TWI418528B - 經膨脹珍珠岩之退火方法 - Google Patents

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Description

經膨脹珍珠岩之退火方法
本發明係關於經膨脹珍珠岩之需水量的方法。更特定言之，其係關於在特定條件下使經膨脹珍珠岩退火以減少其吸水量，減少壁板、天花板磚、水泥板及其類似物之重量。若干諸如珍珠岩及蛭石之較佳填充劑當經加熱至700℉與2000℉之間時膨脹，產生重量極輕之輕質疏鬆材料。
通常將輕質填充劑用於建築材料中以減小產物重量。珍珠岩為具有約75 lb/ft3 平均密度之非晶鋁矽酸鹽。其含有少量水。當珍珠岩經迅速加熱時，水變成蒸汽且所產生之膨脹使得珍珠岩爆米花狀"爆裂"以產生具有未經膨脹材料約十分之一之密度的輕質材料。在膨脹之後，表面具有包括大量裂縫及裂隙之大表面積。
當將經膨脹珍珠岩添加至煅燒石膏或其他建築材料之漿料中時，經膨脹珍珠岩之此特性變得重要。由於大表面積，因此需要大量水來潤濕表面。由於毛細管作用，故亦將水固持於裂縫及裂隙中。儘管經膨脹珍珠岩之高需水量可藉由添加額外水或化學分散劑加以克服，但此等解決方法均不完全令人滿意。
經膨脹珍珠岩適用於大量石膏應用中，包括吸聲磚及石膏板。藉由製造石膏、添加劑(包括填充劑)及水之漿料來製造包括壁板之石膏板。
吸聲磚，亦稱為吸聲板、天花板磚或天花板係為建築業 所熟知以提供迅速安裝、廉價且輕質之天花板。最經常藉由鑄造法或製氈法自填充劑與黏合劑之漿料來製備磚。
在此漿料之水製氈中，填充劑、黏合劑及其他成份之分散液流至移動之多孔支撐物上，該支撐物諸如用於脫水之Fourdrinier或Oliver氈片成型機的支撐物。分散液首先藉由重力且接著藉由真空抽吸構件來脫水。在熱對流乾燥烘箱中乾燥潮濕底墊，且將經乾燥材料切割成所需尺寸且視情況諸如用油漆塗佈頂部以產生吸聲磚及面板。
亦藉由諸如美國專利第1,769,519號中所述之濕漿模製法或鑄造法來製造吸聲磚。為模製或鑄造磚體，製備包括纖維、填充劑、著色劑及黏合劑之模製組合物。將此混合物置於已被紙或金屬箔覆蓋之合適托盤上，且接著用刮平棒或輥將組合物刮平至所需厚度。可藉由該刮平棒或輥提供諸如延長裂隙之裝飾性表面。接著將以漿填充之托盤置於烘箱中來乾燥或固化組合物。自托盤中移除經乾燥之薄片且可處理其一或兩面以提供平滑表面，從而獲得所需厚度且防止翹曲。接著將該等薄片切割成具有所需尺寸之磚。
極具多孔之填充劑對用於製造吸聲磚而言為較佳，因為其提供良好吸聲特性。最終產物亦應輕質以便減小用以將吸聲磚固持於適當位置之懸浮系統上的張力。因為經膨脹珍珠岩提供高孔隙率及輕質兩者，所以其為較佳之填充金屬。
經膨脹珍珠岩之高孔隙率使得藉由毛細管作用將水吸入孔中。已發現吸聲天花板磚分散液中之水基本上以兩種模 式存在。將自由水定義為可自裝備機械地移除之水，其包括經由配線(有或無真空)及經由加工之壓榨段的排水。將結合水定義為藉由氫鍵結或毛細管作用結合於纖維素纖維及固體部分之其他組份且不能機械地移除(諸如藉由抽吸或壓榨)之水。此結合水可藉由加熱底墊以增加水之分壓、自底墊將其驅動來驅除。然而，尤其當考慮化石燃料之高價時，加熱底墊及所有固持於孔中之水係相對昂貴。將保水值("WRV")定義為作為試樣乾重之百分比的結合水重量。
