專利名稱：可水化水泥組合物澆注用顆粒涂敷結合系統及制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有壓敏膠粘劑表面的制品，所述壓敏膠粘劑表面具有無機顆粒涂層，用于參加與對著涂敷表面澆注的可水化膠結組合物的水化反應并使其固化。
例如，Hurst的美國專利3,741,856和3,900,102，其引入本文作為參考，公開了具有載體支撐薄膜的防水膜，以及與其鄰接的防水壓敏膠粘劑薄膜。這類薄膜制品可以直接應用于預先存在的結構上，例如混凝土基礎或地板上。在Hurst的美國專利3,741,856中，還公開了骨料材料如砂或軟木，可以以顆粒形式或粉末形式沉積在載體支撐薄膜上，以防止薄膜損壞和/或因此其可以為隨后向其施加的其它材料如混凝土提供改善的楔住(keying)表面。見第4欄，II.62-73。
在Cogliano的US 4,994,328和Bartlett等的US 5,316,848中，二者都引入本文作為參考，公開了防水膜，用于所謂“死角(blind-side)”防水。這是指一種其中防水膜的載體側對著混凝土成型外形粘貼并且新混凝土對著膠粘劑層澆注并使其固化。換言之，先以“向后”布置方式安裝防水，隨后通過對著防水膜的向外膠粘劑側澆注來安裝混凝土結構(基礎、地板、墻等)。在Cogliano和Bartlett等的專利中，公開了一種防護涂層，用于防護膠粘劑層污染和損壞。
后來，在Bartlett等的US 5,496,615中，也引入本文作為參考，發(fā)現細分散的顆粒材料可以撒粉于防護涂層上，以便當其以水平位置安裝時承受在薄膜上的步行通行。同時，細分散的顆粒撒粉層使得新混凝土可以澆注在防護涂層/膠粘劑層上，以便與防水膜形成完全粘合的防水結合。Barlett等公開了這些顆粒可以包含碳酸鈣、砂、硅酸鹽砂、水泥、滑石、二氧化鈦、炭黑、石粉、花崗巖粉、以及粘土。
在Te’eni的美國專利5,543,188中，本文引入作為參考，公開了一種柔性防水膜，其具有聚合物薄膜，該薄膜具有用限定相互連通的內部空隙的干水泥物料浸透的粗糙表面。干水泥物料包括水硬性水泥，其基本不水化并且可以以漿料或干粉形式與添加劑一起引入到粗糙表面上，所述添加劑如礦物填料、二氧化硅粉末、微粒二氧化硅、以及粘土礦物。
本發(fā)明與柔性現有技術防水膜不同，其中使用骨料或填料材料作為其中含有的顆粒材料或者在防水膠粘劑上涂敷的顆粒材料(例如Hurst、Cogliano、Bartlett等)或水泥結合基體(例如，Te’eni)。
本發(fā)明的目的之一是使用某些無機顆粒材料，包括在壓敏膠粘劑層或表面中和/或在壓敏膠粘劑層或表面上涂敷作為離散的分隔層，這些顆粒有效地與來自對著顆粒涂敷的膠粘劑澆注的混凝土或灰漿的水化反應的氫氧化物溶液反應，形成水化產物。
本發(fā)明的典型涂敷制品包括具有至少一個用于承載顆粒的表面的主體，該表面包含壓敏防水膠粘劑或彈性體，所述顆粒是無機顆粒，其有效地與來自混凝土或砂漿的水化反應的氫氧化物(例如堿金屬的氫氧化物和/或堿土金屬氫氧化物)溶液反應，形成水化產物。所述無機顆粒選自促凝劑、增強劑、以及火山灰或火山灰型材料。
優(yōu)選的顆粒包括(a)三水合氧化鋁；(b)二氧化硅；(c)飛灰；(d)高爐爐渣；(e)鍛制二氧化硅；(f)堿金屬或堿土金屬亞硝酸鹽、硝酸鹽、鹵化物、硫酸鹽、氫氧化物、羧酸鹽、硅酸鹽、鋁酸鹽、及其混合物。三水合氧化鋁是最優(yōu)選的。
