CN102046896A - 结合微粒基质的墙板材料 - Google Patents

Abstract

一种用于形成墙板材料的方法可包括形成包括微粒、硅酸钠和乙烯基乙酸酯的混合物。该混合物可布置在金属饰面隔膜与第二饰面隔膜之间。然后可在单个步骤中将该混合物热固化成足以形成使金属饰面隔膜和第二饰面隔膜附连于芯基质的墙板材料。热固化时间在小于约1.5小时内完成而不会损坏墙板材料。

Description

结合微粒基质的墙板材料

相关申请

本申请要求在2008年7月18日提交的美国专利申请No.61/081,949和在2008年3月21日提交的美国专利申请No.12/077,951(其要求在2007年3月21日提交的美国临时专利申请No.60/919,509、在2007年7月17日提交的美国临时专利申请No.60/961,130和在2007年11月7日提交的美国临时专利申请No.61/002,367的权益)的权益，所述申请全部并入本文作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及各种实用材料/应用材料(utility material)和/或建筑材料，例如墙板等。相应地，本发明包括化学、化学工程、制造工程、结构学和材料科学的领域。

背景技术

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。这些材料都用于在结构物内提供特定功能。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，但是它们很少在其结构中结合有微粒，如天然形成的漂珠(cenosphere)或Extendospheres^TM，或合成制造的微粒。

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——包括建筑行业和结构行业——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表现。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，存在的量通常低于10wt％。相反，在C级飞尘中，一般存在超过20wt％的石灰。

此外，存在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。

在许多建筑结构中特别关心的是噪音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。在大多数情况下，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考虑因素。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经分隔物的传声量。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材料。

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(CaSO₄·¹/₂H₂O)，布置在两个通常为纸或玻璃纤维垫的饰面隔膜之间。

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。

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传播的声音的衰减程度的标准。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基准轮廓线对比。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音分贝下降。dB是以对数进制的，其中当音量大致减半时人耳可感知10dB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，隔板在减少最常见的音频的传送方面就越有效。

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。

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。

发明内容

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(core matrix)的实用材料来克服这些问题和缺陷。本发明描述了一种墙板材料，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。

该墙板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剂。一方面，该芯基质基于湿配方可包括从约25wt％到约60wt％的微粒。一种用于形成墙板材料的方法可包括形成一混合物，该混合物包括微粒、硅酸钠和乙烯基乙酸酯(醋酸乙烯酯，vinyl acetate)。该混合物可布置在金属饰面隔膜与第二饰面隔膜之间。然后可在单个步骤中将该混合物热固化成足以形成其中金属饰面隔膜和第二饰面隔膜附连于芯基质的墙板材料。热固化时间在小于约1.5小时内完成而不会损坏墙板材料。

因此，已经相当宽泛地概述本发明的各种特征从而可更好地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。

附图说明

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：

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；

图2示出图1的墙板建筑材料的详细局部透视图；

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；

图4示出刚好在被安装或装配到立柱墙上之前的墙板建筑材料的透视图；

图5-A示出根据本发明的一个示例性实施例的、其中形成有连接系统的墙板建筑材料的详细局部端视图；

图5-B示出根据本发明的另一示例性实施例的、其中形成有连接系统的墙板建筑材料的详细局部端视图；

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(multi-elevational)表面构型、和布置在芯基质的相对的表面上的饰面板；

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表面构型、和布置在芯基质的相对的表面上的饰面板；

图7-B示出图7-A的建筑材料的详图；

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)多突起表面构型；

图9示出图8的建筑材料的剖面侧视图；

图10示出图8的建筑材料的剖面端视图；

图11示出图6的建筑材料的详细侧视图；

图12示出根据另一示例性实施例的、具有多突起表面构型的建筑材料的详细侧视图；

图13示出根据另一示例性实施例的、具有多突起表面构型的建筑材料的详细侧视图；

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；

图15示出构造成用作结构外部上的装饰材料的建筑材料；

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

图17示出根据本发明的一方面的衬纸模板的俯视图。

具体实施方式

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。

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。

本发明描述了一种制造墙板材料的方法。该方法可包括形成包括微粒、硅酸钠和乙烯基乙酸酯的混合物。该混合物可布置在金属饰面隔膜与第二饰面隔膜之间。然后可在单个步骤中将该混合物固化成足以形成具有附连于芯基质的金属饰面隔膜和第二饰面隔膜的墙板材料。热固化时间在约1.5小时以内完成而不会损坏墙板材料。

本发明还提供一种干燥墙板材料的改进方法，以及各种墙板材料。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(下文称为“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，可将该实用材料构造成具有特定的物理特性和性能特性，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。

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。可选地，芯基质可以不包括添加剂、填料和/或加强材料中的一者或多者。下面更详细地描述本发明的墙板建筑材料的各成分，以及其它特征和系统。

在一个更特别的实施例中，墙板材料可包括第一饰面隔膜和第二饰面隔膜，芯基质材料布置并固化在这两个饰面隔膜之间。芯基质材料基于湿配方可包括从约25wt％到约60wt％的微粒(其中微粒的尺寸介于约10微米与约1000微米之间)、从约20wt％到约36％的硅酸钠、和从约5wt％到约15wt％的乙烯基乙酸酯。

