CN112805149B - 具有基于纤维的可焊接层的密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种密封装置(1),其包含含有至少一种热塑性弹性体P1的防水层(2)和直接粘附至防水层(2)的第二主表面的至少部分上的无纺布的外层(3),其中无纺布的外层(3)包含至少一种聚合物P2。本发明还涉及制备密封装置的方法,包含或基本由聚丙烯纤维组成的无纺布层用于降低包含至少一种基于丙烯的热塑性弹性体的防水层的粘连的用途,以及使用本发明的密封装置覆盖屋顶基材的方法。
Description
技术领域
本发明涉及通过使用聚合物密封装置使地下和地上建筑防水的领域。特别地,本发明涉及屋顶膜,其可以用于提供单或多层屋顶体系。
发明背景
在建筑领域中,经常被称为膜或板的聚合物片材被用于保护地下和地上建筑,例如地下室、隧道和平坦和低坡度的屋顶,以防渗透水。例如,施用防水膜防止水由于建筑物沉降、荷载偏斜或混凝土收缩而进入混凝土结构中产生的裂缝。通常作为单层或多层膜体系提供用于平坦和低坡度的屋顶结构的防水的屋顶膜。在单层体系中,用由单个阻隔层组成的屋顶膜覆盖屋顶基材,该单个阻隔膜可以用增强层(通常是纤维材料层)机械稳定。在多层体系中,使用由多层不同或相似材料组成的屋顶膜。与多层膜相比,单层屋顶膜具有较低的生产成本的优势,但它们对尖锐物体刺穿造成的机械损坏的抵抗力也较小。防水膜通常作为单层体系提供。
用于防水膜和屋顶膜的常用材料包括塑料,特别是热塑性塑料,例如增塑聚氯乙烯(p-PVC)、热塑性聚烯烃(TPO,TPE-O)和弹性体,例如乙烯-丙烯二烯单体(EPDM)。TPO是含有高结晶度基础聚烯烃和低结晶度或非晶态聚烯烃改性剂的多相聚烯烃组合物。基于交联EPDM的防水膜非常柔软,并且耐候性强,但由于化学交联结构的原因,它们无法进行热焊接。由TPO组成的膜可热焊接且比EPDM膜便宜,但它们也更坚硬,这在某些应用中可能是不利的。基于增塑PVC的膜比TPO膜更柔软,但它们也含有对环境有害的增塑剂和重金属添加剂(例如阻燃剂),其可能会限制它们在某些应用中的使用。膜通常以卷的形式输送到施工现场,转移到安装地点,展开并粘附到要防水的基材上。取决于安装现场,其上粘附有膜的基材可以由多种材料构成。基材可以是例如混凝土、金属或木板,或者其可以包括绝缘板或回收板和/或现有的膜。
已经提出了各种方法来提供具有增加的柔性的TPO膜。其中之一是基于使用多层膜体系,该体系包含具有基于TPO的顶部和底部层的基于EPDM的柔性核心层。另一种方法是开发新的TPO组合物,其包含增加量的低结晶度或非晶态聚烯烃改性剂。然而,增加TPO的橡胶含量通常导致组合物具有增加的粘性。因此,已经发现使用这些类型的组合物生产的膜表现出增加的粘连性,这使膜的各种后处理步骤复杂化,例如切割、焊接、堆叠和从辊上展开。此处的粘连是指两个相邻的聚合物层的粘附性增加,这是由于聚合物组分的非晶态区域之间存在范德华力而引起的。
屋顶膜必须牢固地固定在屋顶基材上以提供足够的机械强度,以抵抗由于高风载荷而施加在其上的剪切力。屋顶体系通常根据将屋顶膜固定到屋顶基材上的方法分为两类。在机械连接的屋顶体系中,通过使用螺钉和/或带倒钩的板将屋顶膜固定到屋顶基材上。机械固定可实现高强度连接,但仅在机械紧固件将膜固定到表面的位置上才提供与屋顶基材的直接连接,这会使机械连接的膜易于颤动。在完全粘附的屋顶体系中,通常通过使用粘合剂组合物将膜间接粘附至屋顶基材。
屋顶和防水膜可以通过使用包括接触粘结和使用自粘膜在内的多种技术粘合粘结到待防水的基材上。在接触粘结中,首先将膜和屋顶基材的表面都涂覆上溶剂或水基接触粘合剂,然后使膜与基材的表面接触。在将膜与基材接触之前,将接触粘合剂的挥发性成分“闪蒸”掉以提供部分干燥的粘合剂膜。也可以通过使用具有在膜的外表面之一上涂覆的粘合剂组合物的预施加层的自粘膜来制备完全粘合的膜体系。通常,预施加的粘合剂层被离型层覆盖,以防止过早的不希望的粘合并保护粘合剂层免受水分、结垢和其他环境因素的影响。在使用时,移除离型层并且无需使用额外的粘合剂将屋顶膜固定在基材上。具有被离型层覆盖的预施加的粘合剂层的膜也被称为“剥离粘附膜”。
此外,相邻的膜通常在膜边边缘(selvage edge)上沿膜的长度搭接,以便在要防水的基材表面上形成连续的防水密封。然后,通过使用粘合剂(“粘结缝”)或通过热焊接(“焊接缝”)使搭接部分的相对表面彼此连结。粘结缝和焊接缝之间的选择取决于膜的组成。TPO膜是非交联的,因此搭接部分可以通过热焊接彼此连结。另一方面,相邻的交联的EPDM膜之间的接头必须通过粘合剂粘结或使用密封带密封。
基于TPO的现有技术防水膜和屋顶膜通常在膜的背面上包含一层纤维材料,以使膜与要防水的基材发生粘合连接。即使粘附在膜背面的纤维材料层可以是任何类型的无纺布,例如毛毡,这些类型的膜通常也被表征为“背绒”的。纤维材料层用于在基材和膜之间提供连接层,因为TPO相对是非极性的,因此难以与建筑领域中常用的典型粘合剂粘结。纤维材料层通常由聚酯纤维组成,该聚酯纤维与用于提供完全粘合的屋顶和防水体系的大多数粘合剂提供良好的粘结。
由于存在基于聚酯的纤维层,因此相邻膜的搭接部分不能通过热焊接而彼此连结。因此,背绒的膜通常设置有没有背绒的膜边边缘,以提供可热焊接的接缝。该方法的缺点在于,膜边边缘的存在增加了膜的生产成本。此外,由于基本上仅当以卷形式提供的膜产品在施工现场被切割成一定长度时才形成横向边缘(“切割边缘”),所以膜基本上只能设置有纵向的膜边边缘。因此,即使在膜设置有纵向的膜边边缘的情况下,在相邻膜的搭接部分之间形成的一些接缝也必须通过粘合剂连结和/或通过使用密封带来密封,这增加了安装成本。
因此,仍然需要一种新型的基于TPO的屋顶膜,与现有技术的背绒膜相比,该膜可以以较低的成本生产,并且能够形成防水覆盖物,其中在相邻膜的搭接边缘之间形成的所有接缝可以通过热焊接密封。
发明概述
本发明的目的是提供一种密封装置,其可以用于密封地下和地上的建筑以防止水的渗透,并且其中可以通过热焊接来密封在相邻膜的搭接边缘之间形成的接缝。
本发明的另一个目的是提供一种密封装置,其包含展现出降低的粘连的基于TPO的柔性防水层。即使在升高的温度下,这种密封装置也可以以卷的形式长时间存储,而膜的相邻层不会彼此粘附,并且因此能够毫无问题地从卷上展开。
本发明的主题是如权利要求1所定义的密封装置。
令人惊讶地发现一种密封装置能够解决或至少减轻现有技术背绒的防水和屋顶膜的问题,所述密封装置包含含有至少一种热塑性弹性体P1的防水层和直接粘附至防水层的外部表面之一的无纺布的外层,其中无纺布的外层包含或基本上由包含至少一种聚合物P2的纤维组成,和其中至少一种热塑性弹性体P1和至少一种聚合物P2优选是相容的和/或至少部分彼此混溶。
特别地,令人惊讶地发现,当防水层和无纺布的外层的聚合物基础被选择是相容的和/或至少部分彼此混溶时,尽管存在基于纤维的层,所述密封装置的焊接性质也被保留。还已经令人惊讶地发现,本发明的密封装置的搭接部分可以通过热焊接彼此连结,并且由此获得的焊接接头满足UEAtc技术指南(2001年12月)中提出的用于评价由FPO制成的非增强、增强和/或背衬的屋顶防水体系的要求。根据UEAtc技术指南,当在撕裂测试中在接合层之间的焊接缝外部发生断裂时,则通常认为焊接接头是令人满意的。
此外,令人惊讶地发现,使用无纺布的外层还能够提供包含基于TPO的柔性防水层的密封装置,该密封装置即使在升高的温度下也可以以卷的形式存储而不展现出相邻层的粘连。
本发明的密封装置的优点之一是,与现有技术的解决方案相比,它能够以降低的成本提供背绒的防水和屋顶膜。
本发明的密封装置的另一个优点是能够提供防水和屋顶体系,其中在相邻膜的搭接边缘之间形成的所有接缝都可以通过热焊接来密封。
本发明的密封装置的另一个优点是能够提供与现有技术的基于TPO的膜相比具有增加的柔性和降低的粘连的基于TPO的防水和屋顶膜。
本发明的其他方面在其他独立权利要求中呈现。本发明的优选方面在从属权利要求中呈现。
