CN1012611B - 树脂复合无纺布防水卷材及生产方法 - Google Patents

Abstract

一种树脂复合无纺布防水卷材以及生产方法，其特征在于以线性低密度聚乙烯做为主防水层，将纺粘法聚丙烯长丝无纺布通过热熔直压法粘合到主防水层两个表面。本产品具有良好的表面粗糙度，可与水泥材料在固化过程直接粘合或与土壤接合，施工简便，施工费用低可广泛应用于建筑，水利防水工程上。

Description

本发明涉及建筑、水利工程防水材料以及该防水材料的生产方法。

防水材料在建筑、水利工程中占有很重要的地位，随着科学技术的发展，合成高分子防水卷材发展也很快。

传统的防水材料以石油沥青油毡为主，但这种材料存在着低温脆裂、高温流淌、抗拉强度低，易老化龟裂等缺点。

目前生产使用的新型防水材料主要分为：橡胶改性沥青油毡、高分子防水卷材和防水涂料三大类。其中高分子防水卷材分为橡胶系防水卷材、这些防水材料坚固，柔软，弹性大，粘接力强，耐久、耐候、抗渗、防水等性能良好。但是，这些防水材料表面比较光洁，粗糙度低，均不能与水泥材料直接粘合（指在水泥凝固过程中，卷材与水泥直接粘合）。而且建筑表面层含水率超过一定范围（一般9%）时，不能施工或严重影响防水工程质量。同时，现有防水卷材应用于水利工程时，表面光滑，与土壤摩擦力小，使土坝安息角度小，增加工程费用。

本发明的目的在于提供一种防水材料及制造方法，使该防水材料具有良好的表面粗糙度，可与水泥材料在其固化过程直接粘合，与土壤的接触摩擦力大于土壤间的摩擦力，从而实现施工简便，防水可靠，造价低的防水结构。

本发明的第一个技术解决方案是一种树脂复合无纺布防水卷材，该防水卷材主防水层采用线性低密度聚乙烯，主防水层两个表面各复合一层纺粘法聚丙烯长丝无纺布做增强网架，提高材料表面的粗糙度，增加弹性和强度。线性低密度聚乙烯（重量份数100）里加入助剂（重量份数）色素炭黑0.5-1.0，硫代二丙酸二月桂酯0.1-0.2及直链环烷基0.1-0.5。

本发明的第二个技术解决方案是树脂复合无纺布防水卷材的生产方法，该防水卷材生产流程包括原料配比，原料混合，塑化，挤出，复聚丙烯长丝无纺布，粘合，牵引，冷却，卷取等工序，粘合工序采用直接热压粘合，在生产过程中必须保证以下工艺条件。

1）线性低密度聚乙烯塑化挤出温度180-240℃。

2）压辊直径150-500mm;

3）辊温连续可调，可调范围5-75℃;

4）压辊转速连续可调，可调范围线速度1-15m/分;

5）辊间压力0.1-0.8MPa;

6）辊间间隙0.1-40mm，连续可调;

7）线性低密度聚乙烯复合温度120-150℃;

8）无纺布温度热压粘合前＜40℃，热压粘合后＜100℃;

9）冷却方式为空冷，空气相对湿度热压粘合前＜75%，热压粘合后＜95%，风速＞6米/分。

线性低密度聚乙烯树脂具有稳定的耐化学性能及耐臭氧稳定性，而且抗穿刺性、抗冲击强度、伸长率，耐环境应力开裂性均好，但是聚乙烯在常温 下会发生很缓慢的氧化降解或者在受热状态下发生缓慢氧化。为了避免这些现象的发生本发明防水卷材在防水结构上采用隐蔽式使用，以不透光固体将外部的紫外线全部挡住或吸收。但考虑产品生产、运输、贮存、施工过程中的光照和常温下的缓慢氧化降解要加入光屏蔽剂和热稳定剂及抗氧化剂。本发明的防水卷材防水层采用色素炭黑做为光屏蔽剂和热稳定剂，采用硫代二丙酸二月桂酯做为抗氧化剂。色素炭黑主要成份是碳，它在高聚物中的作用有三方面：一是着色，二是氧化抑制作用，三是紫外线屏蔽作用，从而对聚合物起到有效稳定作用。炭黑的浓度和粒度均影响光屏效果，比较理想的粒径是15-25mm，比较适宜的加入量是线性低密度聚乙烯（重量份数100）的0.5-1（重量份数）。

