О гибкости и теплостойкости

Сообщение начальника отдела маркетинга московской компании "ТехноНиколь" Ю. А. Горелова "Обзор кровельных покрытий для жилых и производственных зданий", сделанное им 10 июня в ГП НИПТИС на научно-практическом семинаре "Новые кровельные материалы".



По данным официальной статистики в 1990 году в СССР было выпущено более 1 млрд м2 рубероида, причем 75% ушло на ремонт существующих кровель. Огромное количество! Рубероид кажется вездесущим и неизбежным злом, с которым приходится мириться каждому, кто сталкивается с кровлями жилых и промышленных зданий.

Но так ли это на самом деле?

Потребление современных наплавляемых битумных и полимерно-битумных рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов неуклонно растет. Растет число производителей, растут объемы производства рулонных материалов, в первую очередь материалов на окисленном битуме, растет количество марок материалов.

Потребитель, не закаленный стоянием в очередях за гидростеклоизолом в 1991-1993 годах, не умеющий "на ощупь и по запаху" отличить плохой материал от хорошего, испытывает определенные трудности в идентификации качества материала и его свойств, соотнесении этого качества с ценой, выставляемой продавцом.

В то же время добросовестные производители кровно заинтересованы в распространении объективной информации о существующих кровельных и гидроизоляционных материалах, их свойствах и качестве.

Во-первых, политика обмана потребителя неприемлема для добросовестного производителя; он знает, что залог его успеха состоит в оправдании ожиданий потребителя не только при покупке, но и при эксплуатации материала. Добросовестный производитель поставляет потребителю действительно качественный материал, заботясь о том, чтобы он долго служил на кровле и в системах гидроизоляции, увеличивая доверие к торговой марке.

Во-вторых, для производства хорошего, качественного материала со стабильными характеристиками требуется кардинальная модернизация существующего оборудования, либо установка новой производственной линии, стоимость которой в зависимости от комплектации, производителя и заложенных в нее возможностей может колебаться от 50 000 до 5 млн долларов.

В-третьих, добросовестный производитель имеет систему качества, создание, внедрение и функционирование которой требует значительных инвестиций.

В-четвертых, добросовестный производитель расширяет гамму производства, улучшает потребительские свойства продукции, стараясь удовлетворить растущие потребности потребителей, улучшает условия работы с ними.

Вложение средств является совершенно необходимым для производства качественных материалов, хотя и отражается на их стоимости. В то же время значительный объем производства делает увеличение стоимости единицы продукции сравнительно небольшим.

Производитель, не вкладывающий средства в совершенствование производства и качества своей продукции, наносит значительный ущерб потребителям материалов, заставляет их искать иные, зачастую экономические и технически неоправданные способы решения проблем, возникающих с кровлей и гидроизоляцией.

Таким образом, наличие объективной информации о материалах и их производителях позволяет сделать вложение средств потребителя максимально эффективным.

Опыт, совершенно необходимый для производства качественных материалов, приходит с годами напряженной работы. Уникальность нашего опыта состоит в том, что компания "ТехноНиколь" и сама производит битумные и полимерно-битумные рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы и имеет обширный опыт продаж материалов других производителей.

Это позволяет нам объективно оценивать уровень качества своих материалов и с уверенностью говорить о достоинствах и недостатках других кровельных материалов.

С самого начала своей деятельности больше шести лет назад мы ориентировались на производство материалов на синтетической, негниющей основе, хотя был некоторый соблазн продолжать работать с рубероидом.

Как оказалось, такая позиция оказалась верной. В СНиП 2-26-99 "Кровли", который должен заменить устаревший СНиП 2-26-76, явным образом запрещено использовать рубероид на всех кровлях, кроме кровель временных зданий и сооружений со сроком службы до 5 лет.

В настоящее время компания "ТехноНиколь" представляет собой холдинг, включающий в себя три завода и сеть региональных отделений.

Это завод "ТехноНиколь" (г. Выборг Ленинградской области), завод "ТехноФлекс" (г. Рязань, производство полимерно-битумных материалов) и завод "Крома" (г. Рыбинск Ярославской области, производство битумных материалов).

Региональные отделения находятся в Минске, Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новогороде, Самаре и Киеве.

Факторы, воздействующие на кровельное покрытие

Кровельное покрытие в течение всего срока эксплуатации подвергается воздействию многочисленных неблагоприятных факторов внешней среды. То, как свойства кровельного покрытия изменяются со временем, насколько материал способен выполнять гидроизоляционные функции, и определяет долговечность кровельного покрытия.

