Старый материал, улучшенный по современным требованиям

Битум — это известный с давних пор материал, который еще две тысячи лет назад использовался для строительства и гидроизоляции. Долгое время он соответствовал требованиям, которые к нему предъявлялись. Однако в современном мире устанавливается существенно большее количество факторов, определяющих использование того или иного материала, значительные масштабы. Поэтому немодифицированный битум находит очень ограниченное применение. Во многих областях строительства, где битум используется для целей гидроизоляции, он подвергается прямому солнечному облучению, большим температурным колебаниям и другим факторам окружающей среды, которые со временем приведут к ухудшению свойств материала. Появляется хрупкость с последующим трещинообразованием при колебаниях температуры. Другой проблемой при использовании немодифицированного битума является происходящее уже при сравнительно невысокой температуре «холодное течение», что становится причиной медленного ухудшения формы материала. Это привело к разработке в последние десятилетия различных методов модификации битума. Модификация битума для улучшения качества Одной из возможностей для предотвращения размягчения битума при низких температурах является окисление, которое достигается путем продувки горячего воздуха через жидкий битум. Поэтому окисленный битум часто называют «продутым» битумом (например, в Германии. — Прим. переводчика). По причине низкой устойчивости к старению окисленный битум сегодня используется только при невысоких требованиях к качеству. Существенное улучшение свойств битума достигается путем модификации полимерами. Применяемые для полимермодифицированных битумов (ПМБ) материалы можно разделить на две группы: эластомеры и термопласты. В качестве эластомерных материалов применяют блоксополимеры стирола и бутадиена (СБС), которые предлагаются различными производителями. СБС-модифицированный битум сохраняет хорошую гибкость на холоде и достаточную для многих условий применения теплостойкость. * Впервые опубликовано в Dachdeckerhandwerk, № 11, 2001. Атактический полипропилен (АПП) часто используется для модификации битума как термопластичный материал. Он образуется в качестве побочного продукта при производстве изотактического полипропилена (�ПП), который применяется в качестве конструкционного материала для предметов быта. �зготовленные на высокомолекулярном АПП кровельные мембраны отличаются великолепной теплостойкостью и приемлемой гибкостью на холоде. Другая возможность для модификации термопластами предоставляется при использовании целенаправленно синтезированных аморфных полиальфаолефинов (АПАО). АПАО из этилена, пропилена и 1-бутилена являются полимерами с термопластичными свойствами. Они синтезируются целенаправленно и не являются произвольно образующимися побочными продуктами. При модификации битума они соединяют хорошую перерабатываемость и теплостойкость термопластичного битума с хорошей гибкостью на холоде эластомерного битума. Все зависит от смеси Процесс полимеризации управляется с большой точностью с точки зрения необходимых свойств конечного продукта. При этом точно регулируются количества трех мономеров и других добавок, а также условия полимеризации. Образующийся в виде гранулята продукт обладает поэтому конкретными значениями твердости, рабочей вязкости и точки размягчения. Эти величины определяются образующейся в процессе полимеризации молекулярной структурой, длиной полимерной цепи и ее кристаллическими компонентами. Как и все полиолефины, АПАО изготавливаются в щадящих экологию условиях. �х сравнительно более высокая долговечность экономит ресурсы. Кроме того, полиолефины очень хорошо перерабатываются вновь с помощью различных методов рециклирования. Токсикологически АПАО полностью безопасны. Они частично допущены для применения в области пищевых продуктов. В качестве клея-расплава они применяются, например, в детских подгузниках. Хорошие свойства АПАО могут переноситься при соблюдении меньших граничных условий и на АПАО-модифицированный битум. Типичные рецептуры содержат в качестве основного компонента битум, а также АПАО, изотактический полипропилен и неорганический наполнитель, как, например, сланцевую муку. Смешение с добавками должно происходить так, чтобы возникала инверсия фаз. Это означает следующее: сначала полимерный гранулят находится в матрице битумного расплава. При перемешивании создаются такие условия, что полимер становится матрицей, в которой дисперсно располагаются битумные капли с диаметром меньше микрона. Произошла ли уже фазовая инверсия, можно судить с помощью флуоресцентного микроскопа. Можно легко различить маленькие черные битумные капли в желто-зеленой полимерной матрице. Другой простой