ОБЛЕГЧЕННЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ ДЛЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫХ БИТУМНЫХ МЕМБРАН
LIGHTWEIGHT FILLER FOR WATERPROOF BITUMEN MEMBRANES

Настоящее изобретение относится к новым облегченным водонепроницаемым битумным мембранам для защиты зданий или мостов и т.п., таким как рубероид. Облегченные мембраны показали выгодные теплофизические и реологические свойства, которые приводят к более эффективной и безопасной установке. Кроме того, эти мембраны имеют хорошие огнеупорные свойства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Водонепроницаемые битумные мембраны представляют собой слоистые структуры, содержащие армирующий материал, покрытый одной или более смесями, расположенными над и под армирующим материалом. В качестве верхнего слоя обычно используются шиферные плитки или гранулы. Свойства водонепроницаемости получаются за счет содержания битума. Добавление пластомеров и эластомеров может улучшать характеристики битума в плане упругости, теплостойкости и долговечности.
Гидроизоляционные мембраны традиционно поставляются в виде свернутого готового продукта весом от 30 до 45 кг. Длина развернутого продукта составляет 5-10 м, а стандартная ширина составляет 1 м. Вообще, чем выше вес рулона, тем меньше квадратных метров продукта будет перевозиться одним грузовиком. Если мембраны являются слишком тяжелыми, это затрудняет обращение с продуктами, и обращение с ними силами одного человека может вызывать чрезмерные нагрузки. Часто для переноски продукта к месту использования и для его применения требуется дополнительный человек. Можно было бы рассмотреть уменьшение длины рулона, уменьшая тем самым общий вес. Однако в этом случае установка, например на поверхности крыши, приведет к большему количеству стыков, что потребует гораздо больше времени для завершения работы.
Особая проблема во время производства, когда битумсодержащая смесь находится в жидком состоянии вследствие повышенных температур во время производства, заключается в нанесении состава смеси битума на армирующий материал. Если состав смеси битума будет слишком вязким, то наносимый слой будет слишком толстым, или затраты энергии на процесс производства будут неприемлемыми. Если вязкость будет слишком низкой, то наносимый слой будет слишком тонким и его будет трудно обрабатывать. Правильная толщина мембраны является очень важной, так как во многих странах существуют нормативные требования в этом отношении.
3
3
Патентный документ EP 2264094 раскрывает гидроизоляционные мембраны, состоящие из армирующего материала, пропитанного составом битума, содержащим промышленный битум, минеральный наполнитель, термопластичный полимер или смесь термопластичных полимеров. Эти мембраны характеризуются тем, что минеральный наполнитель для уменьшения веса состоит из полых стеклянных микросфер с плотностью от 0,10 до 0,14 г/см и размером меньше чем 120 мкм. Один из раскрытых мембранных продуктов содержит 96,1 мас.% смеси битума и пластификатора и 3,9 мас.% полых стеклянных микросфер. Раскрытыми свойствами этого продукта являются изгиб в охлажденном состоянии при температуре -25 градусов Цельсия и плотность 750 г на кв. метр на 1 мм толщины мембраны (0,75 г/см).
Однако при попытке воспроизвести этот вид рецепта было замечено, что свойство упругого восстановления было затронуто слишком сильно. К неожиданности, свойства мембраны при холодном изгибе не соответствовали раскрытым значениям. Кроме того, во время установки мембраны путем обжига было замечено, что полые стеклянные микросферы подвергались воздействию высокой температуры (был слышен какой-то необычный потрескивающий звук) и больше не участвовали в фиксировании нужной вязкости обжигаемой битумной смеси. В результате битумная смесь может стать слишком жидкой и утечь вместо того, чтобы обеспечить хорошее сцепление мембраны с подложкой. Продукт разрушался и не приводил к правильной толщине.
Патентный документ IT14000391 раскрывает составы битума как раскрытые в патентном документе EP 2264094, с, добавленной в смесь ценосферой. Патентный документ IT14000390 раскрывает составы битума с несколько более крупными стеклянными гранулами по сравнению с патентным документом EP 2264094. Патентный документ FR2882759 также раскрывает составы битума с малыми стеклянными гранулами.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить водонепроницаемую мембрану, с которой мог бы обращаться один человек, с сохранением при этом геометрических характеристик продукта, таких как толщина и длина, и без ухудшения прочности, или эффективность, или установочные свойства продукта.
В первом аспекте настоящего изобретения раскрывается водонепроницаемая мембрана, содержащая армирующий материал, покрытый и/или пропитанный составом смеси. Состав смеси содержит:
- 50-90 мас.% битума или 50-90 мас.% смеси битума и пластификатора;
- 2-25 мас.% эластомерного блок-сополимера и/или терполимера и/или 2-40 мас.% пластомерного блок-сополимера и/или терполимера; и
3
- 5-45 мас.% стеклянных сфер, имеющих размер частиц 0,25-0,50 мм и плотность частиц 0,5-0,8 г/см.
Во втором аспекте настоящего изобретения раскрывается использование в производстве водонепроницаемой мембраны состава смеси, содержащего:
- 50-90 мас.% битума или 50-90 мас.% смеси битума и пластификатора;
- 2-25 мас.% эластомерного блок-сополимера и/или терполимера и/или 2-40 мас.% пластомерного блок-сополимера и/или терполимера; и
3
- 5-45 мас.% стеклянных сфер, имеющих размер частиц 0,25-0,50 мм и плотность частиц 0,5-0,8 г/см.
