Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние вопроса 10
1.1. Опыт применения, технология и свойства зернистых каменных покрытий в наружной и внутренней отделке зданий 10
1.2. Способы отделки поверхностей мелкозернистыми покрытиями 14
1.3. Обзор патентных и нормативно-технических источников 16
1.4. Природные цеолиты как материал для зернистых покрытий 20
1.5. Характеристика цеолитов и предпосылки к использованию дроблёных цеолитсодержащих пород для изготовления отделочных плит 23
1.6. Теоретические основы изготовления плит с зернистым покрытием. Рабочая гипотеза работы 30
1.7. Выводы по главе 1 32
ГЛАВА II. Характеристика сырья и материалов. Методы исследования. 33
2.1. Характеристика сырья и материалов 33
2.1.1. Зернистые материалы 33
2.1.2. Материалы основания плит для зернистого покрытия 34
2.1.3. Материалы клеевого слоя 37
2.2. Оптимизация клеевого состава для крепления зерен к подложке основания. 39
2.3. Методы определения свойств материалов отделочной плиты 41
2.3.1. Определение физико-механических свойств зернистого материала. 41
2.3.2. Определение вязкости и жизнеспособности клеевого состава 41
2.3.3. Определение прочности сцепления зёрен с клеевым слоем. Форма и размеры образцов для испытаний 43
2.3.4. Определение водостойкости основания плит и водосмываемости клеевого слоя 45
2.3.5. Определение адсорбционной способности зернистого материала.Критерии насыщения зерен г 47
2.4. Методы анализа зернистого материала 48
2:5: Статистическая оценка достоверности результатов испытаний 49
ГЛАВА III. Технические свойства материалов отделочной плиты 51
3.1. Свойства клеевого слоя; 51
3.2. Водостойкость основания плит и водосмываемость клеевого слоя 60
3.3. Адсорбция газов зернистым материалом 64
3.3.1. Кинетика адсорбции , 64
3.3.2. Динамика адсорбции 66;
3:3.3. Влияние размера зерен и толщины клеевого слоя на величину адсорбции. Эксплуатационная: эффективность зернистого покрытия: 69і
3.4. Характеристики зернистого материала. 72
3.5. Выводы по главе 3 77
ГЛАВА IV. Технология получения отделочных плит. Применение и эксплуатационные показатели.. 79
4.1. Получение и подготовка материалов для отделочных плит 79
4.1.1. Получение клеевого состава 79
4:1.2. Получение зернистого материала 82
4.1.3: Получение и гидрофобизация основания плит 84
4.2. Технология получения отделочных плит 85
4.3: Технологические свойства отделочных плит 89
4.4. Разработка технологической инструкции по получению отделочных плит с мелкозернистым покрытием 92
4.5: Расчет экономической эффективности отделочных плит 94
4:6. Перспективы использования плит во1 внутренней отделке помещений: 97
4:7. Выводы по главе 4 99
Основные выводы 100
Список использованных источников 102
Приложения 111
- Опыт применения, технология и свойства зернистых каменных покрытий в наружной и внутренней отделке зданий
- Материалы основания плит для зернистого покрытия
- Водостойкость основания плит и водосмываемость клеевого слоя
- Разработка технологической инструкции по получению отделочных плит с мелкозернистым покрытием
Введение к работе
Актуальность темы связана с необходимостью разработки модернизированных отделочных материалов и изделий со специальными свойствами — пылеотталкиванием, шумопогл ощени ем, защитой от огня, биологических и; радиационных воздействий и др., вызванной повышением их потребности в современном строительстве.
К числу специальных отделок, в частности, относятся мелкозернистые покрытия из дробленых горных пород со свойствами сорбентов, отличающихся долговечностью и архитектурно-художественной выразительностью.
Нами предложено изготовлять отделочные плиты на древесноволокнистой основе с зернистым покрытием из цеолитсодержащей породы -хонгурина (месторождение Хонгуруу, Якутия) с водосмываемым клеевым слоем для применения в сухих помещениях и возможностью периодической. регенерации зерен-сорбентов по мере их загрязнения вредными примесями из воздуха:
Поиск оптимальной фракции зерен, клеящего состава, условий прочного сцепления с ним зерен хонгурина, технологии нанесения зерен и изготовления самих плит, определение времени загрязнения зерен, сроков и технологии регенерации зернового покрытия, а также определение области рационального применения плит с зернистым покрытием-сорбентом заложены в основу диссертационного исследования.
