具有改进的声学性能的消音地板的制备和消音地板的制作方法

1.本发明涉及消音地板和用于制造消音地板的方法。


背景技术：

2.地板有许多形式。实心硬木地板和瓷砖由于它们的外观和与这种地板相关的性质而通常是优选的。由于实心硬木材和瓷砖的价格，已经开发了较便宜的替代物，诸如弹性乙烯基地板、工程化木地板和层压地板。
3.工程化木地板典型地包括在木材或木质纤维复合材料(诸如胶合板或纤维板)层的顶部上的薄实木层。
4.层压地板包括印刷或装饰层，通常覆盖有透明层或耐磨层，其被层压到木质复合材料层，诸如胶合板或纤维板。
5.弹性乙烯基地板有许多形式，包括实芯、泡沫芯和柔性地板。柔性地板含有增塑剂，而实芯地板不含增塑剂。顾名思义，泡沫芯地板包括泡沫层。
6.弹性乙烯基地板通常由各种层制成，该层可包括基底层、印刷或装饰层以及透明层或耐磨层。基底层通常是高度填充的热塑性塑料，诸如填充有碳酸钙的聚氯乙烯(pvc)，并且通常是弹性乙烯基地板的主要成分。印刷层提供美学外观，而透明层提供耐磨性并允许印刷层被看见。在耐磨层的顶部上，可施加抗紫外线涂层以改善耐磨性能。
7.在过去的几年中，豪华乙烯基砖(lvt)已经成为由创新推动的快速增长的部分，该创新使得制造商能够生产具有硬木或瓷砖外观的lvt。
8.包括lvt在内的乙烯基地板的主要缺点之一是乙烯基地板的声音与外观不匹配。弹性乙烯基地板在其使用过程中具有明显的声音。虽然黑胶唱片的声音可能对收听他们的唱片收藏的高保真度录音爱好者有吸引力，但是与硬木地板和瓷砖地板的特有声音相比，乙烯基地板的声音没有吸引力。
9.在使用期间，弹性乙烯基地板将通过房间内的运动(脚跟咔哒声)或到房间下面一层的运动(脚步声、家具拖动)发出噪音。在这两种情况下，乙烯基地板的典型声学性质是不期望的。已知当在房间里行走时，木材在房间内产生特有声音。尽管乙烯基地板可以具有类似木材的外观，但是它产生的声音与木材不同并且破坏了幻想。另外，需要限制通过地板传输到下面的房间的振动量。诸如医疗设施、学校和图书馆的特定应用需要低的声音传输。
10.工程化木地板和层压地板也遭受与弹性乙烯基地板相同的声学问题，并且不具有与实心硬木或陶瓷地板相同的声学性质。因此，类似于弹性乙烯基地板，工程化木地板和层压地板可以具有实心硬木或陶瓷地板的高档外观，但是在声学上未达到预期效果。
11.通常，弹性乙烯基地板、工程化木地板和层压地板作为浮动地板安装，其中地板砖被构造成彼此互锁而不直接紧固到地板上。相比之下，实心硬木地板通常钉在底层地板上，并且陶瓷地板粘附至底层地板，这通常通过消除地板和底层地板之间的回声空间而导致更安静的地板。
12.目前，安装各种垫层材料诸如泡沫、软木或橡胶片以降低噪音。然而，垫层的使用
需要附加的安装步骤，这是劳动密集型的，并且垫层仍然不能满足声音降低目标。此外，垫层可以简单地减小地板的体积而不改变其声学特征。
13.已经尝试通过在地板的层压结构中使用约束层来在地板中使用阻尼材料。约束层是包含在层压结构内的层，即，约束层在约束层上方和下方具有至少一个附加刚性层。
14.例如，美国专利号8,640,824公开了具有受约束的声学部分的乙烯基砖，该受约束的声学部分包含粒状橡胶组分、聚氨酯泡沫和树脂粘结剂。粒状橡胶可由回收的轮胎或球鞋橡胶制成。
15.美国专利申请公开号2014/0302294公开了一种隔音乙烯基砖中的约束层，其包括选自任何种类的橡胶、软木和聚氨酯泡沫的单独层。
16.美国专利号8,146,310公开了一种包括用于控制噪声的系统的噪声控制系统。该系统包括多个层，该多个层包括具有多个聚合物长丝和空气的网状层以产生空隙空间。
17.这些抑制噪声的尝试需要对现有生产线进行复杂的改变，并且需要多个部件来衰减噪声。
18.美国专利号9,157,241公开了一种瓷砖，其具有结合到瓷砖上的阻尼材料层。阻尼材料可以包括沥青、基于苯乙烯-丙烯酸的聚合物和聚乙烯醇缩丁醛，并且阻尼材料层必须粘附至瓷砖，并且完成的瓷砖又必须用附加的粘合剂层粘附至底层地板。因此，这种瓷砖需要多个步骤来生产该瓷砖以及另外的步骤来安装该瓷砖。
