Термопластичные составы для склеивания резин на основе СКЭПТ

Преимущества  этилен-пропилен-диенового каучука  определяются особенностями его  химической структуры. Отсутствие двойных связей в главной цепи молекулы обеспечивает термо-, атмосферо- и озоностойкость, стойкость к окислению и воздействию УФ-лучей, высокую газонепроницаемость. Неполярная природа полимера определяет его стойкость к действию полярных сред, в том числе и к воде. СКЭПТ относительно дешев, но легко и эффективно совмещается с минеральными наполнителями, не теряя своих свойств. Эти материалы могут эксплуатироваться в любых климатических условиях, вплоть до Арктики, срок службы покрытий на основе СКЭПТ более 20 лет, при сохранении высоких физико-механических показателей и эксплуатационных свойств, присущих классу полимерных кровельных материалов. При этом эксплуатационные расходы по содержанию кровель снижаются на 32 – 79% в зависимости от конструкции кровли. Высокая эластичность при отрицательных температурах (отсутствие трещин при испытании на гибкость на брусе с R=5 мм при -60ºС) допускает выполнение кровельных работ даже при отрицательных температурах до -20°С. При горении такая кровля не выделяет токсичных продуктов сгорания и характеризуется низким дымообразованием и отсутствием горящих капель расплава, что выгодно отличает его от материалов на основе ПВХ. Устройство кровельного ковра СКЭПТ исключает применение горячих технологических процессов и открытого огня. Это позволяет эффективно использовать его как на обычных объектах, так и на объектах с повышенными требованиями к взрыво- и пожаробезопасности.

Наибольшую  популярность завоевали кровельные мембраны на основе СКЭПТ американских фирм «Fireston» и «Carlisle syntes systems», которые сегодня предлагают свою продукцию на российский строительный рынок.

В таблицах 1.1 и 1.2 приведены составы и свойства резин для получения РКГЭМ на основе СКЭПТ согласно сообщениям итальянской фирмы «Дутрал» и голландской фирмы «ДСМ».

 

 

Таблица 1.1 –  Состав резиновых смесей для получения  РКГЭМ на основе СКЭПТ

 

Наименование  компонентов	СКЭПТ-1, Италия	СКЭПТ-2, Голландия
СКЭПТ	100,0	100,0
Оксид цинка	5,0	5,0
Стеариновая кислота	1,0	1,0
Противостаритель JO4011	2,0	-
Мел	30,0	-
Каолин	30,0	-
ТУ HAF	50,0	-
ТУ FEF	30,0	-
ТУ N-550	-	76,5
ТУ N-990	-	13,5
Парафиновое масло	55,0	-
Sunthene 4240	-	50,0
Necires RF 75	-	5,0
Меркаптиобензатиазол	1,0	-
Сульфазан R	1,0	-
Тиурам	-	1,0
Альтакс	-	0,5
Сера	0,4	1,0
Итого	305,4	253,5
% содержания каучука	32,7	39,5

 

Таблица 1.2 –  Физико-механические свойства РКГЭМ  на основе этиленпропиленовых каучуков «Дутрал» и «Келтан»

 

Показатели	СКЭПТ-1	СКЭПТ-2
Условная прочность  при растяжении, МПа	9,8	10,7
Модуль 300% удлинения, МПа	4,0	5,4
Относительное удлинение при разрыве, %	700	570
Сопротивление раздиру, кН/м	47	22,9
Стабильность  размеров после нагрева 72 ч. при 86º  С, %	0	-
Твердость по Шору	58	-
Озоностойкость (условия проведения испытания)	Трещины не образуются
Концентрация  озона 1,1·10-7 мол % Температура 50º С
Удлинение 100 %
Время 150 ч.
Физико-механические свойства после термического старения по режиму (в % к первоначальному  значению)	192 ч. при 100º  С	168 ч. при 100º  С
Условная прочность  при растяжении, %	103	105
Относительное удлинение при разрыве, %	96	80,7

Достойную конкуренцию  западным образцам составил сегодня  отечественный рулонный кровельный и изоляционный полимерный материал «КРОМЭЛ», изготовленный из нижнекамкого СКЭПТа [Заявка на патент № 97105914 от 21.04.97 г., свидетельство на полезную модель №5191 от 16.10.97 г.]. Приближаясь по качеству к лучшим импортным аналогам, он стоит вдвое дешевле. Устройство 1 кровли с использованием «КРОМЭЛ»  может составить 70-100 рублей в зависимости от конкретных условий.

