2191

Таблица 3 . 6 Параметры упаковки частиц наполнителя термопластика АКП-16р

Анализ данных приведенных выше таблиц показывает, что фракционный состав наполнителя термопластика АКП-16р при использовании грубого песка близок к теории плотной упаковки, что обеспечивает весьма

удовлетворительную технологичность расплава при сравнительно неболь-

шом содержании жидкой фазы – 20 %.

В табл. 3.7 приведены значения скоростей истечения расплава термопластика ПЛ-Ш следующего состава: песок (средней крупности) – 64 %, каолин – 4 % и ТiO2 – 5 %, а также микростеклошарики средним диаметром 600 мкм в количестве 8 % в зависимости от особенностей наполнителя.

Таблица 3 . 7

Скорость истечения расплава термопластичного разметочного материала

ПЛ-Ш в зависимости от особенностей наполнителя

Примечание. Оценка проведена при температуре расплава 180 ºС. Данные следует рассматривать только как сравнительные.

Из приведенных данных следует, что исключение из состава термопластика сравнительно крупных частиц, в данном случае стеклошариков, приводит к заметному ухудшению его текучести и делает его непригодным в отношении его технологических свойств. Введение в состав тонкодисперс-

22

ных наполнителей (пылевидный песок, мел, известняковая мука) в определенных пределах заметно улучшает реологические свойства расплава термопластика и позволяет уменьшить количественное содержание дорогостоящего вяжущего компонента.

Важно отметить, что использование пылевидного песка, полученного за счет искусственного измельчения его крупных фракций, благоприятно

сказывается на технологичности расплава термопластика, однако приводит

(в данном случае) к потере его белизны.

Вэтой связи использование обычного природного мела или аналогичного ему по гранулометрическому составу другого материала (например, кальцита) более предпочтительно. Выпускаемый промышленностью мел не содержит посторонних примесей, видимых невооруженным глазом. Массовая доля влаги мела согласно ГОСТ 12085–88 не должна превышать 0,2 %. Транспортная маркировка мела предусматривает указание на тарных

местах манипуляционного знака «боится сырости», однако мел из-за локального случайного увлажнения может содержать отдельные слежавшиеся комки, которые неблагоприятным образом впоследствии могут сказы-

ваться при проведении разметочных работ.

Взамен мела с большим успехом может быть использовано множество других в настоящее время хорошо освоенных промышленностью белых

наполнителей.

3.2.Современные белые наполнители

Впрактике разработки и производства современных разметочных тер-

мопластиков большое распространение получили микрокальциты (микромраморы) и некоторые другие микронизированные наполнители на ос-

нове природных сырьевых материалов – доломита, барита, талька, каолина

идр., сочетающих в себе высокую степень химической чистоты, эффек-

тивное дисперсионное распределение по маркам и высокую оценку цветовых предпочтений (максимальные белизну и яркость при минимальной

желтизне материала).

3.2.1. Микрокальциты

Для всех микрокальцитов, выпускаемых под разными марками, как в

России, так и в ряде зарубежных стран, исходным сырьём является микро-

кристаллический мрамор, содержащий кристаллический карбонат кальция

СаСО3 (98–99 %) с плотностью 2,70–2,75 г/см3, твёрдостью (по шкале Мооса) – 3, коэффициентом преломления – 1,59 и влажностью не более 0,2 %. Свойства некоторых микрокальцитов представлены в табл. 3.8.

23

Однако ряд микрокальцитов далеко не ограничивается представленными в табл. 3.8 примерами. Они разнообразны по размерам частиц, их распределению, белизне и другим параметрам.

Таблица 3 . 8 Свойства некоторых микрокальцитов

3.2.2. Другие белые наполнители

Из прочих наполнителей для разметочных термопластиков применяют микродоломиты, микробариты и микротальк (табл. 3.9, 3.10).

Важно отметить, что отмеченная экономия связующего и пигмента не

создаёт реальной экономии в практике изготовления термопластиков в свя-

зи со сравнительно высокой стоимостью самого микробарита, что сдерживает его широкое применение для производства разметочных материалов.

