结合微粒基质的实用材料的制作方法[0001]本申请是申请日为2008年3月21日、申请号为200880016937.0、发明名称为“结合微粒基质的实用材料”的申请的分案申请。[0002]相关申请[0003]本申请要求在2007年3月21日提交的美国临时专利申请N0.60/919，509、在2007年7月17日提交的美国临时专利申请N0.60/961，130和在2007年11月7日提交的美国临时专利申请N0.61/001，367的权益，所述申请全部并入本文作为参考。[0005]现有技术中存在许多不同类型的建筑材料或实用材料，例如墙板隔层、吹制成型隔层、声学或声衰减/吸收材料等。这些材料都用于在建筑物内提供特定功能。此外，组成这些实用材料的组分或成分的组合物迥然不同。虽然有很多不同的可用组合物来形成多种不同的实用材料，但是它们很少在结构中结合有微粒，如天然形成的漂珠(cenosphere)或合成制造的 Extendospheres?。[0006]此外，存在许多不同类型的天然形成的微粒和人造微粒。漂珠是天然形成的微粒，其为燃煤电厂中产生的“飞尘”副产物的一部分。全球众多电厂每年燃烧数十亿吨的煤来发电，结果产生超过亿吨的煤尘或飞尘副产物。飞尘是由煤中的矿物质形成的细微粉末，包括煤中的不可燃物质和不完全燃烧留下的少量碳。将其称为“飞”尘是因为其通过排气从燃烧室输出。飞尘通常在颜色上呈浅棕色，主要由不同尺寸的玻璃球体(glassy sphere)——漂珠组成。飞尘的特性随煤的成分和电厂运行条件而显著变化。总量中只有一小部分被利用，其余则主要被扔到垃圾填埋场中。日益增加的成本和更严格的法规使人们不愿扔掉飞尘。尽管已发现飞尘在不同行业一包括建筑行业和结构行业一中的各种有益应用，但由于各种原因，其在作为适当的实用或建筑材料方面取得的成功有限。ASTM C618定义了飞尘的两种特殊等级:F级和C级。等级的区别主要取决于飞尘中成分的不同含量。由此，不同等级可具有不同的化学性质。一个主要区别是通常存在的石灰或氧化钙的量。在F级飞尘中，一般低于10wt%。相反,在C级飞尘中，一般存在超过20wt%的石灰。[0007]此外，为各种不同的目的而使用的几种人造微粒。尽管此类微粒的组成和结构通常更加一致和均匀，但它们通常非常昂贵，由于成本原因而在许多应用场合中不能使用。[0008]在许多建筑结构中特别关心的是噪声或声经建筑物结构中的分隔物或墙壁——不论是内墙还是外墙——传播得怎样。在多数情况下，希望穿过分隔物的传声保持尽可能最小。因此，结构分隔物或墙壁衰减(例如，吸收或分散)声的能力是一个重要的设计因素。大多数建筑材料例如隔层、某些墙板产品等，在设计时需考虑一定程度的声衰减或吸收特性，因为通常希望最小化或至少降低穿过分隔物的传声量。关于建筑结构，认为诸如墙板、隔层和特定类型的漆是可有助于提高声衰减性能、或换言之降低传声的建筑材料。
[0009]墙板是一种常见的实用材料或建筑材料，其具有许多不同的类型、设计和尺寸。墙板可构造成具有许多不同的特性或特点，例如不同的吸声、传热和/或防火特性。迄今为止，最常见类型的墙板是干墙板或石膏板。干墙板包括石膏内芯，该石膏内芯为半水形式的硫酸钙(CaSO4.1/2H20)，布置在两个通常为纸或玻璃纤维垫的饰面隔膜之间。
[0010]最普遍使用的干墙板的厚度为二分之一英寸，但厚度范围可从四分之一英寸(6.35mm)到一英寸(25mm)。为了隔音或防火，有时候将两层干墙板互成直角地布置。干墙板为八分之三英寸板提供0.32的热阻或R值，为半英寸的板提供0.45的R值，为八分之五英寸板提供0.56的R值，为一英寸板提供0.83的R值。除R值增加外，较厚的干墙板具有稍高的传声等级(STC)级别。
[0011]STC为ASTM国际分类E413和E90的一部分，是一种广泛使用的用于鉴定建筑材料对空气声的衰减程度的标准。STC数由在从125Hz到4000Hz的十六个标准频率下测得的声衰减值导出。然后将这些传送损耗值绘制在声压级图上并将结果曲线与一标准的基准廓线对比。声学工程师将这些值拟合成一适当的TL (或传送损耗)曲线以确定STC级别。可认为STC是墙板或其它分隔物可提供的噪声分贝下降。dB是以对数进制的，其中当音量大致减半时人耳可感知IOdB的声减小。因此，任何dB (量级)的减小都是很明显的。对于相同的材料以dB (量级)的减小取决于传声频率。STC级别越高，隔板在减少常见的音频的传送方面就越有效。
[0012]房屋或建筑物中常见的内墙具有安装在立柱框架或立柱墙/撑柱墙上的相对的多片干墙板。在这种布置结构中，在干墙板面板厚度为1/2英寸的情况下，内墙的STC约为33。添加玻璃纤维隔层有一定帮助，但根据隔层的类型和质量以及立柱和螺柱间距只将STC增加到36-39。由于墙板通常由几块板或面板组成，所以面板之间的小缝或间隙或者墙结构中的任何其它缝或间隙称为“侧通路”，它们将允许声更自由地传送，因此导致更低的总体STC级别。
[0013]类似地，室外-室内传送等级(OITC)是广泛使用的用于表明室外空间与室内空间之间的传声级别的标准。OITC测试通常考虑低至80Hz的频率并且更侧重于较低的频率。


[0014]鉴于现有技术中固有的问题和缺陷，本发明旨在通过提供一种包括基于微粒的芯基质的实用材料来克服这些问题和缺陷。本发明描述了一种实用材料，其与常规的实用材料相比具有改善的防水性、隔热性、强度、传声等级级别和其它有益特性。
[0015]该实用材料可包括一芯基质，该芯基质具有大量微粒以及有机粘合剂和无机粘合齐U。一方面，基于湿配方芯基质可包括约25wt%到约60wt%的微粒，微粒具有从约200微米到约800微米的尺寸。另一方面，粘合剂可包括硅酸钠和/或乙烯基乙酸酯。在一个实施例中，硅酸钠的量可从约20wt%到约36wt%。在另一个实施例中，乙烯基乙酸酯的量可从约5wt% 到约 15wt%。
[0016]本文公开有包括芯基质的实用材料的各种制造方法及各种形式。
[0017]因此，上面相当宽泛地概述本发明的各种特征从而可更好理解以下对本发明的详细描述，以及更好地理解本发明对本领域的贡献。由以下结合所附权利要求对本发明的详细描述，本发明的其它特征将变得更清楚，或者可通过实施本发明而了解本发明的其它特征。



[0018]本发明将从以下结合附图的描述和所附权利要求变得完全显而易见。应当理解的是，这些附图仅示出本发明的示例性实施例，因此不应认为它们限制了本发明的范围。可容易地理解的是:如在附图中大体描述和示出的本发明的构件可被布置和设计成各种不同的结构。不过，仍将通过使用附图更加具体和详细地描述和说明本发明，在附图中:
[0019]图1示出根据本发明的一个示例性实施例的墙板建筑材料的透视图；
[0020]图2示出图1的墙板建筑材料的详细局部透视图；
[0021]图3示出根据本发明的另一示例性实施例的墙板建筑材料的详细局部透视图；
[0022]图4示出刚好在安装或装配到立柱墙上之前的墙板建筑材料的透视图；
