Текст книги "Технология кровельных и гидроизоляционных материалов"

С целью повышения эластичности, теплостойкости, долговечности и прочности битумов в них вводят каучук или менее дефицитную регенерированную резину, получая таким образом битумно-резиновые или резиново-битумные вяжущие.

Получение регенерированной резины осуществляют из износившихся автопокрышек, содержащих более 50 % каучука, либо из отходов заводов резинотехнических изделий. Старую резину предварительно измельчают в крошку размером от 1,0 до 1,5 мм и очищают с помощью кислот и щелочей, нагревают, добавляют мягчители. При производстве гидроизоляционных материалов регенерация резины упрощается; на резину находящуюся в среде горячего битума или дегтя, воздействуют механически, что приводит к девулканизации резины.

Получение резиновой крошки из покрышек осуществляется следующим образом (рисунок 34):

1) от покрышек отрезают бортовые кольца;

2) режут покрышки ножницами на некрупные куски, которые затем подают на размалывающие вальцы, валки которых имеют винтовую нарезку на поверхности.

Нарезки направлены в противоположные стороны. Валки вращаются с разной скоростью; отношение окружных скоростей поверхностей валков составляет от 2,48 до 2,54. При такой обработке куски покрышек измельчаются на мелкие кусочки. От резины отделяется кордное волокно;

3) смесь поступает на сита; здесь отделяется мелкая фракция, с размером частиц менее 1 мм. Кордное волокно отбирается посредством воздушного сепаратора, а крупные куски поступают на следующие дробильные вальцы. Дальнейшая обработка проводится по той же схеме.

Готовая крошка собирается в бункере.

Эти материалы имеют лучшие характеристики, чем рядовые битумные или дегтевые; у них ниже стоимость, чем у чисто полимерных.

Битумно-полимерные материалы используют для гидроизоляционных покрытий во всех климатических зонах страны. Чем ниже расчетная температура, тем больше добавка полимера

Полимерные добавки являются структурирующими, но следует выбирать атмосферостойкие. Они трудно совмещаются с битумами. Улучшают упругие свойства, растяжимость, когезию органических вяжущих (битумов и дегтей). Наибольшее применение получили эпоксидные смолы, поливинилацетат, полистирол, синтетический каучук и латекс, натуральный латекс. Их содержание достигает от 1 % до 6 % от массы вяжущего.

1 – склад отработанных автопокрышек и других резиновых изделий; 2 – мойка; 3 – отрезка бортовых колец; 4 – шинорез; 5 – транспортер; 6 – дробильные вальцы; 7 – транспортер; 8 – вибросита; 9 – бункер резиновой крошки; 10 – сепаратор кордного волокна

Рисунок 34 – Технологическая схема производства резиновой крошки

При смешивании с битумами каучуки создают в битуме самостоятельную решетку, способную воспринимать деформации битума. Для повышения его прочности можно частично или полностью завулканизировать каучук.

Наиболее технологичными добавками к битумам являются дивинилстирольные и изопренстирольные термоэластопласты, т.к. при нагревании они расплавляются и при перемешивании быстро образуют гомогенную смесь. Эти сплавы превосходят битумно-каучуковые за счет их более равномерного распределения в битумах при перемешивании.

Для совмещения битумов с полимерами и каучуками, находящимися в состоянии растворов, битум вводят при температуре ниже температуры вспышки растворителя (толуол – 70 °C, сольвент – 150 °С), а затем при постоянном перемешивании смесь медленно нагревается до полного испарения растворителя и достижения сплавом рабочей температуры от 150 °С до 170 °C.

При введении латекса битум после нагревания до температуры в пределах от 100 °C до 110 °С соединяется с латексом при интенсивном перемешивании. Для предотвращения вспенивания битума в смесь можно добавить пеногасящую добавку в количестве 2,5 г на 1 т битума. Нагрев продолжается до полного испарения воды и достижения рабочей температуры.

5.2 Наполнители, заполнители и добавочные вещества

Наполнители предназначены для повышения механических свойств гидроизоляционных материалов (прочности, твердости), битумов, дегтей, полимеров и других вяжущих, связывающих остальные компоненты гидроизоляционных материалов. Они также повышают тепло– и атмосферостойкость, долговечность гидроизоляционных материалов, позволяют экономить связующее, что снижает стоимость гидроизоляции.