附图简要说明
图1显示了密封装置(1)的横截面,其包含防水层(2)和直接粘附至防水层(2)的第二主表面的无纺布的外层(3)。
图2显示了密封装置(1)的横截面,其包含防水层(2)、直接粘附至防水层(2)的第二主表面的无纺布的外层(3)和完全嵌入到防水层(2)中的增强层(4)。
图3显示了密封装置(1)的横截面,其包含防水层(2)和直接粘附至防水层(2)的第二主表面的无纺布的外层(3)。在该实施方案中,密封装置(1)进一步包含位于与无纺布的外层(3)侧相对的防水层(2)面朝上一侧的顶层(5)。
图4显示了密封装置(1)的横截面,其包含防水层(2)和直接粘附至防水层(2)的第二主表面的无纺布的外层(3)。在该实施方案中,密封装置(1)进一步包含位于与无纺布的外层(3)侧相对的防水层(2)面朝上一侧的顶层(5)和位于顶层(5)和防水层(2)之间的增强层(4)。
发明详述
本发明的主题是一种密封装置(1),其包含:
i)具有第一和第二主表面并且包含至少一种热塑性弹性体P1的防水层(2),和
ii)以其表面的至少一部分直接粘附在防水层(2)的第二主表面的无纺布的外层(3),
其中无纺布的外层(3)包含至少一种聚合物P2。
以“聚(多)”开头的物质名称表示每个分子形式上包含两个或更多个在其名称中出现的官能团的物质。例如,多元醇是指具有至少两个羟基的化合物。聚醚是指具有至少两个醚基的化合物。
术语“聚合物”是指通过聚合反应(加成聚合,聚加成,缩聚)产生的化学上均一的大分子的集合体,其中所述大分子在其聚合度、分子量和链长方面不同。该术语还包含由聚合反应得到的所述大分子的集合体的衍生物,即通过预定大分子中的官能团的反应例如加成或取代而获得的化合物,并且该化合物可以是化学上均一或化学上不均一的。
术语“热塑性弹性体”表示聚合物或聚合物共混物,在其熔点(Tm)以上展现出热塑性特征,使其能够成型为制成品,并在指定的“设计温度范围”内展现出弹性体行为。热塑性弹性体(TPE)包括一类热塑性和弹性体化合物的共聚物和共混物,其可以作为物理共混物或反应器共混物提供。可商购获得的热塑性弹性体包括,例如热塑性聚烯烃弹性体(TPO,TPE-O)、苯乙烯嵌段共聚物(TPS)、热塑性硫化橡胶(TPV)、热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性共聚酯(TPC)和热塑性聚酰胺(TPA)。
术语“弹性体”表示能够从大的变形中恢复的聚合物或聚合物共混物,并且其可以或已经被修饰成在沸腾溶剂中(特别是二甲苯)基本上不溶(但可以溶胀)的状态。典型的弹性体在外部施加的力下能够伸长或变形至其原始尺寸的至少200%,并且在释放外力后将基本上恢复原始尺寸,仅维持很小的永久变形(通常不超过约20%)。如本文所用的,术语“弹性体”可以与术语“橡胶”互换使用。
术语“分子量”是指分子或分子的一部分(也被称作基团)的摩尔质量(g/mol)。术语“平均分子量”是指分子或基团的低聚物或聚合物混合物的数均分子量(Mn)。分子量可以通过凝胶渗透色谱法来测定。
术语“峰值熔点(Tm)”是指确定为曲线的最大值的熔点,该曲线通过差示扫描量热法(DSC)使用ISO 11357标准中定义的测量方法,以2℃/min的加热速率测定。可以使用Mettler Toledo DSC 3+设备进行测量,并且可以借助DSC软件从测量的DSC曲线确定Tm值。在测得的DSC曲线显示几个峰值温度的情况下,则将来自热谱图中较低温度侧的第一个峰值温度作为峰值熔化温度(Tm)。
术语“玻璃化转变温度”(Tg)是指这样的温度:在该温度以上,聚合物组分变得柔软和易弯曲,和在其以下其变得坚硬和玻璃状。玻璃化转变温度(Tg)优选通过动态力学分析(DMA)确定为所测量的损耗模量(G”)曲线的峰值,使用的施加频率为1Hz和应变水平为0.1%。
术语“交联的”是指聚合物基体,其中聚合物链通过在机械和热方面稳定的多个共价键相互连接。在本公开的上下文中,交联聚合物的其他可能形式,例如物理交联聚合物,不被认为是“交联的”。术语“固化”和“硫化”可以与术语“交联”互换使用。
术语“交联度”是指不溶于沸腾的二甲苯中的组分的比例。不溶物的百分比可以通过将试样在沸腾的二甲苯中回流,称重干燥的残留物并对存在于被测组合物中的其他可溶和不溶性成分进行适当的校正来确定。优选地,通过使用如ISO 10147标准定义的方法来测量交联度。
在组合物中“至少一种组分X的量或含量”,例如“至少一种聚合物P1的量”是指在组合物中含有的所有聚合物P1的各自量的总和。此外,在组合物包含20wt%的至少一种聚合物P1的情况下,在组合物中含有的所有聚合物P1的量的总和等于20wt%。
术语“室温”是指23℃的温度。
防水层优选为具有第一和第二主表面的片状元件。在本文中,术语“片状元件”是指其长度和宽度比元件的厚度大至少25倍,优选至少50倍,更优选至少150倍的元件。术语“主表面”是指片状元件的平面表面,该表面限定了所述元件在其间的厚度。
无纺布的外层以其表面的至少一部分直接粘附到防水层的第二主表面上。在本发明的上下文中,表述“直接粘附”应理解为是指在层之间不存在另外的层或物质,例如粘合剂层,并且两层的相对表面直接连接,特别是彼此结合。在两层之间的过渡区域处,形成各层的材料也可以彼此混合存在。
根据一个或多个实施方案,无纺布的外层以其表面的至少一部分通过热结合直接粘附至防水层的第二主表面。
表述“通过热结合”在本发明的上下文中应理解为是指无纺布的外层已经通过使用热结合手段粘合至防水层的第二主表面上,即通过向无纺布的外层和防水层的至少一者施加足以至少部分熔融形成各个层的组合物的热能,随后使层的相对表面彼此接触(优选在压力的影响下)并冷却各层来进行,这导致在不使用粘合剂的情况下在各层之间形成热粘结。
根据一个或多个实施方案,无纺布的外层已被热层压到防水层的第二主表面的至少一部分,其方式使得无纺布的外层与防水层之间得到直接结合。术语“热层压”在本文中是指一种工艺,其中各层通过施加热和压力彼此结合,使得当去除压力时各层保持彼此粘附。
优选地,无纺布的外层表面的至少85%,更优选至少90%,甚至更优选至少92.5%,最优选至少95%直接粘附至防水层的第二主表面上。还可以优选的是无纺布的外层以其基本上整个表面直接粘附至防水层的第二主表面。表述“基本上整个表面”被理解为是指至少97%,优选至少98%,更优选至少99%的相应表面。
优选地,无纺布的外层覆盖防水层的第二主表面的至少85%,更优选至少90%,甚至更优选至少92.5%,特别是至少95%。还可以优选的是无纺布的外层覆盖防水层的第二主表面的基本整个面积,例如防水层的第二主表面的至少97%,优选至少98%,更优选至少98.5%,甚至更优选至少99%。
术语“无纺布”在本公开中是指由纤维组成的材料,该纤维通过使用化学、机械或热结合的方式结合在一起,并且既不纺织也不编织。无纺布可以例如通过使用梳理或针刺工艺来生产,其中将纤维机械缠结以获得无纺布。在化学结合中,使用化学粘结剂,例如粘合材料,将纤维在无纺布中保持在一起。
防水层包含至少一种热塑性弹性体P1和无纺布的外层包含至少一种聚合物P2,其中至少一种热塑性弹性体P1和至少一种聚合物P2优选是相容的和/或至少部分彼此混溶。所谓聚合物“相容”理解为是指由至少一种热塑性弹性体P1和至少一种聚合物P2组成的共混物的性能不逊于各单个聚合物P1和P2的性能。相容性聚合物的共混物通常被表征为表现出宏观均匀物理性能的不混溶的聚合物共混物,而可混溶的聚合物的共混物通常被表征为均质的聚合物共混物。
根据一个或多个实施方案,至少一种热塑性弹性体P1和至少一种聚合物P2是至少部分可混溶的,优选彼此可混溶。聚合物组分“可混溶”应理解为是指由至少一种热塑性弹性体P1和至少一种聚合物P2组成的聚合物共混物具有负的吉布斯自由能和混合热。由完全可混溶的聚合物组分组成的聚合物共混物往往只有一个玻璃化转变温度(Tg),其可以使用动态机械热分析(DMTA)测量。玻璃化转变点可以例如确定为测得的tanδ曲线的峰值(储能模量和损耗模量的比)。
