專利名稱：樹脂復(fù)合無紡布防水卷材以及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑、水利工程防水材料以及該防水材料的生產(chǎn)方法。
防水材料在建筑、水利工程中占有很重要的地位，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，合成高分子防水卷材發(fā)展也很快。
傳統(tǒng)的防水材料以石油瀝青油氈為主，但這種材料存在著低溫脆裂、高溫流淌、抗拉強(qiáng)度低，易老化龜裂等缺點。
目前生產(chǎn)使用的新型防水材料主要分為橡膠改性瀝青油氈、高分子防水卷材和防水涂料三大類。其中高分子防水卷材分為橡膠系防水卷材、這些防水材料堅固，柔軟，彈性大，粘接力強(qiáng)，耐久、耐候、抗?jié)B、防水等性能良好。但是，這些防水材料表面比較光潔，粗糙度低，均不能與水泥材料直接粘合(指在水泥凝固過程中，卷材與水泥直接粘合)。而且建筑表面層含水率超過一定范圍(一般9%)時，不能施工或嚴(yán)重影響防水工程質(zhì)量。同時，現(xiàn)有防水卷材應(yīng)用于水利工程時，表面光滑，與土壤摩擦力小，使土壩安息角度小，增加工程費用。
本發(fā)明的目的在于提供一種防水材料及制造方法，使該防水材料具有良好的表面粗糙度，可與水泥材料在其固化過程直接粘合，與土壤的接觸摩擦力大小于土壤間的摩擦力，從而實現(xiàn)施工簡便，防水可靠，造價低的防水結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第一個技術(shù)解決方案是一種樹脂復(fù)合無紡布防水卷材，該防水卷材主防水層采用線性低密度聚乙烯，主防水層兩個表面各復(fù)合一層紡粘法聚丙烯長絲無紡布做增強(qiáng)網(wǎng)架，提高材料表面的粗糙度，增加彈性和強(qiáng)度。線性低密度聚乙烯里加入助劑(重量份數(shù))色素炭黑0.5～1.0，硫代二丙酸二月桂酯0.1～0.2及直鏈環(huán)烷基烴0.1～0.5。
本發(fā)明的第二個技術(shù)解決方案是樹脂復(fù)合無紡布防水卷材的生產(chǎn)方法，該防水卷材生產(chǎn)流程包括原料配比，原料混合，塑化，擠出，復(fù)聚乙烯長絲無紡布，粘合，牽引，冷卻，卷取等工序，粘合工序采用直接熱壓粘合，在生產(chǎn)過程中必須保證以下工藝條件，1)線性低密度聚乙烯塑化擠出溫度180～240℃，2)壓輥直徑150～500mm，3)輥溫連續(xù)可調(diào)，可調(diào)范圍5～75℃，4)壓輥轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，可調(diào)范圍線速度1-15m/分，5)輥間壓力0.1～0.8MPa，6)輥間間隙0.1～40mm，連續(xù)可調(diào)，7)線性低密度聚乙烯復(fù)合溫度120～150℃，8)無紡布溫度熱壓粘合前＜40℃，熱壓粘合后＜100℃，9)冷卻方式為空冷，空氣相對濕度熱壓粘合前＜75%，熱壓粘合后＜95%，風(fēng)速＞6米/分。