Наиболее распространенными для битумов наполнителями являются тонкодисперсные порошки естественного происхождения или полученные помолом горных пород. Это главным образом карбонатные породы (известняки), содержащие не более 5 % примесей, а также доломиты, магнезиты, мраморы, шлаки доменные и мартеновские, золы и др.

Наполнители для дегтей – порошки из полевошпатных, асбестовых и прочих кислых пород.

Порошки из кварца, каолинита, гранита, имеющие высокий отрицательный заряд и значительное количество адсорбционных центров на поверхности частиц в виде ионов О^2-, можно использовать как в качестве наполнителей дегтей, так и после обработки их гидрофобными веществами для битумов.

В качестве наполнителей в битумы можно вводить органические вещества: канифоль, асфальтит, резину и др.

В полимерах в качестве наполнителей используют древесную и бакелитовую муку, каолин, кварцевую и асбестовую пыль, мел, тальк, пемзу, углеродистую и белую сажу, молотую слюду, диатомит, шлаковый и кирпичный порошки, неорганические пигменты и т.п.

Могут быть использованы и волокнистые наполнители (длина волокна от 3 до 7 мм), такие как целлюлозное, асбестовое, стеклянное волокно, волокна из капрона, лавсана, нейлона. Волокнистый наполнитель в составе пленок увеличивает прочность материала, уменьшает анизотропию.

Заполнители. В их составе используют гравий, щебень и песок. Щебень природный с размером зерен от 5 до 70 мм или искусственный. Щебень из основных горных пород (известняки, доломиты, диабазы) имеет повышенное сцепление с битумом, поэтому его следует использовать в гидроизоляционных бетонах и растворах.

Песок – зерна размером от 0,16 до 5 мм из горных пород, представленных, главным образом, зернами кварца, полевого шпата, каолинита, слюды. Получают пески также дроблением горных пород и отходов.

Пески и особенно щебни (гравий) имеют меньшую удельную поверхность в сравнении с порошками и поэтому сила связи их с органическим вяжущим меньше чем у наполнителя. Для повышения адгезии прибегают к активации поверхности обработкой ПАВ или припудриванием активаторами (известь, оксид магния, портландцемент, шлакопортландцемент).

Для асфальтовых материалов в качестве ПАВ используют ферролигносульфонат (ФЛС), ферросоапсток (ФС), феррорисайкл (ФР), феррожировой гудрон (ФЖГ), феррооксиленный керосин (ФОК). Характерным признаком ПАВ является ассиметрично-полярное строение молекул; они состоят из органического радикала и полярной группы, представляющей собой гидроксиды (ОН^-), карбоксилы (СООН^-), амино(NН₂^-) и сульфогруппы (SO₄^2-, SO₃^2-).

Анионактивные добавки: окисленный петролатум, госсиополовая смола, соапсток, нафтеновые кислоты, фенолы, парафиновый оксидат, древесная и торфяная смола, каменноугольный деготь, – применяют в количестве от 3 % до 10 % для улучшения сцепления органических вяжущих с заполнителями из карбонатных и основных горных пород.

Катионактивные добавки: соли алифатических и ароматических аминов, катапины, их жирные амины, стеариламин, каприламин и др. Их применяют при использовании заполнителей и наполнителей из кислых горных пород. Количество добавки от 0,5 % до 3 % от массы вяжущего.

Стабилизаторы – вещества, замедляющие процессы старения полимеров и пластмасс, которые происходят под действием кислорода воздуха, солнечных лучей, повышенных температур, бактерий. При изготовлении гидроизоляционных материалов на основе полимеров используют органические стабилизаторы: казеин, мыла; неорганические стабилизаторы: метафосфаты, полиметафосфаты.

Для повышения водостойкости латексных и каучукоцементных материалов применяют добавки – эмульсии битума, масел или парафина, а для повышения водостойкости асфальтовых материалов в готовую смесь из смесителя добавляют жидкое тесто или молоко, изготовленные из гидравлического вяжущего (гидравлической извести).

