IPC分类号：
D06N7/00 | E04D12/00 | E04F13/12 | E04B1/78 | C23C14/20 | C23C14/02 | C08J7/04
发明人：
I·V·布莱特索斯 | E·L·M·-J·德瓦克特 | J·A·小金 | M·G·米克黑尔 | J·M·罗德里格斯-帕拉达 | A·伊亚利兹斯
摘要：
一种湿蒸汽可透镀金属复合片材通过湿蒸汽可透片材涂以至少一个金属层和至少一个外有机涂层而制成。该复合片材的湿蒸汽通透性是初始片材湿蒸汽通透性的至少约80％。该复合片材提供对空气和液态水渗入的阻挡，同时具有高湿蒸汽渗透性和良好隔热性能。该复合片材材料适合用作建筑结构包裹材料如屋顶衬和住房包裹材料。
技术问题语段：
然而，当初始湿蒸汽可透片材具有高度封闭的结构，其透气性将非常低，例如，用非织造布和其它作为建筑结构中住房包裹材料或屋顶衬的片材时，则传统涂层将导致片材表面上的孔隙被显著地覆盖|这将导致所涂布的片材具有明显低于初始片材的湿蒸汽渗透性
权利要求：
0001.1.一种镀金属复合片材，它包含：
具有第一和第二外表面的湿蒸汽可透片材层，该片材层包含非织造布、机织织物、非织造布-薄膜层合物、机织织物-薄膜层合物、湿蒸汽可透薄膜及其复合材料至少之一，其中湿蒸汽可透片材层的第一外表面是多孔片材，其选自微穿孔薄膜、机织织物和非织造布；以及在该片材层的所述第一外表面上的至少一个多层涂层，所述多层涂层包含：
与该片材层的第一外表面相邻、厚度介于15nm～200nm的第一金属涂层；以及
沉积在该金属层上的厚度介于0.2μm～2.5μm的外有机涂层，其组成包含选自有机聚合物的材料；
其中复合片材的湿蒸汽透过速率是沉积该金属和涂层之前测定的片材层湿蒸汽透过速率的至少80％。
0002.2.权利要求1的镀金属复合片材，其中所述有机聚合物是有机低聚物。
0003.3.权利要求1的镀金属复合片材，所述多层涂层还包含：
沉积在湿蒸汽可透片材层第一外表面、介于片材层与金属涂层之间、厚度介于0.02μm～2μm的中间有机涂层，其组成包含选自有机聚合物的材料；
其中中间与外有机涂层的总合计厚度不大于2.5μm。
0004.4.权利要求3的镀金属复合片材，其中所述有机聚合物是有机低聚物。
0005.5.权利要求3的镀金属复合片材，其中外有机涂层的厚度介于0.2μm～1μm，中间有机涂层的厚度介于0.02μm～1μm，并且有机涂层的总合计厚度不大于1.5μm。
0006.6.权利要求1～5中任何一项的镀金属复合片材，还包含沉积在片材层第二外表面上的权利要求1～5中任何一项的第二多层涂层，其中有机涂层的总合计厚度不大于2.5μm。
0007.7.权利要求1～5中任何一项的镀金属复合片材，其中多层涂层覆盖多孔片材的外表面但使得孔隙未覆盖。
0008.8.权利要求1～5中任何一项的镀金属复合片材，其静水压头至少为20cm H2O并且湿蒸汽透过速率至少为35g/m2/24h。
0009.9.权利要求1～5中任何一项的镀金属复合片材，其发射率不大于0.12。
0010.10.权利要求1～5中任何一项的镀金属复合片材，其中金属选自铝、银、铜、金、锡、锌及其合金。
0011.11.权利要求10的镀金属复合片材，其中金属是铝。
0012.12.权利要求1或2的镀金属复合片材，其中湿蒸汽可透片材层包含非织造布。
