This invention relates to synthetic rubber or copolymer containing bituminous based roofing and waterproofing membranes. In one of its aspects the invention relates to the blending together in an asphalt-based composition at least 2 different copolymers derived from a conjugated diene and a monovinyl aromatic.
In one of its concepts the invention provides a bituminous- or asphalt-based roofing or waterproofing composition having both high and low temperature desirable properties, the composition having as its essential copolymer ingredient at least one radial (branched) conjugated diene/monovinyl aromatic copolymer having a weight average molecular weight (Mw) above 200,000 and a conjugated diene/monovinyl aromatic ratio of 50/50 to 85/15 and at least another or second type conjugated diene/monovinyl aromatic copolymer having an Mw below 200,000 and being one of radial and linear, having weight ratios as earlier given. In another of its concepts the invention provides a composition comprising a bituminous material or asphalt, as further characterized herein, in composition with the said essential components. In a still further concept of the invention the essential components are selected to be possessed of properties or parameters given herein.
Bituminous compositions consisting of a bituminous (asphalt) component and a polymer have been described in the literature for various applications such as joint fillers, adhesives, protective layers, impregnating agents and roofing materials. Among such disclosures is U.S. Pat. No. 4,032,491 issued June 28, 1977, which describes a roofing composition comprised of 5-40 wt. % bituminous material and a substantially larger amount (60-95 wt. %) of a hydrogenated linear conjugated diene/monovinyl aromatic copolymer that can be modified to yield a membrane suited for the range of temperature generally prevalent in a specific geographical location. Another disclosure such as U.S. Pat. No. 3,978,014 issued Aug. 31, 1976, describes roofing compositions comprised of bituminous material and a mixture of two different copolymers, one of which contributes to high temperature stability and the other contributes to adhesion to old roof surfaces. Still, another disclosure such as U.S. Pat. No. 3,265,765 issued Aug. 9, 1966, describes special type copolymers used in conjunction with bituminous materials to improve high temperature viscosity and low temperature flexibility.
The above and similarly described compositions when used as roofing materials generally provide whatever good performance properties are obtained at the expense of other performance properties which limits their broader application. For example, when a polymer is added to a bituminous (asphalt) material to improve high temperature properties, the low temperature performance are impaired. Likewise, when both high and low temperature properties are satisfied, the handling characteristics like viscosity are such as to render the system inoperable with standard application equipment. Also, an asphalt-polymer composition can possess most of the desired performance properties but still be impractical because it employs large amounts of an expensive ingredient, namely the polymer.
Needed is an asphalt-polymer composition that can be easily applied with the use of standard asphalt application equipment and that exhibits both good high and low temperature flow properties so that the composition can be used in any geographical location under the prevailing environmental conditions without additions or modifications of the composition to adjust for conditions.
It is an object of this invention to produce a composition suited for roofing use or as waterproofing membrane. It is another object of the invention to set forth an asphalt-based composition comprising synthetic copolymers so selected that the final composition will have both high and low temperature properties satisfying tests which determine said properties for ultimate use. It is a further object of the invention to provide an asphalt-polymer composition which, while possessing all of the desired performance properties for such a composition in use as a roofing and/or a waterproofing membrane, will not need to employ large amounts of expensive ingredient, i.e., the synthetic copolymer, can be easily applied with standard asphalt application equipment but nevertheless exhibits the said properties including importantly both good high and low temperature flow properties so that the composition can be used under the prevailing environmental conditions in any geographical location.
Other aspects, concepts and objects, as well as the several advantages of the invention, are apparent from a study of this disclosure and the appended claims.
