Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Бабушкина, М. И. Силикатный пресс-материал обзор

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

19.10.2023

Размер:

4.13 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 52 3 4 5 > Следующая >>>

Получение качественных силикатных пресс-материалов при возможно меньшем расходе связующего вещества (растворимого стекла) может быть

обеспечено за счет применения стекла оптимальной вязкости и хорошего

перемешивания его с наполнителем.		Растворимое		стекло, вводимое			в см есь,
должно полностью обволакивать частицы наполнителя тонкой пленкой и
скреплять их в условиях горячего прессования в прочный монолит.
Обычно расход жидкого стекла		зависит от тонкости помола наполните
ля и наличия армирующего компонента (асбестовых, базальтовых и							других
минеральных волокон) в смеси. Для		смесей без асбеста расход жидкого
стекла	составляет 200 -250 к г , а с	асбестом -		300-400 кг		на 1 м8	сухой
смеси.
Формование изделий осуществляют горячим прессованием силикатной
смеси.	Для этого полученная в смесителях		полусухая		смесь	(влажностью
8-12%)	поступает в автоматический	весовой	дозатор,		а из	него -	в формы.

а) 5)

Ри с.З . Схемы объемных дозаторов для связующего ве -

щества;

а-с трубкой; б-с поплавком; в -с электрическими дат

	чиками
Высота смеси в	форме должна быть в 2 ,5 - 3		pasa больше заданной тол
щины изделия. Далее	формы со смесью	поступают	в загрузочное устройство

пресса, а оттуда - в пресс, где осуществляется горячее прессование при температуре плит пресса 150-200°С и удельном давлении от 4 0 до 200 кГ/см ?

Продолжительность прессования определяется толщиной иэделия и колеблется от 1 до 3 мин. на 1 мм окончательной толщины изделия. После прессования изделия выгружаются ив пресса и транспортируются на склад готовой про-

Т а б л и ц а 3

Техническая характеристика этажных прессов с горячими плитами

Показатели

Номинальное vh^ tthp.. т . . . . . . . . . . . .

Гидравлическое давление в цилинд-

ре, кГ/см 2в . в...........................................	о
Размер плит, мм:

	П р е	С С ы
Днепропетровского		фирмы	фирмы
	завода	"Зимпель- ^Беккер и
П-760А	П-764	кампф"	Ва нхюл-
П-760А	П-764		лен"
630	1600	1600	1200

Пр-6 Пр-16

2000 2000

290

310

200

315

200

					2100	■ 3700	3650	3650	3700	3700
ШИрИ На .» o e» » « eee .« ee .» o e . е О®е о					1450	1050	2000	1750	2000	2000
ТОЛЩИНа * ...		i s	.. e e o e « . e . e .... « e 9		80	80	100	120	100	100
Просвет мезщу плитами, мм................					140	105	160	160	160	160
Количество этажей.					10	13	10	8 -1 5	9	16
Время смыкания			с е к	. . . . . . . . .	30	20	-	-	30	30
Максимальное удельное			давление на		23	30	25	18	30	40
изделия,	кГ/см 2				23	30	25	18	30	40
Максимальная		температура		плит	180	180		-	180	180
пресса,	°С.............................		.......................		180	180		-	180	180
Суммарная мощность электродви					68	<-	-	-	295	295
гател я ,	КВТ...................................	..			68	<-	-	-	295	295
Габариты установки, мм:
ллина...........		.....................			1080				20690	20690
пти пина.. . .		. . . . . . . . . . . . . . .		. . . . .	8100			-	19650	19650
тшпота ................................................					6110	гям		-	7950
Высота над уровнем .............пола,				мм	4350	гям	-	-	4550	-
Вес установки, ...........................................					61	-	-	-	215	ма

дукции. Остывшие иэделия после прессования можно применять в дело, так

как предел прочности при сжатии их в это время составляет
300 -400 кГ/ом2 .
Для формования силикатных пресс-материалов (в виде		плит, плиток
и т .п . изделий)	могут быть использованы гидравлические	многоярусные
прессы с паровым	или электрическим обогревом, широко применяемые		в

деревообрабатывающей промышленности и в производстве пластических масс на основе синтетических смол*

Гидравлические прессы обычно снабжены загрузочно-разгрузочными устройствами с автоматическим управлением (р и с .4 ). Плиты пресса обо греваются паром, горячей (перегретой) водой или электричеством»

Техническая характеристика этажных прессов с горячими плитами приведена в табл .З .

