РУЛОННЫЙ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ БИТУМОСОДЕРЖАЩИЙ МАТЕРИАЛ С УЛУЧШЕННЫМ ЗАПАХОМ Российский патент 2024 года по МПК C08L95/00 B32B25/04 B32B27/32 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области строительства, в частности к рулонным гидроизоляционным битумосодержащим материалам. Изобретение позволяет ослабить присущий битумосодержащим материалам неприятный для человека запах битума вплоть до практически полного устранения без потери качества их физико-механических свойств.

Уровень техники

Одним из широко применяемых видов гидроизоляции является рулонная гидроизоляция, которая, согласно ГОСТ 30547-97, классифицируется на несколько видов по: структуре полотна, виду основы, виду основного компонента покровного состава (для материалов на картонной основе), вяжущего (для материалов на волокнистой и комбинированной основах) или материала (для полимерных материалов), виду защитного слоя.

По структуре полотна рулонные материалы подразделяют на основные (одно- и многоосновные) и безосновные. По виду основы рулонные материалы могут быть на картонной, асбестовой и стекловолокнистой основах, на основе из полимерных волокон или на комбинированной основе.

По виду основного компонента покровного состава, вяжущего или материала рулонные материалы подразделяют на битумные (наплавляемые, не наплавляемые), битумно-полимерные (наплавляемые, не наплавляемые) и полимерные (эластомерные вулканизованные и не вулканизованные, термопластичные).

Битумосодержащие материалы давно и широко применяются для выполнения различных видов гидроизоляции благодаря своим превосходным гидроизоляционным свойствам. Битум - твердый продукт, представляющий собой смесь углеводородов и разнообразных кислородных, сернистых, азотистых или металлсодержащих производных. Битумы абсолютно не растворяются в воде, но частично растворимы в органических растворителях. Учитывая такие основные свойства битумов, битумосодержащие материалы стали использовать, в частности, как изоляционный материал (Битумосодержащие материалы. Садчикова Ю.С., Семенова Е.А., Научные исследования № 4 (15). 2017, с.21-22). При модификации битума полимерами происходит изменение его характеристик за счет придания новых свойств, аналогичных свойствам полимеров-модификаторов.

Битумосодержащий материал состоит из не гниющей основы (стеклохолст, каркасная стеклоткань или полиэстер), покрытой с обеих сторон полимерно-битумным вяжущим, например, с СБС-модификатором. Полимер СБС (стирол-бутадиен-стирол) - высокоэластичный блок-сополимер (искусственный каучук, как его иногда называют), который придает битумам гибкость и эластичность, в том числе и при низких температурах, в результате чего СБС-модифицированный битумный материал имеет отличные физико-механические свойства (морозостойкость и теплостойкость), обеспечивая надежность гидроизоляционного покрытия на длительный срок. Модификация битума полимерными модификаторами, например, СБС-модификаторами, является одним из основных факторов, влияющих на расширение низкотемпературных свойств применения гидроизоляционных битумосодержащих материалов.

Стирольно-бутадиеновые сополимеры снижают чувствительность битума к экстремальным температурам и значительно улучшают его свойства по сравнению с немодифицированными битумами и окисленным битумом. СБС-полимер создает в битуме дополнительную укрепляющую сетевую молекулярную структуру, абсорбируя его компоненты и увеличивая эффективный объем.

Известны рулонные гидроизоляционные битумосодержащие материалы «Унифлекс», «Брит Премиум», «Икопал В», «Икопал ультра», которые получают путем двустороннего нанесения на стекловолокнистую или полиэфирную основу битумно-полимерного вяжущего, состоящего из битума, СБС-полимерного модификатора и минерального наполнителя (тальк, доломит и др.). Все вышеперечисленные рулонные гидроизоляционные материалы имеют существенный недостаток, а именно неприятный для человека запах битума, который присутствует при производстве этих материалов, их применении в ходе строительства и эксплуатации и вызывает дискомфорт у людей, находящихся рядом с ними.