According to the present invention there is provided a composition suitable for use as a roofing and/or as a waterproofing membrane having both high and low temperature desirable properties which comprises
a. A first radial conjugated diene/monovinyl aromatic copolymer having a weight average molecular weight (Mw) above 200,000 and a monomer ratio of from about 50/50 to about 85/15, represented by at least one of the formulas (A-B)x Y and (A-B-A)x Y wherein A represents a non-elastomeric poly(monovinyl aromatic) block, containing 8 to 18 carbon atoms per molecule, and B represents an elastomeric poly(conjugated diene) block, said diene contains 4-12 carbon atoms per molecule, Y is at least one atom derived from a polyfunctional treating agent used in the formation of the radial polymers and x represents the number of functional groups of said polyfunctional treating agent and is an integer equal to at least 3;
b. At least one other or second conjugated diene/monovinyl aromatic copolymer having an Mw below 200,000 and being at least one of radial and linear, when radial formula thereof being as above given in this claim and it having an Mw in the range of 100,000 up to 200,000, and when linear represented by the formula AB wherein A and B are as above given in this claim and having an Mw in the range of from about 75,000 up to about 200,000, preferably now below about 100,000 (see in Table I, LL-1; Solprene™ 1205), the weight ratio of the high and low Mw copolymers being in the range 13/1 to 1/13, and
c. An asphalt having a penetration grade below about 300 (ASTM D5).
It can be seen that the invention relates to a bituminous-rubber composition comprised of a high and a lower weight average molecular weight conjugated diene/monovinyl aromatic copolymers blended with an asphalt for use as an impermeable membrane for ponds, roofs, etc. Also, it will have been noted, that as embodied the invention provides an asphalt-rubber composition based on asphalt and a blend of at least 2 different conjugated diene/monovinyl aromatic copolymers which are significantly different in weight average molecular weight.
It is possible within the scope of the invention as here disclosed to effect a method of combining the several copolymers which are described herein, prepared with varying monomer ratios and composited in varying weight ratios of the high Mw and the lower Mw copolymer. Thus, one skilled in the art can determine by routine tests the optimum parameters of those given herein.
Accordingly, the present invention provides a method, based upon the selection of the high Mw copolymer and the lower Mw copolymer, as these are described herein, and the varying of the monomer ratios of each and the weight ratios of each in the composition with a selected asphalt, also as described herein, to produce a water impermeable membrane or roofing which will have the desired properties as tested by tests also described herein.
The success or failure of incorporating combinations of high and lower weight average molecular weight conjugated diene/monovinyl aromatic copolymer in various asphalts to provide simultaneously both the satisfactory high as well as the low temperature performance properties for impermeable membrane-type application cannot always be predicated merely on the basis of the monomer ratio, structure or weight average molecular weight of the copolymers being employed.
It is, of course, to be noted that the most satisfactory compositions are those which possess at the high and low temperatures both the flow and the resistance to cracking properties. For roofing or an application in which the material embodying the composition will lie essentially undisturbed, it ordinarily will suffice to meet the flow test.
Thus, as evidenced by the data herein, which are representative of the research done to arrive at the claimed invention, it was necessary to accomplish considerable experimentation and work to determine that the desired combination of properties, especially the high and low temperature properties, as described and discussed herein, could exist and how these could be obtained.
Conjugated Diene/Monovinyl Aromatic Copolymers
As noted, the conjugated diene/monovinyl aromatic copolymers useful in this invention are of two types.
The first is a radial (branched) conjugated diene/monovinyl aromatic copolymer having a weight average molecular weight (Mw) above 200,000 and a conjugated diene/monovinyl aromatic ratio of broadly 50/50 to 85/15 and preferably 55/45 to 80/20. This type polymer is represented by the formula (A-B)x Y or (A-B-A)x Y wherein A represents a non-elastomeric poly(monovinyl aromatic) block or segment containing 8 to 18 carbon atoms per molecule and B represents an elastomeric poly(conjugated diene) block or segment, said diene contains 4 to 12 carbon atoms per molecule, Y is an atom or group of atoms derived from a polyfunctional treating agent used in the formation of the radial polymers and x represents the number of functional groups of said polyfunctional treating agents and is an integer equal to at least 3. The preparation of these polymers is fully described in U.S. Pat. No. 3,639,521 issued Feb. 1, 1972.
