使用纸加工废料制作的吸音吊顶板材 技术领域 公开了包括作为纤维质纤维和无机材料来源的纸加工废料的组合物 (composition)， 其用于使用水滚压工艺 (water felting process) 的吸音吊顶板材和吸音 板的制作中。更特别地， 讨论了使用纸加工废料作为纤维质纤维的主要来源和无机材料的 主要来源的吸音吊顶组合物， 其提供了更快的排水时间， 因而减小了原料成本并增加了生 产线速度 (line speed)。
背景技术
矿 物 棉 (mineral wool) 和 轻 质 骨 料 的 稀 释 液 态 分 散 剂 (diluteaqueous dispersions) 的水滚压是已知的制造吸音吊顶板材的商业化工艺。在该工艺中， 诸如矿物 棉、 珍珠岩、 粘合剂 ( 诸如， 淀粉、 乳胶、 或本领域中已知的其它 )、 无机材料和纤维质纤维 的成分材料的含水泥浆， 沉积在用于脱水或排水的移动的有孔支撑线上， 诸如， 长网成型器 (Fourdrinier) 或奥立弗 (Oliver) 垫成型机 (mat forming machine)。泥浆可以首先由重 力排水随后由真空抽吸形成基础垫。随后将湿基础垫在辊和支撑线之间压制至所需的厚 度， 从而去除多余的水分。 在干燥的材料被切割为所需的尺寸之前， 压制的基础垫在炉中随 后被干燥。切割材料的表面可以由砂纸磨光并且顶部和 / 或底部可以被涂覆， 以生产吸音 吊顶板材和板。 矿物棉吸音板材非常多孔， 这造成优良的吸音作用。淀粉典型被用作基于矿物棉 的吊顶板材中的粘合剂。 矿物材料， 诸如高密度膨胀珍珠岩， 也可以用于增强吸音特性并为 轻质板材和板提供强度。 而使用膨胀珍珠岩需要的水份程度高， 以形成可以使用的泥浆， 使 用高密度珍珠岩可以减轻该问题。
因为在耐火极限测试过程中， 粘土烧结， 因此在吊顶板材中使用无机材料， 诸如粘 土， 以赋予耐火性 ( 如 ASTM 测试第 E119 中限定的 )。各种工业用粘土， 诸如高岭土和膨润 土等等， 可以用于吊顶板材制造中。石膏是很好的无机材料， 因为其也可以用作絮凝剂。碳 酸钙是另一种有用的无机材料， 因为其不昂贵并且可以增加成品的硬度。一个与无机材料 有关的问题是其在板材形成的过程中倾向置于基础垫的底部 ( 由于高比重 )， 这增加了排 放时间并减小了生产线速度， 因此增加了制造成本。
典型地， 吊顶板材的纤维质纤维从正在被回收的水力碎纸 (hydropulped) 或锤磨 (hammer milled) 新闻纸获得。 从旧新闻纸回收的纤维的大致成本与其用途相关， 因为可以 将从旧新闻纸再获得的长纤维加工成成品纸制品。 精制纸和木质纤维也可以用于吊顶板材 纤维。吊顶板材的所有这些纤维来源的一个问题是成本。如果纤维来源以及可能的无机材 料可以在各种存在的废料流中找到， 可以降低制造吊顶板材的成本， 这使得吊顶板材制造 商能够免费或以很低的成本获得纤维和无机材料源。
每年， 遍布美国的 112 个牛皮纸加工厂从其能量和化学回收工艺中产生大约 150 万吨的废料材料。已知为 “造纸污泥” 的该废料材料是类似粘土的材料， 其包括粘土、 碳酸 钙、 短纤维 ( 即， 太短不能用于制造纸制品 )， 其它无机材料以及水分。 造纸污泥的另一个来
源是纸回收工艺， 在此， 在更长的纤维回收之前， 废料纸被接收并被脱墨。 在脱墨工艺中， 产 生了纤维污泥， 其包括油墨颗粒、 诸如粘土和碳酸钙的材料、 水分和纤维， 该纤维过短不能 被转化为回收的成品纸制品。
过去， 造纸污泥通常被送往垃圾填埋场。随着垃圾填埋场成本的增高以及潜在的 来自垃圾填埋场操作的地下水的污染， 很多有环境意识的造纸商试图从造纸污泥中回收能 量。
然而， 造纸污泥包括在制造吸音吊顶板材中使用的至少两种成分 ： 纤维质纤维和 无机材料 ( 粘土、 碳酸钙等 )。 如果可以将造纸污泥转化为吸音吊顶板材制造的进料会是有 益的， 因为其可以避免造纸泥浆的垃圾填埋场处理的成本和环境影响。对于吊顶板材制造 商更重要的是， 使用造纸污泥作为吊顶板材形成的原料， 可以以一种不昂贵并以造纸污泥 的形式容易获得的材料代替至少两种昂贵的原料 - 来自水力碎纸纸加工的纤维质纤维和 无机材料。 发明内容 公开了可以作为吸音吊顶板材的吸音板或其它类型的吸音板， 其包括主要从造纸 污泥中获得的纤维质纤维和无机材料。替代将造纸污泥沉积于垃圾填埋场， 造纸污泥用作 公开的吸音板材和板的原材料。