0013.13.权利要求1或2的镀金属复合片材，其中湿蒸汽可透片材是选自纺粘布、纺粘-熔喷布、纺粘-熔喷-纺粘布、闪纺超细纤维丛丝状片材及其复合材料的非织造布。
0014.14.权利要求1或2的镀金属复合片材，其中所述湿蒸汽可透片材层的第一外表面是穿孔薄膜。
0015.15.权利要求1或2的镀金属复合片材，其中湿蒸汽可透片材层包含机织带的机织织物。
0016.16.权利要求1或2的镀金属复合片材，其中湿蒸汽可透片材选自非织造布-薄膜层合物和机织织物-薄膜层合物，并且该薄膜选自微孔薄膜、穿孔薄膜和无孔湿蒸汽可透薄膜。
0017.17.权利要求1或2的镀金属复合片材，其中外有机涂层包含交联的聚丙烯酸酯。
0018.18.权利要求3的镀金属复合片材，其中中间和外有机涂层各自包含交联的聚丙烯酸酯。
0019.19.权利要求5的镀金属复合片材，其中中间和外有机涂层各自包含交联的聚丙烯酸酯。
0020.20.权利要求1～5中任何一项的镀金属复合片材，其中湿蒸汽可透片材层包含闪纺超细纤维丛丝状片材。
0021.21.权利要求20的镀金属复合片材，其中闪纺超细纤维丛丝状片材被层合到纺粘非织造布上，并在闪纺片材上沉积多层涂层。
0022.22.权利要求1或2的镀金属复合片材，其中外有机涂层包含氟化丙烯酸酯低聚物。
0023.23.一种镀金属复合片材，其包含：
具有第一和第二外表面的多孔闪纺超细纤维丛丝状片材层和至少一个多层涂层，该涂层包含：
沉积在闪纺超细纤维丛丝状片材层的第一外表面上、厚度介于15nm～200nm的金属涂层，所述金属选自铝、银、铜、金、锡、锌及其合金；以及
沉积在该金属层上的厚度介于0.2μm～1μm的外有机涂层，其组成包含交联的聚丙烯酸酯；
其中多层涂层覆盖闪纺超细纤维丛丝状片材的外表面，但使得孔隙未覆盖。
0024.24.一种镀金属复合片材，其包含：
具有第一和第二外表面的多孔闪纺超细纤维丛丝状片材层和至少一个多层涂层，该涂层包含：
沉积在所述闪纺超细纤维丛丝状片材层的第一外表面上的厚度介于0.02μm～1μm的中间有机涂层，其组成含有交联的聚丙烯酸酯；
沉积在所述中间有机涂层上、厚度介于15nm～200nm的金属涂层，所述金属选自铝、银、铜、金、锡、锌及其合金；以及
沉积在金属层上、厚度介于0.2μm～1μm的外有机涂层，其组成包含交联的聚丙烯酸酯；
其中多层涂层覆盖闪纺超细纤维丛丝状片材的外表面，但使得孔隙未覆盖。
0025.25.权利要求24的镀金属复合片材，其中中间涂层的厚度介于0.025μm～0.2μm。
0026.26.一种建筑结构中的屋顶系统，它包含权利要求1、2、3、5、23或24中任何一项的镀金属复合片材。
0027.27.一种建筑结构中的墙壁系统，它包含权利要求1、2、3、5、23或24中任何一项的镀金属复合片材。
0028.28.一种减少电磁频率辐射辐射穿透建筑物的方法，该方法包含在建筑物的墙壁或屋顶中安装权利要求1或2的镀金属复合片材。
技术领域：
本发明涉及具有改进的湿蒸汽渗透性和隔热性，适合作为建筑结构中的热障使用的镀金属(metalized)片材。
背景技术：
2.相关技术的描述