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相关实用材料——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以下更详细的说明中。第一，该墙板建筑材料具有提高了的热力学性能。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比标准干墙板材料更坚固并且更轻。

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实用材料时——中是有益的。

一方面，该实用材料可制造成具有可流动的、柔性的和/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的物理特点或特性、以及以不同方式工作的不同实用材料。

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各种方法，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在其中限定有大量空洞的芯基质结构。取决于所选的成分，可将建筑材料构造成具有特定的物理特性和性能特性，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。

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(下文称为“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。可选地，芯基质可以不包括各种添加剂和/或填料和/或硬化剂和/或加强材料。一方面，芯基质可以不包括纤维材料。另一方面，芯基质可以不包括粘接剂，例如各种形式的接合剂。在又一实施例中，芯基质可以不包括石灰。

本发明的建筑材料与现有技术相关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。

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。其它优点包括增加传热阻抗、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。

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。

在本发明的说明书和权利要求中，按照以下定义使用相应的术语。

单数形式的“一”和“该/所述”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。

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。

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。

为了说明和解释此处所阐明的权利要求，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。

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。

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的其它组分的组合。微粒可与一种或多种粘合剂、添加剂、硬化剂等组合。

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(或突出部和凹部)以提供具有位于不同高度和/或取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，多突起表面可由任意或几何成形的突出和凹进的成分限定。

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。

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，视同明确列出了各数值和子范围。举例而言，数值范围“约1到约5”应当解释为不仅包括明确列出的值约1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1到3、从2到4和从3到5等。

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幅度如何，此类解释都应当适用。

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英尺以及厚约1/2英寸的尺寸，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——即第一饰面隔膜34与第二饰面隔膜54——之间的芯基质14。

芯基质14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。空洞由微殊之间的点点接触形成。

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。虽然不限于此，但用于本发明的墙板建筑材料的微珠将通常具有范围介于10微米与1500微米之间、或介于10微米与1000微米之间并且有时候优选介于200微米与800微米之间的尺寸。微珠的体积密度通常为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。

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的一个或多个特性和特点。例如，加强件174可构造成加强对传声、传热或它们的结合的抵抗(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。

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。

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。

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壁中的立柱上时可进一步提高或改善密封。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。

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210-B的局部端视图。第一墙板建筑材料210-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210-A和第二墙板建筑材料210-B相对于彼此固定在适当的位置，并允许第一墙板建筑材料210-A的隔膜234-A和254-A的边缘与第二墙板建筑材料210-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。

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310-B的局部端视图。第一墙板建筑材料310-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。

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。

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。

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“Wallboard Building Material(墙板建筑材料)”(代理机构卷号No.2600-006.PROV)的相关共同未决的美国临时专利申请No.60/961,130中公开的各种墙板建筑材料实施例，将所述申请全文引入本文作为参考。

如上所述，一种形成墙板材料的方法可包括形成包括微粒、硅酸钠和乙烯基乙酸酯的混合物。该混合物可布置在金属饰面隔膜与第二饰面隔膜之间。然后可在单个步骤中将该混合物热固化成足以形成使金属饰面隔膜和第二饰面隔膜附连、粘附、粘结或以别的方式固定在芯基质上的墙板材料。热固化时间可在小于约1.5小时内完成而不会损坏墙板材料。一方面，该方法可以不包括混合、沉积和热固化步骤之间的附加步骤；即，将包括水的成分混合，随即沉积在饰面隔膜之间，并随即送入干燥器内。一方面，该墙板可在热固化之前和/或之后切割。又一方面，在热固化步骤期间可利用一个或更多个平整辊来维持墙板的希望形状和平整度。

在半刚性、模制状态下，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，可将预混的成分然后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。

另一方面，在热固化之前或之后，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，然后切割或以其它方式形成希望的尺寸和形状。

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介于0.4g/ml与0.6g/ml之间。

在热固化后，墙板材料的含水量小于5％，并且可小于1％。如上所述，热固化墙板材料、特别是厚度为约1/2英寸的墙板材料的时间可小于约1.5小时，并且可低至介于35分钟与60分钟之间。

一方面，可在600°F-700°F将墙板材料加热最多10分钟，并以渐进等级(ramp scale)降温到250°-350°之间30-50分钟。如果加热到过高的温度或维持高温的时间过长，则形成会导致分层的蒸汽囊。通过设置金属饰面隔膜，可增加在升高的温度下的持续时间而不会产生导致伤害芯基质的蒸汽囊。

类似地，改善或减少干燥时间而不会损坏墙板材料的方法可包括在墙板材料的至少一个面上使用金属饰面隔膜并升高干燥时间的温度。在一个特定方面，金属饰面隔膜可含有铝或主要由铝组成。可采用其它金属隔膜，例如具有与铝相似或不同特征的那些金属或金属合金。非限制性的示例包括锡和钢。在进一步的实施例中，使用金属隔膜可允许热固化在升高的温度(在或接近500°F到约600°F)下的更长持续时间，而不会形成导致墙板分层的大蒸汽囊。通过采用金属饰面隔膜，可升高热固化的温度而不会损坏墙板材料，这又减少了墙板材料的热固化时间。