在实施方案中， 所公开的吸音板包括， 基于干噪基， 大于 0wt％至大约 75wt％的矿 物棉 ； 大于 0wt％至大约 30wt％的无机材料， 其从由硫酸钙、 碳酸钙、 粘土及其混合物组成 的组中选择 ； 大于 0wt％至大约 15wt％的粘合剂， 其从淀粉、 乳胶、 淀粉和纤维质纤维的组 合、 牛皮纸凝胶及其混合物组成的组中选择 ； 从大约 25wt％至大约 70wt％的珍珠岩 ； 从大 约 10wt％至 40wt％的纤维质纤维。在该实施方案中， 至少部分纤维质纤维和至少部分无机 材料是从纸浆和纸加工废料 ( 也已知为 “造纸污泥” ) 中获得。造纸污泥包括纤维质纤维和 从粘土、 碳酸钙及其混合物组成的组中选择的无机材料。
来自白纸加工厂或纸回收厂的废料材料用作制造吸音板材和板的原材料。
在实施方案中， 成品吸音板材的所有纤维质纤维含量从造纸污泥中获得。在另一 个实施方案中， 纤维质纤维含量的大部分从造纸污泥中获得， 而剩余的纤维质纤维含量从 水力碎纸的或锤磨供纸源获得。
在优选中， 矿物棉存在的量小于或等于大约 10wt％。
在另一个优选中， 石膏存在的量小于或等于 20wt％。
在另一个优选中， 淀粉存在的量范围从大约 5wt％至大约 15wt％。
在另一个优选中， 珍珠岩是膨胀珍珠岩并且存在的量范围从大约 40wt ％至大约 65wt％。膨胀珍珠岩的密度变化很大， 范围可以从大约 3 至大约 20 磅每立方英尺 (pcf)。 不必需使用高密度膨胀珍珠岩， 但其是有利的。
在实施方案中， 公开的吸音板包括 ： 以干燥基为基础， 大于 0wt％至大约 75wt％的 矿物棉 ； 大于 0wt ％至大约 30wt ％的石膏 ； 大于 0wt ％至大约 15wt ％的粘合剂， 优选为淀 粉； 大约 25wt％至 70wt％的珍珠岩 ； 以及从 0wt％至大约 40wt％的造纸污泥， 其包括， 纤维 质纤维和可以包括各种粘土和碳酸钙组合的无机材料。 纤维质纤维含量的部分可以从水力 碎纸供纸源获得。
一个优选的吸音板材组合物， 基于干噪基， 包括， 矿物棉， 量的范围从大于 0wt％至 大约 10wt％， 石膏， 量的范围从大于 0wt％至大约 20wt％， 造纸污泥， 量的范围从大于 0wt％ 至大约 40wt％， 淀粉或其它适合的粘合剂， 量的范围从大于 5wt％至大约 15wt％， 以及珍珠 岩， 量的范围从大约 40wt％至大约 65wt％。
当使用矿物棉时， 部分粘合剂可以包括乳胶或乳胶粘合剂。
公开了一种使用水 - 滚压工艺的制造吸音板的方法。公开的方法包括 ： 形成含水 泥浆， 其包括， 膨胀珍珠岩、 可选的矿物棉、 从由硫酸钙、 碳酸钙、 粘土及其混合物组成的组 中选择的无机材料， 从由淀粉、 淀粉和纤维质纤维的组合、 乳胶、 牛皮纸凝胶及其混合物组 成的组中选择的纤维质纤维和粘合剂， 其中， 至少部分纤维质纤维和至少部分无机材料从 造纸污泥中获得， 该造纸污泥包括纤维质纤维和包含一种或更多种粘土、 碳酸钙及其混合 物的无机材料。该方法还包括， 使泥浆连续流动至移动的有孔支撑线上， 以形成块状物， 将 块状物脱水， 以形成湿垫或基础垫 ； 并且干燥基础垫， 以产生吸音板材。
根据下面的详细描述， 其它优点和特征将显而易见。 具体实施方式 公开了吸音板材组合物， 其中， 纤维质纤维含量和无机固体含量至少部分地通过 使用造纸污泥作为原料获得。造纸污泥可以从白纸加工工艺纸回收工艺中获得。在任一种 情况下， 废料 “造纸污泥” 包含纤维质纤维以及无机材料， 诸如， 粘土、 碳酸钙或其组合物。 所 公开的包含造纸污泥的组合物可以用于水滚压工艺 (water feltingprocess)， 从而形成如 所公开的组合物的板材， 其具有优异排水特性。
将组合物的含水泥浆流动至移动的有孔支撑线， 在此处其形成块状物， 该块状物 首先通过重力随后通过真空被脱水。脱水的块状物随后被压制至选择的厚度， 以形成基础 垫。压制步骤还将基础垫脱水。随后基础垫进入至干燥窑， 在其中， 基础垫中的水分减少至 小于 5％并且优选小于 1％。
