РУЛОННЫЙ БЕЗОСНОВНЫЙ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ САМОКЛЕЯЩИЙСЯ МАТЕРИАЛ

Область техники, к которой относится полезная модель
Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к гидроизоляционному материалу, предназначенному для использования, в том числе, в качестве подкладочного ковра для скатных кровель с покрытием из гибкой однослойной или многослойной битумной или битумно-полимерной черепицы, плиток из различных материалов, дранки, металлической фальцевой кровли и металлочерепицы.
Уровень техники
Современные рулонные кровельные материалы - один из наиболее популярных материалов для устройства крыш в строительстве как малоэтажных домов, гаражей, подсобных построек, так и объектов городской, промышленной, коммерческой застройки, при уклоне кровли от 3 до 90 градусов, а также при сооружении зданий, имеющих оригинальную сложнопрофильную кровлю, при использовании в труднодоступных местах кровли. Такие материалы сочетают надежность, долговечность, простоту укладки и доступные цены.
Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы изготавливают по индивидуальным Техническим Условиям с учетом требований ГОСТ 30547-97 «Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные». Материал выпускают в рулонах, имеющих ширину 1000±200 мм и длину от 3 до 50 метров. Наиболее распространенными и популярными являются битумно-полимерные кровельные материалы, в которых полимеры представляют собой модифицированные добавки для улучшения характеристик битума. Обычно такой материал изготавливают путем нанесения битумного и/или полимерно-битумного вяжущего либо иной покровной массы на основу. В качестве основы традиционно используют картоны, асбест, стекловолокно, стеклоткань, полимерные волокна или комбинации этих материалов. Безосновный материал изготавливают путем нанесения вяжущего на защитный слой из полимерной пленки.
В конструкциях скатных крыш с финишным покрытием из гибкой битумной черепицы рулонные битумно-полимерные материалы могут использоваться в качестве подкладочного гидроизоляционного ковра. Этот дополнительный защитный слой укладывают на сплошное основание непосредственно под гибкую черепицу. Подкладочный ковер выполняет несколько функций: гидроизолирующую (защищает кровлю от протечек, включая дополнительную защиту от осадков, растаявшего снега, наледи); повышение прочности и долговечности кровли; предотвращение образования конденсата, приводящего к размоканию, возникновению плесени и грибка.
Важными характеристиками материала также являются сопротивление изгибу, прочность (сопротивление разрывным нагрузкам) а также небольшая общая толщина, обеспечивающая уменьшение веса конструкции.
Высокая потребность в надежных и долговечных, и при этом недорогих и простых в работе кровельных покрытий различного назначения привела к активному развитию данной сферы, и на рынке представлено большое количество различных материалов, которые различаются по виду основы, виду и составу верхнего и нижнего покрытия, плотности материала, количеству слоев, способу крепления материала на кровле.
По типу крепления различают материалы механической фиксации, которые необходимо прикреплять при помощи кровельных гвоздей и/или скоб, и самоклеящиеся материалы, которые фиксируют при помощи клейкого основания, защищенного съемным силиконизированным материалом. Самоклеящиеся материалы имеют преимущества, так как обеспечивают полное прилегание материала к основанию и минимизацию количества гвоздей, деформирующих материал.
Из патента РФ 49552, опубл. 27.11.2005, известен рулонный наплавляемый материал, содержащий гидроизолирующий слой, верхний защитный слой и нижний защитный слой, причем верхний и нижний защитные слои расположены на гидроизолирующем слое с противоположных его сторон, а на нижний защитный слой со стороны, противоположной гидроизолирующему слою, нанесены полосы вяжущего. На полосы вяжущего со стороны, противоположной нижнему защитному слою, нанесена защитная пленка.
Также известен рулонный материал ANDEREP ULTRA производства Технониколь (см. каталог на сайте https://www.tn.ru/catalogue/podkladochnye_materialy/podkladochnyj_kover_barer_os_gch/, выпущен на рынок в Российской Федерации с 01.01.2013 г.), который представляет собой самоклеящийся подкладочный ковер, содержащий основу из полиэфира, слой битумного вяжущего с добавлением СБС полимеров и клеевой модифицированный битумный слой, нанесенный на нижнюю поверхность. С верхней стороны материал защищен мелкозернистой посыпкой, с нижней - силиконизированной съемной пленкой. С верхней стороны материал имеет продольную битумную полосу, также защищенную силиконизированной съемной пленкой. Данный материал может быть выбран в качестве ближайшего аналога полезной модели.
