CN106660297B - 抗下垂基板及其制备和使用的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请描述了一种基板，其包括：包括多个开孔的芯板；通过第一粘合剂附接到芯板的第一主侧面的第一面层；以及通过第二粘合剂附接到芯板的第二主侧面的第二面层；其中第二粘合剂的玻璃化转变温度高于第一粘合剂的玻璃化转变温度。

Description

抗下垂基板及其制备和使用的方法
技术领域
本公开涉及抗下垂结构，并且更具体地涉及具有断裂弹性的轻质抗下垂结构。
背景技术
基板用于建筑结构内的各种应用中以产生审美上令人喜爱的室内环境。基板可以形成为可以施加到墙壁、天花板(在一些情况下形成悬吊天花板***)和顶蓬的板材。在一些应用中，板材可以是自支撑的；然而，这种板材有时可能很重并且需要复杂结构，从而导致在整个基板上产生可见的明显挠曲(下垂)。为了使板材有效地用作天花板板材，其必须能够抵抗下垂(重力和湿度引起的蠕变)并保持平整。这需要凸缘和腹板(表面和芯板)之间的粘合在温度、湿度和机械应力的范围内保持稳定。硬固化粘合剂虽然尺寸稳定，但是是脆性的，并且如果板材弯曲或碰撞，则粘合可能容易破裂。相比之下，软固化粘合剂是弹性的并且使板材能够弯曲而不破坏粘合，但易受蠕变。
因此，需要用于天花板***的粘合剂***，其提供了尺寸稳定性和弹性的组合。本发明的实施例旨在满足这些需求。
发明内容
在一些实施例中，本发明提供一种轻质抗下垂基板，其包含具有多个开孔(opencell)的芯板、通过第一粘合剂附接到芯板的第一主侧面的第一面层；以及通过第二粘合剂附接到芯板的第二主侧面的第二面层。在一些实施例中，第二粘合剂的玻璃化转变温度高于第一粘合剂的玻璃化转变温度。
本发明的一些实施例还提供了一种用于制造轻质抗下垂基板的方法，包括以下步骤：形成具有多个开孔的芯板，形成第一面层，形成第二面层，并且使用第一粘合剂将第一面层附接到芯板的第一主侧面，并且使用第二粘合剂将第二面层附接到芯板的第二主侧面。在一些实施例中，第二粘合剂的玻璃化转变温度高于第一粘合剂的玻璃化转变温度。在一些实施例中，本发明提供了在天花板***中使用本文所述的基板的方法。
具体实施方式
本文通过参考示例性实施例示出和描述了本发明的特征和益处。在本文所公开的实施例的描述中，对方向或定向的任何参考仅仅是旨在方便描述，而不旨在以任何方式限制本发明的范围。相关术语诸如“下部”、“上部”、“水平”、“垂直”、“上方”、“下方”、“上”、“下”、“顶部”和“底部”以及它们的派生(例如，“水平地”、“向下”、“向上”等)应该被解释为在论述时指示随后描述的定向。这些相关术语仅仅是为了方便描述，并且不要求以特定定向来构造或操作装置。
如本文所使用的，诸如“附接”、“附着”、“连接”、“耦接”、“互连”和类似的术语指示了一种关系，在该关系中结构直接或间接地通过中间结构彼此固定或附接，以及为可移动或刚性附接或关系，除非另有明确描述。因此，本公开不限于示出了可以单独存在或与其他特征组合存在的特征的某些组合的这种示例性实施例。
在一些实施例中，本发明包括具有多个层的基板。在一些实施例中，这些层包括芯板、第一面层和第二面层。在一些实施例中，芯板包括第一主侧面和第二主侧面，第一主侧面与第二主侧面相对。在一些实施例中，第一主侧面可以是暴露于建筑空间或室内环境的前侧面，并且第二主侧面可以是在安装基板时从视野中隐藏的后侧面。在一些实施例中，第一面层用第一粘合剂连结到芯板的第一主侧面，并且第二外面层用第二粘合剂连结在芯板的相对侧的芯板的第二主侧面上。一些实施例设置成，基板进一步包括围绕芯板一直延伸的周边侧面，它们共同限定了基板的周边边缘，其反过来又限定长度和宽度。在一些实施例中，周边边缘可以具有正方形或矩形边缘轮廓，但是可以提供其他合适的边缘轮廓。
在一些实施例中，芯板可以具有由孔壁限定的多个开孔。一些实施例规定，孔壁互连并且在基本上垂直于第一和第二面层的方向上在第一面层和第二面层之间在高度上垂直延伸。在一些实施例中，孔限定了穿过芯板的垂直延伸穿过基板并垂直于第一和第二面层的开口-孔开口的垂直定向(即，在每个孔的顶端和底端开口)可以提供理想的声学噪声抑制性以及对基板的结构加固。