線性低密度聚乙烯樹脂具有穩(wěn)定的耐化學(xué)性能及耐臭氧穩(wěn)定性，而且抗穿刺性、抗沖擊強(qiáng)度、伸長率，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性均好，但是聚乙烯在常溫下會發(fā)生很緩慢的氧化降解或者在受熱狀態(tài)下發(fā)生緩慢氧化。為了避免這些現(xiàn)象的發(fā)生本發(fā)明防水卷材在防水結(jié)構(gòu)上采用隱蔽式使用，以不透光固體將外部的紫外線全部擋住或吸收。但考慮產(chǎn)品生產(chǎn)，運輸、貯存、施工過程中的光照和常溫下的緩慢氧化降解要加入光屏蔽劑和熱穩(wěn)定劑及抗氧化劑。本發(fā)明的防水卷材主防水層采用色素炭黑做為光屏蔽劑和熱穩(wěn)定劑，采用硫代二丙酸二月桂酯做為抗氧化劑。色素炭黑主要成份是碳，它在高聚物中的作用有三方面一是著色，二是氧化抑制作用，三是紫外線屏蔽作用，從而對聚合物起到有效穩(wěn)定作用。炭黑的濃度和粒度均影響光屏蔽效果，比較理想的粒徑是15～25nm，比較適宜的加入量是線性低密度聚乙烯總重量的0.5～1%。
與炭黑相輔的抗氧劑選用硫代二丙酸二月桂酯，加入量為線性低密度聚乙烯總重量的0.1～0.2%。含硫抗氧劑與炭黑有明顯的協(xié)同效用。
線性低密度聚乙烯中加入炭黑之后，炭黑的分散好壞影響光屏蔽效果，為了使炭黑在主防水層中分散的均勻加入環(huán)烷基烴做分散劑，加入量為線性低密度聚總重量的0.1～0.5。
聚乙烯樹脂塑化擠出過程中，助劑一起混合均勻塑化分散。助劑還起到降低處于熔融態(tài)樹脂表面張力的作用，增強(qiáng)復(fù)合接觸效果。充分塑化是保證復(fù)合效果，保證助劑有效分散的條件。塑化擠出溫度過高會導(dǎo)致復(fù)合溫度上升，會使無紡布在復(fù)合時熔化，影響產(chǎn)品質(zhì)量，溫度過低時，塑化不利，擠出壓力增加，炭黑分散不均，主防水層出現(xiàn)僵塊、魚眼狀，嚴(yán)重時出現(xiàn)空洞。加熱溫度控制在螺筒200～220℃，連接器210～240℃，機(jī)頭180～190℃。
本發(fā)明增強(qiáng)面層的作用有增加粗糙度改善粘接敷設(shè)性能;增加機(jī)械強(qiáng)度，提高卷材耐破壞性，提高彈性，減少外界因素對主防水層的損傷。同時要求面層材料符合整個材料的環(huán)境適應(yīng)性，如溫度-25～60℃。為了滿足上述條件采用紡粘法聚丙烯長絲無紡布。
聚乙烯和聚丙烯樹脂為非極性分子材料，用膠粘劑不易有較好的粘接效果。本發(fā)明采用熱熔直壓復(fù)合法進(jìn)行復(fù)合，一次雙面復(fù)合成型。
線性低密度聚乙烯與聚丙烯長絲無紡布粘接復(fù)合所依靠的是范德華力。依靠范德華力粘合需要分子間距離足夠小，吸引力與分子間距離的6次方成反比，當(dāng)分子間距離大于100
時，吸引力減小很快，與距離的7次方成反比。所以，復(fù)合時的壓力是重要條件。復(fù)合接觸界面的壓力應(yīng)大于0.4MPa。
聚乙烯和聚丙烯均為非極性分子材料，范德華力中的偶極力和誘導(dǎo)偶極力都不起作用，只有色散力起作用，機(jī)械結(jié)合力也有一定的作用。由于依靠色散力粘合，表面潤濕程度很重要，它對接合距離，接合有效面積，界面形成都起著決定性作用。本發(fā)明粘接復(fù)合時聚乙烯溫度控制在120～150℃，聚丙烯溫度控制在20～40℃。在這個條件下聚乙烯表面張力約為28.8dyne/cm，聚丙烯表面張力約為30.1dyme/cm，這時聚丙烯表面張力大于聚乙烯表面張力，正有利于接觸界面的潤濕。
由機(jī)頭擠出的樹脂片經(jīng)過一段距離與空氣接觸和輔射，散出一定的熱量后溫度下降，進(jìn)入壓輥時樹脂應(yīng)處于粘流態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)化的過程。若樹脂完全處于粘流態(tài)，熔體溫度高，致使聚丙烯纖維變化;若樹脂完全處于高彈態(tài)，樹脂表面開始結(jié)晶化，聚丙烯纖維很難壓入線性聚乙烯表面形成緊密接合，粘合強(qiáng)度不佳，達(dá)不到復(fù)合要求。基于這些因素本發(fā)明復(fù)合溫度控制在120～150℃。
