ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ КРОВЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1999 года по МПК C08J11/10 C08L17/00 C08K7/00 C08L17/00 C08L91/06 C08L95/00 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для гидроизоляции фундаментов, бассейнов, каналов, туннелей, проезжей части мостов и однослойного кровельного покрытия в промышленном и гражданском строительстве.

Известно [1, 2 (авт. св-во СССР 1381135, 1988; авт. св-во СССР 1452820, 1989)], что в России и за рубежом все большее применение находят эластомерные гидроизоляционные кровельные рулонные материалы, которые пришли на смену руберойду и кровельным мастикам. Материалы долговечны, удобны при монтаже, гигиеничны. Однако широкое внедрение сдерживается их высокой стоимостью, которая определяется высокой стоимостью исходных компонентов.

В качестве аналога выбран кровельный материал на основе бутилкаучука [ 3 Патент РФ 2065459, 1996)] , отличающийся высоким уровнем эксплуатационных свойств, стойкостью к воздействию климатических факторов. Однако в связи с высокой стоимостью, обусловленной высокой стоимостью компонентов и прежде всего бутилкаучука, он не пользуется спросом.

Целью настоящего изобретения является получение гидроизоляционного кровельного материала с высоким уровнем эксплуатационных свойств из дешевого недефицитного сырья и, кроме того, расширение ассортимента кровельных материалов.

Существует такой источник дешевого полимерного сырья как изношенные автомобильные шины. Известно [4 В.С.Шеин и др. Основные процессы резинового производства, Л, Химия, 1988), что крошку, полученную при измельчении шин и регенерат из нее вводят в небольшом количестве в различные типы резин.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в качестве полимерного связующего кровельного материала предлагается использовать регенерат шинный. Для придания необходимых технологических и эксплуатационных свойств в состав вводятся технологические добавки, мягчители, наполнители и вулканизующие агенты.

Технологические добавки (парафин, стеарин), наполнители минеральные (каолин, мел, талькомагнезит) и технический углерод являются традиционными компонентами резин. Применение битума, как основы многих кровельных материалов, также известно. В предлагаемый материал он вводится в небольшом количестве и выполняет роль мягчителя. Использование в качестве армирующего наполнителя текстильного корда, полученного при утилизации автомобильных шин, позволяет обеспечить необходимый уровень механических свойств кровельного материала.

Использование регенерата из шинной крошки и текстильного корда в кровельном материале позволяет улучшить экологическую обстановку в промышленно развитых регионах.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются функциональное назначение, основные технологические приемы получения.

Ограничительные признаки: кровельный материал содержит полимерное связующее, наполнители (минеральные и технический углерод), технологические добавки (стеарин и парафин) и серно-ускорительную систему вулканизации (в варианте 2).

Отличительные признаки: в варианте 1 в качестве полимерной связки материал содержит регенерат шинный и дополнительно содержит в качестве наполнителя текстильный корд, а в качестве мягчителя - битум. Новым также является соотношение компонентов.

Гидроизоляционный кровельный материал по варианту 2 содержит в качестве полимерной связки регенерат шинный, дополнительно содержит битум в качестве мягчителя и активатор вулканизации 2,2'- дибензтиазолдисульфид. Компоненты взяты в новом соотношении.

Для изготовления предлагаемого кровельного материала используется стандартное оборудование резинотехнических заводов: резиносмесители, вальцы, каландры, вулканизационные котлы и непрерывные вулканизующие прессы.

Однако режимы изготовления предлагаемого кровельного материала и прототипа отличаются.

Ниже приведены типичные способы получения предлагаемого материала.

Способ 1 (по варианту 1)
1. Приготовление резиновой смеси в резиносмесителе при температуре 120-150^oC.

Режим работы:
Загрузка битума, текстильного корда, технологических добавок, минерального наполнителя или технического углерода.

Перемешивание 5-15 мин.

Выгрузка.

2. Перемешивание приготовленной резиновой смеси с регенератом на смесительно-листовальных вальцах при температуре 50 - 80^oC.