При изменении температуры окружающей среды происходит старение и деформация как самого материала, так и основания кровли. Различные материалы способны в разной степени воспринимать эти колебания: плохой либо старый материал может растрескаться при низких температурах, хороший свободно выдерживает значительные деформации. Способность выдерживать температурные деформации в течение длительного срока (до 20 лет) является одним из основных критериев, определяющих долговечность кровли.

Со временем материалы под воздействием свободного атмосферного кислорода (озона) и ультрафиолетового излучения солнца теряют свою эластичность. При высоких температурах процессы старения идут быстрее, поскольку ускоряется реакция битумного или полимерно-битумного вяжущего с озоном, при низких - старение замедляется.

Важнейшими параметрами для оценки свойств материала являются гибкость и теплостойкость. Гибкость определяется как температура, при которой не наблюдается трещин на поверхности материала при его изгибе на брусе определенного радиуса (25 или 10 мм). Теплостойкость - это температура, при которой в процессе испытания в течение двух часов не наблюдается сползания посыпки, вздутий и других дефектов вяжущего.

Методики оценки потенциального срока службы материалов основаны на предположении, подтверженном натуральными испытаниями, что материал теряет свои гидроизоляционные свойства тогда, когда его гибкость становится хуже +10-+15°С. Это выясняется при испытаниях в камере искусственного климата (дождевание, УФ-облучение, нагревание - по циклу). Исходя из количества циклов, необходимых для изменения температуры гибкости до критического предела, определяется потенциальный срок службы материала на кровле.

Хотя опыт применения оценок долговечности подтвердил их состоятельность, испытания на долговечность подвергают материал лишь искусственному старению и не могут учитывать всех факторов, влияющих на него в конкретных условиях. Поэтому необходимо относиться к результатам таких испытаний именно как к оценке, позволяющей предположить реальный срок службы материала на кровле.

Оценка срока службы в 20 лет не означает, что через 20 лет материал разрушится. Материал может пролежать и 20, и 30 лет - все зависит от условий эксплуатации кровли.

Следует также внимательно относиться к физико-механическим характеристикам материала, заявленным производителем, так как это - характеристики только что выпущенного материала. В то же время задачей кровельного материала является длительная, в течение многих лет, защита кровли от воды. Опыт эксплуатации некоторых полимерно-битумных материалов с неплохими исходными характеристиками, но изготовленных на несовершенном оборудовании, показал, что на кровле они разрушаются за 1-2 года. Поэтому необходимо учитывать реологические (связанные со старением) свойства компонентов, из которых изготовлен материал, по возможности - учитывать технологический уровень производителя, его способность обеспечить стабильность качества материала.

Материалы на окисленном битуме

В силу относительно низкой стоимости и простоты производства эти материалы являются наиболее распространенными в России.

Состоят из битумного вяжущего (окисленный битум, смешанный с тальком), нанесенного на негниющую основу. В качестве основы используется, как правило, стеклоткань, а также стеклохолст и, в редких случаях, - полиэстер.

Типичные характеристики этих материалов таковы: гибкость на брусе радиусом 25 мм - от 0 до +5°С, теплостойкость - от +75 до +80°С.

Долговечность - от 3 до 10 лет, в зависимости от качества материала. Быстро приходят в негодность при потере посыпки, так как не стойки к УФ-излучению.

Определяющим для окисленных материалов является качество битума, из которого готовится вяжущее.

Сырьевой битум имеет низкую теплостойкость ниже +50°С. Чтобы поднять теплостойкость до приемлемого уровня, битум окисляют: через нагретый битум пропускается воздух. При этом происходит искусственное старение битума. К сожалению, на кровле процесс окисления не заканчивается, поскольку такая технология запускает процесс ускоренного старения битума. При окислении молекулы углеводородов рвутся, на освободившиеся химические связи попадают молекулы кислорода, однако невозможно отрегулировать процесс так, чтобы окислялось лишь то количество молекул, которое нужно для получения необходимых свойств битума, всегда получаются лишние свободные связи, которые и ловят на себя озон, становясь центрами разрушения битума. Битум окисляется (стареет), становится более жестким и растрескивается даже при незначительных деформациях, после чего покрытие теряет свои водозащитные функции.