除了要求至少一种热塑性弹性体P1优选与至少一种聚合物P2相容和/或至少部分可混溶之外,防水层的组成没有特别限制。然而,优选的是,选择防水层的组成,使得密封装置整体上满足屋顶膜的一般要求,特别是满足DIN 20000-201:2015-08标准中定义的要求。
例如,可能优选的是,密封装置显示出根据EN 12691:2005标准测得的200-1500mm的耐冲击性和/或根据DIN ISO 527-3标准在23℃温度下测量的至少5MPa的纵向和横向拉伸强度和/或根据DIN ISO 527-3标准在23℃温度下测量的至少300%的纵向和横向断裂伸长率和/或根据EN 1928 B标准测量的24小时0.6巴的耐水性和/或根据EN12310-2标准至少100N的最大撕裂强度。
根据一个或多个实施方案,至少一种热塑性弹性体P1具有250℃或低于250℃,优选为200℃或低于200℃,更优选为185℃或低于185℃,甚至更优选为175℃或低于175℃的峰熔点(Tm)和/或低于0℃,优选低于-5℃,更优选低于-10℃的玻璃化转变温度(Tg)。
防水层中至少一种热塑性弹性体P1的量未特别限制。优选地,防水层包含至少15wt%,更优选至少35wt%,甚至更优选至少45wt%的至少一种热塑性弹性体P1作为聚合物基础。根据一个或多个实施方案,防水层包含15–95wt%,优选30–90wt%,更优选35–85wt%,甚至更优选35–80wt%,仍然更优选35–75wt%的至少一种热塑性弹性体P1作为聚合物基础。防水层的聚合物基础除了至少一种热塑性弹性体P1以外还可以包含未分配给热塑性弹性体P1类别的其他聚合物或共聚物。
未特别限制无纺材料外层中至少一种聚合物P2的量。优选地,至少一种聚合物P2在无纺布外层中以至少50wt%,更优选至少70wt%,甚至更优选至少90wt%的量存在,基于无纺布外层的总重量计。根据一个或多个实施方案,至少一种聚合物P2在无纺布外层中以50-97.5wt%,优选55-95wt%,更优选60-95wt%,甚至更优选65-95wt%,仍然更优选75-95wt%的量存在,基于无纺布外层的总重量计。
根据一个或多个实施方案,至少一种热塑性弹性体P1为基于丙烯的热塑性弹性体(TPE),优选选自基于聚丙烯的热塑性聚烯烃(TPO)和聚丙烯共聚物。
热塑性聚烯烃(TPO),一种特殊种类的热塑性弹性体,其仅基于烯烃组分。这些也被称作“热塑性烯烃”或“烯烃热塑性弹性体”(TPE-O)。TPO是含有高结晶度基础聚烯烃和低结晶度或非晶态聚烯烃改性剂的多相聚烯烃组合物。多相相形态由主要由基础聚烯烃组成的基质相和主要由聚烯烃改性剂组成的分散相构成。可商购获得的TPO包括基础聚烯烃和聚烯烃改性剂的反应器共混物,也称为“原位TPO”,以及各组分的物理共混物。在反应器共混物的情况下,通常在顺序聚合方法中生产组分,其中基质相的组分在第一反应器中生产并转移到第二反应器中,其中分散相的组分在此生产并作为域掺入基质相。物理共混型TPO是通过将基础聚烯烃与聚烯烃改性剂熔融混合而制备的,每种聚烯烃改性剂是在共混组分之前分别形成的。
术语“基于聚丙烯的TPO”在本文中是指特殊类型的TPO,其含有峰熔点(Tm)为100℃或更高的高结晶性聚丙烯,优选具有低共聚单体含量的均聚聚丙烯和/或无规共聚聚丙烯(RCP)作为基础聚合物,和一种或多种玻璃化转变温度为-20℃或更低的乙烯共聚物,优选乙烯/丙烯-橡胶(EPR)作为聚烯烃改性剂。包含聚丙烯作为基础聚合物的反应器共混物类型TPO通常被称为“多相聚丙烯共聚物”,而包含聚丙烯无规共聚物作为基础聚合物的反应器共混物类型TPO通常被称作“多相无规聚丙烯共聚物”。
取决于聚烯烃改性剂的量,可商购获得的基于聚丙烯的TPO通常被表征为“聚丙烯抗冲共聚物”(ICP)或“反应器-TPO”或“软-TPO”。这些类型的产品之间的主要区别在于,ICP中聚烯烃改性剂的量通常显著低于反应器-TPO和软-TPO中的聚烯烃改性剂,例如不超过40wt%,特别是不超过35wt%。因此,与反应器-TPO和软-TPO相比,典型的ICP往往具有较低的橡胶含量(根据ISO 16152 2005标准确定)和较高的挠曲模量(根据ISO 178:2010标准确定)。
用作至少一种热塑性弹性体P1的合适的基于聚丙烯的TPO是可商购获得的,例如以商品名和(所有来自Lyondell Basell),例如CA 10A、CA 12A和CA 212A获得。其它合适的基于聚丙烯的TPO是可以商品名(来自Borealis polymers),例如SD233CF商购获得的,其通常被表征为“多相无规聚丙烯共聚物”或“结晶多相乙烯-丙烯共聚物”。
属于基于丙烯的热塑性弹性体(TPE)的组的合适的聚丙烯共聚物包括那些通常表征为基于丙烯的塑性体(PBPs)和基于丙烯的弹性体(PBE)的丙烯-α-烯烃共聚物和丙烯-乙烯共聚物。
用作至少一种热塑性弹性体P1的特别合适的聚丙烯共聚物包括低结晶度的无规丙烯-乙烯共聚物,其包含至少70wt%的丙烯和5–30wt%、优选5–20wt%的乙烯并且优选具有1-30wt%、更优选2-20wt%的DSC-测定的结晶度和/或优选具有根据ISO 16152-2005标准测定的至少70wt%、更优选80wt%、甚至更优选至少90wt%的二甲苯冷可溶物含量和/或优选具有根据DIN EN 1238标准进行的环球测量法确定的25-105℃、更优选25-85℃的软化点。
这种低结晶度的无规丙烯-乙烯共聚物可以使用茂金属类型的催化剂或使用非茂金属催化剂化合物制备。合适的低结晶度的无规丙烯-乙烯共聚物是可商购获得的,例如以商品名(来自ExxonMobil),例如3000-、6100-和6200-系列和以商品名(来自Dow Chemical),例如2000-、3000-和4000-系列获得。
根据一个或多个实施方案,至少一种热塑性弹性体P1选自基于聚丙烯的热塑性聚烯烃(TPO)和低结晶度的无规丙烯-乙烯共聚物,其包含至少70wt%的丙烯和5–20wt%、优选5–16wt%的乙烯。
根据一个或多个实施方案,至少一种热塑性弹性体P1包含至少一种基于聚丙烯的TPO,优选具有根据ISO 178:2010标准测定的不超过1000MPa,更优选不超过750MPa,甚至更优选不超过600MPa,仍然更优选不超过500MPa,例如不超过400MPa的弯曲模量。表述“至少一种热塑性弹性体P1包含至少一种基于聚丙烯的TPO”被理解为是指防水层包含一种或多种基于聚丙烯的TPO作为至少一种热塑性弹性体P1的代表。根据一个或多个其它的实施方案,至少一种热塑性弹性体P1包含至少一种基于聚丙烯的TPO,优选具有根据ISO178:2010标准测定的不超过1000MPa,更优选不超过750MPa,甚至更优选不超过600MPa,仍然更优选不超过500MPa,例如不超过400MPa的弯曲模量和/或至少一种低结晶度的无规丙烯-乙烯共聚物,其包含至少70wt%的丙烯和5–20wt%、优选5–16wt%的乙烯,优选具有根据ISO16152-2005标准测定的至少70wt%,更优选至少80wt%,甚至更优选至少90wt%的二甲苯冷可溶物含量。
根据一个或多个实施方案,至少一种聚合物P2为基于烯烃的热塑性聚合物。术语“基于烯烃的聚合物”在本文中是指衍生自一种或多种烯烃单体的聚合物。
根据一个或多个实施方案,至少一种聚合物P2选自聚丙烯和聚丙烯共聚物。术语“聚丙烯”在本文中是指等规聚丙烯(iPP)、间规聚丙烯(sPP)和均聚聚丙烯(hPP)。术语“聚丙烯共聚物”在本文中是指由丙烯和乙烯和/或一种或多种C4-C20的α-烯烃单体形成的共聚物,其中基于共聚物的重量,丙烯单元以主要量存在而乙烯和/或α-烯烃单元以次要量存在,即以小于50wt%的量存在。
适合用作至少一种聚合物P2的聚丙烯具有通过使用ISO 11357-3标准中定义的方法测量的90-190℃,优选100-170℃,更优选120-160℃的峰熔融温度(Tm)和/或通过使用ISO 1133标准定义的方法测量的0.5–60g/10min,优选1.0–35g/10min,更优选1.0–20g/10min的熔体流动指数(MFI)(230℃/2.16kg)。