本领域已知在建筑结构中使用湿蒸汽可透(透气性(breath able))镀金属片材作为住房包裹材料(wrap)。该镀金属片材允许湿蒸汽透过片材，从而防止湿气在安装于片材后面的绝热层内凝结，同时提供对空气和液态水的阻挡并提高建筑物的能量效率。美国专利号4,999,222，授予Jones等人，描述一种具有低发射率的湿蒸汽可透镀金属聚乙烯片材，它是通过压光超细纤维丛丝状薄膜-原纤片材，随后真空镀金属制成的。美国专利号4,974,382，授予Avellanet，描述一种蒸汽可透或不透性防渗入和能量阻挡层，其表面具有至少一个镀金属层。公开的PCT国际申请号WO 01/28770，授予Squires等人，描述一种透气性建筑膜，包括微孔膜底层和由丝状聚合物布料，例如，纺粘布，成形的顶(top)层，该顶(top)层备有湿蒸汽可透反射性金属涂层。虽然上面描述的透气性镀金属片材通过反射红外辐射来提供热障，但它们容易在暴露于空气和潮湿后金属层发生氧化。氧化的金属层通常具有比对应金属高的发射率，因此作为热障其效率较低。另外，外露的薄金属层会在加工、安装之类期间受到损伤。
公开的欧洲专利申请号EP 1400348，授予Avril等人，描述一种液体不可透、湿蒸汽/气体可透层合布，适合用作建材布料，例如，住房包裹材料和屋顶衬底，包括反射薄膜层，它是通过在第一聚合物薄膜层上蒸汽沉积金属层并将该金属层夹在第一聚合物薄膜层与第二聚合物薄膜层之间制成的。薄膜层保护金属层以免在使用期间损伤但不透湿气，而是在镀金属以后经微穿孔获得所要求的湿蒸汽渗透性的。
已涂有机聚合物涂层的镀金属非织造布已知被用于建筑最终用途，例如，住房包裹材料。然而，该聚合物涂层是采用，与未涂布的镀金属非织造布片材相比，显著降低湿蒸汽渗透性的方法施涂的。美国专利申请公开号2003/0136078，授予Brown等人，描述一种给建筑物热绝缘的方法，包括在外包层与框架之间的空腔内引入包含反射层和透气性纺织物层的绝缘膜的步骤。该镀金属层可任选地涂以塑料或清漆保护层以保护金属表面。
当湿蒸汽可透片材沿着基本上整个表面采用传统方法，例如，气刀涂布、苯胺印刷、凹版印刷等涂布时，涂层将降低片材的湿蒸汽渗透性。如果初始片材具有稀松(open)结构并且是高度透气的，则在涂布以便用于某些最终用途，例如，服装之后，该片材将保持充分的湿蒸汽渗透性。例如，在授予Culler的美国专利号5,955,175中所描述的布料在镀金属并涂以疏油涂层后将既透空气也透湿蒸汽。然而，当初始湿蒸汽可透片材具有高度封闭的结构，其透气性将非常低，例如，用非织造布和其它作为建筑结构中住房包裹材料或屋顶衬的片材时，则传统涂层将导致片材表面上的孔隙被显著地覆盖。这将导致所涂布的片材具有明显低于初始片材的湿蒸汽渗透性。这对于作为住房包裹材料和屋顶衬产品是不可心的，因为希望这样的材料可透湿蒸汽，同时又形成阻挡空气和液态水渗入的屏障。
若能提供一种镀金属片材，它具有对液态水的高阻挡能力，并且具有高湿蒸汽渗透性和优良隔热性能，适用于建筑用途，例如，住房包裹材料和屋顶衬，则将是可心的。
发明内容：
发明概述
按照第一实施方案，本发明涉及一种镀金属复合片材，它包含具有第一和第二外表面的湿蒸汽可透片材层，该片材层包含非织造布、机织织物、非织造布-薄膜层合物、机织织物-薄膜层合物、湿蒸汽可透薄膜及其复合材料至少之一，其中湿蒸汽可透片材层的第一外表面是多孔片材，选自微穿孔薄膜、机织织物和非织造布，以及在该片材层的所述第一外表面上的至少一个多层涂层，所述多层涂层包含与该片材层的第一外表面相邻、厚度介于约15nm～200nm的第一金属涂层，以及沉积在该金属层上的厚度介于约0.2μm～2.5μm的外有机涂层，其组成包含选自有机聚合物、有机低聚物及其组合的材料，其中复合片材的湿蒸汽透过速率(MVTR)是沉积该金属和涂层之前测定的片材层MVTR的至少约80％。