Известные самоклеящиеся рулонные материалы имеют основу, например, из полиэфира, стеклохолста или стеклоткани, пропитанную или покрытую с одной или двух сторон битумными слоями. Такие материалы основы являются дорогостоящими, а также являются достаточно тяжелыми, что увеличивает общую массу материала.
Таким образом, недостатками известных решений является относительно большая толщина и масса (за счет наличия основы и двух битумных слоев; более высокая стоимость и сложность производства; недостаточная гибкость, не позволяющая эффективно и просто использовать такие материалы на кровлях сложной конфигурации, а также недостаточная прочность на разрыв и износостойкость.
В связи с этим технической задачей, на которую направлена полезная модель, является разработка рулонного гидроизоляционного материала для использования в качестве подкладочного кровельного ковра, в котором будут устранены вышеуказанные недостатки. Кроме того, необходимо снизить стоимость и повысить срок службы и эксплуатационные характеристики материала.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является повышение износостойкости и прочности (и, таким образом, срока службы) без ухудшения требуемых характеристик гидроизоляции и без увеличения массы, повышение гибкости, а также снижение стоимости материала для потребителя.
Технический результат полезной модели достигается за счет того, что материал не имеет основы, а роль основы (каркаса) в материале выполняет защитное покрытие из многослойного эластичного полимерного материала повышенной прочности, которое имеет маленькую толщину и высокую гибкость. Это покрытие совмещает несколько функций: служит основой для битумного вяжущего и является наружным защитным покрытием.
Рулонный многослойный гидроизоляционный самоклеящийся материал согласно полезной модели содержит гидроизолирующий слой из битумно-полимерного вяжущего, верхний защитный слой и нижний защитный слой, расположенные с противоположных сторон от гидроизолирующего слоя. Нижний защитный слой представляет собой съемную пленку с антиадгезивной поверхностью. Материал отличается тем, что он является безосновным, верхний защитный слой выполнен из нескольких слоев эластичных полимерных материалов, имеет прочность не менее 450 Н/5см и содержит слой из тканого полипропилена.
Битумно-полимерное вяжущее может представлять собой композицию, содержащую битум и полимерный модификатор стирол-бутадиен-стирол в количестве не более 25 мас. %, предпочтительно 0,001-20 мас.%. Битумно-полимерное вяжущее также может дополнительно содержать наполнитель и/или масло-мягчитель. Слой битумно-полимерного вяжущего может иметь толщину от 0,3 до 3 мм.
Наружный слой повышенной прочности из гибкого эластичного полимерного материала содержит полипропиленовую ткань и дополнительные слои из полимерных материалов, расположенные с наружной или внутренней стороны от полипропиленовой ткани.
Полимерный тканый материал может быть выполнен с односторонней или двухсторонней ламинацией. В качестве материалов для дополнительных слоев также могут быть использованы полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкой плотности, кросс-армированный полиэтилен высокой плотности, полипропиленовая пленка, ПЭТ, нетканое полипропиленовое полотно, а также фольга. Пленки могут быть выполнены разного цвета, в том числе иметь металлизированное напыление.
2
2
2
2
В одном варианте осуществления защитный слой имеет общую толщину 6-200 мкм, предпочтительно 100-140 мкм, и плотность 5-200 г/м, предпочтительно 80-95 г/м. Плотность полипропиленовой ткани может составлять не более 120 г/м, предпочтительно 40-55 г/м.
Съемная пленка с антиадгезивной поверхностью может представлять собой силиконизированную полимерную пленку или бумагу, а также другие стандартные материалы, используемые для защиты самоклеящегося слоя.
Разработанный материал позволяет снизить стоимость, толщину и массу материала.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 схематически изображен фрагмент рулонного материала, где показан пример расположения слоев рулонного материала согласно одному из возможных вариантов осуществления полезной модели.
Осуществление полезной модели
Рулонный многослойный безосновный гидроизоляционный самоклеящийся материал согласно полезной модели получают путем нанесения битумно-полимерного вяжущего между защитным слоем повышенной прочности и съемной пленкой.
