Изоляционный материал
INSULATION MATERIAL

Изобретение относится к композиционным многослойным полимерным изоляционным материалам, предназначенным для устройства и ремонта кровельных покрытий, жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений, эксплуатируемых во всех климатических районах, а также для гидроизоляции указанных зданий и сооружений, трубопроводов и т.д.
Известен изоляционный материал, содержащий основу и нанесенную на нее резиновую композицию из этиленпропиленового каучука (Промышленность полимерных, мягких кровельных и теплоизоляционных строительных материалов. Выпуск 2, М., ВНИИЭСМ, 1993, с.30).
Однако, этот материал имеет невысокие пластоэластические, технологические характеристики и большую усадку.
Известен также изоляционный материал, содержащий тканевую или нетканую основу и расположенный на одной стороне основы слой полимерного материала, выполненного из термопластичной или эластомерной композиции, например, из этилен-пропилен(диен)ового каучука (Ю.П.Шульженко. Полимерные кровельные материалы, «Строительные материалы», 1998, № 11, с. 8-10).
К недостаткам данного материала относится сложность технологии при устройстве покрытий из-за необходимости использования приклеивающих мастик на органических растворителях, что ухудшает экологию производства и создает предпосылки для пожаро- и взрывоопасной ситуации, а кроме того, приводит к образованию дефектов (вздутия, неравномерности приклеивающего слоя).
Известна самоклеящаяся кровельная ПВХ мембрана LOGICROOFV-GRFBSA, которая применяется для гидроизоляции однослойных кровельных систем с клеевым методом крепления на основе качественного пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ), армированная стеклохолстом с флисовой подложкой из ламинированного геотекстиля с нижней стороны мембраны. Поверх слоя флиса в заводских условиях нанесён специальный клеевой состав, обладающий высокой адгезией к плитам LOGICPIR СХМ/СХМ, а также антиадгезионная плёнка, которую необходимо удалить перед приклеиванием мембраны.

Мембрана LOGICROOF V-GR FB SA обладает высокой стойкостью к проколам и стабильностью размеров. Содержит антипирены и специальные стабилизаторы. Благодаря технологии TRI-P мембрана имеет специальный защитный верхний слой толщиной 200 мкм, надежно защищающий материал от воздействия ультрафиолета.
Благодаря слою из ламинированного геотекстиля, на который в заводских условиях нанесён клеевой состав, мембрану можно приклеивать на теплоизоляционные плиты LOGICPIR с кашированием из стеклохолста. Монтаж мембраны возможен при температурах не ниже +5 °С («Руководство по проектированию и устройству кровель из полимерных материалов» «Инструкция по монтажу однослойной кровли из полимерной мембраны». Каталог Корпорации ТехноНИКОЛЬ.
Данный материал сложен в изготовлении.
Известно слоистое кровельное покрытие, состоящее, по меньшей мере, из двух слоев, один из которых - основа, в качестве которой используют волокнистый или нетканый дырчатый материал, а второй слой - полимерный гидроизоляционный слой на основе бутилкаучука (RU 2052046,10.01.1996).
3
2
Известен защитный мембранный материал, содержащий экранирующий слой из металлической фольги и волокнистый прокладочный слой из нетканого неорганического материала, имеющий объемную плотность 120÷150 кг/м, выполненный из алюмосиликатного или стеклянного волокна и покрытый с двух сторон защитной оболочкой из микроперфорированного нетканого полипропилена или из стеклоткани при поверхностной плотности оболочки 50-350 г/м(RU 2353423, 27.04.2009).
Недостатком известного материала является крайне низкие гидроизоляционные свойства.
Известен также гидроизоляционный материал, содержащий основу и слой, выполненный из мастики на основе водной эмульсии битума холодного нанесения (RU 2197582, 27.01.2003).
