Материал для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций и способ его получения
Владельцы патента RU 2293748:
Общество с ограниченной ответственностью "Техноресурс" (RU)
Изобретение относится к резинополимерным материалам, производству гидроизоляционных и кровельных материалов и может быть использовано для защиты фундаментов при строительстве зданий и сооружений, противофильтрационных экранов при сооружении геотехнических природоохранных объектов, например санитарных полигонов ТБО, рекультивации существующих свалок. Материал выполнен из основной композиции, которая содержит сополимер этилена с винилацетатом - сэвилен, с содержанием винилацетата 5-20%, первичный полиэтилен высокого давления или смесь первичного полиэтилена высокого давления и вторичного полиэтилена высокого давления, резиновый порошок ТИРП с максимальным размером частиц резинового порошка, не превышающим 0,5 мм, при этом содержание частиц менее 0,5 мм составляет не более 30%. Способ получения указанного материала включает стадии смешения, гомогенизации, пластикации компонентов, формования заготовки указанного материала, охлаждения и сворачивания ее в рулон, причем перед смешением компонентов резиновый порошок - ТИРП предварительно подвергают сушке при температуре 70-85°С, формование заготовки осуществляют по экструзионной технологии, при этом смешение, гомогенизацию и пластикацию компонентов осуществляют одновременно в каждом из двух компаундных смесителей, работающих поочередно. Техническим результатом изобретения является улучшение физико-механических, противофильтрационных и реологических характеристик материала. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к резинополимерным материалам, производству гидроизоляционных материалов и может быть использовано для защиты фундаментов при строительстве зданий и сооружений, противофильтрационных экранов при сооружении геотехнических природоохранных объектов, например санитарных полигонов ТБО, рекультивации существующих свалок.
Известен материал "резинол-бен" для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, содержащий основную композицию, состоящую из смеси полиэтилена низкой плотности и хлорсульфированного полиэтилена или вторичного полиэтилена низкой плотности и хлорсульфированного полиэтилена, резиновой крошки с размером частиц до 1,0 мм и бентонитового глинопорошка (патент РФ №2176713, МПК Е 04 D 5/06, публ. 2001 г.).
Известен также способ получения материала "резинол-бен", включающий стадию смешения компонентов в два этапа при определенной температуре, после чего готовую массу направляют в емкость-накопитель с постоянным подогревом, формование рулонной заготовки, ее охлаждение с последующим сворачиванием в рулон (см. там же).
Недостатком материала "резинол-бен" является его низкие физико-механические свойства из-за присутствия в составе основной композиции бентонитового глинопорошка и из-за использования резиновой крошки крупной фракции.
Недостатком способа получения материала "резинол-бен" является использование вальцово-каландровой технологии, которая не обеспечивает высоких физико-механических показателей из-за невозможности получения монолитного беспористого материала.
Известен также материал для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, выполненный из основной композиции, содержащей полиэтилен высокого давления и резиновый порошок - ТИРП (патент РФ №2237789, МПК Е 04 D 5/06, публ. 2004 г. - прототип).
Известен способ получения материала для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, выполненный из основной композиции, содержащей полиэтилен высокого давления и резиновый порошок - ТИРП, включающий стадии смешения, гомогенизации, пластикации компонентов, формования заготовки указанного материала, охлаждения и сворачивания ее в рулон (прототип, см. там же).
Недостатком материала по прототипу является низкие физико-механические свойства. Использование в основной смеси только дробленых отходов полиэтилена высокого давления, хлорсульфированного полиэтилена или полимерных отходов кабельной промышленности не может обеспечить необходимые физико-механические свойства, предъявляемые к данному классу материалов. Кроме того, содержание полимерной матрицы в основной композиции недостаточно для получения качественного гидроизоляционного материала при таком большом содержании (не менее 50%) резинового порошка с размером частиц до 0,3 мм. Такая композиция к тому же обладает низкими реологическими характеристиками и достаточно высоким водопоглощением.