[0023]图5-A示出根据本发明的一个示例性实施例的、形成有连接系统的墙板建筑材料的详细局部端视图；
[0024]图5-B示出根据本发明的另一示例性实施例的、形成有连接系统的墙板建筑材料的详细局部端视图；
[0025]图6示出根据本发明的一个示例性实施例的墙板建筑材料的详细透视图，其中建筑材料包括基于微粒的芯基质、形成在芯基质的一个表面中的多突起的表面构型、和布置在相对的芯基质表面上的饰面板；
[0026]图7-A示出根据本发明的另一示例性实施例的墙板建筑材料的详细透视图，其中建筑材料包括基于微粒的芯基质、布置或夹置在芯基质内的板条(lath)、形成在芯基质的一个表面中的多突起的表面构型和布置在相对的芯基质表面的上的饰面板；
[0027]图7-B示出图7-A的建筑材料的详图；
[0028]图8示出根据本发明的再一示例性实施例的建筑材料的俯视图，其中建筑材料包括形成在芯基质的露出表面中的形成图案的枕状(patterned pillow-like)多突起的表面构型；
[0029]图9示出图8的建筑材料的剖面侧视图；
[0030]图1O示出图8的建筑材料的剖面端视图；
[0031]图11示出图6的建筑材料的详细侧视图；
[0032]图12示出根据另一示例性实施例的、具有多突起的表面构型的建筑材料的详细侧视图；
[0033]图13示出根据另一示例性实施例的、具有多突起的表面构型的建筑材料的详细侧视图；
[0034]图14示出根据另一示例性实施例的建筑材料的剖面侧视图，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；
[0035]图15示出构造成用作结构外部上的装饰材料的建筑材料；
[0036]图16示出根据本发明的一方面的、用作多孔模具的底部构件的木模的透视图；以及[0037]图17示出根据本发明的一方面的衬纸模板的俯视图。

[0038]以下对本发明的示例性实施例的详细说明参照附图，附图形成所述说明的一部分并通过图解示出可实施本发明的示例性实施例。虽然足够详细地描述了这些示例性实施例以使本领域的技术人员能够实施本发明，但是应当理解的是，也可以实现其它实施例并且可在不背离本发明的精神和范围的前提下对本发明作出各种更改。因此，以下对本发明的实施例的更详细的描述并非意图限制根据权利要求的本发明的范围，而只是出于说明而非限制的目的提出从而描述本发明的特征和特点、阐明本发明的最佳操作模式、以及足以使本领域的技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围只由所附权利要求限定。
[0039]通过参照附图将最好地理解以下详细描述和本发明的示例性实施例，本发明的元件和特征在各附图中均由标号表示。
[0040]本发明提出多种使用大量微粒来构造的实用材料。本发明还提出多种用于生产或制造不同实用材料的方法，以及此类实用材料的多种应用。一方面，墙板建筑材料包括布置在相对的饰面板或饰面层——例如常规干墙板型墙板产品上常见类型的纸——之间的芯基质。芯基质的组合物包括大量微珠和至少一种粘合剂，所述微珠中空、具有惰性、轻质、是天然形成或合成的、几何形状基本上为球形(下文称“微珠”)，该粘合剂构造成用以将微珠粘附在一起，并形成遍及芯基质的大量空洞。在此提出的实用材料的实施例可包括大量微粒，其通过粘合剂至少粘合或粘附在一起、优选地粘结在一起，以形成其中限定有大量空洞的基质结构。微粒被分散和悬浮在一组合物中，该组合物至少包括粘合剂，可能还包括诸如表面活性剂或发泡剂的其它组分。取决于所选的成分，可将实用材料构造成具有特定的物理性质和性能特性，例如强度、柔性、硬度，以及热力学性能和/或声学特性、防火特性等。
[0041]一方面，在墙板中使用的粘合剂可包括无机粘合剂溶液、有机或胶乳粘合剂溶液、或混合有这两种溶液。芯基质还可包括各种添加剂、填料、加强材料等。本发明的墙板建筑材料的各成分以及其它特征和系统将在下文中更详细地描述。本发明还提出一种用于制造墙板建筑材料的方法。
[0042]本文公开的实用材料、相关的墙板实施例以及相关的制造和使用此类实用材料的方法与现有技术中的实用材料——如墙板产品、尤其是干墙板——相比具有几个显著的优点，其中一些优点在此指出并遍及在以下更详细的说明中。第一，该墙板建筑材料提高了热力学性能。例如，一方面，该墙板建筑材料具有大得多的传热阻抗。第二，另一方面，该墙板建筑材料具有提高的声学性能。例如，本文公开的墙板建筑材料具有明显更好的传声等级(STC)级别。第三，本发明的墙板建筑材料更坚固并且更轻。
[0043]本文公开的实用材料对各种不同的应用适应性强。该实用材料由于其成分或组成而可被控制以根据预期用途实现不同的性能特点。例如，可控制微粒的孔隙率和密度以实现任何希望的水平。这在许多应用——例如当需要隔声或隔热的实用材料时——中是有益的。
[0044]—方面，该实用材料可制造成具有可流动的、柔性和/或半刚性的状态。此外，实用材料可构造成用以提供增强的隔热性、防火性、隔声性、模制延缓性(mold retardant)和/或其它希望的性质。该实用材料可提供增强的过滤能力。此外，通过改变微粒的数目、尺寸、成分和/或形状、粘合剂材料、微粒与粘合剂和其它可选成分(例如表面活性剂)的比例、加工步骤和参数以及其它变量，可形成或产生具有不同物理特点或特性、以及以不同方式工作的不同实用材料。
[0045]一方面，该实用材料可包括使用大量微粒形成的刚性实用材料或建筑材料，例如墙板或剪力面板。本发明还提出了用于生产或制造不同类型的实用材料或建筑材料的多种方法，以及此类实用材料或建筑材料的多种应用。一般而言，本发明的实用材料或建筑材料包括大量微粒，所述微粒通过一种或多种粘合剂至少粘合或粘附在一起、优选粘结在一起以形成限定有大量空洞的芯基质结构。取决于所选的成分，可将实用材料构造成具有特定的物理性质和性能特性，例如强度、柔性、硬度，以及热力学性能和/或声学特性、防火特性
坐寸ο
[0046]芯基质的成分包括大量微珠和至少一种粘合剂，所述微珠中空、惰性、轻质、是天然形成或合成的、其几何形状基本上为球形(下文称“微珠”)，该粘合剂构造成用以将微珠粘附在一起，并形成遍及芯基质的大量空洞。粘合剂可包括无机粘合剂溶液、有机或胶乳粘合剂溶液，或者混合有二者。芯基质还可包括各种添加剂、填料、硬化剂、加强材料等。
[0047]本发明的建筑材料与现有技术的建筑材料相比具有几个显著优点，其中一些优点在此指出并遍及以下更详细的说明中。第一，本发明的建筑材料对各种不同的应用的适应性强。例如，取决于它们的构造方式，可将该建筑材料用作墙板、剪力面板、音板/共鸣板、灰泥板以及这些的任意组合。第二，本发明的建筑材料由于其成分和/或组成而可被处理以根据预期用途实现不同的性能特点。例如，可控制微粒的孔隙率和密度以实现任何希望的水平。这在许多应用——例如当需要隔声或隔热的实用材料时——中是有益的。第三，该建筑材料可构造成用以提供增强的隔热性、防火性、隔声性、模制延缓性和/或其它希望的性质。例如，本发明的建筑材料具有明显更好的传声等级(STC)级别。
