МНОГОСЛОЙНЫЙ БИТУМНО-ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
MULTI-LAYER BITUMEN-POLYMER MATERIAL AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Изобретение относится к многослойному битумно-полимерному материалу, содержащему основу, верхний и нижний слои с различными технически-эксплуатационными свойствами, а также к способу получения указанного материала. Изобретение может быть использовано при производстве рулонного кровельного материала, обладающего гидроизоляционными и огнезащитными свойствами.
Традиционные битумные и битумно-полимерные материалы производятся путем окунания основы в покровную ванну с горячей битумно-полимерной смесью, в результате чего на основу, с верхней и нижней сторон наносится слой однотипного вяжущего материала. Очевидно, что в процессе эксплуатации верхний и нижний слои материала испытывают различные по характеру и величине внешние воздействия: верхний слой более подвержен воздействию механических нагрузок, солнечного излучения, а при пожаре - воздействию пламени, а нижний слой испытывает растягивающие усилия от деформации основания. Таким образом актуальным является вопрос производства многослойного рулонного битумно-полимерного материала, у которого верхний и нижний слои различались как по составу, так и по свойствам.
Известен из патента РФ №2117578, кл. МПК В32В 11/04, Е04D 5/12, опубл. 20.08.1998 г., многослойный материал для защиты покрытий строительных сооружений и конструкций. Содержащий подложку (основу), покрытую с двух сторон битумными слоями, и верхний защитный слой, который, для улучшения эксплуатационных характеристик, может содержать наполнители и модификаторы.
Получение указанного материала осуществляется пропусканием подложки через расплавленный битум с последующим нанесением верхнего защитного слоя методом накатки и охлаждением полученного материала. При этом в описании патента отсутствуют сведения, каким образом наносится верхний защитный слой и входит ли в его состав вещество, повышающее, в частности, огнестойкость.
Из авторского свидетельства СССР №697540, кл. МПК C08L 95/00, опубл. 15.11.1979 г., известна композиция покровной массы рулонного кровельного материала, обеспечивающей повышение огнестойкости готового продукта. За счет введения в состав нефелинового антипирена. Композицию получают обычным способом - путем механического перемешивания.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является битумно-полимерный материал с огнезадерживающими свойствами и способ его получения, известные из патента ЕР 0634515, кл. D06N 5/10, E04D 5/10, опубл. 18.09.1996 г. Известный материал представляет собой армирующую основу из термопластического материала, на которую с двух сторон наносят пропитку, повышающую ее (основы) устойчивость к термическому или механическому воздействию, огнеупорный или противопожарный материал(антипирен), наносимый на пропитанную армирующую основу и обладающий огнеупорными и противопожарным свойствами, активируемыми при температуре 300°С и выше, поддающийся сварке нижний слой из полимерного битума, который может содержать один или несколько наполнителей и верхний слой, который может быть выбран из группы материалов, включающей битум, полимерный битум, пластомерный искусственный материал и эластомерный искусственный материал, причем верхний слой может содержать один или несколько наполнителей.
Способ изготовления указанного выше материала включает в себя следующие этапы получения: армирующую основу пропитывают пропитывающим составом, повышающим устойчивость основы к термическому и/или механическому воздействию; наносят огнеупорный или противопожарный материал (антипирен) на верхнюю сторону пропитанной армирующей основы; наносят верхний и нижний слои на пропитанную армирующую основу, на верхнюю сторону которой уже предварительно нанесен огнеупорный и противопожарный материал (антипирен).
Огнеупорное и противопожарное вещество (антипирен) на верхнюю сторону наносится путем рассыпания по верхней стороне механическим способом, или рассыпания в электростатическом поле или с помощью клея.
Указанный выше способ может быть дополнен операцией посыпания верхнего и/или нижнего слоя минеральным сыпучим материалом или покрывания покровной пленкой.
К недостаткам известного материала следует отнести то, что антипирен не входит в состав смеси, образующий верхний слой. Огнезащитное вещество предварительно наносится на основу, а затем уже на слои нанесенного огнезащитного вещества наносится верхний слой, который в этом случае не обладает никакими огнезащитными свойствами, что ухудшает эксплуатационные показатели материала в этой части.
Недостатком способа получения известного материала является его относительная многостадийность, обусловленная наличием отдельной операции предварительного нанесения огнезащитного вещества (антипирена) на верхнюю поверхность основы, а потом уже на нанесенный огнезащитный материал нанесение верхнего слоя, что усложняет процесс получения готового материала, увеличивает время его получения, что, в свою очередь, приводит к снижению производительности и увеличению стоимости готового продукта.
