专利名称：防水膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于防水或防潮的组合物和方法，可用于在房屋建筑和其它土木工程项目中使用的各种渗水材料。具体地说，本发明涉及一些新型防水膜，其中包括载体、合成粘合剂和保护层。
在房屋建筑和其它土木工程项目(例如道路和桥梁)中使用的各种材料，由于其固有的性质或是诸如裂隙或孔洞之类的缺陷而容易渗水。常常需要减小或排除水对由这些材料构成的建筑物的渗透，例如对地下建筑物墙壁的渗透，在某些建筑物中这样做是至关重要的，例如放置贵重电气设备的建筑物或水下行驶车辆隧道或人行隧道。
在常规的防水操作中，防水材料是后施用在已建成的混凝土结构上。现有的常规防水剂包括乙烯丙烯二烯单体(EPDM)薄板、聚氯乙烯薄板、氯丁橡胶薄板、膨润土护板、组合沥青体系、煤焦油基组合物和其它沥青基组合物，目前优选沥青基组合物;最优选的是在美国专利3，741，856、3，853，682和3，900，102中提到的由载体薄膜和沥青层构成的预制柔性薄板状防水层压件。Bituthene牌防水材料是流行的商品薄膜的一个实例。
在很多市内建筑项目中，建筑物的混凝土基础浇筑地点十分靠近相邻建筑物的基础和/或地界线。在这些情况下，要沿着基础的外表面安上永久性的混凝土模板。这称作“垂直套板”或简称“套板”。在套板操作期间，实质上不可能在已固化的基础外表面上贴敷一个常规的后施防水膜，因为混凝土的外表面不能暴露出来。因此，曾试图在浇筑湿混凝土之前在套板上贴上先施型的防水膜。先施防水系统限于膨润土基产品，包括Volclay护板、Paraseal和Claymax。这些产品借助膨润土与水接触时发生膨胀的能力，形成了不透水层。但是，套板材料/建筑物的刚性实际上阻碍了所形成的膨胀湿粘土层达到足以保证材料不透水的高密度。
常规上优选的沥青基防水膜系统在套板中以粘合剂朝外的形式施用时有几个明显缺陷。第一，它们在户外暴露短时间即会氧化，在粘合剂表面上形成“泥裂痕”。氧化了的表面与后浇筑的混凝土不粘结。第二，防水膜的暴露的粘合剂表面会被风雨或灰尘弄脏。因此，最好是有一种基本上不发粘的防水膜，它能预先贴敷在混凝土模板上，能耐受实时户外暴露造成的化学和物理变化，并且与后浇筑的混凝土结构形成充分粘合的牢固结合。
本发明的目的之一是提供一种防水膜，它可以预施在混凝土模板上，并且与后浇筑的混凝土牢固结合。
本发明的另一目的是提供一种防水膜以耐受户外暴露期间的化学和物理变化并仍能与后浇筑的混凝土形成牢固的紧密结合。
本发明的又一目的是提供一种高度耐气候的防水膜，它在接触时基本上不发粘。
本发明的再一目的是提供一种非沥青质的防水膜。
本发明还有一个目的是提供一种特别适合垂直套板结构的防水膜。
本发明的目的还在于提供一种预先施用防水膜的方法，该防水膜与所形成的后浇筑混凝土结构充分粘合。
本发明的另一目的是提供一种新的防水的后浇筑混凝土结构。
这些目的及其它目的在以下说明中将变得显而易见。
本发明涉及一种防水膜，它包括一种载体、一种涂在载体基底一个表面上的合成粘合剂和一个涂在合成粘合剂上的保护层。本发明还涉及一种使后浇筑的混凝土结构防水的方法，包括将一种载体贴着在混凝土模板的内部和后浇筑混凝土，其中所述载体还包含涂有保护涂层的合成粘合剂。另外，本发明涉及后浇筑的混凝土结构，该结构包括粘着在所述结构外露表面的全部或一部分上的一种防水膜，其中所述膜包括载体、涂在载体基底一个面上的合成粘合剂和涂在合成粘合剂上的保护涂层，保护涂层面与所述结构接触。
图1是整个防水系统的侧向截面图。