復(fù)合過程中的聚丙烯長絲無紡布，其溫度要保持不超過100℃，使丙烯纖維有必要的剛度，保證與聚乙烯復(fù)合緊密，又不致使聚丙烯纖維變性。為使聚丙烯纖維溫度不超過限度，要采取必要的冷卻措施。冷卻由兩方面實現(xiàn)，一是聚乙烯長絲無紡布進(jìn)入復(fù)合狀態(tài)之前要風(fēng)冷，使之溫度低于40℃，二是復(fù)合后對產(chǎn)品進(jìn)行接觸散熱和風(fēng)冷散熱。前者是保證聚丙烯長絲無紡布纖維剛度，后者保證其不致因熱量傳出而使聚丙烯纖維變化。
本發(fā)明的防水卷材主要技術(shù)性能如下1)抗拉強(qiáng)度10-18MPa(JC206-76)2)伸長率125～195%(JC206-76)3)撕裂強(qiáng)度170～260KN/m(180°、100mm/min)4)不透水性0.3～0.9MPa(JC206-76)5)耐熱性100±1℃5小時正常
6)低溫柔性-40℃，φ1.0mm無裂紋浸水，-20℃，φ10mm無裂紋7)抗凍性-20℃～20℃20次(間隔2小時)抗拉強(qiáng)度，保持＞85%伸長率，保持＞95%8)熱老化保留系數(shù)80℃±1168小時抗拉強(qiáng)度≥0.8伸長率≥0.69)紫外線老化性能用標(biāo)準(zhǔn)碳弧式陽光燈人工曝置198小時試驗，低溫沖擊脆性溫度仍在-50℃以下，按公式ta＝150+t2.4n推測，卷材可耐自然曝置五年以上。
/在無屏蔽情況下10)與水泥粘合強(qiáng)度剪切2.0MPa-3.0MPa剝離6.0N/cm-8.0N/cm(180°)本發(fā)明的防水卷材與已有防水材料對比具有以下優(yōu)點;
1)該產(chǎn)品具有良好的表面粗糙度，可與水泥材料在固化過程直接粘合或與土壤接合，故施工簡便，施工費用低，對施工要求不甚嚴(yán)格。
2)生產(chǎn)本產(chǎn)品原材料易得，產(chǎn)品成本低，與三元乙丙橡膠卷材相比僅是其成本的1/6～1/8。
3)本產(chǎn)品能提高防水工程質(zhì)量的同時，因為該防水卷材厚度薄，重量輕可降低防水工程耗用有機(jī)材料的數(shù)量。
結(jié)合實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)解決方案1、選用大慶產(chǎn)DXND-1218型線性低密度聚乙烯，再加入線性低密度聚乙烯總重量0.5～1.0%MCC級色素炭黑，加入0.1～0.2%硫代二丙酸二月桂脂，加入0.1～0.5%環(huán)烷基烴混合均勻。
2、選用紡粘法聚丙烯長絲無紡布，平方米重量50克，纖維直徑3微米，壓點面積30%±5。
3)線性低密度聚乙烯塑化擠出采用單螺桿擠出機(jī)，面層與基層復(fù)合采用三輥復(fù)合機(jī)，其規(guī)格為1200×0.2～6mm4)工藝條件①樹脂塑化溫度范圍180℃-240℃②壓輥直徑350mm;
③壓輥溫度15±1℃;
④壓輥線速度5.5m/min;
⑤輥間壓力0.4MPa±0.05;
⑥輥間間隙0.35mm;
⑦線性低密度聚乙烯復(fù)合溫度130±10℃;
⑧冷卻條件熱壓粘合前15℃，熱壓粘合后40℃，冷卻方式空冷，風(fēng)速12m/s，空氣相對濕度75%;
⑨線性低密度聚乙烯塑化擠出壓力13.5～22.0MPa。
本方法生產(chǎn)的防水卷材技術(shù)性能實測值如下
