結(jié)合微?；|(zhì)的墻板材料的制作方法
【專利摘要】一種用于形成墻板材料的方法可包括形成包括微粒、硅酸鈉和乙烯基乙酸酯的混合物。該混合物可布置在金屬飾面膜與第二飾面膜之間。然后可在單個步驟中將該混合物熱固化成足以形成使金屬飾面膜和第二飾面膜附連于芯基質(zhì)的墻板材料。熱固化時間在小于約1.5小時內(nèi)完成而不會損壞墻板材料。
【專利說明】結(jié)合微粒基質(zhì)的墻板材料
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00880129304.0的專利申請的分案申請，原申請的申請日為2008年9月25日，發(fā)明名稱為“結(jié)合微?；|(zhì)的墻板材料”。相關(guān)申請
[0002]本申請要求在2008年7月18日提交的美國專利申請N0.61/081，949和在2008年3月21日提交的美國專利申請N0.12/077,951 (其要求在2007年3月21日提交的美國臨時專利申請N0.60/919，509、在2007年7月17日提交的美國臨時專利申請N0.60/961，130和在2007年11月7日提交的美國臨時專利申請N0.61/002，367的權(quán)益)的權(quán)益，所述申請全部并入本文作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總體上涉及各種實用材料/應(yīng)用材料(utility material)和/或建筑材料，例如墻板等。相應(yīng)地，本發(fā)明包括化學(xué)、化學(xué)工程、制造工程、結(jié)構(gòu)學(xué)和材料科學(xué)的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中存在許多不同類型的建筑材料或?qū)嵱貌牧?，例如墻板隔層、吹制成型隔層、聲學(xué)或聲衰減/吸收材料等。這些材料都用于在結(jié)構(gòu)物內(nèi)提供特定功能。此外，組成這些實用材料的組分或成分的組合物迥然不同。雖然有很多不同的可用組合物來形成多種不同的實用材料，但是它們很少在其結(jié)構(gòu)中結(jié)合有微粒，如天然形成的漂珠(cenosphere)或Extendospheres?,或合成制造的微粒。
[0005]此外，存在許多不同類型的天然形成的微粒和人造微粒。漂珠是天然形成的微粒，其為燃煤電廠產(chǎn)生的“飛塵”副產(chǎn)物的一部分。全球眾多電廠每年燃燒數(shù)十億噸的煤來發(fā)電，結(jié)果產(chǎn)生超過億噸的煤塵或飛塵副產(chǎn)物。飛塵是由煤中的礦物質(zhì)形成的細微粉末，包括煤中的不可燃物質(zhì)和不完全燃燒留下的少量碳。將其稱為“飛”塵是因為其通過排氣從燃燒室輸出。飛塵通常在顏色上呈淺棕色，主要由不同尺寸的玻璃球體(glassy sphere)——漂珠組成。飛塵的特性隨煤的成分和電廠運行條件而顯著變化。總量中只有一小部分被利用，其余則主要被扔到垃圾填埋場中。日益增加的成本和更嚴格的法規(guī)使人們不愿扔掉飛塵。盡管已發(fā)現(xiàn)飛塵在不同行業(yè)一包括建筑行業(yè)和結(jié)構(gòu)行業(yè)一中的各種有益應(yīng)用，但由于各種原因，其在作為適當(dāng)?shù)膶嵱没蚪ㄖ牧戏矫嫒〉玫某晒τ邢?。ASTM C618定義了飛塵的兩種特殊等級:F級和C級。等級的區(qū)別主要取決于飛塵中成分的不同含量。由此，不同等級可具有不同的化學(xué)表現(xiàn)。一個主要區(qū)別是通常存在的石灰或氧化鈣的量。在F級飛塵中，存在的量通常低于10wt%。相反，在C級飛塵中，一般存在超過20wt%的石灰。
[0006]此外，存在為各種不同的目的而使用的幾種人造微粒。盡管此類微粒的組成和結(jié)構(gòu)通常更加一致和均勻，但它們通常非常昂貴，由于成本原因而在許多應(yīng)用場合中不能使用。
[0007]在許多建筑結(jié)構(gòu)中特別關(guān)心的是噪音或聲經(jīng)建筑物結(jié)構(gòu)中的分隔物或墻壁——不論是內(nèi)墻還是外墻——傳播得怎樣。在大多數(shù)情況下，希望穿過分隔物的傳聲保持盡可能最小。因此，結(jié)構(gòu)分隔物或墻壁衰減(例如，吸收或分散)聲的能力是一個重要的設(shè)計考慮因素。大多數(shù)建筑材料例如隔層、某些墻板產(chǎn)品等，在設(shè)計時需考慮一定程度的聲衰減或吸收特性，因為通常希望最小化或至少降低經(jīng)分隔物的傳聲量。關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)，認為諸如墻板、隔層和特定類型的漆是可有助于提高聲衰減性能、或換言之降低傳聲的材料。
[0008]墻板是一種常見的實用材料或建筑材料，其具有許多不同的類型、設(shè)計和尺寸。墻板可構(gòu)造成具有許多不同的特性或特點，例如不同的吸聲、傳熱和/或防火特性。迄今為止，最常見類型的墻板是干墻板或石膏板。干墻板包括石膏內(nèi)芯，該石膏內(nèi)芯為半水形式的硫酸鈣(CaSO4.1/2H20)，布置在兩個通常為紙或玻璃纖維墊的飾面膜之間。
[0009]最普遍使用的干墻板的厚度為二分之一英寸，但厚度范圍可從四分之一英寸(6.35mm)到一英寸(25mm)。為了隔音或防火，有時候?qū)蓪痈蓧Π寤コ芍苯堑夭贾?。干墻板為八分之三英寸板提?.32的熱阻或R值，為半英寸的板提供0.45的R值，為八分之五英寸板提供0.56的R值，為一英寸板提供0.83的R值。除R值增加外，較厚的干墻板具有稍高的傳聲等級(STC)級別。
[0010]STC為ASTM國際分類E413和E90的一部分，是一種廣泛使用的用于鑒定建筑材料對空氣傳播的聲音的衰減程度的標(biāo)準(zhǔn)。STC數(shù)由在從125Hz到4000Hz的十六個標(biāo)準(zhǔn)頻率下測得的聲衰減值導(dǎo)出。然后將這些傳送損耗值繪制在聲壓級圖上并將結(jié)果曲線與一標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)輪廓線對比。聲學(xué)工程師將這些值擬合成一適當(dāng)?shù)腡L (或傳送損耗)曲線以確定STC級另O。可認為STC是墻板或其它分隔物可提供的噪音分貝下降。dB是以對數(shù)進制的，其中當(dāng)音量大致減半時人耳可感知IOdB的聲減小。因此，任何dB (量級)的減小都是很明顯的。對于相同的材料以dB (量級)的減小取決于傳聲頻率。STC級別越高，隔板在減少最常見的音頻的傳送方面就越有效。
[0011]房屋或建筑物中常見的內(nèi)墻具有安裝在立柱框架或立柱墻/撐柱墻上的相對的多片干墻板。在這種布置結(jié)構(gòu)中，在干墻板面板厚度為1/2英寸的情況下，內(nèi)墻的STC約為33。添加玻璃纖維隔層有一定幫助，但根據(jù)隔層的類型和質(zhì)量以及立柱和螺柱間距只將STC增加到36-39。由于墻板通常由幾塊板或面板組成，所以面板之間的小縫或間隙或者墻結(jié)構(gòu)中的任何其它縫或間隙稱為“側(cè)通路”，它們將允許聲更自由地傳送，因此導(dǎo)致更低的總體STC級別。
[0012]類似地，室外-室內(nèi)傳送等級(OITC)是廣泛使用的用于表明室外空間與室內(nèi)空間之間的傳聲級別的標(biāo)準(zhǔn)。OITC測試通?？紤]低至80Hz的頻率并且更側(cè)重于較低的頻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中固有的問題和缺陷，本發(fā)明旨在通過提供一種包括基于微粒的芯基質(zhì)(core matrix)的實用材料來克服這些問題和缺陷。本發(fā)明描述了一種墻板材料，其與常規(guī)的實用材料相比具有改善的防水性、隔熱性、強度、傳聲等級級別和其它有益特性。
[0014]該墻板材料可包括一芯基質(zhì)，該芯基質(zhì)具有大量微粒以及有機粘合劑和無機粘合齊U。一方面，該芯基質(zhì)基于濕配方可包括從約25wt%到約60wt%的微粒。一種用于形成墻板材料的方法可包括形成一混合物，該混合物包括微粒、硅酸鈉和乙烯基乙酸酯(醋酸乙烯酯，vinyl acetate)。該混合物可布置在金屬飾面膜與第二飾面膜之間。然后可在單個步驟中將該混合物熱固化成足以形成其中金屬飾面膜和第二飾面膜附連于芯基質(zhì)的墻板材料。熱固化時間在小于約1.5小時內(nèi)完成而不會損壞墻板材料。[0015]因此，已經(jīng)相當(dāng)寬泛地概述本發(fā)明的各種特征從而可更好地理解以下對本發(fā)明的詳細描述，以及更好地理解本發(fā)明對本領(lǐng)域的貢獻。由以下結(jié)合所附權(quán)利要求對本發(fā)明的詳細描述，本發(fā)明的其它特征將變得更清楚，或者可通過實施本發(fā)明而了解本發(fā)明的其它特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本發(fā)明將從以下結(jié)合附圖的描述和所附權(quán)利要求變得完全顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些附圖僅示出本發(fā)明的示例性實施例，因此不應(yīng)認為它們限制了本發(fā)明的范圍?？扇菀椎乩斫獾氖?，如在附圖中大體描述和示出的本發(fā)明的構(gòu)件可被布置和設(shè)計成各種不同的結(jié)構(gòu)。不過，仍將通過使用附圖更加具體和詳細地描述和說明本發(fā)明，在附圖中:
[0017]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的墻板建筑材料的透視圖；
[0018]圖2示出圖1的墻板建筑材料的詳細局部透視圖；
[0019]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的墻板建筑材料的詳細局部透視圖；
