聲衰減建築材料和系統的製作方法

2023-07-04 16:12:21

專利名稱：聲衰減建築材料和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及建築材料，並且更具體地涉及包括聲衰減特性的牆板和其它建築材料。
背景技術：
多種建築材料在設計時考慮了聲衰減或吸收特性，因為通常希望最小化或至少降低經分隔物的傳聲量。關於建築結構，認為諸如牆板、隔層和漆的建築材料是可有助於降低傳聲的材料。牆板是一種常規的實用材料或建築材料，其具有許多不同的類型、設計和尺寸。牆板可構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，最常見類型的牆板是幹牆板或石膏板。幹牆板包括石膏內芯，該石膏內芯為半水形式的硫酸鈣(CaSO4 ·72 H2O),布置在兩個通常為紙或玻璃纖維墊的飾面隔膜之間。幹牆板可包括各種添加劑和填料以改變其特性。最普遍使用的幹牆板的厚度為二分之一英寸，但厚度範圍可從四分之一英寸(6. 35mm)到一英寸(25mm)。為了隔音或防火，有時候將兩層幹牆板互成直角地布置。幹牆板為八分之三英寸板提供O. 32的熱阻或R值，為半英寸的板提供O. 45的R值，為八分之五英寸板提供O. 56的R值，為一英寸板提供O. 83的R值。除R值增加外，較厚的幹牆板具有稍高的傳聲等級(STC)級別。STC為ASTM國際分類E413和E90的一部分，是一種廣泛使用的用於鑑定建築材料對空氣傳播的聲音的衰減程度的標準。STC數由在從125Hz到4000Hz的十六個標準頻率下測得的聲衰減值導出。然後將這些傳送損耗值繪製在聲壓級圖上並將結果曲線與一標準基準輪廓線對比。聲學工程師將這些值擬合成一適當的TL (或傳送損耗)曲線以確定STC級另O。可認為STC是牆板或其它分隔物可提供的噪音分貝下降。dB是以對數進位的，其中當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。對於相同的材料以dB (量級)的減小取決於傳聲頻率。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。
房屋或建築物中常見的內牆具有安裝在立柱框架或立柱牆/撐柱牆上的相對的多片幹牆板。在這種布置結構中，在幹牆板面板厚度為1/2英寸的情況下，內牆的STC約為33。添加玻璃纖維隔層有一定幫助，但根據隔層的類型和質量以及立柱和螺柱間距只將STC增加到36-39。由於牆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牆結構中的任何其它縫或間隙稱為「側通路」，它們將允許聲更自由地傳送，因此導致更低的總體STC級別。因此，關鍵在於消除或儘可能多地減少所有潛在的側通路。類似地，室外-室內傳送等級(OITC)是廣泛使用的用於表明室外空間與室內空間之間的傳聲級別的標準。OITC測試通常考慮低至80Hz的頻率並且更側重於較低的頻率。

發明內容
因此，本發明提供用於衰減聲的聲衰減建築材料、系統和方法。一方面，例如，提供一種聲衰減建築材料。這種建築材料可包括設置在飾面材料上的芯 基質(core matrix),其中該芯基質包括大量微粒以及構造成支撐微粒的粘合劑，並且其中芯基質的一側暴露從而形成建築材料的至少基本上暴露的面，以通過與缺少暴露面的對照(control)建築材料相比減少衝擊在建築材料上的聲波的反射而增加聲衰減。該建築材料還可包括設置在建築材料的暴露面上的透聲材料。這種透聲材料可包括篩網或網狀材料。此外，在某些方面，建築材料還可包括與芯基質相關聯的剛性材料。在一個特定方面，該剛性材料設置在芯基質內。設想本發明的芯基質中包含各種不同的微粒。一方面，微珠是中空的。另一方面，微珠填充有惰性氣體。再另一方面,微珠由飛塵製成。建築材料的暴露面可包括各種構型，從相對平面形構型到明顯非平面形構型。例如，在一方面，基本上暴露的面具有從芯基質延伸的多個突出部。這種突出部可根據建築材料的期望特性發生變化，但是，一方面，所述突出部以預定圖案隔開。本發明還提供一種用於使用建築材料衰減聲的系統。這種系統可包括第一建築材料、第二建築材料，第二建築材料設置在基本上平行於第一建築材料的取向中使得第一建築材料和第二建築材料分隔開一定距離以形成聲阱空間，並且其中第一建築材料包括設置在飾面材料上的芯基質。芯基質可包括大量微粒，以及構造成支撐微粒的粘合劑，其中第一建築材料芯基質面向第二建築材料的一側暴露從而形成第一建築材料的至少基本上暴露的面，以通過與缺少暴露面的對照建築材料相比減少衝擊在第一建築材料上的聲波的反射而增加聲衰減。在一個更特別的方面，建築結構可位於聲阱空間內。在另一個更特別的方面，第一建築材料被支撐在建築結構的第一側周圍/附近且第二建築材料被支撐在建築結構的第二側周圍。在再另一個更特別的方面，第一建築材料、第二建築材料和建築結構形成隔牆。在某些方面，可在第一建築材料與第二建築材料之間的聲阱內設置隔層/隔離材料。設想了用於第二建築材料的許多構型。例如，一方面，第二建築材料包括設置在飾面材料上的芯基質，其中芯基質包括大量微珠和構造成支撐微珠的粘合劑。在一個特別的方面，第二建築材料芯基質面向第一建築材料的一側暴露而形成第二建築材料的至少基本上暴露的面，以通過與缺少暴露面的對照建築材料相比減少衝擊在第二建築材料上的聲波的反射而增加聲衰減。可選地，第二建築材料芯基質面向第一建築材料的一側可被基本上覆蓋。本發明還提供一種使用建築材料衰減聲的方法。這種方法可包括將聲波引入如文中所述的聲阱中，從而聲波通過至少部分地穿過第一建築材料芯基質和第二建築材料芯基質中的至少一個而被衰減。又一方面，聲波通過至少部分地穿過第一建築材料芯基質和第二建築材料芯基質二者而被衰減。再另一方面，聲波由於與缺少暴露面的對照建築材料相比衝擊在第一建築材料的暴露面上的聲波的反射減少而至少部分地被衰減。


本發明將從以下結合附圖的描述和所附權利要求變得完全顯而易見。應當理解的是，這些附圖僅示出本發明的示例性實施例，因此不應認為它們限制了本發明的範圍。可容易地理解的是，如在附圖中大體描述和示出的本發明的構件可被布置和設計成各種不同的結構。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明，在附圖中圖I示出根據本發明的一個示例性實施例的建築材料的詳細透視圖；