В третьем аспекте настоящего изобретения раскрывается состав смеси для использования в производстве водонепроницаемой мембраны, содержащий:
- 50-90 мас.% битума или 50-90 мас.% смеси битума и пластификатора;
- 2-25 мас.% эластомерного блок-сополимера и/или терполимера и/или 2-40 мас.% пластомерного блок-сополимера и/или терполимера; и
3
- 5-45 мас.% стеклянных сфер, имеющих размер частиц 0,25-0,50 мм и плотность частиц 0,5-0,8 г/см.
Когда делается ссылка на размер частиц, имеется в виду средний диаметр частиц. Размер частиц может быть получен, например, с помощью классификации на ситах или лазерной дифракции.
Благодаря составу смеси согласно первому, второму и третьему аспектам настоящего изобретения получается материал, обладающий улучшенными свойствами огнестойкости по сравнению с составами с другими видами гранул. Пропиточные свойства состава смеси дополнительно улучшают армирующие свойства.
При использовании стеклянных сфер по сравнению с обычными наполнителями получается более легкий продукт, который обладает хорошими огнестойкими свойствами.
Кроме того, низкий вес стеклянных гранул обеспечивает уменьшение веса рулонов водонепроницаемых мембран при неизменной длине. Уменьшение веса будет уменьшать стоимость транспортировки материала, и таким образом будет увеличивать количество квадратных метров материала, перевозимых одним грузовиком.
Кроме того, при изготовлении мембран свойства стеклянных сфер с точки зрения плотности и размера частиц гарантируют, что вязкость смеси значительно ниже, чем наблюдается для стеклянных сфер меньшего размера и более низкой плотности. Это делает состав смеси более легким в производства и в установке конечного продукта.
Дополнительно к этому, старение мембран замедляется, поскольку для вышеописанного состава температура текучести является более высокой, а температура, при которой материал разрушается, снижается.
Составы смеси битума в соответствии с настоящим изобретением имеют более низкую теплопередачу, чем стандартные составы смеси битума с обычными наполнителями или без них. Таким образом, калории будут концентрироваться в битуме, и он будет плавиться. Под калориями понимается энергия, например в форме тепла от пламени или горячего воздуха, возможно во время процесса сварки.
Стеклянные гранулы, используемые в смеси в соответствии с настоящим изобретением, обычно будут иметь теплопроводность ниже 0,1 Вт/м×K, тогда как теплопроводность обычных наполнителей, таких как наполнители из известняка, составляет примерно 5 Вт/м×K. Следовательно, использование стеклянных гранул в составе смеси приводит к улучшенным свойствам теплоизоляции, что приводит к улучшению монтажных свойств. Увеличенная теплоизоляция дает более медленную теплопередачу к поверхности водонепроницаемой мембраны. Это в свою очередь приводит к образованию меньшего количества следов и отпечатков на водонепроницаемой мембране, обеспечивая ее более привлекательный внешний вид в дополнение к повышению ее прочности и долговечности. За счет этого состава смеси дополнительно получаются более высокие реологические свойства водонепроницаемой мембраны.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает изображение стеклянной сферы в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 показывает вид сбоку слоев водонепроницаемой битумной мембраны.
Фиг. 3 показывает температуру поверхности для водонепроницаемых мембран.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
В первом аспекте настоящего изобретения раскрывается водонепроницаемая мембрана, содержащая армирующий материал, покрытый и/или пропитанный составом смеси. Состав смеси содержит:
- 50-90 мас.% битумной смеси или 50-90 мас.% смеси битума и пластификатора;
- 2-25 мас.% эластомерного блок-сополимера и/или терполимера и/или 2-40 мас.% пластомерного блок-сополимера и/или терполимера; и
3
- 5-45 мас.% стеклянных сфер, имеющих размер частиц 0,25-0,50 мм и плотность частиц 0,5-0,8 г/см.
Стеклянные гранулы, используемые в составе смеси, могут представлять собой вторичный материал. Таким образом, настоящее изобретение включает в себя использование вторичного материала для получения облегченной мембраны с эквивалентными геометрическими характеристиками. Кроме того, также возможны традиционные технологии изготовления рулонов мембран.
В данном контексте термин «армирующий материал» используется для обозначения длин, используемых для переноса и поддержки состава смеси во время изготовления и использования. Армирующий материал может быть сделан из натуральных и/или синтетических материалов, обычно волокон, таких как джут, стекло или полимерное волокно, такое как полиэфирное волокно.
Битум, используемый в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой дистиллированные сорта с относительно высокой проникающей способностью или окисленный битум с более высокими температурами размягчения. Качество битума выбирается в соответствии с обычными знаниями специалиста в данной области техники в соответствии с предполагаемым использованием продукта. Таким образом, сорта битума, подходящие для использования в настоящем изобретении, имеют проникновение 35-50, 50-70, 70-100, 100-150 или 160-220. Окисленный битум, подходящий для использования в настоящем изобретении, имеет сорта (температура размягчения/проникновение) 85/25, 95/35, 100/15, 100/40, 88/40, 90/40, 95/40 или 115/15.