在一些实施例中，可以选择孔尺寸来提供从约1/4英寸到3英寸的范围的宽度或直径，或者从约1/4英寸到(并包括)1英寸的直径(注意，六边形孔的形状和直径近似为圆形)。在一些实施例中，超过上述范围的孔直径是合适的，但是不太理想，因为在表面挠曲(***)时，可能出现未支撑的边缘损坏和脱层问题。
在一些实施例中，孔高度可以从约(并包括)0.20英寸到4英寸，或者从3/8英寸到(并包括)1.5英寸；或者从约0.8到1.25英寸的较高范围内的孔高度已经进行了下垂测试并可以提供良好的抗下垂性。在其他实施例中，可以使用其他合适的高度，只要该高度对于要构造的给定尺寸的隔音板材能提供足够的抗下垂性。
在一些实施例中，孔高度与施加的粘合剂的厚度和密度成比例。
在一些实施例中，芯板基于由芯板的侧壁和主侧面限定的芯板的三维总体积形成基本上开放的结构。在一些实施例中，孔的开放体积优选地可以占芯板占据的总体积的90％或更多。作为代表性示例，非限制性地，对于1英寸直径的孔，孔的开放体积占芯板的总体积的大约99％，并且对于1/2英寸直径的孔，孔的开放体积占芯板的总体积的大约98％。
在一些实施例中，孔壁为每个孔开口限定了圆形或多边形形状(例如，三角形、矩形、梯形、五边形、七边形、六边形(即，“蜂窝形”)等)。一些实施例规定了除六边形蜂窝结构之外的芯板构造(在垂直方向的横截面上)。例如，一些实施例提供了具有波纹结构的芯板，其可由在交替的纵向延伸的直孔壁的行之间夹置和粘合的多个“W形”正弦弯曲或波状孔壁形成。
在一些实施例中，限定芯板的孔壁可以由任意数量的薄、轻和多孔或非多孔材料形成。一些实施例包括可由纤维素材料、聚合材料或金属材料形成的芯板。在一些实施例中，纤维素材料包括纸，诸如20到80磅的牛皮纸(厚度为约0.004到0.015英寸)，根据应用，可以认为其作为芯板孔壁材料是经济的和有成本效益的。
在一些实施例中，聚合物材料可以是热塑性或热固性的，并且包括聚烯烃(例如，聚乙烯“PE”、聚丙烯“PP”)、聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯“PET”)、聚酰胺、丙烯酸聚合物、乙烯基聚合物以及聚氨酯。一些实施例规定，聚合物材料可以加固材料，例如玻璃纤维(例如，轻质玻璃纤维)。一些实施例规定，芯板可以由诸如薄铝片的金属材料形成。在一些实施例中，(任何类型的)重规格材料可以更容易使用，但增加重量和成本。因此，在一些实施例中，当选择用于芯板的孔壁的材料时，要适当地保持必要的厚度、抗下垂性和后面这些因素之间的平衡。
在一些实施例中，第一和第二面层可各自包括一个或多个中间层和/或外部层。在一些实施例中，第一面层可以暴露于建筑空间或室内环境，并且第二面层可以在安装基板时从视野中隐藏。
一些实施例设置成，第一和第二面层可以各自由纤维素材料、聚合物材料或金属材料形成。在一些实施例中，第一和第二层给予了平滑的视觉外观、耐久性和尺寸稳定性，同时保持了适当的隔音孔隙率。一些实施例规定，根据诸如成本、重量和其他因素的考虑，第一和第二面层可以具有从约(并包括)0.008到0.050英寸的范围的代表性厚度，或者标称厚度可以为约0.030英寸。在一些实施例中，第一和第二面层可以具有从约30到150g/m2的范围的重量，可以具有大于150N/50mm的拉伸强度，并且可以使用标称直径为10μm的纤维制成。
对于由聚合物片或膜形成的第一和第二面层，聚合物材料可以选自聚烯烃、聚氨酯、聚酯或聚酰胺。在一些实施例中，可以使用由聚烯烃(诸如PE或PP)制成的聚合物层来制造低成本的第一和第二面层。聚合物材料还可以包括聚氨酯、聚酯、乙烯基聚合物，并且可以用玻璃纤维(短的或连续的)加固以增强板材的机械性能，特别是弯曲强度和刚度以及抗冲击性-即，玻璃纤维。在一些实施例中，加固聚合物可以是层压的无纺玻璃纤维在树脂基质或聚合物片或膜中。
在其他实施例中，第一和/或第二面层可由纤维素、天然或人造有机纤维、纺织玻璃纤维或纺织玻璃/有机纤维组合、无机纤维诸如石棉和其他织物类材料。在进一步的实施例中，第一和第二外面层的暴露表面可以根据美国专利5,888,626(其通过引用整体并入本文)用高固体丙烯酸胶乳涂料涂层涂覆或涂布，该涂层具有足够的多孔组合物以实现预定的气流阻力。一些实施例设置成，第一面层和/或第二面层可以由金属材料(诸如薄铝片)形成。
