含有处理过的珍珠岩的隔音瓦 本发明涉及含有膨胀珍珠岩的组合物，其适用于生产屋顶隔音瓦和面板及用于使用水制毡工艺的应用。更具体地说，本发明涉及隔音瓦组合物，其包括经处理减少了保水性的膨胀珍珠岩，用常规的水制毡工艺和设备就能将它有效地制成瓦和面板。更加具体地说，本发明涉及隔音瓦组合物，其包括经处理润湿性增加的膨胀珍珠岩，用常规的水制毡工艺和设备就能将它有效地制成瓦和面板。
对矿物棉和轻质骨料稀释的水分散液进行水制毡处理是广为人知的生产隔音屋顶瓦的工业方法。在该方法中，矿物棉、轻质骨料、纤维素纤维、粘接剂、和其他成分(如果希望或必要时)的含水浆体流到移动的有小孔的支撑体流水线、如Fourdrinier或Oliver垫式成型机的流水线上从而脱水。浆体可首先通过重力脱水，接着通过抽真空脱水从而形成基板，随后对湿润的基板加压(用或不用另外的抽真空)从而在辊和支撑体流水线之间形成所希望的厚度以除去多余的水。随后在热的干燥炉中干燥加压后的基板，将干燥后的材料切割成所要求的尺寸，并任选地铺砂和/或面部作涂层(如用颜料)从而形成隔音屋顶瓦和面板。
矿棉隔音瓦孔很多，这对于提供良好的吸音性是必需的。现有技术(如US3498404；US5013405；US5047120；US5558710)也公开了将矿物填料、如膨胀珍珠岩引入到组合物中以改善吸音性，并提供轻质隔音瓦和面板的内容。当在水制毡工艺中使用含有膨胀珍珠岩的组合物时，其要求较大量的水以便形成和易性较好的含水浆体。现已发现一般地膨胀珍珠岩(如密度大约为3-5磅/立方英尺的珍珠岩)在其结构中蓄有大量的水。实验室的试验证明这样的常规膨胀珍珠岩可蓄有重量是其自身十倍的水。按照本发明处理的珍珠岩含水明显减少。珍珠岩粒子含水典型地少于常规量的一半。使用本发明处理的膨胀珍珠岩可形成含水量明显减少的板。这些因素使得用常规设备就能以更高的速度生产隔音瓦。
本发明的目的是提供一种含有膨胀珍珠岩的隔音瓦组合物，用水制毡工艺就可将其更有效地制成隔音瓦和面板，其中对常规的膨胀珍珠岩进行处理从而减少珍珠岩含水的倾向。
本发明的另一个目的是提供一种含有膨胀珍珠岩的隔音瓦组合物，用水制毡工艺就可将其更有效地制成隔音瓦和面板，其中用硅氧烷化合物处理常规的膨胀珍珠岩从而减少珍珠岩含水的倾向。
本发明的再一个目的是提供一种含有膨胀珍珠岩的隔音瓦组合物，用水制毡工艺就可将其更有效地制成隔音瓦和面板，其中用具有至少一些亲水官能团的硅氧烷化合物处理常规的膨胀珍珠岩。硅氧烷化合物中的亲水官能团提供不含水的粒子，同时又保持一定的润湿性从而使得处理过的珍珠岩能混入标准的水制毡设备中。对熟悉本领域现有技术的人来说，在浏览了以下说明书后，这些目的和其他目的将是显而易见的。
本发明涉及一种含有膨胀珍珠岩的隔音瓦组合物，其可用水制毡工艺来制作屋顶瓦，现已发现使用处理过的膨胀珍珠岩是有利的，它减少了含膨胀珍珠岩、纤维素纤维、和优选的第二粘接剂、如淀粉的组合物的含水趋势。本发明的组合物也可含有常规材料、如矿物纤维和填料、如粘土、石膏和石灰石。优选地，对珍珠岩进行处理也为提供良好的润湿性。
现已发现含有处理过的珍珠岩的该组合物用常规的水制毡设备就可更有效地用于生产隔音屋顶瓦和面板。现已发现使用处理过的珍珠岩，而不是常规未处理的珍珠岩，本发明的隔音瓦组合物可形成含有较少的水的基板。较低的含水量使得基板可更快地干燥，并使设备以更高的线速度运行。现已发现具有一些亲水特性的处理过的珍珠岩可提供更高效的隔音屋顶瓦和面板的生产，因为用亲水处理的珍珠岩比起用憎水处理的珍珠岩更易于形成稳定的料浆。因此，具有一些亲水特性的处理过的珍珠岩是优选的。
