專利名稱：玻璃纖維氈片及其在于密封層中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維片材領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種玻璃氈片(voile de verre)，它可用作生產(chǎn)用瀝青涂布、覆蓋和/或浸漬的產(chǎn)品的基材，特別地用于覆蓋和/或密封應(yīng)用。
在覆蓋和/或密封領(lǐng)域中，已知可使用瀝青膜(membranebitumineuse)，而該瀝青膜涂敷到待覆蓋或密封的表面上。這些膜通常由用瀝青基質(zhì)涂布或浸漬的片材形式的基材組成。
片材可以是各種類型的片材，且常由有機(jī)或無機(jī)纖維，優(yōu)選以無紡布的形式獲得所述片材。
在可使用的材料當(dāng)中，玻璃氈片受到極大關(guān)注，因?yàn)樗鼈兇_保瀝青膜隨時(shí)間流逝的尺寸穩(wěn)定性。
可通過本身已知的任何技術(shù)獲得玻璃氈片，尤其是特別在參考文獻(xiàn)“The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibres”(K.L.Loewenstein，Publ.Elsevier，第2版，1983，315-317頁(yè))中描述的所謂濕法技術(shù)(voie humide)。該技術(shù)類似于造紙技術(shù)，其要點(diǎn)在于制備切碎的玻璃纖維的含水懸浮液，使該懸浮液在施加抽濾的過濾帶上以膜的形式沉積，以便從沉積的膜中除去一部分水，在濕的膜上涂敷粘合劑，干燥氈片，并且在烘箱中使粘合劑交聯(lián)，然后用所需的方式包裝氈片。最終的產(chǎn)品呈相當(dāng)薄的片材形式(厚度為約0.2-0.8mm)和通常以薄板卷的形式包裝。
粘合劑通常是基于脲醛樹脂的含水組合物，該樹脂在隨后的瀝青浸漬溫度下具有令人滿意的耐溫能力。
然而，玻璃氈片具有撕裂強(qiáng)度相對(duì)低的缺點(diǎn)，這有損于使用的容易程度，且尤其迫使用戶在制造膜或?qū)⑵滗佌乖谖蓓斏蠒r(shí)特別小心。
為了改進(jìn)這一缺點(diǎn)，提出了復(fù)合基材，該復(fù)合基材使基于有機(jī)纖維且具有高撕裂強(qiáng)度的氈片與玻璃網(wǎng)(grille de verre)結(jié)合，所述玻璃網(wǎng)使復(fù)合體具有尺寸穩(wěn)定性。然而，結(jié)合兩種中間產(chǎn)品的這些復(fù)合物的制造過程復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是提供一種具有改進(jìn)撕裂強(qiáng)度的玻璃基材，而沒有比常規(guī)的氈片的制造更復(fù)雜的過程。
EP-A-0763505公開了一種制造瀝青屋頂蓋板用的玻璃纖維氈片，其改進(jìn)的強(qiáng)度歸功于用自身可交聯(lián)的乙烯基添加劑改性的脲醛樹脂粘合劑。在這種氈片中，少量的纖維可以不由玻璃組成，而特別地可選自有機(jī)纖維如尼龍(Nylon)、聚酯、聚乙烯和聚丙烯纖維。該文獻(xiàn)沒有提供關(guān)于這些有機(jī)纖維的具體信息，也沒有闡述這種可能性的具體實(shí)施例。
本發(fā)明基于發(fā)現(xiàn)許多有機(jī)纖維不適于制造氈片，在瀝青覆層應(yīng)用中甚至對(duì)氈片的性能具有很強(qiáng)的負(fù)面影響，但可通過非常仔細(xì)地選擇合成材料來克服這一缺點(diǎn)。
在這方面，本發(fā)明的目的是一種可用于制造瀝青膜的纖維基氈片，該氈片包括玻璃纖維和通過粘合劑粘接在一起的有機(jī)纖維，其特征在于纖維在130℃下具有小于或等于5％的收縮率。
應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語(yǔ)“玻璃氈片”囊括玻璃纖維基產(chǎn)品領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的材料。這些是基本上各向同性結(jié)構(gòu)的薄片狀材料，也就是說纖維沒有優(yōu)選的取向。實(shí)際上，氈片可通過通常為1，尤其是約1-約1.5，有時(shí)最高達(dá)2的所謂“各向同性比”來表征，其中各向同性比＝氈片的縱向拉伸強(qiáng)度/氈片的橫向拉伸強(qiáng)度通常通過提供制備氈片用的呈剁碎紗線形式的玻璃纖維(例如使用上述的濕法技術(shù))來實(shí)現(xiàn)纖維的這種基本上無規(guī)的取向。