在此公开的吸音板材 / 板组合物在很多情况下包括相对高密度的膨胀珍珠岩 ； 纤 维质纤维 ； 从由硫酸钙、 碳酸钙、 粘土及其混合物组成的组中选择的无机材料 ； 从由淀粉、 乳胶、 纤维质纤维与淀粉的混合、 牛皮纸凝胶及其混合物组成的组中选择的粘合剂 ； 以及可 选的矿物纤维和其它传统的添加剂。在优选实施方案中， 提供的纤维质纤维和无机材料至 少部分通过使用造纸污泥作为原料。同样， 造纸污泥可以是白纸工艺或纸回收工艺的废料 产品。
一个优选的组合物包括相对高密度的膨胀珍珠岩， 造纸污泥， 淀粉和可选的矿物 纤维以及可选的石膏。该公开不限于原料的任何精确含量。下面举例的组合物以各个成分 基于干燥基的重量百分比 (wt％ ) 表述。 本领域的技术人员将认识到， 如果保持了产品所需 的物理特性， 由于其成本优势， 该公开的最大优势是通过组合物获得， 该组合物包括使用造 纸污泥作为纤维质纤维的单独来源或主要来源， 并且作为无机材料的主要来源。 当然， 除了 造纸污泥， 使用传统 ( 水力碎纸 (hydropulp)) 纤维的吸音板组合物和无机材料落入该公开 的范围。
纤维质纤维
纤维质纤维可以从来自白纸加工厂以及纸回收厂的被弃的废料材料或 “造纸污
泥” 中获得。被弃的污泥通常包括短纤维 ( 即， 过短以至不能用于纸制品 )、 粘土和碳酸钙。 来自给定工厂的污泥中的纤维质纤维和无机材料的比率范围可以从大约 90 ∶ 10 至大约 40 ∶ 60， 并可以每天变化。因此， 应该检测污泥进料的组成。人们惊讶地发现， 由造纸污泥 的无机成分形成的纤维的紧密 (intimate) 涂层增强了所形成的基础垫的排水能力， 因而 减少了排水时间， 使生产线速度更快。 进一步， 使用被弃的造纸污泥作为吊顶板材制造的给 料， 消除了与污泥的垃圾填料场处理相关的成本 (25-30 美金 / 吨 )， 并提供了使用水力碎纸 纤维质纤维 ( 其具有与其用途相关的费用 ) 的低成本替代。
根据污泥的纤维∶无机固体比率， 基于干燥基， 造纸污泥可以存在的量的范围从 大于 0wt％至 40wt％。 优选地， 成品的纤维质纤维含量的范围从大约 15wt％至大约 25wt％， 更优选地， 从大约 18wt％至大约 24wt％。该纤维含量的全部或部分可以通过造纸污泥提 供。如果纤维含量仅部分通过造纸污泥提供， 剩余的可以通过传统的水力碎纸纤维质纤维 提供， 下面示出的该传统的水力碎纸纤维质纤维没有提供任何相对于造纸污泥纤维的显著 优点。
无机材料
粘土是赋予耐火性的优良的无机材料 ( 如 ASTM 测试第 E119 所限定的 )， 因为粘土 在耐火极限测试中烧结。在随后的举例中， 粘土是作为无机固体和纤维质纤维的原材料的 造纸污泥的已知固体成分。因此， 附加的粘土可以不是必需的。使用造纸污泥作为进料可 以消除对附加粘土的需要或将对附加的粘土的需要限制到一定程度。 如果由于造纸污泥的成分变化而需要附加的粘土。可以使用来自田纳西州格 利 森 的 肯 塔 基 - 田 纳 西 (KT) 粘 土 公 司 (theKentucky-Tennessee(KT)Clay Company of Gleason， TN) 的球粘土和斯平克斯 (spinks) 粘土， 来自密西西比斯莱奇的 KT 粘土 (KT Clay ofSledge， MS) 的 CTS-1 和 / 或 CTS-2， 或来自肯塔基州希科里 (Hickory， KY) 的老希科里 粘土 (Old Hickory Clay) 供应的粘土。其它工业用粘土包括高岭土、 膨润土和吊顶板材 (tile) 生产领域的技术人员已知的其它。
碳酸钙是典型的材料， 除了可以给产品一些硬度以外， 在纸板特性上没有明显的 价值， 但是其可以降低产品的成本。因为碳酸钙 (CaCO3) 是造纸污泥的已知成分， 附加的碳 酸钙应该不是必需的， 但可以使用。
