PL243103B1 - Podwójna paro-przepuszczalna membrana i sposób jej wytwarzania - Google Patents

Abstract

Podwójna paro-przepuszczalna membrana charakteryzuje się tym, że składa się z układu pięciu warstw, gdzie górę stanowi włóknina osłonowa (1) a spód włóknina protekcyjna (5), natomiast w środku jest włóknina igłowana (3) połączona z dwoma filmami funkcyjnymi: warstwy górnej (2) i warstwy dolnej (4). Włóknina igłowana (3) stanowiąca warstwę buforującą jest łączona na gorąco wylewanym filmem (2) z jednej strony a z drugiej film (4) łączy się z włókniną protekcyjną (5). Korzystnie, paroprzepuszczalne pory w obu filmach (2 i 4) membrany mają wielkość poniżej 0,1 µm. Sposób wytwarzania podwójnej paro-przepuszczalnej membrany charakteryzuje się tym, że przebiega w dwóch fazach gdzie w pierwszej fazie, dzięki specjalnej głowicy film warstwy dolnej (4) jest wylewany w polu elektrostatycznym tak, że jest jednocześnie lepiszczem dla dwóch włóknin : igłowanej (3) i protekcyjnej (5). Spaja je na gorąco, w ten sposób że włóknina igłowana (3) jest łączona na gorąco wylewanym filmem (4) z włókniną protekcyjną (5). Powstaje laminat trzy warstwowy. W drugiej fazie, w drugim przejściu przez maszynę, tak powstały laminat jest łączony z nową, drugą warstwą filmu (2) z włókniną osłonową (1). Powstały w ten sposób laminat pięciowarstwowy jest orientowany (rozciągany). Orientacja laminatu pięciowarstwowego, powodująca korzystną paro-przepuszczalność membrany, polega na rozciągnięciu go w układzie zespołu walców orientujących i tworzących w membranie pory określonej wielkości.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotowy wynalazek dotyczy podwójnej paro-przepuszczalnej membrany w postaci laminatu pięciowarstwowego oraz sposobu jej wytwarzania. Membrana przeznaczona jest do zastosowań w budownictwie, a zwłaszcza pod pokrycia dachów pochyłych.

Znane są membrany o wysokiej paro-przepuszczalności produkowane w wersjach z jednym filmem funkcyjnym przepuszczającym parę wodną i zatrzymującym wodę. Są one powszechnie stosowane w budownictwie jako warstwy wstępnego krycia uszczelniające pokrycia dachów pochyłych leżące na łatach i kontr-łatach. Membrany te produkowane są jako laminaty trój- lub czterowarstwowe, wewnątrz których znajduje się delikatny film funkcyjny (o gramaturze 20-30 g/m²). Ich zastosowanie pozwala na uproszczenie wykonania wentylowanych dachów pochyłych, przyczyniając się do osuszania konstrukcji i termoizolacji tego dachu. Z powodu niewielkiej grubości (najpopularniejsze gramatury to 90-150 g/m²) takie membrany są wrażliwe na działanie promieniowania UV ze światła słonecznego.

Ze zgłoszenia PCT/US1993/007930 znana jest giętka membrana ochronna i wodoszczelna, która zawiera giętki arkusz polimerowy, posiadający powierzchnię o otwartej teksturze na każdej ze swych przeciwległych stron, tworzącą połączone ze sobą puste przestrzenie wewnętrzne otwarte do atmosfery i nadające się do nasycania spoiwem cementowym. W opisanych przykładach realizacji każda z powierzchni o otwartej teksturze jest włóknistą warstwą powierzchniową, gdzie przynajmniej jedna z tych włóknistych warstw powierzchniowych jest wstępnie nasycona cementowym spoiwem na bazie cementu portlandzkiego lub innego utwardzalnego wodą cementu, który jest zasadniczo w s tanie nieuwodnionym.

Ze zgłoszenia PCT/US1996/009188 (WO9639885 A1) znane są membrany zawierające poliuretan zawierający poliester poliolu, o szybkości przepuszczania gazu równej 15,0 lub mniej dla azotu, przy czym membrana ma przeciętną grubość około 20,0 milimetrów. W pewnych kształtkach, membrany zawierają mieszaniny jednego lub większej liczby uretanów termoplastycznych na bazie poliestrów polioli i jednego lub więcej materiałów oddzielających. Membrany te mogą mieć różne zastosowania i mogą być stosowane jako pojedyncze warstwy lub jako wielowarstwowe laminaty.

