CN115916385A - 包含微孔膜的建筑材料 - Google Patents

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CN115916385A CN202180048824.4A CN202180048824A CN115916385A CN 115916385 A CN115916385 A CN 115916385A CN 202180048824 A CN202180048824 A CN 202180048824A CN 115916385 A CN115916385 A CN 115916385A
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building
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埃里克·H·米勒
马特·J·沃尔斯基
泰勒·曼霍隆
丹尼尔·R·亚历山大
加里·L·福尔克森
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Abstract

在至少一种实施方式中，公开了一种包含多孔膜的建筑材料，其具有中等的至高的水蒸气渗透性和高防液态水渗透性。该建筑材料可用于建筑应用，包括作为下列或作为下列的一部分：建筑围护结构、防雨屏、屋顶衬垫、防水板、隔音材料或绝热材料。所述多孔膜可以包含至少一种热塑性聚合物、至少一种填料和至少一种加工油。所述多孔膜可以是平整的或者可以具有肋。所述多孔膜可以包括至少一种基布组分。

Description

包含微孔膜的建筑材料
领域
根据至少选定的实施例，本申请或发明致力于新的或改进的多孔膜和使用它们的产品，和/或制造和/或使用它们的方法。根据至少特定的实施方式，新的多孔膜具有高水蒸汽透膜性(water vapor transmission through the membrane)，同时具有高防液态水渗透性。这些新的微孔膜有多种用途，包括在建筑行业用作屋顶、屋顶材料、屋顶衬垫、屋顶组件、建筑围护结构、建筑组件、防雨屏、防水板、防水板组件、隔音材料、绝热材料、地板、地板衬垫、地板组件、地毯衬垫、地毯组件和/或之类的。所示微孔膜可包括至少一种基布组件(scrim component)、涂层、表面处理、表面材料、肋、图案、印刷、压花、粘合剂和/或之类的。
背景
具有高水蒸气透膜性并同时具有高防液态水渗透性的材料非常适合用于建筑构造及类似物。它们在建筑物和环境之间提供一道物理屏障。它们防止水进入建筑物，同时允许水蒸气逸出。滞留的水蒸气——其将最终冷却并变成液态水，可能导致诸如木材腐烂或发霉之类的问题。这些材料的示例性用途包括用于房屋围护结构(housing wraps)、屋顶衬垫、建筑围护结构、防水板、防雨屏、隔音材料、绝热材料和/或之类的。已知的材料包括增强的、非增强的、致密的或非致密的织造物或非织造物。通常将涂层和/或表面处理加至织造物或非织造物以改善性能，包括防液态水渗透性。标准的屋顶衬垫是用在屋顶平台和瓦片之间的柏油纸或沥青饱和的屋顶毡。
图1中示出了层合屋顶衬垫100的一个实例。这种材料是一种层合材料，其中强度非常高的织造材料提供理想的高水蒸气透膜特性，同时具有高防液态水渗透性。图1所示的屋顶衬垫层合材料还包括其他层，以提供其他理想特性，比如防滑顶层(其可提高材料被安装在倾斜表面(即不是水平面的表面)上时的安全性)，以及防紫外线和抗氧化保护层(提高薄膜的耐久性)。可以加进其他的层以提供隔音、绝热、阻燃和/或之类的以及它们的组合。例如，图1中的衬垫100包括防滑顶层110、防紫外线和抗氧化保护粘合层120、强度非常高的织造层130和反光屏障140。随着层合结构变得更加复杂，成本上升，而诸如水蒸气透过性的性能可能会下降。
建筑围护结构，比如用于房屋的围护结构，可能具有与屋顶衬垫相似的结构，但不一定需要相同的特性。例如，所述建筑围护结构可能不需要具有像屋顶衬垫那样高的防液态水渗透性。本杰明·奥布代克(Benjamin Obdyke)提供建筑围护结构的一个示例，图2和图3示出了
Figure BDA0004044130950000011
可排水房屋围护结构。这种建筑围护结构是一种三层可排水建筑围护结构，包括两个非织造层，其围绕一微孔薄膜，以对其进行保护。如图3所示，这种三层建筑围护结构中的垫片被固定在三层结构上，而不是与三层结构形成一体。
现在参考图4和图5，示例性的防雨屏是可从Benjamin Obdyke获得的
Figure BDA0004044130950000012
防雨屏。然而，由于其开放式结构，其自身并不防水。如图所示5，其必须与防水屏障结合才能表现出防水性。
示例性的防水板材料可以由金属板、塑料或材料的组合(例如，金属和塑料)制成，但目前存在对这些材料积水、腐蚀和/或紫外线损坏的担忧。
因此，存在对用在建筑围护结构、防雨屏、屋顶衬垫、隔音材料、防水板、绝热材料和/或之类中的新的和改进的材料的需求。根据本发明或发明人的想法，用在建筑围护结构、防雨屏、屋顶衬垫、隔音材料、防水板、绝热材料和/或之类中的简化材料是理想的，不需要与其他材料结合以执行所期望功能的材料是优选的，并且，不是多层结构的整体结构也是优选的。
概述
在一个方面，本文所描述的建筑材料包含多孔膜，当根据AATCC-127测量时，该多孔膜具有大于400cm、大于500cm或者大于600cm的防水渗透性。多孔膜可包含诸如聚烯烃的热塑性聚合物、至少一种填料和至少一种可去除或可提取的加工油、增塑剂或溶剂。在一些优选实施方式中，多孔膜是疏水的。在一些优选实施方式中，多孔膜是微孔膜。在一些优选实施方式中，当根据ASTM E96(2016)方法B测量时，多孔膜表现出约5perms至约80perms、20perms至80perms或者50perms至80perms的水蒸气渗透性值。
