PVC防水卷材的新進展
　　
　　摘要：從標準指標的研究、產(chǎn)品的更新?lián)Q代、與TPO卷材的對比、應(yīng)用范圍的發(fā)展、環(huán)境友好性等多個方面，對PVC防水卷材在國內(nèi)外的發(fā)展進行了綜合評述；在充分肯定PVC防水卷材應(yīng)用前景的同時對其在國內(nèi)的發(fā)展提出了建設(shè)性的建議。關(guān)鍵詞：PVC防水卷材；單層屋面；織物增強；增塑劑；壽命-周期
　　
　　PVC防水卷材與TPO和EPDM防水卷材一起構(gòu)成單層屋面的主體，在歐、美、日和我國均得到不同程度地應(yīng)用。近年來，PVC防水卷材又有新的進展，無論產(chǎn)品品種和質(zhì)量以及應(yīng)用范圍都有了進一步擴大和提高，對頗有爭議的PVC環(huán)保問題也有了更深入的認識。筆者就搜集到的一些資料進行分析，對國內(nèi)外PVC防水卷材的成就有了新的了解和認識，現(xiàn)撰寫成文，希望對我國PVC單層屋面系統(tǒng)的快速健康發(fā)展有所幫助。
　　
　　1概況
　　
　　PVC防水卷材起源于歐洲，在歐洲發(fā)展zui快，始終是占主導(dǎo)地位的高分子防水卷材。日本的PVC防水卷材初期質(zhì)量欠佳，產(chǎn)量不高，近年來隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高，應(yīng)用逐年增加，已與橡膠類防水卷材并駕齊驅(qū)。我國的PVC防水卷材在產(chǎn)品質(zhì)量和用量上也有相當?shù)倪M展，但與國外相比尚有較大的差距。
　　
　　1.1歐洲
　　
　　據(jù)歐洲機構(gòu)預(yù)測，2007年歐洲工商業(yè)平屋面用各類防水卷材的總量為3.336億m2，比上年增長1.1%。其中瀝青基防水卷材2.38億m2，比上年增長0.3%；高分子卷材0.784億m2，比上年增長3.4%；其他卷材0.167億m2，比上年增長2.3%[1]。2007年工商業(yè)單層屋面系統(tǒng)的總量為7842萬m2。其中PVC5095萬m2，占65%，比上年增3.7%；TPO783萬m2，比上年增2.9%；EPDM908萬m2，比上年增3.8%。PVC的用量和應(yīng)用比例均占壓倒優(yōu)勢（參見表1）。
　　
　　表1歐洲工商業(yè)聚合物單層屋面用量
　　
　　單層用量/百萬m2年變化百分率/%
　　
　　屋面20042005200620072005/20042006/20052007/2006
　　
　　PVC45.6847.0649.1850.952.64.43.7
　　
　　1.2日本
　　
　　近10余年來，日本片材防水材料的生產(chǎn)實績見表2，其中引人注目的是PVC片材有了躍進性的增長。1996年P(guān)VC片材防水材料的產(chǎn)量為680萬m2，占片材防水的29%；2006年增長到1017萬m2（含少量EVA），占48%，產(chǎn)量已超過硫化橡膠片材[2]。
　　
　　表2日本片材防水材料的生產(chǎn)實績千m2
　　
　　年度硫化橡膠非硫化橡膠PVCTPEEVA改性瀝青總計
　　
　　19961440621568020186166523274
　　
　　19971429317172360152139723249
　　
　　1998116531516549013430219789
　　
　　199911135157709248619224019302
　　
　　2000100241257147105114823918734
　　
　　20019124957205109717617117868
　　
　　200281377169058751558916410
　　
　　2003886985738310162717317697
　　
　　200497837383349802948019554
　　
　　20058419499495（含EVA)94－9819003
　　