尽管可用不同的方法来处理膨胀珍珠岩从而减少其含水的趋势，但通常用硅氧烷化合物处理膨胀珍珠岩以减少其含水趋势是优选的。在此所用的术语“硅氧烷化合物”不仅仅包括常规的硅氧烷聚合物，而且也包括聚合的硅氧烷、活性硅烷单体、硅盐(硅烷的盐)和其他可有效地减少膨胀珍珠岩含水趋势的有机含硅材料。
本发明的隔音瓦组合物含有纤维素纤维，它可包括新闻纸和/或废隔音瓦和面板(碎片)，这对环境有好处。隔音瓦组合物也可含有少量的矿棉或不含矿棉。干燥后的产品可形成比商购的隔音瓦更隔音的瓦和面板，由本发明组合物制得的隔音瓦用在悬挂的屋顶系统中时具有合格的物理性能。
本发明涉及一种含有膨胀珍珠岩的隔音瓦组合物，其可用水制毡工艺来制作屋顶瓦。适用于本发明的水制毡工艺包括用足够的水形成包括膨胀珍珠岩、纤维素纤维、和优选的第二粘接剂、如淀粉的水分散液以使分散液能够流动。水分散液流到移动的带有小孔的支撑体流水线上，其中通过重力和真空脱水的共同作用，形成了脱水的料饼，然后对脱水的料饼加压(用或不用另外的抽真空)从而达到一定的厚度以形成基板。加压步骤(用或不用另外的抽真空)进一步使基板脱水，随后将基板送入干燥炉中，在炉中基板的湿度减少到5％以下，而最终产品的湿度优选地在1％以下。
本发明隔音瓦组合物必须包括膨胀珍珠岩和纤维素纤维，并且优选地也包括第二粘接剂，如淀粉。在本发明组合物中使用的膨胀珍珠岩必须处理以便减少其含水的趋势。在优选的技术方案中，本发明组合物可另外包括矿物纤维和粘土填料，对本发明原料的具体数量不作限制。熟悉现有技术的专业人员将认识到使用包括最大数量的珍珠岩的组合物将获得本发明的最大益处，只要维持产品所要求的物理性能就行。通常，本发明提出了含有在表1中表示出数量的以下成分的组合物。
表1 成分重量百分比(所用范围)重量百分比(优选范围)优选百分比 珍珠岩 不大于75％ 15-70％ 50％纤维素纤维 不大于25％ 3-20％ 18％ 淀粉 0-15％ 3-12％ 7％ 胶乳 0-10％ 0-5％ 0％ 填料 0-25％ 0-20％ 20％ 矿物纤维 0-85％ 5-65％ 5％ 总量 100％
本发明的隔音瓦组合物以经处理含水趋势减少的膨胀珍珠岩代替常规膨胀珍珠岩为基础。组合物也必须含有纤维素纤维，并且优选地含有至少一种包括淀粉或乳胶的其他粘接剂。组合物优选地含有矿棉和填料、如粘土。组合物也可含有其他外加剂，如增稠剂、凝聚剂和表面活性剂，它们通常包括在隔音屋顶瓦的配料中。如上所述，组合物可含有一些矿棉(少量)，然而，现已发现本发明的组合物可用于制作无矿棉的隔音瓦或面板。
本发明的隔音瓦组合物以使用经处理含水趋势减少的膨胀珍珠岩为基础。现已发现比起未处理的珍珠岩，使用处理过的珍珠岩提供了基板含水量明显减少以至于基板可用较少的能量来干燥的优点。通过使用处理过的珍珠岩而形成含水量较少的基板确保了产品更快地干燥，并使得整个水制毡流水线以更高的速度运转。
现已发现隔音屋顶瓦分散液中的水必然以两种方式存在，即“自由”水和“结合”水(也称吸收的水或毛细管水)。自由水定义为能从设备中机械移出的水，包括用或不用抽真空、和通过设备的压力部分和管线排放的水。结合水定义为通过氢键或毛细管作用与纤维素纤维或其他固体成分结合而不能机械移出(如抽吸或加压)的水。基板中存在的结合水要求加热才能除去，并且因此必须在干燥器中才能除去。水的保留值(WRV)定义为结合水占试样的干重量的百分数
在成型后的基板(即抽真空和加压后)中存在的水主要是结合水。在这些结合水中，现已确定对于包括45％矿棉、32％珍珠岩、5％淀粉、和18％纸纤维的屋顶瓦基板，留在珍珠岩粒子微孔中的水大约构成屋顶瓦基板整个结合水的66％。对于包括5％矿棉、50％珍珠岩、7％淀粉、18％纸纤维、和20％石膏的屋顶瓦基板，该值大约增加到83％。纸纤维代表对结合水贡献第二大的物质，在以上两种配料中，它们的含水量分别为17％和13％。