Недостатком способа по прототипу является использование вальцово-каландровой технологии, которая не обеспечивает получение монолитного беспористого материала из композиции на основе только указанных выше дробленых отходов. К тому же данный способ является периодическим, т.е. менее производительным.
Задачей настоящего изобретения является улучшение физико-механических, противофильтрационных и реологических характеристик материала.
Поставленная задача решается за счет того, что материал для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, выполненный из основной композиции, содержащей полиэтилен высокого давления и резиновый порошок - ТИРП, дополнительно содержит сополимер этилена с винилацетатом - сэвилен, с содержанием винилацетата 5-20%, в качестве полиэтилена высокого давления содержит первичный полиэтилен высокого давления или смесь первичного полиэтилена высокого давления и вторичного полиэтилена высокого давления, а в качестве резинового порошка ТИРП - резиновый порошок с максимальным размером частиц, не превышающим 0,5 мм, при этом содержание частиц менее 0,5 мм составляет не более 30%, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Первичный полиэтилен высокого давления или | |
| смесь первичного полиэтилена высокого давления | |
| и вторичного полиэтилена высокого давления | 30-50 |
| ТИРП | 35-60 |
| Сэвилен | 10-15 |
Целесообразно, чтобы в смеси первичного и вторичного полиэтиленов высокого давления содержание вторичного полиэтилена высокого давления составляло не более 60%.
Целесообразно, чтобы материал дополнительно содержал до 20,0 мас.ч. дробленых отходов от производства указанного материала на 100 мас.ч. основной композиции.
Целесообразно, чтобы материал дополнительно содержал до 10,0 мас.ч. бентонитового глинопорошка на 100 мас.ч. основной композиции.
Целесообразно, чтобы материал дополнительно содержал до 5,0 мас.ч. пластификатора на 100 мас.ч. основной композиции.
Целесообразно, чтобы материал дополнительно содержал до 0,5 мас.ч. стеариновой кислоты на 100 мас.ч. основной композиции.
Целесообразно, чтобы материал дополнительно содержал до 2,0 мас.ч. волокон химических измельченных на 100 мас.ч. основной композиции.
Целесообразно, чтобы длина химических измельченных волокон не превышала 3 мм.
Целесообразно, чтобы материал дополнительно содержал до 0,5 мас.ч. термостабилизатора на 100 мас.ч. основной композиции.
Целесообразно, чтобы материал дополнительно содержал до 0, 1 мас.ч. ароматизирующих добавок на 100 мас.ч. основной композиции.
Поставленная задача решается также тем, что в способе получения материала для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, выполненный из основной композиции, содержащей полиэтилен высокого давления и резиновый порошок - ТИРП, включающем стадии смешения, гомогенизации, пластикации компонентов, формования заготовки указанного материала, охлаждения и сворачивания ее в рулон, в основную композицию дополнительно вводят сэвилен, перед смешением компонентов резиновый порошок - ТИРП предварительно подвергают сушке при температуре 70-85°С, формование заготовки осуществляют по экструзионной технологии, при этом смешение, гомогенизацию и пластикацию компонентов осуществляют одновременно в каждом из двух компаундных смесителях, работающих поочередно.
Целесообразно, чтобы смешение, гомогенизацию и пластикацию компонентов осуществляли при температуре 145-160°С течение 20-30 мин.
Целесообразно, чтобы формование заготовки указанного материала осуществляли на трехвалковом каландре при температуре на верхнем валке 50-60°С, на среднем валке - 60-50°С, на нижнем валке - 40-50°С.
Технический результат от реализации группы изобретений, связанных единым изобретательским замыслом, достигается благодаря наличию в основной композиции сэвилена, который позволяет создать более оптимальное соотношение полимерной матрицы и наполнителя и при этом обеспечивает улучшение реологических характеристик материала.
Кроме того, взаимодействие таких компонентов как сэвилен, первичный полиэтилен высокого давления или его смесь с вторичным полиэтиленом высокого давления в сочетании с порошком резиновым другого гранулированного состава позволяет в совокупности с другим видом технологии переработки (экструзионным) данной композиции, предусматривающей введение в основную композицию сэвилена, предварительную сушку ТИРП при определенном режиме и одновременное проведение трех технологических операций, в сравнении с прототипом, получить более монолитный гидроизоляционный материал со значительно более высокими физико-механическими свойствами, повышенными противофильтрационными свойствами и обеспечить стабильность процесса.