已知將聚矽氧化合物用於處理經膨脹珍珠岩以減少存在於底墊中之結合水的量。以引用的方式併入本文中之美國專利第5,964,934號描述利用已以聚矽氧聚合物、矽氧烷、反應性矽烷單體及其他矽化合物處理以減少結合水之經膨脹珍珠岩的吸聲板。然而，對於使用聚矽氧化合物而言存在若干缺點。聚矽氧聚合物係昂貴的。其花費幾乎其他聚合物成本之四倍。存在與使用聚矽氧聚合物相關之危險。亦對面板物理特性存在有害影響。
易於向漿料中添加額外之水以使得經膨脹珍珠岩更具流動性。石膏漿料較佳包括煅燒石膏、填充劑及剛好足夠之水以形成可流動漿料。有利的係儘可能使用最小量之水。石膏板形成之後，將其送至窯中以乾燥。過量水導致乾燥延長及能源成本之相關增加。
使用化學分散劑為在不添加額外水之情況下改良漿料流動性之另一方式。此項技術中已知許多分散劑，包括萘磺 酸鹽、三聚氰胺型分散劑及聚羧酸鹽。分散劑對於減少水極為有效，但其亦引入大量問題。許多分散劑嚴重延遲水力材料之凝固。其他可導致固體組份之過量流失或分離。
關於處理經膨脹珍珠岩以減少珍珠岩之保水性及需水量的方法之本發明滿足或超出此等及其他態樣。更特定言之，本發明係關於減少經膨脹珍珠岩之需水量的方法，其包括獲得以一定角度支撐之振動篩及將經膨脹珍珠岩置於該振動篩上。使經膨脹珍珠岩以將經膨脹珍珠岩加熱至足以使其退火之溫度的速率在該篩上方移向燃燒器。接著使經膨脹珍珠岩離開燃燒器且使其冷卻。
本發明之另一實施例係關於製造石膏產物之方法。該方法包括藉由如請求項1之方法使珍珠岩退火，接著製備半水合硫酸鈣、添加劑、水及經退火珍珠岩之漿料。使該漿料形成為石膏產物之形狀且使其凝固。此方法尤其適用於製造得益於使用輕質材料之石膏板及吸聲板。
當製造含石膏漿料時，本發明之退火經膨脹珍珠岩具有比未經處理經膨脹珍珠岩需要較少水之優勢。因為漿料體積較小，所以包括容器、泵及傳送設備之加工設備的尺寸可減小。
另外，包括壁板及吸聲磚之石膏產物可用較小量之化學分散劑製造。熟知一些分散劑對石膏產物之不利影響。值得注目地，可在高速線路上製造石膏壁板而無顯著凝固延遲。在刀處不充分凝固之石膏漿料具有產生太軟以致不能 傳送至待經饋入用於乾燥之窯的單獨線路之面板的潛能。
藉由減少在窯中經驅除的水之量，亦獲得成本節省。產物中較少水之存在允許較小除水容量，藉此減少每單位產物之加工時間且增加窯之生產量。此包括在窯中用於乾燥之較短時間及/或可利用之較小容量抽吸系統。減少乾燥時間之量亦減少乾燥產物所需能量之量及所產生之成本節省。總加工時間之減少亦可用以增加總工廠容量。
若產物經鑄造，則可得到較堅固之產物。當所有水均由產物吸收時，則當石膏晶體基質形成於較大體積上時得到較薄弱之產物。
此方法減少經膨脹珍珠岩之需水量，以致無需向產物漿料中添加分散劑或額外之水。起始材料(經膨脹珍珠岩)為製造或市售的。珍珠岩之商業來源為Silbrico Corp., Hodgkins, IL。
珍珠岩一般包含具有加熱時膨脹之能力的類似於黑曜岩之任何玻璃岩，且尤其包含流紋岩組成之火山玻璃。珍珠岩一般含有65-75%矽石、10-20%氧化鋁、2-5%水及較小量之蘇打、鉀鹼及石灰。當加熱至其軟化點時，珍珠岩中已變成蒸汽之水迅速膨脹，使得岩石如爆米花狀膨脹。珍珠岩之體積增加約十倍，形成具有約3 lb/ft3 至約8 lb/ft3 範圍內之平均密度的輕質疏鬆顆粒。