在替代的实施方案中，本发明镀金属复合片材可具有一种多层涂层，它还包含沉积在湿蒸汽可透片材层第一外表面、介于片材层与金属涂层之间、厚度介于约0.02μm～2μm的中间有机涂层，其组成包含选自有机聚合物、有机低聚物及其组合的材料，其中中间与外有机涂层的总合计厚度不大于约2.5μm。
本发明另一实施方案涉及一种镀金属复合片材，它包含具有第一和第二外表面的多孔闪纺超细纤维丛丝状片材层，和至少一个多层涂层，后者包含沉积在该闪纺超细纤维丛丝状片材层第一外表面上、厚度介于约15nm～200nm的金属涂层，所述金属选自铝、银、铜、金、锡、锌及其合金，以及沉积在金属层上、厚度介于约0.2μm～1μm的其组成含交联聚丙烯酸酯的外有机涂层，其中多层涂层基本上覆盖闪纺超细纤维丛丝状片材的外表面但使得孔隙基本未覆盖。
本发明另一替代实施方案涉及一种镀金属复合片材，它包含具有第一和第二外表面的多孔闪纺超细纤维丛丝状片材层，和至少一个多层涂层，后者包含沉积在所述闪纺超细纤维丛丝状片材层的第一外表面、厚度介于约0.02μm～1μm的中间有机涂层，其组成包含交联的聚丙烯酸酯，沉积在所述中间有机涂层上、厚度介于约15nm～200nm的金属涂层，所述金属选自铝、银、铜、金、锡、锌及其合金，以及沉积在金属层上、厚度介于约0.2μm～1μm的外有机涂层，其组成含交联聚丙烯酸酯，其中多层涂层基本上覆盖闪纺超细纤维丛丝状片材的外表面，但使得孔隙基本未覆盖。
具体实施方式：
实施例
下面定义的缩写将在下面的实施例中用到：
单体/低聚物组成：
1.TRPGDA＝三丙二醇二丙烯酸酯
2.SR606＝活性聚酯二丙烯酸酯
3.SR9003＝丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯
4.HDODA20％C18＝己二醇二丙烯酸酯与硬脂酸一丙烯酸酯的混合物(80/20(重量))
5.TM/TRPGDA＝80/20(重量)TM/TRPGDA
其中TM是氟化甲基丙烯酸酯低聚物TRPGDA、SR606、SR9003、HDODA和硬脂酸一丙烯酸酯由Sartomer公司(Exton，PA)供应。
TM氟化甲基丙烯酸酯低聚物由杜邦公司(Wilmington，DE)供应。上面的缩写也将用在通过对应单体的固化形成的聚丙烯酸酯层的实施例中。
实施例1～8中使用的片材层总括在表I并由杜邦公司(Wilmington，DE)供应。
表I.实施例中使用的片材层
HW1、HW2、CW1和RF1未经镀金属。HWM1和HWM2镀以铝层并具有2.5的复合光密度(约36nm厚铝层)并采用苯胺印刷方法涂以1.5g/m2有机漆涂层。
实施例1
本实施例显示，具有低空气渗透性的湿可透非织造布片材的湿蒸汽渗透性当片材按照本发明涂布并镀金属时基本上不变。