Для повышения качества поверхности СПМ и архитектурно-художест венной выразительности разработана технология производства облицовоч ных плиток с цветным полимерным покрытием. Плитка имеет два слоя. Ниж

ний несущий слой СПМ состоит	ив кварцевого	песка, отходов асбеста	и
растворимого стекла, верхний	представляет	полимерную пленку толщиной

до 0 ,2 мм, спрессованную с нижним слоем.	Плитки моцут иметь любой раз
мер, толщина их - от 5 до 4 0 мм.
Основные физико-технические свойства	СПМ с декоративной полимер
ной пленкой приведены в та б л .4 .

Р и с .4 . Схема многоярусного пресса с горячими плитами и загру8очно-раз грузочными этажерками

Т а б л и ц а 4

Физико-технические свойства СПМ с декоративной полимерной пленкой

	Предел	пЬочВодо-		Твер	Огне	Тепло	Стойкость		к аг
Слои	ности,кГ/см *		погло	дость	стой	стой	рессивным		средам
Слои			щение,	при	кость,	кость*
плиток	при	при	%	темпе	се к .	ОС	бен	H2so^(o.m
	сжатии	изгибе	%	ратуре			зин,		и
	сжатии	изгибе		ратуре			зин,		и
				! г “Ь			керо	ШаОНИМ
				! г “Ь			син	ШаОНИМ
Сили	600-700	200-25С) 4 -7		—	Огне	Тепло	Не		Стоек
катный					стой	стой	раст		\
					кий	кий	воря
						до	ется
						1000
Полимер			1 -1 ,5	2	2	60	Не ‘	Слабое
ный							раст	выцве
							воря		тание
							ется
Декоративные силикатные плитки можно получать самых разнообразных
расцветок	(розовый, голубой, желтый, белый), с					узорами	или	орнаментом,
с мраморовидной, глянцевой или матовой поверхностью.
Нижний несущий слой плиток имеет следующий состав							(в	ве с .% ): тон
комолотый	кварцевый песок		- 6 0 ;	немолотый песок - 2 5 ;			кремнефтористый
натрий - 5 ; асбест У1-УП			сортов	- 10; жидкое стекло (у д .вес				1 ,4 5 - 1 ,5 ,
модуль 2 ,7 ) - 20		(сверх 100%).
Верхний декоративный слой силикатных плиток представляет собой по
лимерную пленку,		получаемую из		порошков	синтетических		смол,	наполнителя,

пластификатора и красителя. Исходные материалы смешивают и пропускают

черев горячив вальцы,	в результате чего получают грубую пленку, кото
рую затем измельчаютдо	тонкости 3000-4000 см ^/г.
Состав порошка (в	% по м ассе): полистирол эмульсионный - 1 3 -1 5 ;

полихлорвиниловая смола - 6 -7 ; циклогексаноформальдегидная смола - 6 -7 ;

дибутилфталат - 5 -6 ; стеарин - 3 - 3 ,5 ; цинковые белила	- 6 7 -6 1 ,5 *	Цинко
вые белила можно заменить молотым мелом, просеянным черев сито
1600 отв/ом2 (№ 0 1 5 ).
Для декоративного слоя можно использовать также более дешевый по
лимерный порошок, имеющий следующий составив в е с . ^ :	полистирол	-
1 2 -1 6 ; Беленое масло - 5 - 6 ; пигмент - 2 - 5 ; мел - 7 1 -7 3 .
Приведенная рецептура получения полимерных порошков разработана во
ВНИИпроектполимеркровле.		то

Для	получения	цветного	декоративного слоя	вводятся		пигмен-
ты (та б л .5 ) .				Т а б л и ц а			5
				Т а б л и ц а			5
Цвет	смеси		Пигменты	Количество		пигмента,
				% (сверх	100%)
Лимонный		Крон желтый		6 ,0
Слоновая	кость	Крон желтый		10 -15
Бледнорозовый		Свинцовый сурик		5 ,0
Роэовый		Свинцовый сурик		1 5 ,0
Голубой		Ультрамарин		1 .5
Зеленый		Ультрамарин		1 ,0
		Крон желтый		5 ,0
Малиновый		Краплак		4 ,0
Салатовый		Крон желтый		4 ,0
		Ультрамарин		0 ,5
Технология производства			облицовочных плиток	состоит	из	трех	ос

новных переделов:

1) изготовления несущего силикатного слоя методом горячего прес сования;

2)приготовления цветных полимерных порошков;

3)нанесения порошков на несущий слой и их совмещения методом горячего прессования.

