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CN108138485A - 稀松布附接系统 - Google Patents

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CN108138485A
CN108138485A CN201680059016.7A CN201680059016A CN108138485A CN 108138485 A CN108138485 A CN 108138485A CN 201680059016 A CN201680059016 A CN 201680059016A CN 108138485 A CN108138485 A CN 108138485A
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CN
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scrim
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ceiling panel
polymer
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彼得·J·奥列西盖
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Armstrong World Industries Inc
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Abstract

本发明涉及一种天花板镶板，该天花板镶板包括声学基板、多孔稀松布和干态粘合剂，该声学基板包含基板纤维并具有第一主基板表面和与第一主基板表面相对的第二主基板表面，该多孔稀松布包含稀松布纤维并具有第一主稀松布表面和与所述第一主稀松布表面相对的第二主稀松布表面，该干态粘合剂将所述声学基板的所述第一主基板表面粘附到所述多孔稀松布的所述第二主稀松布表面，所述干态粘合剂包含形成凝胶形成薄膜的聚合物。

Description

稀松布附接系统
相关申请的交叉引用
本申请是2015年10月28日提交的美国专利申请号14/925,552的PCT国际申请。上述申请的公开内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及包含多孔稀松布的天花板镶板，所述多孔稀松布通过包含粘合剂的稀松布附接系统连接到声学基板。
背景技术
天花板镶板为建筑物内部赋予建筑价值、吸音性和衰减性，和/或实用功能。通常情况下，天花板镶板可用于需要噪声控制的公共场所，诸如办公楼、百货商店、医院、旅馆、礼堂、机场、饭店、图书馆、教室、剧院、电影院和一些住宅楼等。
理想的吸音性和衰减性可以通过建立展现足够气流通过镶板的天花板镶板来实现。当对将多层天花板镶板(例如具有基础基板和装饰稀松布的天花板镶板)的各个层粘合在一起的需要进行平衡时，通过天花板镶板实现理想的气流往往是困难的。可以通过在其间施加粘合剂来实现基础基板和装饰稀松布的连接，然而，粘合剂降低了通过天花板的气流量并且增加了易燃性风险。因此，需要一种天花板镶板，其不仅能够在多个层之间提供足够的粘合剂结合，而且基本上不会降低通过天花板镶板的气流，同时也不会增加易燃性的风险或需要过量的阻燃剂。
发明内容
本发明涉及一种天花板镶板，其包括声学基板、多孔稀松布和干态粘合剂。声学基板包括基板纤维并具有第一主基板表面和与第一主基板表面相对的第二主基板表面，声学基板还具有从第一主基板表面到第二主基板表面测量的穿过声学基板的第一气流阻力。多孔稀松布包含稀松布纤维并具有第一主稀松布表面和与第一主稀松布表面相对的第二主稀松布表面。干态粘合剂具有至少99％的固体含量并且将声学基板的第一主基板表面粘附到多孔稀松布的第二主稀松布表面，干态粘合剂包含形成凝胶形成薄膜的聚合物(gel-forming film-forming polymer)，并且干态粘合剂的存在量的范围为4g/m2至13g/m2。