Рулонный материал для использования в качестве подкладочного ковра должен быть практически водонепроницаемым. Кроме того, материал должен быть достаточно эластичным, чтобы реагировать на расширение кровельных материалов с сохранением водонепроницаемости. Для этого желательно, чтобы материал при 20°С имел относительное удлинение на разрыв по меньшей мере 10-30% и разрывную нагрузку по меньшей мере 450 Н/5см в продольном и поперечном направлении. При этом битумное вяжущее должно иметь достаточную силу приклеивания к поверхности основания, например, при повышенных температурах.
В связи с этим в качестве битумно-полимерного вяжущего предпочтительно использовать смесь битума с натуральным или синтетическим каучуком, например, стирол-бутадиен-стиролом (СБС). Массовое соотношение битума или битумной смеси к полимерному модификатору должно составлять не менее 75:25, предпочтительно около 90:10. Полученное битумно-полимерное вяжущее должно иметь температуру размягчения от 60 до 140°С, предпочтительно от 80 до 110°С, и глубину проникания иглы при 25°С от 50 до 400 дмм, предпочтительно 70-110 дмм. Характеристики хрупкости вяжущего не должны быть выше -25°С, а вязкость должна составлять не менее 900 сПз.
Чем толще будет слой битумно-полимерного вяжущего, тем лучше будет гидроизоляционный эффект, но для сохранения необходимой гибкости и общей массы материала эта толщина не должна превышать 3 мм, предпочтительно составлять от 0,3 до 2 мм. Более тонкий материал будет сложнее изготовить и обеспечить его непрерывность.
Битумно-полимерная композиция также может содержать наполнитель (такой как тальк, доломитовая мука и другие стандартные материалы) и/или высокополимерное масло-мягчитель.
2
2
Что касается материалов защитного слоя, на который наносят битумно-полимерное вяжущее, желательно, чтобы они выдерживали температуру расправленного битума без ухудшения свойств водонепроницаемости. Для этой цели материалы должны выдерживать температуру не менее 100°С, предпочтительно не менее 130-155°С, особенно предпочтительно не менее 250°С. Кроме того, материал должен быть достаточно прочным и гибким чтобы обеспечивать высокое сопротивление разрыву материала на стержне гвоздя при механической фиксации материала. Предпочтительно, общая толщина защитного слоя повышенной прочности должна составлять не менее 3 мкм и не более 200 мкм, более предпочтительно около 100-140 мкм, плотность не менее 50 г/м, предпочтительно 80-120 г/м, а прочность в продольном и поперечном направлении не менее 450 Н/5см, более предпочтительно не менее 500 Н/5см, особенно предпочтительно не менее 550 Н/5см.
2
Наиболее подходящим материалом для цели создания защитного слоя повышенной прочности, который выполняет функцию основы, является тканое полотно из полимерных волокон, предпочтительно из полипропилена. Слой повышенной прочности является многослойным, может состоять из двух, трех и более слоев материала. Дополнительные слои могут быть выполнены из одинакового или различного материала, в качестве которых могут быть использованы и материалы, имеющие аналогичные характеристики эластичности и прочности, например полипропиленовые пленки, нетканое полипропиленовое волокно, кросс-ламинированные пленки из полиэтилена высокой плотности, сополимеры этилена-пропилена, этилена-метакрилата, этилена-бутилакрилата, этилена-метакрилата, этиленвинилацетата, поливинилиденхлорида, сополимеры винилиденхлорида, нейлона и других подходящих эластичных полимерных материалов. Вес таких пленочных покрытий должен составлять от 3 до 100 г/м.
Дополнительный слой полимерной пленки может быть расположен поверх полипропиленовой ткани и может быть расположен между полипропиленовой тканью и битумным вяжущим. Таким образом, полимерную пленку можно наносить непосредственно на наружную поверхность полипропиленовой ткани, например путем экструзионного нанесения покрытия с помощью матрицы, прямым или обратным валиком, рифленым валиком, ножевым валиком и т.д., с последующим охлаждением или высушиванием.
Дополнительный слой может быть нанесен на всю наружную поверхность полипропиленовой ткани или только на ее часть.