在另一个实施例中，第一和/或第二面层可以是通过纺粘工艺、熔喷工艺、射流喷网(spunlaced)工艺、梳理工艺或任何这些工艺的组合形成的稀纱布，诸如例如，纺粘-熔喷-纺粘或纺粘-熔喷-熔喷-纺粘。在一些实施例中，用于制造稀纱布的有用材料包括聚酯(诸如例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯等)、聚烯烃(诸如例如，聚乙烯、聚丙烯等)、聚乳酸、尼龙或这些材料的组合。虽然稀纱布的基重可以为从约8gsm到约200gsm，但是理想的稀纱布的基重为从约8gsm到约100gsm，更理想的是从约8gsm到约75gsm，或者优选地，稀纱布的基重为从约8gsm到约50gsm，或甚至从约8gsm到约25gsm。
其他实施例中，可以将额外的层施加到第一和第二面层的外部，使得额外的外层与第一和/或第二面层的面朝外的表面接触。在一些实施例中，额外的层可以由蛭石制成-如美国专利No.4,043,862中所讨论的，其全部内容通过引用并入本文。其他实施例设置成，额外的层可以包括类似(不锈)钢或铝的金属层，用来帮助给予额外的耐火性、抗弯曲性、抗冲击性和固定强度。一些实施例设置成，可以使用与用于将每个相应的第一面层和第二面层固定到芯板上的粘合剂相同的粘合剂来固定额外的层。
在一些实施例中，第一面层用第一粘合剂附接到芯板的第一主侧面，并且第二面层用第二粘合剂附接到芯板的相对侧的芯板的第二主侧面。在一些实施例中，第二粘合剂的玻璃化转变温度(“Tg”)高于第一粘合剂的Tg。在一些实施例中，第一粘合剂可以是低Tg(如本文所讨论的)热塑性聚合物，并且第二粘合剂可以是热固性或高Tg(如本文所讨论的)热塑性聚合物。在一些实施例中，可以在聚合物组合物完全或基本固化后测量Tg-例如，从预聚物阶段反应，聚合物链之间不可逆交联。
在一些实施例中，第二粘合剂可包括“高Tg”聚合物，使得第二粘合剂表现出从约70℃到约270℃，或从约100℃到约240℃，或从约115℃到约230℃的范围的Tg。在一些实施例中，第一粘合剂可包括“低Tg”聚合物，使得第一粘合剂表现出从约(-)40℃到约60℃，或从约(-)20℃到约40℃，或从约0℃到约40℃的范围的Tg。在一些实施例中，第二粘合剂可以具有比第一粘合剂的Tg高约40℃到约140℃的Tg。在其他实施例中，固化的第二粘合剂可以具有比第一粘合剂的Tg高约60℃到约120℃的Tg。在一些实施例中，上述Tg关系为基板提供了意想不到的优异的抗下垂性，同时还保持基板的耐久性。
在一些实施例中，高Tg聚合物倾向于在室温下表现出更高的刚性，并且更不容易受到粘弹性蠕变的影响，该蠕变是由于施加的应力而导致的聚合物链随时间而重排，从而导致聚合物组合物尺寸的宏观变化。在一些实施例中，表现出高Tg的组合物具有可以认为在室温下“锁定”到位的聚合物链。能够在施加的应力下更好地耐受聚合物链重新定向，使高Tg聚合物组合物能更好地耐受室温下的粘弹性蠕变。尽管有利于避免粘弹性蠕变，但高Tg聚合物链的相对固定性也导致聚合物组合物表现出相对高的刚度。高刚度可能存在问题，因为聚合物链“锁定”到位，因此在给定负载下不能充分重新定向，导致聚合物链断裂。这会导致高Tg聚合物粘合剂为脆性的并且易受到沿粘合剂的粘合线发生的宏观断裂。
然而，具有低Tg的聚合物链具有在室温下不“锁定”的聚合物链，并因此在室温下的给定负载下可以更容易地重新定向/重新排列。在室温下重新定向聚合物链的能力使低Tg聚合物脆性较低并且能更好地耐受断裂，从而产生了对宏观破裂更具弹性的聚合物材料。然而，低Tg聚合物链在室温下更容易重新排列的能力导致其更易受粘弹性蠕变的影响。虽然低Tg聚合物在施加给定负载时可能不断裂，但随着时间的推移，该低Tg聚合物材料的聚合物链将自身重新定向以便适应所施加的负载-从而导致聚合物尺寸的宏观变化，其可导致下垂。
在一些实施例中，仅利用高Tg聚合物粘合剂粘合第一和第二面层的基板结构可能能够更好地耐受粘弹性蠕变/下垂，然而，这些板材往往缺乏在储存、运输和安装基板时需要的弹性，并且第一和/或第二面层可能与芯板分离。相反地，仅利用低Tg聚合物粘合剂的基板结构可以表现出足够的弹性和抗冲击断裂性，但由于粘弹性蠕变在其自身重量下会下垂。
在一些实施例中，已经发现，对于包括芯板、第一面层和第二面层的基板，比起仅使用低Tg粘合剂或仅使用高Tg粘合剂，使用低Tg粘合剂和高Tg粘合剂的组合可以提供优异的抗下垂和抗断裂性。具体地，申请人已经发现，通过具有低Tg的第一粘合剂将第一面层粘附到芯板的第一主表面，并且通过具有高Tg的第二粘合剂将第二面层粘附到第二主表面，产生了优异的抗下垂性和抗断裂性，其中第一面表面配置为暴露于建筑空间或室内环境，并且第二面表面配置为在安装基板时从视野中隐藏。