与碳黑相辅的抗氧剂选用硫代二丙酸二月桂酯，加入量为线性低密度聚乙烯（重量份数100）的0.1-0.2（重量份数）。含硫抗氧剂与炭黑有明显的协同效用。

线性低密度聚乙烯中加入炭黑之后，炭黑的分散好坏影响光屏蔽效果，为了使炭黑在主防水层中分散的均匀加入环烷基烃做分散剂，加入量为线性低密度聚乙烯（重量份数100）的0.1-0.5（重量份数）。

聚乙烯树脂塑化挤出过程中，助剂一起混合均匀塑化分散。助剂还起到降低处于熔融态树脂表面张力的作用，增强复合接触效果。充分塑化是保证复合效果，保证助剂有效分散的条件。塑化挤出温度过高会导致复合温度上升，会使无纺布在复合时熔化，影响产品质量，温度过低时，塑化不利，挤出压力增加，炭黑分散不均，主防水层出现僵块、鱼眼状，严重时出现空洞。加热温度控制在：螺筒200～220℃，连接器210～240℃，机头180～190℃。

本发明增强面层的作用有：增加粗糙度改善粘接敷设性能;增加机械强度，提高卷材耐破坏性，提高弹性，减少外界因素对主防水层的损伤。同时要求面层材料符合整个材料的环境适应性，如温度-25～60℃。为了满足上述条件采用纺粘法聚丙烯长丝无纺布。

聚乙烯和聚丙烯树脂为非极性分子材料，用胶粘剂不易有较好的粘接效果。本发明采用热熔直压复合法进行复合，一次双面复合成型。

线性低密度聚乙烯与聚丙烯长丝无纺布粘接复合所依靠的是范德华力。依靠范德华力粘合需要分子间距离足够小，吸引力与分子间距离的6次方成反比，当分子间距离大于100

时，吸引力减小很快，与距离的7次方成反比。所以，复合时的压力是重要条件。复合接触界面的压力应大于0.4MPa。

聚乙烯和聚丙烯均为非极性分子材料，范德华力中的偶极力和诱导偶极力都不起作用，只有色散力起作用，机械结合力也有一定的作用。由于依靠色散力粘合，表面润湿程度很重要，它对接合距离，接合有效面积，界面形成都起着决定性作用。本发明粘接复合时聚乙烯温度控制在120～150℃，聚丙烯温度控制在20～40℃。在这个条件下聚乙烯表面张力约为28.8dyne/cm，聚丙烯表面张力约为30·1dYme/cm，这时聚丙烯表面张力大于聚乙烯表面张力，正有利于接触界面的润湿。

由机头挤出的树脂片经过一段距离与空气接触和辅射，散出一定的热量后温度下降，进入压辊时树脂应处于粘流态向高弹态转化的过程。若树脂完全处于粘流态，熔体温度高，致使聚丙烯纤维变化;若树脂完全处于高弹态，树脂表面开始结晶化，聚丙烯纤维很难压入线性聚乙烯表面形成紧密接合，粘合强度不佳，达不到复合要求。基于这些因素本发明复合温度控制在120～150℃。

复合过程中的聚丙烯长丝无纺布，其温度要保持不超过100℃，使丙烯纤维有必要的刚度，保证与聚乙烯复合紧密，又不致使聚丙烯纤维变性。为使聚丙烯纤维温度不超过限度，要采取必要的冷却措施。冷却由两方面实现，一是聚乙烯长丝无纺布进入复合状态之前要风冷，使之温度低于40℃，二是复合后对产品进行接触散热和风冷散热。前者是保证聚丙烯长丝无纺布纤维刚度，后者保证其不致因热量传出而使聚丙烯纤维变化。

本发明的防水卷材主要技术性能如下：

1）抗拉强度10-18MPa（JC206-76）

2）伸长率125～195%（JC206-76）

3）撕裂强度170～260KN/m（180°、100mm/min）

4）不透水性0.3～0.9MPa（JC206-76）

5）耐热性100±1℃5小时正常

6）低温柔性-40℃，φ1.0mm无裂纹

浸水，-20℃，φ10mm无裂纹

7）抗冻性-20℃～20℃20次（间隔2小时）

抗拉强度，保持＞85%

伸长率，保持＞95%

8）热老化保留系数80℃±1    168小时

抗拉强度≥0.8

伸长率≥0.6

9）紫外线老化性能

用标准碳弧式阳光灯人工曝置198小时试验，低温冲击脆性温度仍在-50℃以下，按公式t_a＝150+t^2.4 _n推测，卷材可耐自然曝置五年以上。

/在无屏蔽情况下

10）与水泥粘合强度    剪切2.0MPa-3.0MPa

剥离6.0N/cm-8.0N/cm（180°）

本发明的防水卷材与已有防水材料对比具有以下优点;