1)抗拉強(qiáng)度12.4MPa;
2)伸長率195%;
3)撕裂強(qiáng)度245KN/m;
4)不透水性0.5MPa;
5)耐熱性100℃±15h正常6)低溫柔性-40℃φ1.0mm，180°無裂紋浸水-20℃φ10mm，180°無裂紋7)抗凍性-20℃-20℃20次，間隔2h抗拉強(qiáng)度保持97%伸長率保持98%8)熱老化保留系數(shù)(80℃±1168h)抗拉強(qiáng)度1.05伸長率0.639)紫外線老化性能t＝60℃±3相對濕度75±5%降雨周期18/102分，老化時間198h耐寒性能不變10)與水泥粘合強(qiáng)度剪切2.4MPa剝離6.7N/cm(180°)本發(fā)明的產(chǎn)品施工使用方法如下;
①混凝土結(jié)構(gòu)表面敷設(shè)將防水卷材直接貼于模板內(nèi)側(cè)，混凝土施工凝固撤掉模板后，卷材已粘合之上。
②非現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)表面應(yīng)平整，用厚2mm的水泥素漿將卷材與結(jié)構(gòu)表面粘合。為提高水泥漿表面活性，增強(qiáng)初粘強(qiáng)度，可在水泥漿中加入5～10%的107膠。
③土壤結(jié)構(gòu)卷材敷于土壤中應(yīng)考慮土壤沉降變形，卷材應(yīng)呈可伸縮的60～90°曲線狀態(tài)埋于土中。
權(quán)利要求
1.一種樹脂復(fù)合無紡布防水卷材，其特征在于主防水層采用線性低密度聚乙烯，主防水層兩個表面各復(fù)合一層紡粘法聚丙烯長絲無紡布做增強(qiáng)網(wǎng)架，提高材料表面的粗糙度，線性低密度聚乙烯里加入助劑(重量份數(shù))色素炭黑0.5～1.0，硫代二丙酸二月桂酯0.1～0.2及環(huán)烷基烴0.1～0.5。
2.一種權(quán)利要求1中樹酯復(fù)合無紡布防水卷材的生產(chǎn)方法，其特征在于生產(chǎn)流程包括原料配比，原料混合，塑化，擠出，復(fù)聚丙烯長絲無紡布，粘合，牽引，冷卻，卷取等工序，粘合工序采用直接熱壓粘合，在生產(chǎn)過程中必須保證以下工藝條件，1)線性低密度聚乙烯塑化擠出溫度180～240℃，2)壓輥直徑150～500mm，3)輥溫連續(xù)可調(diào)，可調(diào)范圍5～75℃，4)壓輥轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，可調(diào)范圍線速度1-15m/分，5)輥間壓力0.1～0.8MPa，6)輥間間隙0.1～40mm，連續(xù)可調(diào)，7)線性低密度聚乙烯復(fù)合溫度120～150℃，8)無紡布溫度熱壓粘合前＜40℃，熱壓粘合后＜100℃，9)冷卻方式為空冷，空氣相對濕度熱壓粘合前＜57%，熱壓粘合后＜95%，風(fēng)速＞6米/分。
全文摘要
一種樹脂復(fù)合無紡布防水卷材以及生產(chǎn)方法，其特征在于以線性低密度聚乙烯做為主防水層，將紡粘法聚丙烯長絲無紡布通過熱熔直壓法粘合到主防水層兩個表面。本產(chǎn)品具有良好的表面粗糙度，可與水泥材料在固化過程直接粘合或與土壤接合，施工簡便，施工費用低可廣泛應(yīng)用于建筑，水利防水工程上。
文檔編號B32B7/12GK1041909SQ891084
公開日1990年5月9日 申請日期1989年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月6日
發(fā)明者張獻(xiàn)義 申請人:黑龍江省綏棱縣塑料二廠