圖2示出根據本發明的另一示例性實施例的建築材料的詳細透視圖；圖3示出形式為根據一個示例性實施例形成的隔牆的示例性聲衰減系統的局部側視橫截面圖，其中隔牆由相對的示例性建築材料形成，並且其中隔牆形成並限定出一聲講；圖4示出形式為根據另一示例性實施例形成的隔牆的示例性聲衰減系統的局部側視橫截面圖，其中隔牆由相對的示例性建築材料形成，並且其中隔牆形成並限定出一聲講；圖5示出形式為根據又一示例性實施例形成的隔牆的示例性聲衰減系統的局部側視橫截面圖，其中隔牆由相對的示例性建築材料形成，並且其中隔牆形成並限定出一聲講；圖6示出根據本發明的一個示例性實施例的牆板建築材料的詳細透視圖，其中建築材料包括基於微粒的芯基質、形成在芯基質的一個表面中的多突起(multi-elevational)表面構型、和布置在芯基質的相對表面上的飾面板；圖7-A示出根據本發明的另一示例性實施例的牆板建築材料的詳細透視圖，其中建築材料包括基於微粒的芯基質、布置或夾置在芯基質內的板條(lath)、形成在芯基質的一個表面中的多突起表面構型、和布置在芯基質的相對表面上的飾面板；圖7-B示出圖7-A的建築材料的詳圖；圖8示出根據本發明的再一示例性實施例的建築材料的俯視圖，其中建築材料包括形成在芯基質的暴露表面中的形成圖案的枕狀(patterned pillow-like)多突起表面構型；圖9示出圖8的建築材料的剖面側視圖；圖IO示出圖8的建築材料的剖面端視圖；圖11示出圖6的建築材料的詳細側視圖；圖12示出根據另一示例性實施例的、具有多突起表面構型的建築材料的詳細側視圖；圖13示出根據另一示例性實施例的、具有多突起表面構型的建築材料的詳細側視圖；圖14示出根據另一示例性實施例的建築材料的剖面側視圖，其中建築材料包括大量策略性地形成和定位的空腔或空洞；以及圖15示出構造成用作結構外部上的裝飾材料的建築材料。
具體實施例方式以下對本發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並通過圖解示出可實施本發明的示例性實施例。雖然足夠詳細地描述了這些示例性實施例以使本領域的技術人員能夠實施本發明，但是應當理解的是，也可以實現其它實施例並且可在不背離本發明的精神和範圍的前提下對本發明作出各種更改。因此，以下對本發明的實施例的更詳細的描述並非意圖限制根據權利要求的本發明的範圍，而只是出於說明而非限制的目的提出，從而描述本發明的特徵和特點、闡明本發明的最佳操作模式、以及足以使本領域的技術人員能夠實施本發明。因此，本發明的範圍只由所附權利要求限定。
在本發明的說明書和權利要求中，按照以下定義使用相應的術語。提到單數形式的「一」和「該/所述」包括複數對象，除非在上下文中明確指出不是這樣。因此，例如提到「一牆板」包括一個或多個此類牆板，而提到「該粘合劑」包括一種或多種此類粘合劑。為了說明和解釋所闡明的權利要求，在此所用的術語「建築材料」應當理解為結合有微粒(例如微珠)基質的各種不同類型的產品或材料，所述微粒利用一種或多種成分——諸如某類粘合劑——粘附或粘合在一起。該建築材料可包括其它添加劑、成分或組分，例如硬化劑、發泡劑或表面活性劑、水溶聚合物以及其它。該建築材料可包括許多不同的類型、實施例等，並且可用於許多不同的應用中。如在此所用，術語「微粒」應理解為任何天然形成、製造或合成的顆粒，該顆粒具有外表面、在某些情況下具有中空的內部。通常，在此提到的微粒包括具有中空內部的球形或基本上球形的幾何形狀，稱為微珠。其它類型的微粒可包括那些由木材、再生膠粉、磨碎的塑料、鋸屑等製成的微粒。如在此所用，術語「芯基質」應理解為微粒和用以形成建築材料的支撐基質的其它成分的組合。微粒可與一種或多種粘合劑、添加劑、硬化劑等組合。術語「多突起」應當理解為用於描述建築材料的芯基質的至少一個表面，其中該表面中形成有一系列的峰和谷(或突出部和凹陷)以提供具有位於不同高度和/或方向的不同表面的整體表面構型。多突起的表面構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。如在此所用，術語「基本上」是指動作、特徵、特性、狀態、結構、物品或結果的完成或接近完成的程度。例如，「基本上」封閉的物體是指物體被完全封閉或接近完全封閉。與絕對完成的偏轉的精確可允許程度在一些情形中取決於特定上下文。但是，一般而言，完成的接近將具有與絕對和完全完成相同的總體結果。當用於否定的含義時，「基本上」的使用同樣用來表示完全或接近完全缺乏動作、特徵、特性、狀態、結構、物品或結果。例如，「基本上沒有」顆粒的成分將完全缺乏顆粒，或接近完全缺乏顆粒以致效果與完全缺乏顆粒相同。換言之，「基本上沒有」組分或元素的成分實際上仍可含有這種物品，只要不存在其可測量的效果即可。如在此所用，術語「約」用來通過使一給定值可以「略高於」或「略低於」數值範圍的端點而使該端點具有靈活性。如在此所用，為了方便可在一公共列表中列出大量條目/產品、結構元件、組成元件和/或材料。然而，這些列表應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僅由於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。濃度、量和其它數值數據在此可以以範圍的形式表達或提出。應當理解的是，此類範圍形式只是為了方便和簡明而使用，因此應當靈活地解釋為不僅包括作為範圍界限明確列出的數值，而且包括包含在該範圍內的所有單獨的數值或子範圍 ，視同明確列出了各數值和子範圍。舉例而言，數值範圍「約I到約5」應當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範圍內的單獨的值和子範圍。因此，此數值範圍中包括單獨的值如2、3和4以及子範圍如從I到3、從2到4和從3到5等，以及單獨的1、2、3、4和5。該相同原理適用於列舉一個數值作為最小值或最大值的範圍。此外，不論所描述的範圍和特點的幅度如何，此類解釋都應當適用。本發明提出多種使用大量微粒來構造的實用材料。本發明還提出多種用於生產或製造不同實用材料的方法，以及此類實用材料的各種應用。本文公開的實用材料、相關的牆板實施例以及相關的製造和使用此類實用材料的方法與現有技術中的實用材料——如牆板產品、尤其是幹牆板——相比具有幾個顯著的優點，其中一些優點在此指出並遍及在以下更詳細的說明中。第一，該牆板建築材料提供提高了的熱力學性能。例如，一方面，該牆板建築材料具有大得多的傳熱阻抗。第二，另一方面，該牆板建築材料具有提高的聲學性能。例如，本文公開的牆板建築材料具有明顯更好的傳聲等級(STC)級別。第三，本發明的牆板建築材料更堅固並且更輕。這些優點並不以任何方式進行限制。此外，本領域的技術人員應理解，在實施本發明時可實現有別於在此具體列出的優點的其它優點。本文公開的實用材料對各種不同的應用適應性強。