在一些实施例中，第二粘合剂可包括高Tg聚合物，其包括热固性聚合物或至少一种高Tg热塑性聚合物，使得第二粘合剂配制成具有一定的粘度、适用期和玻璃化转变温度，使得本文所述的板材可以通过辊涂工艺形成，由此粘合剂不会滴落或过早固化或硬化。在一些实施例中，第二粘合剂可以是潜伏性固化粘合剂。在其他实施例中，第二粘合剂可仅在施加热量时固化。在一些实施例中，第二粘合剂可包含环氧树脂(在本文中所用的)，其可包括含有至少一个环氧官能团的任何常规二聚、低聚或聚合环氧材料。
在一些实施例中，环氧树脂可以占第二粘合剂重量的从约2％到约99％；或者占第二粘合剂重量的从约15％到约50％；或者占第二粘合剂重量的约15％。在其他实施例中，环氧树脂占第二粘合剂重量的比可以小于约60％。一些实施例设置成，环氧树脂可以是液体或固体环氧树脂，或者可以是液体和固体环氧树脂的组合。
在一些实施例中，本发明的环氧树脂可包括很多种可固化环氧化合物以及它们的组合，诸如也称为聚环氧化物的环氧树脂。在一些实施例中，可用于本文的聚环氧化物可以是单体的(例如，双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、四溴双酚A二缩水甘油醚、酚醛基环氧树脂和三环氧树脂)、较高分子量树脂(例如，用双酚A提高的双酚A二缩水甘油醚)或聚合的不饱和单环氧化物(例如，丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚等)的均聚物或共聚物。最理想的是，环氧化合物平均每个分子含有至少一个侧链或末端1,2-环氧基(即，连位环氧基)。
在其他实施例中，可用于本发明的固体环氧树脂可优选地包括或优选地主要基于双酚A-例如，具有以下通式的双酚A二缩水甘油醚：
其中n为0到25。
在一些实施例中，粘合剂包括环氧当量重量在约180到195g/mol的范围的基本液态的树脂；或者在约170到175g/mol的范围。一些实施例设置成，环氧树脂的组合可用于调节环氧粘合剂的性质。
在一些实施例中，第二粘合剂还可以包括环氧树脂/弹性体加合物。更具体地，一些实施例规定，加合物可以基本上完全(即，至少70％、80％、90％或更多)由一种或多种在23℃的温度下为固体的加合物组成。在一些实施例中，加合物可以占第二粘合剂重量的从约5％到约80％；或者占第二粘合剂重量的至少约10％；或者占第二粘合剂重量的至少约20％；或者占第二粘合剂重量的比小于约70％；或者占第二粘合剂重量的比小于约40％。在一些实施例中，加合物可包括约1:5到约5:1的环氧树脂与弹性体；或者从约1:3到约3:1的环氧树脂与弹性体。在本发明的某些实施例中，加合物包括固体和液体的羧基封端的丁腈橡胶、具有胺官能团的液体丁腈橡胶和任何弹性体、聚硅氧烷、环氧化聚硫化物、二异氰酸酯和能与环氧基反应的任何弹性体、塑性体或热塑性塑料-包括羧基、胺基、异氰酸酯和马来酸酐基团。
在一些实施例中，第二粘合剂可包括弹性体-诸如但不限于，天然橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚异戊二烯、聚异丁烯、聚乙烯、聚丁二烯、异戊二烯-丁二烯共聚物、氯丁橡胶、丁腈橡胶(例如，丁腈，诸如羧基封端丁腈(CTBN))、丁基橡胶、聚硫化物弹性体、丙烯酸弹性体，丙烯腈弹性体，硅橡胶，聚硅氧烷，聚酯橡胶、二异氰酸酯连接的缩合弹性体、EPDM(乙烯-丙烯二烯橡胶)、氯磺化聚乙烯、氟化烃等。适用于本教导的额外的或替代的环氧树脂/弹性体或其他加合物的示例公开在美国专利申请2004/0204551中，其通过用于所有目的的引用并入本文。在一些实施例中，环氧树脂可以占CTBN/环氧基加合物重量的从约20％到约40％。
