В настоящее время разметку автомобильных дорог выполняют красками, холодными и горячими пластиками, полимерными лентами, штучными формами, используя традиционные и новые технологии. Исследования показывают, что эффективность устройства и эксплуатации горизонтальной дорожной разметки зависит от времени высыхания краски (термопласта) ее световозвращения, коэффициента сцепления и износоустойчивости. Для обеспечения безопасности дорожного движения горизонтальная дорожная разметка должна быть видна в любое время суток, а сами элементы разметки должны быть узнаваемыми для водителей автотранспортных средств [1, 2].
Цель исследования: совершенствование рецептур и технологий долговечных разметочных материалов на полимерной основе.
Сформулированы следующие принципы составления рецептур долговечных разметочных материалов на полимерной основе:
-
Функциональная устойчивость (долговечность, износоустойчивость и др.).
-
Обеспечение требуемых системных свойств (инновационность, плотность, прочность, адгезия, технологичность приготовления и нанесения, адаптивность к российским условиям).
-
Управление жизненным циклом рецептур.
-
Соответствие природно-климатическим условиям и времени устройства, перепадам зимних и летних температур, количеству циклов замерзания-оттаивания.
-
Соответствие состоянию и характеристикам дорожного покрытия (состоянию вяжущего, щебня, сроку эксплуатации).
-
Органичность компонентов.
-
Противодействие загрязняемости.
-
Последовательность этапов алгоритма проектирования.
-
Выбор оптимального грансостава минерального заполнителя.
-
Минимальный разброс характеристик исходных компонентов (минимум коэффициента вариации).
-
Патентозащищенность.
-
Оптимальное соотношение «цена-качество».
Термопластичность определяет свойство разметочных материалов размягчаться при повышении температуры. Летом, в жару и при интенсивном движении происходит размягчение пластика, налипает грязь, он размягчается и иногда дорожная разметка наматывается на колеса. Зимой происходит растрескивание и повышенная повреждаемость из-за температурной хрупкости. В перспективе должны быть созданы такие рецептуры разметочных материалов, чтобы разметку можно было наносить и при минусовых температурах [3].
Как показала практика использования полиэфирных пластиков, они менее требовательны к влажности дорожного покрытия, что имеет существенное значение при весенних и осенних разметочных работах.
Материал и методы исследования
Разработано новое поколение термопластиков. Они имеют более высокую температуру размягчения. Недостатки удалось исключить путем введения в формулу связующего специальных добавок, в том числе и высокомолекулярных полимеров.
Проведенная модификация связующего позволила устранить хрупкость пластика при низких температурах и снизить чувствительность к влажности дорожного покрытия. Следует также отметить еще одно преимущество новых пластиков - это меньшая способность их к загрязнению, что объясняется гидрофобностью связующего и более высокой температурой размягчения новых термопластиков, по сравнению с таковыми на основе полиэфирных смол. Анализируя физико-механические характеристики новых термопластиков в широком интервале температур и сравнивая их с таковыми для лучших марок зарубежных материалов, можно констатировать их близкие значения, равно как и внешний вид испытуемых образцов. Об этом же свидетельствуют и поведение материалов при контрольно полевых испытаниях.
Решена задача по созданию эластичного состава спрей-пластика, не разрушающегося при отрицательных температурах с высокой температурой размягчения. В составе спрей-пластика применяется в качестве пленкообразующего алифатических углеводородных смол с канифольными смолами (пентаэритритовые и глицериновые эфиры канифоли) в массовом соотношении 50/50-100/0 в сочетании со специальными добавками (сополимеры стирола с непредельными алифатическими углеводородами), повышающими эластичность спрей-пластика при пониженных температурах, при использовании в качестве пластификаторов сложных эфиров ароматических кислот типа дибутилфталата, диоктилфталата и др. или парафиновых минеральных масел с tвсп больше 210 °С.
Сочетание в составе спрей-пластика указанных компонентов в определенном соотношении позволяет значительно повысить его эластичность и, соответственно, его износостойкость. Существенно повышается температура размягчения материала.
При этом содержание входящих в состав спрей-пластика компонентов следующее, мас. %: пленкообразующее 15,0-25,0; пластификатор 2,5-4,5; блок-сополимер на основе стирола и изопрена 0,2-1,5; каолинит 0-4,0; двуокись титана 2,0-10,0; стеклянные микрошарики 0-30,0; стеариновая кислота 0,2-1,5; воск полиолефиновый 0,5-1,5; минеральный наполнитель (кварцевый песок, мел, микрокальцит и др.) остальное.
Также решается задача по созданию эластичного не разрушающегося при отрицательной температуре долговечного разметочного материала с высоким сроком функциональной долговечности (более 2 лет). Поставленная задача достигается путем использования в качестве пленкообразующего твердых углеводородных алифатических смол в сочетании с термоэластопластами, полученными блоксо-полимеризацией стирола и непредельных алифатических углеводородов [стирол - изопренстирольный блок-сополимер (SIS) и предельная версия стирол-этилен/бутиленстирольного блок-сополимера (SEBS)], а также сополимерами этилена и винилацетата, при использовании в качестве пластификаторов сложных эфиров ароматических и алифатических кислот или минеральных масел.