優(yōu)選的制品包括防水膜，其包含涂敷了粉末狀三水合氧化鋁、二氧化硅或其混合物的防水膠粘劑膜層，這些顆粒在25-1000微米范圍內。典型的防水膠粘劑層優(yōu)選的是包含橡膠改性瀝青、天然或合成橡膠、合成彈性材料、或其混合物的壓敏膠粘劑。優(yōu)選的是苯乙烯乙烯丁二烯苯乙烯。
本發(fā)明的最優(yōu)選的實施方案是薄片狀預成型的防水薄膜，其包含含有至少15％且更優(yōu)選40重量％SEBS和/或丙烯酸橡膠的壓敏膠粘劑層，該層具有至少兩個主面，其至少之一涂敷顆粒尺寸為50-100微米的三水合氧化鋁、二氧化硅或其混合物，這些顆粒優(yōu)選的是嵌在膠粘劑中并且部分暴露，因此可以有效地與來自對著顆粒涂敷的膠粘劑層澆注的可水化水泥組合物的氫氧化鈣或其它堿溶液結合。優(yōu)選地，防水膠粘劑層粘貼在與顆粒涂層相反的粘合劑層主面相鄰的載體薄膜支撐層上，和/或鋼筋網或非編織層可以結合到或者嵌在壓敏膠粘劑層內。
本發(fā)明的制品可以包含在建筑工地通過液體涂布形成的壓敏膠粘劑或彈性材料。
除了諸如防水膜的薄片狀結構以外，本發(fā)明的其它典型制品可以包括具有帶有用于承載上述顆粒材料的表面(如水密封、軟管、板)或者熱塑性表面(如軟管、薄片)的主體部分的制品，所述顆粒材料用來與新水泥組合物結合。
優(yōu)選的顆粒材料是硅質的、鋁質的或火山灰質的。例如二氧化硅、三氧化二鋁水合物、鍛制二氧化硅、浮石、破碎的耐火磚等?；鹕交屹|材料包括硅質的或硅質和鋁質的材料，其本身具有很小或者沒有膠結值，但是在細分散形式且在水分存在下，在常溫與氫氧化鈣化學反應，形成具有膠結性質的化合物，因為它們在硅酸鹽水泥與水混合時發(fā)生的化學反應中熔化。這樣的火山灰質材料包括飛灰、鍛制二氧化硅、磨細的高爐爐渣、以及石灰石。
本發(fā)明還提供結合到以上討論的顆粒涂敷制品的膠結制品如墻、基礎、磚石建筑單元(例如鋪路材料、磚、砌塊、分段的擋墻等)。
下文公開本發(fā)明的其它優(yōu)點和益處。
典型實施方案的詳細描述本文所述的預涂敷防水系統包括薄膜和涂層，打算用于與對其澆注的新水泥組合物結合并使其硬化。
術語“水泥”和“膠結組合物”(其可以與“水泥組合物”是同義詞)在本文中用來指干粉以及漿料、砂漿、薄漿和含有能水化的水泥結合劑的混凝土組合物。術語“漿料”、“砂漿”和“混凝土”是本領域的術語漿料是由可水化水泥結合劑(通常但不是排他地為波特蘭水泥、砌筑水泥、或砂漿水泥)組成的混合物。砂漿是另外含有細骨料(例如砂)的漿料，混凝土是另外包含粗骨料(例如破碎的礫石、石頭)的砂漿。在本發(fā)明中測試的膠結組合物可以通過混合需要量的一些材料如可水化的水泥、水和細和/或粗骨料來形成，與用來形成特定水泥組合物一樣。
術語“火山灰”或“火山灰質材料”已經用于指在技術上不是諸如波特蘭水泥等的膠結結合劑的材料，但是其在水存在下可能類似地起作用。火山灰已經定義為“具有很小或沒有膠結值(即作為結合劑)的硅質或鋁硅質材料，但是其在水存在下在細分散形式時與由波特蘭水泥水化釋放的氫氧化鈣化學反應形成具有膠結性質的材料?！盌odson，V.，Concrete Admixtures(Van Nostrand Reinhold，New York 1990)，第159頁。本發(fā)明所以考慮使用火山灰或火山灰材料，包括硅藻土、石灰石、粘土(例如偏高嶺土)、頁巖、飛灰、鍛制二氧化硅和高爐爐渣。一些研磨的顆粒狀高爐爐渣和高鈣飛灰同時具有火山灰質和膠結性質。微粒二氧化硅一般可以用于該目的，盡管“鍛制二氧化硅”是更優(yōu)選的，因為該術語被理解為屬于包含至少85％二氧化硅的無定形球形顆粒。