除了不可缺少的处理过的膨胀珍珠岩、纤维素纤维和优选的淀粉粘接剂外，本发明组合物也可含有其他粘接剂。如乳胶和填料、如粘土、石膏和石灰石以及其他常规外加剂，外加剂包括增稠剂和表面活性剂，通常它们被包括在隔音屋顶瓦的配料中。如上所述，组合物可含有一些矿棉(少量)，然而，现已发现本发明的组合物可用于制作无矿棉的隔音瓦和面板。
在本发明新型隔音瓦组合物中最关键的成分是珍珠岩。在现有技术中膨胀珍珠岩用于隔音瓦组合物中是广为人知的。膨胀珍珠岩和其他轻质骨料材料也已用在隔音瓦中，因为它们成本和密度(即3-5磅/立方英尺)较低。膨胀珍珠岩向组合物提供了填充体积和气孔从而提高了隔音性能。现已发现密度(即3-5磅/立方英尺)较低的膨胀珍珠岩提供了充足的填充体积和气孔。在本发明中膨胀珍珠岩经处理减少了珍珠岩的含水量。
珍珠岩通常包括任何加热后体积大大膨胀的玻璃岩，其类似于黑曜岩，并且特别地包括流纹岩组成的火山灰玻璃。珍珠岩通常含有65-75％SiO2,10-20％Al2O3,2-5％H2O，及少量的碳酸钠、碳酸钾、和碳酸钙。膨胀珍珠岩指任何玻璃岩，而更特别地指快速加热时突然膨胀或“爆胀”的火山灰玻璃。当破碎的珍珠岩粒子加热到初始熔化的温度时常常发生“爆胀”。粒子中所含的水转变为水蒸气并且破碎的珍珠岩粒子经膨胀形成轻质、绒状、松软的粒子。粒子的体积常常至少增加十倍。膨胀珍珠岩通常特征在于其为同心、球形裂缝的系统，这称为珍珠岩结构。不同类型的珍珠岩特征在于影响各性能如软化点、膨胀的类型和程度、泡的尺寸和泡之间的壁厚、及产品的气孔率的玻璃组成不同。
在制备膨胀珍珠岩的常规方法中，首先将珍珠岩矿磨至很细的尺寸。通过将磨细的珍珠岩矿引入到珍珠岩膨化器的热空气中而将珍珠岩膨化。典型地，膨化器将空气加热到大约1750°F的温度。加热珍珠岩的热空气携带着磨细的珍珠岩，并使其像爆花一样爆胀，从而形成密度大约为3-5磅/立方英尺的膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩是非常轻的材料，但它含有很多细裂纹或细裂缝。当膨胀珍珠岩与水接触时，水渗入裂纹和裂缝中，并进入填充珍珠岩空穴的空气中。由此导致在膨胀的珍珠岩粒子中含有大量的水。
本发明提出处理膨胀珍珠岩以减少珍珠岩含水量的方法，同时珍珠岩与水混合时形成含水料浆。现已发现用硅氧烷化合物处理珍珠岩减少了水渗入裂纹和裂缝中的趋势，并因此减少了珍珠岩的含水量。通常水保留值的减少与在珍珠岩中使用硅氧烷化合物的数量有关。
在此，术语“硅氧烷”不仅仅包括常规的硅氧烷聚合物，还包括聚合的硅氧烷、活性硅烷单体、硅盐(硅烷的盐)和其他可有效地减少膨胀珍珠岩含水趋势的有机含硅材料。可用于处理膨胀珍珠岩以减少膨胀珍珠岩含水量的硅氧烷化合物是各种硅氧烷如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅烷如异辛基三甲氧硅烷、和它们的混合物。有机烷氧硅烷是优选的活性硅烷，因为它们可在珍珠岩表面上转化为硅氧烷，而不会产生腐蚀性的副产物，并因此现场形成硅氧烷膜。
在优选的技术方案中，用既具有憎水特性又具有亲水特性的硅氧烷化合物处理膨胀珍珠岩以形成含水趋势减少而又易于与水混合从而形成在水制毡工艺中使用的可流动的料浆的珍珠岩。
优选的硅氧烷材料利用了具有亲水侧链的聚二甲基硅氧烷主链。这些材料包括氨基取代的聚二甲基硅氧烷如Dow Corning的DC108和OSiInc的OSi ALE-56，和具有聚醚侧链的聚二甲基硅氧烷如GoldschmidtChemical的TEGOPREN 5830和TEGOPREN 5863。
