CN101025041A - 具有毯层和功能层的室内建筑用材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有毯层和功能层的室内建筑用材料，具体地说，提供具有毯层和功能层的室内建筑用材料，所述功能层用于进一步保持舒适的室内环境。所述室内建筑用材料包含毯层、涂层、粘结在毯层上的吸音层、以及粘结毯层与吸音层的粘结层。其中，毯层的材料为尼龙6、尼龙66、丙烯腈纤维、PP、PTT和PET，涂层含有具有一定功能的组合物。每平方米的毯层的有效表面积为20m2～150m2。

Description

具有毯层和功能层的室内建筑用材料
技术领域
本发明涉及具有毯层(カ一ペツト層)和功能层的室内建筑用材料，具体地说，涉及具有毯层和进一步保持舒适的室内环境的功能层的室内建筑用材料。
背景技术
墙面、顶棚和地面材料必须具有坚固性和功能性。坚固性是指，将某种材料与其他材料共同形成一定结构的同时，在一定的期间内还能维持必要的形态。而且，对于材料所使用的空间，为了提高内部环境的有用性而要求功能性。一般来说，用于满足坚固性的材料有限，而且由于其不露在外面，所以不要求多样性，因而对其进行选择的必要性不高。然而，对于用于满足功能性的材料，根据所需的功能，材料可能需要改变，而且由于材料不同而效果的差异较大，所以需要高的选择性。
一般对于墙面、顶棚和地面材料所要求的功能是吸音、隔热、阻燃或防火性。此外，根据使用空间的用途，有时还要求抗菌性、除臭性或装饰性。
吸音是指，入射到材料的声音的一部分没有透过或反射而是在材料内被吸收。在材料的一侧产生声音时，没有发生反射的声音相当于被材料吸收或是透过材料的声音。由于这种没有发生反射的声音看起来像是被全部吸收了，所以就有一个表观上的吸收率的概念，将表观上像是被吸收的音能与入射的音能的比值称为吸音比率。
室内建筑用材料不仅需要具有吸音和吸收振动的功能，还必须具有其他的附加功能。要求这些附加功能是为了使用空间的效率性，例如，这些功能包括抗菌、除臭、阻燃和防止导致室内空气综合症的有害气体的发生。附加于建筑材料的这些功能越来越成为开发新型建筑材料时必需的功能。
在室内建筑用材料中形成功能层的方法有，涂布涂布剂的方法和以组合物的形式添加具有必要功能的物质的方法。其代替方案是，混用两种方法，向粘结剂或涂布剂中添加功能性物质后再涂布到墙面材料上。
与具有功能性的建筑用材料相关联的现有技术有专利文献1《使用陶瓷复合体的建筑装修材料及其制造方法》。该发明的目的为产生阴离子、降低制冷采暖费用、中和毒性、抗菌、防虫以及防音效果。而且，该发明的建筑装修材料包括在主体内形成有细微中空部的氧化硅珠球以及按照规定体积比与所述中空部氧化硅珠球混合的复合陶瓷。
与具有功能性的建筑用材料相关联的其他现有技术有专利文献2《功能性材料、用于制造功能性材料的方法以及涂布液》。该发明的目的是提供湿度调节功能、去除毒性化学物质和生活中令人不快的难闻气味的功能、防污损特性、污染隐藏性及可燃性出色的功能性材料。而且，该发明的功能性材料的特征是，其具有形成于可燃性基材上且含有无机多孔质体和有机胶乳的建筑物的第1层，和通过有机粘结剂固定于几乎第1层全部表面的含有无机填充剂的第2层，这里有机胶乳中的玻璃物质的玻璃化转移温度为-5℃～-50℃，相对于100重量份的无机填充剂，第2层中的有机粘结剂的量为30重量份～300重量份。
上述的现有发明和周知的发明提出了将吸音和吸收振动的功能相分离，追加必要的附加功能的方法。然而，室内建筑用材料的形成必须结合吸音和吸收振动这两种室内建筑用材料应有的基本功能，以实现附加功能。因此，必须开发具有基本的吸音和吸收振动的功能且同时能够实现附加功能的室内建筑用材料的必要性是存在的。本发明要解决这个问题，具有如下的目的。本说明书中，吸音层是指具有不仅能够吸收声音还能够吸收由于振动或冲击等产生的任意的波的功能的层。
[专利文献1]大韩民国专利申请第10-2002-0084252号
[专利文献2]WO2004/085151
发明内容
本发明的目的在于以吸音材料的形式提供具有毯层和进一步实现必要功能的功能层的室内建筑用材料。
本发明涉及的室内建筑用材料包括毯层、合成树脂粘结层、功能层和吸音层，所述功能层与粘结层形成为一体，或者两者是分开的层。而且，吸音层还可以含有用于防止振动的橡胶层或毛毡层。
