RU2237789C1 - Материал для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, способ его получения и способ изготовления кровельных изделий из этого материала - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к резинополимерным материалам, производству гидроизоляционных и кровельных материалов и может быть использовано при устройстве кровель из рулонного материала или черепицы при строительстве зданий и сооружений. Материал для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, содержащий основную композицию, состоящую из резиновых отходов и смеси отходов полиэтилена высокого давления и отходов термопластов, вспомогательные добавки и пигменты, содержит в качестве отходов полиэтилена высокого давления дробленые указанные отходы, в качестве отходов термопластов - дробленые отходы хлорсульфированного полиэтилена или дробленые полимерные отходы кабельной промышленности, а в качестве резиновых отходов - тонкоизмельченный резиновый порошок (ТИРП) при следующем содержании компонентов основной композиции, мас.ч.: указанная смесь - 40-45, ТИРП - 55-60. В указанной смеси содержание отходов хлорсульфированного полиэтилена или полимерных отходов кабельной промышленности не превышает 30 мас.%. Максимальный размер частиц ТИРП не превышает 0,63 мм, а содержание частиц размером до 0,3 мм - не менее 50 мас.%. Суммарное количество вспомогательных добавок и компонентов, формование заготовки указанного материала и наматывание его в рулон, смешение компонентов производят в два этапа: на первом этапе производят смешение ТИРП с вспомогательными добавками и пигментами при температуре 20^оС в течение 5-10 мин, а на втором этапе - смешение полученной системы со смесью отходов полиэтилена высокого давления и отходов термопластов при температуре 75-85^оС в течение 35-45 мин до получения однородной массы. Перед формованием заготовки однородную массу гомогенизируют и пластифицируют на смесительных вальцах при температуре 90-110^оС в течение 10-30 мин, а формование осуществляют на четырехвалковом каландре при температуре на первом и втором валках каландра от 110 до 130°С, а на третьем и четвертом валках каландра от 100 до 120°С. В способе изготовления кровельных изделий, включающем получение материала для защитных покрытий указанным способом, прессование предварительно нагретой заготовки указанного материала определенного размера и цветовой гаммы, наложенной на основу, заготовка нагрета до температуры 110-130°С, а прессование осуществляют при давлении 250 кгс/см². Технический результат - повышение экономичности и экологической безопасности способа, повышение морозостойкости, термостойкости, стойкости к кислотам и щелочам. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относится к резинополимерным материалам, производству гидроизоляционных и кровельных материалов и может быть использовано при устройстве кровель из рулонного материала или черепицы при строительстве зданий и сооружений.

Известен кровельный рулонный материал, содержащий защитный слой и слои подложки, состоящий из композиции на основе термопластов из ряда полиолефинов и резиновой крошки с размером частиц до 1,0 мм, при этом защитный слой содержит пигмент и технологические добавки, а способ изготовления данного материала включает стадию смешения при температуре 130-150°С компонентов композиции и стадию последовательного формирования при данной температуре рулонной заготовки защитного слоя и подложки по каландровой технологии, при этом в процессе каландрования подложки с ней совмещают предварительно нагретый до 160°С защитный слой и производят их дублирование, получая таким образом двухслойный материал (RU 2146322, С 1, 10.03.1999). Недостатком известного кровельного материала являются его низкие противофильтрационные свойства. Это обстоятельство отрицательно проявляется при контакте материала с водой, особенно, если в нем имеются микро- и макротрещины. Кроме того, при указанных температурах смешения, формования рулонной заготовки и получения двухслойного материала возможно выделение летучих продуктов термоокислительной деструкции полиолефинов, что делает данный способ получения защитных покрытий неэкологичным.

