שריון היריעות הביטומניות המשופרות בפולימר
סוגי שריון של יריעות ביטומן APP ו SBS, השוואה ביניהם (שריון פיברגלס ופוליאסטר לא ארוג) והשפעתם על ההתנהגות התרמית והמכנית של היריעה.
יריעות הביטומן APP הראשונות היו משוריינות בלבד פיברגלס, שהוא חומר יציב וחסין-אש,
אולם יריעות אלה היו חלשות מדי, קשיחות מדי, ולא עמידות לחירור ובליה. החלופה הזמינה
היחידה הייתה מארג פיברגלס , אולם זה היה יקר מדי ולא עמיד מספיק לחירור סטטי. בראשית
שנות ה-70 של המאה ה-20 החלו להשתמש בפוליאסטר לא-ארוג לאטימת כבישים מפני מים.
הצלחת הניסוי הועתקה עד מהרה ליריעות לגגות.
כאשר משתמשים בו יחד עם יריעות ביטומן APP, איכויות הפוליאסטר באות לידי ביטוי במיוחד :
הוא מציע אלסטיות ועמידות בבליה. השילוב נחל הצלחה עולמית. אולם אפילו פוליאסטר
לא-ארוג אינו נקי מכשלים, הנובעים בעיקר מיציבות ממדים לא מספקת בתנאי חום וממקדם
התפשטות תרמית ליניארית גבוה מדי.
לכן ממשיכים לפתח שריונים מרוכבים של פוליאסטר ופיברגלס, המשלבים את האלסטיות ואת
העמידות בבליה ובחירור של פוליאסטר עם היציבות הממדית, עם מקדם ההתפשטות התרמית
הנמוך ועם החסינות-לאש של הפיברגלס.
יצרני יריעות מרבים ליישם שכבת ציפוי של ביטומן מעל לבד פיברגלס ושכבת פוליאסטר
לא-ארוג, אולם תהליך זה אינו נקי מקשיי ייצור ואינו מציע את הרבגוניות, שבה מצטיינים
יצרני שריון מרוכב ייחודי, המסוגלים להעניק לכל תצורה של החומרים הן אמינות והן אריכות
ימים.
בטמפרטורות מעל נקודת הקיפאון נקבעות התכונות המכניות של היריעה על ידי טיפוס השריון
שלה. רק במקרה של ביטומן SBS מחוזק בלבד פיברגלס תורמת התערובת עצמה. הטבלה
שלמטה מציגה את ההתנגדויות למאמץ מתיחה ואת ההתארכות הסופית של רוב היריעות ,
השכיחות, המיוצרות מאותה תערובת אולם משוריינות בצורות שונות.
ביטומן SBS | ביטומן APP | יריעות משוריינות | |||
התארכות בשבר (%) | מאמץ מקסימלי (daN/5cm) | התארכות בשבר (%) | מאמץ מקסימלי (daN/5cm) | ||
2*(>=20)% | 30/20 | 2/2 | 30/20 | (L/T)2פיברגלס 50 ג'מ | |
30÷50 | 60/50 | 30÷50 | 60/50 | 2פוליאסטר לא ארוג 160 ג'מ (L/T) | |
2/2 | 100/100 | 2/2 | 100/100 | 2 ג'מ200DIN מארג פיברגלס | |
התארכות סופית של תערובת SBS רק לאחר שבירת שריון הפיברגלס. L=לאורך ; T=לרוחב | |||||
השפעת השריון על ההתנהגות התרמית והמכנית של היריעה
כמו תערובות של ביטומן משופרות בפולימרים, ביטומן כשהוא לעצמו הוא חומר רך
בטמפרטורות גבוהות וקשיח בטמפרטורות נמוכות.
בתנאי חום, תערובת הביטומן המשופרת בפולימרים אינה עקיבה והשריון הוא שמעניק לה את
העמידות המכנית הדרושה. בטמפרטורות נמוכות היא נעשית קשיחה ומקנה חוזק. התערובת
תורמת לעמידות הציפוי ובו בזמן אם אינה מיוצבת בדרך כלשהי, היא מתכווצת. השריון
מצמצם התכווצות זו. פעולתם של שריונים בעלי מקדם התפשטות תרמית נמוך יעילה יותר,
למשל, לגבי ביטומן הנעשה קשיח בטמפרטורות נמוכות. לכן, ההשפעה המייצבת ביותר מתקבלת
משריונים המכילים פיברגלס.
