專利名稱：聚烯烴防水卷材的制造方法
技術領域：
本發明涉及聚烯烴類樹脂經壓延成型后與高強度丙綸長絲無紡布或聚酯針刺無紡布經熱熔直壓單面或雙面貼合制成的高分子復合型防水卷材的制造方法，屬復合材料技術。
本發明有鑒于目前以擠出T模生產聚烯烴片材之后熱復合無紡布或編織布的生產方法，因T型模間隙，特別是更換規格較難調整，厚度分布不均，且熔融物料在T型模腔內大流程比，熱流受限于出料口(唇模)間隙，故產率較低。本發明尤其是為適應防水卷材使用的綜合質量性能要求，采用多組分主料與助劑充分均勻分散于基料之中。這些都是傳統擠出工藝的瓶頸難題。
聚烯烴(Polyolefin)系列材料加熱至一般壓延輥筒之加工工藝溫度200-230℃時，極易發生氧化現象，從而使物粘度大幅下降，不能從熱輥筒表面剝離。選擇高質量性能的配方設計、加工工藝條件以及工藝裝備，經壓延成型后與高強度的高分子長短纖維的無紡布，經熱熔直壓貼合制造成一種構造全新、多用途、低成本，具有良好綜合質量技術性能的高分子防水防滲新技術材料，是繼瀝青卷材、合成橡膠瀝青卷材等之后的新一代防水防滲材料。查新國內外資料，尚無報導用壓延工藝方法對聚烯烴系列材料熱熔直壓貼合制造防水卷材的先例。
本發明所采用的烯烴類聚合物，包括高、低密度聚乙烯、乙烯與α-烯烴(丙烯、丁烯或辛烯)共聚物、聚丙烯，按產品使用性能要求選擇混合比份(如視產品耐高、低溫沖強、伸長率、抗撕裂、耐折性等……)選取2-3種樹脂以100PHR主料計算，其中聚乙烯為0-80PHR，均聚或共聚聚丙烯0-70PHR，乙烯與α-烯烴(丙烯、丁烯或辛烯)共聚物0-50PHR，各種樹脂熔體流動速率MI以0.15-8.0為宜，為提高產品屈服強度、剛度、抗撕裂、高延伸率及韌性，加入0-50PHR的乙烯與α-烯烴(丙烯、丁烯或辛烯)共聚物，MI選用0.25-5.0之間。
本發明制造方法(采用壓延生產線)與傳統擠出機T模工藝方法相比，在配方設計方面的最大差異在于本方法采用填充劑、潤滑劑，使用超細雙組分活化重質碳酸鈣，細度為1250目，為改善碳酸鈣在聚合物中的親和力，選用經表面處理的活性碳酸鈣，常用表面處理劑為硬脂酸、鈦酸酯類或硅烷類等有機表面活性劑(雙組分使用為佳)，填充量為0-50PHR，經制品檢測和試用，不但顯著改善成型品的加工性能、尺寸穩定性，提高制品的補強和抗沖擊強度，特別是填充劑與潤滑劑配合，改善聚烯烴熔料在高溫、高剪切工藝條件下的粘度，易于從壓延輥筒表面剝離，隨即經引離輥后與無紡布熱熔直壓單面或雙面貼合，而傳統的T模擠出工藝，填充劑添加量受模腔內熔融物料橫向流動性分配及唇模間隙容易堵塞等限制的影響，添加填充劑后，難于實現穩定。
配方中加潤滑劑的原因，在于為降低加工聚烯烴熔融物料分子之間的內摩擦和熔體與加工機械表面的外摩擦、氧化粘連作用，特別是能提高對熱軋機、壓延機輥筒表面的物料易離型性。通常使用脂肪酸及其酯類、金屬皂類、烴類等潤滑，一般用量取0.2-3HPR，應擇其與物料的相容性，避免造成滲出移位、結垢，影響或降低與無紡布熱熔直壓貼切合后與基材的剝離強度。
為了抑制或延緩聚烯烴樹脂在加工、貯存、應用過程中與氧接觸產生氧化降解和受紫外光照射降解-光老化，提高制品的耐候性，增長防水卷材的使用壽命，配方中加入抗氧劑和屏蔽劑。
