Высокопластичный битум

 

Изобретение относится к битумным покровно-пропиточным композициям, преимущественно для производства рулонных кровельных материалов типа "гидростеклоизол". Изобретение позволяет повысить морозостойкость и деформативность подобных материалов за счет применения при их производстве высокопластичного битума. Высокопластичный битум состоит из окисленного продукта, где в качестве последнего используют окисленный битум с температурой размягчения по кольцу и шару (КиШ) в пределах 125-130°С и глубиной проникновения иглы при 25°С = 0,1 мм, 3-4 мм, получаемый окислением гудрона при переработке высокосмолистой, малопарафинистой нефти и дополнительно содержит прямогонный продукт - фракцию низкозастывающего вакуумного газойля с кинематической вязкостью при 50°С не ниже 50 мм²/с, с температурой застывания не выше 25°С из той же нефти в соотношении, мас.%: окисленный продукт 75-80; прямогонный продукт 25-20. Высокопластичный битум получают компаундированием при 150-170°С окисленного и прямогонного продуктов в течение 30 мин. 3 табл.

Изобретение относится к материалам, а именно к битумным покровно-пропиточным композициям, преимущественно для рулонных кровельных материалов, применяемых в строительной отрасли.

Стандартами США предусмотрены для производства высококачественных рулонных материалов 4 марки битумов в зависимости от климатических условий района применения и уклона кровли. Температура размягчения (по КиШ) и пенетрация охватывают диапазоны соответственно 57-107^oC и 12-60^oC.

В финских стандартах нормируется также температура хрупкости битумов по Фраасу (от -6 до -20^oC), характеризующая морозостойкость и деформативность материала.

Российский стандарт на кровельные битумы включает 3 марки, в двух из которых также нормируeтся температура хрупкости по Фраасу (-10 и -20^oC).

Однако кровельные битумы, полученные только прямым окислением гудрона без учета природы сырья, не обладают необходимой морозостойкостью и деформативностью, как правило, не сохраняют начальные пластические свойства во времени.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению, взятыми в качестве прототипа, являются окисленные битумы марок БНК 90/40 по ГОСТу 9548 с изм. 1-5 и в особенности R 100/35 по Спецификации фирмы ШЕЛЛ, технические требования на которые приведены в табл. 1.

Недостатком известного битума для производства кровельных материалов даже марки R 100/35, взятым в качестве прототипа, является недостаточная для климатических условий России морозостойкость и деформативность при низких температурах.

Задачей изобретения является повышение морозостойкости и деформативности кровельного битума при низких температурах Поставленная задача решается тем, что высокопластичный битум, используемый в качестве вяжущего для производства кровельных рулонных материалов на основе окисленного продукта, дополнительно содержит прямогонный продукт - фракцию низкозастывающего вакуумного газойля с кинематической вязкостью при 50^oC не менее 50 мм²/с, с температурой застывания не выше 25^oC, а в качестве окисленного продукта используют окисленный битум с температурой размягчения по кольцу и шару (КиШ) в пределах 125-130^oC и глубину проникновения иглы при 25^oC, 0,1 мм, 3-4 мм, получаемый окислением гудрона при переработке высокосмолистой малопарафинистой нефти в соотношении, мас.%: Окисленный продукт - 75-80 Прямогонный продукт - 25-20 Высокопластичный битум получают компаундированием при 150-170^oC окисленного и прямогонного продуктов в течение 30 мин.

Существенныe отличительныe признаки заявленного изобретения следующие: высокопластичный битум дополнительно содержит прямогонный продукт - фракцию низкозастывающего вакуумного газойля с кинематической вязкостью при 50^oC не менее 50 мм²/с, с температурой застывания не выше 25^oC, получаемый при переработке высокосмолистой малопарафинистой нефти; окисленный продукт, полученный из этой же нефти с температурой размягчения по кольцу и шару (КиШ) в пределах 125-130^oC и глубину проникновения иглы при 25^oC, 0,1 мм, 3-4 мм в соотношении, мас.%: Окисленный продукт - 75-80 Прямогонный продукт - 25-20 Вышеприведенные существенные отличительные признаки нам были не известны из патентной и научно-технической информации, и в этой связи мы считаем, что заявленное изобретение является новым.

