Кровельный рулонный материал и способ его изготовления

Кровельный рулонный материал и способ его изготовления

Реферат

Изобретение относится к строительным резинополимерным материалам, а именно к производству слоистых кровельных рулонных материалов, и может быть использовано для устройства крыш различных строительных сооружений.

Известен кровельный рулонный материал, содержащий два слоя, один из которых представляет собой основу из стеклоткани, одна сторона которой сдублирована с другим слоем, выполненным на основе полимерной композиции, содержащей битум, полиэтилен, отходы производства синтетических каучуков, резиновый регенерат, инденкумароновую смолу, парафин, асбест и железокремниевый порошок (патент РФ №2095529, Е04D 5/10, 1997 г.)

Известный материал в условиях температурных колебаний из-за наличия в составе полимерной композиции битума теряет свои эксплуатационные свойства: при низких температурах происходит увеличение хрупкости, при жаре увеличивается текучесть.

Известен также кровельный рулонный материал, содержащий два соединенных между собой слоя, один из которых выполнен из нетканого материала на синтетической основе, например, из полиэфирного полотна толщиной 2-10 мм, а другой - в виде полимерной композиции, содержащей полиизобутилен, этиленпропиленовый каучук, технический углерод, парафин, стеариновую кислоту, битум и стабилизатор (патент РФ №2224856, Е04D 5/00, 2004 г.) Недостатком данного материала является структура верхнего слоя, которая плохо работает на прокол из-за низких прочностных свойств (прочность при растяжении = 3 МПа). При этом сам материал обладает значительным водопоглощением, что отрицательно влияет на его долговечность.

К тому же известно, что материал, имеющий в своем составе битум, не может хорошо работать при знакопеременных температурах.

Оба известных способа изготовления кровельного рулонного материала являются промазными, периодическими, низкопроизводительными процессами. Такие способы не обеспечивают получение материала с высокими физико-механическими свойствами из-за:

- недостаточно качественного перемешивания многокомпонентной смеси;

- сложности нанесения на подложку защитного слоя постоянной толщины.

Еще известен многослойный материал для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, содержащий подложку из стеклоткани или нетканого материала на основе полиамидного полотна или бумаги, покрытую с двух сторон битумными слоями, и верхний защитный слой, выполненный из термопласта и резинового порошка, который нанесен на расплавленный битум (патент РФ №2117578, В32В 11/04, 1998 г.).

К недостаткам данного многослойного материала относится плохая работа верхнего защитного слоя на прокол из-за низких физико-механических свойств. В случае прокола обнажается следующий битумный слой, который, обладая низкой стойкостью к атмосферным воздействиям, может привести к уменьшению срока службы материала как защитного покрытия. Кроме того, этот слой обладает невысокими деформационно-прочностными свойствами, приводящими к короблению и сильной усадке материала при знакопеременных температурах. В летнее время днем материал может разогреваться на крыше до температуры 70-80°С, а ночью остывать до температуры 8-15°С.

Указанные способы производства данного многослойного материала путем совмещения формованного верхнего слоя с подложкой методом накатки или с использованием отжимных валков не обеспечивает адгезионную прочность между слоями, что может привести с учетом усадки материала при эксплуатации к его расслоению под действием колебаний температур.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому материалу является кровельный рулонный материал, содержащий защитный слой и слой подложки. выполненные из резинополимерной композиции одинакового состава и сдублированные между собой (патент РФ №2146322, E04D 5/10, 2000 г. - прототип).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу относится способ изготовления кровельного рулонного материала, включающий стадию смешения компонентов резинополимерной композиции, стадию формирования рулонной заготовки защитного слоя и слоя подложки по каландровой технологии, стадию совмещения полученных слоев с последующим их дублированием (патент РФ №2146322, E04D 5/10, 2000 г. - прототип).

Недостатками прототипа являются:

- смешение компонентов в смесителе периодическою действия, а затем на смесительных вальцах не позволяет осуществить качественное промешивание высоконаполненных систем. В результате конечный рулонный материал получается неоднородным и, как следствие, имеет разные свойства в режиме растяжение-сжатие при изменении температур эксплуатации, что приводит к уменьшению срока службы материала;

- дублирование слоев материала производят при температуре 112-122°С, однако в состав композиции материала входит полиэтилен низкой плотности с температурой плавления 105-115°С. Поэтому прогрей защитною слоя до 120-130°С приводит к переходу материала в высокоэластическое состояние, что создает угрозу разрыва материала, особенно при толщине 1 мм, на стадии его дублирования с подложкой. Кроме того, т.к. дублирование осуществляется между средним валком и подпрессовочным нижним валком, проблематично создание необходимого давления прессования без последующего расслоения материала;

- технологический процесс является периодическим.

Целью настоящего изобретения является увеличение стойкости материала к температурным колебаниям и проколам.

