ОГНЕСТОЙКИЙ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БИТУМНЫЙ КРОВЕЛЬНЫЙ ЛИСТ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
FIRE-RESISTANT CELLULOSE-BITUMEN ROOFING SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING

Настоящее изобретение в общем случае относится к огнестойким, пропитанным битумом листам из целлюлозных волокон, и способу их изготовления. Упомянутые листы в основном предназначаются для использования в качестве облицовочного материала и, в частности, в качестве материала кровельного покрытия.
Уровень техники
Пропитанные битумом листы из целлюлозных волокон хорошо известны специалистам в соответствующей области техники. В общем случае их изготавливают из бумаги вторичной переработки, и они имеют прямоугольную форму. Обычно бумагу вторичной переработки перед получением бумажной массы, которую будут наносить на сетку, затем обезвоживать и калибровать, подвергают воздействию стадии обработки для удаления нецеллюлозных элементов, таких как, например, проволочные скобки, и стадии дефибрирования. В волокнистую массу могут быть добавлены и другие компоненты, такие как, например, пигменты, для получения окрашенных облицовочных листов, адаптированных к архитектурному применению. Масса из целлюлозных волокон может быть подвергнута гофрированию при использовании машины, описанной в патенте FR 2,496,551 или в патентной заявке ЕР 0,844,071, для получения прямоугольных листов, у которых гофры параллельны двум кромкам в направлении длины. После высушивания получают лист из целлюлозных волокон, который может быть разрезан до желательного размера. После этого листы пропитывают битумом, затем охлаждают и при необходимости покрывают слоем краски.
Пропитанные битумом листы из целлюлозных волокон представляют собой материалы, демонстрирующие множество преимуществ для сферы строительства и реконструкции. Такие листы являются легкими, стойкими, ультрагибкими, простыми в установке и дешевыми. Их гибкость делает возможной их адаптацию к незначительным деформациям, присущим старым деревянным конструкциям. Это важная характеристика для реконструкции зданий. Их легкость делает возможной их установку на легкой деревянной конструкции. Поэтому отсутствие большой дополнительной нагрузки ограничивает упрочнение конструкции, зачастую необходимое при работах по реконструкции. Резка и сверление таких листов требует использования только очень простых инструментов, таких как молоток и пила.
Таким образом, пропитанные битумом листы из целлюлозных волокон очень широко используются в области строительства и реконструкции. Однако их низкая стойкость к воздействию внешнего огня создает реальную проблему в отношении стандартов безопасности, действие которых накладывается национальными и международными органами власти, и, в частности, тех, действие которых накладывается Европейской комиссией. Действительно, такие стандарты постоянно развиваются, и предъявляемые требования являются все более и более серьезными.
Поэтому существует потребность в улучшении огнестойкости пропитанных битумом листов из целлюлозных волокон.
Известна возможность придания огнестойкости материалу, заключающаяся в нанесении на него покрытия на основе расширяемого графита. Расширяемый графит представляет собой вспучивающееся вещество, которое после воздействия огня расширяется и создает изолирующий барьер.
В патенте US 6,436,510 описываются листы из целлюлозных волокон, имеющие огнестойкое покрытие, содержащее расширяемый графит и термопластичный или термореактивный полимер. Сразу после нанесения покрытия из полимерного связующего и расширяемого графита на листы из целлюлозных волокон затем наносят покрытие из битума и проводят профилирование в виде плоских гонтов, которые могут быть использованы в качестве материалов кровельного покрытия.
Все еще в связи со сферой строительства в патенте US 2011/011021 описываются пластины из хлопкового волокна. Хлопковое волокно покрывают расширяемым графитом при использовании связующего с механическим сцеплением и/или химическим сцеплением. Использующееся связующее может представлять собой любой термопластичный полимер, способный образовывать пленку после высушивания. Кроме того, упоминаются полиакрилаты, эпоксидные смолы, поливинилацетатные смолы, полиуретаны или термопластичные каучуки на стирольной основе. На пластины, имеющие покрытие из огнестойкого слоя, впоследствии может быть нанесено покрытие из модифицированного битума, и, таким образом, они могут выполнять функцию материала кровельного покрытия.
В патентной заявке US 2005/0145139 описывается огнестойкое покрытие, подобное тем, которые упоминались выше в настоящем документе. Покрытие получают из композиции, содержащей по меньшей мере одно полимерное связующее, имеющее ту же самую природу, что и те, которые используют в патенте US 6,436,510, частицы расширяемого графита, носитель, такой как вода или углеводородный растворитель в соответствии с природой полимерного связующего, и пигмент, такой как, например, диоксид титана, карбонат кальция или бораты. После этого покрытие высушивают при температуре консервации упомянутого материала, который, кроме того, может представлять собой модифицированный битум или битумную черепицу. Для защиты покрытия от факторов окружающей среды, таких как дождь или ветер, может быть нанесен дополнительный наружный слой.
В числе патентов или патентных заявок, относящихся к использованию покрытий на основе расширяемого графита для улучшения огнестойкости целлюлозных материалов, могут быть упомянуты публикации WO 2004/099491, US 5,686,669 и US 6,084,008. Одна из областей применения, к которой относятся два последних патента, представляет собой кровельные материалы.
Однако в литературе не описывается какого-либо огнестойкого покрытия для пропитанных битумом листов из целлюлозных волокон. Далее, как упоминалось выше, данным листам свойственно множество преимуществ в области строительства, но их низкая огнестойкость не удовлетворяет стандартам, действие которых накладывают европейские органы власти.
Поэтому существует потребность в улучшении огнестойкости пропитанных битумом листов из целлюлозных волокон.
Раскрытие изобретения
Таким образом, одна цель настоящего изобретения заключается в улучшении огнестойкости пропитанных битумом листов из целлюлозных волокон в целях удовлетворения требованиям, в частности, документа European Standard EN 13501-5.
В документе European Standard EN 13501-5, описанном более подробно в примерах испытания на огнестойкость, определяются критерии, которые должны быть удовлетворены кровлями, подвергнутыми воздействию внешнего огня, и приводится классификация кровель в зависимости от их огнестойкости.
