RU220153U1 - Electrically Conductive Carbon Fiber Roll Material - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области строительства, а именно к кровельным материалам, и может быть использована в конструкции кровли и иных подобных строительных конструкциях с гидроизоляционным покрытием из битумных, битумно-полимерных и полимерных материалов, с целью обеспечения проведения контроля герметичности или сплошности (целостности) сформированного гидроизоляционного покрытия, выполненного из диэлектрического материала, электроискровым методом. Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в повышении прочностных характеристик электропроводного рулонного материала, используемого в строительной конструкции в качестве разделительного слоя и токопроводящего основания для диэлектрического гидроизоляционного покрытия. В качестве полезной модели предложен электропроводный рулонный материал, используемый в качестве токопроводящего основания внутри конструкции кровли или иных подобных строительных конструкциях. В состав рулонного материала, основа которого включает стекловолокно, дополнительно введены углеродная фибра и синтетическое связующее, обеспечивающее склеивание стекловолокна и фибры в единую массу, при этом смесь для изготовления материала содержит стекловолокно в количестве 95,1-99,9 мас.%, углеродную фибру в количестве 0,1-4,9 мас.%.The utility model relates to the field of construction, namely to roofing materials, and can be used in roofing structures and other similar building structures with a waterproofing coating made of bitumen, bitumen-polymer and polymer materials, in order to ensure control of the tightness or continuity (integrity) of the formed waterproofing coating made of dielectric material using the electric spark method. The technical result achieved by implementing this utility model is to increase the strength characteristics of electrically conductive rolled material used in a building structure as a separating layer and a conductive base for a dielectric waterproofing coating. As a utility model, an electrically conductive rolled material is proposed, used as a conductive base inside a roof structure or other similar building structures. The composition of the rolled material, the base of which includes glass fiber, additionally contains carbon fiber and a synthetic binder, which ensures gluing of glass fiber and fiber into a single mass, while the mixture for making the material contains glass fiber in an amount of 95.1-99.9 wt.%, carbon fiber in an amount of 0.1-4.9 wt.%.

Description

Полезная модель относится к области строительства, а именно к кровельным материалам, и может быть использована в конструкции кровли и иных подобных строительных конструкциях с гидроизоляционным покрытием из битумных, битумно-полимерных и полимерных материалов, с целью обеспечения проведения контроля герметичности или сплошности (целостности) сформированного гидроизоляционного покрытия, выполненного из диэлектрического материала, электроискровым методом.The utility model relates to the field of construction, namely to roofing materials, and can be used in roofing structures and other similar building structures with a waterproofing coating made of bitumen, bitumen-polymer and polymer materials, in order to ensure control of the tightness or continuity (integrity) of the formed waterproofing coating made of dielectric material using the electric spark method.

Известно условно-токопроводящее основание, используемое для проведения диагностики герметичности гидроизоляции, раскрытое в патенте на изобретение РФ №2720344 с датой приоритета 29.08.2019. Под условно-токопроводящим основанием понимается основание из любого материала, модифицированное таким образом, чтобы быть использованным в качестве токопроводящего слоя. В качестве условно-токопроводящего основания могут быть использованы плитные и монолитные материалы с влажностью более 7% или теплоизоляционные и рулонные материалы с удельным электрическим сопротивлением менее 10⁵Ом⋅м. Плитный и монолитный материал может быть представлен цементно-стружечной плитой, характеризующейся влажностью более 7%. В частности, теплоизоляционный и рулонный материал может быть представлен композитным материалом на основе стекловолокна или стеклохолста.A conditionally conductive base is known, used for diagnosing the tightness of waterproofing, disclosed in the RF patent for invention No. 2720344 with a priority date of 08/29/2019. A conditionally conductive base means a base of any material modified in such a way as to be used as a conductive layer. As a conditionally conductive base, slab and monolithic materials with a humidity of more than 7% or thermal insulation and roll materials with a specific electrical resistance of less than 10 ⁵ Ohm⋅m can be used. Slab and monolithic material can be represented by cement-bonded particle board, characterized by a moisture content of more than 7%. In particular, the thermal insulation and roll material can be represented by a composite material based on fiberglass or fiberglass.

Известно токопроводящее основание, раскрытое в патенте на полезную модель РФ №201323 с датой приоритета 29.09.2020. Известное токопроводящее основание может быть выполнено из фольгированного гидрофобного материала, состоящего из спанбонда и алюминия.A conductive base is known, disclosed in the RF utility model patent No. 201323 with a priority date of 09/29/2020. The known conductive base can be made of a foil-coated hydrophobic material consisting of spunbond and aluminum.

