耐火屋顶系统和膜复合材料的制作方法

本申请要求2013年1月23日提交的美国临时申请序列号61/755,666、2013年3月13日提交的美国非临时申请序列号13/798,413和2013年7月19日提交的美国临时申请序列号61/856,258的权益，所述申请以引用方式并入本文。

本发明的实施例涉及包括平台和热塑性膜复合材料的耐火屋顶系统。

背景技术：

如本领域中已知，可以根据ul790或astme108标准对屋顶的耐火性进行评级。a级屋顶具有最高的耐火性。未评级的屋顶具有最低的耐火性，并且评为b级和c级的屋顶分别在两者间。这些等级通常基于火焰穿过屋顶覆盖物进入阁楼空间、火焰在屋顶覆盖物表面上蔓延以及屋顶覆盖物脱落并生成灰烬的倾向。

某些非可燃的屋顶平台可由于其构造而达到a级等级。例如，混凝土平台通常达到a级等级。其他屋顶，诸如带有铝覆盖物的那些，可能需要辅助材料以达到a级等级。例如，可将沥青垫层置于铝屋顶覆盖物下方以达到a级等级。

在屋顶平台为可燃平台诸如木平台的情况下，它可能极其难以达到a级等级。在许多情况下，需要在可燃平台上方设置结实且昂贵的垫层以达到a级等级。例如，可在可燃平台上方施加玻璃纤维背衬石膏板(例如，densdeck^tm)以达到a级等级。作为另一种选择或除此之外，可能需要在木屋顶平台上方施加沉重的垫层(例如，72磅的毛毡或盖片)以达到a级等级。

在可燃平台上方使用的屋顶覆盖物的类型可使达到a级等级的难度进一步复杂化。在屋顶覆盖物为金属(例如，铝)的情况下，辅助建筑材料(诸如垫层)可不必太结实亦可达到a级等级。另一方面，在屋顶覆盖物为聚合物膜(例如，热塑性片材)的情况下，在可燃平台上方达到a级等级的能力是重要的。

附图说明

图1为根据本发明实施例的屋顶系统的剖视图。

图2为根据本发明实施例的具有织物增强层的热塑性膜的分解透视图。

图3为根据本发明实施例的具有织物背衬的热塑性膜的剖视图。

图4为根据本发明实施例的包括搭接边缘的热塑性膜的剖视图。

技术实现要素：

本发明的各个方面提供了屋顶系统，该屋顶系统包括：屋顶平台；覆盖平台的热塑性膜；以及具有设置在其上的可膨胀石墨的织物。

其他方面提供了膜复合材料，该膜复合材料包括：热塑性膜；以及带有可膨胀石墨的织物。

具体实施方式

本发明的实施例至少部分地基于包括聚合物膜复合材料的耐火级屋顶系统(例如，在斜率为1/12的木平台上使用热塑性膜的a级屋顶系统(ul790或astme108))的发现。所述复合材料包括与带有可膨胀石墨的织物结合的聚合物膜。在一个或多个实施例中，所述复合材料包括热塑性膜和带有可膨胀石墨的织物增强层。在其他实施例中，所述复合材料包括热塑性膜和带有可膨胀石墨的织物背衬。虽然现有技术可使用相对结实且昂贵的辅助材料(例如，玻璃纤维背衬石膏)来达到类似的a级等级，但本发明有利地通过仅使用本发明的复合材料而无需任何其他防火材料(例如，无需耐火滑托板或玻璃纤维背衬板)来达到a级等级。此外，在一个单个复合材料制品中结合耐候性保护(即防水膜)提供这些优点。除了其他有益效果，本发明的复合材料的使用还简化了安装并节约了与安装相关联的劳动成本。

屋顶系统

在一个或多个实施例中，可以参考图1描述本发明的a级屋顶系统。系统10包括可燃平台12、任选的隔热层14以及一个或多个热塑性膜复合材料16和16'，所述一个或多个热塑性膜复合材料也可被称为片材16和16'或面板16和16'。相应面板中的每一个均可被称为膜组件，尤其是在描述它们的子部件时。如上所述，并且如将在下文更详述地描述，膜组件16和16'包括带有可膨胀石墨的织物。可以通过使用已知技术将膜组件16和16'固定到平台12和/或隔热层14。在一个或多个实施例中，膜组件16和16'通过多个机械紧固件机械附接到平台12。例如，可将紧固件18安装在膜组件16和16'的搭接区域17中，如图1所示。

在其他实施例中，可以通过使用粘合剂将膜组件16固定到平台12和/或隔热层14，在某些实施例中，粘合剂将基本上整个膜固定到平台12和/或隔热层14，并从而提供可被称为全粘附屋顶系统的系统。使用粘合剂将膜面板固定到屋顶平台和/或隔热层可以是附接至屋顶平台和/或隔热层的排他模式，或者可以结合其他附接模式使用粘合剂。在一个或多个实施例中，粘合剂的使用形成粘合剂层20。如下文将进一步详细描述，可以将粘合剂层20散布在织物背衬内和/或粘附到织物背衬，这在图1中未示出。在其他实施例中，可以通过使用本领域中已知的压载物将膜16固定至平台12和/或隔热层14。

