多层的吸音灰泥系统的制作方法

专利名称：多层的吸音灰泥系统的制作方法
多层的吸音灰泥系统
背景技术：
减少噪音污染并且提供安静的内部空间的趋势鼓励使用减少声音的材料，从而为吸音建筑材料创造了日渐增长的市场。然而，对于美观上令人愉悦的饰面也存在一种希望， 因为该减少声音的材料的至少一个表面从居住区是可见的。传统的灰泥具有光滑的整体性的外观，被视为是一种模范表面。它接受多种装饰性饰面，如涂料、壁纸、以及新的人造饰面。但是，该灰泥也反射了声音，由此增加了噪音污染。一些声音频率也被扭曲，从而使得被反射的声音甚至是更不希望的。常规的吸音面板非常适合于吸收声音。对该面板的表面进行处理以便提供声音穿透于其中的开口。例如，可以对该面板进行针刺，即，用多排的针将其穿刺，这在面板表面产生了多个孔。当与一种多孔面板结构相结合时，声音进入针缝隙中并且传进面板孔中。随着声音从这些缝隙或孔的壁上反射掉，一部分声音被吸收。这导致极少或没有声音离开该面板。然而，这些面板的美学性并不被普遍接受并且消费者正在寻求一种不具有可见的孔洞或裂缝的吸音面板。存在其他可商购的吸音系统，它们提供了美学上令人愉悦的外观兼具声音衰减。 然而，这些系统要求将一个专用玻璃纤维毡用一种粘合剂固定在基体上、处理这些接点并且手工施用一种饰面涂层灰泥。因此，这些系统具有若干缺点。该专用玻璃纤维面板必须要购买并且无损坏地运输至工作地点。需要有大量的专用辅助材料，包括该面板、粘合剂以及至少两种类型的吸音灰泥。对于安装该面板需要至少四个耗时的步骤，如制备面板、粘着面板、处理接点并且施用灰泥。因此，可能有利的是设计一种用于整理基体的系统，该系统提供改进的吸音性兼具美学上令人愉悦的表面。

发明内容
本发明的一个或多个优点对于本领域技术人员将是清楚的。确切地说，本发明的吸音灰泥系统的特征为一种基底层混合物以及一种饰面层混合物。该基底层混合物包括一种第一粘结剂、一种第一增稠剂以及多个第一颗粒，其中这些第一颗粒是具有一个第一平均直径多孔的、轻质的、非封闭式填充的颗粒。该饰面层混合物包括一种胶乳粘结剂、一种第二增稠剂以及多个第二颗粒，其中这些第二颗粒是具有一个第二直径的多孔的、轻质的颗粒。该第一平均直径大于所述第二平均直径。这种灰泥系统具有超越现有技术的若干优点。不需要购买、运输和将一个玻璃纤维面板安装在现有基体上。使用本发明的系统，根本不必有面板。如果使用面板，则常规的低成本吸音面板(如一种矿棉纤维面板)是合适的。使用本发明的系统减少了必须运输至工作地点的辅助材料的数目和量。仅仅需要将两个包裹(一个是该基底层混合物的并且一个是该饰面层混合物的)带至建筑区。从所需要的辅助材料的清单中至少可以略去该粘合剂和面板。任选地，可以将这些材料与水在该生产工厂处预混合，从而进一步减少工作地点混合的制品，而允许施用者直接从包装中去除来使用产品而无需将水带到工作地点来混合该产品。此外，本发明的吸音灰泥系统要求更少的步骤来安装它。没有面板要安装并且没有接点要进行整理。安装包括施用该基底层混合物、然后在该基底层已经硬化之后施用该饰面层混合物。该硬化的吸音灰泥系统具有一种灰泥状的外观。声音穿过该对声音透明的饰面层、然后被吸收到该基底层之中。极少或没有声音被反射回房间内。


图1是施用到基体上的一个衬垫层上的一种基底层混合物的照片；图2是该灰泥系统的照片，示出了施用到衬垫层上的一种基底层混合物上的一种饰面层混合物；并且图3是图2的灰泥系统的一个截面的照片，示出了这些层的相对厚度。