В еще одном варианте выполнения дополнительный слой может быть нанесен на полипропиленовую ткань со стороны, обращенной к битумному вяжущему. Пленка может быть нанесена с помощью ламинирующего адгезива. Для этой цели могут быть использованы, например, пленки из полиэтилентерефталата, полиэтилена низкого давления, полиамида или поливинилхлорида. Толщина такой пленки может составлять от 2,5 до 100 мкм, предпочтительно от 5 до 50 мкм. В качестве ламинирующего адгезива может быть использован клей, отверждающийся под давлением, термоплавкий клей или эпоксидный или изоцианатный клей. Толщина адгезива может составлять от 5 до 50 мкм. Полимерная пленка может быть нанесена на всю внутреннюю поверхность полипропиленовой ткани, или только на ее часть.
2
Для обеспечения нескользящего покрытия и возможности нанесения печати на наружной стороне наружного защитного слоя выполняют, например, одностороннюю или двустороннюю ламинацию, например, путем нанесения слоя полиэтилена низкого давления плотностью 30 г/м. На слой ламинации после коронирования поверхности можно затем методом флексопечати наносить логотипы и разметку для размещения гибкой черепицы. Ламинация с внутренней стороны тканого материала может обеспечивать лучшее сцепление с битумом и уменьшать усадку материала при воздействии температуры, улучшать показатели гибкости материала при отрицательных температурах.
Съемный нижний защитный слой рулонного материала по полезной модели защищает битумное вяжущее от слипания и позволяет сворачивать материал в рулоны, которые будет легко разворачивать перед укладкой. Нижний защитный слой удаляют непосредственно перед укладкой на основание.
Сущность и варианты осуществления полезной модели поясняются следующими примерами.
Пример 1
2
Рулонный материал согласно полезной модели был изготовлен путем одновременного нанесения слоя битумно-полимерного вяжущего, состоящего из 10 мас. частей стирол-бутадиен-стирола, 4 мас. частей масла-смягчителя и 86 мас. частей кровельного битума, между двумя калибровочными валами охлаждения, на один из которых наложена полипропиленовая ткань с односторонней ламинацией общей толщиной 140 мкм и шириной 1030 мм, а на другой наложена силиконизированная пленка толщиной 12 мкм и шириной 1030 мм. Толщина зазора между валами составляла 1,2 мм, задавая толщину формируемого битумного слоя. Затем материал охлаждали окунанием и/или касанием охлаждающей жидкости, например в ванне с водой. Масса 1 м полученного материала, измеренная по ГОСТ EN 1849-1, составляла 1,0±0,1 кг.
Пример 2
2
Второй вариант материала получали аналогично примеру 1 с тем отличием, что в качестве защитного слоя повышенной прочности использовали многослойный материал, состоящий из внутреннего слоя полипропиленовой ткани толщиной 70 мкм и наружного пленочного слоя полиэтилена высокой плотности толщиной 70 мкм. Масса 1 м полученного материала составляла 1,0±0,1 кг.
Пример 3
2
Третий вариант материала получали аналогично примеру 1 с тем отличием, что в качестве защитного слоя повышенной прочности использовали многослойный материал, состоящий из внутреннего слоя полипропиленовой ткани толщиной 70 мкм и наружного пленочного слоя из полипропилена толщиной 80 мкм. Масса 1 м полученного материала составляла 1,0±0,1 кг.
Пример 4
2
Четвертый вариант материала получали аналогично примеру 1 с тем отличием, что в качестве защитного слоя повышенной прочности использовали многослойный материал, состоящий из внутреннего слоя полипропиленовой ткани толщиной 100 мкм, и наружного пленочного слоя из нетканого полипропиленового полотна толщиной 20 мкм. Масса 1 м полученного материала составляла 1,0±0,1 кг.