Разработан, запатентован, поставлен на серийное производство и сертифицирован полимерный рулонный кровельный и изоляционный материал «ЭПИКРОМ» ТУ 5774-001-46439362-99, полимерной основой которого является каучук СКЭПТ-60, серийно выпускаемый ОАО "Нижнекамскнефтехим". «ЭПИКРОМ» выпускается толщиной 1,2 мм, шириной 1150 мм и длиной рулона 25 м, в двух модификациях : Р- рядовой и ПНГ - с пониженной горючестью.

Также на современном  рынке активно продаются такие  кровельные материалы отечественного производства, как например:

Материал «Кросил» (ТУ 2567-002-00152000-96) - представляет собой  резиновое полотно, получаемое по традиционной каландровой технологии с последующей  электронно-лучевой вулканизацией. Обладает высоким уровнем деформационно-прочностных свойств, морозостойкостью, водо- и термостойкостью.

Материал «Тэлкров» (ТУ 2567-039 -05766764-99) – представляет собой  армированное резиновое полотно, по составу и свойствам практически  аналогичное материалу – Кросил, отличается повышенной прочностью.

1.2 Методы закрепления полотен РКГЭМ и крупноразмерных элементов из них (ковров) на строительных конструкциях

Однослойных кровельных материалы укладывают несколькими  способами.

• БАЛЛАСТНАЯ СИСТЕМА (УКЛАДКА С ПРИГРУЗОМ)

Рулоны РКГЭМ свободно лежат на прокладке из "Дорнита" или соответствующе подготовленном основании, перехлест составляет не менее 80 мм. Швы склеиваются с помощью шовного клея или герметика, чтобы сформировать непрерывную водонепроницаемую мембрану. После того, как проклеены швы и выполнена гидроизоляция сливных воронок и примыканий по периметру кровли, мембрана фиксируется на месте балластом, в качестве которого используется окатанная галькафракции 25 - 40 мм из расчета 50 кг/ или щебень с предохранительной прокладкой из Дорнита.

• КРОВЕЛЬНАЯ СИСТЕМА С ПОЛНОСТЬЮ ПРИКЛЕЕННЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ

Листы РКГЭМ наклеиваются непосредственно на подходящее основание с помощью полимерной мастики, а швы склеиваются с помощью шовного клея или герметика.

Помимо сплошного  приклеивания по всей площади полотен  разработан метод частичной приклейки укрупненных элементов (ковров) к специально установленным на поверхности кровли отдельным пластинкам. В соответствии с этим методом по уложенным на основание кровли плитам теплоизоляции (несгораемые плиты из минеральных волокон) раскладывают в определенном порядке контактные плитки размером 300˟300 мм. Плитки размещают так, чтобы расстояние между центрами плиток по взаимно перпендикулярным осям составляло 1320 мм. Уложенные плитки закрепляются с помощью винтов, проходящих через плиты теплоизоляции. В результате получается механическое крепление плит теплоизоляции и контактных плиток к основанию кровли. На закрепленные плитки наносится приклеивающая мастика. Затем на участок кровли со смазанными приклеивающей мастикой контактными плитками накатывается и приклеивается предварительно очищенный от талька и промазанный клеем по местам контакта, свернутый в рулон ковер РКГЭМ.

• СИСТЕМА МЕХАНИЧЕСКОГО КРЕПЛЕНИЯ

Листы РКГЭМ свободно укладываются на соответствующее основание. По периметру кровли листы могут быть либо приклеены, либо прикреплены механически. Рулоны на кровле крепятся механически с помощью шайб или реек, которые помещаются внутри швов соседних рулонов. Примыкающие друг к другу рулоны имеют перехлест не менее 120 мм. Рулоны склеиваются с помощью шовного герметика, чтобы сформировать непрерывную водонепроницаемую мембрану. Взаимное расположение шайб или реек может быть различным, в зависимости от ветровых нагрузок и типа кровли. 

