CS269878B1 - Izolační tvářecí hmota pro vodotěsné svařovatelné fólie - Google Patents

Abstract

) Izolační tvářecí hmota pro vodotěsné svařovatelné fólie řeší jednak problém utěsnění nerovných povrchů proti průniku kapalin, jednak úkol vytvořit tvářecí hmotu pro těsnicí fólie, která je nepropustná díky své tvárnosti, pružnosti a pevnosti. Podstatou řešení je složení tvářecí hmoty se zpožděným vulkanizačním účinkem, která je vytvořena na bázi směsi kaučukových elastomerů a polyolefinických kopolymerů nebo homopolymerů. Její·polymerní složka sestává z butadienového, izoprenového nebo jiného dřeňového kaučuku a z polyethylenu nebo jiného.polyolefinového homopolymerů nebo kopolymeru a k ní jsou přimíšený síra, urychlovače, kyselina stearová oxid zinečnatý. Oalší příměsi působí zčásti jako změkčovadla, zčásti jako nastavovadla (asfalt, vazelína, minerální oleje) a k nim jsou přidány příměsi působící jako plniva a ‘nastavovací složky (pryžová dři, dři z usní, saze, kaolin, elektrárenský popílek, mletý vápenec a jiné anorganické hmoty nerozpustné ve vodě).) Izolační tvářecí hmota pro vodotěsné svařovatelné fólie řeší jednak problém utěsnění nerovných povrchů proti průniku kapalin, jednak úkol vytvořit tvářecí hmotu pro těsnicí fólie, která je nepropustná díky své tvárnosti, pružnosti a pevnosti. Podstatou řešení je složení tvářecí hmoty se zpožděným vulkanizačním účinkem, která je vytvořena na bázi směsi kaučukových elastomerů a polyolefinických kopolymerů nebo homopolymerů. Její·polymerní složka sestává z butadienového, izoprenového nebo jiného dřeňového kaučuku a z polyethylenu nebo jiného.polyolefinového homopolymerů nebo kopolymeru a k ní jsou přimíšený síra, urychlovače, kyselina stearová oxid zinečnatý. Oalší příměsi působí zčásti jako změkčovadla, zčásti jako nastavovadla (asfalt, vazelína, minerální oleje) a k nim jsou přidány příměsi působící jako plniva a ‘nastavovací složky (pryžová dři, dři z usní, saze, kaolin, elektrárenský popílek, mletý vápenec a jiné anorganické hmoty nerozpustné ve vodě).

Description

Vynález se týká izolační tvářecí hmoty se zpožděným vulkanizačním účinkem pro vodotěsné svařovatelné fólie na bázi směsí kaučukových elastomerů a polyoleflnových homopolymerů nebo kopolymerů; řeší še jím dvojí problém ; jednak zajistit těsnění proti průniku kapalin naprosto nerovnými povrchy, a to fóliemi, které jsou po krajích dokonale vzájemně spojovatelné svařováním, jednak pro tyto Izolační fólie vytvořit hmotu, která je nepropustná díky potřebné míře tvárnosti a zároveň pružnosti a pevnosti.

K utěsňování různých objektů proti průniku vody, silážních tekutin, ropných produktů, odpadních vod a jiných kapalin, disperzí nebo suspenzí se obvykle používá fólií, nátěrů nanášených substrátů apod. jde zvláště o velkorozměrové předměty, jako jsou sila, střechy (zejména ploché), hráze, průlinčitá dna vodních děl ( například písečná). Dosavadní způsoby utěsňování spočívají v tom, že kolmo nebo pod různými úhly k cestě možného průniku se umístí relativně tenká vrstva izolační hmoty, která má - v závislosti na svých vlastnostech - zabránit zmíněnému průniku nebo průsaku.