在其它实施方案中，本发明涉及形成天花板镶板的方法，所述方法包括将包含水和形成凝胶的聚合物的含水混合物施加到声学基板的第一主基板表面或基本上非离散图案的多孔稀松布的第二主稀松布表面中的至少一个，将声学基板的第一主基板表面与多孔稀松布的第二主稀松布表面接触以形成层压结构；以及干燥层压结构，以将声学基板和多孔稀松布粘合在一起，其中形成凝胶的聚合物的存在量范围为以所述含水混合物的总重量计1wt.％至20wt.％，并且所述含水混合物以80g/m2至170g/m2的量施加到所述声学基板的所述第一主基板表面或所述多孔稀松布的所述第二主稀松布表面中的至少一个。
在其它实施例中，本发明涉及一种天花板镶板，其包括声学基板、多孔稀松布以及在声学基板和多孔稀松布之间将声学基板粘附到多孔稀松布上的粘合剂，粘合剂包含的聚乙烯醇的量在4g/m2至13g/m2的范围内，其中聚乙烯醇至少85％水解；并且其中粘附于声学基板的稀松布具有至少15lbs/6in2的稀松布拉伸力。
附图说明
从详细描述和附图中将更全面地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的天花板镶板的透视图；
图2是根据本发明的分离的声学基板和多孔稀松布的剖视图；
图3是根据本发明的天花板镶板沿图1的线II-II的剖视图；
图4是根据本发明的包括处于安装状态的天花板镶板的天花板系统。
具体实施方式
以下对优选实施例的描述本质上仅仅是示例性的，决不意图限制本发明，其应用或用途。
如贯穿始终使用的，范围用作描述范围内的每个值的简写。范围内的任何值都可以选择为范围的终点。此外，本文引用的所有参考文献均通过引用整体并入本文。如果本公开中的定义和引用的参考文献的定义有冲突，则以本公开为准。对于本发明的目的而言，术语“约”是指+/-5％。对于本发明的目的而言，“基本上不含”意味着少于5wt.％。
除非另有说明，否则本文和本说明书其它地方表达的所有百分比和量应理解为指重量百分比。给出的数量是基于材料的有效重量。
参照图1和图4，本发明涉及用在天花板系统20中的天花板镶板1。天花板系统20可以包括至少一个天花板镶板1和至少两个基本上平行的支柱3。天花板系统20可以包括多个天花板镶板1。每个支柱3可以包括具有水平凸缘31和垂直腹板32的倒T形杆。天花板系统20可以进一步包括基本上彼此平行的多个第一支柱3和基本垂直于第一支柱3的多个第二支柱(无图示)。在一些实施例中，多个第二支柱与多个第一支柱3相交以形成相交的天花板支撑格栅7。在天花板支撑格栅7上方存在全体空间6，并且在天花板支撑格栅7下方存在有效室环境5。
参考图1和3，天花板镶板1可以包括第一主暴露表面2和与第一主暴露表面2相对的第二主暴露表面3。天花板镶板1还可以包括在第一主暴露表面2和第二主暴露表面3之间延伸的侧部天花板镶板表面4，由此限定天花板镶板1的周边。
参照图4，在安装状态下，天花板系统20具有朝向有效室环境5的天花板镶板1的第一主暴露表面2和面向全体空间6的天花板镶板1的第二主暴露表面3。支柱3上的至少两个相对的水平凸缘31接触每个天花板镶板1的第一主暴露表面2，由此将天花板镶板1固定在天花板系统20的天花板支撑格栅7内。
现在参考图1-3，本发明的天花板镶板1可以包括声学基板200和通过粘合剂300联接到声学基板200的多孔稀松布100。如图2所示，声学基板200可以包括第一主基板表面202和与第一主基板表面202相对的第二主基板表面203。多孔稀松布100可以包括第一主稀松布表面102和与第一主稀松布表面102相对的第二主稀松布表面103。天花板镶板1的第一主暴露表面2可以包括多孔稀松布100的第一主稀松布表面102。天花板镶板1的第二主暴露表面3可以包括声学基板200的第二主基板表面203。
在其它实施方案中，可以将包含颜料(例如二氧化钛(TiO2)颗粒)的顶覆层和可选的聚合物粘合剂施加到多孔稀松布100的第一主稀松布表面102上，使得天花板镶板1的第一主暴露表面2的至少一部分包括含颜料的顶覆层。
天花板镶板1可以包括在天花板镶板1的第一主表面2和第二主表面3之间延伸的侧部天花板镶板表面4，由此限定天花板镶板1的周边。声学基板200可以包括在第一主基板表面202和第二主基板表面203之间延伸的侧部基板表面204，由此限定声学基板200的周边。如图1所示，侧部天花板镶板表面4的至少一部分可以包括基板200的侧部基板表面204。多孔稀松布100还可以包括在第一主稀松布表面102和第二主稀松布表面103之间延伸的侧部稀松布表面104，由此限定多孔稀松布100的周边。如图1所示，侧天花板镶板4的至少一部分可以包括稀松布100的侧部稀松布表面104。