具体实施例方式一种灰泥系统包括一种基底层混合物以及一种饰面层混合物。在此考虑了可以将该吸音灰泥系统与另外多个层配混以便为特定的应用来优化声音效果。该基底层混合物被施用到一个基体上。尽管该基底层任选被施用到一个面板上， 但有利地是在该基体不包括下支承面板时施用该基底层。合适的基体的例子包括木材、金属、浇注混凝土、砖块、木质或纤维素颗粒复合板、水泥板、或纸饰面的矿物面板。该基底层是一个吸音层。它包括一个互相连通孔隙的体系，这些孔隙遍及该基底层的厚度而延伸。声音部分地被该基底层吸收并且部分地被反射。该孔隙体系使得很可能进入一个孔隙的声音在该孔隙体系内被反射直到它完全被吸收。这确保了更少的声音被反射回它们所来自的房间内或者传输通过相邻的房间。增加该基底层的厚度增大了声音的吸收。一个更厚的基底层有效地增加了可用于将进入该材料中的声音耗散的曲折路径。因此，该基底层的厚度可以至少部分地由所希望的吸音程度来选择。该基底层在某些实施方案中的厚度是至少0.5英寸(1.3cm)。在一些优选实施方案中，该基底层厚度是大约从1英寸(2. 5cm)到大约2英寸(5cm)。应该注意的是为了得到更厚的基底层可能要求多次施用该基底层材料。该基底层混合物的一种主要组分是多个第一颗粒。这些第一颗粒是多孔的、轻质的、非封闭式填充的颗粒。多孔的被定义为一种材料具有大量的内部孔隙空间，典型地是从 8%至45%。轻质是指一种材料具有小于0.3g/cm3的密度。非封闭式填充的颗粒是在至少一些颗粒面之间留有空间从而产生颗粒内孔隙的那些。优选地，将产生一个互相连通孔隙的体系用于声音处理。第一颗粒的例子包括膨胀珍珠岩、涂覆的膨胀珍珠岩、玻璃微球、树脂微球、吹制的玻璃珠、气体填充的树脂球、聚苯乙烯颗粒、气体填充的无机球粒、空心或多孔的无机珠粒、聚丁二烯颗粒、橡胶颗粒、弹性体颗粒以及它们的组合。这些第一颗粒的至少一部分优选地是无机颗粒以便维持该基底层中的耐火性。如果使用有机颗粒，优选将适当的阻燃性添加剂掺入该配制品中。这些第一颗粒是相对大的。优选地，它们具有至少约1000微米的第一平均直径。 在某些实施方案中，按体积计至少85%的第一颗粒具有约1000微米至约5000微米的第一平均直径。这些第一颗粒的量的范围基于该干的基底层混合物的重量并且取决于是否存在一种水硬组分是从约3%至约80%。该基底层混合物的另一种组分是一种第一粘结剂。一种典型的粘着性粘结剂在该基底层混合物中是有用的。有用的粘结剂的例子是淀粉以及合成聚合物粘结剂，如聚乙烯醇和硼酸、聚丙烯酸乙烯酯的均聚物和共聚物、聚乙酸乙烯酯以及聚氨酯乳液胶乳。如果希望一种预先混合的基底层混合物，则使用液体乳液。可替代地，如果希望一种干混合的配制品，则可以使用对应乳液的喷雾干燥过的粉末。该第一粘合剂的用量为基于这些干的基底层混合物组分的总重量从约至约15%或者基于一种预先混合的湿配制品的总重量从约2%至20%。该基底层混合物任选地包括一种水硬组分，如烧石膏。许多形式的烧石膏是有用的，包括α和β煅烧形式。可以使用天然或合成的石膏。其他适当的水硬组分包括波特兰水泥、变体如波特兰飞灰水泥以及砌筑水泥。该基底层混合物的一些优选实施方案不含水硬组分。一种优选的水硬组分是β硫酸钙半水化物。当存在时，该干的基底层混合物重量的约10%至约40%是该水硬组分。任选地，可以使用本领域的普通技术人员熟悉的凝固加速剂，例子包括波特兰水泥配制品中的硫酸钙半水化物以及硫酸钙半水化物灰泥配制品中的矾。在该基底层混合物中使用至少一种增稠剂来充分增大该水性基底层混合物的粘度使得它在硬化之前并不从该基体上流走或滴落，使得该材料更容易施用并且可以充当一种加气剂来进一步减小该湿材料的重量并且在干燥过的材料中产生单位体积更多的孔隙。纤维素增稠剂是优选的增稠剂。合适的增稠剂的例子包括改性纤维素，如 BERMOCOLL 产品(Akzo Nobel, Stenungsund, Sweden)以及 METH0CEL 和 CELLOSIZE 的产品(Dow Wolff Cellulosics,USA/Germany)它们的任选使用的量值是基于该干的基底层混合物的重量约2%至约8%。任选地，可以使用无机增充剂如粘土、膨润土或凹凸棒石或超细研磨的碳酸钙来进一步对流变性进行改性以协助施用。在此考虑了该第一增稠剂是一种单一增稠剂或多种增稠组分的一个包裹。增稠和发泡通常是相关的。许多增稠剂是在混合过程中夹带空气的发泡剂。