　　200691713410174(含EVA)98－5920381
　　
　　1.3美國
　　
　　據(jù)美國屋面工程協(xié)會2007年全美商業(yè)屋面市場統(tǒng)計，總*為3.44億m2，單層屋面已占商業(yè)屋面市場總額的55%，三大主要防水材料的工程應(yīng)用量分別為：TPO8390萬m2，EPDM8500萬m2，PVC3200萬m2[3]。
　　
　　2007年，在商業(yè)屋面中各種防水材料所占的市場分別為：EPDM20%，TPO20%，APP13%，SBS12%，PVC8%，金屬6%，BUR（疊層油氈屋面）13%，SPF2%，防水涂料2%，其他4%。
　　
　　值得指出的是，近期PVC的*雖然約占8%～9%，*不大，但應(yīng)用量穩(wěn)定，基本無變化。近幾年TPO*快速增長，但爭得的份額主要來自EPDM，EPDM的應(yīng)用量相應(yīng)有所減少，而同為熱塑性材料的PVC防水卷材卻不受影響，顯示出在單層屋面中穩(wěn)定地占有一定的地位。
　　
　　苛刻的美國PVC卷材標準
　　
　　2
　　
　　據(jù)美國研究，平均氣溫對塑料類屋面的平均壽命有著顯著的影響。如PVC平均壽命：7℃下為26.8年，而37℃下降到6.7年，因此必須盡量使配制的屋面卷材達到相當?shù)臒岱€(wěn)定性，才能保證PVC屋面的長久壽命[4]。美國通過材料本身、輔助增強、增塑劑等方面的改進，千方百計提高卷材的熱穩(wěn)定性，研制出一系列*的增強類產(chǎn)品，提出嚴苛的性能要求，重質(zhì)不重量，因而標準中對產(chǎn)品性能的要求是世界上zui高的（參見表3）。
　　
　　表3美國PVC屋面片材的物性要求（ASTMD4434—06）
　　
　　性能1類2類
　　
　?、蛐廷笮廷粜?br />　　
　　PVC片材總厚度（min）/mm1.141.141.140.91
　　
　　網(wǎng)格布上的厚度（min）/mm1）0.400.400.400.40
　　
　　拉抻斷裂強度（min）/MPa縱向10.4
　　
　　橫向10.4
　　
　　斷裂強度（min）/（kN/m）353548
　　
　　斷裂延伸率（min）/%縱向25015152）252）
　　
　　橫向22015152）252）
　　
　　接縫強度（min）為拉伸或斷裂強度的百分數(shù)/%75757575
　　
　　熱老化保持率拉伸強度（min）保持率/%90———
　　
　　注：1）在任何織物或纖維的交叉點以上及暴露在外的表面
　　
　　2）只適用于增強織物；PVC材料的延伸率，與Ⅱ型1類相同
　　
　　3）對于Ⅱ型1類產(chǎn)品，動態(tài)刺穿應(yīng)在10J（min）的能水平上判定；對于Ⅱ型2類產(chǎn)品，動態(tài)刺穿應(yīng)在20J（min）的能水平上判定。
　　
　　美國的標準中取消了I型均質(zhì)產(chǎn)品，只保留了增強型產(chǎn)品；Ⅱ型1類為加入短纖維的產(chǎn)品，Ⅱ型2類為帶織物背襯的產(chǎn)品；Ⅲ型為織物內(nèi)增強也可帶織物背襯的產(chǎn)品；Ⅳ型為織物內(nèi)增強也可帶織物背襯的產(chǎn)品，但zui小厚度僅為0.91mm。
　　
　　美國標準中對不少性能要求都很高，如熱老化保持率（90%）、試驗條件（80℃下56d）、低溫柔度（－40℃）、加速耐候試驗條件（5600h）、線性尺寸變化（Ⅱ型0.1%，Ⅲ型和Ⅳ型0.5%）等關(guān)鍵性指標遠遠高于我國以及歐、日的標準。這是因為美國幅員遼闊，氣候差異大，只有高標準的防水材料才能適應(yīng)。我國地域情況與美國比較近似，因此我國對PVC防水卷材的標準理應(yīng)參考美國標準。
　　
　　3更為*的PVC卷材新產(chǎn)品
　　
　　近年來國內(nèi)外涌現(xiàn)出不少PVC防水卷材*產(chǎn)品，性能大為提高。
　　
　　3.1以纖維或織物增強改善防水卷材的穩(wěn)定性
　　