Пример 5
2
Еще один вариант материала получали аналогично примеру 1 с тем отличием, что в качестве защитного слоя повышенной прочности использовали многослойный материал, состоящий из внутреннего слоя полипропиленовой ткани толщиной 100 мкм и по одному слою ламинации толщиной 60 мкм с каждой стороны полипропиленовой ткани. Масса 1 м полученного материала составляла 1,0±0,1 кг
Пример 6
2
Еще один вариант материала получали аналогично примеру 1 с тем отличием, что в качестве защитного слоя повышенной прочности использовали многослойный материал, состоящий из внутреннего слоя полипропиленовой ткани толщиной 80 мкм, нижнего слоя, состоящего из пленки ПЭТ толщиной 40 мкм, и верхнего слоя ламинации толщиной 30 мкм. Масса 1 м полученного материала составляла 1,0±0,1 кг
Пример 7
2
Еще один вариант материала получали аналогично примеру 1 с тем отличием, что в качестве защитного слоя повышенной прочности использовали многослойный материал, состоящий из внутреннего слоя полипропиленовой ткани толщиной 80 мкм и верхнего слоя состоящего из полиэфиновой пленки, толщиной 40 мкм, и нетканного полипропилена толщиной 20 мкм. Масса 1 м полученного материала составляла 1,0±0,1 кг
Пример 8
2
Еще один вариант материала получали аналогично примеру 1 с тем отличием, что в качестве защитного слоя повышенной прочности использовали многослойный материал, состоящий из внутреннего слоя полипропиленовой ткани толщиной 80 мкм и верхнего и нижнего слоев полипропиленовой пленки, общей толщиной 60 мкм. Масса 1 м полученного материала составляла 1,0±0,1 кг
Пример 9
2
Еще один вариант материала получали аналогично примеру 1 с тем отличием, что использовали битумное вяжущее, состоящее из 76 мас. частей окисленного битума с добавлением 4 мас. частей мягчителя и 20 мас. частей наполнителя. Масса 1 м полученного материала составляла 1,1±0,1 кг.
Пример 10
2
Еще один вариант материала получали аналогично примеру 1 с тем отличием, что использовали битумно-полимерное вяжущее, содержащее 69 мас. частей битума, 6 мас. части мягчителя и 25 мас. частей стирол-бутадиен-стирола. Масса 1 м полученного материала составляла 1,0±0,1 кг.
Материалы, полученные в примерах 1-10, исследовали на гибкость (ГОСТ EN 1109-2011), водонепроницаемость (ГОСТ EN 1928-2011 метод А), водопоглощение (ГОСТ 2678) и теплостойкость (ГОСТ EN 1110-2011). Все полученные материалы имели абсолютную водонепроницаемость в течение 24 ч при давлении 60 кПа, температуру гибкости на брусе R=15 мм не менее -15°С, водопоглощение в течении 24 ч. составляло для всех образцов не более 0,1%, а теплостойкость для всех материалов была свыше 90°С.
Полученные материалы также подвергали испытаниям на прочность, для чего измеряли относительное удлинение в продольном/поперечном направлениях (ГОСТ 31899-1-2011, EN 12311-1:1999), разрывную силу в продольном/ поперечном направлении (ГОСТ 31899-1-2011, EN 12311-1:1999) и сопротивление раздиру стержнем гвоздя в продольном/ поперечном направлении (ГОСТ 31898-1-2011, EN 12310-1:1999).
Полученные результаты по сравнению с материалом ANDEREP ULTRA приведены в таблице 1.
Таблица 1
Показатель
Ана-лог
1
3
4
5
6
7
8
9
10
Относительное удлинение в продольном/ поперечном направлениях, %
20/20
25/23
25/23
25/21
34/25
25/24
25/26
25/21
24/24
23/26
Разрывная сила в продольном/ поперечном направлении, Н/5см
350/350
596/610
596/632
600/624
595/611
603/597
597/631
596/630
598/636
599/631
Сопротивление раздиру гвоздем в продольном/ поперечном направлении, Н
90/90
568/653
568/653
581/561
512/503
584/563
583/559
585/562
581/567
583/564
На основании результатов проведенных испытаний можно заключить, что разработанные материалы имеют следующие преимущества.
Обеспечено снижение стоимости продукта примерно на 10% по сравнению с материалом, имеющим основу, за счет исключения дорогостоящего материала основы.
Прочное верхнее покрытие обеспечивает существенное увеличение разрывных характеристик по сравнению с аналогами.
Материал для укладки не требует применения мастики, так как клеится в соединении сам на себя.
В случае использования полимерной ткани (переплетенных нитей) показатель раздира стержнем гвоздя в несколько раз выше, чем у аналогичного материала с основой.
Удобная разметка на верхнем покрытии помогает правильно ориентировать гонты гибкой черепицы при ее укладке на подкладочный ковер согласно полезной модели.
Таким образом, новый материал обеспечивает снижение массы и стоимости материала и значительное повышение его прочности без изменения требуемых характеристик гидроизоляции, водопоглощения и теплостойкости.