必须在该基底材料的流变性特性与所产生的泡沫的量之间实现一种平衡。尽管优选的是找到一种产生最佳平衡的单一增稠剂，但本领域的普通技术人员还将知道厚度与泡沫的一种特定组合通过将一种或多种增稠剂与发泡剂或消泡剂进行组合也是可实现的。任选地，该基底层混合物包括吸音纤维。此类纤维由于吸音而为人所熟知并且包括例如矿棉纤维、棉花纤维、玻璃纤维、纤维素纤维以及它们的组合。这些纤维的用量是基于该干的基底层混合物的重量从约至约70%。该饰面层混合物产生了一个饰面层，该饰面层硬化成一个光滑的整体性的表面。 它是通过任何已知的手段被施用在该基底层上的，包括喷雾和手动镘涂。该饰面层混合物总体上包括一种第二粘结剂、一种第二增稠剂包裹以及这些第二颗粒。用于该饰面层的第二粘结剂优选地是一种淀粉或合成聚合物粘结剂，如聚乙烯醇和硼酸、聚丙烯酸乙烯酯的均聚物或共聚物、聚乙酸乙烯酯以及聚氨酯乳液胶乳。可替代地，如果希望一种干混合的配制品，则可以使用对应乳液的喷雾干燥过的粉末。如果希望一种预先混合的基底层混合物，则使用液体乳液。该粉末胶乳的用量是基于该干的饰面层混合物的重量约至约15%。因为该饰面层的孔隙小于该基底层的孔隙，所以当产生更小的孔隙时，使用会堵塞这些孔隙的粘结剂可能并不合适。在该饰面层混合物中还包括了一种第二增稠剂。正如该第一增稠剂的情况一样， 纤维素增稠剂是优选的并且可以任选地使用无机增充剂。该第二增稠剂的用量是基于该干的饰面层混合物的重量从约8%至约20%。如以上关于第一增稠剂所讨论的，在此考虑了该第二增稠剂是一种单一增稠剂或多种增稠组分的一个包裹。该第二增稠剂可以与第一增稠剂相同或不同。该饰面层的一种组分是多个第二颗粒。这些第二颗粒是多孔的、轻质的颗粒(这些术语是如上所定义的)，但是具有大于第一平均直径的一个第二平均直径。在一些优选实施方案中，该第二平均直径是从约100微米至约500微米。使用更小直径的颗粒允许这种饰面比该基底层混合物显得更光滑而同时维持了一种总体多孔的结构，这种结构允许声波从中穿过并且被该基底层吸收。取决于是否存在一种水硬组分，这些第二颗粒的量的范围基于该干的基底层混合物的重量是从约3%至约80%。建议用作第一颗粒的同一类型的颗粒作为第二颗粒也是有用的。然而，该第一平均颗粒直径大于所述第二平均颗粒直径。这些第二颗粒的量的范围是基于该干的饰面层混合物的重量从约50%至约80%。与该基底层混合物的情况相同，任选地该饰面层混合物包括一种如上所述的水硬组分。当存在时，该干的饰面层混合物重量的约10%至约40%是该水硬组分。如以上描述的，该基底层混合物和饰面层混合物可以作为干的混合物来制备。它们可以各自单独包装而在工作地点使用，在这里在即将使用之前添加水。在此还考虑了该基底层混合物的一个包裹和该饰面层混合物的一个包裹可以一起作为用于改进基体的声音吸收性的一个成套产品出售。优选地，该基底层混合物与饰面层混合物之比是从约 1 0. 1 至约 1 0. 25。要加入的水应该尽可能实际地纯。如果存在水硬组分，则一些水性杂质可以与该基底层混合物或饰面层混合物的水硬组分相互作用而产生不希望的结果。例如，该水中存在的盐可以充当一种用于该任选的烧石膏的缓凝剂或凝固加速剂，从而改变该灰泥可操作的时间的量，这导致施用上的困难。一旦被施用，该材料可以按不同的速率凝固并且引起干透或开裂问题。在某些实施方案中，将水以按重量计从约2 1至约4 1的比率加入该基底层混合物中。在其他实施方案中，水与饰面层混合物之比是按重量计从约4 1至约 6 1。另一个选择是以一种可立即使用的形式来制备该基底层混合物和/或该饰面层混合物。只要水不蒸发，它就会保持为可操作的。如果在该配制品中存在一种水硬组分，则根据美国专利号6，805，741B1和2008年4月22日提交的美国序列号12/107，382(通过引用结合在此)可以使凝固机理失效。一旦该材料已准备好使用，则可以利用现有技术中描述的一种适当活化剂。当制备一种预先混合的配制品时，同样有利的是添加一种防腐剂来防止微生物的生长。在不添加杀生物剂时，该基底层混合物或该饰面层混合物中存在的、来自水或空气的微生物可以在存在湿气和有机颗粒(用于食物)的地方繁殖。使用这样一种杀生物剂是技术人员已知的。有用的杀生物剂的例子包括吡啶硫酮盐、硼酸、二碘代甲苯砜以及其他已知的防腐剂。该杀生物剂正常的用量是基于湿混合物小于1%。