Недостатком известных аналогов является их низкая долговечность вследствие использования металлов в электропроводном слое материала, характеризующихся сравнительно невысокой устойчивостью к агрессивным средам.The disadvantage of the known analogues is their low durability due to the use of metals in the electrically conductive layer of the material, which are characterized by relatively low resistance to aggressive environments.

В качестве прототипа выбран электропроводный рулонный материал с углеродной фиброй из патента на полезную модель РФ №207852 с датой приоритета 11.05.2021, в состав которого входит стекловолокно (основа), дополнительно введены углеродная фибра и синтетическое связующее, обеспечивающее склеивание стекловолокна и фибры в единую массу. При этом смесь для изготовления материала содержит стекловолокно в количестве 70-95 мас.%, углеродную фибру в количестве 5-30 мас.%.As a prototype, an electrically conductive roll material with carbon fiber was selected from the RF utility model patent No. 207852 with a priority date of 05/11/2021, which includes glass fiber (base), carbon fiber and a synthetic binder are additionally introduced, ensuring gluing of glass fiber and fiber into a single mass . The mixture for making the material contains glass fiber in an amount of 70-95 wt.%, carbon fiber in an amount of 5-30 wt.%.

Недостатком известного электропроводного рулонного материала с углеродной фиброй являются сниженные прочностные характеристики, например, для материала, содержащего 80 и 20 мас.% соответственно стекловолокна и углеродной фибры, прочность на разрыв основы составляет величину не более 300 (Н/50 мм).The disadvantage of the known electrically conductive roll material with carbon fiber is the reduced strength characteristics, for example, for a material containing 80 and 20 wt.%, respectively, glass fiber and carbon fiber, the tensile strength of the base is no more than 300 (N/50 mm).

Техническая задача, положенная в основу настоящей полезной модели, заключается в расширении ассортимента токопроводящих материалов, позволяющих адаптировать поверхность кровли и иных подобных строительных конструкций для проведения контроля герметичности или сплошности (целостности) сформированного диэлектрического гидроизоляционного покрытия электроискровым методом.The technical problem underlying this utility model is to expand the range of conductive materials that make it possible to adapt the surface of the roof and other similar building structures for monitoring the tightness or continuity (integrity) of the formed dielectric waterproofing coating using the electric spark method.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в повышении прочностных характеристик электропроводного рулонного материала, используемого в строительной конструкции в качестве разделительного слоя и токопроводящего основания для диэлектрического гидроизоляционного покрытия.The technical result achieved by implementing this utility model is to increase the strength characteristics of electrically conductive rolled material used in a building structure as a separating layer and a conductive base for a dielectric waterproofing coating.

Дополнительный технический результат – увеличение долговечности электропроводного рулонного материала, за счет увеличения разрывной нагрузки, необходимой для разрушения электропроводного рулонного материала, используемого в строительной конструкции в качестве токопроводящего основания. An additional technical result is an increase in the durability of the electrically conductive rolled material due to an increase in the breaking load required to destroy the electrically conductive rolled material used in a building structure as a conductive base.

В качестве полезной модели заявлен электропроводный рулонный материал, используемый в качестве токопроводящего основания внутри конструкции кровли и иной подобной строительной конструкции. В состав рулонного материала, основа которого включает стекловолокно, дополнительно введены углеродная фибра и синтетическое связующее, обеспечивающее склеивание стекловолокна и фибры в единую массу, при этом смесь для изготовления материала содержит стекловолокно в количестве 95,1-99,9 мас.%, углеродную фибру в количестве 0,1-4,9 мас.%.An electrically conductive rolled material used as a conductive base inside a roof structure and other similar building structure is claimed as a utility model. The composition of the rolled material, the base of which includes glass fiber, additionally contains carbon fiber and a synthetic binder, which ensures gluing of glass fiber and fiber into a single mass, while the mixture for making the material contains glass fiber in an amount of 95.1-99.9 wt.%, carbon fiber in an amount of 0.1-4.9 wt.%.

Синтетическое связующее преимущественно состоит из смолы, полимерной дисперсии и умягченной воды.The synthetic binder primarily consists of resin, polymer dispersion and softened water.