如上所述，常规防水膜，尤其是沥青基防水膜，当在套板中以粘合剂朝外的形式施用时有很多问题。首先，当沥青基防水膜恰当地施用于后浇筑混凝土，且没有沥青基粘合剂暴露在户外时，虽然沥青基防水膜的地下部分的性能良好，但是暴露出的粘合剂部分耐气候性不好。其次，目前在防水工业中使用的粘合剂会被风雨和灰尘弄脏。它们强烈的粘着性也会使令建筑工人生厌。本发明由于发现了一种防水膜而解决了这些问题，该膜包括载体、涂在载体一个面上的合成粘合剂和涂在合成粘合剂上的保护层，在经过户外天气中实时暴露之后，它仍能与后浇筑的混凝土充分粘合。
本发明的载体层可以由热塑性塑料、橡胶或金属制成连续薄膜、织造材料或非织造材料的形式。特别适用于本发明的热塑性塑料包括高密度聚乙烯(HDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)或它们的混合物。优选的载体是HDPE、PET或PVC的热塑性膜。最优选的载体是HDPE膜。载体膜的厚度约为0.002英寸至0.030英寸，优选约0.020英寸。
本文所用的“合成粘合剂”一词是指非沥青质的粘合剂。本发明的粘合剂层选自丁基橡胶基粘合剂、聚异丁烯基粘合剂、聚异丁基基粘合剂、聚丙烯酸基粘合剂、乙烯醚基粘合剂、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯基(SIS)粘合剂、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯基(SEBS)粘合剂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯基(SBS)粘合剂，以及它们的混合物。优选压敏性粘合剂。合成粘合剂优选压敏热熔型的SIS、SBS或SEBS嵌段共聚物。最优选的是，合成压敏热熔型粘合剂以SIS嵌段共聚物为基础。关于压敏性粘合剂的更详细的说明，参见Satas“压敏性粘合剂工艺手册”(Van Nostrand Reinhold公司，1982)，该书在本文中引用作为参考。
合成粘合剂层可以视需要而含有典型的添加剂，例如，光吸收剂(即，碳黑、苯并三唑等)、光稳定剂(即，受阻胺、二苯酮)、抗氧化剂(即，受阻酚)、填料(即，碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛等)、增塑剂、流变添加剂，以及它们的混合物。优选的合成粘合剂层含有光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂。
还发现，当合成粘合剂层按ASTM D 5-73的方法测得的贯入度(150克，5秒，70°F)大于约30丝米(dmm)时，它对后浇筑混凝土的粘合力会有提高，该方法在本文中引用作为参考。
合成压敏性粘合剂的“粘合”本性带来的附加好处是防水膜容易构成侧面搭接和末端搭接。合成粘合剂层的厚度是约0.005英寸至0.080英寸，优选大于约0.020英寸。
本发明的保护涂层是用来使粘着性最低，并保护合成粘合剂免遭灰尘、脏物和风雨(尤其是阳光)的侵蚀。同时，保护涂层不妨碍防水膜与后浇筑混凝土及最终结构形成充分粘合的牢固结合的能力。