Рабочей гипотезой послужила возможность использования адсорбционной способности хонгурина в изготовлении съемных отделочных плит с: периодически сменяемым зернистым покрытием-сорбентом и сохранением декоративных свойств. Исследования проводились в: рамках федеральной программы "Стройпрогресс-2000", а также республиканской программы "Проблемы строительного комплекса,на Севере" согласна плана Департамента по науке и высшей школе при Правительстве Республики Саха (Якутия).
Цель исследования; Получить и применить в строительстве модернизированные отделочные плиты с зернистым покрытием, из цеолитсодержащеи породы и определить области их рационального применения.
Задачи исследования:
изучить свойства и опыт применения мелкозернистых покрытий для отделки по бетону, асбестоцементу, древесным плитам, включая составы клеевых смесей и способы крепления зернового слоя к основаниям;:
определить возможность фракционирования дробленого хонгурина в технологически приемлемом интервале, изучить его физико-механические и адсорбционные свойства;
подобрать и оптимизировать состав зернистого покрытия, включая клеевой слой, и обосновать применение компонентов для этого слоя;
изучить структурные особенности зернистого материала, влияние на адсорбцию и регенерацию размера зерен и толщины клеевого слоя;
разработать технологию изготовления отделочных плит с зернистым покрытием из хонгурина, способы и параметры его активации;
определить социально-бытовой и экономический эффект применения плит с зернистым слоем-сорбентом, разработать нормативные документы по изготовлению плит и технологии монтажа на ограждающие поверхности.
Научная новизна:
установлено, что для получения: отделочных плит, улучшающих
микроклимат воздуха помещений, целесообразно использовать в качестве
зернистого материала дробленые цеолитсодержащие породы, например,
месторождения Хонгуруу - хонгурин. При этом наиболее легко
поглощаются вещества, имеющие небольшие размеры молекул, такие как
аммиак (NH3), фенол (С6Н5ОН), формальдегид (СН20), диоксид серы
(SO2), углекислый газ (СОг);
установлено, что оптимальным по прочности сцепления с подложкой (основанием) и по. адсорбционной активности является зернистый материал фракции 0,63-1,25; применение клеевого состава для крепления зернистого материала приводит, к снижению адсорбционных свойств; приблизительно на 40%, в связи с этим толщина клеевого слоя не должна превышать Уг эффективного диаметра зерен;
показано, что в качестве основания предлагаемых: отделочных плит рационально использовать древесно-волокнистую плиту. Ее модифицирование с целькг уменьшения водопоглощения достигается путем применения олифы-о ксоль, что не ухудшает прочности сцеплениям зернистого материала с основанием плиты;
установлено, что в, качестве склеивающего материала, может быть использован малотоксичный клеевой і состав на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы; (Na-КМЦ), включающий добавку поливинилацетатной дисперсии Д50Н (ПВА) и наполнитель - мел (мае; ч): Na-КМЦ-100, ПВА-28, мел-15; отличающийся! от других клеев тем, что допускает возможность периодически смывать зернистое покрытие: водой для нанесения нового.
Новизна технических решений» защищена положительными решениями на изобретения.
Достоверность и обоснованность полученных автором результатов обеспечиваются использованием методов математического планирования и оценки погрешностей результатов испытаний, достаточным объемом экспериментальных исследований с применением современных методов анализа (РФА, ДТА, ИК-спектральный), а также сходимостью полученных экспериментальных результатов с данными других исследователей (Л.И. Бельчинской, Л.К. Казанцевой, К.Е. Колодезникова, А.В. Киселева, П.Г. Новгородова).
Практическая значимость полученных результатов:
получен модернизированный вид отделочных плит с зернистым покрытием; из хонгурина для внутренней отделки зданий; улучшающей микроклимат и чистоту воздуха помещений (заявка на изобретение № 2003105388 от 25.02.03 "Древесная плита с лицевым покрытием для облицовки стен). Крепление плит на вертикальную поверхность производится при помощи монтажной'липучки "Волькро", снижающей трудоемкость монтажа и демонтажа при замене зернистого покрытия на новое.
разработана технология* изготовления отделочных плит с зернистым покрытием из хонгурина с использованием способа придавливания плиты клеевым; слоем в низ к массе зерен в расходном ящике: (по заявке на изобретение №2003106496 от 7.03,03 "Способ нанесения зернистого покрытия на<древесные плиты и устройство для его осуществления");
изготовлены опытные партии отделочных плит с зернистым покрытием из хонгурина по: технологии набрызгав зерен на клеевой слой (заявка на', изобретение №2003115311 от 22.05.03 "Способ изготовления декоративных плиток с зернистым покрытием'');
разработана и утверждена Министерством строительства и строительных
материалов Якутии; "Инструкция по применению цеолитсодержащих пород для отделочных плит с мелкозернистым покрытием" (Якутск, 2004); составлено и утверждено Министерством^ строительства и транспорта Республики Башкортостан "Временное руководство по отделке деталей из древесных плит мелкозернистыми- покрытиями из. дробленых горных пород со специальными защитными свойствами" (Уфа, 2004).