Техническим результатом заявленного изобретения в части способа является разработка способа (технологического процесса) получения многослойного битумно-полимерного материала, верхний и нижний слои которого отличаются друг от друга составом и свойствами, упрощающего процесс получения готового продукта и повышающего производительность оборудования.
Техническим результатом заявленного изобретения в части многослойного битумно-полимерного материала является упрощение изготовления и получение материала с приданием верхнему слою ярко выраженных огнезащитных свойств.
Достижение указанного технического результата в части многослойного битумно-полимерного материала обеспечивается тем, что заявленный материал содержит основу, верхний и нижний слои, при этом в качестве основы использован нетканый полиэфирный холст или стеклоткань, или стеклохолст, причем верхний слой содержит смешанные между собой битум кровельный или смесь кровельного и дорожного битумов, полимерный модификатор, антипирен и минеральный наполнитель, а нижний слой включает в себя смесь битума кровельного, полимерного модификатора и минерального наполнителя.
В качестве битума кровельного используется битум марки БНК  40/180 или БНК 45/190, а в качестве битума дорожного - битум марки БНД 60/90 или БНД 90/130, при этом количество битума кровельного или смеси битума кровельного и битума дорожного для верхнего слоя составляет от 45 до 75 мас.%, а количество битума кровельного для нижнего слоя - от 35 до 65 мас.% соответственно.
В качестве полимерного модификатора для верхнего и нижнего слоев используется бутадиен стирольный термоэластопласт (СБС модификатор), при этом для верхнего слоя его количество составляет от 0.5 до 15 мас.%, а для нижнего слоя - от 2 до 15 мас.% соответственно.
В качестве минерального наполнителя для верхнего и нижнего слоев использован доломит или гранитная пыль, или тальк, при этом его количество для верхнего слоя составляет от 20 до 55 мас.%, а для нижнего - от 30 до 55 мас.% соответственно.
В качестве антипирена (огнезащитного вещества) используется терморасширяющийся графит в виде чешуек с фракцией 0.1-3 мм и в количестве от 0.5 до 15 мас.%.
2
2
2
В качестве основы используется нетканый полиэфирный холст плотностью 100-300 г/м или стеклоткань плотностью 120-250 г/м, или стеклохолст плотностью 40-110 г/м, при этом ширина основы составляет 0.95-1.1 м.
Достижение указанного технического результата в части способа получения двухслойного битумно-полимерного материала обеспечивается тем, что заявленный способ заключается в том, что основу протягивают, обрабатывают пропиточным составом, отжимают, после чего раздельно друг от друга наносят на основу верхний и нижний слои, при этом в качестве основы используют нетканый полиэфирный холст или стеклоткань, или стеклохолст, нижний слой изготавливают в виде смеси, состоящей из битума кровельного, полимерного модификатора и минерального наполнителя, а верхний слой - в виде предварительно приготовленной смеси, содержащей битум кровельный или смесь кровельного и дорожного битумов, полимерный модификатор, антипирен и минеральный наполнитель, при этом верхний слой наносят на основу посредством диффузора, после чего сформированный материал пропускают через калибровочные валы для получения требуемых плотности и толщины материала.
В общем случае, заявленный способ получения двухслойного битумно-полимерного материала, в заявленных составах и соотношениях компонентов, образующих заявленный материал, реализуется следующим образом.
2
2
2
В соответствии со схемой технологической линии, приведенной на фиг.1, основа 1, представляющая собой нетканый полиэфирный холст плотностью 100-300 г/м, или стеклоткань плотностью 120-250 г/м, или стеклохолст плотностью 40-110 г/м, протягивается через пропиточную ванну 2, где на нее наносится пропиточный состав, представляющий собой низковязкий состав на основе битума и модифицирующих добавок с добавкой антипирена или без него. Примерный состав: битум кровельный (БНК 40/180) - 90-97 мас.%; СБС (стирол-бутадиен-стирол) модификатор - 2-6 мас.%; антипирен (терморасширяющийся графит) - 1-4 мас.%.