现在参考图2，声学基板200可具有从第一主基板表面202到第二主基板表面203测量的基板厚度T1。在一些实施例中，基板厚度T1在约12mm至约38mm的范围内(包括其间的所有子范围和值)。多孔稀松布100可具有从第一主稀松布表面102到第二主稀松布表面103测量的稀松布厚度T2。在一些实施例中，稀松布厚度T2范围从约0.1mm至约1.0mm(包括其间的所有子范围)。在一些实施例中，稀松布厚度T2范围从约0.3mm至约0.8mm(包括其间的所有子范围)。
天花板镶板1可以具有从天花板镶板1的第一主暴露表面2到天花板镶板1的第二主暴露表面3测量的镶板厚度T3。镶板厚度T3的范围可以从约12mm至约38mm。在一些实施例中，基板200的基板厚度T1和稀松布100的稀松布厚度T2的总和大约等于天花板镶板1的镶板厚度T3。
声学基板200可以由纤维和粘合剂组成。在一些实施例中，声学基板200可以进一步包括填料。声学基板200可以形成纤维的非织造结构。纤维的非限制性实例包括矿棉(也称为矿渣棉)、岩棉、石棉、玻璃纤维、纤维素纤维(例如纸纤维、大麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维或其它天然纤维)、聚合物纤维(包括聚酯、聚乙烯和/或聚丙烯)、蛋白质纤维(例如羊毛)及其组合。取决于具体类型的材料，纤维可以是亲水性的(例如纤维素纤维)或疏水性的(例如玻璃纤维、矿棉、岩棉、石棉)。在一些实施例中，粘合剂可以包含淀粉、胶乳等。填料可以包含碳酸钙、粘土、石膏和膨胀珍珠岩的粉末。
声学基板200可具有从约40kg/m3至约250kg/m3的密度范围(包括其间的所有整数和子范围)。在一个优选实施例中，声学基板200可具有约40kg/m3至约190kg/m3的密度范围(包括其间的所有值和子范围)。
本发明的声学基板200可以具有从约60％至约98％范围的孔隙度(包括其间的所有值和子范围)。在一个优选实施例中，声学基板200具有从大约75％到95％范围的孔隙度(包括其间的所有值和子范围)。根据本发明，孔隙度是指以下内容：
％孔隙度＝[V总-(V粘合剂+V纤维+V填料)]/V总
其中V总是指由第一主基板表面202、第二主基板表面201和侧部基板表面204限定的声学基板200的总体积。V粘合剂指的是声学基板200中的粘合剂占据的总体积。V纤维指的是声学基板200中的纤维占据的总体积。V填料指的是声学基板200中填料占据的总体积。因此，％孔隙度表示声学基板200内的自由体积量。
声学基板200可以具有通过声学基板200从第一主基板表面202到第二主基板表面203测量的第一气流阻力(R1)。气流阻力按下式计算：
R＝(PA-PATM)/V
其中，R是气流阻力(以欧姆(ohms)为单位)；PA是施加的空气压力；PATM是大气压力；V是体积气流。声学基板200的第一气流阻力(R1)可以在从约0.5欧姆到约50欧姆的范围内。在优选实施例中，声学基板200的气流阻力可以在从约0.5欧姆到约35欧姆的范围内。
多孔稀松布100可以是由纤维和粘合剂组成的非织造结构。纤维可以选自聚合物材料(例如聚酯、聚丙烯、聚乙烯)、玻璃纤维和矿棉。粘合剂可以是选择的胶乳或热定形粘合剂。本发明的多孔稀松布100可具有约25g/m2至约235g/m2的重量(包括其间的所有值和子范围)。在一个优选的实施方案中，本发明的多孔稀松布100具有约25g/m2至约120g/m2的重量。
多孔稀松布100可具有从第一主稀松布表面102到第二主稀松布表面103测量的通过多孔稀松布100的第三气流阻力(R3)。第三气流阻力(R3)是指通过裸露的多孔稀松布100(没有施加到多孔稀松布100的第一主表面102上的顶覆层)的气流阻力。裸露的多孔稀松布100的第三气流阻力(R3)可以从约40MKS rayls到约200MKS rayls。当顶覆层被施加到多孔稀松布100上时，可以测量通过顶覆层和多孔稀松布100的第四气流阻力(R4)。第四气流阻力(R4)的范围可以从约40MKS rayls到约300MKS rayls。根据ASTM C522“用于声学材料的气流阻力的标准测试方法”中所述的方法测量MKS rayls(Pa·s/m)。