Раскрытие изобретения

Технической задачей, на которую направлено изобретение, является обеспечение рулонного гидроизоляционного битумосодержащего материала с улучшенным запахом (ослабленным битумным запахом) без потери качества его физико-механических свойств.

Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является ослабление запаха битума, присущего битумосодержащему гидроизоляционному материалу, вплоть до его практически полного устранения с сохранением физико-механических свойств указанного материала.

Дополнительным техническим результатом изобретения является сокращение количества вторичных продуктов, образующихся при производстве жевательной резинки, представляющих собой брак жевательной резинки и подлежащих утилизации, которые могут быть использованы для производства заявляемого рулонного гидроизоляционного материала с улучшенным запахом. Таким образом, применение вторичных продуктов (брака) жевательной резинки по вышеуказанному назначению решает проблемы безопасности окружающей среды.

Технический результат изобретения достигается заявляемым рулонным гидроизоляционным битумосодержащим материалом, который имеет гидроизолирующий слой полотна из полиэфирной основы с нанесенным на нее с обеих сторон полимерно-битумным вяжущим, причем полимерно-битумное вяжущее дополнительно содержит жевательную резинку для ослабления запаха битума и придания материалу запаха жевательной резинки.

Количество жевательной резинки в полимерно-битумном вяжущем может составлять от 3% до 10% от его массы.

Жевательная резинка может придавать заявляемому материалу запах фруктов, ягод, мяты, ментола или их смесь.

Для применения в рулонном гидроизоляционном битумосодержащем материале в качестве жевательной резинки могут использовать брак жевательной резинки, образующийся при ее производстве.

Полимерно-битумное вяжущее может представлять собой композицию, содержащую битум и смесь СБС-полимерного модификатора и жевательной резинки при содержании указанной смеси не более 25% от массы композиции.

Рулонный гидроизоляционный материал может дополнительно содержать с обеих сторон гидроизолирующего слоя легкоплавкую полимерную пленку или антиадгезионную пленку.

Легкоплавкая полимерная пленка может быть выполнена из полиэтилена низкого давления или полиэтилентерефталата или нетканого полиэфирного полотна.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлен брак жевательной резинки.

На Фиг. 2 представлена полимерно-битумная смесь для полимерно-битумного вяжущего при многократном увеличении: черный цвет - битум, а зеленый - полимерный модификатор.

На Фиг. 3 представлено фото прототипа - материала «Унифлекс», охлажденного до температуры -20°С.

На Фиг. 4 представлено фото заявляемого рулонного гидроизоляционного материала, охлажденного до температуры -20°С.

Осуществление изобретения

Как известно, материалы, содержащие в своем составе битум, в том числе рулонные гидроизоляционные материалы, имеют неприятный для человека запах битума, который сохраняется длительное время. Для улучшения запаха битумосодержащего материала было предложено использовать жевательную резинку, имеющую приятный для человека запах, например запах фруктов, ягод, мяты, ментола или их смесь.

Любая жевательная резинка содержит так называемую «жевательную основу». Как правило, «жевательная основа» присутствует в количестве от около 25 до около 75 вес.%. от общего веса жевательной резинки.

Понятие «жевательная основа» относится к водорастворимому материалу(ам) и может включать без ограничения эластомеры, агенты-наполнители, воски, эластомерные растворители, эмульгаторы, пластификаторы, наполнители или их комбинацию. Приведенные в качестве примера эластомеры для использования в жевательной основе включают оба типа: натуральные эластомеры и синтетические эластомеры. Например, это могут быть вещества растительного происхождения, такие как чикл, каучук краун, нисперо, розидинха, джелутонг, перилло, нигергутта, гутта, туну, балата, гуттаперча, лечи капси, сорва, гута кай и тому подобное или их комбинации. Также могут быть использованы синтетические эластомеры, такие как сополимеры стирол-бутадиена, полиизобутилена, сополимеры изобутилен-изопрена, полиэтилен и тому подобное или их комбинации. Жевательная основа может содержать нетоксичный виниловый полимер, такой как поливинилацетат и его частичный гидролизат, поливиниловый спирт или их комбинации. В жевательную основу могут быть включены традиционные добавки в эффективных количествах, такие как пластификаторы и смягчители, для обеспечения различных заданных текстур и постоянства свойств.