Понятно, что процесс подготовки (окисления) битума является чрезвычайно ответственным. Однако только некоторые старые заводы (ОАО "Кровля", г. Учалы; ОАО "Крома", г. Рыбинск; Рязанский КРЗ и некоторые другие) имеют окислительные установки и могут окислять битум самостоятельно, корректно доводя его свойства до необходимых параметров. При этом производитель в меньшей степени зависит от качества поставляемого сырьевого битума. Большое значение имеет технологическая дисциплина. Отсутствие же на некоторых предприятиях такой дисциплины в сочетании с недостаточным качеством поставляемого битума приводит к выпуску некачественного материала.

На заводах со своими окислителями легче добиться стабильного качества битумных материалов.

Производители, которые не имеют окислителей, получают готовый окисленный битум с нефтеперерабатывающего завода. Такие производители полностью зависят от качества сырья. Проблемы с поставками битума широко известны, а потому существует практика получения любого доступного сырья, которое потом доводится до должного состояния с помощью всевозможных добавок. При этом одни производители используют приемлемые полимерные добавки, в то время как другие иногда добавляют полиэтилен. Очевидно, что такой подход к подготовке покровного битума не способствует выпуску материалов высокого качества.

Материал с добавками полиэтилена очень быстро стареет, в битуме под воздействием атмосферного кислорода начинаются процессы деструкции, и через незначительное время материал уже не выполняет свои гидроизоляционные функции. Такой материал уже через 1-2 года нахождения на кровле выглядит как губка.

Внешний вид и эксплуатационные свойства материала во многом зависят от свойств основы.

При использовании каркасных основ с объемной структурой (каркасная стеклоткань, стеклохолст, полиэстер) можно получить материал с хорошей адгезией битумного вяжущего к основанию, с равномерной наслойкой вяжущего (количество вяжущего, нанесенного на основу, одинаково по всей поверхности), с хорошим товарным видом (рулоны ровные, хранятся и транспортируются вертикально, имеют хороший товарный вид).

При использовании мягких (некаркасных) тканей возникает много проблем технологического характера, материал получается слишком мягким, рулоны приходится транспортировать лежа, они при этом деформируются, материал слеживается.

Полимерно-битумные материалы

Полимерно-битумные материалы являются мировым лидером среди кровельных и гидроизоляционных материалов, занимая только в Европе 85-90% рынка.

Такая популярность обеспечивается их надежностью, подтвержденной многолетним опытом эксплуатации, относительно низкой ценой и отличными эксплуатационными свойствами.

Полимерно-битумные материалы состоят из полимерно-битумного вяжущего (битум+полимеры+тальк), нанесенного на негниющую основу. Существующие варианты покрытий: пленка, посыпка, фольга.

В мировой практике наиболее широко применяются полимеры АПП (атактический полипропилен) и СБС (стирол-бутадиен-стирол).

АПП

По физико-механическим характеристикам АПП относятся к пластикам, а по химическому строению - к полиолиефинам. Придает битуму значительную гибкость (в лучших образцах

-20°С на стержне радиусом 10 мм) и исключительную теплостойкость (+120-130°С). Битум, модифицированный АПП, весьма стоек к ультрафиолетовому излучению.

В мире такие материалы наиболее распространены в странах с жарким климатом (например, в Италии).

На практике используется смесь в определенных пропорциях двух видов полимеров: АПП (гомо- и со-полимеров) с ИПП (изотактическим полипропиленом).

Отличие хорошего АПП от плохого АПП заключается в технологии смешивания полимера и битума. Этот процесс состоит из трех фаз: взвесь частиц полимера в битуме; далее раствор полимера в битуме (под микроскопом видно, что в черной массе битума заметны желтые включения полимера), это еще плохая смесь, по сути это еще не полимерно-битумная смесь; если прекратить смешивание на этой стадии, смесь получится мягкой, с низкой теплостойкостью (75-80°С), на кровле такой материал стоит плохо, хуже, чем хороший окисленный материал; наконец, смена (инверсия) фаз: через 5-6 часов смешивания возникает раствор битума в АПП; АПП приобретает вид сот, в ячейках которых находится битум. АПП защищает битум от разрушения и придает смеси свойства полимера: пластичность, теплостойкость, гибкость.

Из российских производителей оборудование, которое позволяет получить хороший АПП, имеют завод "ТехноНиколь" (Выборг) и "Изофлекс" (Кириши).

Недостатки АПП материалов: материл пластичен, у него малая по сравнению с полимерными материалами и СБС-мембранами эластичность, то есть материал не всегда восстанавливает первоначальную форму после значительной деформации. Это бывает особенно критичным в некоторых специфических случаях применения: во-первых, в конструкциях с подвижным основанием (купола, крупные емкости), во-вторых, в регионах с холодным климатом (Сибирь), поскольку в данном случае конструкция кровли претерпевает значительные температурные деформации.