Как неожиданно обнаружил заявитель, для получения достаточно огнестойкого слоя, соответствующего документу European Standard EN 13501-5, расширяемый графит, который представляет собой наиболее часто использующийся антипирен в области облицовочных материалов, должен был быть осажден в результате сухого осаждения, предпочтительно в результате распылительного осаждения в псевдоожиженном слое или в результате бункерного осаждения, на слой адгезионной грунтовки. Обычные способы предшествующего уровня техники, такие как распыление расширяемого графита в суспензии в воде или диспергирование расширяемого графита в полимерном связующем, не действуют, поскольку такие способы не позволяют получать достаточно гомогенный слой расширяемого графита. В случае наличия бинарной смеси «вода/расширяемый графит» проблема в основном заключается в нестабильности смеси, что приводит к разделению фаз в распылительном контуре. Данная нестабильность может быть частично исправлена в результате увеличения вязкости дисперсионной фазы в случае воды. Однако данное увеличение вязкости дисперсионной фазы создает трудности с осуществлением распылительного осаждения. В случае наличия бинарной смеси «полимерное связующее/расширяемый графит» основные проблемы заключаются, с одной стороны, в проблеме диспергирования частиц расширяемого графита в полимерном связующем вследствие электростатического сродства между двумя фазами, а, с другой стороны, в проблеме распыления. Для преодоления технической проблемы, связанной с распылительным осаждением и с гомогенностью слоя графита, заявитель разработал способ, который заключается в осаждении сначала слоя адгезионной грунтовки на облицовочных листах, а после этого в осаждении в результате сухого осаждения, предпочтительно в результате распылительного осаждения в псевдоожиженном слое или в результате бункерного осаждения, огнестойкого покрытия, содержащего расширяемый графит.
В соответствии с этим объектом настоящего изобретения являются пропитанные битумом листы из целлюлозных волокон, имеющие по меньшей мере на одной из своих основных поверхностей слой адгезионной грунтовки и осажденное на упомянутом слое адгезионной грунтовки огнестойкое покрытие, содержащее расширяемый графит.
Предпочтительно слой адгезионной грунтовки и огнестойкое покрытие на основе расширяемого графита находятся в непосредственном контакте. В одном конкретном варианте осуществления слой адгезионной грунтовки находится в непосредственном контакте (i) с огнестойким покрытием, содержащим расширяемый графит, и (ii) с пропитанным битумом листом из целлюлозных волокон.
В соответствии с использованием в настоящем документе «огнестойкое покрытие» обозначает покрытие, которое делает возможной защиту от огня для воспламеняемых материалов, таких как битум и целлюлозные волокна, то есть замедляет или прекращает распространение и проникновение огня.
Объектом настоящего изобретения также является способ получения листов, описанных выше в настоящем документе. Упомянутый способ включает (а) осаждение адгезионной грунтовки по меньшей мере на одной из основных поверхностей пропитанного битумом листа из целлюлозных волокон, (b) осаждение в результате сухого осаждения на слое адгезионной грунтовки огнестойкого покрытия, содержащего расширяемый графит, и при необходимости (с) осаждение слоя краски на огнестойком покрытии.
Объектом настоящего изобретения также является применение листов, таких как определенные выше в настоящем документе, в качестве материала кровельного покрытия.
В настоящей заявке при включении в изделие одного или нескольких покрытий на его поверхности фраза «осаждение слоя или покрытия на изделии» обозначает то, что слой или покрытие осаждают на не имеющей покрытия (открытой) поверхности наружного покрытия изделия, то есть покрытия, которое является наиболее удаленным от подложки.
В настоящей заявке покрытие, которое находится «на» подложке/покрытии или которое осаждено «на» подложке/покрытии, определяют как покрытие, которое (i) располагается поверх подложки/покрытия, (ii) необязательно находится в контакте с подложкой/покрытием, то есть, другими словами, между данными подложкой/покрытием и рассматриваемым покрытием могут быть скомпонованы одно или несколько промежуточных покрытий (однако предпочтительно оно находится в непосредственном контакте с упомянутыми подложкой/покрытием), и (iii) необязательно полностью покрывает подложку/покрытие. В случае «расположения слоя 1 под слоем 2» это означает то, что слой 2 является более удаленным от подожки, чем слой 1.
Осуществление изобретения
В соответствии с изобретением пропитанные битумом листы из целлюлозных волокон, использующиеся для осаждения адгезионной грунтовки и осаждения огнестойкого покрытия, изготавливают в соответствии со способом, который прекрасно известен специалистам в соответствующей области техники. Данный способ, пример которого представлен в настоящей заявке, включает следующие далее основные стадии:
- изготовления картонного листа из целлюлозных волокон;
- нанесения на одну из лицевых поверхностей картонного листа покрытия из термореактивной смолы, возможно содержащей пигменты;
- при необходимости гофрирования картонного листа;
- высушивания и резки картонного листа;
- глубокого пропитывания картонного листа горячим битумом.
В соответствии с изобретением пропитанные битумом листы из целлюлозных волокон, использующиеся для осаждения адгезионной грунтовки и осаждения огнестойкого покрытия, обычно содержат от 40 до 60% (масс.) (массовых процентов) битума в расчете на совокупную массу упомянутых пропитанных листов. Обычно они содержат от 40 до 60% (масс.) целлюлозных волокон в расчете на совокупную массу упомянутых пропитанных листов. Обычно они содержат от 0,5 до 2% (масс.) термореактивной смолы в расчете на совокупную массу упомянутых пропитанных листов.
В одном конкретном варианте осуществления пропитанные битумом листы из целлюлозных волокон содержат от 0,5 до 2% (масс.) пигментов в расчете на совокупную массу упомянутых пропитанных листов.
В еще одном конкретном варианте осуществления они содержат от 5 до 12% (масс.) минеральных наполнителей в расчете на совокупную массу упомянутых пропитанных листов.
Перечень компонентов пропитанных битумом листов из целлюлозных волокон, представленный выше в настоящем документе, само собой разумеется, не является ограничивающим.