該實用材料由於其成分或組成而可被控制以根據預期用途實現不同的性能特點。例如，可控制微粒的孔隙率和密度以實現任何希望的水平。這在許多應用——例如當需要隔聲或隔熱實用材料時——中是有益的。例如，一方面，本發明提供一種與常規的幹牆板相比具有提高的傳聲等級級別和其它有益特性(例如，高傳熱阻抗)的建築材料。該建築材料可作為剪力面板或作為牆板面板構造，均包括芯基質，該芯基質包括大量微珠和至少一種粘合劑或粘合劑溶液，所述微珠中空或實心、惰性、輕質、是天然形成或合成的，該粘合劑或粘合劑溶液構造成用以將微珠支撐(例如，粘合或粘附)在一起，並形成遍及芯基質的大量空洞。微粒因而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泡劑的其它成分。粘合劑可包括無機粘合劑溶液、有機或膠乳粘合劑溶液、或無機粘合劑溶液與有機粘合劑溶液的混合物。芯基質還可包括各種添加劑、填料、加強材料等。取決於所選的成分，可將該實用材料構造成除了聲衰減特性之外還具有特定的物理特性和性能特性，例如強度、柔性、硬度，以及熱力學性能、防火特性等。在牆板面板的情形中，芯基質可布置在一側上的飾面材料周圍或一個面周圍，牆板面板的相對側或面未被覆蓋，或者至少部分未被覆蓋，以提供由芯基質的成分和構造限定的粗糙、多孔表面。換言之，該建築材料構造有至少部分暴露的芯基質。在剪力面板的情形中，芯基質可以相對側暴露的方式布置在飾面材料周圍。飾面材料可為任何有用的材料，如紙、布、聚合物、金屬等。下面更詳細地描述本發明的聲衰減建築材料和系統的各成分，以及其它特徵和系統。目前已發現芯基質的暴露表面極大地提高了建築材料的聲衰減特性。衝擊在暴露表面上的聲波與缺乏這種暴露表面的建築材料相比呈減少的聲反射。結果，聲波被包括建築材料的芯基質的材料更有效地吸收並衰減。參照圖1，示出了根據本發明的一個示例性方面形成的建築材料的詳細透視圖。如上所述，建築材料包括暴露面或側以提供粗糙、多孔的表面。如圖所示，建築材料10為類似於牆板面板的面板形式，具有寬約4英尺、長約8英尺的尺寸，該尺寸與大多數常規的牆板產品相同。當然，也可考慮不同於4英尺乘8英尺的建築材料尺寸，以及不同的厚度。所示的建築材料10包括芯基質14，該芯基質布置在單個飾面板或飾面層一即飾面材料3 4—附近。芯基質14的暴露側18允許聲被微粒和粘合劑衰減，聲反射比建築材料10的兩側均被覆蓋有飾面材料的情況下要少。一方面，在將建築材料安裝或裝配到諸如立柱牆的結構物上時，芯基質14的暴露側18可面向內側，飾面隔膜34面向外側。另一方面，在將建築材料安裝或裝配到結構物上時，芯基質14的暴露側18可面向外側，飾面隔膜34面向內側。芯基質14由大量微粒和至少一種粘合劑組成，其中微粒通過所述一種或多種粘合劑至少粘合或粘附在一起、且在一些情形中粘結在一起以形成其中限定有大量空洞的芯基質結構。空洞由微粒被粘合劑固定就位時其間的點點接觸形成。當粘結在一起時，微粒提供明顯比建築材料包括另外的飾面隔膜的情況更粗糙的表面。設置粗糙、多孔的表面的作用是通過能夠在聲試圖穿過芯基質時更好地吸收聲而顯著改善建築材料的聲衰減特性。設想在此使用的微粒可包括許多不同類型、尺寸、形狀、成分等。一方面，微粒可為微珠。一方面，用在本發明的建築材料中的微粒可具有範圍介於約10微米與約1500微米之間的平均尺寸。另一方面，微粒可具有範圍介於約10微米與約1000微米之間的平均尺寸。再另一方面，微粒可具有範圍介於約200微米與約800微米之間的平均尺寸。再另一方面，微粒可具有範圍從約300微米到約600微米的平均尺寸。又一方面，微粒可具有範圍從約350微米到約450微米的平均尺寸。此外，微粒可具有約O. 4g/ml到約O. 6g/ml的體積密度，因而提供的產品比常規的建築材料、如基於石膏的幹牆板或定向結構刨花板(OSB)輕得多。微粒的尺寸因此可取決於應用和希望的性能特點。然而，微粒不應過大以致引起布置在其上的任何粘合劑的流走或失效。微粒的尺寸還起影響建築材料的滲透性的作用。微粒應與任何粘合劑、添加劑和/或飾面板兼容。在中空微粒的情形中，可將微粒的外殼厚度保持在最小值，只要微粒如芯基質材料中希望的那樣保持結構完整性即可。一方面，微粒可具有小於微粒直徑的約30%的外殼厚度。對於非球形的微粒，可基於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並使該面積等於一圓面積並從該值確定直徑。又一方面，外殼厚度可小於微粒直徑的約20%。在一個示例性方面，微粒可包括幾何形狀基本上為球形的中空、惰性、輕質、天然形成的玻璃顆粒。一種具體類型的微珠以商標Extendospheres 銷售,其由Sphere OneCorporation製造和銷售。在某些方面，中空內部可有益地用來減輕建築材料的重量，並提供良好的隔離特性。一方面，微粒可以是從飛塵副產物獲得的天然形成的中空、惰性、玻璃微珠。此類微珠常稱為漂珠。漂珠可與飛塵中存在的其它副產物成分分離並被進一步處理，例如被淨化和分離到希望的尺寸範圍中。漂珠主要由二氧化矽(矽石)和氧化鋁(礬土)組成，並可具有充滿空氣和/或其它氣體的中空內部。漂珠具有許多希望的特性，例如3000psi到5000psi之間的耐壓強度和低比重，以及能夠耐受高溫(1800° F以上)的特性。儘管漂珠的總體形狀基本上為球形，但許多並非真正的球形，因為許多被壓碎或包括由於額外的二氧化矽和/或氧化鋁導致的不平滑表面。如上所述，微粒或微珠可在中空內部內包括一定量的空氣或其它氣體。在可能的情況下，能夠可選地選擇微珠內氣態材料的成分以便提供實用材料的增強特點。例如，中空內部可包括稀有氣體或其它已知的隔離氣體、如氬氣以改善整個實用材料的隔離特性。另一方面，微粒可包括由合成材料製造的中空、球形結構。採用合成材料的一個優點是微珠之間的均勻性，從而使它們的性能、以及所形成的芯基質和建築材料的 性能更加可預測。但是，在某些情形中，這些優點可能不夠明顯以證實其用途，因為製造合成微珠通常很昂貴。使用天然形成的微珠代替合成微珠來形成建築材料可取決於幾個不同的因素，例如計劃應用，和/或希望的性能特性和特點。在一些應用中，天然形成的微珠可能是優選的，而在其它應用中，可能更希望合成類型。本發明的芯基質材料可根據得到的實用材料的希望特性包括任何量的微粒。一方面，例如，芯基質中存在的微粒的量以溼混合物的形式可介於總芯基質的約25%與約60%(按重量計)之間。另一方面，微粒存在的量可介於約30%與約40% (按重量計)之間。還可設想其它量，特別是芯基質中包含其它添加劑或填料的那些方面，例如珍珠巖，或硬化劑，例如C類飛塵。應當指出，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，芯基質中所包含的C類飛塵的量可在約O. 