CN111622361A - 预铺防水卷材的便捷化节点处理 - Google Patents

Abstract

本发明公开了预铺防水卷材的便捷化节点处理。本发明提供了防水卷材，其不需要可移除的离型膜，但其仍然与后浇注混凝土粘接并且使卷材与卷材搭接处的水密密封便捷化。所述防水卷材包含载体层和压敏胶粘剂（PSA）层；无机颗粒层，其具有部分嵌入PSA且平均粒度小于PSA层的平均厚度的颗粒体；以及含纳米二氧化硅防潜涂层，其附着至无机颗粒的未嵌入部分以便防止在所述膜卷起或展开时完全嵌入PSA中，由此使得在相邻安装的防水卷材的搭接部分之间的水密接缝的形成便捷化，且由此优选仅使用节点处理或防水胶带而不额外使用液体底涂、胶结料或其它涂料来实现水密接缝。

Description

预铺防水卷材的便捷化节点处理

本申请是申请号为“201580084933.6”，发明名称为“预铺防水卷材的便捷化节点处理”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种与后浇注混凝土（post-cast concrete）粘接的防水卷材，该卷材包含载体层和压敏胶粘剂（PSA）层、部分嵌入PSA的具有受限粒度的无机颗粒层，和包含纳米二氧化硅及成膜聚合物的防潜（anti-submarining）外涂层，其用于防止颗粒完全嵌入PSA层、提供抗粘连以避免需要离型膜（release liner），并在安装时使用节点处理（detailing）或防水胶带使得在搭接的卷材之间形成水密接缝便捷化。

背景技术

Wiercinski等人的美国专利8,453,405和8,713,897（由本申请的共同受让人所有）公开了一种防水卷材，其通过将其安装到建筑、模板（form）或其它表面上来“预先铺设”并随后对其胶粘剂层侧浇注新鲜混凝土（“后浇注混凝土”）。Wiercinski等人的卷材设计涉及使用载体片材、压敏胶粘剂（PSA）以及粒度等于或大于PSA厚度的白水泥颗粒，使得在卷材卷起和展开时无需离型膜来防止PSA粘着至载体片材侧。不存在离型膜意味着在施工现场避免了废弃物。消除离型膜意味着更容易、更快速的铺设。

但是，本发明人认为这样的“预铺”卷材具有缺点。因为此类卷材在载体层面对安装表面（例如木材模板、混凝土模具）的情况下进行安装，朝向外面布置的含颗粒层面向随后安装的在短边搭接（长边用3”PSA自粘边密封）的卷材的载体层以便与在先安装的（相邻）卷材组合形成一个整体保护。对于铺设者，这种颗粒至载体的搭接在节点处理过程中需要额外的谨慎、时间和精力。通常需要密封胶或胶合涂料连同合适的节点处理或防水胶带（或条带）以确保沿相邻卷材的搭接边缘形成水密接缝。

因此，本发明人认为，需要新颖性和创造性的预铺型防水卷材以确保在搭接处的密封和节点处理便捷化。

发明内容

在克服现有技术的缺点方面，本发明提供了新颖性和创造性的预铺防水卷材，其在建筑表面上的相邻卷材的搭接边缘处形成水密接缝方面使得节点处理便捷化；此外其不需要可移除的离型膜以便卷起和展开，还为踩踏通行提供了耐久性和抗滑性，并且其提供与后浇注混凝土的良好粘接（包括优异的初始粘接强度），即使在卷材已经经受紫外和潮湿一段长时期后也是如此。

本发明的示例性防水卷材，包含：包含两个主面的载体层；限定在两个主面之间的平均厚度为0.05至2.0 mm的压敏胶粘剂（PSA）层，所述两个主面之一附着至载体层主面之一，PSA层进一步具有根据ASTM D 5-73测得的大于30丝米（dmm）的针入度（penetration）（150克，5秒，70℉）；包含平均尺寸为70 µm至450 µm的个别颗粒体的无机颗粒层，该无机颗粒层通过将颗粒体部分嵌入PSA层的第二主面（与附着至载体层的主面相对）来形成，由此颗粒体的一部分相对于PSA保持未浸没；以及平均厚度为0.003至0.011 mm的防潜涂层，其附着至无机颗粒体的未浸没部分以防止在卷材卷起或展开时个别颗粒体完全嵌入PSA层内，该涂层通过用包含纳米二氧化硅颗粒和至少一种成膜聚合物的乳液涂覆无机颗粒层并允许该涂层在未浸没的个别颗粒体上干燥来形成，纳米二氧化硅防潜涂层在干燥后具有根据ASTM D 2240-00在23℃下测得的50-90、更优选60-90和最优选70-90的肖氏（Shore）D硬度。

优选地，基于干重量百分比计，防潜涂层中至少一种成膜聚合物与纳米二氧化硅的比率应当优选为1:4至4:1，并且在无机颗粒层上的该涂层的干涂层厚度应当为0.004至0.008 mm。

本发明的用于制造一道整体卷材层的示例性方法由此包括：将如上所述的第一防水卷材安装到基底（例如模板、墙壁等等）的第一部分上；将第二防水卷材安装到基底的第二部分上，同时部分搭接第一防水卷材，并在第二防水卷材的载体层主面与第一防水卷材的含纳米二氧化硅防潜涂层之间进行密封（例如节点处理），由此在第一和第二（安装的）卷材之间形成水密性搭接，同时仍提供与后浇注混凝土的优异粘接（包括初始粘接强度）。

与现有技术设计的预铺型卷材相比，本发明逐渐获得了高得多的可靠性，即使当单独使用节点处理或防水胶带（即具有预先成型的防水压敏胶粘剂层或双面胶带，无需另外借助液体底涂、密封剂或其它涂覆材料）在卷材的搭接部位处形成水密接缝时，也能（在搭接处）实现有效的卷材至卷材密封。