在製備經膨脹珍珠岩之習知方法中，首先將珍珠岩礦石研磨至精細尺寸。藉由將細粉狀珍珠岩礦石引入加熱空氣 中使珍珠岩膨脹。珍珠岩膨脹裝置通常將空氣加熱至約1750℉(950℃)。珍珠岩下落穿過加熱空氣直至其變成熱得足以膨脹。由於密度變化，故經膨脹珍珠岩變得經夾帶於將其加溫且攜帶其向上之加熱空氣中，在上方藉由過濾器、精篩或其他收塵系統來收集經膨脹珍珠岩。膨脹之後，珍珠岩具有包括大量能夠固持許多結合水之裂縫、裂隙及空腔的大表面積。
參看圖1，將經膨脹珍珠岩(大致指示為10)置於用於退火之諸如振動給料器的振動篩12上。框架14支撐振動篩12。兩者均經定尺寸為適合所需體積的待處理之經膨脹珍珠岩10。框架14及篩12較佳均由可經受所用高溫之金屬或任何材料製成。較佳金屬包括不鏽鋼、碳鋼及其類似物。篩12之開口(未圖示)係充分小以固持經膨脹珍珠岩10，但足夠大以允許足夠空氣穿過以流化經膨脹珍珠岩10。
當將經膨脹珍珠岩10置於篩12上時，較佳將其以珍珠岩之薄層展布於篩上以確保均勻加熱。經膨脹珍珠岩10較佳以平均小於¼英吋(6mm)厚之層，甚至更佳以小於1/8英吋(3mm)厚之層沈積於篩12上。若使用珍珠岩10之厚層，則最接近燃燒器16之部分的層將可能在中心層及頂層退火之前燒結。在此情況下，該層之底部亦可能黏附於篩12，膠黏住篩且減少穿過其之氣流。
引起篩12振動之任何已知方法之使用均可用於此方法中。篩12之振動較佳係由經定位以振動框架之偏置元件20及振動器22所引起。振動器22及偏置元件同時起作用以引 起篩12之振動。偏置元件20偏向初始位置。當振動器22起作用推動框架12離開初始位置時，偏置元件20會試圖將篩拉回初始位置。當振動器22逆轉方向時，偏置元件20將篩12導引回初始位置中。此動作以快速速率重複，而引起篩12振動。
振動器22較佳為磁振動器、電振動器或氣動振動器。在一較佳振動器中，使用具有擋車軛連桿(未圖示)之偏心振動器或馬達將馬達之旋轉運動轉化為振動運動。偏置元件20較佳為一或多個彈簧。當振動器22經定位為在具有向上分量之方向上移動篩時，重力亦為合適之偏置元件。
藉由重力沿篩移動經膨脹珍珠岩10來實現附加珍珠岩10橫穿篩12之橫越。以一定角度傾斜篩12以促使珍珠岩10橫越該篩。針對燃燒器16尺寸及待加工之經膨脹珍珠岩的量來選擇使經膨脹珍珠岩10以所需速度橫穿篩而移動之任何角度α。與水平面成約30∘至約50∘之角度α為較佳。當振動器22在向上運動中推動篩時，篩12上之經膨脹珍珠岩10係在相同方向上經攜帶。動量繼續向上攜帶經膨脹珍珠岩10且當振動器22方向逆轉時發射篩12。當經膨脹珍珠岩10在空氣中傳播時，重力將其向下拉。因為篩12為傾斜的，所以珍珠岩之運動存在垂直分量。重力作用於珍珠岩之運動且使其隨每次振動在篩12上向下移動。
藉由篩之角度α及振動器22之擺幅長度來確定經膨脹珍珠岩10橫穿篩12行進之距離。當篩角度α及擺幅長度增加時，珍珠岩10隨每次振動沿篩12向下移動更遠。使此等因 素與篩12及燃燒器16之尺寸一致以使得大體上所有經膨脹珍珠岩10達至退火溫度。
一或多個燃燒器16經定位於篩12下方，以使經膨脹珍珠岩10在燃燒器上方或附近移動且將其加熱至足以軟化珍珠岩10表面之溫度以使許多表面裂縫及裂隙合攏。對於許多珍珠岩10而言，此溫度將介於約800℉至約1000℉範圍內。裂隙之密封減少經膨脹珍珠岩10所固持的水之量。此減少製造可流動漿料所需之水的量。其亦使得對於可引起不良影響(諸如延遲煅燒石膏之凝固時間)之化學分散劑的需要最小化。最後，因為產物中固持較少水，所以減少產物乾燥之成本。燃燒器16之熱容量係足以將所需量之經膨脹珍珠岩10加熱至退火溫度。