Таблица 3 . 9 Основные свойства некоторых наполнителей

24

Окончание табл. 3 . 9

3.3. Седиментационная устойчивость расплава термопластика

Некоторые разметочные материалы отечественного производства

(ПЛ-5142, ПГС, ТР-1) обладают одним общим недостатком − расслоением

расплава, связанным с седиментацией наполнителя. В составах зарубеж-

ных термопластиков такое расслоение, как правило, отсутствует. Наличие расслоения в расплаве приводит к локальному снижению его

технологичности в рабочих емкостях разметочной машины при отсутствии

перемешивания, в частности, в каретке разметочной машины, где вообще

отсутствует перемешивание при высоте «столба»расплава равном 180 мм. Особенно заметно это проявляется при прерывании стока расплава из заполненной каретки в связи с необходимостью перемещения разметочной машины на автомобильной дороге в другую позицию. Наличие расслоения

25

в расплаве может приводить также к снижению качества линий дорожной разметки, что связано с сильной хрупкостью нижнего слоя, т.к. в этом случае поверхностный слой в основном представлен окрашенной пластифицированной смолой, а нижний слой − песком с минимальным содержанием вяжущего.

Как следствие, расслоение термопластика в процессе эксплуатации

должно привести к загрязнению поверхностного слоя, затем его быстрому

износу, а оставшийся «приасфальтовый»слой наполнителей будет быстро разрушаться из-за отсутствия вяжущих. Для уменьшения расслоения расплава в состав ПЛ-5142 вводится аэросил (0,5 %). Известны попытки исключения расслоения расплава ТР-1 путем обеспечения максимальной степени наполнения и снижения температуры при проведении разметочных работ. Однако эти приемы к существенной стабилизации расплава не привели. При компоновке состава ПЛ-Ш указанный недостаток был устранен

путем введения в состав добавки из класса бентонитов, в частности каоли-

на [13, 14].

Каолин представляет собой высокодисперсный алюмосиликат с разме-

рами частиц 7–8 мкм, плотностью кристаллов 2,4–2,6 г/см3. Кристаллы при этом имеют моноклинную форму.

Бентониты − это глины, содержащие SiO2 (30–70 %), А12ОЗ (10–40 %) и

воду (5–10 %). В меньших количествах в них содержится Fe2O3, FeO, TiO2,

CaO, MgO и некоторые другие вещества. Каолинитовые глины отличаются высокой пластичностью и малым содержанием железа. Пластичность этих глин увеличивается с ростом степени дисперсности. При этом в очень

сильной степени проявляется их способность к сорбции при смачивании водой или другими жидкостями. Не случайно каолинитовые глины приме-

няют в ирригационном строительстве для уменьшения фильтрации вод, в

нефтяной промышленности для очистки нефтепроводов и отработанного

трансформаторного масла, в шинной и парфюмерной промышленности

способность каолинитов, в частности каолина, к сорбции различных ве-

ществ, используется для обеспечения (сохранения) более равномерного химического состава при множестве ингредиентов. Указанную способ-

ность каолинитов, в частности каолина, к сорбции различных веществ,

входящих в смеси, например, в дорожный термопластик, и используют для

замедления или исключения процесса седиментации наполнителя из рас-

плава термопластов. Авторы [14, 15] использовали каолин марки П-2, П-3,

КРТ шп, КРТ ш. Указанные марки означают целевое использование каоли-

на для парфюмерной и шинной промышленности. Для повышения эффек-

тивности каолин, используемый в указанных отраслях промышленности, а

также для производства бумаги, обогащают, удаляя вредные примеси (гид-

роксиды, сульфиды железа и др.). При этом резко повышается его белизна,

26

что в случае термопластиков играет далеко не последнюю роль. В этой связи такие каолины иначе называют «белой глиной» [15].

Оценка седиментации наполнителя из расплавов термопластика проводилась следующим образом. В вертикальной фольговый (алюминиевый) стакан высотой 180 мм и диаметром 30 мм, имитирующий каретку разметочной машины, заливался расплав термопластика. Затем стакан выдержи-

вался вертикально в термостате при рабочей температуре заданный про-

межуток времени (1 ч) и охлаждался. Затвердевший термопластик освобождался от фольги и разбивался на три примерно равные части по высоте. Каждая часть отдельно расплавлялась, и оценивалась скорость истечения расплава. Уменьшение скорости истечения расплава сверху вниз по высоте «столба»свидетельствовало о седиментации наполнителя, одинаковая скорость − об ее отсутствии.