本发明还提供了制造上述卷材的方法。示例性方法包括使用包含胶体二氧化硅和至少一种成膜聚合物乳液的水性乳液涂覆无机颗粒的部分未嵌入部分，并使该涂层干燥，由此形成含纳米二氧化硅防潜涂层。在优选的实施方案中，卷材可以卷起和展开而无需使用可移除的离型膜（例如蜡纸或涂硅纸）。

如下文中采用显微照相术所解释的那样，使用水性乳液涂层结合尺寸受限的颗粒层提供了受控的“更平坦的”向外面部分，其在建筑或施工表面上，在两个相邻安装的卷材之间的搭接处形成防水密封时有利地允许使用防水或节点处理胶带（例如具有在单面或双面上预先成型的防水压敏胶粘剂层的防水条带，其纵向折叠或纵向平铺）；而且这优选在不必使用附加的液体底涂、胶结料（mastic）或其它液体涂料组合物的情况下进行。同时，该卷材具有足够的抗粘连性质，使得在无需离型膜的情况下就能卷起卷材（在装运前）和展开卷材（在铺设到表面上之前）。

在下文中详细描述了本发明的其它优点和特征。

附图说明

当结合附图读取优选实施方案的以下详述时，可以更容易地理解本发明的其它优点和特征，其中：

图1是预铺防水卷材的横截面的图解说明（未按比例绘制），该防水卷材具有载体片材,压敏胶粘剂（PSA）层和平均尺寸等于或大于PSA层的平均厚度的白水泥颗粒层；

图2是本发明的示例性预铺防水卷材的横截面的图解说明（也未按比例绘制），该防水卷材具有载体片材、PSA层、平均尺寸小于PSA层的平均厚度且部分嵌入PSA层中的无机颗粒、和附着至未嵌入PSA层中的无机颗粒部分的含纳米二氧化硅防潜涂层；

图3是由扫描电子显微镜（SEM）在100×放大倍数下拍摄的现有技术防水卷材（其横截面设计图解说明在图1中）的白水泥颗粒层的显微照片；和

图4是本发明的示例性防水卷材的显微照片，同样由SEM在100×放大倍数下拍摄，其中含纳米二氧化硅防潜涂层在尺寸受限的无机颗粒（其部分嵌入PSA层中）上使用包含胶体纳米二氧化硅和成膜聚合物的水性乳液来形成，由此使乳液干燥以形成附着至颗粒且在卷起和展开卷材时最小化或防止尺寸受限的无机颗粒完全嵌入（或浸没）到PSA层中的涂层。

具体实施方式

图1图解说明了现有技术的预铺防水卷材1（例如原始公开在美国专利8,453,405和8,713,897（参见背景部分）中）的横截面，其包含柔性载体片材2、压敏胶粘剂（PSA）层3和在PSA层3表面上的反射性颗粒层4。反射性颗粒4具有等于或大于PSA层3的厚度的平均直径。卷材1不需要通常用于在卷材卷起时防止卷材1的胶粘剂部分3粘附至载体片材2或卷材1的其它部分的可移除离型膜。

相比之下，图2图解说明了本发明的示例性预铺防水卷材10，其包含具有两个主面的柔性载体层12；具有两个主面的压敏胶粘剂层（PSA）14，其一个主面附着至所述载体层12的主面之一；具有个别颗粒体的无机颗粒层16，所述颗粒体的平均尺寸（直径）小于PSA层14的平均厚度并且其部分嵌入PSA层14中（相对于附着至载体层12的主面）；和在未嵌入的颗粒体16的部分上形成的防潜涂层18。优选地，防潜涂层18通过将至少一种水性乳液组合物18涂覆到无机颗粒层16的暴露的个别颗粒体上并使涂层18干燥来形成，所述水性乳液组合物18由胶体（纳米）二氧化硅和至少一种聚合物成膜材料组成。

如图3（现有技术）中可见的扫描电子显微镜（SEM）照片中所描绘的那样，现有技术防水卷材设计（其横截面设计图解说明在图1中）的反射性颗粒明显突出在PSA层之外。图3的SEM照片在100×放大倍数下拍摄。显而易见，反射性颗粒提供了凹凸不平的表面区域，以便在安装卷材时耐受踩踏通行，以及某些抗粘连益处（使得载体侧可以抵靠颗粒尺寸卷起，而无需使用可移除的离型膜以允许展开卷材）。

另一方面，图4描绘了本发明的示例性预铺防水卷材在相同放大倍数（100×）下拍摄的SEM照片，其中含纳米二氧化硅防潜涂层（在图2中指定为18）显示涂覆在构成了无机颗粒层（在图2中指定为16）的无机颗粒体上。如前所述，这种涂层18优选通过将包含胶体（纳米）二氧化硅和至少一种成膜聚合物材料的水性乳液涂覆到颗粒体 16的暴露部分上来形成，如将在下文中进一步详细讨论。术语“（纳米）二氧化硅”、“纳米二氧化硅”、“纳米尺寸二氧化硅”和“纳米级二氧化硅”在本文中可互换使用，以指包含在纳米二氧化硅防潜涂层18内的二氧化硅颗粒（即具有0.1至100纳米(nm)的平均尺寸）。纳米二氧化硅的水性分散体通常称为胶体二氧化硅。