當經膨脹珍珠岩10穿過燃燒器16時，其係經來自燃燒器16之熱空氣24的上升氣流升起而穿過篩12，且經夾帶於其中。空氣24係充分熱以將珍珠岩10之體積加熱至退火溫度。當經膨脹珍珠岩10接著經向上攜帶時，其隨暖空氣24遠離燃燒器16而緩慢冷卻。接著將暖空氣24及經膨脹珍珠岩10導引至如此項技術中已知之適用於收集微粒的系統26。合適收集系統26包括(但不限於)所有類型之過濾器，諸如袋濾器及濾筒及旋風器。視情況使用抽吸以有助於將經膨脹珍珠岩10引入收集系統26中。護罩28係適用於使經退火珍珠岩10積聚至向收集系統26進料之共同通道。當使用抽吸及/或護罩28時，其經構造以在經膨脹珍珠岩10經加熱至適當溫度之前防止夾帶經膨脹珍珠岩10。護罩出口 32較佳朝向篩12之最低邊緣34以使珍珠岩10橫越篩之大部分寬度，之後夾帶於熱空氣24中。此藉由確保珍珠岩10達至退火溫度而改良退火過程50(圖2)之功效。
現參看圖2，本發明之經膨脹珍珠岩係適用於石膏產物。藉由合併經膨脹珍珠岩10、水及半水合硫酸鈣來製造漿料之後，形成產物54且使其凝固56。
在第一較佳實施例中，自半水合硫酸鈣、添加劑、水及經膨脹珍珠岩製造石膏漿料52。使用較佳至少50%之量的任何半水合硫酸鈣，其亦稱為灰泥或煅燒石膏。半水合硫酸鈣之量較佳為至少75%、至少80%或至少85%灰泥。在許多壁板調配物中，水力材料大體上均為半水合硫酸鈣。可使用任何形式之煅燒石膏，其包括(但不限於)α或β灰泥。亦涵蓋使用硫酸鈣硬石膏、合成石膏或石膏粉，儘管較佳以小於20%之小量使用。其他水力材料，包括水泥及飛灰視情況包括於漿料中。用於此實施例之經膨脹珍珠岩之量以半水合硫酸鈣之重量計為約3%至約20%。
以任何製造可流動漿料之量向漿料中添加水。水之使用量根據使用其之應用、所使用之確切分散劑、所用灰泥及添加劑之特性而劇烈變化。壁板之水與灰泥比率("WSR")以灰泥之乾重量計較佳為約0.1至約0.8。約0.2至約0.6之WSR通常為較佳。地板組合物較佳使用約0.17至約0.45，較佳約0.17至約0.34之WSR。可模製或可鑄產物較佳以約0.1至約0.3，較佳約0.16至約0.25之WSR使用水。
用於製造漿料之水應儘可能純以最佳控制漿料及凝固熟 石膏兩者之特性。熟知鹽及有機化合物可改變漿料之凝固時間，自加速劑至凝固抑制劑廣泛變化。隨著二水合物晶體之交鎖基質形成，一些雜質導致結構之不規則性，從而減小凝固產物之強度。因此藉由使用儘可能無污染物之水來增強產物強度及稠度。
如同對於石膏漿料將實施之特定應用而言典型的，亦向漿料中添加額外添加劑。添加凝固延遲劑(至多約2 lb./MSF(9.8 g/m2 ))或乾燥加速劑(至多約35 lb./MSF(170 g/m2 ))以改變水合反應發生之速率。"CSA"為凝固加速劑，其包含95%之二水合硫酸鈣，其與5%糖共研磨且經加熱至250℉(121℃)以使糖焦糖化。CSA可購自USGCorporation, Southard, OK工廠，且根據以引用的方式併入本文中之美國專利第3,573,947號來製造。硫酸鉀為另一種較佳加速劑。HRA為與糖以約5至25磅糖/100磅二水合硫酸鈣之比率新鮮研磨之二水合硫酸鈣。其進一步描述於以引用的方式併入本文中之美國專利第2,078,199號中。此等兩者均為較佳加速劑。
