Владимир Турчанинов - Технология кровельных и гидроизоляционных материалов Страница 7

Рисунок 22 – Схема взаимодействия валков каландра и каландрируемой массы

Кромки образующегося полотна обрезаются с обеих сторон на ширину от 50 до 70 мм, что устраняет сбег ленты со средней линии, исключает усадку полотна, имеющую место по краям пленки. Для исключения слипания пленки в рулонах её перед намоткой посыпают тальком. Намотка осуществляется на бумажные втулки или деревянные скалки. Схема намоточного станка представлена на рисунке 23.

1 – стойки; 2 – корпуса подшипников; 3 – запорное устройство; 4 – ось ведущего привода; 5 – диск фракционный стационарный; 6 – шкив тиксотропный ведомый; 7 – штурвал регулировки силы прижатия ведомого шкива к фрикционному диску; 8 – шкив тиксотропного привода (ведущий); 9 – редуктор червячный; 10 – квадрат скалки

Рисунок 23 – Схема намоточного станка

К формованию и уплотнению относят ещё две технологические операции – экструзия и прессование.

Экструзия – это операция непрерывного выдавливания размягченного материала через отверстие определенного сечения – мундштук. Осуществляется в экструдере – шнековом (червячном) либо с помощью шприц-машины, представленной на рисунке 24.

Прессование осуществляют с помощью обогреваемых прессов при изготовлении листовых материалов и плит. В технологии гидроизоляционных материалов таким образом перерабатывают термореактивные полимеры. Обогрев прессов осуществляется паром или водой. Усилие прессования – от 100 до 500 кН.

1 – редуктор с электродвигателем; 2 – загрузочный люк; 3 – шнек; 4 – корпус; 5 – щелевая головка; 6 – позонный обогрев корпуса

Рисунок 24 – Шприц-машина со щелевой головкой

Вспенивание – способ изготовления пористых герметизирующих прокладок и жгутов обработкой жидких или вязкотекучих полимеров с помощью газов. Последние выделяются при протекании реакций между компонентами или при разложении порофоров, выделяющих газ при нагревании до температуры текучести полимера. Порофоры – (NH4)2CO3 и NaHCO3, для которых характерны обратимые термические разложения и органические соединения – необратимые разложения.

Напыление – нанесение вещества в дисперсном состоянии на поверхность изделий или полуфабрикатов для получения тонких пленок, предохраняющих изделие от коррозии или физического износа. Используют порошкообразные полимеры, которые наносят на подогретую поверхность защищаемой конструкции. Последующее самослипание напыленных частиц создает покрытие в виде сплошной пленки. Для напыления используют газопламенный, вихревой и псевдоожиженный способы.

Пропитка и допропитка кровельного картона горячим битумом и битумнополимерной массой – одна из важнейших операций в технологии гидроизоляционных материалов. Процесс проводится в пропиточных ваннах при температуре 180-200°С. При погружении картона в расплавленный битум наблюдается испарение влаги с поверхности волокон. Часть пара, устремляясь во внутренние слои картона, подсушивает его и частично защемляется там битумом. Благодаря этому до 30 % пор остается незаполненными битумом. Для большей полноты пропитки необходимо охладить полотно картона от 180 °С до 140 °C (воздухом либо более холодным битумом); при этом перегретый пар сорбируется волокнами картона, что способствует допропитке картона битумом.

5 Сырье и полуфабрикаты для производства ГИМ

Используются органическое сырье: битумы, дегти, полимеры, растворители, пластификаторы и др.; неорганические – порошкообразные и волокнистые наполнители, посыпочные вещества: песок, отходы слюды, мелкозернистый щебень и т.п.

5.1 Органические вяжущие вещества

К органическим вяжущим относят вещества на основе высокомолекулярных углеводородов. Основными из них являются битумы, дёгти, полимеры.

5.1.1 Битумы

Битумы и дёгти являются вяжущими коагуляционного твердения. Они представляют собой продукты химической переработки нефти, углей, горючих сланцев, древесины.

Битумы – органические вяжущие чёрного или тёмно-бурого цвета, состоящие из смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных, т.е. соединений с серой, азотом и кислородом. При комнатной температуре битумы могут быть жидкими, вязкими и жидко-вязкими, при нагревании переходят в легкоподвижные жидкости, при охлаждении вновь застывают. Плотность – около 1 г/см3. Хорошо растворяются в органических растворителях. По происхождению битумы бывают природные и искусственные – нефтяные.