如图2和3所示，天花板镶板1可以通过粘合剂300将声学基板200连接到多孔稀松布100上而形成。具体地，声学基板200和多孔稀松布100可以通过包括干态粘合剂的稀松布附接系统联接。如本文进一步描述的，干态粘合剂基本上不含载体。
粘合剂300可以以湿态施加，其中湿态粘合剂包含形成凝胶的聚合物和载体的含水混合物。根据本发明，术语“形成凝胶的聚合物”是指对水具有亲和性(即亲水性)的聚合物，当与水混合时，所述聚合物形成增稠(即增加粘度)湿态的凝胶而不需要额外的粘度调节剂。形成凝胶的聚合物可以是形成薄膜的聚合物，并且载体可以包含水、有机溶剂或其组合，从而产生成为液体或凝胶的含水混合物。在一个优选实施例中，载体包括水。
形成凝胶的聚合物可以是形成薄膜的并且可以选自聚乙烯醇(PVOH)、淀粉基聚合物、多糖聚合物、纤维素聚合物、蛋白质溶液聚合物、丙烯酸类聚合物、聚马来酸酐或其组合中的至少一种的两种或更多种。
形成凝胶的聚合物可以包含PVOH。PVOH可以至少85％水解；或者至少90％水解；或者至少95％水解；或者至少99％水解。水解度是指已经水解成侧羟基的侧链乙酰基的程度。
原则上合适的基于淀粉的聚合物是可以从天然资源产生的所有淀粉。基于淀粉的聚合物的非限制性实例包括天然或预糊化玉米淀粉、天然或预胶化蜡质玉米淀粉、天然或预糊化马铃薯淀粉、天然或预糊化小麦淀粉、天然或预胶化淀粉玉米淀粉或天然或预糊化木薯淀粉。预糊化玉米淀粉和预糊化马铃薯淀粉是特别优选的。
合适的化学改性淀粉是例如通过酸催化降解的淀粉、酶促或热氧化淀粉、淀粉醚(例如，烯丙基淀粉)或羟烷基淀粉(诸如2-羟乙基淀粉、2-羟丙基淀粉或2-羟基-3-三甲铵基丙基淀粉)、或羧烷基淀粉(如羧甲基淀粉)、淀粉酯，如淀粉的单羧酸酯、如淀粉甲酸酯、淀粉乙酸酯、淀粉酸酯、淀粉甲基丙烯酸酯或淀粉苯甲酸酯、二多聚木糖酸的淀粉酯，例如淀粉琥珀酸酯或淀粉马来酸酯、淀粉氨基甲酸酯(淀粉脲酯)、淀粉二硫代碳酸酯(淀粉黄原酸酯)或无机酸的淀粉酯，如淀粉硫酸盐、淀粉硝酸盐或淀粉磷酸盐、淀粉酯醚，例如2-羟烷基-淀粉乙酸酯，或例如形成于淀粉与脂肪族或环状乙烯基醚的反应的淀粉的全乙缩醛。羧甲基淀粉、淀粉琥珀酸酯或淀粉马来酸酯是特别优选的。
多糖聚合物的非限制性实例包括黄原胶、罗望子胶、角叉菜胶、黄蓍胶、刺槐豆、阿拉伯树胶、瓜尔豆胶、果胶、琼脂、甘露聚糖及其组合的多糖。蛋白质溶液聚合物的非限制性实例可以包括酪蛋白、大豆蛋白质、小麦蛋白质、乳清蛋白质、明胶、白蛋白及其组合。纤维素聚合物的非限制性实例包括羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羟丙基纤维素及其组合。丙烯酸类聚合物的非限制性实例包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺及其组合。
湿态粘合剂可以包含约80wt.％至约99wt.％的载体，导致固体含量在基于湿态粘合剂的总重量约1wt.％至约20wt.％。在一些实施方案中，湿态粘合剂的含量为基于湿粘合剂总重量约1wt.％至约20wt.％(包括它们之间的所有值和子范围)。在一个优选的实施方案中，湿态粘合剂可以包含基于湿态粘合剂的总重量的约3wt.％至约12wt.％(包括其间的所有值和子范围)。
湿态粘合剂可具有约100cP至约6000cP的粘度(包括其间的所有子范围和值)。在一个优选的实施方案中，湿态粘合剂可以具有约100cP至约2000cP的粘度(包括其间的所有子范围和值)；或者约150cP至约900cP。根据本发明的粘度在室温(约22℃)下通过布鲁克菲尔德粘度计，#2转子@10RPM进行测量。湿态粘合剂可以进一步包含粘度调节剂，如水合镁硅酸铝。
湿态粘合剂可以通过喷涂、辊涂、浸涂及其组合施加到声学基板200的第一主基板表面202和/或多孔稀松布100的第二主稀松布表面103中的至少一个上。在优选实施例中，湿态粘合剂可以通过喷涂、辊涂、浸涂及其组合单独施加到声学基板200的第一主基板表面202。
湿态粘合剂可以施加到声学基板的第一主表面202上，使得形成凝胶的聚合物以小于基板厚度T1约10％的深度(如从第一主表面202朝向基板200的第二主表面203测量)渗入基板200中。在一些实施例中，形成凝胶的聚合物以小于基板厚度T1的5％的深度(从基板200的第一主表面202朝向第二主表面203测量)渗入基板200中。