Красители и пигменты вводят в некоторые гидроизоляционные материалы для придания им окраски. Пигменты должны быть стойки к термообработке и среде композиции. Применяют охру, сурик, хромовую зелень, сажу; для получения светлых тонов – мел, цинковые белила. Органические красители – нитрозин, хризоидин.

Пластификаторы – вещества, придающие повышенную эластичность и гибкость материалу при низких температурах. Представляют собой высококипящие жидкости либо твердые вещества: олеиновая кислота, дибутилфталат с добавкой хлорпарафина, стеарат алюминия, камфара, фталаты жирных кислот и др.

Для битумных и дегтевых гидроизоляционных материалов в качестве пластификаторов используют, в основном, минеральные масла, полученные при перегонке нефти и дегтя: неокисленный петролатум, антраценовое масло. Пластификатор вводят в количестве от 2 % до 40 %.

Введение пластификаторов понижает теплостойкость, ускоряет старение гидроизоляционных материалов, снижает вязкость и химическую стойкость.

Растворители вводят в композиционные материалы для повышения текучести и облегчения гидроизоляционных работ. Представляют собой органические вещества жидкой консистенции, которые сравнительно быстро испаряются с восстановлением первоначальных свойств и структуры исходного материала. Их также используют для очистки и промывки оборудования и инструментов, применяемых для изготовления и нанесения гидроизоляционных материалов.

Растворители: легкие – бензол; средние – толуол, ксилол, уайт-спирит, спирты (метиловый, этиловый, бутиловый, изопропиловый), сложные и простые эфиры, бутилацетат, этилацетат, ацетон; тяжелые – керосин, сольвент, мазут. Используют комплексные растворители на основе вышеперечисленных.

Отвердители – химические вещества, вводимые в смесь для перевода в процессе производства термопластичных смол в термореактивные. К ним относятся уротропин, оксиды и гидроксиды кальция и магния.

Антисептики используют для предохранения битумных и других гидроизоляционных материалов от разрушения грибами. В их качестве применяют антраценовое и креозотовое масла, органические соединения олова, производные ртути, меди, цинка, марганца, мышьяка, сурьмы. Также можно использовать пентахлорфенол и кремнефтористый натрий Na₂SiF₆, которые вводят в количестве 1 % и от 4 % до 5 % от массы битума соответственно.

Смазочные материалы применяют для предотвращения прилипания формовочных масс к рабочим поверхностям оборудования, инструмента, битумноминеральных масс к формам и уплотняющим вальцам. Стеарин, олеиновую кислоту, стеарат алюминия вводят в состав композиции; талько-декстриновую суспензию, минеральное масло наносят тонким слоем на поверхность емкостей и оборудования при изготовлении битумных материалов.

Посыпочные вещества наносят на поверхность гидроизоляционных материалов для замедления их старения, повышения атмосферостойкости и огнестойкости, улучшения декоративности, предотвращения от слипаемости при свертывании материала в рулоны. Выделяют крупнозернистые, мелкозернистые, пылевидные и чешуйчатые посыпки.

Крупнозернистая посыпка – речной или горный песок с размером зерен от 0,5 до 3 мм, но с рассевом по фракциям от 0,5 до 1 мм, от 1 до 2 мм и от 2 до 3 мм. Песок с пылеватыми, глинистыми и илистыми частицами не должен использоваться для посыпок.

Мелкозернистая посыпка имеет размер зерен от 0,315 до 1 мм. В ней также должно содержаться минимальное количество пыли.

Пылевидную посыпку получают измельчением талькового камня; чешуйчатую – из слюдяного скрапа – отхода добычи и переработки слюды.

5.3 Картоны

Картоны используют в качестве основы рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов. Представляют собой полотна, получаемые из беспорядочно и плотно сплетенных волокон органического и минерального происхождения. Картоны подразделяют по их производственному назначению; для гидроизоляционных работ используют, главным образом, картон кровельный и реже картон асбестовый. В последние годы широкое применение нашли основы из минеральных и синтетических волокон.

Картон кровельный изготовляют из размолотого вторичного текстильного натурального или из смеси натурального и синтетического сырья, древесной муки и макулатуры. В основном используют тряпичные (хлопчатобумажные, льняные, пеньковые, шерстяные), макулатурные и древесные (древесная бурая масса, целлюлоза) волокна. Чем больше в картоне тряпья, тем выше его качественные характеристики – возрастает поглощаемость вяжущего, возрастает гибкость полотен.