Использование в технологическом процессе двух смесителей, работающих поочередно, делает технологический процесс непрерывным. Данное обстоятельство позволяет значительно увеличить производительность способа.
Пример 1.
Предварительно проводили сушку ТИРП - тонкоизмельченного резинового порошка (ТУ 2519-001-47659157-01) с размером частиц 0,5 мм, в том числе с размером частиц менее 0,5 мм - 10% в бункере сушителе при температуре 70°С.
Затем в компаундный смеситель загружали через дозирующие устройства в расчете на 100 мас.ч. основной композиции следующие компоненты: первичный полиэтилен высокого давления (ГОСТ 16337-77) - 30 мас.ч., ТИРП - -60 мас.ч., сэвилен (ТУ 6-05-1636-97) - с 5% содержанием винилацетата - 10 мас.ч., пластификатор - "Стабилойл - 18 М" (ТУ 5882-013-23750583-2000) - 4 мас.ч., стеариновую кислоту (ГОСТ 6484-96) - 0,5 мас.ч. Пластификатор "Стабилойл - 18 М" - масло - мягчитель на основе продукта переработки маслосернистых нефтей.
Смешение, гомогенизацию и пластикацию компонентов производили одновременно в каждом из двух компаундных смесителях, работающих поочередно, при температуре 145°С в течение 20 мин до получения пластичной гомогенной массы. Полученную массу по транспортеру подавали в загрузочный бункер, а затем в одношнековый экструдер. Далее по ходу технологического процесса пластичная масса из щелевой головки экструдера поступала на трехвалковый гладильный каландр со следующими температурами на валках: верхний валок - 50°С, средний - 60°С, нижний - 40°С. Полученный материал подавался на рольганг, охлаждался, а затем наматывался в рулон необходимой длины.
Результаты испытаний материала представлены в таблице 1.
Пример 2.
Осуществляли аналогично примеру 1, но в качестве ТИРП использовали резиновый порошок с размером частиц менее 0,5 мм - 30%, а предварительную сушку проводили при температуре 75°С, в каландровый смеситель загружали следующие компоненты основной композиции, мас.ч.:
| Смесь первичного полиэтилена высокого давления | |
| и вторичного полиэтилена высокого давления | 50 |
| ТИРП | 35 |
| Сэвилен | 15 |
При этом содержание вторичного полиэтилена высокого давления в смеси составляло 40%, сэвилен содержал 7% винилацетата.
В состав основной композиции вводили термостабилизатор - "Диафен НН" (ТУ 6-14-1054-74 1700) в количестве 0,5 мас.ч. и ароматизирующую добавку ("Aromco", Великобритания, ISO - 9001) - 0,1 мас.ч.
Ароматизирующая добавка "Aromco" - на основе монопропиленгликоля и душистых веществ.
Термостабилизатор - "Диафен НН" - N,N - Дибетанафтил - пара - фенилендиамин.
Смешение, гомогенизацию и пластикацию компонентов проводили при температуре 150°С в течение 25 мин. Каландрирование материала осуществляли при температурах на валках: верхний - 55°С, средний - 65°С, нижний - 45°С.
Пример 3.
Осуществляли аналогично примеру 1, но в качестве ТИРП использовали резиновый порошок с размером частиц менее 0,5 мм - 30%, а предварительную сушку ТИРП проводили при температуре 80°С, но загружали следующие компоненты основной композиции, мас.ч.:
| Первичный полиэтилен высокого давления | 44 |
| ТИРП | 44 |
| Сэвилен | 12 |
При этом сэвилен содержал 15% винилацетата.
В основную композицию вводили волокно химическое измельченное с длиной волокна 2 мм (ТУ 2272-001-14602866-03)- 1,5 мас.ч. Волокно химическое измельченное является сополимером полиакрилонитрила.