如本文所述减少干燥时间大幅提高了制造效率、减少了与形成墙板相关的整体成本和时间。通常，干燥芯基质的材料可花费数小时乃至数天来完全热固化墙板。由于芯基质的完整性下降，不能通过添加不希望的加速剂来实现加速干燥。此外，同样禁止通过升高温度来加速干燥，因为更高的温度趋于导致包括饰面隔膜和芯基质的墙板的成分恶化和损坏。然而，通过包括金属饰面隔膜，可实现更高的温度而不会使墙板材料损坏和/或恶化。此外，更高的温度减少了固化时间并因而减少了整体制造时间以及所需的能量和存储费用。这种改进可在无需会降低芯基质的效力和完整性的添加剂的帮助的情况下完成。

一方面，干燥时间与具有两个纸质饰面隔膜的类似墙板材料的干燥时间相比至少减少约一半。

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结合。

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。

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。

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，其中可将材料沉积到表面上或使用喷射装置——如用来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。

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。

第三方面，预期的组合物的成分可以是相互分开的，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。

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。它们然后可被聚集在一起，引起反应而粘结或粘附在一起。

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。

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4英尺乘8英尺以外的其它尺寸，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物上时，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。

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。

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，但用于本发明的建筑材料中使用的微粒的一般尺寸范围介于约10微米与约1500微米之间、或者介于约10微米与1000微米之间、并且优选介于约200微米与约800微米之间。在一特别的实施例中，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的体积密度，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结构刨花板(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。微粒的尺寸还起影响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。只要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％。

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。一种具体的类型以商标Extendospheres^TM销售，其由Sphere One Corporation制造和销售。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，微珠可包括从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之间的压碎强度、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。

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如氩气或其它已知的隔离气体以改善整个实用材料的隔离特性。

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中空、球形结构。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限制。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/或希望的性能特性或特点。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，可能更希望合成类型。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。

一方面，在湿混合物的形式中的微珠量按重量计可占整个芯基质的25％到60％。优选地，微珠的量按重量计在约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，也可设想其它的量。应当指出，可利用任何类型的飞尘作为填充材料和/或可选地作为漂珠源。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，C类飞尘可与合成制造的微珠组合存在，其中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类飞尘能可选地包括大于约80wt％的硅铝酸钙盐(calcium aluminum silicate)，以及小于2wt％的石灰。

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。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。

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。

本发明设想，同样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剂。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。

设想使用水性(或水)基粘合剂和非水性基粘合剂两者。这些粘合剂中的任一者可单独使用或与另一种粘合剂结合使用。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、固化剂、氨基甲酸乙酯、热固性塑料、硅树脂和其它。

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，该有机粘合剂为诸如聚乙酸乙烯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约7∶1到约10∶1。更一般地说，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)下存在的量按重量计介于芯基质的总重量的50％与60％之间(或约20wt％到约36wt％干无机粘合剂)，有机粘合剂在湿态下存在的量按重量计介于芯基质的总重量的5％到15％之间(或约2wt％到约6wt％干有机粘合剂)。所列量可基于纯粘合剂材料的形式(粘合剂的在文中所述的全部芯基质中的百分比重量减小到介于40％与60％之间)，例如基于纯硅酸钠，或者可基于包括可选的水、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。作为非限制性示例，商售的硅酸钠粘合剂溶液包括约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。

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之间的硅酸钠粘合剂溶液和60g到100g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20g到180g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。

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按重量计是芯基质的总重量的约55.5％，其中该粘合剂溶液包括硅酸钠和水。更具体而言，无机粘合剂溶液包括的硅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比例为1∶1的硅酸钠与水。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。

一方面，胶乳或有机粘合剂在湿混合物中存在的量按重量计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，Airflex 420)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，胶乳粘合剂占湿混合物中芯基质的总重量的范围为约2.5wt％到约30wt％。又一方面，胶乳粘合剂的范围可为约5wt％到约20wt％。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)、常规的胶粘剂和浆糊、Vinac生产的产品(包括XX210)以及它们的混合物和组合物。

可选地，在芯基质的配方中可包括水溶性聚合物。该水溶性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。水溶性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，水溶性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水溶性聚合物的非限制性的示例包括Airflex销售的水溶性聚合物，例如聚环氧乙烷(如WSR 301)。水溶性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(如果存在的话)。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量。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因此可取决于具体应用。

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，本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。此外，使用微波交联可产生更坚固的建筑材料，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，可能有益的是将有限量的交联剂添加到粘合剂配方中以增加和/或控制交联。

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坚固，它们不会轻易吸收水，并且微珠之间的连接更强。此外，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、而是未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。

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。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。

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SteolFS406或Bio-terge AS40、阳离子发泡剂和非离子发泡剂等。

具有上述芯组合物的建筑材料的密度通常介于0.4g/ml与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。

芯基质还可包括一种或多种添加剂或填料。可替代地，芯基质可以不包括更多添加剂和/或填料。当存在时，添加剂或填料在湿混合物中存在的量按重量计介于芯基质总重量的0.01％与50％之间。在一个示例性实施例中，微珠可与膨胀的含硅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，其在湿混合物中的量按重量计介于芯基质总重量的1％与50％之间。

