Битумно-полимерный состав

Битумно-полимерный состав

Реферат

 

Изобретение относится к гидроизоляционным композициям, используемым в покрывных и пропиточных массах при изготовлении рулонных кровельных материалов. Технологическим результатом изобретения является расширение температурного диапазона эксплуатации, деформативности, водоустойчивости, снижение себестоимости продукции и экологическая сообразность. Технический результат достигается тем, что битумополимерный состав, включающий битум, масло-пластификатор и полимерную добавку, в качестве последней содержит растворенный в мягчителе "ПМ" композиционный отход КО-2, являющийся отходом производства липкой изоляционной ленты и содержащий в своем составе в массе следующие компоненты: полиэтилен высокого давления, полиэтилен низкого давления, бутилкаучук, смола нефтеполимерная, сажа, масло-мягчитель "ПМ", тальк, оксид цинка, антиоксидант, при следующем соотношении компонентов битумно-полимерного состава, мас.%: битум 60 - 84, указанное масло-мягчитель "ПМ" 15 - 27, указанный композиционный отход КО-2 5 - 9. 1 табл.

Изобретение относится к области гидроизоляционных материалов, применяемых для гидроизоляции кровли.

Широко известны рулонные кровельные материалы, в качестве покровных масс которых применяются битумные, полимерные и битумно-полимерные составы (Справочник строителя. Кровельные работы. Москва Стройиздат 1984 с. 18-46. Гончарова Т. В. Возможности расширения ассортимента полимербитумных материалов. Л. Энергия 1980 г.) Практически в качестве полимерных добавок в битумных вяжущих опробировано большинство синтезированных полимеров.

Реальное применение находят битумно-полимерные материалы, в которых сочетается совместимость, доступность полимерного компонента, технологичность приготовления и улучшенные (высокие) эксплуатационные свойства.

Полимерные добавки позволяют расширить диапазон работоспособности композиции, снизить температуру хрупкости, улучшить деформативную способность, водостойкость, прочность и другие свойства битумного вяжущего.

В то же время полимерные добавки снижают атмосферостойкость, особенно в условиях длительных повышенных температур и солнечного воздействия, уменьшают адгезионные свойства по отношению к металлам, бетону, кирпичу и др. поверхностям, увеличивают липкость материала и повышают вязкость композиции в рабочем температурном диапазоне. Существенно ограничивают применение полимербитумных композиций сложность их приготовления и высокая стоимость.

Достижение высокого качества материалов на основе битумов связано с необходимостью одновременного введения в их состав нескольких полимерных добавок и целого ряда различных модификаторов. (авт. св. N990776, 761527, 1110791 и др.) Наиболее близки по технологической сущности и достигаемому результату являются битумные смеси с добавками бутилкаучука, применяемые для покровных масс в рулонных наплавляемых материалах - экарбит, армобетон, монобетон, гидростеклоизол и др.(2.)(Р.М. Кисина, В.И. Куценко "Полимербитумные кровельные и гидроизоляционные материалы." Ленинград. Стройиздат 1983 г. с. 86-97).

Недостатком битумно-полимерных смесей является неудовлетворительное улучшение основных эксплуатационных свойств: теплохладостойкости, трещиностойкости и водоустойчивости гидроизоляции. Это объясняется невысоким содержанием бутилкаучука (4V₀) и невозможностью увеличения его массовой доли в результате резкого возрастания вязкости композиции и повышения рабочей температуры до 200^oC и выше. При таких условиях (температурах) начинаются деструктивные процессы битума и полимера, а также исключается возможность приготовления качественных горячих кровельных мастик. Снижение же рабочей температуры до оптимальной (140-160^oC) в данных композициях достигается путем введения в их состав индустриального масла И-40А в количестве 16% по массе. В результате снижается теплостойкость материалов.

Поставленный технический результат достигается тем, что битумно-полимерная смесь, включающая битум, масло-пластификатор и полимерную добавку, содержит в качестве масла-пластификатора масло-мягчитель "ПМ" (с температурой застывания не выше -16^oC), получаемое из вакуумных дистиллятов нефти путем селективной очистки депарафинизации и гидроочистки, в качестве полимерной добавки - композицию КО-2 (композиционный отход КО-2), которая является полуфабрикатом производства липкой изоляционной ленты при следующем соотношении компонентов, мас.%: Битум - 60-84 Масло-мягчитель "ПМ" - 15-27 Композиционный отход КО-2 - 5-9 Используемый в битумно-полимерном составе вышеуказанный композиционный отход КО-2 изготавливается из отходов, образующихся при обрезке на резательной машине кромок сырьевых материалов производства липкой изоляционной ленты, с последующим добавлением бутилкаучука и переработки смеси в гранулы, опудренные тальком для предотвращения прилипания.

Готовая КО-2 имеет следующий состав, мас.%: Полиэтилен высокого давления - 22,0 Полиэтилен низкого давления - 8,1 Бутилкаучук - 60,0 Смола нефтеполимерная - 2,2 Сажа - 0,64 Масло-мягчитель "ПМ" - 1,1 Тальк - 5,3 Оксид цинка - 0,52 Антиоксидант - 0,14 Технология приготовления вяжущего заключается в следующем/ Используемый композиционный отход КО-2 смешивается при нагревании 100-150^oC с маслом-мягчителем "ПМ" в течение 1 часа в соотношении 1:2,5 до полной гомогенизации смеси. В эту смесь постепенно вливают расплавленный и обезвоженный битум, температуру поднимают до 180^oC и тщательно перемешивают в течение 15 мин. Образуется легкоподвижная при температуре 170-180^oC однородная масса.