如技术人员所理解，不仅将面板16和16'固定至平台12和/或隔热层14，还可以将各个面板接合在一起以在整个屋顶平台上形成不透水的膜。如图1所示，在搭接区域17中将各个面板16和16'接合在一起，其中第一面板16'与第二面板16重叠。如先前所述，可以将紧固件(例如，紧固件18)设置在搭接区域17中，从而允许第二面板16覆盖紧固件18，以及由紧固件18引起的任何穿透。技术人员将会知道，可以使用各种技术将搭接区域17接合在一起。在一个或多个实施例中，可以通过将搭接区域17内的相应面板彼此热焊接在一起而形成接缝。这可以通过利用面板的热塑性来实现。用于热焊接热塑性膜的技术是本领域中已知的，如美国公布no.2007/0186505、no.2004/0020585、no.2002/0003026、no.2011/0155321、no.2007/0208139和no.2005/0183831中所述，所述专利公布以引用方式并入本文。在其他实施例中，可以使用接缝胶带或液体粘合剂来在搭接区域17内形成接缝。

膜组件

在一个或多个实施例中，热塑性膜组件16包括增强织物24，如图2所示。更具体地讲，膜16为包括第一层26、第二层28和层压在第一层26与第二层28之间的增强织物24的层合物。

热塑性层

本发明的实施例不一定限于热塑性膜的各个热塑性层(例如，层26和28)的组合物。在一个或多个实施例中，热塑性层可以包括热塑性聚烯烃、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、乙烯烷基丙烯酸酯聚合物等以及它们的混合物。

在一个或多个实施例中，热塑性聚烯烃聚合物可以包括烯烃反应器共聚物，其也可被称为反应器中共聚物。反应器共聚物通常是本领域中已知的并且可包括烯烃聚合物的共混物，所述烯烃聚合物得自在各种催化体系下进行的乙烯和α-烯烃(例如，丙烯)的聚合。在一个或多个实施例中，这些共混物通过在反应器内顺序聚合而制成。可用于一个或多个实施例的反应器共聚物包括美国专利no.6,451,897中公开的那些，该专利以引用方式并入本文。反应器共聚物，其也被称为tpo树脂，可以商品名hifax^tm(利安德巴塞尔工业公司(lyondellbassel))商购获得；据信这些材料包括乙烯-丙烯橡胶和聚丙烯或聚丙烯共聚物的反应器中共混物。在一个或多个实施例中，可将反应器中共聚物与其他聚烯烃物理共混。例如，反应器中共聚物可与线性低密度聚乙烯共混。

在其他实施例中，热塑性聚烯烃聚合物可包括一种或多种聚烯烃，诸如但不限于基于丙烯的热塑性聚合物、塑性体和/或基于乙烯的热塑性聚合物。在一个或多个实施例中，热塑性聚合物可包含烯烃聚合物的共混物。可用的共混物包括国际专利申请no.pct/us06/033522中描述的那些，该专利申请以引用方式并入本文。例如，特定共混物可包含(i)塑性体，(ii)低密度聚乙烯以及(iii)基于丙烯的聚合物。

在一个或多个实施例中，基于丙烯的聚合物可包含聚丙烯均聚物或丙烯与共聚单体的共聚物，其中以摩尔计，共聚物包含衍生自丙烯的大多数链节单元。在一个或多个实施例中，基于丙烯的共聚物可包含约2摩尔％至约6摩尔％，以及在其他实施例中约3摩尔％至约5摩尔％的衍生自共聚单体的链节单元，剩余部分包含衍生自丙烯的链节单元。在一个或多个实施例中，共聚单体包括乙烯和α-烯烃中的至少一者。α-烯烃可以包括丁烯-1、戊烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基-戊烯-1。在一个或多个实施例中，丙烯和共聚单体的共聚物可以包括无规共聚物。无规共聚物可包括共聚单体无规分布在整个聚合物主链上的那些基于丙烯的共聚物。

本发明的在一个或多个实施例中使用的基于丙烯的聚合物的特征可在于，根据astmd-1238在230℃和2.16kg负载下，熔体流速为约0.5dg/min至约15dg/min，在其他实施例中为约0.7dg/min至约12dg/min，在其他实施例中为约1dg/min至约10dg/min，以及在其他实施例中为约1.5dg/min至约3dg/min。在这些或其他实施例中，基于丙烯的聚合物的重均分子量(mw)可为约1×10⁵克/摩尔至约5×10⁵克/摩尔，在其他实施例中为约2×10⁵克/摩尔至约4×10⁵克/摩尔，以及在其他实施例中为约3×10⁵克/摩尔至约4×10⁵克/摩尔，如以聚苯乙烯为标准物通过gpc测定的。这些基于丙烯的共聚物的分子量分布可为约2.5至约4，在其他实施例中为约2.7至约3.5，以及在其他实施例中为约2.8至约3.2。