T
สิ่งประดิษฐ์ที่เกี่ยวข้องกับยางสังเคราะห์ หรือโคพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยบิตามหลังคา และสารกันซึม ในด้านของการประดิษฐ์ที่เกี่ยวข้องกับการผสมผสาน กันในองค์ประกอบการใช้ยางมะตอย copolymers ที่ 2 แตกต่างกันมาจาก diene กลวงและ monovinyl ที่หอมในแนวคิดการประดิษฐ์ให้เป็นบิ หรือยางมะตอยตามหลังคา หรือกันซึมส่วนประกอบที่มีทั้งสูงและต่ำ อุณหภูมิต้องคุณสมบัติ ส่วนประกอบที่มีรัศมีน้อย (branched) เป็นส่วนผสมของโคพอลิเมอร์ที่สำคัญกลวง copolymer หอม diene/monovinyl มีมีน้ำหนักเฉลี่ยน้ำหนักโมเลกุล (Mw) เหนือ 200000 และอัตราหอม diene/monovinyl กลวงแบบ 85/15 และน้อยอีก หรือสองชนิดกลวง copolymer หอม diene/monovinyl มี Mw ด้านล่าง 200000 และเป็นหนึ่งของรัศมี และ เส้น มีอัตราส่วนน้ำหนักที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ อีกแนวคิด การประดิษฐ์ทางองค์ประกอบที่ประกอบด้วยวัสดุบิหรือยางมะตอย เป็นอีก ลักษณะในส่วนประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญดังกล่าวนี้ ในแนวคิดเกี่ยวกับการประดิษฐ์เพิ่มเติมยังคง มีเลือกส่วนประกอบสำคัญจะมอบคุณสมบัติหรือพารามิเตอร์ที่กำหนดนี้บิองค์ประกอบด้วยคอมโพเนนต์บิ (ยางมะตอย) และพอลิเมอร์มีการอธิบายไว้ในวรรณคดีสำหรับโปรแกรมประยุกต์ต่าง ๆ เช่นสาร กาว ชั้นป้องกัน impregnating ตัวแทนและวัสดุทำหลังคา ระหว่างการเปิดเผยข้อมูลดังกล่าวเป็น Pat สหรัฐอเมริกา หมายเลข 4,032,491 ออก 28 มิถุนายน 1977 ซึ่งอธิบายถึงส่วนประกอบหลังคาที่ประกอบด้วยน้ำหนัก 5-40% วัสดุบิและมีขนาดใหญ่มากจำนวน (%น้ำหนัก 60-95) เป็น hydrogenated เส้นกลวง diene/monovinyl หอมโคพอลิเมอร์ที่สามารถปรับเปลี่ยนให้เยื่อที่เหมาะสมสำหรับช่วงอุณหภูมิโดยทั่วไปพบมากในที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ที่เฉพาะ การเปิดเผยข้อมูลอื่นเช่นสหรัฐอเมริกาพัฒน์ ออก 31 ส.ค. 1976, 3,978,014 หมายเลขอธิบายองค์หลังคาประกอบด้วยบิวัสดุ และส่วนผสมของสอง copolymers ต่าง ๆ ที่จัดสรรเพื่อความเสถียรของอุณหภูมิและอื่น ๆ สนับสนุนการยึดเกาะพื้นผิวหลังคาเก่า ยัง เปิดเผยข้อมูลอื่นเช่นสหรัฐอเมริกาพัฒน์ หมายเลข 3,265,765 ออก 9 ส.ค. 1966 อธิบาย copolymers ชนิดพิเศษที่ใช้เพื่อปรับปรุงความหนืดอุณหภูมิและความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำร่วมกับบิที่ด้านบน และอธิบายไว้ทำนองเดียวกันจนเมื่อใช้เป็นวัสดุทำหลังคาให้คุณสมบัติใดประสิทธิภาพดีโดยทั่วไปจะได้รับค่าใช้จ่ายอื่น ๆ คุณสมบัติประสิทธิภาพที่จำกัดของโปรแกรมประยุกต์ที่กว้างขึ้น ตัวอย่าง เมื่อวัสดุบิ (ยางมะตอย) เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติอุณหภูมิเพิ่มเป็นพอลิเมอร์ ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำจะลด ในทำนองเดียวกัน เมื่อคุณสมบัติทั้งอุณหภูมิสูง และต่ำมีความพึงพอใจ ลักษณะการจัดการเช่นความหนืดได้เช่นทำให้ระบบการใช้งานที่ไม่ มีแอพลิเคชันมาตรฐานอุปกรณ์ ยัง มีองค์ประกอบของยางมะตอยพอลิเมอร์สามารถครอบครองส่วนใหญ่ของคุณสมบัติที่ระบุประสิทธิภาพ แต่ยังคง เป็นไปได้ยากเนื่องจากจะใช้ส่วนผสมราคาแพง ได้แก่พอลิเมอร์ขนาดใหญ่ต้องมีองค์ประกอบพอลิเมอร์ยางมะตอยที่สามารถจะใช้ง่าย ด้วยการใช้อุปกรณ์มาตรฐานแอสฟัลต์แอพลิเคชัน และที่จัดแสดงทั้งอุณหภูมิสูง และต่ำดีไหลคุณสมบัติเพื่อให้องค์ประกอบที่สามารถใช้ในการใด ๆ ที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ภายใต้สภาพแวดล้อมที่ยึดโดยไม่ต้องเพิ่มหรือปรับเปลี่ยนองค์ประกอบปรับสำหรับเงื่อนไขเป็นวัตถุของสิ่งประดิษฐ์การผลิตองค์ประกอบที่เหมาะ สำหรับการใช้หลังคา หรือกันซึมเมมเบรน วัตถุอื่นของการประดิษฐ์เพื่อกำหนดการใช้ยางมะตอยองค์ประกอบประกอบด้วย copolymers ที่สังเคราะห์เพื่อ เลือกว่า องค์ประกอบสุดท้ายจะมีทั้งสูง และคุณสมบัติอุณหภูมิต่ำภิรมย์ทดสอบซึ่งกำหนดว่า คุณสมบัติที่ดีที่สุดใช้ได้ เป็นวัตถุของการประดิษฐ์เพื่อให้องค์ประกอบของพอลิเมอร์ยางมะตอยซึ่ง ในขณะที่มีประสิทธิภาพต้องคุณสมบัติสำหรับองค์ประกอบเช่นการใช้ทั้งหมดเป็นหลังคาหรือเยื่อซึม ไม่จำเป็นต้องใช้จำนวนมากของส่วนผสมราคาแพง เช่น การสังเคราะห์โคพอลิเมอร์ สามารถ ใช้กับอุปกรณ์แอพลิเคชันมาตรฐานยางมะตอยแต่อย่างไรก็ตามการจัดแสดงคุณสมบัติดังกล่าวรวมทั้งที่สำคัญเพิ่มเติมดีสูงต่ำอุณหภูมิไหลคุณสมบัติเพื่อให้องค์ประกอบสามารถ ใช้ภายใต้สภาพแวดล้อมปัจจุบันยังที่ตั้งทางภูมิศาสตร์อื่น ๆ แนวคิด และวัตถุ ตลอดจนข้อดีหลายประการของประดิษฐ์ ได้ชัดเจนจากการศึกษาการเปิดเผยข้อมูลนี้และเรียกร้องต่อท้ายตามสิ่งประดิษฐ์นำเสนอไว้มีองค์ประกอบที่เหมาะสำหรับใช้ เป็นหลังคาแบบ หรือเยื่อซึมที่มีทั้งสูงและคุณสมบัติที่ต้องการอุณหภูมิต่ำซึ่งประกอบด้วยa. เป็นรัศมีแรกกลวง copolymer หอม diene/monovinyl มีมีน้ำหนักเฉลี่ยน้ำหนักโมเลกุล (Mw) ข้างต้น 200000 และอัตราส่วนน้ำยาของจากเกี่ยวกับแบบประมาณ 85/15 แสดง โดยน้อยสูตร (A-B) x Y และ (A-B-A) x Y wherein แสดงถึงการไม่-elastomeric โพลี (monovinyl หอม) บล็อก ประกอบด้วย 8-18 คาร์บอนอะตอมต่อโมเลกุล และบล็อคการ elastomeric poly(conjugated diene), B กล่าวว่า diene ประกอบด้วย 4 12 คาร์บอนอะตอมต่อโมเลกุล Y มาแทน treating polyfunctional ใช้ในการก่อตัวของโพลิเมอร์รัศมีอะตอมน้อย และ x แทนหมายเลขของกลุ่ม functional ของ polyfunctional กล่าวว่าการรักษาแทน และเป็นจำนวนเต็มเท่ากับน้อย 3เกิดน้อย หนึ่งอื่น ๆ สองกลวง diene/monovinyl หอมโคพอลิเมอร์มีการ Mw ต่ำกว่า 200000 และอย่างน้อยหนึ่งเส้น และรัศมี เมื่อสูตรรัศมีดังกล่าวอยู่ด้านบนในข้อเรียกร้องนี้และมันมีมี Mw ในช่วง 100000 ถึง 200000 เมื่อเส้นแทน ด้วยสูตร AB นั้น A และ B เป็นดังกล่าวได้ในข้อเรียกร้องนี้ และมีการ Mw ในช่วงจากประมาณ 75000 ถึงประมาณ 200000 สด ๆ ตอนนี้ต่ำกว่าประมาณ 100000 (ดูในตารางผมจะ-1 Solprene ™ 1205) น้ำหนักอัตราส่วนของที่สูง และต่ำ Mw copolymers ในช่วง 13/1 ถึง 1/13 และc. การยางมะตอยมีเกรดเจาะด้านล่างประมาณ 300 (ASTM D5)It can be seen that the invention relates to a bituminous-rubber composition comprised of a high and a lower weight average molecular weight conjugated diene/monovinyl aromatic copolymers blended with an asphalt for use as an impermeable membrane for ponds, roofs, etc. Also, it will have been noted, that as embodied the invention provides an asphalt-rubber composition based on asphalt and a blend of at least 2 different conjugated diene/monovinyl aromatic copolymers which are significantly different in weight average molecular weight.It is possible within the scope of the invention as here disclosed to effect a method of combining the several copolymers which are described herein, prepared with varying monomer ratios and