Nanášení izolačních hmot jako asfalt, latex, samotuhnoucí směsi a jiné přímo na místě použití má sice určité technické přednosti, avšak spolehlivost izolace nedosahuje často potřebné úrovně. Proto se stále častěji dává přednost fóliím, u nichž lze předem zajistit vytvoření potřebných vlastností, například odolnost proti deformacím zeminy při použití v hydrotechnických objektech, nebo vysoká pevnost; také pokládání fólií je poměrně jednoduché, avšak problémem jsou mezery, mezi fóliovými pruhy, které je třeba neprodyšně utěsnit a zpevnit lepením nebo svařováním. Nejčastěji se používají fólie s větším obsahem asfaltu, který má sice dostatečné hydrofobní vlastnosti, ale snižuje odolnosti proti působení ropných produktů, ba i pevnost fólií, takže ani hydroizolační spolehlivost těchto fólií není nejlepší. U fólií obsahujících vysokomolukulární komponenty, zejména kaučuky a plasty (například polyolefiny nebo polyvinylchloridy) jsou dvě základní varianty : fólie vulkanizované a fólie nevulkanizované - termoplastické.

Nevulkanizované (nesítované) fólie mají dobrou tvárnost a přizpůsobivost každému danému povrchu, avšak jejich nízká pevnost a vysoká průtažnost může být příčinou jejich snadné perforace a tím i hydroizolační nespolehlivosti. Naproti tomu vulkanizované, , tudíž chemičky trojrozměrné sííované fólie mají zpravidla podstatně vyšší pevnost, avšak jejich přizpůsobivost podkladu bývá špatná, což může způsobit koncentraci napětí uvnitř fólie v místech deformací podkladového povrchu s tendencí k jejímu průrazu, repektive perforaci;další nevýhoda vulkanizóvaných fplií spočívá v tom, že je nelze svařovat, ale pouze slepovat lepidlem. Svařování je u fólií velice výhodné a je to spolehlivější postup k dosažení jejich hydroizolačního spojení - a tím i k hermetickému utěsnění povrchu - než jejich lepení. Jiné typy termoplastických fólií mívají vysokou smrštlvost (například fólie s obsahem polyvinylchloridu), což však opět zesiluje tendenci k perforaci izolační vrstvy.

Nevýhody jsou odstraněny izolační tvářecí hmotou se zpožděným vulkanizačním účinkem pro vodotěsné svařovatelné fólie podle vynálezu, která je vytvořena na bázi směsí kaučukových elastomerů a polyoleflnových homopolymerů nebo kopolymerů. Její základní polymemí složka se skládá z B až 70 hmotnostních dílů butadienového, izoprénového nebo jiného di'enového kaučuku, repektiVe elastomerů, a 92 až 30 dílů polyethylenu nebo jiného polyolefinového homopolymerů nebo kopolymerů a k ní jsou přimíšeny v po¹ měru ke hmotnosti kaučukové, respektive ělastomerické části této polymemí složky ty to komponenty :

CS 269 Θ78 Bl až 40 % síry - zčásti jako vulkanizační činidlo zčásti jako plnivo - a 6 až 24 % urychlovačů fenylethyldithiokarbamátu a zinkové soli diethyldithiokarbamátu, 1 až 10 % urychlovače tetramethyltiuramdisulfitu, 1 až 10 % kyseliny stearové a 3 až 100 % oxidu zinečnatéhc, vždy v poměru ke hmotnosti kaučukové, respektive elastomerické části polymerní složky.

K polymerní složce jsou přimíšeny další komponenty, vždy v poměru k její celkové hmotnosti; a to :

až 250 \ asfaltu a/nebo 10 až 100 % vazelíny a/nebo 10 až 110 % minerálního .oleje zčásti jako změkčovadla zčásti jako nastavovadla a dále tato plniva a nastavovadla : 100 až 3500 % pryžové drti a/nebo 10 až 1 000 V drti z usní a/nebo 3 až 170 % sazí . a kromé nich 10 až 210 % kaolinu a/nebo 10 až 450 %· elektrárenského popílku a/nebo 10 až 500 % mletého vápence a/nebo 10 až 1 000 % dispergovaných částic jiných anorganických hmot nerozpustných ve vodě.