[0048]此外,本发明的建筑材料可与其它类似的建筑材料一起使用以形成和限定一声阱，该声阱比由干墙板形成的墙结构更能够衰减声。其它优点包括增强传热阻抗、坚固、轻质的材料。第四，该建筑材料提供增强的过滤能力。第五，通过改变微粒的数目和尺寸、粘合剂材料、微粒与粘合剂(以及其它可选成分(例如表面活性剂))的比例以及其它参数，可形成或产生具有不同的物理特点或特性的、以不同方式工作的不同的建筑材料。第六，该建筑材料一方面可包括形成在芯基质的一个表面中的多突起的表面构型，该构型增强了建筑材料的声衰减性能。
[0049]根据以下参照附图的详细描述，以上所列的各个优点将变得显而易见。这些优点并不以任何方式进行限制。实际上，本领域的技术人员应理解，在实施本发明时可实现有别于在此具体列出的优点的其它优点。
[0050]在本发明的说明书和权利要求中，根据以下定义使用相应的术语。
[0051]提到单数形式的“一”和“该”包括复数对象，除非在上下文中明确指出不是这样。因此，例如提到“一墙板”包括一个或多个此类墙板，而提到“该粘合剂”包括一种或多种此类粘合剂。
[0052]如在此所用，“基本上”是指接近和包括100%的情形。“基本上”用来表示，尽管希望100%，但稍微偏离100%也是可接受的。例如，基本上无需模制包括完全没有模制的情形，以及其中存在可忽略不计的模制量的情形，视具体情形而定。[0053]如在此所用，术语“约”用来通过使一给定值可以“略高于”或“略低于”数值范围的端点而使该端点具有灵活性。
[0054]为了说明和解释所阐明的权利要求，在此所用的术语“建筑材料”应当理解为结合有微粒(例如微珠)基质的各种不同类型的产品或材料，所述微粒利用一种或多种成分——如某类粘合剂——粘附或粘合在一起。该建筑材料可包括其它添加剂、成分或组分，例如硬化剂、发泡剂或表面活性剂、水溶聚合物等。该建筑材料可包括许多不同的类型、实施例等，并且可用于许多不同的应用中。
[0055]如在此所用，术语“微粒”应理解为任何天然形成、制造或合成的颗粒，该颗粒具有外表面、在某些情况下具有中空的内部。通常，在此提到的微粒包括具有中空内部的球形或基本上球形的几何形状，称为微珠。其它类型的微粒可包括那些由木材、再生胶粉、磨碎的塑料、锯屑等制成的微粒。
[0056]如在此所用，术语“芯基质”应理解为微粒和用以形成建筑材料的支撑基质其它组分的组合。微粒可与一种或多种粘合剂、添加剂、硬化剂等组合。
[0057]术语“多突起”应当理解为用于描述建筑材料的芯基质的至少一个表面，其中该表面中形成有一系列的峰和谷(或突出部和凹陷)以提供具有位于不同高度和/或方向的不同表面的整体表面构型。多突起的表面构型可任意形成或形成图案。此外，多突起的表面可由任意或几何成形的突出和凹进的成分限定。
[0058]如在此所用，为了方便可在一公共列表中列出大量条目/产品、结构元件、组成元件和/或材料。然而，这些列表应解释为:列表的每个部件都被单独视为分离的、唯一的部件。因此，在无相反地说明的情况下，此类列表中的单独部件不应仅由于被列在公共的组中而被解释为同一列表的任何其它部件的实际等同物。
[0059]浓度、量和其它数值数据在此可以以范围的形式表达或提出。应当理解的是，此类范围形式只是为了方便和简明而使用，因此应当灵活地解释为不仅包括作为范围界限明确列出的数值，而且包括包含在该范围内的所有单独的数值或子范围，如同明确列出了各数值和子范围。举例而言，数值范围“约I到约5”应当解释为:不仅包括明确列出的值约I到约5，而且包括在所指出的范围内的单独的值和子范围。因此，此数值范围中包括单独的值如2、3和4以及子范围如从I到3、从2到4和从3到5等。
[0060]相同的原理适用于仅列举一个数值的范围。此外，不论所描述的范围和特点的宽度如何，此类解释都适用。
[0061]参照图1和图2，分别示出了根据本发明的一个示例性实施例的墙板建筑材料的总体透视图和细节透视图。如图所示，墙板建筑材料10呈面板形式，具有宽约4英尺、长约8英尺的尺寸，该尺寸与大部分常规的墙板产品的尺寸相同。当然可考虑其它尺寸，如4英尺乘12英尺的尺寸，以及不同的厚度。所示的墙板建筑材料10包括布置在相对的饰面板或饰面层一即第一饰面隔膜34与第二饰面隔膜54—之间的芯基质14。
[0062]芯基质14包括大量微珠和至少一种粘合剂，其中微珠通过所述一种或多种粘合剂至少粘合或粘附在一起、优选地粘结在一起以形成限定有大量空洞的芯基质结构。空洞由微珠之间的点点接触形成。
[0063]在此设想使用的微珠可包括许多不同的类型、尺寸、形状、组分等。尽管并不局限于此，但用于本发明的墙板建筑材料中使用的微珠的一般尺寸范围在100微米到1500微米之间、优选在200微米到800微米之间，容积密度为0.4-0.6g/ml，提供的产品比常规的墙板建筑材料、如基于石膏的干墙板轻得多。微珠的尺寸取决于希望的应用和性能特点。然而，颗粒不应过大以致引起布置在其上的粘合剂的任何流走或失效。微珠的尺寸还起影响墙板建筑材料的渗透性的作用。
[0064]与常规产品相比可能最显著的优点是本发明的墙板建筑材料衰减或吸收声的能力。实际上，取决于芯基质的成分、墙板面板的厚度以及是否存在加强材料，发现本发明的墙板建筑材料(厚度为1/2英寸)的传声等级(STC)级别在40到60之间。厚度也为1/2英寸的常规干墙板具有约33的STC级别。在测试基于上文所述的、图1和图2所示的实施例的墙板建筑材料时，发现可达到0.89±0.10左右的吸声。此外，在3000Hz下，噪声降低在55dB到65dB之间。在2000Hz，噪声降低在35dB到45dB之间。在IOOOHz，噪声降低在IOdB到20dB之间。相比之下，干墙板在3000Hz下的噪声降低为40dB ;在2000Hz的噪声降低为28dB ;在1000Hz的噪声降低为3dB。可以看出，本发明的墙板建筑材料在吸声方面明显更好。
[0065]参照图3，该墙板建筑材料还可包括可与芯基质一起作用的加强件，其构造成在一个或多个区域中提供比图1和图2的示例性墙板建筑材料增强的特点。在所示的示例性实施例中，墙板110包括与以上参照图1和图2所述的墙板10相似的成分，只是墙板110包括布置在芯基质114内(夹置在其中)的附加加强件174。加强件174构造成加强或增强墙板110的一个或多个特性或特点。例如，加强件174可构造成加强对传声、传热或它们的组合的抵抗(或提高阻抗)。加强件174还可构造成提高墙板建筑材料110的整体强度。
[0066]加强件174可包括各种类型的材料，例如金属、纺织或无纺纤维或纤维板、塑料膜等，还可具有任何必要的厚度。在所示的示例性实施例中，加强件174包括布置在芯基质中的铝材。
[0067]参照图4，示出刚好在安装或悬挂在立柱壁2上之前的根据本发明的一个示例性实施例形成的墙板建筑材料10。具体而言，墙板建筑材料10包括与图1和图2的墙板建筑材料相同的成分。应当指出，安装或悬挂墙板建筑材料10并不需要特殊的安装技术。墙板建筑材料10可以以与常规干墙板或其它类似产品类似的方式安装。然而，图5-A和图5-B示出可能需要一种或多种特殊的安装技术的墙板建筑材料的其它示例性实施例。这些实施例在下面详细描述。