[0020]圖4示出剛好在被安裝或裝配到立柱墻上之前的墻板建筑材料的透視圖；
[0021]圖5-A示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的、其中形成有連接系統(tǒng)的墻板建筑材料的詳細局部端視圖；
[0022]圖5-B示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的、其中形成有連接系統(tǒng)的墻板建筑材料的詳細局部端視圖；
[0023]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的墻板建筑材料的詳細透視圖，其中建筑材料包括基于微粒的芯基質(zhì)、形成在芯基質(zhì)的一個表面中的多突起(mult1-elevational)表面構(gòu)型、和布置在芯基質(zhì)的相對的表面上的飾面板；
[0024]圖7-A示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的墻板建筑材料的詳細透視圖，其中建筑材料包括基于微粒的芯基質(zhì)、布置或夾置在芯基質(zhì)內(nèi)的板條(lath)、形成在芯基質(zhì)的一個表面中的多突起表面構(gòu)型、和布置在芯基質(zhì)的相對的表面上的飾面板；
[0025]圖7-B示出圖7-A的建筑材料的詳圖；
[0026]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的再一示例性實施例的建筑材料的俯視圖，其中建筑材料包括形成在芯基質(zhì)的露出表面中的形成圖案的枕狀(patterned pillow-like)多突起表面構(gòu)型；
[0027]圖9示出圖8的建筑材料的剖面?zhèn)纫晥D；
[0028]圖1O示出圖8的建筑材料的剖面端視圖；
[0029]圖11示出圖6的建筑材料的詳細側(cè)視圖；
[0030]圖12示出根據(jù)另一示例性實施例的、具有多突起表面構(gòu)型的建筑材料的詳細側(cè)視圖；
[0031]圖13示出根據(jù)另一示例性實施例的、具有多突起表面構(gòu)型的建筑材料的詳細側(cè)視圖；
[0032]圖14示出根據(jù)另一示例性實施例的建筑材料的剖面?zhèn)纫晥D，其中建筑材料包括大量策略性地形成和定位的空腔或空洞；
[0033]圖15示出構(gòu)造成用作結(jié)構(gòu)外部上的裝飾材料的建筑材料；
[0034]圖16示出根據(jù)本發(fā)明的一方面的、用作多孔模具的底部構(gòu)件的木模的透視圖；以及
[0035]圖17示出根據(jù)本發(fā)明的一方面的襯紙模板的俯視圖。
【具體實施方式】
[0036]以下對本發(fā)明的示例性實施例的詳細說明參照附圖，附圖形成所述說明的一部分并通過圖解示出可實施本發(fā)明的示例性實施例。雖然足夠詳細地描述了這些示例性實施例以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，也可以實現(xiàn)其它實施例并且可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明作出各種更改。因此，以下對本發(fā)明的實施例的更詳細的描述并非意圖限制根據(jù)權(quán)利要求的本發(fā)明的范圍，而只是出于說明而非限制的目的提出從而描述本發(fā)明的特征和特點、闡明本發(fā)明的最佳操作模式、以及足以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。因此，本發(fā)明的范圍只由所附權(quán)利要求限定。
[0037]通過參照附圖將最好地理解以下詳細描述和本發(fā)明的示例性實施例，本發(fā)明的元件和特征在各附圖中均由標(biāo)號表示。
[0038]本發(fā)明描述了一種制造墻板材料的方法。該方法可包括形成包括微粒、硅酸鈉和乙烯基乙酸酯的混合物。該混合物可布置在金屬飾面膜與第二飾面膜之間。然后可在單個步驟中將該混合物固化成足以形成具有附連于芯基質(zhì)的金屬飾面膜和第二飾面膜的墻板材料。熱固化時間在約1.5小時以內(nèi)完成而不會損壞墻板材料。
[0039]本發(fā)明還提供一種干燥墻板材料的改進方法，以及各種墻板材料。一方面，墻板建筑材料包括布置在相對的飾面板或飾面層——例如常規(guī)干墻板型墻板產(chǎn)品上常見類型的紙——之間的芯基質(zhì)。芯基質(zhì)的成分包括大量微珠和至少一種粘合劑，所述微珠中空、惰性、輕質(zhì)、是天然形成或合成的、其幾何形狀基本上為球形(下文稱為“微珠”)，該粘合劑構(gòu)造成用以將微珠粘附在一起，并形成遍及芯基質(zhì)的大量空洞。在此提出的實用材料的實施例可包括大量微粒，其通過粘合劑至少粘合或粘附在一起、優(yōu)選地粘結(jié)在一起，以形成其中限定有大量空洞的基質(zhì)結(jié)構(gòu)。微粒被分散和懸浮在一組合物中，該組合物至少包括粘合劑，可能還包括諸如表面活性劑或發(fā)泡劑的其它組分。取決于所選的成分，可將該實用材料構(gòu)造成具有特定的物理特性和性能特性，例如強度、柔性、硬度，以及熱力學(xué)性能和/或聲學(xué)特性、防火特性等。
[0040]一方面，在墻板中使用的粘合劑可包括無機粘合劑溶液、有機或膠乳粘合劑溶液、或混合有這兩種溶液。芯基質(zhì)還可包括各種添加劑、填料、加強材料等?？蛇x地，芯基質(zhì)可以不包括添加劑、填料和/或加強材料中的一者或多者。下面更詳細地描述本發(fā)明的墻板建筑材料的各成分，以及其它特征和系統(tǒng)。
[0041]在一個更特別的實施例中，墻板材料可包括第一飾面膜和第二飾面膜，芯基質(zhì)材料布置并固化在這兩個飾面膜之間。芯基質(zhì)材料基于濕配方可包括從約25wt%到約60wt%的微粒(其中微粒的尺寸介于約10微米與約1000微米之間)、從約20wt%到約36%的硅酸鈉、和從約5wt%到約15wt%的乙烯基乙酸酯。
[0042]本文公開的實用材料、相關(guān)的墻板實施例以及相關(guān)的制造和使用此類實用材料的方法與現(xiàn)有技術(shù)中的相關(guān)實用材料——如墻板產(chǎn)品、尤其是干墻板——相比具有幾個顯著的優(yōu)點，其中一些優(yōu)點在此指出并遍及以下更詳細的說明中。第一，該墻板建筑材料具有提高了的熱力學(xué)性能。例如，一方面，該墻板建筑材料具有大得多的傳熱阻抗。第二，另一方面，該墻板建筑材料具有提高的聲學(xué)性能。例如，本文公開的墻板建筑材料具有明顯更好的傳聲等級(STC)級別。第三，本發(fā)明的墻板建筑材料比標(biāo)準(zhǔn)干墻板材料更堅固并且更輕。
[0043]本文公開的實用材料對各種不同的應(yīng)用適應(yīng)性強。該實用材料由于其成分或組成而可被控制以根據(jù)預(yù)期用途實現(xiàn)不同的性能特點。例如，可控制微粒的孔隙率和密度以實現(xiàn)任何希望的水平。這在許多應(yīng)用——例如當(dāng)需要隔聲或隔熱實用材料時——中是有益的。
[0044]—方面，該實用材料可制造成具有可流動的、柔性的和/或半剛性的狀態(tài)。此外，實用材料可構(gòu)造成用以提供增強的隔熱性、防火性、隔聲性、模制延緩性(mold retardant)和/或其它希望的性質(zhì)。該實用材料可提供增強的過濾能力。此外，通過改變微粒的數(shù)目、尺寸、成分和/或形狀、粘合劑材料、微粒與粘合劑和其它可選成分(例如表面活性劑)的比例、加工步驟和參數(shù)以及其它變量，可形成或產(chǎn)生具有不同的物理特點或特性、以及以不同方式工作的不同實用材料。
[0045]一方面，該實用材料可包括使用大量微粒形成的剛性實用材料或建筑材料，例如墻板或剪力面板。本發(fā)明還提出了用于生產(chǎn)或制造不同類型的實用材料或建筑材料的各種方法，以及此類實用材料或建筑材料的多種應(yīng)用。一般而言，本發(fā)明的實用材料或建筑材料包括大量微粒，所述微粒通過一種或多種粘合劑至少粘合或粘附在一起、優(yōu)選粘結(jié)在一起以形成在其中限定有大量空洞的芯基質(zhì)結(jié)構(gòu)。取決于所選的成分，可將建筑材料構(gòu)造成具有特定的物理特性和性能特性，例如強度、柔性、硬度，以及熱力學(xué)性能和/或聲學(xué)特性、防火特性等。
[0046]芯基質(zhì)的成分包括大量微珠和至少一種粘合劑，所述微珠中空、惰性、輕質(zhì)、是天然形成或合成的、其幾何形狀基本上為球形(下文稱為“微珠”)，該粘合劑構(gòu)造成用以將微珠粘附在一起，并形成遍及芯基質(zhì)的大量空洞。粘合劑可包括無機粘合劑溶液、有機或膠乳粘合劑溶液，或者混合有二者。芯基質(zhì)還可包括各種添加劑、填料、硬化劑、加強材料等?？蛇x地，芯基質(zhì)可以不包括各種添加劑和/或填料和/或硬化劑和/或加強材料。一方面，芯基質(zhì)可以不包括纖維材料。另一方面，芯基質(zhì)可以不包括粘接劑，例如各種形式的接合劑。在又一實施例中，芯基質(zhì)可以不包括石灰。
[0047]本發(fā)明的建筑材料與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的建筑材料相比具有幾個顯著優(yōu)點，其中一些優(yōu)點在此指出并遍及以下更詳細的說明中。第一，本發(fā)明的建筑材料對各種不同的應(yīng)用的適應(yīng)性強。例如，取決于它們的構(gòu)造方式，可將該建筑材料用作墻板、剪力面板、音板/共鳴板、灰泥板以及這些的任意組合。第二，本發(fā)明的建筑材料由于其成分和/或組成而可被處理以根據(jù)預(yù)期用途實現(xiàn)不同的性能特點。例如，可控制微粒的孔隙率和密度以實現(xiàn)任何希望的水平。這在許多應(yīng)用——例如當(dāng)需要隔聲或隔熱實用材料時——中是有益的。第三，該建筑材料可構(gòu)造成用以提供增強的隔熱性、防火性、隔聲性、模制延緩性和/或其它希望的性質(zhì)。例如，本發(fā)明的建筑材料具有明顯更好的傳聲等級(STC)級別。
