整体粘结型屋顶表层的安装方法 所属领域
本发明大致涉及在屋顶上安装防渗层的技术。更具体地讲，本发明涉及在屋顶基材上预先设置的增强织物通过涂液体弹性物，建立整体粘结型屋顶表层的方法。背景技术
美国每年安装小坡度屋顶表层材料约用40亿平方英尺。大多数屋顶表层材料被用于商业的和工业的建筑屋顶。屋顶材料也可用于诸如危险原料贮罐、民用水容器和水管等的结构上。总的说来，屋顶表层材料有三种类型：压载型、机械连接型和整体粘结型。本发明涉及整体粘结的屋顶表层材料。
整体粘结的屋顶表层材料可以通过喷射将一种树脂(也称作弹性物)涂到屋顶基材上，这是一种主要方法。其后把一种编织的增强织物辊布在树脂上，以保证表层结构的一体性。以后将不同的物理装置用于机械地埋入增强织物于树脂中。其后，至少是暂时地使树脂老化成型成为防渗层。
整体粘结型屋顶表层材料普遍地问题是形成许多孔隙。这些孔隙是屋顶表层的脆弱点，消弱了表层的防渗作用，并使屋顶系统过早的损坏。这些孔隙容纳饱含水的空气，受热膨胀并产生气泡。气泡的形成过程随着年久屋顶表面变黑和积物的加厚而加速。一个气泡一旦形成就容易穿孔，因而使屋顶基材暴露在各种气候条件下，并即将破损。
孔隙一般地在屋顶基材内不规则地形成。在粘结安装时孔隙也因敷贴机的错误而产生。敷贴机的错误包括了不均匀的布料和/或不足量的粘结。在安装过程中由于其视觉上的信号极小，敷贴机在粘结过程中的毛病是很难发现地。注意用扫帚和机械压平在树脂中的增强织物的安装工艺有利于减少缺陷。然而，这种方法劳动强度大且成本高。提供屋顶表层的安装过程和在安装过程中可能产生的错误的视觉反馈信息是人们非常希望的。因此，是一个降低劳动成本和产生不易发生缺陷的屋顶表层的方法。
孔隙是不容易检测到的。即使检测出来也是难于弥补的。因此，孔隙导致表层过早的损坏。整体粘结的屋顶表层结构的大约40％只能达到预期使用寿命约平均55％。因此，希望提供一种不易产生孔隙的更耐用的屋顶表层结构的安装技术。当然，如此的屋顶表层必须符合所有的有关建筑标准。另外，如果这样的屋顶表层有利于环境而且节能是所希望的。
一种可以解决改进屋顶表层的办法是颠倒安装过程。在这样的方法中，增强织物在屋顶基材上先被辊布，其次是在增强织物上喷射并渗入树脂。
排除这样一种可能是出于一些实际的考虑。例如，无论如何，当高压液体流强制通过空气时，会吸入一些空气。当迫使其通过增强织物时会吸入更多的空气。因此，惯用的树脂和纺织物的使用会导致产生千百万个最终形成气泡成了屋顶表层中的隐患。所以，希望消除预置增强织物中的夹杂空气问题。
所建议方法的另外问题是树脂埋入增强织物中，而不是树脂流过纺织物的所有表面。因此，为了使用在屋顶表层预先放置增强织物的办法，必须在增强织物方面发展专门的整体技术，以便在涂敷树脂后增强织物成为中心。
实现这一方案的另一障碍是找到一种高固体粘结含量合成物，它要对喷射有良好粘性、对增强织物有合适的相互作用。按照屋顶表层建筑材料标准要求，预固化屋顶基材水溶性粘结屋顶材料的固体含量要不低于50％。这种相当高的固体含量削减了对可有效地与预先放置的增强织物的相互作用的粘性值的使用。发明概要
本发明涉及在屋顶上安装一种防渗层的方法。首先将一种增强织物铺设在屋顶基材上。其后，将一种弹性组合物喷射到增强织物上。沉积的弹性组合物升起屋顶基材上的增强织物，并把增强织物浸没，看不到增强织物的一点痕迹。该方法的步骤和惯用的工艺是相反的。鉴于所述的增强织物和弹性组合物的特性以及弹性组合物敷到增强织物上的条件，此工艺是可行的。
本发明是有利的。因为在施用弹性组合物之前可相当容易地安装增强织物。在安装增强织物后施加弹性组合物时可观察到弹性组合物覆盖量的反馈信息。如果在增强织物操作上施加了数量不足的弹性组合物，则出现“窗户”，通过流动弹性物层是可见的。这为涂敷技术人员提供了目测指示信息。需要更多的弹性物。这种典型的情况使经过短期培训的技术人员就能完成本发明的工艺。这种情况也减少了潜在的缺陷的可能性，这些缺陷会导致长期的保养问题。