Использующийся битум представляет собой смесь из углеводородных материалов природного происхождения, поступающих из тяжелого погона, полученного при перегонке нефти, или поступающих из природных месторождений в твердой или жидкой форме при плотности в диапазоне от 0,8 до 1,2. Кроме того, в рамках значения изобретения в качестве битумов признаются и битумы, модифицированные в результате включения добавок любой природы, таких как добавки для улучшения адгезионных характеристик, для искусственного придания требуемых свойств в целях получения катионной эмульсии, в результате включения эластомеров в форме порошкообразного каучука и так далее, или битумы, улучшенные в результате добавления полимеров, относящихся к различным типам; данный перечень, само собой разумеется, не является ограничивающим.
Целлюлозные волокна обычно представляют собой целлюлозные волокна вторичной переработки, поступающие, например, из макулатурных бумаги, картона или газет; при этом данный перечень не является ограничивающим.
Термореактивная смола представляет собой смолу или смесь из смол, предпочтительно выбираемую из эпоксидных смол, полиуретановых смол, полимочевиновых смол, полимочевино-формальдегидных смол, меламино-формальдегидных смол, смол эпоксивиниловых сложных эфиров или смол виниловых сложных эфиров; при этом данный перечень не является ограничивающим.
Пигменты предпочтительно представляют собой оксиды металлов, такие как оксид железа или оксид хрома; при этом данный перечень не является ограничивающим. Оксид железа делает возможным получение почти что всех окрасок. Роль пигментов, в частности, заключается в получении окрашенных облицовочных листов, которые могут быть адаптированы к архитектурному применению.
Марки макулатурной бумаги вторичной переработки, использующейся для получения бумажной массы, которая используется для изготовления пропитанных битумом листов из целлюлозных волокон, в основном обеспечивают присутствие минеральных наполнителей. Минеральные наполнители обычно представляют собой карбонаты, силикаты и алюминаты. В одном конкретном варианте осуществления изобретения данные минеральные наполнители могут быть добавлены в целлюлозные волокна вторичной переработки на стадии дефибрирования или на стадии обезвоживания.
В одном конкретном варианте осуществления изобретения пропитанные битумом листы из целлюлозных волокон, использующиеся для осаждения адгезионной грунтовки и осаждения огнестойкого покрытия, имеют гофры, предназначенные, в частности, для сбора воды. В соответствии с описанием в патенте FR 2,755,712 гофры могут иметь неправильную форму и быть по существу синусоидальными. Листы также могут включать чередование из волнистых и плоских областей. Кроме того, гофры могут быть различными, например, зубчатого или V-образного типа.
В настоящем изобретении гофры предпочтительно являются синусоидальными. Высота синусоидальных гофров в общем случае находится в диапазоне от 10 до 100 мм, а предпочтительно от 30 до 45 мм. Соотношение между амплитудой и шагом у гофров предпочтительно варьируется в диапазоне от 1/2 до 1/1.
2
2
Основная масса пропитанных битумом листов из целлюлозных волокон до осаждения адгезионной грунтовки и осаждения огнестойкого покрытия в общем случае является большей чем 0,8 кг/м, а в выгодном случае большей чем 2,6 кг/м.
В настоящей заявке все основные массы относятся к развернутой поверхности гофрированного листа. В случае параллельности гофров длине листа развернутую поверхность гофрированного листа получают в результате умножения длины гофрированного листа на развернутую ширину гофрированного листа, то есть на расстояние, получаемое при наиболее точном прохождении профиля гофрирования листа. В случае параллельности гофров ширине листа развернутую поверхность гофрированного листа получают в результате умножения ширины гофрированного листа на развернутую длину гофрированного листа, то есть на расстояние, получаемое при наиболее точном прохождении профиля гофрирования листа.
Толщина пропитанных битумом листов из целлюлозных волокон до осаждения адгезионной грунтовки и осаждения огнестойкого покрытия в общем случае составляет по меньшей мере 1,5 мм, предпочтительно является большей чем 2 мм, а в лучшем случае она варьируется в диапазоне от 2,5 до 3,5 мм.
В соответствии с изобретением на пропитанные битумом листы из целлюлозных волокон, описанные выше в настоящем документе, наносят покрытие из слоя адгезионной грунтовки и огнестойкого покрытия, содержащего расширяемый графит.
Адгезионная грунтовка в основном играет роль, благоприятствующую реализации адгезионных свойств последующих слоев в конечном продукте, в частности, адгезии и когезии частиц расширяемого графита.
Действительно, в случае только что проведенного пропитывания битумом листа из целлюлозных волокон, соответствующего изобретению, при нахождении битума все еще в горячем состоянии слои битума, присутствующие на основных верхней и нижней поверхностях упомянутого листа, будут недолговечными и будут сохраняться только в течение нескольких секунд. Поэтому упомянутые недолговечные слои битума не могут выполнять функцию адгезионных слоев для иммобилизации огнестойкого покрытия а, в частности, для иммобилизации расширяемого графита. Данная техническая проблема не наблюдается в случае пропитывания битумом кровельных листов или пленок на основе волокон из сложного полиэфира и/или полиамида, поскольку в случае пропитывания битумом последних они будут иметь на своих основных верхней и нижней поверхностях достаточно стабильные слои битума, которые при нахождении все еще в горячем состоянии играют роль адгезионных слоев и делают возможной иммобилизацию частиц расширяемого графита.
Адгезионная грунтовка предпочтительно содержит полимерное связующее. Полимерное связующее предпочтительно представляет собой полимер или смесь из полимеров, выбираемых из термопластичных смол, таких как поливинильные смолы, поливинилиденовые смолы, полиакриловые смолы, метакриловые смолы или полистирольная смола; при этом данный перечень не является ограничивающим. Одним примером предпочтительной термопластичной смолы является полимер, относящийся к винилацетатному типу.
2
2
Слой адгезионной грунтовки в конечном продукте соответствует основной массе в расчете на сухое вещество в диапазоне в общем случае от 10 до 200 г/м, а предпочтительно от 20 до 70 г/м.
Огнестойкое покрытие изобретения содержит расширяемый графит. Данное покрытие предпочтительно находится в непосредственном контакте со слоем адгезионной грунтовки. Ниже в настоящем документе будет описываться способ осаждения огнестойкого покрытия, содержащего расширяемый графит.