Термин «смесь» может использоваться взаимозаменяемо с термином «покрытие». Под терминами «покрытие» и «смесь» в концепции изобретения в соответствии со всеми аспектами подразумевается продукт, который является твердым при комнатной температуре. Для того, чтобы смесь в соответствии с настоящим изобретением была жидкой, требуется нагрев до приблизительно 180°C. Следовательно, смесь обычно не содержит растворителей.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси является твердым при комнатной температуре.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси имеет температуру размягчения по меньшей мере 70°C в свежем состоянии.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси имеет температуру размягчения по меньшей мере 80°C в свежем состоянии.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси имеет температуру размягчения по меньшей мере 90°C в свежем состоянии.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси имеет температуру размягчения по меньшей мере 100°C в свежем состоянии.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси имеет свойство холодного изгиба при температуре -20°C или ниже в свежем состоянии.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси имеет свойство холодного изгиба при температурах от -20°C до -40°C в свежем состоянии.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси имеет температуру размягчения от 70 до 175°C в свежем состоянии.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси содержит 50-90 мас.% битума и 0 мас.% смеси битума и пластификатора.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси содержит 60-80 мас.% битума и 0 мас.% смеси битума и пластификатора.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси содержит 65-75 мас.% битума и 0 мас.% смеси битума и пластификатора.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси содержит 70-75 мас.% битума и 0 мас.% смеси битума и пластификатора.
В одном или более других вариантах осуществления состав смеси содержит 50-90 мас.% смеси битума и пластификатора. В этих вариантах осуществления присутствует 0 мас.% чистого битума.
В одном или более других вариантах осуществления состав смеси содержит 60-80 мас.% смеси битума и пластификатора. В этих вариантах осуществления присутствует 0 мас.% чистого битума.
В одном или более других вариантах осуществления состав смеси содержит 65-75 мас.% смеси битума и пластификатора. В этих вариантах осуществления присутствует 0 мас.% чистого битума.
В одном или более других вариантах осуществления состав смеси содержит 70-75 мас.% смеси битума и пластификатора. В этих вариантах осуществления присутствует 0 мас.% чистого битума.
В данном контексте термин «пластификатор» означает совместимое с битумом масло. Такое масло может быть чистым ароматическим, нафтеновым или парафиновым маслом или смесью двух или более из них, гудроном, добавляемым к битуму для его размягчения, ненафтеновыми вакуумными остатками, например переработанным остаточным маслом от смазочных материалов, или растительным маслом, предпочтительно имеющим высокую совместимость с эластомерным блок-сополимером и/или терполимером и/или пластомерным блок-сополимером и/или терполимером.
Марки битума с проникновением вплоть до 300 или 600 возможны с использованием смесей пластификатора и битума.
Пластификатор может присутствовать в количестве вплоть до 25 мас.% и подходящим образом в количестве вплоть до 20 мас.% в зависимости от марки битума, типа полимера, свойств и количества используемых стеклянных гранул.
Для некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения было найдено, что пластификатор в количестве 7-10 мас.% в комбинации с твердым битумом 70/100 дает желаемые свойства.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что можно определить правильную смесь «битума и пластификатора», характеризующуюся диапазоном проникновения, дающим наилучшую совместимость и желаемые свойства состава; и придающую желаемые свойства водонепроницаемой мембране.
Следовательно, в одном или более вариантах осуществления состав смеси содержит пластификатор в количестве 0-25 мас.%, например внутри диапазона 5-25 мас.%, например внутри диапазона 10-25 мас.%, например внутри диапазона 15-25 мас.%, например внутри диапазона 20-25 мас.%.
Материал наполнителя, используемый в соответствии с настоящим изобретением, может быть одними только стеклянными гранулами или комбинацией стеклянных гранул и обычного материала минерального наполнителя для уменьшения веса конечного продукта без ухудшения прочности и эффективности продукта.
Обычный минеральный наполнитель может быть, например, известняком (карбонатом кальция) в количестве вплоть до 15 мас.%, например внутри диапазона 1-15 мас.%, например внутри диапазона 2-10 мас.%, например внутри диапазона 5-8 мас.%, например внутри диапазона 6-7 мас.%.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси дополнительно содержит вплоть до 15 мас.% обычного минерального наполнителя.
Альтернативно может использоваться комбинация 1) стеклянных гранул и альтернативного наполнителя или 2) стеклянных гранул, альтернативного наполнителя и обычного материала минерального наполнителя. Примерами альтернативных наполнителей являются поли(метилметакрилат) (PMMA), нефтяной кокс, задувочный кокс и перлит.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси дополнительно содержит вплоть до 15 мас.% альтернативного наполнителя.
В одном или более вариантах осуществления альтернативным наполнителем является поли(метилметакрилат), нефтяной кокс, задувочный кокс или перлит.
Альтернативно также могут использоваться антипирены, такие как колеманит в порошковой форме, добавленный в смесь, или графит, нанесенный на армирующий материал.