Изобретение также соответствует критерию "изобретательский уровень", так как явно не вытекает из известного уровня техники.

Изобретение промышленно применимо, так как успешно прошло лабораторные испытания.

Ниже приведена характеристика окисленного продукта, использованного в качестве основы для получения высокопластичного битума, а именно: Температура размягчения по КиШ, ^oC - 125-130 Глубина проникновения иглы при 25^oC, мм - 0,1
Групповой состав, мас.%:
Асфальтены - 45,0
Смолы (силикагелевые) - 19,5
Масла - 35,0
Парафин - 0,5
Остальные показатели должны соответствовать ГОСТу 21822-87 с изм.1 на "Битум нефтяной хрупкий марки Г".

Прямогонный продукт, представляющий собой фракцию тяжелого низкозастывающего вакуумного газойля, получаемого при переработке тяжелой высоковязкой высокосмолистой малопарафинистой нефти нафтенового основания, имеет следующие физико-химические характеристики:
Плотность при 20^oC, кг/м³ - 900-925
Вязкость кинематическая при 50^oC, мм²/с - 50-70
Температура застывания, ^oC, не выше - Минус 25
Температура вспышки, ^oC, не ниже - 200
Групповой состав, мас.%:
Парафинонафтеновые - 53
Ароматические - 42
Смолы (бензольные и спиртобензольные) - 5
С целью оптимизации состава компаундированного битума готовят 7 смесей высокоокисленного битума с температурой размягчения по КиШ 125,6^oC, глубиной проникновения иглы при 25^oC, 0,1 мм, 3-4 мм и вакуумного газойля плотностью 0,922, кинематической вязкостью при 50^oC - 63,8 мм²/с, температурой застывания минус 31^oC. Для всех смесей определены температура размягчения по КиШ (ASTM D36), глубина проникновения иглы при 25^oC, 0,1 мм (ASTM D5), температура хрупкости по Фраасу (DIN 51012) (см. табл. 2).

Образцы готовят техническим смешением (компаундированием) компонентов при 150-170^oC в течение 30 мин.

Из табл. 2 видно, что по основным показателям оптимальное содержание прямогонного продукта указанного выше качества, находится в диапазоне 20-25 мас.%.

Образцы 4, 5, 6 табл. 2 иллюстрируют изобретение.

В табл. 3 приведены официальные данные испытаний физико-механических свойств битумов для кровельных материалов прототипа и заявленного изобретения.

Из табл. 3 видно, что известная марка окисленного битума для производства рулонных кровельных материалов, взятая в качестве прототипа, по сравнению с заявленным изобретением характеризуется недостаточной для климатических условий России морозостойкостью и деформативностью при низких температурах.

На основании вышеизложенного считаем, что заявленное изобретение в сравнении с прототипом позволяет достичь снижения (до 10^oC) температуры хрупкости, характеризующей морозостойкость и косвенно деформативность материала без ухудшения других показателей качества высокопластичного битума.

Формула изобретения

Высокопластичный битум, используемый в качестве вяжущего для производства рулонных кровельных материалов на основе окисленного продукта, отличающийся тем, что он дополнительно содержит прямогонный продукт - фракцию низкозастывающего вакуумного газойля с кинематической вязкостью при 50^oC не менее 50 мм²/с, с температурой застывания не выше 25^oC, получаемый при переработке высокосмолистой малопарафинистой нефти, а в качестве окисленного продукта используют окисленный битум с температурой размягчения по кольцу и шару (КиШ) в пределах 125 - 130^oC и глубиной проникновения иглы при 25^oC, 0,1 мм, 3 - 4 мм получаемый окислением гудрона из этой же нефти в соотношении, мас.%:
Окисленный продукт - 75 - 80
Прямогонный продукт - 25 - 20

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4