在一些优选实施方式中，建筑材料可包含增强多孔膜。通过在上文所描述的多孔膜的至少一面设置增强层来形成该增强多孔膜。增强层可由织造材料或非织造材料形成。织造材料或非织造材料可以是聚烯烃织造材料或非织造材料。当根据AATCC-127测量时，如本文所描述的增强多孔膜具有大于700cm、大于800cm、大于900cm或者大于1,000cm的防水渗透性。当根据ASTM E2273测量时，包含增强多孔膜的建筑材料的排水效率优选为80％或更大、85％或更大、90％或更大或者95％或更大。在一些优选实施方式中，当根据ASTM E96“方法B”测量时，增强多孔膜表现出约5perms至约80perms、20perms至80perms或者50perms至80perms的水蒸气渗透性值。
在一些实施方式中，建筑材料可以包含本文所描述的多孔膜，其上形成有连续的或非连续的粘合剂层。在一些实施方式中，当根据ASTM E96方法B测量时，其上具有粘合剂层的多孔膜表现出约5perms至约80perms、20perms至80perms或者50perms至80perms的水蒸气渗透性值。
在一些实施方式中，建筑材料可以包含如本文所描述的聚烯烃多孔或微孔膜和附着在膜的一面或两面上的缠结网状物(entangled mesh)。可以用或不用粘合剂附接缠结网状物。在不使用粘合剂附接缠结网状物的实施方式中，优选的是缠结网状物为聚烯烃缠结网状物。
在一些实施方式中，建筑材料可以包含附接到如本文所描述的增强多孔膜的一面或两面上的缠结网状物。增强多孔膜的多孔膜可以是聚烯烃多孔膜或微孔膜。增强多孔膜的织造物或非织造物可以是聚烯烃织造物或非织造物。可以使用或不使用粘合剂附接缠结网状物。在不使用粘合剂附接缠结网状物的实施方式中，优选的是缠结网状物为聚烯烃缠结网状物。
对附图的简要说明
图1描绘现有的屋顶衬垫制品。
图2和图3描绘现有的建筑围护结构制品。
图4和图5说明现有的防雨屏制品。
图6是具有肋的本发明实施方式的示意图。
图7A和图7B是具有基布的本发明实施方式的示意图。
图8显示屋顶衬垫系统。
详细说明
申请人被列为Daramic LLC的WO 2019/074866的公开内容通过整体引用并入本文。
在一个方面，本文描述包含多孔膜、由或基本上由多孔膜组成的建筑材料。
当根据AATCC-127测量时，多孔膜具有大于400cm、大于425cm、大于450cm、大于475cm、大于500cm、大于525cm、大于550cm、大于575cm或者大于600cm的防水渗透性。AATCC127静水压力测试测量织物在静水压力下的防水渗透性。不希望受理论的束缚，据信，微孔膜表面的疏水性(较低的水润湿性)至少部分是其高防液态水能力的原因。如果在测试膜时使用支撑栅格或网格，则可以取得直至1,000cm或更大的测量结果。这样，可以测出真正的防水性，而不受薄膜机械强度的限制，在没有支撑栅格或网格的情况下，在测出真正的防水性值之前，薄膜可能会破裂。
在一些优选实施方式中，当根据ASTM E96方法测量时，多孔膜表现出5perms至约80perms、10perms至80perms、15perms至80perms、20perms至80perms、25perms至80perms、30perms至80perms、35perms至80perms、40perms至80perms、45perms至80perms，50perms至80perms，55perms至80perms，60perms至80perms、65perms至80perms、70perms至80perms或者75perms至80perms的水蒸气渗透性值。可以通过计算薄膜的湿气渗透性来量化本文所描述的微孔膜的水蒸气渗透性。湿气渗透性是根据ASTM标准E96“方法，”计算的，湿气渗透性的单位是“perms”。高水蒸气渗透性对应高水蒸气渗透率。
因此，本文所描述的多孔膜既不透水又透气，使其可用于多种用途，包括在建筑行业中用作屋顶、屋顶材料、屋顶衬垫、建筑围护结构、防雨屏、防水板、隔音材料、绝热材料和/或之类的。
多孔膜
对多孔膜没有太多限制，可以是微孔的、大孔的或纳米孔的。WO 2019/074866中描述了制造多孔膜的方法，该申请将Daramic LLC列为申请人，其通过全文引用并入本文。
结构
在一些优选实施方式中，多孔膜可以是微孔膜。如本文所描述的微孔膜是具有孔的膜，其中，平均孔径优选在0.1微米和5.0微米之间、在0.1微米和4.0微米之间、在0.1微米和3.0微米之间、在0.1微米和2.0微米之间或者在0.1微米和1.0微米之间。在一些实施方式中，孔在0.1微米和0.9微米之间、在0.1微米和0.8微米之间、在0.1微米和0.7微米之间、在0.1微米和0.6微米之间、在0.1微米和0.5微米之间、在0.1微米和0.4微米之间、在0.1微米和0.3微米之间或者在0.1微米和0.2微米之间。
现在参考图6，图中示意性地显示了具有背网102和可选的肋104的示例性的本发明微孔膜100。该膜具有相关联的背网厚度TBW、肋高度HRib和总厚度TTotal。在一些实施方式中，微孔薄膜是单层、双层或多层结构。在优选实施方式中，它是单层的挤出或共挤出层。
微孔膜100的选定实施方式可以是平整的或者在其一面(一个表面)或两面(两个表面)上具有可选的肋104。在一个示例性的实施方式中，微孔膜100具有平整的背网102，其在平整背网(未示出)的一个表面上具有肋104(如所示)或者在两个表面上具有肋。
在特定的示例性实施方式中，微孔膜10可以设置有下列任意一种：不间断的肋、离散间断肋、连续的肋、不连续的肋、成角度的肋、线性肋、基本上在所述多孔膜的加工方向上延伸的纵向肋、基本上在所述多孔膜的横跨加工方向上延伸的横向肋、基本上在隔板的所述横跨加工方向上延伸的横切肋、横向微型肋、锯齿或锯齿状肋、垛或垛状肋、弯曲或正弦形肋、以不间断的或间断的之字形方式设置、凹槽、通道、纹理区域、凸起、凹陷、小块、多孔的、无孔的、微型肋、横向微型肋以及它们的组合。