19.非常需要一种地板，其具有解决上述识别的一个或多个问题的改进的声学属性。


技术实现要素：

20.本发明提供了用于制备消音地板的方法，该方法包括：提供地板基材，将液体丙烯酸类消音组合物的涂层施加至地板基材的表面，干燥涂层，以及任选地在该涂层上形成一个或多个附加层。液体丙烯酸类消音组合物包含丙烯酸类减振聚合物和至少一种填料。
21.此外，本发明提供了消音的乙烯基地板。
附图说明
22.图1示出了根据本发明的一个实施方案的消音乙烯基地板砖相对于摇动器输入电压的速度谱。
具体实施方式
23.本发明提供了制备消音地板的方法。该方法包括：提供地板基材，将液体丙烯酸类消音组合物的涂层施加至地板基材的表面，干燥涂层，以及任选地在该涂层上形成一个或多个附加层。
24.如本文所用，“地板基材”是指刚性层或包含多层地板砖的层压材料。优选地，地板基材包括成品地板砖的上部部分，并且由液体丙烯酸类消音组合物形成的涂层和在该涂层上形成的任何任选的附加层可以形成成品地板砖的下部部分。更优选地，除了丙烯酸类消音涂层之外，地板基材类似于成品地板砖。弹性乙烯基地板通常包括基底层、印刷或装饰层以及透明层或耐磨层。对于弹性乙烯基地板，地板基材可以包括基底层和任何附加层。例如，地板基材可包括基底层、印刷或装饰层和透明层或耐磨层的层压材料。另选地，用于弹
性乙烯基地板的地板基材可包括基底层，并且在涂覆液体丙烯酸类消音组合物之后形成其它层。
25.如本文所用，“地板砖”是指单块地板，其为包括多个块的系统的一部分并且旨在涵盖瓷砖和厚板两者。地板砖可以是正方形、矩形或其它几何形状。优选地，该地板砖被构造成具有互锁特征，该互锁特征允许每个地板砖与相邻的地板砖相互连接。甚至更优选地，地板砖被构造成浮动地板，其中地板砖互锁并且不粘附或机械地紧固至底层地板。
26.本发明的消音地板可以是弹性乙烯基地板、工程化木地板或层压地板。
27.如下所述，当用作地板中的消音层时，液体丙烯酸类消音组合物提供优异的消音性能。
28.液体丙烯酸类消音组合物包含丙烯酸类减振聚合物和至少一种填料。液体丙烯酸类消音组合物还可包含载体。如本文所用，“丙烯酸类减振聚合物”是指能够衰减地板中的振动或声音的丙烯酸类聚合物或共聚物。丙烯酸类减振聚合物可衰减单个振动频率、所有频率或振动、或者一个或多个振动频率带。例如，丙烯酸类减振聚合物可以衰减当人在地板上行走时由脚步产生的振动频率。
29.丙烯酸类减振聚合物优选地包含线性丙烯酸类聚合物或共聚物。另选地，至少一部分的丙烯酸类减振聚合物还可包含交联或支化组分。
30.丙烯酸类减振聚合物可由一种或多种(甲基)丙烯酸烷基酯单体制备。可用于制备丙烯酸类减震聚合物的(甲基)丙烯酸烷基酯单体包括但不限于(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、(甲基)丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯和1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯。如本文所用，“(甲基)丙烯酸烷基酯”是指丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯两者。
31.除了至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯单体之外，还可以使用附加的单体来制备丙烯酸类减震聚合物。例如，丙烯酸类减震聚合物可由至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯单体和附加的单体制备。附加的单体可选自例如苯乙烯单体和丙烯酰胺单体，诸如例如二甲基丙烯酰胺和双丙酮丙烯酰胺。