适合用作至少一种聚合物P2的聚丙烯共聚物包括例如丙烯-α-烯烃和丙烯-乙烯无规和嵌段共聚物。用于丙烯-α-烯烃共聚物的合适的共聚单体包括例如一种或多种C4-C20的α-烯烃单体,特别是1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯和1-十六碳烯的一种或多种。
用作至少一种聚合物P2的合适的聚丙烯共聚物具有根据DIN EN 1238标准进行的环球测量法测定的50–180℃,优选60–170℃,更优选70–160℃的软化点和/或使用如ISO1133标准限定的方法测量的1.0–50g/10min,优选1.0–35g/10min,更优选1.0–20g/10min的熔体流动指数(MFI)(230℃/2.16kg)。
在本发明中未特别限制无纺布外层的厚度。优选地,无纺布外层每单位面积的质量(重量)不超过300g/m2,更优选不超过200g/m2,甚至更优选不超过150g/m2,最优选不超过100g/m2。一层无纺布的每单位面积质量可通过测量具有给定面积的无纺布层的测试片的质量,然后将测得的质量除以测试片的面积确定。优选地,无纺布外层每单位面积的质量如在ISO 9073-18:2007标准中定义地测量。根据一个或多个实施方案,无纺布外层的每单位面积的质量(重量)为15–200g/m2,优选25–150g/m2,更优选25–125g/m2,甚至更优选25–100g/m2,最优选30–70g/m2。根据一个或多个优选的实施方案,无纺布外层的每单位面积的质量(重量)为5–125g/m2,优选10–100g/m2,更优选10–75g/m2,甚至更优选15–55g/m2,仍然更优选15–45g/m2。已经发现包含这种无纺布的外层的密封装置是可热焊接的,并且还显示出减少的粘连量。
密封装置可以是单层或多层膜。术语“单层膜”在本文中是指包含一个单个防水层的膜和术语“多层屋顶膜”是指包含超过一个具有相似或不同组成的防水层的膜。单层和多层膜是本领域技术人员已知的并且它们可以通过任何常规方式制备,例如通过挤出或共挤出,或通过刷涂。与防水层的数量无关,优选无纺布的外层形成密封装置的最外层之一。
根据一个或多个实施方案,密封装置是一种单层膜,仅包含一个防水层。在这些实施方案中,优选的是,密封装置还包含增强层,该增强层完全嵌入到防水层中。表述“完全嵌入”是指增强层完全被防水层的基质完全覆盖。当密封装置暴露于变化的环境条件,特别是大的温度波动时,增强层可用于确保防水层的机械稳定性。
如果使用,增强层的类型没有特别限制。例如,可以使用通常用于改善热塑性屋顶膜的尺寸稳定性的增强层。优选的增强层包括无纺布、经纺的织物和无纺稀松布,以及它们的组合。根据一个或多个实施方案,增强层包含无纺布,该无纺布包含无机和/或合成有机纤维和/或无纺稀松布。
根据一个或多个实施方案,增强层包含无纺布,该无纺布包含或基本上由合成有机和/或无机纤维组成。用于无纺布的合适的合成有机纤维包括,例如聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、尼龙纤维和聚酰胺纤维。用于无纺布的合适的无机纤维包括例如玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、硅灰石纤维和碳纤维。
根据一个或多个实施方案,增强层包含由无机纤维组成的无纺布,优选选自玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、硅灰石纤维和碳纤维,更优选玻璃纤维。根据一个或多个其他的实施方案,增强层包含由合成有机纤维组成的无纺布,优选选自聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、尼龙纤维和聚酰胺纤维。
根据一个或多个实施方案,增强层包含一种无纺稀松布。术语“无纺稀松布”在本文中是指由至少两组平行纱线(也称为纬纱和经纱)组成的网状非织造产品,它们彼此叠置并彼此化学结合。无纺稀松布的纱线通常彼此之间形成60-120°的角度,例如90±5°,从而形成空隙,其中空隙占无纺稀松布整个表面的60%以上。无纺稀松布的典型材料包括金属,玻璃纤维和塑料,特别是聚酯、聚丙烯、聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
根据一个或多个实施方案,增强层包含由无机纤维组成的无纺布,优选选自玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、硅灰石纤维和碳纤维,更优选玻璃纤维和由玻璃纤维纱组成的无纺稀松布。
根据一个或多个实施方案,该密封装置是多层膜,其除了防水层之外,还包含具有第一和第二主表面并且位于相对无纺布外层一侧的防水层面朝上的一侧的顶层。在这些实施方案中,优选将顶部的第二主表面直接或间接粘附到防水层的第一主表面的至少一部分上。防水层和顶层可以例如经由连接层(例如粘合剂层)或经由基于纤维的增强层或其组合而间接地彼此粘附。在多孔连接层的情况下,例如开放式织物,则可以将顶层部分直接粘附和部分间接粘附至防水层。
在多层膜的情况下,优选的是,该密封装置进一步包含增强层,该增强层位于顶层和防水层之间。也可能优选的是,将增强层部分地嵌入到顶层和/或防水层中。表述“部分嵌入”应理解为在基于纤维的增强层的情况下,增强层的纤维的一部分被嵌入到顶层中,即被顶层的基质覆盖,而另一部分纤维没有嵌入到顶层中。上文已经描述了涉及具有单层膜的密封装置实施方案的合适类型的增强层。
顶层的组成没有特别限制。根据一个或多个实施方案,顶层包含至少一种热塑性聚合物P3,其优选选自乙烯–醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯–丙烯酸酯共聚物、乙烯–α-烯烃共聚物、乙烯–丙烯共聚物、丙烯–α-烯烃共聚物、丙烯–乙烯共聚物、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺(PA)、氯磺化的聚乙烯(CSPE)、乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)和聚异丁烯(PIB)。
根据一个或多个实施方案,至少一种热塑性聚合物P3选自低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙烯–醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯–丙烯酸酯共聚物、乙烯–α-烯烃共聚物、乙烯–丙烯共聚物、丙烯–α-烯烃共聚物、丙烯–乙烯共聚物和聚丙烯(PP)。根据一个或多个其它的实施方案,防水层和顶层具有基本相同的聚合物基础。根据一个或多个其它的实施方案,防水层和顶层具有基本相同的组成。
除至少一种热塑性弹性体P1和至少一种热塑性聚合物P3外,防水层和顶层还可以包含辅助成分,例如紫外线和热稳定剂、抗氧化剂、增塑剂、阻燃剂、填料、染料、颜料如二氧化钛和炭黑、消光剂、抗静电剂、抗冲改性剂、杀生物剂以及加工助剂,例如润滑剂、增滑剂、防粘剂和分离助剂(denest aids)。这些辅助成分的总量优选为不超过50wt%,更优选不超过40wt%,最优选不超过35wt%,分别基于防水层和顶层的总重量计。
可能有利的是,密封装置还包含覆盖顶层的第一主表面的至少一部分的面涂层。面涂层可以包含紫外线吸收剂和/或热稳定剂,以保护顶层免受阳光的破坏性影响。面涂层还可以包含彩色颜料,以为顶层提供所需的颜色。
防水层和顶层的厚度没有特别限制。根据一个或多个实施方案,防水层和顶层具有使用如DIN EN 1849-2标准中定义的测试方法测定的0.1–5.0mm,优选0.4–3.0mm,更优选0.45–2.5mm,甚至更优选0.5–2.0mm的厚度。
