Спосіб виготовлення рулонного покрівельного і гідроізоляційного матеріалу

Способ изготовления рулонного кровельного и гидроизоляционного материала, включащий приготовление исходной полимерной композиционной массы на основе бутилкаучукового компонента, 39111 отработанную бутилкаучуковую резину, подвергнутую радиационной обработке до суммарной дозы 5–10 Мрад, а текстильсодержащие отходы вводят в виде коротковолокнистой композиции текстильсодержащих отходов на основе полиамидного волокна при следующем соотношении компонентов, мас.%: Oтработанная бутилкаучуковая резина после указанной обработки 40-65 Каолин 30-50 Коротковолокнистая композиция текстильсодержащих отходов на основе полиамидного волокна 2 -10. Стеарин 0,5–1,5 Заявляемый способ отличается от известного введением в качестве бутилкаучукового компонента подвергнутой радиационной обработке до суммарной дозы 5–10 Мрад отработанной бутилкаучуковой резины, а в качестве молотых текстильсодержащих отходов – коротковолокнистой композиции текстильсодержащих отходов на основе полиамидного волокна при определенном соотношении компонентов. Использование в качестве бутилкаучукового компонента отработанной бутилкаучуковой резины, подвергнутой радиационной обработке до суммарной дозы 5–10 Мрад позволяет получить рулонный кровельный и гидроизоляционный материал без использования первичного бутилкаучука и улучшить технологические свойства полимерной композиционной массы, сокращается время пластификации. Введение в полимерную композицию молотых текстильсодержащих отходов на основе полиамидного волокна улучшает технологические свойства полимерной композиции (сокращается время гомогенизации) и обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики. Соотношение компонентов в исходной полимерной композиционной массе определяет получение оптимальных технологических и эксплуатационных свойств полимерной композиции. При изменении указанных соотношений происходит снижение потребительских свойств материала. Это объясняется тем, что радиационная обработка бутилкаучуковой резины на ускорителе электронов приводит к частичной деструкции поперечных связей в вулканизаторе. При этом разрушаются, преимущественно, слабые (гибкие) вулканизационные связи (типа полисульфидные, смоляные). Химически прочные (С-С) связи типа каучук-каучук, моно- и дисульфидные (С-S-C) связи, ответственные за стойкость полимера к процессам, например, теплового старения при оптимизации радиационной обработки, сохраняются и упорядочиваются. Дозы облучения 5–10 Мрад являются наиболее оптимальными для обеспечения технологичности переработки пластиката, а именно, показателей вязкости и когезионной прочности материала, которые близки к исходному бутилкаучуку (вязкость по Муни 45–48 усл. ед., когезионная прочность 0,8–1,0 МПа). При этом степень деструкции отходов бутилкаучуковых резин, подвергнутых радиационной обработке, находится в пределах 30– 55%. Гидроизоляционный материал для газопроводов, полученный на основе регенерированных ука занным способом отходов резин обладает тем же показателем отсутствия пробоя при испытательном электрическом напряжении, что и материал, полученный из первичного бутилкаучука. При увеличении дозы облучения до 12 Мрад резко возрастает текучесть пластиката (падают показатели вязкости и когезионной прочности), вследствие чего наблюдается залипание смеси при вальцевании, затруднены введение и диспергирование компонентов смеси (материал течет). При уменьшении дозы до 3 Мрад доля структурированного (поперечно сшитого) полимера резко возрастает. Вследствие этого сохраняется его жесткость на уровне вулканизата, пластичность