本文所用術語“促凝劑”是指當加入到混凝土、砂漿、或(水泥)漿料中提高水硬性水泥的水化速度、縮短凝固時間并提高早期強度產生速度的摻和料。Dodson，V.，Concrete Admixtures(Van NostrandReinhardt，New York 1990)，73頁。
用作本發(fā)明中的顆粒的典型“促凝劑”包括含有堿金屬或堿土金屬亞硝酸鹽或硝酸鹽、鹵化物、硫酸鹽、羧酸鹽，如鈣、鉀、鈉鹽，或它們的混合物的顆粒。
但是，其中，用于本發(fā)明的最優(yōu)選顆粒材料是三水合氧化鋁，其涂敷在防水膠粘劑上在圖3中在SEM下放大表示。這些顆粒大致是球形的并且平均尺寸約50微米。
本文所用的術語“嵌入”是指顆粒粘附到防水膠粘劑層或者在防水粘合劑層上的另一涂層上，但是部分暴露出來。這些顆粒也可以是“包封的”，術語“包封的”是指顆粒被物料包圍。
本文所用的術語“壓敏膠粘劑”是指截然不同的一類膠粘劑，其在室溫下在干燥形式時是侵蝕性和粘性的，并且其堅固地粘結到許多不同表面上。本發(fā)明中所用的壓敏膠粘劑具有動態(tài)儲能模量G’和動態(tài)耗能模量G”在102和107帕斯卡之間的粘彈性范圍。
如
圖1所示，本發(fā)明的典型防水系統10包括壓敏防水膠粘劑層12和顆粒狀微粒或火山灰質材料的離散分離層14，離散分離層14與膠粘劑層14的至少一個主表面相鄰。防水膠粘劑層14可以通過把膠粘劑涂敷在基體表面(未示出)如基墻、地板、地面以下的結構、屋頂平臺、或其它建筑和土木工程結構上來形成。另外，防水膠粘劑層14可以以預先形成的層形式提供，其結合到載體支撐薄膜16上(例如與圖1類似但是沒有載體支撐層16)。
典型的膠粘劑層14可以包含橡膠改性的瀝青或合成膠粘劑，如本領域已知的，其厚度為2-75密耳，更優(yōu)選的是5-60密耳。在Cogliano的US 4,994,328、Bartlett等的US 5,316,848和Bartlett等的US5,496,615中說明的防水膠粘劑引入本文作為參考。除了橡膠改性瀝青以外，典型的防水膠粘劑包括丁基橡膠、聚異丁烯、丙烯酸、乙烯基醚、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)、乙烯-丙烯-二烯單體，以及它們的組合。優(yōu)選的防水膠粘劑層包括SEBS、丁基橡膠、丙烯酸橡膠，SEBS是最優(yōu)選的，因為它是氫化的，所以沒有或有很少的雙鍵。
防水膠粘劑層14還可以任選包含至少一種選自光吸收劑(例如二氧化鈦、氧化鋁)、光穩(wěn)定劑(例如受阻胺、benzothiooles)、抗氧化劑(例如受阻酚)、填料(例如砂、炭黑、碳酸鈣)、增塑劑(例如環(huán)烷(napthenic)、parathinic、芳族油)、以及流變學添加劑(例如粘土、沉淀二氧化硅、鍛制二氧化硅)的物料，其用量以膠粘劑層14的總重量為基準為0.1-5.0％。優(yōu)選的光吸收劑是二氧化鈦。
載體支撐薄膜16可以包括柔性聚合物薄膜、網格(編織的)、或非編織材料，厚度為2-60密耳。對于柔性薄片狀防水薄膜，厚度為5-30密耳的交叉層合的高密度聚乙烯是優(yōu)選的。
