ES2248278T3

ES2248278T3 - Velo de vidrio y membrana bituminosa que comprende el velo como sustrato.

Info

Publication number: ES2248278T3
Application number: ES01904014T
Authority: ES
Inventors: Michel Droux
Original assignee: Saint Gobain Vetrotex France SA
Current assignee: Saint Gobain Adfors SAS
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: RU2006111090A; RU2387609C2; DE60113071T2; ATE303468T1; PL202476B1; SK287629B6; FR2804677B1; FR2804677A1; CN1398314A; PL356704A1; HUP0300019A2; CA2398572A1; DE60113071D1; AU3194601A; CZ20022725A3; WO2001058825A2; US20030124932A1; SK11622002A3; TWI229060B; EP1264045A2

Abstract

Velo a base de fibras utilizables para la constitución de membranas bituminosas, que comprenden fibras de vidrio, fibras orgánicas y un aglomerante, obtenido a partir de una suspensión acuosa de fibras de vidrio y orgánicas cortadas, caracterizado porque las fibras orgánicas tienen una tasa de contracción, a una temperatura de 130ºC producida en una atmósfera de vapor de agua o húmeda durante 30 minutos, inferior o igual a 5%.

Description

Velo de vidrio y membrana bituminusa que comprende el velo como sustrato.

La presente invención se refiere al campo de los materiales en hojas a base de fibras y se refiere más particularmente a un velo de vidrio utilizable como sustrato para la realización de productos revestidos o impregnados con betún, especialmente para aplicaciones de cubierta y/o de estanquidad.

En el campo de la cubierta o de la estanquidad, es conocido utilizar membranas bituminosas que se aplican sobre la superficie a cubrir o a impermeabilizar. Estas membranas están constituidas, por ejemplo, con un sustrato en forma de hoja recubierta o impregnada con una matriz bituminosa.

Los materiales en forma de hoja pueden ser de naturalezas diversas y usualmente se obtienen a partir de fibras orgánicas o minerales, y preferentemente en forma de no tejidos.

Entre los materiales utilizables, los velos de vidrio presentan un gran interés, ya que garantizan la estabilidad dimensional, a lo largo del tiempo, de la membrana bituminosa.

Los velos de vidrio se pueden obtener por cualquier técnica conocida en sí, en particular la técnica conocida como vía húmeda, descrita especialmente en la obra de referencia The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibres, K. L. LOEWENSTEIN, Ed. ELSEVIER, 2ª édition, 1983, pp. 315-317. Esta técnica, que se asemeja a las técnicas papeleras, consiste en preparar una suspensión acuosa de fibras de vidrio cortadas, depositar esta suspensión en una película sobre un tapiz filtrante sometido a succión para eliminar una parte del agua de la película depositada, aplicar una composición de aglutinante sobre la película húmeda, secar el velo y reticular el aglutinante en una estufa y, luego, acondicionar el velo de la manera deseada. El producto final se presenta en forma de una hoja bastante fina (espesor del orden de 0,2 a 0,8 mm), generalmente acondicionada en forma de rollos.

El aglutinante es, con frecuencia, una composición acuosa a base de resina de urea-formol, presentando esta resina una estabilidad térmica satisfactoria a las temperaturas del empleo ulterior del betún de impregnación.

Los velos de vidrio presentan, sin embargo, el inconveniente de una resistencia, relativamente baja, al rasgado, lo cual penaliza la comodidad de utilización y constriñe especialmente al usuario a tomar precauciones en el caso de la manipulación para constituir la membrana o colocarla sobre la techumbre.

Para remediar este inconveniente, existen sustratos complejos que asocian un velo a base de fibras orgánicas que presentan una buena resistencia al rasgado y una rejilla de vidrio que confiere la estabilidad dimensional al conjunto. Estos complejos que asocian dos productos intermedios son, sin embargo, de una fabricación complicada.

