На этой странице сайта b2bb2c.ru рассказывается об эмульгировании битума в воде для получения прямой анионной битумно-полимерной эмульсии на водной основе. В России и ЕАЭС этот продукт известен, как жидкая резина для гидроизоляции. Иными словами, здесь говорится, как сделать жидкую резину.
Сразу отметим, что жидкую резину сделать в домашних условиях самому невозможно. Для тех, кто полагается только на свои руки: «Оставь надежду, всяк сюда входящий». Фраза сия была сказана совсем по другому поводу, тем не менее стала афоризмом, посему и тут ея употребление уместно.
Читайте дальше и будет понятно, что завод по изготовлению жидкой резины, он и в Африке — завод. На следующем фото показана установка по производству битумной эмульсии в Кении.
Основы производства жидкой резины
По консистенции эмульсия является жидкостью, близкой по плотности к воде.
По внешнему виду жидкая резина имеет цвет от светло-коричневого до темно-коричневого. Качественный продукт должен быть однородным и не должен разбавляться водой.
По составу жидкая резина представляет композицию двух стабильных дисперсных систем:
- водную дисперсию полимеров (латекс);
- водную дисперсию битума (вода в которой находится в равновесном состоянии гигантское количество частичек битума, размерами от 1мкм до 20мкм).
Модификация битума полимерами улучшает коагезию, увеличивает сопротивление при низких и высоких температурах, делает пленку эластичной и прочной, увеличивает период разрушения под воздействием УФ. Именно латекс придает готовому покрытию все волшебные свойства жидкой резины.
Производители жидкой резины латекс покупают, а второй ингредиент получают самостоятельно. Если не вдаваться в детали, то задача заключается в том, чтобы «растворить» твердый битум в воде с латексом.
Очевидно, что в прямом смысле, растворить в битум в воде невозможно. Но, как же его тогда «развести» в жидкости? Субъективно напрашивается предположение, что для начала битум следует сделать жидким, а потом смешать с водой и латексом.
Для повышения текучести битума используют либо растворители либо разогрев. Но как только летучие вещества испарятся либо битум остынет, то масса перестанет быть подвижной. Между тем, материал, который принято называть жидкой резиной, месяцами (годами) остается в бочках жидким, причем в холодном состоянии и не содержит растворителей (поэтому и запаха нет). Почему подобное возможно?
Ответ на этот вопрос — в специальной статье о трех способах сделать нефтяной битум жидким и о том, как распределить твердый битум в воде.
Здесь лишь коротко скажем, что для производства жидкой резины расплавленный (жидкий в горячем состоянии) битум размельчается на частички с размерами от 1 до 20мкм. Затем осуществляется смешивание с водой и битумные крупинки равномерно распределяются в водной среде. Получается прямая эмульсия битума в воде.
В зависимости от используемого оборудования, технологии, рецептуры и состава жидкой резины, латекс включают либо в водную, либо в битумную фазу либо добавляют позже в эмульсию.
Третий вариант, причем, в самом «прямолинейном» исполнении описан в профильных ВСН от 1989 года, когда эмульсию готовили уже на крыше, смешивая ББЭ и латекс. В те годы предполагалось применение такого состава жидкой резины только для гидроизоляции и ремонта кровель.
ББЭ означает быстрорасподающуюся битумную эмульсию (в те годы по ТУ 400-24-113-78 с извещением № 3). Латексы использовались различные:
- СКС-65 ГП (ГОСТ 10564-75);
- СКС-30 ШХП (ГОСТ 10265-78*);
- СКС-30ШР (ГОСТ 11808-76*);
- СКС-С (ТУ 38-103-230-79).
На сегодняшний день, если реализуется третий способ, то латекс добавляется на заводе, при разливе в бочки диспергированного битума [с водой].
Идеальной эмульсией признают ту, в составе которой 90% частичек имеют размеры не более 5мкм. Хорошая эмульсия та, в составе которой 90% частичек не более 10мкм. Именно такие эмульсии используются для гидроизоляции и идентифицируются, как жидкая резина.
Эмульсии, где размеры капель битума от 10 до 20мкм, используют для дорожного строительства.
Состав жидкой резины
Но просто смешать битумные частички с водой, чтобы получить стабильную эмульсию — недостаточно. Такая эмульсия будет нестабильной и через какое-то [непродолжительное] время саморазрушится.
Это время обратно пропорционально размерам битумных капелек. Чем меньше размеры битумных частиц, тем больше период самораспада. Если емкость с эмульсией находится в состоянии покоя (не перемещается), то период самораспада будет чуть больше. Как объяснить подобное?