保护涂层选自丁苯橡胶(SBR)基涂料、羧化丁苯橡胶基涂料、丙烯酸基涂料、聚偏二氯乙烯(PVDC)基涂料、聚氯乙烯(PVC)基涂料、乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)基涂料、乙烯乙酸乙酯共聚物(EEA)基涂料、氯丁橡胶基涂料、聚酯基涂料、聚氨酯基涂料、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)基涂料、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)基涂料，以及它们的混合物。优选的保护涂层是丙烯酸基涂料。最优选的是苯乙烯丙烯酸丁酯基涂料。
优选弹性体型保护涂层。这里所用的弹性体一词是指性质和硫化天然橡胶类似的弹性聚合物，即，能够拉伸到原始长度的至少两倍，而当放松时能很快收缩到接近其原始长度。优选弹性体型丙烯酸基涂料，最优选的是弹性体型苯乙烯丙烯酸丁酯基涂料。
保护涂层可以视需要而含有典型的添加剂，例如光吸收剂(即，碳黑、苯并三唑等)、光稳定剂(即，受阻胺、二苯酮)、抗氧化剂(即，受阻酚)、填料(即，碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛等)、增塑剂、流变添加剂，以及它们的混合物。优选的合成粘合剂层含有光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂。
还发现，当保护涂层按ASTM D 5-73的方法测得的贯入度(150克，5秒，70°F)大于约30丝米时，对后浇筑混凝土的粘合力有很大提高，该测定方法在本文中引用作为参考。
保护涂层的厚度是约0.001英寸至约0.020英寸，优选约0.005英寸。
本发明防水膜的几何构型包括一个载体、固定在载体一个面上的合成粘合剂层和固定在合成粘合剂层外露面上的保护层。各层可以用任何方法固定在一起。
本发明的优选实施方案包括一个0.020英寸的高模量热塑性HDPE载体膜;一个0.030英寸的SIS嵌段共聚物压敏性合成粘合剂层，其中含有0到约10%的碳黑(最优选的是约2%)、0到约5%的二苯酮、0到约5%的苯并三唑;以及一个约0.005英寸的弹性体型苯乙烯丙烯酸丁酯保护涂层，其中含有约0至10%的碳黑(最优选的是约5%)、0至约5%的二苯酮(最优选的是约5%)和0至约5%的苯并三唑(最优选的是约2.5%)。
与后施用在已建成的混凝土结构上的常规防水层压件不同，本发明的防水膜是预先施用于基底上，然后贴着膜后浇筑混凝土。
在典型的应用中，上述防水膜的载体面在后浇筑混凝土之前事先固定在模板上。这里所说的“模板”可以是与所浇筑的混凝土接触的任何容器或容器的任何部分。这包括垂直的和水平的表面。在大多数应用中，沿着边和端棱将片状防水膜以机械方式固定，使载体固定在模板上。相邻薄片放置成使机械系固物完全重叠，从而构成一个连续的无孔洞的表面。在水平的防水应用中，可以只把防水膜铺开而不必以任何方式固定，但是最好是将膜粘在或固定在基底上。在模板是永久性的场合，例如在垂直套板操作中，也可以用粘合剂将载体粘结在模板上。
如图1所示，在套板操作中，垂直套板1靠着暴露的地面2铺设。防水膜3固定在模板1上。该膜包括与模板接触的载体4、合成粘合剂5和保护层6。混凝土7紧靠防水膜浇筑。当然，要使用内模板8以限制混凝土的侧向流动。
一般来说，本发明的方法涉及在模板上施加一种载体/合成粘合剂组合物(合成粘合剂面外露)。然后涂上或喷上保护层。这就保证了充分粘合的边端搭接，形成了连续的防水隔层。还应该指出，本发明考虑一步施加载体/合成粘合剂/保护层组合物。这一主题的其它显而易见的变式也在考虑之中。
在浇筑混凝土已充分固化后，拆下内模板，外部的“套板”模板则可拆可不拆。这种养护方式的确定属于本领域普通技术。