不欲受理论束缚，本发明人认为，含纳米二氧化硅防潜涂层18有助于防止或最小化无机颗粒体16完全浸没（下沉）和完全嵌入（包埋）到PSA层中，特别是在炎热天气中当PSA可能被日光的能量软化时。可以使用平均直径较小（与PSA层的平均厚度相比）的较小颗粒16而不会破坏颗粒的抗粘连效应，并且不会牺牲耐久性，如对踩踏通行的耐受性。但是，相当有利且令人惊讶地，纳米二氧化硅防潜涂层18可用于使得与后浇注混凝土形成良好的初始粘接，并且这种效应可以参考图4的显微照片来或许最好地进行说明，图4显示涂层18附着至许多暴露（未浸没部分）的颗粒16，同时仍留下裂缝或开口以便后浇注混凝土嵌入，以形成与卷材的良好初始粘接。

如图4所表明的那样，颗粒的总表面积的降低（与图3中显示的现有技术的大暴露颗粒相比）也表明了所要获得的益处，即在单独使用节点处理或防水胶带（或条带）时，优选在不额外使用液体底涂、胶结料或其它液体涂覆材料的情况下即可将在铺设现场相邻安装的在边缘搭接的卷材密封成一体。可以以高得多的可靠性和速度实现仅使用节点处理或防水胶带生成由两个或更多个本发明的防水卷材形成的一道整体的防水保护。

常规防水、节点处理或接合胶带（或直条样卷材）（如由Grace ConstructionProducts所出售的（参见例如PV100™胶带、BITUTHENE®胶带））可用于将相邻的卷材密封成一体。许多防水制造商出售防水胶带，这些胶粘剂可以由沥青或合成聚合物防水胶粘剂制成，并且适用于本发明。优选地，防水胶带是双面的，其中载体膜或织物的两面均带有预先形成的防水压敏胶粘剂层，以使其可以插入相邻卷材的搭接边之间，而无需纵向折叠该带。

本发明人还认为，本发明的卷材设计在层压体组件的选择方面允许更大的灵活性。

最适于本发明的示例性柔性载体层12应为卷材10提供机械强度和防水完整性。载体层12通常将具有大约0.05至2.0 mm且更优选大约0.3至1.0 mm的厚度。载体层12应进一步具有一般性光滑的表面，如通过膜、片材、织物和挤出涂覆的织造或非织造织物所提供的那样。适用于膜和挤出涂层的材料包括聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-烯烃共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸乙酯、聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）、聚酰胺及其组合。聚乙烯和聚丙烯是优选的。优选的载体层12包含高密度聚乙烯（HDPE）的热塑性膜。织物可以是织造或非织造的，并可以包含聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰胺。织造的聚丙烯织物是特别合适的。

通常，载体层或片材12未经表面处理以提高表面张力。但是，在一些情况下可能合意的是处理将在其上施加胶粘剂14的载体片材12的表面以增强胶粘剂层14对载体片材12的粘附。表面处理的一个实例是电晕处理。

可以将添加剂并入载体层12材料中以降低表面张力。这些可以在单独的混炼步骤中并入材料主体中。还可以将添加剂在熔体挤出过程期间并入材料主体中以生产片材、膜或挤出涂覆的织物。

最适于本发明的示例性压敏胶粘剂（PSA）层14应为防水卷材10提供防水完整性。PSA层14用于将无机颗粒层16粘接至载体片材 12，并应优选具有大约3至30密耳、更优选大约5至15密耳、最优选大约8至10密耳的厚度。虽然预期使用沥青或橡胶改性的沥青胶粘剂可以令人满意地用在某些防水应用（例如隧道或其它低光应用）中，但本发明人更优选PSA层14中所用防水胶粘剂包含合成（非沥青）压敏胶粘剂。使用沥青压敏胶粘剂对本发明而言并非优选，因为此类材料往往在紫外暴露后表现出低劣的耐降解性和快速损失对混凝土的粘接力。因此，为了改善对后浇注混凝土的粘附，优选的是压敏胶粘剂包含合成聚合物并具有如根据ASTM D 5-73测得的大于大约30丝米（dmm）的针入度（150克，5秒，70℉）。

据信合适的示例性压敏胶粘剂层14包括基于丁基橡胶的胶粘剂、基于聚异丁烯的胶粘剂、基于丁基的胶粘剂、基于丙烯酸系的胶粘剂、基于苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS）的胶粘剂、基于苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS）的胶粘剂、基于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）的胶粘剂、基于苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）的胶粘剂及其组合。优选地，合成胶粘剂是基于SIS、SBS或SEBS嵌段共聚物的热熔压敏胶粘剂。关于压敏胶粘剂的更详细的说明，参见Satas, Handbook Of Pressure Sensitive Adhesive Technology（Van NostrandReinhold Company, Inc., 1982）。

适用于PSA层14的橡胶或弹性体包括聚异戊二烯、聚丁二烯、天然橡胶、氯丁橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯α烯烃、腈橡胶、丙烯酸系橡胶或其混合物。

优选的非沥青合成压敏胶粘剂层14可以任选含有通常用于防水卷材的添加剂，包括但不限于光吸收剂（例如炭黑、苯并三唑等等）、光稳定剂（例如受阻胺、二苯甲酮）、抗氧化剂（例如受阻酚）、填料（例如碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛等等）、增塑剂、流变添加剂及其混合物。优选的组合是包含光吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂或其混合物的合成PSA组合物层。在本发明的其它示例性实施方案中，这些任选添加剂之一还可以包含在纳米二氧化硅防潜涂层18中。