在一些实施例中，第二粘合剂还可以包括一种或多种额外的聚合物和/或共聚物材料，诸如热塑性塑料、弹性体以及它们的组合等。在一些实施例中，可以适当地结合到粘合剂中的聚合物包括卤化聚合物、核/壳聚合物、聚碳酸酯、聚酮、聚氨酯、聚酯、硅烷、砜、烯丙基、烯烃、苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、环氧树脂、硅树脂、酚醛树脂、橡胶，聚苯醚、对苯二甲酸乙二醇酯、乙酸酯(例如，EVA)、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯(例如，乙烯丙烯酸甲酯聚合物)或它们的混合物。其他可能的聚合物材料可以是或可以包括但不限于聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯)、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚(环氧乙烷)、聚(乙烯亚胺)、聚酯、聚氨酯，聚硅氧烷、聚醚、聚膦腈、聚酰胺、聚酰亚胺、聚异丁烯、聚丙烯腈、聚(氯乙烯)，聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(偏二氯乙烯)、聚四氟乙烯、聚异戊二烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯。
一些实施例设置成，第二粘合剂还可以包括各种固化剂和填料。合适的固化剂的示例包括选自脂族或芳族胺或它们相应的加合物、酰氨基胺、聚酰胺、脂环族胺、酸酐、聚羧酸酯、异氰酸酯、酚基树脂(例如，苯酚或甲酚酚醛清漆树脂，共聚物诸如苯酚萜、聚乙烯基苯酚或双酚A甲醛共聚物、双羟基苯基烷烃等)或它们的混合物的材料。特别优选的固化剂包括改性和未改性的多胺或聚酰胺，诸如三亚乙基四胺、二亚乙基三胺、四亚乙基五胺、氰基胍、双氰胺等。在一些实施例中，还可以提供用于固化剂的加速剂(例如，改性或未改性的脲，诸如亚甲基二苯基双脲、咪唑或它们的组合)用于制备粘合剂。在另一个实施例中，第二粘合剂可包括二酰肼固化剂，诸如间苯二甲酸二酰肼。
合适的填料的示例包括二氧化硅、MIOX、热解法二氧化硅、硅灰石、硅藻土、玻璃、粘土(例如，包括纳米粘土)、滑石、颜料、着色剂、玻璃珠或玻璃泡、玻璃、碳或陶瓷纤维、尼龙或聚酰胺纤维(例如，芳纶)、抗氧化剂等。这种填料，特别是粘土，可以帮助粘合剂材料在材料流动期间流平。可以用作填料的粘土可以包括来自高岭石、伊利石、绿泥石、蒙皂石或海泡石团的粘土，其可以被煅烧。一种这样的填料可以包括产品，可购自德克萨斯州冈萨雷斯的南方粘土产品公司(Southern Clay Products Inc.)。一种或多种矿物或石类填料诸如碳酸钙、碳酸钠等可用作填料。这种矿物填料可以提高固化的粘合剂的刚度，并有助于将粘合剂的粘度提高到其所需的水平。额外的合适的填料的示例包括但不限于滑石、蛭石、叶蜡石、锌蒙脱石、皂石、绿脱石、蒙脱石或它们的混合物。在另一个优选的实施例中，硅酸盐矿物诸如云母可以用作填料。优选地，填料包括通常与存在于可活化材料中的其他组分不反应的材料。尽管填料通常可以存在于可活化材料内以占据相对低重量的空间，但是可以设想，填料还可以给予可活化材料诸如强度和抗冲击性的性质。
在一些实施例中，第一粘合剂可以选自“热熔”粘合剂、“压敏”粘合剂或它们的组合。在一些实施例中，压敏粘合剂衍生自共聚物，诸如丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯共聚物，其产生具有低Tg(即，从约10℃到约(-)90℃的范围)的软和粘性的聚合物。在一些实施例中，均聚物不具有压敏粘合剂所需的性质；它们因此通过与至少少量其他共聚单体共聚来形成压敏粘合剂而改性。除了压敏粘合剂所需的共聚单体组合物之外，已经发现大量的低分子量共聚物对于获得所需的粘合性能是很重要的。在一些实施例中，通常在聚合工艺期间使用链转移剂以获得所需的低分子量共聚物部分。
在一些实施例中，压敏粘合剂聚合物可以包含单体单元的各种组合，诸如(甲基)丙烯酸烷基酯、乙烯基酯、氯丁二烯、丁二烯和异戊二烯。在其他实施例中，压敏粘合剂聚合物分散体还可以包括不通过常规乳液聚合工艺制成的那些，诸如天然橡胶胶乳、聚氨酯分散体和聚硅氧烷分散体。在其他实施例中，嵌段共聚物可用于第一粘合剂中，诸如由壳牌化工公司(Shell Chemical)提供的商标名为Kraton的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物。在一些实施例中，嵌段共聚物可以溶解在合适的溶剂中，然后分散在水中以便随后溶出所述溶剂。
