用于安装硬木地板的可湿固化粘合剂组合物和方法

文档序号:3773352阅读:277来源:国知局
专利名称:用于安装硬木地板的可湿固化粘合剂组合物和方法
用于安装硬木地板的可湿固化粘合剂组合物和方法相关申请的交叉参考根据美国法典第35篇第119条(e)款,本申请要求2009年12月31日提交的美国临时申请第61/291,513号的优先权权益,所述美国临时申请的全部内容以引用方式并入本文。
背景技术
本发明通常涉及具有多个间隔粒子的单组分可湿固化粘合剂组合物,其具有受控制的湿蒸汽穿透性质和消声性质。所述粘合剂组合物特别适合于将地板覆盖物粘着地粘结至多种衬底。多种多样的地板材料可用于住宅和商业应用。木地板覆盖物是提供装饰性的持久 地板表面的一种流行方法。然而,安装通常是一个劳动密集的过程,需要许多步骤才能恰当地完成。木地板覆盖物可以安装在多种多样的衬底上,所述衬底包括混凝土、胶合板、颗粒板或碎料板(垫层(underIayment)级)、充分粘结的乙烯基陶瓷砖、水泥背衬板、石膏补料(gypsum patch)/垫层(干燥,上述级别)、水泥补料(cement patch)/垫层、福射热地板和水磨石。当安装在混凝土上时,这些覆盖物会暴露于来自混凝土下面以及混凝土自身的湿蒸汽。湿蒸汽根据气体和化学平衡的物理定律运动(act),每当存在蒸汽压力差时,便从一个区域移动至另一个区域。在气候受控制(空调调节)的区域,如住宅寓所中,周围环境提供了这样的一种状况,即混凝土衬底表面上方的空气可以容易地吸收来自地面的湿气,并因此试图通过不断地带动湿气穿过衬底来满足自身对达到难得实现的平衡条件的需要。如果湿蒸汽驱动力足够大,则它可以引起与混凝土邻接的木地板覆盖物底部的膨胀(由湿汽含量增加引起的尺寸扩大)程度大于暴露于气候受控制环境的顶部的膨胀程度。最终结果称为“翘弯(cupping)”,并使地板表面呈现难看的不规则外观。另外,木地板覆盖物的这些尺寸变化可以引起对粘合剂粘结的应力增大,也可以引起粘结劣化和/或断裂。更换损坏的地板可能成本高昂且耗费时间。一种处理“翘弯”问题的方法是为混凝土衬底提供充足的干燥时间,以便获得对于继续安装地板来说可接受的蒸汽穿透水平。然而,提供充足的干燥时间并未广泛地得到遵循,因为安装者都面临着时间上的局限性。另一种方法是用不透水的纸或塑料薄片密封混凝土的表面,或者涂覆用作蒸汽屏障或蒸汽阻滞剂的成膜固化化合物。这种膜必须是具有实质上均匀的厚度的连续层,因为任何缺陷都会提供湿蒸汽可通过的通路。普遍已知的膜形成固化化合物是双组分环氧化合物基或水基密封剂。这些密封剂需要在涂覆前预先混合,这可导致所述组分的不适当混合,并因而导致作业失败,或者需要多达数天的固化才可以使密封剂适合于涂覆。单组分湿气固化聚氨酯是另一种常用的密封剂,但根据环境条件可能需要半天或更长的固化时间。有关尝试处理这些“翘弯”问题的另外的信息可见于美国专利申请公开2009/0044364和2010/0059164以及国际专利申请公开W02008/145458中。然而,这些参考文献中的每一篇都具有一个或多个以下缺点粘合剂流动特征较差,从而在安装地板覆盖物时,导致不均匀的粘合剂膜厚度或者导致地板覆盖物底面上的粘合剂覆盖率小于100% ;粘合剂层中存在因粘合剂组合物中的间隔粒子产生的空气间隙,因而产生非连续性的薄膜,这使得湿蒸汽穿透率增加;归结于粘合剂组合物的聚合物和/或添加剂技术的湿蒸汽穿透控制较差;用于粘合剂涂覆的专用工具因磨损而需要经常更换,因此随着安装的进行会得到不一致的非均匀粘合剂膜厚度;以及,不能调节粘合剂膜厚度并不能阻止当在安装期间向地板覆盖物顶部施加的压力太大时发生的粘合剂“压出”。由于前述原因,所以需要利用材料的单次涂覆就能起到粘着的湿蒸汽屏障作用的粘合剂组合物,所述克服了可用产品和方法的缺点。发明概述本发明涉及粘合剂组合物,其满足在材料单次涂覆中对粘着的湿蒸汽屏障的需要。所述粘合剂组合物包含约10重量%至约50重量%的单组分可湿固化聚合物系统、约 O.2重量%至约10重量%的粒度介于O. 5mm与IOmm之间的多个不规则成形的间隔粒子,以及约40重量%至约90重量%的用于改性组合物物理性质的添加剂。