5wt%到約50wt%的範圍內。另一方面，C類飛塵可與合成製造的微珠組合存在，其中C類飛塵與合成微珠的比例為約I :15到約15 :1。再另一方面，C類飛塵的量可小於微珠量的約1/3。所使用的C類飛塵能可選地包括大於約80wt%的娃招酸I丐鹽(calcium aluminatesilicate),以及小於約2wt%的石灰。如上所述，本發明還包括可操作以將微粒連接在一起並有利於形成多孔芯基質的一種或多種粘合劑。微粒可以任何方式粘合，包括物理粘結結構、化學粘合微粒、融合微粒的邊界等。在一個特別的方面，微粒可以物理粘結的方式粘合，如在粘合劑的基質中將微粒保持在一起，其中粘合劑粘附或物理地固定微粒，但不會與微珠形成共價鍵或其它化學結合。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乾燥，或如果為非水基粘合劑則允許在高溫環境中固化。一方面，可使粘合劑交聯，其中粘合劑的作用是將微粒結合在一起並改善建築材料的防水性。粘合劑與微粒的比例可根據要形成的建築材料而變化。粘合劑與微粒的比例較高使建築材料比該比例較小的情況更堅固和密實。粘合劑與微粒的比例較小使建築材料更加多孔。設想許多粘合劑材料用在本發明的各方面中。應當注意的是，任何能夠在芯基質內將大量微粒粘合在一起的粘合劑都應當被認為在本發明的範圍內。可選擇不同的粘合劑作為組合物的一部分以有利於建築材料的組成，並有助於提供具有特定物理特性和性能特性的建築材料。可設想使用水基粘合劑和非水基粘合劑兩者。普通粘合劑類別的示例包括但不局限於熱塑性塑料、環氧樹脂、硫化劑、氨基甲酸乙酯、熱固性塑料、矽樹脂等。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矽酸鈉，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至約10 :1。更一般地，無機粘合劑在溼態(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於芯基質的總重量的50%與60%之間(或約20wt%至約36wt%幹無機粘合劑)，有機粘合劑在溼態下存在的量按重量計介於芯基質的總重量的5%到15%之間(或約2wt%至約6wt%幹有機粘合劑)。所列量可基於純粘合劑材料的形式(粘合劑的在文中所述的全部芯基質中的百分比重量減小到介於40%與60%之間)，例如基於純矽酸鈉，或者可基於包括可選的水、類似的化學形式如矽酸鹽等和其它添加劑的粘合劑混合物。作為一個非限制性示例,商售的矽酸鈉粘合劑溶液包括約35wt%到40wt%的溶液中的矽 酸鈉。此外，可同時採用一種以上類型的無機和/或有機粘合劑。根據得到的實用材料的期望特性，設想組成芯基質的材料的多種成分。在一個特定實施例中，芯基質組合物可包含400g到600g之間的微珠，該微珠與600g到800g之間的矽酸鈉粘合劑溶液和60g到IOOg之間的乙烯乙酸乙烯酯混合。當然，根據應用場合其它範圍也是可能的。例如，可能希望將200g到1500g之間的矽酸鈉或其它粘合劑與300g到800g之間的微珠混合、與20g到180g之間的乙烯乙酸乙烯酯共聚物混合。也可設想各種配方的各個成分具有其它的比例和範圍。此外，可使用多於一種的有機粘合劑，也可使用多於一種的無機粘合劑。在一個具體示例中，無機粘合劑溶液在溼混合物中存在的量按重量計是芯基質的總重量的約55. 5%，其中該粘合劑溶液包括矽酸鈉和水。更具體而言，無機粘合劑溶液包括的矽酸鈉的量以重量計介於約40%與約60%之間，而水的量以重量計介於約40%與約60%之間。在許多情況下，無機粘合劑溶液包括比例為I :1的矽酸鈉與水。矽酸鈉可被預混並以液體形式提供溶液，或者矽酸鈉可呈粉末形式並隨後與水混合。一方面，膠乳或有機粘合劑在溼混合物中存在的量按重量計約為芯基質總重量的
7.4%,並包括乙烯聚乙酸乙烯酯(ethylene polyvinyl acetate) (EVA)乳液。膠乳粘合劑有利於形成柔性的多孔組合物，該組合物隨後形成為牆板的芯基質。所使用的膠乳粘合劑的一個特定示例是在商標Airflex (例如,Airflex 420)下銷售的乙烯乙酸乙烯酯(水基粘合劑)，其由Airproducts公司製造和銷售。此特定粘合劑可用來促進芯基質的可流動和可成型的形成，以及提供柔性或半剛性的組合物。膠乳粘合劑可與水預混合而呈液體形式。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，膠乳粘合劑佔溼混合物中芯基質的總重量的範圍為從約2. 5wt%至約30wt%。又一方面，膠乳粘合劑的範圍可為約5wt%到約20wt%。膠乳粘合劑的非限制性示例包括Airflex生產的產品(具體包括323、401、420、426)、UCAR生產的產品(具體為154s、163s)、常規的膠粘劑和漿糊、Vinac生產的產品(包括XX210)以及它們的混合物和組合物。在芯基質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組合物，該芯基質組合物已溶解在水中或呈乾燥形式。水溶性聚合物的功能是用作用於混合物中存在的任何表面活性劑或發泡劑的穩定劑。具體而言，水溶性聚合物有助於穩定組合物直到粘合劑固化或交聯。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，例如聚環氧乙烷(如WSR 301)。水溶性聚合物還可用作增稠劑並防止水在芯基質成型期間從混合物流出。此類聚合物可用於控制建築材料的剛度、柔性、抗撕裂強度和其它物理特性，以及穩定任何表面活性劑(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組合物中有機成分的量。在希望建築材料包括進一步增強的防火特性的情況下尤其如此。保留在芯基質組合物中的有機成分的量因此可取決於具體應用。如上所述，並且取決於所使用的類型，粘合劑可僅固化而不交聯，或者可交聯。通過使粘合劑交聯，在粘合劑與微珠間形成更強、更持久的物理連接。同樣，本發明設想使用一種或多種措施來有效地使粘合劑交聯。在一個示例性實施例中，可通過在一適當的時間段中將粘合劑的溫度提高到一適當溫度來交聯粘合劑，從而實現聚合和結合。 這可利用常規的輻射加熱方法完成，或者也可以利用連續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，並且成本更加低。