继续参考图6，可以通过多种方法形成肋104，包括通过挤出、共挤出、压花(例如在室温至约50℃下进行)、印刷(丝网印刷、凹版印刷，等等)、使成图案(例如蚀刻)、压延(例如在约100℃至约250℃之间的温度下进行)。肋104可以是如图4中所示的线性肋或非线性肋。肋104可具有约0.1mm至约12mm的高度TRib，其是从微孔膜背网102的表面到肋104的尖端测量的。肋可以是一体的(如通过挤出、共挤出、压花、压延或蚀刻形成的那些)或非一体的(如通过印刷形成的那些)。
对所述微孔膜100的背网厚度TBW没有太多限制，可以是例如约50μm至约500mm、约75μm至约300mm、约100μm至约100mm、约125μm至约50mm、约150μm至约25mm、约500μm至约10mm、约50μm至约1.0mm、约50μm至约850μm、约50μm至约650μm、约50μm至约450μm、约50μm至约250μm或者约50μm至约100μm。压延所述多孔膜还可以赋予材料整体特征、设定产品高度和/或之类的。
组成
本文所描述的可能优选的多孔或微孔膜可以是或者可以包含热塑性聚合物中的至少一种、至少一种填料、至少一种加工油和可选的一种或多种提供不同性能(比如阻燃性)的附加组分。在本文和下文中更详细地描述这些组分。
对至少一种热塑性聚合物没有太多限制，可以是与本文所述目标不矛盾的多种热塑性聚合物。例如，热塑性聚合物可以是或者可以包含耐酸热塑性聚合物或不耐酸热塑性聚合物。一些优选的热塑性聚合物是聚氯乙烯、酚醛树脂、聚乙烯和聚丙烯、高分子量聚乙烯(例如高或超高分子量聚乙烯)、低分子量聚乙烯(例如低或超低分子量聚乙烯)或者它们的混合物。在一些实施方式中，单独的高或超高分子量聚乙烯(HMWPE或UHMWPE)或者HMWPE和/或UHMWPE与低分子量聚乙烯(LMWPE)或超低分子量聚乙烯(ULMWPE)的混合物特别优选用作热塑性聚合物，或者可以使用另一种分子量的聚乙烯。
高分子量聚乙烯(HMWPE)是具有至少约1×105至小于约1×106重均分子量的聚乙烯聚合物。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是具有约1×106或更大的重均分子量的聚乙烯聚合物，优选地，在一些实施方式中，重均分子量在约1×106和约15×106之间、在约3×106和约10×106之间或者在约5×106和约9×106之间。HMWPE和/或UHMWPE的含量为，基于热塑性聚合物的总重量，约1wt％或更多，优选在一些实施方式中为在约10wt％至约90wt％之间，并且优选在其他实施方式中为在约10wt％至约70wt％之间。
在使用低分子量聚乙烯和/或超低分子量聚乙烯的实施方式中，低或超低分子量聚乙烯的量可以以基于至少一种热塑性树脂总重量的下列量存在：约0.1wt％至约20wt％、约0.5wt％至约15wt％、约1.0wt％至约10wt％或者约1.0wt％至约5wt％。低分子量聚乙烯具有约100k至约150k(例如，约100k至约125k)的重均分子量。超低分子量聚烯烃可以具有小于约100k的分子量。
在一些实施方式中，热塑性聚合物可以是再生的，以改善产品的环境友好性。可以调整再生材料的用量，以免损害产品的性能。
在一些实施方式中，膜和基布可以是相同的热塑性聚合物(比如都是PE或PP)，并且可以都是再生的，以改善产品的环境友好性。
在一些实施方式中，膜和基布可以都是聚烯烃，并且可以是相同的或不同的热塑性聚合物(比如都是PE或PP，或者一个是PE而另一个是PP)，并且可以是单独或均为再生的，以改善产品的环境友好性。PE膜和PP基布恰好是一个例子。
对微孔膜的填料没有太多限制，可以是与本文阐述的目标不矛盾的各种无机或有机填料，填料包括在降低成本的同时仍提供具有本文所描述性质的微孔膜。无机和/或有机填料可以包括球形或不规则的材料的颗粒、薄片、粒状物或聚集体。微孔膜中填料的量可以为基于膜总重量的约5wt％至约65wt％、约5wt％至约60wt％、约10wt％至约50wt％、约15wt％至约40wt％、约20wt％至约30wt％或者约25wt％至约30wt％。
在一些优选实施方式中，填料可以是或者可以包含至少一种无机或有机填料，其由下列材料制成或包含下列材料：与二氧化硅(未涂覆或未处理时)相比更疏水或具有较低的对水的表面润湿性(未涂覆和未处理时)的材料。在一些优选实施方式中，至少一种无机或有机填料具有比聚乙烯(未涂覆或未处理时)更低的对水的表面润湿性(未涂覆和未处理时)。在一些优选实施方式中，填料可以是或者可以包含至少一种无机或有机填料，其由下列材料制成或包含下列材料：具有低的对水的表面润湿性的材料，即具有、表现出下列接触角：大于或等于约90°、大于约90°、大于约100°、大于约120°、大于约130°、大于约140°、大于约150°、大于约160°或者大于约170°，不过在所有情况都小于约180°。可以根据ASTMD7334-08(2013)或等同方法测量对水的表面润湿性(即，接触角)。在一些实施方式中，至少一种有机或无机填料是非润湿的。对有机或无机填料可以进行或可以不进行表面处理或表面涂覆，以获得期望的润湿性或疏水性。
可用作填料的材料的非限制性示例包括下列：炭黑、滑石、碳酸钙、高岭土、硅藻土、粘土、硅灰石、云母、氧化铝(Al2O3)、勃姆石(Al(O)OH)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)、硫酸钡(BaSO4)、氧化钛钡(BaTiO3)、氮化铝、氮化硅、氟化钙、氟化钡、沸石、磷灰石、莫来石、尖晶石、橄榄石、云母、二氧化锡(SnO2)、氧化铟锡、过渡金属氧化物以及它们的混合物。