Наиболее близким к заявленному является материал для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций и способ его получения на основе композиции, состоящей из термопластов и каучукосодержащих отходов, где в качестве термопластов используют полиолефин (смеси полиолефинов), содержащий полиэтилен (смесь полиэтиленов) низкой плотности с показателем текучести расплава 0,2-10,0 г/10 мин, или вторичный полиэтилен (смесь вторичных полиэтиленов) низкой плотности с показателем текучести расплава 0,2-10,0 г/10 мин, или смеси полиолефинов, содержащих полиэтилен низкой плотности в количестве 95-70 мас.%, имеющих показатель текучести расплава смеси 0,2-10,0 г/мин, а в качестве каучукосодержащих отходов используют резиновую крошку на основе бутилкаучука или этиленпропиленовых каучуков с размером частиц до 1,0 мм при содержании на 100 мас.ч. основной композиции: полиолефинов (смеси полиолефинов) 10-60 мас.ч., резиновой крошки 40-90 мас.ч. Кроме того, данный материал на 100 мас.ч. основной композиции содержит до 20 мас.ч. пигментов и красителей, до 30 мас.ч. модификаторов, до 10 мас.ч. стабилизаторов, до 60 мас.ч. порошковых и до 50 мас.ч. волокнистых наполнителей различной химической природы и размеров частиц. Способ получения данного материала включает стадии смешения при температуре от (Тпл+5) до (Тпл+55)°С и формование рулонной заготовки по каландровой технологии при температуре от (Тпл+5) до (Тпл+60)°С, где полученную заготовку дополнительно подвергают стадии охлаждения при температуре от (Тпл-140) до (Тпл-15)°С, а формование рулонной заготовки материала по каландровой технологии осуществляют на четырехвалковых или трехвалковых каландрах при следующих температурах: на первом валке каландра - от (Тпл+5) до (Тпл+40)°С, на втором валке каландра - от (Тпл+5) до (Тпл+25)°С, на третьем - от (Тпл-5) до (Тпл+20)°С, на четвертом - от (Тпл-5) до (Тпл+15)°С. При изготовлении листового высокопрофильного материала рулонную заготовку подвергают дополнительно операции резки, прогреву заготовки до температуры (Тпл+20)-(Тпл+90)°С в течение 5-40 мин и формованию прогретой заготовки штамповкой холодным штампом при температуре (Тпл-150)-(Тпл-40)°С, где Тпл - температура плавления термопластов, равная 110°С (RU 2129133 С1, 1999.04.02). Недостатки данного материала - низкие противофильтрационные свойства в процессе эксплуатации, связанные с наличием в составе основной композиции значительного количества частиц резиновой крошки размером более 0,63 мм, и непостоянное качество основной композиции, зависящее от значительных (до 50 мас.ч.) колебаний в соотношении мас.ч. основных смешиваемых компонентов, а также от значительного (до 60 мас.ч. на 100 мас.ч. основной композиции) количества и типа вводимых добавок и наполнителей. Способ получения данного материала требует температуры нагревания на стадии смешения почти до 160°С, а на стадии формования рулонной заготовки по каландровой технологии и изготовления кровельного материала почти до 190°С, что делает такой способ экологически опасным из-за выделения при таких температурах значительного количества токсичных летучих продуктов термоокислительной деструкции полиолефинов. Кроме того, добавление в основную композицию значительного количества различных порошковых или волокнистых наполнителей существенно осложняет повторное использование образующихся при формировании рулонных заготовок и при изготовлении кровельного материала.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа.

Поставленная задача решается за счет того, что в материале для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, содержащем основную композицию, состоящую из резиновых отходов и смеси отходов полиэтилена высокого давления и отходов термопластов, вспомогательные добавки и пигменты, в качестве отходов полиэтилена высокого давления используют дробленые указанные отходы, в качестве отходов термопластов - дробленые отходы хлорсульфированного полиэтилена или дробленые полимерные отходы кабельной промышленности, а в качестве резиновых отходов - тонкоизмельченный резиновый порошок (ТИРП) при следующем содержании компонентов основной композиции, мас. ч.: указанная смесь отходов полиэтилена 40-45, тонкоизмельченный резиновый порошок (ТИРП) - 55-60, при этом в указанной смеси содержание дробленых отходов хлорсульфированного полиэтилена, равно как и содержание дробленых полимерных отходов кабельной промышленности, не превышает 30 мас.%, а в составе ТИРП максимальный размер частиц не превышает 0,63 мм при содержании частиц размером до 0,3 мм не менее 50 мас.%. При этом для сохранения высокого качества получаемого материала различного назначения суммарное количество вспомогательных добавок и пигментов не превышает 15,0 мас.ч. на 100 мас.ч. основной композиции.