在一个或多个实施例中，基于丙烯的聚合物的特征可在于其熔融温度(tm)为约165℃至约130℃，在其他实施例中约160℃至约140℃，以及在其他实施例中约155℃至约140℃。在一个或多个实施例中，尤其是在基于丙烯的聚合物为丙烯和共聚单体的共聚物的情况下，熔融温度可以低于160℃，在其他实施例中低于155℃，在其他实施例中低于150℃，以及在其他实施例中低于145℃。在一个或多个实施例中，它们的结晶温度(tc)可以为约至少90℃，在其他实施例中为至少约95℃，以及在其他实施例中为至少100℃，而一个实施例则在105℃至115℃的范围内。

另外，这些基于丙烯的聚合物的特征可在于其熔化热量为至少25j/g，在其他实施例中超过50j/g，在其他实施例中超过100j/g，以及在其他实施例中超过140j/g。

在一个或多个实施例中，基于丙烯的聚合物的特征可在于，如根据astmd-790所测定，挠曲模量(其也可被称为1％割线模量)超过120,000psi，在其他实施例中超过125,000psi，在其他实施例中超过130,000psi，在其他实施例中超过133,000psi，在其他实施例中超过135,000psi，以及在其他实施例中超过137,000psi。

可用的基于丙烯的聚合物包括可商购获得的那些。例如，基于丙烯的聚合物可以商品名pp7620z^tm(菲纳公司(fina))、pp33bf01^tm(等星公司(equistar))或以商品名tr3020^tm(太阳石油公司(sunoco))获得。

在一个或多个实施例中，塑性体包括乙烯-α-烯烃共聚物。本发明的一个或多个实施例中采用的塑性体包括美国专利no.6,207,754、no.6,506,842、no.5,226,392和no.5,747,592中描述的那些，所述专利以引用方式并入本文。该共聚物可包含约1.0摩尔％至约15摩尔％，在其他实施例中约2摩尔％至约12摩尔％，在其他实施例中约3摩尔％至约9摩尔％，以及在其他实施例中约3.5摩尔％至约8摩尔％的衍生自α-烯烃的链节单元，剩余部分包含衍生自乙烯的链节单元。用于制备本发明的一个或多个实施例的塑性体的α-烯烃可包括丁烯-1、戊烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基-戊烯-1。

在一个或多个实施例中，塑性体的特征可在于，根据astmd-792，密度为约0.865g/cc至约0.900g/cc，在其他实施例中为约0.870g/cc至约0.890g/cc，以及在其他实施例中为约0.875g/cc至约0.880g/cc。在这些或其他实施例中，塑性体的密度可小于0.900g/cc，在其他实施例中小于0.890g/cc，在其他实施例中小于0.880g/cc，以及在其他实施例中小于0.875g/cc。

在一个或多个实施例中，塑性体的特征可在于，如以聚苯乙烯为标准物通过使用gpc所测定，重均分子量为约7×10⁴克/摩尔至13×10⁴克/摩尔，在其他实施例中为约8×10⁴克/摩尔至约12×10⁴克/摩尔，以及在其他实施例中为约9×10⁴克/摩尔至约11×10⁴克/摩尔。在这些或其他实施例中，塑性体的特征可在于重均分子量超过5×10⁴克/摩尔，在其他实施例中超过6×10⁴克/摩尔，在其他实施例中超过7×10⁴克/摩尔，以及在其他实施例中超过9×10⁴克/摩尔。在这些或其他实施例中，塑性体的特征可在于其分子量分布(mw/mn)为约1.5至2.8，在其他实施例中1.7至2.4，以及在其他实施例中2至2.3。

在这些或其他实施例中，塑性体的特征可在于，根据astmd-1238在190℃和2.16kg负载下，熔融指数为约0.1至约8，在其他实施例中为约0.3至约7，以及在其他实施例中为约0.5至约5。

当表示为共聚单体分布宽度指数值(cdbi)时，一个或多个实施例的塑性体的共聚单体分布的均匀性提供大于60，在其他实施例中大于80，以及在其他实施例中大于90的cdbi。

在一个或多个实施例中，塑性体的特征可在于其dsc熔点曲线表现出出现在50℃至110℃的范围中发生的单个熔点断裂。

可通过使用单位点配位催化剂(包括茂金属催化剂)来制备本发明的一个或多个实施例的塑性体，所述催化剂通常为本领域中已知的。

可用的塑性体包括可商购获得的那些。例如，塑性体可以商品名exxact^tm8201(埃克森美孚公司(exxonmobil))或以商品名engage^tm8180(杜邦-陶氏公司(dowdupont))获得。在一个或多个实施例中，低密度聚乙烯包括乙烯-α-烯烃共聚物。在一个或多个实施例中，低密度聚乙烯包括线性低密度聚乙烯。本发明的一个或多个实施例中采用的线性低密度聚乙烯可以类似于美国专利no.5,266,392中描述的线性低密度聚乙烯，所述专利以引用方式并入本文。该共聚物可包含约2.5摩尔％至约13摩尔％，以及在其他实施例中约3.5摩尔％至约10摩尔％的衍生自α-烯烃的链节单元，剩余部分包含衍生自乙烯的链节单元。本发明的一个或多个实施例的线性低密度聚乙烯中包括的α-烯烃可包括丁烯-1、戊烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基-戊烯-1。在一个或多个实施例中，线性低密度聚乙烯不含或基本上不含丙烯链节单元(即，衍生自丙烯的单元)。基本上不含是指不会对本发明的共聚物或组合物产生明显影响的丙烯链节单元的量或更少的量。