[0048]此外,本發(fā)明的建筑材料可與其它類似的建筑材料一起使用以形成和限定一聲阱，該聲阱比由干墻板形成的墻結(jié)構(gòu)更能夠衰減聲。其它優(yōu)點包括增加傳熱阻抗、堅固、輕質(zhì)的材料。第四，該建筑材料提供增強的過濾能力。第五，通過改變微粒的數(shù)目和尺寸、粘合劑材料、微粒與粘合劑(以及其它成分(例如表面活性劑))的比例以及其它參數(shù)，可形成或產(chǎn)生具有不同的物理特點或特性的、以不同方式工作的不同的建筑材料。第六，該建筑材料一方面可包括形成在芯基質(zhì)的一個表面中的多突起的表面構(gòu)型，該構(gòu)型增強了建筑材料的聲衰減性能。
[0049]根據(jù)以下參照附圖的詳細描述，以上所列的各個優(yōu)點將變得顯而易見。這些優(yōu)點并不以任何方式進行限制。實際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，在實施本發(fā)明時可實現(xiàn)有別于在此具體列出的優(yōu)點的其它優(yōu)點。
[0050]在本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求中，按照以下定義使用相應(yīng)的術(shù)語。
[0051]單數(shù)形式的“一”和“該/所述”包括復(fù)數(shù)對象，除非在上下文中明確指出不是這樣。因此，例如提到“一墻板”包括一個或多個此類墻板，而提到“該粘合劑”包括一種或多種此類粘合劑。
[0052]如在此所用，“基本上”是指接近和包括100%的情形?！盎旧稀庇脕肀硎?，盡管希望100%，但稍微偏離100%也是可接受的。例如，基本上無需模制包括完全沒有模制的情形，以及其中存在可忽略不計的模制量的情形，視具體情形而定。
[0053]如在此所用，術(shù)語“約”用來通過使一給定值可以“略高于”或“略低于”數(shù)值范圍的端點而使該端點具有靈活性。
[0054]為了說明和解釋此處所闡明的權(quán)利要求，在此所用的術(shù)語“建筑材料”應(yīng)當(dāng)理解為結(jié)合有微粒(例如微珠)基質(zhì)的各種不同類型的產(chǎn)品或材料，所述微粒利用一種或多種成分——如某類粘合劑——粘附或粘合在一起。該建筑材料可包括其它添加劑、成分或組分，例如硬化劑、發(fā)泡劑或表面活性劑、水溶聚合物等。該建筑材料可包括許多不同的類型、實施例等，并且可用于許多不同的應(yīng)用中。
[0055]如在此所用，術(shù)語“微粒”應(yīng)理解為任何天然形成、制造或合成的顆粒，該顆粒具有外表面、在某些情況下具有中空的內(nèi)部。通常，在此提到的微粒包括具有中空內(nèi)部的球形或基本上球形的幾何形狀，稱為微珠。其它類型的微?？砂切┯赡静?、再生膠粉、磨碎的塑料、鋸屑等制成的微粒。
[0056]如在此所用，術(shù)語“芯基質(zhì)”應(yīng)理解為微粒和用以形成建筑材料的支撐基質(zhì)的其它組分的組合。微?？膳c一種或多種粘合劑、添加劑、硬化劑等組合。
[0057]術(shù)語“多突起”應(yīng)當(dāng)理解為用于描述建筑材料的芯基質(zhì)的至少一個表面，其中該表面中形成有一系列的峰和谷(或突出部和凹部)以提供具有位于不同高度和/或取向的不同表面的整體表面構(gòu)型。多突起的表面構(gòu)型可任意形成或形成圖案。此外，多突起表面可由任意或幾何成形的突出和凹進的成分限定。
[0058]如在此所用，為了方便可在一公共列表中列出大量條目/產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)元件、組成元件和/或材料。然而，這些列表應(yīng)解釋為:列表的每個部件都被單獨視為分離的、唯一的部件。因此，在無相反地說明的情況下，此類列表中的單獨部件不應(yīng)僅由于被列在公共的組中而被解釋為同一列表的任何其它部件的實際等同物。
[0059]濃度、量和其它數(shù)值數(shù)據(jù)在此可以以范圍的形式表達或提出。應(yīng)當(dāng)理解的是，此類范圍形式只是為了方便和簡明而使用，因此應(yīng)當(dāng)靈活地解釋為不僅包括作為范圍界限明確列出的數(shù)值，而且包括包含在該范圍內(nèi)的所有單獨的數(shù)值或子范圍，視同明確列出了各數(shù)值和子范圍。舉例而言，數(shù)值范圍“約I到約5”應(yīng)當(dāng)解釋為不僅包括明確列出的值約I到約5，而且包括在所指出的范圍內(nèi)的單獨的值和子范圍。因此，此數(shù)值范圍中包括單獨的值如2、3和4以及子范圍如從I到3、從2到4和從3到5等。[0060]相同的原理適用于僅列舉一個數(shù)值的范圍。此外，不論所描述的范圍和特點的幅度如何，此類解釋都應(yīng)當(dāng)適用。
[0061]參照圖1和圖2，分別示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的墻板建筑材料的總體透視圖和細節(jié)透視圖。如圖所示，墻板建筑材料10呈面板形式，具有寬約4英尺、長約8英尺以及厚約1/2英寸的尺寸，該尺寸與大部分常規(guī)的墻板產(chǎn)品的尺寸相同。當(dāng)然，可考慮其它尺寸，如4英尺乘12英尺的尺寸，以及不同的厚度。所示的墻板建筑材料10包括布置在相對的飾面板或飾面層一即第一飾面膜34與第二飾面膜54—之間的芯基質(zhì)14。
[0062]芯基質(zhì)14主要由大量微珠和至少一種粘合劑組成，其中微珠通過所述一種或多種粘合劑至少粘合或粘附在一起、優(yōu)選地粘結(jié)在一起以形成限定有大量空洞的芯基質(zhì)結(jié)構(gòu)?？斩从晌⒅橹g的點點接觸形成。
[0063]在此設(shè)想使用的微珠可包括許多不同的類型、尺寸、形狀、組分等。雖然不限于此，但用于本發(fā)明的墻板建筑材料的微珠將通常具有范圍介于10微米與1500微米之間、或介于10微米與1000微米之間并且有時候優(yōu)選介于200微米與800微米之間的尺寸。微珠的體積密度通常為0.4-0.6g/ml，提供的產(chǎn)品比常規(guī)的墻板建筑材料、如基于石膏的干墻板輕得多。微珠的尺寸取決于希望的應(yīng)用和性能特點。然而，顆粒不應(yīng)過大以致引起布置在其上的粘合劑的任何流走或失效。微珠的尺寸還起影響墻板建筑材料的滲透性的作用。
[0064]參照圖3，該墻板建筑材料還可包括可與芯基質(zhì)一起作用的加強件，其構(gòu)造成在一個或多個區(qū)域中提供比圖1和圖2的示例性墻板建筑材料增強的特點。在所示的示例性實施例中，墻板110包括與以上參照圖1和圖2所述的墻板10相似的成分，只是墻板110包括布置在芯基質(zhì)114內(nèi)(夾置在其中)的附加加強件174。加強件174構(gòu)造成加強或增強墻板110的一個或多個特性和特點。例如，加強件174可構(gòu)造成加強對傳聲、傳熱或它們的結(jié)合的抵抗(或提高阻抗)。加強件174還可構(gòu)造成提高墻板建筑材料110的整體強度。
[0065]加強件174可包括各種類型的材料，例如金屬、紡織或無紡纖維或纖維板、塑料膜等，還可具有任何必要的厚度。在所示的示例性實施例中，加強件174包括布置在芯基質(zhì)中的鋁材。
[0066]參照圖4，示出剛好在安裝或懸掛在立柱壁2上之前的根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例形成的墻板建筑材料10。具體而言，墻板建筑材料10包括與圖1和圖2的墻板建筑材料相同的成分。應(yīng)當(dāng)指出，安裝或懸掛墻板建筑材料10并不需要特殊的安裝技術(shù)。墻板建筑材料10可以以與常規(guī)干墻板或其它類似產(chǎn)品類似的方式安裝。然而，圖5-A和圖5-B示出需要一種或多種特殊的安裝技術(shù)的墻板建筑材料的其它示例性實施例。這些實施例在下面詳細描述。
[0067]參照圖5-A和圖5-B，示出了連接和密封系統(tǒng)的兩個不同示例，每個示例都結(jié)合在本發(fā)明的墻板建筑材料中，每個示例都構(gòu)造成將相鄰的墻板面板連接在一起，并密封或至少部分密封(例如，不必嚴格地氣密密封)相鄰的墻板面板。連接和密封系統(tǒng)旨在減少和/或消除在相鄰墻板面板之間、在連接處的側(cè)通路。當(dāng)將連接部釘牢、螺紋緊固或以其它方式固定在立柱壁中的立柱上時可進一步提高或改善密封。實際上，所示出的搭接旨在定位在立柱附近，但這一點不一定總是可行的。密封的作用是通過形成更復(fù)雜的用于傳熱和傳聲的側(cè)通路來阻止經(jīng)接頭的傳聲和經(jīng)接頭傳熱。換言之，通過本發(fā)明的連接和密封系統(tǒng)意欲減少和/或消除(如果可能)側(cè)通路。[0068]具體參照圖5-A，示出了均以在此所述的方式形成的第一墻板建筑材料210-A和第二墻板建筑材料2IO-B的局部端視圖。第一墻板建筑材料2IO-A包括在芯基質(zhì)214-A內(nèi)沿邊緣形成的凸構(gòu)型或陽構(gòu)型218，凸構(gòu)型或陽構(gòu)型218應(yīng)與在第二墻板建筑材料210-B的芯基質(zhì)214-B內(nèi)沿邊緣形成的相應(yīng)凹構(gòu)型或陰構(gòu)型222對準(zhǔn)和匹配。連接或接合部設(shè)計成分別將第一墻板建筑材料2IO-A和第二墻板建筑材料2IO-B相對于彼此固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，并允許第一墻板建筑材料2IO-A的膜234-A和254-A的邊緣與第二墻板建筑材料2IO-B的膜234-B和254-B相接。連接系統(tǒng)還有助于在安裝后保持適當(dāng)?shù)亩ㄎ?。連接系統(tǒng)可形成在墻板建筑材料的任意邊緣附近。