根据本发明恰当的实施方式，本发明涉及的吸音材料可以包含毯层、涂层、粘结层、吸音层、弹性材料防尘层，所述毯层由表面具有一定弯曲面的绒头和布底材料构成，所述涂层含有具有一定功能的组合物，所述粘结层由合成树脂构成。
根据本发明的其他恰当实施方式，优选表面具有一定弯曲面的绒头为选自由尼龙6、尼龙66、丙烯腈类纤维(acryl)、聚丙烯、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维组成的组中的任意一种物质。
根据本发明的其他恰当实施方式，吸音层可以含有进一步防止振动的橡胶层或毛毡层。
根据本发明的其他恰当实施方式，吸音层可以选择由三聚氰胺泡沫、聚氨酯泡沫、非织布和岩棉组成的组中选出的任意一种物质。
根据本发明的其他恰当实施方式，用付与阻燃、抗菌、防污、除臭、防虫效果的各试剂单独地或者复合地处理涂层，以实现一种以上的功能性。
根据本发明的其他恰当实施方式，粘结层可以由选自由丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚烯烃类树脂和低熔点聚酯(PET)树脂组成的组中的任意一种物质形成。
根据本发明其他的恰当实施方式，所述材料中每平方米的毯层的有效表面积可以设定为20m2～150m2。
根据本发明其他的恰当实施方式，毯层、粘结层和吸音层的厚度可以分别设定为2mm～20mm、1mm～6mm和10mm～50mm。
根据本发明其他的恰当实施方式，可以提供含有所述材料的墙面材料。
在本发明中，形成具有较大的表观面积的毯层，然后在其下方形成功能层，其具有的优点是，吸音以及吸收振动或噪音方面出色，同时还能够简单地实现功能层所必需的功能。具有该优点的本发明所涉及的室内建筑用材料，不仅能够用于墙面材料、顶棚材料和地面材料，还能够作为多种形式的隔断材料使用。
附图说明
图1是表示对于本发明所涉及材料的实施方式的截面图。
符号说明
20：室内建筑用吸音材料
21：毯层
22：粘结层
23：吸音层
24：防尘层
211：绒头
212：布底材料
具体实施方式
下面参照附图对实现本发明的具体实施方式进行说明。
图1是表示对于本发明涉及的室内建筑用功能性材料、即吸音材料20的实施方式的截面图。
参照图1可知，吸音材料20包含毯层21、涂层、粘结层22、泡沫形式的吸音层23和必要的防尘层24，所述涂层含有具有抗菌、阻燃和去除有害物质等功能的组合物，所述粘结层22由合成树脂那样的物质构成，所述防尘层24由橡胶毛毡那样的防尘材料构成。
图1中，毯层21由绒头211和布底材料212构成，毯层21中的绒头211可以由尼龙6、尼龙66、丙烯腈纤维、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的膨化变形长丝(BCF)纤维构成。尼龙BCF具有的特点是，强度、耐磨损性和弹性出色，而且耐药品性、对微生物的抵抗性和电气绝缘性出色。PP BCF纤维与其他纤维不同，其特点是水分率为0且吸收率极低。该PP BCF纤维由于吸收率低而不产生静电，具有耐污染性和耐抗菌性出色的特点。PET BCF纤维具有形态安全性、防火性良好的特点。本发明涉及的吸音材料20的毯层21可以用通常周知的毯状物形成，但为了具有上述各种优点，优选使用尼龙、丙烯腈纤维、PP、PTT或PET纤维形成。
而且，所述膨化变形长丝(BCF)可以按照同业者周知的任意方式制造。优选将多条BCF丝一起制成绳状并进行可燃和热固定，然后作为一次背面进行织制。接下来，涂抹胶乳粘结剂和二次背面。可以制造绒头高度约为2mm至20mm的割绒类毯状物，或是圈绒类毯状物。此时，毯状物重量为400g/m2～4000g/m2。
作为本发明增大毯状物阻燃性的方法，可以在预涂(プレコ一ト)或背衬(バツキング)工序中添加阻燃剂。
预涂工序中主要使用SBR胶乳和碳酸钙。另外，制造块状毯状物时，碳酸钙与PVC(聚氯乙烯)、SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)树脂一起主要用作背衬强化材料，此时可以投入无机类阻燃剂代替所用的碳酸钙的使用量的一部分以赋予阻燃性。
对于所述无机类阻燃剂，优选氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙等金属氧化物。而且，可以混合两种以上所述无机类阻燃剂进行添加。