本发明的一个或多个实施例的线性低密度聚乙烯的特征可在于，根据astmd-792，密度为约0.885g/cc至约0.930g/cc，在其他实施例中为约0.900g/cc至约0.920g/cc，以及在其他实施例中为约0.900g/cc至约0.910g/cc。

在一个或多个实施例中，线性低密度聚乙烯的特征可在于，如以聚苯乙烯为标准物通过gpc所测定，重均分子量为约1×10⁵克/摩尔至约5×10⁵克/摩尔，在其他实施例中为2×10⁵克/摩尔至约10×10⁵克/摩尔，在其他实施例中为约5×10⁵克/摩尔至约8×10⁵克/摩尔，以及在其他实施例中为约6×10⁵克/摩尔至约7×10⁵克/摩尔。在这些或其他实施例中，线性低密度聚乙烯的特征可在于其分子量分布(mw/mn)为约2.5至约25，在其他实施例中约3至约20，以及在其他实施例中约3.5至约10。在这些或其他实施例中，线性低密度聚乙烯的特征可在于，根据astmd-1238在230℃和2.16kg负载下，熔体流速为约0.2dg/min至约10dg/min，在其他实施例中为约0.4dg/min至约5dg/min，以及在其他实施例中为约0.6dg/min至约2dg/min。

本发明的一个或多个实施例的线性低密度聚乙烯可以使用常规齐格勒-纳塔配位催化体系来制备。

可用的线性低密度聚乙烯包括可商购获得的那些。例如，线性低密度聚乙烯可以商品名dowlex^tm2267g(陶氏公司(dow))；或以商品名dfda-1010nt7(陶氏公司(dow))；或以商品名ga502023(利安德公司(lyondell))获得。

在一个或多个实施例中，可用的热塑性硫化橡胶包括以商品名uniprene和santoprene获得的那些。

可用的乙烯烷基丙烯酸酯包括可以商品名(杜邦公司(dupont))获得的那些。

在一个或多个实施例中，可用的嵌段共聚物包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，诸如但不限于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。这些嵌段共聚物可以与聚烯烃(诸如聚丙烯)共混以形成可用于本发明的实施的热塑性组合物。

在一个或多个实施例中，热塑性聚烯烃可包括基于丙烯的弹性体，诸如可以商品名vistamaxx(埃克森美孚(exxonmobil))和versify(陶氏化学公司(dowchemical))获得的那些。

在一个或多个实施例中，形成其中分散有可膨胀石墨的热塑性基质的一种或多种热塑性聚合物的熔融温度低于200℃，在其他实施例中低于180℃，在其他实施例中低于160℃，以及在其他实施例中低于150℃。

在一个或多个实施例中，层26和28的特征可在于其厚度为约15密耳至约70密耳，在其他实施例中为约20密耳至约60密耳，以及在其他实施例中为约30密耳至约50密耳。

在一个或多个实施例中，层26和/或28可以是同质的；即，它们可以是热塑性材料的单挤出片材或层。在其他实施例中，层26和28可包括两个或更多个共挤出层。层合物的任何给定层的这些单独的共挤出层(例如，层26和/或28)可以与任何相应层压层内的其他共挤出层不同。多层共挤出的热塑性屋顶膜在本领域中是已知的，如美国专利no.7,749,924、no.7,632,763、no.5,314,556和美国公布no.2012/0244340、no.2009/0181216、no.2009/0137168、no.2007/0194482和no.2007/0193167中所述，所述专利以引用方式并入本文。

增强织物/稀松布

如上文所述，膜16和16'可包括增强织物24。在一个或多个实施例中，增强织物24包括织物基底，所述织物基底具有设置在其表面上的可膨胀石墨的颗粒。例如，如图2所示，织物24包括织物基底30以及设置在基底30的表面上的可膨胀石墨32。在一个或多个实施例中，可膨胀石墨32可分散在设置在织物基底30上的聚合物基体34中，聚合物基体34也可被称为粘结剂34。就这一点而言，可以参考设置在织物基底30上的可膨胀石墨涂层31。如图2所示，涂层31可以在基底30的纤维或单丝上形成一层或部分层。在其他实施例中，涂层31在基底30的整个表面上形成一层或部分层。