5.1.1.1 Химический и групповой состав

Химический состав битумов, %: С – от 70-80; Н – от 10 до 15; О – от 5 до 10; S – от 1 до 5; N – до 1. S , N , O – входят в состав активных функциональных групп.

В состав битумов входят углеводороды метанового (CNH2N+2), нафтенового (CNH2N) и ароматического (CNH2N-6) рядов. В состав основной части молекул битума входит от 25 до 150 атомов углерода. Молекулярная масса составляет от 400 до 5000 кислородных единиц.

Ароматические углеводороды более устойчивы к атмосферным воздействиям. Метановые (парафины) имеют прямую цепь; при охлаждении способны выкристаллизовываться, ухудшая свойства битумов.

Нафтеновые углеводороды при окислении частично переходят в смолы.

Свойства битумов определяются их групповым составом, который устанавливают по различию растворимости битумов в органических растворителях и адсорбируемости на различных адсорбентах.

Групповой состав битумов представлен маслами, смолами, асфальтенами, карбенами, карбоидами, асфальтогеновыми кислотами, парафинами.

Указанные компоненты группового состава различаются между собой химическим составом, длиной и типом молекулы, свойствами, содержанием в битуме.

Масла – растворяются в бензине или эфире. Молекулярная масса – от 300 до 600; содержание в битуме – от 30 % до 60 %.

Смолы – молекулы циклические или гетероциклические, молекулярная масса – от 600 до 1000; высокое содержание S, O, N обусловливает их повышенную поверхностную активность (адгезию); содержание в битумах – от 20 % до 40 %.

Асфальтены – твердые неплавкие вещества плотностью более 1 г/см3, молекулярная масса изменяется от 1200 до 6000; в бензине нерастворимы; растворимы в хлороформе и горячем бензоле; содержание в битуме – от 10 % до 40 %; повышают температуростойкость, вязкость и твёрдость битумов; под действием ультрафиолета переходят в карбены.

Карбены и карбоиды – содержатся в крекинг-битумах в количестве от 1 % до 3 %. По свойствам карбены близки асфальтенам, но содержат больше углерода и имеют большую плотность; растворимы только в сероуглероде CS2. Карбоиды не растворимы в известных растворителях.

Асфальтогеновые кислоты растворяются в этиловом спирте, полярны, относятся к ПАВ. Содержание в битумах достигает 3 %. Обеспечивают высокую адгезию битумов к каменным материалам.

Парафины – твердые метановые углеводороды. Ухудшают свойства битумов (повышают хрупкость). В битумах содержатся в количестве от 6 % до 8 %.

По внутреннему строению битумы – коллоидная система, дисперсной средой в которой является раствор смол в маслах, а дисперсной фазой – асфальтены, карбены и карбоиды с размером частиц от 18 до 20 мкм.

5.1.1.2 Получение битумов

Природные битумы образовались из нефти под воздействием биологических и климатических факторов, в результате чего из нефти частично испарялись лёгкие соединения, происходили процессы окисления и полимеризации.

Содержатся в пористых горных породах либо скапливаются на поверхности земной коры в виде озёр. Содержание битума в породах составляет от 5 % до 20 %.

Нефтяные битумы получают при переработке нефти следующими способами:

1) атмосферно-вакуумной перегонкой получают остаточные битумы – гудроны;

2) окислением нефтяных остатков (гудронов) кислородом воздуха – окисленные битумы;

3) окислением (путём продувки воздухом) крекинг-остатков, образующихся при переработке мазута способом крекинга (при высоких температурах и давлениях) – крекинговые битумы.

Наиболее распространены окисленные битумы. Характер процесса окисления определяется исходной температурой размягчения гудрона (от 18 °С до 22 °C по КиШ – прибору «кольцо и шар»), расходом воздуха, продолжительностью и температурой окисления (от 250 °С до 280 °C).

Окисление может осуществляться в аппаратах периодического либо непрерывного действия. Агрегатами периодического действия являются аппараты полуколонного типа, при объединении их в группу из трёх аппаратов они могут работать по непрерывной схеме.

Схема работы аппарата полуколонного типа представлена на рисунке 25, а конструктивные особенности подобных аппаратов на рисунке 26. Технологическая схема окисления битума в этих установках изображена на рисунке 27.