Таким образом, было предположено, что наличие эластомера в составе жевательной резинки обеспечит сохранение физико-механических свойств рулонного гидроизоляционного битумосодержащего материала аналогично другим полимерам в полимерных модификаторах в составе полимерно-битумного вяжущего, например, СБС-полимеру, представляющему собой блок-сополимер стирол-бутадиен-стирола.

Кроме того, известно, что при производстве жевательной резинки образуется значительное количество вторичных продуктов производства, представляющих собой брак жевательной резинки и подлежащих утилизации, которые передаются на переработку по «бросовым» ценам, а зачастую просто выбрасываются в окружающую среду. Так, например, известно, что около 230 тонн вторичных продуктов производства жевательной резинки на базе каучука образуется на российских предприятиях по производству жевательной резинки ежегодно. Весь этот объем вторичных продуктов можно использовать для замещения части первичных полимеров в составе полимерно-битумного вяжущего, например, части СБС блоксополимера, при производстве рулонного гидроизоляционного битумосодержащего материала с сохранением его физико-механических свойств и снижением себестоимости за счет более низкой стоимости брака жевательной резинки относительно полимеров в составе полимерных модификаторов.

Для применения в настоящем изобретении могут использоваться вторичные продукты - брак обладающей запахом жевательной резинки различных марок, типов, а также с различными запахами.

Количество жевательной резинки в композиции полимерно-битумного вяжущего (ПБВ) предпочтительно составляет от 3% до 10% от массы композиции ПБВ. При содержании жевательной резинки менее 1 масс.% не ощущается выраженного ослабления запаха битума у рулонного гидроизоляционного битумосодержащего материала. При увеличении содержания жевательной резинки более 1 масс.% битумный компонент ощущается слабее, при этом более выраженным становится запах, присущий добавляемой жевательной резинке. При увеличении количества добавляемой жевательной резинки интенсивность запаха битума ослабевает, а приятного запаха жевательной резинки увеличивается. При содержании жевательной резинки в количестве 10 масс.% запах битума становится еле уловимым и преобладает приятный для человека запах, присущий добавленной жевательной резинке.

В производстве рулонного гидроизоляционного битумосодержащего материала может применяться коммерчески доступная жевательная резинка, обладающая любым запахом, предпочтительно с запахом фруктов, ягод, мяты, ментола или любой их смеси. Для применения в настоящем изобретении может использоваться коммерчески доступная жевательная резинка, обладающая запахом любых фруктов и ягод, например, яблока, банана, арбуза, клубники, малины и т.п. Согласно изобретению для введения в полимерно-битумное вяжущее можно также использовать смесь жевательных резинок, обладающих разным запахом, и в этом случае готовый битумосодержащий материал будет обладать смешанным запахом, приятным для человека и отличным от запаха битума.

Жевательную резинку для добавления в заявляемый битумосодержащий материал можно использовать в любом товарном виде: в виде кусков, обрезок, подушечек, пластинок и т.д.

Для применения в заявляемом рулонном гидроизоляционном битумосодержащем материале предпочтительно, поскольку это гораздо дешевле, использовать брак жевательной резинки, образующийся при ее производстве. Брак жевательной резинки можно использовать также в любом виде: в виде кусков, обрезок, подушечек, пластинок и т.д. (Фиг. 1). При переходе с выпуска жевательной резинки с одним запахом (например, запахом арбуза) на выпуск жевательной резинки, обладающей другим запахом (например, запахом клубники или мяты), может получаться продукт, в котором присутствует смешение различных запахов и представляющий собой брак жевательной резинки. Такой брак жевательной резинки может также применяться в заявляемом рулонном гидроизоляционном битумосодержащем материале в соответствии с настоящим изобретением.