抗氧劑多采用酚類、亞磷酸酯類等，如抗氧劑246、DLTP等，一般用量取0.1-1.5配比(PHR)；屏蔽劑堪稱制造防水卷材重要的助劑。向聚烯烴樹脂中加入1.0PHR槽法炭黑，可延長制品使用壽命-耐候性25-30年。因為炭黑(Carbon black)是一種高效能的光屏蔽劑，它幾乎能全部地吸收可見光，強烈地反射紫外光，雖制品只能成為黑色，但對防水、防滲材料應用無任何影響。碳黑的防光氧屏蔽效果與其品種、粒度及用在制品中用量、分散性有重要關系。本發明選用易混槽法碳黑，粒度為15-25納米，用量1.0-2.5PHR，由于采用壓延生產的工藝條件決定，分散性遠遠優于任何方法的擠出工藝。
本發明的產品性能特點具有高防水抗滲漏性能、高拉伸強度、低溫柔曲性好、線體膨脹系數小、摩擦系數大、變形適應能力強、溫度適應范圍廣、幅寬、使用壽命長及加工造價低等良好的綜合技術性能。產品的使用特點表面粗糙均勻、易粘接，適合與多種材料的基層粘合，可與水泥材料在凝固過程中直接粘合，并可在基層潮濕情況下粘貼。該產品使用范圍廣，不僅適用于I--IV級各類工業、民用建筑的屋面及地下防水、防滲、防潮，還適用于冶金、化工、水利、環保、公路、地鐵、隧道等防水工程。
以下說明本發明以壓延機制造防水卷材的方法與傳統習用擠出機T模的制造方法，經濟、技術指標簡要比較如下
由于壓延法生產工藝，可使制出的防水卷材幅寬達2米，而用T模等其它工藝生產出的防水卷材幅寬只能達到1米-1.35米。
以下就本發明所采用的壓延生產線各部主、輔機設備工藝流程及設備參數、控制條件說明如下
一、計量、高混、密煉、開煉、過濾
按配方組分設定貯罐，電子秤自動計量投入高速捏合機中，加熱采用電或蒸汽均可。捏合機轉數500轉/分，時間約為4-5分鐘，之后投入密煉機中，此段粉碎耳料或回制料可按10％比例按釜投入。密煉后送入粗、精開煉機進一步塑化，并自動送入過濾機投料口內，門板為油壓交換式濾網更換裝置，以圓柱形過濾擠出，濾網用40、60、80目三層為宜，之后由無級變速控制搖頭式輸送帶送至壓延機。此段設備裝置與習用壓延生產線相似。詳述略。
二、壓延機為逆L型或Z型四輥筒可控硅直流單驅動，輥筒為鉆孔式(D式)合金鍛鋼熱磨加工，為保證制品厚度分布精度(±0.005mm)輥筒彈性模量應大于2.0×106kg/cm2的較佳剛性。那種空腔(B式)傳統冷澆鑄鐵橡膠壓延輥筒，銅瓦軸襯、蒸汽加熱的舊式設備不宜使用。輥筒加熱載體采用過熱水、循環熱油均可。加工聚烯烴防水卷材線速度為10-50m/min，輥筒表面溫度按165---205℃之間以配方不同材料確定。輥筒表面溫差1℃。
三、引離輥(TAKEOFF ROLL)為四支異徑輥筒組成，熱油加熱，與IV號輥筒拉伸比約為1∶1.25--1∶1.5，輥溫應設定比IV號輥低5--10℃，
四、壓紋輥(EMBOSSING ROLL)由一支鋼輥和一支硅膠輥組成。其中一支固定并由直流變速與主機程控驅動，另一支左右用油壓或氣壓活塞上下同時開合，工作時鋼、膠輥均需用冷水冷卻。