本发明的方法使用了一种水生成流体粘结/防水的弹性组合物。这种材料有充足的存贮粘性，以确保均匀悬浮，并且在安装时有足够的低粘性以保证了能与预先安置的增强织物有恰当的相互作用。弹性物的化学特性提供了一种满意的在最后的粘结层顶表层内集中在增强织物上。所述弹性物的化学特性也解决了夹杂空气问题。否则会阻碍这项技术的应用。附图简介
为了更好地了解本发明的特性和目的，在后面结合附图予以详述。其中：
图1是按照本发明可用作增强织物的平面图。
图2是可用于本发明的具有支撑压合结构的增强织物平面图。
图3是和本发明所述一致的，说明一种弹性物施加到预置增强织物上的透视图。
相同的参考数字在各附图上表示相同的部件。发明详述
本发明涉及一种安装整体粘结型屋顶表层的新方法。本发明的方法是颠倒惯用的安装屋顶表层的步骤。就是说，在本发明中，将一种新的叫做纱布(scrim)的增强织物预先设置在屋顶基材上，其后，将一种新颖的弹性组合物施加到预先设置好的纱布上。如下所述本发明的方法要求选择合适的化学成分/固体含量/粘度和相互作用的弹性组合物，以使纱布在合适的位置下自动地对正。此外，如果弹性物的使用是不足时，则纱布有可见的暴露点，表明需要补加弹性物。这种视觉反馈促使缺陷减少。另外，即使没有经过培训的操作者也能辨认出纱布经过弹性组合物处理后的暴露点，因此降低了劳动成本。此种弹性组合物避免了因纱布的不完全浸入而产生空洞问题。所得到的屋面材料完全符合各项建筑标准，节能和有利于环境。
本发明的真正的特性和它的好处通过下述资料可以得到更完全地了解。本发明的弹性组合物有三类添加剂：I.操作助剂，II.粘结剂，III.性能增强剂。下面是有关重量百分比的范围和各种添加剂的最佳值。 项目 重量％.范围 最佳重量％I.操作助剂A.水B.分散剂C.亲水性粘土D.离子调整剂E.惰性填充剂F.凝固剂G.干燥剂H.防泡沫剂7～90.3～0.56.5～8.50.8～0.1210～140.4～0.60.8～1.20.4～0.680.47.50.1120.51.00.5II.粘结剂A.热固性树脂B.热塑性树脂III.性能增强剂A.阻燃剂B.杀真菌剂C.泡沫破碎剂D.流变控制剂10～1331～3918～220.4～0.61.8～2.20.8～1.211.535200.52.01.0这些材料从以下的公司的产品中可以得到。 产品名称 公司名称 地址I. A Generic B 迪斯波贝克 C 膨润土 D 冰醋酸 氢氧化钠 E 碳酸钙 F 丁基熔纤维 G KWIK.Dri H NXZGenericBYK化学有限公司贝隆德钻井液剂公司GenericGeneric波利乌斯斯它弗公司Generic阿司兰德公司许克公司康涅狄格州沃灵福德蒙大拿州.海伦那加里福尼亚州·洛杉矶加里福尼亚州·尼瓦克依利诺斯州·肯卡基II. A Rhoplex 1791 B 乳化沥青III. A 三水合铝 B 甲醛 C SWS 211 Sufanol 104 D SCT 270罗汉姆和黑斯公司科诺科公司耐蚀铝合金公司Generic沃克硅树脂公司空气生产有限公司卢汉姆和黑斯公司加里福尼亚州·海瓦得加里福尼亚州·ELK格如弗加里福尼亚州·洛杉矶密执安州·艾得因宾夕法尼亚州·艾伦唐
本发明的弹性组合物有以下几个重要的特点。首先是关于粘结剂。液相中粘结剂树脂的百分含量最好占总制作量的约46.5％。不过，在弹性物固化时，粘结剂树脂(保留固体)构成在40％到42％的重量之间，最好的约占总制作量的40％。这个最好的40％纯的聚合物的数值完全符合有关的建筑规范。这种高液相粘结剂固体含量一般可得到高于配方要求的粘度，因此在喷射该弹性物时会有问题。为了解决粘度问题，在液相配剂中要保持高固体含量，保持粘结剂的粘着能力，必须仔细地进行粘结剂树脂的制备。因此，按照本发明的热塑性树脂(II、B)最好是用小于或等于0.5微米的固体颗粒形成的；热固性树脂(II、A)最好是用小于或等于0.1微米固体颗粒形成的。