Z polskiego opisu patentowego PL216250B1 znana jest trójwarstwowa membrana izolacyjna, w której zewnętrzne warstwy wykonane są z włókniny polipropylenowej, a warstwa środkowa składa się z mieszanki poliolefinowej, przy czym warstwa środkowa wykonana jest ze spienionego polietylenu. Warstwy zewnętrzne są wykonane z włókniny polipropylenowej o gramaturze 40-60 g/m², a warstwa środkowa z pianki polietylenowej o gramaturze 400-600 g/m². Sposób wytwarzania membrany izolacyjnej opisany w tym patencie polega na tym, że na wytłaczarce za pomocą głowicy szczelinowej, wytłacza się polietylen spieniony chemicznie, a następnie przykleja się po obu stronach włókninę polipropylenową metodą laminowania termicznego. Membrana jest termicznie stabilizowana na kalandrze.

Z opisu zgłoszenia patentowego PL419945A1 znana jest membrana dachowa, która jest co najmniej dwuwarstwowa i występuje w postaci płaskiej warstwy przeznaczonej do układania na więźbie dachowej z wykorzystaniem przynajmniej jednego pasma klejowego z odwarstwianym zabezpieczeniem. Membrana zawiera warstwy o różnej gramaturze, przy czym do nadmiarowej powierzchniowo warstwy folii funkcyjnej, mocowana jest giętka warstwa dodatkowa izolująca termicznie i jednocześnie albo zamiennie kumulująca nadmiar wilgoci. Warstwa dodatkowa ma grubość przypadającą na jednostkę powierzchni membrany co najmniej dwukrotnie większą niż grubość warstwy folii funkcyjnej przynależnej warstwie dodatkowej. Warstwa dodatkowa wykazuje powierzchniową styczność z warstwą folii funkcyjnej, także przez dodatkowo nałożoną warstwę klejową. Nadmiar warstwy folii funkcyjnej ułożony jest obwiedniowo wokół giętkiej warstwy dodatkowej tak, że obejmuje jej jedną stronę całkowicie i przez jej obie cienkie krawędzie zachodzi na drugą stronę warstwy dodatkowej, tworząc zakład przynajmniej wzdłuż długich krawędzi połaci, przy czym przynajmniej jeden wzdłużny brzeg połaci pokryty jest nadmiarowym pasmem klejowy, które od spodu ma powierzchniową styczność zarówno z warstwą folii funkcyjnej jako zakładem, jaki jednocześnie z warstwą dodatkową wysuniętą spod zakładu.

Z publikacji CN108045011A znany jest warstwowy materiał wodoszczelny do pokryć dachowych, zawierający - poczynając od dołu: warstwę bazową, warstwę barierową dla par, warstwę izolacji termicznej, wodoszczelną i paro-przepuszczalną warstwę funkcyjną oraz zwinięta warstwę wodoszczelną.

Celem przedmiotowego wynalazku było opracowanie wysoko paro-przepuszczalnej membrany o rozszerzonym działaniu oraz sposobu jej wytwarzania.

Przedmiotem wynalazku jest podwójna paroprzepuszczalna membrana w postaci laminatu pięciowarstwowego, charakteryzująca się tym, że składa się z następujących warstw połączonych ze sobą w podanej kolejności: warstwa włókniny protekcyjnej, pierwszy film funkcyjny tworzący dolną warstwę funkcyjną, warstwa włókniny igłowanej, drugi film funkcyjny tworzący górną warstwę funkcyjną i warstwa włókniny osłonowej, przy czym wszystkie warstwy wykonane są z polipropylenu. Warstwa włókniny igłowanej, osłonięta z obu stron filmami funkcyjnymi, stanowi warstwę izolującą dźwięki zewnętrzne, a także buforującą parę wodną.

Korzystnie pierwszy film funkcyjny i drugi film funkcyjny posiadają pory o średnicy poniżej 0,1 μm.

Korzystnie membrana ma gramaturę w zakresie 200-300 g/m².