Расширяемый графит настоящего изобретения обычно обладает кристаллической структурой, образованной из атомов углерода, формирующих плоскости, уложенные в стопку параллельно друг другу, в которые внедрены молекулы кислот, такие как, например, молекулы серной кислоты или азотной кислоты. В случае воздействия на расширяемый графит огня или пламени молекулы кислоты будут разрушаться и генерировать газ. Давление данного газа после этого стимулирует перемещение графитовых плоскостей одна от другой, что приводит к разбуханию графита. После этого объем частиц графита может быть умножен на коэффициент, больший, чем 80, через несколько секунд. Таким образом разбухший графит имеет низкую плотность; он является несгораемым и образует хороший теплоизолятор, поскольку он отражает часть теплового излучения.
Другие известные преимущества расширяемого графита, кроме того, заключаются в том, что он имеет естественное происхождение, он не загрязняет окружающую среду, и он не растворяется в воде. Расширяемый графит выполняет функцию антипирена вследствие эндотермической реакции горения, но, прежде всего, вследствие образования изолирующего барьера после расширения. Это также позволяет уменьшить теплопроводность материала. Распространение пламени ограничивается, а тепловое излучение невелико. Расширяемый графит, кроме того, гарантирует низкую плотность дыма и значительно уменьшает скапывание битумного связующего.
3
3
В настоящем изобретении расширяемый графит предпочтительно характеризуется коэффициентом расширения, большим, чем 70 см/г, а в выгодном случае большим, чем 120 см/г, при воздействии на него температуры 600°C.
Расширяемый графит в общем случае имеет форму распыляемых хлопьев. Размер частиц обычно находится в диапазоне от 50 до 600 мкм, а предпочтительно от 150 до 400 мкм.
Частицы расширяемого графита коммерчески доступны у большого числа поставщиков. Они характеризуются температурой «срабатывания» (температурой, при которой расширение графита начинается после воздействия пламени в течение нескольких секунд), в общем случае находящейся в диапазоне 130°C до 500°C.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Температура воспламенения пропитанного битумом листа из целлюлозных волокон, соответствующего изобретению, является меньшей, чем температура для битумных листа или мембраны на основе волокон из сложного полиэфира и/или полиамида. Температура воспламенения пропитанного битумом листа из целлюлозных волокон, соответствующего изобретению, обычно является меньшей чем 300°C, в частности, меньшей чем 190°C. Например, она находится в диапазоне от 130°C до 270°C. Поэтому расширяемый графит, соответствующий изобретению, предпочтительно характеризуется температурой срабатывания, меньшей, чем 300°C Например, она составляет 120°C, 130°C, 140°C, 150°C, 160°C, 170°C, 180°C, 190°C, 200°C, 210°C, 220°C, 230°C, 240°C, 250°C, 260°C, 270°C, 280°C, 290°C, 300°C. В конкретных вариантах осуществления она составляет 160°C или 220°C. В особенности удовлетворительные результаты получают для температур срабатывания расширяемого графита в диапазоне от 120°C до 220°C, в частности, от 160°C до 220°C или от 120°C до 180°C. Очень хорошие результаты получают для минимальной температуры срабатывания 160°C. Слой расширяемого графита в конечном продукте соответствует основной массе в расчете на сухое вещество в диапазоне в общем случае от 50 до 300 г/м, а предпочтительно от 80 до 140 г/м. Данная основная масса соответствует «средней основной массе» по всей развернутой поверхности листа, соответствующего изобретению. Наилучшие результаты по выдерживанию пламени и, таким образом, огнестойкости для листов, соответствующих изобретению, получают при оптимальной гомогенности распределения расширяемого графита, то есть при «локальной основной массе» слоя расширяемого графита в конечном продукте, составляющей по меньшей мере 80 г/м в расчете на массу сухого вещества в любой точке упомянутого листа. В соответствии с изобретением термин «точка» обозначает развернутую поверхность в диапазоне от 1 см до 900 см (например, 30 см × 30 см, то есть размер инициатора возгорания, использующегося для испытаний на огнестойкость, описанных ниже в настоящем документе), в частности, от 1 см до 100 см, предпочтительно от 1 см до 2 см. Измерение локальной основной массы расширяемого графита может быть, например, проведено при использовании клеящихся этикеток, у которых размер соответствует размеру подвергаемой испытанию развернутой поверхности (например, 2 см при желательности проведения испытания для областей, имеющих развернутую поверхность в диапазоне от 1 см до 2 см). Данный результат измерения получают при вычислении разности. Например, с одной стороны, на пропитанный битумом лист из целлюлозного волокна, имеющий слой адгезионной грунтовки, наносят клеящую этикетку. Этикетку удаляют; что делает возможным получение образца адгезионной грунтовки, присутствующей в подвергаемой испытанию области. После этого рассчитывают количество адгезионной грунтовки в результате взвешивания этикетки до и после отбора образца. С другой стороны, ту же самую операцию проводят с этикеткой, имеющей тот же самый размер, на том же самом листе, который, кроме того, имеет на этот раз слой расширяемого графита на слое адгезионной грунтовки. Данная вторая операция делает возможным определение количества адгезионной грунтовки и расширяемого графита, присутствующих в области, подвергаемой испытанию. После этого получают количественную оценку массы расширяемого графита в результате установления разницы между (i) результатом измерения количества адгезионной грунтовки и расширяемого графита и (ii) результатом измерения количества адгезионной грунтовки.
2
2
В одном конкретном варианте осуществления пропитанный битумом лист из целлюлозных волокон, имеющий покрытие из слоя адгезионной грунтовки и огнестойкого покрытия, может дополнительно иметь слой краски, осажденный на огнестойкое покрытие. Слой краски своей основной ролью имеет улучшение хорошей стойкости графита в течение времени. Его также используют в связи с эстетическим эффектом. Краска, которая может быть использована в настоящем изобретении, обычно имеет винильную или акриловую природу. Полимер, присутствующий в слое краски, в общем случае является тем же самым, что и адгезионная грунтовка. Слой краски соответствует основной массе в расчете на сухое вещество, в общем случае находящейся в диапазоне от 50 до 300 г/м, а предпочтительно от 100 до 200 г/м.