压敏胶粘剂（PSA）14的另一实例包括一种或多种非晶聚烯烃。非晶聚烯烃（APO）定义为如通过差示扫描量热法测得的结晶度小于30%的聚烯烃。这些聚合物可以是丙烯的均聚物，或丙烯与一种或多种α-烯烃共聚单体（例如乙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯和1-癸烯）的共聚物。上文所述类型的APO聚合物可以以商品名EASTOFLEX™购自Eastman ChemicalCompany, Kingsport, Tennessee，或以商品名REXTAC™购自Huntsman Corporation,Houston, Texas，或以商品名VESTOPLAST™购自Degussa Corporation, Parsipanny, NewJersey。类似基于橡胶的胶粘剂，也使用增粘剂和增塑剂聚合物组合以产生PSA组合物，其可以涂覆到载体层12上，或者其可以是可层压（轧制或挤出）到载体片材12上的预先成型的层14。参见例如Eastman bulletin “Pressure-Sensitive Adhesives Based onAmorphous Polyolefin From Eastman Chemical Company”。尽管不那么优选，沥青PSA材料，包括用橡胶和/或其它添加剂改性的组合物，也可以热熔涂覆或作为预先成型的层层压到载体层或片材上。

本发明的无机颗粒层16包含一种或多种材料，如部分水化的水泥、水化的水泥、碳酸钙、硅酸盐砂、砂子、非晶二氧化硅、炉渣、三水合氧化铝、炉底灰、板岩灰、花岗岩灰等等。优选的颗粒包括水泥、部分水化的水泥和水化的水泥；而更优选的颗粒包括白水泥质颗粒；且最优选的颗粒是水化的水泥质颗粒。

如先前所讨论的那样，个别颗粒体的平均尺寸小于压敏胶粘剂（PSA）层16的平均厚度。微细无机颗粒层16具有若干功能和优点，由于其应充分粘接至下方的PSA层14及上方的纳米二氧化硅防潜涂层18二者。此外，这些颗粒使得卷材10温度降低，且阻隔破坏性紫外暴露，由此最小化PSA层14的降解速率。颗粒16还防止粘连，且消除了对可移除离型膜（例如蜡纸或涂硅纸）的需要——在安装期间移除离型膜将生成废弃物以及额外的步骤。颗粒（16）还可改善在安装期间卷材10的抗滑性以及卷材10的通行能力（对踩踏通行的耐久性）。

虽然在无机颗粒层16中最优选使用水化或部分水化的白水泥颗粒，但使用相对于PSA层厚度而言相对较小的粒度并使用纳米二氧化硅涂层18以最小化颗粒16的下潜（完全嵌入）对于其中其它无机材料（其并不如水化或部分水化的白水泥颗粒那样反光）可能更易得或更实际可用的区域提供更大的灵活性。

在本发明的其它示例性实施方案中，防潜涂层18可以进一步包含二氧化钛以改善防水卷材10的总体反射率。卷材表面的反射率可以用NOVO-SHADE™ 45/0反射率仪来测量。这涉及自45°角对测试表面的照明，以及相对于表面垂直（即0°）的散射光强度的测量。数据记录在其中黑色为0%且白色为100%的灰色标度上。仅测量明暗度而不考虑色彩，且此明暗度的值借助于“白度”来提及。在示例性实施方案中，无机颗粒层16应优选具有大于或等于55%、更优选大于65%的光反射率。

根据本发明，无机颗粒层16的个别颗粒体的平均尺寸应小于PSA层14的平均厚度。典型的PSA层厚度为大约3至80密耳、更优选大约5至15密耳、最优选大约8至10密耳。水泥的粒度应优选为70（以便小于3密耳的最低胶粘剂厚度）至450 µm；而更优选的粒度为100 µm至250 µm；且最优选的粒度范围为120 µm至180 µm。作为实例，如果用于无机颗粒层16中的话，则水化白色波特兰水泥颗粒优选通过将白色波特兰水泥与水（使用0.22至0.5 W/C的水/水泥（W/C）比率）与聚合物水泥分散剂混合，并通过使水泥固化（优选七天或更多天），接着通过研磨并筛分来制得以实现合适的粒度范围。优选的水泥分散剂是聚羧酸类（polycarboxylate）聚合物水泥分散剂。最优选的是含有环氧乙烷的聚羧酸类，如由W. R.Grace & Co.-Conn.的业务单位Grace Construction Products, 62 Whittemore Avenue,Cambridge, Massachusetts 02140（USA）以ADVA^®和ADVA^® 120出售的那些。所用分散剂含量可以是基于干水泥计0.1%至1%的活性表面活性剂。

水化白水泥颗粒还可以根据所需性质使用一种或多种化学添加剂来制备。将该添加剂与白水泥和水共混。用于本发明的各种添加剂可以包含常规用于实现以下性质的那些：（1）增强卷材对混凝土的粘接；（2）加速初凝的时间；（3）加速在早期阶段的强度发展（水泥的固化或硬化）的速率；（4）提高成品材料的强度（压缩强度、抗张强度或抗折强度）；（5）减少水在该材料内的毛细流动；（6）降低材料对液体的渗透性；和/或（7）抑制嵌入金属的腐蚀，如用于保护混凝土基体内的钢筋或其它结构。

最后，如先前所讨论的那样，本发明的防水卷材10包含至少一个防潜涂层18，其用于固定或保护微细无机颗粒层16以使得由铺设者在相邻防水卷材10之间的搭接处建立水密接缝便捷化。在一个优选实施方案中，防潜涂层18包含至少一种成膜聚合物乳液粘合剂、纳米级二氧化硅颗粒、和任选添加剂（包括光阻隔剂、二氧化钛、光吸收剂、粘度调节剂或其它添加剂）。将通常在水性介质中的胶乳乳液施加至微细颗粒层16的表面以形成乳液涂层，其涂覆颗粒并至少部分浸渍微细颗粒之间的间隙，并在固化时稳定结构。合适的乳液形式的聚合物树脂可以包括丙烯酸系树脂、聚乙酸乙烯酯、丙烯酸酯/苯乙烯共聚物、丙烯酸酯/乙酸乙烯酯共聚物、氯丁二烯（橡胶）、丁基橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物、SEBS及其混合物。聚乙酸乙烯酯和丙烯酸系树脂是优选的。