这里所说的使一个结构“防水”是指消除水透过该结构的能力。本发明用来使那些由本来是渗水性的或者由于裂隙或孔洞等缺陷而渗水的材料建造的结构防水。本发明涉及一种后浇筑的混凝土结构，该结构包括粘贴在该结构的全部或部分表面上的上述防水膜。各种土木工程结构，包括房屋、桥梁、道路和隧道等，都可以用本发明进行防水处理。房屋地基是优选的结构。
一旦混凝土已经固化。膜与后浇筑的混凝土就形成充分粘合的牢固结合。七天后，粘合力据信已达到其最终值的约95%(假设无回填压力)。按ASTM D 903-49所述的方法测得的粘结强度至少为约2磅/英寸(2英寸/分，70°F)，该方法在本文引用作为参考。已经发现，即使在浇筑之前保护涂层面的实时户外曝光已超过了40兆焦耳紫外光/平方米(MJUV/m2)(ASTM G7，本文引用作为参考)，仍能形成这种充分粘合的结合(粘结强度大于2英磅/英寸)。
所考虑的本发明的等效物包括与上述特定材料特性相似的其它载体、合成粘合剂和保护涂层。另外，不干扰本发明的那些防水层或组分也在考虑之中。能用类似的防水膜形成防水结构的其它方法也可以考虑。
以下实施例提供了本发明的具体说明，但并非用来限制如上所述的和以下要求保护的发明范围。
实施例1防水膜的制备及试验步骤在20密耳的高密度聚乙烯载体薄片的一个面上涂上30密耳的贯入度约120丝米的SIS基压敏性热熔型粘合剂HM-1597(H.B.Fuller公司，Vadnais Heights，MN)，用该载体薄片制成防水片状膜。将贯入度约为50丝米的一种苯乙烯丙烯酸丁酯胶乳Ucar-123(联合碳化物公司，Cary，NC)涂在片状膜的粘合剂一面上，其厚度约为5密耳。在保护涂层表面于亚利桑那州菲尼克斯城34°朝南的墙壁上实时老化最高达40兆焦耳紫外光/平方米(MJUV/m2)之后(ASTM G7)，紧靠着防水膜复合物的保护涂层表面后浇筑混凝土。用Instron(100型)恒速拉伸试验机按ASTM D903-49的方法在70°F以2英寸/分的恒定拉伸速度(CRE)测定粘合力。试验前令混凝土在室温下最少固化7天。
实施例2防水膜对后浇筑混凝土的粘合力未经受户外老化的实施例1中所述的防水膜样品与后浇筑的混凝土形成极好的粘合，粘合力大于9英磅/英寸。经受过实时曝光的样品，其粘合力随实时曝光的延长而剧烈减小，在经受过约10MJUV/m2的曝光之后，粘合力约为0磅/英寸。曝光超过10MJUV/m2的样品，粘合力都停留在0磅/英寸左右。
实施例3加入光吸收剂对粘合剂的影响将20%(重量)碳黑的聚丁烯油分散体加到实施例1中所述的防水膜复合物的粘合剂中。所形成的粘合剂HL 2232-X(H.B.Fuller公司)含约2%(重量)的碳黑，其贯入度约为205丝米。将贯入度约为50丝米的苯乙烯丙烯酸丁酯胶乳Ucar-123(联合碳化物公司)涂在片状防水膜复合物的粘合剂(HL 2232-X粘合剂)一面上，厚度约为5密耳。如实施例1所述在实时老化后测定粘合力。未经受老化的样品与后浇筑混凝土形成大于9磅/英寸的优良粘合力。对混凝土的粘合力随样品所受曝光时间的增加而减小，在40MJUV/m2后约为1磅/英寸。