32.附加的单体还可包含磷酸单体，该磷酸单体包含至少一个烯键式不饱和基团和磷酸基团以形成磷酸酯官能化的丙烯酸类减振聚合物。磷酸单体可以是酸形式或作为磷酸基团的盐。磷酸单体的示例包括：
[0033][0034]
其中r是含有丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基或乙烯基基团的有机基团，并且r’和r”独立地选自h和第二有机基团。第二有机基团可以是饱和的或不饱和的。合适的磷酸单体包括磷酸二氢酯官能化单体，诸如醇的磷酸二氢酯，其中醇还含有可聚合的乙烯基或烯基基
团，诸如磷酸烯丙酯、双(羟基-甲基)延胡索酸或衣康酸的单磷酸酯或二磷酸酯、(甲基)丙烯酸酯的衍生物，诸如例如(甲基)丙烯酸羟烷基酯(包括(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯等)的磷酸酯。其它合适的磷酸单体为公开于wo 99/25780a1中的膦酸酯官能单体，并且包括乙烯基膦酸、烯丙基膦酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷膦酸、α-膦羧基苯乙烯、2-甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙烷膦酸。其它合适的磷官能单体是1,2-烯键式不饱和(羟基)氧膦基烷基(甲基)丙烯酸酯单体，公开于美国专利号4,733,005中，并且包括(羟基)氧膦基甲基丙烯酸甲酯。优选的磷酸单体是磷酸二氢酯单体，其包括(甲基)丙烯酸2-磷酸乙酯、(甲基)丙烯酸2-磷酸丙酯、(甲基)丙烯酸3-磷酸丙酯和(甲基)丙烯酸3-磷酸-2-羟丙酯。当存在时，相对于形成丙烯酸类减振聚合物的单体的总重量，磷酸单体可以以0.03重量％至3重量％范围内的量存在。
[0035]
丙烯酸类减振聚合物可包含核-壳丙烯酸类聚合物。例如，核-壳丙烯酸类聚合物可包含丙烯酸丁酯核和甲基丙烯酸甲酯壳。优选地，核包含线性丙烯酸类聚合物。壳可包含交联的聚合物，诸如例如交联的甲基丙烯酸甲酯。
[0036]
丙烯酸类减振聚合物可具有-20℃至30℃范围内的玻璃化转变温度tg。优选地，丙烯酸类减振聚合物具有-10℃至20℃，更优选0℃至10℃范围内的tg。tg用fox方程计算[《美国物理学会公报(bulletin of the american physical society)》1,3，第123页(1956)]。fox方程如下计算tg：
[0037][0038]
在fox方程中，基于加入到反应容器中的单体的重量，w1和w2是指两种共聚单体的重量分数，并且t
g(1)
和t
g(2)
是指两种相应均聚物的玻璃化转变温度，单位为凯氏度数。当存在三个或更多个单体时，添加附加项(wn/t
g(n)
)。用于本发明目的的均聚物的玻璃化转变温度是在“《聚合物手册(polymer handbook)》”,j.brandrup和e.h.immergut编辑，世界科学出版社(interscience publishers),1966中报道的那些，除非该出版物没有报道特定均聚物的tg，在这种情况下，均聚物的tg通过差示扫描量热法(dsc)测量。为了通过dsc测量均聚物的玻璃化转变温度，在不存在氨或伯胺的情况下制备并保持均聚物样品。将均聚物样品干燥，预热至120℃，快速冷却至-100℃，然后以20℃/分钟的速率加热至150℃，同时收集数据。均聚物的玻璃化转变温度使用半高度法在弯曲的中点处测量。
[0039]
丙烯酸类减振聚合物可以基于液体丙烯酸类消音组合物的总重量以在5重量％至50重量％范围内的量存在于液体丙烯酸类消音组合物中。优选地，基于液体丙烯酸类消音组合物的总重量，丙烯酸类减振聚合物以10重量％至40重量％范围内的量存在，并且更优选地，以15重量％至35重量％范围内的量存在。
[0040]