　　如上所述，塑料類材料的熱穩(wěn)定性很差，美國以纖維或織物增強PVC卷材的經(jīng)驗值得借鑒，我國也宜開發(fā)和生產(chǎn)包括添加纖維、織物內(nèi)增強和織物背襯等系列產(chǎn)品?？上驳氖?，國內(nèi)一些企業(yè)已開始生產(chǎn)織物增強PVC卷材，有的甚至達到*水平。如上?？瀑澐罎B漏工程科技有限公司，采用雙層聚酯織物增強的PVC防水卷材，通過了德國標準，達到了*水平，特別是雙層增強使強度達到縱向3375N/5cm和橫向2083N/5cm，大大高于德國標準規(guī)定的800N/5cm（參見表4）。雙層增強也有助于阻隔增塑劑的揮發(fā)[6]。該公司還按美國ASTMD4436的增強型PVCIII型產(chǎn)品的要求對產(chǎn)品進行檢測，所得結(jié)果均符合或高于美國標準，性能優(yōu)異、穩(wěn)定性好，可與*產(chǎn)品相媲美，*適宜用于單層屋面。
　　
　　表4我國科贊滲漏工程科技公司PVC防水卷材性能與德國標準的對比
　　
　　性能德國標準DIN16734/86企標Q/SSTV1—2006實測數(shù)據(jù)
　　
　　拉伸強度/＞800≥1200縱向3375
　　
　　（N/5cm）橫向2083
　　
　　斷裂伸長率/%≥10≥12縱向47
　　
　　橫向28
　　
　　撕裂力/N＞180≥200縱向273
　　
　　橫向227
　　
　　低溫彎折性－20℃，4h,無裂紋－30℃，4h,無裂紋－30℃，4h,無裂紋
　　
　　熱時效處理80±2℃6h尺寸變化率/%≤1.0≤0.50
　　
　　表面狀況無氣泡形成無氣泡形成無氣泡形成
　　
　　3.2采用不揮發(fā)增塑劑
　　
　　國外普遍使用不揮發(fā)或少揮發(fā)的優(yōu)良增塑劑，使PVC防水卷材的長期功能得到保證，特別是美國一些大公司（如Carlisle、Stevens等），zui近均使用杜邦公司的不揮發(fā)Elvaloy（酮乙烯酯）作為增塑劑，據(jù)稱可固定在PVC基料中，提供*的柔性。
　　
　　3.3采用PVC合金
　　
　　美國改性PVC防水材料的特點，是的配方能夠提高卷材的功能以及限制增塑劑的遷移。改性PVC家族包括乙烯共聚物合金（CPA）、乙烯共聚體（EIP）和丙烯腈丁二烯聚合物（NBP）增塑產(chǎn)品[6]。
　　
　　改性PVC防水卷材雖然用量遠少于TPO防水卷材，價格也高于TPO，卻不乏堅定的信奉者。因為已有一些改性PVC屋面使用超過20年，據(jù)檢測還可再用10年；另外還有28年的成功使用記錄。改性PVC的反射率高達88%，可減少能源費用30%，已成功用于光電屋面，用于種植屋面也很適宜。
　　
　　3.4采用新光穩(wěn)定劑CibaTINUVINXT833
　　
　　添加Ciba公司的新光穩(wěn)定劑CibaTINUVINXT833，可以大大提高PVC片材的使用壽命。在填料多、增塑劑少的配方中加入CibaXT833，伸長保持率是標準UV穩(wěn)定劑的6倍，8000h后前者為后者的2倍；在填料少、增塑劑多的配方中，6000h后摻CibaXT833的伸長保持率達到70%，而摻標準UV穩(wěn)定劑的只有18%，8000h后兩者伸長保持率之比達10倍之多。
　　
　　3.5自粘PVC卷材
　　
　　2005年SikaSarnafil公司推出兩種型號的自粘PVC防水卷材，以聚酯增強，白色，在現(xiàn)場以熱焊接方法接縫，寬1.98m，厚度1.22mm和1.52mm。產(chǎn)品符合FM—90的耐風(fēng)揭性，可用于聚異脲氰酸酯保溫板、膠合板和定向刨花板等基層，zui低施工溫度10℃[7]。
　　
　　3.6無穿透感應(yīng)加熱焊接
　　
　　美國正在推出一種新的無穿透感應(yīng)法，用來把PVC卷材焊接到乙烯涂層板上，在機械連接底下的保溫板中使用，節(jié)省勞力，設(shè)計*。4PVC與TPO的應(yīng)用對比[8]
　　
　　與TPO相比，PVC防水卷材也有自己的應(yīng)用優(yōu)勢。
　　