所述粘合剂具有的组合物使得在固化时产生具有均匀厚度的连续弹性体薄膜层,并且所述组合物表现出受控制的湿蒸汽穿透性和消声性。据信,所述组合物改善了湿蒸汽穿透性质和消声的性质,这是由掺入具有本文指定的粒度和形状的间隔粒子来提供,所述间隔粒子调节所述组合物的最小厚度并使得能够涂覆出粘合剂的连续均匀层。添加不规则成形的间隔粒子提供了在安装硬木地板时以前所不可同时实现的数种益处。添加不规则成形的间隔粒子确保了不存在粘合剂被完全压出的区域并提供某种最小的薄膜厚度。添加不规则成形的间隔粒子还帮助阻止所述板材在安装期间过多地滑移,这种滑移会在使用不具有间隔物或具有实质上球形的间隔物的粘合剂情况下发生。虽然被安装的地板材料和涂覆粘合剂的表面一般是平坦的,但实际上它们都不是完全的平面。这会导致粘合剂被完全压出的区域和粘合剂较厚的其它区域。无粘合剂存在的区域会造成较差粘结或不发生粘结的区域,以及声音和湿气可穿透地板的斑点(spot)。粘结强度低或无粘结强度的区域也会提供可以扩展地板的广泛层裂的区域。掺入不规则成形的粒子克服了这些问题,并提供了优于现有技术组合物的所有这些益处。本发明还涉及地板结构,其包含地板衬底、涂覆在所述地板衬底的至少一部分上的包含单组分可湿固化聚合物系统和多个间隔粒子的粘合剂组合物,以及覆盖在所述粘合剂组合物上的至少一种地板覆盖元件。本发明进一步涉及一种用于构建地板的方法,所述方法包括将包含单组分可湿固化聚合物系统和多个间隔粒子的粘合剂组合物涂覆到地板衬底表面的至少一部分上,并将至少一种地板覆盖元件覆盖在所述粘合剂组合物上。可以向地板覆盖物顶部施加足够的压力,以使得粘合剂组合物均匀地散布在地板覆盖物与衬底之间,从而产生连续层。附图简述根据以下描述、所附权利要求书和附图,本发明的这些特征和其它特征、方面和优点会更加容易理解,附图中图I示出用于将地板覆盖粘合剂组合物涂覆到衬底上的常用镘刀刀片(trowelblade)的横断面视图;图2A-2B示意性地示出用于涂覆根据本公开的粘合剂组合物的方法;和
图3示出利用根据本公开的粘合剂组合物制造的地板结构的横断面。发明描述现在详细说明本公开的各种实施方案,其一个或多个实施例在下文进行阐述。每个实施例仅以解释本公开的方式提供,而不限制本公开。实际上,本领域技术人员将会明了,可以在不背离本公开的范围或精神的前提下对本公开作出各种修改和变化。因此,希望本公开涵盖在所附权利要求及其等效范围内的此类修改和变化。本公开通常涉及粘合剂组合物、地板结构和用于以所述粘合剂组合物构建地板结构的方法。本发明人已发现可不用专用涂覆工具涂覆的粘合剂组合物,从而能够一步涂覆粘合剂和密封剂组合物。重要的是,本文所述的组合物还 可以包括与传统组合物相比的各种其它益处。本文所述的组合物、地板结构和方法使来自底层地板的湿蒸汽穿透受到控制,并在底层地板上产生了降噪屏障。在本公开的某些实施方案中,利用本文所述的组合物大大提高了表明噪音穿透减少的声学值。本文所述的组合物可以替代诸如软木、泡沫、再循环橡胶等常规声学系统的多步骤安装,从而减少安装时间、废物、材料、处置费用和其它此类花费。所述组合物也用作抗断裂膜,其可以将在安装前或安装后衬底中可能会出现的裂缝连结起来,并提供了抗微生物保护从而抑制干燥组合物表面上的细菌、霉菌或霉(mildew)的生长。参考

图1,示出了常用于涂覆地板粘合剂至衬底的镘刀刀片10的实施例。镘刀刀片可以具有各种形状,例如,V形缺口或方形缺口。所建议的可与本发明结合获得最大性质的带缺口镘刀是V形缺口。镘刀刀片10具有多个刀齿12,此种刀齿12之间具有间隙14。镘刀刀片10的各种尺寸和刀齿12的大小可以为如本领域已知的任何合适的形状和大小。参考图2A和2B,当镘刀刀片10将由多个间隔粒子18构成的本公开粘合剂组合物16散布在衬底20的整个表面上时,所述组合物形成棱脊22,所述棱脊一般呈现刀齿12间的间隙14的形状。衬底20可以是本领域已知的任何表面,如底层地板(包括但不限于,混凝土、胶合板、颗粒板或碎料板、乙烯基砖和瓷砖、水泥背衬板、石膏补料/垫层、水泥补料/垫层、辐射热地板和水磨石)、墙壁等。