Объектом настоящего изобретения также является способ получения подвергнутых обработке для придания огнестойкости, пропитанных битумом листов из целлюлозных волокон, описанных выше в настоящем документе.
Данный способ включает (а) осаждение адгезионной грунтовки по меньшей мере на одной из основных поверхностей пропитанного битумом листа из целлюлозных волокон и (b) осаждение в результате сухого осаждения на слое адгезионной грунтовки огнестойкого покрытия, содержащего расширяемый графит.
В одном конкретном варианте осуществления настоящего изобретения способ включает стадию осаждения слоя краски на огнестойком покрытии.
2
2
Осаждение адгезионной грунтовки проводят в результате распылительного осаждения, в результате нанесения покрытия при использовании валика или кисти, или в результате любого другого способа, известного для специалистов в соответствующей области техники, при этом предпочтительным способом является распыление. Данное распылительное осаждение осуществляют, например, при использовании форсунок, таких как те, которые обычно используются специалистами в соответствующей области техники для осаждения слоя краски на облицовочном листе. Один пример осуществления распылительного осаждения адгезионной грунтовки подробно излагается ниже в настоящей заявке. Адгезионную грунтовку распыляют поверх по меньшей мере одной из основных поверхностей пропитанного битумом листа из целлюлозных волокон, предпочтительно по меньшей мере на поверхности листа, имеющей слой при необходимости пигментированной термореактивной смолы, описанный выше в настоящем документе. Форсунки ориентируют таким образом, чтобы слой адгезионной грунтовки был бы по возможности наиболее гомогенным. Слой адгезионной грунтовки соответствует основной массе в расчете на сухое вещество, находящейся в диапазоне в общем случае от 10 до 200 г/м, а предпочтительно от 20 до 70 г/м.
Сухое осаждение огнестойкого покрытия, содержащего расширяемый графит, проводят на пропитанном битумом листе из целлюлозных волокон, имеющем на по меньшей мере одной из его основных поверхностей слой адгезионной грунтовки, при этом упомянутый лист имеет температуру, предпочтительно меньшую чем 160°C, в частности, меньшую чем 120°C. Действительно, явление расширения графита не является обратимым, то есть сразу после достижения расширяемым графитом его температуры срабатывания он расширяется и не будет восстанавливать свое нерасширенное первоначальное состояние при охлаждении его до температуры, меньшей, чем его температура срабатывания. Во время изготовления пропитанного битумом листа из целлюлозных волокон, соответствующего изобретению, температура высушивания листа из целлюлозных волокон составляет приблизительно 260°C, а температура битума во время стадии горячего пропитывания составляет приблизительно 190°C. При этом температура срабатывания расширяемого графита, соответствующего изобретению, предпочтительно является меньшей, чем 300°C, например, находится в диапазоне от 120°C до 180°C или от 160°C до 220°C, по упомянутым выше в настоящем документе причинам в связи с температурой воспламенения листа, соответствующего изобретению, расширяемый графит может быть осажден только после стадии высушивания листа из целлюлозных волокон и горячего пропитывания битумом. Таким образом, расширения расширяемого графита избегают во время изготовления листа, соответствующего изобретению, и до использования упомянутого листа в качестве огнестойкого кровельного покрытия.
Сухое осаждение огнестойкого покрытия, содержащего расширяемый графит, предпочтительно проводят в результате гравитационного осаждения, в частности, в результате бункерного осаждения, или в результате распылительного осаждения, а в выгодном случае в результате распылительного осаждения в псевдоожиженном слое расширяемого графита. Распылительное осаждение расширяемого графита в псевдоожиженном слое является предпочтительным в сопоставлении с бункерным осаждением, поскольку оно делает возможным получение слоя расширяемого графита, который является более гомогенным и, таким образом, более огнестойким.
Гравитационное осаждение, в частности бункерное осаждение, заключается в проведении листа, имеющего слой адгезионной грунтовки, определенный выше в настоящем документе, под бункером (или резервуаром), заполненным расширяемым графитом; при этом поверхность листа, имеющего слой адгезионной грунтовки, подвергают воздействию бункера таким образом, чтобы осаждение расширяемого графита было бы проведено на слое адгезионной грунтовки. Бункер предпочтительно снабжают на нижнем конце рифленым валиком, скорость и расположение которого по отношению к стенке бункера (в соответствии с величиной отверстия выходной части) могут варьироваться, при этом рифленый валик выполняет функцию распределения графита в зависимости от требуемых количеств и скорости продвижения листа. Рифленый валик также делает возможными получение лучшего распределения расширяемого графита и, таким образом, улучшение огнестойкости листа, соответствующего изобретению.
2
2
2
2
2
Распыление расширяемого графита в псевдоожиженном слое заключается в переводе расширяемого графита в состояние суспензии в закрученном газовом потоке таким образом, чтобы расширяемый графит, который представляет собой твердое вещество, вел бы себя подобно жидкости. Сухие частицы расширяемого графита помещают в контейнер с псевдоожиженным слоем. Газовый поток предпочтительно нагнетают под частицы расширяемого графита для проталкивания частиц в закрученном газовом потоке и для получения скопления частиц в суспензии в газовом потоке. Газовый поток, использующийся в настоящем изобретении, предпочтительно является потоком воздуха, имеющим давление, варьирующееся в диапазоне от 2 до 3 бар, а еще лучше давление 2,5 бар. После этого суспензию расширяемого графита в газовом потоке распыляют поверх основной поверхности листа, имеющего слой адгезионной грунтовки. Распыление предпочтительно проводят при использовании форсунок, имеющих отверстие, которое предпочтительно является некруглым, и у которого площадь поверхности варьируется в диапазоне от 45 до 60 мм, предпочтительно от 50 до 52 мм, а еще лучше составляет 51,17 мм. Поток воздуха в диапазоне от 2 до 3 бар делает возможным расход сухих частиц расширяемого графита, варьирующийся в диапазоне от 400 до 500 г/мин в расчете на одну форсунку. Количество осажденного расширяемого графита зависит от количества и природы полимерного связующего слоя адгезионной грунтовки, определенного выше в настоящем документе. Например, для слоя адгезионной грунтовки, содержащего винилацетат и соответствующего основой массе в расчете на сухое вещество в диапазоне от 20 до 70 г/м, количество осажденного расширяемого графита варьируется в диапазоне от 80 до 140 г/м. Сухое осаждение расширяемого графита предпочтительно проводят вплоть до физического насыщения поверхности слоя адгезионной грунтовки. После этого избыток расширяемого графита удаляют в результате продувания. Таким образом, на листе остаются только частицы расширяемого графита, находящиеся в контакте со слоем адгезионной грунтовки.