与其他无机类阻燃剂相比，氢氧化铝具有相对廉价的优点，但由于要确保足够的阻燃性必须加入相当大的量，而与背衬工序相比，在预涂工序中形成的涂层薄，所以无法使用大量的阻燃剂，在改善阻燃性方面有限。
在预涂或背衬工序中，相对于100重量份的SBS胶乳或PVC树脂，优选使用50重量份～300重量份的用来达到阻燃效果的氢氧化金属化合物阻燃剂。若小于50重量份则阻燃效果不够，若300重量份以上则涂层面或背衬面的物性降低而无法使用。
氢氧化金属化合物阻燃剂的粒径因阻燃剂的种类不同而不同，碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁的平均粒径以0.5μm～2.0μm为宜，若使用近年开发的纳米粒径试剂，则分散性更好，会均匀地混合，树脂层的机械物性的降低变少，能够得到更加理想的结果。
对于本发明的毯层的绒头形态没有特殊限制，割绒、圈绒等任意形态都是可以的。
另外，用于本发明的毯层的毯状物，可以在布底材料下面以涂层状态使用防止脱绒的胶乳，也可以根据需要以完成背衬处理的形态来使用。与周知的墙面材料的表面层相比，由于本发明涉及的毯层21的表面积大得多，具有吸收声音效果出色的优点。当光线或声音垂直射入材料面时，有效表面积可以成为不反射、不散射而直接到达部分的面积。
比表面积表示相对于单位重量的面积，有效表面积与表观表面积有关，与比表面积相比，吸音制品的吸音性能与有效表面积的关联性更大。当表面不平坦、具有弯曲的时候，该有效表面积能够具有更大的值。材料表面粗糙时，实质上不容易测量有效表面积。因此，有效表面积与材料的截面积有关，有必要按照一定的方法来决定。吸音层的单位面积是指与吸音层平行的二维几何学假象场的单位面积。本发明中，将吸音层的单位面积1m2内存在的纤维的表面积值定义为有效表面积(m2)。用于本发明的毯层材料的有效表面积以20m2～150m2为宜。若有效表面积小于20m2，则因吸音效果小而不适宜；若大于150m2，则由于单位面积上存在过多的纤维，或是不得不将绒头的长度织得很长，因此材料的重量变大，无法确保其轻量性，所以不是优选的。
声音的吸收和光的吸收与表面的弯曲有关联性。本发明涉及的吸音材料20的毯层21，表面形成了一定的弯曲面。弯曲面分为峰部和谷部，该峰部和谷部连续排列。弯曲面上的峰部和谷部之间的高度差越大，对声音的吸收效果越好。于是，将具有毯层的吸音材料安装在墙壁或顶棚上时，综合考虑空间的占有、与施工的难易程度相关的制品重量和吸音性能，有必要对毯层21的厚度进行限制，或是对密度进行限制。毯层的厚度以2mm～20mm为宜，优选5mm～10mm；毯层材料的密度以50kg/m3～300kg/m3为宜。若地毯的厚度或密度小于设定的范围，则吸音功能不充分；若超过设定范围，则所占空间大且不易确保轻量性，施工变得困难，因此不是优选的。
本发明涉及的吸音材料20，具有防污、去除有害成分、除臭、阻燃、抗菌、防虫、吸收电磁波以及释放阴离子或紫外线等效果的涂层C可以形成在毯层21的绒头211的表面上，或形成在布底材料212的表面上，优选形成在上表面上。这些涂层C可以被涂布在毯层上。作为代替方案，可以在毯层21的毯状物制造工序中以向防止脱绒的胶乳中混合的方法在布底材料下面添加具有该功能的物质，或是以向粘结层22的形成材料中混合的方法来形成涂层C。以用于实现此种多样效果的各个功能性试剂单独地或复合地进行处理，能够显示一种以上的功能性。
如上文中解释的那样，粘结层22与功能层一体制造时，以适当的比例向粘结剂中添加具有防水、去除有害成分、阻燃、形成色调、抗菌、掩蔽电磁波、以及释放阴离子或紫外线等作用的物质并混合。根据需要可以向混合物中追加表面活性剂和分散剂。混合了此种功能性物质的粘结剂被涂布在毯层的布底材料212的背面，形成粘结涂层。
由于本发明中在毯层21的表面上形成了一定的弯曲面，与周知的建筑材料中的装修材料相比，具有表面积大的优点。随着吸音、外观形成、抗菌物质和去除有害物质成分的涂层表面积的增大，功能释放效率也大，考虑到这一点，外部装修材料的表面积变大时相当有利。本发明的绒头、或布底材料的涂层是能够显示除了吸音和防止振动以外其他功能的层。其他的功能可以包括防污、去除有害成分、除臭、阻燃、抗菌、防虫、吸收电磁波以及释放阴离子或紫外线等功能。