其它经常使用的低成本无机材料是任何形式的石膏(二水硫酸 钙 -CaSO4·2H2O( 例如， 其可以是半水化合物的再水化形式 ) ； 半水硫酸钙 -CaSO4·1/2H2O ； 或无水硫酸钙 CaSO4) 和粉煤灰 (fly ash)。石膏可以在特定实施方案中用作无机材料。石 膏在水中具有有限的溶解度， 并且其也作为絮凝剂。 通过用作为污泥中的絮凝剂， 在加工过 程 ( 脱水、 真空和湿压制 ) 中， 石膏有助于在垫中保留微细颗粒 ( 无机粘土、 有机淀粉、 短纤 维质纤维等 ) 并使微细颗粒分布均匀。石膏或其它絮凝剂促进了排水， 因为在加工过程中 微细和高密度颗粒移动至垫的底部。 石膏可以用于生产垫， 其厚度高于通过其它无机材料， 诸如粘土和碳酸钙， 生产的垫的厚度。在湿压制之前更高的垫厚度 ( 或 “厚度 (loft)” )有 利于去除多余的水份。使用石膏可以消除使用另一种絮凝剂、 凝结剂和 / 或表面活性剂的 需要。石膏也可以用于提高纸板的硬度。石膏可以作为使矿物纤维和 / 或纤维质纤维不凝 聚的分散剂， 因而促进污泥的一致性， 这提高了生产线速度。 在压制和干燥芯垫 (core mat) 之后， 石膏也不明显地 “回弹” 或膨胀， 使得减小了用砂纸磨光芯以控制芯厚度的需要。
如下面所示， 当造纸污泥的无机固体成分不足时， 石膏可以作为补充的无机材料。 石膏也可以用于增加成品板材或板的密度。石膏可以从大于 0wt％至大约 30wt％， 更优选 地， 从大于 0wt％至大约 20wt％。
粘合剂
粘合剂可以从淀粉、 乳胶、 纤维质纤维与淀粉的混合、 牛皮纸凝胶及其混合物组成 的组中选择。淀粉是一种优选的粘合剂， 并且在使用之前， 可以被煮制或不被煮制。可以通 过将淀粉颗粒在水中分散并加热泥浆， 直至淀粉全部或部分被煮制并且泥浆变浓为粘稠的 凝胶， 而制备淀粉凝胶。然而， 如果使用传统的水力碎纸纤维作为纤维的补充源， 可以在煮 制之前将其引入淀粉中。 应该密切监测淀粉泥浆的煮制温度， 以确保淀粉细粒完全膨胀。 玉 米淀粉的煮制温度范围可以从大约 180° F(82℃ ) 至大约 195° F(90℃ )。淀粉也可以用 作粘合剂， 而不预煮制淀粉， 因为其在干燥基础垫的加工过程中形成凝胶。
乳胶粘合剂可以用于替代淀粉或纤维质纤维， 或者乳胶可以与淀粉和 / 或纤维质 纤维粘合剂结合使用。乳胶粘合剂可以具有的玻璃转化温度范围从大约 86° F(30℃ ) 至 大约 230° F(110℃ )。 乳胶粘合剂的举例包括聚醋酸乙烯酯 (polyvinyl acetate)、 醋酸 / 丙烯酸乳剂 (vinylacetate/acrylic emulsion)、 偏二氯乙烯 (vinylidene chloride)、 聚 氯乙烯 (polyvinyl chloride)、 苯乙烯 / 丙烯酸共聚物 (styrene/acryliccopolymer) 和羟 基苯乙烯 / 丁二烯聚合物 (carboxylatedstyrene/butadiene polymers)。 增加的粘合剂含量， 优选淀粉的形式， 用于增加成品板材 / 板的强度 (MOR- 弯曲极 限强度 (psi)) 并增强成品板材 / 板的可切割性。粘合剂可以从大于 0wt％至大约 15wt％， 更优选地从大约 5wt％至大约 15wt％。
骨料 - 珍珠岩
公开的吸音板材组合物的一个组成部分是轻质骨料材料， 优选膨胀珍珠岩。由 于其低成本和性能， 膨胀珍珠岩为优选。膨胀珍珠岩在最终产品中提供了多孔性和 “厚 度” (“loft” )， 这增强了吸音性能。
珍珠岩为玻质岩的形式， 类似黑曜石， 在加热时能够大大膨胀。珍珠岩一般包含 65-75wt％ SiO2， 10-20wt％ Al2O3、 2-5wt％ H2O， 和较少量苏打、 碳酸钾和石灰。膨胀珍珠岩 代表任何玻质岩以及更特别地， 火山玻璃， 在被迅速加热时其突然膨胀或 “爆裂” 。当将压 碎的珍珠岩的颗粒加热至垂熔 (incipient fusion) 温度时， 通常发生 “爆裂” 。包含在颗 粒中的水份转化为水汽并且压碎的颗粒膨胀形成轻的、 松软的、 多孔的颗粒。 颗粒的体积增 加至少十倍是常见的。膨胀珍珠岩一般特征是 ： 同轴的、 球形的裂缝系统， 这称作珍珠岩结 构。 不同类型的珍珠岩的特征是玻璃成分的变化， 其影响了特性， 诸如， 软化点、 膨胀的类型 和程度、 气泡的大小以及其间的壁厚， 以及产品的多孔性。
在传统的制备膨胀珍珠岩的工艺中， 珍珠岩矿石是首先被磨成细小尺寸。通过将 精细抛光的珍珠岩矿石引入珍珠岩膨胀器的加热空气中， 将珍珠岩膨胀。 典型地， 膨胀器加 热空气至大约 1750° F。精细抛光的珍珠岩由加热珍珠岩并使其像爆米花一样破裂的已加 热的空气承载， 形成具有密度为大约 3 至 5 磅每立方英尺的膨胀珍珠岩。当将膨胀珍珠岩 与水接触， 水穿透裂缝和裂隙并进入空气填充的珍珠岩的空隙， 因而造成珍珠岩在膨胀珍 珠岩颗粒内保留大量水份。
