Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Строительный текстиль


Нетканых, искусственных и композицион. материалов/Строительный текстиль/Изготовление основ из полиэфирных волокон для рулонных кровельных покрытий: выбор технологии

Изготовление основ из полиэфирных волокон для рулонных кровельных покрытий: выбор технологии

06 сентября 2004
Рынок легкой промышленности №39, 2004

Ватцл Альфред (Alfred Watzl)


Четверть века назад в качестве основ для производства битуминизированных  и полимерно-битумных рулонных кровельных материалов использовали холст из стекловолокна, джутовую ткань, войлок, картон или асбест. В последние годы для этой цели все шире применяют полиэфирные материалы,  применение холстов из стекловолокна остается на постоянном уровне, а к другим материалам обращаются все реже. Эта тенденция иллюстрируется данными (табл. 1), полученными в результате анализа рынка специалистами фирмы Hoechst.

Полиэфирные волокна: конкурентные преимущества. Решающим преимуществом использования полиэфирных (ПЭ) волокон является эластичность полотна ПЭ, который, подобно битуму, способен растягиваться. Конструкция крыши должна выдерживать деформации в результате ветровых нагрузок, смены температуры и других  внешних воздействий, при этом кровля должна, в свою очередь, выдерживать движения конструкции крыши, не теряя при этом своей функции герметизатора. Для того чтобы обеспечить выполнение этой функции полоса кровельного материала должна обладать определенной эластичностью, не растягиваясь до разрыва.

В связи с этим способность полиэфирной основы к растяжению (компенсации напряжений) и соответствие ее по этому параметру многослойной битумной пропитке играет решающую роль при выборе материала для изготовления основы. Добавим к этому, что ПЭ основа, как показывают результаты испытаний, отлично выдерживает точечные нагрузки (хождение по крыше), а также технологические нагрузки как на поточных линиях при 20°С, так и при нанесении на основу слоев битума при 180°С.

В частности, нетканые материалы из ПЭ (при комнатной температуре), как видим, обладают значительно большей эластичностью, чем стеклоткань (рис. 1).

По сравнению с основами из других материалов ПЭ основы обладают: абсолютной гнилоустойчивостью; отсутствием влагопоглощения; очень большим разрывным удлинением; хорошей способностью к удлинению и сокращению после снятия растягивающей нагрузки; высокой прочностью на разрыв; большой гибкостью; хорошей способностью выдерживать точечные нагрузки и сохранять размеры.

Фильерные, штапельные, «сэндвич». В качестве основы для рулонных покрытий под битумную пропитку на рынке предлагают как фильерные, так и штапельные ПЭ материалы. К их производителям относятся либо крупные концерны, выпускающие химические волокна и располагающие обширными знаниями о сырье и  его переработке, либо текстильщики, которые наработали свое «ноу-хау» в сфере производства нетканых материалов. Поскольку производители иногда работают по различным технологиям, то и их продукция обладает специфическими свойствами.

С точки зрения используемых в настоящее время технологий речь идет о применении:
  1. фильерных материалов; 
  2. штапельных материалов; 
  3. основ типа «сэндвич» из фильерных и штапельных волокон

При работе с фильерным нетканым материалом с помощью формования из расплава получают бесконечные элементарные нити, из которых при помощи термического или механического предварительного скрепления делают холст.

В случае использования штапельных нетканых материалов в основном имеют дело с поступающими с чесальной машины рыхлыми волокнами, которые сначала превращают в холст, затем сдваивают на диагональном раскладчике прочеса и проводят предварительное скрепление на иглопробивной машине. (Далее мы не будем останавливаться на известных способах образования прочеса и получения нетканых материалов).

Получение материала для основ из вторичных ПЭ волокон (в частности, отходов прядильного производства) традиционными методами нецелесообразно из-за низких показателей прочности (в результате разрыва длина волокна уменьшается, кроме того, на переработку поступают частично нерасправленные и нетекстурированные отходы). Зато, комбинируя такой материал с фильерным (для основ типа «сэндвич»), можно существенно повысить качество полотна, используя при этом смеси с разным соотношением штапельного и фильерного компонентов: от 1:1 до 2:1.

В этом случае фильерный материал производят непрерывно и подвергают предварительному упрочению легким иглопрокалыванием. Рулоны такого материала затем подают на установку для изготовления штапельного материала, а затем в отделочную иглопробивную машину для получения полотна типа «сэндвич».

Рулонные материалы типа «сэндвич» делают как одинарными, так и сдвоенными. Прочность на разрыв и стабильность удлинения и размеров вторичного материала с таким же весом значительно улучшают в результате изготовления полотна. Это было подтверждено большим числом испытаний на разрыв.

Само собой разумеется, что материалы типа «сэндвич» можно делать также из стекловолокна или сетчатого полотна (стекловолокно + штапельный материал). С помощью стеклянной сетки можно повысить стабильность размеров штапельного материала, а регулируя содержание штапельного волокна, оптимизировать упругое удлинение одной только стекловолокнистой «сетки». Сформованные из бесконечных (штапельных) волокон или по методике «сэндвич» полотна затем скрепляют разными способами, после чего подвергают отделке.

Не менее важен выбор способа скрепления. На рынке предлагается оборудование для следующих способов скрепления: механическое иглопробивание + термофиксация + скрепление вяжущим; механическое иглопробивание + скрепление вяжущим (с одновременной термофиксацией и сушкой); термическое скрепление + термофиксация + скрепление вяжущим; термическое скрепление.

В зависимости от разных требований национальных стандартов и потребителей на базе ПЭ волокон разработаны различные основы для кровельных покрытий. При этом фильерные материалы занимают на рынке значительно больше места, чем штапельные.

Важнейшими производителями ПЭ нетканых материалов для основ под битумную пропитку, в частности, являются: Enka (Нидерланды); Ledatec (Великобритания); Hoechst (ФРГ); OR Valpedana (Италия); RPT (Франция); Wattex (Бельгия); Lutravil (ФРГ); Silon (Чехия); Terbond (Италия); Filc Menges (Югославия); Polytex (Италия); Freudenberg (ФРГ).

Штапельные или фильерные?  Зависящие от технологии специфические свойства разных продуктов могут обладать своими преимуществами с точки зрения их практического применения. Однако эти различия осложняют сравнение потребительских свойств основ. Так как для оценки этих свойств в конечном итоге определяющей является комбинация всех свойств, несомненно, следует избегать переоценки отдельных парамеров. При такой общей оценке фильерные материалы по своим потребительским свойствам однозначно предпочтительнее штапельных.

Однако это не исключает того, - и практика доказывает это, - что штапельные материалы могут использоваться в качестве основ под битумную пропитку. В частности, исследовательская компания British Flat Roofing Council сообщает, что фильерные материалы применяется шире, чем штапельные, но, тем не менее, при плотности от 350 г/м2 их преимущества теряют практическое значение. Решающим положительным фактором более легких полотен  являются высокие потребительские свойства материала, скрепленного по методу  спанбонд.

Отметим, что необходимые потребительские качества материалов для кровельных покрытий определяются различными национальными стандартами по-разному (табл. 2). В некоторых странах, где такие специальные стандарты отсутствуют, основу оценивают по свойствам полимерно-битумных кровельных полотен. Если параметры конечного продукта в порядке, то основа считается хорошей.

Из-за различия стандартов на основы кровельных покрытий в отдельных странах после формирования в 1993 г. общеевропейского рынка стало логичным исходить из того, что в этом плане надо стремиться к унификации, и что пригодность ПЭ основы надо оценивать не столько по ее специфическим свойствам, сколько по показателям готового битумного покрытия.

Потребительские параметры удлинения относятся к удлинению при разрыве образца. Они мало что говорят нам, так как показатели остаточного удлинения определяют самую большую часть параметров. Решающее значение для нас имеет упругое удлинение кровельной полосы и, следовательно, основы, а не удлинение при разрыве. Деформация кровельного покрытия сверх предела упругости приводит к остаточным изменениям, разрыву покрытия и, следовательно, к негерметичности кровли. Поэтому упругое удлинение кровельной полосы и, следовательно, основы должно быть настолько большим, чтобы не достигалась зона остаточного удлинения.

Решающее значение для определения применимости полотна для горячей битумной ванны имеют показатель разрывного удлинения и прочности на разрыв при 180°C, а также нагрузка при измеренном упругом удлинении основы (около 2% при 180°C). Само собой разумеется, что эти значения однозначно будут выше у фильерного материала.

На остальных потребительских свойствах (прочности на раздир, прочности на вырывание гвоздей, сопротивлении продавливанию, прочности на продавливание, способности к восстановлению формы, а также влагопоглощении и расслаивании готовых битумных кровель) мы здесь  останавливаться не будем.

Факторы качества. Если проанализировать влияние различных факторов на физические и потребительские свойства основ кровельных покрытий, то можно выделить следующие:

  1. вид волокна (элементарная нить или штапельное волокно);
  2. степень вытяжки волокон, точка плавления;
  3. 3) длина, тонина и извитость волокна: обычно речь идет о титрах 1,7...11 дтекс, в основном имеют дело с волокном 4...6 дтекс, длина волокна у штапельного материала лежит в диапазоне 38...110 мм;
  4. масса единицы поверхности готового материала (волокно со связующим) лежит в пределах 110...360 г/м2, в основном 180...250 г/м2;
  5. 5) изотропия, продольная и поперечная ориентация волокон: с помощью процесса изготовления нетканого фильерного материала можно получать совершенно изотропный холст. Благодаря иглопробиванию нетканого фильерного материала происходит, в частности, переориентация волокон в направлении обработки. Прочность таких холстов в продольном направлении обычно выше, чем в поперечном. При дальнейшей обработке это дает положительный эффект, потому что далее при пропитке битумом при высоких температурах могут возникнуть большие продольные напряжения. Поскольку штапельный материал обычно не изотропен, его характеристики зависимости удлинения от нагрузки не бывают одинаковыми во всех направлениях. (На технологической линии существуют различные возможности переориентации волокон с одного направления на другое, и этим нужно пользоваться для получения хорошего продукта);
  6. плотность иглопробивания зависит от правильного подбора игл и устройства ввода сырья в иглопробивные машины;
  7. фиксация полотна должна проводиться при температуре 220...230°C для того, чтобы холст при последующей отделке не подвергался недопустимой усадке;
  8. нанесение связующего. Связующее, упрочение которым необходимо для достижения оптимальной формоустойчивости,  осаждается в точках скрещивания волокон и отверждается при высоких температурах, вызывая термостабилизацию полотна. При этом решающее значение имеют правильный подбор связующего (смесь акрилового связующего со смолой) и его оптимального количества. Слишком высокое содержание связующего ведет к ужесточению основы и, тем самым, всего кровельного полотна, что, в свою очередь, затрудняет подгонку полос при их укладке. А слишком толстый слой связующего снижает эластичность полосы.

Решающее влияние на окончательную прочность кровельного материала имеет степень сеткообразования основы, зависящая от температуры и времени обработки. Сязующее влияет на следующие свойства основы: стабильность размеров при температуре 200°C и воздействии растягивающей нагрузки; гибкость; характер зависимости удлинения от нагрузки при сильном растяжении; водоотталкивающие свойства.

Для изготовления кровельных материалов с ПЭ основой фирмы BASF, Röhm, Hoechst применяют дисперсионные связующие на основе полиакриловых смол. Речь идет о чистых акриловых смолах, образующих очень твердую полимерную пленку, для которой характерно сильное сеткообразование. Часто к дисперсионным связующим добавляют 5-10% меламиновой смолы для уменьшения удлинения, прежде всего,  при высоких температурах.

Фирма Röhm GmbH выпустила на рынок для таких основ  новинку - связующее, в котором в значительной мере отказались от использования меламиновой смолы, и это не оказало существенного влияния на перечисленные выше свойства основ. В то же время в результате использования нового связующего исключены недостатки, характерные для отделки основ  комбинированным связующим из акриловой и меламиновой смол: ограниченное время нахождения в ванне с составом для отделки; сильный выход формальдегида при сушке и полимеризации. Связующие такого типа разработаны, по информации фирмы BASF, и ее специалистами;

9) битуминизация. При пропитке битумом основа должна обладать большой стабильностью размеров: при воздействии температуры и напряжений при растяжении в установке для битумизации у основы не должно быть никаких существенных изменений структуры и формы. При этом нужно учитывать, что полимер является термопластом. Хотя его точка плавления равна 256°C, а размягчение начинается только при 230°C, этот материал становится чувствительным к напряжениям уже при температурах, наблюдаемых в битумной ванне. Поэтому растягивающие нагрузки при битумизации должны быть минимальными. Для этого нужно, чтобы транспортирующие валки установки для битумной пропитки не оказывали на основу тормозящего действия, и их привод был в значительной мере принудительно синхронизирован.

Насколько бы ни была качественно изготовлена основа, она претерпит скручивание и изменение ширины в результате перегрузки, если установка не работает оптимально. Сравнительная пропитка одинаковых полос основы из нетканых материалов на двух установках с разной наладкой дала совершенно разные конечные результаты усадки по ширине.

Любое предприятие, занимающееся устройством кровель, знает, что результаты замеров могут сильно отличаться друг от друга, поэтому нужно рассчитывать на большой их разброс. Кроме того, следует учитывать, что отдельные результаты, полученные в ходе лабораторных испытаний, не оказывают прямого влияния на долговечность полос, уложенных на крышу. Поэтому некоторые параметры, определяющие отдельные свойства кровельных покрытий, не должны переоцениваться.

КОМПАНИИ И ТОРГОВЫЕ МАРКИ, УПОМЯНУТЫЕ В СТАТЬЕ

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