3. Каландрование на трехвалковом каландре:
Температура, ^oC
I валка - 70 ± 5
II валка - 80 ± 5
IIl валка - 75 ± 5
Толщина зазора, мм
I - 1,0 - 0,8
II - 0,8 - 0,5
4. Охлаждение на барабанах, намотка
5. Разбраковка, упаковка, маркировка
Способ 2 (по варианту 1)
1. Приготовление резиновой смеси в резиносмесителе при температуре 120 - 150^oC
Режим работы:
Загрузка битума, технологических добавок, текстильного корда, наполнителей.

Перемешивание 15 минут.

Загрузка навески регенерата.

Перемешивание 5 мин.

Выгрузка
2. Гомогенизация на вальцах при температуре 50-80^oC.

3. Каландрование на четырехвалковом каландре.

Температура на каландре, ^oC
I валок - 40 ± 5
II валок - 50 ± 5
III валок - 55 ± 5
IV валок - 40 ± 5
Толщина зазора, мм
I - 1,5 - 1,0
II - 1,0 - 0,8
III - 0,8 - 0,5
Скорость каландрования 4 м/мин.

4. Охлаждение.

5. Намотка.

6. Разбраковка, упаковка, маркировка.

Способ 3 (по варианту I)
1. Приготовление резиновой смеси производят на смесительно-листовальных вальцах при температуре холостого валка 40 ± 5^oC, рабочего 50 ± 5^oC.

В начале вальцевания загружают регенерат, затем мягчители и наполнители, технологические добавки.

Время вальцевания 10-20 мин до получения однородной смеси.

2. Каландрование на четырехвалковом каландре производят при тех же режимах, что и при способе 2.

3. Охлаждение.

4. Намотка.

5. Разбраковка, упаковка, маркировка.

Способ 4 (по варианту 2)
1. Приготовление резиновой смеси производят на смесительно- листовальных вальцах при температуре холостого валка 40 ± 5^oC, рабочего 50 ± 5^oC.

Загружают регенерат, технологические добавки, оксид цинка, активатор вулканизации. Наполнители загружают в два приема.

Время вальцевания 5- 10 мин.

Вводят серу.

Время вальцевания 2 - 5 мин.

Смесь передается по транспортеру на каландр или срезается и охлаждается.

Охлажденная резиновая смесь перед каландрованием разогревается на горячих вальцах.

2. Каландрование на четырехвалковом каландре при температуре 40 - 50^oC.

3. Охлаждение.

4. Намотка
5. Вулканизация на непрерывном вулканизующем прессе при температуре 143 - 160^oC.

6. Разбраковка, упаковка, маркировка.

Способ 5 (по варианту 2)
1. Приготовление резиновой смеси производят в резиносмесителе.

В смеситель загружают регенерат, технологические добавки, оксид цинка, наполнители, активатор вулканизации и перемешивают 10-15 мин при температуре 100 - 120^oC.

2. Выгрузка
3. Разогрев резиновой смеси на вальцах при температуре 50 - 60^oC, введение серы. Вальцевание 2-5 мин.

4. Каландрование на четырехвалковом каландре при температуре на каландре, ^oC
I валок - 45 ± 5
II валок - 55 ± 5
III валок - 60 ± 5
IV валок - 45 ± 5
5. Охлаждение, намотка полотна длиной 20-25 м на сердечник с прокладкой тканью.

6. Вулканизация в вулканизационных котлах при температуре 120 - 160^oC.

7. Разбраковка, упаковка, маркировка.

Режимы переработки выбираются из наличия оборудования и рецептуры смеси.

После вышеприведенного технологического цикла получают бездефектное эластичное полотно, толщиной 1,5 - 3 мм, шириной 1,0 - 1,7 м, заданной (10 - 30 м) длиной, обладающее комплексом свойств, обеспечивающих надежную гидроизоляцию кровли при монтаже однослойного ковра.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления предложенного изобретения, приведены в примерах реализации
(1-3 для варианта 1),
(4-6 для варианта 2).