在一些实施例中，可用于制造水基压敏粘合剂聚合物的合适的单体包括：(甲基)丙烯酸、C1到C8(甲基)丙烯酸烷基酯、C1到C13(甲基)丙烯酸羟烷基酯，二-C1到C13烷基马来酸酯/富马酸酯、乙烯基酯诸如乙酸乙烯酯、苯乙烯、丁二烯、2-氯-1,3-丁二烯和乙烯。在一些实施例中，水基压敏粘合剂聚合物还可以是天然橡胶、硅氧烷聚合物、聚氨酯等。一些实施例提供具有小于约500nm的平均粒度的压敏粘合剂聚合物乳液；或者小于约300nm。在一些实施例中，压敏粘合剂共聚物设计为具有约(-)10℃到约(-)90℃的Tg；或者从约(-)25℃到约(-)75℃的Tg。
在一些实施例中，高Tg和低Tg粘合剂特别有利于用于喷涂或辊涂工艺中。一些实施例规定，通过软化第一和/或第二粘合剂以使其更流体状使第一和/或第二粘合剂在加热时(例如，加热辊)提供理想的粘度，从而使粘合剂以这样的方式流动，使得其可以有效地涂覆芯板基板而不覆盖芯板开口。在一些实施例中，喷涂或辊涂工艺的加工温度可用于改变材料的粘度，以使得能够进行涂覆，而不会存在从芯板孔开口滴落粘合剂或粘合剂覆盖芯板孔开口的不希望的问题。太低的低涂覆温度可能由于润湿特性较差和/或对芯板的粘附性较差而导致涂覆较差。在其他实施例中，涂覆温度不能太高，因为可以引发粘合剂的交联/固化反应以及可能使流动性增加导致在辊涂工艺中第一和/或第二粘合剂可能覆盖或滴落到一个或多个蜂窝开口中。在其他实施例中，第一或第二粘合剂可以辊制或喷涂到第一和/或第二面层上。
在辊涂工艺期间，在一些实施例中，粘合剂的粘度应当不会太低，不会使得粘合剂滴落或出现难以将粘合剂定位在蜂窝结构的边缘上的问题。在其他实施例中，粘合剂的粘度不能低到使得辊涂工艺将导致粘合剂覆盖或形成薄膜的程度，该薄膜在将粘合剂定位在蜂窝结构的边缘上时至少部分地覆盖一个或多个蜂窝孔。一些实施例规定，粘度不能高到阻止粘合剂粘附到蜂窝体上的程度。在一个实施例中，粘合剂在8rad/s下的粘度可以至少约为500Pa·s，或者在37rad/s下可以至少约为200Pa·s，并且在8rad/s下可以小于约2500Pa·s或在37rad/s下小于约1500Pa·s；或者，粘合剂在8rad/s下的粘度可以从约700Pa·s到约2000Pa·s，并且粘合剂在37rad/s下的粘度可以从约500Pa·s到约1500Pa·s。
在一些实施例中，粘合剂还可具有足够的适用期以防止粘合剂过早固化，其可约为45分钟。在一些实施例中，用粘合剂涂覆辊涂机的辊可能需要至少约10分钟以沿着每个辊均匀地分散粘合剂，并且在加工之后从机器清洁粘合剂也可能需要至少约10分钟-因此，对于具有约45分钟的适用期的粘合剂，可以仅保留约25分钟的加工时间。在其他实施例中，具有小于约45分钟的适用期的粘合剂(根据粘合剂经历的温度)可能不允许足够的加工时间来涂覆大量的板材。
在一些实施例中，辊的温度还可以影响粘合剂的适用期；用于辊涂工艺的加工温度通常从约200°F到275°F。在一个实施例中，在约275°F的涂覆温度下，粘合剂的适用期可为约45分钟；或者当温度降低到约260°F时，适用期可显著增加，甚至因为因素增加两倍或甚至更大。在一些实施例中，辊涂温度的降低还可能对粘度具有不利影响(例如，通过增加粘度)，因此在适用期和粘度之间存在平衡。在其他实施例中，粘合剂在约235°F时的适用期可以从约15分钟到约90分钟；或者至少约30分钟；或者小于约70分钟；或者从约40分钟到约60分钟。
在一些实施例中，基板可暴露于超过300°F的温度下，并因此可以将粘合剂配制成使得其具有超过粘合剂在板材使用期间将暴露于的高温的玻璃化转变温度。
在一些实施例中，由基板形成的抗下垂板材可以具有在从约(并包括)0.375到3英寸的范围的代表性厚度(即，第一和第二面层和芯板)，优选地但非限制性的在约(并包括)0.6到1.5英寸的范围。各种所需的周边尺寸(例如，宽度和长度)的板材可以使用基板形成。在一些实施例中但不限于，隔音板材可以是4英尺×4英尺、4英尺×8英尺以及4英尺×12英尺。其中较大的尺寸设置有逐渐增高的芯板孔高度以抵抗下垂。
在一些实施例中，抗下垂基板可以根据给定应用的声音吸收和审美需要而形成为多种构造，包括例如但不限于多边形、正方形、椭圆形、圆形、六边形、梯形等，并且具有包括平面、凸面、凹面以及它们的组合的各种侧面轮廓。因此，本发明不受隔音基板的形状限制。
在一些实施例中，本发明提供了一种基板，其包括：包括多个开孔的芯板；通过第一粘合剂附接到芯板的第一主侧面的第一面层；以及通过第二粘合剂附接到芯板的第二主侧面的第二面层；其中第二粘合剂的玻璃化转变温度高于第一粘合剂的玻璃化转变温度。