отсутствует. Материал не пластифицируется на резиносмесительном оборудовании. В табл. 1 представлена рецептура резиновой смеси различных отходов бутилкаучуковых резин, в табл. 2 – свойства этих отходов после радиационной обработки. За счет активации макромолекул полимера потоком ускоренных электронов повышается уровень химического взаимодействия между резиной и полиамидным волокном. Близкая химическая природа поверхности этих компонентов, наличие зафиксированных саже-каучуковых структур способствует их совмещению и диспергированию в композиции. В результате сокращается время приготовления полимерной композиционной массы. Кроме того, преимущество использования полиамидных волокон, как армирующего наполнителя перед другими видами органических волокон обусловлено высокими упруго-прочностными характеристиками, стойкостью к воздействию влаги и высокой изгибоустойчивостью. Текстильсодержащие отходы на основе полиамидного волокна представляют собой отходы полиамидного волокна, корда, рулонного материала "ворсонит", переработанные в коротковолокнистую композицию в скоростном роторном измельчителе с последующей сепарацией. В табл. 3 представлены характеристики текстильсодержащих отходов на основе полиамидного волокна и фрикционный состав коротковолокнистой композиции из этих отходов. Совокупность признаков, отличающих заявляемое изобретение от прототипа, не была выявлена в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники, что обеспечивает заявляемому техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень". Вместе с тем заявителю известен способ изготовления эластичных листов для предотвращения протечки между соединяемыми строительными элементами с отслаиваемым защитным слоем из состава, содержащего регенерированный бутилкаучук (Акцептованная заявка Японии 1-26391, 1989). Однако основным компонентом при изготовлении этого слоя вводится атактический полипропилен. Известно использование отходов резины в кровельных рулонных материалах (А. с. СССР № 1381135, С08L23/22, 1988). Однако в указанном техническом решении использовали продукт пиролиза изношенной резины в виде тяжелой фракции смолы в качестве добавки к полимерной композиции на основе исходного бутилкаучука. 2 39111 Известно также применение радиационного бутилрегенерата в мастике для герметизации, применяемой для уплотнения в различных областях строительства (А. с. СССР № 1645275, С09К3/10, 1991). Однако в известном решении радиационный бутилрегенерат является только частичным заменителем бутилкаучука и его свойства (в частности, пониженная пластичность и низкая вязкость) отличны от свойств подвергнутых радиационной обработке отходов резины в предлагаемом способе. Радиационный бутилрегенерат целенаправленно использовался для получения мастики, т.е. основным требованием к этому материалу предъявлялось его текучесть и способность растворения в органических растворителях. Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована при производстве рулонного кровельного и гидроизоляционного материала из полимерной композиционной массы, получаемой из технических отходов. Сущность заявляемого технического решения поясняется на примерах осуществления способа. В качестве сырьевых компонентов использованы резиновые отходы на основе бутилкаучука: 1. Отходы ПО "Белоцерковшина" (резиновая смесь диафрагм вулканизаторов), – отходы от пробок "Киевгума" (черная), – отходы от пробок "Киевгума" (серая). 2. Текстильсодержащие отходы на основе полиамидного волокна: – ПА – волокна СТП-5-16-048-77ГВ Киевского ПО "Химволокно", – ПА – корд 23КНТС – ГОСТ 24221-80 "Белоцерковшина", – "Ворсонит" – ГОСТ 26149-84 Ирпеньского комбината "Прогресс". 