Смешение, гомогенизацию и пластикацию компонентов проводили при температуре 155°С в течение 30 мин. Каландрирование материала проводилось при температуре валков: верхний - 60°С, средний - 65°С, нижний - 45°С.
Пример 4.
Осуществляли аналогично примеру 1, но в качестве ТИРП использовали резиновый порошок с размером частиц менее 0,5 мм - 30%, а предварительную сушку ТИРП проводили при температуре 80°С, в каландровый смеситель загружали следующие компоненты основной композиции, мас.ч.:
| Смесь первичного полиэтилена высокого давления | |
| и вторичного полиэтилена высокого давления | 47 |
| ТИРП | 40 |
| Сэвилен | 13 |
При этом содержание вторичного полиэтилена высокого давления составляло 10%, сэвилен содержал 20% винилацетата.
Дополнительно вводили бентонитовый глинопорошок (ТУ 480-1-334-91).
Смешение, гомогенизацию и пластикацию компонентов проводили при температуре 160°С в течение 25 мин. Каландрирование материала проводилось при температуре валков: верхний - 55°С, средний - 60°С, нижний - 50°С.
Пример 5.
Осуществляли аналогично примеру 1, но предварительную сушку ТИРП проводили при температуре 85°С, в каландровый смеситель загружали следующие компоненты основной композиции, мас.ч:
| Смесь первичного полиэтилена высокого давления | 40 |
| ТИРП | 49 |
| Сэвилен | 11 |
Дополнительно вводили дробленые отходы от собственного производства заявляемого материала - 15 мас.ч.
Дробленые отходы представляют собой некондиционный материал, полученный на стадии охлаждения. В качестве такового могут быть обрезные кромки, материал, не соответствующий требованиям по качеству и габаритам и т.п. Некондиционный материал подвергается измельчению и использованию на стадии смешения компонентов. Таким образом, способ получения материала является безотходным.
Смешение, гомогенизацию и пластикацию компонентов проводили при температуре 160°С в течение 20 мин. Каландрирование материала проводилось при температуре валков: верхний - 60°С, средний - 65°, нижний - 50°С. Состав рецептур по примерам представлен в таблице 2. Технический результат от использования изобретения выражается в увеличении относительного удлинения в 3-4 раза, увеличении прочности в 1,5-2 раза при уменьшении водопоглощения и сохранении устойчивости в химических средах.
Кроме того, совокупность существенных признаков изобретения позволяет значительно увеличить производительность процесса и обеспечить возможность безотходного производства гидроизоляционного материала.
| Таблица 1 | |||||||
| № п/п | Предел прочности при растяжении, МПа | Относительное удлинение при разрыве, % | Водопоглощение, % | Морозостойкость, °C | Коэффициент сохранения прочности, МПа | ||
| Примеры | Вода дистиллированная | Кислота 50% HSO4 | Щелочь 20% NaOH | ||||
| 1 | 8 | 210 | 0,3 | -35 | 0,95 | 0,95 | 0,96 |
| 2 | 9 | 240 | 0,2 | -45 | 0,96 | 0,96 | 0,96 |
| 3 | 11 | 260 | 0,1 | -40 | 0,97 | 0,96 | 0,96 |
| 4 | 8 | 200 | 0,1 | -45 | 0,95 | 0,95 | 0,95 |
| 5 | 8 | 230 | 0,2 | -40 | 0,96 | 0,95 | 0,95 |
| 6 | 5-6 | 55-75 | 0,5 | -45 | <1,0 | <1,0 | <1,0 |
Таблица 2
| № | Примеры | |||||
| п/п | Наименование компонентов | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 1 | Первичный полиэтилен | 30 | 44 | 40 | ||
| высокого давления, мас.ч. | ||||||
| 2 | Смесь первичного | 50/40 | 47/10 | |||
| полиэтилена высокого | ||||||
| давления и вторичного | ||||||
| полиэтилена высокого | ||||||
| давления, мас.ч. | ||||||
| 3 | Порошок резиновый (в т.ч. с | 60 | 49 | |||
| размерами частиц менее | ||||||
| 0,5 мм - 10%), мас.ч. | ||||||
| 4 | Порошок резиновый (в т.ч. с | 35 | 44 | 40 | ||
| размерами частиц менее | ||||||
| 0,5 мм - 30%), мас.ч. | ||||||
| 5 | Сополимер этилена с | 10 | 15 | 12 | 13 | 11 |
| винилацетата с содержанием | ||||||