表1所载HW1、HW2、CW1和RF1的卷材样品(460m长×41cm宽)在真空涂布/镀金属机器上涂以各种聚丙烯酸酯层并镀以铝金属，形成表II所载结构(其中Al＝铝，L1、L2和L3是选自TRPGDA、SR606、HDODA20％C18、SR9003和TM/TRPGDA的二丙烯酸酯)。在包含一种以上聚丙烯酸酯层的结构中，聚丙烯酸酯层的组成在某些实施例中相同，在其它实施例中不同。铝层的厚度或者是22或者是36nm，聚合物层的厚度(L1、L2、L3)是0.5μm。
真空涂布/镀金属机器的真空室包括等离子处理站、1个蒸汽沉积站，和1个镀金属站。涂布的样品因此在2或3个步骤中制成，取决于沉积的层数。
在第一步骤中，一卷未涂布片材层被置于通往大气的真空室中退绕的位置。在与聚丙烯薄膜引导带接头以后，基材被从退绕位置穿引通过机器直至卷曲位置。随后，关闭真空室并抽真空至10-2～10-3Torr。卷材以91m/min的速度退绕，同时片材层的一个表面接受300W的Ar/N2(80/20)等离子体的处理。等离子处理之后，紧接着沉积铝层，随后沉积丙烯酸酯单体或单体共混物，接着固化，从而形成片材层/Al/L2的卷材。替代地，将丙烯酸酯单体或单体共混物闪蒸并凝结到片材层的等离子-处理过的表面上。在TM/TRPGDA组合物沉积期间，片材层在冷却鼓上被冷却至约-15℃～-20℃。对于其它单体组合物则不采用冷却。单体蒸汽发生在位于真空室外面的闪蒸蒸发器中，并通过加热的管道和喷咀缝隙被吸入到真空室中。一旦接触到片材层的表面，单体蒸汽就凝结成为薄液体层，随后该层借助电子束固化从而在纤维表面上获得约0.5μm厚的丙烯酸酯聚合物层。固化后，真空室放空，将聚丙烯酸酯-涂布的片材层(片材层/L1)的卷材从真空室中取出。
在第二步骤中，涂布的卷材(片材层/L1)被置于退绕位置，同时真空室泵抽真空至＜10-4Torr。涂布的片材以91m/min的速度退绕并如同在第一步骤中一样对丙烯酸酯-涂布侧进行等离子处理，随后以铝真空镀金属，随后立即在金属层顶面沉积相同或不同丙烯酸酯或掺混物的0.5μm厚第二层，并且固化从而形成涂布的镀金属的片材(片材层/L1/Al/L2)。在镀金属期间，片材在冷却鼓上被冷却至约-15℃～-20℃。典型单体进料速率为约14g/min。随后，真空室放空，取出涂布的片材材料的卷材。对于具有按照构型——片材层/L1/Al/L2/Al/L3沉积涂层的样品来说，重复第二步骤以沉积铝的第二层和丙烯酸酯聚合物的外层L3。
从每卷材的开头、中间和末尾获得多个样品并采用上面描述的试验方法测定其性质，然后与其对应未镀金属前体片材进行比较。性质数据报告在下表II中，包括对照样(不具有丙烯酸酯或金属涂层的片材层)和具有各种金属和丙烯酸酯涂层的组合的本发明样品。
表II.聚丙烯酸酯/金属-涂布的片材和未镀金属对照样的平均性质
＊RF1是闪纺聚乙烯和纺粘聚丙烯的层合物。RF1是在层合物的闪纺侧涂布的。
表II中的数据所示，按本发明制备的样品(片材层/Al/L2、片材层/L1/Al/L2和片材层/L1/Al/L2/Al/L3)的空气渗透性、湿蒸汽渗透性和静水压头与初始片材层相比基本上未变。本发明涂布/镀金属的样品提供明显好于初始片材层的热阻(较低发射率)，同时不明显影响片材的其它对建筑最终用途如作为住房包裹材料和屋顶衬重要的性能。这些观察与所使用的丙烯酸酯单体无关。其它测定的但未列在表II中的性能是抗张强度(纵向和横向)、Mullen顶破强度、Elmendorf(埃尔曼多夫撕裂强度)和抗钉撕裂强度，据发现这些在所有情况下都在对照样的正常波动范围之内。