使用相对高密度珍珠岩， 即， 已经膨胀至密度超过 7 或 8 磅每立方英尺的珍珠岩
( 相对于普通的范围 3 至 5 磅每立方英尺 )， 降低了形成适合的泥浆所需的水。见美国专利 第 5,911,818 号。具有更少水份的含水泥浆， 需要更少的脱水， 并且产生具有通过珍珠岩而 保留的更少水份的基础垫。所得的产品具有提高的抗压强度和保持的耐火等级， 如 ASTM 测 试第 E119 所限定的。具有更低水含量的底垫可以被干燥的更快， 这使得整个水滚压生产线 以更快的速度运行。
当制造必须满足最小密度的耐火的吊顶板材， 高密度珍珠岩也是有益的。 然而， 当 膨胀珍珠岩的密度超过大约 20 磅每立方英尺时， 在最终产品中珍珠岩不产生如此大的 “厚 度” 或体积 (bulk)。结果， 最终产品的密度过高， 以致不能保持通过 ASTM E119 耐火极限测 试所需的低导热性。
公开的吊顶板材组合物可以包含从大于 0wt％至大约 70wt％的高或低密度类型 的珍珠岩， 更优选从大约 25wt％至大约 70wt％， 最优选从大约 40wt％至大约 65wt％。膨胀 珍珠岩颗粒的尺寸不严格， 并且其不被视为必需使用特别小的珍珠岩颗粒尺寸。膨胀珍珠 岩的等同， 诸如， 蛭石、 玻璃珠、 硅藻土、 或脱落粘土， 可以用作珍珠岩或与其组合的替代。
矿物棉
公开的吸音板材 / 板组合物也可以包含传统的用于吸音板材的类型的矿物棉。吊 顶板材中的矿物棉增加了板材的吸声 (NRC)。一般来说， 矿物棉的含量越高， 吸声越好。矿 物棉也在形成芯的过程中对于增加泥浆体积是有利的。
矿物棉可以是通过使玄武岩、 矿渣、 花岗岩、 或其它玻璃质的矿物成分的熔化流变 细而制备的任何传统矿物纤维。 熔化的矿物可以通过孔被抽出， 通常被称作纺织用纤维， 或 其从旋转 (spinning) 杯或转子的表面上被成切线地回收， 通常被称作毛纤维。矿物棉成分 适合存在的量范围从 0wt％至大约 75wt％， 更优选地大约 10wt％。
下面的特定举例将进一步说明使用造纸污泥作为纤维质纤维和无机材料源的各 种特定实施方案。同样， 除非说明为相反， 全部的量表达为干燥固体全部重量基的重量份 数。当然， 应理解的是， 这些举例只是说明的方式， 而不作为限制该公开。 实施例 在下面的举例中使用来自白纸加工厂的造纸污泥。 污泥由来自工厂的纸浆机和造 纸机加工区域的废料流组成。纸浆机污泥也可以包括一些尺寸大约是 1/4 英寸的木片。在 污泥被稀释形成泥浆后， 可以使用传统的筛将木片容易地移除。为了形成污泥， 分离的废 料流通过分离的澄清器并且悬浮的固体被混合并被湿压制， 使得其可以作为污泥块状物运 输至垃圾填埋场。在这种情况下， 回收污泥块状物 (land cake) 并用于下面的吸音吊顶板 材和板的配方。被压制的污泥块状物包括大约 45wt％的固体， 虽然比率范围从 88 ∶ 12 至 43 ∶ 57， 纤维质纤维与无机材料的典型比率是 65 ∶ 35。
在使用污泥块状物之前， 污泥被筛以去除木片， 并且在混合槽中加工以获得特定 的一致性。替代将木片筛除， 可以将材料雾化。下面使用的膨胀珍珠岩密度大约 6.0pcf。 所有 wt％值是基于干燥基的。
实施例 1
9101918651 A CN 101918652说控制板 第1 测试板 第1 8.0 55.0 8.0 0明书测试板 第2 8.0 55.0 8.0 4.75 测试板 第3 8.0 55.0 8.0 9.5 测试板 第4 8.0 55.0 8.0 14.257/17 页成分矿物棉 珍珠岩 淀粉 纤维 ( 水力碎纸 ) 纤维 ( 污泥 ) 总计纤维 石膏 污泥 无机 总计 无机 总计 特性 卡尺测厚 (in) 密度 (pcf) MOR(psi) 修正的 MOR(psi) 13.7pcf 排水时间 (Sec)