纳米级二氧化硅溶胶通常具有0.1至100纳米（nm）、优选1至50 nm和更优选5至30nm的粒度。由于其粒度小，胶体二氧化硅溶胶在水基涂料配制品中可以起到多种作用。已经发现非晶纳米级二氧化硅提供防水卷材10与对卷材浇注的混凝土之间的良好粘接。

本发明的这种复合益处是预料不到的，因为防潜涂层极硬。由于这样的硬表面的针入度接近0，所以难以精确测量该值；因此，本发明人使用肖氏D硬度作为更适用的测量，代替使用针入度作为硬度的量度。如下文中进一步描述的那样，根据ASTM D 2240-00在环境温度（23℃）下测量肖氏D硬度。浇注防潜涂层的样品。该试样为大约9-10毫米厚，并具有6-7厘米的直径。将该试样置于平坦水平表面上。将硬度计保持在垂直位置，压头尖端置于距边缘至少12毫米。施加足够的压力以确保压脚与试样之间的接触。在压脚与试样接触一秒后，记录所示读数。进行五次测量，并计算平均硬度值。

粘接强度是优异的，即使在卷材已经浸入水中之后也是如此。为了测试这种有利性质，本发明人对本发明的卷材10的直条样浇注混凝土并使混凝土固化七天。然后将该组装件浸入水中30天。测量在浸水处理一段时期之后卷材10与混凝土之间的粘接力，并与未浸入水中的组装件的粘接进行比较，且发现粘接极好。不受理论的束缚，本发明人相信，非晶纳米级二氧化硅颗粒在碱性环境（如在含有波特兰水泥的混凝土中存在的那样）中形成水化产物。非晶纳米级二氧化硅颗粒还提高了涂层表面的摩擦系数，这增强了抗粘连性以及抗滑性。

本发明的防水卷材10中的优选含纳米二氧化硅防潜涂层18可以通过采用具有小粒度、低粘度且含有100%丙烯酸系聚合物胶乳的丙烯酸系乳液来制得。形成的涂层18的丙烯酸系胶乳具有以下性质：抗色变性、长久的抗膜老化性、抗粘连性、10-20℃和更优选10-30℃的玻璃化转变温度。所得涂层是柔性的防水涂层，其往往强化无机颗粒层16，保护其免受水、油脂、野蛮操作的侵害。所得涂层应优选在折叠并经受向上延伸至70℃的温度时不会粘接至其自身。低粘度丙烯酸系乳液使其易于通过合适的手段（如喷涂、刷涂、辊涂等等）施加至微细无机颗粒16。应当控制所施加的胶乳的量以实现良好的覆盖并同时避免损害涂层品质。

用于卷材10的膜涂层18的另一优选聚合物乳液涂料是聚乙酸乙烯酯乳液，其提供了优异的成膜、粘附和粘接能力。使用聚乙酸乙烯酯乳液的其它益处包括良好的颜色稳定性和对氧及紫外线的良好稳定性，其进而导致对外部暴露的良好抵抗性、对油脂和油的优异抵抗性、对大多数基材的良好粘附性、以及当接触酸性材料或多价离子时良好的乳液稳定性。

如先前所述，本发明的卷材10的一个或多个防潜涂层18进一步包含纳米二氧化硅颗粒；并且在优选实施方案中，将纳米二氧化硅颗粒与一种或多种前述成膜聚合物粘合剂共混。纳米级二氧化硅颗粒通常具有0.1至100纳米（nm）、优选1至50 nm和更优选5至30 nm的粒度。由于其粒度小，纳米二氧化硅颗粒在水基涂料配制品中可以起到多种作用。已经发现非晶纳米级二氧化硅提供防水卷材10与对卷材浇注的混凝土之间的良好粘接，即使在卷材已经浸入水中之后也是如此。

本发明的其它示例性防水卷材10可以包含两个或更多个按顺序施加的纳米二氧化硅防潜涂层（18），各涂层包含含有纳米二氧化硅的成膜聚合物乳液以便更简便地在相邻卷材10之间形成水密搭接。例如，在采用两个或更多个膜涂层18以涂覆卷材10的水泥颗粒层16的情况下，优选位于最外层的膜涂层18（即距离无机颗粒层16最远的层）具有较高的成膜聚合物:纳米二氧化硅比率（按重量计）。涂层18的最外层应在外涂层表面上具有最少的粉化物（因为粉化物往往会阻碍或破坏卷材之间的搭接处的水密接缝）。因此，进一步的实施方案包含至少两个含纳米二氧化硅防潜涂层（18），其中最外一层含有较高的成膜聚合物:纳米二氧化硅比率（按重量计）。

各个膜涂层18中的成膜聚合物:纳米二氧化硅比率以及干膜覆盖物重量取决于成膜聚合物或所用聚合物共混物以及用于制造涂料组合物18的商业纳米二氧化硅产品的性质。本发明的卷材10的示例性涂层18的成膜聚合物与纳米二氧化硅的比率（聚合物:纳米二氧化硅）应优选为基于重量百分比（干燥固体）计1:4至4:1，取决于所用聚合物乳液和纳米二氧化硅的性质。干涂层重量应优选为每平方米5-20克，更优选每平方米8-15克。