Кровельный картон выпускается в рулонах шириной полотна 1000, 1025 и 1050 мм, массой от 250 до 600 кг. Картон выпускается по нормативным документам предприятий-производителей. Согласно ТУ 5770-502-00284-718-94 Нижегородского картонно-рубероидного завода картон выпускается массой 1 м² полотна 500, 450, 400, 350 и 300 г. Впитывающая способность картона не менее 140 % для картона развесом 500 и 450 г/м² и 135 % при развесе 400 г/м² и менее. Вероятная скорость пропитки – не более 40 с для всех марок картона. Разрывная нагрузка картона в зависимости от массы 1 м² его полотна изменяется от 24 до 19 кг.

Влажность картона не должна превышать 6 %, так как при влажности более 6 % снижается его прочность. Прочность выражается величиной разрывной нагрузки при испытании стандартного образца. Кроме того, при обработке чрезмерно влажного картона органическим вяжущим образуется стойкая эмульсия и пена; картон размокает, поэтому возможны его обрывы. При влажности картона менее 6 % в случае горячей пропитки битумом или дегтем вода успевает испариться.

Чем больше впитываемость картона, тем лучше гидрофобность гидроизоляционного материала на его основе. Впитываемость оценивается количеством керосина, поглощаемого образцом размером 50х100 мм.

Важной характеристикой картона является вероятная скорость пропитки, которая должна обеспечить пропитывание картона в течение времени его контакта с битумом. Время пропитки определяется продолжительностью поднятия ксилола на 30 мм высоты полоски картона. Используют 9 полосок размером 15х200 мм и учитывают обе стороны. Время пропитки не должно превышать 40 с.

Прочностные характеристики картона зависят от прочности и длины исходного волокна, режимов размола и обезвоживания массы при производстве картона. Лучшие виды картона имеют отношение длины волокна к его диаметру более 500; минимально допустимое – 30. У пенькового это отношение достигает 1000, у льняного – 1200. Чем больше длина волокна, тем лучше их способность к самосплетению и расщеплению при размоле.

Технология изготовления картона включает в себя следующие переделы:

1) предварительная сортировка и обработка сырья;

2) измельчение (размол) сырья на отдельные волокна и получение картонной массы;

3) отливка картона.

Технологическая схема производства кровельного картона представлена на рисунке 35.

Предварительной сортировке подвергается, в основном, тряпье, которое обеспыливается на отпыловочном барабане. В барабане тряпье разрыхляется; при подъеме и падении из него выбивается песок, проваливающийся в камеру через отверстия барабана. Из барабана по транспортеру (с магнитным барабаном для удаления металлических включений) тряпье поступает в тряпкорубку барабанного типа. Рубку тряпья проводят в две стадии (две тряпкорубки) с целью более тщательной его переработки. Затем сырье пневмотранспортом подается в ролы для его переработки в массу.

Размол может проводиться как по периодической, так и по непрерывной схеме. В последнем случае устанавливают последовательно от 4 до 5 ролов. Далее масса концентрацией от 2 % до 3 % поступает в мешальный бассейн.

Макулатура и целлюлоза распускаются на вертикальном гидроразбивателе, состоящем из ванны с перфорированным дном, через которое проходит вал, на котором закреплен вращающийся диск с лопастями. Можно использовать и горизонтальный гидроразбиватель с боковым расположением лопастного диска и вращением в вертикальной плоскости.

Домол волокнистой массы и гомогенизация осуществляются в конической мельнице пульсационного типа непрерывного действия марок МП-03 и МП-04. Домолотая масса поступает в мешально-черпальные бассейны, оборудованные черпальным колесом, на котором закреплено от 15 до 20 ковшей.

Рисунок 35 – Технологическая схема производства кровельного картона

Размешанная масса разбавляется водой до концентрации от 0,6 % до 0,7 % и поступает на очистные устройства. В начале очистка осуществляется на плоских песочницах – деревянных или железобетонных желобах длиной до 20 м, шириной от 1 до 2 м и глубиной до 0,5 м. Кроме очистки на песочницах применяют центробежные песочницы марки К 5-03.