8.0 55.0 8.0 19.0019.014.259.54.7519.0 10.0 0.019.0 2.0 8.019.0 4.0 6.019.0 6.0 4.019.0 8.0 2.010.010.010.010.010.0100.0100.0100.0100.0100.00.4810.4940.5040.5040.47813.8 150 14915.0 126 10615.6 156 12112.7 89 10413.8 139 1388.05.06.06.57.0根据下面的公式计算所有测试的修正的 MOR(psi) ： 修正的 MOR(psi) ＝ ( 修正的 2 密度 ) ×( 实际 MOR psi)/( 实际密度 ) 。在初步研究中， 使用 8.0wt％矿物棉配方制作板，2其具有标准 19.0wt％纤维质纤维含量。控制包括 19.0wt％传统水力碎纸纤维质纤维。试 验纸板 1-4 包括 0wt％水力碎纸纤维 ( 测试板第 1)， 25wt％水力碎纸纤维 ( 测试板第 2)， 50wt％水力碎纸纤维 ( 测试板第 3) 和 75wt％水力碎纸纤维 ( 测试板第 4)。由于造纸污泥 含量减少了， 使用石膏补充来自造纸污泥的无机材料。控制板 1 和测试板 1-4 的总计无机 材料含量保持在 10.0wt％。
测试板 1-4 的强度， 可能除了测试板 3 之外， 是可接受的， 因为认为大于 100psi 的 MOR 是足够的。测试板 3 仍具有修正的 MOR 106。将所有的 MOR 值归一化为 13.7pcf 的密 度。
具有 100％来自造纸污泥的纤维和无机物的测试板 1 的可见的显著优点是 ： 优异 的排水时间 5.0 秒。优异的排水时间使得生产线的速度更快， 因而进一步降低了制造成本。 测试板第 1 也不包括水力碎纸纤维质纤维以及仅仅最小量的为 2.0wt％的增加的石膏， 从 而保持了总计无机值为 10.0wt％。
实施例 2
成分控制板 第1 0 52.0 6.0 18.0测试板 第5 0 52.0 6.0 0.0矿物棉 珍珠岩 淀粉 纤维 ( 水力碎纸 ) 纤维 ( 污泥 ) 总计纤维 石膏 污泥 无机 总计 无机 总计 特性0.018.018.0 24.0 0.018.0 16.0 8.024.024.0100.0100.011101918651 A CN 101918652说卡尺测厚 (in) 密度 (pcf) MOR(psi) 在 12pcf 修 正的 MOR (psi) 排水时间 (Sec)明书0.5819/17 页0.60110.6 81 10310.9 69 847.753.25
实施例 2 的目的是测试无矿物棉配方。如上所示， 测试板第 5 的 MOR 保持比控制 板 2 小 20％， 但是希望增加淀粉水平能够克服低于所期望的 MOR。测试板第 5 的关键优点 是优异的排水时间 3.25 秒， 这比控制板 2 的排水时间少一半。
实施例 3
成分控制板 第3 0 52.0 6.0 18.0测试板 第6 0 52.0 6.0 0.0测试板 第7 0 52.0 6.0 0.0测试板 第8 0 52.0 6.0 0.0测试板 第9 0 52.0 6.0 0.0矿物棉 珍珠岩 淀粉 纤维 ( 水力碎纸 ) 纤维 ( 污泥 ) 总计纤维 石膏 污泥 无机 总计 无机0.018.020.022.024.018.0 24.0 0.018.0 16.0 8.020.0 13.4 8.6200 10.6 9.424.0 7.7 10.324.024.022.020.018.012101918651 A CN 101918652说100.0 100.0明书100.0 100.0 100.010/17 页总计 特性 卡尺测厚 (in) 密度 (pcf) MOR(psi) 修正的 MOR(psi) 12.0pcf 密度 排水时间 (Sec)
0.6010.5810.5580.5520.56310.6 81 10310.9 71 8611.8 69 7112.1 77 7512.4 88 827.53.254.05.05.35在实施例 3 中， 使用变化石膏水平补充造纸污泥提供的无机材料。造纸污泥纤维 含量也在 18wt％和 24wt％之间变化。如上所示， 增加污泥纤维含量没有提高纸板强度， 并 且强度依然比控制板 3 的强度低大约 15wt％。然而， 希望增加淀粉水平可以克服该缺点。 进一步， 增加珍珠岩水平可以有助于板强度 (MOR)。同样， 当与控制板 3 比较时， 测试板 6-9 提供了优异的排水时间。
实施例 4