在一些实施方式中，可以包含二氧化硅作为填料之一。在一些优选实施方式中，当包含二氧化硅作为至少一种无机填料和有机填料中的一种时，除了下列中的至少一种之外，还可以包含二氧化硅：炭黑、滑石、碳酸钙、高岭土、硅藻土、粘土、硅灰石、云母、氧化铝(Al2O3)、勃姆石(Al(O)OH)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)、硫酸钡(BaSO4)、氧化钛钡(BaTiO3)、氮化铝、氮化硅、氟化钙、氟化钡、沸石、磷灰石、莫来石、尖晶石、橄榄石、云母、二氧化锡(SnO2)、氧化铟锡、过渡金属氧化物以及它们的混合物。在一些优选实施方式中，除了一种或多种其他无机或有机填料(其比二氧化硅(或替代品)的疏水性更强或具有更低的对水的表面润湿性)外，加入二氧化硅(或一些等效的亲水填料，例如，在未经涂覆或未经表面处理时，具有约96°或更大的接触角的填料)作为填料中的一种。可以对该额外的一种或多种无机填料或有机填料进行表面处理或涂覆，以提高其疏水性或降低其表面润湿性。在这种情况下，该额外的一种或多种经过表面处理或涂覆的无机或有机填料应该比二氧化硅更疏水或具有更低的对水的表面润湿性。在一些实施方式中，该额外的一种或多种无机填料或有机填料(经过或未经过表面处理或涂覆)对水具有这样的表面润湿性，其使得润湿角为90°或更大、100°或更大、120°或更多、130°或更大、140°或更大、150°或更大、160°或更大或者170°或更大。在一些实施方式中，该额外的一种或多种无机填料或有机填料是不可润湿的或具有180°的润湿角。
在一些优选实施方式中，比二氧化硅更疏水或具有更低的对水的表面润湿性的该至少一种有机或无机填料以相对于微孔膜总重量约5wt％至约30wt％的量存在(但可以以直至60wt％的量存在)。在一些实施方式中，比二氧化硅更疏水或具有更低的对水的表面润湿性的该至少一种有机或无机填料为炭黑。
对加工油(或增塑剂)没有太多限制。不希望受理论的束缚，据信，加工油改善了热塑性聚合物(例如，UHMWPE)的制造加工性能，并且当其在制造过程中被去除或提取出去时被用来，至少部分地，产生膜的微孔结构。在一些实施方式中，加工油在60℃下对热塑性聚合物几乎没有溶剂化作用，在大约100℃量级的高温下只有中等的溶剂化作用，而在大约200℃量级的高温下则有显著的溶剂化作用。在一些实施方式中，合适的加工油是在室温下为液体并且包括符合ASTM D 2226-82的类型103和104或等同规程的那些。在一些实施方式中，优选的是具有根据ASTM D 97-66(1978年重新批准)或等同规程的小于22℃的倾点的那些油。特别优选的是具有小于10℃的倾点的油。在一些优选实施方式中，加工油可以是，例如，下列中的任何一种：矿物油、烯烃油、石蜡油、环烷油、芳烃油或者它们的混合物。对于其他加工油(或增塑剂)的建议，另见美国专利No.3,351,495和4,861,644，这两个专利通过引用并入本文。
在一些实施方式中，相对于微孔膜的重量，微孔膜中加工油的量为，例如，约0.1wt％至约40wt％、约0.1wt％至约35wt％、约0.1wt％至约20wt％、约1wt％至约10wt％或者约1wt％至约5wt％。在一些优选实施方式中，加工油的量尽可能接近于零，因为加工油的存在可以增加可燃性。然而，由于受成本限制，有时加工油仍保持本文公开的量，可燃性问题可通过添加阻燃剂作为微孔膜本身的一部分或者作为施加到微孔膜的一面或多面上的涂层的一部分来解决。
可以添加一种或多种额外的组分，并且对其没有太多限制。可以包括多种赋予微孔薄膜理想性能的额外组分。理想性能的例子包括：阻燃性、反射率、摩擦力、抗紫外线性等等。可以添加阻燃剂以实现阻燃，并且阻燃剂可以是卤化阻燃剂或非卤化阻燃剂。优选的阻燃剂是任何在180℃以上稳定的阻燃剂。可以添加紫外线吸收剂以抵抗紫外线，包括苯并三唑、二苯甲酮、炭黑和二氧化钛。可以添加金属颗粒以增加反射率。加入额外的填料可提高微孔膜的表面摩擦。至少特定防水板的实施方式可以包括着色剂，并且可以设置成多种颜色(比如灰色、黑色、棕色或白色[可以添加二氧化钛])，可以具有金属外观或金属涂层，和/或可以在至少一面和/或一边着色。
在一些实施方式中，可以将一种或多种额外组分添加至微孔膜本身以用于特定目的，并且除此之外，可以对微孔膜的一个或多个表面进行涂覆或处理以实现此目的。例如，阻燃剂可以作为微孔膜的一部分被包括在内和/或可以作为涂层被施加至微孔膜的一个或多个表面上。
对一种或多种额外组分的量没有太多限制，其可以基于微孔膜的总重量以下列各种范围存在：约0.1wt％至约70wt％、约0.1wt％至约60wt％、约0.1wt％至约50wt％、约0.1wt％至约40wt％、约0.1wt％至约30wt％、约0.1wt％至约20wt％、约0.1wt％至约15wt％、约0.5wt％至约10wt％或者约1.0wt％至约5.0wt％。
在一些实施方式中，微孔膜可以经过一种或多种表面处理或者具有设置在其上的一个或多个涂层。
在一些优选实施方式中，可以将阻燃剂或阻火剂添加至微孔膜本身。
在一些优选实施方式中，可以设置涂层，以赋予微孔膜阻燃性。除了将阻燃或阻火化合物添加进微孔膜本身之外，可以将涂层施加到微孔膜上，或者用将涂层施加到微孔膜上代替将阻燃或阻火化合物添加进微孔膜本身。例如，涂层可以是施加到微孔膜的一个或多个表面上的阻燃剂。阻燃剂可以是，例如氢氧化镁、磷酸一铵和磷酸二铵、溴化铵、氯化铵、硼酸、硼砂、硼酸铵、乙醇硼酸铵、磷酸盐或氨基磺酸盐、氨基磺酸铵、有机磷酸酯或卤化有机化合物(如十溴二苯醚、氯化或溴化石蜡、氯化或溴化粘合剂)、硫脲、水合氧化铝、石墨、氧化锑和/或之类的以及它们的组合。施加方法包括本领域已知的那些，比如浸轧、凹版涂布、泡沫涂布、狭缝涂布、印刷、喷涂、糊状涂布、粉末涂布、吻涂和丝网涂布。可以将阻燃剂单独添加到涂覆组合物中，或与其他组分比如润滑剂、粘合剂、抗微生物剂、着色剂、防水防油剂、表面活性剂和本领域已知的其他化学助剂组合添加。施涂之后，可将涂层干燥。
在一些优选实施方式中，具有或不具有阻燃涂层的微孔膜可以是A级防火的，通过ASTM E-84要求或同等要求。
多孔膜+增强层