Дело в том, что частички битума, диспергированые в воде, находятся в постоянном движении. Причиной тому — гравитация. Иными словами, происходит осаждение битумной фазы в водной среде. Причем скорость перемещения тем выше, чем больше размеры самой частички.
Посчитано, что «капелька» битума размером 1мкм седиментирует со скоростью 0,4мм/сутки, а частички битума размером 10мкм — уже со скоростью 40мм/сутки, а капли, имеющие 100мкм (0,1мм) в диаметре — со скоростью 4м/сутки.
Здесь следует понимать, что, хотя скорости небольшие, но частичек таких астрономическое количество. Сколько? Об этом говорится здесь.
Перемещаясь, частички битума сталкиваются друг с другом, что вызывает их слияние (укрупнение). Это явление называется коалесценция.
Если при этом бочку с битумной эмульсией трясти, катать и т.п., то крупинки битума получают дополнительные импульсы. Соответственно, их скорость увеличивается, они двигаются не только вниз (под воздействием гравитации), но и по другим направлениям, сталкиваясь и объединяясь с соседними частицами.
Укрупнившись, частички битума седиментируют с ещё большей скоростью, сталкиваются с еще большим количеством соседей и слипаются с ними. Процесс идет по нарастающей.
Вышесказанное объясняет, почему важно, чтобы в составе жидкой резины были капли битума малого размера. Устойчивость такой битумной эмульсии выше, т.е. хранить ее можно дольше.
Каким образом стабилизировать битумные частички, чтобы они буквально замерли неподвижно, чтобы предотвратить коалесценцию?
Для этого капли битума отделяются друг от друга электростатическим силовым полем, которое образуется ионизированными молекулами эмульгатора. Иными словами, каждая частичка битума имеет один и тот же заряд: либо отрицательный либо положительный.
В первом случае применяются анионные эмульгаторы, а во втором — катионные. Подробнее о том, как заряжаются капельки битума, распределенные в водной среде, рассказывается в статье про анионные и катионные эмульгаторы.
Цикл производства жидкой резины
Установки для производства битумно — полимерной эмульсии бывают непрерывного и периодического действия.
На фото показана периодическое оборудование на заводе в Иране.
Комплекс периодического действия подразумевает наличие промежуточных емкостей-дозаторов для битума и воды [раствора с эмульгатором, кислотой и стабилизатором]. Количество битума и раствора, которые подают в дозатары, рассчитывается до «варки», чтобы обеспечить нужное содержание битума в воде. Нужно лишь, чтобы компоненты из дозаторов подавались равномерно. Для этого достаточно обычных насосов, без функции учета расхода. Вода и битум проходят через мельницу до тех пор, пока не опорожнятся дозаторы. Поэтому установка называется «периодической»: период производства эмульсии ограничен временем опорожнения емкостей-дозаторов.
На следующем фото показан датский завод производства битумной эмульсии по непрерывной технологии.
Комплекс непрерывного действия не предполагает наличия промежуточных емкостей-дозаторов для битума и воды. Здесь горячий битум и подогретая вода (раствор эмульгатора) подаются в мельницу непрерывно из больших емкостей. Дозирование осуществляется посредством насосов. Установка непрерывного типа может работать до тех пор, пока имеется исходное сырьё, а также тара, куда разливается готовая продукция.
Непрерывная технология более предпочтительна, если речь идет о промышленном масштабе изготовления жидкой резины. Такое оборудование позволяет быстро сменить рецептуру и начать выпуск другой эмульсии.
Для установок непрерывного действия производство жидкой резины имеет смысл организовать так, чтобы за одну «варку» сделать, как можно больше бочек битумно-полимерной эмульсии. Это снижает издержки. Иными словами, выгоднее за один раз «наварить» 100 бочек, чем десять раз сделать по 10 бочек.
В процессе разлива эмульсии по бочкам, отбираются контрольные пробы, но не реже, чем 1 проба за 30 минут. Срок хранения контрольной пробы в герметично закрытой емкости составляет 1 год.
Бочки с готовой продукцией, полученные при отборе каждой новой контрольной пробы, формируют один лот и маркируются соответствующим образом. Например, маркировка «5-11» говорит, что это одиннадцатая бочка пятого лота.
Количество бочек в разных лотах может отличаться, т.к. контрольная проба может отбираться чаще или реже. Все лоты, полученные за один день, формируют партию.