[0068]参照图5-A和图5-B，示出了连接和密封系统的两个不同示例，每个示例都结合在本发明的墙板建筑材料中，每个示例都构造成将相邻的墙板面板连接在一起，并密封或至少部分密封(例如，不必严格地气密密封)相邻的墙板面板。连接和密封系统旨在减少和/或消除在相邻墙板面板的相邻面板之间、在连接处的侧通路。当将连接部钉牢、螺纹紧固或以其它方式固定在立柱墙板中的立柱上时可进一步增强或改善密封。实际上，所示出的搭接旨在定位在立柱附近，但这一点不一定总是可行的。密封的作用是通过形成更复杂的用于传热和传声的侧通路来阻止经接头的传声和经接头传热。换言之，通过本发明的连接和密封系统意欲减少和/或消除(如果可能)侧通路。
[0069]具体参照图5-A，示出了均以在此所述的方式形成的第一墙板建筑材料210-A和第二墙板建筑材料2IO-B的局部端视图。第一墙板建筑材料2IO-A包括在芯基质214-A内沿边缘形成的凸构型或阳构型218，凸构型或阳构型218应与在第二墙板建筑材料210-B的芯基质214-B内沿边缘形成的相应凹构型或阴构型222对准和匹配。连接或接合部设计成分别将第一墙板建筑材料2IO-A和第二墙板建筑材料2IO-B固定在适当的相对位置，并允许第一墙板建筑材料2IO-A的隔膜234-A和254-A的边缘与第二墙板接触材料2IO-B的隔膜234-B和254-B相接。连接系统还有助于在安装后保持适当的定位。连接系统可形成在墙板建筑材料的任意边缘附近。
[0070]图5-B示出均以在此所述的方式形成的第一墙板建筑材料310-A和第二墙板建筑材料3IO-B的局部端视图。第一墙板建筑材料3IO-A包括在芯基质314-A内沿边缘形成的切口 326，其表面平行于隔膜334-A和354-A的表面并可选地包括仍由芯基质314-A形成的凸块328。切口 326应与形成在第二墙板建筑材料310-B中的相应切口 330对准和匹配，以将第一和第二墙板建筑材料连接在一起。切口 326可选地包括当第一和第二墙板建筑材料相互固定或连接时接纳凸块328的凹部332。图5-B所示的连接系统应具有与图5-A所示的连接系统相似的功能。
[0071]应当指出，连接系统在墙板建筑材料的制造期间一体形成在芯基质中。芯基质的独有成分提供这种能力。连接系统的具体尺寸、形状或构造可改变，并可根据各种不同的制造技术形成。
[0072]还设想可在连接系统中应用一个或多个密封部件或粘合剂以增强通过将两个墙板面板连接在一起而实现的密封功能。
[0073]参照图6，示出了根据本发明的一个示例性实施例形成的墙板建筑材料的详细透视图。此具体墙板建筑材料实施例应当并且确实是在许多方面类似于在2007年7月17日提交的、题为《墙板建筑材料》(“Wallboard Building Material”)(代理机构卷号2600-006.PR0V)的相关共同未决的美国临时专利申请N0.60/961, 130中公开的各种墙板建筑材料实施例，以及2007年7月17日提交的、题为《声衰减建筑材料和系统》(“SoundAttenuation Building Material and System”)(代理机构卷号 N0.2600-009.PROV)的相关共同未决的美国临时专利申请N0.60/961，242中所描述的声衰减建筑材料，所述申请都被引入本文作为参考。
[0074]在半刚性、模制的状态下，微粒和粘合剂以及任何其它成分被预混在一起以便形成半刚性的实用材料。使微粒干燥或硬化，并借助于粘合剂粘合。一方面，可将预混的成分再放入模具中并根据一种或多种模制方法形成希望的尺寸和形状，模制方法的示例在下面描述。
[0075]另一方面，可将预混的成分沉积或布置在一表面上，例如移动的传送器，再切割或以其它方式形成希望的尺寸和形状。
[0076]包括半刚性组成的实用材料可形成不同尺寸、形状和厚度的面板，例如具有常规墙板面板的功能性和具有堪比常规墙板面板的物理特点的面板。可利用各种衬垫或内置部件来支撑组合物或为组合物提供屏障。具有上述芯组合物的墙板建筑材料的密度可在0.4g/ml 到 0.6g/ml 之间。
[0077]实际上，本发明的实用材料还可包括布置在微粒和粘合剂组合物两侧上的一个或多个饰面材料板。另一方面，可使用网状物支撑材料，或网状物和饰面板的组合。
[0078]在柔性状态下，再次预混合微粒和粘合剂以及其它成分，但这次混合的方式是为了提供可被卷起或折叠并在现场切割或以其它方式分割的更柔韧或可操作的实用材料。组成柔性实用材料的成分可包括不同类型的粘合剂，所述粘合剂中的至少一种在固化或交联后保持一定程度的柔韧性或柔性。此具体实施例应实现与碾轧隔层相似的功能并且提供堪比碾轧隔层的物理特点。
[0079]在一可流动的实施例中，可将微粒和粘合剂与表面活性剂或发泡剂混合以减少组合物中的水分，进而降低材料的重量。所述组合物可被预混合，再搅打(whip)或搅动以激活发泡剂。可在将组合物涂敷到一表面后引起微粒的粘结。存在若干种用于提供结合有微粒的可流动实用材料的可选方案。
[0080]一方面，可将组合物的成分预混合并使其处于可流动的状态。更具体而言，可使组合物处于一可泵送和可喷射的状态，其中可将材料沉积或使用喷射装置——如用于喷射灰泥的喷射装置——施加到表面。在此实施例中，水基粘合剂将最有可能提供希望的特性，该特性使材料能处于可流动状态并从一泵源泵送到喷射装置、最终经过一喷嘴。也可使用无水成分来生产可流动的组合物。组合物可在干燥前或在干燥后被分配，其中组合物被分成小块并被分配例如以提供吹制隔层。
[0081]第二方面，可将组合物的成分预混合并使其处于可流动的状态。其中使组合物比待泵送和/或喷射的组合物粘性更强。在粘性更强的状态下，可使用一种或多种工具手动将组合物分布在表面上。水基粘合剂和非水基粘合剂两者都可使用。
[0082]第三方面，预期的组合物的成分可以是分开的，然后在喷射装置的混合室中混合，或者当从喷射装置的喷嘴分配时在空气中混合。在此实施例中，组合物的成分未被预混。例如，可将微粒装在一个容器中，而粘合剂和表面活性剂分别装在其它腔室中。它们可被聚集在喷射装置的混合室中，然后在混合时散开。水基粘合剂和非水基粘合剂两者都可使用。
[0083]第四方面，成品材料内存在的全部微粒的一部分可被预先涂覆以A侧反应成分，而其余微粒可被预先涂覆以B侧反应成分。它们然后可被聚集中在一起，引起反应而粘结或粘附在一起。
[0084]实用材料可以各种不同的形式存在。在此主要说明墙板的特定实施例。然而应当指出，所说明的原理、组合方式和方法都适用于各种不同形式的实用材料，并且应当同样地解释。
[0085]在墙板的一特定实施例中，本建筑材料包括暴露面或暴露侧以提供粗糙、多孔的表面。此外，与结合于此的声衰减建筑材料不同的是，本建筑材料包括形成有多突起表面构型的暴露的芯基质表面。