получен экономический и социально-бытовой эффект от применения плит с цеолитсодержащим покрытием;
результаты исследования включены в лабораторный практикум по курсу
"Строительные материалы и изделия Якутии" на Инженерно-техническом
факультете Якутского государственного университета, кафедра: "Производства строительных материалов, изделий и конструкций"
Практическая реализация результатов исследований
осуществлена при отделке комнаты отдыха и ординаторской больницы №1 Дома отдыха Министерства здравоохранения PC (Я), кроме того, материалы диссертации включены в программу дисциплины "Строительные материалы и изделия Якутии". Результаты работы заложены в основу изданных научно-методических пособий (Якутск, 2004; Уфа, 2004).
Предложения по социально-бытовому и медицинскому использованию покрытий из хонгурина разработаны при научном консультировании к.т.н., доц. П.С. Абрамовой, которую автор; благодарит за научно-методическую помощь в работе.
Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Якутского госуниверситета 1999-2004 г.г. и Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета 2002-2003 г.г.; на научно-технических конференциях: 2 республиканских (Якутск, 1999, 2000), 2 всероссийских (Благовещенск, 2000; Барнаул, 2001) и 6 Международных (Якутск, 2002, Новосибирск, 2001, 2003; Белгород, 2003, 2004; Уфа, 2004)."
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 12 трудах, в том числе в журналах с внешним рецензированием («Известия вузов. Строительство», «Конструкции из композиционных материалов»).
На защиту выносятся:
теоретические основы использования цеолитсодержащих пород в качестве зернистого материала-сорбента отделочных плит специального назначения - для очистки воздуха помещений от вредных газообразных
веществ (аммиак, сероводород, углекислый газ, пропан, фенол, формальдегид);
технологические параметры получения и использования отделочных
съемных плит с периодически сменяемым слоем зернистого материала;
оптимизированный состав клеевой смеси, обеспечивающий нормативную
прочность и водоемы ваемость зернистого материала;
зависимости прочности сцепления зернистого материала с подложкой от
размеров зерен, толщины клеевого слоя;
зависимости предельного насыщения (адсорбционной способности)
зернистого материала от размеров зерен, толщины клеевого слоя и вида поглощаемого газообразного вещества, позволившие определить периодичность замены зернистого покрытия;
технологические параметры изготовления отделочных плит с покрытием из,
цеолитсодержащих зерен хонгурина и их эксплуатационные показатели;
технико-экономические показатели получения и применения отделочных
плит с зернистым покрытием.
Основная часть исследований выполнена на кафедре СМ и- СТ. НГАСУ
(зав. кафедрой д.т.н., профессор Н.А. Машкин; техническую помощь оказали
Крутасов Б.В:, Симакова О.А.) и кафедры ПСМИК ЯГУ (зав. кафедрой д.т.н.,
профессор А.Е. Местников), которым автор: выражает сердечную
благодарность. Автор благодарит сотрудников-учёных Института
неорганической химии: (ИНХ) и Института катализа (ИК) СО РАН г.
Новосибирска-, В.А. Варнека и Ю.Д. Панкратьева, Института геологии и
минералогии; СО РАН г. Якутска К.Е. Колодезникова за помощь в
выполнении данной работы. Автор выражает глубокую признательность
сотрудникам лабораторий: каталитических процессов сероочистки ИК,
синтеза и роста монокристаллов' соединений^ редкоземельных элементов,
лаборатории оптических исследований ИНХ, лаборатории твердофазных
превращений в минералах ИГ Новопашинои В.М., Соколову В.В;, Филатовой
И.Ю., Шелудяковой Л:А., Павлюченко B.C. за помощь в проведении
хроматографических, термогравиметрических, спектральных и
рентгенофазовых анализов.
Опыт применения, технология и свойства зернистых каменных покрытий в наружной и внутренней отделке зданий
Для; наружной: и внутренней: отделки; зданий применяются зернистые покрытия, состоящие из мелкозернистого дробленого материала, укрепленного на поверхности за счёт, втапливания в эти поверхности или с помощью подложки на основе минеральных или органических вяжущих [1].