Пример 1, мас.ч.:
Регенерат - 100,0
Стеарин - 1,5
Каолин - 66,7
Битум БН 70/30 - 25,0
Текстильный корд - 10,0
Характеристики образца:
Пластичность - 0,2
Прочность при растяжении, кг/кв.см - 20,5
Относительное удлинение, - 117,0
Водопоглощение при 20^oC за 24 ч,% - 0,4
Водопроницаемость - Отсутствие
Изменение длины при 100^oC,% - 5,0
Пример 2, мас.ч.:
Регенерат - 100,0
Мел - 40,0
Текстильный корд - 20,0
Битум БНК 90/40 - 34,7
Парафин - 1,0
Характеристики образца:
Прочность при растяжении, кг/кв.см - 24,5
Относительное удлинение,% - 110,0
Водопроницаемость - Отсутствие
Водопоглощение при 20^o за 24 ч,% - 0,6
Увеличение прочности водонасыщенного материала
Изменение длины при 100^oC,% - 4,0
Пример 3, мас.ч.:
Регенерат - 100,0
Технический углерод - 5,0
Стеарин - 3,0
Лак-битум - 60,0
Текстильный корд - 40,0
Характеристики образца:
Пластичность - 0,15
Прочность при растяжении, кг/кв.см - 27,0
Относительное удлинение,% - 90,0
Водопроницаемость - Отсутствие
Гибкость при температуре минус 30^oC на стержне d 10 мм (отсутствие трещин) - Выдерживает
Водопоглощение при 20^oC за 24 ч,% - 0,3
Пример 4, мас. ч.:
Регенерат - 100,0
Стеариновая кислота - 1,5
Оксид цинка - 2,5
Сера - 1,5
2,2'- Дибензтиазолдисульфид - 0,8
Мел - 15,0
Лак-битум - 1,0
Характеристики образца:
Прочность при растяжении, кг/кв.см - 90,0
Относительное удлинение,% - 250,0
Гибкость на стержне d 10 мм при температуре минус 30^oC - Выдерживает
Водопроницаемость - Отсутствие
Пример 5, мас.ч.:
Регенерат - 100,0
Оксид цинка - 3,0
Сера - 2,0
2,2'-Дибензтиазолдисульфид - 1,0
Битум БНК 90/40 - 5,0
Парафин - 0,5
Технический углерод - 5,0
Характеристики образца:
Прочность при растяжении, кг/кв.см - 101,0
Относительное удлинение,% - 325,0
Водопроницаемость - Отсутствие
Гибкость на стержне d 10 мм при температуре минус 40^oC - Выдерживает без образования трещин
Пример 6, мас.ч.:
Регенерат - 100,0
Битум БНД 60/90 - 10,0
Каолин - 30,0
Сера - 1,5
Оксид цинка - 2,5
2-Меркаптобензотиазол - 0,9
Стеарин - 1,5
Парафин - 3,5
Характеристики образца:
Прочность при растяжении, кг/кв.см - 85,0
Относительное удлинение,% - 300,0
Водопроницаемость - Отсутствие
Водопоглощение при 20^oC за 24 ч,% - 0,3
Изменение размеров при 100^oC,% - 2,0
Испытания образцов гидроизоляционного кровельного материала проводились в соответствии с ГОСТ 2678-87 "Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные".

Для изготовления предлагаемого кровельного гидроизоляционного материала используют компоненты:
Битумы нефтяные кровельные по ГОСТ 9548-74
Битумы нефтяные хрупкие по ГОСТ 21822-87
Битум нефтяной Высокоплавкий мягчитель по ГОСТ 781-78
Битум нефтяной дорожный по ГОСТ 22245-80
Технический углерод по ГОСТ 7885-86
Парафин по ГОСТ 23683-79
Сера по ГОСТ 127-85
Оксид цинка по ГОСТ 202-84
2-Меркаптобензотиазол по ГОСТ 739-74
2,2'-Дибензтиазолдисульфид по ГОСТ 7087-75
Каолин по ГОСТ 19608-84
Стеарин по ГОСТ 6484-64
Регенерат шинный, полученный девулканизацией резиновой крошки из шин, измельченных бародеструкционным методом на установке для выделения резины из изношенных автомобильных шин [5 Патент РФ 2042511, 1995). Регенерат характеризуется пластичностью не менее 0,1 усл. ед., условной прочностью при растяжении не менее 70 кг/кв.см, хлороформенным экстрактом не более 17,5%. Регенерат содержит летучих примесей и влаги при 110^oC не более 0,2%, не содержит карбоновых кислот, вулканизуется как при добавлении вулканизующих агентов, так и без них.