[0086]如图6所示，建筑材料710为类似于墙板面板的面板形式，具有宽约4英尺、长约8英尺的尺寸，该尺寸与大多数常规的墙板产品相同。当然可考虑其它尺寸，如4英尺乘8英尺的尺寸，以及不同的厚度。所示的建筑材料710包括芯基质714，其布置在单个饰面板或饰面层——即饰面隔膜734——附近。建筑材料710的另一侧718露出，或者说芯基质714的另一侧露出，从而露出微粒和粘合剂构型的一部分。芯基质的暴露表面提供和限定了一粗糙、多孔的表面，该表面设计用于更好地衰减声。在将建筑材料安装或装配到诸如立柱墙的结构时，应使芯基质714的暴露侧718面向内侧，而饰面隔膜734面向外侧。
[0087]芯基质714主要由大量微珠和至少一种粘合剂组成，其中微珠通过所述一种或多种粘合剂至少粘合或粘附在一起、优选地粘结在一起以形成限定有大量空洞的芯基质结构。空洞由微珠被粘合剂固定就位时其间的点点接触形成。当粘结在一起时，微珠提供明显比建筑材料包括另外的饰面隔膜的情况更粗糙的表面。设置粗糙、多孔的表面的作用是通过能够在声试图穿过芯基质时更好地吸收声而显著改善建筑材料的声衰减特性。提供暴露、粗糙、多孔的表面防止了声从建筑材料反射或转向，而是容许声穿入芯基质并在该芯基质中被快速、有效地吸收。
[0088]设想在此使用的微粒可包括许多不同的类型、尺寸、形状、组分等。尽管并不局限于此，但用于本发明的墙板建筑材料中使用的微珠的一般尺寸范围在100微米到1500微米之间、优选在200微米到800微米之间。在一个特定实施例中，微粒具有范围从约300微米到约600微米的尺寸。另一方面，微珠可具有约350微米到约450微米的平均颗粒尺寸。微珠或微粒可任选地具有约0.4g/ml到约0.6g/ml的容积密度，提供的产品比常规的建筑材料、如基于石膏的干墙板或定向刨花板(OSB)轻得多。微粒的尺寸将取决于希望的应用和性能特点。然而，颗粒不应过大以致引起布置在其上的粘合剂的任何流走或失效。微珠的尺寸还起影响墙板建筑材料的渗透性的作用。微粒应与任何粘合剂、添加剂和/或饰面板兼容。如果微粒如芯基质材料中希望的那样保持结构完整性，则可将微粒的外壳厚度保持在最小值。一方面，微粒可具有小于微粒直径的约30%的外壳厚度。在微粒并非球形的情况下，可基于颗粒的有效直径计算出颗粒的直径，其中利用颗粒横截面的总面积并使该面积等于一圆面积并从该值确定直径。在又一实施例中，外壳厚度可小于微粒直径的约20%。
[0089]在一个示例性实施例中，微珠可包括几何形状基本上为球形的中空、惰性、轻质、天然形成的玻璃颗粒。中空内部是优选的，因为这将减小建筑材料的重量并提供良好的隔离性能。此外，一方面微珠或微粒保持结构完整性并保留它们的中空性质或原始形态，而粘合剂或其它基质材料不能渗入微珠的中空部分中。在此实施例的一方面中，微珠可包括由飞尘副产物获得的天然形成的中空、惰性、玻璃微珠，该微珠常称为“漂珠”。这些漂珠可与飞尘中存在的其它副产物成分分离并被进一步处理，例如被净化和分到希望的尺寸范围中。漂珠主要由二氧化硅(硅石)和氧化铝(矾土)组成，并具有充满空气和/或其它气体的中空内部。漂珠具有许多希望的特性，例如3000psi到5000psi之间的耐压强度和低比重，以及能够耐受极高的温度(1800° F以上)。尽管漂珠的总体形状基本上为球形，但许多并非真正的球形，因为许多被压碎或包括由于额外的二氧化硅和/或氧化铝导致的不平滑表面。
[0090]如上所述，微粒或微珠可在中空内部内包括一定量的空气或其它气体。在可能的情况下，可任选地选择微珠内气态材料成分以便提供实用材料的增强特点。例如，中空内部可包括稀有气体或其它已知的隔离气体、如氩以改善整个实用材料的隔离特性。
[0091]在另一示例性实施例中，微珠可包括由合成材料制造的人造的中空、球形结构。一种具体的合成微珠以商标Extendospheres?销售,其由Sphere One Corporation制造和销售。具有合成材料的优点是微珠之间的均匀性和一致性，从而使它们的性能、以及所形成的芯基质和建筑材料的性能更加可预测。然而，这些优点可能不足以证明其应用是有利的，因为合成微珠的制造极为昂贵并且在许多应用中可能为成本所禁。使用天然形成的微珠代替合成微珠来形成建筑材料可取决于几个不同的因素，例如计划应用，和/或希望的性能特性和特点。在一些应用中，天然形成的微珠可能是优选的，而在其它应用中可能更希望使用合成的类型。然而，一方面，可将天然形成的微珠和合成微珠的组合一同用在芯基质中。微珠的组合可以均匀/同性或不均匀/异性地分布遍及实用材料。[0092]一方面，在湿混合物的形式中的微珠量可在整个芯基质重量的25%到60%。优选地，微珠的量以重量计在约30%到40%之间。在其它添加剂或填料、如珍珠岩或硬化剂、如C类飞尘成为芯基质组合物的成分的情况下，也可设想不同的量。应当指出，可利用任何类型的飞尘作为填充材料和/或任选地作为漂珠源。一方面，C类飞尘可为微珠的一个源或唯一源。一方面，芯基质中所包含的C类飞尘的量可在约0.5wt%到约50wt%的范围内。一方面，在与合成制造的微珠组合时，C类飞尘与合成微珠的比例为约1:15到约15:1。在又一实施例中，C类飞尘的量可小于微珠量的约1/3。所使用的C类飞尘可任选地包括大于约80wt%的娃招酸I丐盐(calcium aluminate silicate),以及小于2wt%的石灰。
[0093]本发明还包括可操作以将微珠连接在一起并有利于形成多孔芯基质的一种或多种粘合剂。微粒或微珠可以任何方式粘合，包括物理粘接结构、化学粘合微珠、融合微珠的边界等。在一个具体实施例中，微珠可以物理粘结的方式粘合，如在粘合剂的基质中将微珠保持在一起，其中粘合剂粘附或物理地固定微珠，但不会与微珠形成共价键或其它化学结合。粘合剂可将微珠粘附在一起，其中粘合剂如果为水基粘合剂则允许干燥，或如果为非水基粘合剂则允许在高温环境中固化。在另一方面，可使粘合剂交联，其中粘合剂的作用是将微珠结合在一起以改善建筑材料的防水性。
[0094]粘合剂与微珠的比例可根据要形成的建筑材料而变化。粘合剂与微珠的比例较高使建筑材料比该比例较小的情况更坚固和密实。实际上，粘合剂与微珠的比例较小使建筑材料更加多孔。
[0095]本发明设想，仍是根据要形成的建筑材料的希望类型而使用多种不同类型的粘合齐U。可选择不同的粘合剂作为组合物的一部分以有利于建筑材料的组成，并有助于提供具有特定物理特性和性能特性的建筑材料。
[0096]设想使用水性(或水)基粘合剂和非水性基粘合剂两者。这些中的任一者可单独使用或与另一种粘合剂组合使用。普通粘合剂类别的示例包括但不局限于:热塑性塑料、环氧树脂、硫化剂、氨基甲酸乙酯、热固性塑料、硅树脂和其它。
