Электропроводный рулонный материал с углеродной фиброй

Область техники
Настоящая полезная модель относится к области строительства, а именно к кровельным материалам, и может быть использована в конструкции гидроизолированной кровли, адаптированной для проведения диагностики её герметичности электроискровым методом.
Уровень техники
5
Известно условно-токопроводящее основание, используемое для проведения диагностики герметичности гидроизоляции, раскрытое в патенте на изобретение РФ №2720344 (опубл. 29.04.2020). Под условно-токопроводящим основанием понимается основание из любого материала, модифицированное таким образом, чтобы быть использованным в качестве проводящего слоя. В качестве условно-токопроводящего основания могут быть использованы плитные и монолитные материалы с влажностью более 7% или теплоизоляционные и рулонные материалы с удельным электрическим сопротивлением менее 10 Ом⋅м. Плитный и монолитный материал может быть представлен цементно-стружечной плитой, характеризующейся влажностью более 7%. В частности, теплоизоляционный и рулонный материал может быть представлен композитным материалом на основе стекловолокна или стеклохолста.
Известно токопроводящее основание, раскрытое в патенте на полезную модель №201323 (опубл. 09.12.2020). Известное токопроводящее основание может быть выполнено из фольгированного гидрофобного материала, состоящего из спанбонда и алюминия.
Недостатком известных аналогов является их низкая долговечность вследствие использования металлов в электропроводном слое материала, характеризующихся сравнительно невысокой устойчивостью к агрессивным средам.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническая задача, положенная в основу настоящей полезной модели, заключается в расширении ассортимента кровельных материалов, позволяющих адаптировать поверхность кровли для проведения контроля герметичности гидроизоляции электроискровым методом.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в обеспечении электропроводности рулонного материала, используемого в конструкции кровли в качестве токопроводящего основания.
Дополнительный технический результат – увеличение долговечности электропроводного рулонного материала, используемого в конструкции кровли в качестве токопроводящего основания.
В качестве полезной модели заявлен электропроводный рулонный материал, используемый в качестве токопроводящего основания внутри конструкции кровли. В состав рулонного материала, основа которого включает стекловолокно, дополнительно введены углеродная фибра и синтетическое связующее, обеспечивающее склеивание стекловолокна и фибры в единую массу, при этом смесь для изготовления материала содержит стекловолокно в количестве 70-95 масс.%, углеродную фибру в количестве 5-30 масс.%.
Синтетическое связующее преимущественно состоит из смолы, полимерной дисперсии и умягченной воды.
2
4
Плотность электропроводного рулонного материала, изготовленного с соблюдением указанных интервалов содержания стекловолокна и углеродной фибры, составляет от 40 до 100 г/м, а его удельное электрическое сопротивление не превышает 10 Ом⋅м.
2
4
Электропроводный рулонный материал изготавливают по мокрой или бумажной технологии т.е. смесь состоящую из стекловолокон (70-95 масс.%) и углеродной фибры (5-30 масс. %) непрерывно диспергируют в растворе «белая вода» (умягченная вода, загуститель, диспергатор и пеногаситель) в необходимом и достаточном количестве для раскрытия стекловолокон т.е. не остается исходных палочек стекловолокна (чопсов) и не образуется комков стекловолокна), полученный раствор подают на стальную формовочную сетку с шириной до 5 метров. После обезвоживания смеси из стекловолокна с равномерно распределенной углеродной фиброй на формовочной или связующей сетке на смесь подают синтетическое связующее со следующими основными компонентами: смола, полимерная дисперсия и умягченная вода. После чего пропитанная смесь перемещается через печи с различными температурными и конвекционными режимами. В результате данных операций формируется контрольный электропроводный рулонный материал с углеродной фиброй, характеризующийся плотностью от 40 до 100 г/м и удельным электрическим сопротивлением менее 10 Ом⋅м.
Использование предложенного рулонного материала в качестве контрольного разделительного слоя в плоских кровлях позволяет обеспечить возможность инструментальной диагностики герметичности гидроизоляции инструментальными методами неразрушающего контроля, а именно, электроискровым методом, и исключить риск потери проводящих свойств материала в агрессивных щелочных средах, характерных для кровли.