Для зернистых отделочных слоев применяют дробленые природные или искусственные материалы - гранит, кварцит, мрамор, плотный известняк,, доломит, габбро, туфы; топливные и металлургические шлаки, бой-керамики и і цветного стекла, а также щебень, гравий и песок малоценных, пород естественного камня как отход камнеобработки [2]..
Мелкозернистый материал получают путём дробления на центробежных, щековых дробилках типа ДЩ-150x80, молотковых дробилках типа С-218М и СМ-431 с последующим рассевом на виброгрохотах по крупности зёрен: 0,63-1,25 мм; 1,25 - 2,5 мм, 2,5 - 5 мм и промывкой сырьевых материалов для1 удаления пылевидных, илистых и других примесей [3].
Декоративная отделка поверхностей мелкозернистыми дроблёными материалами заключается в нанесении цветной крошки на клеевую подложку с последующей; защитой (при необходимости) бесцветным прозрачным лаком или гидрофобизирующими жидкостями [4].
Цвет покрытия достигается: за счёт использования декоративных свойств естественных и искусственных дробленых материалов, а также за счёт окрашивания зёрен материалов или применения цветных клеящих составов. В России используют преимущественно; составы на основе жидкого стекла, а также керамические краски [5, 6].
Декоративный эффект зависит от сочетания цветов основания и присыпного материала, например сочетания каменной и стеклянной крошки, а также от дисперсности. Покрытия, на поверхность которых нанесена крошка мелкой; фракции выглядят более светлыми, чем покрытия, выполненные с присыпкой тех же материалов, но более крупной фракции [7]. Мелкозернистые: декоративно-художественные покрытия из дроблёных и природно-дисперсных каменных материалов , должны обладать необходимыми прочностными И архитектурными характеристиками, а покрытия наружных поверхностей также отвечать требованиям по морозостойкости, атмосферостойкости и водопоглощению: Покрытие наружных стен должно выдерживать не менее 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания, а после;испытания на морозостойкость не должно шелушиться и: отслаиваться, водопоглощение декоративного покрытия наружных стен должно составлять не более 10-14%. Разрешается; применять, только декоративную крошку с прочностью материала на сжатие не менее 40 МПа и водопоглощением не более 4% по массе [8,9].
К отделке наружных поверхностей зернистыми покрытиями; предъявляются требования по водостойкости, сопротивлению» действию агрессивных газовых сред [ 10,11 ]. В: практике применения зернистых покрытий для отделки стен дроблёные породы камня подразделяют на 4 группы в зависимости от декоративности; физико-механических свойств, трудоёмкости обработки и ограничению по применению [12;.13;.14]. Эти группы следующие: Г - граниты и другие сходные с ним изверженные породы, а также кварцит и яшма; 2 - мраморы и другие плотные карбонатные породы, допускающие полировку; 3 — известняки и другие относящиеся к ним осадочные породы; - доломиты, доломитизированные известняки, а также песчаники; 4 - туфы и прочие подобные им породы - туфовые лавы, известняковые туфы и туфо-песчаники. Перечисленные группы декоративного камня имеют ряд: общих физико механических показателей (табл. 1.1); Декоративные материалы, применяемые в дроблёном виде для зернистых покрытий, классифицируют по размеру зёрен - на крупные (фракции 5-Ю; 10-20 и 20-40) и мелкие (фракции 0,63-1,25; 1,25-2,5; 2,5-5 мм), по цвету - одноцветные и многоцветные (смешанные из: пород разного цвета), по форме зёрен - на остроугольные (с шероховатой поверхностью) и окатанные (с гладкой поверхностью), по отражающей способности - на матовые и блестящие [15, 16]. Отделываемые поверхности должны быть соответственно подготовлены, т.е. очищены, отремонтированы и огрунтованы (табл. .1.2) [3; 17, 18]. Грунтовочные составы наносят равномерным слоем, а после нанесения их втирают в поры бетона. Расход грунта составляет 100-250 гАг . Составы готовят вручную, в. турбулентных смесителях типа СО-43Б, смесителях СО-23Н, СО-46, С-868 или диспергаторах путём перемешивания [19,20]. Марка клеящих растворов должна быть не менее 100, диаметр раегшыва раствора, уложенного в кольцо с диаметром 6 см и высотой 1,8 см, составляет 11,5-12,5 см после снятия кольца. Составы клеящих растворов приведены в табл. 1.3 [3,15,21]. Клеящие составы; разделяют на: полимерцементные, полимерминеральные, силикатные, полимерсиликатные: и др. В первом случае вначале перемешивают наполнитель и цемент, затем добавляют порциями водную дисперсию полимера или водоэмульсионную краску, которые предварительно разводят расчетным количеством воды. Общее время перемешивания 2-3 мин. Во втором случае ПВА или латекс наполняют минеральным порошком, в третьем - применяют растворы натриевого или калиевого стекла, в четвертом - силикатный состав модифицируют полимером [2, 8, 22]. В состав клеящих растворов можно вводить щелоче-и светостойкие пигменты, приготовленные в виде пасты смешиванием пигментов и 5 кратного количества ПВАД; в валковой краскотёрке. Расход клеящих составов на один слой - 100-500 г/м .С увеличением крупности крошки; следует применять клей с большей вязкостью.и увеличивать его расход [Зї 5, 23]. Клеящие, составы приготавливают из заранее отдозированных, составляющих компонентов (см, табл. 1.3.) в турбулентных смесителях типа СО-43Б, СБ-133, растворомешалках С-421, СО-43 или растворосмесителях ШУ-1, УДИМ-1ПМ [2, 24, 25]. Наносят на поверхности валиками,.малярной кистью, пистолетом-распылителем типа СО-24, СО-41, ГСХ-(Р-68) или красконагнетательными бачками типа С-411, СО-42, СО-13 и др.[1, 26,27].