שינויי טמפרטורה גורמים ליריעה להתארך ולהתקצר, אולם אם היא מקובעת בקצוות או מודבקת
למשטח שמתחתיה ותנועתה מוגבלת, טמפרטורות נמוכות יגרמו לה להתכווץ לכיוון המרכז
הגיאומטרי שלה במתח בסדר גודל של כמה עשרות קילוגרמים למטר ליניארי בטמפרטורות של
עד -10 מעלות צלסיוס. אולם בטמפרטורות נמוכות מ--25 מעלות, הערכים קופצים למאות
קילוגרמים.
עם בליית החומר, נוטים כוחות הנוצרים עקב הקור להתחזק. כאשר היריעה מודבקת או מקובעת
ליריעות אחרות, אותה תופעה נכונה לגבי ציפוי האיטום כולו, המתנהג כיחידה אחת. מתח
מושרה הוא שיקול חשוב באקלים קר וכאשר מדובר בציפויים חשופים על בידוד תרמי עבה
מאוד, מקום שיתרחשו גלי הלם תרמי גבוהים.
מקרה מיוחד של התכווצות חום של יריעות משוריינות בפוליאסטר לא-ארוג
תערובות ביטומן משופרות בפולימרים מתפשטות בחום, אולם השריון עשוי לגרום ליריעה
להתכווץ ללא כל סיבה לכאורה. למרות ששריון הפיברגלס יציב למעשה, שריון הפוליאסטר
הלא-ארוג מתקצר ולא מתארך עם עליית הטמפרטורה וגורם ליריעה להתכווץ עד לממדיה לפני
תהליך הביטומניזציה.
במהלך הייצור מפעילים מתח על הפוליאסטר תוך ציפויו בתערובת הביטומן המשופרת
בפולימרים, שאחר כך עוברת תהליך קירור. התערובת המקוררת והמוקשית מחזיקה את
הפוליאסטר במצב זה של מתח עד שהיריעה נחשפת לשמש או להבה מופעלת עליה. אז מתרככת
התערובת ושריון הפוליאסטר יכול לחזור לממדיו הקודמים. הוא מתכווץ לאורך ומתפשט
לרוחב. תופעה זו אינה הפיכה ולכן לאחר שסולק המתח והיריעה מתקצרת, מתנהג שוב החומר
בצורה תקינה, כלומר מתפשט בחום ומתכווץ בקור.
גם במקרה זה משפרת הנוכחות של פיברגלס את המצב. הטבלה שלמטה מציגה את השינויים
הממדיים הנגרמים על ידי טמפרטורה של 80 מעלות צלסיוס על דוגמית יריעה שיש לה אפשרות
להתכווץ.
התפשטות רוחבית | התכווצות אורכית | |
'מ X מ"ס 0.2-0.1 | 'מ X 10 7-4 ס"מ | פוליאסטר יריעות עם שריון 2 160 ג/מ |
'מ X מ"ס 0.1-0 | 'מ X 10 2-1 ס"מ | יריעה עם שריון דו +2ג'/מGF 50 שכבתי 2ג/מ PES130 |
'מ X מ"ס 0.1-0.2 | 'מ 10 X 2-3.5 ס"מ | יריעה משוריינת עם מורכב משריון בפיברגלס PES 2 150 ג/מ |
'מ X מ"ס 0.1-0.2 | 'מ 10 X 2-2.5 ס"מ | PES-GF- יריעה מרוכבת 2מ/ג 150 בשריון PES |
GF=Glass Fibre
GES=Polyester
אם היריעה מודבקת למשטח ההשמה, מצטמצמת התופעה משום שחלק מההתכווצות הולך
לאיבוד במהלך החימום בלהבה ועקב הכוח הנגדי הנוצר על ידי ההידבקות.