Предпочтительно, чтобы состав смеси содержал эластомерный блок-сополимер и/или терполимер и/или пластомерный сополимер и/или терполимер, чтобы улучшить ее свойства и эффективность известным образом.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси содержит 2-25 мас.% эластомерного блок-сополимера и/или терполимера и/или 2-40 мас.% пластомерного сополимера и/или терполимера.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси содержит 5-20 мас.% эластомерного блок-сополимера и/или терполимера и/или 5-35 мас.% пластомерного сополимера и/или терполимера.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси содержит 8-12 мас.% эластомерного блокполимера и/или 8-30 мас.% пластомерного сополимера и/или терполимера.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси содержит либо эластомерный блок-сополимер и/или терполимер, либо пластомерный сополимер и/или терполимер. Таким образом, используются только эластомерные или пластомерные полимеры.
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения эластомерный блок-сополимер и/или терполимер является термопластичным полимером. Примеры термопластичных полимеров включают в себя стирол-бутадиен-стирол (SBS), стирол-изопрен-стирол (SIS), стирол-этилен-бутадиен-стирол (SEBS), стирол-бутадиен (SB), а также их смеси.
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения эластомерный блок-сополимер и/или терполимер выбирается из группы, состоящей из стирол-бутадиен-стирола (SBS), стирол-изопрен-стирола (SIS), стирол-этилен-бутадиен-стирола (SEBS), стирол-бутадиена (SB), а также их смесей.
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения эластомерный блокполимер является стирол-бутадиен-стиролом (SBS).
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения пластомерный блок-сополимер и/или терполимер принадлежит группе полиэтилена низкой плотности, полиэтилена высокой плотности, атактического полипропилена, аморфного полиальфаолефина (APAO), изотактического полипропилена, сополимера этилена/пропилена, жидкого низкомолекулярного полимера, терполимера этилен/пропилен/(поли)бутен, а также их смесей.
Пластомерный полимер предпочтительно представляет собой атактический полипропилен (APP) в комбинации с описанными выше.
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения пластомерный полимер является атактическим полипропиленом (APP).
3
3
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения состав смеси имеет плотность 0,8-1,2 г/см для эластомерной блок-сополимерной и/или модифицированной тер-полимером мембраны, и плотность 0,85-1,0 г/см для пластомерной сополимерной и/или модифицированной тер-полимером мембраны.
2
2
В одном или более вариантах осуществления водонепроницаемая мембрана имеет плотность 800-1200 г/м на 1 мм толщины мембраны для эластомерной блок-сополимерной и/или модифицированной тер-полимером мембраны и плотность 850-1000 г/м на 1 мм толщины мембраны для пластомерной сополимерной и/или модифицированной тер-полимером мембраны.
Было найдено подходящим, чтобы полимер присутствовал в количестве приблизительно от 4 до 40% состава битума (исключая наполнитель).
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения состав смеси содержит 10-40 мас.% стеклянных сфер.
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения состав смеси содержит 10-35 мас.% стеклянных сфер.
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения состав смеси содержит 10-30 мас.% стеклянных сфер.
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения состав смеси содержит 10-25 мас.% стеклянных сфер.
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения состав смеси содержит 12-20 мас.% стеклянных сфер.
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения состав смеси содержит 15-17 мас.% стеклянных сфер.
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения стеклянные сферы имеют пористую внутреннюю структуру. Альтернативно могут использоваться полые стеклянные гранулы. Пример гранулы, имеющей внутреннюю структуру, показан на Фиг. 1, где можно увидеть, что внутренность стеклянной сферы заполнена воздушными карманами, делающими ее не полой и не твердой, а пористой. Воздушный карман обычно заполнен только атмосферным воздухом.
Поверхность стеклянной сферы обычно является более-менее гладкой.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси пропитывает армирующий материал.
В одном или более вариантах осуществления покрытие наносится на верхнюю сторону армирующего материала и/или на его нижнюю сторону.
В одном или более вариантах осуществления состав смеси пропитывает армирующий материал, и дополнительно состав смеси наносится на верхнюю сторону армирующего материала и/или на его нижнюю сторону.
В одном или более вариантах осуществления армирующий слой может быть покрыт и/или пропитан одним и тем же составом смеси.
В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения водонепроницаемая мембрана может дополнительно содержать армирующий слой, расположенный между двумя слоями, содержащими состав смеси. Тем самым состав смеси покрывает и/или пропитывает верхнюю сторону армирующего материала и его нижнюю сторону.
В одном или более вариантах осуществления армирующий слой может быть покрыт и/или пропитан тремя разными разновидностями составов смеси. Таким образом, состав смеси на верхней стороне армирующего материала может отличаться от состава смеси на нижней стороне армирующего материала и/или состава смеси, пропитывающего армирующий материал.
В одном или более вариантах осуществления все составы смеси содержат:
- 50-90 мас.% битума или 50-90 мас.% смеси битума и пластификатора;
- 2-25 мас.% эластомерного блок-сополимера и/или терполимера и/или 2-40 мас.% пластомерного блок-сополимера и/или терполимера; и
3
- 5-45 мас.% стеклянных сфер, имеющих размер частиц 0,25-0,50 мм и плотность частиц 0,5-0,8 г/см.
В других вариантах осуществления один или два из составов смеси в водонепроницаемой мембране могут отличаться, например не содержать стеклянных гранул.