另一稱為濕石膏加速劑或WGA之加速劑亦為較佳加速劑。在以引用的方式併入本文中之美國專利第6,409,825號中揭示關於濕石膏加速劑之用途及製造方法的描述。此加速劑包括至少一種選自由有機膦酸化合物、含磷酸鹽之化合物或其混合物組成之群的添加劑。此特定加速劑展示實質耐久性且隨時間流逝保持其有效性，以使得濕石膏加速劑可經製造、儲存且甚至在使用之前經長距離運輸。以介 於約5至約80磅/千平方呎(24.3至390 g/m2 )板產物範圍內之量使用濕石膏加速劑。
在本發明之一些實施例中，石膏漿料中包括添加劑以改變最終產物之一或多種特性。以如此項技術中已知之方式及量使用添加劑。以每1000平方呎成品板面板("MSF")之量報導濃度。以約3至約20 lb./MSF(14.6至97.6 g/m2 )之量使用澱粉以增加紙結合且增強產物。視情況以至少11 lb./MSF(54 g/m2 )之量添加玻璃纖維至漿料中。亦添加至多15 lb./MSF(73.2 g/m2 )之紙纖維至漿料中。以至多90 lb./MSF(0.4 kg/m2 )之量添加蠟乳液至石膏漿料中以改良成品石膏板面板之抗水性。
視情況添加發泡體至漿料中以進一步減少產物重量。在使用發泡劑以在含凝固石膏之產物中產生空隙以提供較輕重量之本發明的實施例中，可使用任何已知適用於製備發泡凝固石膏產物之習知發泡劑。許多此等發泡劑為熟知且易於購買的，例如自GEO Specialty Chemicals, Ambler, PA之肥皂產品之HYONIC線。在以引用的方式併入本文中之美國專利第5,683,635號中揭示製備發泡石膏產物之發泡體及較佳方法。
在一些實施例中，添加三偏磷酸鹽化合物至石膏漿料中以增強產物之強度且改良凝固石膏之抗下垂性。三偏磷酸鹽化合物之濃度以煅燒石膏之重量計較佳為約0.07%至約2.0%。在美國專利第6,342,284號及第6,632,550號中揭示包括三偏磷酸鹽化合物之石膏組合物，該兩個專利均以引 用的方式併入本文中。例示性三偏磷酸鹽包括三偏磷酸鈉鹽、三偏磷酸鉀鹽或三偏磷酸鋰鹽，諸如可購自Astaris, LLC., St. Louis, MO之彼等者。當使用三偏磷酸鹽與石灰或其他升高漿料pH值之改質劑時必須實施監護。在高於約9.5之pH值時，三偏磷酸鹽喪失其增強產物之能力且漿料變得具有嚴重延遲性。
壁板之其他潛在添加劑為用以減少黴、黴菌或真菌生長之殺生物劑。視所選殺生物劑及壁板之所需用途而定，可添加殺生物劑至覆蓋物、石膏核心或兩者。殺生物劑之實例包括硼酸、羥基吡啶硫酮鹽及銅鹽。可添加殺生物劑至覆蓋物或石膏核心。當使用時，殺生物劑係以小於500 ppm之量用於覆蓋物中。
另外，石膏組合物視情況可包括澱粉，諸如預膠凝化澱粉或經酸改質之澱粉。包括預膠凝化澱粉增加凝固且乾燥石膏鑄造物之強度且最小化或避免在增加濕度(例如，與水與煅燒石膏之比率提高有關)之條件下紙分層之風險。一般熟習此項技術者應瞭解預膠凝化生澱粉之方法，諸如在至少約185℉(85℃)之溫度下在水中蒸煮生澱粉或其他方法。預膠凝化澱粉之合適實例包括(但不限於)可購自Lauhoff Grain Company之PCF 1000澱粉，及二者均可購自Archer Daniels Midland Company之AMERIKOR 818及HQM PREGEL澱粉。若包括預膠凝化澱粉，則其以任何合適之量存在。舉例而言，若包括預膠凝化澱粉，則其可添加至用於形成凝固石膏組合物之混合物中，以使其以凝固石膏 組合物之重量計以約0.5%至約10%之量存在。亦可為核心強度視情況添加諸如USG95(United States Gypsum Company, Chicago, IL)之澱粉。