Материалы основания плит для зернистого покрытия
Теоретической основой создания промышленной технологии изготовления- отделочных плит с зернистым цеолитовым покрытием являются; 1. высокая адсорбционная и. адгезионная способность поверхности цеолитовых зерен к составам, служащим для крепления зерна к плите-подложке; 2. десорбционная способность цеолитовых зёрен, позволяющая организовать производство плит с регенерируемым покрытием за счет включения в технологию этапа отмывки зернистого слоя водой; 3; водоразбавляемость клеевой композиции служащей клеевым слоем для зернистого покрытия. Характерно, что водоразбавление композиции возможно как по принципу образования классического раствора высокомолекулярного соединения, каковым является натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, так и по принципу деконцентрации полимерных дисперсий, вводимых в Na-КМЦ как упрочняющий и усиливающий адгезию компонент. Деконцентрация - это разбавление водой полимерной дисперсии до такого состояния, когда становится невозможной коалесценция, т.е. слипание глобул полимера, в частности поливинилацетата. Деконцентрация дисперсии в; начальной стадии имеет место уже в растворе Na-КМЦ, благодаря водным оболочкам на частицах этого полимера и проявляется в максимальной степени, когда происходит отмывание зернового покрытия от основания плиты. Рабочая гипотеза работы исходит из основных критериев практического порядка, определяющих пригодность цеолитсодержащих пород для изготовления отделочных плит с зернистым покрытием: 1. Плиты на основе цеолитсодержащих пород должны обладать хорошим звукопоглощением, поскольку они имеют развитую открытую пористость. Их можно рекомендовать для отделки студий звукозаписи, а также помещений с повышенным шумовым фоном. Высокая пористая структура обусловливает теплоизоляционные свойства плит. 2. Плиты нужны в помещениях, где избыточная влажность воздуха доставляет особые неудобства, здесь имеют значение способность к влагопоглощению и паропроницанию природного сорбента - цеолита, в результате будут оптимизироваться параметры микроклимата помещений. 3. Должны быть учтены: экологическая чистота и безвредность материала, - покрытия с ограниченным содержанием радиоактивных элементов; адсорбционные свойства; антистатичность, обусловленная применением натуральных компонентов, следовательно, электробезопасность изделий и сохранение здоровья человека; устойчивость цвета и спокойная цветовая гамма зёрен, цеолитсодержащей породы, создающие эстетическую привлекательность внутренней отделки. Изложенные выше теоретические, положения и смысл рабочей гипотезы позволяют сформулировать цель исследования как создание отделочных плит с мелкозернистым покрытием: из цеолитсодержащих пород для улучшения микроклимата воздуха помещений. В цель исследования входит также разработка технологии изготовления, вариантов крепления покрытия на вертикальное основание, определение комплексных эксплуатационных свойств отделки, областей рационального применения. 1. Из множества существующих зернистых материалов на основе природного камня для внутренней отделки помещений специфическое назначение имеют породы, обладающие адсорбционными свойствами. Наиболее эффективны для этой цели цеолитсодержащие породы. 2. Теоретической основой подбора зернистого покрытия с оптимальным сочетанием технологических и эксплуатационных свойств, служат представления о структуре и свойствах композиционных материалов. 3. Рабочая гипотеза исследования предполагает, что для получения отделочных плит с мелкозернистым покрытием из цеолитсодержащих пород при оптимальном сочетании технологических, эксплуатационных свойств и повышенных санитарно-гигиенических показателях клеевой слой должен состоять из нетоксичных, водорастворимых и доступных материалов, например, таких как, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (основа клея), низкоконцентрированная водная дисперсия поливинилацетата с небольшим количеством мелкодисперсного наполнителя - регулятора вязкости, прочности, удобонаносимости. 4. В числе технических требований к отделочным плитам должны быть предъявлены: высокие адсорбционные свойства зёрен цеолитсодержащеи породы; достаточная прочность сцепления зерен с поверхностью подложки; водорастворимость клеевого слоя и оптимальные показатели его вязкости, жизнеспособности, удобоукладываемости; способность зернистого покрытия к восстановлению первоначальных функций изделия; низкая трудоёмкость крепления плит на вертикальную поверхность.