2
Известен многослойный изоляционный материал, который содержит основу, выполненную из тканого или нетканого материала, или фольгированного материала, обладающего повышенной прочностью и paзделительными свойствами, препятствующими проникновению нанесенного на одну из его сторон горячего битумно-полимерного материала на другую сторону этой основы с нанесенным на неё материалом из эластомерной или термопластичной композиции. Материал основы обладает поверхностной плотностью не менее 75 г/м и размером ячеек не более 0,1 мм, не имеющих капиллярного подсоса.
Полученный материал обладает стабильными изоляционными свойствами, водостойкостью, морозостойкостью (RU 73273 U1, 20.05.2008).
Недостатком этого известного изоляционного материала является повышенная пожароопасность и повышенная токсичность.
Известны самоклеящиеся материалы на основе бумаги, содержащие бумажную основу, защитный слой и расположенный между ними слой клеевой композиции. В качестве защитного слоя использована немодифицированная полиэтиленовая пленка, а в качестве клеевой композиции липкий клей (RU № 19538 С09 J 7/02, U1, 10.09.2001).
В качестве клеевой композиции может быть использована акриловая водная дисперсия с остаточной липкостью типа R-361 (низковязкая универсальная) или типа R-300 (высоковязкая, стойкая к старению). Составы акриловых дисперсий не раскрыты.
Известные материалы предназначены для использования в полиграфической промышленности при изготовлении этикеток, плакатов и т. д., то есть не предназначены для изготовления изоляционного материала.
Из RU 2012150558, 27.11.2012, известен самоклеящийся материал на основе бумаги, содержащий базовую основу из бумаги, защитный слой и расположенный между ними клеящий слой. Самоклеящийся материал содержит слой бумажной основы, защитный слой и расположенный между ними клеящий слой. На бумажную основу со стороны противоположной защитному слою нанесена посредством синтетического клея металлическая фольга. В качестве материала фольги выбран алюминий, причем соотношение толщины фольги и толщины слоя бумажной основы составляет 1:14-1:18. Сама алюминиевая фольга имеет толщину 7 мкм. Материал выполнен в виде рулонной ленты.
Однако, этот известный самоклеящийся материал имеет ограниченное использование и используется при изготовлении этикеток, рекламных листов и т.д.
Из RU 175358, 01.12.2017, U1, известен композитный материал, представляющий собой слоистую структуру, первый слой которой выполнен из полимерной термоплавкой плёнки, второй слой выполнен клеевым, а третий слой, закрывающий клеевой слой, выполнен из антиадгезионного пленочного материала, при этом полимерная плёнка соединяется термически с листом несшитого газонаполненного полиэтилена. Кроме того, полимерная термоплавкая пленка выполнена полиэтиленовой, в качестве антиадгезионного пленочного материала использована силиконизированная полиэтилентерефталатная пленка, а в качестве клеевого слоя использован клей из группы склеивающихся от механического воздействия прижатием, при этом полимерная термоплавкая полиэтиленовая пленка термически соединяется с листом вспененного несшитого газонаполненного полиэтилена, например, с помощью горячих валов ламинатора.
Как следует из вышеописанного известного уровня техники, широко известны самоклеящиеся материалы, в которых использованы различные акриловые клеи, однако в большинстве эти материалы используются в полиграфической промышленности (этикетки, плакаты, обложки для книг и т.д.).
Технической задачей данного заявленного изобретения является улучшение технических эксплуатационных свойств, повышение долговечности, расширение ассортимента изоляционных материалов указанного назначения.
Техническим результатом в соответствии с поставленной задачей является повышение эксплуатационных свойств материала в различных климатических условиях (влагостойкость, морозостойкость, прочностные свойства и т.д.), и, как следствие, повышение долговечности (увеличение срока эксплуатации), а также расширение арсенала средств подобных изоляционных материалов в соответствии с их назначением.