该吸音灰泥系统是通过多种方法制备的。为了制备该干的基底层混合物，要求所有以上描述的这些希望的组分(包括粘结剂、第一增稠剂、以及多个第一颗粒)都处于干的形式。在测量各种组分以得到适当的量值之后，将这些组分进行干混直到获得一种均勻混合物。如果该基底层混合物不打算立即使用，则任选地将其封装以保持它是干的。该干的饰面层混合物与该基底层混合物分开制备，但是是以一种类似的方式，使用了该粉末粘结剂、 第二增稠剂以及多个第二颗粒。如果该基底层混合物和饰面层混合物作为干的混合物来供应，则在施用这些层之间添加水。首先向该基底层混合物添加第一部分的水。向该基底层混合物添加足够量的水使得它粘着在该基体上。在第一部分的水中使用的水量可能取决于该基底层混合物的施用方法。如果该基底层混合物被喷涂到基体上，则一种更薄的混合物可能是有利的，这要求更大量的水。在某些实施方案中，第一部分的水的用量是按最终湿配制品的重量计从约30% 至约85%。该基底层混合物是通过任何适当的手段施用到基体上的。在某些实施方案中，将该基底层混合物通过喷涂或通过使用镘刀来施用到该基体上。如果希望一个光滑的整体性的表面，则任选地用镘刀将该基底层的表面镘平。尽管有益地是将该基底层修勻到近似恒定的厚度，但小的表面缺陷是可以忽略的，因为它们将被饰面层覆盖。在施用该基底层混合物之后，允许它干燥或硬化直至指触感时或进行约12小时以形成该基底层。精确的干燥时间将受环境温度和湿度以及所施用的材料的厚度所影响。制备用于施用到基底层上的饰面层混合物类似地进行。在制备或得到该饰面层混合物之后，添加第二部分的水以制成一种湿混合物。与基底层混合物的情况相同，在第二部分的水中的水量可能随着施用方法而变。在某些实施方案中，第二部分的水的范围是基于该最终的湿的饰面层混合物从约30%至约85%。如果该饰面层混合物包括该任选的水硬组分，则应该注意，向干的饰面层混合物中添加水可以引发水合反应。在添加水与在将饰面层硬化之前进行施用之间应该允许有足够的时间。与基底层混合物的情况相同，使用任何适当的方法来施用该饰面层混合物，包括喷涂和镘涂。在施用之后，任选地对该饰面层进行整理，以产生所希望的表面，如光滑的整体性的表面。抹灰和镘平是对饰面层混合物进行整理的优选方法。在整理该饰面层混合物之后，允许它硬化。该饰面层混合物至少部分地通过干燥而硬化。如果存在该任选的水硬组分，则该水硬组分的水合作用还促成了该饰面层混合物的硬化。该最终饰面层的表面可以进一步通过用接缝填料壁饰面程序中使用的常规打磨工具进行打磨来使之光滑。如果该基底层或饰面层混合物之一是以一种含水的预先混合的形式提供的，则将产品直接从容器中取出使用。在使用之前的运输和储存过程中可能发生某种凝固，所以首先将产品搅拌并混合至一种均勻状态。如果存在一种灭活的水硬组分，则加入一种活化剂同时进行搅拌。然后以类似于该干混合物形式的一种方式在添加水之后施用该材料。当该基底层混合物被施用到一个硬质的倒置表面(如石膏板面板)上时，可能有利的是将一个衬垫层铺展在一个基体上，处于该基底与该基底层混合物之间。该衬垫层是一种在其被施用时柔顺的材料，但它任选地在施用该基底层混合物之后固化而形成一个硬质层。该衬垫层的另一个特点是它提供了该基底层混合物到该基体上的额外的粘着性。一种适当的衬垫层的例子包括一种稠的(优选地90，000-210，OOOcps)粘合剂，如一种贴砖胶黏粘合剂、黏性的灰浆、可固化的粘弹性的材料如RTV橡胶和密封剂。该衬垫层的例子包括 USG DUR0CK 高性能贴砖胶黏剂、USG DUR0CK 胶乳改性的快速凝固高性能灰浆以及USG品牌的声学密封剂。该衬垫层对于具有大于Imm的颗粒的基底层混合物是特别有用的。没有该衬垫层，具有大的团聚体的基底层混合物难以施用到一个硬质的倒置基体上。将该基底层混合物在该衬垫层硬化、固化或凝固之前铺展到该衬垫层上。实例1使用表1中列出的组分制备了一种预先混合的基底层混合物配制品。将这些干的组分在一台V型壳干混机中混合5分钟、然后加入这些预先混合的液体组分之中。然后将所有材料在一个装备有多个浆叶的Hobart混合器中以约60RPM混合10-15分钟。表 I
