Tấm lợp bằng ngói bitum đặc trưng bởi độ tin cậy, chống thấm tuyệt đối, kháng băng và kháng nhiệt, bền vững đối với mọi tác động của thời tiết, chống cháy. Vật liệu nhẹ (khối lượng riêng từ 5-8 kg/m2) không tạo thêm mức tải lên vì kèo mái dốc. Mái ngói mềm nên khi trời mưa không gây tiếng ồn, việc lắp ghép nhanh chóng, đơn giản, với lượng phế thải tối thiểu. Do đó, đây còn được coi là loại vật liệu thân thiện với môi trường.
Giống như các vật liệu công nghệ cao khác, ngói mềm khác biệt cả hình thức bên ngoài (hình thức mái khác nhau, số lượng các lớp và các phiến) cũng như các tính chất về mặt chất lượng và công nghệ (thành phần nguyên liệu thô, công thức và công nghệ sản xuất). Làm thế nào để chọn vật liệu làm mái có thời hạn khai thác sử dụng dài lâu và sẽ làm hài lòng gia chủ trong suốt khoảng thời gian đó? Để có câu trả lời, bài viết sẽ đi sâu phân tích cấu trúc của ngói mềm.
Thành phần cơ bản của ngói mềm hiện đại là sợi thủy tinh tẩm bitum có khả năng chịu kéo dãn đáng kể theo chiều dọc, ngoài ra, không bị mục ruỗng.
Bitum thô (cơ sở của ngói mềm) là một dẫn xuất của dầu lửa và còn được sử dụng trong các lĩnh vực xây dựng khác. Ở dạng ban đầu, bitum dễ nóng chảy, kém chịu nhiệt (dưới + 50°C), có mùi hóa chất rõ rệt. Gạch ngói do đặc điểm sử dụng là loại vật liệu luôn phải hứng chịu nhiều tác động - bị mặt trời nung nóng vào mùa hè, đóng băng trong mùa đông, chịu gió thổi quanh năm. Bitum thô không có khả năng kháng lại những tác động này và sẽ bị phá vỡ nhanh chóng. Do đó, sản xuất ngói lợp mái cần sử dụng bitum biến tính, bitum cải tiến để đạt được các đặc tính khai thác tốt nhất. Các loại bitum phổ biến nhất trên thị trường là bitum oxy hóa và bitum biến tính có các phụ gia đàn hồi.
Quá trình ô xy hóa là quá trình sản xuất bitum đơn giản và tiết kiệm nhất. Bitum oxy hóa thu được trong các máy hoạt động liên tục và hoạt động theo chu kỳ. Nguyên tắc thu nhận bitum oxy hóa dựa trên các phản ứng nén ở nhiệt độ cao, có không khí, dẫn đến sự gia tăng nồng độ của asphaltenes thúc đẩy gia tăng nhiệt độ làm mềm bitum và nhựa, cải thiện độ bám dính và tính đàn hồi của thành phẩm. Vật liệu có tính bền trong điều kiện nhiệt độ rất cao cũng như rất thấp. Ngói bitum oxy hóa đặc trưng bởi độ cứng, song cũng có những nhược điểm nhất định.
Trên mái nhà, quá trình oxy hóa không kết thúc, do khi làm giàu oxy trong đó, các phản ứng hóa học (trong điều kiện tự nhiên sẽ cần nhiều thập kỷ) lại được tăng tốc. Điều này khiến sự lão hóa của bitum diễn ra nhanh hơn. Trong quá trình oxy hóa, các phân tử hydrocacbon bị phá vỡ, các phân tử oxy có thể rơi vào các liên kết hóa học được giải phóng, song không thể điều chỉnh quá trình sao cho chỉ lượng phân tử cần để thu được các đặc tính cần thiết của bitum được oxy hóa - sẽ luôn thu nhận được các liên kết tự do dư thừa có thể nhận ozone, và trở thành các trung tâm phá vỡ bitum.
Bitum được oxy hóa (sẽ dần lão hóa) trở nên khô cứng hơn và dễ nứt ngay cả trong trường hợp biến dạng rất nhỏ, sau đó tấm lợp mái sẽ mất đi công năng kháng thấm.
SBS là cao su nhân tạo có tính đàn hồi nhiệt dẻo, là những khối polystyrene được liên kết bởi polybutadiene.