Tato fólie spojuje přednosti vulkanizovaných a nevulkanizovaných fólií, kromě toho má další přednost, že rozšiřuje rozsah ekonomicky výhodných levných ploiv (jako je elektrárenský popílek) a nastavovadel; jde zejména o využití upravených druhotných surovin z pryžového a koženého odpadu. Nového a vyššího účinku se dosáhne tím, že běžným způsobem se vyrobí nevulkanizovaná fólie a pokud se jí použije k izolačním pracím v poměrně krátké době, dá se s ní pracovat jako se snadno tvářitelným, tedy i svařovatelným termoplastickým materiálem; tyto vlastnosti nevulkanizovaných fólií, především snadnou tvarovou přizpůsobivost podkladovému a nadložnímu povrchu, si fólie podle vynálezu zachová určitou dobu (od 1 měsíce do 6 až 9 měsíců). Po jejím uplynutí pak fólie začne samovolné vulkanizovat, přičemž rychlost s tím spojeného chemického trojrozměrného sítování závisí zejména na obsahu vulkanizačních činidel a urychlovačů vulkanizace. Sííovánf probíhá pomalu a fólie postupně ztrácí termoplasticitu a nabývá elsatičnosti a rostoucí pevnosti. Tím se zabrání dalšímu volnému roztěkání fólie do mezer a prohlubní k podkladovém povrchu, takže fólie postupem času stále více účinkuje jako tva- rově stálý element. Protože se potom v období své větší tvárnosti stačila přizpůsobit výraznějším deformujícím faktorům, snížilo se nebezpečí perforace fólie na minimum.

Zcela novým prvkem směsí u hydroizolačních fólií podle vynálezu je schopnost této směsi si zachovávat určitou míru plastických vlastností souběžně s vlastnostmi elastickými po dobu téměř neomezenou, Rychlost samovulkanizace závisí exponenciálně na teplotě a v podstatě lineárně na koncentraci vulkanizačních činidel; obdobnou závislost rychlosti vulkanizace nalézáme i u koncentrace dvojných vazeb v celé hmotě hydroizolační fólie. Synergické působení přítomnosti nasycených i nenasycených polymerů spočívá v tom, že u samovulkanizující směsi i při pomalu rostoucí míře zesííovánf dřeňového polymeru udržují chemicky nevázané molekuly olefinických polymerů nebo oligomerů v rovnováze jak viskózní, tak i elastické vlastnosti fólie.

Koncentrační poměr dienových a olefinických polymerů umožňuje volit rychlost samovulkanizace,· tedy i rychlost změny fyzikálně chemických vlastností fólie od viskózních po elastické v závislosti na konkrétních podmínkách, ve kterých bude hydroizolační fólie využita. Například při- umístění fólie v zemině v otevřené přírodě při průměrné roční teplotě cca 10° C je žádoucí volit vyšší obsah síry blízký k horní mezi podle vynálezu a při umístění hydroizolační fólie například pod teplými technologickými provozy s teplotou okolo 30° C lze obsah síry několikanásobně snížit.

Změny vlastností hydroizolační fólie v čase, které budou pokračovat i mnohé desítky let, lze s výhodou modelovat zkouškami průběhu vulkanizace při vyšších teplotách s tím, že pro polymerní sítující systémy platí přibližná závislost, že při růstu teploty vulkanizace o 10° C se zvyšuje rychlost sííování zhruba dvojnásobně. Tím lze fólie podle vynálezu aplikovat s přihlédnutím ke konkrétním podmínkám jejich aplikace.

CS 269 Θ78 Bl

Fólie vyrobené podle vynálezu jsou skladovatelné prakticky bez omezení za podmínky, že budou vzájemně odděleny vrstvičkami nelepivé hmoty, například silikonovou fólií, kovovými listy apod.

Shora zmíněný nad obvyklou míru rozšířený rozsah plniv a nastavovadel z druhotných surovin v polymerním podkladě podle vynálezu je založen na skutečnosti, že v zesítované matrici dřeňového kaučuku lze umístit nad obvyklou míru vyšší množství takových plniv jako asfalt, pryžová drť, popílek, mletý vápenec, hydrofobní brusný odpad plastů, kožený odpad a jiné organické i anorganické hmoty. To vytváří schopnost pozvolného síťování a tím i postupné změny ze snadno deformovatelné nepevné plastické polymerní směsi na tuhý elastický a pevný substrát. Plastická konsistence fólie v počátečním období umožňuje jednak její svařovatelnost, jednak snadno tvarovatelnost horkým vzduchem nebo jiným horkým plynným médiem. Neobvyklost složení směsi podle vynálezu je dána též poměrně vysokým množstvím vulkanizačních činidel, přičemž směs může obsahovat až 40 dílů síry v přepočtu na 100 dílů dienového kaučuku v polymerní části, takže stechiometrický pře bytek síry vystupuje jako plnivo.