实施例4加入光稳定剂和吸收剂对保护涂层的影响将32%(重量)的碳黑水基分散体WD-2345(Daniel Products公司，Jersey City，NJ)、受阻胺光稳定剂Tinuvin292(Ciba Geigy公司，Hawthorne，NY)、苯并三唑类光吸收剂Tinuvin 1130(Ciba Geigy公司)及苯乙烯丙烯酸丁酯基胶乳Ucar-123(联合碳化物公司)，在高速剪切下混合，制备保护涂层组合物。所得组合物的贯入度约为55丝米，按固体计含有5%碳黑、2.5%Tinuvin 1130、5%Tinuvin 292和87.5%Ucar-123。在实施例1所述的片状防水膜复合物(HM-1597粘合剂)上涂上5密耳厚的一层所配制的保护涂层。未经户外老化的样品与后浇筑混凝土形成大于约7磅/英寸的优良粘合。对固化混凝土的粘合力随样品曝光时间的增加而减小，在40MJUV/m后约为1磅/英寸。
实施例5加入光稳定剂和吸收剂对粘合剂和保护涂层的影响将实施例3所述的粘合剂组合物(HL 2232-X)和实施例4所述的涂料组合物用于实施例1所述的片状防水膜复合物中。未经受户外老化的样品与后浇筑的混凝土形成大于9磅/英寸的优良粘合。在20 MJUV/m2以下，对固化混凝土的粘合力相当恒定地保持在约7磅/英寸左右。对于实时户外曝光最高达40MJUV/m2的样品，粘合力未降到约3磅/英寸以下。该膜在片状膜体系和固化混凝土之间的整个面积上都充分粘合，形成有效的防水隔层。
权利要求
1.一种防水膜，它包括载体、涂在载体基底一个面上的合成粘合剂和涂在合成粘合剂上的保护层。
2.根据权利要求1的防水膜，其中载体包括约0.002英寸到约0.030英寸的热塑性塑料，其形式为织造的或非织造的连续薄膜，选自高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺以及它们的混合物。
3.根据权利要求2的防水膜，其中合成粘合剂包含约0.005英寸到约0.080英寸的一种粘合剂，选自丁基橡胶基粘合剂、聚异丁烯基粘合剂、聚丙烯酸基粘合剂、乙烯醚基粘合剂、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)基粘合剂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)基粘合剂、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)基粘合剂、丁苯橡胶(SBR)基粘合剂以及它们的混合物。
4.根据权利要求3的防水膜，其中合成粘合剂是压敏性粘合剂。
5.根据权利要求4的防水膜，其中合成粘合剂还包含(a)光吸收剂;(b)光稳定剂;(c)抗氧化剂;(d)填料;(e)增塑剂;(f)流变添加剂;(g)上述物质的混合物。
6.根据权利要求5的防水膜，其中合成粘合剂的贯入度按ASTMD5-73测定大于约30丝米(150克，5秒，70°F)。
7.根据权利要求6的防水膜，其中保护涂层包含约0.001英寸到约0.020英寸的一种涂料，选自SBR基涂料、羧化SBR基涂料、聚丙烯酸基涂料、PVDC基涂料、PVC基涂料、EVA共聚物基涂料、EEA共聚物基涂料、氯丁橡胶基涂料、聚酯基涂料、聚氨酯基涂料、SIS基涂料、SBR基涂料、SBS基涂料、SEBS基涂料，以及它们的混合物。
8.根据权利要求7的防水膜，其中保护涂层还包含(a)光吸收剂;(b)光稳定剂;(c)抗氧化剂;(d)填料;(e)增塑剂;(f)流变添加剂;(g)上述物质的混合物。
9.根据权利要求8的防水膜，其中保护涂层的贯入度按ASTMD5-73测定大于约30丝米(150克，5秒，70°F)。
10.根据权利要求9的防水膜，其中保护涂层是弹性体型涂层。
11.根据权利要求10的防水膜，其中膜与后浇筑混凝土形成充分粘合的牢固结合。
12.根据权利要求11的防水膜，其中膜与适当固化的后浇筑混凝土形成充分粘合的牢固结合，按ASTM D 903-49测定至少为2磅/英寸(70°F，2英寸/分)。