2
2
Поставленная техническая задача и указанный технический результат достигаются заявленным изоляционным материалом содержащим основу, которая, с одной стороны, придублирована со слоем из невулканизованной сырой резины в виде резинового полотна, сформированного из резиновой смеси на основе этилен-пропилен-диенового каучука, подвергнутой вместе с основой облучению ускоренными электронами до поглощенной дозы 100-130 кГр и/или термохимической обработке вальцеванием и каландрованием, а, с другой стороны, основа соединена с липким слоем из каучуковых клеёв или клеёв в виде водных дисперсий на основе акриловых, виниловых смол, сверху закрытым удаляемой защитной антиадгезионной плёнкой, при этом основа выполнена из прочного и устойчивого к продавливанию материала, выбранного из группы, включающей тканый или нетканый материал, с поверхностной плотностью не менее 100 г/ми размером ячеек не более 0,1 мм или фольгированный материал с поверхностной плотностью, по крайней мере, 100 г/м.
Выбор материала основы (указан ниже) не влияет на метод вулканизации и на свойства заявленного изоляционного материала.
Изоляционный материал в качестве основы может содержать металлическую фольгу или алюминиевую фольгу, или медную фольгу, или полимерный фольгированный материал, например, из фольгированной полимерной или полипропиленовой плёнки. Используемый в качестве основы тканный или нетканый материал представляет собой, например, стеклоткань, капроновую, лавсановую или базальтовую ткань, а нетканый материал изготовлен из натуральных, химических волокон без применения ткачества (вязально-прошитые, иглопробивные, термоскрепленные).
Резиновый слой придублирован к основе в виде сырой невулканизованной резины и изготовлен на традиционном резиносмесительном оборудовании (резиносмеситель, вальцы) и выполнен из резиновой смеси на основе этилен-пропилен-диенового каучука, к которым относятся синтетические каучуки - продукты сополимеризации этилена с пропиленом (двойные сополимеры типа СКЭП) или сополимеры этилена с пропиленом и диеном, например, бутадиеном, изопреном ( диеновые сомономеры с изолированными двойными связями), т.е. в виде тройных сополимеров типа СКЭПТ.
Эти резиновые смеси включают различные общепринятые для резиновых смесей добавки, такие как наполнители (техуглерод, диоксид кремния, сажа), стабилизаторы (например, стеарат кальция), вулканизующие агенты (сера, тиурам и др.), ускорители вулканизации (например, дифенилгуанидин), красители и т.д.
Изготовленный слой из основы с придублированным слоем из невулканизованной сырой резины в виде резиновой смеси подвергают облучению пучком ускоренных электронов, например, на ускорителе ЭЛВ-6 до поглощенной дозы 100 - 130 кГр, с получением на основе слоя вулканизованной резины (таким образом, к основе оказывается придублирован резиновый слой, изготовленный из сырой резины из резиновой смеси на основе этилен-пропилен-диенового каучука и вулканизированной (вместе с основой) под действием ускоренных электронов (радиационно-сшитой) ) и/или с получением на основе слоя по обычной (известной) термохимической технологии вальцеванием и каландрованием (переработка на вальцах и каландре).
Общеизвестно, что вальцевание и каландрование - один из основных высокопроизводительных методов переработки полимеров, в том числе и резиновых смесей.
Горячая резиновая смесь из резиносмесителя поступает на 1-ые листовальные вальцы, охлаждается, например до 80-90°С, подрезается и передаётся на 2-ые смесительные вальцы, где вводят вулканизующие агенты. Далее горячая резиновая смесь поступает непосредственно на каландр или выдерживается некоторое время. После выдержки резиновая смесь вновь подаётся на подогревательные вальцы, где она пластицируется. Далее резиновая смесь перерабатывается на каландре; после каландрования сформированное резиновое полотно (по толщине и ширине) охлаждается и поступает на вулканизацию на радиационную установку ЭЛВ-6, при радиационном способе вулканизации, либо в автоклав, при термохимической технологии вулканизации, где происходит окончательная стадия вулканизации и образования изоляционного материала в соответствии с заявленным изобретением.
Липкий слой, нанесенный на другую сторону основы, выполнен из различных каучуковых клеёв или клеёв в виде водных различных дисперсий (акриловых, виниловых, в частности на основе гомо- или сополимеров винилацетата).