在一些实施方式中，本文所描述的建筑材料可以包含下列、由或基本上由下列组成：本文所描述的多孔膜和在多孔膜的至少一面上的增强层。所得的结果是增强的多孔膜。在一些实施方式中，可以将增强层设置在多孔膜的两面上。优选地，将增强层直接形成在多孔膜的至少一个表面上。在一些实施方式中，将增强层直接形成在多孔膜的两个表面上。
参考图6、图7A和图7B，特定的选定实施方式100可以被设置成多层结构，其具有被设置为增强层106的基布或基布材料组分或层。当用在本文中时，“基布”可由其已知的定义来定义，或者被定义成纤维垫或材料、增强层或材料和/或之类的和/或它们的组合。为了改善机械性能和特性，比如拉伸强度、撕裂强度、剪切强度和/或之类的和/或它们的组合，可以将增强层106的基布或基布材料加至多孔膜102。
特定的实施方式可以将基布增强层106设置为玻璃毡、聚酯毛毡、聚合物网状物或网和/或之类的，以及它们的组合。基布材料的这种例子可以是交叉层合聚烯烃开网非织造物或共挤出交叉层合线。基布或基布材料的其他示例性实施方式可进一步包括可热粘合的挤出网和可热粘合的纺粘或熔喷[或复合纺粘-熔喷-纺粘(SMS)]非织造材料。
参考图7A中的多层结构100，可以在制造工艺中的任何可行步骤中通过热粘合将基布增强层106作为层而加至多孔膜102。一种这样的方法可以在提取出加工油(加工油的提取在下文描述)之后将基布106热粘合至多孔膜。如图7A所示，可以将基布粘合到与肋104相对的一面上，或者粘合到肋104所在的一面上。参考图7B，另一种示例性方法可以通过在挤出过程中(挤出过程在下文描述)将其结合进多孔膜102中来提供基布106。在如图7B中所示的多层结构100的一些实施方式中，基布106可大致结合在多孔膜102的中间。在其他实施方式中，基布可以结合得更靠近多孔膜具有肋104的一面，或者结合得更靠近与多孔膜具有肋104的一面相对的一面。对多孔膜和基布组件进行压延也可以赋予材料整体特征、设定产品高度和/或之类的。
在一些实施方式中，增强层可以包括织造或非织造材料、由或基本上由织造或非织造材料组成。例如，在一些优选实施方式中，增强层可以包括基布、由或基本上由基布组成。织造或非织造材料可以是聚合物或金属织造或非织造材料。在一些优选实施方式中，织造或非织造材料可以是聚烯烃织造或非织造材料。例如，在一些优选实施方式中，聚烯烃可以是聚乙烯、聚丙烯或它们的共混物或共聚物。
在一些实施方式中，将增强层在有或没有粘合剂的情况下附接至多孔膜。例如，可以将增强层热结合至多孔膜。当多孔膜和增强层两者具有相似的软化点时，热粘合特别有用。这样，可以在不使具有较低熔点的部分变形的情况下发生粘合。例如，在一些优选实施方式中，多孔膜和增强层可以是聚烯烃。
与单独的多孔膜相比，将增强层附接至多孔膜改善了多种性能。例如，增强多孔膜的强度大于多孔膜本身的强度。另外，与单独的多孔膜相比，测得的增强多孔膜的防水渗透性增加。不希望受任何特定理论的束缚，据信，尽管基布本身由于其开放性质而不会增加防水性，但其增加了样品的机械强度，使得测得的较高的防水性值更有可能是样品的真实防水值。这是因为这样的事实，即增强样品在测试时不那么容易断裂。例如，当根据AATCC-127测量时，增强多孔膜可以具有下列测得的防水渗透性：大于700cm、大于750cm、大于800cm、大于850cm、大于900cm、大于950cm、大于1,000cm或者大于1050cm。当根据ASTM E2273测量时，增强多孔膜的排水效率优选为80％或更高、81％或更高、82％或更高、83％或更高、84％或更高、85％或更高、86％或更高、87％或更高、88％或更高、89％或更高、90％或更高、91％或更高、92％或更高、93％或更高、94％或更高、95％或更高、96％或更高、97％或更高、98％或更高、99％或更高或者100％。在一些优选实施方式中，当根据ASTM E96方法B测量时，增强多孔膜表现出下列水蒸气渗透率值：约5perms至约80perms、10perms至80perms、15perms至80perms、20perms至80perms、25perms至80perms、30perms至80perms、35perms至80perms、40perms至80perms、45perms至80perms、50perms至80perms、55perms至80perms、60perms至80perms、65perms至80perms、70perms至80perms或者75perms至80perms。
增强多孔膜可用于多种用途，包括在建筑行业中用作屋顶、屋顶材料、屋顶衬垫、建筑围护结构、防雨屏、防水板、隔音材料、绝热材料和/或之类的。
多孔膜+粘合剂或增强多孔膜+粘合剂
在一些实施方式中，本文所描述的建筑材料可以包含下列、由或基本上由下列组成：在本文所描述的多孔膜或增强多孔膜的至少一个表面上的粘合剂层。所得的结果是包含粘性多孔膜或粘性增强多孔膜的建筑材料，其可以在不使用钉子或其他可能在材料中形成孔的连接方式的情况下应用于建筑物。钉孔变成水的进入点，因此消除钉孔可以减少水进入点的数量。
可以将粘合剂层连续地或不连续地施加于多孔膜的表面、增强多孔膜的多孔膜的表面和增强多孔膜中的增强层的表面中的至少一个上。
在一些优选实施方式中，粘合剂可以覆盖多孔膜的一个表面上小于100％的表面积。优选地，粘合剂可以覆盖小于90％、小于80％、小于70％、小于60％、小于50％、小于40％、小于30％、小于20％或者小于10％的多孔膜的一个区域的表面积。粘合剂覆盖得表面积越大，特别是如果粘合剂是不透气的，则所得到的建筑材料的透气性就变得越差。然而，应该施加足够的粘合剂，以便在将所得建筑材料施加至表面时具有良好的粘附性。
对所使用的粘合剂没有太多限制，但在一些实施方式中，粘合剂可以是热熔粘合剂、压敏粘合剂、环氧树脂粘合剂、丙烯酸粘合剂、喷涂粘合剂和树脂粘合剂。在一些实施方式中，粘合剂可以是透气的。使用透气粘合剂，即使大面积覆盖有粘合剂，也能保持多孔膜的透气性。例如，如果粘合剂覆盖了多孔膜80％以上的表面，并且与没有任何粘合剂的多孔膜相比，水蒸气透过率的降低不超过10％，则可以认为该粘合剂是透气的。