Указанная углеводородная смола в может быть частично или полностью заменена на пентаэритритовый или глицериновый эфиры канифоли без ущерба для качества. При этом содержание входящих в состав ДРП компонентов, мас. %: указанное пленкообразующее 10,0-20,0; указанный блок-сополимер стирола с непредельными алифатическими углеводородами 1,0-4,0; сополимер этилена и винилацетата 0,5-2,0; указанный пластификатор 2,0-5,0; двуокись титана 2,0-10,0; стеклянные микрошарики 0-30,0; воски (полиолефиновые, амидные и др.) 0,5-3,0; минеральный наполнитель (кварцевый песок, мраморный песок, микрокальцит и др.) остальное.
Результаты исследования и их обсуждение
С учетом этого разработана технология производства и применения современных композитных разметочных материалов на полимерной основе [4, 5].
Разработаны термопластики разметочные марки «Новопласт» и «Кратер» (ТУ 2253-041-07509505-2006) - современные высококачественные материалы, которые являются аналогами импортных составов и превосходят по качеству отечественные материалы. Термопластики изготавливаются на основе импортных и отечественных смол и поставляются заказчику в виде сыпучей смеси белого цвета. Температура переработки материала 180-200 °С.
Термопластики «Новопласт», «Кратер» изготавливаются в двух вариантах: со стеклошариками для обеспечения световозвращающего эффекта в ночное время суток и без них, а также по требованию заказчика могут поставляться желтого и оранжевого цветов. Материалы совместимы со всеми современными термопластиками на основе нефтеполимерных (углеводородных) и канифольных смол. Технические характеристики материалов представлены в табл. 1.
Таблица 1 Основные характеристики разметочных материалов
|
Скорость истечения состава, г/с, не менее |
4 |
|
Время отверждения при 20 °С, не более |
7 мин |
|
Температура размягчения, °С, не менее |
95 |
|
Яркость, %, не менее |
75 |
|
Температура покрытия, °С, не ниже |
+10 |
|
Расход (при толщине слоя 4 мм) |
8 кг на 1 м2 |
Термопластики успешно применяются на дорогах всех категорий, различных климатических зон РФ и стран ближнего зарубежья.
Способы нанесения термопластиков для дорожной разметки марки «Новопласт» и «Кратер» представлены в табл. 2.
Таблица 2 Способы нанесения термопластиков для дорожной разметки
|
Способ нанесения |
Наносить разметочными машинами кареточного или экструдерного типа. Для обеспечения качества нанесения разметки следует дополнительно руководствоваться инструкцией по эксплуатации разметочной машины |
|
Температура |
180-200 °С |
|
Подготовка к нанесению |
Термопластик загружать в маточный котел для плавления порциями. После расплавления требуемого количества материала и достижения им рабочих температур перемешивание продолжить не менее 40 минут. При длительной остановке работ снизить температуру материала до 140-150 °С, после чего допускается остановить перемешивание термопластика. Допускается повторный разогрев термопластика |
|
Обеспечение видимости в тёмное время суток |
Для обеспечения видимости дорожной разметки в тёмное время суток при свете фар, на термопластик одновременно с нанесением посыпать стеклошарики |
|
Условия нанесения |
Маркировочные работы проводить при температуре покрытия не ниже 10 °. При более низкой температуре производить подогрев дорожного полотна. Не рекомендуется наносить разметку при температуре полотна выше +60 °С из-за возможного увеличения времени формирования термопластика |
|
Требования к до-рожному полотну |
Поверхность дорожного покрытия должна быть сухой и очищенной от грязи и пыли |
|
Очистка бункера плавителя и продуктопроводов |
В случае замены одной марки термопластика на другую, очистить бункер плавителя и продуктопроводы маркировочной машины от остатков предыдущего материала для исключения возможной несовместимости материалов. Для очистки в нагретый до 140-150 °С оставшийся в котле термопластик добавить индустриальное масло, перемешать, слить, скребками очистить оставшийся пластик |
|
Не допускается |
● попадания влаге в плавильный котел; ● нанесение термопластика на влажное и неочищенное дорожное покрытие |
|
Транспортирование |
Термопластик допускается транспортировать всеми видами крытых транспортных средств |
|
Условия хранения |
хранить в закрытых, сухих, неотапливаемых помещениях, в неповрежденной упаковке. Допускается ярусная установка поддонов, но не более трех ярусов |
|
Срок хранения |
5 лет при условии соблюдения правил |
Спрей-пластик «Роспласт-спрей» (ТУ 2253-035-07509505-2004) - материал, используемый для разметки автомобильных дорог с асфальтобетонным покрытием. Это термопластичный материал горячего метода нанесения. Рекомендуется как материал для обновления и ремонта старой разметки выполненной термопластиком, так и для нанесения новых линий. Наносится на дорожное полотно распылением при 200-210 °С и относительной влажности < 85 %. Технические характеристики представлены в табл. 3:
Таблица 3 Технические характеристики спрей-пластика
|
Скорость истечения расплава при температуре (200-210)°°С, г/с не менее |
12 |
|
Температура размягчения, °С, не менее |
90 |
|
Время отверждения при 20 °С, мин, не более |
5 |
|
Толщина слоя при ремонте разметки, выполненной термопластиком без демаркировки, мм |
0,6-1,2 |
|
Коэффициент яркости, %, не менее |
75 |
|
Плотность, г/см3, не менее |
1,95 |
|
Расход, кг/м2 |
1,2-3 |
По своим эксплуатационным и технологическим характеристикам спрей-пластик «Роспласт-спрей» превосходит импортные аналоги. Материал совместим с современными термопластиками и спрей-пластиками на основе нефтеполимерных (углеводородных) и канифольных смол. Для обеспечения световозвращения дорожной разметки в темное время суток спрей-пластик рекомендуется посыпать микростеклошариками. Особенности применения спрей-пластика для дорожной разметки марки «Роспласт-спрей» со световозвращающими добавками представлены в табл. 4.