Отдельного документа, регламентирующего изготовление жидкой резины, т.е. битумно-полимерной эмульсии гидроизоляционной, в России на данный момент не сущесвует. Производители руководствуются близким по букве и духу ГОСТом Р 52128-2003 «Эмульсии битумные дорожные». По этому документу сменная выработка установки не должна превышать 50 тонн.
Если потребитель заявит претензию на качество продукции, то сообщает номер лота (маркировка на бочке). Производитель же проверяет контрольную пробу, соответствующую данному лоту. Если с контрольной пробой всё в порядке, то проблема на стороне потребителя (неправильное хранение, перевозка, применение и т.д. и т.п.).
О том, как проверить качество жидкой резины, чтобы впустую не поднимать шума, подробно говорится тут.
При изготовлении жидкой резины заполняется производственный журнал, с привязкой к бочке каждого лота. Записывается всё, что происходило при разливе эмульсии в тару. Фиксируются все проишествия, которые так или иначе могут повлиять на качество продукции. Эта информация зачастую остается невостребованной, но, если поступит претензия, то такие сведения помогут разобраться с проблемой.
Для наглядности, ниже в таблице 1, приведены выдержки из производственного журнала при изготовлении партии из 206 бочек в 23 лотах.
Табл. 1
| Бочка № п/п | Лот № | Бочка № | Комментарий |
| 1 | 1 | 1 | Пуск варки 1 |
| 2 | 1 | 2 | Прогонка рецепта |
| 3 | 2 | 1 | Основной рецепт, первая бочка партии |
| 4, 5, 6 | 2 | 2, 3, 4 | Штатный разлив |
| 7, 8 | 2 | 5, 6 | Остановка на очистку |
| 9, 10, 11, 12 | 3 | 1, 2, 3, 4 | Штатный разлив |
| 13 — 26 | 4 | 1 — 14 | Штатный разлив |
| 27 — 39 | 5 | 1 — 13 | Штатный разлив |
| 40 — 43 | 6 | 1 — 4 | Штатный разлив |
| 44, 45 | 6 | 5, 6 | Остановка для замены насоса латекса |
| 46 | 6 | 7 | Штатный разлив |
| 47 | 6 | 8 | Этикетка испорчена |
| 48, 49, 50 | 6 | 9, 10, 11 | Штатный разлив |
| 51, 52, 53 | 7 | 1, 2, 3 | Штатный разлив |
| 54 | 7 | 4 | Этикетка испорчена |
| 55 — 60 | 7 | 5 — 10 | Штатный разлив |
| 61 — 72 | 8 | 1 — 12 | Штатный разлив |
| 73 — 78 | 9 | 1 — 6 | Штатный разлив |
| 79 — 90 | 10 | 1 — 12 | Штатный разлив |
| 91 — 102 | 11 | 1 — 12 | Штатный разлив |
| 103 — 114 | 12 | 1 — 12 | Штатный разлив |
| 115 — 125 | 13 | 1 — 11 | Штатный разлив |
| 126 — 132 | 14 | 1 — 7 | Штатный разлив |
| 133 | 14 | 8 | Авария, мельница встала. |
| 134, 135 | 14 | 9, 10 | Прогонка после аварии |
| 136 — 142 | 15 | 1 — 7 | Штатный разлив |
| 143 — 147 | 16 | 1 — 5 | Штатный разлив |
| 148, 149 | 16 | 6, 7 | Нестабильная работа насоса латекса |
| 150 — 155 | 16 | 8 — 13 | Штатный разлив |
| 156 — 159 | 17 | 1 — 4 | Штатный разлив |
| 160 | 17 | 5 | Этикетку испортил принтер |
| 161 — 164 | 17 | 6, 7, 8, 9 | Штатный разлив |
| 165 — 167 | 18 | 1 — 3 | Штатный разлив |
| 168 | 18 | 4 | Остановка для замены насоса латекса |
| 169 — 178 | 19 | 1 — 10 | Штатный разлив |
| 179 — 189 | 20 | 1 — 11 | Штатный разлив |
| 190 | 21 | 1 | Штатный разлив |
| 191 | 21 | 2 | Остановка для смены шланга латекса |
| 192 — 199 | 22 | 1 — 8 | Штатный разлив |
| 200 — 205 | 23 | 1 — 6 | Штатный разлив |
| 206 | 23 | 7 | Последняя бочка варки 1 |
Итого, в первый день было изготовлено 206 бочек. Некоторые из этих бочек после варки проверили, чтобы решить, возможно ли их отгрузить. Несложно догадаться, что это номера: 1, 2, 7, 8, 44, 45, 133, 134, 135, 148, 149, 168, 191.