Для очистки волокнистой массы от не размолотых кусочков тряпья и других посторонних примесей используют валиковый очиститель. Он прост по конструкции, бесшумен в работе, имеет малый удельный расход электроэнергии. Масса по желобу поступает на быстровращающиеся валики фильтрующего транспортера;

проходит через зазоры между валиками и поступает в бункерную течку, а из неё по желобу направляется в напускной ящик картоноделательной машины. Посторонние включения, крупные частицы тряпья, размеры которых больше зазора между валиками, перебрасываются с валика на валик по направлению их вращения и сбрасываются в бункер для отходов.

Отлив картона и его обезвоживание производится на картоноделательной машине, представляющей собой непрерывно действующую комплексномеханизированную и частично автоматизированную технологическую линию.

Непосредственно отлив картона происходит за счет свободного стекания воды и удаления её под воздействием вакуума на сеточной части машины, а прессование путем механического обезвоживания полотна и отсоса влаги в прессовой части. Сушка полотна осуществляется в сушильной части машины за счет термического воздействия на полотно.

Машина для обеспыливания (волк-машина)

Основным сырьем для производства мягкой кровли является тряпье, поступающее с заготовительных фабрик продезинфицированным, просушенным и предварительно обеспыленным. На картонно-рубероидном заводе оно должно подвергаться дополнительной обработке – обеспылеванию [7]. Из него удаляется песок, пыль и другие мелкие механические примеси. Это повышает впитывающую способность картона, улучшает качество кровельного материала. Обеспыливание тряпья осуществляется на обеспыловочной машине, конструкция которой представлена на рисунке 36. Принцип действия ее следующий: тряпье накладывается на транспортер, который подает его к валикам, вытягивающим и проталкивающим сырье в кожух отпылителя.

Затем сырье подхватывается билами первого барабана и перебрасывается к трем другим вращающимся барабанам, ударяясь по пути о верхние неподвижные била. Длина барабанов 1000 мм, диаметр – 750 мм. Барабаны вращаются в одном направлении, но с разной скоростью от 100 до 130 мин^-1. Тряпье, попадая между билами барабана и корпуса, выбивается и обеспыливается: тяжелые частицы и песок выпадают через отверстия сит в расположенный под установкой приямок, откуда они периодически выгребаются. Лёгкая пыль отсасывается через верхнюю крупную металлическую решетку вентилятором и направляется в пыльную камеру, расположенную на втором этаже. Очищенное сырье выбрасывается каждые 30 с через выпускные отверстия на сортировочный конвейер или на тележки.

Таблица 1 – Технические характеристики машины для обеспыливания

1 – транспортёр; 2 – валики; 3 – барабаны; 4 – неподвижные била; 5 – сита; 6 – приёмный бункер; 7 – решётка; 8 – вентилятор; 9 – пыльная камера; 10 – выпускной люк

Рисунок 36 – Машина для обеспыливания

Барабанная тряпкорубка

Обработке (размолу) тряпья в роллах предшествует рубка его в тряпкорубке. При этом различные по размеру куски материала превращаются в однородные мелкие изрубленные кусочки. Ранее использовались три типа тряпкорубок: гильотинные, с круглыми ножами и барабанные. Первые два типа из-за сложности обслуживания и низкой производительности сняты с производства.

Барабанная тряпкорубка (представлена на рисунке 37) имеет высокую производительность и обеспечивает мелкую рубку материала. Принцип действия заключается в следующем. Отсортированное сырье с ленты транспортера поступает на транспортер-питатель, которым подаются к питательной каретке тряпкорубки, состоящей из двух вращающихся питательных (ребристых) валков, установленных на кронштейнах. Последние могут шарнирно перемещаться по направляющим, что позволяет валкам приподниматься и опускаться в зависимости от толщины слоя тряпья, что облегчает очистку тряпкорубки и смену лобового ножа. Первый валок расположен у места выхода тряпья с транспортера, второй – непосредственно у неподвижного ножа, что позволяет непрерывно передавать тряпье на ротор тряпкорубки. Неподвижный нож располагается под валком и крепится болтами к станине. Для перемещения его относительно ножей барабана служат регулировочные винты. Цилиндрический барабан имеет четыре плоских ножа, расположенных по окружности барабана в специальных пазах. Барабан вращается со скоростью 725 мин^-1.