根據(jù)上述準(zhǔn)則選擇有機(jī)纖維導(dǎo)致產(chǎn)生高質(zhì)量的、尤其具有機(jī)械和熱強(qiáng)度的氈片，氈片與隨后的瀝青浸漬工藝相適應(yīng)，而其它纖維導(dǎo)致氈片具有不足的熱和/或機(jī)械強(qiáng)度。
第一，在氈片制造中所使用的有機(jī)纖維具有高的熔點(diǎn)，以便在氈片制造中的受熱步驟過程中，尤其是烘箱干燥和交聯(lián)時(shí)，以及在氈片的使用中，特別當(dāng)與瀝青粘合劑接觸時(shí)防止降解。一般地，選擇具有高于約220℃熔點(diǎn)的合成有機(jī)材料。
根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)其熱收縮率來選擇纖維這一參數(shù)對(duì)應(yīng)于尺寸的變化，在此情況下，為纖維在給定溫度下暴露一定時(shí)間之后的纖維收縮率。為了測(cè)量收縮率，測(cè)量加熱前纖維的起始長(zhǎng)度Li，然后測(cè)量最終的長(zhǎng)度Lf，收縮率r等于r＝(Li-Lf)/Li(用百分?jǐn)?shù)表達(dá))
本發(fā)明的關(guān)鍵收縮率用在130℃的溫度下來表達(dá)，在蒸汽壓力和達(dá)30分鐘的時(shí)間下來測(cè)試。
根據(jù)本發(fā)明，選擇收縮率小于或等于5％，優(yōu)選小于或等于4％，尤其小于或等于3％，例如約2-3％。
有利地，可通過使用半結(jié)晶聚合物材料，尤其使用其中紡絲工藝使之能進(jìn)行拉絲(拉絲可增加結(jié)晶度)的那些來獲得這種纖維質(zhì)量。其它制造條件如成核劑的存在或溫度因素也可導(dǎo)致基體大分子的形成，從而起始的無定形結(jié)構(gòu)聚合物開始采用結(jié)晶結(jié)構(gòu)和開始轉(zhuǎn)為半結(jié)晶。
可在聚酯纖維，特別是聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯和尤其是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維中發(fā)現(xiàn)滿足本發(fā)明要求的纖維。
優(yōu)選適用于制造無紡布的濕法工藝的有機(jī)纖維，這些纖維含有使得單個(gè)纖維可分散在水中的施膠(ensimage)組分。
有機(jī)纖維可具有不同的尺寸，其中對(duì)于約0.5-2dtex的線密度來說，平均直徑為約7-25微米。纖維有利地切碎成1mm到幾十mm數(shù)量級(jí)的長(zhǎng)度，特別是6-30mm。
相對(duì)于纖維的總重量，有機(jī)纖維高于5wt％時(shí)，可明顯地感覺到有機(jī)纖維的效果。相對(duì)于纖維的總重量，有機(jī)纖維的比例有利地為約5-30％，尤其是20-30％，特別是約25wt％。
本發(fā)明所使用的玻璃纖維是制備氈片常規(guī)的類型，優(yōu)選以切碎的紗線形式存在，該玻璃纖維具有10mm數(shù)量級(jí)的長(zhǎng)度，特別是6-30mm，優(yōu)選約10-20mm，例如12-18mm。應(yīng)當(dāng)理解的是，一定比例的紗線(例如5-10％)可切碎到達(dá)100mm的長(zhǎng)度。此外，連續(xù)的紗線，特別是玻璃紗線可引入到氈片中作為縱向的補(bǔ)強(qiáng)劑。
用于形成氈片的粘合劑有利地基于脲醛樹脂，優(yōu)選以已知的方式，特別是根據(jù)US-4681802和EP-A-0763505的方法，通過乙烯基和/或丙烯酸添加劑改性的脲醛樹脂。粘合劑的用量相對(duì)于氈片來說，相應(yīng)于一般15-30wt％的固含量。
氈片制成具有通常的玻璃氈片的克數(shù)，為約30-150g/m2，尤其是50-120g/m2。
考慮到玻璃與有機(jī)纖維之間的密度差別，給定克數(shù)的本發(fā)明氈片中材料的用量略高于玻璃氈片中所含的材料用量，這意味著厚度相對(duì)較大和/或孔隙度較小，例如，對(duì)于50g/m2的氈片來說，孔隙度為約1500-1900l/m2.s。