Водостойкость основания плит и водосмываемость клеевого слоя
Результаты показали, что при модификации олифой-оксоль (кривая 2) водопоглощение плиты составило 21,4%. Кривая достигает своего минимума (кривая 1) при гидрофобизации основания технической серой. Однако, прочность, сцепления зерен с клеевым слоем на основании, пропитанном серой, (п. 3.1;), на 20% меньше в сравнении- с олифой-оксоль. При этом технологический процесс гидрофобизации серой достаточно сложен. Это связано с потребностью нагревания серы, относящейся к IV классу опасности, до 140С, для перевода в вязко-текучее состояние. После пропитки серой плита приобретает желтый оттенок, что является также недостатком В;связи с тем, что ухудшаются декоративные свойства плиты. Поэтому, оптимальным водоотапкивающим покрытием основания, плит принята олифа-оксоль.
При нанесении на поверхность ДВП! раствора олифы-оксоль. капиллярно-сосудистая система заполняется, смачиваемость ограничивается, в связи с чем, скорость проникания влаги в основание плиты;снижается. Однако, такая мера защиты полностью не устраняет сорбционного увлажнения: и следовательно, не препятствует набуханию подложки; при длительном увлажнении. В связи с этим; эффективным способом обеспечения формостабильности основания является сокращение продолжительности смыва клеевого состава с поверхности подложки.
Водосмываемость клеевого состава проверяли согласно методам испытаний; п. 2.3.4. Для; вариантного сравнения были взяты оптимальный; клеевой состав и состав; с повышенным содержанием добавки ПВА без наполнителя, обеспечивающие нормативную прочность сцепления зернистого материала (рис. 3.8).
Так как водостойкость ПВА значительно выше, чем Na-КМІД, то повышение объемной доли связующего ПВА приводит к более продолжительному смыву клеевого состава с поверхности зерен (кривая 2). Возможно, более быстрая смываемость клея оптимального состава (кривая 1) обусловлена неоднородностью клеевой композиции, вследствие наличия наполнителя СаСОз, увеличивающего водопоглощение состава. Температура водьг оказывает существенное влияние на, кинетику снижения прочности клеевого соединения: при действии воды с повышенной температурой падение прочности происходит значительнее быстрее. Так, при температуре 20С отслоение зерен происходит в течение 35-40; минут, повышение температуры воды до 50С сокращает этот временной; промежуток до 15-20 минут. При 80С продолжительность смыва уменьшается до 5-7 минут.
При более высоких температурах (свыше 50С) начинают протекать процессы термической деструкции, сопровождаемые необратимым изменением физико-механических, свойств клеевого материала. Происходит ослабление межмолекулярного взаимодействия, при котором макромолекулы, приобретают способность целиком перемещаться друг относительно друга, повышая тем самым относительную деформацию клеевого материала.
Таким образом, проведенные исследования показали, что с увеличением содержания доли ПВА наряду с возрастанием прочности сцепления зернистого материала с клеевым слоем увеличивается продолжительность смыва составах поверхности подложки. Соответственно будут возрастать влажностные деформации основания плит. Действие влаги на поверхность ДВП приведет к ее разбуханию и короблению, и, как следствие, к ухудшению качества; и долговечности1 подложки; Таким образом, установленный ранее оптимальный клеевой состав обеспечивает достаточную прочность сцепления зернистого материала с клеевым слоем, а также способствует более быстрому удалению клеевого состава с поверхности основания плит.