возможностью проконтролировать достижение фазовой инверсии является определение пенетрации или точки размягчения. Если АПАО образует матрицу, то точка размягчения должна существенно повыситься, а пенетрация — уменьшиться. Многие свойства полимермодифицированного битума (ПМБ) зависят от свойств использованного полимера. Для кровельных и гидроизоляционных мембран из АПАО-ПМБ следует особо упомянуть следующие свойства: — высокая точка размягчения; — высокая теплостойкость; — хорошая гибкость на холоде; — высокая стойкость к термоокислительной деструкции; — высокая стойкость к УФ-лучам; — хорошая перерабатываемость при производстве кровельных мембран; — высокая производительность при укладке. Таблица позволяет сравнить некоторые важнейшие технические характеристики АПП-, СБС- и АПАО-модифицированных мембран. Хорошие свойства устанавливаются целенаправленно �з-за незначительного содержания кристаллических компонентов в АПП и АПАО модифицированные этими материалами битумы показывают самые высокие точки размягчения (КиШ, DIN 52011). В особенности смеси с малыми добавками АПП имеют уже упомянутый кристаллический «скелет», который приводит к точке размягчения около 155 оС. В СБС не содержится кристаллических компонентов, и отсюда следует низкая точка размягчения. В зависимости от концентрации СБС она лежит в области до 130 оС. �спытание теплостойкости по DIN 52123 дает сходные результаты. АПАО-ПМБ выдерживает тест при 150 оС, тогда как СБС-ПМБ в зависимости от состава достигает значений до 100 оС. При определении гибкости на холоде установлено, что СБС-ПМБ в несостаренном состоянии имеет хорошие значения, которые зачастую лучше —30 оС. Гибкость на холоде АПАО-ПМБ также очень хорошая. В зависимости от состава можно достичь значений от —25 до —30 оС. В случае АПП-ПМБ в зависимости от качества применяемого АПП значения температуры колеблются очень сильно. Для АПП хорошего качества можно достичь около —15 оС. Если, однако, определять характеристики гибкости на холоде после искусственного старения в термопечи при 70 оС, температуре, которая обычно достигается на плоской кровле, то появляется совершенно другая картина. Только АПАО-ПМБ сохраняет очень хорошие значения — от —25 до —30 оС, тогда как СБС-ПМБ после 26 недель искусственного старения достигает только —5/—10 оС. АПП-ПМБ в зависимости от качества также стареет быстро. Прошедший этап старения АПАО-ПМБ показывает существенно лучшие значения при испытании на гибкость при низких температурах. Здесь проявляется большое преимущество целенаправленно синтезированной химической структуры АПАО. Так как она не содержит двойных связей и полимеризуется без участия других примесных центров, она почти нечувствительна к старению. По-другому ведет себя СБС, который содержит в бутадиеновом блоке двойные связи, которые являются основной точкой воздействия различных механизмов старения. Точно так же, как и при термостарении, преимущества АПАО проявляются при УФ-облучении. Так как они не содержат двойных связей, они являются чрезвычайно стабильными. Положительные свойства АПАО отчетливо заметны как в процессе изготовления кровельной мембраны, так и в ходе ее укладки на кровле. При смешивании с битумом не требуется интенсивного перемешивания, которое обязательно при смешивании с эластомерными материалами. Таким образом, при изготовлении АПАО-ПМБ можно сэкономить на энергозатратах. При укладке на кровлю наплавляемых АПАО-ПМБ мембран по своим параметрам текучести они могут укладываться существенно быстрее. Это позволяет снизить затраты на рабочую силу. АПАО, как термопласты, смешиваются с АПП в любых пропорциях. Поэтому АПАО могут использоваться в качестве «бустера» для улучшения АПП низкого качества. В зависимости от технических и экономических задач, с помощью смесей из АПАО и АПП могут изготавливаться кровельные и гидроизоляционные материалы с заранее заданным качеством. Жара и холод не создают проблем Высоковязкие аморфные полиальфаолефины (АПАО) — это целенаправленно синтезированные полимеры с очень хорошими свойствами в области модификации битума. Кровельные гидроизоляционные мембраны из АПАО-модифицированного битума соответствуют не только требованиям, которые предъявляют нормы DIN 52132 и 52133 для модифицирования термопластами PYP в части гибкости на холоде, но и удовлетворяют требованиям, предъявляемым для модифицирования с СБС, PYE. Технологические свойства АПАО-ПМБ перекрывают всю приведенную в нормах температурную область: — гибкость на холоде до —25 оС; — теплостойкость до 130 оС. В рабочем интервале от —25 оС до более чем 130 оС кровельные и гидроизоляционные мембраны из АПАО-ПМБ являются целенаправленно разработанными продуктами, которые соответствуют высоким требованиям современного рынка гидроизоляции.