[0069]圖5-B示出均以在此所述的方式形成的第一墻板建筑材料310-A和第二墻板建筑材料3IO-B的局部端視圖。第一墻板建筑材料3IO-A包括在芯基質(zhì)314-A內(nèi)沿邊緣形成的切口 326，其表面平行于膜334-A和354-A的表面并可選地包括仍由芯基質(zhì)314-A形成的凸塊328。切口 326應(yīng)與形成在第二墻板建筑材料310-B中的相應(yīng)切口 330對準(zhǔn)和匹配，以將第一和第二墻板建筑材料連接在一起。切口 326可選地包括當(dāng)?shù)谝缓偷诙Π褰ㄖ牧舷嗷ス潭ɑ蜻B接時接納凸塊328的凹部332。圖5-B所示的連接系統(tǒng)應(yīng)具有與圖5-A所示的連接系統(tǒng)相似的功能。
[0070]應(yīng)當(dāng)指出，連接系統(tǒng)在墻板建筑材料的制造期間一體形成在芯基質(zhì)中。芯基質(zhì)的獨有成分提供這種能力。連接系統(tǒng)的具體尺寸、形狀或構(gòu)造可改變，并可根據(jù)各種不同的制造技術(shù)形成。
[0071]還設(shè)想可在連接系統(tǒng)中應(yīng)用一個或多個密封部件或粘合劑以增強通過將兩個墻板面板連接在一起而實現(xiàn)的密封功能。
[0072]參照圖6，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例形成的墻板建筑材料的詳細透視圖。此具體墻板建筑材料實施例應(yīng)當(dāng)并且確實是在許多方面類似于在2007年7月17日提交的、題為“Wallboard Building Material (墻板建筑材料)”(代理機構(gòu)卷號N0.2600-006.PROV)的相關(guān)共同未決的美國臨時專利申請N0.60/961, 130中公開的各種墻板建筑材料實施例，將所述申請全文引入本文作為參考。
[0073]如上所述，一種形成墻板材料的方法可包括形成包括微粒、硅酸鈉和乙烯基乙酸酯的混合物。該混合物可布置在金屬飾面膜與第二飾面膜之間。然后可在單個步驟中將該混合物熱固化成足以形成使金屬飾面膜和第二飾面膜附連、粘附、粘結(jié)或以別的方式固定在芯基質(zhì)上的墻板材料。熱固化時間可在小于約1.5小時內(nèi)完成而不會損壞墻板材料。一方面，該方法可以不包括混合、沉積和熱固化步驟之間的附加步驟；即，將包括水的成分混合，隨即沉積在飾面膜之間，并隨即送入干燥器內(nèi)。一方面，該墻板可在熱固化之前和/或之后切割。又一方面，在熱固化步驟期間可利用一個或更多個平整輥來維持墻板的希望形狀和平整度。
[0074]在半剛性、模制狀態(tài)下，微粒和粘合劑以及任何其它成分被預(yù)混在一起以便形成半剛性的實用材料。使微粒干燥或硬化，并借助于粘合劑粘合。一方面，可將預(yù)混的成分然后放入模具中并根據(jù)一種或多種模制方法形成希望的尺寸和形狀，模制方法的示例在下面描述。
[0075]另一方面，在熱固化之前或之后，可將預(yù)混的成分沉積或布置在一表面上，例如移動的傳送器，然后切割或以其它方式形成希望的尺寸和形狀。[0076]包括半剛性組成的實用材料可形成不同尺寸、形狀和厚度的面板，例如具有常規(guī)墻板面板的功能性和具有堪比常規(guī)墻板面板的物理特點的面板?？衫酶鞣N襯墊或內(nèi)置部件來支撐組合物或為組合物提供屏障。具有上述芯組合物的墻板建筑材料的密度可介于0.4g/ml 與 0.6g/ml 之間。
[0077]在熱固化后，墻板材料的含水量小于5%，并且可小于1%。如上所述，熱固化墻板材料、特別是厚度為約1/2英寸的墻板材料的時間可小于約1.5小時，并且可低至介于35分鐘與60分鐘之間。
[0078]—方面,可在600° F-700。F將墻板材料加熱最多10分鐘,并以漸進等級(rampscale)降溫到250° -350°之間30-50分鐘。如果加熱到過高的溫度或維持高溫的時間過長，則形成會導(dǎo)致分層的蒸汽囊。通過設(shè)置金屬飾面膜，可增加在升高的溫度下的持續(xù)時間而不會產(chǎn)生導(dǎo)致傷害芯基質(zhì)的蒸汽囊。
[0079]類似地，改善或減少干燥時間而不會損壞墻板材料的方法可包括在墻板材料的至少一個面上使用金屬飾面膜并升高干燥時間的溫度。在一個特定方面，金屬飾面膜可含有鋁或主要由鋁組成?？刹捎闷渌饘倌ぃ缇哂信c鋁相似或不同特征的那些金屬或金屬合金。非限制性的示例包括錫和鋼。在進一步的實施例中，使用金屬膜可允許熱固化在升高的溫度(在或接近500° F到約600° F)下的更長持續(xù)時間，而不會形成導(dǎo)致墻板分層的大蒸汽囊。通過采用金屬飾面膜，可升高熱固化的溫度而不會損壞墻板材料，這又減少了墻板材料的熱固化時間。
[0080]如本文所述減少干燥時間大幅提高了制造效率、減少了與形成墻板相關(guān)的整體成本和時間。通常，干燥芯基質(zhì)的材料可花費數(shù)小時乃至數(shù)天來完全熱固化墻板。由于芯基質(zhì)的完整性下降，不能通過添加不希望的加速劑來實現(xiàn)加速干燥。此外，同樣禁止通過升高溫度來加速干燥，因為更高的溫度趨于導(dǎo)致包括飾面膜和芯基質(zhì)的墻板的成分惡化和損壞。然而，通過包括金屬飾面膜，可實現(xiàn)更高的溫度而不會使墻板材料損壞和/或惡化。此夕卜，更高的溫度減少了固化時間并因而減少了整體制造時間以及所需的能量和存儲費用。這種改進可在無需會降低芯基質(zhì)的效力和完整性的添加劑的幫助的情況下完成。
[0081]一方面，干燥時間與具有兩個紙質(zhì)飾面膜的類似墻板材料的干燥時間相比至少減少約一半。
[0082]實際上，本發(fā)明的實用材料還可包括布置在微粒和粘合劑組合物兩側(cè)上的一個或多個飾面材料板。另一方面，可使用網(wǎng)狀物支撐材料，或網(wǎng)狀物和飾面板的結(jié)合。
[0083]在柔性狀態(tài)下，再次預(yù)混合微粒和粘合劑以及其它成分，但這次混合的方式是為了提供可被卷起或折疊并在現(xiàn)場切割或以其它方式分割的更柔韌或可操作的實用材料。組成柔性實用材料的成分可包括不同類型的粘合劑，所述粘合劑中的至少一種在固化或交聯(lián)后保持一定程度的柔韌性或柔性。此具體實施例應(yīng)實現(xiàn)與碾軋隔層相似的功能并且提供堪比碾軋隔層的物理特點。
[0084]在一可流動的實施例中，可將微粒和粘合劑與表面活性劑或發(fā)泡劑混合以減少組合物中的水分，進而降低材料的重量。所述組合物可被預(yù)混合，再攪打(whip)或攪動以激活發(fā)泡劑?？稍趯⒔M合物涂敷到一表面后引起微粒的粘結(jié)。存在若干種用于提供結(jié)合有微粒的可流動實用材料的可選方案。
[0085]一方面，可將組合物的成分預(yù)混合并使其處于可流動的狀態(tài)。更具體而言，可使組合物處于一可泵送和可噴射的狀態(tài)，其中可將材料沉積到表面上或使用噴射裝置一如用來噴射灰泥的噴射裝置一施加到表面。在此實施例中，水基粘合劑將最有可能提供希望的特性，該特性使材料能處于可流動狀態(tài)并從一泵源泵送到噴射裝置、最終經(jīng)過一噴嘴。也可使用無水成分來生產(chǎn)可流動的組合物。組合物可在干燥前或在干燥后分配，其中組合物被分成小塊并被分配例如以提供吹制隔層。
[0086]第二方面，可將組合物的成分預(yù)混合并使其處于可流動的狀態(tài)，其中使組合物比待泵送和/或噴射的組合物粘性更強。在粘性更強的狀態(tài)下，可使用一種或多種工具手動將組合物分布在表面上。水基粘合劑和非水基粘合劑兩者都可使用。
[0087]第三方面，預(yù)期的組合物的成分可以是相互分開的，然后在噴射裝置的混合室中混合，或者當(dāng)從噴射裝置的噴嘴分配時在空氣中混合。在此實施例中，組合物的成分未被預(yù)混。例如，可將微粒裝在一個容器中，而粘合劑和表面活性劑分別裝在其它腔室中。它們可被聚集在噴射裝置的混合室中，然后在混合時散開。水基粘合劑和非水基粘合劑兩者都可使用。
[0088]第四方面，成品材料內(nèi)存在的全部微粒的一部分可被預(yù)先涂覆以A側(cè)反應(yīng)成分，而其余微?？杀活A(yù)先涂覆以B側(cè)反應(yīng)成分。它們?nèi)缓罂杀痪奂谝黄穑鸱磻?yīng)而粘結(jié)或粘附在一起。
[0089]實用材料可以各種不同的形式存在。在此主要說明墻板的特定實施例。然而應(yīng)當(dāng)指出，所說明的原理、組合方式和方法都適用于各種不同形式的實用材料，并且應(yīng)當(dāng)同樣地解釋。
[0090]如圖6所示，建筑材料710為類似于墻板面板的面板形式，具有寬約4英尺、長約8英尺的尺寸，該尺寸與大多數(shù)常規(guī)的墻板產(chǎn)品相同。當(dāng)然，可考慮4英尺乘8英尺以外的其它尺寸，以及不同的厚度。所示的建筑材料710包括芯基質(zhì)714，其布置在單個飾面板或飾面層——即飾面膜734——附近。建筑材料710的另一側(cè)718露出，或者說芯基質(zhì)714的另一側(cè)露出，從而露出微粒和粘合劑構(gòu)型的一部分。芯基質(zhì)的暴露表面提供和限定了一粗糙、多孔的表面，該表面設(shè)計用于更好地衰減聲。在將建筑材料安裝或裝配到諸如立柱墻的結(jié)構(gòu)物上時，應(yīng)使芯基質(zhì)714的暴露側(cè)718面向內(nèi)側(cè)，而飾面膜734面向外側(cè)。
[0091]芯基質(zhì)714主要由大量微珠和至少一種粘合劑組成，其中微珠通過所述一種或多種粘合劑至少粘合或粘附在一起、優(yōu)選地粘結(jié)在一起以形成限定有大量空洞的芯基質(zhì)結(jié)構(gòu)?？斩从晌⒅楸徽澈蟿┕潭ň臀粫r其間的點點接觸形成。當(dāng)粘結(jié)在一起時，微珠提供明顯比建筑材料包括另外的飾面膜的情況更粗糙的表面。設(shè)置粗糙、多孔的表面的作用是通過能夠在聲試圖穿過芯基質(zhì)時更好地吸收聲而顯著改善建筑材料的聲衰減特性。提供暴露、粗糙、多孔的表面防止了聲從建筑材料反射或轉(zhuǎn)向，而是容許聲穿入芯基質(zhì)并在該芯基質(zhì)中被快速、有效地吸收。