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。

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介于无机粘合剂总重量的约10％到约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类飞尘存在的量介于无机粘合剂总重量的15％与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，氧化锌或氟硅酸钠存在的量介于无机粘合剂的约5％与15％之间。如果还使用有机粘合剂成分，则组合的有机粘合剂的量可介于无机粘合剂成分的总重量的5％与20％之间。

图2所示的饰面隔膜34和/或54可包括许多不同类型的材料或材料的组合，并可具有不同的特性。在一个示例性实施例中，饰面隔膜34和/或54均可独立选择。一个或两个饰面隔膜可包括纸质材料，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。该金属可以是絮状(quilted)、波状或包括一个或更多个非平面表面构型。在又一实施例中，一个饰面隔膜可含有铝或絮状铝或主要由铝或絮状铝组成。在这些情况下，铝的厚度范围可从约0.002英寸到约0.010英寸，并更普遍介于0.004英寸与0.005英寸之间。可选地，金属饰面隔膜，例如铝饰面隔膜，可以在表面上或遍及隔膜的整个长度浮凸或包括三维图案。

一方面，由于希望最终产品具有粘结性，所以可对墙板的芯材料和饰面板进行优化以实现适当的或优异的粘结力，从而确保饰面板保持固定在芯部材料上。由此，可在表面位置利用另外的粘合剂来改善饰面板在芯基质上的粘附。可替代地，可利用不同的粘合剂来改善饰面板在芯基质上的粘附。

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。芯基质可构造成自支撑式，这意味着建筑材料不需要饰面板来保持其形状和完整性。

图6还示出芯基质的暴露侧718包括一多突起的表面构型。提供在芯基质的一个表面、尤其是暴露表面附近形成的多突起表面构型的目的至少有两点：1)显著地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。

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的格子图案(waffle pattern)，突出部分718具有正方形或矩形横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还限定出数个垂直定向的表面738)。

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。根据具体应用和需要，网状饰面板可由玻璃、塑料(例如，挤出塑料)或其它材料制成。

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，所述空腔或气穴遍及芯基质714策略性地形成和定位，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的尺寸可以设定成具有约0.2cm³到约200cm³的体积、优选约5cm³到约130cm³的体积。这些不但有助于减轻重量，而且由于静止空气/停滞空气空间而有助于增加整体R值。此外，这些有助于进一步衰减声，因为这些提供了用来吸收声波而非传送它们的额外表面。

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在许多方面与上述和图6所示的建筑材料810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、以及提供增强的强度。此外，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。

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。

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，图中所示的仅仅是示例性的。

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具有形式为重复的格子图案的多突起表面构型。格子类型的构型在建筑材料的周缘之间延伸，并限定出大量的突出部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。

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，以及具有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包括具有正方形横截面的主基部突出部、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。虽然本发明不意欲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。

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。

图8-13示出几个不同的多突起表面构型。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。

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/沥青纸组成的饰面板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(finish)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。利用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。

可设想的是，此类建筑面板可应用于剪力面板如定向结构刨花板，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。

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平滑。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时间段——包括约30分钟——被微波辐射。如果利用微波辐射，则微波辐射可优选地以微波的第一时间段的部分功率完成。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。

一方面，芯基质的所有成分可在混合器中在单个步骤或在多个附加步骤中混合在一起。可采用各种混合器。在一个特定实施例中，可采用螺旋器(搅龙，auger)来混合芯基质的成分。可将混合物倾斜到内衬有饰面隔膜(即纸或铝等)的模具中。可将模具置于振动台上以便促使混合物在隔膜上适当散开。本领域中已知各种其它用以在隔膜上适当散开混合物的方法并在此同样设想。可将第二饰面隔膜置于平整后的混合物顶部上并且可以可选地从未加工或未固化的墙板移去模具。然后可将未加工的墙板置于炉中。该过程采用批次、半批次或连续的设计方式。在连续流动中，传送装置可将未加工的墙板移至并通过炉。可选地，可在干燥期间采用平整辊来维持墙板的希望的平面形状和厚度。在连续炉的情形中，温度的非限制性示例参数包括在炉进口处的约为700°F的设定值，缓慢降低到炉出口处的约300°F，平均停留时间为每块1/2英寸厚墙板约45分钟到一小时。一方面，金属饰面隔膜的存在可允许该方法包括将墙板材料暴露于足以在介于0.5小时与3小时之间的持续时间内完成芯基质的干燥和固化的温度。可针对设备、芯基质成分的变化、饰面隔膜类型等适当修改上述参数。在批次成型的情形中，墙板可单独成型并被置于多料架(multi-rack)干燥炉中。根据芯基质的成分和所用的饰面板，炉料架的温度分布的范围可为从约250°F到约700°F，或可维持在它们之间的温度。

当使用金属饰面板时，加热元件可构造成将通过金属饰面板的大部分热量集中在芯基质上。这样，热量被更好地接收到芯基质中，蒸汽主要通过第二饰面板(通常为纸)从芯基质被除去，并且不会形成大蒸汽囊。