Поставленная цель достигается тем, что кровельный рулонный материал, содержащий защитный слой и слой подложки, выполненные из резинополимерной композиции одинакового состава и сдублированные между собой, дополнительно содержит промежуточный слой из нетканой полиэфирной сетки, резинополимерная композиция содержит, мас.ч.: резиновый порошок с размером частиц до 0,8 мм в количестве 30-50, полиэтилен низкой плотности 27-60, сэвилен 7-20, микроволластонит 5-14.

Целесообразно использовать нетканую полиэфирную сетку с размером ячеек от 3 до 7 мм.

Поставленная цель достигается также тем, что в способе изготовления кровельного рулонного материала, включающем стадию смешения компонентов резинополимерной композиции, стадию формирования рулонной заготовки защитного слоя и слоя подложки по каландровой технологии, стадию совмещения полученных слоев с последующим их дублированием, резинополимерную композицию составляют из компонентов в мас.ч.: резиновый порошок с размерами частиц до 0,8 мм в количестве 30-50, полиэтилен низкой плотности 27-60, сэвилен 7-20, микроволластонит 5-14, смешение компонентов производят одновременно в двух экструдерах, формирование рулонной заготовки защитного слоя и слоя подложки осуществляют одновременно на двух каландрах, при этом экструдеры и каландры последовательно встроены в одну технологическую линию, при совмещении полученных слоев между ними укладывают слой из нетканой полиэфирной сетки, дублирование слоев начинают между верхним и средним валками последнего каландра при температуре 60-85°С и давлении 10-15 МПа.

Технический эффект при использовании кровельного рулонного материала достигается, во-первых, за счет использования дополнительного промежуточного слоя из нетканой полиэфирной сетки, которая улучшает физико-механические свойства материала - прочность на разрыв и прокол. Во-вторых, нетканая полиэфирная сетка в сочетании с эластичной полимерной композицией оказывает высокое сопротивление растяжению и сжатию, которые испытывает кровельный материал в условиях температурных колебаний.

Кроме того, предлагаемый состав резинополимерной композиции обладает в сравнении с прототипом более низким водопоглощением материала, что обеспечивает его стойкость к циклическим воздействиям воды и мороза, высокую прочность и эластичность при воздействии низких температур. Наличие в составе композиции сэвилена (сополимер этилена с винилацетатом с содержанием винилацетата в пределах 10-21 мас.%) и микроволластонита при взаимодействии с другими компонентами обеспечивает их хорошую диспергацию и реологию и в результате получение монолитного беспористого материала со значительно меньшей усадкой, что особенно важно при температурных колебаниях.

Технический эффект при реализации способа изготовления материала достигается за счет более качественного смешения компонентов в экструдере, введения нетканой полиэфирной сетки на стадии дублирования защитного слоя и слоя подложки, при которой обеспечивается «заклепочный эффект», когда оба слоя надежно соединяются друг с другом через ячейки сетчатого материала. При этом осуществление начала дублирования между верхним и средним валками каландра, при определенном технологическом режиме позволяет получить качественный монолитный материал.

Кроме того, данный процесс является непрерывным, что значительно повышает производительность технологической линии.

Технологическая схема изготовления кровельного рулонного материала представлена на чертеже, где 1 - первый экструдер, 2 - плоскощелевая головка, 3 - первый каландр, 4 - второй экструдер, 5 - размотчик сетки, 6 - нетканая полиэфирная сетка, 7 - плоскощелевая головка, 8 - второй каландр, 9 - рольганг, 10 - тянущее устройство.

Изготовление материала осуществлялось следующим образом.

Пример 1.

В одношнековые экструдеры 1, 4 через дозирующие устройства и компаундные смесители одновременно загружали в расчете на 100 мас.ч. резинополимерной композиции следующие компоненты: резиновый порошок с размером частиц 0,5 мм (ТУ 2519-00147659157-01) - 32 мас.ч., полиэтилен низкой плотности (ГОСТ 16337-7713) - 55 мас.ч., сэвилен - марка №11306-075 с содержанием винилацетата 10-14 мас.% (ТУ 6-05-1636-97) - 8 мас.ч., микроволластонит (ТУ 5777-006-40705684-3003) - 5 мас.ч.

Смешанная, гомогенизированная и пластифицированная масса из плоскощелевой головки 2 первого экструдера 1 поступала на первый трехвалковый гладильный каландр 3.

Температура на валках первого каландра 3: верхний - 45°С, средний - 60°С, нижний - 40°С. Сформированная на первом каландре 1 рулонная заготовка защитного слоя с нижнего валка направлялась на второй каландр 8 в зазор между верхним и средним валками.

Аналогичная по составу пластифицированная масса из щелевой головки 7 второго экструдера 4 поступала на второй каландр 8 в тот же зазор.