13.根据权利要求12的防水膜，其中膜是耐气候的，在保护涂层表面经历了最高达40兆焦耳紫外光/平方米的实时户外曝光之后，仍保持与适当固化的后浇筑混凝土形成充分粘合的牢固结合的能力。
14.根据权利要求13的防水膜，其中膜是耐气候的，在40兆焦耳紫外光/平方米的实时户外曝光之后，仍保持与适当固化的后浇筑混凝土形成充分粘合的牢固结合的能力，按ASTM D 903-49测定(70°F，2英寸/分)至少为2磅/英寸。
15.根据权利要求14的防水膜，其中载体包含约0.002英寸到约0.030英寸的选自HDPE或PVC的高模量热塑性塑料，合成粘合剂包含约0.005英寸到约0.080英寸的选自SIS、SBS或SEBS嵌段共聚物的压敏性热熔型粘合剂，保护涂层包含约0.001英寸到约0.020英寸的弹性体型聚丙烯酸涂料。
16.根据权利要求15的防水膜，其中载体包含约0.020英寸的高模量热塑性HDPE膜，合成压敏性热熔型粘合剂包含约0.030英寸的SIS嵌段共聚物，保护涂层包含约0.005英寸的弹性体型苯乙烯丙烯酸丁酯涂料。
17.根据权利要求16的防水膜，其中载体包含约0.020英寸的高模热塑性HDPE膜;合成压敏性热熔型粘合剂包含约0.030英寸的SIS嵌段共聚物，其中含0-10%的碳黑、0-5%的二苯酮和0-5%的苯并三唑;保护涂层包含约0.005英寸的弹性体型苯乙烯丙烯酸丁酯涂料，其中含0-10%的碳黑、0-5%的二苯酮和0-5%的苯并三唑。
18.根据权利要求17的防水膜，其中载体包含约0.020英寸高模量热塑性HDPE膜;合成压敏性热熔型粘合剂包含约0.030英寸的SIS嵌段共聚物，其中含有2%的碳黑;保护涂层包含约0.005英寸的弹性体型苯乙烯丙烯酸丁酯涂料，其中含5%碳黑、5%二苯酮和2.5%苯并三唑。
19.一种使后浇筑混凝土结构防水的方法，该方法包括，将载体固定在混凝土模板的内部，后浇铸混凝土，其中载体还包含涂有保护涂层的合成粘合剂。
20.根据权利要求19的使后浇筑混凝土结构防水的方法，其中在膜和粘合剂层固定到外部混凝土模板的内部后，在合成粘合剂上涂上保护层。
21.根据权利要求20的使后浇筑混凝土防水的方法，其中模板是套板模板。
22.一种后浇铸混凝土结构，它包含一种粘贴在所述结构的全部或部分外露表面上的防水膜，其中所述膜包括载体、涂在载体基底一个面上的合成粘合剂和涂在合成粘合剂上的保护涂层，保护涂层的表面与所述结构接触。
23.根据权利要求22的后浇筑混凝土结构，其中所述结构是一个基础，防水膜粘贴在外露表面上，粘贴步骤包括将载体基底面对着混凝土模板外表面固定，后浇筑混凝土，使混凝土固化。
24.根据权利要求23的一种后浇筑混凝土结构，其中外模板是套板模板。
全文摘要
本发明涉及一种防水膜，该膜包括载体、涂在载体基底一个面上的合成粘合剂和涂在合成粘合剂上的保护层。本发明还涉及使后浇筑混凝土结构防水的方法，包括将载体固定在混凝土模板的内部，后浇筑混凝土，其中载体还包含涂有保护涂层的合成粘合剂。另外，本发明涉及后浇筑混凝土结构，该结构包括粘贴在该结构的全部或部分外露表面上的防水膜，该膜包括载体、涂在载体基底一个面上的合成粘合剂和涂在合成粘合剂上的保护涂层，其中保护涂层的表面与该结构接触。
文档编号E01D19/08GK1064497SQ9210124
公开日1992年9月16日 申请日期1992年2月29日 优先权日1991年3月1日
发明者R·F·詹金斯, K·R·巴特利特 申请人:格雷斯公司