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性(mold resistance)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，噪音衰减可高达50db。芯基质不会发霉。墙板防水并且在连续浸没在水下2周后仍然坚硬。材料可配制成防火。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，280lbs比140lbs)。此外，该墙板可耐受冲击而不会在周围区域、如角落碎裂或移位。

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：137.2lbf到164.9lbf，平均153lbf；握钉力(nail pull)：72-87lbf，平均78lbf；4英寸×8英寸×1/2英寸板的平均重量42.1lbs；基于范围从80到8000的各种频率的传声：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：暴露于丙烷焊炬火焰15-120分钟未发现燃烧；以及边缘硬度：14-16lbf，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。

对墙板材料(包括微珠、硅酸钠和乙烯基乙酸酯/乙烯共聚物，其中墙板厚1/2”，硅酸钠与漂珠重量比为约1∶1，硅酸钠与EVA重量比为约10∶1，漂珠为300-600微米)完成附加测试。除非另外指出，否则将测试与基线石膏墙板进行比较且本发明的板和石膏墙板厚1/2英寸。收集了以下结果：表面光洁度-表面光洁度无明显差异。

折断和灰尘-本发明的墙板材料将以更直且更呈方形的线更清洁地折断且不会产生石膏墙板产生的灰尘量。

抗弯强度-(根据ASTM C 473-03)石膏墙板在140lbs的力下正常断裂。本发明的墙板最低值为160lbs力，许多样品的值还要高10-12％。

握钉强度-(根据ASTM C 473-03)与石膏墙板的77lb ft相比为85-90lb ft。

凹陷(dimpling)-凹陷产生更一致的图案而不会在局部区域压碎板或形成微裂缝。石膏板压碎并形成微裂缝。在最边缘处进行凹陷测试以及钉和螺柱测试同样得到有利的结果。

边压-(撞击加权样本的直角金属表面上的边缘)轻微缺口，但与容易损坏的石膏板相比基本上未受伤害。

重量-在各种成分比例下，与石膏墙板相比重量最低减轻20％，最高减轻超过30％。

霉菌生长-(根据ASTM D 3273)板为非真菌营养物并且不支持霉菌生长。

耐水性-(将板浸没于水中并频繁测试以便观察芯何时将软化)至发现软化之前完全浸没的情况下，板在水下最低耐受四天。许多样本持续超过一个月而未软化。石膏板在数小时内软化并在一天左右之内粉碎。

防火-(直接丙烷火焰，在材料的一侧喷火同时测量相对侧上的升温)火焰侧的纸将以与石膏纸相似的时间系数烧焦和闷烧掉，该时间系数小于约2分钟。板然后将在接下来的20分钟逐渐升温到约350℃。石膏板在约2分钟内升温到80℃，并且维持该温度5分钟，随后在20分钟后快速上升到400℃。

K值-与石膏板0.11的K值相比约为0.07的值。通过比本发明的板更快地传热，体现了石膏板更低的性能。

示例

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。此外，在此包括一些实验测试数据以提供对最优化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。

示例1-漂珠和硅酸钠的实用材料的测试

将Extendospheres^TM形式的漂珠混合物与硅酸钠结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)结合。将湿浆注入涡轮周围的空腔中并允许其干燥。其形成Extendospheres^TM和硅酸钠的硬块。使用Ipro-Tek单轴燃气轮机测试该材料。测试表明该材料具有高隔离能力和耐热能力。将隔层暴露于高达1200℃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，材料开裂和起泡并开始失去物理强度。

示例2-用以形成墙板的模具的形成

一方面，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部构件和底部构件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。

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。树脂混合物由与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Extendospheres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得到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。得到的乙烯基酯树脂模具具有11.625英寸×15.25英寸×0.5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酯树脂模具的顶部构件，并在尺寸为12.375英寸×16英寸×0.5英寸深的长方形中形成模具。

示例3-使用模具制备墙板

如上所述，实用材料的形式可为墙板面板。面板可任选地通过使用多孔乙烯基酯树脂模具形成。首先，使用如图17所示的衬纸模板裁切墙板衬纸。尽管示出了特定的衬纸形状，但应当理解衬纸可具有足以形成一段墙板的任何形状或尺寸。将饰面纸裁切成尺寸刚好小于衬纸的较大尺寸的长方形。在本实施例中，将饰面纸裁切成11.625英寸×15.25英寸的长方形。折叠衬纸并将其置于多孔模具中。可使用以下材料形成墙板混合物：

700g到900g微珠；

1100g到1300g硅酸钠溶液，例如以“O”销售的硅酸钠溶液；

300g到500g胶乳粘合剂；

20cc到30cc发泡剂。

具体而言，首先将发泡剂添加到硅酸钠溶液中并使用540RPM的鼠笼式混合器(squirrel mixer)混合2分钟。将胶乳粘合剂添加到混合物中并以相同的设置再混合30秒钟。在混合的同时缓慢添加微珠1到2分钟以上，直到混合物均匀。