值得提出的弹性组合物树脂成分的另一特点，是粘结剂树脂结合亲水性粘土而构成混合物，混合物在泵设备的剪切作用下，实际上减小了粘度。这种触变性的特点与其它粘度参数将叙述于后。
值得提出的弹性组合物的另一特点事实上包括了两者，即防泡沫剂(I、H)和泡沫破碎剂(III、C)。这种弹性组合物的特点减轻了在往预先设置的纱布上注入树脂的同时空气吸入的问题。同时弥补了早先制品上的孔隙。
下面讲述本发明使用的纱布。图1是纱布20的平面图。纱布20包括机械定向股22和横向股24。最好，机械定向股22宽(图1、由左到右)在0.005到0.025英寸间，最佳值约为0.020英寸；厚(图1、直向)在0.003和0.005英寸间，最佳值为0.004英寸。最好的纱布每单位长度英寸有7到11股，最佳值约为每单位长度英寸为9股。最好的机械直向抗拉强度为每单位长度英寸在120到160磅间，最佳值约为140磅。
横向股24宽(图1、顶部到底部)为0.030到0.070英寸间，最佳值约为0.050英寸，厚(进入图1方向)约为0.001英寸。在一种优选实施方案中，每单位长度英寸有7到11股24，最佳值为9股，最好的机械直向抗拉强度为每单位长度英寸在110到150磅间，最佳值约为130磅。
在纱布20基质内X轴向的孔眼26最好在0.060到0.10英寸间，最佳值约为0.080英寸。在纱布20基体内Y轴向的孔眼28最好在0.035到0.075英寸间，最佳值约为0.055英寸。
在一种实施方案中，纱布总的宽度(横向尺寸)在40到62英寸间，总的长度(机械定向性)约为600英尺。每码的重量最好在2到6盎司，最佳值约为4盎司。这种相对轻的重量减少了建筑结构负荷的实际重量。
机械定向股22和横向股24可以用涂有聚丙烯的聚酯纤维最后拔丝而成。这些股不是编织在一起。图2说明了胶合股22和胶合股24可以是机械的粘合轻重量的细丝30，例如由聚酯形成。细丝30包括机械定向性段32，同时联接在横向股24的32A上面和32B下面。细丝30也包括了连接邻近的机械定向股段32的“之”字形段34，展示如图2。
注意到为了处理揭示的纱布20是稳定的，易弯曲足以连接不规则的屋顶基材上。这些特点可以确定纱布的合理的数量和容许形成按90度下垂半英寸的边缘。另外，纱布有足够的柔韧性，在每一股22和24的交点36上，20克的力至少可移动一股。换言之，在一个交点36上移动一个机械定向股22或一个横向股24必须的力不超过20克。力是作用在纱布平面上的一点，平行于一股而垂直于另一股。
所公开的纱布20满足了这些要求。所公开的纱布20是由佐治亚州、Lagrange、Milliken股份有限公司制造的Ecostar系列编号为P-375产品。
也可以采用本发明范围内的有关纱布的结构。例如股22和24可用任何材料独立地制成，或用弹性物涂抹后形成防水的屋顶表层。又例如，一个含水的热固的、羧基化的丁基聚丙烯可以被应用。完全的屋顶表层具有标定的抗拉强度为每单位长度英尺200磅。一种粘着物代替了机械压合或编织，可以应用到每个交点36上。
纱布20可以卷在厚纸管上。当根据本发明安装粘结的屋顶表层时，纱布20是辊展到屋顶基材上，使机械定向股22直接地和屋顶基材接触。这意味着横向股24是高置于屋顶基材上。
图3说明了纱布20辊展在屋顶基材40上。典型地屋顶基材40是金属的绝热镶板，或者是一些其它可预先安装好的屋顶材料，如沥青构件，或上胶片料。屋面基材应当洁净干燥。