Состав смеси в соответствии с настоящим изобретением может быть приготовлен известным образом. Порядок смешивания может быть таким, что стеклянные гранулы смешиваются со смесью битума, пластификатора и эластомерного блок-сополимера и/или терполимера и/или пластомерного сополимера и/или терполимера. Температура смешивания, а также время и степень сдвига (высокая или низкая), используемые на отдельных стадиях, зависят от марки используемого битума и полимера, а также от количества отдельных компонентов, которые могут быть легко определены специалистом в данной области техники.
Фиг. 2 показывает вид сбоку слоев водонепроницаемой битумной мембраны 100, содержащей несколько слоев. В качестве верхнего слоя 102 обычно используются шиферные плитки или грануляты. Термины «верхний слой» и «нижний слой» относятся к позиционированию водонепроницаемой битумной мембраны 100, когда она установлена, например, на крышах зданий. Водонепроницаемая битумная мембрана 100 также содержит армирующий материал 106, расположенный между двумя слоями 104, 108 смеси. Армирующий материал 106 может быть пропитан составом смеси в соответствии с настоящим изобретением.
Термин «смесь» может использоваться взаимозаменяемо с термином «покрытие». Под обоими терминами «покрытие» и «смесь» подразумевается продукт, который является твердым при комнатной температуре, что позволяет наносить его на обе стороны армирующего материала 106 в водонепроницаемой мембране 100. Для того чтобы смеси 104, 108 по настоящему изобретению были жидкими, требуется нагрев до приблизительно 180°C. Смеси 104, 108 обычно не содержат растворителей.
Два слоя 104, 108 смеси могут иметь один и тот же состав смеси или альтернативно могут отличаться.
В дополнение к этому, армирующий материал 106 может пропитываться дополнительной смесью, которая может быть той же самой, что и ранее упомянутые смеси 104, 108, или другой. Для смеси, используемой для пропитки армирующего слоя, обычно также требуется нагревание до приблизительно 180°C, чтобы она стала жидкой. Смесь, используемая в слое 106, обычно не содержит растворителей.
Когда делается ссылка на составы смеси в соответствии с настоящим изобретением, это относится по меньшей мере к одному из составов смеси в слое 104, 106 и/или 108.
Ниже слоя смеси 108 в водонепроницаемой мембране 100 находится разделительный слой 110, заполняющий слой (“a torching layer”) 112 и слой 114 заполняющей пленки (“a torching foil”). Обычно слой 114 заполняющей пленки является самым нижним слоем, который будет находиться в прямом контакте с поверхностью, на которую устанавливается водонепроницаемая мембрана 100. Разделительный слой 110 может быть слоем песка. Также могут использоваться другие материалы. Поверх верхнего слоя 104 смеси может быть расположен слой гранул или шифера 102. Альтернативно слой 102 может быть слоем флиса или краски, например краски на основе акрила, поливинилового спирта, поливинилбутираля и т.п.
При наличии водонепроницаемой мембраны, имеющей слоистую структуру, процесс установки выиграет от структуры с более высокой теплоизоляцией в одном слое, которая приводит к более высокой концентрации калорий в зоне сварки вокруг заполняющей смеси и пленки 112, 114.
В одном или более вариантах осуществления водонепроницаемая мембрана дополнительно содержит заполняющую пленку в качестве самого нижнего слоя. Примеры материалов заполняющей пленки включают в себя пленки из полипропилена, пленки из полиэтилена, краски и т.п.
В одном или более вариантах осуществления водонепроницаемая мембрана дополнительно содержит заполняющий слой, расположенный между заполняющей пленкой и армирующим слоем. Неограничивающие примеры заполняющих смесей для заполняющего слоя включают в себя смеси APP/SBS, смеси SBS/ненаполненное или наполненное самоклеющееся вещество, или смеси SBS/окисленный битум.
В одном или более вариантах осуществления водонепроницаемая мембрана дополнительно содержит разделительный слой, расположенный между заполняющим слоем и армирующим слоем, причем армирующий слой может быть покрыт и/или пропитан составом смеси с нижней стороны.
В одном или более вариантах осуществления этот разделительный слой представляет собой слой песка.
В одном или более вариантах осуществления разделительный слой представляет собой слой краски. Слой краски может быть краской на основе акрила, PVB и/или PVA.
В одном или более вариантах осуществления водонепроницаемая мембрана дополнительно содержит слой гранул или шифера, расположенный в качестве самого верхнего слоя в водонепроницаемой мембране. Альтернативно в качестве самого верхнего слоя могут использоваться флис или краска.
Фиг. 3 показывает температуру поверхности для водонепроницаемых мембран с одной или более смесями в соответствии с настоящим изобретением 202 и с обычным наполнителем в смесях 201.
Во втором аспекте настоящего изобретения раскрывается использование в производстве водонепроницаемой мембраны состава смеси/пропитки, описанного выше.
В третьем аспекте настоящего изобретения раскрывается описанный выше состав смеси/пропитки для использования в производстве водонепроницаемой мембраны.
Следует отметить, что варианты осуществления и особенности, описанные в контексте одного из аспектов настоящего изобретения, также применимы к другим аспектам настоящего изобретения. Таким образом, варианты осуществления и особенности, относящиеся к составу смеси и описанные в контексте первого аспекта настоящего изобретения, также применимы ко второму и третьему аспектам настоящего изобретения.