[0097]在一个示例性实施例中，粘合剂包括与有机粘合剂组合的无机粘合剂、如呈一种形式或另一种形式的硅酸钠，有机粘合剂如乙烯乙酸酯共聚物或乙烯乙酸乙烯酯。这些粘合剂的比例可变化。一方面，无机粘合剂与有机粘合剂的比例可为7:3。更一般地，无机粘合剂在湿态(粘合剂包括一定量的水，或与一定量的水混合)下存在的量以芯基质的总重量计可在50%到60%之间，无机粘合剂在湿态下存在的量以芯基质的总重量计在5%到15%之间。所列量可基于纯粘合剂材料的形式、例如基于纯硅酸钠，或者可基于包括任选的水、类似的化学形式如硅酸盐等和其它添加剂的粘合剂混合物。作为一个非限制性示例，商售的硅酸钠溶液粘合剂包括约35wt%到40wt%的溶液中的硅酸钠。此外,可同时采用一种以上类型的无机和/或有机粘合剂。
[0098]在一个特定实施例中，芯基质组合物可包含400g到600g之间的微珠，该微珠与600g到800g之间的娃酸钠和200g到300g之间的乙烯乙酸乙烯酯混合。当然,根据应用场合其它范围也是可能的。例如，可能希望将200g到1500g之间的硅酸钠或其它粘合剂与300g到800g之间的微珠混合、与200g到400g的乙烯乙酸乙烯酯共聚物混合。也可设想各种配方的各个成分具有其它的比例和范围。此外，可使用多于一种的有机粘合剂，也可使用多于一种的无机粘合剂。[0099]在一个具体示例中，无机粘合剂溶液在湿混合物中存在的量的重量是芯基质的总重量的约55.5%,粘合剂溶液包括娃酸钠和水。更具体而言,无机粘合剂溶液包括的娃酸钠的量以重量计在40%到60%之间，而水的量以重量计在40%到60%之间。在许多情况下，无机粘合剂溶液包括1:1的硅酸钠与水的比例。硅酸钠可被预混并以液体形式提供溶液，或者硅酸钠可呈粉末形式并随后与水混合。
[0100]胶乳或有机粘合剂在湿混合物中存在的量的重量约为芯基质总重量的7.4%，并包括乙烯聚乙酸乙烯酯(ethylene polyvinyl acetate)(EVA)乳液。胶乳粘合剂有利于形成柔性的多孔组合物，该组合物随后形成为墙板的芯基质。所使用的胶乳粘合剂的一个特定示例是在商标Airflex (例如，Airflex420)下销售的乙烯乙酸乙烯酯(水基粘合剂),其由Airproducts公司制造和销售。此特定粘合剂用来促进芯基质的可流动和可成型的形式，以及提供柔性或半刚性的组合物。胶乳粘合剂可与水预混合而呈液体形式。胶乳粘合剂包括其量以重量计约40%的EVA和其量以重量计约60%的水。一方面，胶乳粘合剂的范围可为约2.5wt%到约50wt%。又一方面，胶乳粘合剂的范围可为约5wt%到约30wt%。胶乳粘合剂的非限制性示例包括Airflex生产的产品(具体包括323、401、420、426)、UCAR生产的产品(具体为154s、163s)、常规的胶粘剂和糊料、Vinac生产的产品(包括XX210)以及它们的混合物和组合物。
[0101]可选地，在芯基质的配方中可包括可水溶的聚合物。可水溶的聚合物可被添加到芯基质组合物，该芯基质组合物已溶解在水中或呈干燥形式。可水溶的聚合物的功能是用作用于混合物中存在的任何表面活性剂或发泡剂的稳定剂。具体而言，可水溶的聚合物有助于稳定组合物直到粘合剂固化或交联。可包括在该配方中的可水溶的聚合物的非限制性示例包括Airflex销售的可水溶的聚合物，例如聚环氧乙烷如WSR301。可水溶的聚合物还可用作增稠剂并防止水流出。此类聚合物可用于控制建筑材料的刚度、柔性、抗撕裂强度和其它物理特性，以及稳定任何表面活性剂(如果存在)。在一些实施例中，可能希望消除或至少大幅减少芯基质组合物中有机成分的。在希望建筑材料包括进一步增强的防火特性的情况下尤其如此。保留在芯基质组合物中的有机成分的量可取决于具体应用。
[0102]如上所述，取决于所使用的类型粘合剂可仅固化而不交联，或者可使粘合剂聚合或交联。通过使粘合剂交联，在粘合剂间形成更强、更持久的物理连接，从而更好地在物理上固定微珠。同样品发明设想使用一种或多种措施来有效地使粘合剂交联。在一个示例性实施例中，可通过在一适当的时间段中将粘合剂的温度提高到一适当温度来交联粘合剂，从而实现聚合和结合。这可利用常规的辐射加热方法完成，或者也可以利用连续作用或以不同的间隔作用的微波以及不同强度的微波完成。使用微波明显更快，并且成本更加低。此夕卜，使用微波交联可产生更强的建筑材料，因为可增加实际交联的粘合剂的量。取决于所使用的粘合剂，可能有益的是将限量的交联剂添加到粘合剂配方中以增加和/或控制交联。
[0103]与具有未交联的组合物的建筑材料相比，建筑材料内的交联具有显著的优点。例如，在交联的情况下粘合剂通常更强，它们不会轻易吸收水，并且微珠之间的连接更强。此夕卜，建筑材料不会随着时间弱化。本领域的技术人员可意识到其它优点。尽管此处如此说明，但可能存在其中并不优选交联、而是不结合的组合物更加合适的应用场合。这当然是本文所设想的。
[0104]本发明还设想可选地利用表面活性剂或发泡剂，其与粘合剂和微珠混合以实现具有较低密度的建筑材料。
[0105]关于发泡过程，一旦将各配料组合便可搅打或搅动它们以将空气引入混合物中，然后进行干燥。可利用机械搅动或压缩空气将空气物理地引入混合物中并产生发泡过程。与无发泡的组合物相比，发泡过程有效地致使微珠相互之间被支撑在更加分离的位置。在存在泡沫的情况下，微珠悬浮并能够以更分散的构型干燥。另一方面，由于存在发泡剂引起的微珠悬浮还可用来确保芯基质组合物具有更高的可流动性或可泵送性、和可成型性。
[0106]表面活性剂或发泡剂的非限制性的示例包括阴离子发泡剂如STEOL FS406或Bio-terge AS40、阳离子发泡剂和非离子发泡剂等。
[0107]具有上述芯组合物的建筑材料的密度通常在0.4g/ml到0.6g/ml之间，尽管该密度可根据各成分的选择和量以及是否存在发泡而变化很大。
[0108]芯基质还可包括一种或多种添加剂或填料。添加剂或填料在湿混合物中存在的量的重量在芯基质总重量的0.01%到50%之间。在一个不例性实施例中，微珠可与膨胀的含娃无机颗粒如珍珠岩混合，以降低建筑材料的密度、减轻其重量并降低制造成本。具体而言，设想膨胀的含硅无机颗粒可代替微珠的一部分，在湿混合物中的量的重量为芯基质总重量的1%到50%之间。
[0109]芯基质还可包括硬化剂，其构造成或用来增强建筑材料、尤其是建筑材料的芯基质的防水特性。在一个示例性实施例中，硬化剂可包括C类飞尘。在另一示例性实施例中，硬化剂可包括氧化锌。在再另一示例性实施例中，硬化剂可包括氟硅酸钠。
[0110]在利用硬化剂的示例性芯基质组合物中，微珠可以以1:1的比例与无机粘合剂(例如，硅酸钠溶液(包括硅酸钠和水))组合，芯基质组合物中硬化剂的量在无机粘合剂总重量的10%到30%之间。例如，芯基质组合物可包括C类飞尘作为硬化剂，该C类飞尘的量在无机粘合剂总重量的15%到25%之间。在另一示例中，芯基质组合物可包括氧化锌或氟硅酸钠作为硬化剂，氧化锌或氟硅酸钠的量在无机粘合剂的5%到15%之间。如果还使用了有机粘合剂，则组合的有机粘合剂的量可在无机粘合剂成分的总重量的5%到20%之间。