由此，在一个示例性实施方案中，防水卷材具有防潜涂层18，其包含作为至少一种成膜聚合物的聚乙酸乙烯酯（PVAc）和纳米二氧化硅颗粒，其中优选的PVAc:纳米二氧化硅比率为1:1至1:4。在另一示例性实施方案中，防水卷材具有防潜涂层18，其包含作为至少一种成膜聚合物的丙烯酸系聚合物和纳米二氧化硅颗粒，其中优选的丙烯酸系聚合物（acrylic）:纳米二氧化硅比率为4:1至1:1，基于干重量固体计。

为了进一步改善防潜涂层18和/或PSA层14的白度和日光阻隔性质，可以添加白色颜料。对于外部涂层18，优选的白色颜料包括二氧化钛、氧化锌、三氧化铝、硫化锌、锌钡白等等。更优选可以使用金红石二氧化钛颜料。优选的金红石二氧化钛颜料可以以商品名Ti-Pure^® R-960获自DuPont。为了在膜涂覆组合物中分散白色颜料，可以使用分散剂。合适的分散剂可以以商品名Nuosperse™ FN211获自Elementis Specialties。

如先前所述，可以将紫外吸收剂添加到防水卷材中以提供保护免于紫外降解，如在防潜涂层18和/或PSA层14中。此外，一种或多种光稳定剂可以与一种或多种紫外吸收剂一起添加以改善防护。市售紫外吸收剂的一个实例由Double Bond Chemical Ind. Co.Ltd以商品名Chisorb™ 5392E出售，其据信是一种与HALS（受阻胺光稳定剂）共混的用于涂料的液体紫外吸收剂。这是一种不含溶剂的水性紫外吸收剂乳液。其在室温下为液体形式，这与苯并三唑紫外吸收剂相比有助于处理，并且其提供了宽的紫外吸收。另一种优选的水溶性紫外吸收剂是由ISP Technologies, Inc.以商品名Escalol™ 577供应的二苯甲酮-4宽带紫外滤光剂。

优选的本发明的防水卷材包含：包含两个主面的载体层；如限定在两个主面之间的平均厚度为0.05至2.0 mm的压敏胶粘剂层，所述两个主面之一附着至载体层主面之一，压敏胶粘剂层进一步具有如根据ASTM D 5-73测得的大于 30 丝米（dmm）的针入度（150克，5秒，70℉），所述压敏胶粘剂包含丁基橡胶胶粘剂、聚异丁烯胶粘剂、丁基胶粘剂、丙烯酸系胶粘剂、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS）胶粘剂、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS）胶粘剂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）胶粘剂、苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）胶粘剂或其组合；包含平均尺寸为70 µm至450 µm的个别颗粒体的无机颗粒层，无机颗粒层通过将颗粒体部分嵌入压敏胶粘剂层的第二主面（与附着至载体层的主面相反）来形成，由此颗粒体的一部分保持未浸没，所述个别颗粒体包含部分水化的水泥、水化的水泥、碳酸钙、硅酸盐砂、砂子、非晶二氧化硅、炉渣、三水合氧化铝、炉底灰、板岩灰、花岗岩灰或其混合物；以及平均厚度为0.003至0.011 mm的防潜涂层，其附着至无机颗粒体的未浸没部分以防止在卷材卷起或展开时个别颗粒体完全嵌入压敏胶粘剂层内，该涂层通过用包含纳米二氧化硅颗粒和至少一种成膜聚合物的乳液涂覆无机颗粒层并允许涂层在未浸没的个别颗粒体上干燥来形成，该涂层在干燥后具有根据ASTM D 2240-00在23℃下测得的50-90、更优选60-90和最优选70-90的肖氏D硬度，所述至少一种成膜聚合物材料选自丙烯酸系聚合物、聚乙酸乙烯酯、丙烯酸酯/苯乙烯、丙烯酸酯/乙酸乙烯酯、氯丁二烯（橡胶）、丁基橡胶、苯乙烯-丁二烯、SEBS或其混合物；并且其中至少一种成膜聚合物材料与纳米二氧化硅颗粒的比率就干膜涂层重量而言为1:4至4:1（基于干重量固体计）。

本发明提供了制造防水卷材的示例性方法。可以使用辊式涂布机、模头涂布机或帘幕涂布机将PSA热熔涂覆到载体上。还可以由载体/PSA层压体（12/14）开始，并且在PSA变热并软化时，使用平均颗粒厚度或粒径小于PSA层14的平均厚度的颗粒将无机颗粒体16嵌入PSA层14中以生成无机颗粒层16。应当使用重力、真空、刷拂或其组合从颗粒层16中移除松散颗粒，并在部分嵌入的无机颗粒层16上形成防潜纳米二氧化硅层，优选通过用包含至少一种成膜聚合物和纳米二氧化硅颗粒的水性乳液涂覆。在进一步的示例性方法中，将至少一个聚合物涂层干燥，且在不使用可移除的离型膜的情况下将所得防水卷材打成卷。

虽然在本文中使用有限数量的实施方案描述了本发明，这些具体实施方案并非意在限制本文中以其它方式描述和要求保护的本发明的范围。存在对所述实施方案的修改和变化。更具体而言，给出以下实施例作为所要求保护的发明的实施方案的具体说明。应当理解的是，本发明不限于实施例中所阐述的具体细节。除非另行规定，否则实施例中以及说明书剩余部分中的所有份数和百分比按重量百分比计。

此外，说明书或权利要求书中所列举的任何数字范围，如代表特定的一组性质、量度单位、条件、物理状态或百分比的数字范围，意欲在字面上通过引用或以其它方式将落在该范围内的任何数字（包括在如此列举的任何范围内的数字的任何子集）明确并入本文中。例如，每当公开具有下限RL和上限RU的数值范围时，均明确公开了落在该范围内的任何数字R。具体而言，明确公开了在该范围内的以下数字R：R = RL + k*(RU -RL)，其中k在1%至100%范围内以1%增量可变，例如k为1%、2%、3%、4%、5%……50%、51%、52%……95%、96%、97%、98%、99%或100%。此外，还明确公开了由任何两个R值（如上文中所计算的那样）代表的任何数值范围。