Плотность электропроводного рулонного материала, изготовленного с соблюдением указанных интервалов содержания стекловолокна и углеродной фибры, составляет от 85 до 125 г/м², а его удельное электрическое сопротивление не превышает 10⁴Ом⋅м, прочность на разрыв основы составляет от 350 до 400 (Н/50 мм).The density of electrically conductive roll material, manufactured in compliance with the specified ranges of glass fiber and carbon fiber content, ranges from 85 to 125 g/m ² , and its electrical resistivity does not exceed 10 ⁴ Ohm⋅m, the tensile strength of the base ranges from 350 to 400 (N /50 mm).

Электропроводный рулонный материал изготавливают по мокрой или бумажной технологии т.е. смесь состоящую из стекловолокон (95,1-99,9 мас.%) и углеродной фибры (0,1-4,9 мас.%) непрерывно диспергируют в растворе «белая вода» (умягченная вода, загуститель, диспергатор и пеногаситель) в необходимом и достаточном количестве для раскрытия стекловолокон т.е. не остается исходных палочек стекловолокна (чопсов) и не образуется комков стекловолокна), полученный раствор подают на стальную формовочную сетку с шириной до 5 метров. После обезвоживания смеси из стекловолокна с равномерно распределенной углеродной фиброй на формовочной или связующей сетке на смесь подают синтетическое связующее со следующими основными компонентами: смола, полимерная дисперсия и умягченная вода. После чего пропитанная смесь перемещается через печи с различными температурными и конвекционными режимами. В результате данных операций формируется контрольный электропроводный рулонный материал с углеродной фиброй, характеризующийся плотностью от 85 до 125 г/м² и удельным электрическим сопротивлением менее 10⁴Ом⋅м.Electrically conductive roll material is produced using wet or paper technology, i.e. a mixture consisting of glass fibers (95.1-99.9 wt.%) and carbon fiber (0.1-4.9 wt.%) is continuously dispersed in a “white water” solution (softened water, thickener, dispersant and defoamer) in necessary and sufficient quantity to open the glass fibers i.e. no original fiberglass sticks (chops) remain and no fiberglass lumps are formed), the resulting solution is fed onto a steel molding mesh with a width of up to 5 meters. After dewatering the mixture of fiberglass with evenly distributed carbon fiber on the molding or bonding mesh, the mixture is fed with a synthetic binder with the following main components: resin, polymer dispersion and softened water. After which the impregnated mixture moves through ovens with different temperature and convection conditions. As a result of these operations, a control electrically conductive roll material with carbon fiber is formed, characterized by a density of 85 to 125 g/m ² and a specific electrical resistance of less than 10 ⁴ Ohm⋅m.

Использование предложенного рулонного материала в качестве контрольного разделительного слоя в плоских кровлях позволяет обеспечить возможность инструментальной диагностики герметичности гидроизоляции инструментальными методами неразрушающего контроля, а именно, электроискровым методом, и исключить риск потери проводящих свойств материала в агрессивных щелочных средах, характерных для кровли.The use of the proposed rolled material as a control separating layer in flat roofs makes it possible to instrumentally diagnose the tightness of waterproofing using instrumental non-destructive testing methods, namely, the electric spark method, and eliminate the risk of loss of the conductive properties of the material in aggressive alkaline environments characteristic of roofing.

По сравнению с токопроводящими основаниями, известными из уровня техники, предложенный электропроводный рулонный материал более устойчив к кислотным и щелочным средам, не подвержен коррозии, покрытию плесенью и гниению, разрушающему воздействию низких (до -55°С) и высоких (до +120°С) температур, а также обладает повышенными прочностными характеристиками, за счет более высокой однородности структуры рулонного электропроводящего материала по сравнению с рулонным электропроводящим материалом, в структуре которого более высокое (5 мас.% и более) содержание углеродной фибры.Compared to conductive bases known from the prior art, the proposed electrically conductive roll material is more resistant to acidic and alkaline environments, is not susceptible to corrosion, mold and rot, and the destructive effects of low temperatures (up to -55°C) and high temperatures (up to +120°C) ) temperatures, and also has increased strength characteristics due to the higher homogeneity of the structure of the rolled electrically conductive material compared to the rolled electrically conductive material, the structure of which has a higher (5 wt.% or more) content of carbon fiber.