La invención tiene por objeto proponer un material a base de vidrio cuya resistencia al rasgado se mejora, sin que su fabricación sea más complicada que la de un velo tradicional.

El documento EP-A-0763 505 describe una esterilla de fibras de vidrio para la fabricación de chillas de techumbres bituminosas, cuya resistencia se mejora gracias a un aglutinante de urea-formol mejorado con un aditivo vinílico autorreticulable. En esta esterilla, una proporción menor de fibras puede no estar constituida con vidrio, y estar elegida especialmente entre fibras orgánicas tales como Nylon®, poliéster, polietileno, y polipropileno. Este documento no da indicación precisa sobre estas fibras orgánicas, y no contiene ningún ejemplo particular que ilustre esta posibilidad.

La presente invención está basada en el descubrimiento de que numerosas fibras orgánicas no se prestan convenientemente a la fabricación de un velo e incluso tienen un efecto muy negativo sobre las propiedades del velo en la aplicación de cubiertas bituminosas, pero que una selección muy precisa de materias sintéticas permite resolver este inconveniente.

A este respecto, la invención tiene por objeto un velo a base de fibras utilizables para la constitución de membranas bituminosas, que comprende fibras de vidrio y fibras orgánicas unidas por un aglutinante, caracterizado porque las fibras tienen una tasa de contracción a 130ºC inferior o igual a 5%, en atmósfera de vapor o húmeda durante 30 minutos.

Se precisa que la expresión "velo de vidrio" engloba, de acuerdo con la invención, materiales muy conocidos por el hombre del oficio, productos a base de fibra de vidrio. Se trata de materiales en forma de hoja delgada, de estructura esencialmente isótropa, es decir que no hay una orientación preferencial de las fibras. En la práctica, se puede calificar un velo por medio de la "relación de isotropía"

\frac{\text{Resistencia a la tracción del velo en sentido de la máquina}}{\text{Resistencia a la tracción del velo en el sentido transversal}}

que es, generalmente, del orden de 1 y especialmente del orden de 1 a 1,5, que llega, a veces, hasta 2. Esta orientación esencialmente aleatoria de las fibras se obtiene, generalmente, a partir de la presentación de las fibras en hilos cortados para la fabricación del velo, por ejemplo según la técnica por vía húmeda mencionada más arriba.

La elección de fibras orgánicas de acuerdo con el criterio de más arriba confiere al velo una buena calidad y, en particular, unas resistencias mecánica y térmica compatibles con la posterior aplicación de impregnación con betún, en tanto que las otras fibras confieren al velo una resistencia térmica y/o mecánica insuficiente.

En primer lugar, las fibras orgánicas utilizadas en la fabricación de velo tienen un punto de fusión elevado para evitar la degradación en todas las etapas térmicas de la fabricación del velo, especialmente secado y reticulación en estufa, y de la aplicación del velo, en particular al contacto con el aglutinante bituminoso. De manera general, la materia orgánica sintética se elige por tener un punto de fusión superior a aproximadamente 220ºC.

De acuerdo con la invención, las fibras se seleccionan en función de su porcentaje de contracción térmica; esta magnitud corresponde a la variación dimensional, en este caso una contracción de la fibra después de que se ha expuesto a una temperatura dada durante un tiempo definido. Para esto, se mide la longitud inicial Li de la fibra, antes del calentamiento, y luego la longitud final Lf, siendo el porcentaje de contracción igual a:

R = (Li - Lf)/Li,

\hskip2cm

(en tanto por ciento)

Los porcentajes de contracción determinantes de acuerdo con la invención se expresan para una temperatura de 130ºC producida en atmósfera de vapor de agua durante un tiempo de 30 min.

De acuerdo con la invención, la contracción se elige inferior o igual a 5%, preferentemente a 4%, en particular a 3% y, por ejemplo del orden de 2 a 3%.

Ventajosamente, esta calidad de fibra se puede obtener a partir de materiales polímeros semi-cristalinos, en particular cuando el procedimiento de hilado permite realizar un estirado que incrementa el porcentaje de cristalinidad. Otras condiciones de fabricación tales como la presencia de agentes de nucleación o el factor temperatura pueden conducir, también, a la organización de macromoléculas de base para que el polímero de estructura inicial amorfa, comience a adoptar una estructura cristalina y transformarse en semi-cristalina.

Las fibras que responden a las exigencias de la invención se pueden encontrar entre las fibras de poliéster, especialmente poli(tereftalato de alquileno), y en particular poli(tereftalato de etileno).

Se prefieren las fibras orgánicas adaptadas a los procesos de fabricación de no tejidos por vía húmeda, que contienen un apresto que permite la dispersión en agua de los filamentos individuales.

Las fibras orgánicas pueden tener dimensiones variables, con un diámetro medio del orden de 7 a 25 \mum, para un título del orden de 0,5 a 2 dtex. Las fibras se cortan con una longitud del orden de una o varias decenas de milímetros, y especialmente de 6 a 30.

El efecto de las fibras orgánicas es muy perceptible desde el 5% en peso con respecto al peso total de fibras. La proporción de fibras orgánicas es ventajosamente del orden de 5 a 30%, especialmente de 20 a 30%, y en particular de aproximadamente 25%, en peso con respecto al peso total de fibras.

Las fibras de vidrio utilizadas de acuerdo con la invención son de un tipo convencional para la realización de velo, en forma de hilos cortados, con una longitud del orden de la decena de milímetros, y especialmente de 6 a 30 mm, preferentemente de aproximadamente 10 a 20 mm, y por ejemplo de 12 a 18 mm. Se comprende que una cierta proporción de hilos (por ejemplo 5 a 10%) pueden cortarse con una longitud de hasta 100 mm. Por otro lado, se puede introducir en el velo hilo continuo, especialmente hilo de vidrio, como refuerzo en la dirección longitudinal.

El aglomerante utilizado para constituir el velo es ventajosamente a base de resina urea-formol, preferentemente modificada con aditivos vinílicos y/o acrílicos, de la manera conocida especialmente de los documentos US-A-681 802, y EP-A-0 763 505. La proporción de aglomerante es generalmente de 15 a 30%, en peso de materia seca con respecto al velo.

El velo se fabrica con un gramaje habitual para los velos de vidrio, del orden de 30 a 150 g/m^{2}, y en particular de 50 a 120 g/cm^{2}.

Teniendo en cuenta la diferencia de densidad entre el vidrio y las fibras orgánicas, la cantidad de materia en el velo de acuerdo con la invención para un gramaje dado, es un poco superior a la contenida en un velo de vidrio, lo cual se traduce en un espesor relativamente más elevado y/o en una porosidad inferior. La porosidad es, por ejemplo del orden de 1.500 a 1.900 L/m^{2}s, para un velo de 50 g/m^{2}.

El velo de acuerdo con la invención, al estar particularmente adaptado a las aplicaciones de estanqueidad y/o de cubierta, la invención tiene igualmente por objeto una membrana bituminosa que comprende un sustrato untado, revestido o impregnado con una materia bituminosa, caracterizada porque el sustrato es un velo tal como el descrito precedentemente.

La matriz bituminosa se puede elegir entre las matrices conocidas por sí: betún natural, modificado o no, o aglomerante sintético, tal como "aglomerante claro" que permite especialmente dar a la membrana un color decorativo.

Los ejemplos que siguen, dados a título no limitativo, ilustran la invención.