[0092]設(shè)想在此使用的微?？砂ㄔS多不同的類型、尺寸、形狀、組分等。盡管并不局限于此，但用于本發(fā)明的建筑材料中使用的微粒的一般尺寸范圍介于約10微米與約1500微米之間、或者介于約10微米與1000微米之間、并且優(yōu)選介于約200微米與約800微米之間。在一特別的實施例中，微粒具有范圍從約300微米到約600微米的尺寸。另一方面，微珠可具有約350微米到約450微米的平均顆粒尺寸。微珠或微?？扇芜x地具有約0.4g/ml到約0.6g/ml的體積密度，提供的產(chǎn)品比常規(guī)的建筑材料、如基于石膏的干墻板或定向結(jié)構(gòu)刨花板(OSB)輕得多。微粒的尺寸將取決于希望的應(yīng)用和性能特點。然而，顆粒不應(yīng)過大以致引起布置在其上的粘合劑的任何流走或失效。微粒的尺寸還起影響建筑材料的滲透性的作用。微粒應(yīng)與任何粘合劑、添加劑和/或飾面板兼容。只要微粒如芯基質(zhì)材料中希望的那樣保持結(jié)構(gòu)完整性，則可將微粒的外殼厚度保持在最小值。一方面，微?？删哂行∮谖⒘Ｖ睆降募s30%的外殼厚度。在微粒并非球形的情況下，可基于顆粒的有效直徑計算出顆粒的直徑，其中利用顆粒橫截面的總面積并使該面積等于一圓面積并從該值確定直徑。在又一實施例中，外殼厚度可小于微粒直徑的約20%。
[0093]在一個示例性實施例中，微珠可包括幾何形狀基本上為球形的中空、惰性、輕質(zhì)、天然形成的玻璃顆粒。一種具體的類型以商標(biāo)Extendospheres?銷售,其由Sphere OneCorporation制造和銷售。中空內(nèi)部是優(yōu)選的，因為這將減小建筑材料的重量并提供良好的隔離性能。此外，一方面微珠或微粒保持結(jié)構(gòu)完整性并保留它們的中空性質(zhì)或原始形態(tài)，而粘合劑或其它基質(zhì)材料不能滲入微珠的中空部分中。在此實施例的一方面中，微珠可包括從飛塵副產(chǎn)物獲得的天然形成的中空、惰性、玻璃微珠，該微珠常稱為“漂珠”。這些漂珠可與飛塵中存在的其它副產(chǎn)物成分分離并被進一步處理，例如被凈化和分到希望的尺寸范圍中。漂珠主要由二氧化硅(硅石)和氧化鋁(礬土)組成，并具有充滿空氣和/或其它氣體的中空內(nèi)部。漂珠具有許多希望的特性，例如3000psi到5000psi之間的壓碎強度、低比重，以及能夠耐受極高的溫度(1800° F以上)。盡管漂珠的總體形狀基本上為球形，但許多并非真正的球形，因為許多被壓碎或包括由于額外的二氧化硅和/或氧化鋁導(dǎo)致的不平滑表面。
[0094]如上所述，微粒或微珠可在中空內(nèi)部內(nèi)包括一定量的空氣或其它氣體。在可能的情況下，可任選地選擇微珠內(nèi)氣態(tài)材料成分以便提供實用材料的增強特點。例如，中空內(nèi)部可包括稀有氣體如氬氣或其它已知的隔離氣體以改善整個實用材料的隔離特性。
[0095]在另一示例性實施例中，微珠可包括由合成材料制造的人造中空、球形結(jié)構(gòu)。具有合成材料的優(yōu)點是微珠之間的均勻性和一致性，從而使它們的性能、以及所形成的芯基質(zhì)和建筑材料的性能更加可預(yù)測。然而，這些優(yōu)點可能不足以證明其應(yīng)用是有利的，因為合成微珠的制造極為昂貴并且在許多應(yīng)用中可能為成本所限制。使用天然形成的微珠代替合成微珠來形成建筑材料可取決于幾個不同的因素，例如計劃應(yīng)用，和/或希望的性能特性或特點。在一些應(yīng)用中，天然形成的微珠可能是優(yōu)選的，而在其它應(yīng)用中，可能更希望合成類型。然而，一方面，可將天然形成的微珠和合成微珠的組合一同用在芯基質(zhì)中。微珠的組合可以均勻/同性或不均勻/異性地分布遍及實用材料。
[0096]一方面，在濕混合物的形式中的微珠量按重量計可占整個芯基質(zhì)的25%到60%。優(yōu)選地，微珠的量按重量計在約30%到40%之間。在其它添加劑或填料(如珍珠巖)、或硬化劑(如C類飛塵)成為芯基質(zhì)組合物的成分的情況下，也可設(shè)想其它的量。應(yīng)當(dāng)指出，可利用任何類型的飛塵作為填充材料和/或可選地作為漂珠源。一方面，C類飛塵可為微珠的一個源或唯一源。一方面，芯基質(zhì)中所包含的C類飛塵的量可在約0.5wt%到約50wt%的范圍內(nèi)。一方面，C類飛塵可與合成制造的微珠組合存在，其中C類飛塵與合成微珠的比例為約1:15到約15:1。在又一實施例中，C類飛塵的量可小于微珠量的約1/3。所使用的C類飛塵能可選地包括大于約80wt%的娃招酸I丐鹽(calcium aluminum silicate),以及小于2wt%的石灰。[0097]本發(fā)明還包括可操作以將微珠連接在一起并有利于形成多孔芯基質(zhì)的一種或多種粘合劑。微粒或微珠可以任何方式粘合，包括物理粘接結(jié)構(gòu)、化學(xué)粘合微珠、融合微珠的邊界等。在一個具體實施例中，微珠可以物理粘結(jié)的方式粘合，如在粘合劑的基質(zhì)中將微珠保持在一起，其中粘合劑粘附或物理地固定微珠，但不會與微珠形成共價鍵或其它化學(xué)結(jié)合。粘合劑可將微珠粘附在一起，其中粘合劑如果為水基粘合劑則允許干燥，或如果為非水基粘合劑則允許在高溫環(huán)境中固化。另一方面，可使粘合劑交聯(lián)，其中粘合劑的作用是將微珠結(jié)合在一起以改善建筑材料的防水性。
[0098]粘合劑與微珠的比例可根據(jù)要形成的建筑材料而變化。粘合劑與微珠的比例較高使建筑材料比該比例較小的情況更堅固和密實。實際上，粘合劑與微珠的比例較小使建筑材料更加多孔。
[0099]本發(fā)明設(shè)想，同樣根據(jù)要形成的建筑材料的希望類型而使用多種不同類型的粘合齊U?？蛇x擇不同的粘合劑作為組合物的一部分以有利于建筑材料的組成，并有助于提供具有特定物理特性和性能特性的建筑材料。
[0100]設(shè)想使用水性(或水)基粘合劑和非水性基粘合劑兩者。這些粘合劑中的任一者可單獨使用或與另一種粘合劑結(jié)合使用。普通粘合劑類別的示例包括但不局限于:熱塑性塑料、環(huán)氧樹脂、固化劑、氨基甲酸乙酯、熱固性塑料、硅樹脂和其它。
[0101]在一個示例性實施例中，粘合劑包括與有機粘合劑組合的無機粘合劑、如呈一種形式或另一種形式的硅酸鈉，該有機粘合劑為諸如聚乙酸乙烯酯共聚物或乙烯乙酸乙烯酯。這些粘合劑的比例可變化。一方面，無機粘合劑與有機粘合劑的比例可為約7:1到約
10:1。更一般地說，無機粘合劑在濕態(tài)(粘合劑包括一定量的水，或與一定量的水混合)下存在的量按重量計介于芯基質(zhì)的總重量的50%與60%之間(或約20wt%到約36wt%干無機粘合劑)，有機粘合劑在濕態(tài)下存在的量按重量計介于芯基質(zhì)的總重量的5%到15%之間(或約2wt%到約6wt%干有機粘合劑)。所列量可基于純粘合劑材料的形式(粘合劑的在文中所述的全部芯基質(zhì)中的百分比重量減小到介于40%與60%之間)，例如基于純硅酸鈉，或者可基于包括可選的水、類似的化學(xué)形式如硅酸鹽等和其它添加劑的粘合劑混合物。作為非限制性示例,商售的硅酸鈉粘合劑溶液包括約35wt%到40wt%的溶液中的硅酸鈉。此外，可同時采用一種以上類型的無機和/或有機粘合劑。
[0102]在一個特定實施例中，芯基質(zhì)組合物可包含400g到600g之間的微珠，該微珠與600g到800g之間的娃酸鈉粘合劑溶液和60g到IOOg之間的乙烯乙酸乙烯酯混合。當(dāng)然，根據(jù)應(yīng)用場合其它范圍也是可能的。例如，可能希望將200g到1500g之間的硅酸鈉或其它粘合劑與300g到800g之間的微珠混合、與20g到180g的乙烯乙酸乙烯酯共聚物混合。也可設(shè)想各種配方的各個成分具有其它的比例和范圍。此外，可使用多于一種的有機粘合劑，也可使用多于一種的無機粘合劑。
[0103]在一個具體示例中，無機粘合劑溶液在濕混合物中存在的量按重量計是芯基質(zhì)的總重量的約55.5%，其中該粘合劑溶液包括硅酸鈉和水。更具體而言，無機粘合劑溶液包括的硅酸鈉的量以重量計在40%到60%之間，而水的量以重量計在40%到60%之間。在許多情況下，無機粘合劑溶液包括比例為1:1的硅酸鈉與水。硅酸鈉可被預(yù)混并以液體形式提供溶液，或者硅酸鈉可呈粉末形式并隨后與水混合。
[0104]一方面，膠乳或有機粘合劑在濕混合物中存在的量按重量計約為芯基質(zhì)總重量的7.4%,并包括乙烯聚乙酸乙烯酯(ethylene polyvinyl acetate) (EVA)乳液。膠乳粘合劑有利于形成柔性的多孔組合物，該組合物隨后形成為墻板的芯基質(zhì)。所使用的膠乳粘合劑的一個特定示例是在商標(biāo)Airf Iex (例如,Airf lex420)下銷售的乙烯乙酸乙烯酯(水基粘合劑)，其由Airproducts公司制造和銷售。此特定粘合劑用來促進芯基質(zhì)的可流動和可成型的形式，以及提供柔性或半剛性的組合物。膠乳粘合劑可與水預(yù)混合而呈液體形式。膠乳粘合劑包括其量以重量計約40%的EVA和其量以重量計約60%的水。一方面，膠乳粘合劑占濕混合物中芯基質(zhì)的總重量的范圍為約2.5wt%到約30wt%。又一方面，膠乳粘合劑的范圍可為約5wt%到約20wt%。膠乳粘合劑的非限制性示例包括Airflex生產(chǎn)的產(chǎn)品(具體包括323、401、420、426)、UCAR生產(chǎn)的產(chǎn)品(具體為154s、163s)、常規(guī)的膠粘劑和漿糊、Vinac生產(chǎn)的產(chǎn)品(包括XX210)以及它們的混合物和組合物。