五、貼合裝置；為了把防水卷材聚烯烴基片單、雙面復合無紡布或編織布，以期增強其機械強度，加大單、雙面的摩擦系數(與飽和中砂F≥0.5)，使表面粗糙均勻、易粘接，并可在基層潮濕與水泥層在凝固過程中直接粘合，故需在線內，壓紋輥上、下增設導開、展開、糾偏、預熱等結構組成的上、下兩臺套貼合裝置。捆卷的無紡布通過變頻器張緊送至糾偏裝置(用氣動或光電管控制均可)，經展開導輥經大包角預熱輥筒將預熱后的上、下無紡布或編制布送入壓紋輥與熱熔的聚烯烴片材三層或二層直壓復合。上、下貼合裝置中間，需要增設操作平臺，便于更換卷捆及送布、接縫等操作，與生產線法向中心頂部需要增設導軌移動式手動2噸吊具，用于搬送復合卷材。特別是在線貼合能提高防水卷材的剝離強度。
六、冷卻機組(COOLING TRAIN)由八支輥輪組成，表面鍍硬鉻，夾層通冷卻水，唯第VII、VIII號輥的夾層可通冷卻水、蒸汽兩用，為回火消除制品內應力及其他目的應用。
七、中心卷取機(CENTER WINDER)由于壓延法防水卷材制品幅寬、收卷線速度快，且厚，特別是大克重規格的制品，采用表面摩擦卷取，手工切割很難高質量去實施，故應采用二、三工位全自動中心卷取機。收卷寬度2.4米，收卷最大直徑800mm，速度10-100m/min；使用多刀片式(26只刀)張力控制自動瞬間橫切割。中心卷取機兩側配備自動張力控制耳邊收卷裝置。耳邊切割采用圓形輪式切刀，制品卷厚整齊。
本發明生產加工的防水卷材，突破聚烯烴樹脂僅適合擠出法工藝加工片材(如T-模擠出、吹膜擠出、流延擠出等)，難予用壓延法工藝加工烯烴類聚合物片材的瓶頸問題，故而突顯采用壓延法加工防水卷材的優越性，如產率高、更換規格快速、基材厚度分布均勻(因厚度分布不勻，使用中有抗壓、抗沖、耐撕裂等強度應力集中之弊)；助劑可優選使用不受工藝限制(如填充劑)，物料分散性佳(因經過高混、密煉、粗精開煉、過濾、壓延等工序，塑化、分散完全，提高制品質量，如屏蔽劑碳黑及抗氧劑等分散完全，可提高制品使用壽命超過30年)，特點是產品成本比擠出工藝低1/4(這對全國工程造價是一個可觀驚人的經濟數字)。
本發明具有如下附圖
圖1本發明工藝流程圖。
為了明了本發明的內容，現以下述實例說明本發明方法可用壓延法制造聚烯烴復合防水卷材的實例，但并非以此限定本發明的范圍。
實例一
原料名稱 配比(PHR)
聚乙烯 70
線性低密度聚乙烯 30
抗氧劑 0.8
脂肪酸酯潤滑劑 0.8
屏蔽劑 1.5
活性超細填充劑 30
用高速捏合機捏合后送入密煉機密煉，之后送至開放式粗、精煉機(溫度設定130℃)，煉塑后自動切成板帶狀送入過濾機，擠出過濾呈圓柱狀由搖頭式輸送帶送入壓延機，輥溫設定為165-175℃，各輥之間的速差1.5-2.0m/min，引離輥與成型IV號輥速比1∶1.5，溫度145℃，之后將下貼合裝置(單面復合)或上、下貼合裝置(雙面復合)導出之無紡布或編織布預熱后送入壓紋輥之間熱熔壓合，進冷卻機組，經切耳邊、中心卷取至成品。
以上述方法及工藝條件制得的300g/m2規格雙面復合防水卷材，經黑龍江省工程質量監督檢驗中心檢測(依據標準GB50207-94)，其物性如下
實例二
原料名稱 配比(PHR)
聚乙烯 30