В известном способе получения материла для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, содержащих основную композицию, состоящую из резиновых отходов и смеси полиэтилена высокого давления и отходов термопластов, вспомогательные добавки и пигменты (RU 2129133 С1, 1999.04.02), взятого в качестве наиболее близкого аналога заявляемому техническому решению, получение основной композиции на стадии смешения указанных компонентов требует нагревания перемешиваемой системы почти до 160°С, а на стадии формования рулонной заготовки по каландровой технологии до 190°С, что делает такой способ экологически опасным из-за выделения при таких температурах значительного количества токсичных продуктов термоокислительной деструкции полиолефинов.

В предлагаемом способе получения материала для защитных покрытий строительных конструкций, содержащего основную композицию, состоящую из резиновых отходов и смеси отходов полиэтиленов высокого давления и отходов термопластов, вспомогательные добавки и пигменты, включающем стадии смешения указанных компонентов и формования заготовки указанного материала, смешение компонентов производят в два этапа, при этом на первом этапе производят смешение ТИРП с вспомогательными добавками и пигментом при температуре 20°С в течение 5-10 мин, а на втором этапе производят смешение полученной системы со смесью отходов полиэтилена высокого давления и отходов термопластов при температуре 75-85°С в течение 35-45 мин до получения однородной массы, при этом в указанной смеси содержание дробленых отходов хлорсульфированного полиэтилена, равно как и содержание дробленых полимерных отходов кабельной промышленности, не превышает 30 мас.%, а в составе ТИРП максимальный размер частиц не превышает 0,63 мм, а содержание частиц размером до 0,3 мм составляет не менее 50 мас.%, при этом суммарное количество вспомогательных добавок и пигментов не превышает 15 мас. ч. на 100 мас. ч. основной композиции.

После окончания второй стадии смешения, перед формованием заготовки указанного материала, однородную массу гомогенизируют и пластифицируют на смесительных вальцах при температуре 90-110°С в течение 10-30 мин, а формование заготовки указанного материала осуществляют на четырехвалковом каландре при температуре на первом и втором валках каландра от 110 до 130°С, на третьем и четвертом валках каландра от 100 до 120°С.

Известен способ изготовления кровельных изделий, включающий получение материала для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, содержащего основную композицию, состоящую из резиновых отходов и дробленых отходов полиэтилена высокого давления, вспомогательные добавки и пигменты, путем смешения указанных компонентов, формования заготовки указанного материала, прессование подпрессовочным валком предварительно нагретой до 120-130°С заготовки материала определенного размера и цветовой гаммы, наложенной на основу (RU 2146322 С1, 10.03.1999). Отличительная особенность предлагаемого способа изготовления кровельных изделий от известного способа состоит в том, что основная композиция содержит отходы полиэтилена высокого давления в смеси с дроблеными отходами хлорсульфированного полиэтилена или дроблеными полимерными отходами кабельной промышленности, а в качестве резиновых отходов - тонкоизмельченый резиновый порошок (ТИРП) при следующем содержании компонентов основной композиции, мас. ч.: указанная смесь 40-45, ТИРП 55-60, при этом смешение указанных компонентов производят в два этапа, при этом на первом этапе производят смешение ТИРП с вспомогательными добавками и пигментами при температуре 20°С в течение 5-10 мин, а на втором этапе производят смешение полученной системы с указанной смесью при температуре 75-85°С в течение 35-45 мин до получения однородной массы. Полученную массу ленточным транспортером подают на смесительные валки, где в течение 10-30 мин при температуре 90-110°С ее гомогенизируют и пластифицируют. Формование заготовки указанного материала в виде рулонного полотна осуществляют на четырехвалковом каландре при температуре на первом и втором валках каландра от 110 до 130°С, а на третьем и четвертом валках каландра от 100 до 120° С. После каландра полотно поступает на охлаждающее устройство, где каландрованное полотно охлаждают проточной водой до комнатной температуры и наматывают в бобины. Бобины каландрованного полотна кран-балкой переносят на разбраковочный стол, где с помощью визуального осмотра подвергают разбраковке, обрезке, маркировке согласно ТУ 5774-001-48149088-01, и далее, для изготовления кровельных изделий рулонный материал поступает на участок формовки и вырубки изделий, где нарезается на заготовки определенных геометрических размеров. Полученные заготовки основы и материала нужной цветовой гаммы помещают в печь, нагревают в течение 5-15 мин до температуры 110-130°С. Разогретые заготовки нужной цветовой гаммы накладывают на основу, помещают в гидравлический пресс и при давлении 250 кгс/см² и в течение 40 с формуют в кровельное изделие. Отформованное из пресса кровельное изделие извлекают, охлаждают с помощью воздуха до комнатной температуры, визуально осматривают, замеряют толщину, обрезают по краям согласно требуемым геометрическим размерам, маркируют, упаковывают и вывозят на склад готовой продукции.