Изготовление такого токопроводящего рулонного материала требует меньших затрат, чем производство композиционных материалов с проводящим слоем из фольги (медной, алюминиевой и прочих металлов). Отсутствие сплошного металлического слоя на поверхности предложенного рулонного материала обеспечивает его паропроницаемость, что предотвращает гниение, плесневение и обуславливает отсутствие коррозии. При этом технология изготовления предложенного материала намного проще. Соответственно, стоимость предложенного рулонного материала ниже, чем стоимость фольгированных рулонных материалов. При этом долговечность предложенного материала существенно выше в связи с тем, что в его составе не использованы металлы, которые менее устойчивы к агрессивным средам в сравнении с предложенным рулонным материалом, полученным за счет внедрения в структуру стеклохолста углеродной фибры на стадии изготовления. Это позволяет хаотично, но равномерно распределить углеродную фибру в объеме рулонного материала, что обеспечивает электропроводность рулонного материала.The production of such conductive roll material requires lower costs than the production of composite materials with a conductive layer of foil (copper, aluminum and other metals). The absence of a continuous metal layer on the surface of the proposed rolled material ensures its vapor permeability, which prevents rotting, molding and ensures the absence of corrosion. At the same time, the manufacturing technology of the proposed material is much simpler. Accordingly, the cost of the proposed roll material is lower than the cost of foil rolled materials. At the same time, the durability of the proposed material is significantly higher due to the fact that it does not contain metals that are less resistant to aggressive environments in comparison with the proposed rolled material obtained by introducing carbon fiber into the structure of fiberglass at the manufacturing stage. This allows the carbon fiber to be randomly but evenly distributed throughout the volume of the rolled material, which ensures the electrical conductivity of the rolled material.

Готовые углеродную фибру и стекловолокно (чопсы с длиной несколько сантиметров) в диапазоне соответствующих пропорций (0,1-4,9)/(95,1-99,9) мас.% непрерывно перемешивают в диспергаторе и получают смесь на основе раствора «белая вода» (умягченная вода, загуститель, диспергатор и пеногаситель). При подаче смеси на формовочную или связующую сетку с шириной до 5 м производят её пропитку синтетическим связующим, состоящим из смолы, полимерной дисперсии и умягченной воды. Пропитанная смесь на сетке подается в последовательно расположенные печи с различными температурными и конвекционными режимами, которые соответствуют выбранному составу смеси. После высыхания рулонного материала производят его намотку, а при необходимости нарезку на более узкие рулоны.Finished carbon fiber and glass fiber (chops with a length of several centimeters) in the range of appropriate proportions (0.1-4.9)/(95.1-99.9) wt.% are continuously mixed in a disperser and a mixture based on a “white” solution is obtained water" (softened water, thickener, dispersant and defoamer). When feeding the mixture onto a molding or binding mesh with a width of up to 5 m, it is impregnated with a synthetic binder consisting of resin, polymer dispersion and softened water. The impregnated mixture on a grid is fed into successive ovens with different temperature and convection conditions that correspond to the selected mixture composition. After the rolled material has dried, it is wound and, if necessary, cut into narrower rolls.

После высыхания рулонного материала углеродная фибра, распределенная равномерно в его структуре, формирует электропроводную сеть, которая обеспечивает электропроводность рулонного материала.After the rolled material dries, the carbon fiber, distributed evenly in its structure, forms an electrically conductive network that ensures the electrical conductivity of the rolled material.

Предложенный рулонный материал предназначен для использования в конструкции кровли и иных подобных строительных конструкциях в качестве токопроводящего основания, поверх которого уложены и соединены диэлектрические гидроизоляционные материалы, формирующие гидроизоляционное покрытие. При контроле гидроизоляционного покрытия между электропроводящим рулонным материалом, к которому подключен электроискровой дефектоскоп, и щупом дефектоскопа в месте дефекта гидроизоляционного покрытия возникает искровой пробой.The proposed rolled material is intended for use in roofing and other similar building structures as a conductive base, on top of which dielectric waterproofing materials are laid and connected to form a waterproofing coating. When inspecting a waterproofing coating, a spark breakdown occurs between the electrically conductive roll material to which the electric spark flaw detector is connected and the flaw detector probe at the location of the defect in the waterproofing coating.

Возможность осуществления полезной модели подтверждена следующими примерами.The possibility of implementing the utility model is confirmed by the following examples.