根据一种或多种实施方案,防水层由这样的组合物组成,其包含:
a)热塑性弹性体组分P和
b)至少一种弹性体E,
其中热塑性弹性体组分P包含至少一种热塑性弹性体P1。
热塑性弹性体组分P和至少一种弹性体E的量的比例取决于密封装置的预期应用。在组合物的聚合物基础中增加至少一种弹性体的比例能改善防水层的柔性。在一些应用中这可以是有利的,例如在屋顶结构的防水中。
根据一个或多个实施方案,防水层的组合物包含如下作为聚合物基础:
a)25–85wt%,优选35–80wt%,更优选45–75wt%的热塑性弹性体组分P和
b)5–60wt%,优选10–55wt%,更优选15–45wt%的至少一种弹性体E。
防水层的组合物的聚合物基础除了热塑性弹性体组分P和至少一种弹性体E之外还包含未分配至这些类别的任何一个的其它聚合物或共聚物。根据一个或多个实施方案,防水层的组合物的聚合物基础由热塑性弹性体组分P和至少一种弹性体E组成。
根据一个或多个实施方案,热塑性弹性体组分P包含占组合物总重量的25–85wt%,优选35–80wt%,更优选45–75wt%的防水层和/或至少一种弹性体E包含占组合物总重量的5–60wt%,优选10–55wt%,更优选15–45wt%的防水层。
根据一个或多个实施方案,至少一种热塑性弹性体P1包含至少一种基于聚丙烯的TPO,其优选具有根据ISO 178:2010标准测定的不超过1000MPa、优选不超过750MPa、更优选不超过600MPa、甚至更优选不超过500MPa的弯曲模量,和/或至少一种低结晶度的无规丙烯-乙烯共聚物,其包含至少70wt%、优选至少80wt%的丙烯和5–20wt%、优选5–16wt%的乙烯,其优选具有根据ISO 16152-2005标准测定的至少70wt%、更优选至少85wt%、甚至更优选至少90wt%的二甲苯冷可溶物含量。表述“至少一种热塑性弹性体P1包含至少一种基于聚丙烯的TPO和/或至少一种低结晶度无规丙烯-乙烯共聚物”应理解为是指热塑性弹性体组分P包含一种或多种基于聚丙烯的TPO和/或一种或多种低结晶度无规丙烯-乙烯共聚物作为至少一种热塑性弹性体P1的代表。
根据一个或多个优选的实施方案,至少一种基于聚丙烯的TPO选自多相聚丙烯共聚物和多相无规聚丙烯共聚物。
根据一个或多个实施方案,至少一种基于聚丙烯的TPO的量与至少一种低结晶度的无规丙烯-乙烯共聚物的量的重量比为0.1-1.5、优选0.2-1.0、甚至更优选0.3-0.75,所述至少一种低结晶度的无规丙烯-乙烯共聚物包含至少70wt%、优选至少80wt%的丙烯和5–20wt%、优选5–16wt%的乙烯,其优选具有根据ISO 16152-2005标准测定的至少70wt%、更优选至少85wt%、甚至更优选至少90wt%的二甲苯冷可溶物含量。
根据一个或多个实施方案,至少一种热塑性弹性体P1由至少一种基于聚丙烯的TPO(优选具有根据ISO 178:2010标准测定的不超过1000MPa,优选不超过750MPa,更优选不超过600MPa,甚至更优选不超过500MPa的弯曲模量)和至少一种低结晶度的无规丙烯-乙烯共聚物(其包含至少70wt%的丙烯和5–20wt%,优选5–16wt%的乙烯,优选具有根据ISO16152-2005标准测定的至少70wt%,更优选至少85wt%,甚至更优选至少90wt%的二甲苯冷可溶物含量)组成。
根据一个或多个其它的实施方案,热塑性弹性体组分P进一步包含至少一种基于乙烯的热塑性弹性体。
合适的基于乙烯的热塑性弹性体特别包括乙烯-α-烯烃共聚物,其也被称为聚烯烃塑性体(POP)、聚烯烃弹性体(POE)和烯烃嵌段共聚物(OBC)。
用作至少一种基于乙烯的热塑性弹性体的基于乙烯-α-烯烃共聚物的合适的聚烯烃塑性体(POP)例如以商品名(来自Dow Chemicals),例如EG8100G,EG 8200G,SL 8110G,KC 8852G,VP 8770G和PF 1140G,和以商品名(来自Exxon Mobil),例如3024,3027,3128,3131,4049,4053,5371和8203商购获得。
用作至少一种基于乙烯的热塑性弹性体的基于乙烯-α-烯烃无规共聚物的合适的聚烯烃弹性体(POE)例如以商品名(来自Dow Chemicals),例如7256,7467,7447,8003,8100,8480,8540,8440,8450,8452,8200和8414商购获得。
用作至少一种基于乙烯的热塑性弹性体的基于乙烯-α-烯烃嵌段共聚物的合适的烯烃嵌段共聚物(OBC)是可商购获得的,例如以商品名(来自Dow Chemicals),9100,9107,9500,9507和9530获得。
根据一个或多个实施方案,至少一种热塑性弹性体P1和至少一种弹性体E作为共连续相存在于组合物中。表述“共连续”应理解为是指随着空间中每个相变得连续,在组合物中分散相和连续聚合物相之间的区别变得困难。也可能存在第一相似乎分散在第二相中的区域,或者相反。此外,每种聚合物处于连续结构的形式,其中每种聚合物的结构相互缠绕以形成共连续的宏观结构。
优选地,至少一种热塑性弹性体P1和至少一种弹性体E是相容的。聚合物组分是“相容的”应理解为是指由至少一种热塑性弹性体和至少一种弹性体组成的共混物的性能不逊于各单个聚合物组分的性能。也可能优选的是至少一种热塑性弹性体和至少一种弹性体也可以部分混溶,但不一定彼此完全混溶。所谓聚合物组分是“可混溶的”应理解为是指由至少一种热塑性弹性体和至少一种弹性体组成的聚合物共混物具有负的吉布斯自由能和混合热。由完全可混溶的聚合物组分组成的聚合物共混物往往只有单一的玻璃化转变点,其可以使用动态机械热分析(DMTA)进行测量。玻璃化转变点可以例如作为测得的tanδ曲线的峰值(储能模量和损耗模量的比)而确定。
可以优选的是在防水层的组合物中包含的至少一种弹性体E具有通过使用如ISO10147标准限定的方法测量的不超过10.0wt%,更优选不超过5.0wt%,甚至更优选不超过2.5wt%,最优选不超过1.5wt%的交联度。也可以优选的是至少一种弹性体是非交联的弹性体。
至少一种弹性体E优选选自丁基橡胶、卤化丁基橡胶、乙烯-丙烯二烯橡胶(EPDM)、天然橡胶、氯丁橡胶、合成1,4-顺式-聚异戊二烯、聚丁二烯、乙烯-丙烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物、异戊二烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-异戊二烯共聚物、丙烯腈-异戊二烯共聚物和丙烯腈-丁二烯共聚物。
优选的弹性体E包括基于异丁烯的均聚物和共聚物。这些聚合物可以被描述为C4至C7异单烯烃衍生单元,例如异丁烯衍生单元和至少一种其它可聚合单元的无规共聚物。
可以优选的是至少一种弹性体E具有低的不饱和度。术语“不饱和度”在本文中是指平均理论线性弹性体分子的线性链中不饱和碳碳键数与原子数之比。低不饱和度是优选的,例如在屋顶应用中,其中密封装置必须能够承受各种环境因素的永久性暴露,特别是紫外线辐射。优选地,至少一种弹性体E的摩尔百分数不饱和度不超过5.0,更优选不超过2.5,甚至更优选不超过1.5,最优选不超过0.5。
至少一种弹性体E优选选自丁基橡胶和卤化丁基橡胶,优选卤化丁基橡胶。术语“卤化橡胶”在本文中是指卤素含量为至少0.1摩尔%的橡胶,其中卤素优选选自溴、氯和碘。基于丁基橡胶的总重量,优选的卤化丁基橡胶的卤素含量不超过10wt%,更优选不超过7.5wt%,最优选不超过5.0wt%。
术语“丁基橡胶”在本文中是指衍生自含有大部分C4至C7单烯烃单体,优选异烯烃单体和小部分(例如不超过30wt%)的C4至C14多烯烃单体,优选共轭二烯烃的单体混合物的聚合物。
优选的C4-C7单烯烃单体可以选自异丁烯、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、4-甲基-1-戊烯及其混合物。