Первичная разрезка тряпья осуществляется при прохождении лезвий барабана мимо лобового ножа. Отрубленное тряпье попадает на неподвижные ножи каретки, где происходит разрезка его на более мелкие куски. Ножи в количестве восьми штук располагаются радиально относительно оси барабана. Расклинивание ножей в каретке осуществляется чугунными прокладками. Ножи каретки изготовляются из более твердой стали, чем ножи барабана, чтобы происходило самозатягивание последних. Первые по ходу вращения барабана ножи каретки отстоят от ножей барабана на большем расстоянии – 3 мм – чем последние, чтобы исключить перегрузку двигателя при прохождении крупных кусков через первые ножи каретки. Регулирование ножей каретки осуществляется подтяжкой винтов на холостом ходу.

1 – рама; 2, 3 – приводной и натяжной барабаны; 4 – винтовое натяжное устройство; 5 – направляющий желоб; 6 – транспортерная лента; 7 – деревянные планки; 8, 9 – питающие валки; 10, 12 – кронштейны; 13 – лобовой нож; 14 – болты; 15 – регулировочные винты; 16– барабан; 17 – плоские ножи; 18 – литая коробка; 19 – ножи неподвижные; 20 – прокладки чугунные; 21 – болты; 22, 23, 24 – регулировочные винты; 25 – лоток; 26 – приёмный транспортёр; 27 – станина

Рисунок 37 – Барабанная тряпкорубка

После второй стадии разрубки (первая стадия – лобовой нож, вторая – ножи каретки) измельченное сырье выбрасывается барабаном на лоток, а с него попадает на приемный транспортер, которым направляется на склад.

Шаровой варочный котел

Предназначен для варки соломы, макулатуры и тряпья. Цель варки разрушить предварительно окраску волокон, подвергнуть зажиренное сырье обмыливанию и освободить волокнистый материал от воска, жиров, масла, краски, грязи. Также облегчается дальнейшее диспергирование волон, резко повышается впитываемость кровельного картона, что позволяет снизить в картоне содержание тряпья, за счет увеличения содержания макулатуры. Варка проводится в присутствии пара и 2,5 % раствора CaO.

Корпус котла представляет собой шар клепанной конструкции диаметром от 2,2 до 3 м. С боковых сторон на котле закреплены полые стальные цапфы, которыми котел опирается на подшипники скольжения, расположенные на опорах. Для загрузки и выгрузки волокнистого материала котел имеет 1 или 2 люка диаметром от 550 до 650 мм.

1 – корпус; 2 – цапфы; 3 – подшипники; 4 – люки; 5 – крышки; 6, 11 – штуцеры; 7 – манометр; 8 – клапан предохранительный; 9 – кран воздушный; 10 – паровой вентиль; 12, 13 – трубки пароподводящие; 14 – листы перфорированные; 15 – кран аварийного сброса давления; 16 – штырь; 17 – червячный вал; 18 – червячное колесо; 19 – стойки

Рисунок 38 – Шаровой варочный котел

Через полые цапфы проходят штуцеры. Один из штуцеров разделен на два канала: через один канал производится подача пара в котел, а другой канал соединен с манометром, предохранительным клапаном и воздушным клапаном. Второй штуцер служит для выпуска из котла пара и щелока после окончания варки. Штуцеры защищены от попадания в них массы медными перфорированными листами.

Внутри котла закрепляются угольники или штыри, улучшающие перемешивание материала. Вращение котла осуществляется через червячную передачу; шестерня червячной пары надета на одну из цапф. Монтируется котел на двух массивных стойках, которые установлены на фундаментах.

Заполнение котла материалом осуществляется в люк через загрузочную воронку. Массой котел загружается полностью на весь свой объем, и она дополнительно утрамбовывается. Затем в котел заливается раствор извести; крышка закрывается и котел приводится во вращение. После этого в котел начинают подавать пар;

при этом открывают выпускной вентиль для удаления из котла воздуха. Варка проводится при давлении пара от 0,3 до 0,4 МПа.

Выгрузка массы осуществляется при открытых люках; котел при этом вращается. Поверхность котла теплоизолируется снаружи для снижения тепловых потерь при варке массы.