湿态粘合剂可以以约30g/m2至约269g/m2的量(包括它们之间的所有值和子范围)施加到声学基板200的第一主基板表面202或稀松布100的第二主稀松布表面103中的至少一个上。在优选的实施方案中，湿态粘合剂可以以约30g/m2至约215g/m2的量(包括它们之间的所有值和子范围)施加。
一旦施加，声学基板200的第一主基板表面202和第二主稀松布表面103连接在一起，由此形成层压结构。具体而言，使声学基板200的第一主基板表面202与稀松布100的第二主稀松布表面103接触，其中将湿态粘合剂置于其间以形成层压结构。层压结构在干燥步骤中干燥。层压结构可以用加热源干燥约60秒至约600秒的干燥时间(包括其间的所有值)。在干燥步骤期间，加热源可以在约145℃至约210℃的干燥温度下操作。加热源的非限制性示例包括顶部加热灯或烤箱(例如对流烤箱)。
在干燥步骤期间，载体由湿态粘合剂驱动，产生将声学基板200联接至多孔稀松布100的干态粘合剂300，从而形成本发明的天花板镶板1。干态粘合剂处于干燥的固态，具有基于干态粘合剂的总重量约5wt.％的最大含水量，并且包含也为固态的形成凝胶的聚合物，优选为薄膜。干态粘合剂可以包含小于约5wt.％的水；或者小于3wt.％的水。尽管干态粘合剂可包含少量的水，但术语“固态”是指在室温下不流动的组合物。根据本发明施加湿态粘合剂确保了所得到的粘合剂300(即，干态粘合剂)位于第一主基板表面202和第二主稀松布表面103之间，从而将这些层粘合在一起具有足够的机械完整性，以形成本发明的天花板镶板1。
在干燥步骤期间，载体从湿态粘合剂蒸发，由此产生干态粘合剂300，其将多孔稀松布100永久地联接到声学基板200，由此形成天花板镶板1。在干燥步骤期间，当载体从连续(非离散)图案的湿态粘合剂蒸发时，形成凝胶的聚合物保持在声学基板200和多孔稀松布100之间，留下离散(不连续)的干燥的、形成薄膜的聚合物的图案。根据一些实施例，本发明的粘合剂300基本上不含载体并且具有约100％的固体含量。干态粘合剂300在室温下可以是固体，因此不能流动。
保持期望的气流通过天花板镶板100(从天花板100的第一主暴露表面2到第二主暴露表面3测量)需要干态粘合剂300以离散(不连续)的图案存在于声学基板200和多孔稀松布100之间。离散图案在干态粘合剂300中提供间隙，其允许足够量的空气流过天花板镶板2，使得声音仍然可以充分地透过天花板镶板。之前，确保干态粘合剂300以离散的图案存在要求湿态粘合剂以不连续(离散)方式施加。需要不连续地施加湿态粘合剂增加了形成天花板镶板100的难度，由此增加了制造的时间和成本。
本发明的天花板镶板1可以包括从第一主暴露表面2到第二主暴露表面3测量的第二气流阻力(R2)。在一些实施例中，第二气流阻力(R2)是第一气流阻力(R1)的约90％至约140％(包括其间的所有值和子范围)。在其它实施例中，第二气流阻力(R2)是第一气流阻力(R1)的约105％至约125％。
根据本发明，连续施加湿态粘合剂以形成约54g/m2至约269g/m2的基本上非离散的图案，其中湿态粘合剂包括水和形成凝胶的聚合物的含水混合物，形成凝胶的聚合物的存在量为基于湿态粘合剂的总重量约1wt.％至约20wt.％(包括其间的所有值和子范围)，导致干燥步骤中载体已经被驱除之后的干态粘合剂的离散图案。因此，根据本发明，可以在天花板镶板1中形成干态粘合剂300的离散图案，其足以将多孔稀松布100联接到声学基板200，而不需要施加湿态粘合剂的离散(不连续)图案。然而，干态粘合剂(即形成凝胶的聚合物并且基本上不含载体)的离散图案也可通过将形成凝胶的聚合物离散(不连续地)施加到声学基板200的第一主基板表面202和/或多孔稀松布100的第二主稀松布表面103中的至少一个上而形成。
在约54g/m2至约269g/m2的涂覆率下施加固体含量范围为约1wt.％至约20wt.％的湿态粘合剂，在干燥步骤之后，导致声学基板200和多孔稀松布100之间的含量范围为从约4.0g/m2至约13.0g/m2(包括其间的所有值和子范围)的干态粘合剂300的不连续图案。干态粘合剂300可以以4.0g/m2至约10.0g/m2的含量(包括其间的所有值和子范围)存在于声学基板200和多孔稀松布100之间。在一个优选实施例中，干态粘合剂300在声学基板200和多孔稀松布100之间以4.0g/m2至约8.0g/m2的含量以不连续图案存在。