Процесс адсорбции на цеолитах складывается из следующих стадий: 1 - подвод вещества к внешней поверхности кристалла цеолита; Т- диффузия молекул через окна на внешней поверхности кристалла цеолита; 3 - миграция молекул внутри кристалла цеолита [97]. Для выяснения закономерностей кинетики адсорбции будут рассматриваться 2 и 3 стадии, считая, что внешняя поверхность кристалла находится в равновесии с окружающим её воздухом.
Миграция молекул внутри кристалла цеолитов согласно [98] зависит от скорости блуждания молекул внутри кристалла и определяется вероятностью перехода молекул из одной полости в другую. Вероятность такого перехода пропорциональна ехр[-(Есп-Енп)/кТ], (3.4) где Еп и Енп - средние энергии молекул на границе между полостями и внутри полости. С ростом энергии взаимодействия адсорбат - цеолит Енп уменьшается среднее время жизни молекулы в полости цеолита возрастает, и скорость миграции убывает. Таким образом, скорость процесса определяется скоростью миграции молекул в- полостях. Поскольку последняя пропорциональна ехр [- (Е п - Е п-)/кТ], то отличие в скоростях адсорбции сероводорода, молекул углекислого газа, диоксида серы, пропана, фенола и аммиака (рассмотренных ниже) следует искать в разных значениях EG и Ен.
Энергия молекулы в; полости может быть определена как разность между энергией вещества в газовой фазе и теплотой адсорбции Ен = H-Q TaK как теплота адсорбции возрастает в ряду: NH3 S02 C3H8 C6H50H C02 H2S, то средняя энергия молекулы в полости Е понижается, уменьшается вероятность перехода из полости в полость, возрастает время жизни молекулы в полости, и скорость адсорбции снижается. Другой причиной уменьшения скорости адсорбции может быть увеличение Е (см. рис. 3.9), т.е.1 средней; энергии молекулы; на границе между полостями, что зависит напрямую от диаметра молекул: адсорбата. В рассмотренном: ряду газообразных;веществ диаметры молекул NH3, SG2, СзН8, CgHsOH;примерно равны, а диаметры молекул ССЪ И Н28 несколько больше. Поэтому Е HiS Е с№ Е - С нюн- Е он. Е so2 E NH,
Таким; образом, кинетика адсорбции чистого вещества качественно и полу количественно связана: с энергетическими характеристиками,; определяющими адсорбционное равновесие: Недоступность, части- объёма1, микропор сама по себе приводит к снижению: адсорбционных свойств-адсорбента и ухудшению динамической активности слоя. Кроме этого, когда критический диаметр молекул близок к эффективным размерам микропор;,то в условиях динамического опыта приходится; сталкиваться; с существенным снижением скорости; проникания адсорбируемых молекул в микропоры. Такое снижение динамической активности адсорбента может.быть объяснено, наличием молекулярно-ситового эффекта и ухудшением кинетики адсорбции; газообразных веществ с относительно крупными молекулами. Это явление должно: учитываться при? поглощении из- воздуха веществ, характеризующихся относительно большим размером молекул..
Поскольку внешнедиффузионное сопротивление массопередаче в опытах было исключено, а внутридиффузионное сопротивление; в; силу малых линейных размеров зёрен также мало; то следует ожидать, что подвод вещества! к внешней; поверхности; зёрен- будет основным фактором,, лимитирующим скорость процесса..
Разработка технологической инструкции по получению отделочных плит с мелкозернистым покрытием
Мелкозернистый материал фракций от 0,63до 1,25 мм для отделочных, плит получают путём дробления, промывки и дегидратации; хонгурина. Хонгурин - это горная порода, состоящая. из минералов клиноптилолит-гейландитового ряда (85-90%);. кварца, полевых шпатов, арагонита. По содержанию токсичных: и тяжёлых элементов хонгурин отвечает требованиям ГУВ MGX СССР; утвержденным 7 августа 1987г. и может применяться без ограничений в любых отраслях народного хозяйства, в том числе для производства строительных материалов для жилых и общественных зданий. Содержание естественных радионуклидов не превышает норм радиационной безопасности НРБ-99: урана в среднем -1,48г/т, тория- 9,25 г/т, калия - 1,23г/т. Основные физико-механические; свойства приведены в П.2Л.1., структурные характеристики в п.3.5.
Зернистый материал, поступающий с дробильно-сортировочного цеха, не пригоден для непосредственного применения, в связи с загрязненностью. Согласно требованиям к зернистыми материалам для отделочных плит осуществляют следующие технологические операции:: 1. Промывку - для освобождения от глинистых, пылевидных и других загрязнений; 1. Обезвоживание - для снижения Ї влажности и; удаления цеолитной воды;; 3; Складирование (хранение) готового: материала без; ухудшения качества. Технология: переработки: породы зависит от способов ведения! горных работ в: карьерах. Нетщательное удаление вскрыши приводит к; загрязнению породы растительными осадками;, выветренными; породами и- т;д., что затрудняет последующую их переработку.