Příklady provedení vynálezu jsou patrné z těchto možných ukázek složení směsí :

1. směs hmot, díly

Butadienový kaučuk30

Polyethylen20

Síra5

Urychlovač fenylethyldithiokarbamát (FEDK)2

Urychlovač zinková sůl diethyldltiokarbamátu (ZDK)1

Urychlovač tetramethyltiuramdisulfit (TMTD)2

Kyselina stearová2

Oxid zinečnatý 12

Asfalt30

Saze50

Pryžová drť120

2. směs

Butadienový kaučuk30

Polyethylen30

Síra7

Urychlovač FEDK1

Urychlovač ZDK1

Urychlovač TMTD2

Kyselina stearová2

Oxid zinečnatý12

Asfalt ' ’40

Saze50

Pryžová drť '150

3. směs.

Butadienový kaučuk25

Polyethylen15

Síra3

Urychlovač FEDK2

Urychlovač ZDK1

Urychlovač TMTD1

CS 269 878 81 hmot, díly

Kyselina stearová1

Oxid zinečnatý10

Asfalt50

Saze30

Kaolin50

Pryžová dři jemná150

4. směs

Butadienový kaučuk25

Polyethylen25

Síra10

Urychlovač FEDK2

Urychlovač ZDK1

Urychlovač TMTD1

Kyselina stearová1

Oxid zinečnatý10

Asfalt80

Vazelína15

Saze30

Vápenec mletý100

Jemný popílek elektrárenský100

5. směs

Butadienový kaučuk	30
Polyethylen .	20
Síra	8
Urychlovač FEDK	3
Urychlovač ZDK	2
Urychlovač TMTD	2
Kyselina stearová	' 2
Oxid zinečnatý	12
* Asfalt	80
Vazelína	30
_ Saze	20
Brusný odpad z kůže	100
Pryžová drí jemná	200
6. směs
Butadienový kaučuk	30
Polyethylen .	20
Síra	8
Urychlovač. FEDK	' 2
Urychlovač ZDK	1
Urychlovač TMTD	‘ 2
Kyselina stearová	2
Oxid zinečnatý	12
Asfalt	150
Saze	10
Vazelína	30

. CS 269 978 Bl hmot, díly

Vápenec mletý100

Pryžová drť jemná250

7. směs

Isoprenový kaučuk ,30

Polyethylen .250

Síra10

Urychlovač FEDK3

Urychlovač ZDK3

Urychlovač TMTO2

Kyselina stearová2

Oxid zinečnatý12

Asfalt250

Saze10

Minerální olej300

Kaolin140

8. směs Butadienstyrenový kaučuk50

Ethylenvinylacetátový kaučuk100

Polyethylen100

Síra10

Urychlovač FEOK5 ' Urychlovač TMTO5

Kyselina stearová5

Oxid zinečnatý50

Asfalt150

Minerální olej150

Saze5

Kaolin100

Mletý vápenec 200·

1. a 2. směs představují příklad směsi sírou vulkanizovatelné vysokomolekulární látky s rovněž makromolekulární látkou (polyethylen), přičemž oligomerní složku představuje asfalt. Hlavním plnivem ztužujícím jsou saze a povrchově málo aktivním, avšak ‘’nastavujícím polymerní složku, je pryžová drí. Vulkanizační systém je volen v intencích podle vynálezu, tj. s nadbytkem sktivní složky, který kompenzuje nízkou koncentraci dvojných vazeb, jež se od sebe liší v každém z uvedených příkladů, a normální teplotu vulkanizace.

3. , 5. a 6. směs obsahují, rovněž elastomerní'' plnivo (pryžová drť), avšak kromě sazí jako aktivního plniva obsahují i málo aktivní, avšak levná anorganicá plniva. Obsah asfaltu je vyšší, aby doplnil tvárnou složku gumárenské směsi, kterou je kaučuk polyethylen a asfalt, popřípadě další změkčovadla (vazelína). Směsi s relativně nižším obsahem vysokomolekulárních látek (kaučuků a polyolefinů) jsou vhodné pro fixovaná, statická použití.