　　在屋頂整個壽命期間，PVC系統(tǒng)的防水完好性優(yōu)于TPO系統(tǒng)。不是所有的屋頂都能做到排水順暢，在“水平”的屋頂上可能發(fā)生積水現(xiàn)象，使用PVC較為適宜。
　　
　　防火功能是屋面系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵準則，PVC片材固有防火性，在火焰擴散方面超過其他屋面系統(tǒng)。雖然PVC和TPO都能達到UL防火等級，但達到相同防火等級時TPO系統(tǒng)的造價高于PVC系統(tǒng)，而且TPO片材即使添加阻燃劑，當經(jīng)受垂向燃燒試驗時將會燃燒。PVC片材柔軟，較易安裝，更適用于較冷的氣候條件；機械固定的PVC系統(tǒng)易于處理，接縫方便，現(xiàn)場易于制作屋面細部（如管套和內(nèi)、外角）。而TPO在冷氣候下或厚度較大時可能變硬，難以作業(yè)。兩種系統(tǒng)都可以熱焊接，但PVC在整個壽命期間都保持可焊性，任何時候都可把新膜焊在舊膜上，而且在經(jīng)年氣候條件下進行焊接施工都很有效。在焊接過程中，PVC可憑借觀察沿縫外溢的熔融帶判斷焊接的正確性，而TPO在焊接中無此視覺憑證，結(jié)果可能發(fā)生不一致的焊接或漏焊。PVC屋面膜已有在使用壽命終結(jié)時再生利用的實踐和計劃，而TPO的再生計劃遠未形成。PVC在世界不同氣候條件下所有建筑物上已有40多年的成功使用記錄，證明PVC的廣泛用途、*質(zhì)量和低壽命-周期費用，讓物主和承包商使用放心；而TPO使用歷史不長，長期功能有待考驗。
　　
　　5PVC防水卷材的用途
　　
　　PVC防水卷材具有多用途性，用途相當廣泛。PVC防水卷材廣泛用于各種屋面，甚至已延伸用于金屬屋面。在日本，PVC卷材用量大量增加，在我國的許多大型金屬屋面也都采用了PVC卷材。PVC片材易制成白色，易于與柔性太陽能光電板組合在一起，形成光電屋面提供電力，為節(jié)能作出貢獻。PVC片材具有優(yōu)良的抗根性，特別適用于種植屋面，可用于廣場地坪和屋頂，通過了德國FLL和瑞士SIA280相關(guān)標準的zui苛刻的抗根穿刺性試驗。
　　
　　工廠預(yù)涂膠粘劑的自粘PVC片材，提供零VOC和不發(fā)煙的粘接屋面，是貨真價實的綠色防水材料。PVC片材像丁基橡膠片材那樣，具有低吸水性（2%）和低滲透性這些關(guān)鍵性能，也特別適用于地下防水，在美國已成為推薦用于地下防水的*熱塑性材料（參見表5），而CSPE（氯磺化聚乙烯）及其他塑料片材不適用于地下防水，因為它們的滲透能力和吸水性高。PVC和TPO是兩種高能效白色反射屋面，PVC屋面的造價比TPO高，對價值和長壽命有興趣的業(yè)主，常青睞PVC屋面卷材，而對屋面壽命要求較短的業(yè)主，對較便宜的產(chǎn)品感興趣，往往zui終選擇TPO屋面。
　　
　　6PVC的使用和處置安全問題
　　
　　長期以來，PVC的環(huán)保聲譽不佳，主要是由于30多年前生產(chǎn)中發(fā)生的環(huán)保問題，甚至被視為應(yīng)當限制
　　
　　表5Sarnafil公司的PVC防水片材約定準則
　　
　　項目ASTM試驗方法典型物理特性
　　
　　顏色橘黃色/灰色
　　
　　總厚度(min)/mmD7513.00
　　
　　拉伸強度(min)/MPaD63811.03
　　
　　斷裂延伸率(min)/%D638縱向300，橫向280
　　
　　接縫強度(min）為拉伸強度的百分數(shù)/%1）D63890
　　
　　熱老化后的性能保持率拉伸強度（min）保持率/%D63895
　　
　　延伸率（min）保持率/%D63895
　　
　　注：1）破壞通過膜斷裂發(fā)生，不在接縫處破壞
　　
　　的材料，受到或許比其他材料都要多的審視和詬病，但近期得到的研究結(jié)果對PVC是有利的。zui近美國綠色建筑委員會（USGBC）在一份報告中指出，總體說來，PVC像其他建筑產(chǎn)品那樣有益于健康，在某些情況下甚至是對環(huán)境zui友好的材料[8]。
　　