[0111]图6所示的饰面隔膜734可包括许多不同类型的材料或材料的组合，可具有不同的特性。在一个示例性实施例中，饰面隔膜734包括纸质材料，其类似于在如上所述的各种墙板产品——如干墙板或并入本申请作为参考的墙板——上现有的纸质材料。在另一示例性实施例中，饰面隔膜可包括金属或金属合金。
[0112]一方面，由于希望最终产品具有粘结力，所以而对墙板的芯材料和饰面板进行优化以实现适当或更高的粘结力，从而确保饰面板保持与芯部材料连接。
[0113]在某些应用中，可能希望完全不使用饰面板。具体而言，为了增强建筑材料的防火特性可不使用饰面板，如果饰面板为纸质则尤其如此。芯材料可构造成自支撑式，这意味着建筑材料不需要饰面板来保持其形状和整体性。
[0114]图6还不出芯基质的暴露侧718包括一多突起的表面构型。提供在芯基质的Iv表面、尤其是暴露表面附近的形成的多突起表面构型的目的至少有两点:1)显著进一步增强建筑材料的声衰减或阻尼特性，即确保在一很宽的频率范围内的隔声和吸声；2)通过消除剪力线增强建筑材料的抗弯强度。如以下将描述的，在此设想许多不同的多突起表面构型。本领域的技术人员将认识到在表面上设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处，尤其是对衰减声的特定目的的益处。入射在这些高度和/或定向不同的表面上的声波被更有效地衰减。
[0115]在所示的特定实施例中，多突起的表面构型具有带大量突出部分718的方格图案(waffle pattern),突出部分718具有正方形或矩形截面并限定出大量凹部726。这种一系列的峰和谷在芯基质714的整个表面上有效地形成位于不同高度的大量表面(在此例中为水平表面730和734)。此外，突出部分718可构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还限定多个垂直定向的表面738)。
[0116]还设想在芯基质714的露出的多突起表面上可以设置或不设置单独的网状饰面板。如果使用网状饰面板，则网状饰面板优选构造成具有柔性以与多突起的表面构型一致。
[0117]图6和图14进一步示出建筑材料710包括大量空腔或气穴746，所述空腔或气穴策略性地形成和定位并遍及芯基质714，并被设计成用以减小建筑材料的总重量而不会显著影响建筑材料的强度或其它特性。优选地，空腔746在整个芯基质714中随机定位，但空腔也可以布置成一预定图案。空腔746可在建筑材料的制造期间根据任何公知的方法形成。本质上，空腔746的作用是在芯基质714内以不同的位置限定大量空洞或气穴。空腔746的尺寸可以是具有约0.2cm3到约200cm3的体积、优选约5cm3到约130cm3的容积。
[0118]参照图7-A和图7-B，示出了根据本发明的另一示例性实施例形成的建筑材料。建筑材料810在许多方面与图6所示的上述建筑材料710相似。然而，建筑材料810包括布置或夹置在芯基质814内的板条854。板条854包括形成格栅的大量交叉部分856，所述格栅具有大量开口 858。板条854的作用是支撑和稳定芯基质814、以及提供增加的强度。此夕卜,板条854增加了建筑材料810的质量，这一点降低了振动的可能性，因此有助于建筑材料810的声衰减特性。板条854可包括许多不同的类型和构型，其中格栅和开口具有不同的尺寸和构型。图7所示的板条854并非旨在以任何方式进行限制。
[0119]一方面，板条854可包括金属、玻璃纤维或塑料网或网状材料。这种加强板条材料为建筑材料810提供强度，并进一步支撑微珠。根据具体应用和需要，板条854也可由玻璃、塑料(例如，挤出塑料)或其它材料制成。
[0120]参照图8-10，示出了根据本发明的另一示例性实施例形成的建筑材料910。在此实施例中，建筑材料910包括具有第一表面918的芯基质914。在第一表面918中形成有多突起的或非平面的表面构型，该表面构型的形式为重复的枕状突起图案，从而以多个不同的突起提供多个不同的表面或表面区域。突出部可具有任何希望的尺寸、构型和高度。因此，图中所示的只起示例作用。
[0121]参照图11，图示了图6的建筑材料710的侧视图，该建筑材料710具有形式为重复的方格图案的多突起表面构型。方格式的构型在建筑材料的周缘之间延伸，并限定大量的突出部722和凹部726。图9示出建筑材料的剖面图，其中建筑材料710包括大量策略性地形成和定位在芯基质714中的空腔或空洞746。
[0122]图12示出另一种示例性建筑材料1010的详细侧视图，该建筑材料1010包括具有第一表面1018的芯基质1014，其中第一表面1018中形成有多突起的表面构型，该多突起的表面构型包括形式为棱椎或圆锥的第一突出部1022的重复图案，该多突起的表面构型还包括任意形状的第二突出部1024的重复图案。示出了第二突出部1024包括截面为正方形的主基突出部、上部副突出部1023和侧部副突出部1025，均具有棱椎或圆锥形状。第一突出部1022和第二突出部1024限定出凹部1026。虽然本发明不应局限于任何特定形状的突出部，但图12表明任意形状都是至少可设想到的。
[0123]图13示出另一种示例性建筑材料1110的详细侧视图，该建筑材料1110包括具有第一表面1118的芯基质1114，其中第一表面1118中形成有多突起表面构型，该多突起表面构型包括第一突出部1122和凹部1126的重复图案，其中这些突出部和凹部形成鸡蛋包装盒式(egg carton-type)的图案。
[0124]图8-13示出几个不同的多突起的表面构型。然而，这些不应以任何方式进行限制。实际上，本领域的技术人员会想到可用来实现本发明的设计的其它构型和/或图案。
[0125]如上所述，本发明还展示出一种声衰减系统，该声衰减系统利用或包括相对的本发明建筑材料，该建筑材料如上所述支撑在建筑结构——例如立柱墙或其它类似的墙——附近以形成墙结构或隔墙以及限定一声阱。该声衰减系统包括第一本发明的建筑材料以及第二本发明的建筑材料，该建筑材料支撑在建筑结构的第一侧——如外立柱墙附近，该第二本发明的建筑材料与第一建筑材料相对地支撑在建筑结构的第二侧附近。根据本领域公知的实施方式将第一和第二建筑材料支撑或安装到墙上。
[0126]以此构型安装在立柱墙上的第一和第二建筑材料共同用于提供和限定一空间体积或声阱，该空间体积或声阱具有在各建筑材料的内表面之间延伸的厚度t。此声阱旨在阻抗声波沿任意方向穿过隔墙传输，因为在形成于建筑材料的暴露粗糙表面中的多突起表面构型的帮助下，这些声波被芯基质更有效地吸收。经第一建筑材料向第二建筑材料传播的声波被衰减。由此，与由常规的干墙板和OSB材料形成的现有技术隔墙相比，该声衰减系统提供更高的STC和/或OITC等级。向本发明的隔墙中增加隔离部会使STC和OITC等级与干墙板、OSB和隔层的隔墙相比进一步提闻。