透气性的一种量度是水蒸气渗透性。在一些优选实施方式中，当根据ASTM E96方法B测量时，粘性多孔膜或粘性增强多孔膜表现出下列水蒸气渗透率值：约5perms至约80perms、10perms至80perms、15perms至80perms、20perms至80perms、25perms至80perms、30perms至80perms、40perms至80perms、45perms至80perms、50perms至80perms、55perms至80perms、60perms至80perms、65perms至80perms、70perms至80perms或者75perms至80perms。
在一些实施方式中，可以在粘合剂层的上面设置可剥离或可剥除的衬垫，以保护粘合剂层并保持其粘性。可以在使用粘合剂层之前将衬垫去除。例如，可以在将粘性多孔膜设置到屋顶和/或之类的上之前去除衬垫。
多孔膜+缠结网状物
在一些实施方式中，建筑材料可以包含如本文所描述的多孔膜或增强多孔膜以及设置在其至少一面上的缠结网状物。
在一些实施方式中，可以将缠结网状物设置在多孔膜的两面上。可以将该网状物直接设置在多孔膜的表面上，或者可以在多孔膜的表面和网状物之间存在中间层。可以在使用或不使用粘合剂的情况下设置网状物。例如，一种不用粘合剂的粘合方式可以包括热粘合或熔融粘合。
在将网状物设置在如本文所描述的增强多孔膜上的实施方式中，可以将网状物直接地或间接地(中间层)设置在增强层上、多孔膜上或者在多孔膜和增强层两者上。可以在使用或不使用粘合剂的情况下设置网状物。
在包括缠结网状物的建筑材料的进一步的实施方式中，可以在多孔膜上、缠结网状物上或增强层上形成粘合剂层，以使建筑材料具有粘性。粘合剂可以是如上文标题为“多孔膜+粘合剂或增强多孔膜+粘合剂”的部分中所描述的。
对本文所描述的缠结网状物没有太多限制。有市售的缠结网状物和可定制的产品。
在一些优选实施方式中，缠结网状物是聚烯烃类缠结网状物，并且多孔膜是聚烯烃类。例如，聚烯烃类可以意味着网状物由聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物或聚烯烃共混物制成。例如，在一些优选实施方式中，聚烯烃可以是聚乙烯、聚丙烯或其组合的均聚物、共聚物或共混物。在一些实施方式中，缠结网状物为聚烯烃类缠结网状物，多孔膜为聚烯烃类多孔膜，增强层为聚烯烃类增强层。例如，聚烯烃类可以意味着网状物由聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物或聚烯烃共混物制成。例如，在一些优选实施方式中，聚烯烃可以是聚乙烯、聚丙烯或其组合的均聚物、共聚物或共混物。
对制造和使用所公开的产品的方法没有太多限制。一些方法可能在Daramic,LLC的WO/2019/074866中公开，该申请通过引用整体并入本文。
用于建筑材料的应用
可以将本文所描述的任何本发明的建筑材料结合到其中建筑材料可能有用的用于任何应用的任何产品中。本文所描述的建筑材料会特别适用于需要水蒸气穿过膜但不需要液态水通过的产品和/或应用。本申请的发明人设想的一些应用包括下列：用于屋顶衬垫中、用于可排水的和不可排水的建筑围护结构中、用于防水板中、用于防雨屏中、用于绝热材料中和用于隔音材料中。
当用于屋顶衬垫中时或用作屋顶衬垫时，屋顶衬垫可以包括本文所描述的任何建筑材料。
对屋顶衬垫系统没有太多限制，基本上可以是如本文所一般描述的附接到或安装到屋顶平台上的任何屋顶衬垫。屋顶平台可以由任何材料制成，包括胶合板、颗粒板、砖、石头、塑料或其他材料。可以使用任何方式--包括粘合剂和/或机械紧固件(例如，钉子、螺钉、U型钉，等等)将屋顶衬垫附接到或安装到屋顶平台上。图8显示了示例性的屋顶衬垫系统，包括屋顶平台1、屋顶衬垫2和紧固或附接装置3。在一些实施方式中，紧固或附接装置可以是粘合剂，而在一些实施方式中，其可以是钉子。
当用于建筑围护结构中时或用作建筑围护结构时，建筑围护结构可以基本上包括本文所一般描述的任何建筑材料。
对建筑围护结构系统没有太多限制，可以包括如本文所一般描述的附接到或安装到外墙面板上的任何建筑围护结构。在一些优选实施方式中，外墙面板可以由石头、砖、塑料、胶合板或木头制成。可以通过多种方式--比如用粘合剂和/或机械紧固件(例如，钉子、螺钉、U型钉，等等)将建筑围护结构附接到或安装到墙面板上。在一些实施方式中，可以将建筑围护结构自身，即没有向其一个或多个表面加入粘合剂，粘附到由石头、砖、塑料、胶合板等等制成的外墙面板上。例如，建筑围护结构可以是有粘性的，以便当对其施加压力时，其可以附接到外墙面板上。
当用于绝热材料中时，绝热材料可以基本上包括本文所一般描述的任何建筑材料。绝热系统可以包括布置在建筑物的至少两个墙柱、椽或托梁之间或任何其他建筑空腔间的绝热材料。
当用作隔音材料时，隔音材料可以基本上包括本文所一般描述的任何建筑材料。隔音材料可以是自粘的或非自粘的。隔音系统可以包括层合墙或地板，其中层合体包括隔音材料。在一些实施方式中，层合地板或墙的至少一个层包括如本文所一般描述的建筑材料作为隔音材料。
当用作防雨屏时，防雨屏可以基本上包括本文所描述的任何建筑材料，特别是下列实例，其中多孔膜可以包括正极肋，该正极肋具有下列从微孔膜的表面到肋尖的肋高度：至少约12mm、至少约10mm、至少约9mm、至少约8mm、至少约7mm、至少6mm、至少5mm、至少4mm、至少3mm、至少2mm、至少1mm、至少0.5mm或者至少0.1mm。在优选实施方式中，防雨屏可以基本上包括本文所描述的具有适当肋高度的任何微孔膜。防雨屏可以是自粘的或非自粘的防雨屏。当用于防雨屏系统中时，可以将防雨屏附接到或安装到外墙面板上，并且在一些实施方式中，木材或乙烯基壁板、砖、石头或原木接触防雨屏的肋。在一些实施方式中，通过粘合剂和/或机械紧固件(例如，钉子、螺钉、U型钉等等)将防雨屏附接到或安装到面板上。防雨屏自身，即没有向其任何表面加入粘合剂，可以是自粘的并被附接到外墙面板上，在一些实施方式中，被附接到木材或乙烯基壁板、砖、石头或原木上。例如，在一些实施方式中，防雨屏自身可以是有粘性的，以便如果施加压力，防雨屏便附接到外墙面板上，并且在一些实施方式中，附接到木材或乙烯基壁板、砖、石头或原木上。