除了防水薄膜以外，本發(fā)明的典型涂敷制品可以有具有任何希望形狀的主體，其一個表面上嵌入上述結合顆粒。用防水涂層(例如熱熔體)、彈性敷層(如以商標“LIQUID BOOT”銷售的)、或者諸如由GraceConstruction Products，Cambridge，Massachusetts以商品名“PROCOR”銷售的由兩組分液體涂敷防水組合物形成的彈性材料涂敷結構表面如基墻、地板、管子、隧道、板坯或者其它土木工程結構，可以形成所述主體。所述主體還可以成形成水密封或者伸縮接頭，它們通常由彈性材料構成，使其表面或其一部分涂敷如上所述的顆粒(通過涂敷并在固化過程中嵌入)，最優(yōu)選的是用三水合氧化鋁和/或二氧化硅顆粒涂敷。
本發(fā)明的最優(yōu)選的涂敷制品包括防水膠粘劑層，其包含厚度為5-30密耳的SEBS并且包含為膠粘劑層重量的0-10重量％的光吸收劑如二氧化鈦，抗氧化劑如2，6-二叔丁基苯酚和UV吸收劑如受阻胺，用量為膠粘劑層重量的0-10％；所述SEBS膠粘劑層形成具有兩個相對邊緣的防水薄膜，兩個相對邊緣在其間限定一個連續(xù)的表面，并且所述SEBS膠粘劑層在至少一個連續(xù)的側面涂敷平均顆粒尺寸為5-100微米的三水合氧化鋁顆粒。優(yōu)選地，包含高密度聚乙烯的載體支撐薄膜結合到膠粘劑層上。所以，本發(fā)明的方法包括把防水薄膜的載體支撐薄片結合到一種模板或背板結構上，并且向顆粒涂敷的防水膠粘劑澆注新混凝土或砂漿，并使混凝土或砂漿硬化，從而在涂敷的膠粘劑側與混凝土或砂漿之間形成完全粘結的防水結合。
任選地，可以使用一種涂敷層把顆粒14結合到防水膠粘劑層12上，以便與向防水薄膜10澆注的水硬性膠結組合物接觸，所述涂敷層可以包含水溶性材料(例如乙烯乙烯基乙酸酯，聚乙烯醇)、堿溶性材料(例如乳膠)、或顆粒可以通過其擴散的其它材料。
因此，如果所述膠粘劑包含允許顆粒通過膠粘劑材料擴散的材料(如用水溶性材料如EVA、PVOH、EVOH等或堿溶性材料如乳膠的情況)，所述顆?？梢酝糠蠡蚯对诜浪z粘劑層中，以便與向所述薄膜澆注的混凝土或砂漿反應。
本發(fā)明的典型方法包括提供具有彈性表面或壓敏防水膠粘劑表面的主體，向所述表面嵌入顆粒涂層。對于彈性材料，這涉及在其固化過程中把涂敷層嵌入到彈性體中。
權利要求
1.一種涂敷制品，其包括具有至少一個用于承載顆粒的表面的主體，所述表面包含壓敏膠粘劑或彈性體，并且所述顆粒是可與由混凝土或砂漿的水化反應形成的氫氧化物溶液反應的無機顆粒，或者所述顆粒包含有效提高水化反應速度的促凝劑，所述無機顆粒包括(a)三水合氧化鋁；(b)二氧化硅；(c)飛灰；(d)高爐爐渣；(e)鍛制二氧化硅；(f)堿或堿土金屬亞硝酸鹽、硝酸鹽、鹵化物、硫酸鹽、氫氧化物、羧酸鹽、硅酸鹽、或鋁酸鹽、或其混合物。
2.權利要求1的制品，其中，所述主體是作為防水薄膜有效為建筑物或土木工程表面防水的薄片形式的，所述壓敏防水膠粘劑包含具有兩個相對邊緣的薄片主體，所述兩個相對的邊緣在二者之間限定一個連續(xù)的表面。
3.權利要求2的制品，其中，所述壓敏膠粘劑包括橡膠改性瀝青或合成膠粘劑。
4.權利要求3的制品，其中，所述膠粘劑包含選自丁基橡膠、聚異丁烯、丙烯酸、乙烯基醚、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、和乙烯-丙烯-二烯單體的合成膠粘劑。