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania podwójnej paro-przepuszczalnej membrany w postaci laminatu pięciowarstwowego, charakteryzujący się tym, że zawiera dwa etapy, przy czym w pierwszym etapie na warstwę włókniny igłowanej z polipropylenu w polu elektrostatycznym za pomocą głowicy wylewa się stopiony materiał polipropylenowy pierwszego filmu funkcyjnego, a następnie tę wylaną warstwę przykrywa się warstwą włókniny protekcyjnej z polipropylenu z uzyskaniem laminatu trójwarstwowego, w którym warstwa włókniny igłowanej jest spojona za pośrednictwem pierwszego filmu funkcyjnego z warstwą włókniny protekcyjnej, zaś w drugim etapie (w drugim przejściu przez maszynę) na laminat trójwarstwowy od strony warstwy włókniny igłowanej w polu elektrostatycznym za pomocą głowicy wylewa się stopiony materiał polipropylenowy drugiego filmu funkcyjnego, a następnie tę wylaną warstwę przykrywa się warstwą włókniny osłonowej z polipropylenu z uzyskaniem polipropylenowego laminatu pięciowarstwowego, w którym warstwa włókniny igłowanej jest spojona za pośrednictwem drugiego filmu funkcyjnego z warstwą włókniny osłonowej a następnie laminat pięciowarstwowy poddaje się rozciąganiu na zestawie walców orientujących. Etap rozciągania laminatu na zestawie walców orientujących umożliwia nadanie pierwszemu filmowi funkcyjnemu i drugiemu filmowi funkcyjnemu cechy mikroporowatości zapewniającej wysoką paro-przepuszczalność uzyskanej membrany.

Korzystnie, w pierwszy etapie wytwarzania prowadzącym do utworzenia laminatu trójwarstwowego stopiony materiał pierwszego filmu funkcyjnego w momencie wylewania stanowi spoiwo dla włókniny igłowanej z warstwą włókniny protekcyjnej, a w drugim etapie wytwarzania prowadzącym do utworzenia laminatu pięciowarstwowego stopiony materiał drugiego filmu funkcyjnego w momencie wylewania stanowi spoiwo dla włókniny igłowanej z warstwą włókniny osłonowej.

Korzystnie jako włókninę protekcyjną i jako włókninę osłonową stosuje się włókninę uzyskaną przez spajanie ciągłych włókien syntetycznych bezpośrednio po wytłoczeniu (włóknina typu „spun bond”).

Korzystnie jako dodatek do polipropylenowego materiału pierwszego filmu funkcyjnego i drugiego filmu funkcyjnego stosuje się kredę.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładowym wariancie wykonania na rysunku schematycznym, na którym fig. 1 przedstawia poszczególne warstwy laminatu podwójnej paro-przepuszczalnej membrany według wynalazku, fig. 2 przedstawia schemat blokowy sposobu wytwarzania membrany według wynalazku, fig. 3 i fig. 4 przedstawiają dwa różne sposoby wykorzystania membrany pod pokryciami dachowymi.

Jak przedstawiono na fig. 1 laminat podwójnej paro-przepuszczalnej membrany 6 według wynalazku zawiera pierwszy film funkcyjny 4 i drugi film funkcyjny 2. Każdy z tych filmów jest strukturą ciągłą z domieszkami nadającymi mu własności przepuszczania pary wodnej podczas dalszej obróbki mechanicznej laminatu (orientacji). Na fig. 1 przedstawiono układ warstw podwójnej paro-przepuszczalnej membrany według wynalazku, w którym górną warstwę stanowi warstwa włókniny osłonowej 1, spodnią warstwę stanowi warstwa włókniny protekcyjnej 5, a pomiędzy nimi znajduje się warstwa włókniny igłowanej 3, stanowiąca warstwę buforującą, po której obu stronach znajdują się - odpowiednio - pierwszy film funkcyjny 4 (określany również jako film funkcyjny warstwy górnej, ponieważ znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie warstwy włókniny osłonowej 1, stanowiącą warstwę górną membrany) i drugi film funkcyjny 2 (określany również jako film funkcyjny warstwy dolnej, ponieważ znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie warstwy włókniny protekcyjnej 5, stanowiącej dolną warstwę membrany).

Jak wspomniano już powyżej, w pojedynczej membranie 6 połączone są dwa filmy funkcyjne 2 i 4, rozdzielone są warstwą włókniny igłowanej 3, stanowiącą buforującą warstwę środkową membrany 6, która jednocześnie rozdziela, a zarazem łączy ze sobą oba filmy funkcyjne 2 i 4.