Полимерно-битумное вяжущее представляет собой однородную смесь, состоящую из битума и полимерного модификатора с добавлением при необходимости адгезионного компонента. При модификации полимерами, входящими в состав вышеуказанной смеси, например, СБС-блок-сополимером, происходит изменение свойств битума за счет придания ему новых свойств, аналогичных свойствам полимеров-модификаторов. Битум сохраняет начальную пластичность, при этом смесь ПБВ наследует уникальные свойства полимера. Полимерный СБС-модификатор активно влияет на свойства битума, понижая его температуру хрупкости (до -35°С), повышая температуру размягчения (до +110°С).

В частном варианте изобретения полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) может представлять собой композицию, содержащую битум и смесь СБС-полимерного модификатора и жевательной резинки при содержании указанной смеси не более 25% от массы композиции, предпочтительно не более 20 масс.%.

Обычно для создания полимерно-битумного вяжущего в разогретый до 180-190°С битум добавляют полимерный модификатор, например, стирол-бутадиен-стирольный (СБС) блок-сополимер. Для ослабления запаха битума и придания рулонному гидроизоляционному битумосодержащему материалу приятного для человека запаха в полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) наряду с полимерным модификатором добавляют жевательную резинку в количестве от 3 до 10% в расчете на массу ПБВ, тем самым заменяя часть полимерного модификатора. В частном варианте осуществления изобретения общее содержание смеси полимерного модификатора и жевательной резинки составляет до 25% в расчете на массу композиции ПБВ, предпочтительно не более 20 масс.%. Так, например, если используют 10 масс.% жевательной резинки, то доля полимерного модификатора, например, СБС-модификатора, составит не более 15 масс.%, в предпочтительном варианте - не более 10 масс.%.

Рулонный гидроизоляционный битумосодержащий материал, согласно изобретению, получают следующим образом. На первом этапе для получения гомогенной смеси ПБВ в разогретый до 180-190° битум добавляют в любом порядке полимерный модификатор, например, стирол-бутадиен-стирольный блок-сополимер, и жевательную резинку, а также при необходимости другие компоненты. Жевательная резинка может быть добавлена в смесь полимерно-битумного вяжущего в любом виде: подушечки, пластины, любые некондиционные обрезки, куски и т.д. Затем полученную смесь перемешивают при помощи коллоидных мельниц. Для создания стабильной дисперсной системы, в качестве которой выступает полимерно-битумная смесь, важно хорошо распределить полимер и жевательную резинку (дисперсная фаза) в битуме (дисперсная среда). В результате получают гомогенную смесь, пригодную для применения в качестве ПБВ (Фиг. 2).

Готовое полимерно-битумное вяжущее наносят на полиэфирную основу с обеих сторон, получая гидроизолирующий слой, который может дополнительно содержать с обеих сторон легкоплавкую полимерную пленку или антиадгезионную пленку.

Легкоплавкая полимерная пленка может быть выполнена из полиэтилена низкого давления или полиэтилентерефталата, или нетканого полиэфирного полотна.

В качестве примера компонента исходного сырья для применения в настоящем изобретении можно привести жевательную резинку следующего состава (масс.%): 20-40 - наполнитель; 40-60 - полиизобутилен (ПИБ). Полиизобутилен -каучукоподобный эластичный материал, получаемый полимеризацией изобутилена, обладает высокой устойчивостью к действию кислорода, озона, растворов кислот, щелочей и солей, выдерживает действие сильных окислителей. При длительном нагревании на воздухе до 100°C высокомолекулярный полиизобутилен химически не изменяется, но происходит повышение его пластичности, а при 180-200°C его можно формовать. Полиизобутилен сохраняет свои упруго-эластичные свойства до -55°C.