[0105]可選地，在芯基質(zhì)的配方中可包括水溶性聚合物。該水溶性聚合物可被添加到芯基質(zhì)組合物，該芯基質(zhì)組合物已溶解在水中或呈干燥形式。水溶性聚合物的功能是用作用于混合物中存在的任何表面活性劑或發(fā)泡劑的穩(wěn)定劑。具體而言，水溶性聚合物有助于穩(wěn)定組合物直到粘合劑固化或交聯(lián)。可包括在該配方中的水溶性聚合物的非限制性的示例包括Airflex銷售的水溶性聚合物，例如聚環(huán)氧乙烷(如WSR301)。水溶性聚合物還可用作增稠劑并防止水流出。此類聚合物可用于控制建筑材料的剛度、柔性、抗撕裂強度和其它物理特性，以及穩(wěn)定任何表面活性劑(如果存在的話)。在一些實施例中，可能希望消除或至少大幅減少芯基質(zhì)組合物中有機成分的量。在希望建筑材料包括進一步增強的防火特性的情況下尤其如此。保留在芯基質(zhì)組合物中的有機成分的量因此可取決于具體應(yīng)用。
[0106]如上所述，取決于所使用的類型，粘合劑可僅固化而不交聯(lián)，或者可使粘合劑聚合或交聯(lián)。通過使粘合劑交聯(lián)，在粘合劑間形成更強、更持久的物理連接，從而更好地在物理上固定微珠。同樣，本發(fā)明設(shè)想使用一種或多種措施來有效地使粘合劑交聯(lián)。在一個示例性實施例中，可通過在一適當(dāng)?shù)臅r間段中將粘合劑的溫度提高到一適當(dāng)溫度來交聯(lián)粘合劑，從而實現(xiàn)聚合和結(jié)合。這可利用常規(guī)的輻射加熱方法完成，或者也可以利用連續(xù)作用或以不同的間隔作用的微波以及不同強度的微波完成。使用微波明顯更快，并且成本更加低。此夕卜，使用微波交聯(lián)可產(chǎn)生更堅固的建筑材料，因為可增加實際交聯(lián)的粘合劑的量。取決于所使用的粘合劑，可能有益的是將有限量的交聯(lián)劑添加到粘合劑配方中以增加和/或控制交聯(lián)。
[0107]與具有未交聯(lián)的組合物的建筑材料相比，建筑材料內(nèi)的交聯(lián)具有顯著的優(yōu)點。例如，在交聯(lián)的情況下粘合劑通常更堅固，它們不會輕易吸收水，并且微珠之間的連接更強。此外，建筑材料不會隨著時間弱化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可意識到其它優(yōu)點。盡管此處如此說明，但可能存在其中并不優(yōu)選交聯(lián)、而是未結(jié)合的組合物更加合適的應(yīng)用場合。這當(dāng)然是本文所設(shè)想的。
[0108]本發(fā)明還設(shè)想可選地利用表面活性劑或發(fā)泡劑，其與粘合劑和微珠混合以實現(xiàn)具有較低密度的建筑材料。關(guān)于發(fā)泡過程，一旦將各配料組合便可攪打或攪動它們以將空氣引入混合物中，然后進行干燥?？衫脵C械攪動或壓縮空氣將空氣物理地引入混合物中并產(chǎn)生發(fā)泡過程。與無發(fā)泡的組合物相比，發(fā)泡過程有效地致使微珠相互之間被支撐在更加分離的位置。在存在泡沫的情況下，微珠懸浮并能夠以更分散的構(gòu)型干燥。另一方面，由于存在發(fā)泡劑引起的微珠懸浮還可用來確保芯基質(zhì)組合物具有更高的可流動性或可泵送性，和可成型性。
[0109]表面活性劑或發(fā)泡劑的非限制性的示例包括陰離子發(fā)泡劑如Steol FS406或Bio-terge AS40、陽離子發(fā)泡劑和非離子發(fā)泡劑等。
[0110]具有上述芯組合物的建筑材料的密度通常介于0.4g/ml與0.6g/ml之間,盡管該密度可根據(jù)各成分的選擇和量以及是否存在發(fā)泡而變化很大。
[0111]芯基質(zhì)還可包括一種或多種添加劑或填料?？商娲?，芯基質(zhì)可以不包括更多添加劑和/或填料。當(dāng)存在時，添加劑或填料在濕混合物中存在的量按重量計介于芯基質(zhì)總重量的0.01%與50%之間。在一個示例性實施例中，微珠可與膨脹的含硅無機顆粒如珍珠巖混合，以降低建筑材料的密度、減輕其重量并降低制造成本。具體而言，設(shè)想膨脹的含硅無機顆?？纱嫖⒅榈囊徊糠?，其在濕混合物中的量按重量計介于芯基質(zhì)總重量的1%與50%之間。
[0112]芯基質(zhì)還可包括硬化劑，其構(gòu)造成或用來增強建筑材料、尤其是建筑材料的芯基質(zhì)的防水特性。在一個示例性實施例中，硬化劑可包括C類飛塵。在另一示例性實施例中，硬化劑可包括氧化鋅。在再另一示例性實施例中，硬化劑可包括氟硅酸鈉。
[0113]在利用硬化劑的示例性芯基質(zhì)組合物中，微珠可以以1:1的比例與無機粘合劑(例如，硅酸鈉溶液(包括硅酸鈉和水))組合，芯基質(zhì)組合物中硬化劑的量介于無機粘合劑總重量的約10%到約30%之間。例如，芯基質(zhì)組合物可包括C類飛塵作為硬化劑，該C類飛塵存在的量介于無機粘合劑總重量的15%與25%之間。在另一示例中，芯基質(zhì)組合物可包括氧化鋅或氟硅酸鈉作為硬化劑，氧化鋅或氟硅酸鈉存在的量介于無機粘合劑的約5%與15%之間。如果還使用有機粘合劑成分，則組合的有機粘合劑的量可介于無機粘合劑成分的總重量的5%與20%之間。
[0114]圖2所示的飾面膜34和/或54可包括許多不同類型的材料或材料的組合，并可具有不同的特性。在一個示例性實施例中，飾面膜34和/或54均可獨立選擇。一個或兩個飾面膜可包括紙質(zhì)材料，其類似于在如上所述的各種墻板產(chǎn)品——如干墻板或并入本申請作為參考的墻板——上現(xiàn)有的紙質(zhì)材料。在另一示例性實施例中，飾面膜可包括金屬或金屬合金。該金屬可以是絮狀(quilted)、波狀或包括一個或更多個非平面表面構(gòu)型。在又一實施例中，一個飾面膜可含有鋁或絮狀鋁或主要由鋁或絮狀鋁組成。在這些情況下，鋁的厚度范圍可從約0.002英寸到約0.010英寸，并更普遍介于0.004英寸與0.005英寸之間?？蛇x地，金屬飾面膜，例如鋁飾面膜，可以在表面上或遍及膜的整個長度浮凸或包括三維圖案。
[0115]一方面，由于希望最終產(chǎn)品具有粘結(jié)性，所以可對墻板的芯材料和飾面板進行優(yōu)化以實現(xiàn)適當(dāng)?shù)幕騼?yōu)異的粘結(jié)力，從而確保飾面板保持固定在芯部材料上。由此，可在表面位置利用另外的粘合劑來改善飾面板在芯基質(zhì)上的粘附?？商娲?，可利用不同的粘合劑來改善飾面板在芯基質(zhì)上的粘附。
[0116]在某些應(yīng)用中，可能希望完全不使用飾面板。具體而言，為了增強建筑材料的防火特性可不使用飾面板，如果飾面板為紙質(zhì)則尤其如此。芯基質(zhì)可構(gòu)造成自支撐式，這意味著建筑材料不需要飾面板來保持其形狀和完整性。
[0117]圖6還不出芯基質(zhì)的暴露側(cè)718包括一多突起的表面構(gòu)型。提供在芯基質(zhì)的一個表面、尤其是暴露表面附近形成的多突起表面構(gòu)型的目的至少有兩點:1)顯著地進一步增強建筑材料的聲衰減或阻尼特性，即確保在一很寬的頻率范圍內(nèi)的隔聲和吸聲；2)通過消除剪力線增強建筑材料的抗彎強度。如以下將描述的，在此設(shè)想許多不同的多突起表面構(gòu)型。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到在表面上設(shè)置一系列的峰和谷以形成位于不同高度的不同表面以及以不同斜度定向的不同表面的益處，尤其是對衰減聲的特定目的的益處。入射在這些高度和/或定向不同的表面上的聲波被更有效地衰減。
[0118]在所示的特定實施例中，多突起的表面構(gòu)型具有帶大量突出部分718的格子圖案(waffle pattern),突出部分718具有正方形或矩形橫截面并限定出大量凹部726。這種一系列的峰和谷在芯基質(zhì)714的整個表面上有效地形成位于不同高度的大量表面(在此例中為水平表面730和734)。此外，突出部分718可構(gòu)造成用以提供以不同角度定向的表面(在此例中，突出部分718還限定出數(shù)個垂直定向的表面738)。
[0119]還設(shè)想在芯基質(zhì)714的露出的多突起表面上可以設(shè)置或不設(shè)置單獨的網(wǎng)狀飾面板。如果使用網(wǎng)狀飾面板，則網(wǎng)狀飾面板優(yōu)選構(gòu)造成具有柔性以與多突起的表面構(gòu)型一致。根據(jù)具體應(yīng)用和需要，網(wǎng)狀飾面板可由玻璃、塑料(例如，擠出塑料)或其它材料制成。
[0120]圖6和圖14進一步示出建筑材料710包括大量空腔或氣穴746，所述空腔或氣穴遍及芯基質(zhì)714策略性地形成和定位，并被設(shè)計成用以減小建筑材料的總重量而不會顯著影響建筑材料的強度或其它特性。優(yōu)選地，空腔746在整個芯基質(zhì)714中隨機定位，但空腔也可以布置成一預(yù)定圖案。空腔746可在建筑材料的制造期間根據(jù)任何公知的方法形成。本質(zhì)上，空腔746的作用是在芯基質(zhì)714內(nèi)以不同的位置限定大量空洞或氣穴?？涨?46的尺寸可以設(shè)定成具有約0.2cm3到約200cm3的體積、優(yōu)選約5cm3到約130cm3的體積。這些不但有助于減輕重量，而且由于靜止空氣/停滯空氣空間而有助于增加整體R值。此外，這些有助于進一步衰減聲，因為這些提供了用來吸收聲波而非傳送它們的額外表面。
[0121]參照圖7-A和圖7-B，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例形成的建筑材料。建筑材料810在許多方面與上述和圖6所示的建筑材料810相似。然而，建筑材料810包括布置或夾置在芯基質(zhì)814內(nèi)的板條854。板條854包括形成格柵的大量交叉部分856，所述格柵具有大量開口 858。板條854的作用是支撐和穩(wěn)定芯基質(zhì)814、以及提供增強的強度。此外，板條854增加了建筑材料810的質(zhì)量，這一點降低了振動的可能性，因此有助于建筑材料810的聲衰減特性。板條854可包括許多不同的類型和構(gòu)型，其中格柵和開口具有不同的尺寸和構(gòu)型。圖7所示的板條854并非旨在以任何方式進行限制。