优选的硅烷材料由憎水和亲水的硅烷混合物组成。憎水的硅烷提供了所要求的耐水性，而亲水的硅烷提供了所要求的亲水性。憎水的硅烷材料包括异辛基三甲氧硅烷如Wacker Silicones的BS1316和甲基三甲氧硅烷如OSi的OSi A-162。亲水的硅烷材料包括含氨基官能团的三烷氧硅烷如Dow Corning Z-6011和Dow Corning Z-6022。其他亲水硅烷材料包括3-缩水甘油氧丙基三甲氧硅烷如Dow Corning Z-6040和氯丙基三乙氧硅烷如Dow Corning Z-6076。憎水硅烷和亲水硅烷的混合物结合起来用于提供所要求的各种性能。在下面的实施例中说明其他可用的硅氧烷型材料。
本发明提出用硅氧烷化合物处理膨胀珍珠岩从而减少不依赖于珍珠岩密度和尺寸的水的保留值。
本发明也提出使用某些由封闭的胞状微球组成的轻质骨料，其可用于代替一些或全部上述处理过的珍珠岩。合适的封闭胞状微球材料包括由3M出售的玻璃微球、由Philadelphia Quartz出售的Q-Cell产品、来自于Grefco Corp的DicaperlTM珍珠岩材料、和来自于Silbrico的Sil-CellTM珍珠岩材料。因为这些材料主要是封闭的胞结构，甚至不用硅氧烷化合物处理，它们就具有较低的水的保留值。然而，用适当的硅氧烷化合物处理这些微球材料可明显减少它们的水的保留值。
一种用于处理现发现特别合适的珍珠岩的方法是形成硅氧烷的水乳液并将它喷到从炉中出来的热珍珠岩上。随后水乳液中的水蒸发，而硅氧烷在珍珠岩上固化。在下面的实施例1中描述了另一种方法。用于处理珍珠岩的另一种方法是直接在珍珠岩上面喷硅氧烷化合物(硅氧烷或硅烷)。
在下面所述的实施例中所用的珍珠岩矿是从Antonito、Colorado的Harborlite Corporation购买的，并用USG Corporation的工业膨化设备膨化。评估不同来源的珍珠岩矿(包括在Lovelock和Nevada处的USG沉积物)。由于珍珠岩矿的特性，在珍珠岩膨化或基板形成期间注意到没有什么差别。膨胀珍珠岩粒子的尺寸不是关键的。而且特别细的珍珠岩尺寸好象没有必要。可使用筛分析如下的膨胀珍珠岩。
表2 标准筛 百分数 +30 痕量 -30-+30 0-10％ -50-+100 59％-100％ -100-+200 90-100％
-200 最大10％
在本发明新型隔音瓦组合物中，第二种主要成分是纤维素纤维。它可用作体积填充剂，并提供初始强度。纤维素纤维也可用作胶结剂并保持微细状态。评估几种纤维素纤维在这些组合物中的情况。在隔音瓦配料中使用新闻纸是众所周知的，并且评估锤磨和水浆新闻纸在这些组合物中的情况。出于价格的考虑，新闻纸是优选的。精制的纸纤维和木纤维也可用作纤维素纤维的来源，然而，现已发现用木纤维(不论是软木还是硬木)制得的屋顶瓦在安装时难以用刀切割。而且，木纤维是一种更昂贵的纤维素纤维源。
本发明第三种主要的成分是粘接剂成分，尽管纤维素纤维可提供用作唯一粘接剂源足够的粘接力，但在组合物中也包括第二种粘接剂如淀粉则是优选的。需要时可与淀粉一起或不与淀粉一起使用其他的第二粘接剂如乳胶。淀粉是从成本上看最有效的和优选的粘接剂。在矿棉隔音瓦中使用淀粉作粘接剂是众所周知的。可通过将淀粉粒子分散在水中并加热料浆直至淀粉充分熟化并且将料浆稠化为粘性凝胶从而来制备淀粉凝胶。在熟化前可将纤维素纤维的一部分引入到淀粉料浆中。密切控制淀粉料浆的熟化温度以确保淀粉粒子充分膨化。谷类淀粉典型的熟化温度大约为180°F(82℃)-195°F(90℃)。淀粉也可不用经预熟化而用作粘接剂，因为在基板干燥过程中它可形成凝胶。