2
2
Осаждение слоя краски проводят в результате распылительного осаждения, в результате нанесения покрытия при использовании валика или кисти, или в результате любого другого способа, известного для специалистов в соответствующей области техники, при этом предпочтительный способ представляет собой распылительное осаждение. Данное распылительное осаждение осуществляют, например, при использовании форсунок, таких как те, которые обычно используются специалистами в соответствующей области техники для осаждения слоя краски на облицовочном листе. Слой краски соответствует основной массе в расчете на сухое вещество, находящейся в диапазоне в общем случае от 50 до 300 г/м, а предпочтительно от 100 до 200 г/м.
Объектом настоящего изобретения также является применение пропитанного битумом листа из целлюлозных волокон, получаемого по способу, соответствующему изобретению.
Объектом настоящего изобретения также является применение пропитанного битумом листа из целлюлозных волокон, определенного в настоящем изобретении, в качестве материала кровельного покрытия. В общем случае пропитанные битумом листы из целлюлозных волокон настоящего изобретения могут быть использованы в строительной промышленности при изготовлении или реконструкции кровель. Листы, соответствующие изобретению, также могут быть использованы, например, в качестве комплектующих деталей кровли, таких как нижеследующее, но без ограничения только этим: коньковая черепица, фризовая черепица и фонарные переплеты.
Примеры, представленные ниже в настоящем документе, иллюстрируют настоящее изобретение без ограничения последнего.
Примеры
А) Пропитанные битумом листы из целлюлозных волокон, использующиеся для осаждения адгезионной грунтовки и осаждения огнестойкого покрытия а. Материалы
2
2
Примерами листов являются листы Onduline CLASSIC, Onduline ONDUTOIT, Onduline ONDUVILLA или Onduline DURO 235, изготовленные в компании ONDULINE Company. Все данные листы имеют основную массу, большую, чем 2,6 кг/м, за исключением листов ONDUTOIT, которые имеют основную массу 2,2 кг/м. Листы onduline CLASSIC представляют собой гофрированные листы, имеющие массу 6,4 кг, длину 200 см, ширину 95 см, толщину 3 мм и гофры, имеющие высоту 38 мм.
Листы Onduline ONDUTOIT представляют собой гофрированные листы, идеальные для покрытия небольших складских сооружений (промышленных и сельскохозяйственных), вспомогательных сооружений и сооружений для отдыха. Они представляют собой однослойные битумные листы, пигментированные по глубине с использованием термореактивной смолы. Листы характеризуются длиной 200 см, шириной 95 см, толщиной 2,60 мм, глубиной волны 38 мм, шагом волны 95 мм, количеством волн в диапазоне от 9 до 10 и массой 5,60 кг. Их устойчивость к растрескиванию в сухом состоянии составляет 17 бар.
Листы Onduline ONDUVILLA представляют собой гофрированные плитки, характеризующиеся толщиной 3 мм, глубиной волны 40 мм, длиной 40 см и шириной 106 см. Также в примеры листов включаются и листы, характеризующиеся той же самой толщиной и теми же самыми глубинами волн, что и плитки Onduline ONDUVILLA, но при наличии длины 200 см и ширины 106 см.
Листы Onduline DURO 235 представляют собой гофрированные листы, идеальные для покрытия небольших складских сооружений (промышленных и сельскохозяйственных), вспомогательных сооружений и сооружений для отдыха. Они представляют собой однослойные битумные листы, пигментированные по глубине с использованием термореактивной смолы. Листы характеризуются длиной 200 см, шириной 95 см, толщиной 3,00 мм, глубиной волны 38 мм, шагом волны 95 мм, количеством волн 10 и массой 6,75 кг. Их устойчивость к растрескиванию в сухом состоянии составляет 19 бар.
Листы Onduline CLASSIC, Onduline ONDUTOIT, Onduline ONDUVILLA и Onduline DURO 235 содержат 44% (масс.) целлюлозных волокон, 8% (масс.) минеральных волокон, 46% (масс.) битума, 1% (масс.) термореактивной смолы и 1% (масс.) пигмента.
b. Способ изготовления
Один пример способа изготовления упомянутых листов включает следующие далее стадии, которые хорошо известны специалистам в соответствующей области техники:
- изготовление бумажной массы из макулатурной бумаги, из которой удалили все инородные отходы, такие как, например, пластик;
- нанесение бумажной массы на плоский стол для естественного обезвоживания волокнистой массы;
- отсасывание и прессование бумажной массы для получения картонного листа;
- нанесение валиком на одну из лицевых поверхностей картонного листа покрытия из термореактивной смолы, содержащей пигменты, такие как оксид железа или оксид хрома;
- механическое гофрирование картонного листа;
- высушивание и резка картонного листа;
- глубокое пропитывание картонного листа горячим битумом.
Примерами композиций адгезионных грунтовок, использующихся в настоящем изобретении, являются 40%-ные винилацетатные водные эмульсии. Винилацетат представляет собой, например, продукт Axilat AOD 515, представленный на рынке компанией Hexion Company, или продукт Mowilith LDM 1851, представленный на рынке компанией Celanese Company. Продукт Axilat AOD 515, который в общем случае используют для рецептур краски, представлен на рынке в виде 50%-ной водной эмульсии. В настоящем изобретении, таким образом, его разбавляют до 40% перед использованием.
C) Расширяемый графит, использующийся для огнестойкого покрытия
3
Неограничивающими примерами частиц расширяемого графита, использующегося в настоящем изобретении, являются расширяемый графит РХ200 или РХ85, представленный на рынке компанией Alphamin Company, или расширяемый графит S90 или S7, представленный на рынке компанией Netexium Company. В порядке примера частицы РХ85 содержат 95% (масс.) углерода, 4% (масс.) золы, 0,5% (масс.) свободных кислот и 6,8% (масс.) сульфатов. Данные частицы характеризуются значением рН в диапазоне от 3 до 7. Они характеризуются коэффициентом расширения 200 см/г, и 80% их имеют номинальный размер 180 мкм.