1）该产品具有良好的表面粗糙度，可与水泥材料在固化过程直接粘合或与土壤接合，故施工简便，施工费用低，对施工要求不甚严格。

2）生产本产品原材料易得，产品成本低，与三元乙丙橡胶卷材相比仅是其成本的1/6～1/8。

3）本产品能提高防水工程质量的同时，因为该防水卷材厚度薄，重量轻可降低防水工程耗用有机材料的数量。

结合实施例进一步说明本发明的技术解决方案：

1.选用大庆产DXND-1218型线性低密度聚乙烯，再加入线性低密度聚乙烯总重量0.5～1.0%MCC级色素炭黑，加入0.1～0.2%硫代二丙酸二月桂脂，加入0.1～0.5%环烷基烃混合均匀。

2.选用纺粘法聚丙烯长丝无纺布，平方米重量50克，纤维直径3微米，压点面积30%±5。

3）线性低密度聚乙烯塑化挤出采用单螺杆挤出机，面层与基层复合采用三辊复合机，其规格为1200×0.2～6mm

4）工艺条件：

①树脂塑化温度范围180℃-240℃

②压辊直径350mm;

③压辊温度15±1℃;

④压辊线速度5.5m/min;

⑤辊间压力0.4MPa±0.05;

⑥辊间间隙0.35mm;

⑦线性低密度聚乙烯复合温度130±10℃;

⑧冷却条件：热压粘合前15℃，热压粘合后40℃，冷却方式空冷，风速12m/s，空气相对湿度75%;

⑨线性低密度聚乙烯塑化挤出压力13.5～22.0MPa。

本方法生产的防水卷材技术性能实测值如下：

1）抗拉强度12.4MPa;

2）伸长率195%;

3）撕裂强度245KN/m;

4）不透水性0.5MPa;

5）耐热性100℃±15h正常

6）低温柔性-40℃φ1.0mm，180°无裂纹

浸水-20℃φ10mm，180°无裂纹

7）抗冻性-20℃-20℃20次，间隔2h

抗拉强度保持97%

伸长率    保持98%

8）热老化保留系数（80℃±1    168h）

抗拉强度1.05

伸长率0.63

9）紫外线老化性能t＝60℃±3相对湿度75±5%

降雨周期18/102分，老化时间198h

耐寒性能不变

10）与水泥粘合强度    剪切2.4MPa

剥离    6.7N/cm（180°）

本发明的产品施工使用方法如下;

①混凝土结构表面敷设：将防水卷材直接贴于模板内侧，混凝土施工凝固撤掉模板后，卷材已粘合之上。

②非现浇混凝土结构表面：结构表面应平整，用厚2mm的水泥素浆将卷材与结构表面粘合。为提高水泥浆表面活性，增强初粘度，可在水泥浆中加入5-10%的聚乙烯醇缩甲醛（107胶）。

③土壤结构：卷材敷于土壤中应考虑土壤沉降变形，卷材应呈可伸缩的60-90°曲线状态埋于土中。

Claims (2)

1、一种树脂复合无纺布防水卷材，其特征在于主防水层采用线性低密度聚乙烯，防水层两个表面各复合一层纺粘法聚丙烯长丝无纺布做增强网架，提高材料表面的粗糙度，线性低密度聚乙烯(重量份数100)里加入助剂(重量份数)色素炭黑0.5-1.0，硫代二丙酸二月桂酯0.1-0.2及环烷基烃0.1-0.5。

2、一种权利要求1中树脂复合无纺布防水卷材的产生方法，其特征在于生产流程包括原料配比，原料混合，塑化，挤出，复聚丙烯长丝无纺布，粘合，牵引，冷却，卷取等工序，粘合工序采用直接热压粘合，在生产过程中必须保证以下工艺条件：

1）线性低密度聚乙烯塑化挤出温度180-240℃，

2）压辊直径150-500mm，

3）辊温连续可调，可调范围5-75℃，

4）压辊转速连续可调，可调范围线速度1-15m/分，

5）辊间压力0.1-0.8MPa，

6）辊间间隙0.1-40mm，连续可调，

7）线性低密度聚乙烯复合温度120-150℃，

8）无纺布温度热压粘合前＜40℃，热压粘合后＜100℃，

9）冷却方式为空冷，空气相对湿度热压粘合前＜75%，热压粘合后＜95%，风速＞6米/分。