成分 (wt％ )控制板 第4测试板 第 10 0 52.0 6.0 0.0测试板 第 11 0 54.0 6.0 0.0测试板 第 12 0 56.0 6.0 0.0矿物棉 珍珠岩 淀粉 纤维 ( 水力碎纸 ) 纤维 ( 污泥 )0 52.0 6.0 20.00.020.020.020.013101918651 A CN 101918652说20.0 22.0 0.0明书20.0 11.5 8.5 20.0 9.5 8.511/17 页总计纤维 石膏 污泥 无机 总计 无机 总计 特性 卡尺测厚 (in) 密度 (pcf) MOR(psi) 修正的 MOR (psi) 12.0(pcf) 密度 排水时间20.0 13.5 8.522.022.020.018.0100.0100.0100.0100.00.5620.5490.5590.57411.7 108 11411.7 65 6811.8 64 6611.4 76 847.0 (Sec)
5.45.65.3在实施例 4 中， 纤维含量保持在 20wt％， 而使用的珍珠岩从 52wt％增加至 56wt％， 并且由于增加的珍珠岩， 在测试板 11 和 12 中， 总的无机含量减少。淀粉保持在 6wt％。
同样， 相比于水力碎纸纤维， 使用来自造纸污泥的纤维的板展示了优异的排水时 间。 纸板强度保持低于控制纸板。 增加珍珠岩至 56wt％， 确实增加了纸板强度， 虽然并不显 著。可以使用附加的淀粉增加 MOR。
实施例 5
成分 (wt％ )控制板 第5测试板 第 13 0矿物棉014101918651 A CN 101918652说珍珠岩 淀粉 纤维 ( 水力碎纸 ) 纤维 ( 污泥 ) 总计纤维 石膏 污泥 无机 总计 无机 总计 特性 卡尺测厚 (in) 密度 (pcf) MOR(psi) 修正的 MOR(psi) 12.0pcf 密度明书62.0 9.0 10.012/17 页54.0 6.0 20.00.010.020.0 20.0 0.020.0 0.0 9.020.09.0100.0100.00.5760.60510.9 90 10910.9 116 141
在实施例 5 中， 使用传统的水力碎纸纤维 (10wt％ ) 和造纸污泥纤维 (10wt％ ) 的 结合而没有任何增加的石膏， 来制造测试板 13。在使用之前， 使用机械搅拌器将造纸污泥 块状物和水混合至 20％固体一致性 (solid consistency)， 并将木片过滤去除。在去除木 片之后， 造纸泥浆中的纤维与无机材料的比率是 90 ∶ 10。该高比率归因于在木片去除加 工过程中的无机材料损失。因为无机材料的损失， 在配方中增加了附加的珍珠岩。测试板 13 获得了理想的 MOR， 因而说明了， 无论带有或不带有附加的无机材料， 都可以使用标准的 水力碎纸纤维和垃圾填埋场纤维的结合制造吊顶板材。 更高的纸板强度也归因于增加的淀
粉含量。
实施例 6控制板 第6 测试板 第 14 0.0 53.0 7.0 20.0 测试板 第 15 0.0 70.0 9.0 21.0 测试板 第 16 0.0 64.0 8.0 7.0 测试板 第 17 0.0 64.0 8.0 0.0成分 (wt％ )矿物棉 珍珠岩 淀粉 纤维 ( 水力碎纸 ) 纤维 ( 污泥 ) 总计纤维 石膏 粉煤灰 污泥 无机 总计 无机 总计 特性 卡尺测厚 (in) 密度 (pcf) MOR(psi)0.0 54.0 6.0 20.00.00.00.016.021.020.0 20.0 0.0 0.00.0 0.0 20.0 0.021.0 0.0 0.0 0.023.0 0.0 0.0 5.021.0 0.0 0.0 7.020.020.00.05.07.0100.0100.0100.0100.0100.00.5490.5410.5610.5550.56811.5 11112.6 10611.9 13912.6 14912.0 11016101918651 A CN 101918652说121 96明书141 135 11014/17 页修正的 MOR(psi) 12.0pcf 密度 . NRC- 没有 表面穿孔