Результаты исследований по выбору оптимального количества каолина, обеспечивающего исключение седиментации наполнителя в составе ПЛ-Ш, показаны на рис. 3.2 и приведены в табл. 3.11.

Таблица 3 . 1 1

Оценка седиментации наполнителя

Примечание. * В последних составах использовано 5 % каолина. В опытах продолжительность термостатирования расплава без перемешивания в приведенных опытных данных составляет 60 минут.

Изменение характеристик состава термопластика в зависимости от

концентрации каолина приведено в табл. 3.12, из которой следует, что тех-

нологичность расплава термопластика с увеличением содержания каолина

снижается при сохранении других характеристик, а предельно допустимым

значением содержания его в составе является 5 %. Однако и этого, мень-

шего количества каолина оказывается достаточным для того, чтобы замет-

но снизить развитие седиментационного процесса.

В современных термопластиках на основе нефтеполимерных или ка-

нифольных смол, содержащих, как правило, такие полимерные добавки,

как сэвилен или стирол-изопренстирольный сополимер, и создающих в композиции, в том числе и в расплаве, как бы армирующую сетку в виде

27

тяжей, препятствующую седиментации наполнителя, использование каолина становится излишним и даже вредным, так как с увеличением содержания каолина заметно снижается технологичность расплава. В некоторых зарубежных термопластиках для усиления антиседиментационного эффекта иногда в их состав вводят тальк (до 4 %), учитывая макрочешуйчатую форму тальковых частиц.

Рис. 3.2. Влияние концентрации каолина на технологичность расплава термопласта с учетом высоты столба расплава:

1 – без каолина; 2 – с 1 % каолина; 3 – с 3 % каолина; 4 – с 4–5 % каолина; 5 – с 0,5 % белой сажи

Таблица 3 . 1 2 Изменение характеристик состава термопластика в зависимости от

концентрации каолина

28

3.4. Видимость дорожной разметки в дневное время суток

Линии дорожной разметки, расположенные горизонтально, должны резко выделяться на фоне дорожного покрытия в дневное время суток. Линии постоянной дорожной разметки должны иметь равномерную белую окраску, хотя действующие нормативные документы допускают наряду с белой использование красителей желтого и оранжевого цветов.

Видимость разметочных полос в дневное или ночное время суток –

важнейшая техническая характеристика дорожно-разметочного материала. Оценивают ее с помощью специальных приборов – блескомеров (ФЭБ-2, ФЭБ-3 – фотоэлектрический блескомер). Измеряемой величиной для белых материалов является белизна, а в общем виде коэффициент яркости, который представляет собой отношение яркости тела (в данном конкретном случае поверхности дорожной разметки) к яркости совершенного эталона, находящегося в тех же условиях освещения. Для измерения коэффициента яркости применяют спектрофотометры, колориметры или яркомеры с геометрией измерений 45 % соответственно углом освещения измеряемой поверхности 45±5° и углом наблюдения этой поверхности 90±10° относи-

тельно нормали к поверхности испытуемого образца, позволяющих считы-

вать результат непосредственно по шкале прибора (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схема прохождения светового луча:

1 – колориметр, 2 – источник света, 3 – поверхность испытуемого образца

Такая схема наблюдения разметки при оценке коэффициента яркости

(сверху вниз) не вполне корректна и, конечно, не соответствует условиям

оценки видимости разметки водителем автомобиля. За рубежом существу-

ет специальное нормативное требование (Европейский стандарт EN1436

«Материалы для дорожной разметки») по оценке коэффициента видимости разметки при рассеянном дневном и искусственном освещении при обеспечении угла наблюдения разметки = 2,29° между направлением измерения и поверхностью разметки. В России такая оценка не введена.

29

Кроме того, хорошо известно, что для любых материалов характерны те или иные оттенки по цвету. Оптимальные значения цветности можно определить с помощью специального прибора колориметра-компаратора при расположении источника света под углом 45°, а измерительного прибора перпендикулярно к поверхности разметки.

В результате измерения определяют так называемые координаты цвет-

ности X и Y точек пересечения граничных линий цветовых областей до-

рожной разметки, которые определяются в колориметрической системе МКО (Международной комиссии по освещению) 1931 года (табл. 3.13, рис. 3.4).

Рис. 3.4. График цветовых областей для дорожной разметки

30