[0127]现在参照图15，示出了根据另一示例性实施例形成的建筑材料。在此特定实施例中，建筑材料1210包括芯基质1214、布置或夹置在芯基质1214内的金属板条1254以及由焦油纸/防潮纸/浙青纸组成的饰面板1234。以此构型，建筑材料1210可用作住宅或商用建筑物外部的装饰材料，代替灰泥。以墙板安装或固定到住宅内墙上基本相同的方式，可将包括预成型面板的建筑材料1210安装或固定到结构、如住宅的外墙1202上。一旦固定就位，可将本领域公知的灰泥面层1204涂覆到面板上以形成最终外观。可涂覆灰泥面层以便充分隐蔽相邻建筑材料面板之间的任何接缝或间隙。由于提供外装饰面板而产生的一些显著的优点是排除了以下劳动密集型作业:将金属板条固定到外墙，随后在金属板条上涂覆灰浆/熟石膏，然后在能够涂覆灰泥面层之前等待几天以使灰浆干燥和定型。以在此示出的预成型建筑面板，安装人员可安装面板并立即涂覆灰泥面层，从而显著减少劳动和成本。
[0128]可设想的是，此类建筑面板可应用于剪力面板如定向刨花板，应用于根据本发明的方式形成的剪力面板，或直接应用于立柱框架，其中建筑面板可用作剪力面板，还直接接纳灰泥面层从而不再需要单独的剪力面板。
[0129]如上所述，在此公开的芯基质材料可用于多种实用材料中。一方面，可利用硅酸钠粘合剂与飞尘来生产低成本和防火隔层。包括喷射隔层、松散填充隔层、直角隔离面板和模制隔层的此类隔层有许多可能的应用。
[0130]飞尘可与硅酸钠粘合剂溶液和表面活性剂混合，以形成可通过常规的纹理/质感喷射器喷射的泡沫。湿泡沫可含有约2wt%到约20被％之间的硅酸钠。当干燥时，喷涂上的隔层可含有约5wt%到约35被％之间的硅酸钠。合成的隔层材料重量轻、多孔并且防火。[0131]在另一实施例中，使用飞尘、硅酸钠粘合剂溶液和表面活性剂来形成松散填充隔层。泡沫可在室温干燥，或加热到约300° F到约400° F以加速干燥时间并使隔层更加防水。泡沫然后被打碎成更小并用作松散填充隔层。
[0132]可选地，多孔泡沫可用来形成刚性隔离面板。泡沫可沉积在具有希望尺寸、形状和厚度的模具中以形成面板。泡沫可在室温干燥或加热到约300° F到约400° F以加速干燥时间。合成的隔层重量轻、防火并且较便宜。可通过改变混合物的硅酸钠含量来改变隔层的强度和密度。
[0133]泡沫还可用来形成模制隔层。可将飞尘、硅酸钠粘合剂溶液混合并注入模具中以产生用于各种应用的呈任何希望形状的轻质隔层。泡沫可在室温干燥，或任选地加热到约300° F到约400° F以加速干燥时间并完成硅酸盐的干燥。
[0134]如上所述，可使用各种不同的方法来形成当前设想的实用材料。一方面，形成墙板实用材料的方法可包括首先在适当的模具中朝下放置预裁切的饰面板，例如白色墙板纸。可通过混合微粒和粘合剂形成可成型的组合物。可成型的组合物可被分散在模具中的纸上并且可使用任何方法使之光滑。可将第二饰面板如棕色墙板纸置于混合物上方。可将一平模具盖置于纸的上方并固定就位。墙板可任选地以任何周期——包括约30分钟——被微波辐射。如果利用微波辐射，则微波辐射优选地可以以第一微波波长的部分功率完成。可代替地将形成的组合物直接置于加热器中以热固化面板。如果首先进行微波辐射，则随后可将组合物置于加热器中以进一步热固化面板。热固化可在一温度下进行，该温度大于室温、优选小于对纸、模具或可成型组合物的成分造成损坏或恶化所需的温度。在一个实施例中，可使用在325° F下的对流炉约一小时。
[0135]与目前可获得的许多实用材料相比，在此所述的实用材料展现了优异品质。此外，多种优异品质共存，其中材料可同时展现抗霉菌(mold)性和增强的声学特性两者。由该实用材料形成的墙板通常比常规的石膏墙板轻20%到30%。安装后R值可高达19。根据对1/2英寸厚的墙板的频率，噪声衰减可高达50db。芯基质不会发霉。墙板防水并且在连续浸水2周后仍然坚硬。材料可配制成防火的。该墙板具有很高的抗弯强度高达常规石膏墙板的抗弯强度的两倍(例如，2801bs比1401bs)。此外，该墙板可耐受冲击而不会在周围区域、如角部碎裂或移位。
[0136]在对本发明的墙板材料(包括微珠、硅酸钠和有机粘合剂)执行的大量测试中，收集了以下结果:抗弯强度范围:137.21bf到164.91bf，平均1531bf ;握钉力(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 ;基于范围从80到8000的不同频率的传声:平均50.9db ;R值范围:16.2到19，平均17.5 ;抗霉菌性:未发现可测量的霉菌生长；防火性能测试:暴露于丙烷炬火焰15-120分钟未发现燃烧；以及边缘硬度:14-161bf，平均15.1lbf。如以上所示，该墙板材料在许多希望的品质方面是优秀的，提供了优异的结构材料。
[0137]SM
[0138]以下示例示出当前已知的本发明的实施例。因此，这些示例不应视为本发明的限制，而仅适合于教导如何制作最佳理解的组合物和基于当前实验数据的本发明的形式。此夕卜，在此包括一些实验测试数据以提供对最优组合物和实用材料形式的指导。由此，在此公开了有代表性的数目的组合物和它们的制造方法。[0139]示例1-漂珠和硅酸钠的实用材料的测试
[0140]将Extendospheres?形式的漂珠混合物与娃酸钠的组合并允许其干燥并形成防火隔离材料。将直径尺寸范围为300-600微米的Extendospheres以1:1的重量比例与硅酸钠溶液(PQ公司的O型)组合。将湿浆注入涡轮周围的空腔中并允许其干燥。其形成extendospheres和娃酸钠的硬块。使用Ipro-Tek单轴燃气轮机测试材料。测试表明材料具有高隔离能力和耐热能力。将隔层暴露于高达1200°C的温度。然而，发现当将材料直接暴露于火焰超过几分钟的周期时，材料开裂和起泡并失去物理强度。
[0141]示例2-用以形成墙板的模具的形成
[0142]—方面，实用材料可为墙板面板。面板可任选地通过将未固化的墙板暴露于微波形成。此类形成以及普通墙板的形成可利用模具。模具的示例可由具有顶块和底块的乙烯基酯树脂模具组成。为了形成乙烯基酯树脂模具首先建造木模。木模可根据如图16所示的形状和尺寸形成。
[0143]为了形成乙烯基酯树脂模具，使用双面胶带将一外木模附连到木模基部上。可替代地使用任何可释放的粘合剂或附连结构。树脂混合物包括与2.5wt%的过氧化甲乙酮(MEKP)催化剂混合的97.5wt%的乙烯基酯树脂形成。以1:1的比例添加Extendosphere形式的微珠和树脂混合物，以形成芯混合物。使用安装在一钻机中的搅拌装置——如用来混合涂料的搅拌装置——良好地混合芯混合物。混合时间约为3分钟。芯混合物被注入准备好的木模中，并被分配成覆盖整个模具包括所有角落。虽然不是被压入模具中，但使用短距离滴落、手摇、机械振动和撒布工具、如铲刀温和地使混合物平滑。混合物并非被压入木模中，因为对其加压会降低合成的乙烯基酯树脂模具的多孔性从而会使其不可用。混合物在室温下固化直到其在接触时坚硬和牢固为止。固化时间通常约为三小时。然后小心地取下多孔乙烯基酯树脂模具。合成的乙烯基酯树脂模具具有11.625英寸X 15.25英寸X0.5英寸深的空腔，在外缘周围具有0.375英寸的壁。使用相同的方法形成乙烯基