本发明的粘结层22可以通过多种形态的周知的热塑性树脂来形成，例如，可以将从丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚烯烃类树脂、低熔点聚酯(PET)树脂中选择的物质以粉末、颗粒、或是热熔膜形态应用。在粘贴毯层和吸音层的面上分散热塑性树脂粉末、或是按照一定间隔配置颗粒、再或是以热熔膜形态配置等后加热熔融，使毯层和吸音层贴紧，再加压粘贴。此时，使用的聚烯烃类树脂优选聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯树脂(EVA树脂)等，对于热熔膜，为了使最终制品具有良好的吸音性能，优选使用在一定间隔处穿了孔的热熔膜。由于粘结层22用于结合毯层21和吸音层23，对其形态和材料没有特殊限制。不过，厚度越薄越好，优选形成1mm至6mm的厚度。实际上毯层21和吸音层23的直接接触有利于对声音、振动和冲击的吸收。
本发明的吸音层23可以由周知的任意的吸音和吸收冲击物质构成，优选其以岩棉、聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫、或毛毡、非织布形成。吸音层23具有吸收声音、吸收冲击和振动的功能。实际上，声音的一部分被毯层21吸收，其余部分能够被吸音层23除去。吸收冲击和振动也是如此，一部分被毯层21吸收，其余部分能够被吸音层23除去。由于吸音层23形成了吸音材料20的内部层，不会发生外观或是产生细微物质等问题。然而，形成吸音层23时，必须考虑到声音和冲击的完全吸收或是完全阻断其向外部的传递。因此，吸音层23需要具有适当的厚度和强度。与毯层21相比，吸音层23可以变得足够厚，而且强度必须足够小。为了充分地吸收声音、冲击和振动，厚度为10mm～50mm，优选20mm～30mm，吸音层的密度以50kg/m3～300kg/m3为宜。若吸音层的厚度和密度小于设定的范围，则吸音功能不充分；若其大于设定的范围，则占据较大空间难以确保轻量性，施工变得困难，所以不是优选的。
而且，根据需要，本发明可以含有由橡胶毛毡那样的防尘材料构成的防尘层24。
<物性评价方法>
1)有效表面积评价
将毯层切割成横竖分别为10cm、面积为0.01m2的小块，然后与布底材料尽可能接近地削下存在于布底材料上方的纤维，测量重量(g)。
取部分削下的纤维，以按照标准ASTM D 3663-92的质素吸附法[该方法基于BET(Brunauer-Emmett-Teller)法]测定比表面积(m2/g)，该值乘以削下的0.01m2面积的纤维重量(g)，再乘以100，计算存在于1m2内的纤维的表面积值的有效表面积(m2)。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)毛毡由于表面为没有弯曲的二维平面，其每平方米有效表面积的值为1。
2)吸音率的评价
将射入吸音材料表面的音能设为Ei，在该表面上反射的音能设为Er时，吸音率(α)的定义如下。
α＝1-(Er/Ei)
以按照KS F 2805标准在达到了接近随机射入条件的残响室中测定的残响室法吸音率对吸音率进行了评价，吸音率的值以中心频率为250、500、1000和2000Hz时的吸音率值的算术平均值来表示。
3)除臭率评价(气体检验管法)
使用气体检验管法进行评价，即向检测箱中分别装入试料和一定量的氨气后，对各时间下残留氨气的浓度进行分析，计算除臭率，实验使用的条件如下。
试验片：10×10cm2
试验容器：2升
除臭时间：60分钟
装入量：4μl氨气
除臭率(％)＝(Cb-Cs)/Cb×100
Cb：未装入试验片的试验容器中经过各段时间后残留的试验气体的浓度
Cs：装入试验片的试验容器中经过各段时间后残留的试验气体的浓度
4)抗菌度评价
按照KS K 0823毯状物的抗菌性试验方法的标准进行，以％表示细菌减少率。
试验细菌：金黄色葡萄球菌、肺炎杆菌
实施例1
用1100旦尼尔/68丝的尼龙BCF织制割绒形态的毯状物，用酸性染料对其染色，干燥后使用以水稀释了4倍的具有除臭功能的光催化试剂(SLOST-250，Enbkorea，二氧化钛的平均粒径在10nm以下)处理液，以喷雾的方式对毯状物上段的绒头部分进行处理，于120℃干燥并于150℃固化3分钟后形成功能层。然后，用胶乳进行背衬处理之后使用PVC树脂粘结在PP材料的二次布底材料上，背衬处理后用作毯层。