　　PVC的生產(chǎn)過程受到美國環(huán)保署（EPA）和職業(yè)安全與保健局（OSHA）的嚴格監(jiān)控。在過去25年，PVC的產(chǎn)量增加300%以上，但同期CO2排放進環(huán)境中的數(shù)量下降了幾乎80%。多數(shù)CO2是木材、食品和垃圾等東西在燃燒時產(chǎn)生的，元兇是未加控制或燃燒不*。EPA開列了16種CO2來源，其中城市固體廢料的焚燒、后院廢物的燃燒和住房木材的燃燒，其影響均大于PVC，CO2還可能自然產(chǎn)生。
　　
　　鄰苯二甲酸鹽用來制造包括柔性PVC在內(nèi)的屋面卷材，它被美國食品藥物管理局批準用于血囊和血管這樣的項目。40多年的研究和使用表明，鄰苯二甲酸鹽當按意向使用時從來沒有傷害過人體。職業(yè)安全和健康研究所（NIOSH）的一項研究并未發(fā)現(xiàn)在熱空氣焊接期間產(chǎn)生的氯化氫對健康有害。而且，安裝機械固定屋面系統(tǒng)不像膠粘劑或瀝青材料那樣散發(fā)出有刺激的煙。所有屋面系統(tǒng)都有副產(chǎn)品和殘余廢料的問題，但從壽命-周期觀點看，PVC是較好的，在從制造過程到用后的所有環(huán)節(jié)上都可再生處理。此外，制造PVC屋面系統(tǒng)比其他屋面系統(tǒng)耗能少。
　　
　　PVC屋面卷材呈惰性，在使用和處置中對人的健康和環(huán)境沒有危險。從20世紀80年代后期開始，對乙烯建筑產(chǎn)品已公布了26份以上的壽命周期評估報告，其中很多評估將乙烯產(chǎn)品與其他材料制造的類似產(chǎn)品相對比，發(fā)現(xiàn)乙烯產(chǎn)品在能效、原材料消耗、對溫室氣體的影響以及產(chǎn)品可靠性方面都表現(xiàn)良好。
　　
　　PVC是*的已經(jīng)證明用后可再生的單層屋面膜。在歐洲，AfdR是一家主要的PVC卷材生產(chǎn)廠家，由舊屋面再生PVC卷材已有十余年之久。通過歐洲合成防水協(xié)會（ESWA），他們正在實施兩個更加有效的再生舊屋面過程。再生利用過程中，再生產(chǎn)物與原生材料相拌合，生產(chǎn)出新的耐久的屋面卷材。在美國，乙烯屋面卷材廠家擔負起在屋面壽命-周期終了時再生舊屋面的計劃，在計劃證實階段的兩年內(nèi)已再生了9萬多m2卷材，從2008年開始將大大地擴大此計劃。
　　
　　7結(jié)束語
　　
　　PVC防水卷材是三大單層屋面材料之一，在單層屋面中占據(jù)主導(dǎo)或重要的地位，發(fā)展前景廣闊，值得大力發(fā)展。根據(jù)國外新的研究成果，PVC防水卷材對人體和環(huán)境無害，可再生利用，對PVC的一些負面評價應(yīng)予以摒棄，重新認識PVC是一種很好的綠色防水材料。PVC防水卷材用途廣泛，除在一般平屋面上大量使用外，在地下防水以及金屬屋面、種植屋面上使用均取得了良好的效果，在光電屋面使用上更是材料，利于節(jié)能。PVC防水卷材是一種熱塑性材料，提高其熱穩(wěn)定性成為生產(chǎn)產(chǎn)品的關(guān)鍵所在，國外在這方面的成就值得借鑒。我國在PVC防水卷材的發(fā)展上已有了一定的基礎(chǔ)，但在產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)上與國外相比存在著較大的差距，需要在提高標準指標、開發(fā)增強型產(chǎn)品和節(jié)能產(chǎn)品、解決增塑劑遷移問題、控制熱穩(wěn)定性、擴大產(chǎn)品用途等方面作出更大的努力。PVC防水卷材因其特性決定能在屋面上單層鋪設(shè)，性能*，使用壽命高于雙層改性瀝青卷材。國家相關(guān)的建筑規(guī)范應(yīng)作出相應(yīng)修改，允許PVC防水防水卷材單層使用。
　　
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　　文章編號：1007－497X（2008）－11－0004－06中圖分類號：TU57+3文獻標識碼：A收稿日期：2008－03－01作者簡介：牛光全