После дробления- и грохочения: в материале остаются: загрязняющие примеси - глина, ил, пыль и частицы слюды: - Для? их удаления зернистый материал промывают в; вибрационных: промывочных: машинах. При,-промывке под воздействием воды и движущих органов; машин; оболочки\ на» зернах разрыхляются; смешиваются с водой, образуя шлам; который удаляют в слив. Качество промываемого материала, его чистота зависят от количества: воды, расходуемой; на промывку. Для более полного? удаления шлама; материал в конце: промывки ополаскивают чистой водой. Для; промывки применяют мокрое грохочение с подачей; воды на грохот. РУП-П-К под давлением с помощью брызгальных устройств; время промывки 2-3 минуты.
После промывки зернистый материал подвергают обезвоживанию. Чем мельче" материал, чем больше его удельная8 поверхность, тем влага: прочнее, уд ержи вается капиллярным и и адсорбционными: силами и труднее удаляется. Получение пористых кристаллов; способных; адсорбировать максимальное количество, вредных газообразных веществ; осуществляется в сушильном барабане путём дегидратации при температуре 3 00С, в течени е 3 0 мин... Складирование и хранение является заключительной операцией подготовки зернистого материала. Тип складирования готового материала -бункерный. Применение таких складов обеспечивает высокое качество хранимого; материала, так как, при этом исключается возможность поглощения цеолитом газообразных веществ из окружающей среды. Бункерный; склад представляет собой: емкость соответственной формы. Загрузку емкостей осуществляют с помощью ленточных конвейеров со сбрасывающими тележками. Стенки бункеров, примыкающие к разгрузочным устройствам, выполняют наклонными, под углом, что обеспечивает самотечное поступление материала к разгрузочным люкам. Емкость складов принимают из расчета 7-15 суточного запаса.
Древесно-волокнистую плиту получают путём горячего прессования; волокнистой массы, состоящей из органических, преимущественно целлюлозных волокон, воды, наполнителей, синтетических полимеров и некоторых, специальных добавок. В качестве основы для получения отделочных плит была взята твердая;древесно-волокнистая плита рифлёной стороной вверх (для улучшения прочности сцепления зёрен с поверхностью), плотностью 850-1 ЮОкг/м1, W 8%.
Для получения подложки (основания) заданных размеров, таких как 30 30 или 50х50 см используют трёхпильный форматно-обрезной станок ЦТЗФ-1. Распил производится следующим образом: стол, на котором уложена древесно-волокнистая плита, предназначенная для обрезки, перемещается по направляющим и проходит мимо двух пил, выполняющих, продольную обрезку. В заданном месте стол автоматически останавливается, включается суппорт поперечной пилы, перемещающийся по траверсе, и происходит поперечная обрезка материала [121].
Для обеспечения необходимой водостойкости подложки при смывании зёрен цеолитсодержащей породы после эксплуатационного насыщения древесно-волокнистую плиту покрывают слоем олифы-оксоль. При неглубокой пропитке олифой-оксоль сохраняются не только строение, но и главные свойства и лишь в наружных слоях плита приобретает новые свойства: малую формоизменяемость, слабую водопроницаемость, увеличивается срок службы. Технологический процесс включает загрузку олифы-оксоль в пропиточную ванну размером 3x1,5x0,5 м, далее поверхностную пропитку подложки в гидрофобизаторе; сушку модифицированных плит в.естественных условиях в течение 24ч. При этом принимается в расчёт поглощение ДВП олифы, составляющее 150-200 кг/м . Толщина покрытия должна быть в пределах 35-50 мкм; при более толстом покрытии возможно подтекание гидрофобизатора, что ухудшает декоративные показатели І отделочных плит. Гидрофобизированные: плиты не доводятся до полного отверждения, что обеспечивает лучшие: условия склеивания. Предварительная обработка отделываемой: поверхности влияет на качество последующего покрытия, поэтому необходимо тщательно проводить подготовку поверхности под отделку зернистым материалом.
Последней стадией получения подложки (основания) для отделочной плиты является крепление к обратной (тыльной) стороне монтажных липучек типа "Волькро; на. термореактивный клей, например, эпоксидный; Липкая лента размером: 20x50 мм: наклеивается по углам отделочной; плиты и выдерживается под давлением для окончательного закрепления монтажной ленты.