Настоящее изобретение будет теперь более подробно описано в следующих неограничивающих примерах.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Ниже перечислены материалы и способы, использованные при выполнении нижеописанных рабочих примеров.
Битум: Nytop 210 производства компании Nynas, 70/100 производства компании Exxon, 160/220 производства компании Leuna
Сополимер SBS: KD 1184 Kraton
Пластификатор: 700 SR производства компании Huile Eco
Окрашивание определялось как описано в стандарте EN 13301. Изгиб в охлажденном состоянии определялся как описано в стандарте EN 1109. Плотность определялась с использованием пикнометра. Проникновение определялось в соответствии со стандартом EN 1426. Температура размягчения по кольцу и шарику (R&B) определялась в соответствии со стандартом EN 1427. Вязкость определялась с использованием вискозиметра Брукфилда. Температура текучести определялась в соответствии с внутренним способом. Старение выполнялось с использованием сушильного шкафа в соответствии со стандартом EN 1296.
Подготовка составов смеси.
Вообще составы смеси по настоящему изобретению могут быть приготовлены по следующему рецепту:
- 50-90 мас.% битума или 50-90 мас.% смеси битума и пластификатора;
- 2-25 мас.% эластомерного блок-сополимера и/или терполимера и/или 2-40 мас.% пластомерного блок-сополимера и/или терполимера; и
3
- 5-45 мас.% стеклянных сфер, имеющих размер частиц 0,25-0,50 мм и плотность частиц 0,5-0,8 г/см.
Обычно эластомерный блок-сополимер и/или терполимер представляет собой стирол-бутадиен-стирол (SBS), стирол-изопрен-стирол (SIS), стирол-этилен-бутадиен-стирол (SEBS) или стирол-бутадиен (SB), и/или их смеси.
Обычно пластомерный блок-сополимер и/или терполимер является полиэтиленом низкой плотности, полиэтиленом высокой плотности, атактическим полипропиленом, аморфным полиальфаолефином, изотактическим полипропиленом, сополимером этилена/пропилена, жидким низкомолекулярным полимером, терполимером этилен/пропилен/(поли)бутен и/или их смесями.
Составы смесей готовились с помощью стандартных способов смешивания при 200°C.
Сравнительные составы смеси готовились аналогичным образом с использованием композиции смеси, состав которой в мас.% показан в таблицах.
Эксперименты 1-2
Результаты тестирования экспериментов 1 и 2 в свежем состоянии и после старения при 80°C представлены в нижеприведенной Таблице 1. Эти результаты показывают, что вязкость материалов, использующих стеклянные гранулы в соответствии с настоящим изобретением (Пример 1), несколько ниже, чем у материала, в котором используется обычный наполнитель, такой как известняк, придающий более высокую плотность (Пример 2). Свойства холодного изгиба улучшаются при использовании стеклянных гранул по сравнению с наполнителем из известняка, что можно наблюдать из поддержания более низкого значения во время старения для состава смеси по настоящему изобретению (Пример 1) по сравнению с наполнителем из известняка (Пример 2). Небольшое количество известняка в Примере 1 отражает загрязнение образца. Оба примера 1 и 2 были произведены на фабрике.
Таблица 1
Пример 1
Пример 2
Битум
69,36
52,68
Эластомерный блок-полимер SBS
9,64
7,32
Стеклянные гранулы
14
-
Известняк
7
40,00
Старение при 80°C
0
1 мес
2 мес
3 мес
0
1 мес
2 мес
3 мес
Температура размягчения (R&B (°C))
132
111
102
100
132
112
100
100
Проникновение при 25°C (1/10 мм)
38
-
28
19
32
23
19
11
Проникновение при 50°C (1/10 мм)
74
-
79
77
80
66
63
57
EN 13301 (окрашивание)
6
17
17
16
11
7
14
12
Изгиб в охлажденном состоянии (°C)
-26
-24
-24
-18
≤-28
>-18
-14
-10
Плотность (г/см<sup>3</sup>)
1,01
1,31
Вязкость (сПз) при 180°C
12680
19540
Вязкость (сПз) при 200°C
8250
9290
Эксперименты 3-6
Эксперименты 3-6 сравнивают использование стеклянных гранул в соответствии с настоящим изобретением и стеклянных микрогранул с меньшей плотностью и размером частиц. Результаты, показанные в таблицах 3 и 4, показывают значительную более низкую вязкость для составов со стеклянными гранулами в соответствии с настоящим изобретением, что облегчает использование смеси на фабрике и применение продукта. Хотя доля стеклянных гранул в Примере 3 является более высокой, чем в Примере 5, вязкость является намного более низкой в примере 3, чем в Примере 5.
Примеры 3 и 4 являются лабораторными смесями, и поэтому дают результаты, слегка отличающиеся от Примеров 1 и 2. Тип битума является одинаковым для примеров 1 и 2. Немного отличающийся тип используется для примеров 3-6, поскольку отличается поставщик битума.