Типичными примерами частиц, которые могут быть использованы для настоящего изобретения, являются частицы марок 160-80, 160-50, 220-80 или 220-50. Первое число указывает на температуру в градусах Цельсия, при которой начинается расширение графита, а второе число соответствует размеру частиц в меш.
D) Краска, использующаяся для слоя краски
Одним примером предпочтительной краски, использующейся в настоящем изобретении, является краска ISOLA, изготовленная в компании Onduline. Другими примерами краски являются все краски для древесины с водной фазой для наружного применения.
E) Способы изготовления пропитанного битумом листа из целлюлозных волокон, имеющего слой адгезионной грунтовки, огнестойкое покрытие и слой краски
Пропитанный битумом лист из целлюлозных волокон, относящийся к типу Onduline CLASSIC, Onduline ONDUTOIT, Onduline ONDUVILLA или Onduline DURO 235, изготовленный в компании ONDULINE Company и описанный выше в настоящем документе, располагают на автоматизированном ленточном транспортере таким образом, чтобы открытой поверхностью была бы поверхность, имеющая слой пигментированной термореактивной смолы.
2
Ленточный транспортер переносит лист в первую камеру из нержавеющей стали, снабженную форсунками, содержащими адгезионную грунтовку. В настоящем примере адгезионная грунтовка представляет собой 40% винилацетатную водную эмульсию, относящуюся к типу Axilat AOD 515. Эмульсию распыляют поверх открытой поверхности листа, то есть на поверхности, имеющей слой пигментированной термореактивной смолы. Форсунки ориентируют таким образом, чтобы слой адгезионной грунтовки был бы по возможности наиболее гомогенным. Слой адгезионной грунтовки соответствует основной массе в расчете на сухое вещество 50 г/м.
После осаждения адгезионной грунтовки ленточный транспортер выносит лист из первой камеры для того, чтобы специалист в соответствующей области техники проконтролировал бы осажденный слой.
До высыхания слоя адгезионной грунтовки ленточный транспортер переносит лист во вторую камеру для проведения осаждения огнестойкого покрытия. Использующийся расширяемый графит представляет собой, например, продукты РХ200 или РХ85, представленные на рынке компанией Alphamin, или продукты S90 или S7, представленные на рынке компанией Netexium.
2
В случае бункерного осаждения камера содержит бункер, снабженный на нижнем конце рифленым валиком, скорость которого может варьироваться, и который выполняет функцию распределения графита в зависимости от требуемых количеств и от скорости продвижения листа. Например, для осаждения на лист 100 г/м сухого расширяемого графита при скорости 500 листов в час линейную скорость ленточного транспортера регулируют, доводя до величины в диапазоне от 15 м/мин до 20 м/мин, предпочтительно 18 м/мин, при этом скорость рифленого валика, имеющего диаметр 85 мм, регулируют, доводя до величины в диапазоне от 20 об./мин до 30 об./мин, предпочтительно 26 об./мин, а относительное расположение рифленого валика по отношению к стенке бункера регулируют для получения отверстия выходной части в диапазоне от 0 мм до 1 мм, предпочтительно 0,1 мм.
2
В случае распылительного осаждения в псевдоожиженном слое камеру снабжают 8-ю форсунками, каждая из которых имеет отверстие 51,17 мм. Форсунки присоединяют к контейнеру с псевдоожиженным слоем, содержащему расширяемый графит, и к системе для создания потока воздуха.
2
2
2
Сухие частицы расширяемого графита, размещенные в контейнере с псевдоожиженным слоем, переводят в состояние суспензии в закрученном воздушном потоке перед распылением форсунками по поверхности облицовочного листа, имеющего слой невысушенной адгезионной грунтовки. Поток воздуха нагнетают под частицы расширяемого графита для их проталкивания в закрученном газовом потоке и для получения скопления частиц в суспензии в газовом потоке. Воздушный поток соответствует 2,5 бар и позволяет получить расход сухих частиц расширяемого графита 455 г/мин в расчете на одну форсунку, то есть совокупный расход сухих частиц расширяемого графита 3640 г/мин для 8 форсунок. Слой расширяемого графита в конечном продукте соответствует основной массе в расчете на сухое вещество, составляющей по меньшей мере 80 г/м в любой точке листа, имеющей развернутую поверхность в диапазоне от 1 см до 2 см.
После осаждения огнестойкого покрытия, содержащего расширяемый графит, ленточный транспортер выносит лист из второй камеры для того, чтобы специалист в соответствующей области техники проконтролировал бы осажденный слой.
2
После этого лист при необходимости переносят в третью камеру из нержавеющей стали для осаждения слоя краски. Третью камеру снабжают форсунками, обычно использующимися специалистами в соответствующей области техники для осаждения краски на облицовочных листах. Использующейся краской является краска ISOLA от компании ONDULINE. Ее распыляют через форсунки поверх ранее осажденного слоя огнестойкого покрытия. Слой краски соответствует основной массе в расчете на сухое вещество в диапазоне от 140 до 150 г/м.
F) Испытания на стойкость листов, соответствующих изобретению, к воздействию внешнего огня в соответствии с документом Standard EN 13 501-5 Документ European Standard EN 13 501-5 приводит классификацию по пожаробезопасности для строительной продукции и элементов зданий в зависимости от их огнестойкости. Методы испытания, использующиеся для испытания кровель, подвергнутых воздействию внешнего огня, определяются в документе Standard ХР ENV 1187. Данный стандарт включает четыре типа испытаний:
- испытание 1 проводят при использовании воспламененных инициаторов возгорания (корзин). В своей основе оно имеет документ German Standard DIN 4102-7;
- испытание 2 проводят при использовании воспламененных инициаторов возгорания при наличии ветра. В своей основе оно имеет документ Scandinavian Standard NordtestNTFire006;
- испытание 3 проводят при использовании воспламененных инициаторов возгорания при наличии ветра и теплового излучения. В своей основе оно имеет приказ от 10 сентября 1970 года от французского министерства внутренних дел. Оно определяет классы и индекс Т30/1;
- испытание 4 проводят в две стадии при использовании воспламененных инициаторов возгорания при наличии ветра и теплового излучения. В своей основе оно имеет документ British Standard BS 476/3.