在示例性的优选实施方式中，防雨屏将包括如本文所描述的建筑材料(具有或不具有使其自粘的粘合剂)。不需要将防雨屏与防水屏障结合使用，因为其自身会提供出色的防水性。
当用作防水板或防风雨材料时，防水板可包括如本文所一般描述的任何建筑材料。
对防水板或防风雨系统没有太多限制，可以包括如本文所一般描述的任何防水板。可以将防水板附接或安装在任何种类的屋顶或建筑物连接处，比如烟囱、通风管、墙壁、窗户和门洞处。可以通过诸如粘合剂和/或机械紧固件(例如，钉子、螺钉、U型钉等等)之类的方式将防水板附接或安装到连接处。在某些情况下，防水板自身，即未加入粘合剂，可以粘附到任何种类的屋顶或建筑物连接处，比如在烟囱、通风管、墙壁、窗户和门洞处。例如，在一些实施方式中，防水板自身可以是有粘性的，以便如果施加压力，膜可以粘附到任何种类的屋顶或建筑物连接处的表面上，比如在烟囱、通风管、墙壁、窗户和门洞处。
实施例
制备了具有微孔膜的五个示例性建筑材料的实施方式，微孔膜包括至少一种热塑性聚合物、至少一种填料和至少一种加工油。
实施方式1是用SiO2、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、炭黑和低密度聚乙烯(LDPE)制成的。这种膜未被拉伸。
实施方式2是用与实施方式1相同量的SiO2、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、炭黑和低密度聚乙烯(LDPE)制成的。与实施方式1不同，实施方式2在TD方向上被7倍拉伸。
实施方式3是用与实施方式1和实施方式2相同量的SiO2、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、炭黑和低密度聚乙烯(LDPE)制成的。与实施方式2一样，实施方式3也在TD方向上被7倍拉伸。实施方式3还包括附接在微孔膜上的基布。
实施方式4是由作为阻燃剂的Mg(OH)2、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、炭黑和低密度聚乙烯(LDPE)制成的。这种膜未被拉伸。
实施方式5具有与实施方式4相同的构造，除了其在TD方向上被5倍拉伸并在MD方向上被3倍拉伸。
下表1中包括这些实施方式的一些特性：
表1
Figure BDA0004044130950000081
*防水性测量是在没有使用支撑栅格或网格作为测试的一部分的情况下进行的。
在不背离本发明的精神和基本属性的情况下，本发明可以以其他形式实施，因此，当指示本发明的范围时，应当参考所附权利要求书而不是前述说明书。公开的是可用于执行所公开的方法和系统的组件。本文中公开了这些以及其他组件，并且应当理解，对于所有方法和系统，当这些组件的组合、子集、相互作用、组等等被公开时，虽然可能未具体提及这些组件的每个不同个体和集体组合以及排列的明确公开，每一个都在本文中被具体考虑和描述。这适用于本申请的所有方面，包括但不限于所公开方法中的步骤。因此，如果存在可被执行的多个额外步骤，则应理解这些额外步骤中的每一个可与所公开方法的任何特定实施方式或实施方式的组合一起执行。
前文对结构和方法的书面描述只是为了说明的目的而给出的。实施例用于公开示例性的实施方式，包括最佳模式，并使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何所结合的方法。这些实施例并非旨在穷举或将本发明限制为所公开的精确步骤和/或形式，根据上述教导，多种修改和变体都是可能的。本文所描述的特征可以以任何组合方式组合。可以以物理上可能的任何顺序执行本文所描述的方法的步骤。本发明的可专利范围由所附权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有与权利要求书的文字没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的文字没有实质性差异的等同结构元素，则这些其他实施例意欲落入权利要求书的范围内。
所附权利要求书的组合物和方法不被限于本文所描述的特定组合物和方法--其意欲作为权利要求书的几个方面的说明--的范围内。功能上等同的任何组合物和方法意欲落入权利要求书的范围内。除了本文所示和所描述的那些之外，组合物和方法的各种变化意欲落入所附权利要求书的范围内。此外，虽然仅具体描述了本文所公开的特定代表性组合物和方法步骤，但是即便没有具体列举，组合物和方法步骤的其他组合也意欲落入所附权利要求书的范围内。因此，步骤、元件、组件或成分的组合可在本文中明确地或不那么明确地被提及，然而，即使未明确说明，步骤、元件、组件和成分的其他组合也被包括在内。
当用在说明书和所附权利要求书中时，除非上下文另有明确规定，单数形式的“a”“an”和“the”亦包括复数对象。“范围”在本文中可以被表示为从“大约”或“约”一个特定值和/或到“大约”或“约”另一个特定值。当表达这样的范围时，另一种实施方式包括从该一个特定值和/或到该另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“大约”将值表示为近似值时，应理解，该特定值形成另一种实施方式。还应当理解，每个范围的端点对于另一个端点而言是有意义的，并且独立于另一个端点。“可选的”或“可选地”意味着随后描述的事件或情况可能会或者可能不会发生，并且该描述包括所述事件或情况发生的情况和不发生的情况。