基于液体丙烯酸类消音组合物的总重量，至少一种填料以15重量％至75重量％范围内的量存在。优选地，基于液体丙烯酸类消音组合物的总重量，至少一种填料以25重量％至70重量％范围内的量存在，诸如例如35重量％至65重量％。
[0041]
至少一种填料可包含矿物填料。矿物填料的示例包括但不限于碳酸钙、滑石、二氧化硅、硅灰石、粘土(例如高岭土)和云母。至少一种填料还可包含其它填料，诸如例如玻璃纤维、玻璃珠、碳纤维和石墨。
[0042]
至少一种填料可包含片状填料，其为具有板状或小板块形状的填料。当至少一种
填料包含片状填料时，片状填料可以基于液体丙烯酸类消音组合物的总重量以0.5重量％至15重量％范围内的量存在。片状填料的示例包括但不限于云母、石墨、滑石和高岭土。优选地，当液体丙烯酸类消音组合物包含片状填料时，片状填料为云母或石墨，更优选为云母。
[0043]
至少一种填料可包含两种或更多种填料的组合。例如，液体丙烯酸类消音组合物可包含碳酸钙和云母。
[0044]
液体丙烯酸类消音组合物包含载体。存在载体以调节液体丙烯酸类消音组合物中的固体的量。载体可包含水或有机材料。优选地，载体是水。
[0045]
基于液体丙烯酸类消音组合物的总重量，载体可以10重量％至50重量％，诸如例如20重量％至40重量％范围内的量存在。
[0046]
液体丙烯酸类消音组合物还可包含附加的组分。例如，液体丙烯酸类消音组合物可包含选自以下的添加剂：消泡剂、分散剂、颜料、聚结剂、成膜剂和增稠剂。
[0047]
可以以0.5kg/m2至8kg/m2范围内的负载量施加液体丙烯酸类消音组合物的涂层。通常，负载量越高，干燥的消音组合物的所得消音效果越高。优选地，以2kg/m2至6kg/m2范围内的负载量，更优选地，以3kg/m2至5kg/m2范围内的负载量施加液体丙烯酸类消音组合物的涂层。
[0048]
可以使用任何已知的方法将液体丙烯酸类消音组合物涂覆在地板基材上。例如，可使用幕帘式涂布机、喷涂机或挤出机来施加液体丙烯酸类消音组合物。
[0049]
然后干燥具有施加的液体丙烯酸类消音组合物涂层的地板基材。可通过加热经涂覆的地板基材或通过在空气(强制空气或非强制空气)中干燥涂层来干燥所施加的液体丙烯酸类消音组合物。可以选择载体的类型和量以帮助干燥所施加的涂层。
[0050]
优选地，将液体丙烯酸类消音组合物施加至地板基材的底部表面，即地板与底层地板之间的表面。当施加至地板基材的底部时，可以最低限度地改变用于生产地板的方法。例如，可以通过在工艺结束时添加附加的步骤来修改现有的生产线，该附加的步骤是通过用液体丙烯酸类消音组合物涂覆另外完成的地板砖进行的。
[0051]
另选地，可将液体丙烯酸类消音组合物施加至地板基材内的另一表面，例如作为地板砖内的内部层或约束层。该方法可能需要对现有的生产方法进行附加的修改，但是将允许关于施加消音层的地点的更大的灵活性。当消音层是约束层时，第二刚性层优选地将消音层夹在地板基材之间。
[0052]
通过本发明的方法生产的地板砖可以不需要附加的垫层，因为消音层可以充当垫层。在常规的浮动地板中，首先将诸如泡沫、软木、橡胶或毡的垫层安装在底层地板上，然后将地板安装在垫层的顶部上。垫层用于提供消音、软化脚下地板的感觉、和/或用作防潮层。本发明的消音层可以提供一种或多种与传统垫层相同的功能。
[0053]
已通过示例性方式对本发明进行了描述，并且应当理解已经使用的术语旨在具有描述性而不是限制性词语的性质。显然，按照上面的教导内容，本发明的许多修改形式和变型形式是可能的。可以按具体地描述之外的方式实施本发明。
[0054]
实施例
[0055]
通过使用ika rw28台式混合器以所示顺序缓慢添加表1中所示的组分来提供液体丙烯酸类消音组合物。当添加增稠剂时，增加混合速度以在粘度增加时维持完全掺入。在配
制完成后，将液体丙烯酸类消音组合物进一步混合若干分钟以确保均匀性。
[0056]
表1
[0057][0058][0059]
在3.2mm模具中，在12
×
12英寸(30.5
×