דוגמות מודבקות למשטח בטון
התכווצות אורכית 80-ב מעלות צלסיוס | |
'מ X 10 ס"מ 10.2-0.8 | פוליאסטר יריעות עם שריון 2 160 ג/מ |
'מ X 10 ס"מ 0.0 | יריעה עם שריון דו +2ג'/מGF 50 שכבתי 2ג/מ PES130 |
'מ 10 X ס"מ 0.5 PES | יריעה משוריינת עם מורכב משריון בפיברגלס PES 2 150 ג/מ |
'מ 10 X ס"מ 0.0-0.2 | PES-GF- יריעה מרוכבת 2מ/ג 150 בשריון PES |
הערה: הממדים הרשומים למעלה הם תוצאה שהתקבלה מדוגמות מודבקות למשטח בטון. משטחים
אחרים עשויים לתת תוצאות שונות.
יריעות ביטומן APP מול SBS
תערובת הביטומן APP מכילה קשת רחבה של פולימרים מסייעים, פלסטומרים ואלסטומרים כאחד,
האחראים להתנהגות האלסטית והפלסטית של התערובת. לכן כיום אפשר להפיק יריעות ביטומן
APP שגמישותן בטמפרטורות של -20 מעלות צלסיוס עד -25 מעלות צלסיוס משתווה כמעט לזו
של יריעות מתערובת ביטומן SBS. מצד אחר, תערובות ביטומן SBS עברו אותה אבולוציה
וכיום מייצרים תערובות כאלה עם נקודות התרככות שבין 120 ל-130 מעלות צ'.
אולם ההתנהגות הפיסיקלית והמכנית של תערובות SBS ו-APP מצביעה על שוני בין שני
הטיפוסים. האלסטיות והעמידות בבליה של תערובות אלסטומריות SBS הן ללא תחרות : שום
תערובת ביטומן APP אינה יכולה להתחרות באלסטיות של %300-100, ויוכנסו בה איזה
שינויים שיוכנסו. לעומת זאת, תערובות ביטומן SBS רגישות יותר מתערובות ביטומן APP
לשמש, הגורמת להן להתקמט. עם זאת, נכון לומר שזוהי תופעה שטחית, שאינה חודרת לעומק
כך שהתערובת שלמטה נשארת אלסטית לזמן רב.
הצמיגות של תערובות ביטומן APP בטמפרטורות גבוהות נמוכה בדרך כלל מזו של תערובות
ביטומן SBS המקבילות, מה שתורם לקבלה מהירה יותר של הידבקות בהדבקת-להבה למשטח
המחופה. תערובות ביטומן APP קשיחות יותר בטמפרטורות גבוהות, בעוד תערובות ביטומן
SBS רכות ודביקות. בטמפרטורות נמוכות יהיו תערובות ביטומן SBS פגיעות פחות להלם
פיסי.
לסיכום, האלסטיות הגבוהה של תערובות ביטומן SBS, אשר מאפשרת שימוש במערכת דו-שכבתית
מחוזקת בלבד פיברגלס , מקנה למעשה פחות יתרונות ברגע שהתערובת האלסטית מחוזקת
בפוליאסטר לא-ארוג, המעניק לביטומן APP את האלסטיות הדרושה ומעלה למדרגה שווה למעשה
את ביצועי שתי היריעות.
מאחר שהחשוב הוא ביצועי היריעות ולא ביצועי התערובות, אפשר לומר כי תחומי היישום של
יריעות תערובת ביטומן APP ו-SBS משוריינות בפוליאסטר זהים כמעט.
כחריגים לכלל זה אפשר לראות גגות מתכת, הרגישים לתנודות גדולות, שבהם התצורה-מחדש
האלסטית של תערובות ביטומן SBS, גם אם משוריינות בפוליאסטר, יכולה לסייע בהגבלת
עיווי הקבע של הציפוי. כן אפשר להשתמש בהן מקום שיישום במהלך החורף משמעו טמפרטורות
נמוכות מאוד.
מצד אחר, יריעות ביטומן APP מתאימות יותר ליישום באקלימים חמים או משווניים ובמשטחים
אנכיים גדולים החשופים לשמש, משום שהתנגדותן לחום אינה נחלשת עם הזמן.