在本说明书的整个描述和权利要求书中，“包含”一词及其变体，比如“分词形式的包含”和“单数形式的包含”，意指“包括但不限于”，并且不意欲排除，例如，其他添加剂、成分、整数或步骤。术语“基本上由……组成”和“由……组成”可以用来代替“包含”和“包括”，以提供本发明的更具体的实施方式，并且也被公开。“示例性的”或“例如”是指“一个……的示例”，并且不意欲传达优选或理想实施方式的指示。类似地，“比如”不是用于限制性意义，而是用于解释性或示例性目的。
除非另有说明，说明书和权利要求书中使用的所有表示几何形状、尺寸等等的数字至少应被理解为根据有效数字的个数和普通的舍入方法进行解释，并且不是试图将等同原则的应用限制在权利要求书的范围内。
除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语与所公开的发明所属领域的技术人员通常理解的含义相同。本文引用的出版物和引用它们的材料通过引用具体并入。
另外，本文中示例性公开的发明可以在没有本文未具体公开的任何要素的情况下适当地实施。

Claims (38)

1.一种建筑材料，包含：
多孔膜，其包含热塑性聚合物、至少一种填料和至少一种可提取或可去除的加工油、增塑剂或溶剂，其中，当根据AATCC-127测量时，所述微孔膜具有大于400cm的防水渗透性。
2.如权利要求1所述的建筑材料，其中，所述多孔膜的防水渗透性大于500cm。
3.如权利要求1所述的建筑材料，其中，所述多孔膜的防水渗透性大于600cm。
4.如权利要求1所述的建筑材料，还包括在多孔膜的至少一面上的增强层，以形成增强多孔膜。
5.如权利要求4所述的建筑材料，其中，所述增强层是织造材料和非织造材料中的至少一种。
6.如权利要求5所述的建筑材料，其中，所述增强层是织造材料。
7.如权利要求5所述的建筑材料，其中，所述增强层是非织造材料。
8.如权利要求4所述的建筑材料，其中，当根据AATCC-127测量时，增强多孔膜具有大于700cm的防水渗透性。
9.如权利要求8所述的建筑材料，其中，所述增强多孔膜具有大于800cm的防水渗透性。
10.如权利要求8所述的建筑材料，其中，所述增强多孔膜具有大于900cm的防水渗透性。
11.如权利要求8所述的建筑材料，其中，所述增强多孔膜具有大于1,000cm的防水渗透性。
12.如权利要求1所述的建筑材料，其中，所述多孔膜是疏水的。
13.如权利要求4所述的建筑材料，其中，所述增强多孔膜是疏水的。
14.如权利要求5所述的建筑材料，其中，所述增强多孔膜是疏水的。
15.如权利要求6所述的建筑材料，其中，所述增强多孔膜是疏水的。
16.如权利要求1所述的建筑材料，其中，所述多孔膜是微孔的。
17.如权利要求4所述的建筑材料，其中，当根据ASTM E2273测量时，所述增强多孔膜具有80％或更高的排水效率。
18.如权利要求17所述的建筑材料，其中，所述排水效率为85％或更高。
19.如权利要求17所述的建筑材料，其中，所述排水效率为90％或更高。
20.如权利要求17所述的建筑材料，其中，所述排水效率为90％或更高。
21.如权利要求1所述的建筑材料，其中，当根据ASTM E96方法B测量时，所述多孔膜表现出约5perms至约80perms的水蒸气渗透率值。
22.如权利要求21所述的建筑材料，其中，所述多孔膜表现出约20perms至约80perms的水蒸气渗透率值。
23.如权利要求21所述的建筑材料，其中，所述多孔膜表现出约50perms至约80perms的水蒸气渗透率值。
24.如权利要求4所述的建筑材料，其中，当根据ASTM E96方法B测量时，所述增强多孔膜表现出约5perms至约80perms的水蒸气渗透率值。
25.如权利要求24所述的建筑材料，其中，当根据ASTM E96方法B测量时，所述增强多孔膜表现出约20perms至约80perms的水蒸气渗透率值。
26.如权利要求24所述的建筑材料，其中，当根据ASTM E96方法B测量时，所述增强多孔膜表现出约50perms至约80perms的水蒸气渗透率值。
27.如权利要求1所述的建筑材料，进一步包含在所述多孔膜的至少一个表面上的连续的或非连续的粘合剂层，其中，当根据ASTM E96方法B测量时，在其上具有粘合剂层的所述多孔膜表现出约5perms至约80perms的水蒸气渗透率值。
28.如权利要求27所述的建筑材料，其中，所述水蒸气渗透率值为约20perms至约80perms。
29.如权利要求27所述的建筑材料，其中，所述水蒸气渗透率值为约50perms至约80perms。
30.如权利要求1所述的建筑材料，其中，所述热塑性聚合物是聚烯烃。
31.如权利要求4所述的建筑材料，其中，所述热塑性聚合物是聚烯烃。
32.如权利要求31所述的建筑材料，其中，所述织造或非织造材料是聚烯烃。
33.如权利要求30所述的建筑材料，进一步包含在所述多孔膜的至少一面上的网状物，其中，所述网状物在有或没有粘合剂的情况下附接至所述多孔膜。
34.如权利要求33所述的建筑材料，其中，所述网状物在没有粘合剂的情况下附接。
35.如权利要求34所述的建筑材料，其中，所述网状物是聚烯烃网状物。
36.如权利要求33所述的建筑材料，其中，所述网状物用粘合剂附接。
37.如权利要求4所述的建筑材料，进一步包含网状物，其在所述多孔膜的与所述增强层相对的一面上、在所述增强层的顶部上、或者在所述多孔膜的与所述增强层相对的一面和所述增强层的顶部两者上，其中，所述用粘合剂将所述网状物附接至所述多孔膜、所述增强层或者所述多孔膜和所述增强层两者上。
38.如权利要求31所述的建筑材料，进一步包含网状物，其在所述多孔膜的与增强层相对的一面上、在所述增强层的顶部上、或者在所述多孔膜的与所述增强层相对的一面和所述增强层的顶部两者上，其中，在没有粘合剂的情况下所述网状物附接至所述多孔膜、所述增强层、或所述多孔膜和所述增强层两者上。
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