本发明的粘合剂体系包括湿态粘合剂的连续涂覆和干态粘合剂的不连续图案的形成，其不仅便于制造，而且还允许较少的聚合物以干态存在从而提供足够强的拉伸强度以将多孔稀松布100联接到声学基板200。具体而言，本发明的稀松布连接系统可以在声学基板200上的多孔稀松布100之间产生拉伸强度，所述拉伸强度范围从大约104lbs/6in2至30lbs/6in2(包括所有子范围和其间的值)。
减少将声学基板200连接到多孔稀松布100所需的用于干态粘合剂300的聚合物的总量不仅可以增加通过天花板镶板1的气流量，而且还可以增强产生的天花板镶板1的阻燃性(也称为火焰阻燃性)。粘合剂中的聚合物可以增加天花板镶板的易燃性，在起火过程中引起或加速天花板镶板的着火和燃烧。以前，通过加入火焰抑制添加剂(也称为“阻燃剂”)，诸如三水合铝、硼酸钙、膨胀剂(成焦剂)，诸如磷酸二铵和磷酸脲、三氧化锑、磷酸铵、钠五硼酸盐、硫酸铵，硼酸及其混合物。然而，根据本发明，干态粘合剂需要较少的聚合物以将声学基板200充分地联接到多孔稀松布100。因此，可以减少阻燃剂的量，并且在一些实施方式中完全消除阻燃剂，同时仍然保持期望的A类防火等级。
根据本发明，湿态粘合剂和干态粘合剂可以不含阻燃剂(即基于湿态和/或干态粘合剂总量的0wt.％的阻燃剂)并且本发明的天花板镶板1可以具有A级防火等级。根据本发明的其它实施例，天花板镶板1可以无阻燃剂，并且本发明的天花板镶板1可以具有A级防火等级。
本发明的天花板镶板1可以包括通过ASTM测试方法E-84测量的A级(I)防火等级，通常称为用于测量建筑材料的火焰蔓延的隧道测试。隧道测试可以测量火焰在测试样本表面传播的距离和速度。在这个测试中，材料样本作为天花板被安装在测试室中，并且一端暴露在气体火焰中。所得到的火焰蔓延等级(“FSR”)表示为连续尺度的数字，其中无机增强水泥板为0，红橡木为100。尺度分为三个等级。最常用的火焰蔓延分类是：A级(或“I”)，FSR范围从0到25(代表最佳性能)；B类(或“II”),FSR范围为26-75；和“III”级，其FSR范围为76-200(这表示最差性能)。
以下实施例是根据本发明制备的。本发明不限于在此描述的示例。
实施例
实验1
下面的实验测量了由于施加湿态粘合剂而导致的声学基板中的气流阻力的变化//由于添加了多孔稀松布而形成的干态粘合剂作为声学基板中气流阻力的变化。制备三个实施例，每个实施例包括基板，其具有从基板的第一主基板表面到第二主基板表面测量的初始气流阻力(“初始Ω”)。这些实施例的湿态粘合剂是水和99+％水解PVOH聚合物的含水混合物。通过将PVOH聚合物(即形成凝胶的聚合物)分散在水(即载体)中并将该混合物加热到90℃的温度来制备湿态粘合剂，得到基于湿态粘合剂总重量的3.06wt.％的PVOH浓度。湿态粘合剂不含阻燃剂。
将湿态粘合剂以特定量(“湿态粘合剂g/m2”)施加到实施例1和3中的基板的每个第一主表面上，从而在实施例1和3的每个基板上形成一定量的形成凝胶的聚合物(“干态粘合剂g/m2”)。在实施例1和3的每个基板的第一主表面上施加湿态粘合剂以形成非离散图案(连续的)。没有湿态粘合剂施加到实施例2的基板上。接下来，对于实施例2和3中的每一个，使具有第一主表面和第二主表面的多孔稀松布接触基板，使得稀松布的第二主表面面对基板的第一主表面以形成层压结构。然后将覆盖实施例1的基板和实施例3的层压结构的粘合剂在对流烘箱中350℉的温度下干燥4分钟，除去水，使得粘合剂处于固态干态，没有阻燃剂。
然后测量每个实施例的最终气流阻力(Ω')。实施例2和3的最终气流阻力(Ω')从稀松布的第一主表面穿过镶板到基板的第二主表面而测量。具体而言，也通过基板和稀松布之间的粘合剂，穿过基板到基板的第二主表面来测量实施例3的气流阻力。从干态粘合剂顶部穿过基板到基板的第二主表面测量实施例1的最终气流阻力(Ω')。此外，测量实施例3中粘合到基板上的稀松布的拉伸强度(“拉伸强度lb/6in2)”。实施例1和2没有测量拉伸强度，因为在实施例1中不附加稀松布且在实施例2中不施加粘合剂。结果在表1中提供。
表1
如表1所示，本发明的天花板镶板(实施例3的天花板)与基板的气流阻力相比，气流阻力稍微增加(+21％)，但仍具有足够的拉伸强度。然而，气流阻力的微小增加不会对天花板镶板的声学性能产生实质性影响。此外，从实施例2和3两者来看，气流阻力的增加可部分归因于稀松布的存在。具体而言，将实施例3的天花板镶板与实施例2的无粘合剂结构进行比较，本发明的天花板镶板(实施例3的天花板镶板)由于粘合剂的存在而仅增加了13％的气流阻力，根据下式计算：