纱布20是无水辊敷，一般是在屋顶基材40的整个的长和宽的一个连续带上。其后，另一个纱布20带辊敷伸出基材之外，互搭在事先安装好的辊敷带上，最好在两者之间重叠2～6英寸，最佳值约为4英寸。互搭的区域称作边缘42，示于图3。一旦纱布辊用完，另一个新纱布辊开始辊敷互搭在早已敷好的一端，互搭端最好在6到10英寸，最佳值约为8英寸。这个部分叫做端部搭接44。这个端部搭接44和边缘42重合区域称作“T”形搭接区46。可用惯用的技术在纱布20上切出适合屋顶基材上所出现的障碍物，如烟窗的切口。
在屋顶基材40上预先放置纱布以后，已述的弹性组合物被喷射到纱布上。图3说明了具有喷射头54的长杆52用于提供弹性组合物50。喷射头54最好形成一个65度扇形角(距长杆52中心线左32.5度，右32.5度)。最好喷射头54控制在屋顶基材40之上14到28英寸间，最佳值约为24英寸。这导致一个喷射痕迹56大约为36英寸乘3英寸。
如图3所示，最好，喷射痕迹56的长度是和机械定向股22是平行的。喷射技术人员是从纱布20的一边到另一边行走约36英寸，然后返回。返回以前已起了粘结作用。因而形成了一个典型的无波纹的方块。如图3粗箭头所示。
保持长杆54喷射头直接位于纱布20之上是重要的，以使喷涂的弹性物50实际上在垂直状态下打在纱布20。就是说，将弹性物50直接向下对准纱布20。如果偏离垂直方位多于15度，在所公开使用压力的冲击速度上有了一个成问题的损失，它影响了弹性物50和纱布20的相互作用。如果弹性物50在方位上偏差远大于15度，则不能认为是对纱布20以所规定的垂直地涂敷。纱布20上的边缘42的区域是经常出现的涂敷弹性物50的垂直偏差区。
在纱布20宽度上的两边之间的来回运动的频次应保证纱布20的所有开口均已填满，同时头部也进行了均匀填充，被一层均匀的弹性物的膜壳所覆盖。
屋顶基材在安装以前的石头隔板时，以小于1/16英寸到3/8英寸或更大的平滑的绝热板面取代了屋顶表面的不规则。一般要求每100平方英尺为5加仑的最低喷布速度灌入和覆盖纱布20。纱布20用长杆52通过2或3次则被覆盖。这种喷布速度生成湿的弹性物的厚度为0.080英寸。屋顶基材表面很少是完全平坦的，因此湿的弹性物的平均厚度在0.090英寸到0.100英寸间是正常的。在固化时，湿的弹性物大约损失30％。因此，湿的弹性物厚度大约为0.80英寸的情况下，固化的弹性物的厚度大约为0.060英寸(60mils)。
长杆52装有压力表60。长杆52连接一支软管62，软管62连接到泵64上。泵64从一个圆罐66抽出一定数量的弹性物50。典型地，圆罐66是放置在地平面上，而不是放在屋顶基材40上。如上所述，弹性物已形成高固体含量状态，拥有高达70％的不挥发性含量。在圆罐66内的静止粘度必须在3000厘泊以上，保证固体保持在均匀和完全悬浮的状态下，并贮存后很少需要或不需进行搅拌。
为了成功地喷射弹性物使之通过纱布20上的开缝。在通用泵的范围内，在机械泵的剪应力下，弹性物一定呈搅溶性的趋势。传送弹性物的粘度在喷射头54处不能大于800厘泊。在等于或低于这个粘度时，最小触点压力为300psi。合适的头部压力范围是250到500psi。
随着安装屋顶表层的距离和高度的增加，要求更大功率的泵和更大的管径来保持在喷射点上的最低临界压力。低于这种最低头部压力将导致在下面的和纱布20上及下面屋顶基材40之间的干燥点。一般在屋顶表层进行初始固化后仅几个小时，这些干燥处和空处将导致在阳光辐射能下生成气泡。在安装好的纱布20的边缘42和“T”形搭接区46弹性物必须分别地整个地喷射2至3层，特殊的脆弱的部位要进行局部的喷射。因此，操作者是需经过认真培训的，使用高粘度的弹性物喷射全部的上述区域。