[0122]一方面，板條854可包括金屬、玻璃纖維或塑料網(wǎng)或網(wǎng)狀材料。這種加強板條材料為建筑材料810提供強度，并進一步支撐微珠。根據(jù)具體應(yīng)用和需要，板條854也可由玻璃、塑料(例如，擠出塑料)或其它材料制成。
[0123]參照圖8-10，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例形成的建筑材料910。在此實施例中，建筑材料910包括具有第一表面918的芯基質(zhì)914。在第一表面918中形成有多突起的或非平面的表面構(gòu)型，該表面構(gòu)型的形式為重復(fù)的枕狀突起圖案，從而以多個不同的突起提供多個不同的表面或表面區(qū)域。突出部可具有任何希望的尺寸、構(gòu)型和高度。因此，圖中所示的僅僅是示例性的。
[0124]參照圖11，圖示了圖6的建筑材料710的側(cè)視圖，該建筑材料710具有形式為重復(fù)的格子圖案的多突起表面構(gòu)型。格子類型的構(gòu)型在建筑材料的周緣之間延伸，并限定出大量的突出部722和凹部726。圖9示出建筑材料的剖面圖，其中建筑材料710包括大量策略性地形成和定位在芯基質(zhì)714中的空腔或空洞746。
[0125]圖12示出另一種示例性建筑材料1010的詳細側(cè)視圖，該建筑材料1010包括具有第一表面1018的芯基質(zhì)1014，其中第一表面1018中形成有多突起的表面構(gòu)型，該多突起的表面構(gòu)型包括形式為棱椎或圓錐的第一突出部1022的重復(fù)圖案，以及具有任意形狀的第二突出部1024的重復(fù)圖案。示出了第二突出部1024包括具有正方形橫截面的主基部突出部、上部副突出部1023和側(cè)部副突出部1025，均具有棱椎或圓錐形狀。第一突出部1022和第二突出部1024限定出凹部1026。雖然本發(fā)明不意欲局限于任何特定形狀的突出部，但圖12表明任意形狀都是至少可設(shè)想到的。
[0126]圖13示出另一種示例性建筑材料1110的詳細側(cè)視圖，該建筑材料1110包括具有第一表面1118的芯基質(zhì)1114，其中第一表面1118中形成有多突起表面構(gòu)型，該多突起表面構(gòu)型包括第一突出部1122和凹部1126的重復(fù)圖案，其中這些突出部和凹部形成雞蛋包裝盒式(egg carton-type)的圖案。
[0127]圖8-13示出幾個不同的多突起表面構(gòu)型。然而，這些不應(yīng)以任何方式進行限制。實際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會想到可用來實現(xiàn)本發(fā)明的設(shè)計的其它構(gòu)型和/或圖案。
[0128]現(xiàn)在參照圖15，示出了根據(jù)另一示例性實施例形成的建筑材料。在此特定實施例中，建筑材料1210包括芯基質(zhì)1214、布置或夾置在芯基質(zhì)1214內(nèi)的金屬板條1254、以及由焦油紙/防潮紙/浙青紙組成的飾面板1234。以此構(gòu)型，建筑材料1210可用作住宅或商用建筑物外部的裝飾材料，代替灰泥。以墻板安裝或固定到住宅內(nèi)墻上基本相同的方式，可將包括預(yù)成型面板的建筑材料1210安裝或固定到結(jié)構(gòu)、如住宅的外墻1202上。一旦固定就位，可將本領(lǐng)域公知的灰泥面層(finish)1204涂覆到面板上以形成最終外觀。可涂覆灰泥面層以便充分隱蔽相鄰建筑材料面板之間的任何接縫或間隙。由于提供外裝飾面板而產(chǎn)生的一些顯著的優(yōu)點是排除了以下勞動密集型作業(yè):將金屬板條固定到外墻，隨后在金屬板條上涂覆灰漿/熟石膏，然后在能夠涂覆灰泥面層之前等待幾天以使灰漿干燥和定型。利用在此示出的預(yù)成型建筑面板，安裝人員可安裝面板并立即涂覆灰泥面層，從而顯著減少勞動和成本。
[0129]可設(shè)想的是，此類建筑面板可應(yīng)用于剪力面板如定向結(jié)構(gòu)刨花板，應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的方式形成的剪力面板，或直接應(yīng)用于立柱框架，其中建筑面板可用作剪力面板，還直接接納灰泥面層從而不再需要單獨的剪力面板。
[0130]如上所述，可使用各種不同的方法來形成當(dāng)前設(shè)想的實用材料。一方面，形成墻板實用材料的方法可包括首先在適當(dāng)?shù)哪＞咧谐路胖妙A(yù)裁切的飾面板，例如白色墻板紙?？赏ㄟ^混合微粒和粘合劑形成可成型的組合物。可成型的組合物可被分散在模具中的紙上并且可使用任何方法使之平滑?？蓪⒌诙椕姘迦缱厣珘Π寮堉糜诨旌衔锷戏?。可將一平模具蓋置于紙的上方并固定就位。墻板可任選地以任何時間段——包括約30分鐘——被微波輻射。如果利用微波輻射，則微波輻射可優(yōu)選地以微波的第一時間段的部分功率完成。可代替地將形成的組合物直接置于加熱器中以熱固化面板。如果首先進行微波輻射，則隨后可將組合物置于加熱器中以進一步熱固化面板。熱固化可在一溫度下進行，該溫度大于室溫、優(yōu)選小于對紙、模具或可成型組合物的成分造成損壞或惡化所需的溫度。在一個實施例中，可使用在325° F下的對流爐約一小時。
[0131]一方面，芯基質(zhì)的所有成分可在混合器中在單個步驟或在多個附加步驟中混合在一起。可采用各種混合器。在一個特定實施例中，可采用螺旋器(攪龍，auger)來混合芯基質(zhì)的成分?？蓪⒒旌衔飪A斜到內(nèi)襯有飾面膜(即紙或鋁等)的模具中。可將模具置于振動臺上以便促使混合物在膜上適當(dāng)散開。本領(lǐng)域中已知各種其它用以在膜上適當(dāng)散開混合物的方法并在此同樣設(shè)想?？蓪⒌诙椕婺ぶ糜谄秸蟮幕旌衔镯敳可喜⑶铱梢钥蛇x地從未加工或未固化的墻板移去模具。然后可將未加工的墻板置于爐中。該過程采用批次、半批次或連續(xù)的設(shè)計方式。在連續(xù)流動中，傳送裝置可將未加工的墻板移至并通過爐。可選地，可在干燥期間采用平整輥來維持墻板的希望的平面形狀和厚度。在連續(xù)爐的情形中，溫度的非限制性示例參數(shù)包括在爐進口處的約為700° F的設(shè)定值，緩慢降低到爐出口處的約300° F，平均停留時間為每塊1/2英寸厚墻板約45分鐘到一小時。一方面，金屬飾面膜的存在可允許該方法包括將墻板材料暴露于足以在介于0.5小時與3小時之間的持續(xù)時間內(nèi)完成芯基質(zhì)的干燥和固化的溫度?？舍槍υO(shè)備、芯基質(zhì)成分的變化、飾面膜類型等適當(dāng)修改上述參數(shù)。在批次成型的情形中，墻板可單獨成型并被置于多料架(mult1-rack)干燥爐中。根據(jù)芯基質(zhì)的成分和所用的飾面板，爐料架的溫度分布的范圍可為從約250° F到約700° F，或可維持在它們之間的溫度。
[0132]當(dāng)使用金屬飾面板時，加熱元件可構(gòu)造成將通過金屬飾面板的大部分熱量集中在芯基質(zhì)上。這樣，熱量被更好地接收到芯基質(zhì)中，蒸汽主要通過第二飾面板(通常為紙)從芯基質(zhì)被除去，并且不會形成大蒸汽囊。
[0133]與目前可獲得的許多實用材料相比，在此所述的實用材料展現(xiàn)了優(yōu)異品質(zhì)。此外，多種優(yōu)異品質(zhì)共存，其中材料可同時展現(xiàn)抗霉菌性(mo I d re s i stance )和增強的聲學(xué)特性兩者。由該實用材料形成的墻板通常比常規(guī)的石膏墻板輕20%到30%。安裝后R值可高達
19。根據(jù)對1/2英寸厚的墻板的頻率，噪音衰減可高達50db。芯基質(zhì)不會發(fā)霉。墻板防水并且在連續(xù)浸沒在水下2周后仍然堅硬。材料可配制成防火。該墻板具有很高的抗彎強度，高達常規(guī)石膏墻板的抗彎強度的兩倍(例如，2801bs比1401bs)。此外，該墻板可耐受沖擊而不會在周圍區(qū)域、如角落碎裂或移位。
[0134]在對本發(fā)明的墻板材料(包括微珠、硅酸鈉和有機粘合劑)執(zhí)行的大量測試中，收集了以下結(jié)果:抗彎強度范圍:137.21bf到164.91bf，平均1531bf ;握釘力(nail pull):72-871bf，平均781bf ;4英寸X8英寸X 1/2英寸板的平均重量42.1lbs ;基于范圍從80到8000的各種頻率的傳聲:平均50.9db ;R值范圍:16.2到19，平均17.5 ;抗霉菌性:未發(fā)現(xiàn)可測量的霉菌生長；防火性能測試:暴露于丙烷焊炬火焰15-120分鐘未發(fā)現(xiàn)燃燒；以及邊緣硬度:14-161bf，平均15.1lbf0如以上所示，該墻板材料在許多希望的品質(zhì)方面是優(yōu)秀的，提供了優(yōu)異的結(jié)構(gòu)材料。
[0135]對墻板材料(包括微珠、硅酸鈉和乙烯基乙酸酯/乙烯共聚物，其中墻板厚1/2’ ’，硅酸鈉與漂珠重量比為約1:1，硅酸鈉與EVA重量比為約10:1，漂珠為300-600微米)完成附加測試。除非另外指出，否則將測試與基線石膏墻板進行比較且本發(fā)明的板和石膏墻板厚1/2英寸。收集了以下結(jié)果:表面光潔度一表面光潔度無明顯差異。
[0136]折斷和灰塵一本發(fā)明的墻板材料將以更直且更呈方形的線更清潔地折斷且不會產(chǎn)生石膏墻板產(chǎn)生的灰塵量。
[0137]抗彎強度一(根據(jù)ASTM C473-03)石膏墻板在1401bs的力下正常斷裂。本發(fā)明的墻板最低值為1601bs力，許多樣品的值還要高10-12%。[0138]握釘強度一(根據(jù)ASTM C473-03)與石膏墻板的771b ft相比為85_901b ft。