Sposób wytwarzania membrany 6 przedstawiony na schemacie blokowym fig. 2 polega na tym, że w pierwszym etapie na warstwę włókniny igłowanej 3 z polipropylenu w polu elektrostatycznym za pomocą głowicy 14 wylewa się stopiony materiał 16 polipropylenowy pierwszego filmu funkcyjnego 4, a następnie tę wylaną warstwę przykrywa się warstwą włókniny protekcyjnej 5 z polipropylenu z uzyskaniem laminatu trójwarstwowe go 15, w którym warstwa włókniny igłowanej 3 jest spojona za pośrednictwem pierwszego filmu funkcyjnego 4 z warstwą włókniny protekcyjnej 5. W drugim etapie, (w drugim przejściu przez maszynę) na laminat trójwarstwowy 15 od strony warstwy włókniny igłowanej 3 w polu elektrostatycznym za pomocą głowicy 14 wylewa się stopiony materiał 16 polipropylenowy drugiego filmu funkcyjnego 2, a następnie tę wylaną warstwę przykrywa się warstwą włókniny osłonowej 1 z polipropylenu z uzyskaniem laminatu pięciowarstwowego, w którym warstwa włókniny igłowanej 3 jest spojona za pośrednictwem drugiego filmu funkcyjnego 2 z warstwą włókniny osłonowej 1, a następnie laminat pięciowarstwowy poddaje się rozciąganiu na zestawie walców orientujących 17, do nadania pierwszemu filmowi funkcyjnemu 4 i drugiemu filmowi funkcyjnemu 2 cechy mikroporowatości zapewniającej wysoką paro-przepuszczalność uzyskanej membrany 6.

Tak wytworzona membrana 6 spełnia dodatkowe funkcje nie występujące w innych produktach tego typu. Warstwa włókniny igłowanej 3 powoduje powstanie własności akustycznych - membrana 6 tłumi dźwięki, co ma duże znaczenie, gdy jest ona umieszczana pod pokryciami blaszanymi, a zwłaszcza pod pokryciami z blach płaskich. Natomiast gromadzenie wilgoci w warstwie włókniny igłowanej 3 znajdującej się między pierwszym filmem funkcyjnym 4 i drugim filmem funkcyjnym 2 przyspiesza procesy przepuszczania pary wodnej i zabezpiecza dach przed przenikaniem odwrotnym czyli przenikaniem pary wodnej z powietrza atmosferycznego w stronę warstwy termoizolacji 12 dachu. Dodatkowo, zastosowanie dwóch filmów funkcyjnych skutkuje zwiększeniem:

- odporności membrany 6 na działania promieniowania UV (ultrafioletowego);

- trwałości i odporności na uszkodzenia;

- grubości i elastyczność membrany 6, co pozwala na jej użycie jako warstwy poślizgowej pod pokryciami blaszanymi 7 z blach płaskich.

Podwójna paro-przepuszczalna membrana 6 według wynalazku znajduje zastosowanie jako warstwa wstępnego krycia, co zostało przedstawione na fig. 3, gdzie zastosowano warstwę w postaci membrany 6 uszczelniającej pokrycia dachów pochyłych leżących na łatach 10 i kontr-łatach 9, osadzonych na krokwiach 11 oraz na fig. 4 jako warstwa poślizgowo-rozdzielająca pod pokrycia blaszane 7 łączone na rąbki lub zatrzaski układane na poszyciach 8 dachu wykonanych z desek lub płyt drewnopochodnych. W tym zastosowaniu membrana 6 wstępnego krycia osłania warstwę termoizolacji 12 (np. wełny mineralnej) ułożoną między krokwiami 11 i jednocześnie pełni funkcję osłonową, polegającą między innymi na wypuszczaniu pary wodnej do przepływającego wzdłuż kont-łaty 9 strumienia powietrza 13, zapobiega powstawaniu skroplin w warstwie termoizolacji 12 (np. wełny mineralnej). Obecność dwóch filmów funkcyjnych 2 i 4 w membranie 6 w tym zastosowaniu zwiększa jej odporność na promieniowanie UV oraz usprawnia przepływ pary wodnej.

Podwójna paro-przepuszczalna membrana 6 według wynalazku znajduje również zastosowanie jako warstwa poślizgowa rozdzielająca pokrycie blaszane 7 z płaskiej blachy od nierówności poszycia 8 dachu (wykonanego z desek lub płyt drewnopochodnych). Deski lub płyty poszycia 8 dachu są mocowane do konstrukcji dachu śrubami lub gwoździami, które pod wpływem ruchów więźby wychodzą zawsze w kilku miejscach ponad poszycie (zjawisko przypadkowe co do skali, ale potwierdzone). Blachy pokrycia blaszanego 7 bez warstwy poślizgowej przecierają się, ulegając ruchom termicznym (w ciągu roku ilość przesunięć to ok. 10 000 razy). Rola osłonowa membrany 6 według wynalazku jest możliwa dzięki je dużej grubości i elastyczności.

W pokryciach blaszanych z arkuszowych blach płaskich 7 (łączonych na rąbki lub zatrzaski) membrana 6 według wynalazku może być układana w dwóch warstwach: raz jako warstwa wstępnego krycia pod kontr-łatami 9 i drugi raz jako warstwa poślizgowa na łatach 10 pod pokryciem. Wtedy jej własności akustyczne zwiększają skuteczność wygłuszania dźwięków przez dach.