Нижний слой изготовляется из силикатной смеси методом горячего

прессования при приведенных выше параметрах. В качестве связующего при

меняется	жидкое стекло удельным весом 1 ,4 5 -		1 ,5 с	кремнеземистым моду
лем 2 ,6 - 2 ,8 .		Смесь тщательно перемешивается	в смесителе, а затем рас
тирается	на	бегунах сухого размола (СМ-21-СХ) до		получения однородной
по влажности		смеси. Рабочая влажность силикатной		смеси должна быть в

пределах 10-12% .

Компоненты цветных полимерных порошков смешиваются на фрикционных

смесителях-вальцах при температуре 110-140°С . Затем смесь снимается с

вальцов в виде грубой пленки толщиной	до 1 мм, охлаждается и дробится
в шаровой или вибрационной мельнице до	тонкости 3000 -4000 см ^ /г.
Отпрессованная силикатная плитка	охлавдается до температуры 80°С ,

ватем снимается верхняя пластинка в пресс-форме, и порошки с помощью вибросита насеиваются на силажатцую плитку. Сверху накладывается ме -

таллическая пластинка, имеющая гладкую (хромированную) поверхность.

После этого плитки запрессовываются на гидравлическом горячем прессе

под давлением 5 -10 кГ/см2 при температуре плит пресса 50-55°С в тече

ние 3 0 -4 0 с е к . По истечении указанного времени плитки вынимаются из

пресса и поступают на склад готовой продукции. Технологическая схеме

производства СШ с декоративной полимерной пленкой представлена на

р и с.5 .

7 8 9 Ю

11 12

ш ш

На склад

го


Р и с.5 . Технологическая схема^п^оизводства декоративных				облицовочных
1-тонкомолорый кварцевый песок;		2 - немолотый кварцевый		песок; 3 -а с
бест УП	сорта; 4-коемнефторид	натрия; 5-кидкое	стекло; 6-цикло
гексан о -	формальдегадная смола;	7-поливинилхлорид;	8-полистирол;

9-цинковые белила; 10-пигменты; 11-стеарин; 12-диоутилфталат;

13-вальцы; 14-вибромельница; 15-см еситель;	1 6 -бегуны (СМ 21А-СХ);
17-вибросито; 18-место загрузки силикатной	смеси; 19-многоярусный

гидравлический пресс; 2 0 - загрузочная и разгрузочная опускающиеся этажерки; 21-стол для напыления полимерных порошков на силикатные плитки и для технического контроля; 22-вагонетка с готовой продук

цией

Облицовочные плитки могут применяться для облицовки стен общест

венных и промышленных 8даний9 в цехах с температурой не выше 45°С»для облицовки стен и полов в плавательных бассейнах.

Себестоимость цветных полимерно-силикатных облицовочных плиток - 6 0 -7 0 коп. 8а 1 м2 .

ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ТВЕРДЕНИЯ

СИЛИКАТНОГО ПРЕССМАТЕРИАЛА

Твердение силикатных;	смесей на основе жидкого		стекла	протекает
в результате сложных фивико-химических		процессов,	зачастую	связанных
с температурными и другими	факторами.
Известна» что процесс	твердение силикатных смесей на основе раст
воримого стекла в нормальных условиях		(20°С) раввивается весьма медлен

но и тесно связан с изменением вязко-текучего состояния зтих смесей во

времени. Так, растворимое стекло различной плотности при нормальной

температуре очень медленно теряет вязкость в течение					первых 3 0 -5 0 су
ток,	после чего наступает интенсивный рост вязкооти				с последующей по
т е р е !	вязко -текучего состояния растворами силикатная				смесь затверде -
в а е т .
	На длительность вязко-текучего состояния существенно влияет на
чальный удельный вес раствора щелочного силиката; чем					он выше,	тем
меньше время вязко -текучего состояния.
	Как установлено К.А.Смирновой [8 ] , при нормальной температуре
продолжительность вя8ко-текучего состояния жидкого стекла удельным
весом	1 ,4 6	г/см 8	равна 34 суткам,	удельным весом 1 ,3 8	г/см 8 - 43	сут
кам и	1 ,2	г/см 8 -	48 суткам .
Процесс твердения силикатных				смесей на основе растворимого		стекла

во времени можно реэко сократить, используя тепловую обработку или при менив горячее прессование для формования нвделий.