将墙板混合物注入衬模中并使用铲刀或涂漆棒(paint stick)使之变平。应当指出，在此时可使用任何工具或方法来平整混合物。通过用力的摇动来进一步调平混合物。饰面纸板被置于混合物的上方，并被乙烯基酯树脂模具的顶面板覆盖。将模具置于微波中，并以希望的时间量辐射面板。优选地，经常转动模具以使面板更均匀地干燥。不应使面板在任何过长的时间量内受到连续辐射以减少或阻止墙板芯中大的空洞。可设定微波辐射的功率水平以控制微波开启的时间量。微波开启和关闭的时间可根据表1：

表1

功率水平	开启时间(秒)	关闭时间(秒)
			1	3	19
2	5	17
			3	7	15
4	9	13
			5	11	11

6	13	9
			7	15
8	17	5
			9	19	3
10	22	0

一旦被适当加热，就可小心地从模具取出得到的墙板面板。

示例4-抗弯强度测试

墙板的一个重要特征是板的抗弯强度。通过形成包括表2所列成分的芯基质材料，将混合物分散到模具空腔内并使之平整来制备各样品板。得到的样品厚0.50英寸、宽2英寸。各样本在处于100℃的炉中干燥直到通过Aquant湿度计确定干燥为止。将样品悬挂在隔开6英寸的两个支撑件之间使得1-1.5英寸搁置在支撑件的任一侧上。将夸脱尺寸的漆罐置于悬挂样品的中心并缓慢注水直到样品折断为止，在该(折断)点测量并记录罐的重量。抗弯强度对于常规的处理、安装和使用是重要的。对于其中墙板可替代常规的石膏墙板的用途，希望强度至少等于石膏墙板的强度。各墙板包括如表2所列的不同组合物。

表2

序号	漂珠(g)	水	粘合剂	发泡剂	干重	折断重量
									(g)	(类型，g)	(g)	(g)	(kg)
1	50	6.0	O，52.4	1.0	70.2	5.0
							2	50	0	O，87.2	2.0	83.7	20.6
3	50	14.1	RU，42.9	1.0	70.2
							4	50	14.4	RU，71.4	2.0	83.6	18.0
泡沫	50	20	RU，71.4	16.4	83.6	9.2
							5	50	8.0	BW-50，47.6	1.0	70.2	5.1
6	50	7.0	BW-50，79.2	2.0	83.7	7.4

将各行中的组分组合然后机械搅打以产生一发泡产物。然后在模具中使该发泡产物成型。所有使用的粘合剂均为硅酸钠基粘合剂。O型粘合剂是来自PQ公司的粘滞硅酸钠溶液。RU型粘合剂也来自PQ公司且为与O型类似但粘性不那么强的硅酸钠溶液。RU型含水更多、具有更低的固体含量。BW-50型粘合剂也来自PQ公司。BW-50也是硅酸钠溶液，其中二氧化硅与氧化二钠(disodium oxide)比例更低。如表中所示，可优化粘合剂的量和类型以形成宽范围的抗弯强度。

示例5-抗弯强度测试II

在七个根据示例4所列的步骤的样品板上执行抗弯强度测试。各样品板的成分和抗弯强度测试重量记录于表3中。

表3

如表中所示，增加样品密度和增加样品中粘合剂含量通常使样品强度更高。增加样品混合物中水的含量通常降低混合物的密度并导致样品的强度降低。在包括利用马尼拉纸夹和/或卡纸板的测试的样品中，将所述材料置于样品的两侧上。在芯材料由纸产品侧接的情况下，此类设置堪比常规的石膏墙板。如表中所示，在两侧上包括纸板——任一侧都是所示的马尼拉纸夹或卡纸板形式——显著增加了样品的强度。

示例6-抗弯强度测试III

根据在示例4中所列的方法形成一定数量的样品面板，不同的是所述厚度的纸带为2英寸宽×11英寸长。在注入芯基质材料前将一片纸带置于模具空腔中。在注入并平整混合物之后，将厚度相同的另一片纸带置于混合物的顶部上。用金属丝网覆盖混合物并压低以使其在干燥期间保持就位。对于以下所列的结果，纸不会适当地粘附到芯基质上，所以测试结果反映了仅附连有一片纸的样品。在纸侧向下的情况下执行抗弯强度测试。推测包括两个饰面板的样品结果应更高。

各样品的芯基质材料包括250g Extendospheres、40g水、220g粘合剂、10g发泡剂。各样品的干重为334.9。对于厚度为0.009”的纸，折断重量为6.6kg。对于厚度为0.015”的纸，折断重量为7.5kg。对于厚度为0.020”的纸，折断重量为5.2kg。

示例7-对样品板的附加测试

根据上述示例中所列方法和组合物形成一定数量的样品面板。通常，混合物、如以上给定的混合物在模具中成型，该模具包括布置在芯上方和下方的纸以及围绕样品周界的框架，以在混合物干燥和固化时容纳湿的芯材料。在干燥和加热墙板样品后可测试其机械特性。各样品的组合物和相关结果在表4中示出。

抗弯强度测试-“弯曲”