实施例2和对比例2
本实施例比较了适合用作住房包裹材料的本发明涂布镀金属片材与住房包裹材料，后者是一种现有技术市售镀金属住房包裹材料。
实施例2a、2b和2c涂有聚丙烯酸酯并镀以铝金属，正如上面实施例1中所述，采用HW1作为实施例2a和2b的初始片材层，并以HW2作为实施例2c的初始片材层，结果提供表III所载结构。对比例2a和2b分别为市售镀金属住房包裹材料3460M和3480M。
表III中的数据证明，本发明的样品(实施例2a～2c)具有与对照例样品HW1和HW2基本相同的Gurley Hill孔隙率、湿蒸汽透过速率和静水压头，而对比例2a和对比例2b(具有有机涂层，但它不但覆盖金属层而且还覆盖片材层纤维之间的间隙空间)的镀金属样品具有，与对照样HW1和HW2相比，降低的MVTR(分别下降约33％和37％)，降低的Gurley Hill孔隙率(分别约64％和156％)。本发明实施例和对比例的静水压头，与对照样相比没有明显改变。
除了比市售镀金属住房包裹材料样品明显高的MVTR之外，本发明实施例还具有比市售镀金属住房包裹材料产品低约40～50％的发射率，对应于该复合片材加上空气腔在热阻上的约19～38％的改善。这相当于29～38％矿渣棉绝缘层等效厚度的改进。本发明复合湿蒸汽可透片材层非常薄的金属和有机涂层提供相当于19～22mm矿渣棉绝缘层的绝缘性能的改进，相比之下现有技术HWM1和HWM2材料只相当于16～17mm。
实施例3
本实施例显示在片材层和金属层之间采用中间聚合物涂层(L1)对按照本发明制备的镀金属片材发射率的影响。
测定尺寸为30.5cm×30.5cm的CW1住房包裹材料的样品分别采用单独的镀金属机和真空闪蒸机涂布和/或镀金属，致使在镀金属或聚合物沉积以后，在从一台机器到另一台转移期间样品暴露于空气之中。样品按照实施例1所述接受等离子处理。采用金或铝金属形成具有10、50和100nm不同金属层厚度的镀金属样品。丙烯酸酯层的厚度为约0.5μm。聚合物沉积和/或镀金属后，在多个部位测定沿样品区域各处的发射率。结构及其性能示于下表IV中。
表IV：有与没有中间聚丙烯酸酯层的镀金属片材的发射率比较
表IV中的数据显示，在片材层与金属层之间具有聚丙烯酸酯层的样品具有比具有同样片材层和金属层厚度但没有中间聚丙烯酸酯涂层的对应样品明显低的发射率。据信，0.5μm厚的聚合物层使片材层中的纤维表面微观粗糙变得光滑，因而改善了发射率。
实施例4
本实施例证实外聚丙烯酸酯涂层(L2)对镀金属片材的发射率的影响。
按照实施例3所述制备涂布的镀金属片材样品(30.5cm×30.5cm)。两种样品都是在同一涂布操作下用SR606进行，随后以铝进行同一镀金属操作期间制成的，以保证金属和聚合物涂层的厚度对于所有样品来说基本上一样。涂布的样品的结构以及发射率示于下表V。
表V：有与没有聚丙烯酸酯外层的镀金属片材的发射率
涂布的片材结构 发射率
CW1/SR606(0.5μm)/Al(50nm) 0.18±0.02
CW1/SR606(0.5μm)/Al(50nm)/SR606(0.5μm) 0.14±0.0001
在表V中的数据显示，具有L2的样品具有比同样地镀金属和涂布操作但不带L2制成的样品相比低的发射率。
实施例5
本实施例证实外涂层的特定二丙烯酸酯组成对镀金属片材的发射率的影响。
采用上面实