实施例1

本发明的防水卷材可以通过以下方式生成：用10密耳厚度的合成压敏（PSA）胶粘剂（如SEBS、SBS、SIS、SBR等等，其用于制造PSA层）的涂层涂覆例如包含30密耳高密度聚乙烯（HDPE）的载体片材。包含SIS聚合物的PSA是优选的。

将胶粘剂涂覆的片材置于70℃下的空气循环烘箱中一小时以软化PSA层，然后通过使用压辊将微细无机颗粒嵌入PSA中，在PSA层的面上生成微细无机颗粒层。

然后将卷材放回烘箱中大约30分钟，并在PSA层的面上撒上更多微细颗粒，并再次使用压辊将颗粒嵌入PSA层的面中以确保微细颗粒物质在PSA层上的良好覆盖。可以通过轻轻刷拂来移除过量的松散颗粒。

最后，将包含水性聚合物乳液和纳米二氧化硅的纳米二氧化硅防潜涂层喷涂到无机颗粒层上至所需的湿涂层重量。使聚合物乳液纳米二氧化硅防潜涂层在环境温度下干燥。

通过遵循这样的过程，制得四层防水卷材，其包含HDPE载体片材（12）、防水压敏胶粘剂（14）、微细无机颗粒层（16）和至少一个纳米二氧化硅防潜涂层（18）。

实施例2

可以如下使用在防水卷材上的各种测试程序。

测试对后浇注混凝土的粘接性．由于在对卷材后浇注混凝土之前防水卷材通常会在日光下暴露，因此非常合意的是此类卷材在这样的暴露后保持其与混凝土充分粘接的能力。卷材与混凝土的粘接通过以下方式来测试：对1.5英寸×6英寸（3.8厘米×15厘米）卷材样品的外面浇注混凝土，使混凝土固化七天，然后用Instron™机械测试仪以180°的剥离角度和每分钟4英寸（100毫米）的剥离速率测量剥离粘附性。针对未暴露于紫外辐射（初始）的样品和针对浇注混凝土之前暴露于紫外辐射的样品测量对混凝土的粘接强度，其中紫外暴露采用EMMAQUA加速测试，其中暴露相当于一个月紫外暴露（28 mj）或两个月紫外暴露（56mj）的当量。

短边搭接粘接性能（初始粘接和长期浸水）．使用双面胶带粘接卷短边以形成连续防水（如果纵向折叠的话可以使用单面胶带，但是这在实际施工作业时需要额外的时间，并且不那么优选）。卷材的卷短边搭接最少75毫米。施加双面胶带并将胶粘剂侧固定在底部卷材的搭接区域上。用力地辊压以确保完全粘附而不具有摺痕或空隙。剥离双面胶带另一侧的离型纸，并将第二片卷材施加至胶粘带。紧密地卷起以确保完全粘附。用T-剥离试验测定24小时固化后短边搭接的粘接性能，剥离速度为100毫米/分钟。长期浸水（即一个月）短边搭接粘接样品以检查水是否渗透到短边搭接中并使粘接性能降级。

抗粘连性测试．由于防水卷材通常打成卷，因此非常合意的是确保卷材的一个表面不会强力地粘附至卷材的另一表面。否则，将难以展开该卷。为了测试抗粘连性，将一层30密耳（0.75毫米）的HDPE膜置于2.0英寸×6.0英寸卷材样品的外表面上，将3磅/平方英寸（psi）的负载置于顶部上；然后将该组装件置于65℃下的烘箱中1周。在冷却至室温后，用T-剥离试验使用Instron™机械测试仪采用每分钟4英寸的十字头速度来测试各样品。粘连经测量为磅/线性英寸（pli）。

浸水测试．由于防水卷材在混凝土浇注后可能会浸入水中，因此非常合意的是此类卷材在这样的水暴露之后保持其与混凝土粘接的能力。已经设计了极为严格的测试来说明本发明的卷材的异常性能。通过以下方式测试防水卷材至混凝土的粘附：对尺寸为1.5英寸×6英寸（3.8厘米×15厘米）的卷材样品的外面浇注混凝土，使混凝土固化七天，将该卷材/混凝土组装件浸入水中90天；然后用Instron™机械测试仪以180°的剥离角和每分钟100毫米的剥离速率测量剥离粘附性。水可以通过组装件的任何界面渗透，包括混凝土/防潜涂层界面、防潜涂层/颗粒层界面、或颗粒层/压敏胶粘剂层界面。该测试被认为是严格的，因为在卷材的正常使用中，这些界面将不会暴露于水的渗透。

LT柔性测试．为了测试低温下的柔性，在防水卷材上实施以下测试。将样品（50毫米×100毫米）的外面弯曲180度，使得卷材样品的边缘沿其宽度尺寸（50毫米）搭接；边缘用平头夹或订书钉或10毫米宽胶带固定。弯曲仪器应当在顶板与底板之间具有试样厚度三倍的距离。在弯曲装置的顶板和底板打开的情况下，将卷材样品平坦放置到底板上，经固定的搭接侧朝向轴，并且样品与轴之间的距离为20毫米。将弯曲装置与样品一起放入保持在-25℃温度下的冷室中1小时（或2小时），然后将顶板压向底板1秒至经调整的间距，然后从装置上移除样品。在样品回到室温后，观察弯曲样品以检测其在弯曲区域上是否破损或持续开裂。