Совместное присутствие в композиции полиэтиленовых и каучуковых полимеров компенсирует отрицательные стороны действия каждого из этих компонентов и одновременно усиливает положительный эффект модификации.

Так, бутилкаучук увеличивает вязкость смеси в результате чего повышается рабочая температура до критической, а полиэтилен заметно снижает ее, поэтому становится возможным повысить содержание полимерных компонентов до 8-10V₀, что позволяет расширить эксплуатационный температурный диапазон битумной смеси от -30 до +100^oC, увеличивая при этом ее эластичность с одновременным уменьшением ползучести. Полиэтилен, обладая высокой деформативностью и эластичностью, не относится к атмосфероустойчивым материалам и имеет низкую теплостойкость, бутилкаучук менее подвержен старению и повышает термоустойчивость смесей. Поэтому соотношение этих двух полимерных компонентов 1:3 является оптимально благоприятным.

Кроме того, в композиции КО-2 присутствует смола нефтеполимерная, способствующая размягчению бутилкаучука, вулканизируемые агенты - тальк и оксид цинка, небольшое количество сажи и антиоксиданта стабилизирует и замедляет процессы старения.

Такой многокомпонентный состав композиции позволяет считать ее полифункциональным модификатором.

Композиционный отход КО-2 не является простой механической смесью перечисленных компонентов и модификация свойств битума не объясняется известным воздействием полиэтиленовых и бутилкаучуковых полимерных добавок. В процессе образования композиции КО-2 полимерные составляющие химически изменяются, вступают во взаимодействие, что придает этой композиции вышеперечисленные положительные свойства и отличительные признаки от известных аналогов.

Использование КО-2 в смеси с маслом-мягчителем "ПМ" в битумно-полимерных композициях покровных масс кроме улучшения ее свойств позволяет значительно снизить ее стоимость и, кроме того, улучшить экологическое состояние воздушного бассейна производств изоляционных материалов, так как при уничтожении отхода КО-2 в печах-утилизаторах образуются большие объемы вредных ингредиентов.

В лабораторных условиях для экспертной оценки заявляемого битумно-полимерного состава были приготовлены 5 смесей и одна смесь известного состава, применяемая в покровной массе для получения рулонного гидроизоляционного материала "Экарбит".

Физико-механические испытания смесей приведены в таблице.

Физико-механические свойства битумно-полимерных смесей оценивались по следующим показателям: -температуре размягчения по КиШ, ^oC; -температуре термоустойчивости при нагревании в вертикальном положении в течение 2 часов, ^oC; -температуре гибкости (отсутствие трещин при изгибании на стержне диаметром 20 мм), ^oC; -водоустойчивость (по водопоглощению) в течение 24 ч, в течение 6 месяцев.

Составы мастик NN2-6 (см. таблицу) отличаются от прототипа улучшенными свойствами. Но состав N6 не дает существенного прироста качества, а состав N2 обеспечивает его по температуре гибкости, однако с увеличением количества отхода возрастает и доля масла-мягчителя "ПМ", который, являясь пластификатором, снижает температурную устойчивость мастики.

Составы NN3,4,5 отвечают поставленному техническому результату и имеют следующие преимущества перед прототипом: -повысился показатель водоустойчивости - водопоглощение снизилось в 1,2-1,5 раза; -расширился температурный диапазон эксплуатации.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемого изобретения.

Выделение из перечня выявленных аналогов прототипа позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом битумно-полимерном составе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию изобретения "новизна".

Для проверки соответствия заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными признаками прототипа. Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста из известного уровня техники, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявляемое изобретение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".

Критерий изобретения "промышленная применимость" подтверждается тем, что предлагаемый битумно-полимерный состав может успешно со снижением капитальных затрат на его приготовление использоваться в строительстве при устройстве рулонной кровли.

Формула изобретения

Битумно-полимерный состав, включающий битум, масло-пластификатор и полимерную добавку, отличающийся тем, что она содержит в качестве масла пластификатора масло-мягчитель "ПМ" с температурой застывания не выше -16^oС, в качестве полимерной добавки композиционный отход КО-2, образующийся в процессе изготовления изоляционной ленты и содержащий в своем составе следующие компоненты в следующих количествах, мас.%: Полиэтилен высокого давления - 22,0 Полиэтилен низкого давления - 8,1 Бутилкаучук - 60,0 Смола нефтеполимерная - 2,2 Сажа - 0,64 Масло-мягчитель "ПМ" - 1,1 Тальк - 5,3 Оксид цинка - 0,52 Антиоксидант - 0,14 при следующем соотношении компонентов битумно-полимерного состава, мас. %: Битум - 60 - 84 Масло-мягчитель "ПМ" с температурой застывания не выше -16^oС - 15 - 27 Указанный композиционный отход КО-2 - 5 - 9

РИСУНКИ

Рисунок 1