乳胶粘接剂可用于代替淀粉或与淀粉和纤维素纤维粘接剂一起使用。在US5250153中公开了许多可使用在隔音屋顶瓦配料中的乳胶粘接剂。如上所述，使用淀粉粘接剂的隔音面板的问题之一是淀粉粘接剂压陷，特别是在较高的湿度条件下。在现有技术中在矿棉隔音瓦中使用热塑性粘接剂(乳胶)是众所周知的。这些乳胶粘接剂可具有大约30℃-110℃的玻璃转变温度。乳胶粘接剂的实例包括聚乙酸乙烯酯、乙酸乙烯基酯/丙烯酸乳液、二氯乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯/丙烯酸共聚物和羧化的苯乙烯/丁二烯。制备本发明的屋顶瓦可不使用淀粉或乳胶。但优选地使用二者中的至少一种。在优选的技术方案中，组合物包括纤维素纤维和淀粉。
一种任选的成分(在隔音组合物中也不是新成分)是粘土，当希望具有耐火性(由ASTM Test No E119定义)时，在屋顶瓦配料中使用至少4％、优选至少10％(重量)的粘土好象是必要的，因为在耐火试验中粘土发生烧结。在以下实施例中，使用从Gleason、Tennessee处商购的球土。已使用过的其他粘土包括来自Sledge、MS的KT粘土的CTS-1，来自Sledge、MS的KT粘土的CTS-2，来自Gleason、TN的Spinks粘土和来自Hickory,KY.的Old Hickory粘土。在屋顶瓦配料中可使用其他工业粘土如高岭土和膨润土等。
另外，本发明的隔音瓦组合物也可含有通常在隔音瓦中使用的那类矿物棉、无机填料如云母、硅灰石、二氧化硅、石膏、灰泥和碳酸钙，其他的轻质填料、表面活性剂和絮凝剂。对于熟悉制备隔音瓦组合物的现有技术的专业人员来说，这些成分是众所周知的。
实施例
下列实施例用于说明在本发明范围内的几种隔音瓦组合物的制备。人们应该明白这些实施例仅用于说明的目的，并且许多其他组合物也在本发明的范围之内。熟悉本领域现有技术的专业人员将认识到可制备含有其他数量的原料和等同原料的与以下用于说明的组合物相类似的隔音瓦组合物。
实施例1
用以下过程和在下列表3中列出的硅氧烷材料处理Silbrico 30-1珍珠岩试样，试样的密度大约为7-8磅/立方英尺。
在实验室中制备用硅氧烷处理的珍珠岩
1．将所选择的珍珠岩装入水泥搅拌机中
2．向无空气的喷射器中加入硅氧烷乳液
3．称量喷射器净重
4．启动水泥搅拌机并通过水泥搅拌机的嘴部将硅氧烷乳液喷到珍珠岩上面
5．控制无空气的喷射器的重量从而确定在珍珠岩上面沉积的硅氧烷乳液的数量。目标数量为0.5％(以活性硅氧烷流体为基准)，
6．将处理后的珍珠岩移入5升的Nalgene大烧杯中，并将烧杯放入105℃的对流的炉中。
7．在105℃下加热大约24小时。
用以下过程测试用硅氧烷处理后的珍珠岩试样以确定水的保留值(WRV)：
确定珍珠岩水的保留值
1．制备已知浓度为4.0％的珍珠岩/水的料浆。
2．初始搅拌后静置30分钟。
3．预先称量#40Whatman 9厘米的过滤纸。
4．预先称量600毫升玻璃烧杯。
5．收集250毫升原料试样，称重，并加入到含有预先称重的过滤纸的9厘米Buchner漏斗中。
6．抽真空(20英寸Hg)15秒。
7．停止抽真空，将湿饼移入重量已知的烧杯中并称量湿饼和烧杯。
8．在105℃的炉中干燥至恒重。
9．称量在炉中干燥的饼和烧杯，计算湿饼的含水量。
10．重复5次。
按如下公式确定水的保留值(WRV)