По сравнению с токопроводящими основаниями, известными из уровня техники, предложенный электропроводный рулонный материал более устойчив к кислотным и щелочным средам, не подвержен коррозии, покрытию плесенью и гниению, разрушающему воздействию низких (до -55°С) и высоких (до +120°С) температур.
Изготовление такого токопроводящего рулонного материала требует меньших затрат, чем производство композиционных материалов с проводящим слоем из фольги (медной, алюминиевой и прочих металлов). Отсутствие сплошного металлического слоя на поверхности предложенного рулонного материала обеспечивает его паропроницаемость, что предотвращает гниение, плесневение и обуславливает отсутствие коррозии. При этом технология изготовления предложенного материала намного проще. Соответственно, стоимость предложенного рулонного материала ниже, чем стоимость фольгированных рулонных материалов. При этом долговечность предложенного материала существенно выше в связи с тем, что в его составе не использованы металлы, которые менее устойчивы к агрессивным средам в сравнении с предложенным рулонным материалом, полученным за счет внедрения в структуру стеклохолста углеродной фибры на стадии изготовления. Это позволяет хаотично, но равномерно распределить углеродную фибру в объеме рулонного материала, что обеспечивает электропроводность рулонного материала.
Осуществление полезной модели
Готовые углеродную фибру и стекловолокно (чопсы с длиной несколько сантиметров) в диапазоне соответствующих пропорций (5-30)/(95-70) масс. % непрерывно перемешивают в диспергаторе и получают смесь на основе раствора «белая вода» (умягченная вода, загуститель, диспергатор и пеногаситель). При подаче смеси на формовочную или связующую сетку с шириной до 5 м производят её пропитку синтетическим связующим, состоящим из смолы, полимерной дисперсии и умягченной воды. Пропитанная смесь на сетке подается в последовательно расположенные печи с различными температурными и конвекционными режимами, которые соответствуют выбранному составу смеси. После высыхания рулонного материала производят его намотку, а при необходимости нарезку на более узкие рулоны.
После высыхания рулонного материала углеродная фибра, распределенная равномерно в его структуре, формирует электропроводную сеть, которая обеспечивает электропроводность рулонного материала.
Предложенный рулонный материал предназначен для использования в конструкции гидроизолированной кровли в качестве токопроводящего основания, поверх которого уложены и соединены гидроизолирующие листы. При контроле гидроизоляции кровли между электропроводным рулонным материалом, к которому подключен дефектоскоп, и щупом дефектоскопа в месте дефекта возникает искровой пробой.
Возможность осуществления полезной модели подтверждена следующими примерами.
2
Пример 1. Чопсы стекловолокна и углеродную фибру в соотношении 95/5  масс. % смешивают с умягченной водой с добавлением загустителя, диспергатора и пеногасителя. Полученную смесь диспергируют с использованием ультразвукового диспергатора и затем подают на формовочную сетку шириной 4 м, на которой происходит обезвоживание смеси. Затем перемещенную на связующую сетку смесь пропитывают синтетическим связующим, излишек которого стекает через сетку и вновь попадает на следующие участки смеси. Пропитанную синтетическим связующим смесь подвергают серии температурных обработок в печи в диапазоне температур от 60 до 130°C. В результате данных операций формируется электропроводный рулонный материал с углеродной фиброй, характеризующийся плотностью от 80 до 100 г/м и удельным электрическим сопротивлением менее 200 Ом⋅м.
Без добавления углеродной фибры рулонный материал – стеклохолст, является диэлектриком.
2
Пример 2. Чопсы стекловолокна и углеродную фибру в соотношении 75/25 масс. % смешивают с умягченной водой с добавлением загустителя, диспергатора и пеногасителя. Полученную смесь диспергируют с использованием ультразвукового диспергатора и затем подают на формовочную сетку шириной 2 м, на которой происходит обезвоживание смеси. Затем перемещенную на связующую сетку смесь пропитывают синтетическим связующим, излишек которого стекает через сетку и вновь попадает на следующие участки смеси. Пропитанную синтетическим связующим смесь подвергают серии температурных обработок в печи в диапазоне температур от 60 до 130°C. В результате данных операций формируется электропроводный рулонный материал с углеродной фиброй, характеризующийся плотностью от 55 до 70 г/м и удельным электрическим сопротивлением менее 30 Ом⋅м.
Без добавления углеродной фибры рулонный материал – стеклохолст, является диэлектриком.