Используемая клеевая композиция для липкого слоя в качестве пленкообразующей основы содержит различные водные акриловые дисперсии на основе акриловых сополимеров, например, 60-65%-ная водная дисперсия сополимера бутилакрилата, метилметакрилата и метакриловой кислоты при массовом соотношении сомономеров ,например соответственно 35-55:40-60:0,5-3,0 или 60-65%-ную водную дисперсию сополимеров винилацетата, бутилакрилата и метакриловой кислоты; или сополимера бутилакрилата с метакриловой кислотой с содержанием метакриловой кислоты 5-10 мас%, или на основе сополимера этилена с винилацетатом (ЭВА), или на основе сополимера бутилакрилата с акрилонирилом с содержанием акрилонитрильных звеньев 10-20%мас., или на основе 50%-ной водной дисперсии поливинилацетата (ПВА). Указанные водные дисперсии могут содержать различные вспомогательные добавки, традиционно используемые в водных дисперсиях, например загустители (Na-КМЦ, акриловые загустители, казеинат аммония, полиакрилоамид и др., эмульгаторы, стабилизаторы, консерванты, биоцидные добавки и другие добавки.
Содержание акрилового сополимера в клеевой композиции для липкого слоя составляет, например в количестве 25-40 мас%, загуститель 0,5-4,0мас%; остальные вспомогательные добавки содержатся в клеевой композиции в традиционных обычных для их функции количествах и как правило подбирается экспериментальным путем
Нанесенный на одну (внутреннюю) сторону основы липкий слой сверху закрыт удаляемой при использовании изоляционного материала антиадгезионной защитной плёнкой, например, силиконизированной бумагой, предотвращающей слипание материала при его формировании в виде рулона при хранении.
Ввиду того, что в процессе изготовления изоляционного материала основа (тканая, нетканая, фольгированный материал) придублирована к сырой невулканизованной резине на резинотехническом оборудовании, то за счет этого обеспечивается хорошее адгезионное взаимодействие (сцепление) между основой и резиной. После вулканизации сырой резины в результате облучения ее ускоренными электронами между основой и резиновым слоем образуется прочная адгезионная связь.
2
Использование при изготовлении изоляционного материала основы с определенной поверхностной плотностью, по меньшей мере, 100 г/м обеспечивает хорошее смачивание поверхности основы сырой резиной (резиновой смесью) с образованием однородного резинового слоя, прочно связанного с основой, что в совокупности с тем, что основа придублирована к резиновому слою (сырой резине) приводит к образованию единой прочной конструкции позволяет улучшить изоляционные свойства заявленного в качестве изобретения изоляционного материала (влагостойкость, водостойкость, морозостойкость), а также прочностные свойства, и обеспечить сохранение этих свойств при дальнейшей эксплуатации материала в течение длительного времени.
Ниже приводится конкретный пример изготовления заявленного в качестве изобретения изоляционного материала, иллюстрирующий изобретение, но не ограничивающий его.
Пример 1:
Резиновый слой готовят, например, из резиновой композиции (резиновой смеси) на основе этилен-пропилен-диенового каучука СКЭПТ, включающий общепринятые добавки, такие как наполнители (технический углерод, каолин), пластификаторы (парафиновое масло), диметакриловый эфир триэтиленгликоля.
2
В резиносмеситель загружают этилен-пропилен-диеновый каучук (54,4 мас. %), перемешивают в течение 2,0 минут, затем загружают, например, половину технического углерода (14,30 мас. %), половину каолина (7,10 мас. %) и парафиновое масло (3,8 мас. %). Перемешивание продолжают в течение 2,0 минут. Далее в резиносмеситель вводят оставшуюся часть технического углерода (14,30 мас. %) и каолина (7,10 мас. %) вместе с 3,8 мас. % диметакрилового эфиратриэтиленгликоля. Перемешивают 2,5 минуты. После резиносмесителя смесь перерабатывают вальцово-каландровым способом (на подогреваемых вальцах, на каландре), сырую резину дублируют с основой, например, с нетканым или тканым материалом или стеклохолстом, или фольгированным материалом (фольгированная полиэтиленовая пленка) с поверхностной плотностью 100 г/м, размером ячеек тканого или нетканого материала 0,1 мм; каландруют, например, при температуре валков каландра 85±5°С и 55±5°С (для верхнего и нижнего валков) и на барабане дублирующего устройства при 120-140°С, например. Полученное полотно охлаждают на барабане, подают по транспортёру в зону облучения ускорителя ЭЛВ-6 и полученный полуфабрикат (основа, дублированная с сырой резиной) подвергают вулканизации пучком ускоренных электронов до поглощенной дозы 100-130 кГр.