0.240.220.180.250.22在试验 6 中， 评价了粉煤灰、 更高的珍珠岩量、 水力碎纸和造纸污泥纤维的组合、 和造纸污泥纤维配方而没有无机材料的效果。对于测试板 15， 将高珍珠岩配方的淀粉含量 增加至 9wt％， 增加了纸板强度。对于测试板 16， 造纸污泥纤维 (16wt％ ) 和水力碎纸纤维 (7wt％ ) 以及淀粉 (8wt％ ) 的结合也提供了很好的纸板强度。只使用 21wt％的污泥纤维 和 8wt％的淀粉的高珍珠岩配方的测试板 17， 也提供了可接受的强度、 减噪系数 (NRC)。
实施例 7
成分 (wt％ )控制板 第7测试板 第 18 0.0 53.0 7.0 20.0测试板 第 19 0.0 52.0 8.0 20.0测试板 第 20 0.0 60.0 9.0 10.0测试板 第 21 0.0 56.0 7.0 0.0矿物棉 珍珠岩 淀粉 纤维 ( 水力 碎纸 ) 纤维 ( 污 泥) 总计纤维 石膏 CaCo3 粉煤灰 污泥 无机8.0 57.0 8.0 19.00.00.00.012.020.019.0 0.0 8.0 0.0 0.020.0 20.0 0.0 0.0 0.020.0 0.0 0.0 20.0 0.022.0 0.0 0.0 0.0 9.020.0 0.0 0.0 0.0 17.017101918651 A CN 101918652说8.0 20.0明书20.0 9.0 17.015/17 页总计 无机 总计 特性 卡尺测厚 (in) 密度 (pcf) MOR(psi) 修正的 MOR(psi) 12.0 密度 排水时间 (Sec) 固体停留
100.0100.0100.0100.0100.00.5690.5580.5690.5740.57212.1 121 11911.5 133 14511.9 99 10112.1 148 14612.0 125 12510.012.518.513.012.094.087.592.794.094.0在实施例 7 中， 评价筛过的没有木片的造纸污泥。纤维与无机材料的比率是 55.2 ∶ 44.8。控制板 7 的减少的排水时间归因于配方中存在的更少量的无机、 碳酸钙。部 分 ( 测试板 20 中 ) 或全部 ( 测试板 21 中 ) 使用现有技术的造纸污泥的测试板 20 和 21 的 排水时间， 提供了可接受的纸板特性和排水时间。在测试板 18 中， 由于粉煤灰和没有污泥 无机， 排水时间更高。
实施例 8
成分 (wt％ )控制板 第8 9 54.0 8 20测试板 第 22 9 54.0 8 0矿物棉 珍珠岩 淀粉 水力碎纸纤维18101918651 A CN 101918652说9 0 0 100明书0 20 9 10016/17 页CaCo3 污泥纤维 污泥无机 总计物理性能成品纸板 ( 穿孔的 ) 卡尺测厚 密度 (pcf) 表面硬度 (Lbs) MOR(psi) 修正的 MOR(psi) 14.5 密度 粉末 g/MSF 估计的 NRC
0.559 14.5 89.5 155.7 155.70.560 14.1 105.3 124.4 131.6132.2 0.576113.4 0.629物理特性非成品纸板 ( 未穿孔并且未涂料 ) 卡尺测厚 密度 (pcf) 表面硬度 (Lbs) MOR(psi)
0.600 11.8 90.5 174.80.633 12.9 93.8 159.5将干燥的纸板的表面用砂纸磨光或抛光至所需的厚度或卡尺测厚 (caliper)， 背 面辊涂抗压陷 (sag-resistant) 涂层。在固化之前， 纸板的面制作为纹理结构、 穿孔、 再次 辊涂和 / 或喷涂。在实施例 8 中， 控制板 8 包括所有水力碎纸纤维， 并且测试板 22 包括所 有污泥纤维。在加工过程中， 淀粉和无机含量相同。测试板 22 显示了足够的强度， 其具有 更高的 NRC， 这对于吸音吊顶板材和板很重要。所有其它性能是可接受的。
因此， 来自白纸加工厂或纸回收加工厂的造纸污泥提供的纤维， 可以全部或部分 替代标准水力碎纸纤维。污泥可以从纸浆机加工或造纸机加工产生。优选地， 应该去除纸浆机加工污泥中的木片。 使用造纸污泥作为纤维质纤维和无机材料的主要来源提供了可接 受的纸板性能、 改进的排水时间并降低了与制造吸音吊顶板材和板相关的原料成本。
虽然只是已经列出了特定实施方案， 根据上面的描述， 替代和修改对于本领域的 技术人员是显而易见的。 这些和其它替代被认为是等同并落入该公开和所附权利要求的范 围之内。20