| винилацетата 5-20%, мас.ч. | ||||||
| 6 | Дробленые отходы | 15 | ||||
| производства | ||||||
| гидроизоляционного | ||||||
| материала, мас.ч. | ||||||
| 7 | Бентонитовый | 7 | ||||
| глинопорошок, мас.ч. | ||||||
| 8 | Пластификатор - "Стабилойл | 4 | ||||
| - 18 М," мас.ч. | ||||||
| 9 | Стеариновая кислота, мас.ч. | 0,5 | ||||
| 10 | Волокно химическое | 1,5 | ||||
| измельченное, мас.ч. | ||||||
| 11 | Термостабилизатор - | 0,5 | ||||
| "Диафен НН", мас.ч. | ||||||
| 12 | Ароматизирующая добавка - | 0,1 | ||||
| "Aromco", мас.ч. |
1. Материал для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, выполненный из основной композиции, содержащей полиэтилен высокого давления и резиновый порошок - ТИРП, отличающийся тем, что он дополнительно содержит сополимер этилена с винилацетатом - сэвилен, с содержанием винилацетата 5-20%, в качестве полиэтилена высокого давления содержит первичный полиэтилен высокого давления или смесь первичного полиэтилена высокого давления и вторичного полиэтилена высокого давления, а в качестве резинового порошка ТИРП - резиновый порошок с максимальным размером частиц, не превышающим 0,5 мм, при этом содержание частиц менее 0,5 мм составляет не более 30%, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Первичный полиэтилен высокого давления или | |
| смесь первичного полиэтилена высокого давления | |
| и вторичного полиэтилена высокого давления | 30-50 |
| ТИРП | 35-60 |
| Сэвилен | 10-15 |
2. Материал по п.1, отличающийся тем, что в смеси первичного и вторичного полиэтиленов высокого давления содержание вторичного полиэтилена высокого давления составляет не более 60%.
3. Материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит до 20,0 мас.ч. дробленых отходов от производства указанного материала на 100 мас.ч. основной композиции.
4. Материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит до 10,0 мас.ч. бентонитового глинопорошка на 100 мас.ч. основной композиции.
5. Материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит до 5,0 мас.ч. пластификатора на 100 мас.ч. основной композиции.
6. Материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит до 0,5 мас.ч. стеариновой кислоты на 100 мас.ч. основной композиции.
7. Материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит до 2,0 мас.ч. волокон химических измельченных на 100 мас.ч. основной композиции.
8. Материал по п.7, отличающийся тем, что длина химических измельченных волокон не превышает 3 мм.
9. Материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит до 0,5 мас.ч. термостабилизатора на 100 мас.ч. основной композиции.
10. Материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит до 0, 1 мас.ч. ароматизирующих добавок на 100 мас.ч. основной композиции.
11. Способ получения материала для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций по пп.1-10, включающий стадии смешения, гомогенизации, пластикации компонентов, формования заготовки указанного материала, охлаждения и сворачивания ее в рулон, отличающийся тем, что перед смешением компонентов резиновый порошок - ТИРП предварительно подвергают сушке при температуре 70-85°С, формование заготовки осуществляют по экструзионной технологии, при этом смешение, гомогенизацию и пластикацию компонентов осуществляют одновременно в каждом из двух компаундных смесителях, работающих поочередно.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что смешение, гомогенизацию и пластикацию компонентов осуществляют при температуре 145-160°С в течение 20-30 мин.
13. Способ по п.11, отличающийся тем, что формование заготовки указанного материала осуществляют на трехвалковом каландре при температуре на верхнем валке 50-60°С, на среднем валке 60-50°С, на нижнем валке 40-50°С.