Далее готовят липкий слой из каучуковых клеёв, например, из клеевой композиции на основе бутилкаучука (сополимер изобутилена с изопреном), включающий различные целевые вспомогательные добавки при необходимости (наполнители, вулканизирующие добавки, пластификаторы и др.) на типовом резиносмесительном оборудовании (резиносмеситель, вальцы), и соединяют с основой, придублированной с одной стороны с резиновым слоем, образовавшегося в результате вулканизации сырого слоя резины, или других клеёв из водных дисперсий на основе акриловых, виниловых смол.
Для предотвращения слипания изоляционного материала в рулоне на липкий слой укладывают антиадгезионный защитный слой, например, из силиконизированной бумаги (антиадгезионная бумага), полиэтиленовая пленка, или другой антиадгезионный пленочный материал. При использовании изоляционного материала, например, на стройке, защитный слой удаляют (снимают).
Толщина изоляционного материала, например, от 0,8мм до 2,00мм, ширина в рулоне от 900- до 1600 мм.
Аналогичным способом изготавливают изоляционный материал с использованием различных резиновых смесей на основе этилен-пропилен-диенового каучука (СКЭПТ) со вспомогательными добавками и с использованием различных других каучуковых клеёв или на основе водных дисперсий (акриловых, виниловых) для формирования липкого слоя.
Пример 2: Материал получают аналогичным путем, как в примере 1, но в качестве клеев используют водные дисперсии акриловых клеев или клеев на основе виниловых смол, например, на основе гомо- или сополимера винилацетата.
Готовят клей для липкого слоя, выполненный из композиции, включающей (в масс%):
60-65%-ную водную дисперсию акрилового сополимера бутилакрилаа, метилметакрилата и метакриловой кислоты 40-60
Загуститель (натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы) 0,5-3,0
Минеральный наполнитель (мел) 10-20
Антисептик (каменноугольная смола) 0,5-1,0
Вода остальное.
Клей соединяют с основой, продублированной с одной стороны с резиновым слоем.
Сверху наносят защитный антиадгезионный слой (пленку) для предотвращения слипания при хранении материала, которую перед использованием удаляют.
Таким образом, независимо от выбора конкретных резиновых смесей на основе этилен-пропилен-диенового каучука для формирования резинового слоя с придублированной основой, а также независимо от выбора конкретного клея для формирования липкого слоя, получают изоляционный материал со следующим эксплуатационными свойствами:
Полученный изоляционный материал при применении обладает преимуществами по сравнению с аналогами:
- имеет повышенную эксплуатационную надежность и долговечность за счет липкого слоя по всей поверхности; адгезия по всей поверхности не позволяет проникнуть воде в случае повреждения поверхности материала (пробой, разрез, разрыв и др.), а также за счет придублированного к основе резинового слоя;
- наличие эластичного липкого слоя способствует увеличению трещиноустойчивости к деформациям защищаемых поверхностей (бетон и другие строительные материалы);
- имеет повышенную морозостойкость и теплостойкость за счет сохранения эластичности липкого слоя в диапазоне температур от
-50° до + 120°С и монолитной конструкции, образованной основой с придублированной сырой резиной, вулканизированной (вместе с основой);
- отсутствует пожароопасная технология применения;
- экологически безопасен, имеет пониженную токсичность;
-клеевой слой позволяет продуктивно, менее трудозатратно, применять материал при выполнении кровельных и гидроизоляционных работ.