在操作中，將石膏經輸送機向混合器移動。在進入混合器之前，添加諸如乾燥凝固加速劑之乾燥添加劑至粉末狀石膏中。經由單獨線路將一些添加劑直接添加至混合器中。在如下所述之實例中，使用此方法添加三偏磷酸鹽。亦可向水中添加其他添加劑。當添加劑呈液體形態時，此方法尤其方便。對於大多數添加劑而言，關於在漿料中置放添加劑並不重要，且可使用任何方便之設備或方法對其進行添加。
經由共同入口合併或經由不同入口個別添加水及液態添加劑至混合器中。將經合併之灰泥、經膨脹珍珠岩及其他乾燥成份添加至混合器中。製備52漿料之後，其自混合器排放且流至將漿料傾於覆面材料上之板生產線。紙為較佳覆面材料，但涵蓋使用紙板、玻璃纖維、塑膠薄片及其他覆面。在漿料橫穿覆面寬度而展布之後，將可選第二覆面置於漿料頂上以形成兩個紙層與其間漿料之連續夾層。該夾層穿過刮平棒下方，該刮平棒將其壓縮至恆定厚度。當已發生約50%水合時，將連續夾層切割成個別板以在窯中乾燥。
經膨脹珍珠岩之另一用途為用於天花板磚或吸聲板中。在此實施例中，經膨脹珍珠岩為主要填充劑。其係以至多約85重量%組合物之量使用。以組合物重量計，經膨脹珍 珠岩之量較佳介於約15%至約70%範圍內。
至少一種額外填充劑較佳為纖維素纖維，其充當膨化劑且提供生強度。纖維素纖維亦可用作保留細料之黏合劑。在此等組合物中已評估若干類型之纖維素纖維。熟知在吸聲磚調配物中使用新聞用紙或其他消費後之紙，且已評估錘磨及水成漿新聞用紙兩者。就價格考慮而言，新聞用紙為較佳。精製紙纖維及木纖維亦可用作纖維素纖維之來源，然而已發現由木纖維(軟木或硬木)製成之天花板磚係較難以在安裝位置用刀切割。此外，木纖維為纖維素纖維較昂貴之來源。當使用纖維素纖維時，其係以至多75重量%乾燥面板之量存在。纖維素纖維較佳構成小於30重量%之面板。纖維素纖維之重量更佳為約1%至約30%，或約12%至約28%。
石膏為本發明面板中之另一較佳填充劑。石膏來源可為二水合硫酸鈣，其係未經煅燒或經煅燒為半水合物且經再水合。或者，在一些實施例中，石膏來源可為在面板形成期間再水合之煅燒石膏或硫酸鈣硬石膏以形成二水合物晶體之交鎖基質。煅燒石膏可與纖維素纖維材料共煅燒以形成與硫酸鈣晶體交鎖之纖維素纖維的複合材料。石膏及纖維素纖維兩者之另一來源為廢棄或廢料石膏壁板。在以引用的方式併入本文中之美國專利第5,320,677號中更詳細描述藉由此方法製造之面板。廢料可經研磨且添加至漿料中，或其可為共煅燒加工之饋料。向吸聲板中添加石膏存在許多優勢，包括改良之表面硬度及耐火性。
其他填充劑亦適用於本發明之組合物。礦棉為吸聲磚中通常所用之填充劑。諸如黏土、雲母、矽灰石、矽石、珍珠岩及碳酸鈣之無機填充劑亦為合適的。
面板之另一主要組份為黏合劑。儘管纖維素纖維可提供充分黏著性以用作唯一黏著性來源，但較佳在組合物中亦包括第二黏合劑，諸如澱粉。若需要，在則具有或不具有澱粉之情況下可使用諸如乳膠之其他黏合劑。在一些情況下，半水合硫酸鈣用作黏合劑，其形成使面板固持在一起之交鎖二水合物晶體基質。