Существенным преимуществом битумосодержащего материала, в состав которого входит жевательная резинка, содержащая ароматические смеси, является улучшенный запах, ощущаемый человеком как при производстве битумосодержащего материала, так и при его применении, в том числе при укладке методом наплавления при проведении гидроизоляционных работ. Улучшение запаха заявленного битумосодержащего материала, а именно ослабление неприятного для человека запаха битума и придание приятного запаха, присущего жевательной резинке, подтверждено независимой лабораторией в ходе проведенных экспериментов, описанных ниже.

Испытания по определению силы (интенсивности) запаха материалов проводили в соответствии с ГОСТ Р 58578-2019 методом измерений выявляемости запаха при помощи полевого ольфактометра Nasal Ranger, в котором проба «пахучего» воздуха (с запахом) подвергается разбавлению нейтральным газом (в определенном соотношении) и представляется экспертам для анализа. Полевой ольфактометр Nasal Ranger - носовой органолептический прибор, который позволяет количественно определять силу запаха в атмосферном воздухе за счет смешения атмосферного воздуха с запахом и отфильтрованного воздуха без запаха в дискретных объемных соотношениях Dilution-to-Threshold (D/T). Таким образом, отношение D/T отражает степень разбавления пробы «пахучего» воздуха при достижении порога выявления запаха и рассчитывается как отношение объема нейтрального, очищенного воздуха к объему воздуха с запахом.

Для проведения испытаний образцы рулонного гидроизоляционного битумосодержащего материала получали указанным выше способом, используя в составе ПБВ СБС -(стирол-бутадиен-стирола) полимерный модификатор в количестве 20 масс.% от композиции ПБВ (контрольный образец №1 без жевательной резинки) и с добавлением 3, 5 и 10 масс.% от смеси ПБВ жевательной резинки (ЖР) в качестве замены части указанного СБС-полимерного модификатора, содержание которого в смеси ПБВ составляло 17, 15 и 10 масс.%, соответственно (образцы №/№2-4). Таким образом, общее количество СБС-полимерного модификатора и жевательной резинки составляло также 20 масс.% от всей смеси ПБВ.

Жевательная резинка, добавленная при получении образцов материалов, имела состав, приведенный в таблице 1.

Таблица 1

Компонент жевательной резинки (ЖР) Содержание, масс.% Латекс синтетический 73,2 Сорбитол 6,7 Вода (влага) 1,1 Лецитин 6,2 Тальк (пыль) 0,2 Ментол 5,3 Глицерин 7,3

Образцы материалов для испытаний готовили методом плавления испытуемого образца с его последующим остыванием при комнатной температуре, тем самым моделируя условия выполнения гидроизоляционных работ, при проведении которых выполняют наплавление рулонного гидроизоляционного битумосодержащего материала на подготовленную поверхность. В таблице 2 представлены результаты проведенных испытаний по определению силы (интенсивности) запаха.

Таблица 2

№ Образец Время Сила запаха, D/T Характер запаха Комментарий 1 Контрольный образец без ЖР 11:50 60 Битумная смесь и горелая резина Технический запах битума 2 Образец с добавлением 3 масс.% ЖР 11:55 30 Битумная смесь и запах жевательной резинки сладковатый ментол Битумный компонент слабее, чем в образце №1 3 Образец с добавлением 5 масс.% ЖР 12:01 15 Преобладает сладковатый мятный запах жевательной резинки, остаются нотки битумной смеси Битумный компонент слабее, чем в образце №2 4 Образец с добавлением 10 масс.% ЖР 12:05 7 Преобладает сладковатый мятный запах жевательной резинки, остаются слабые нотки битумной смеси Битумный компонент существенно слабее, чем в образце №3

Как видно из таблицы 2, снижение силы запаха битума от образца №1 (контрольного) к образцу №4 (10 масс.% жевательной резинки) составило 88,33% при остывании после плавления. Введение 10 масс.% жевательной резинки от композиции ПБВ позволяет практически устранить битумный запах в материале.