Каждое испытание является независимым. Не существует какого-либо предварительно определенного порядка их проведения. В каждом испытании определяют критерии, которые должны быть удовлетворены для листов, подвергнутых воздействию внешнего огня, а также условия, в которых листы подвергают испытанию.
Ниже в настоящем документе подробно излагаются только испытания 1 и 3. Однако для листов, соответствующих изобретению, положительный результат получают и в испытаниях 2 и 4.
а. Испытания 1
Испытания 1 проводили для гофрированных листов, характеризующихся длиной 1,8 м, шириной 0,8 м, толщиной 3 мм и наличием гофров, имеющих высоту в диапазоне от 38 до 40 мм. Листы содержат 44% (масс.) целлюлозных волокон, 8% (масс.) минеральных волокон, 46% (масс.) битума, 1% (масс.) термореактивной смолы и 1% (масс.) пигмента. Некоторые листы подвергали испытанию как таковые, то есть при отсутствии слоя адгезионной грунтовки и отсутствии огнестойкого покрытия; ниже в настоящем документе их называют «листами, не имеющими огнестойкого покрытия». Они составляют образцы для испытания в испытаниях 1 и 3. Листы, соответствующие изобретению и называемые ниже в настоящем документе «листами, имеющими огнестойкое покрытие», подвергали испытанию при наличии следующих далее покрытий:
2
- слой адгезионной грунтовки, содержащий винилацетат (Axilat AOD 515) и имеющий основную массу в расчете на сухое вещество в диапазоне от 30 до 50 г/м,
2
2
2
- огнестойкое покрытие, содержащее расширяемый графит, относящийся к типу РХ85, и имеющее локальную основную массу в расчете на сухое вещество, составляющую приблизительно 100 г/м в любой точке, имеющей развернутую поверхность в диапазоне от 1 см до 2 см,
2
2
- слой виниловой краски, относящейся к типу ISOLA, имеющий основную массу в расчете на сухое вещество в диапазоне от 140 г/м до 150 г/м.
Условия для испытания 1 представляют собой нижеследующее:
- наклон кровли составляет 15° или 45°,
- инициатор возгорания представляет собой корзину с размерами 300 мм × 300 мм × 200 мм при наличии 600 г сосновой хвои,
- испытание прекращают после полного прекращения горения.
кровля
кровля/.
Листы, приводящие к получению положительного результата в испытании, при классифицировании относят к категории В, а листы, приводящие к получению отрицательного результата в испытании, при классифицировании относят к категории F
Следующая далее таблица представляет результаты испытания 1.
Основные критерии
Критерии классификации
Листы, не имеющие огнестойкого покрытия
Листы, имеющие огнестойкое покрытие
Распространение внешнего огня снизу вверх
<0,7 м
>0,7 м (горение)
<0,7 м
Максимальная длина обгорания
<0,8 м
>0,8 м (горение)
<0,7 м
Раскаленные точки, пронизывающие кровлю
Отсутствуют
Горение под листом
Отсутствуют
Классификация по пожаробезопасности
B<sub>кровля</sub>
F<sub>кровля</sub>
B<sub>кровля</sub>
b. Испытания 3
Испытания 3 проводили для листов, подобных тем, которые используются для испытания 1. Единственными критериями, которые изменяются, являются длина листов, которая в данном случае составляет 2 м вместо 1,8 м, и ширина листов, которая составляет 1,2 м вместо 0,8 м.
Условия для испытания 3 представляют собой нижеследующее:
- наклон кровли фиксируют равным 30°,
- инициатор возгорания представляет собой древесно-волокнистую корзину с размерами 55 мм × 55 мм × 32 мм, пропитанную н-гептаном,
- ветер создают при скорости 3 м/сек,
2
- излучающая панель, создающая тепловое излучение, характеризуется мощностью 12,5 кВт/м,
- испытание прекращают после полного прекращения горения.
кровл
кровл
кровл
кровля
кровля
кровля
Листы, приводящие к получению положительного результата в испытании 3, при классифицировании относят к категориям B, С или D, в соответствии с их степенью стойкости, при этом листы В демонстрируют наилучшие эксплуатационные характеристики, а листы B демонстрируют наихудшие эксплуатационные характеристики. Листы, приводящие к получению отрицательного результата в испытании, при классифицировании относят к категории F.
Следующая далее таблица представляет результаты испытания 3.
Основные критерии
Критерии классификации
Листы, не имеющие огнестойкого покрытия
Листы, имеющие огнестойкое покрытие
Время распространения внешнего огня (ТЕ)
ТЕ>30 мин
ТЕ>10 мин
ТЕ>10 мин
ТЕ<5 мин
ТЕ>30 мин
Время вплоть до проникновения огня
TP>30 мин
ТР>15 мин
TP>5 мин
TP<5 мин
TP>30 мин
Классификация по  пожаробезопасности
В<sub>кровля</sub>
С<sub>кровля</sub>
D<sub>кровл</sub>
F<sub>кровля</sub>
В<sub>кровля</sub>
Как демонстрируют результаты испытаний 1 и 3, листы из целлюлозных волокон, соответствующие настоящему изобретению, позволяют получить надлежащие результаты для различных критериев классификации по пожаробезопасности документа Standard EN 13501-5 в противоположность листам, не имеющим огнестойкого покрытия.
Как продемонстрировали другие испытания, листы, полученные в соответствии с изобретением, обладали очень хорошей стойкостью к старению (УФ-воздействие, циклы замораживание/оттаивание, влажное истирание).
Сухое осаждение расширяемого графита, а, в частности, распылительное осаждение в псевдоожиженном слое или бункерное осаждение, таким образом, представляет собой способ реализации для получения слоя расширяемого графита, который является достаточно гомогенным для получения требуемого результата, который заключается в улучшении огнестойкости.