[发明专利]结合微粒基质的实用材料

说明书

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。 

相关申请 

本申请要求在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.61/001,367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、隔层等。相应地，本发明涉及化学、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^TM。 

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——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。 

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。 

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。 

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。