背衬处理完的毯层厚度为9mm，密度为180kg/m3。
使用厚度为25mm，密度为12kg/m3的三聚氰胺泡沫用作吸音层。
毯层和吸音层的粘结过程如下，在毯层的背面按400g/m2的比例分散聚乙烯粉末并用150℃的热风加热，使其熔融后，重叠吸音层材料的同时轧过冷却加压辊进行粘贴。
实施例2
用2700旦尼尔/120丝的原色PP BCF织制圈绒形态的毯状物，使用以水稀释到100ppm左右的具有抗菌功能的抗菌加工试剂(EB54R，インビティ株式会社，银颗粒的平均粒径为20nm)处理液以轻拍方式进行处理，于120℃固化5分钟后形成功能层。
然后，用胶乳进行背衬涂布之后使用PVC树脂粘结在PP材料的二次布底材料上，背衬处理后用作毯层。背衬处理完的毯层厚度为7mm，密度为140kg/m3。
使用厚度为25mm，密度为12kg/m3的三聚氰胺泡沫用作吸音层。
毯层和吸音层的粘结过程如下，在毯层的背面按100g/m2的比例分散EVA粉末并用120℃的热风加热，使其熔融后，重叠吸音层材料的同时轧过冷却加压辊进行粘贴。
比较例1
除了使用厚度为10mm、密度为190kg/m3的PET压缩毛毡代替毯层以外，方法与实施例1相同，使用了光催化试剂(SLOST-250，Enbkorea)的功能层的附加方法也与实施例1相同，由此进行制造。
比较例2
除了使用厚度为10mm、密度为190kg/m3的PET压缩毛毡代替毯层以外，方法与实施例2相同，使用了抗菌加工试剂(EB54R，インビティ株式会社)的功能层的附加方法也与实施例2相同，由此进行制造。
表1
有效表面积(m2)  除臭率(％) 吸音率(α)
 5分  15分  30分  60分
实施例1 71  93.0  94.7  95.5  96.6 0.81
比较例1 1  85.5  87.3  88.1  91.3 0.73
表2
有效表面积(m2)     抗菌度(％)   吸音率(α)
    金黄色葡萄杆菌     肺炎杆菌
实施例2 43     99.9％     99.9％   0.77
比较例2 1     98.4％     97.7％   0.72
由表1可知，在本发明的实施例1中除臭率出色，为90％以上，能够得到吸音率出色的吸音材料；表2所示的实施例2中抗菌度出色，为99％以上，能够得到具有吸音率出色的毯层的室内建筑用吸音材料。
与此相比，比较例1、2具有的缺点是，其表面使用PET压缩毛毡代替毯层，对其进行附加功能层的加工时，不仅会多少降低吸音性能，而且与有效表面积较大的毯层吸音材料相比，功能层的加工效果也表现的较差。
上文中使用本发明所示的实施例进行了详细的说明。所述实施例为举例说明，只要是在本领域中具有一般知识的人，在不违反本发明技术思想的范围内都可以对所述实施例进行多种变形或修正发明。本发明的范围不受此种变形和修正发明的限制。

Claims (7)

1、室内建筑用吸音材料，其特征是，该材料包含毯层、涂层、粘结层和吸音层，所述毯层由表面具有一定弯曲面的绒头和布底材料构成，所述涂层含有具有一定功能的组合物，所述粘结层由合成树脂构成，在所述材料中，每平方米的毯层的有效表面积为20m2～150m2。
2、如权利要求1所述的材料，其特征是，所述涂层形成于毯层的绒头表面或是布底材料的表面。
3、如权利要求1所述的材料，其特征是，所述表面具有一定弯曲面的绒头由选自由尼龙6、尼龙66、丙烯腈纤维、聚丙烯、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维组成的组中的任意一种物质形成。
4、如权利要求1所述的材料，其特征是，所述吸音层还含有防止振动的橡胶层或毛毡层。
5、如权利要求1所述的材料，其特征是，所述粘结层由选自由丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚烯烃类树脂和低熔点聚酯树脂组成的组中的任意一种物质形成。
6、如权利要求1所述的材料，其特征是，所述吸音层由选自由岩棉、聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫和非织布组成的组中的任意一种物质形成。
7、墙面材料，该材料含有权利要求1～6的任意一项所述的材料。
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