澱粉極具成本效率且為較佳黏合劑。熟知在吸聲磚中使用澱粉作為黏合劑。可藉由將澱粉顆粒分散於水中且加熱該澱粉漿料直至澱粉經充分蒸煮且澱粉漿料增稠為黏性凝膠來製備澱粉凝膠。在蒸煮之前，可將一部分纖維素纖維併入澱粉漿料中。應密切監控澱粉漿料之蒸煮溫度以確保澱粉顆粒之充分膨脹。玉米澱粉之代表性蒸煮溫度為約180℉(82℃)至約195℉(90℃)。由於澱粉在乾燥底墊過程期間形成凝膠，因此在未預蒸煮澱粉之情況下，亦可使用澱粉作為黏合劑。
可使用乳膠黏合劑代替澱粉，或除澱粉黏合劑之外可使用乳膠。在美國專利第5,250,153號中揭示許多適用於吸聲天花板磚調配物中之乳膠黏合劑。此項技術中熟知在以礦棉為主之吸聲磚中使用熱塑性黏合劑(乳膠)。此等乳膠黏合劑可具有介於約30℃至約110℃範圍內之玻璃轉移溫度。乳膠黏合劑之實例包括聚乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯/ 丙烯酸乳液、氯亞乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯/丙烯酸共聚物及羧化苯乙烯/丁二烯。可在無澱粉、半水合硫酸鈣或乳膠之情況下製造本發明之天花板磚，但較佳存在其中之至少一者。在較佳實施例中，組合物包括澱粉及纖維素纖維兩者。
吸聲板中之另一可選成份為黏土，其係用以改良耐火性。當暴露於火時，黏土並不燃燒，其燒結。組合物視情況包括約4重量%至約10重量%之黏土。可使用許多不同類型之黏土，包括來自Gleason, Texas之Ball Clay；來自Sledge, Miss。之KT Clay的CTS-1及CTS-2；來自Gleason, TX之Spinks Clay及來自Hickory, KY之老Hickory Clay。其他商業黏土，諸如膨潤土及高嶺土亦適用於吸聲磚調配物。另外，本發明之吸聲組合物亦可含有在此類型調配物中熟知之其他成份。輕質聚集體、界面活性劑及絮凝劑亦適用且為吸聲磚製備之技術人員所熟知。
根據製造吸聲板之任何已知方法，將面板製成至少1/8英吋(3mm)厚。該方法自混合填充劑、黏合劑及水之漿料開始。呈液體形態之成份通常與量測量之水混合，之後添加乾燥成份。當乳膠黏合劑以液體乳液形式供應時，其與水混合，隨後添加乾燥成份。
在混合之前量測乾燥成份。此等成份視情況經乾燥摻合，隨後添加至水中。在將乾燥成份添加至水及混合於其中之任何液體成份中之後，混合組合物水溶液直至達成具有均勻稠度之漿料。一旦形成漿料，即將其自混合容器移 轉以形成面板。
若使用鑄造法，則將漿料轉移至具有所需尺寸及形狀之模具中，其中水係經一或多種成份吸收或蒸發。吸收包括諸如毛細管作用之物理吸收、諸如水合作用之化學吸收，或兩者。一旦使面板固持在一起之足量水已被吸收或已蒸發，即視情況將面板自模具中移除。在自模具移除之後，將面板進一步乾燥，較佳藉由在烘箱中驅除水。
另一種製造吸聲板之熟知方法係藉由製氈法。將漿料傾入沿形成台寬度分布漿料之高位調漿箱中。自該高位調漿箱將漿料沈積於其上形成濾餅之製氈輸送機上。藉由自穿過輸送機之多孔形成表面的漿料分離水來使濾餅脫水。藉由製氈輸送機可自濾餅中移除多達90%未合併之水。較佳藉由真空來輔助脫水以移除額外水。較佳移除儘可能多的水，隨後冷卻半水合物且將其轉化為二水合物。在以引用的方式併入本文中之美國專利第5,320,677號中描述濾餅形成及其脫水。
濕壓經脫水濾餅以進一步減少水含量且將濾餅壓實至所需形狀、厚度及/或密度。儘管濾餅仍能成形，但較佳將其濕壓為具有所需尺寸及厚度之板或面板。若為板提供特定表面紋理或分層表面修飾面層，則較佳在此步驟期間或之後改質該表面。濕壓步驟較佳以逐漸增加之壓力來進行以保護產物完整性。