在泵64上安装一个压力表，供操作者观测喷射杆中压力和了解各工序发生的变化。如在圆罐66中的几个高粘度弹性物囊；在软管62内不同点上建立起膜片；在泵64的行程范围内因低压力“信号(blips)”造成的磨损；操作者在长杆喷头54上尝试应用所有点的高度变化，导致实际上在低压力下传送。因此，为保证足够的喷射速度而作的石蕊试验，必须有一个合适的装有压力表60的操作杆。具有大量程和清晰盘面的压力表60需放在合适的位置，操作者能经常地检查长杆压力传送达300psi的临界最低值。当压力减小到低于这个最低值时，则在泵64上的压力调节器将进行调整。
鉴于上述参数，应用的弹性物有20到60％将被喷射到纱布20的下表面和屋顶基材40间。在弹性物从喷射长杆54即喷头喷出，并开始同空气混合。在弹性物被喷射穿过敞开的纱布20和在下面的较宽的横向纤维板24，同时较多的空气被吸入。海拔7000英尺和低于7000英尺处喷射在纱布20下面的弹性物至少能占体积的15％，吸入的空气有理想的形式和分布。
如上所述的在弹性物中的气泡破碎剂被这种气相激活，弹性物基质里的空气到达纱布下面，在弹性物基体中的空气在具有一个稍为高于大气压力时立即进行膨胀和上升，挤出横向股24，从下面较宽的部位升起，引起纱布向上移动。在空气气泡升起时，他们大量的频繁地通过横向股纱布的一侧，而不是两侧同时。
纱布的设计允许机械定向股22和横向股24独立地操作。离开弹性物时的气泡围绕横向股作轴向旋转上升运动，产生的孔隙立即被周围的高密度的弹性物填充。一些存在的弹性物的分子张力形成了纱布20运动的阻碍。在这些引起的可预测的集中的力和纱布20灌封的相对的力之间相平衡。纱布20位于所使用的弹性物平均总厚度的15％到65％间。
上述联接纱布20的纤维板，纱布20能密封屋顶基材上不规则的突起和裂缝相一致。当喷射弹性物时，在湿的情况下，在不规则的弹性物和纤维板紧靠在一起的条件下，纤维板是容易移动的，获得了在大多数不规则的条件下的大约相同的总的截面。
开始的喷射过程尚不足对纱布的不有效的填充，明显地超过偏差值和发生不规则的孔隙。不能落入盒中的弹性物离开明显可见可识别的暴露的纱布不规律地落到最低点。这种暴露处可以用弹性物再喷射。
在固化时，可挥发物急骤馏掉，弹性物收缩，柔软的纱布吸入和去掉屋顶基材40上的最小的突起和表皮。这个过程构成一个包缩过程。得到的屋顶表层是用纱布和固化的树脂紧靠整个的屋顶基材等高线。不使用过量的弹性物去提高改进耐负荷的能力，诸如刺穿、撕裂和加压损伤。包缩现象也允许保持一定形式的屋顶表层的厚度，保证整个屋顶表层和一致的高强度性质。
当本发明的屋顶表层的安装和固化后，将一种保护膜壳形成在屋顶表层，减少了紫外线的剥蚀。在技术领域内任何类型的保护膜壳都可以使用，如油漆就是一种反射的保护膜壳和颗粒群。
本领域技术人员很容易理解本发明的优点。在喷射弹性物以前安装纱布是相对地容易的。安装纱布以后使用本发明的弹性物提供可见的反馈信息确定弹性物的总量。如果弹性物的用量不足，纱布呈现出渗入的弹性物壳层，提供了一个对喷射技术的可见的迹象，要求更好的弹性物。这种类型的信息供给技术人员进行短期的培训可使用本发明的技术。这些信息也可明显地减少存在潜在的缺陷的可能性，长期不需要维修和发生各种损害。
本发明的方法应用相对高的固体含量的弹性物具有低的使用粘度，容许与预先设置的纱布有合适的相互作用。弹性物的配方化学在纱布最后粘结屋顶表层上是可接受的。所披露的弹性物也解决了空气夹杂的问题。否则，这项技术是不能被应用的。
本发明所述的弹性物和所得到的屋顶表层是节能的，是有益于环境的和完全符合全部的建筑标准。
以上对本发明具体实施方案的说明是用于解释和说明目的的。他们不打算把本发明局限于所述的具体形式。鉴于上述，很显然，作出多种改变和变化是可能的。具体所选择的实施方案是为最好地说明本发明的原则和他的实际应用，使其它的技术应用到本发明中和用不同的方法改变具体的问题，去适应各种不同的需要。本发明下述的权利要求和相等的原则范围是明确的目的。