Таблица 4 Особенности применения спрей-пластика
|
Способ нанесения |
Наносить специальными разметочными машинами оборудованными спрей-головкой. При проведении работ по нанесению разметки руководствоваться инструкцией по эксплуатации разметочной машины |
|
Температура переработки |
200-210 °С |
|
Требования к дорожному полотну |
Поверхность дорожного полотна должна быть сухой и очищенной от грязи и пыли |
|
Подготовка к нанесению |
Термопластик загружать в маточный котел для плавления порциями. После расплавления требуемого количества материала и достижения им рабочих температур перемешивание продолжить не менее 40 минут. При длительной остановке работ снизить температуру материала до 140-150 °С, после чего допускается остановить перемешивание термопластика. Допускается повторный разогрев термопластика |
|
Условия нанесения |
Маркировочные работы проводить при температуре покрытия не ниже 10 ° При более низкой температуре производить подогрев дорожного полотна. Не рекомендуется наносить разметку при температуре полотна выше +60 °С из-за возможного увеличения времени формирования термопластика. Толщина нанесения новых линий спрей-пластика на дорожное полотно составляет не менее 1,2 мм. При проведении ремонта разметки, выполненной термопластиком без демаркировки, 0,6-1,2 мм |
|
Обеспечение видимости в тёмное время суток |
Для обеспечения видимости дорожной разметки в тёмное время суток при свете фар на термопластик необходимо одновременно с нанесением посыпать стеклошарики. Рекомендуется применять стеклошарики 100-600 мкм |
|
Не допускается |
Попадание влаги в плавильный котел; нанесение термопластика на влажное и неочищенное дорожное покрытие |
|
Очистка бункера плавителя и продуктопроводов |
В случае замены одной марки спрей-пластика на другую очистить бункер плавителя и продуктопроводы маркировочной машины от остатков предыдущего материала для исключения возможной несовместимости материалов. Для очистки в нагретый до 140-150 °С оставшийся в котле спрей-пластик добавить индустриальное масло, перемешать, слить, скребками очистить оставшийся пластик. При необходимости операцию повторить |
|
Транспортирование |
Спрей-пластик допускается транспортировать всеми видами крытых транспортных средств |
|
Условия хранения |
Спрей-пластик хранить в закрытых, сухих, неотапливаемых помещениях, в неповрежденной упаковке. Допускается ярусная установка поддонов с термопластиком, но не более трех ярусов |
|
Срок хранения |
5 лет при условии соблюдения потребителем указанных правил |
Выводы
1. Реализовано научное и инженерно-техническое сопровождение разработки рецептур и выпуска материалов для дорожной разметки, получены практические результаты разработки технологии и производства полимерных разметочных материалов.
Рецензенты:
-
Кочетков А.В., д.т.н., руководитель Поволжского отделения Российской академии транспорта, профессор кафедры «Мосты и транспортные сооружения» Саратовского государственного технического университета, г. Саратов;
-
Кадыров Ж.Н., д.т.н., профессор Казахского автомобильно-дорожного института, г. Алматы.
Работа поступила в редакцию 29.01.2012
Библиографическая ссылка
Возный С.И., Артеменко А.А., Евтеева С.М. РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУР И ТЕХНОЛОГИЙ КОМПОЗИТНЫХ ДОРОЖНЫХ ТЕРМОПЛАСТИКОВ НА ПОЛИМЕРНОЙ ОСНОВЕ // Фундаментальные исследования. 2012. № 3-2. С. 379-382;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29612 (дата обращения: 02.04.2025).