對於欲保持其形狀之產物而言，在再水合充分完成之後，若需要則可切割且修整該等板，且將其送至窯中以供 乾燥。需要在允許產物核心溫度達到至少170℉(77℃)之條件下乾燥產物，更佳達到介於約170℉(77℃)與約200℉(93℃)之間的核心溫度。
若需要，則在面板前側上形成開口或凹陷以吸收聲音。藉由此項技術中已知之任何其他方式在底墊中產生刻痕、裂隙、針孔或產生凹陷來製造開口。當面板經鑄造時，可有利地使模具成形以在鑄造物件中提供凹陷。在經烘箱乾燥之後，若需要則以諸如上述適用於需要面板之特定應用的塗料來塗佈面板。
儘管已展示且描述製造經膨脹珍珠岩及石膏產物之方法的特定實施例，但熟習此項技術者應瞭解在不脫離本發明的情況下，可在其較廣泛態樣中且如以下申請專利範圍中所述對其進行改變及修改。
10‧‧‧珍珠岩/經膨脹珍珠岩/經退火珍珠岩
12‧‧‧振動篩/篩
14‧‧‧框架
16‧‧‧燃燒器
20‧‧‧偏置元件
22‧‧‧振動器
24‧‧‧熱空氣/暖空氣/空氣
26‧‧‧收集系統
28‧‧‧護罩
32‧‧‧護罩出口
34‧‧‧篩12之最低邊緣
α‧‧‧角度
圖1為用於使經膨脹珍珠岩退火之裝置的一實施例之透視圖；且圖2為製造石膏產物之方法的流程圖。
(無元件符號說明)

Claims (11)

  1. 一種減少經膨脹珍珠岩之需水量的方法，其包含：獲得以一定角度支撐之振動篩使得該篩具有一較高邊緣(upper edge)及一最低邊緣(lowest edge)，其中該角度為與水平面成約30°至約50°；將經膨脹珍珠岩置於該振動篩之較高邊緣上；使該經膨脹珍珠岩在該篩上方自該較高邊緣移動至該最低邊緣並通過燃燒器，該燃燒器加熱該經膨脹珍珠岩至足以使其退火之溫度，該溫度係介於800℉至1000℉之範圍內；藉由一來自燃燒器之熱空氣的上升氣流使該經退火之經膨脹珍珠岩升起從而將經退火之經膨脹珍珠岩自該燃燒器移開；及當該經退火之經膨脹珍珠岩被攜帶離開該篩且進入一位於該篩之最低邊緣的收集系統時，使該經退火之經膨脹珍珠岩冷卻。
  2. 如請求項1之方法，其中該使該經膨脹珍珠岩在該篩上方自該較高邊緣移動至該最低邊緣並通過燃燒器之步驟包含振動該篩以移動該經膨脹珍珠岩。
  3. 如請求項2之方法，其中該振動步驟包含利用偏心振動器及偏置元件以振動該篩。
  4. 如請求項3之方法，其中該偏置元件包含彈簧。
  5. 如請求項1之方法，其中該經膨脹珍珠岩具有約3lb/ft3 至約8lb/ft3 之密度。
  6. 如請求項1之方法，其中該將經退火之經膨脹珍珠岩離開自該燃燒器移開之步驟包含將該經膨脹珍珠岩夾帶於熱空氣流中。
  7. 一種製造石膏產物之方法，其包含：藉由如請求項1之方法使珍珠岩退火；製備半水合硫酸鈣、經退火珍珠岩、添加劑及水之漿料；使該漿料形成為該石膏產物之形狀；及使該半水合硫酸鈣凝固。
  8. 如請求項7之方法，其進一步包含在至少兩片覆面材料之間傾入該漿料以形成夾層。
  9. 如請求項8之方法，其進一步包含使該夾層在刮平棒下方穿過以將其壓縮至均勻厚度。
  10. 如請求項7之方法，其中該使該漿料形成為該石膏產物之形狀之步驟為由該漿料之水製氈及鑄造組成之群中之一者。
  11. 如請求項7之方法，其進一步包含乾燥該石膏產物。
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