Ω'的增加：[1.7-1.5]/1.5＝13.3％
另外，如实施例1所示，本发明的粘合剂体系实际上可以降低基板的气流阻力。在施加湿态粘合剂并干燥基板之后，存在于基板中的所得纤维可收缩增加的孔径，从而允许空气更好地流过基板。因此，使用本发明的粘合剂体系的天花板镶板显示出理想的气流性能，同时还保持适当的粘合强度(由拉伸力表示)。
实验2
以下实验使用本发明的稀松布附接系统与使用其它粘合剂系统比较，测量声学基板和多孔稀松布之间的拉伸强度。该实验使用以下湿态粘合剂//干态粘合剂体系：
i.体系A：水和6wt.％的PVOH(99.65％水解)的含水混合物；所述含水混合物具有125cP的粘度(如通过布鲁克菲尔德粘度计测量，在室温下约22℃，#2转子@10RPM)。
ii.体系C：水和35wt.％丙烯酸乙烯酯聚合物和25wt.％矿物填料和磷酸铵(阻燃剂)的含水混合物。
将湿态粘合剂以特定量(“湿态粘合剂g/m2”)施加到每个第一主表面，从而在实施例4-6的每个基板上产生一定量的形成薄膜形成凝胶的聚合物(“干态粘合剂g/m2”)。施加实施例4的湿态粘合剂以在基板的第一主表面上形成非离散图案(连续的)。接下来，使具有第一主表面和第二主表面的多孔稀松布与实施例4-6的每个基板接触，使得稀松布的第二主表面面对基板的第一主表面，由此形成层压结构。然后将每个层压结构在对流烘箱中300℉的温度下干燥5分钟，由此将载体(即水)从湿态粘合剂中蒸发以产生离散图案的固体干态粘合剂(即，不流动)。然后测量每个天花板镶板的稀松布的拉伸强度并将其提供在表2中
表2
“干态粘合剂g/m2”通常表示多孔稀松布和声学基板之间存在的固体的量(包括任何填料或粘度调节剂)。少量的水可能残留在干态的粘合剂中,其在干燥阶段期间没有被脱除。“聚合物g/m2”表示将多孔稀松布和声学基板连接在一起的聚合物的量。由于实施例4的粘合剂体系不需要附加粘度调节剂和/或阻燃剂，因此比较例5和6的固体含量大于聚合物含量。
如表2所示，使用本发明的稀松布附接系统(即，实施例4)导致具有联接到声学基板的多孔稀松布的天花板镶板，与其它需要更大量聚合物的湿态/干态粘合剂体系相比，其不仅展现出足够的拉伸强度，而且在一些情况下甚至表现出优于高聚合物含量的湿态粘合剂//干态粘合剂体系(即，例5)的性能。
实验3
以下实验测量根据本发明的天花板镶板的火焰蔓延值。使用E-84 Steiner隧道将实施例3的天花板镶板进行30-30的火焰蔓延筛选试验。测试了实施例3的天花板镶板的多个条-每个具有39英寸的长度，并且记录的平均最大火焰长度为约7.4英寸，转化为火焰蔓延等级13并落入A级等级内。因此，本发明的天花板镶板不仅提供了足够的气流和拉伸力，而且在即使没有添加阻燃剂的情况下，还表现出优异的阻燃性。
如本领域技术人员将认识到的，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对这里描述的实施例进行许多改变和修改。其旨在所有这些变化都落入本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种天花板镶板，包括：
声学基板，其包括基板纤维并具有第一主基板表面和与所述第一主基板表面相对的第二主基板表面，所述声学基板具有从所述第一主基板表面到第二主基板表面测量的通过所述声学基板的第一气流阻力；
多孔稀松布，其包括稀松布纤维并且具有第一主稀松布表面和与所述第一主稀松布表面相对的第二主稀松布表面；
干态粘合剂，其在室温下为固体且包含小于5wt.％的水，所述干态粘合剂将所述声学基板的所述第一主基板表面粘附至所述多孔稀松布的所述第二主稀松布表面，所述干态粘合剂包含形成凝胶形成薄膜的聚合物；并且
其中所述干态粘合剂以4g/m2至13g/m2的量存在。