此外，使用微波交聯的作用是產生更堅固的建築材料，因為增加了實際交聯的粘合劑的量。此外，根據所使用的具體粘合劑，可採用化學交聯劑。此類化學交聯劑在本領域中是眾所周知的。與具有未交聯的組合物的建築材料相比，建築材料內的交聯具有顯著的優點。例如，在交聯的情況下粘合劑更堅固，它們不會輕易吸收水，並且微珠之間的連接更強。此外，建築材料隨著時間的推移通常弱化較小。本領域的技術人員可意識到其它優點。但是，應當注意的是，可能存在其中不希望交聯且其中優選未粘合的成分的應用。本發明還設想利用表面活性劑或發泡劑，其與粘合劑和微珠混合以實現具有較低密度的建築材料。關於發泡過程，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，然後進行乾燥。可利用機械攪動或壓縮空氣將空氣物理地引入混合物中並產生發泡過程。與無發泡的組合物相比，發泡過程有效地致使微粒相互之間被支撐在更加分離的位置。在存在泡沫的情況下，微粒懸浮並因此能夠以更分散的構型乾燥。另一方面，由於存在發泡劑引起的微珠懸浮還可用來確保芯基質組合物具有更高的可流動性或可泵送性，和可成型性。適當的表面活性劑或發泡劑的示例包括但不限於陰離子發泡劑如Steol FS406或Bio-terge AS40、陽離子發泡劑和非離子發泡劑等。作為一個特別示例，芯基質材料基於溼配方可包括從約25wt%至約60wt%的微粒(其中微粒的尺寸介於約10微米與約1000微米之間)、從約20wt%至約36%的矽酸鈉、和從約5wt%至約15wt%的醋酸乙烯酯。在2008年9月25日提交並且題為「Wallboard MaterialsIncorporating a Microparticle Matrix (結合微粒基質的牆板材料)」(代理機構卷號
No. 2600-32683. NP. CIP2)的相關共同未決的美國臨時專利申請No._以及在2008年9
月25日提交的並且題為「Shear Panel Building Material (剪力面板建築材料)」(代理
機構卷號No. 2600-32683. NP. CIP3)的相關共同未決的美國臨時專利申請No._中描述
了與牆板建築材料有關的更多細節，所述申請全部併入本文作為參考。飾面材料可包括許多不同類型的材料或具有不同特性的材料的組合。在一個示例性方面，飾面材料包括紙質材料，其類似於在如上所述的各種牆板產品——如幹牆板或併入本申請作為參考的牆板——上現有的紙質材料。在另一個示例性方面，飾面材料可為布、聚合物或金屬或金屬合金。參照圖2，示出了根據本發明的另一示例性實施例形成的建築材料。建築材料110在許多方面與上述和圖I所示的建築材料10相似。但是，建築材料110包括網狀隔膜154，其布置在芯基質114的暴露側118周圍，與飾面隔膜134相對。網狀隔膜154包括形成大量格柵狀開口的多個交叉部件。網狀隔膜154用於與飾面隔膜134類似地向芯基質114提供支撐和穩定性，但仍留下暴露於該側上的芯基質114的相當大的一部分以維持建築材料110的粗糙、多孔的表面。網狀隔膜154可為許多不同類型的材料，並且格柵狀開口可具有許多不同的尺寸和構型。一方面，網狀隔膜154可包括玻璃纖維或塑料網或網狀材料。該加強的網狀材料為建築材料110提供了抗彎強度，並且當微粒在建築材料110的一側上暴露以便達到通過吸收聲波和衰減振動而接收並驅散聲的特定目的時進一步支撐微粒。根據具體應用和需要，網狀隔膜154可由玻璃、塑料(例如，擠出塑料)或其它材料製成。網狀 隔膜154可以與飾面隔膜134相似的方式或通過本領域中公知的任何其它方法被粘合在芯基質114上。與常規產品相比的一個顯著優點是本發明的建築材料衰減或吸收聲的能力。已發現對於與圖I和圖2所示相似的方式形成的建築材料(厚度為1/2英寸)傳聲等級級別介於40與60之間，取決於芯基質的成分、牆板面板的厚度以及是否存在加強材料。厚度也為1/2英寸的常規的幹牆板具有約33的STC級別。在測試基於上文所述的、圖I和圖2所示的實施例的建築材料時，發現可達到.89±. 10左右的吸聲。此外，在3000Hz下，噪聲降低介於55dB與65dB之間。在2000Hz，噪聲降低介於35dB與45dB之間。在1000Hz，噪聲降低介於IOdB與20dB之間。相比之下，幹牆板在3000Hz的噪聲降低為40dB ;在2000Hz的噪聲降低為28dB ;在1000Hz的噪聲降低為3dB。可以看出，該建築材料在吸聲方面明顯更好。除了其改進或提高的聲衰減特性以外，本發明的建築材料與常規的建築材料如幹牆板、石膏板、OSB相比提供許多附加的改進的特性和特徵。例如，本發明的建築材料具有比常規的建築材料明顯更低的熱傳遞。例如，在上述和圖I和圖2所示的建築材料中，可實現400°C的溫度梯度。在一個特別的測試中，本發明的建築材料的一側被加熱到100°C，在2小時後相對側上不存在明顯升溫。此溫度梯度可因成分的組成而異或變化，例如微珠與粘合劑的比例、所使用的粘合劑的類型、加強材料的存在等，如文中所述。因此可以看出，本發明的建築材料表現出優良的熱力學性能。使用標準的ASTM測試，發現在相同的測試條件(例如，時間和溫度)下，該建築材料的熱傳遞比幹牆板小20°C。測試表明，與吸收大約.54BTU的幹牆板相比，該建築材料吸收大約.11 BTU0由此，使用基於微珠的芯基質提高了熱容量，即材料吸收熱量的多少。已發現與對於1/2英寸厚面板而言為.45的幹牆板相比相同建築材料的熱阻或R值對於1/2英寸厚面板而言介於2與3之間。還發現上述相同的建築材料比幹牆板輕約20%到30%之間。例如，4X8面板重約391bs，相比之下尺寸相似的幹牆板面板重大約511bs。4X12幹牆板面板重大約801bs，相比之下本發明的牆板建築材料重約601bs。除重量更輕外，還發現相同的建築材料比幹牆板牢固10%到20%。在一個示例中，各種測試表明該建築材料在抗彎強度測試中將在1701bs與ISOlbs之間斷裂。相比之下，幹牆板通常在1071bs左右斷裂。這些測試中使用的面板具有相當的尺寸和厚度。在邊緣硬度測試中，該建築材料的平均值為大約151bf，而測試出幹牆板為lllbf。在握釘測試中，測試出該建築材料的平均值為991bf，而測試出石膏板為771bf。