При применении на вертикальной поверхности требуется чрезвычайно тщательная подготовка основания для обеспечения хорошей адгезии. Зачастую протечки на кровлях из АПП-материалов случаютя оттого, что материал отходит от парапета, в образовавшуюся пазуху попадает вода. Однако применение конструкций примыканий, предусмотренных СНиП, в определенной степени компенсируют такую опасность.

Тем не менее опытные кровельщики на примыканиях по возможности стараются применять СБС-материалы.

СБС

СБС - стирол-бутадиен-стирол, он же - искусственный каучук, относится к термоэластопластам, является двухфазной системой: твердые блоки стирола соединены "пружинками" бутадиена. В смеси с битумом образует объемную высокоэластичную структуру. Применение СБС в качестве полимерной добавки позволяет получить материалы с превосходной гибкостью (-25 и ниже на брусе R=25 мм).

В отличие от АПП (смеси, получаемой путем механического смешивания), качественная СБС-смесь представляет собой химическую смесь молекул каучука и битума. Это объясняет подтвержденную опытом эксплуатации в Европе большую долговечность СБС-материалов (25 и более лет у СБС против 18-20 у АПП).

СБС-мембраны обладают отличной адгезией. СБС используется при производстве самоклеющихся покрытий и изоляционных лент (для склейки полимерных материалов).

Эластичность качественной полимерно-битумной СБС-смеси достигает 1500%.

СБС-материалы незаменимы в регионах с холодным климатом.

Считается, что СБС-битум более подвержен старению под воздействием УФ-излучения солнца, чем АПП, поэтому для СБС-мембран необходимо наличие защиты: посыпки, фольги, либо покрытия краской ("серебрянкой"). Однако опыт эксплуатации СБС-мембран в южных районах Франции, Испании и Португалии показал, что кровли из них уже стоят более 30 лет, то есть материал, выпущенный и уложенный 30 лет назад, еще не потерял свои гидроизолирующие функции.

СБС с большим трудом смешивается с битумом, поэтому для производства качественной СБС-смеси необходимо наличие гомогенизатора: устройства, "перетирающего" полимер с битумом. Без гомогенизатора смесь получается неоднородной (негомогенной). Для такой неоднородной смеси характерна теплостойкость +80-85°С, что является серьезным доводом против использования материала: подобная теплостойкость недостаточна для применения на кровле, материал "течет". Материал ведет себя как окисленный, а зачастую и хуже, через 1-3 года превращается в губку и перестает защищать кровлю.

В России гомогенизатор имеют только завод "ТехноНиколь" (г. Выборг), завод "ТехноФлекс" (г. Рязань), завод "Изофлекс" (г. Кириши), "Фили-Кровля" (г. Москва).

Лучшее в России оборудование для производства СБС-материалов монтируется сейчас в Рязани (завод "ТехноФлекс". Устанавливается комплектная итальянская линия (конечно, с гомогенизатором!), которая позволит производить продукцию на лучшем мировом уровне.

Чтобы понять, насколько важно иметь специализированное оборудование, чтобы производить качественные СБС-материалы, необходимо рассмотреть технологию получения полимерно-битумной смеси более подробно.

Как уже упоминалось, искусственный каучук СБС представляет из себя двухфазную систему из гранул стирола и "пружинок" бутадиена. В исходном состоянии при поступлении на узел смешивания молекулы смотаны в клубок. Задача производителя посредством смешивания раскрутить молекулы в нить, чтобы возможно большее количество битума и полимера образовало химически и механически стабильную систему. При плохом смешивании молекулы углеводородов из битума реагируют только с полимером, находящимся на поверхности клубка, большая часть битума оказывается вообще не связана с полимером.

При нормальных параметрах смешивания получаем гибкость -25 на стержне радиусом 10 мм и теплостойкость +100. Такое смешивание может быть произведено только на специальном оборудовании.

Как показывает опыт, сложнее всего получить хорошую теплостойкость и именно теплостойкость может служить косвенным признаком качества СБС-материала. Материалы с теплостойкостью ниже 90°С имеют низкую степень смешивания полимера с битумом и быстро разрушаются, в то время как качественные материалы имеют теплостойкость, равную, как правило, 100°С.