抗侧向窜水性测试．抗侧向窜水性是抵抗水在盲测（blind side）防水系统与混凝土结构之间的运动。如果在混凝土安置之前或期间，防水系统被钢筋或其它锋利物体刺穿（这会生成撕裂或空隙），则水可能穿过防水系统。如果水在防水卷材系统与混凝土之间自由地侧向移动，那么水将寻得其进入建筑的途径。防止防水卷材与地基之间的侧向窜水的防水系统对于保持建筑内部干燥而言是至关重要的。在样品中心处准备一个10毫米直径的孔以模拟防水卷材的破口。将混凝土浇注到卷材上并使其固化7天，随后进行静水压头压力测试。将压力在58磅/平方英寸（psi）下保持24小时（h），随后在72 psi下保持4小时，且在87psi下保持4小时。侧向窜水测试结果报告为[通过/失败]；通过定义为实现最终压力步骤时；失败定义为水穿过试样漏出，或水存在于卷材与混凝土之间。

热老化测试：将三个100毫米×50毫米卷材样品垂直悬挂于保持在70℃温度下的烘箱中2小时，样品之间的最小间距大于30毫米。在测试后，取出样品并观察在卷材样品上是否出现任何滑移（slip）、凹陷或滴落现象。

关于本发明的两种示例性防水卷材的各种测试结果显示在下表1中。使用SIS制造压敏胶粘剂（PSA）层。在该卷材之一者中，膜涂层由包含丙烯酸系聚合物作为成膜聚合物结合纳米二氧化硅的水性乳液制得。在第二卷材中，膜涂层由包含聚乙酸乙烯酯作为成膜聚合物结合纳米二氧化硅的水性乳液制得。

表1

两种配制品均表现出优异的对混凝土的初始粘接、在紫外暴露后对混凝土的粘接、非常好的防粘连性、且在三个月浸水后良好地保持了对混凝土的粘接。两种配制品均显示出良好的短边搭接粘接强度，且在一个月浸水后保持了短边搭接粘接力。将浸水后的短边搭接粘接样品剥开，界面是干燥的。两种配制品均显示出优异的低温和高温稳定性，且在0.6M Pa窜水测试后没有发生窜水。

实施例3

如上文所述，对包含聚乙酸乙烯酯乳液和纳米二氧化硅的配制品以及对包含丙烯酸系乳液和纳米二氧化硅的配制品进行硬度测量。对于这些实施方案中的每一个，一方面相对于聚乙酸乙烯酯（PVAc）和丙烯酸系聚合物且在另一方面相对于纳米二氧化硅分析干燥聚合物与纳米二氧化硅的比率对肖氏D硬度的影响。结果总结在下表2中。

表2

本发明的原理、优选实施方案和操作模式已经在前述说明书中予以描述。但是，意欲在本文中受保护的本发明不应解释为受限于所公开的特定形式，因为这些应视为说明性的而非限制性的。本领域技术人员可以在不背离本发明的精神的情况下作出变化和改变。

Claims (10)

1.预铺防水卷材，其包含：

载体层；

涂覆到所述载体层的主表面上的压敏胶粘剂层；

由部分嵌入所述压敏胶粘剂层的主表面内的个别颗粒体形成的无机颗粒层；

涂覆在所述个别颗粒体的未浸没部分上以防止所述个别颗粒体完全嵌入或浸没在所述压敏胶粘剂层内的防潜涂层。

2.根据权利要求1所述的预铺防水卷材，其中所述防潜涂层含有二氧化硅。

3.根据权利要求1所述的预铺防水卷材，其中所述压敏胶粘剂层具有根据ASTM D 5-73在150克、5秒、70℉的条件下测得的大于30丝米的针入度。

4.根据权利要求1所述的预铺防水卷材，其中所述个别颗粒体的平均尺寸为70 µm至450 µm。

5.根据权利要求1所述的预铺防水卷材，其中所述防潜涂层包含至少一种成膜聚合物和分散的无机颗粒。

6.根据权利要求5所述的预铺防水卷材，其中所述分散的无机颗粒包含纳米二氧化硅颗粒、碳酸钙、云母、氧化铝或其组合。

7.根据权利要求6所述的预铺防水卷材，其中所述纳米二氧化硅颗粒的平均尺寸为0.1至100纳米。

8.根据权利要求6所述的预铺防水卷材，其中所述纳米二氧化硅颗粒包含非晶胶体二氧化硅。

9.用于预铺应用的防水卷材，其包含：

载体层；

具有限定在第一主面和第二主面之间的平均厚度的压敏胶粘剂层，其中所述第一主面附着至所述载体层；

无机颗粒层，其包含部分嵌入到所述压敏胶粘剂层的第二主面中的个别颗粒体，其中所述个别颗粒体的部分未浸没在所述压敏胶粘剂层内，其中所述个别颗粒体的平均粒度小于所述压敏胶粘剂层的平均厚度；和

含有二氧化硅的防潜涂层，其涂覆在所述个别颗粒体的未浸没部分上以防止在所述防水卷材卷起或展开时个别颗粒体完全嵌入和/或浸没在所述压敏胶粘剂层内。

10.制造防水卷材的方法，其包括：

提供附着至载体层的压敏胶粘剂层；

当所述压敏胶粘剂处于热软化状态时，将个别无机颗粒体部分嵌入到所述压敏胶粘剂层中，由此生成部分嵌入所述压敏胶粘剂层的无机颗粒层；和

用防潜涂层涂覆部分嵌入的无机颗粒层的未浸没部分以防止在所述防水卷材卷起或展开时个别颗粒体完全嵌入和/或浸没在所述压敏胶粘剂层内。

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