在表3中表示出未处理的珍珠岩和用选择的硅氧烷处理的珍珠岩的WRV。所有用硅氧烷处理的珍珠岩WRV值都明显减少。用Dow Corning108硅氧烷(一种氨基取代的聚二甲基硅氧烷)处理的珍珠岩比用聚二甲基硅氧烷(如Dow Corning 1107和3563产品)处理更容易与水混合。
表3 硅氧烷商品名 硅氧烷类型 WRV(％) 无未处理的Silbrico 30-1珍珠岩 742 DC1107 聚氢甲基硅氧烷 182 DCQ1-3563 OH-封端的聚二甲基硅氧烷 134 DC108氨基取代的聚二甲基硅氧烷 177
实施例2
用在实施例1中所述的过程和在以下表4中列出的各种具有氨基官能团的硅氧烷材料处理Silbrico 3S珍珠岩试样，试样的密度大约为3-4磅/立方英尺。用在实施例1中所述的过程测试用硅氧烷处理的珍珠岩试样以确定水的保留值(WRV)。在以下表4中记载了未处理的珍珠岩和用硅氧烷处理的珍珠岩的WRV值。
表4 硅氧烷商品名 硅氧烷类型 WRV(％) 无未处理的Silbrico 3S Control珍珠岩 702 DC108具有氨基官能团的聚二甲基硅氧烷 383 OSi ALE-56 氨基改性的聚二甲基硅氧烷 391Genesee GP-134具有氨基官能团的聚二甲基硅氧烷 Me2SiO与氨基之比为46∶1 377 DC536 OH-封端的PDMS w/氨乙基 氨丙基三甲氧硅烷 350 Wacker F751 OH-封端的PDMS反应产物w/ 氨乙基氨丙基三甲氧硅烷 342 Genesee GP-6具有氨基官能团的聚二甲基硅氧烷 Me2SiO与氨基之比为100∶1 233 Genesee GP-4具有氨基官能团的聚二甲基硅氧烷 Me2SiO与氨基之比为58∶1 210
实施例3
用在实施例1中所述的过程和含有聚醚侧链和/或封端的聚二甲基硅氧烷处理Silbrico 3S珍珠岩试样。用在实施例1中所述的过程测试用硅氧烷处理的珍珠岩试样以确定水的保留值(WRV)。在以下表5中记载了未处理的珍珠岩和用硅氧烷处理的珍珠岩的WRV值。
表5硅氧烷商品名 硅氧烷类型 WRV(％) 无未处理的Silbrico 3S Control珍 珠岩 894 TEGOPREN 5863带聚醚侧链的聚二甲基硅氧烷 636 TEGOPREN 5830带聚醚封端的聚二甲基硅氧烷 593 TEGOPREN 5884带聚醚侧链的聚二甲基硅氧烷 541 TEGOPREN 7008带聚醚和烷基侧链的聚二甲基硅 氧烷 520
实施例4
用实施例1所述的过程测试几种玻璃微球和珍珠岩试样以确定水的保留值。在以下表6中记载了未处理的珍珠岩、用硅氧烷处理的珍珠岩和微球的WRV值。用实施例1所述的过程和0.5％Dow Corning 108(具有氨基官能团的聚二甲基硅氧烷)处理所有的珍珠岩试样，并对它们测试以确定水的保留值(WRV)。在表6中表示出这些试样水的保留值(WRV)。
表6 材料 WRV(％) Silbrico 3S珍珠岩(未处理) 1092 Silbrico 3S珍珠岩(用DC 108处理) 350 Silbrico 30-1珍珠岩(未处理) 241 Silbrico 30-1珍珠岩(用DC 108处理) 123 用USG膨化的珍珠岩 680用USG膨化的珍珠岩(用DC 108处理) 280 3M K1微球 144 3M K25微球 51 PQ Q-Cell 300微球 87 PQ Q-Cell 2116微球 96
实施例5
用实施例1中所述的过程测试几种与常规珍珠岩产品一起的封闭胞珍珠岩产品试样以确定水的保留值(WRV)。在以下表7中记载了未处理珍珠岩和用硅氧烷处理的封闭胞珍珠岩的WRV值。用实施例1所述的过程和0.5％Dow Corning 108(具有氨基官能团的聚二甲基硅氧烷)处理所有的珍珠岩试样，并对它们测试以确定水的保留值(WRV)。在表7中表示出这些试样水的保留值(WRV)。