СБС-вяжущее обеспечивает отличную адгезию к основанию, в том числе к старой рубероидной кровле. Эластичность СБС-модифицированного битума позволяет использовать его даже для ремонта металлических кровель.

С 1999 года компанией "ТехноНиколь" начато производство высококачественного рулонного СБС-модифицированного полимерно-битумного кровельного и гидроизоляционного материала Техноэласт.

Техноэласт получают путем двустороннего нанесения на стекло- или полиэфирную основу битумно-полимерного вяжущего, состоящего из битума, бутадиенстирольного термоэластопласта (СБС) и наполнителя.

В качестве защитного слоя используют крупнозернистую, чешуйную, пылевидную или мелкозернистую посыпки.

В зависимости от вида посыпки и области применения Техноэласт выпускается двух марок: Техноэласт К - с крупнозернистой или чешуйной посыпкой с лицевой стороны и пылевидной или мелкозернистой посыпкой с наплавляемой стороны полотна; применяется для устройства верхнего слоя кровельного ковра; Техноэласт П - с пылевидной или мелкозернистой посыпкой с обеих сторон полотна, применяется для устройства верхнего слоя кровельного ковра с защитным слоем и нижних слоев кровельного ковра, для гидроизоляции строительных конструкций, мостов и тоннелей.

Техноэласт наплавляется с помощью пропановой горелки, приклеивается мастикой, либо фиксируется механически.

Материал удобен в работе, легко наплавляется, обеспечивает качественную изоляцию самых сложных элементов кровли и гидроизоляции.

Техноэласт уже применен на таких московских объектах, как Большой театр и здание Госдумы РФ.

Опыт эксплуатации СБС-материалов такого класса в схожих с российскими климатических условиях показал, что их потенциальный срок службы составляет не менее 25 лет.

Базовыми являются марки: Техноэласт ЭКП 6,5 (основа - полиэстер, покрытие - гранулят серый, толщина - 5 мм), Техноэласт ЭКП 5,5 (основа - полиэстер, покрытие - гранулят серый, толщина - 4 мм), Техноэласт ТПП 4 (основа - каркасная стеклоткань, покрытие - пленка, толщина - 4 мм), Техноэласт ХПП 3 (основа - стеклохолст, покрытие - пленка, толщина - 3 мм).

Новые производства

В настоящее время устанавливается немало отечественных линий по производству битумных рулонных материалов. В большинстве случаев на этих производствах существуют проблемы с поставками как качественного битума, так и основ.

К сожалению, российские производители еще не выпускают оборудование, способное производить качественные полимерно-битумные мембраны, а потому рассчитывать на производство продукции мирового уровня даже на новых отечественных линиях не приходится.

Однако особо хотелось бы отметить завод "ТехноФлекс" (г. Рязань), который должен начать выпуск продукции в конце июня 1999 года.

Это совершенно новое производство, равных которому по уровню технологической оснащенности в России нет. Оборудование поставлено и смонтировано итальянской компанией "Boato International S.R.L.".

К выпуску готовятся СБС-модифицированные наплавляемые рулонные полимерно-битумные материалы. Продукция будет соответствовать мировому уровню качества. Принципиально новым для России материалом станут самоклеющиеся кровельные и гидроизоляционные покрытия.

Для укладки такого покрытия достаточно снять защитную бумагу и раскатать рулон на загрунтованную поверхность. Самоклеющиеся материалы можно применять для быстрого устройства и ремонта кровли, устройства гидроизоляции фундаментов и подземных сооружений, а также для гидроизоляции трубопроводов любого диаметра.

Обеспечение качества

Повышение требований со стороны потребителей, значительная конкуренция, в том числе с западными производителями, диктуют необходимость кардинального улучшения качества продукции, достижения новых стандартов в производстве.

Компания "ТехноНиколь" вполне осознает эту необходимость и создает систему качества, соответствующую международным стандартам.

Система качества создается на основе серии стандартов ИСО 9000 и включает в себя все этапы разработки и производства продукции, включая отбор и оценку поставщиков, тщательный контроль сырья и произведенной продукции, контроль производственных процессов, подбор и обучение персонала. В рамках подготовки к внедрению системы качества проводятся семинары с участием экспертов-аудиторов, встречи с персоналом и рабочими, которые способствуют развитию творческого подхода к обеспечению качества продукции со стороны всех участников производственного процесса.

В конце 1999 года в компании "ТехноНиколь" будет проведена международная сертификация с выдачей сертификата ИСО 9001.

Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ, фото Сергея ШАРУБЫ