О различных способах модификации битумов для производства мягкой кровли.
АПП – модифицированный битум
Модификация каждым из полимеров имеет свои особенности и требования. АПП (атактический полипропилен) может быть применен для модификации битума только при условиях наличия современного оборудования, совместимости с битумом и полного следования технологии изготовления, смешивания составных компонентов.
АПП полимер – это термопласт, материал, который при нагревании становится очень эластичным и даже способен переходить в вязко-текучее состояние.
Свойства, которыми обладает этот полимер, позволяет получить гибкое качественное кровельное покрытие, легко переносящее высокие температуры и ультрафиолетовые лучи, циклические усталостные нагрузки. Кроме этого, этот материал имеет отличную клеящую способность.
Материалы на основе АПП модифицированного битума хорошо зарекомендовали себя при ремонтах старых кровель. Хорошая адгезия и высокая стабильность размеров позволяет преодолеть все трудности, с которыми можно встретиться, производя ремонт.
СБС – модифицированный битум
СБС – модификатор – это искусственный каучук, способный придать битумам гибкость, не смотря на низкую температуру. Среди специалистов его знают, как СБС (стирол-бутадиен-стирол), полимер, обладающий эластичностью высокого уровня. Теплостойкость СБС, в отличии от АПП, заметно снижена. Однако, при использовании СБС-модификатора высокого качества, температура может достичь 100 °С. СБС покрытиям характерна адгезия (сцепление поверхностей разнородных тел). А хорошая адгезия материала - залог высокой прочности и надежности.
Гибкость СБС - битумов способна достичь 1500-2000%, что говорит о хорошем сопротивлении циклическим знакопеременным нагрузкам.
Полимерная матрица, в виде трехмерной сетки, образование которой происходит благодаря взаимодействию полистироловых блоков, превращающихся в полистироловые домены, внутри которой распределен битум, и есть модификация с помощью СБС.
Само изготовление качественного СБС битума процесс крайне сложный, прежде всего с технологической точки зрения. Ведь необходимо не только использовать совместимый СБС битум, с повышенным содержанием ароматических соединений, но и правильно выбрать вид применяемого СБС:
- порошок тонкого помола
- гранулы.
Если использование порошка тонкого помола процесс крайне непривередливый, и для получения качественной смеси достаточно использовать простые смесители. То гранулированный СБС требует специального устройства, перетирающего полимер с битумом, - так называемый гомогенизатор. Без использования данного устройство Вы получите всего лишь неоднородную смесь, теплостойкость которой хоть и повысится, но эластичность (особенно при низкой температуре) существенно снизится, и что немаловажно, со временем лишь ухудшится.
Практика не раз показала, что именно эластичность служит, пусть непрямым, но критерием качества. Материалы, на которых был применен СБС-модификатор хорошего качества, достигают эластичности до -30 °С. Тогда как материалы с гибкостью ниже -20 °С, содержат малую концентрацию полимера в битуме, или того хуже: в них использован СБС несовместимый с битумом. Такие материалы не выдерживают и малой доли срока эксплуатации, быстро разрушаясь.
Окисленный (оксидированный) битум
Окисленный битум - это сбалансированная середина между видами битума, которые лучше переносят жару, и теми, которые лучше переносят холодные температуры.
Гибкая черепица производенная из окисленного (оксидированного) битума, в котором, в отличие от других аналогов мягких кровель, уже закончены все химические процессы еще на стадии производства. Такой битум на крыше не выделяет вредного для человека запаха, не стареет, не становится жестким - другими словами на кровле не происходит какой-либо "жизни", и Ваша крыша выполняет возложенные на нее функции, не нарушая Ваш жизненный ритм. Однако в случае применения в битуме различных модификаторов (например, СБС, или АПП) для состаривания – процесс "жизни" на крыше Вашего дома растягивается на годы. Сам же процесс окисления (оксидирования) - это дорогостоящий процесс насыщения битума кислородом, вызывающим искусственный процесс старения. В отличие от производителей других битумных кровель, которые с помощью различных химических модификаторов, закупленных со стороны, пытаются достичь состаренности битума.
Жесткость оксидированной черепицы на изгиб - оптимальная. По поверхности черепицы можно свободно передвигаться в жару, не боясь, что из под ног "поплывет" битум. А это - очень важно. вы можете начинать монтаж уже с первыми оттепелями и заканчивать поздней осенью, когда температура стремится к минусовой. В то время как другие виды мягких кровель очень зависят от температуры окружающей среды. как правило это: +5 - +25 градусов.
Модификация в переводе с английского означает ВИДОИЗМЕНЕНИЕ или ПРЕОБРАЗОВАНИЕ. Это означает изменение качественного состояния или качественных характеристик чего-либо. Модификация - ВИДОИЗМЕНЕНИЕ или ПРЕОБРАЗОВАНИЕ битумной массы с приобретением этой массой свойств полимера достигается лучшим образом при введении в битум искусственного каучука.
Иначе говоря, битум приобретаетповышенные тепло- и морозоустойчивость и дополнительно эластичность резины.