При проверке испытанных образцов материала разных дат выпуска (хранение в течение 1 месяца с даты производства и 3 месяцев с даты производства) было установлено, что выявленный результат сохраняется в той же пропорции.

Испытания физико-механических характеристик, полученных в соответствии с изобретением битумосодержащих материалов, показали, что они полностью сохраняют свои свойства: сохранение показателя гибкости на брусе при пониженных температурах до -20°С без образования трещин на поверхности (Фиг. 3 и Фиг. 4) в соответствии с требованиями ГОСТ 2678-94, что, по-видимому, обусловлено наличием латексной составляющей в жевательной резинке.

Таким образом, при добавлении жевательной резинки в состав заявляемого рулонного гидроизоляционного битумосодержащего материала он сохраняет свои физико-механические свойства, при этом ароматизаторы, входящие в состав жевательной резинки, не теряют своих ароматических свойств и в смеси с битумом, придавая приятный запах полимерно-битумной смеси (ПБВ) и тем самым улучшая запах и готового битумосодержащего материала. Промышленный эксперимент, проведенный на одном из заводов по производству рулонного гидроизоляционного битумосодержащего материала, а также по месту его применения на объекте строительства, подтвердил практическое отсутствие обычного технического запаха битума и присутствие приятного для человека запаха жевательной резинки как в процессе производства (по территории и в цехах), так и при хранении полученного материала, а также при наплавлении и эксплуатации кровли, где его использовали.

Изобретение относится к области строительства и касается рулонного гидроизоляционного битумосодержащего материала с улучшенным запахом. Материал содержит гидроизолирующий слой полотна из полиэфирной основы с нанесенным на нее с обеих сторон полимерно-битумным вяжущим, причем полимерно-битумное вяжущее дополнительно содержит жевательную резинку в количестве от 1 до 10% от его массы. Изобретение позволяет ослабить неприятный для человека запах битума вплоть до его практически полного устранения и придать материалу запах жевательной резинки без потери качества его физико-механических свойств. 6 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

1. Рулонный гидроизоляционный битумосодержащий материал, содержащий гидроизолирующий слой полотна из полиэфирной основы с нанесенным на нее с обеих сторон полимерно-битумным вяжущим, причем полимерно-битумное вяжущее дополнительно содержит жевательную резинку в количестве от 1 до 10 % от его массы для ослабления запаха битума.

2. Рулонный гидроизоляционный битумосодержащий материал по п. 1, в котором количество жевательной резинки в полимерно-битумном вяжущем составляет от 3 % до 10 % от его массы.

3. Рулонный гидроизоляционный битумосодержащий материал по п. 1, который имеет запах фруктов, ягод, ментола, мяты или их смесь.

4. Рулонный гидроизоляционный битумосодержащий материал по п. 1, в котором в качестве жевательной резинки используют брак жевательной резинки, образующийся при ее производстве.

5. Рулонный гидроизоляционный битумосодержащий материал по п. 1, в котором полимерно-битумное вяжущее представляет собой композицию, содержащую битум и смесь СБС-полимерного модификатора и жевательной резинки при содержании указанной смеси не более 25 % от массы композиции.

6. Рулонный гидроизоляционный битумосодержащий материал по п. 1, в котором гидроизолирующий слой дополнительно содержит с обеих сторон легкоплавкую полимерную пленку или антиадгезионную пленку.

7. Рулонный гидроизоляционный битумосодержащий материал по п. 6, в котором легкоплавкая полимерная пленка выполнена из полиэтилена низкого давления или полиэтилентерефталата или нетканого полиэфирного полотна.