Рулонный изоляционный материал на основе базальтовой ткани и термопластичной матрицы Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 677.5: 678.02.027.2

Т.П. Гончарова, С.Е. Артеменко, Ю.А. Кадыкова РУЛОННЫЙ ИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ БАЗАЛЬТОВОЙ ТКАНИ И ТЕРМОПЛАСТИЧНОЙ МАТРИЦЫ

Приведены данные разработки технологии создания на основе полиэтиленовой пленки и базальтовой ткани рулонированных кровельных, изоляционных и дорожных покрытий, обладающих необходимым комплексом свойств для практического использования. Показаны факторы, влияющие на физико-механические характеристики комбинированного материала, отражены структура и их свойства.

T.P. Goncharova, S.E. Artemenko, Yu.A. Kadykova BASALT FABRIC AND TERMOPLASTIC MATRIX BASE ROLL INSULATION MATERIAL

Technological data ofproduction of multilayer roll roofing material on the base of polyethylene film and basalt fabric, isolating and road coverings, with necessary properties for its practical application have been adduced in the article. Factors influencing the physical mechanical characteristics of the combined material were demonstrated; their structure and properties were described here as well.

В настоящее время в России наблюдается резкое увеличение объемов капитального строительства [1]. Строительство жилых, промышленных и гражданских зданий, подземных и гидротехнических сооружений требует быстрого развития и постоянного технического совершенствования традиционных высокозатратных технологий изоляции зданий и сооружений. От качества кровель зависят надежность и долговечность зданий и сооружений в целом.

Создание долговечных, экологически чистых и технологичных материалов является в настоящее время важнейшей проблемой. Дорожное строительство, сельское хозяйство, пищевая, строительная и другие отрасли промышленности нуждаются в сравнительно дешевых пленочных материалах повышенной прочности. Задача создания таких материалов решается путем армирования полимерных пленок различными волокнами и тканями.

Армированные пластики являются наиболее перспективными полимерными композиционными материалами. Сочетание малого удельного веса с высокой прочностью обеспечивает их успешное применение в различных конструкциях, особенно там, где требуется снижение их массы [2].

Широкое разнообразие свойств полиэтилена (ПЭ) определяет его многостороннее использование в промышленности. Выбор данного сырья связан с доступной и широкой сырьевой базой, большим выбором способов и простотой переработки, а также относительно низкой стоимостью. Полиэтиленовая пленка находит применение в

сельском хозяйстве, строительстве, в качестве упаковочного материала в пищевой отрасли и др. [3].

В последнее время к самым эффективным и перспективным волокнам относят базальтовые волокна (БВ), полученные из природного минерала базальта. БВ являются материалом ХХ1 века. Сфера их применения постоянно расширяется: теплоизоляция для мощных энергетических и криогенных установок, звукоизоляция, волокна малого диаметра с развитой поверхностью используются в качестве фильтров для газов и жидкостей сорбентов, носителей катализаторов в химических реакторах. Базальтовые нити и сформированные из них ткани успешно заменяют металлы в различных агрессивных средах и в областях высоких температур [4].

В настоящее время битумные кровельные материалы занимают доминирующее положение в гражданском и промышленном строительстве. Разнообразие наименований кровельных материалов и производящих их фирм велико, но действительное число модификаций материалов по структуре, применяемым основам и связующим ограничено. Модификацию битумного вяжущего осуществляют стирол-бутадиен-стиролом (СБС), атактическим полипропиленом (АПП) и полиолефинами. Для замены картона в кровельных покрытиях в качестве армирующей основы применяют полиэстер, стеклоткань, стеклохолст и др. [5].

На кафедре химической технологии ЭТИ СГТУ ведутся научно-исследовательские работы по созданию новой технологии кровельного и гидроизоляционного материала с применением ПЭ пленки и базальтовой ткани (БТ) [6].

На данном этапе исследований, армирование полимерных пленок базальтовой тканью осуществляется методом каландрования. В качестве основы используется БТ, а в качестве термопластичной матрицы - пленки, полученные из первичного и вторичного ПЭ высокого давления. При выбранном режиме внутренние слои ПЭ пленки впрессовываются в структуру базальтовой ткани при температуре 140-145°С и давлении 3 МПа методом каландрования. Для снижения воздухо- и влагопроницаемости дополнительно материал, в процессе каландрования при температуре ниже температуры впрессовывания, покрывают с обеих сторон слоями полиэтиленовой пленки для придания ровной и гладкой поверхности и увеличения герметизирующих свойств.