3. Каолин обогащенный Просяновского месторождения. 4. Стеарин технический. Радиационную обработку отходов бутилкаучуковых резин производят на ускорителе электронов ИЛУ-6. Предварительную подготовку отходов резин производят следующим образом: отработанные резины разрезают механическими ножницами на 2–4 части, которые затем измельчают на шинорезе на куски шириной 20–40 мм и подают на дальнейшее измельчение в скоростной роторный измельчитель. Размер частиц резиновой крошки 6–7 мм. Полученную резиновую крошку подают слоем толщиной 10–12 мм на стальных поддонах транспортера в зону облучения. В случае использования полотен отработанных резин, их обрезают механическими ножницами, придавая форму ровного полотна размером, соответствующим поддону установки ИЛУ-6 и толщиной 10–12 мм, после чего подают обрабатываемый материал транспортером в зону облучения. Условия облучения: – энергия электронов 2 Мэв; – средний ток пучка электронов 6,0 МА; – скорость движения транспортера 10 см/с; – поглощенная доза 5–10 Мрад. Коротковолокнистую композицию текстильсодержащих отходов на основе полиамидного волокна готовят на скоростном роторном измельчителе режущего типа ИРС-4005/4, с непрерывной загрузкой, коэффициент загрузки 0,65–0,7. Волокнистые материалы через загрузочную воронку поступают в рабочую камеру измельчителя на вращающийся ротор, где они за счет центробежной силы сбрасываются к ножам и в зазоре (0,2– 0,3 мм) между режущими кромками роторных и статорных ножей подвергаются измельчению, усреднению, распушиванию и гомогенизации. По мере достижения заданных геометрических характеристик и гомогенизации, коротковолокнистая композиция отводится через отверстия (диаметр 5–10 мм), сепарирующих решеток за счет пневмотранспорта. Подготовленные компоненты в указанных соотношениях смешивают в резиносмесителе РС – 250 – 20 при температуре 85–95оС. Выгруженную из резиносмесителя композиционную массу по транспортеру подают последовательно на две пары вальцов СМ – 1500 и каландр. Температура валков: холодного 35–40оС, горячего 85–95оС. Составы и технологические параметры приведены в табл. 4. Формование рулонного материала производят на трехвалковом каландре с температурой валков верхнего 40–50оС, среднего 60–70оС, нижнего 60–75оС. Толщина полотна на выходе из каландра 1,5–2 мм. После охлаждения материал посыпают тальком и наматывают в рулоны. Физико-механические показатели изготовленного по заявляемому способу материала приведены в табл. 5. Как видно из результатов, использование в качестве бутилкаучукового компонента отработанной бутилкаучуковой резины, подвергнутой радиационной обработке указанными дозами и введение текстильсодержащих отходов полиамидного волокна позволило сократить время гомогенизации полимерной композиции в резиносмесителе и время пластифицирования ее на вальцах. Рулонный кровельный и гидроизоляционный материал, полученный по заявляемому способу, по техническим характеристикам соответствует требованиям, предъявляемым к данному классу материала. 3 39111 Таблица 1 Вид отходов Состав, мас.