本發明的建築材料還可包括剛性材料或加強部件，其構造成與圖I和圖2的示例性建築材料相比在一個或多個區域中提供提高的特徵。在一個示例性實施例中，該建築材料可包括布置在芯基質內(夾置於其中)或在芯基質的外表面與飾面材料之間的剛性材料。該剛性材料可構造成增強或提高建築材料的一個或更多個特性或特徵。例如，該剛性材料可構造成加強對傳聲、傳熱或它們的結合的抵抗(或提高阻抗)。該剛性材料也可構造成提高建築材料的整體強度。剛性材料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，並且可具有任何必要的厚度。本發明還提供用於使用聲阱改進和提高經隔牆的噪音減少的系統和方法。這種聲阱可通過將本發明的建築材料布置在建築結構如立柱或其它牆周圍形成， 其中相對的建築材料形成構造成吸聲並顯著減少經該牆的傳聲的聲阱。在此構型中，相對的暴露表面將定位成互相面對。聲衰減系統可由具有多種構型的多種適當定位的本發明的建築材料形成。由此，在此特別提出的材料並非旨在以任何方式加以限制。一般而言，進入聲阱的聲波被具有不同的聲反射程度的相關建築材料衰減，取決於聲阱的構型和所使用的建築材料。如上所述，芯基質的暴露表面極大地提高了建築材料的聲衰減特性。衝擊在暴露表面上的聲波與缺乏這種暴露表面的建築材料相比呈減少的聲反射。結果，聲波被包括建築材料的芯基質的材料更有效地吸收並衰減。對於已被具有暴露面的建築材料圍繞的聲阱而言，通過聲阱中的所有建築材料增加聲衰減。對於採用在一側上具有暴露面的第一建築材料和具有與第一建築材料的暴露面相對的飾面材料的第二建築材料的聲阱而言，聲可主要被第一建築材料的暴露面衰減，而第二建築材料的飾面材料用來將聲波反射到第一建築材料的暴露面中。因此，對於兩種構型而言，聲波在建築材料之間被截留並有效衰減。在一可選實施例中，可使用兩種飾面建築材料面板構成聲講，各面板均包含如文中所述被夾置在兩個飾面材料層之間的芯基質材料。飾面材料層可由各種材料製成，如文中已描述，例如紙、布、金屬和金屬合金、聚合材料和它們的組合。參照圖3，示出了根據本發明的一個示例性實施例的聲衰減系統200，其中該聲衰減系統形成並限定出外部隔牆204。該聲衰減系統200和外部隔牆204包括被支撐在建築結構如外部立柱牆(未不出)的第一側周圍的第一建築材料210,以及被支撐在與第一建築材料210相對的建築結構的第二側周圍的第二建築材料310。在此情形中，第二建築材料為具有布置於其中的剛性材料的剪力面板。根據本領域公知的實施方式將第一和第二建築材料支撐或安裝到建築結構上。第一建築材料210包括牆板面板，並具有布置在飾面隔膜234周圍的芯基質214，芯基質的一側218暴露，或至少基本上暴露。芯基質的暴露側218面向內側，並布置成靠在組成立柱牆的構件上，飾面隔膜234面向外側。第二建築材料310包括剪力面板，並具有布置在由金屬如鋁形成的第一飾面隔膜334與由紙質材料形成的第二飾面隔膜354之間的芯基質314。可選地，牆板建築材料210和/或剪力面板建築材料310可包括夾置在剪力面板建築材料310的芯基質314之間的剛性材料374。在此構型下安裝在立柱牆上之後，牆板建築材料210和剪力面板建築材料310共同用來提供並限定出一定體積的空間或聲講284,其在建築結構內的每種建築材料的內表面之間延伸。此聲阱旨在阻擋聲波沿任意方向穿過隔牆204傳輸，因為在牆板建築材料210的暴露粗糙表面218的幫助下，這些聲波被芯基質214更有效地吸收。源於室內並穿過牆板建築材料210朝剪力面板建築材料310傳播的聲波被剪力面板建築材料310部分吸收並部分反射。那些偏轉的聲波朝牆板建築材料210的芯基質214的暴露側218傳播，其中它們遇到暴露側218的粗糙、多孔的表面。由於該粗糙、多孔的構型，大部分聲被吸收到芯基質中並被衰減。剪力面板建築材料310的芯基質314也有助於聲的吸收和衰減。由此，與由常規的幹牆板和OSB材料形成的外部隔牆相比，聲衰減系統200且特別是隔牆204提供更高的STC和OITC等級。向本發明的隔牆中增加隔離部會使STC和OITC等級與幹牆板、OSB和隔層的隔牆相比進一步提聞。圖4不出根據本發明的個不例性實施例的聲裳減系統400，其中該聲裳減系統形成並限定出內部隔牆404。該聲衰減系統400和內部隔牆 404包括被支撐在建築結構如內部立柱牆(未不出)的第一側周圍的第一建築材料410,以及被支撐在與第一建築材料410相對的建築結構的第二側周圍的第二建築材料510,從而限定出聲講484。第一建築材料410類似於圖3的第一建築材料210，將其以上描述結合於此。第二建築材料510也類似於圖3的第一建築材料210,但不同之處在於牆板建築材料510包括布置在第一飾面板534與第二飾面板554之間的芯基質514。換言之，第二建築材料510的芯基質514的側面並非暴露，而是被覆蓋。聲衰減系統400的聲吸收和衰減特性通過穿透第一牆板建築材料410的暴露側418的直接和偏轉的聲波提高，其中它們被芯基質414緩衝並至少部分吸收，聲波被截留在聲講484中。圖5示出根據本發明的一個示例性實施例的聲衰減系統600，其中該聲衰減系統600也形成並限定出內部隔牆604。該聲衰減系統600和內部隔牆604包括被支撐在建築結構如內部立柱牆(未示出)的第一側周圍的第一建築材料610，以及被支撐在與第一材料610相對的建築結構的第二側周圍的第二建築材料1710,從而限定出聲講684。第一建築材料610和第二建築材料1710彼此類似，均分別包括芯基質614和1714，且均分別具有暴露側618和1718。兩個暴露側618和1718均操作以接收和吸收聲，因而將相當一部分聲波截留在聲阱684內，並防止它們傳出聲阱684。由此，該聲衰減系統包括比標準幹牆板的隔牆明顯更高的STC級別。在以上各示例性聲衰減系統中，聲被設計成穿透各種建築材料的外層或隔膜並被截留在形成的聲阱中，因而明顯減少了穿過隔牆的傳聲，不論隔牆是內牆還是外牆。應當注意的是，該聲阱也可形成並限定在天花板或任何其它分隔物周圍，如本領域的技術人員會意識到的那樣。進入聲阱的聲波通過它們作用於並穿透建築材料中的至少一種的暴露側而被衰減。暴露的芯基質的粗糙、多孔的表面用來減少聲波的偏轉和傳送，芯基質總體操作以至少部分吸收並阻尼未偏轉的聲波。建築材料的芯基質的厚度將影響降噪或傳聲特性，芯基質的成分、密度和構型也一樣。可以設想的是，本發明的建築材料的任意組合可用在建築結構的任一側上並限定出一聲阱，包括通過引用併入本文的申請中公開的各種實施例。此外，可以設想的是，本發明的建築材料可根據併入本文的申請中教導的內容製造。在某些方面,芯基質可構造成進一步提高建築材料的聲衰減特性。一方面，本發明的建築材料包括暴露面或暴露側以提供粗糙、多孔的表面。此外，本發明的建築材料包括具有形成於其中的多突起表面構型的暴露的芯基質表面。