Gramatura (ciężar powierzchniowy) poszczególnych warstw laminatu wyprodukowanego w przykładzie wykonania podano poniżej:

- warstwa włókniny osłonowej 1: 100g/m

- drugi film funkcyjny 2: 35g/m

- warstwa włókniny igłowanej 3: 50g/m

- pierwszy film funkcyjny 4: 35g/m

- warstwa włókniny protekcyjnej 5: 20g/m

Całkowity ciężar powierzchniowy membrany 6 wynosi 240 g/m².

Opisane cechy wynalazku będą zachowane przy jego gramaturach od 200 do 300 g/m².

Wykaz oznaczeń na rysunku warstwa włókniny osłonowej drugi film funkcyjny warstwa włókniny igłowanej pierwszy film funkcyjny warstwa włókniny protekcyjnej membrana (ekran) pokrycie blaszane dachu poszycie dachu - deskowanie dachu kontr-łata łata krokiew warstwa termoizolacji (np. wełna mineralna) strumień powietrza głowica wytwarzająca filmy funkcyjne laminat trójwarstwowy (produkt pośredni) materiał do wytwarzania filmów funkcyjnych (PP) zestaw walców orientujących (rozciągających)

Claims (7)

1. Podwójna paro-przepuszczalna membrana (6) w postaci laminatu pięciowarstwowego, znamienna tym, że składa się z następujących warstw połączonych ze sobą w podanej kolejności: warstwa włókniny protekcyjnej (5), pierwszy film funkcyjny (4) tworzący dolną warstwę funkcyjną, warstwa włókniny igłowanej (3), drugi film funkcyjny (2) tworzący górną warstwę funkcyjną i warstwa włókniny osłonowej (1), przy czym wszystkie warstwy wykonane są z polipropylenu.

2. Membrana według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwszy film funkcyjny (4) i drugi film funkcyjny (2) posiadają pory o średnicy poniżej 0,1 μm.

3. Membrana według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że ma gramaturę w zakresie 200300 g/m².

4. Sposób wytwarzania podwójnej paro-przepuszczalnej membrany (6) w postaci laminatu pięciowarstwowego, znamienny tym, że zawiera dwa etapy, przy czym w pierwszym etapie na warstwę włókniny igłowanej (3) z polipropylenu w polu elektrostatycznym za pomocą głowicy (14) wylewa się stopiony materiał (16) polipropylenowy pierwszego filmu funkcyjnego (4), a następnie tę wylaną warstwę przykrywa się warstwą włókniny protekcyjnej (5) z polipropylenu z uzyskaniem laminatu trójwarstwowego (15), w którym warstwa włókniny igłowanej (3) jest spojona za pośrednictwem pierwszego filmu funkcyjnego (4) z warstwą włókniny protekcyjnej (5), zaś w drugim etapie (w drugim przejściu przez maszynę) na laminat trójwarstwowy (15) od strony warstwy włókniny igłowanej (3) w polu elektrostatycznym za pomocą głowicy (14) wylewa się stopiony materiał (16) polipropylenowy drugiego filmu funkcyjnego (2), a następnie tę wylaną warstwę przykrywa się warstwą włókniny osłonowej (1) z polipropylenu z uzyskaniem polipropylenowego laminatu pięciowarstwowego, w którym warstwa włókniny igłowanej (3) jest spojona za pośrednictwem drugiego filmu funkcyjnego (2) z warstwą włókniny osłonowej (1), a następnie laminat pięciowarstwowy poddaje się rozciąganiu na zestawie walców orientujących (17).

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że w pierwszy etapie wytwarzania prowadzącym do utworzenia laminatu trójwarstwowego (15) stopiony materiał pierwszego filmu funkcyjnego (4) w momencie wylewania stanowi spoiwo dla włókniny igłowanej (3) z warstwą włókniny protekcyjnej (5), a w drugim etapie wytwarzania prowadzącym do utworzenia laminatu pięciowarstwowego stopiony materiał drugiego filmu funkcyjnego (2) w momencie wylewania stanowi spoiwo dla włókniny igłowanej (3) z warstwą włókniny osłonowej (1).

PL 243103 Β1

6. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że jako włókninę protekcyjną (5) i jako włókninę osłonową (1) stosuje się włókninę uzyskaną przez spajanie ciągłych włókien syntetycznych bezpośrednio po wytłoczeniu.

7. Sposób według jednego z zastrzeżeń 4-6, znamienny tym, że jako dodatek do polipropylenowego materiału (16) pierwszego filmu funkcyjnego (4) i drugiego filmu funkcyjnego (2) stosuje się kredę.