如图3所示,在覆盖地板覆盖物24后,以及然后在向地板覆盖物24顶部施加足够的压力后,组合物16均匀地散布在先前接受非常少的所述组合物的衬底20的整个部分上。这样一来,就形成具有基本上均匀的厚度的连续膜,所述连续膜的厚度由间隔粒子18的粒度调节。现在讨论适合于与本公开结合使用的组合物,已研制出允许采用先前所讨论的涂覆方法进行一步涂覆的某些组合物。所述粘合剂组合物包含可湿固化聚合物系统,如聚氨酯、甲硅烷基化聚氨酯,或其它甲娃烧基化聚合物,如可商购自KanekaCorporation的甲娃烧基化聚醚。所述聚合物系统可以占总组合物的约10重量%至约50重量%。在优选的实施方案中,已研制出湿固化聚氨酯组合物,其包含约2重量%至约10重量%,优选约3重量%至约5重量%的量的异氰酸酯。适用的异氰酸酯包括脂族、环脂族、芳脂族、杂环或芳族多异氰酸酯或其混合物。实例包括脂族二异氰酸酯,如六亚甲基二异氰酸酯;和环脂族二异氰酸酯,如异佛尔酮二异氰酸酯。更优选的异氰酸酯为芳族异氰酸酯,如TDI (甲苯二异氰酸酯)和MDI (二苯甲烷二异氰酸酯)。所述异氰酸酯可以是单体或聚合的以及经过其它方式修饰的。单体异氰酸酯的实例包括4,4’ - 二苯甲烷二异氰酸酯、2,4’ - 二苯甲烷二异氰酸酯和脲基甲酸酯修饰的4,4’ - 二苯甲烷二异氰酸酯。聚合异氰酸酯的实例包括基于二苯甲烷二异氰酸酯的芳族异氰酸酯。所述粘合剂组合物还包含异氰酸酯反应性化合物,优选多元醇。本文所用的术语多元醇包括具有平均一个以上,优选至少约两个异氰酸酯反应性羟基部分的任何有机化合物。常用多元醇通常描述为聚酯或聚醚,也存在其它选择,如聚丁二烯多元醇和天然油多元醇,并且常用多元醇的平均分子量可以在从少于300至多达20,000的范围内变化。特别优选的是,利用一种或多种液体多元醇。优选使用包括环氧丙烷封端的三元醇或二元醇的至少一种聚醚多元醇。也优选所述三元醇具有约4000至4500的分子量,并且所述二元醇或所述二元醇组合具有1900至2200的重均分子量。这些化合物可以约3重量%至20重量%的量组合使用或单独使用。·所述粘合剂组合物还包含约O. 2重量%至约10重量%的多个间隔粒子18,以便控制粘合剂层的最小厚度并阻止在涂覆地板覆盖物后的过多“压出”。间隔粒子18在所述制剂中的存在量可以为约O. 2重量%至约10重量%,优选约O. 5重量%至约4重量%,更优选约O. 5重量%至约2重量%。所述间隔粒子具有约O. 5mm至IOmm的粒度,优选约O. 5mm至5mm的粒度,最优选约O. 5mm至I. 5mm的粒度。所述“粒度”是根据ASTM方法D1921-01,由通过给定网筛的间隔粒子的分级来确定,并且所述粒度如表I所示。可用作间隔粒子的材料包括耐压并且在预期的地板覆盖物安装压力下不会破裂或者不会从它们的原始形状变形25%以上的任何材料。这些材料可以包括各种类型的橡胶,如EPDM (乙烯丙烯二烯单体)或SBR (苯乙烯-丁二烯橡胶),或其它弹性体聚合物、玻璃、金属或矿物。符合这项要求的材料的能力可能取决于所选的粒度和形状。间隔物18可以具有任何非球形的几何形状。实例包括圆锥形、多边形(立方形、五边形、六边形、八边形等)和多面体形状的粒子,以及不规则成形的粒子,以及非均匀粒子,所述非均匀粒子中至少部分地具有例如圆形、椭圆形、卵形、正方形、长方形、三角形或多角形横截面。“非均匀”和“不规则”的粒子是指三维形状,其中通过所述粒子截取的至少两个不同的横截面具有不同的面积。优选的形状包括不规则的随机成形的研磨粒子。间隔物18的粒度可以由将地板覆盖物24粘结到衬底20上的固化弹性体粘合剂层的所需厚度决定。对于地板覆盖物的安装来说,这个厚度可以介于O. 5_与IOmm之间,优选介于Imm与2mm之间。优选的实施方案利用不规则和随机成形的研磨乙烯丙烯二烯单体(EPDM)橡胶,其堆积密度为约545-673kg/m3(34-421bs/ft3),硬度为约50-70 (肖氏硬度A),粒度介于约O. 5mm与IOmm之间,更优选介于O. 5mm与5mm之间,最优选介于O. 5mm与
I.5mm之间。间隔粒子18的不规则形状减少地板覆盖物在安装期间滑移或移动的不期望特征。优选的研磨EPDM粒子的典型粒度分布(保留率(%))可见于表I。表I