Пример 1. Чопсы стекловолокна и углеродную фибру в соотношении 95,1/ 4,9 мас.% смешивают с умягченной водой с добавлением загустителя, диспергатора и пеногасителя. Полученную смесь диспергируют с использованием ультразвукового диспергатора и затем подают на формовочную сетку шириной 4 м, на которой происходит обезвоживание смеси. Затем перемещенную на связующую сетку смесь пропитывают синтетическим связующим, излишек которого стекает через сетку и вновь попадает на следующие участки смеси. Пропитанную синтетическим связующим смесь подвергают серии температурных обработок в печи в диапазоне температур от 60 до 130°C. В результате данных операций формируется электропроводный рулонный материал с углеродной фиброй, характеризующийся плотностью от 85 до 105 г/м² и удельным электрическим сопротивлением менее 10⁴Ом⋅м, прочностью на разрыв основы 350 (Н/50 мм).Example 1. Fiberglass chips and carbon fiber in a ratio of 95.1/4.9 wt.% are mixed with softened water with the addition of a thickener, dispersant and defoamer. The resulting mixture is dispersed using an ultrasonic disperser and then fed to a 4 m wide molding mesh, on which the mixture is dewatered. Then the mixture transferred to the binding mesh is impregnated with a synthetic binder, the excess of which flows through the mesh and again falls on the next sections of the mixture. The mixture impregnated with a synthetic binder is subjected to a series of temperature treatments in an oven in the temperature range from 60 to 130°C. As a result of these operations, an electrically conductive roll material with carbon fiber is formed, characterized by a density of 85 to 105 g/m ² and a specific electrical resistance of less than 10 ⁴ Ohm⋅m, a tensile strength of the base of 350 (N/50 mm).

Без добавления углеродной фибры рулонный материал – стеклохолст, является диэлектриком.Without the addition of carbon fiber, the rolled material - fiberglass - is a dielectric.

Пример 2. Чопсы стекловолокна и углеродную фибру в соотношении 99,9/0,1 мас.% смешивают с умягченной водой с добавлением загустителя, диспергатора и пеногасителя. Полученную смесь диспергируют с использованием ультразвукового диспергатора и затем подают на формовочную сетку шириной 2 м, на которой происходит обезвоживание смеси. Затем перемещенную на связующую сетку смесь пропитывают синтетическим связующим, излишек которого стекает через сетку и вновь попадает на следующие участки смеси. Пропитанную синтетическим связующим смесь подвергают серии температурных обработок в печи в диапазоне температур от 60 до 130°C. В результате данных операций формируется электропроводный рулонный материал с углеродной фиброй, характеризующийся плотностью от 100 до 120 г/м² и удельным электрическим сопротивлением менее 10⁴Ом⋅м, прочностью на разрыв основы 400 (Н/50 мм).Example 2. Fiberglass chips and carbon fiber in a ratio of 99.9/0.1 wt.% are mixed with softened water with the addition of a thickener, dispersant and defoamer. The resulting mixture is dispersed using an ultrasonic dispersant and then fed to a 2 m wide forming mesh, on which the mixture is dewatered. Then the mixture transferred to the binding mesh is impregnated with a synthetic binder, the excess of which flows through the mesh and again falls on the next sections of the mixture. The mixture impregnated with a synthetic binder is subjected to a series of temperature treatments in an oven in the temperature range from 60 to 130°C. As a result of these operations, an electrically conductive roll material with carbon fiber is formed, characterized by a density of 100 to 120 g/m ² and a specific electrical resistance of less than 10 ⁴ Ohm⋅m, a tensile strength of the base of 400 (N/50 mm).

Без добавления углеродной фибры рулонный материал – стеклохолст, является диэлектриком.Without the addition of carbon fiber, the rolled material - fiberglass - is a dielectric.

Claims (2)

1. Электропроводный рулонный материал, используемый в качестве токопроводящего основания внутри конструкции кровли, отличающийся тем, что в состав рулонного материала, основа которого включает стекловолокно, дополнительно введены углеродная фибра и синтетическое связующее, обеспечивающее склеивание стекловолокна и фибры в единую массу, при этом смесь для изготовления материала содержит стекловолокно в количестве 95,1-99,9 мас.%, углеродную фибру в количестве 0,1-4,9 мас.%.1. An electrically conductive rolled material used as a conductive base inside a roof structure, characterized in that the composition of the rolled material, the base of which includes glass fiber, additionally contains carbon fiber and a synthetic binder, ensuring gluing of glass fiber and fiber into a single mass, while the mixture for manufacturing of the material contains glass fiber in an amount of 95.1-99.9 wt.%, carbon fiber in an amount of 0.1-4.9 wt.%. 2. Электропроводный рулонный материал по п.1, отличающийся тем, что синтетическое связующее преимущественно состоит из смолы, полимерной дисперсии и умягченной воды.2. Electrically conductive roll material according to claim 1, characterized in that the synthetic binder mainly consists of resin, polymer dispersion and softened water.