Разрабатываемый материал обладает достаточными физико-механическими свойствами и может быть использован в строительстве и других отраслях промышленности как конструкционный и кровельный гидроизоляционный материал.

Физико-механические характеристики рулонированного базальтопластика

Слоистая композиция Вид модификации Разрушаю щие нагрузки, Н/МПа Относит ельное удлинен ие, %

без модификации 1140/152 15

2 слоя ПЭ+ отжиг замасливателя 1540/198 7,2

1 слой БТ+ СВЧ 3 мин 1420/162 7

2 слоя ПЭ СВЧ 2 мин 1310/149 7,5

СВЧ 1 мин 1214/148 8,2

Теплостойк ость за 2 ч., при температур е, °С

Водонепроцае мость за 72 ч. при давлении

0,001 МПа

Гибкость на брусе Р5мм, при температуре

, °С

100

абсолютная

минус 20

Рулонный битумный материал на основе 294/- 70 абсолютная 0

стекловолокон по ГОСТ 30547-97

Примечание: в числителе - разрывное усилие при растяжении, Н, в знаменателе -

разрушающее напряжение при растяжении ар, МПа

Испытания проводятся согласно ГОСТ 2678-94 «Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные».

БТ модифицировали воздействием сверхвысоких частот (СВЧ) мощностью 750 Вт в течение 1-3 минут и отжигом замасливателя с поверхности ткани при 250°С в течение 30 мин.

Проведенные исследования (см. таблицу) свидетельствуют о значительном повышении прочности разработанного материала по сравнению с требованиями, а также (на 36%) прочности материала после удаления замасливателя методом отжига, но модификация БТ СВЧ малоэффективна, т.к. прочностные характеристики разработанного материала повышаются незначительно (на 7%).

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о перспективности отжига замасливателя с поверхности БТ, т. к. улучшаются физико-механические свойства разрабатываемых материалов, которые могут быть рекомендованы в качестве кровельных материалов в строительстве и сельском хозяйстве, как конструкционный и укрывной материал.

Сравнительные характеристики разработанного материала с требованиями ГОСТ 30547-97 «Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные» доказывают их конкурентоспособность по сравнению с известными. Так, разрывная сила при растяжении превышает в 5 раз кровельные материалы, армированные стекловолокнами, теплостойкость - на 30°С.

ЛИТЕРАТУРА

1. Могилевский В. Д. Полифункциональные изоляционные рулонные материалы /

B.Д. Могилевский, Я.И. Зельманович, В.М. Иванов // Строительные материалы. 2002. № 12. С. 21-23.

2. Гуль В.Е. Основы переработки пластмасс / В.Е. Гуль, М.С. Акутин. М.: Химия, 1985. 398 с.

3. Николаева Н.Ю. Влияние легирующих добавок на процесс ориентации и свойства ПЭВД / Н.Ю. Николаева, Е.Д. Лебедева, Н.Н. Филиппова // Пластические массы. 1990. № 9.

C. 51-54.

4. Огарышев С. И. Базальтовое волокно - ценный материал из природного камня / С.И. Огарышев // Базальтовая вата: история и современность: сб. материалов. Пермь, 2003. С. 85-89.

5. Погост И.Г. Новые решения некоторых кровельных проблем / И.Г. Погост, П. Л. Краснов // Строительные материалы. 2002. № 12. С. 20-21.

6. Гончарова Т.П. Многослойные полиэтиленовые пленки, армированные базальтовой тканью / Т.П. Гончарова, С.Е. Артеменко, Ю.А. Кадыкова // Перспективные полимерные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология: доклады Междунар. конф. «Композит 2004». Саратов: СГТУ, 2004. С. 155-157.

Гончарова Татьяна Павловна -

аспирант кафедры «Химическая технология»

Энгельсского технологического института (филиала)

Саратовского государственного технического университета

Артеменко Серафима Ефимовна -

доктор технических наук, профессор кафедры «Химическая технология» Энгельсского технологического института (филиала)

Саратовского государственного технического университета

Кадыкова Юлия Александровна -

кандидат технических наук, ассистент кафедры «Химическая технология» Энгельсского технологического института (филиала)

Саратовского государственного технического университета