При этом в процессе производства рулонного материала и кровельных изделий все отбракованные части, обрезки, кромки, стыки собирают, измельчают и повторно используют при производстве основы, превращая тем самым предлагаемый способ получения материала для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций практически в безотходный процесс, а проведение операций смешения, вальцевания, каландрирования полотна и формования кровельных изделий при температурных режимах, не превышающих 140°С (начало термодекструкции полиолефинов), делает предлагаемый способ в сравнении с прототипом экономически и экологически более приемлемым.

Использование для производства предлагаемого материала в качестве термопластов отходов полиэтилена высокого давления в смеси с отходами хлорсульфированного полиэтилена или полимерными отходами кабельной промышленности (полистирольными, полиэтилентерфталатными, поликарбонатными и другими отходами) позволяет не только расширить сырьевую базу для производства предлагаемого материала, решив тем самым и проблему рационального использования данных отходов, но и значительно повысить такое важное свойство производимого кровельного материала, как его огнестойкость.

Использование вместо резиновой крошки с размером частиц до 1,0 мм тонкоизмельченного резинового порошка (ТИРП) с максимальным размером частиц до 0,63 мм и содержанием частиц размером до 0,3 мм более 50 мас.%, позволяет получать напольные и кровельные изделия, по качеству и внешнему виду превосходящие аналогичные изделия, получаемые с известной резиновой крошкой.

В табл. 1 указан состав рецептур различных образцов рулонного материала, полученных предлагаемым способом, а в табл.2 приведены результаты испытания данных образцов, выполненные в соответствии с ГОСТ 2678-87 “Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные”.

Как следует из данных табл.2, предлагаемый материал по таким характеристикам, как прочность на разрыв (МПа), удлинение при разрыве (%), водопоглощение (%), находится на уровне прототипа, а по морозостойкости (°С) и по коэффициенту сохранения стойкости к кислотам, щелочам и температуре превосходит прототип.

Claims (17)

1. Материал для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, содержащий основную композицию, состоящую из резиновых отходов и смеси отходов полиэтилена высокого давления и отходов термопластов, вспомогательные добавки и пигменты, отличающийся тем, что он содержит в качестве отходов полиэтилена высокого давления дробленые указанные отходы, в качестве отходов термопластов - дробленые отходы хлорсульфированного полиэтилена или дробленые полимерные отходы кабельной промышленности, а в качестве резиновых отходов - тонкоизмельченный резиновый порошок - ТИРП - при следующем содержании компонентов основной композиции, мас.ч.:

Указанная смесь 40-45

ТИРП 55-60

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что в указанной смеси содержание дробленых отходов хлорсульфированного полиэтилена не превышает 30 мас.%.

