漿料’直至形成綿團塊（wool nodules); 結合一界面活性劑及一用量的發泡水，該界面活性劑係選自 以下群組：線性之烷基笨磺酸鹽、椰油醯胺丙基甜菜鹼 (cocamidopropyl betaine )、椰油醯胺丙基羥基磺基甜菜鹼 (cocamidopropyl hydroxysultaine)、其等之鹽類及前述之混合 物， 混合該界面活性劑、該發泡水及該漿料以形成一發泡漿料； 模造（casting)該發泡漿料至一模具中； 使該發泡漿料乾燥形成一發泡產物； 自該模具中移除該發泡產物。 2·如請求項1之方法’其中該方法之該產物未添加珍珠岩 (perlite)。 3. 如請求項1之方法，其中該摻混步驟中之該澱粉係包含植物澱 粉（vegetable starch)。 4. 如請求項3之方法，其中該摻混步驟中之植物澱粉更包含選自 以下群組中之一者：玉米（c〇rn)澱粉、馬鈴薯（p〇tat〇)澱 泰、小麥（wheat)澱粉及樹薯（tapioca)殿粉。 28 201139526 5. 如請求項4之方法’其中該植物殿粉係經交聯之玉米;殿粉。 6. 如請求項i之方法，其中該混合步驟係包含製造一預形成之發 泡體及將該預形成之發泡體混入該濕襞料中。 7. 如請求項i之方法，其中該合併（-叫卿㈣）步驟更包含 添加-界面活性劑溶液至該濕_中並攪拌該濕㈣以形成 該發泡漿料。 8. 如請求項i之方法，其中該添加步驟中所添加之該礦物錦為纖 維狀礦物綿。 9. 一種發泡吸音產物，包含： 一礦物綿之乾燥結構’該礦物綿纖維之間的空隙係填有其中 具有孔洞之乾燥的澱粉凝膠體，該孔洞之内表面係塗覆有選自 以下群組之膜：線性之院基苯確酸鹽、椰油醯胺丙基甜菜驗、 椰油醯胺丙基羥基磺基甜菜鹼、其等之鹽類及前述之混合物； 該礦物綿係呈鬆散纖維之形式或為小於或等於3毫米之綿團 塊；以及 其中，該產物具有至少16磅/立方英尺的密度與至少8〇磅 力的硬度。 10_如請求項9之產物，其更包含選自以下群組之至少—者石膏 石朋酸及前述之混合物。 29