30.5cm)乙烯基地板砖的底面上刮涂液体丙烯酸类消音组合物的涂层，并使其风干72小时。将液体丙烯酸类消音组合物以0.922lb/ft2(4.5kg/m2)的负载量施加至10
×
10英寸(25.4
×
25.4cm)的区域。使用附接至乙烯基地板砖的两个相邻拐角的2个橡胶带将涂覆的乙烯基地板砖自由地悬浮在空气中，以保持乙烯基地板砖垂直于地板。将摇动器沿着与用橡胶带悬浮的一侧相对的边缘附接至悬浮的乙烯基地板砖上。摇动器附接点位于比另一侧更靠近一侧的位置。
[0060]
使用来自摇动器的宽带振动信号激发乙烯基地板砖，并且使用定位在距悬浮的乙烯基地板砖一定距离处的激光振动计来测量乙烯基地板砖的速度。振动计沿着乙烯基地板砖的表面扫描若干点，并且使用polytech数据采集和分析软件来获得平均乙烯基地板砖速度和频谱。为了比较，还测试了相同但未涂覆的乙烯基地板砖。
[0061]
在图中为两种乙烯基地板砖提供了相对于摇动器输入电压进行标准化的乙烯基地板砖的速度谱。未涂覆的乙烯基地板砖表现出对应于固有振动模式的速度响应峰值。如图所示，涂覆有根据本发明的液体丙烯酸类消音组合物的乙烯基地板砖有效地抑制了固有模式并且在整个频率范围内显示出振动行为的显著改善。
[0062]
术语的定义和用法
[0063]
除非在本说明书的上下文中另外指出，否则所有的量、比率和百分比都是按重量计的，并且所有测试方法是截止本公开的提交日为止的现行方法。冠词“一个”、“一种”和“所述”每一者均指一个(一种)或多个(多种)。应当理解，所附权利要求不限于具体实施方
式中描述的专门和特定的化合物、组合物或方法，其可以在落入所附权利要求的范围内的特定实施方案之间变化。关于本文中用于描述各个实施方案的具体特征或方面的任何马库什群组(markush group)，可以从独立于所有其他马库什成员的各个马库什群组的每个成员获得不同、特殊和/或意外的结果。马库什组的每个成员可以被单独地和/或组合地依赖，并且为所附权利要求范围内的具体实施方案提供足够的支持。
[0064]
此外，在描述本发明的各个实施方案中所依赖的任何范围和子范围独立地和共同地落入所附权利要求的范围内，并且应理解为描述和预期包含以下的所有范围：其中的全部和/或部分值，即使这些值在本文中未明确写明。本领域的技术人员将容易认识到，列举的范围和子范围充分地描述了本发明的各种实施方案并使它们成为可能，并且这样的范围和子范围可以被进一步描绘成相关的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一等。仅作为一个示例，“0.1至0.9”的范围可以被进一步描绘为下三分之一(即0.1至0.3)、中三分之一(即0.4至0.6)和上三分之一(即0.7至0.9)，其单独地且共同地在所附权利要求的范围内，并且可以被单独地和/或共同地依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。此外，就诸如“至少”、“大于”、“小于”、“不超过”等限定或修饰范围的语言而言，应当理解，此类语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一个示例，“至少10”的范围本质上包括至少10至35的子范围、至少10至25的子范围、25至35的子范围等，并且每个子范围可以被单独地和/或共同地依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。最后，在所公开的范围内的独立数值可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。例如，“1至9”的范围包括诸如3的各个单个的整数，以及诸如4.1的包括小数点(或分数)的单个数，其可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。
[0065]