В условиях горячего прессования процесс загустевания раствора

стекла ускоряется в десятки тысяч рае. Так, если растворимое стекло

удельным	весом 1 ,3 8	г	/см 8 загустевает при нормальной температуре (20°С)
в течение	43 суток,	а	раствор удельным весом 1 ,4 6 г/см 8 - в течение

34 суток , то при температуре 100°С раствор стекла загустевает соответ ственно черев 30 и 5 мин. Такое быстрое вагустевание растворов объясня ется интенсивнш тепловым движением цепных молекул жидкого стекла, изме нением их направления (изгибанием), созданием новых цепей и пачек, а

также быстрым удалением воды из системы.

Исследования процессов твердения силикатных смесей на основе жид кого стекла в условиях горячего прессования впервые были проведены ав тором в 1958 г * На основании изучения процессов твердения силикатных смесей в условиях горячего прессования (температура прессования

150-200°С , давление 4 0 -2 0 0 кГ /см ^ были разработаны изложенные ниже те оретические основы фивико-химических процессов, происходящих при тверде нии этих смесей.

При твердении силикатных смесей на основе жидкого стекла в усло виях горячего прессования протекают процессы поликонденсации, анало -

гичные твердению полимерных неорганических вещ еств.

Процессы твердения силикатных композиций и рост прочности в у с ловиях повышенных температур значительно интенсифицируются. Так, если

силикатный материал, твердеющий при обычной температуре, набирает за данную прочность черев 30 суток, то аналогичный по составу силикатный материал, твердеющий в условиях горячего прессования, набирает эту же

прочность за 30 мин (при одинаковой толщине изделия). Такое ускорение процесса твердения силикатных смесей можно объяснить выделением боль шого количества новообразований типа геля кремневой кислоты -SLtQH)^?


являющегося прочным цементирующим		веществом, который в условиях повы
шенных температур почти мгновенно		проходит стадию поликойденсации с
последующим возникновением термодинамически устойчивых продуктов,
вплоть до образования "вторичного		кварца".
Механизм	образования цементирующих		гидратных соединений TviuaSi(OH)^
в силикатных	смесях зависит от свойств		растворимого стекла (кремнезе

мистого модуля, плотности) и от условий твердения системы, при которых

происходит		взаимодействие	компонентов смеси с водой, как жидкой, так
и	газообразной.
	Механизм возникновения гидратных новообразований, таких, как
SL	(0Н )^,в	твердеющей смеси очень сильно влияет на свойства силикат
ного пресс-материала:плотность, прочность, усадочные деформации, во
достойкость.
	Мы рассматриваем силикаты как полимеры, в которых основной струк-
турной единицей является			SiO^ - группа кремнекисл ородных тетраэдров.
В силу химической активности кремнекислородные тетраэдры, сочетаясь
между собой вершинами, а			иногда	и ребрами посредством силоксанной свя
зи	Si -Q - S i » участвуют		в процессе поликовденсации, в результате чего
образуется		силоксанвая цепочка		[ l l ] .
	В силикатах силоксанные цепи связаны между собой ионными или гид
роксильными		связями, чем	они отличаются от органических полимеров,где

цепи ассоциируются благодаря вандерваальсовым силам и водородным связям . В результате поликонденсации кремнекислородные тетраэдры превращаются в

димеры,	тримеры,	полимеры, которые	отличаются	конфигурацией
цепи.

Процесс твердения силикатной смеси, состоящей из тонкомолотого кварцевого пеека, добавки кремнефтористого натрия и растворимого стек ла, в условиях горячего прессования можно представить следующим обра зом.

		17
i		н
Ь	it* 'ч;	н
ч	it* 'ч;
I	б ко л;.:о	I

На первой стадии твердения происходят следующие процессы. При горячем прессовании силикатной смеси по мере повышения уплотняющего усилия частицы смеси сближаются, перемещаясь в направлении усилия.