将2英寸宽×6到8英寸长的、厚度为0.5英寸的样品置于测试固定装置上，使之悬置在两个支腿之间。两支腿隔开约4.25英寸。测试设备装配有弯曲测试附件，附件上的杆平行于测试标本定位。抗弯测试附件定心在测试固定装置的两支腿之间的中点。将一桶钩挂在测试设备的端部上，缓慢增加桶的重量直到测试样品失效为止。测量桶的重量以获得抗弯结果。

握钉强度测试

在6英寸宽×6英寸长的、厚度为0.5的样品上钻孔以在样品中心形成一个5/32英寸导向孔。将样品置于握钉固定装置上，将导向孔定心在握钉固定装置中的直径为2.5英寸的孔上。将一钉子插入导向孔内。钉子柄部的直径应为约0.146英寸，钉子头部的直径应为约0.330英寸。将螺杆插入测试设备上的指示孔内使得其伸出约2英寸的距离。螺杆头部应当小于测试中所使用的钉子的头部。将样品和固定装置定位在设备下方使得钉子和螺杆的中心线对齐。将一桶钩挂在测试设备的端部上。缓慢增加桶的重量直到测试标本失效为止。测量桶的重量。

固化、端部和边缘硬度测试

将2英寸宽×6到8英寸长的、厚度为0.5英寸的样品夹持在测试设备的夹具上。将螺杆插入测试设备上的指示孔内使得其伸出约1.5英寸的距离。螺杆头部的直径应为0.235英寸。将夹具和样品定位在测试设备下方，使得螺杆头部定心在样品的0.5英寸边缘上。将一桶钩挂在测试设备的端部上。缓慢增加桶的重量直到螺杆刺入样品中至少0.5英寸为止。如果螺杆从侧部滑落并撕穿纸，则放弃该样品并重复测试。

表4

示例8-测试结果II

墙板样品包括50g Extendospheres和2cc表面活性剂。所测试的第一种墙板包括100g的硅酸钠粘合剂混合物。所测试的第二种墙板包括75g硅酸钠粘合剂混合物和25g胶乳粘合剂。测试板的厚度范围从0.386英寸到0.671英寸。测试根据ASTM 473-3、423、E119和D3273-00标准完成。

基于三个样品，为第一种墙板测试和确定的抗弯强度为平均170lbf(白色侧向上)。基于三个样品，发现第二种墙板为平均101lbf(白色侧向下)。六个测试样品的最高测量结果为197lbf。作为对比的常规石膏墙板为107lbf。

确定边缘硬度为平均15lbf。石膏墙板的平均最小边缘硬度为11lbf。样品显示出与石膏样品相比36％的提高。

基于3个样品的平均值，测量的握钉强度为99lbf。另一方面，测量到石膏墙板的握钉强度为77lbf。

测试了样品墙板的热阻。墙板一侧被升温到100℃持续两小时，而在样品的冷侧未出现可测的温升。

将样品重量与常规的石膏进行对比，发现样品比石膏板轻约30％。

示例9-墙板成型

作为墙板成型的另一示例，通过以下步骤形成硅酸钠墙板。首先通过向100g硅酸钠溶液(PQ公司O型粘合剂)中添加2cc的Steol FS 406使硅酸钠发泡。将混合物置于直径为6英寸的涂料容器中。使用一“Squirrel(鼠笼式)”混合器来混合混合物，该混合器附连于以540rpm运行的钻床、直径为3英寸。操作员沿着与混合器的转动方向相反的方向转动涂料容器。使混合物发泡约一分十五秒。硅酸钠的体积在发泡过程期间至少加倍。将50g的Extendospheres^TM(具有300微米到600微米的尺寸)添加到混合物中，并用“Squirrel”混合器再混合一分钟。然后将成品混合物注入到模具中并用涂料棒使之平整。

一旦发泡的混合物在模具中被平整，就将模具置于设定在85℃的炉中。允许混合物在此温度下干燥约12小时。

在芯已充分干燥后将衬纸添加到芯上。将薄硅酸钠涂层涂在纸的背面，并且将纸置于芯基质上。芯和纸在所有侧面都被聚酯透气材料覆盖，然后被置于一真空袋中。将真空袋置于设定在85℃的炉中，对该部件作用真空。允许该部件在炉中干燥45分钟到一小时。然后从炉取出成品部件并修剪为希望的尺寸。可任选地向芯组合物中添加各种材料以加速干燥。

示例10-墙板成型II

根据示例9中的方法产生另一墙板。墙板的组合物的改动之处在于使用75g的硅酸钠粘合剂溶液和25g有机粘合剂。在发泡前，将有机粘合剂与Steol一起添加到硅酸钠粘合剂溶液中。

示例11-墙板成型III

通过首先遮盖模具来生产另一墙板。用FEP镶衬一基板。FEP被包紧以减少表面上的皱纹。用Blue Flash Tape包覆模具的边缘件(boarder piece)。使用Killer Red Tape将边缘件附连于基部件以形成内部尺寸为14英寸×18英寸的边界。