如本文所用，术语“组合物”包括如下材料，该材料包含组合物以及由组合物材料形成的反应产物和分解产物。
[0066]
术语“包括(comprising)”及其衍生词并不旨在排除任何附加的组分、步骤或程序的存在，无论该组分、步骤或程序是否在本文中公开。为了避免任何疑问，除非相反地陈述，否则本文通过使用术语“包含”要求保护的所有组合物可以包括任何附加的添加剂、佐剂或化合物，无论是聚合形式还是其他形式。相比之下，术语“基本上由
…
组成”从任何随后列举的范围中排除任何其他组分、步骤或程序，除对可操作性来说并非必不可少的那些组分、步骤或程序之外。术语“由
……
组成”排除未具体叙述或列出的任何成分、步骤或程序。
[0067]
如本文所用，术语“聚合物”是指通过聚合相同或不同类型的单体而制备的聚合化合物。因此，通用术语“聚合物”涵盖术语均聚物(用于指仅由一种类型的单体制备的聚合物，其中应当理解，痕量杂质可以并入到聚合物结构中)和术语共聚物(用于指由两种或更多种类型的单体制备的聚合物)。

技术特征：
1.一种制备消音地板的方法，包括：提供地板基材；将液体丙烯酸类消音组合物的涂层施加至所述地板基材的表面，其中所述液体丙烯酸类消音组合物包含丙烯酸类减振聚合物和至少一种填料；干燥所述涂层；以及任选地，在所述涂层上形成一个或多个附加层。2.根据权利要求1所述的方法，其中以0.5kg/m2至8kg/m2的负载量施加所述液体丙烯酸类消音组合物的涂层。3.根据权利要求2所述的方法，其中以2kg/m2至6kg/m2的负载量施加所述液体丙烯酸类消音组合物的涂层。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述液体丙烯酸类消音组合物的涂层通过幕帘式涂布机、喷涂机或挤出机施加。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述消音地板被构造成用于浮动地板安装。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一种填料包含基于所述液体丙烯酸类消音组合物的总体积在0.5体积％至15体积％范围内的量的至少一种片状填料。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一种片状填料选自由以下项组成的组：云母、石墨、滑石和高岭土。8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述丙烯酸类减振聚合物包含线性丙烯酸类聚合物或共聚物。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述丙烯酸类减振聚合物包含磷酸酯官能化的线性丙烯酸类共聚物。10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述丙烯酸类减振聚合物包含核壳聚合物，所述核壳聚合物包含线性丙烯酸类共聚物核。11.一种消音地板，所述消音地板通过根据前述权利要求中任一项所述的方法制备。12.根据权利要求11所述的消音地板，其中所述消音地板选自乙烯基地板、工程化木地板和层压地板。13.根据权利要求11或12所述的消音地板，其中所述涂层是所述消音地板上的最外层。14.根据权利要求11或12所述的消音地板，其中所述涂层是所述基材与附加层之间的约束层。

技术总结
本发明公开了制备消音地板的方法，该方法包括：提供地板基材，将液体丙烯酸类消音组合物的涂层施加至地板基材的表面，干燥涂层，以及任选地在该涂层上形成一个或多个附加层。还公开了一种消音地板。公开了一种消音地板。公开了一种消音地板。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：罗门哈斯公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2023/7/22