优选的C4至C14多烯烃包含C4至C10共轭二烯烃。优选的C4至C10共轭二烯烃可以选自异戊二烯、丁二烯、2,4-二甲基丁二烯、哌啶、3-甲基-1,3-戊二烯、2,4-己二烯、2-新戊基-1,3-丁二烯、2-甲基-1,5-己二烯、2,5-二甲基-2,4-己二烯、2-甲基-1,4-戊二烯、2-甲基-1,6-庚二烯、环戊二烯、甲基环戊二烯、环己二烯、1-乙烯基-环己二烯及其混合物。
优选的丁基橡胶衍生自包含约80wt%至约99wt%的C4至C7单烯烃单体和约1.0wt%至约20wt%的C4至C14多烯烃单体的单体混合物。更优选地,该单体混合物包含约85wt%至约99wt%的C4至C7单烯烃单体和约1.0wt%至约10wt%的C4至C14多烯烃单体。最优选地,单体混合物含有约95wt%至约99wt%的C4至C7单烯烃单体和约1.0wt%至约5.0wt%的C4至C14多烯烃单体。
最优选的丁基橡胶衍生自包含约97wt%至约99.5wt%的异丁烯和约0.5wt%至约3wt%的异戊二烯的单体混合物。
根据一个或多个实施方案,至少一种弹性体E为卤化丁基橡胶,优选溴丁基橡胶或氯丁基橡胶,其具有0.1–10wt%、更优选0.5–8wt%、最优选0.5–5.0wt%的卤素含量,基于丁基橡胶的总重量计。根据一个或多个其它的实施方案,至少一种弹性体E为卤化丁基橡胶,优选溴丁基橡胶或氯丁基橡胶,优选具有0.1–5.0wt%,优选0.1–3.5wt%,更优选0.1–2.5wt%,最优选0.1–1.5wt%的卤素含量。
可以优选的是防水层具有通过在23℃下使用如ISO 527-2标准限定的方法测量的不超过50N/mm2,更优选不超过25N/mm2,甚至更优选不超过15N/mm2的弹性模量。
根据一个或多个实施方案,防水层的组合物除了热塑性弹性体组分P和至少一种弹性体E之外,还包含至少一种阻燃剂。这些可能是需要的,特别是在密封装置用于屋顶应用,例如作为屋顶膜的情况下。
根据一个或多种实施方案,基于组合物的总重量计,至少一种阻燃剂在组合物中以1-50wt%、优选5-40wt%、更优选10-40wt%的量存在。至少一种阻燃剂优选选自氢氧化镁,三氢氧化铝,三氧化锑,多磷酸铵和三聚氰胺-、三聚氰胺树脂-、三聚氰胺衍生物-、三聚氰胺-甲醛-、硅烷-、硅氧烷-和聚苯乙烯-涂覆的多磷酸铵。
其它合适的阻燃剂包括例如1,3,5-三嗪化合物,例如三聚氰胺、蜜白胺、蜜勒胺、蜜瓜胺(melon)、氰尿二酰胺、氰尿酰胺、2-脲基三聚氰胺、乙酰胍胺、苯并胍胺、二氨基苯基三嗪、三聚氰胺盐和加合物、三聚氰胺氰尿酸酯、三聚氰胺硼酸盐、三聚氰胺正磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、二蜜胺焦磷酸盐和三聚氰胺多磷酸盐,低聚和聚合的1,3,5-三嗪化合物和1,3,5-三嗪化合物的多磷酸盐、鸟嘌呤、磷酸哌嗪、哌嗪多磷酸盐、乙烯磷酸二胺、季戊四醇、硼磷酸盐、1,3,5-三羟乙基异氰尿酸酯、1,3,5-三缩水甘油基异氰尿酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯和上述化合物的衍生物。
防水层的组合物可进一步包含至少一种受阻胺光稳定剂(HALS)。通常将这些化合物作为稳定剂添加到聚合物共混物中,以防止光诱导的聚合物降解。特别是在将密封装置用于室外应用例如用于屋顶结构的防水的情况下,需要这种稳定剂。
根据一个或多个实施方案,防水层的组合物包含0.1–10.0wt%,优选0.1–5.0wt%的至少一种受阻胺光稳定剂(HALS),基于组合物的总重量计。
合适的可商购获得的受阻胺光稳定剂包括,特别是烷氧基胺受阻胺光稳定剂(NOR-HALS),例如:
双-(1-辛基氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯,可例如作为NOR123(来自Ciba Chemicals,CAS号129757-67-1)商购获得;N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的衍生物,可例如作为NOR 152(来自Ciba Chemicals)商购获得;与3-溴-1-丙烯、正丁基-1-丁胺和N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的反应产物,氧化、氢化的形式,可例如作为Tinuvin371(来自Ciba Chemicals)商购获得;N,N'-乙烷-1,2-二基双(1,3-丙二胺)、环己烷、过氧化的4-丁基氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶和2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的反应产物,可作为Flamestab NOR 116(来自BASF);和Hostavin NOW ex(来自Clariant)商购获得。
防水层的组合物可进一步包含至少一种UV-吸收剂,所述UV-吸收剂选自羟基二苯甲酮、羟基苯并三唑、三嗪、酰基苯胺、苯甲酸酯、氰基丙烯酸酯、苯基甲脒及其混合物。根据一个或多个实施方案,基于组合物的总重量计,所述防水层的组合物包含0.1wt%至10.0wt%、优选0.5wt%至5.0wt%的至少一种UV-吸收剂。
防水层的组合物可进一步包含辅助组分,例如热稳定剂、抗氧化剂、增塑剂、填料、染料、颜料(例如二氧化钛和炭黑)、消光剂、抗静电剂、抗冲改性剂、杀生物剂和加工助剂,例如润滑剂、增滑剂、防粘剂和分离助剂。
合适的填料包括例如惰性矿物填料,例如沙子、花岗岩、碳酸钙、粘土、膨胀粘土、硅藻土、浮石、云母、高岭土、滑石、白云石、硬硅钙石、珍珠岩、蛭石、硅灰石、重晶石、碳酸镁、氢氧化钙、铝酸钙、二氧化硅、气相二氧化硅、熔融二氧化硅、气凝胶、玻璃珠、空心玻璃球、陶瓷球、铝土矿、粉碎的混凝土和沸石。
这些辅助成分的总量,基于防水层的组合物的总重量,优选为不超过25wt%、更优选不超过15wt%、最优选不超过10wt%。
可以通过对包含热塑性弹性体组分P和至少一种弹性体E的起始共混物进行熔融加工来获得如上所定义的防水层的组合物。术语“熔融加工”在本公开中是指一种方法,其中至少一种熔融聚合物组分与至少一种其他组分紧密混合,所述其他组分可以是另一种熔融聚合物组分或固体组分,例如填料或催化剂。熔融加工的起始共混物可以原样使用,或通过使用技术人员已知的任何常规技术,例如挤出、模塑或压延技术,进一步加工成成型制品。优选地,通过熔融加工包含热塑性弹性体组分P和至少一种弹性体E的起始共混物并将熔融加工的起始共混物通过挤出机模头挤出来获得防水层的组合物。
熔融加工优选在高于热塑性弹性体组分P的熔点的温度下进行。如果起始共混物包含一种以上的热塑性弹性体,则熔融加工优选在高于具有最高熔点的至少一种热塑性弹性体P1的熔点的温度下进行。熔融加工可以使用任何常规的混合机如Brabender,Banbury或辊式混合机以间歇法进行,或者可以使用连续型混合机以连续法进行,所述连续型混合机优选是包括挤出机的挤出设备,优选单螺杆或双螺杆挤出机。
可以优选的是,除了热塑性弹性体组分P和至少一种弹性体E之外,起始共混物还包括至少一种催化剂。所述至少一种催化剂可以存在于起始共混物中,以在熔融加工步骤过程中和/或之后催化聚合物组分,特别是至少一种弹性体E的链增长和/或交联和/或偶联反应。
如果使用的话,则至少一种催化剂优选选自金属氧化物、脂肪酸金属盐和硼酸金属盐、硫催化剂、酚醛树脂催化剂、脂肪酸及其混合物。
合适的金属氧化物催化剂和脂肪酸的金属盐包括例如ZnO、CaO、MgO、Al2O3、CrO3、FeO、Fe2O3和NiO以及具有至少6个碳原子的脂肪酸的锌盐。合适的硫催化剂包括粉状硫、沉淀硫、高分散硫、表面处理的硫、不溶性硫、二吗啉代二硫化物、烷基酚二硫化物及其混合物。合适的酚醛树脂催化剂包括烷基酚树脂的溴化物或含有氯化亚锡、氯丁二烯或另一种卤素供体和烷基酚树脂的混合催化剂,以及它们的混合物。