表7 材料 WRV(％) Silbrico 3S珍珠岩(未处理) 1092 Silbrico 3S珍珠岩(用DC 108处理) 350 Silb rico 30-1珍珠岩(未处理) 241 Silbrico 30-1珍珠岩(用DC 108处理) 123 Silbrico Sil-Cell珍珠岩(未处理) 357Silbrico Sil-Cell珍珠岩(用DC 108处理) 106 Grefco Dicaperl珍珠岩(未处理) 380
实施例6
用实施例1中所述的过程和各种憎水和亲水硅烷的混合物处理Silbrico 3S珍珠岩试样。用实施例1中所述的过程测试用硅烷处理的珍珠岩试样以确定水的保留值(WRV)。在以下表8-10中记载了未处理的珍珠岩和用硅烷处理的珍珠岩的WRV值。
表8憎水硅烷硅氧烷商品名 硅氧烷类型 WRV 无未处理的Silbrico 3S Control珍珠岩 1024 Wacker BS 1316 异辛基三甲氧硅烷 316 OSi A-162 甲基三乙氧硅烷 670
表9亲水硅烷 硅氧烷商品名 硅氧烷类型 WRV 无未处理的Silbrico 3S Control珍珠岩 617 Dow Corning Z-6076 氯三乙氧硅烷 452 Dow Corning Z-6011 氨丙基三乙氧硅烷 756 Dow Corning Z-6020 N-,β-氨乙基-r-氨丙基三甲氧硅烷 555 Dow Corning Z-6040 3-缩水甘油氧三甲氧硅烷 556
表10憎水和亲水硅烷为1∶1的混合物 硅氧烷商品名 硅氧烷类型WRV 无未处理的Silbrico 3S Control珍珠岩937 Wacker BS 1316 Dow Corning Z-6076 异辛基三甲氧硅烷 氯三乙氧硅烷430 Wacker BS 1316 Dow Corning Z-6020 异辛基三甲氧硅烷 N-,β-氨乙基-r-氨丙基三甲氧硅烷485 Wacker BS 1316 Dow Corning Z-6040 异辛基三甲氧硅烷 3-缩水甘油氧三甲氧硅烷584
实施例7
用未处理的Silbrico 3S珍珠岩和经0.5％Dow Corning 108乳液处理的Silbrico 3S珍珠岩使两条等同的试验性流水线运转。在实施例1中描述了用硅氧烷处理Silbrico 3S珍珠岩的过程。两条试验性流水线使用相同的配料，并且配料表示在表11中。在表12中表示出每条流水线的入窑水分(在板进入干燥窑之前的瞬间板的含水量)。
表11 组分 干重(磅) 干基百分数 矿棉 5.1 4.92 珍珠岩 52.2 50.08 淀粉 7.3 7.00 新闻纸 18.8 18.00 石膏 20.9 20.00 絮凝剂 0.08 0.08 总量 104.38 100.08
在600°F的炉中干燥湿板30分钟，并随后将炉的温度降至350°F，并将瓦再干燥120分钟。
干燥后，切割所有的待试验试样，并在试验之前使其承受75°F/50％的相对湿度条件至少24小时。测试试样的密度、厚度和断裂模量。记录下结果(结果以每组4个试样的平均值为基准，除非另有说明)并将结果记载在表12中。数据表明在两条试验性流水线上，用经DC 108处理过的珍珠岩和未处理的珍珠岩生产的板具有同样满意的抗弯强度值。
表12 珍珠岩未处理珍珠岩用DC 108处理后的珍珠岩 入窑湿度(％) 73.0 68.7 厚度(英寸) 0.585 0.573密度(磅/立方英尺) 10.80 10.59 MOR(psi) 84.9 78.7 校正后的MOR 105.5 100.9