В результате поверхность контактов частиц смеси увеличивается, уп лотненная смесь быстро прогревается. Часть влаги в смеси из жидкой переходит в газообразную и равномерно обволакивает частицы наполни -

теля, в связи с чем площадь реакционной поверхности возр астает. С по вышением температуры силикатной смеси начинается растворение щелочно го силиката, которое сопровождается гидролитическим расщеплением с образованием едкой щелочи:

На2 0 •n S i0 2 + Н2 0 ~-2 NotОН + п ЩОН)

При этом pH раствора возрастает до 1 2 -1 3 , и начинается нейтрали зация кислой поверхности кремнезема:

Ь Si -	ОН'+ Ncu+ +	ОН~= -SL-О‘ - N&5-нго .
В этой случае водородный ион ГГ4поверхности кремнезема соединяет-
ся с гидроксильным	ионом ОН“	воды, образуя молекулу воды, а оставший

ся некомпенсированный отрицательный заряд кислорода присоединяет по ложительный ион Н а t

Одновременно на этой же стадии наблюдается разрыв кремнекислсрод-

вых связей по схеме:

	^		S l - 0 - S L ^ 2 N a O H = y ^ i- O 'M a ,i' ^ M f0'-5L/- * H z 0						-
Эта	реакция		вызывает интенсивное				диспергирование кремнезема		с
образованием коллоидных частиц кремнегеля. Количество кремнегеля в
растворе	возр астает'и			достигает		иногда	97%. В этом случае силикатная
связка может быть в форме дисиликата -							Ноь2 0 •ZSiO^.
На второй		стадии		твердения протекают коллоидно-химические про
ц есса . Реакция		растворения кремнеэема					представляет собой одновременно
гидратацию и деполимеризацию					(растворение), что можно вправить суммар
ными реакциями:
1 )	(SL0Z)л		+ U На ОН --		2 Ncb2 0(h-1)SL02 + SltOH)^			;
2 )	( StOg)п,		*	——		ft Si* (ОИ)^ *
Химическое		взаимодействие				поверхности твердей фавы		(кремнезема)

с водой в условиях повышенного pH среды и температуры происходит очень быстро, благодаря чему поверхностные слои SiOz гидратируются. И тогда когда каждый атом кремния с окружающими его атомами кислорода отделя ются от поверхности твердого кремневема, происходит реакция вваимодей-

ствия полисилокеана	с водой,	в	результате которой в боль
шом количестве образуется	ортокремневая	кислота - 8Ц 0Н )^.
Таким образом, растворение кремнезема в воде в условиях горячего
прессования приводит к прямому образованию			ортокремневой	кислоты
которая при температуре 150-200°С			сама способна	растворять

плотные зерна наполнителя с выделением коллоидных гелеобразных частиц кремнезема.

Как только концентрация кремнекислоты в таком коллоидном растворе достигает определенных значений, создаются условия для выделения из

него твердой фазы - гидросиликатов натрия. При этом поверхность квар

цевых зерен наполнителя корродируется и разрыхляется выделяемой орто

кремневой кислотой -		• Корродированные кварцевые		зерна-,имея
высокоразвитую	поверхность,	быстро и прочно	связываются между собой
гелем кремневой	кислоты.
На этой же стадии происходит химическое			вэаимодействие	кремнефто

ристого натрия с выделившейся (в первой стадии) щелочью, в результате чего образуется дополнительно ортокремневая кислота и фтористый нат-

ри8:	Щ Щ	+ЬН аО Н — 6M aT+SU O H )^ .
По мере увеличения количества геля ортокремневой кислоты происхо
дит развитие процессов поликонденсации. Соотношение SiO^				0	дости
гает 4 :1 -	7 :1 , происходит	повышение кремнеземистого	модуля	силикатного
связующего,	при этом молекулярный вес полисиликата		McL(H)	достигает
2 0 0 0 -4 0 0 0 .	Выделившийся гель ортокремневой кислоты откладывается				на

поверхности кварцевых корродированных зерен наполнителя в виде коллоид

ных частиц.

На третьей	стадии процесса твердения выделившаяся ортокремневая
кислота является неустойчивым		соединением и быстро		переходит в гел е -
обраэную массу.	Это связано с	процессами	коагуляции	и поликонденсации
с образованием поликремневых кислот.
Склонность	системы к поликовденсации		связана со	стремлением ее к

устойчивому состоянию с минимумом поверхностной энергии, а также с тем,

что в	ортокремневой кислоте S i,** находится в четверти ой координации,
в то	время как он может свободно иметь шестерное окружение группами Off".

По мере повышения температуры тьердеющей силикатной системы смесь теряет физически связанную воду, процесс поликонденсации нарастает. Це почечная поликовденсация ортокремневой кислоты приводит к образованию силоксанной связи S b -D -S L .

<<< < Предыдущая 12 / 52 3 4 5 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