根据一个或多个实施方案,至少一种催化剂选自ZnO、CaO、MgO、Al2O3、CrO3、FeO、Fe2O3和NiO,具有至少6个碳原子,优选至少13个碳原子的脂肪酸锌盐、硼酸锌和其混合物。
所述至少一种催化剂也可以与选自胍化合物、醛胺化合物、醛铵化合物、噻唑化合物、磺酰胺化合物、硫脲化合物、秋兰姆化合物、黄原胶化合物和二硫代氨基甲酸酯化合物的至少一种促进剂组合使用。此类促进剂在起始共混物中以0.1-5.0phr的总量存在(以每100重量份至少一种弹性体E计的重量份)。
如果使用,至少一种催化剂优选在起始共混物中以不超过10wt%,更优选不超过7.5wt%,最优选不超过5.0wt%的量存在,基于起始共混物的总重量计。可以优选的是至少一种催化剂在起始共混物中以0.1–7.5%wt%,更优选0.1–5.0wt%,甚至更优选0.1–2.5wt%,最优选0.25–2.0wt%的量存在,基于起始共混物的总重量计。在熔融加工和成型步骤期间,至少一种催化剂的一部分也可以在聚合物组分的反应中不被消耗掉。因此,至少催化剂也存在于防水层的组合物中可能是有利的。防水层的组合物中至少一种催化剂的量优选显著低于起始共混物中的量。基于组合物的总重量计,可以优选的是防水层的组合物包含不超过1.5wt%,更优选不超过1.0wt%,最优选不超过0.5wt%的至少一种催化剂。
根据一种或多种实施方案,所述至少一种催化剂为ZnO,并且所述起始共混物还包含基于起始共混物的总重量计至少0.05wt%,优选0.1-0.5wt%的至少一种脂肪酸锌盐,优选硬脂酸锌和/或基于起始共混物的总重量计至少0.05wt%,优选0.1–0.5wt%的至少一种具有至少6个碳原子,优选至少13个碳原子的饱和脂肪酸。
根据一个或多个实施方案,所述至少一种催化剂为ZnO,并且所述起始共混物进一步包含基于起始共混物的总重量计至少0.05wt%、优选0.1-0.5wt%的硬脂酸锌和/或基于起始共混物的总重量计至少0.05wt%、优选0.1-0.5wt%的选自硬脂酸和褐煤酸的脂肪酸。
除非另有说明,以上给出的对于防水层、无纺布外层、顶层和增强层的优选项同等适用于本发明的所有方面。
本发明的另一个主题是用于制备根据本发明的密封装置的方法,该方法包括以下步骤:
I)提供具有第一和第二主表面的防水层,和
II)通过使用热结合的方式将无纺布的外层粘附至防水层的第二主表面上。
根据一个或多个实施方案,该方法的步骤II)包括以使无纺布的外层和防水层之间直接结合的方式将无纺布的外层热层压到防水层的第二主表面的至少一部分上。无纺布的外层与防水层的热层压可以通过使用任何常规方式进行,例如加热的压延辊和/或层压轮或热压方式。
用于制造密封装置的方法的更多细节取决于密封装置的实施方案,特别是在密封装置是单层或多层膜的情况下。
根据一个或多个实施方案,密封装置是包含一个具有第一和第二主表面的单个防水层的单层膜,其中步骤I)包括:
I')通过挤出机模头挤出防水层的组合物或包含热塑性弹性体组分P和至少一种弹性体E的起始混合物,
II')任选地,采用间隔开的压延冷却辊,通过该压延冷却辊牵拉在步骤I')中获得的防水层。
在挤出步骤中,首先在挤出机中熔融加工防水层的组合物或起始共混物以产生均质化的熔体,然后将其通过挤出机模头挤出。包含至少一种挤出机和挤出机模头的合适的挤出设备是本领域技术人员众所周知的。可以使用任何常规的挤出机,例如柱塞式挤出机、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。优选地,挤出机为螺杆挤出机,更优选为双螺杆挤出机。
根据一个或多个实施方案,密封装置是多层膜,其包含具有第一和第二主表面的防水层,具有第一和第二主表面的顶层和位于防水层与顶层之间的增强层,其中步骤I)包含:
I')通过挤出机模头将防水层的组合物或包含热塑性弹性体组分P和至少一种弹性体E的起始共混物挤出到增强层的第一表面上,
II')通过挤出机模头将顶层的组合物挤出到增强层的第二主表面上以形成增强的多层膜,
II')任选地,采用空间间隔的压延冷却辊,通过该压延冷却辊牵拉在步骤II')中获得的增强多层膜。
本发明的另一个主题是包含或基本上由聚丙烯纤维组成的无纺布层用于减少具有第一和第二主表面并且包含至少一种基于丙烯的热塑性弹性体的聚合物层的粘连的用途,其中无纺布层以其表面的至少一部分直接粘附到聚合物层的主表面之一上。
根据一个或多个实施方案,无纺布层已热层压到聚合物层的第二主表面的至少一部分上,其方式使得无纺布的外层与聚合物层之间形成直接结合。
优选地,无纺布层每单位面积的质量(重量)不超过300g/m2,更优选不超过200g/m2,甚至更优选不超过150g/m2,最优选不超过100g/m2。根据一个或多个实施方案,无纺布层每单位面积的质量(重量)为15-200g/m2,优选25-150g/m2,更优选25-125g/m2,甚至更优选25-100g/m2,最优选30-70g/m2。根据一个或多个优选的实施方案,无纺布层每单位面积的质量(重量)为5-125g/m2,优选10-100g/m2,更优选10-75g/m2,甚至更优选15-55g/m2,仍然更优选15-45g/m2。
根据一个或多个实施方案,至少一种基于丙烯的热塑性弹性体选自基于聚丙烯的热塑性聚烯烃(TPO)和聚丙烯共聚物。
根据一个或多个实施方案,聚合物层除了至少一种基于丙烯的热塑性弹性体之外还包含至少一种弹性体。
根据一个或多个实施方案,聚合物层包含25–85wt%、优选35–80wt%、更优选45–75wt%的至少一种基于丙烯的热塑性弹性体和5–60wt%、优选10–55wt%、更优选15–45wt%的至少一种弹性体作为聚合物基础。
根据一个或多个实施方案,至少一种弹性体优选选自丁基橡胶、卤化丁基橡胶、乙烯-丙烯二烯橡胶(EPDM)、天然橡胶、氯丁橡胶、合成1,4-顺式-聚异戊二烯、聚丁二烯、乙烯-丙烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物、异戊二烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-异戊二烯共聚物、丙烯腈-异戊二烯共聚物和丙烯腈-丁二烯共聚物,优选选自丁基橡胶和卤化丁基橡胶。
根据一个或多个实施方案,聚合物层为根据本发明密封装置的防水层。
本发明的又一个主题是一种使基材防水的方法,该方法包括以下步骤:
I.将根据本发明的两个或更多个密封装置施加到待防水的基材的表面上,
II.沿密封装置的长度和/或宽度搭接相邻的密封装置,
III.在足够的压力下将密封装置的搭接部分加热到防水层的熔化温度以上,并使搭接部分的相对表面彼此结合,以提供可接受的接缝强度而无需使用粘合剂。
根据一个或多个实施方案,相邻的密封装置沿密封装置的长度和宽度搭接。根据一个或多个其他的实施方案,相邻的密封装置沿密封装置的长度和宽度搭接至少25mm、优选至少50mm、更优选至少75mm、甚至更优选至少100mm。
使基材防水的方法的步骤III可以例如通过使用热风工具手动地进行,或者可以通过使用自动焊接设备,例如自动热风焊接设备,例如661焊接设备来进行。相邻的密封装置的搭接部分被加热到的温度取决于密封装置的实施方式,并且还取决于焊接步骤是手动进行的还是通过使用自动焊接装置进行的。优选地,将相邻的密封装置的搭接部分加热至等于或高于150℃的温度,更优选等于或高于200℃的温度。
根据一个或多个实施方案,将两个或更多个密封装置施加到基材的表面上,使得无纺布的外层的外表面抵靠基材的表面。无纺布的外层的外表面在此是指无纺布外层的背离防水层的表面。可以使用任何常规手段,例如通过机械紧固手段,例如通过使用螺钉和/或带刺板,或通过粘合手段,即通过粘合剂层,将密封装置粘附到基材上。
根据一个或多个实施方案,待防水的基材是屋顶基材,优选选自隔热板、盖板和现有的屋顶膜。
附图详细说明