На следующий день изготовление жидкой резины продолжили. Данные производственного журнала приведены в таблице 2.
Табл. 2
| Бочка № п/п | Лот № | Бочка № | Комментарий |
| 1 | 1 | 1 | Старт в бочку паллеты 1. |
| 2 — 6 | 1 | 2 — 6 | Штатный разлив |
| 7, 8 | 1 | 7, 8 | Чистка линии латекса |
| 9, 10, 11 | 1 | 9, 10, 11 | Штатный разлив |
| 12, 13, 14 | 2 | 1, 2, 3 | Штатный разлив |
| 15 | 2 | 4 | Этикетка испорчена |
| 16 — 22 | 2 | 5 — 11 | Штатный разлив |
| 23, 24 | 3 | 1, 2 | Остановка на очистку |
| 25, 26 | 3 | 3, 4 | Штатный разлив |
| 27, 28 | 3 | 5, 6 | Чистка линии латекса |
| 29 — 35 | 3 | 7 — 13 | Штатный разлив |
| 36 — 39 | 4 | 1 — 4 | Штатный разлив |
| 40 | 4 | 5 | Пролили на пол, не вставлен сосок |
| 41 — 44 | 4 | 6 — 9 | Штатный разлив |
| 45 | 4 | 10 | Аварийное выключение электроэнергии на подстанции |
| 46 — 49 | 5 | 1 — 4 | Штатный разлив |
| 50 | 5 | 5 | Этикетка испорчена |
| 51 — 54 | 5 | 6 — 9 | Штатный разлив |
| 55 — 58 | 6 | 1 — 4 | Штатный разлив |
| 59 | 6 | 5 | Остановка. Очистка. |
| 60 — 65 | 6 | 6 — 11 | Штатный разлив |
| 66 — 71 | 7 | 1 — 6 | Штатный разлив |
| 72 | 7 | 7 | Этикетка испорчена |
| 73 | 7 | 8 | Штатный разлив |
| 74 | 7 | 9 | Этикетка испорчена |
| 75, 76, 77 | 7 | 10, 11, 12 | Штатный разлив |
| 78 — 81 | 8 | 1 — 4 | Штатный разлив |
| 82 | 8 | 5 | Замена насоса латекса |
| 83 — 88 | 8 | 6 — 11 | Штатный разлив |
| 89 — 98 | 9 | 1 — 10 | Штатный разлив |
| 99 — 109 | 10 | 1 — 11 | Штатный разлив |
Изготовление жидкой резины в России
Если технология производства жидкой резины отлажена, а производитель обладает современным оборудованием и опытными технологами, использует качественный битум, латексы, эмульгаторы, то на выходе будет качественный продукт. В такой битумно-полимерной эмульсии размеры крупинок битума не превышает 5мкм или 10мкм.
И такой материал будет оставаться жидким еще долгое время, даже после окончания заводского срока хранения (1 год).
Как выбрать жидкую резину, чтобы не было сюрпризов на стройплощадке, чтобы быстро и надежно выполнить гидроизоляцию на кровле, фундаменте, стене, полу и т.д.?
Для начала, следует понять, что качественный продукт не может стоить дешево. Но при этом следует знать, что есть в России фирмы, которые специально устанавливают высокие цены на свою продукцию.
Делают так, как раз с тем прицелом, чтобы не возникало сомнений в высоком качестве их битумно-полимерной эмульсии. Поэтому не всякая дорогая жидкая резина в России является самой лучшей.
В России на сезон 2011 года было 13 фирм, готовых продать жидкую резину. В мае 2012 таковых было уже 17. А в сезоне 2016 году их число сократилось до 10 (кризис, наверное, подкосил).
Имеются в виду, конечно, «первые руки», т.е. либо отечественные производители, либо прямые дистрибьюторы западных заводов. Чтобы лучше ориентироваться, рекомендуем прочитать обзор про марки жидкой резины в России.
Мы за свою многолетнюю практику перепробовали практически все известные в России марки анионной битумно полимерной эмульсии на водной основе. Сформировали собственное мнение, исходя из реального опыта. Чтобы получить представление о нашем опыте, смотрите тут фото гидроизоляционных работ.
Чтобы получить индивидуальную консультацию или рекомендацию, кто, где и какую битумную эмульсию делает и какую имеет смысл купить, — напишите нам.