如圖6所示，建築材料710為類似於牆板面板的面板形式，具有寬約4英尺、長約8英尺且厚約1/2英寸的尺寸，該尺寸與大多數常規的牆板產品相同。當然，可考慮4英尺乘8英尺的尺寸之外的其它尺寸，以及不同的厚度。所示的建築材料710包括芯基質714，其布置在單個飾面板或飾面層——即飾面材料734——附近。芯基質714的另一側718暴露，因而暴露微粒和粘合劑的構型的一部分。芯基質的暴露表面提供和限定了一粗糙、多孔的表面，該表面設計用於更好地衰減聲。一方面，在將建築材料安裝或裝配到諸如立柱牆的結構物上時，應使芯基質714的暴露側718面向內側，而飾面隔膜734面向外側。另一方面，在將建築材料安裝或裝配到結構物上時，芯基質714的暴露側718應當面向外側，飾面隔膜734面向內側。圖6還不出芯基質的暴露側718包括一多突起的表面構型 。提供在芯基質的Iv表面、尤其是暴露表面附近形成的多突起表面構型的目的至少有兩點1)顯著地進一步增強建築材料的聲衰減或阻尼特性，即確保在一很寬的頻率範圍內的隔聲和吸聲；2)通過消除剪力線增強建築材料的抗彎強度。如以下將描述的，在此設想許多不同的多突起表面構型。本領域的技術人員將認識到在表面上設置一系列的峰和谷以形成位於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。在所示的特定實施例中，多突起的表面構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並限定出大量凹部726。這種一系列的峰和谷在芯基質714的整個表面上有效地形成位於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還限定出數個垂直定向的表面738)。還設想在芯基質714的暴露的多突起表面上可以設置或不設置單獨的網狀飾面板。如果使用網狀飾面板，則網狀飾面板優選構造成具有柔性以與多突起的表面構型一致。圖6和圖14進一步示出建築材料710包括大量空腔或氣穴746，所述空腔或氣穴遍及芯基質714策略性地形成和定位，並被設計成用以減小建築材料的總重量而不會顯著影響建築材料的強度或其它特性。優選地，空腔746在整個芯基質714中隨機定位，但空腔也可以布置成一預定圖案。空腔746可在建築材料的製造期間根據任何公知的方法形成。本質上，空腔746的作用是在芯基質714內以不同的位置限定大量空洞或氣穴。空腔746的尺寸可以設定成具有約O. 2cm3到約200cm3的體積、優選約5cm3到約130cm3的體積。這些不但有助於減輕重量，而且由於靜止空氣/停滯空氣空間而有助於增加整體R值。此外，這些有助於進一步衰減聲，因為這些提供了用來吸收聲波而非傳送它們的額外表面。參照圖7-A和圖7-B，示出了根據本發明的另一示例性實施例形成的建築材料。建築材料810在許多方面與上述和圖6所示的建築材料810相似。然而，建築材料810包括布置或夾置在芯基質814內的板條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的作用是為芯基質814提供支撐和穩定性、以及提供增強的強度。此外，板條854增加了建築材料810的質量，這一點降低了振動的可能性，因此有助於建築材料810的聲衰減特性。板條854可包括許多不同的類型和構型，其中格柵和開口具有不同的尺寸和構型。圖7所示的板條854並非旨在以任何方式進行限制。一方面，板條854可包括金屬、玻璃纖維或塑料網或網狀材料。這種加強板條材料為建築材料810提供強度，並進一步支撐微珠。根據具體應用和需要，板條854也可由玻璃、塑料(例如，擠出塑料)或其它材料製成。參照圖8-10，示出了根據本發明的另一示例性實施例形成的建築材料910。在此實施例中，建築材料910包括具有第一表面918的芯基質914。在第一表面918中形成有多突起的或非平面的表面構型，該表面構型的形式為重複的枕狀突起圖案，從而以多個不同的突起提供多個不同的表面或表面區域。突出部可具有任何希望的尺寸、構型和高度。因此，圖中所示的僅僅是示例性的。參照圖11，圖示了圖6的建築材料710的側視圖，該建築材料710具有形式為重複的格子圖案的多突起表面構型。格子類型的構型在建築材料的周緣之間延伸，並限定出大量的突出部722和凹部726。圖14示出建築材料的剖面圖，其中建築材料 710包括大量策略性地形成和定位在芯基質714中的空腔或空洞746。圖12示出另一種示例性建築材料1010的詳細側視圖，該建築材料1010包括具有第一表面1018的芯基質1014，其中第一表面1018中形成有多突起的表面構型，該多突起的表面構型包括形式為稜椎或圓錐的第一突出部1022的重複圖案，以及具有任意形狀的第二突出部1024的重複圖案。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和側部副突出部1025，均具有稜椎或圓錐形狀。第一突出部1022和第二突出部1024限定出凹部1026。雖然本發明不意欲局限於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想到的。圖13示出另一種示例性建築材料1110的詳細側視圖，該建築材料1110包括具有第一表面1118的芯基質1114，其中第一表面1118中形成有多突起表面構型，該多突起表面構型包括第一突出部1122和凹部1126的重複圖案，其中這些突出部和凹部形成雞蛋包裝盒式(egg carton-type)的圖案。圖8-13因此示出幾個不同的多突起表面構型。然而，這些不應以任何方式進行限制。實際上，本領域的技術人員會想到可用來實現本發明的設計的其它構型和/或圖案。示例以下示例示出當前已知的本發明的實施例。因此，這些示例不應視為本發明的限制，而僅適合於教導如何製作最佳理解的組合物和基於當前實驗數據的本發明的形式。此夕卜，在此包括一些實驗測試數據以提供對最優化組合物和實用材料形式的指導。由此，在此公開了有代表性的數目的組合物和它們的製造方法。示例I-漂珠和矽酸鈉的實用材料的測試將Extendospheres 形式的漂珠混合物與矽酸鈉結合併允許其乾燥並形成防火隔離材料。將直徑尺寸範圍為300-600微米的Extendospheres以I :1的重量比例與矽酸鈉溶液(PQ公司的O型)結合。將溼漿注入渦輪周圍的空腔中並允許其乾燥。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。將隔層暴露於高達1200°C的溫度。然而，發現當將材料直接暴露於火焰超過幾分鐘的周期時，材料開裂和起泡並開始失去物理強度。示例2-用以形成牆板的樽具的形成—方面，實用材料可為牆板面板。面板可任選地通過將未固化的牆板暴露於微波形成。此類形成以及普通牆板的形成可利用模具。模具的示例可由具有頂部構件和底部構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。