Ejemplo 1

Se prepara una suspensión acuosa de fibras en la que las fibras comprenden:

-: 75%, en peso de vidrio E cortado, que tiene un diámetro de filamento de 10 \mum y una masa lineica de 360 tex, siendo la longitud de corte de 12 mm,

-: 25%, en peso de hilo de poliéster cortado, disponible de la empresa KURARAY, con la referencia EP 133, adaptado a los procedimientos papeleros, y capaz de ser dispersado en agua. Este hilo se caracteriza por un diámetro de filamento de 12 \mum y una masa lineica de 14 dtex, siendo la longitud de corte de 15 mm. Se trata de un hilo de poli(tereftalato de etileno) estirado para aumentar su cristalinidad, que presenta una tasa de contracción del orden de 2% a 130ºC en medio húmedo para 30 minutos de exposición, y una tasa de contracción de 3% a 170ºC en atmósfera seca para 15 minutos de exposición.

La suspensión de fibras que contiene, además, los aditivos usuales, a saber, anti-espuma, dispersante, agente de viscosidad, se emplea en condiciones estándar en una máquina de fabricación de velo que comprende:

(i): un hidroconformador sobre el que se forma una película húmeda parcialmente escurrida,

(ii): un puesto de aplicación de aglomerante por pulverización, impregnación (dispositivo de "cascada" o "máquina revestidora en cortina") o paso por un baño con una composición acuosa a base de resina de urea-formol plastificada con acetato y resina acrílica, que deposita sobre el velo una cantidad de aglomerante de 19%, en peso de materia seca con respecto al peso del velo,

(iii): una estufa de secado y reticulación con varias zonas de temperatura de 135 a 215ºC, en la que el velo circula con un tiempo de estancia media del orden de 30 segundos, y con preferencia, ligeramente inferior a 30 segundos.

El velo no plantea ningún problema de fabricación y se obtiene con un gramaje de 50 g/m^{2}, un espesor de 0,3 mm y una porosidad de 1.580 L/m^{2}s.

Este velo se somete a ensayos de resistencia mecánica a temperatura ambiente y a alta temperatura, cuyos resultados figuran en la Tabla 1 más abajo.

Resistencia a la tracción

A partir de la muestra de velo, se cortan 10 probetas en sentido longitudinal y 10 probetas en sentido transversal, con 250 mm de longitud y 50 mm de anchura. Se fija la probeta entre las mordazas de una máquina de tracción y se acciona el sistema de arrastre de la mordaza móvil hasta la rotura de la probeta; se anotan, entonces, los valores de la fuerza de rotura (en newton) y de alargamiento en rotura (en porcentaje de la longitud nominal).

Se realiza, igualmente, la medida de resistencia a la tracción a 250ºC bajo una carga fija igual al 10% del valor de rotura medida precedentemente y se mide el tiempo necesario para llegar a la rotura de la probeta.

Resistencia al rasgado

A partir de la muestra del velo, se cortan 10 probetas en el sentido longitudinal y 10 probetas en el sentido transversal, con 100 mm de longitud y 50 mm de anchura. En cada probeta, a partir del borde de un lado pequeño, se practica un corte limpio paralelo a los lados grandes, a media distancia de los lados grandes y con una longitud de 50 mm. En una máquina de tracción, se regula la distancia entre las mordazas de manera que sea igual a 50 mm, se colocan las probetas en las mordazas y se pone en marcha el dinamómetro regulando la velocidad de separación a 100 mm/min. Se toma nota de la carga máxima (en N) cuando la probeta está completamente disociada en dos partes. La resistencia al rasgado se expresa con la media de diez medidas.

El velo del ejemplo 1 presenta características mecánicas y de estabilidad dimensional muy satisfactorias. Se ha empleado en una línea de fabricación en continuo de membrana bituminosa por impregnación con betún caliente a aproximadamente 200ºC, presentando una buena aptitud para la impregnación, e incluso confiriendo a la membrana un aspecto estático satisfactorio.

Ejemplo comparativo 1

Se fabrica un velo exclusivamente a base de hilo de vidrio, de la manera indicada en el ejemplo 1. El velo tiene un gramaje de 50 g/m^{2}, una tasa de aglomerante de 24%, en peso de materia seca con respecto al peso del velo, un espesor de 0,3 mm y una porosidad de 2.000 L/m^{2}s. Se le somete a los mismos ensayos mecánicos que al velo del ejemplo 1.