聚丙烯 50
線性低密度聚乙烯 20
抗氧劑 1.0
脂肪酸酯潤滑劑 0.8
屏蔽劑 1.5
活性超細填充劑 40
采用該配方，設備、工藝與實例一基本相同，但各工序工藝溫度均需提高20-25℃。由此配方及工藝條件制得的500g/m2規格雙面復合防水卷材，經黑龍江省工程質量監督檢驗中心檢測(依據標準GB50207-94)，其物性如下
實例三
原料名稱 配比(PHR)
聚乙烯 50
線性低密度聚乙烯 50
抗氧劑 1
脂肪酸酯潤滑劑 1
屏蔽劑 1.5
活性超細填充劑 30
用高速捏合機捏合后送入密煉機密煉，之后送至開放式粗、精煉機(溫度設定130℃)，煉塑后自動切成板帶狀送入過濾機，擠出過濾呈圓柱狀由搖頭式輸送帶送入壓延機，輥溫設定為165-175℃，各輥之間的速差1.5-2.0m/min，引離輥與成型IV號輥速比1∶1.5，溫度145℃，之后將下貼合裝置(單面復合)或上、下貼合裝置(雙面復合)導出之無紡布或編織布預熱后送入壓紋輥之間熱熔壓合，進冷卻機組，經切耳邊、中心卷取至成品。
以上述方法及工藝條件制得的400g/m2規格雙面復合防水卷材，經黑龍江省工程質量監督檢驗中心檢測(依據標準GB50207-94)，其物性如下
權利要求
1、一種聚烯烴復合防水卷材的制造方法，其特征在于該方法是以多組份聚烯烴為基材，輔以光穩定劑、抗氧劑、屏蔽劑、潤滑劑及填充劑等配制而成，經高速捏合、密煉或擠出、混煉、開煉、過濾送至壓延機組，引離后通過送布貼合裝置在熱熔狀態下與高強度丙綸長絲無紡布、聚酯針刺無紡布或編織布在線直壓成高分子復合防水卷材，再經冷卻回火、耳料切取、中心卷取而成。
2、根據權利要求1所述的一種聚烯烴復合防水卷材的制造方法，其特征在于聚烯烴總量按100PHR，其中聚乙烯為0-80PHR，均聚或共聚聚丙烯0-70PHR，乙烯與α-烯烴(丙烯、丁烯或辛烯)共聚物0-50PHR，抗氧劑0.1-1.5PHR，潤滑劑0.2-3PHR，屏蔽劑1-2.5PHR，雙組分活化超細碳酸鈣0-50PHR。
3、根據權利要求2所述的一種聚烯烴復合防水卷材的制造方法，其特征在于聚乙烯樹脂的熔體流動速率為0.15-8.0g/10min，乙烯與α-烯烴(丙烯、丁烯或辛烯)共聚物的熔體流動速率為0.25-5.0g/10min，聚丙烯樹脂的熔體流動速率為0.25-5.0g/10min。
全文摘要
本發明公開了一種以聚烯烴樹脂(PO)為基料，輔以光穩定劑、抗氧劑、屏蔽劑、潤滑劑及填充劑等配制而成，采用壓延成型與高強度丙綸長絲無紡布或聚酯針刺無紡布單面或雙面經熱熔直壓制成的高分子復合型防水卷材，具有優良的防水、防滲漏、耐候性、高拉伸強度、低線體膨脹、摩擦系數大、變形適應性強、溫度適應范圍寬、使用方便、壽命長、易粘接及造價低等諸多優良綜合經濟、技術性能指標。產品的使用功能及防水耐用年限長，達到或超過國家建筑規范I級防水等級(防水層耐用年限25年以上)。
文檔編號C08L23/00GK1397586SQ0112054
公開日2003年2月19日 申請日期2001年7月20日 優先權日2001年7月20日
發明者徐敬文, 馬會朋 申請人:黑龍江齊塑塑料制品有限責任公司