测量并留出500g微珠(尺寸为300-600微米)、750g“O”型粘合剂、250g有机粘合剂和20cc发泡剂。使用540RPM的Squirrel混合器混合O型粘合剂和发泡剂约2分钟。将有机粘合剂添加到混合物再混合30秒钟。在混合时缓慢添加微珠。当所有微珠都已添加时，将混合物再混合30秒钟或直到混合物均匀。将混合物注入模具中并使之平整。再有力地摇动模具以进行进一步平整。将模具置于100℃的炉中干燥12到18小时直到彻底干燥为止。通过首先裁切稍大于面板的一片衬纸和一片饰面纸将纸贴在样品上。将均匀的硅酸钠溶液涂层涂覆到纸的一侧。将纸置于面板的顶面和底面上，在表面上均匀地施加压力。可通过真空地袋装该面板来任选地施加压力。可将面板放回在100℃的炉中约15分钟直到纸完全粘附到面板的表面为止。

上述的详细说明参照具体的示例性实施例来对本发明进行说明。然而应当理解，在不背离本发明如所附权利要求所阐明的范围的前提下，可作出各种变型和改变。应将详细描述和附图视为只是说明性的而非限制性的，所有此类变型和改变(如果存在的话)都应落入在此描述和阐明的本发明的范围内。

更具体而言，虽然在此描述了本发明的说明性的示例性实施例，但本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域的技术人员基于上述详细描述可想到的具有修改、省略、结合(例如，跨各实施例的方面的结合)、适应和/或变更的任何或所有实施例。权利要求中的限定应基于权利要求中所采用的语言宽泛地解释，而不局限于上述详细描述或在本申请的执行期间所述的示例，应当认为这些示例是非排他的。例如，在本发明中，术语“优选地”为非排他的，其中该术语旨在表示“优选地，但不局限于”的意思。任何方法或工艺权利要求中所列举的任何步骤可以以任何次序执行，而不局限于在权利要求中提出的次序。装置+功能或步骤+功能的限定将只在这样的情况下采用，即在特定的权利要求限定中存在所有的以下条件：a)清楚地陈述了“用于...的装置”或“用于...的步骤”；以及b)清楚地陈述了对应的功能。在本文的描述中清楚地陈述了支持装置+功能的结构、材料或动作。因此，本发明的范围应当只由所附权利要求和它们的法定等同方案确定，而不是由以上给出的描述和示例确定。

要求权利和期望专利证书保护的内容为：

Claims (21)

1.一种用于形成墙板材料的方法，包括：

形成混合物，所述混合物包括：

基于湿配方约25wt％到约60wt％的微粒，

约20wt％到约36wt％的硅酸钠；和

约2wt％到约6wt％的乙烯基乙酸酯，

将所述混合物布置在金属饰面隔膜与第二饰面隔膜之间；以及

在单个步骤中将所述混合物热固化成足以形成使所述金属饰面隔膜和所述第二饰面隔膜附连于芯基质的墙板材料，所述热固化在小于约1.5小时的时间内完成而不会损坏所述墙板材料。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述混合物不含纤维材料。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，在热固化之后对所述墙板材料进行尺寸设定并切割。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述金属饰面隔膜包含铝。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述金属饰面隔膜为铝。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述第二饰面隔膜为纸质产品。

7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述混合物在混合后立即被布置在所述饰面隔膜之间并立即进入干燥炉。

8.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述金属饰面隔膜是浮凸的或包括三维形状。

9.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述热固化混合物的步骤包括采用平整辊来维持形状。

10.根据权利要求1的方法，其特征在于，已固化的墙板材料的含水量小于约5wt％。

11.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述乙烯基乙酸酯包括乙烯基乙酸酯/乙烯共聚物。

12.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述微粒的量为所述湿混合物的约30wt％到约40wt％。

13.一种用于改善干燥时间而不损坏墙板材料的方法，所述墙板材料具有芯基质，所述芯基质含有基于湿配方大于约25wt％的微粒、大于约20wt％的硅酸钠、和大于约2wt％的乙烯基乙酸酯，所述方法包括：将金属饰面隔膜沉积在所述芯基质材料的至少一个面上并将所述墙板材料暴露于足以在介于0.5小时与3小时之间的持续时间内完成所述芯基质的干燥和固化的温度分布中。

14.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述金属饰面隔膜为铝。

15.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述干燥和固化时间小于约1.5小时。

16.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述干燥时间与具有同样的芯基质组合物和两个纸质饰面隔膜的类似墙板材料的干燥时间相比至少减少约一半。

17.一种墙板材料，包括：

第一饰面隔膜和第二饰面隔膜；以及

芯基质材料，所述芯基质材料布置并固化在所述第一饰面隔膜与所述第二饰面隔膜之间，包括：

基于湿配方约25wt％到约60wt％的微粒，所述微粒具有约10微米到约1000微米的尺寸，

约20wt％到约36wt％的硅酸钠；以及

约2wt％到约6wt％的乙烯基乙酸酯。

18.根据权利要求17的墙板材料，其特征在于，所述墙板材料具有大于约85lb ft的握钉强度。

19.根据权利要求17的墙板材料，其特征在于，厚1/2英寸的墙板材料板具有至少约160lbf的抗弯强度。

20.根据权利要求17的墙板材料，其特征在于，已固化的芯基质在浸没于水中至少约4天时耐得住软化。

21.根据权利要求17的墙板材料，其特征在于，所述墙板材料具有约0.06到约0.08的K值。

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