图1显示了密封装置(1)的横截面,其包含防水层(2)和直接粘附至防水层(2)的第二主表面的无纺布的外层(3)。在该实施方案中,无纺布的外层(3)以其基本上整个表面直接粘附至防水层(2)的第二主表面上。
图2显示了密封装置(1)的横截面,其包含防水层(3)和直接粘附至防水层(2)的第二主表面的无纺布的外层(3)。在该实施方案中,密封装置(1)进一步包含增强层(4),其完全嵌入到防水层(2)中并且无纺布的外层(3)以其基本上整个表面直接粘附至防水层(3)的第二主表面上。
图3显示了密封装置(1)的横截面,其包含防水层(2)和直接粘附至防水层(2)的第二主表面的无纺布的外层(3)。在该实施方案中,密封装置(1)进一步包含位于与无纺布的外层(3)侧相对的防水层(2)的面朝上一侧的顶层(5),并且无纺布的外层(3)以其基本上整个表面直接粘附至防水层(2)的第二主表面上。
图4显示了密封装置(1)的横截面,其包含防水层(2)和直接粘附至防水层(2)的第二主表面的无纺布的外层(3)。在该实施方案中,密封装置(1)进一步包含位于与无纺布的外层(3)侧相对的防水层(2)面向上一侧的顶层(5),和位于顶层(5)与防水层(2)之间的增强层(4)。此外,无纺布的外层(3)以其基本上整个表面直接粘附至防水层(2)的第二主表面上。
实施例
通过在商业上可获得的TPO膜和内部制作的柔性TPO膜的背面上热层压由聚丙烯纤维组成的无纺布层来制备示例性的背绒TPO膜。用所制备的TPO膜(在其背面侧层压有不同厚度的无纺布)来测试可焊接性。可焊接性测试的结果示于表2。
根据以下描述的步骤制备柔性TPO膜。
柔性TPO膜的制备
使用实验室规模的挤出-压延设备生产柔性膜,该设备由双螺杆挤出机(Berstorff GmbH)、扁平模和一组水冷的压延辊组成。
在柔性TPO膜的制备中,将热塑性弹性体组分和弹性体进料到挤出机料斗中。将共混物在挤出机的四个区域中的第一个区域中进行熔融加工,并在挤出机第二个区域的开始处将包含催化剂、受阻胺光稳定剂(NOR-HALS)和阻燃剂的混合物的添加剂包添加到经部分熔融加工的共混物中。然后将熔融加工的共混物通过扁平模挤出成厚度约为0.8毫米的单层片材。所述挤出使用约185℃的挤出温度和约70巴的压力进行。
在制备柔性TPO膜期间加料至挤出机的组分和其量示于表1中。
可焊接性
使用400℃的焊接温度和3.5m/min的焊接速度来测试示例性背绒膜的可焊接性。使用Sarnamatic 661自动焊接机焊接片材。当在撕裂测试中在接合的片材之间的焊缝外部发生断裂时,认为可焊性令人满意(=OK)。
表1
表2
膜 | <![CDATA[无纺物[g/m<sup>2</sup>]]]> | 在240℃下的可焊接性,3.5m/min |
Sarnafil TS 77 | 30 | Ok |
Sarnafil TS 77 | 60 | Ok |
Sarnafil TS 77 | 100 | Ok |
柔性TPO | 30 | Ok |
柔性TPO | 60 | Ok |
柔性TPO | 100 | Ok |
Claims (31)
1.一种密封装置(1),其包含:
i)具有第一和第二主表面并且包含至少一种热塑性弹性体P1的防水层(2),和
ii)以其表面的至少一部分直接粘附在防水层(2)的第二主表面的无纺布的外层(3),
其中无纺布的外层(3)包含至少一种聚合物P2。
2.根据权利要求1的密封装置,其中无纺布的外层(3)以其表面的至少一部分通过热结合直接粘附至防水层(2)的第二主表面上。
3.根据权利要求1的密封装置,其中至少一种热塑性弹性体P1和至少一种聚合物P2是相容的和/或彼此至少部分混溶。
4.根据权利要求1至3任一项的密封装置(1),其中至少一种聚合物P2选自聚丙烯和聚丙烯共聚物。
5.根据权利要求1至3任一项的密封装置(1),其中无纺布的外层(3)每单位面积的质量不超过300g/m2。
6.根据权利要求1至3任一项的密封装置(1),其中无纺布的外层(3)每单位面积的质量不超过200g/m2。
7.根据权利要求1至3任一项的密封装置(1),其中无纺布的外层(3)每单位面积的质量为5–125g/m2。
8.根据权利要求1至3任一项的密封装置(1),其中无纺布的外层(3)每单位面积的质量为10–100g/m2。
9.根据权利要求1至3任一项的密封装置(1),其中无纺布的外层(3)形成密封装置(1)的最外层之一。
10.根据权利要求1至3任一项的密封装置(1),进一步包含完全嵌入到防水层(2)中的增强层(4),其中增强层(4)包含含有无机和/或合成有机纤维的无纺布和/或无纺稀松布。
11.根据权利要求1至3任一项的密封装置(1),其中密封装置(1)进一步包含具有第一和第二主表面的顶层(5),其位于与无纺布的外层(3)侧相对的防水层(2)面朝上的一侧。
12.根据权利要求11的密封装置(1),其进一步包含位于顶层(5)和防水层(2)之间的增强层(4),其中增强层(4)包含含有无机和/或合成有机纤维的无纺布和/或无纺稀松布。
13.根据权利要求1至3任一项的密封装置(1),其中防水层(2)具有使用如DIN EN1849-2标准定义的测量方法测定的0.1-5.0mm的厚度。
14.根据权利要求1至3任一项的密封装置(1),其中防水层(2)具有使用如DIN EN1849-2标准定义的测量方法测定的0.4-3.0mm的厚度。
15.根据权利要求1至3任一项的密封装置(1),其中防水层(2)由如下组合物组成,该组合物包含:
a)热塑性弹性体组分P和
b)至少一种弹性体E,
其中热塑性弹性体组分P包含至少一种热塑性弹性体P1。
16.根据权利要求15的密封装置(1),其中所述组合物包含25–85wt%的热塑性弹性体组分P和5–60wt%的至少一种弹性体E。
17.根据权利要求16的密封装置(1),其中所述组合物包含35–80wt%的热塑性弹性体组分P。
18.根据权利要求16的密封装置(1),其中所述组合物包含10–55wt%的至少一种弹性体E。
19.根据权利要求15的密封装置(1),其中至少一种弹性体E选自丁基橡胶和卤化丁基橡胶。
20.制备根据权利要求1-19任一项的密封装置的方法,该方法包括以下步骤:
I)提供如权利要求1-19任一项所定义的防水层,和
II)将在权利要求1-19任一项中所定义的无纺布的外层通过使用热结合方式粘附至防水层的第二主表面。
21.无纺布外层的用途,该外层包含或基本上由聚丙烯纤维组成,所述用途用于降低具有第一和第二主表面并且包含至少一种基于丙烯的热塑性弹性体的防水层的粘连,其中无纺布外层以其表面的至少一部分直接粘附至防水层的第二主表面上。
22.根据权利要求21的用途,其中该无纺布外层的每单位面积质量不超过300g/m2。
23.根据权利要求21的用途,其中该无纺布外层的每单位面积质量不超过200g/m2。
24.根据权利要求21的用途,其中该无纺布外层的每单位面积质量为5–125g/m2。
25.根据权利要求21的用途,其中该无纺布外层的每单位面积质量为10–100g/m2。
26.根据权利要求21至25任一项的用途,其中防水层进一步包含至少一种弹性体。
27.根据权利要求26的用途,其中所述弹性体选自丁基橡胶和卤化丁基橡胶。
28.根据权利要求26的用途,其中防水层包含25–85wt%的至少一种基于丙烯的热塑性弹性体和5–60wt%的至少一种弹性体作为聚合物基础。
29.根据权利要求28的用途,其中防水层包含35–80wt%的至少一种基于丙烯的热塑性弹性体。
30.根据权利要求28的用途,其中防水层包含10–55wt%的至少一种弹性体。
31.用于使基材防水的方法,包括以下步骤:
I.在待防水的基材的表面上施加两个或更多个根据权利要求1-19的任一项的密封装置,
II.沿着密封装置的长度和/或宽度搭接相邻的密封装置,
III.在足够的压力下将密封装置的搭接部分加热到防水层的熔化温度以上,并使搭接部分的相对表面彼此结合,以提供可接受的接缝强度而无需使用粘合剂。
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