% Диафрагмы вулканизаторов ПО «Белоцерковшина» «Киевгума» – черная (отходы от пробок) «Киевгума» – серая (отходы от пробок) 54,96 2,89 1,74 1,74 1,73 4,05 28,94 3,95 55,90 2,80 0,59 11,04 25,0 1,62 0,88 0,59 0,50 0,59 0,49 59,22 1,28 0,59 Бутилкаучук Метилстирольный синтетический каучук Белила цинковые Стеарин Наирит Стабил – 18 Технический углерод Смола корревер Тальк Магнезия Парафин Сера Тиурам Силиконовая жидкость Нотаксол Титановые белила Низкомолекулярный полиэтилен 0,12 32,06 0,59 0,71 2,47 2,96 Таблица 2 Свойства Состав радиацион. обработанных отходов и доза обаботки, Мрад 1 2 3 3 Степень деструкции резин, % Вязкость по Муни, усл. ед. Когезионная прочность, МПа 5 7 10 5 7 10 7 10 12 5 2,5 32 46 0,7 39 45 0,6 50 45 0,6 20 52 0,8 31 50 0,7 38 49 0,6 44 43 0,6 55 42 0,5 80 14 0,2 Таблица 3 Текстильсодержащие отходы на основе полиамидного волокна, характеристики Фракционный состав по длине коротковолокнистой композиции, мм менее 8 8 15 20 свыше 20 32 25 40 3 1 15 42 38 4 8 1. Полиамидное волокно Киевское ПО "Химволокно" СТП 5-16-048-77ГВ диаметр волокна, мм 20–25 плотность, кг/м3 1,14 · 103 температура плавления, оС 212–216 2. Полиамидный корд (капрон) с полимерным покрытием 5 мас.% 23 КНТС-ГОСТ 24221-80 (ПО "Белоцерковшина") плотность линейная, текс. – 420 число минеральных нитей в комплексной нити – 280 температура плавления, оС 212–216 толщина, мм 0,7 ± 0,3 3. Ворсонит ГОСТ 26149-84 (Ирпеньский комбинат "Прогресс" поверхностная плотность, кг/м3 14 истираемость, илм. 1,2 деформативность при вдавливании, абсолютная, м 3,2 40 28 22 2 4 39111 Таблица 4 Состав полимерной композиции, мас.%, и ее технологические свойства 1. Бутилкаучук 2. Отходы бутилкаучуковой резины, радиационно-обработанной 3. Каолин 4. Стеарин 5. Коротковолокнистая композиция текстильсодержащих отходов на основе полиамидного волокна: 1. 2. 3. 6. Время гомогенизации полимерной композиции в резиносмесителе, мин 7. Время пластифицирования полимерной композиции на вальцах, мин Показатели 1 2 3 4 5 6 7 8 40,0 65,0 50,0 0,5 30,0 0,7 37,0 51,0 0,4 40,0 50,0 0,5 45,0 45,0 0,5 50,0 40,0 0,6 53,0 37,0 0,6 53,0 38,0 0,6 0,5 4,3 11,6 9,5 9,4 8,4 9,5 9,4 13,0 15,0 11,0 11,5 11,0 12,0 12,0 12,0 25,0 30,0 20,0 22,0 23,0 23,0 24,0 24,0 Продолжение табл. 4 Состав полимерной композиции, мас.%, и ее технологические свойства Показатели 9 11 12 13 14 15 53,0 35,0 0,7 1. Бутилкаучук 2. Отходы бутилкаучуковой резины, радиационно-обработанной 3. Каолин 4. Стеарин 5. Коротковолокнистая композиция текстильсодержащих отходов на основе полиамидного волокна: 1. 2. 3. 6. Время гомогенизации полимерной композиции в резиносмесителе, мин 7. Время пластифицирования полимерной композиции на вальцах, мин 10 57,0 35,0 0,7 57,0 35,0 0,7 60,0 33,0 0,7 65,0 30,0 1,0 65,0 30,0 1,5 68,0 29,0 1,7 1,3 4,0 7,3 3,5 7,3 6,3 7,3 13,0 13,0 13,0 14,0 15,0 15,0 15,0 25,0 25,0 25,0 25,0 30,0 30,0 30,0 Таблица 5 Состав № Физико-механические показатели 1 1. Прочность на разрыв, МПа 2. Относительное удлинение, % 3. Водопоглощение 4. Отсутствие пробоя при испытательном электрическом напряжении, кВ/мм толщины покрытия 5. Гибкость стержня Ø 10 мм при тре, оС 6. Коэффициент теплового старения (120оС 2 ч) – по прочности – по относительному удлинению 2 3 4 5 6 7 8 2,0 55 0,30 1,1 100 0,22 1,85 50 0,35 2,5 60 0,30 3,0 65 0,23 2,9 55 0,20 4,5 85 0,22 5,2 80 0,17 5,1 8,5 5,2 5,1 5,1 5,3 5,5 5,8 -40 -42 -38 -42 -42 -42 -43 -43 0,68 0,65 0,60 0,55 0,7 0,71 0,72 0,66 0,72 0,660,73 0,68 0,73 0,71 0,73 0,71 5 39111 Продолжение табл. 5 Состав № Физико-механические показатели 9 1. Прочность на разрыв, МПа 2. Относительное удлинение, % 3. Водопоглощение 4. Отсутствие пробоя при испытательном электрическом напряжении, кВ/мм толщины покрытия 5. Гибкость стержня Ø 10 мм при т-ре, оС 6. Коэффициент теплового старения (120оС 2 ч) – по прочности – по относительному удлинению 10 11 12 13 14 15 4,8 70 0,15 3,6 120 0,15 3,8 110 0,13 4,0 95 0,10 3,5 120 0,13 3,15 135 0,11 1,15 95 0,25 6,5 -43 6,9 -45 7,6 -45 8,9 -45 9,6 -47 10,5 -46 10,1 -40 0,75 0,73 0,76 0,75 0,78 0,76 0,80 0,78 0,80 0,78 0,81 0,79 0,58 0,60 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 6