在一个或多个实施例中，织物基底24可包括织造、针织或非织造织物。在特定实施例中，织物基底24可以是通常本领域中已知的用于制备屋顶膜的织物类型。可用的织物基底包括经编针织的衬纬织物，诸如本领域中已知的并且例如在美国专利no.4,491,617、no.4,539,254、no.4,615,934和no.4,780,350中描述的那些，所述专利以引用方式并入本文。

可膨胀石墨

在一个或多个实施例中，可膨胀石墨，其也可被称为可膨胀片状石墨、膨胀片状石墨或可膨胀片，包括插层石墨，其中插层材料包含于石墨晶体或颗粒的石墨层之间。插层材料的例子包括卤素、碱金属、硫酸盐、硝酸盐、各种有机酸、氯化铝、氯化铁、其他金属卤化物、硫化砷以及硫化铊。在本发明的某些实施例中，可膨胀石墨包含非卤化插层材料。在某些实施例中，可膨胀石墨包括硫酸盐插层材料，也称为石墨硫酸氢盐。如本领域中所公知的，硫酸氢盐插层是使用硫酸和用于催化硫酸盐插层的其他氧化剂的混合物处理高度结晶自然薄片石墨而实现的。

可膨胀石墨的市售例子包括hpms可膨胀石墨(加利福尼亚州伍德兰希尔斯的惠普材料解决方案公司(hpmaterialssolutions,inc.,woodlandhills,ca))和1721级可膨胀石墨(新泽西州阿斯伯里的艾斯博瑞碳素公司(asburycarbons,asbury,nj))。设想用于本发明中的其他商业等级包括1722、3393、3577、3626和1722ht(新泽西州阿斯伯里的艾斯博瑞碳素公司(asburycarbons,asbury,nj))。

在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其均值或平均尺寸在约30μm至约1.5mm、在其他实施例中约50μm至约1.0mm以及在其他实施例中约180μm至约850μm的范围内。在某些实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其均值或平均尺寸为至少30μm，在其他实施例中至少44μm，在其他实施例中至少180μm，以及在其他实施例中至少300μm。在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其均值或平均尺寸为至多1.5mm，在其他实施例中至多1.0mm，在其他实施例中至多850μm，在其他实施例中至多600μm，在其他实施例中至多500μm，以及在其他实施例中至多400μm。可用的可膨胀石墨包括#1721级石墨(艾斯博瑞碳素公司(asburycarbons))，其具有大于300μm的标称尺寸。

在本发明的一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其标称粒度为20×50(美国筛)。美国20号筛具有相当于0.841mm的孔径，美国50号筛具有相当于0.297mm的孔径。因此，20×50的标称粒度表明石墨粒度为至少0.297mm并且至多0.841mm。

在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其碳含量在约75％至约99％的范围内。在某些实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其碳含量为至少80％，在其他实施例中为至少85％，在其他实施例中为至少90％，在其他实施例中为至少95％，在其他实施例中为至少98％，在其他实施例中为至少99％的碳。

在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其硫含量在约0％至约8％的范围内，在其他实施例中在约2.6％至约5.0％的范围内，在其他实施例中在约3.0％至约3.5％的范围内。在某些实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其硫含量为至少0％，在其他实施例中为至少2.6％，在其他实施例中为至少2.9％，在其他实施例中为至少3.2％，在其他实施例中为3.5％。在某些实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其硫含量为至多8％，在其他实施例中为至多5％，在其他实施例中为至多3.5％。

在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其膨胀比(cc/g)在约10:1至约500:1的范围内，在其他实施例中在至少20:1至约450:1的范围内，在其他实施例中在至少30:1至约400:1的范围内，在其他实施例中在约50:1至约350:1的范围内。在某些实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其膨胀比(cc/g)为至少10:1，在其他实施例中至少20:1，在其他实施例中至少30:1，在其他实施例中至少40:1，在其他实施例中至少50:1，在其他实施例中至少60:1，在其他实施例中至少90:1，在其他实施例中至少160:1，在其他实施例中至少210:1，在其他实施例中至少220:1，在其他实施例中至少230:1，在其他实施例中至少270:1，在其他实施例中至少290:1，以及在其他实施例中至少300:1。在某些实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其膨胀比(cc/g)为至多350:1，在其他实施例中为至多300:1。

在一个或多个实施例中，可膨胀石墨由于与本发明的热塑性膜的热塑性组分一起存在而可部分膨胀。然而，在一个或多个实施例中，可膨胀石墨不会膨胀到有害的程度，包括将会对以期望水平形成片材产品的能力和/或石墨用作阻燃剂的能力造成有害影响的膨胀量或更多，所述期望水平包括允许片材正确形成的那些水平。在一个或多个实施例中，可膨胀石墨膨胀到超过其初始未膨胀尺寸的至多60％，在其他实施例中至多50％，在其他实施例中至多40％，在其他实施例中至多30％，在其他实施例中至多20％，以及在其他实施例中至多10％。