composited in varying weight ratios of the high Mw and the lower Mw copolymer. Thus, one skilled in the art can determine by routine tests the optimum parameters of those given herein.Accordingly, the present invention provides a method, based upon the selection of the high Mw copolymer and the lower Mw copolymer, as these are described herein, and the varying of the monomer ratios of each and the weight ratios of each in the composition with a selected asphalt, also as described herein, to produce a water impermeable membrane or roofing which will have the desired properties as tested by tests also described herein.The success or failure of incorporating combinations of high and lower weight average molecular weight conjugated diene/monovinyl aromatic copolymer in various asphalts to provide simultaneously both the satisfactory high as well as the low temperature performance properties for impermeable membrane-type application cannot always be predicated merely on the basis of the monomer ratio, structure or weight average molecular weight of the copolymers being employed.It is, of course, to be noted that the most satisfactory compositions are those which possess at the high and low temperatures both the flow and the resistance to cracking properties. For roofing or an application in which the material embodying the composition will lie essentially undisturbed, it ordinarily will suffice to meet the flow test.Thus, as evidenced by the data herein, which are representative of the research done to arrive at the claimed invention, it was necessary to accomplish considerable experimentation and work to determine that the desired combination of properties, especially the high and low temperature properties, as described and discussed herein, could exist and how these could be obtained.Conjugated Diene/Monovinyl Aromatic CopolymersAs noted, the conjugated diene/monovinyl aromatic copolymers useful in this invention are of two types.The first is a radial (branched) conjugated diene/monovinyl aromatic copolymer having a weight average molecular weight (Mw) above 200,000 and a conjugated diene/monovinyl aromatic ratio of broadly 50/50 to 85/15 and preferably 55/45 to 80/20. This type polymer is represented by the formula (A-B)x Y or (A-B-A)x Y wherein A represents a non-elastomeric poly(monovinyl aromatic) block or segment containing 8 to 18 carbon atoms per molecule and B represents an elastomeric poly(conjugated diene) block or segment, said diene contains 4 to 12 carbon atoms per molecule, Y is an atom or group of atoms derived from a polyfunctional treating agent used in the formation of the radial polymers and x represents the number of functional groups of said polyfunctional treating agents and is an integer equal to at least 3. The preparation of these polymers is fully described in U.S. Pat. No. 3,639,521 issued Feb. 1, 1972.T
การแปล กรุณารอสักครู่..