在一些实施例中，第一粘合剂选自聚氨酯、聚烯烃、聚酯以及它们中两种以上的组合。在一些实施例中，第二粘合剂选自环氧树脂、聚氨酯、聚烯烃、聚酯以及它们中两种以上的组合。
在一些实施例中，芯板由20到80磅的牛皮纸形成。在一些实施例中，用酚醛树脂处理芯板。在其他实施例中，芯板由玻璃纤维或铝形成。
在一些实施例中，芯板的开孔是蜂窝形的。在一些实施例中，芯板的开孔是三角形的。在一些实施例中，开孔产生占芯板占据的总体积的至少约90％的开放体积。
在一些实施例中，第一面层选自包括纺织玻璃稀纱布、纸片或聚合物膜的组。
在一些实施例中，芯板的开孔基本上不含第一粘合剂。在一些实施例中，芯板的开孔基本上不含第二粘合剂。
一些实施例提供了一种用于制造基板的方法，包括：形成具有多个开孔的芯板；形成第一面层；形成第二面层；并且使用第一粘合剂将第一面层附接到芯板的第一主侧面，并且使用第二粘合剂将第二面层附接到芯板的第二主侧面；其中第二粘合剂的玻璃化转变温度高于第一粘合剂的玻璃化转变温度。
在一些实施例中，通过喷涂、辊、刷或浸渍将第一粘合剂施加到芯板的第一主侧面。在一些实施例中，通过喷涂、辊、刷或浸渍将第一粘合剂施加到第一面层。
在其他实施例中，通过喷涂、辊、刷或浸渍将第二粘合剂施加到芯板的第二主侧面。在进一步的实施例中，通过喷涂、辊、刷或浸渍将第二粘合剂施加到第二面层。
在一些实施例中，在施加第二粘合剂之前施加第一粘合剂。在一些实施例中，在第二面层粘附到芯板之前将第一面层粘附到芯板。
在一些实施例中，第二粘合剂通过热、UV辐射或压力进行后处理。
将通过具体示例更详细地描述本发明。提供以下示例是用于说明性目的，并不旨在以任何方式限制本发明。本领域技术人员将容易地认识到各种非关键参数，其可以改变或修改以产生基本上相同的结果。
示例
示例1
让处理完的一侧向下将预处理的面层放置在光滑平整的工作表面上。将第一粘合剂施加到蜂窝芯板材料的边缘。然后将膨胀的蜂窝体放置在第一面层上，使得第一粘合剂与第一面层未处理完的一侧接触。然后将平整的加重板放置在膨胀的蜂窝体的开孔(顶侧)上，以确保与第一粘合剂的良好接触压力并使其凝固一整夜。然后移除加重板，并使用辊将第二粘合剂施加到开孔蜂窝体上。然后将第二预处理的面层放置在第二粘合剂的顶部上，其处理完的一侧面朝外远离芯板。然后将平整的加重板重新定位在组件上，并且使第二粘合剂凝固一整夜。然后将基板修整为二(2)英尺乘以四(4)英尺的尺寸，来用于抗下垂性测试。可用类似的处理程序来制造拱形、蛇形和其他三维形状；然而在这种情况下，预处理的面层放置在形状或轮廓模具中，并且不是使用平整的加重板而是使用加重橡胶垫来在粘合剂固化时确保均匀的压力。
示例2
使用可编程环境室来评估用于产生天花板***的材料的长期机械稳定性或抗下垂性。将样品结构放置在室中并且通过刚性框架在其边缘上支撑。将室中温度保持在恒定的82°F(27.8℃)，并且相对湿度在35％和90％之间循环。每个循环的长度为24小时，并且4个循环构成一个完整的测试。板材中心的垂直挠度或垂度是质量的量度。较小的(绝对值)挠度等同于更好的长期稳定性。
表1
硬固化粘合剂的Tg为37℃，并且软固化粘合剂的Tg为(-)9℃。
表1(上面)中描述的结果证明本发明的第一和第二粘合剂的组合提供了所需的尺寸稳定性。
示例3
建筑材料的制造、运输和安装经常需要将其提升或翻转，以便适当地定向或改变其位置。这种操作可能在材料上施加不平衡的应力。板材的尺寸越大，一个或甚至多个人可能越难以避免使产品受到这种不平衡的力。使用硬固化粘合剂来制备四(4)英尺乘以八(8)英尺的板材，从而将无纺玻璃纤维面层粘合到蜂窝纸芯板上，蜂窝纸芯板的孔高度为1英寸，孔尺寸为1英寸。硬固化粘合剂具有61℃的Tg。当提升板材来安装为悬吊天花板***的一部分时，板材稍微弯曲，便在基板的局部区域中破坏了芯板与面层之间的粘合。尽管整个板材尺寸稳定并且不下垂，但局部分层会导致客户不能接受的可见缺陷。当使用具有(-)40℃的Tg的软固化粘合剂将一个面层粘合到芯板上并且使用硬固化粘合剂将相对面粘合到芯板上来制成类似的板材时，板材操作和安装时不会损坏。
示例2和3中所述的实验结果证明，本发明的第一和第二粘合剂的组合提供了所需的尺寸稳定性和抗冲击断裂性，同时作为对比的粘合剂体系不是不能提供充分的抗下垂性就是太脆而不能制造、运输和/或安装。