Hỗn hợp SBS đạt chất lượng về bản chất là hỗn hợp hóa học của các phân tử cao su và bitum. Điều này lý giải cho tuổi thọ lâu hơn của các vật liệu SBS, và được khẳng định thêm bằng kinh nghiệm ứng dụng vật liệu tại châu Âu, chẳng hạn sản phẩm ngói mềm KATEPAL của Phần Lan. Đặc điểm biến tính độc đáo của bitum với sự hỗ trợ của SBS là tạo một lưới polymer ba chiều (được hình thành trong quá trình “lắp ráp” của các khối polystyrene). Bên trong lưới đàn hồi này, bitum được phân bố theo hình thức phân tán mỏng. Khi đó, lưới đàn hồi trở thành yếu tố chủ đạo trong cấu trúc bitum - SBS, còn bitum trở thành chất độn chứ không phải là được độn thêm.
SBS (styrene-butadiene-styrene) là polymer có tính đàn hồi (còn được gọi là cao su nhân tạo) tạo sự linh hoạt và độ đàn hồi cho các bitum, kể cả ở nhiệt độ rất thấp. Các tấm lợp SBS có độ bám dính tốt, lực kháng cao đối với các mức tải xen kẽ theo chu kỳ. Độ đàn hồi của bitum SBS đạt 1500-2000%. Cấu trúc phân tử của các polymer SBS tương tác với bitum, nâng cao tính linh hoạt, độ đàn hồi và độ bền của bitum trong biên độ nhiệt độ rất rộng. Các polymer styrene -butadien làm giảm tính nhạy bén của bitum đối với nhiệt độ khắc nghiệt, đồng thời giúp tăng đáng kể các tính chất của bitum so với bitum không biến tính và bitum oxy hóa.
Polymer SBS tạo một cấu trúc lưới phân tử vững chắc trong bitum khi hấp thụ các thành phần của bitum và tăng thể tích hiệu quả. Đây là sự khác biệt chính của việc biến tính bitum bằng polymer SBS.
Sản xuất nhựa bitum SBS biến tính là một quy trình công nghệ rất khó. Cần lựa chọn công thức và ứng dụng một bitum phù hợp với SBS, được đặc trưng bởi hàm lượng tăng cao của các liên kết thơm. Về vấn đề này, để sản xuất bitum chất lượng, người ta thường sử dụng các loại dầu lửa đặc biệt không thích hợp để sản xuất nhiên liệu.
Đó là lý do tại sao ngói mềm KATEPAL của Phần Lan được sản xuất chỉ từ bitum SBS biến tính chất lượng cao theo tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt của châu Âu.
Bất kỳ ngói mềm nào đều cũng khác biệt bởi các thuộc tính trang trí đặc biệt. Còn các đặc tính kỹ thuật phụ thuộc chủ yếu vào cơ sở nguyên liệu thô. Nếu nói về việc lựa chọn ngói có nguồn gốc từ một loại bitum, thì theo kinh nghiệm sử dụng trên thực tế các loại tấm lợp bitum khác nhau, vật liệu có tuổi thọ lâu nhất, có khả năng chịu được tải trọng lớn nhất là ngói biến tính SBS. Loại ngói này duy trì được tính đàn hồi ở nhiệt độ âm, không nóng chảy trong cái nóng mùa hè, rất bền ngay cả khi chịu tác động của lực kéo căng lớn Thời gian phục vụ lâu dài của tấm lợp được lý giải bởi khả năng biến dạng và trở về trạng thái ban đầu mà không mất đi tính toàn vẹn của vật liệu. Trong quá trình sản xuất, nhà máy KATEPAL chỉ sử dụng nguyên liệu thô từ các nhà cung cấp có uy tín nhất thế giới, do đó sản phẩm luôn đạt chất lượng cao, nhiều năm qua đã chinh phục một lượng đáng kể người tiêu dùng khắp thế giới.
Các đặc tính của bitum SBS biến tính cho phép ngói mềm KATEPAL kháng được mọi kiểu biến dạng, giữ tính đàn hồi và rất bền khó nứt.
Trên thực tế, việc kiểm tra khá đơn giản - chỉ cần thận trọng bẻ cong viên ngói ở một góc - trong khi bitum oxy hóa bị vỡ, bitum SBS biến tính không bị nứt và vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu.
Ngói mềm KATEPAL đã được các nhà xây dựng sử dụng phổ biến nhiều năm qua - đó là loại vật liệu tuyệt vời với các đặc tính trang trí cao, lớp phủ bền lâu đáng tin cậy, có thể trang trí bất kỳ mái nhà nào./.
Nguồn: Tạp chí Vật liệu làm mái và vật liệu chống thấm (Nga) số 2/2018
ND: Lệ Minh