在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其ph在约1至约12的范围内；在其他实施例中在约1至约6的范围内；在其他实施例中在约5至约10的范围内。在某些实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其ph在约4至约7的范围内。在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其ph为至少1，在其他实施例中至少4，以及在其他实施例中至少5。在某些实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其ph为至多10，在其他实施例中至多7，以及在其他实施例中至多6的ph。

在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其起始温度在约100℃至约250℃的范围内；在其他实施例中约160℃至约225℃的范围内；以及在其他实施例中约180℃至约200℃的范围内。在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其起始温度为至少100℃，在其他实施例中至少130℃，在其他实施例中至少160℃，以及在其他实施例中至少180℃。在一个或多个实施例中，可膨胀石墨的特征可在于其起始温度为至多250℃，在其他实施例中至多225℃，以及在其他实施例中至多200℃。起始温度也可互换地称为膨胀温度；并且也可称为石墨开始膨胀时的温度。

辅助阻燃剂

在一个或多个实施例中，可膨胀石墨可以结合辅助阻燃剂设置在织物基底上。这些辅助阻燃剂可包括在本发明的聚合物组合物中增加阻燃性，尤其是火焰蔓延(诸如由ul94和/或ul790所测试)的任何化合物。一般来讲，可用的阻燃剂包括当暴露于火焰时通过在试样的整个表面上形成炭层而起作用的那些。其他阻燃剂包括当阻燃剂化合物热分解时通过释放水而起作用的那些。可用的阻燃剂也可分类为卤化阻燃剂或非卤化阻燃剂。

示例性的非卤化阻燃剂包括氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、多磷酸铵、三聚氰胺多磷酸盐和氧化锑(sb2o3)。氢氧化镁(mg(oh)2)可以商品名vertex^tm60商购获得，多磷酸铵可以商品名exolite^tmap760(科莱恩公司(clarian))商购获得，三聚氰胺多磷酸盐可以商品名budit^tm3141(布登海姆公司(budenheim))商购获得，并且氧化锑(sb2o3)可以商品名fireshield^tm商购获得。其他辅助阻燃剂的例子为硼酸钙、氢氧化镁、碱式碳酸镁、氢氧化铝、硼酸锌、石膏以及它们的混合物。在这些或其他实施例中，辅助阻燃剂包括硬硼钙石，其为据信包含约50％-80％硼酸钙的硼酸盐矿物。

涂层

如上所述，织物增强层24可以带有(即，具有设置在其上的)涂层31，涂层31包含粘结剂34，其中可膨胀石墨32设置在粘结剂34中。粘结剂(其也可被称为聚合物乳胶或聚合物乳胶粘结剂)可包括但不限于苯乙烯-丁二烯-橡胶(sbr)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(sbs)、乙烯-氯乙烯(evc1)、聚偏氯乙烯(pvdc)、改性的聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯醇(pvoh)、乙烯-醋酸乙烯酯(eva)和聚醋酸乙烯酯(pva)。在一个或多个实施例中，粘结剂可包含沥青。在其他实施例中，粘结剂不含沥青。在其他实施例中，粘结剂可包括本领域已知的丙烯酸或环氧树脂粘结剂或树脂。一般来讲，丙烯酸粘结剂或树脂包含通过丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、丙烯腈和/或丙烯酰胺单体的聚合反应得到的胶乳聚合物。在其他实施例中，粘结剂可包含聚氨酯。

可与胶乳粘结剂一起使用的无机粘结剂的例子包括但不限于氧化钙、硅酸钙、硫酸钙、氧氯化镁、含氧硫酸镁和其他一些iia族元素(碱土金属)的复合物，以及氢氧化铝。

在一个或多个实施例中，可以使用复合的无机粘结剂(诸如卜特兰水泥)，它是多种钙铝硅酸盐的混合物。在其他实施例中，还可以使用氢氧化铝的氧氯化物或含氧硫酸盐和/或硅酸钙。在其他实施例中，可以使用生石灰，其不会在涂层混合物中水合，但会通过加入来自空气的二氧化碳而缓慢转化成石灰岩而固化。丙烯腈和/或丙烯酰胺单体。在其他实施例中，粘结剂可包含聚氨酯。

在一个或多个实施例中，涂层组合物的特征可在于组合物内(即，固化涂层中)聚合物与固体的重量比。在一个或多个实施例中，聚合物与固体的重量比为至少0.1:1，在其他实施例中为至少0.3:1，在其他实施例中为至少0.5:1，在其他实施例中为至少0.7:1，并且在其他实施例中为至少0.7:1。在这些或其他实施例中，聚合物与固体的重量比为约0.1:1至约3:1，在其他实施例中为约0.3:1至约2:1，并且在其他实施例中为约0.4:1至约0.8:1。设想在较高聚合物负载下，涂层组合物将赋予织物较小的刚度，并从而有利地允许织物保持可用的柔韧性。这是重要的，尤其是在织物用作背衬的情况下，因为本发明的复合材料被有利地卷起来以用于储存和运输，在安装期间展开，并且在安装期间在角落等中操作。因此，保持膜和整个复合材料的柔韧性并且或者不抑制这种柔韧性在技术上是重要的。