3. Материал по п.1, отличающийся тем, что в указанной смеси содержание дробленых полимерных отходов кабельной промышленности не превышает 30 мас.%.

4. Материал по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в составе ТИРП максимальный размер частиц не превышает 0,63 мм, а содержание частиц размером до 0,3 мм составляет не менее 50 мас.%.

5. Материал по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что суммарное количество вспомогательных добавок и пигментов не превышает 15 мас.ч. на 100 мас.ч. основной композиции.

6. Материал по п.4, отличающийся тем, что суммарное количество вспомогательных добавок и пигментов не превышает 15 мас.ч. на 100 мас.ч. основной композиции.

7. Способ получения материала для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, содержащего основную композицию, состоящую из резиновых отходов и смеси отходов полиэтилена высокого давления и отходов термопластов, вспомогательные добавки и пигменты, включающий стадии смешения указанных компонентов, формования заготовки указанного материала и наматывание его в рулон, отличающийся тем, что для получения материала по п.1 смешение компонентов производят в два этапа, при этом на первом этапе производят смешение ТИРП с вспомогательными добавками и пигментами при температуре 20^оС в течение 5-10 мин, а на втором этапе производят смешение полученной системы со смесью отходов полиэтилена высокого давления и отходов термопластов при температуре 75-85^оС в течение 35-45 мин до получения однородной массы.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что в указанной смеси содержание дробленых отходов хлорсульфированного полиэтилена не превышает 30 мас.%.

9. Материал по п.7, отличающийся тем, что в указанной смеси содержание дробленых полимерных отходов кабельной промышленности не превышает 30 мас.%.

10. Способ по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что в составе ТИРП максимальный размер частиц не превышает 0,63 мм, а содержание частиц размером до 0,3 мм составляет не менее 50 мас.%.

11. Способ по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что суммарное количество вспомогательных добавок и пигментов не превышает 15 мас.ч. на 100 мас.ч. основной композиции.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что суммарное количество вспомогательных добавок и пигментов не превышает 15 мас.ч. на 100 мас.ч. основной композиции.

13. Способ по п.7, отличающийся тем, что перед формованием заготовки указанного материала однородную массу гомогенизируют и пластифицируют на смесительных вальцах при температуре 90-110°С в течение 10-30 мин.

14. Способ по п.7 или 13, отличающийся тем, что формование заготовки указанного материала осуществляют на четырехвалковом каландре при температуре на первом и втором валках каландра 110-130°С, а на третьем и четвертом валках каландра 100-120°С.

15. Способ изготовления кровельных изделий, включающий получение материала для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, содержащего основную композицию, состоящую из резиновых отходов и дробленых отходов полиэтилена высокого давления, вспомогательные добавки и пигменты, путем смешения указанных компонентов, формования заготовки указанного материала, прессование предварительно нагретой заготовки указанного материала определенного размера и цветовой гаммы, наложенной на основу, отличающийся тем, что основная композиция содержит отходы полиэтилена высокого давления в смеси с дроблеными отходами хлорсульфированного полиэтилена или дроблеными полимерными отходами кабельной промышленности, в качестве резиновых отходов - тонкоизмельченный резиновый порошок - ТИРП - при следующем содержании компонентов основной композиции, мас.ч.:

Указанная смесь 40-45

ТИРП 55-60

смешение указанных компонентов производят в два этапа, при этом на первом этапе производят смешение ТИРП с вспомогательными добавками и пигментами при температуре 20°С в течение 5-10 мин, а на втором этапе производят смешение полученной системы с указанной смесью при температуре 75-85°С в течение 35-45 мин до получения однородной массы, заготовка нагрета до температуры 110-130°С, а прессование осуществляют при давлении 250 кгс/см².

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что перед формованием заготовки указанного материала однородную массу гомогенизируют и пластифицируют на смесительных вальцах при температуре 90-110°С в течение 10-30 мин.

17. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что формование заготовки указанного материала осуществляют на четырехвалковом каландре при температуре на первом и втором валках каландра 110-130°С, а на третьем и четвертом валках каландра 100-120°С.