\newpage

Ejemplo comparativo 2

Se reproduce el ejemplo 1 con una fibra orgánica que no satisface los criterios de la invención. Se trata de fibra de poliéster disponible de TERGAL FIBRES con la referencia "1,6 dtex T110 mi-mat coupé", igualmente capaz de ser dispersada en agua, caracterizada por un título de 1,6 dtex, una longitud de corte de 12 mm, y un porcentaje de contracción a 130ºC en atmósfera de vapor de agua, de 7%.

Se fabrica un velo de 50 g/m^{2}, con una tasa de aglomerante de 24% en peso, un espesor de 0,3 a 0,4 mm y una porosidad de 1.700 L/m^{2}s.

La fabricación plantea problemas al final de la línea, ya que se observa la formación de pliegues a la salida de la estufa, que se pueden atribuir a un fenómeno de contracción térmica de la fibra orgánica.

Como lo demuestran los ensayos mecánicos, el velo presenta una débil resistencia mecánica, deteriorada con respecto al velo de vidrio clásico. En particular, se constata que la anisotropía del velo ha aumentado fuertemente. Además, la resistencia mecánica a 250ºC es inexistente.

Este velo no conviene para la realización de membranas bituminosas.

TABLA 1

	Ejem. 1	Ejem. Comp. 1	jem. Comp. 2
Resistencia a la tracción
\hskip0.5cm Longitudinal (N/5 cm)	214	165	150
\hskip0.5cm Transversal (N/5 cm)	133	93	70
\hskip0.5cm Anisotropía	1,6	1,7	2,1
\hskip0.5cm Alargamiento (%)	1,9	1,1	1,2
Resistencia al rasgado
\hskip0.5cm Longitudinal (N)	3,0	1,5	3,2
\hskip0.5cm Transversal (N)	3,5	1,7	3
Resistencia a 250ºC	> 4 min	> 4 min	0
Pliegues sobre la línea	No	No	Sí

La invención se acaba de describir con detalle en el caso de la fabricación de un velo de gramaje particular por vía húmeda, para la aplicación a la realización de membranas bituminosas, pero se comprende que la invención no se limita a este modo de realización y abarca, en particular, otras técnicas de fabricación de velo (vía seca), otras calidades de velos, eventualmente reforzados con hilos de vidrio continuos, así como otros productos utilizables en cubiertas y/o estanquidad.

Claims

1. Velo a base de fibras utilizables para la constitución de membranas bituminosas, que comprenden fibras de vidrio, fibras orgánicas y un aglomerante, obtenido a partir de una suspensión acuosa de fibras de vidrio y orgánicas cortadas, caracterizado porque las fibras orgánicas tienen una tasa de contracción, a una temperatura de 130ºC producida en una atmósfera de vapor de agua o húmeda durante 30 minutos, inferior o igual a 5%.

2. Velo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras orgánicas tienen una contracción a 130ºC inferior o igual a 3%.

3. Velo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las fibras orgánicas son a base de un polímero semi-cristalino.

4. Velo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las fibras orgánicas son fibras de poliéster, y especialmente poli(tereftalato de etileno).

5. Velo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las fibras orgánicas tienen un apresto que permite la dispersión en agua de los filamentos individuales.

6. Velo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la proporción de fibras orgánicas es del orden de 5 a 30%, en peso con respecto al peso totoral de fibras.

7. Velo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el contenido de aglomerante es del orden de 15 a 30%, en peso con respecto al peso total del velo.

8. Velo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por un gramaje de 30 a 150 g/m^{2}.

9. Membrana bituminosa que comprende un sustrato untado, revestido o impregnado con una matriz bituminosa, caracterizada porque el sustrato es un velo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.