[0139]凹陷(dimpling) —凹陷產(chǎn)生更一致的圖案而不會在局部區(qū)域壓碎板或形成微裂縫。石膏板壓碎并形成微裂縫。在最邊緣處進行凹陷測試以及釘和螺柱測試同樣得到有利的結(jié)果。
[0140]邊壓一(撞擊加權(quán)樣本的直角金屬表面上的邊緣)輕微缺口，但與容易損壞的石膏板相比基本上未受傷害。
[0141]重量一在各種成分比例下，與石膏墻板相比重量最低減輕20%，最高減輕超過30%。
[0142]霉菌生長一(根據(jù)ASTM D3273)板為非真菌營養(yǎng)物并且不支持霉菌生長。
[0143]耐水性一(將板浸沒于水中并頻繁測試以便觀察芯何時將軟化)至發(fā)現(xiàn)軟化之前完全浸沒的情況下，板在水下最低耐受四天。許多樣本持續(xù)超過一個月而未軟化。石膏板在數(shù)小時內(nèi)軟化并在一天左右之內(nèi)粉碎。
[0144]防火一(直接丙烷火焰，在材料的一側(cè)噴火同時測量相對側(cè)上的升溫)火焰?zhèn)鹊募垖⒁耘c石膏紙相似的時間系數(shù)燒焦和悶燒掉，該時間系數(shù)小于約2分鐘。板然后將在接下來的20分鐘逐漸升溫到約350°C。石膏板在約2分鐘內(nèi)升溫到80°C，并且維持該溫度5分鐘，隨后在20分鐘后快速上升到400°C。
[0145]K值一與石膏板0.11的K值相比約為0.07的值。通過比本發(fā)明的板更快地傳熱，體現(xiàn)了石膏板更低的性能。
[0146]示例
[0147]以下示例示出當(dāng)前已知的本發(fā)明的實施例。因此，這些示例不應(yīng)視為本發(fā)明的限制，而僅適合于教導(dǎo)如何制作最佳理解的組合物和基于當(dāng)前實驗數(shù)據(jù)的本發(fā)明的形式。此夕卜，在此包括一些實驗測試數(shù)據(jù)以提供對最優(yōu)化組合物和實用材料形式的指導(dǎo)。由此，在此公開了有代表性的數(shù)目的組合物和它們的制造方法。
[0148]示例1-漂珠和硅酸鈉的實用材料的測試
[0149]將Extendospheres?形式的漂珠混合物與娃酸鈉結(jié)合并允許其干燥并形成防火隔離材料。將直徑尺寸范圍為300-600微米的Extendospheres以1:1的重量比例與硅酸鈉溶液(PQ公司的O型)結(jié)合。將濕漿注入渦輪周圍的空腔中并允許其干燥。其形成Extendospheres?和娃酸鈉的硬塊。使用Ipro-Tek單軸燃氣輪機測試該材料。測試表明該材料具有高隔離能力和耐熱能力。將隔層暴露于高達1200°C的溫度。然而，發(fā)現(xiàn)當(dāng)將材料直接暴露于火焰超過幾分鐘的周期時，材料開裂和起泡并開始失去物理強度。
[0150]示例2-用以形成墻板的模具的形成
[0151]—方面，實用材料可為墻板面板。面板可任選地通過將未固化的墻板暴露于微波形成。此類形成以及普通墻板的形成可利用模具。模具的示例可由具有頂部構(gòu)件和底部構(gòu)件的乙烯基酯樹脂模具組成。為了形成乙烯基酯樹脂模具首先建造木模。木模可根據(jù)如圖16所示的形狀和尺寸形成。
[0152]為了形成乙烯基酯樹脂模具，使用雙面膠帶將一外木模附連到木模基部上。可替代地使用任何可釋放的粘合劑或附連結(jié)構(gòu)。樹脂混合物由與2.5wt%的過氧化甲乙酮(MEKP)催化劑混合的97.5wt%的乙烯基酯樹脂形成。以1:1的比例添加Extendospheres形式的微珠和樹脂混合物，以形成芯混合物。使用安裝在一鉆機中的攪拌裝置——如用來混合涂料的攪拌裝置一良好地混合芯混合物。混合時間約為3分鐘。芯混合物被注入準(zhǔn)備好的木模中并被分配成覆蓋整個模具包括所有角落。雖然不是被壓入模具中，但使用短距離滴落、手搖、機械振動和撒布工具、如鏟刀溫和地使混合物平滑?；旌衔锊⒎潜粔喝肽灸Ｖ?，因為對其加壓會降低得到的乙烯基酯樹脂模具的多孔性從而會使其不可用。混合物在室溫下固化直到其在接觸時堅硬和牢固為止。固化時間通常約為三小時。然后小心地取下多孔乙烯基酯樹脂模具。得到的乙烯基酯樹脂模具具有11.625英寸X 15.25英寸X0.5英寸深的空腔，在外緣周圍具有0.375英寸的壁。使用相同的方法形成乙烯基酯樹脂模具的頂部構(gòu)件，并在尺寸為12.375英寸X 16英寸X0.5英寸深的長方形中形成模具。
[0153]示例3-使用模具制備墻板
[0154]如上所述，實用材料的形式可為墻板面板。面板可任選地通過使用多孔乙烯基酯樹脂模具形成。首先，使用如圖17所示的襯紙模板裁切墻板襯紙。盡管示出了特定的襯紙形狀，但應(yīng)當(dāng)理解襯紙可具有足以形成一段墻板的任何形狀或尺寸。將飾面紙裁切成尺寸剛好小于襯紙的較大尺寸的長方形。在本實施例中，將飾面紙裁切成11.625英寸X 15.25英寸的長方形。折疊襯紙并將其置于多孔模具中?？墒褂靡韵虏牧闲纬蓧Π寤旌衔?
[0155]700g 到 900g 微珠；
[0156]IlOOg到1300g硅酸鈉溶液， 例如以“O”銷售的硅酸鈉溶液；
[0157]300g到500g膠乳粘合劑；
[0158]20cc 到 30cc 發(fā)泡劑。
[0159]具體而言，首先將發(fā)泡劑添加到硅酸鈉溶液中并使用540RPM的鼠籠式混合器(squirrel mixer)混合2分鐘。將膠乳粘合劑添加到混合物中并以相同的設(shè)置再混合30秒鐘。在混合的同時緩慢添加微珠I到2分鐘以上，直到混合物均勻。
[0160]將墻板混合物注入襯模中并使用纟產(chǎn)刀或涂漆棒(paint stick)使之變平。應(yīng)當(dāng)指出，在此時可使用任何工具或方法來平整混合物。通過用力的搖動來進一步調(diào)平混合物。飾面紙板被置于混合物的上方，并被乙烯基酯樹脂模具的頂面板覆蓋。將模具置于微波中，并以希望的時間量輻射面板。優(yōu)選地，經(jīng)常轉(zhuǎn)動模具以使面板更均勻地干燥。不應(yīng)使面板在任何過長的時間量內(nèi)受到連續(xù)輻射以減少或阻止墻板芯中大的空洞?？稍O(shè)定微波輻射的功率水平以控制微波開啟的時間量。微波開啟和關(guān)閉的時間可根據(jù)表1:
[0161]表1
[0162]
【權(quán)利要求】
1.一種墻板材料，包括: 金屬飾面膜； 第二飾面膜；和 布置在所述金屬飾面膜和第二飾面膜之間的芯基質(zhì)材料，其中所述芯基質(zhì)材料包括: 大量微粒， 其中，所述微粒是漂珠，所述漂珠主要由二氧化硅和氧化鋁組成，并具有充滿氣體的中空內(nèi)部，并且 其中，所述漂珠具有3000psi到5000psi之間的壓碎強度， 以及 硅酸鈉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的墻板材料，其中，所述金屬飾面膜包含鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的墻板材料，其中，所述金屬飾面膜為鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的墻板材料，其中，所述第二飾面膜為紙質(zhì)產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的墻板材料,其中,所述芯基質(zhì)材料還包括水溶性聚合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的墻板材料,其中,所述芯基質(zhì)材料還包括發(fā)泡劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的墻板材料,其中,所述芯基質(zhì)材料還包括硬化劑。
8.一種用于形成墻板材料的方法，包括: 形成芯基質(zhì)材料，所述芯基質(zhì)材料包括: 大量微粒，其中，所述微粒是漂珠，所述漂珠主要由二氧化硅和氧化鋁組成并具有充滿氣體的中空內(nèi)部，所述漂珠具有3000psi到5000psi之間的壓碎強度，和硅酸鈉， 將所述芯基質(zhì)材料布置在金屬飾面膜與第二飾面膜之間；以及熱固化所述芯基質(zhì)材料以形成其中所述金屬飾面膜和所述第二飾面膜附連于所述芯基質(zhì)材料的墻板材料，所述熱固化在小于1.5小時的時間內(nèi)完成而不會損壞所述墻板材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述金屬飾面膜包含鋁。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述金屬飾面膜為鋁。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述第二飾面膜為紙質(zhì)產(chǎn)品。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述芯基質(zhì)材料基于濕配方包括約25wt%到約60wt%的微粒。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述墻板材料的含水量小于約5wt%。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述芯基質(zhì)材料還包括水溶性聚合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述芯基質(zhì)材料還包括發(fā)泡劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述芯基質(zhì)材料還包括硬化劑。
【文檔編號】E04C2/284GK103758276SQ201310629848
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2008年3月21日
【發(fā)明者】M·D·基普, D·L·皮尤, M·D·里奇斯, W·T·麥卡維爾 申請人:阿什工業(yè)技術(shù)有限責(zé)任公司