在一个或多个实施例中，涂层组合物的特征可在于组合物内(即，固化涂层中)可膨胀石墨的重量。在一个或多个实施例中，涂层内可膨胀石墨的重量为至少2重量％，在其他实施例中为至少5重量％，在其他实施例中为至少8重量％，在其他实施例中为至少10重量％，以及在其他实施例中为至少15重量％。在这些或其他实施例中，聚合物与固体的重量比为约2至约50，在其他实施例中为约5至约35，以及在其他实施例中为约10至约25。

织物背衬

如上文所指出的那样，本发明的替代实施例包括膜组件，其也可被称为复合材料，如图3所示，其中复合材料40包括粘附到或以其他方式固定到膜46的平坦表面47的织物背衬42。膜46可包括上文相对于膜16描述的膜特征结构(例如，它们可包括层合在热塑性层26和28之间的织物增强层24)，或者热塑性膜46可具有不同的特征结构。在膜组件40包括织物增强层24的情况下，织物增强层24可带有包括可膨胀石墨的涂层，如上所述，或者它可以不含或基本上不含包括可膨胀石墨的涂层。在一个或多个实施例中，膜46为未增强的膜；即，膜46不含增强层24。在一个或多个实施例中，膜46可包括层合结构，所述层合结构可以包括一个或多个彼此层合的挤出层。在其他实施例中，膜46为单个挤出物。无论膜46是否包括一个或多个挤出物，每个挤出物均可如上所述包括两个或更多个共挤出的类似或不类似的热塑性组合物的层。

在一个或多个实施例中，织物背衬42包括织物基底，其中可膨胀石墨设置在织物基底的表面上。例如，如图3所示，织物42包括织物基底44以及设置在基底44的表面上的可膨胀石墨32。在一个或多个实施例中，可膨胀石墨32可分散在以涂层51的形式设置在织物基底44上的聚合物基体48内，聚合物基体48也可被称为粘结剂48。如图3所示，涂层31可以在基底44的纤维或单丝上形成一层或部分层。在其他实施例中，涂层51在基底44的整个表面上形成一层或部分层。可以参考上文所述的可膨胀石墨和粘结剂来实施这些实施例。

在一个或多个实施例中，织物基底44为包括玻璃或聚合物纤维或单丝的合成织物。在特定实施例中，织物背衬42为绒布，诸如抓毛绒布。可用作屋顶膜的织物背衬的那类绒布背衬是通常本领域已知的，如美国专利no.4,996,812、no.5,422,179、no.5,981,030和no.6,502,360中所述，所述专利以引用方式并入本文。在特定实施例中，织物基底44为由聚酯单丝制备的绒布，诸如由聚对苯二甲酸乙二醇酯制备的那些。在一个或多个实施例中，织物背衬为连续单丝聚酯、针刺非织造织物。在其他实施例中，织物背衬为稀松布增强的非织造聚酯垫。在其他实施例中，织物背衬为玻璃纤维垫。

在一个或多个实施例中，在织物背衬为玻璃纤维垫的情况下，织物的特征可在于其基重为至少50g/m²，在其他实施例中至少60g/m²，以及在其他实施例中至少70g/m²。在这些或其他实施例中，玻璃纤维垫的特征可在于其基重为至多150g/m²，在其他实施例中至多130g/m²，以及在其他实施例中至多100g/m²。在一个或多个实施例中，玻璃纤维垫的特征可在于其基重为约50g/m²至约150g/m²，在其他实施例中约60g/m²至约130g/m²，以及在其他实施例中约70g/m²至约110g/m²。

在一个或多个实施例中，在织物背衬为玻璃纤维垫的情况下，玻璃垫的特征可在于其厚度为至少0.5mm，在其他实施例中至少0.7mm，以及在其他实施例中至少1.0mm。在这些或其他实施例中，玻璃垫的特征可在于其厚度为至多2.0mm，在其他实施例中至多1.5mm，以及在其他实施例中至多1.2mm。在一个或多个实施例中，玻璃垫的特征可在于其厚度为约0.5mm至约2.0mm，在其他实施例中约0.7mm至约1.5mm，以及在其他实施例中约1.0mm至约1.2mm。

在一个或多个实施例中，在织物背衬为聚酯绒布的情况下，织物的特征可在于其基重为至少70g/m²，在其他实施例中至少85g/m²，以及在其他实施例中至少100g/m²。在这些或其他实施例中，聚酯绒布的特征可在于其基重为至多400g/m²，在其他实施例中至多300g/m²，以及在其他实施例中至多280g/m²。在一个或多个实施例中，聚酯绒布的特征可在于其基重为约70g/m²至约400g/m²，在其他实施例中约85g/m²至约300g/m²，以及在其他实施例中约100g/m²至约280g/m²。