Одновременно между защитным слоем и слоем подложки подавалась нетканая полиэфирная сетка 6 с размером ячейки 3 мм с размотчика 5. Дублирование трехслойного материала производили на втором каландре 8 между верхним и средним валками при температуре валков: верхним - 65°С, валок - 75°С, валок - 60°С и давлении 10 МПа. Готовый материал подавался на рольганг 9, а затем - на тянущее устройство 10.

Пример 2.

Осуществлялся аналогично примеру 1, но резинополимерная композиция имела состав, мас.ч.:

Резиновый порошок с размером частиц 0,6 мм	37
Полиэтилен низкой плотности	44
Сэвилен	11
Микроволластонит	8

Использовали сэвилен - марка №11607-040 с содержанием вннилацетата 15-20 мас.%.

Температура на валках первого каландра: верхний - 50°С, средний - 65°С, нижний - 45°С.

Использовали нетканую полиэфирную сетку с размером ячейки 5 мм.

Дублирование материала осуществлялось на втором каландре при температуре валков: верхний - 65°С, средний - 80°С, нижний - 55°С и давлении 13 МПа.

Пример 3.

Осуществлялся аналогично примеру 1, но резинополимерная композиция имела состав, мас.ч.:

Резиновый порошок с размером частиц 0,8 мм	43
Полиэтилен низкой плотности	27
Сэвилен	18
Микроволластонит	12

Использовали сэвилен - марка №12206-007 с содержанием винилацетата 17-21 мас.%.

Температура на валках первого каландра: верхний - 55°С, средний - 65°С, нижний 40°С.

Использовали нетканую полиэфирную сетку с размером ячейки 7 мм.

Дублирование материала осуществлялось на втором каландре при температуре валков: верхний - 70°С, средний - 85°С, нижний - 60°С и давлении 15 МПа.

Состав рецептур и свойства материала по примерам представлены соответственно в таблице 1 и 2.

Использование резинополимерной композиции, компоненты которой взяты ниже нижних пределов, приводит к понижению физико-механических свойств материала. Если компоненты композиции взяты выше верхних пределов, то это приводит к удорожанию материала без улучшения его свойств.

Таблица 1
№ п/п	Наименование компонентов	Примеры
1	2	3
1	Резиновый порошок, мас.ч.	32	37	43
2	Полиэтилен низкой плотности, мас.ч.	55	44	27
1	Сэвилен, мас.ч.	8	11	18
4	Микроволластонит, мас.ч.	5	8	12

Таблица 2
№ п/п	Предел прочности при растяжении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Водопоглощение, %	Гибкость на брусе с закруглением радиуса 5±0,2 мм, при температуре °С	Изменение линейных размеров при температуре (70°С±2°С) в течение 6 ч., %
Примеры
1	15,5	136	0,15	45 Отсутствие трещин	1,5
2	14,0	121	0,2	42 Отсутствие трещин	1,4
3	13,5	115	0,3	40 Отсутствие трещин	1,1
4Прототип*	3,85-4,0	60-70	0,3-1,1	30 Отсутствие трещин	2,2
* Данные приведены по результатам испытания натурного образца.

Технический результат от использования изобретении выражается в увеличении предела прочности при растяжении в 3,5 раза, относительного удлинения при разрыве в 2 раза, понижении водопоглощения в 2-3,5 раза.

Таким образом, обеспечивается стойкость материала к температурным колебаниям и проколам.

Кроме того, увеличилась производительность технологического процесса при уменьшении его трудоемкости.

1. Кровельный рулонный материал, содержащий защитный слой и слой подложки, выполненные из резинополимерной композиции одинакового состава и сдублированные между собой, отличающийся тем, что он дополнительно содержит промежуточный слой из нетканой полиэфирной сетки, резинополимерная композиция содержит, мас.ч.: резиновый порошок с размером частиц до 0,8 мм в количестве 30-50, полиэтилен низкой плотности 27-60, сэвилен 7-20, микроволластонит 5-14.

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что использована нетканая полиэфирная сетка с размером ячеек от 3 до 7 мм.

3. Способ изготовления материала, включающий стадию смешения компонентов резинополимерной композиции, стадию формирования рулонной заготовки защитного слоя и слоя подложки по каландровой технологии, стадию совмещения полученных слоев с последующим их дублированием, отличающийся тем, что резинополимерную композицию составляют из следующих компонентов, мас.ч.: резиновый порошок с размерами частиц до 0,8 мм в количестве 30-50, полиэтилен низкой плотности 27-60, сэвилен 7-20, микроволластонит 5-14, смешение компонентов производят одновременно в двух экструдерах, формирование рулонной заготовки защитного слоя и слоя подложки осуществляют одновременно на двух каландрах, при этом экструдеры и каландры последовательно встроены в одну технологическую линию, при совмещении полученных слоев между ними укладывают слой из нетканой полиэфирной сетки, дублирование слоев начинают между верхним и средним валками каландра, при температуре 60-85°, давлении 10-15 МПа.