权利要求
1.一种有待施用于一个基体上的吸音灰泥系统，包括粘着在该基体上的一种基底层混合物，该基底层混合物包括一种第一粘结剂、一种第一增稠剂以及多个第一颗粒，所述第一颗粒是具有一个第一平均直径的多孔的、轻质的、非封闭式填充的颗粒；以及粘着在所述基底层混合物上的一种饰面层混合物，该饰面层混合物包括一种粉末胶乳粘结剂、一种第二增稠剂以及多个第二颗粒，所述第二颗粒是具有一个第二直径的多孔的、 轻质的颗粒，其中，所述第一平均直径大于所述第二平均直径。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一平均直径是从约1000微米至约5000微米。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述第二平均直径是从约100微米至约500微米。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述第一直径是从约1000微米至约5000微米。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一直径和所述第二直径之一包括选自下组中的一种，该组的组成为膨胀珍珠岩、涂覆的膨胀珍珠岩、玻璃微球、树脂微球、吹制的玻璃珠、气体填充的树脂球、聚苯乙烯颗粒、空心或多孔的陶瓷珠粒、聚丁二烯颗粒、橡胶颗粒以及它们的组合。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述基底层进一步包括吸音的纤维。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述饰面层混合物进一步包括一种水硬组分。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述饰面层混合物进一步包括水和一种缓凝剂。
9.如权利要求1所述的系统，进一步包括一个衬垫层，该衬垫层粘着在该基体上并且所述基底层粘着在该衬垫层上。
10.一种用于制备吸音灰泥系统的方法，包括向一个基体施用一种基底层混合物，所述基底层混合物包括一种粘结剂、一种增稠剂、 水以及多个第一颗粒，所述第一颗粒是具有一个第一平均直径的多孔的、轻质的、非封闭式填充的颗粒；允许所述基底层混合物硬化而形成一个基底层；向所述基底层施用一种饰面层混合物，所述饰面层混合物包括一种粉末胶乳粘结剂、 一种增稠剂、水以及多个第二颗粒，所述第二颗粒是具有一个第二直径的多孔的、轻质的颗粒，其中，所述第一平均直径大于所述第二平均直径；并且允许所述饰面层混合物硬化而形成一个饰面层。
全文摘要
一种吸音灰泥系统的特征为一种基底层混合物以及一种饰面层混合物。该基底层混合物包括一种第一粘结剂、一种第一增稠剂以及多个第一颗粒，其中这些第一颗粒是具有一个第一平均直径的多孔的、轻质的、非封闭式填充的颗粒。该饰面层混合物包括一种粉末胶乳粘结剂、一种第二增稠剂以及多个第二颗粒，其中这些第二颗粒是具有一个第二直径的多孔的、轻质的颗粒。该第一平均直径大于所述第二平均直径。
文档编号B32B25/08GK102209631SQ200980144392
公开日2011年10月5日 申请日期2009年11月19日 优先权日2008年11月21日
发明者L·K·耶昂 申请人:Usg内部股份有限公司