以以下对干燥的详细研究为基础，入窑水分减少了4.3个百分点，与此对应潜在线速度增加大约18％。
用未处理的Silbrico 3S珍珠岩和经0.5％Wacker F751硅氧烷(具有氨基官能团)处理的Silbrico 3S珍珠岩使第二组等同的试验性流水线运行。用硅氧烷处理Silbrico 3S珍珠岩的过程已在实施例1中描述。两条试验性流水线使用相同的配料，且配料表示在表11中。每条流水线的入窑水分表示在表13中。
表13 珍珠岩未处理的珍珠岩用Wacker处理的珍珠岩入窑水分 (％) 73.1 65.6
对于这组流水线，用经硅氧烷处理的珍珠岩代替未处理的珍珠岩使入窑水分减少了7.5个百分点。以以下对干燥的详细研究为基础，相应于入窑水分的大大下降，潜在线速度增加大约31％。
实施例8
干燥时间减少与使用经硅氧烷处理的珍珠岩所致的含水量降低有关，测量干燥时间的减少量从而进行干燥研究。使用下列轻骨料生产一组等同的Tappi板。
1．未处理的Silbrico 3S珍珠岩
2．用0.5％具有氨基官能团的Dow Corning硅氧烷(DC 108)处理Silbrico珍珠岩
使用以下所述的等同Tappi匣工艺，用经DC 108处理的珍珠岩使入窑水分平均降低9.9％(71.2％对应于61.3％)。在特殊的炉中干燥每片Tappi板，其中在干燥期间可监测板的重量。干燥用经硅氧烷处理的珍珠岩生产的板比干燥用未处理的珍珠岩生产的板平均快25.6％。干燥时间的减少表明线速度的能力增加了41％。下面表示出特定的试验结果。
TAPPI板的制备
1．混合水、矿棉、淀粉、石膏、和新闻纸
2．在高速搅拌机中搅拌3.00分钟
3．加入珍珠岩并充分混合从而形成均匀的混合物
4．加入絮凝剂；搅拌5秒
5．启动Tappi匣，匣在钢片的顶端有一块无纺纱布
6．用水预先充满Tappi匣直至刚刚漫过无纺布
7．将原料倒入Tappi匣中
8．用重力排水；记录时间
9．抽真空(20英寸Hg，随时间减少的真空度)5秒
10．称量所形成的湿板，将板放在钢片和穿孔的板之间
11．移到水力压力机上，对板施压从而达到所希望的厚度、称重
12．再将加压后的板放入Tappi匣中，抽真空(20英寸Hg)5秒
13．将板移到用于干燥研究的支架上
14将炉预热到350°F，在300°F的温度下干燥试样直至恒重。
在300°F下干燥 试样 入窑水分 (％) 移去的水 (％) 干燥时间 (分钟)潜在线速度 增加(％)未处理的Silbrico 3S 珍珠岩 71.8 0.0 92.1 0.0未处理的Silbrico 3S 珍珠岩 72.3 0.0 102.1 0.0 用DC 108处理的Silbrico 3S珍珠岩 59.2 44.4 68.1 42.6 用DC 108处理的Silbrico 3S珍珠岩 59.9 42.8 60.4 60.8
在350°F下干燥 试样 入窑水分 (％) 移去的水 (％) 干燥时间 (分钟)潜在线速度 增加(％)未处理的Silbrico 3S 珍珠岩 71.5 0.0 76.7 0.0未处理的Silbrico 3S 珍珠岩 69.1 0.0 79.6 0.0 用DC 108处理的Silbrico 3S珍珠岩 62.4 30.0 60.3 29.6 用DC 108处理的Silbrico 3S珍珠岩 63.7 26.0 62.8 24.4
在此所述的本发明的形式仅被认为用于说明。对熟悉本领域现有技术的专业人员来说，在不脱离本发明实质和所附权利要求书范围的条件下可作出许多改进是显而易见的。