Оценка гарантийного срока эксплуатации проводилась по ГОСТ 9.707-81 "Методы ускоренных испытаний полимерных материалов на климатическое старение". На основании данных по ускоренному тепловому старению гарантийный срок службы кровельного материала составляет 12 лет. Материал проявляет стойкость к ультрафиолетовому излучению и озоностойкость.

Анализ результатов испытания опытных образцов гидроизоляционного кровельного материала показывает, что он удовлетворяет требованиям, предъявленным к кровельным гидроизоляционным материалам, обладает водонепроницаемостью, стойкостью к воздействию воды; сохраняет свойства в широком температурном диапазоне (термостойкость плюс 100^oC, морозостойкость минус 30, минус 40^oC). Что касается механических свойств, то вариант I находится на уровне таких термопластичных кровельных материалов, как КРЭП тип II (ТУ 88-4740888-002-93); РУКРИЛ ТУ 3-32286133-7-94; КРОВТЭП ТУ 5774-003-17187505-99 и другие.

Вариант II по уровню механических и других эксплуатационных свойств находится на уровне прототипа, но значительно ниже его по стоимости.

Предназначен для промышленного и гражданского строительства. Расширяет ассортимент полимерных рулонных кровельных материалов. Материал содержит в качестве полимерного связующего регенерат шинный бародеструкционный, в качестве мягчителя - битум. Кровельный материал по варианту 1 содержит армирующий наполнитель, по варианту 2 - серно-ускорительную систему с активатором вулканизации 2-меркаптобензотиазолом, 2,2'-дибензтиазолдисульфидом. Материал содержит также наполнители и технологические добавки. Новым является соотношение компонентов. Приведены 5 наиболее типичных способов получения материала. Технический результат - отличается высоким уровнем эксплуатационных свойств при невысокой стоимости, так как получается из дешевого недефицитного сырья. 2 с.п.ф-лы. 1 табл.

1. Гидроизоляционный кровельный материал, включающий полимерное связующее, минеральный наполнитель или технический углерод, в качестве технологической добавки стеарин или парафин, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего материал содержит регенерат шинный, полученный девулканизацией резиновой крошки из шин, измельченных бародеструкционным методом, и характеризуемый пластичностью не менее 0,1 усл.ед., условной прочностью при растяжении не менее 70 кг/см², хлороформенным экстрактом не более 17,5%, дополнительно содержит текстильный корд и битум при следующем соотношении компонентов материала, мас.ч.:
Регенерат шинный, полученный девулканизацией резиновой крошки из шин, измельченных бародеструкционным методом - 100,0
Минеральный наполнитель или технический углерод - 5,0 - 66,5
Технологическая добавка - 1,0 - 3,0
Текстильный корд - 10,0 - 40,0
Битум - 25,0 - 60,0
2. Гидроизоляционный кровельный материал, включающий полимерное связующее, в качестве наполнителя минеральный наполнитель или технический углерод, серу, оксид цинка, в качестве технологической добавки стеарин или парафин, активатор вулканизации, отличающийся тем, что содержит в качестве полимерного связующего регенерат шинный, полученный девулканизацией резиновой крошки из шин, измельченных бародеструкционным методом, и характеризуемый пластичностью не менее 0,1 усл.ед., условной прочностью при растяжении не менее 70 кг/см², хлороформенным экстрактом не более 17,5%, в качестве активатора вулканизации 2,2'-дибензтиазолдисульфид или 2-меркаптобензотиазол и дополнительно содержит битум при следующем соотношении компонентов материала, мас. ч.:
Регенерат шинный, полученный девулканизацией резиновой крошки из шин, измельченных бародеструкционным методом - 100,0
Наполнитель - 5,0 - 30,0
Технологическая добавка - 0,5 - 5,0
Оксид цинка - 2,5 - 3,0
Сера - 1,5 - 2,0
Активатор вулканизации - 0,8 - 1,0
Битум - 1,0 - 10,0