После нанесения пропиточного состава, основа отжимается, в отжимных валках 3 и далее поступает на наносной вал 4, размещенный в покровной ванне 7, содержащей приготовленную смесь, образующую нижний слой получаемого материала. С помощью указанного наносного вала 4 нижний слой, представляющий собой смесь битума кровельного, полимерного модификатора и минерального наполнителя наносится на нижнюю поверхность основы. При этом количество битума кровельного в смеси составляет от 35 до 65 мас.%, полимерного модификатора - от 2 до 15 мас.%, а минерального наполнителя - от 30 до 55 мас.% соответственно. После прохождения основой наносного вала, на ее верхнюю поверхность наносится верхний слой, представляющий собой предварительно смешанные между собой битум кровельный или смесь кровельного и дорожного битумов, полимерный модификатор, антипирен и минеральный наполнитель, при этом количество битума кровельного или смеси битума кровельного и битума дорожного составляет от 45 до 75 мас.%, полимерного модификатора - от 0.5 до 15 мас.%, минерального наполнителя - от 20 до 55 мас.%, а антипирена - от 0.5 до 15 мас.% соответственно. Верхний слой приготавливают следующим образом. В смеситель заливают горячий битум при температуре 180-200°С, затем загружают СБС модификатор, осуществляют перемешивание в течение 40-60 минут по кольцу: смеситель-гомогенизатор-смеситель. После полного растворения полимерного модификатора, в смеситель вводят минеральный наполнитель и осуществляют перемешивание в течение 15-20 минут при температуре 180-190°С и затем в полученную смесь вводят терморасширяющийся графит.
Подобным образом получают и смесь, образующую нижний слой, только без добавки терморасширяющегося графита.
Полученная таким образом смесь подается на основу 1 посредством диффузора 5, представляющего собой установленный над основой напорный ящик, в который при работе технологической линии приготовленная смесь непрерывно подается. В нижней части диффузора расположена щель, ширина которой равна ширине основы, из которой происходит равномерное вытекание смеси на поверхность основы, что обеспечивает равномерность и однородность верхнего слоя основы.
После нанесения на основу верхнего и нижнего слоев, полученный материал пропускают через калибровочные валы 6, для обеспечения требуемых плотности и толщины готового продукта.
Ниже приведены примеры полученного материала с помощью описанной технологической линии.
2
Пример 1. Основа - стеклоткань плотностью 150 г/м
<b>Верхний слой:</b>
битум кровельный
52 мас.%
полимерный модификатор
6 мас.%
антипирен
2 мас.%
минеральный наполнитель (тальк)
40 мас.%
<b>Нижний слой:</b>
Битум кровельный
54 мас.%
Полимерный модификатор
6 мас.%
Минеральный наполнитель
(гранитная пыль)
40 мас.%
<b>Смесь для пропитки:</b>
битум кровельный
2 мас.%
полимерный модификатор
6 мас.%
антипирен
2 мас.%
2
Пример 2. Основа - полиэфирный холст 180 г/м
<b>Верхний слой:</b>
битум кровельный и
битум дорожный
60 мас.%
полимерный модификатор
7 мас.%
антипирен
3 мас.%
минеральный наполнитель (доломит)
30 мас.%
<b>Нижний слой:</b>
Битум кровельный
62 мас.%
Полимерный модификатор
8 мас.%
Минеральный наполнитель
(тальк)
30 мас.%
<b>Смесь для пропитки:</b>
битум кровельный
92 мас.%
полимерный модификатор
6 мас.%
антипирен
2 мас.%
Полученные образцы материала с антипиреном в верхнем слое были испытаны во ВНИИПО. В испытаниях (распространение пламени, ГОСТ Р 51032-97) также участвовал материал без антипирена в верхнем слое и смеси для пропитки (пример 3), имеющий следующий состав:
2
Пример 3. Основа - стеклоткань плотностью 150 г/м
<b>Верхний слой:</b>
битум кровельный
52 мас.%
полимерный модификатор
6 мас.%
минеральный наполнитель (тальк)
40 мас.%
<b>Нижний слой:</b>
Битум кровельный
54 мас.%
Полимерный модификатор
6 мас.%
Минеральный наполнитель
(гранитная пыль)
40 мас.%
<b>Смесь для пропитки:</b>
битум кровельный
92 мас.%
полимерный модификатор
6 мас.%
Результаты испытаний образца по примеру 1 (с антипиреном в верхнем слое и смеси для пропитки) и образца без антипирена приведены в таблице 1.
Таблица 1
Образец материала
Длина распространения пламени, мм
Время горения, с
Группа распространения пламени
Пример 1 (материал с антипиреном в верхнем слое и смеси для пропитки)
43
745
РП 1
Пример 3 (материал без антипирена в верхнем слое и смеси для пропитки)
400
1500
РП 3
Полученные результаты показали, что образцы материала, полученные по заявленной технологии и в заявленном количественном соотношении компонентов, в отличие от материала, верхний слой которого не содержит антипирен, имеют группу распространения пламени РП 1, что подтверждает обеспечение заявленным изобретением указанного технического результата - получение с помощью разработанной упрощенной технологии многослойного битумно-полимерного материала, верхний слой которого обладает ярко выраженными, повышенными огнезащитными свойствами.