在一个或多个实施例中，在织物背衬为聚酯绒布的情况下，聚酯绒布的特征可在于其厚度为至少0.5mm，在其他实施例中至少0.7mm，以及在其他实施例中至少1.0mm。在这些或其他实施例中，聚酯绒布的特征可在于其厚度为至多4.0mm，在其他实施例中至多2.0mm，以及在其他实施例中至多1.5mm。在一个或多个实施例中，聚酯绒布的特征可在于其厚度为约0.5mm至约4.0mm，在其他实施例中约0.7mm至约2.0mm，以及在其他实施例中约1.0mm至约1.5mm。

本发明的一个或多个实施例的实施不受将织物背衬42附接到膜46上的方式的限制。在一个或多个实施例中，通过热层压将织物背衬42固定到膜46上；换句话讲，使膜和织物背衬配接，同时由于对膜(例如热塑性膜)进行加热而使膜具有一定程度的粘性。在其他实施例中，通过粘合剂将织物背衬42固定到膜46上；例如，可以使用溶剂型或热熔融烃类聚合物，诸如sbs或sbr。在其他实施例中，通过使用粘结层将织物背衬42固定到膜46上，粘结层可包括粘合剂材料或热熔融材料的薄膜。在一个或多个实施例中，附接模式足以在织物背衬42与膜46之间形成粘结，使得在搬运、安装和使用过程中，织物背衬在常规条件下保持粘附到膜上。

在一个或多个实施例中，将涂层组合物(即，可膨胀石墨和粘结剂)施加到(即，设置在)背衬的一个表面上，该表面与将背衬固定到膜上的表面相对。这可以通过将涂层组合物仅施加到织物的一个平坦表面上的施加方法来完成。因此，织物的第一侧面上存在的涂层材料的量显著大于织物的相对的第二侧面上存在的涂层的量。设想该构型将允许织物与其附接的膜表面的最大粘附性。

在一个或多个实施例中，在复合材料包括织物背衬的情况下，织物背衬仅附接到膜表面的一部分上。在特定实施例中，搭接边缘保持在膜中以便将相邻的膜接合在一起。可以通过热接合或粘合剂接合来进行这种接合。包括搭接缝的复合材料膜的例子示于图4中，其中复合材料60包括膜62和织物背衬64，所述织物背衬与本发明的实施例一致并带有可膨胀石墨。复合材料60包括搭接边缘66，搭接边缘66沿着膜的长度在其边缘下方横向延伸。搭接边缘66允许膜62暴露，并从而允许接合相邻膜。一般来讲，搭接边缘66的宽度可以为2-12"英寸，但该宽度可以根据偏好而有所不同。

在一个或多个实施例中，织物背衬的特征可在于其中所含的可膨胀石墨的浓度，所述可膨胀石墨如本文所述来自包含可膨胀石墨的涂层组合物。在一个或多个实施例中，织物背衬的特征可在于其可膨胀石墨浓度为至少10g/m²，在其他实施例中至少20g/m²，在其他实施例中至少30g/m²，在其他实施例中至少40g/m²，在其他实施例中至少50g/m²，在其他实施例中至少60g/m²，以及在其他实施例中至少70g/m²。在这些或其他实施例中，背衬织物的特征可在于其可膨胀石墨浓度为至多150g/m²，在其他实施例中至多140g/m²，在其他实施例中至多100g/m²，在其他实施例中至多80g/m²。

膜组件的制造

在一个或多个实施例中，在膜组件包含层压或夹在塑性材料层之间的织物增强层，并且织物增强层带有或具有设置在其上的可膨胀石墨的情况下，膜的制造需要在制造膜之前将可膨胀石墨沉积在织物上。另一方面，在膜包括带有可膨胀石墨的织物背衬的情况下，可以在将织物附接到膜上之前或在其他实施例中在将织物附接到膜上之后将可膨胀石墨沉积在织物中。

可以使用各种技术将可膨胀石墨沉积在织物基底(例如，基底30或基底44)上。在第一实施例中，通过将可膨胀石墨与粘结剂混合来将可膨胀石墨配制到涂层组合物中。可以将该粘结剂以湿涂层的形式施加到织物上。在其他实施例中，将粘结剂施加到没有可膨胀石墨的织物上，并且在将粘结剂施加到织物上之后，在粘结剂保持一定水平的粘性或流动性以接纳可膨胀石墨的足够长的时间内，将可膨胀石墨沉积在粘结剂上，从而用于将可膨胀石墨粘附到织物基底上。

除了上述技术，可以使用常规技术制备本发明的膜。例如，用于挤出热塑性片材和任选地与增强稀松布一起将热塑性片材彼此层合的方法在本领域中是已知的。同样，将织物背衬诸如绒布背衬附接到热塑性膜上的方法在本领域中也是已知的。

膜组件的安装

在一个或多个实施例中，如上文所建议，可以使用本领域中已知的各种技术将本发明的膜固定到屋顶平台上。因此，技术人员将能够在无需过度计算或实验的情况下通过安装本发明的膜来形成a级屋顶系统。

不脱离本发明范围和精神的各种修改和更改对于本领域的技术人员将是显而易见的。本发明不限于本文所述的示例性实施例。