权利要求
1.一种粘合剂组合物,其包含 a.10重量%至50重量%的可湿固化聚合物系统; b.O. 2重量%至10重量%的多个间隔粒子,其中所述粒子是不规则成形的并且粒度介于O. 5mm与IOmm之间;和 c.40重量%至90重量%的用于改性所述组合物物理性质的添加剂。
2.根据权利要求I所述的组合物,其中所述可湿固化聚合物系统选自由聚氨酯、甲硅烷基化聚氨酯和甲硅烷基化聚醚组成的组。
3.根据权利要求2所述的组合物,其中所述可湿固化聚合物系统进一步包含3重量%至 20重量%的异氰酸酯反应性化合物。
4.根据权利要求I所述的组合物,其中所述间隔粒子由从其原始形状变形25%或更小的材料构成。
5.根据权利要求4所述的组合物,其中所述间隔粒子由弹性体聚合物、玻璃、金属或矿物构成。
6.根据权利要求5所述的组合物,其中所述弹性体聚合物是乙烯-丙烯二烯单体或苯乙烯-丁二烯橡胶。
7.根据权利要求I所述的组合物,其中所述添加剂选自由下列组成的组增塑剂、流变改性剂、填充剂、稀释剂、附着力促进剂、增粘树脂、杀菌剂/杀生物剂、催化剂、湿气清除齐U、抗氧化剂、消泡剂、颜料、紫外线吸收剂和稳定剂、润滑剂、增量剂和其组合。
8.根据权利要求I所述的组合物,其中所述间隔粒子具有介于O.5mm与I. 5mm之间的粒度。
9.一种地板结构,其包含 a.地板衬底; b.涂覆在所述地板衬底的至少一部分上的粘合剂组合物,其包含可湿固化聚合物系统和多个不规则成形的粒度介于O. 5mm与IOmm之间的间隔粒子;和 c.覆盖在所述粘合剂上的至少一种地板覆盖元件。
10.根据权利要求9所述的地板结构,其中所述聚合物系统选自由聚氨酯、甲硅烷基化聚氨酯和甲硅烷基化聚醚组成的组。
11.根据权利要求10所述的地板结构,其中所述地板衬底选自由混凝土、胶合板、颗粒板、碎料板、乙烯基砖、瓷砖、水泥背衬板、石膏、辐射热地板和水磨石组成的组。
12.根据权利要求11所述的地板结构,其中所述地板覆盖物选自由工程木、实木、竹、瓷砖、大理石和石材组成的组。
13.一种用于构建地板结构的方法,其包括 a.将包含单组分可湿固化聚合物系统和多个不规则成形的粒度O.5mm与IOmm之间的间隔粒子的粘合剂组合物涂覆到地板衬底表面的至少一部分上; b.将至少一种地板覆盖元件覆盖所述粘合剂组合物上;和 c.向所述地板覆盖元件顶部施加压力,使得所述组合物均匀地散布在所述地板衬底的整个部分上,从而产生连续粘合剂层。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述聚合物系统选自由聚氨酯、甲硅烷基化聚氨酯和甲硅烷基化聚醚组成的组。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述地板衬底选自由混凝土、胶合板、颗粒板、碎料板、乙烯基砖、瓷砖、水泥背衬板、石膏、辐射热地板和水磨石组成的组。
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述地板覆盖物选自由工程木、实木、竹、瓷砖、大理石和石材组成的组。
全文摘要
一种用于将地板覆盖物粘着地粘结至多种衬底的粘合剂组合物。所述组合物包含0.2重量%至10重量%的多个不规则成形的粒度0.5mm至10mm的间隔粒子;10重量%至50重量%的可湿固化聚合物系统;和40重量%至90重量%的用于改性组合物物理性质的添加剂。所述粘合剂具有的组合物使得在固化时产生具有均匀厚度的弹性体薄膜,所述弹性体薄膜表现出受控制的湿蒸汽穿透性质和消声性质。还提供了一种地板结构,以及使用所述粘合剂组合物构建所述地板结构的方法。
文档编号C09J175/04GK102958970SQ201080061600
公开日2013年3月6日 申请日期2010年12月30日 优先权日2009年12月31日
发明者M·S·兰特查, M·A·克罗尼斯特, K·J·瑞恩 申请人:波士胶公司
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