Таблица 3
Стеклянные гранулы: 0,70 г/см<sup>3</sup>; 0,25-0,50 мм
Пример 3
Пример 4
Битум
73,75
80,78
Эластомерный блок-полимер: SBS
10,25
12,72
Стеклянные гранулы
16,00
6,50
Известняк
-
-
Старение при 80°C
0
1 мес
2 мес
3 мес
0
1 мес
2 мес
3 мес
Температура размягчения (R&B (°C))
127
118
100
96
128
117
101
99
Проникновение при 25°C (1/10 мм)
49
22
20
15
44
29
26
17
Проникновение при 50°C (1/10 мм)
99
79
80
60
101
88
84
66
EN 13301 (окрашивание)
0
0
11
10
2
9
7
7
Изгиб в охлажденном состоянии (°C)
-20
-14
-12
+2
-24
-18
-6
4
Плотность (г/см<sup>3</sup>)
0,83
0,92
Вязкость (сПз) при 180°C
7350
6100
Вязкость (сПз) при 200°C
3850
4100
Таблица 4
Стеклянные гранулы: 0,25 г/см<sup>3</sup>; 0,03-0,1 мм
Пример 5
Пример 6
Битум
76,03
67,39
Эластомерный блок-полимер: SBS
11,97
10,61
Стеклянные гранулы
12,00
12,00
Известняк
10,00
Старение при 80°C
0
1 мес
2 мес
3 мес
0
1 мес
2 мес
3 мес
Температура размягчения (R&B (°C))
136
129
112
104
138
127
112
105
Проникновение при 25°C (1/10 мм)
34
23
21
18
34
23
19
17
Проникновение при 50°C (1/10 мм)
67
61
60
59
67
60
56
56
EN 13301 (окрашивание)
0
0
4
5
0
0
4
5
Изгиб в охлажденном состоянии (°C)
-24
-20
-12
-2
-22
-16
-4
6
Плотность (г/см<sup>3</sup>)
0,72
0,76
Вязкость (сПз) при 180°C
20000
18600
Вязкость (сПз) при 200°C
11500
10300
Эксперименты 7-8
Эксперименты 7-8 направлены на измерение разницы между свойствами холодного изгиба состава на верхней стороне и нижней стороне вместе с температурой текучести состава. Все эксперименты выполнялись как в свежем состоянии, так и после старения. Измерение на трех партиях мембран, произведенных с использованием состава в соответствии с настоящим изобретением, показано в Примере 8 в Таблице 5 вместе с набором сравнительных измерений в Примере 7. Эти примеры являются мембранами, произведенными либо с использованием смеси, содержащей стеклянные гранулы (Пример 8), либо стандартной смеси (Пример 7).
Как можно заметить в Таблице 5, изгиб в охлажденном состоянии и температура текучести после старения для композиций в соответствии с настоящим изобретением (Пример 8) лучше по сравнению со сравнительным измерением (Пример 7).
Таблица 5
Пример 7
Пример 8 (Стеклянные гранулы)
Сравнение
1
2
3
Битум
52,68
69,36
68,92
68,92
Эластомерный блок-полимер
7,32
9,64
9,58
9,58
Стеклянные гранулы
-
14
14,5
14,5
Известняк
40
7
7
7
Изгиб в охлажденном состоянии (°C) верхняя сторона
В свежем состоянии
-24
≤ -28
≤ -28
≤ -28
После старения*
-22
≤ -28
≤ -28
≤ -28
Изгиб в охлажденном состоянии (°C) нижняя сторона
В свежем состоянии
-25
≤ -28
-26
-26
После старения*
-24
≤ -28
-26
-24
Температура текучести (°C)
В свежем состоянии*
115
115
125
125
После старения
110
110
115
115
* старение: 12 недель при 70°C
Эксперименты 10-17
Огневые испытания по стандарту EN 1187-2 выполнялись на верхнем слое водонепроницаемой мембраны с составами, показанными в таблице 6a-b, нанесенными на слой изоляции из минеральной ваты.
При одинаковом объеме наполнителя, как показано в примерах 10-13 в таблице 6a, материал со стеклянными гранулами в соответствии с настоящим изобретением (Пример 10) показывает улучшенную длину повреждения по сравнению с экспериментами с более мелкими стеклянными гранулами (Примеры 11 и 12). Длина повреждения при использовании наполнителя из известняка (Пример 13) сравнима с длиной повреждения при использовании стеклянных гранул по настоящему изобретению (Пример 10). Однако продукт со стеклянными гранулами в соответствии с настоящим изобретением (Пример 10) является значительно более легким, чем продукт с наполнителем из известняка.
Для экспериментов 14-17 с одинаковым массовым процентом наполнителя, как показано в таблице 6b, материал со стеклянными гранулами с самой малой плотностью (Пример 16) показывает лучшую длину повреждения по сравнению с другими экспериментами (Примеры 14 и 17). Эта тенденция наиболее вероятно отражает тот факт, что объем наполнителя является значительно более высоким (так что объем битума и SBS является более низким), когда плотность наполнителя снижается, и таким образом горючая часть становится меньше. Однако такой высокий процент легких стеклянных гранул является неудобным в плане получаемой вязкости смеси.