4. směs se odlišuje od předešlých tím, že neobsahuje elastomerní plniva, ale relativně vysoký podíl anorganických, málo aktivních plnidel. Tvářecí hmota na základě této směsi má vyšší vláčnost.

7. směs představuje příklad tvářecí hmoty s relativně vysokým podílem polyolefinů, což vede ke snížení koncentrace dvojných vazeb v tvářecí hmotě. To je kompenzováno posílením vulkanizačního systému. Výsledná směs je hydrofobnější než ostatní, vláčná a dlouhodoběji tvarovatelná.

CS 269 878 Bl

8. směs byla zamíchána tak, že nejdříve byly v gumárenském hnětiči smíchány polymerní složky, tj. kaučuky a polyethylen, dále byla přidána kyselina stearová, kysličník zinečnatý a pak spolu s olejem a asfaltem minerální plniva a saze. Po homogenizaci směsi byla směs z hnětiče vypuštěna spodním otvorem na dvojválec, kde byla po mírném ochlazení směsi domíchána síra a oba urychlovače v uvedených dávkách. Směs byla vytažena na plát o síle cca 2 cm, který byl pak po menších vzorcích využit k přípravě fólií o tloušíce od 0,5 do 5 mm ke zkouškám. Ze směsi byly odebrány vzorky k běžným gumárenským zkouškám, jako viskozita podle Mooney, stanovení vulkanizační křivky při teplotě 140° C apod. Tato směs je příkladem stavby tvářecí hmoty podle vynálezu na bázi dvou různých kaučuků. Obsah polymerní vysokomolekulární složky i^složky oligomerní je vyšší než v ostatních případech. To umožňuje dosáhnout vysoce plastoelastických vlastností výsledné fólie.

Výhodou směsných polymerních hmot podle vynálezu je také, že jejich míchání lze provádět obvyklým způsobem, například postupným mícháním na hnětačích strojích, a že vulkanizační činidla, popřípadě vulkanizační urychlovače lze domíchávat na dvouválcích a tažení fólií lze provádět na tříválcových kalandrech. Fólii je možno vyrobit i jinak, například vytlačováním přes speciální hlavu; obvyklým způsobem se fólie též balí, například do polyethylenové fólie.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT Ví N/ L EZ U

   Izolační tvářecí hmota se zpožděným vulkanizačním účinkem pro vodotěsné svařovatelné fólie na bázi směsí kaučukových elastomerů a polyoleflnových homopolymerů nebo kopolymerů pro vodotěsné izolační svařovatelné fólie, vyznačující se tím, že její polymerní složka se skládá z 8 až 70 hmotnostních dílů butadienového a/nebo isoprenového a/nebo jiného dřeňového kaučuku či elastomerů a 92 až 30 dílů polyethylenu a/nebo jiného olefinového homopolymerů nebo kopolymeru-a k ní jsou přimíšeny jednak 4 až 40 % síry, 6 až 24 % urychlovačů fenylethyldithlokarbamátu a zinkové soli diethyldithiokarbamátu, 1 až 10 % urychlovače tetramethyltiuramdisulfidu, 1 až 10 % kyseliny stearové a 3 až 100 % oxidu zinečnatého, vždy v poměru ke hmotnosti kaučukové či elastomerické části polymerní složky, jednak 10 až 250 % asfaltu a/nebo 10 až 100 % vazelíny a/nebo 10 až 110 % minerálního oleje a dále plniva a nastavovací složky, a to : 100 až 3 500 % pryžové drti a/nebo 10 až 1 000 % drti z usní a/nebo 3 až 170 4 sazí a kromě nich 10 až 210 % kaolinu a/nebo 10 až 450 % elektrárenského popílku a/nebo 10 až 500 % mletého vápence a/nebo 10 až 1 000 % dispergovaných částic jiných anorganických hmot nerozpuštných ve vodě, vždy v poměru ke hmotnosti celé polymerní složky.