Искусственный каучук или стирол-бутадиен-стирол (СБС) - это полимер, а полимеры, как известно, обладают упорядоченным строением - образуют определенную структурную сетку. При введении СБС в массу битума структурная сетка образуется, если содержание полимера по массе достигает 2-2,5%. Но при таком незначительном содержании полимера не наблюдается значительного изменения свойств битума. По сути это тот же битум, но всего лишь улучшенный за счет СБС, который за счет образования структурной эластичной сетки связал компоненты битума. Дальнейшее повышение содержания полимера повышает прочность сетки, но свойства такой массы практически не изменяются.
Сначала опытным путем, а потом на практике было установлено, что МОДИФИКАЦИЯ или ПРЕОБРАЗОВАНИЕ свойств битумной массы происходит при минимальном содержании полимера (искусственного каучука) 12%.
Только в этом случае при высокой концентрации полимера СБС >=12% полимер из наполнителя становится наполняемым материалом (матрицей), а битум становится наполнителем.
ЭТА СИСТЕМА "битум-полимер" ПРИОБРЕТАЕТ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРА.
Размеры СБС увеличиваются в 6-9 раз. Загущая дисперсионную среду, бутадиен-стирольный термоэластопласт активно влияет на свойства битума, понижая его температуру хрупкости и пенетрацию, и повышая температуру размягчения. У системы появляются признаки эластичности, относительное удлинение увеличивается до сотни раз, остаточное удлинение уменьшается, улучшаются усталостные свойства, а, следовательно, долговечность или срок службы. Регламентируют свойства полимерно-битумных кровельных материалов немецкие нормы DIN 52133-95, DIN 52132-86. Согласно DIN полимерно-битумным или СБС-модифицированным может считаться материал с гибкостью при температуре -25°С и теплостойкостью не ниже 100°С. Такой материал является результатом введения полимера именно в указанном количестве - 12%. Данные верны как для рулонных материалов для плоских кровель, так и для рулонных материалов для скатных кровель, полимерно-битумной черепицы.
Именно из-за массовой доли или процентного содержания модификатора различают:
- полимерно-битумную черепицу (СБС-модифицированную на уровне 12%) - срок службы более 30 лет (финского производства Kerabit>> и Katepal),
- черепицу из окисленного битума(немодифицированая) - срок службы 10-18лет в зависимости от толщины (американского и канадского производства Iko, GAF, и др.),
- компаундную черепицу производства (Tegola), Компаунд. по сути, это битум с небольшим содержанием СБС (2%, а может 5% или 3,5%), но явно недостаточным, чтобы преобразовать свойства битумной массы до свойств полимеров. Можно говорить, что это что-то среднее между первыми двумя. А срок службы здесь вообще зависит от партии к партии.
Оно и не удивительно. Если тонна битума стоит 400-600 долларов, то СБС - 3000-4000 долларов. Можно говорить о якобы достаточном наличии СБС, но как цену можно держать на уровне дешевого окисленного битума?
Можно и по-другому параллели провести: рубероид — битумный рулон — черепица из окисленного битума, еврорубероид — полимерно-битумный рулон — полимерно-битумная или модифицированная черепица.
А ведь еврорубероид по стоимости сильно отличается от рубероида. Чем больше содержание СБС или АПП модификаторов, тем он дороже. И дело не только в сроке службы.
Чтобы замедлить старение битум окисляют, но процесс окисления связывает только 30% органических соединений до их насыщения. Остальные 70% продолжают взаимодействовать с окружающей средой, проявляясь в виде пузырей, трещин... Следовательно, это всего лишь признаки старения окисленного или немодифицированного битумов. И в США это действительно открыто признается нормальным. Поэтому столь недолговечна американская черепица и итало-российская Tegola - 5-10 лет и уже проблемы.
Фактически же выбор стоит между недолговечным битумом на крыше и долговечной "резиной" на крыше.
СБС-модифицированная гибкая черепица (Kerabit, Katepal, Ruflex) лишена всех недостатков окисленного и компаундированного битумов так как:
- гарантированно стабильна в течение 25 лет в отличие от 10 лет у конкурентов,
- содержит 12% стирол-бутадиен-стирола (искусственного каучука),
- получение СБС-битума производится в гомогенизаторах, что позволяет получить однородную и уплотненную массу битума с удалением максимального количества воды, влаги и связанных примесей,
- эластична и сохраняет гибкость при минусовых температурах.
Окисленным битумам присуща высокая хрупкость битумного слоя, которая и приводит к трещинам. Поэтому с 1946г. начались попытки модификации окисленных и малоокисленных битумов.
Известнейшие производители Финляндии ушли от производства гибкой черепицы из окисленных битумов в угоду долголетия и надежности кровли. У концерна KatepalOy это можно проследить по введению серии Super, где весь СБС-модифицированный битум используется уже на всем гонте, а не только на нижней его части.
Производители окисленных черепиц используют хороший маркетинговый ход -"пожизненная гарантия". Но вот интересно, "ПОЖИЗНЕННАЯ", относительно КОГО?
СБС-модифицированная черепица имеет срок службы в два раза больше черепицы из окисленного битума, потому что физические свойства модифицированного битума значительно выше, чем окисленного.
Но все-таки выбор за вами: купить кровлю на 10-15 лет, а затем заменить ее на другое покрытие или приобрести материал для кровли дома и больше не волноваться за крышу над головой.