由于本發(fā)明的氈片特別適用于密封和/或覆蓋應(yīng)用，因此含有用瀝青基質(zhì)涂布、覆蓋或浸漬的基材的瀝青膜也是本發(fā)明的目的，其特征在于基材是上述的氈片。
瀝青基質(zhì)可從本身已知的基質(zhì)選擇天然的、改性的或未改性的瀝青或合成的粘合劑如“淺色粘合劑”，從而尤其可能得到具有裝飾色彩的膜。
下述實(shí)施例闡述本發(fā)明，而不限制本發(fā)明。
實(shí)施例1制備纖維的含水懸浮液，其中纖維包括-75wt％剁碎的E-玻璃紗線，所述紗線具有10微米的纖維直徑和360tex的線密度，剁碎長(zhǎng)度為12mm；-25wt％參考號(hào)為EP133、可獲自KURARAY公司的剁碎的聚酯紗線，該聚酯紗線適用于造紙工藝且是水-可分散的。該紗線的特征在于纖維直徑為12微米，線密度為1.4dtex，剁碎長(zhǎng)度為15mm。紗線是經(jīng)拉伸提高結(jié)晶度的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯紗線，它在130℃下，在潮濕環(huán)境中暴露30分鐘后具有約2％的收縮率，在170℃下在干燥氣氛下暴露15分鐘后具有3％的收縮率。
在標(biāo)準(zhǔn)條件下，在氈片制造機(jī)上加工還含有常用添加劑(亦即防沫劑、分散劑、粘度改進(jìn)劑等)的纖維懸浮液，其中所述氈片制造機(jī)包括(i)加氫重整器(hydroformer)，其中在所述加氫重整器上形成部分脫水的濕膜，(ii)通過噴灑、涂布[幕涂機(jī)]或者通過流經(jīng)含有基于脲醛樹脂(已用乙酸酯和丙烯酸塑化)的含水組合物的浴池來涂敷粘合劑用的工段，其中相對(duì)于氈片的重量，19wt％含固量的粘合劑量將沉積在氈片上，和(iii)具有從135℃-215℃不同溫區(qū)的干燥和交聯(lián)烘箱，其中氈片以約30秒，優(yōu)選略小于30秒的平均停留時(shí)間通過該烘箱。
氈片在制造過程中沒有產(chǎn)生任何問題，且以50g/m2的克數(shù)獲得氈片，其厚度為0.3mm和孔隙度為1580/m2.s。
在室溫和高溫下對(duì)該氈片進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果見下表1。
拉伸強(qiáng)度從氈片樣本中切割50mm寬和250mm長(zhǎng)的10塊縱向測(cè)試片和10塊橫向測(cè)試片。將各測(cè)試片固定在張力試驗(yàn)機(jī)的夾子間，驅(qū)動(dòng)用于推進(jìn)可移動(dòng)夾子的系統(tǒng)，直到樣品斷裂，然后測(cè)量斷裂時(shí)刻的拉伸強(qiáng)度值(牛頓)和伸長(zhǎng)率值(以起始長(zhǎng)度的百分比計(jì))。
另外測(cè)試在250℃于等于先前所測(cè)量的強(qiáng)度值的10％的固定負(fù)荷下的拉伸強(qiáng)度，并測(cè)試試驗(yàn)片斷裂所要求的時(shí)間。
抗撕強(qiáng)度從氈片樣本中切割50mm寬和250mm長(zhǎng)的10塊縱向測(cè)試片和10塊橫向測(cè)試片。在測(cè)試片上進(jìn)行急速切割，其中切割從各測(cè)試片的短側(cè)邊緣開始并且與長(zhǎng)側(cè)平行，切割到長(zhǎng)側(cè)方向的中間和50mm長(zhǎng)度的地方。固定張力試驗(yàn)機(jī)的夾子間距等于50mm，將試驗(yàn)片固定夾子中，驅(qū)動(dòng)張力試驗(yàn)機(jī)，將其牽引速率固定在100mm/min。當(dāng)試驗(yàn)片完全裂開成兩部分時(shí)，記錄最大負(fù)荷(單位牛頓)?？顾簭?qiáng)度用十次測(cè)量的平均值來表達(dá)。
實(shí)施例1的氈片具有非常令人滿意的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性。通過用約200℃的熱瀝青浸漬，在連續(xù)的瀝青防水膜制造線上進(jìn)行加工，其中所述熱瀝青對(duì)浸漬具有良好的親和性，甚至產(chǎn)生的膜具有非常吸引人的外觀。
對(duì)比例1用實(shí)施例1所示的方式制造氈片，但是僅僅基于玻璃紗線。氈片具有50g/m2的克數(shù)。相對(duì)于氈片的重量，粘合劑含量相應(yīng)于24％的含固量，其厚度為0.3mm和孔隙度為2000l/m2.s。以與實(shí)施例1的氈片相同的機(jī)械試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。
對(duì)比例2重復(fù)實(shí)施例1，其中有機(jī)纖維不滿足本發(fā)明的準(zhǔn)則。它為參考號(hào)“1.6dtex T110 mi-mat coupé[1.6dtex T110 chopped half-mat]”的Tergal Fibres銷售的聚酯纖維，該聚酯纖維也是水可分散的，其特征在于線密度為1.6dtex，碎線長(zhǎng)度為12mm，在130℃和蒸汽氛圍下收縮率為7％。
制造50g/m2的氈片，其粘合劑含量為24wt％，厚度為0.3-0.4mm，孔隙度為1700l/m2.s。
在氈片放置于烘箱中之后，觀察到皺縮的形成，導(dǎo)致在生產(chǎn)線的終端制造工藝存在問題，而皺褶的形成歸因于有機(jī)纖維的熱收縮現(xiàn)象。
正如機(jī)械試驗(yàn)所示，該氈片具有低的機(jī)械強(qiáng)度，比常規(guī)的玻璃氈片要低。尤其可看出氈片的各向異性顯著增加。此外，在250℃下不存在機(jī)械強(qiáng)度。
該氈片不適于制備瀝青膜。
表1
本發(fā)明詳細(xì)地描述了具有特定克數(shù)的氈片的濕法制造情況，該氈片用于在瀝青防水膜的生產(chǎn)中應(yīng)用，但應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明并不限于這一實(shí)施方案，它尤其囊括其它(干法)氈片制造技術(shù)，可能用連續(xù)的玻璃紗線補(bǔ)強(qiáng)的其它等級(jí)的氈片，以及可用于覆蓋和/或密封的其它產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.可用于制造瀝青防水膜的纖維基氈片，包括玻璃纖維、有機(jī)纖維和粘合劑，其特征在于有機(jī)纖維在130℃下具有小于或等于5％的收縮率。
2.權(quán)利要求1的氈片，其特征在于有機(jī)纖維在130℃下具有小于或等于3％的收縮率。
3.權(quán)利要求1或2的氈片，其特征在于有機(jī)纖維是基于半結(jié)晶的聚合物。
4.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的氈片，其特征在于有機(jī)纖維是聚酯纖維，特別是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維。
5.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的氈片，其特征在于有機(jī)纖維含有使得單個(gè)纖維可分散在水中的施膠組分。
6.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的氈片，其特征在于有機(jī)纖維的比例相對(duì)于纖維的總重量為約5-30wt％。
7.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的氈片，其特征在于粘合劑含量相對(duì)于氈片的總重量為約15-30wt％。
8.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的氈片，其特征在于氈片的克數(shù)為30-150g/m2。
9.含有用瀝青基質(zhì)涂布、覆蓋或浸漬的基材的瀝青膜，其特征在于基材是前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的氈片。
全文摘要
本發(fā)明涉及形成瀝青防水膜用的玻璃纖維氈片，含玻璃纖維、有機(jī)纖維和粘合劑，其特征在于有機(jī)纖維在130℃下具有等于或小于5％的收縮比。本發(fā)明還涉及含有用瀝青基質(zhì)涂布、覆蓋或浸漬的基材的瀝青防水膜，其中基材由所述氈片組成。氈片和膜用于覆蓋和/或防水。
文檔編號(hào)D06N5/00GK1398314SQ0180471
公開日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2001年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月9日
發(fā)明者M·德羅克斯 申請(qǐng)人:法國(guó)圣戈班韋特羅特斯有限公司