旨在将本专利文献中提及的任何专利、专利申请或印刷出版物(包括书籍)的全部内容通过引用并入本文。
如本领域技术人员将理解的，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对本文所述的实施例进行许多改变和修改。旨在让所有这些变化都落入本发明的范围内。

Claims (28)

1.一种包括基板的天花板，其包括：
芯板，其包括多个开孔；
第一面层，其通过第一粘合剂附接到所述芯板的第一主侧面；以及
第二面层，其通过第二粘合剂附接到所述芯板的第二主侧面；
其中所述第二粘合剂的玻璃化转变温度高于所述第一粘合剂的玻璃化转变温度。
2.根据权利要求1所述的天花板，其中所述第一粘合剂具有从-60℃到0℃的玻璃化转变温度。
3.根据权利要求1所述的天花板，其中所述第二粘合剂具有从40℃到100℃的玻璃化转变温度。
4.根据权利要求1所述的天花板，其中所述第二粘合剂的玻璃化转变温度比所述第一粘合剂的玻璃化转变温度高40℃到140℃。
5.根据权利要求1所述的天花板，其中所述第二粘合剂包括热固性聚合物。
6.根据权利要求1所述的天花板，其中所述第一粘合剂包括热塑性聚合物。
7.根据权利要求1所述的天花板，其中所述第二粘合剂选自环氧树脂、聚氨酯、聚烯烃、聚酯以及它们中两种以上的组合。
8.根据权利要求1所述的天花板，其中所述第一粘合剂选自聚氨酯、聚烯烃、聚酯以及它们中两种以上的组合。
9.根据权利要求1所述的天花板，其中所述芯板由20到80磅的牛皮纸形成。
10.根据权利要求1所述的天花板，其中所述芯板用酚醛树脂处理。
11.根据权利要求1所述的天花板，其中所述芯板由玻璃纤维或铝形成。
12.根据权利要求1所述的天花板，其中所述芯板的所述开孔是蜂窝形的。
13.根据权利要求1所述的天花板，其中所述芯板的所述开孔是三角形的。
14.根据权利要求1所述的天花板，其中所述开孔产生占所述芯板所占总体积的至少90％的开放体积。
15.根据权利要求1所述的天花板，其中所述第一面层选自包括纺织玻璃稀纱布、无纺玻璃稀纱布、纸片或聚合物膜的组。
16.根据权利要求1所述的天花板，其中所述芯板的所述开孔不含所述第一粘合剂。
17.根据权利要求1所述的天花板，其中所述芯板的所述开孔不含所述第二粘合剂。
18.一种用于制造包括基板的天花板的方法，所述方法包括：
i)形成具有多个开孔的芯板；
ii)形成第一面层；
iii)形成第二面层；以及
iv)使用第一粘合剂将所述第一面层附接到所述芯板的第一主侧面，并且使用第二粘合剂将所述第二面层附接到所述芯板的第二主侧面；
其中所述第二粘合剂的玻璃化转变温度高于所述第一粘合剂的玻璃化转变温度。
19.根据权利要求18所述的方法，其中通过喷涂、辊、刷或浸渍将所述第一粘合剂施加到所述芯板的所述第一主侧面。
20.根据权利要求18所述的方法，其中通过喷涂、辊、刷或浸渍将所述第一粘合剂施加到所述第一面层。
21.根据权利要求18所述的方法，其中通过喷涂、辊、刷或浸渍将所述第二粘合剂施加到所述芯板的所述第二主侧面。
22.根据权利要求18所述的方法，其中通过喷涂、辊、刷或浸渍将所述第二粘合剂施加到所述第二面层。
23.根据权利要求21所述的方法，其中在施加所述第二粘合剂之前施加所述第一粘合剂。
24.根据权利要求18所述的方法，其中在将所述第二面层粘附到所述芯板之前将所述第一面层粘附到所述芯板。
25.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二粘合剂通过热、UV辐射或压力进行后处理。
26.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一粘合剂具有从-60℃到0℃的玻璃化转变温度。
27.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二粘合剂具有从40℃到100℃的玻璃化转变温度。
28.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二粘合剂的玻璃化转变温度比所述第一粘合剂的玻璃化转变温度高40℃到140℃。
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