2.根据权利要求1所述的天花板镶板，其中，所述声学基板的密度范围为40kg/m3至190kg/m3。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的天花板镶板，其中，所述声学基板的孔隙度范围为75％至95％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的天花板镶板，其中，所述形成凝胶形成薄膜的聚合物包括聚乙烯醇、淀粉聚合物、多糖类聚合物、纤维素类聚合物、蛋白质溶液聚合物、丙烯酸类聚合物、聚合物酸酐中的至少一种，或其两种或更多种的组合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的天花板镶板，其中，所述形成凝胶的聚合物包含至少85％水解的聚乙烯醇。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的天花板镶板，其中，所述声学基板包含的基础材料选自由矿棉、玻璃纤维、纤维素纤维、聚合物纤维、蛋白质纤维及其组合构成的组。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的天花板镶板，其中，所述多孔稀松布包括玻璃纤维的非织造结构。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的天花板镶板，其中，所述天花板镶板具有第二气流阻力，所述第二气流阻力是从所述第一主稀松布表面到第二主基板表面测量的穿过所述天花板镶板的所述第一气流阻力的90％至140％。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的天花板镶板，其中，所述干态的粘合剂的含量范围为4g/m2至8g/m2。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的天花板镶板，所述干态粘合剂不含阻燃剂并且具有通过ASTM测试方法E-84测量的A级防火等级。
11.一种形成天花板镶板的方法，所述方法包括：
a)将包含水和形成凝胶的聚合物的含水混合物施加到声学基板的第一主基板表面或多孔材料的第二主稀松布表面中的至少一个上；
b)使所述声学基板的所述第一主基板表面与所述多孔稀松布的所述第二主稀松布表面接触以形成层压结构；和
c)干燥所述层压结构以将所述声学基板和所述多孔稀松布粘合在一起；
其中所述形成凝胶的聚合物的存在量为以所述含水混合物的总重量计1wt.％至20wt.％，并且所述含水混合物以30g/m2至170g/m2的量施加至所述声学基板的所述第一主基板表面或所述多孔稀松布的所述第二主稀松布表面中的至少一个上。
12.根据权利要求11所述的形成天花板镶板的方法，其中所述形成凝胶的聚合物的存在量为基于含水混合物的总重量3wt.％至12wt.％。
13.根据权利要求11至12中任一项所述的形成天花板镶板的方法，其中在步骤c)之后，所述形成凝胶的聚合物在所述声学基板和所述多孔稀松布之间形成不连续层。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的形成天花板镶板的方法，其中所述含水混合物在21℃至24℃的温度范围内具有的粘度范围为100cPs至2000cPs。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的形成天花板镶板的方法，其中所述形成凝胶的聚合物包含的形成薄膜的聚合物选自由聚乙烯醇(PVOH)、淀粉聚合物、多糖聚合物、纤维素聚合物、蛋白质溶液聚合物、丙烯酸聚合物、聚马来酸酐，或其两种或更多种的组合构成的组。
16.根据权利要求15所述的形成天花板镶板的方法，其中至少85％的聚乙烯醇已被水解。
17.根据权利要求16所述的形成天花板镶板的方法，其中至少90％的聚乙烯醇已被水解。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的形成天花板镶板的方法，其中在步骤c)之后，在所述声学基板和所述多孔稀松布之间存在的形成凝胶的聚合物的量的范围为4g/m2至约13g/m2。
19.一种天花板镶板，包括：
声学基板；
多孔稀松布；以及
粘合剂，其在所述声学基板和所述多孔稀松布之间将所述声学基板粘合到所述多孔稀松布上，所述粘合剂包括含量在4g/m2至13g/m2范围的聚乙烯醇，其中所述聚乙烯醇至少为85％水解；并且
其中粘附于所述声学基板的稀松布具有至少15lbs/6in2的稀松布拉伸力。
20.根据权利要求19所述的天花板，所述粘合剂不含阻燃剂并且具有通过ASTM测试方法E-84测量的A级防火等级。
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