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構。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I :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。使用安裝在一鑽機中的攪拌裝置——如用來混合塗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。芯混合物被注入準備好的木模中並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。混合物並非被壓入木模中，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。然後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O. 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件，並在尺寸為12. 375英寸X 16英寸X0. 5英寸深的長方形中形成模具。示例3-使用模具製備牆板如上所述，實用材料的形式可為牆板面板。面板可任選地通過使用多孔乙烯基酯樹脂模具形成。首先，使用襯紙模板裁切牆板襯紙。儘管示出了特定的襯紙形狀，但應當理解襯紙可具有足以形成一段牆板的任何形狀或尺寸。將飾面紙裁切成尺寸剛好小於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。摺疊襯紙並將其置於多孔模具中。可使用以下材料形成牆板混合物700g 到 900g 微珠；IlOOg到1300g矽酸鈉溶液，例如以「O」銷售的矽酸鈉溶液；300g到500g膠乳粘合劑；20cc 到 30cc 發泡劑。具體而言，首先將發泡劑添加到矽酸鈉溶液中並使用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並以相同的設置再混合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。將牆板混合物注入襯模中並使用糹產刀或塗漆棒(paint stick)使之變平。應當指出，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平混合物。飾面紙板被置於混合物的上方，並被乙烯基酯樹脂模具的頂面板覆蓋。將模具置於微波中，並以希望的時間量輻射面板。優選地，經常轉動模具以使面板更均勻地乾燥。不應使面板在任何過長的時間量內受到連續輻射以減少或阻止牆板芯中大的空洞。可設定微波輻射的功率水平以控制微波開啟的時間量。微波開啟和關閉的時間可根據表I :表I
權利要求
1.一種聲衰減建築材料，包括 設置在第一飾面材料和第二飾面材料之間的芯基質，所述芯基質包括 大量微粒，所述微粒的量按重量計介於約25%與約60%之間，其中每個微粒具有外表面和中空的內部，平均尺寸介於約10微米與約1500微米之間；以及 構造成支撐所述微粒的矽酸鈉粘合劑，所述粘合劑的量按重量計介於約40%與約60%之間。
2.根據權利要求I的建築材料，其特徵在於，所述芯基質還包括按重量計介於約2%至約6%的有機粘合剤。
3.根據權利要求I的建築材料，其特徵在於，所述微粒填充有惰性氣體。
4.根據權利要求I的建築材料，其特徵在於，所述微粒由飛塵製成。
5.根據權利要求I的建築材料，其特徵在於，所述第二飾面材料是透聲材料。
6.根據權利要求5的建築材料，其特徵在於，所述透聲材料為網狀材料。
7.根據權利要求I的建築材料,還包括與所述芯基質相關聯的剛性材料。
8.根據權利要求7的建築材料，其特徵在於，所述剛性材料設置在所述芯基質內。
9.一種用於使用建築材料衰減聲的系統，包括 第一建築材料； 第二建築材料，所述第二建築材料設置在與所述第一建築材料基本上平行的取向中使得所述第一建築材料和所述第二建築材料分隔開一定距離以形成聲阱空間； 其中，所述第一建築材料和所述第二建築材料包括設置在第一飾面材料和第二飾面材料之間的芯基質，所述芯基質包括 大量微粒，所述微粒的量按重量計介於約25%與約60%之間，其中每個微粒具有外表面和中空的內部，平均尺寸介於約10微米與約1500微米之間；以及 構造成支撐所述微粒的矽酸鈉粘合劑，所述粘合劑的量按重量計介於約40%與約60%之間。
10.根據權利要求9的系統，其特徵在於，所述芯基質還包括按重量計介於約2%至約6% 的有機粘合剤。
11.根據權利要求9的系統，還包括位於所述聲阱空間內的建築結構。
12.根據權利要求11的系統，其特徵在於，所述第一建築材料被支撐在所述建築結構的第一側周圍且所述第二建築材料被支撐在所述建築結構的第二側周圍。
13.根據權利要求9的系統，其特徵在於，所述第一建築材料、所述第二建築材料和所述建築結構形成隔牆。
14.根據權利要求9的系統，其特徵在於，還包括設置在所述第一建築材料與所述第二建築材料之間的所述聲阱內的隔層材料。
15.根據權利要求9的系統，其特徵在於，所述第一建築材料或所述第二建築材料中的至少ー個還包括與所述芯基質相關聯的剛性材料。
16.根據權利要求15的系統，其特徵在於，所述剛性材料設置在所述芯基質內。
17.一種聲衰減建築材料，包括 設置在第一飾面材料和第二飾面材料之間的芯基質，所述芯基質包括 大量微粒，所述微粒的量按重量計介於約25%與約60%之間，其中每個微粒具有外表面和中空的內部，平均尺寸介於約10微米與約1500微米之間； 構造成支撐所述微粒的矽酸鈉粘合劑，所述粘合劑的量按重量計介於約40%與約60%之間；以及 按重量計介於2%至約6%的有機粘合劑。
全文摘要
本發明涉及一種聲衰減建築材料和系統，該建築材料構造成提高穿過隔牆的聲衰減和dB的降低，該建築材料包括飾面隔膜、設置在飾面隔膜周圍的芯基質，該芯基質包括大量微粒和構造成支撐微粒的粘合劑溶液，該建築材料包括至少基本上暴露的面，其中芯基質的一側至少部分暴露以通過與缺少暴露面的對照建築材料相比減少衝擊在建築材料上的聲波的反射而增加聲衰減。兩種建築材料可圍繞建築結構如立柱牆互相結合地使用，以形成並限定出一聲阱，該聲阱用來減少穿過由立柱牆和建築材料所形成的分隔物的傳聲。
文檔編號E04B1/86GK102767245SQ20121015407
公開日2012年11月7日 申請日期2008年9月25日 優先權日2008年3月21日
發明者D·L·皮尤, M·D·基普, M·D·裡奇斯, W·T·麥卡維爾 申請人:阿什工業技術有限責任公司