5.權利要求2的制品，其中，所述防水膠粘劑包含苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯。
6.權利要求3的制品，其中，所述顆粒嵌在所述防水膠粘劑中，所述顆粒包含三水合氧化鋁、二氧化硅、或其混合物。
7.權利要求2的制品，其中，所述防水膠粘劑包含用含有三水合氧化鋁涂敷的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯。
8.權利要求2的制品，其中，所述顆粒的尺寸范圍為0.2-100微米。
9.權利要求9的制品，其中，所述防水膠粘劑附著于包含聚苯乙烯的柔性載體支撐薄片上。
10.權利要求9的制品，其中，所述載體支撐薄片包含交叉層合高密度聚乙烯薄膜。
11.權利要求5的制品，其中，所述防水膠粘劑層附著于包含熱塑性塑料、橡膠、玻璃或金屬材料的連續(xù)薄板上。
12.權利要求1的制品，其中，用于承載所述顆粒的所述主體包含彈性體。
13.權利要求12的防水系統，其中，所述主體是構造用于使伸縮接頭防水的水密封。
14.權利要求1的防水系統，其中，所述壓敏膠粘劑或彈性體是在基體上的涂層。
15.權利要求1的防水系統，其還包含向所述顆粒澆注并使其凝固的水泥組合物。
16.一種提供涂敷制品的方法，其包括提供具有至少一個用于涂敷顆粒的表面的主體，所述表面包含壓敏防水膠粘劑或彈性體；并且在所述表面上涂敷無機顆粒的涂層，所述無機顆粒可以與由混凝土或砂漿的水化反應形成的氫氧化物溶液反應，所述顆粒包括(a)三水合氧化鋁；(b)二氧化硅；(c)飛灰；(d)高爐爐渣；(e)鍛制二氧化硅；(f)堿或堿土金屬亞硝酸鹽、硝酸鹽、鹵化物、硫酸鹽、氫氧化物、羧酸鹽、硅酸鹽、或鋁酸鹽、或其混合物。
17.權利要求16的方法，其中，通過用膠粘劑或彈性體涂敷基體來提供所述主體。
18.權利要求17的方法，其包括在基體上施加彈性敷層；并且在其上嵌入至少一種所述顆粒的涂層。
19.權利要求16的方法，其包括向所述顆粒涂敷的表面引入可水化的膠結組合物。
20.一種由權利要求16的方法提供的顆粒涂敷的制品。
21.權利要求16的方法，其還包括通過用選自橡膠改性瀝青、合成聚合物、丁基橡膠或它們的混合物涂敷脫模薄板來形成壓敏膠粘劑層，從而形成壓敏膠粘劑層；把載體支撐層粘附在所述壓敏膠粘劑層上；除去所述脫模薄板并用顆粒涂敷所述壓敏膠粘劑層。
22.權利要求1的制品，其中，所述顆粒包含具有很小或沒有作為結合劑的膠結值的硅質或鋁硅質材料，但是其在水存在下以細分散形式有效與波特蘭水泥水化時釋放的氫氧化物化學反應。
全文摘要
涂敷制品、制造該涂敷制品的方法以及引入這些涂敷制品的防水系統(10)。典型的涂敷制品包括具有可與由混凝土或砂漿的水化產生的氫氧化物反應的無機顆粒表面涂層(14)。該制品設計用于與澆注的混凝土或磚石建筑一起使用。所述無機顆粒包括(a)三水合氧化鋁；(b)二氧化硅；(c)飛灰；(d)高爐爐渣；(e)鍛制二氧化硅；(f)堿或堿土金屬鹽的至少一種或其混合物。這些顆粒改善與向涂敷表面澆注并使其凝固的可水化膠結組合物的結合。
文檔編號C09J195/00GK1454142SQ01814107
公開日2003年11月5日 申請日期2001年8月6日 優(yōu)先權日2000年8月14日
發(fā)明者R·A·維爾欽斯基, J·塞斯, N·S·貝爾克, P·J·桑德伯格 申請人:格雷斯公司