Таблица 6a
Одинаковый объем наполнителя
Пример 10
Пример 11
Пример 12
Пример 13
Битум+Пластификатор
73,75
82,21
83,70
50,61
Эластомерный блок-полимер: SBS
10,25
11,42
11,63
7,03
Стеклянные гранулы
0,70 г/см<sup>3</sup>; 0,25-0,50 мм
16,00
0,25 г/см<sup>3</sup>; 0,03-0,10 мм
6,37
0,18 г/см<sup>3</sup>; 0,075 мм*
4,67
Известняк
42,35
Длина повреждения (огневое испытание по стандарту EN 1187-2)
46
53
51
45
* среднее
Таблица 6b
Одинаковый мас.% наполнителя
Пример 14
Пример 15
Пример 16
Пример 17
Битум+Пластификатор
78,14
78,14
78,14
78,14
Эластомерный блок-полимер: SBS
10,86
10,86
10,86
10,86
Стеклянные гранулы
0,70 г/см<sup>3</sup>; 0,25-0,50 мм
11,00
0,25 г/см<sup>3</sup>; 0,03-0,10 мм
11,00
0,18 г/см<sup>3</sup>; 0,075 мм*
11,00
Известняк
11,00
Длина повреждения (огневое испытание по стандарту EN 1187-2)
54
47
44
51
* среднее
Эксперименты 18 и 19 в таблице 7 показывают результаты огневых испытаний (EN 1187-2), полученные с использованием промышленных верхних слоев (Сравнительный пример 18) и промышленного продукта со стеклянными гранулами (Пример 19) в смеси. Оба верхних слоя тестировались на минеральной вате в двухслойной системе. Первым используемым слоем являлся стандартный продукт.
Таблица 7
Пример 18
Пример 19
Сравнение
1
2
Битум
52,68
69,36
68,92
Эластомерный блок-полимер
7,32
9,64
9,58
Стеклянные гранулы
-
14
14,5
Известняк
40
7
7
Длина повреждения (мм)
2 м/с
338
460
450
4 м/с
358
410
400
Таблица 7 показывает, что новый продукт (Пример 19) является эффективным в качестве стандартного продукта.
Оба верхних слоя были также протестированы в однослойной системе на минеральной вате, и результаты показаны в таблице 8, где Пример 20 является сравнительным, а Пример 21 содержит стеклянные гранулы.
Таблица 8
Пример 20
Пример 21
Сравнение
1
2
Битум
52,68
69,36
68,92
Эластомерный блок-полимер
7,32
9,64
9,58
Стеклянные гранулы
-
14
14,5
Известняк
40
7
7
Длина повреждения (мм)
2 м/с
442
448
455
4 м/с
432
503
415
Таблица 8 показывает, что оба продукта имеют одинаковую огнестойкость.
В одном или более вариантах осуществления водонепроницаемая мембрана содержит заполняющую смесь, расположенную на нижней стороне нижней смеси таким образом, что заполняющая смесь является самой близкой к объекту, на котором эта водонепроницаемая мембрана установлена, по сравнению с армирующим материалом.
Заполняющая смесь (смеси) может содержать стеклянные гранулы по настоящему изобретению, известняк, другие обычные или альтернативные наполнители или их смеси.
Неограничивающие примеры заполняющих смесей включают в себя смеси APP/SBS, смеси SBS/ненаполненное или наполненное самоклеющееся вещество, или смеси SBS/окисленный битум.
Таблица 9 показывает сравнение между настоящим изобретением и сравнительным примером, в котором используется смесь битума и пластификатора. Альтернативный наполнитель дополнительно добавляется к смеси.
Из таблицы 9 ясно видно снижение плотности смеси при использовании стеклянных гранул вместо известняка, причем вязкость остается на сопоставимых уровнях.
Таблица 9
Стеклянные гранулы: 0,70 г/см<sup>3</sup>; 0,25-0,50 мм
Сравнение
Пример 22
Пример 23
Пример 24
Битум
62,37
62,99
47,20
Пластификатор
9,72
8,10
5,31
SBS
8,91
8,91
6,49
Стеклянные гранулы
14,00
14,0
-
Альтернативный наполнитель
5,00
5,0
5,0
Известняк
-
-
36,00
Старение при 80°C
0
1 мес
2 мес
3 мес
0
1 мес
2 мес
3 мес
0
1 мес
2 мес
3 мес
R&B (°C)
131
119
110
106
133
122
111
130
123
117
115
Проникновение 25 (1/10 мм)
48
30
30
30
44
28
22
37
24
23
20
Проникновение 50 (1/10 мм)
104
73
72
80
100
72
71
98
69
64
61
EN 13301
2
15
18
18
3
4
3
4
7
8
% остаточной деформации
8
22
15
13
8
16
8
14
12
17
Холодный изгиб (°C)
-26
-22
-16
-12
-22
-18
-30
-18
-18
-16
Плотность (г/см<sup>3</sup>)
0,92
0,90
1,30
сПз при 180°C
7400
8200
7050
сПз при 190°C
4850
5300
4900
сПз при 200°C
3400
3800
3800
сПз при 210°C
2500
2850
2900
ССЫЛКИ
102 - Гранулы/шифер/флис/краска, например краска на основе акрила, PVB и/или PVA
104 - Верхняя смесь
106 - Пропитанный армирующий слой
108 - Нижняя смесь
110 - Разделительный слой, например песок или краска, например краска на основе акрила, PVB и/или PVA
112 - Заполняющий слой
114 - Заполняющая пленка, например полипропиленовая пленка, полиэтиленовая пленка, полиэтиленовый флис.