Разница между  технологиями устройства кровель из РКГЭМ различными методами заключается, таким образом, лишь в степени  применения клеевых операций на строительной площадке. Если в первом и третьем  случае на строительной площадке склеиваются  лишь 20-25% от всей длины швов, а к основанию приклеивается 5-10 % от всей поверхности РКГЭМ, то во втором случае 100% швов и вся поверхность РКГЭМ приклеивается к основанию кровли. 

Планируя устройство мягкой кровли из эластомерных материалов следует учесть, что для устройства надежной системы кроме кровельного полотна, потребуются несколько полимерных композиций:

• монтажный клей для приклеивания полотна к основанию крыши;
• клей для склеивания стыков полотен рулонного материала;
• краевой герметик для защиты края стыка.

Примерные рецептуры  монтажных клеев:

1. Адгезионная композиция для приклеивания к бетону РКГЭМ без праймера содержит БК и галогенизированный БК, эпоксидированный натуральный каучук и эпоксидную смолу. Состав композиции: (А) 70-20 БК или галогенизированный БК, (Б) 20-80 эпоксидированного натурального каучука и (В) эпоксидная смола в количестве 1-40 мол. % к (А) + (Б), структирирующий на холоде эпоксидную смолу реагент совместим с БК и галоидированным БК.

Пример: композиция содержит 50 БК, 50 эпоксидированного натурального каучука марки ENR-50, 10 эпоксидной смолы EP 4080 (hydrogenated bisphenol – glycidil ether epoxy resin), 3,2 отвердителя X-2015 (aliphatic polyamine), МА 600 (активной углеродной сажи) и 50 Arkon -25 (гидрированной нефтяной смолы).  Композиция растворяется в 400 толуола.

2. Для приклеивания к основанию РКГЭМ «Кромел-1Р» и «Кромел-1РА» разработаны и применяются холодные мастики:

«Мастмел – 1» - на основе бутадиенстирольного  ТЭП, смол, наполнителей и органических растворителей;

««Мастмел – 2» - на основе смеси битума с полимерами (бутадиенстирольный ТЭП; БК + СКЭПТ), смолами и органическим растворителем [6].

Для получения  водонепроницаемого монолитного кровельного  покрытия резиновые полотна необходимо соединять внахлест шириной не менее 100-150 мм.

Стыки полученного  ковра должны отвечать деформационно-прочностным  показателям, так как именно стыки  обеспечивают целостность и герметичность  кровли. Поэтому, используемые клеи для  склеивания стыков и присоединения кровельного полотна к основанию крыши, должны обладать высокой адгезией к резинам на основе СКЭПТ, к бетону, асфальту, металлу, дереву и др.

1.3 Методы соединения полотен РКГЭМ между собой

На сегодняшний  день основными методами соединения полотен РКГЭМ между собой являются:

• горячая вулканизация швов
• склеивание полотен

Первый метод  получил особенно большое распространение  и имеет другое название – «hot bonding». Применяется в заводских условиях  для предварительной сборки из вулканизованных резиновых полотен больших мембран площадью от 100 до 1000 и затем в построечных условиях для соединения укрупненных элементов (ковров) между собой. Укрупненные элементы РКГЭМ изготовленные в заводских условиях в основном применяются при устройстве «балластной кровли».

Сварка проводится при высоких температурах под  давлением при помощи адгезивного  слоя (вулканизующейся ленты из сырой  или подвулканизованной резиновой  смеси, в виде соединительной ленточки толщиной 1,0 мм [7, 8, 9]. Вулканизующуюся соединительную ленту готовят из резиновой смеси на основе 40-60 м.ч. каучука (предпочтительно БК, галогенизированного БК, хлоропренового каучука) и 40-60 м.ч. ПИБ, имеющего молекулярную массу 6000-14000. Для структурирования применяют хиноидную систему.

Существуют 2 метода горячего соединения листов из резины с вулканизацией:

Метод А –  использование процесса со специальной  плитой, при этом нагрев осуществляется от внешнего источника через листовой материал на каучуковую ленту;

Метод В –  использование оборудования с токами, высокой частоты (СВЧ). В части передачи тепла этот метод имеет преимущества, т. к. тепло вырабатывается и распространяется очень быстро по всей толщине листа.

Оборудование  для сварки может быть как стационарным (в заводских условиях), так и передвижным (для работы на конкретных строительных объектах).

Соединение  полотен РКГЭМ  между собой  «холодным методом» (склеивание полотен) проводится следующими путями: