[1]Область техники, к которой относится изобретение
[2]Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий с гидрофобными свойствами для применения внутри жилых и общественных зданий и фасадных работ.
[3]Для гидрофобизации используют кремнийорганические соединения, которые разводятся водой или органикой. Они обладают рядом свойств, не только препятствующих проникновению в структуру строительного материала влаги, но и защищающих поверхность стены от налипания пыли и появления высолов на стенах.
[5]Известен способ объемной гидрофобизации, в котором для обеспечения равномерного распределения гидрофобизатора в объеме воды используют предварительно изготовленные эмульсии со стабилизирующим агентом. Обычно, гидрофобизирующие эмульсии представляют собой 50%-ные водные эмульсии гидридсилоксанов, например, ГКЭ-50-94М или КЭ-30-04. Эмульсия вводится вместе с водой затворения или после, в готовый состав при условии вымешивания миксером не менее 20 минут.
[6]Недостатком этого способа является высокий расход эмульсии относительно других добавок, ограниченный срок годности эмульсии (от 70 дней до 6 месяцев) и низкие результаты по снижению водопоглощения в гипсовых изделиях.
[7]Известен способ объемной гидрофобизации, включающий предварительное приготовление гидрофобизирующей комплексной модифицирующей добавки, смешение ее до получения однородной массы с водой затворения при интенсивном их перемешивании и гипсовым вяжущим в смесительном узле с последующим формованием изделия. /Пат. 2375386 Российская Федерация Способом получения водостойкого композиционного изделия (варианты) и композиционное изделие, полученное этим способом; патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью "Преображение". – опубл. 10.12.2009, Бюл. №34/.
[8]Недостатком этого способа является неравномерное распределение по объему заливки; образование дефектов в местах повышенной концентрации полимера на поверхности плит после сушки.
[9]Известен способ объемной гидрофобизации при изготовлении гипсовых плит в автоматическом режиме, который подразумевает внесение кремнийорганических полимеров в воду затворения перед дозировкой минерального вяжущего. В данном способе дозирование гидрофобизатора осуществляют совместно с дозированием воды в весовом баке-дозаторе воды, где воду и гидрофобизатор перемешивают до получения однородной смеси. Далее, полученная смесь воды и гидрофобизатора сливается в смесительный узел, куда дозируется необходимое количество гипса, затем все компоненты перемешиваются определенное время, и полученный раствор заливается в формы для получения строительных изделий. В качестве кремнийорганического полимера используются вещества из ряда гидридсодержащих силоксанов, которые наиболее универсальны, например, такие отечественные продукты как ГКЖ-94, импортные – SILRES BS-94, Xiameter MHX-1107. К преимуществам этого способа можно отнести небольшой расход добавок для обеспечения гидрофобных свойств материала, относительно других добавок. /ТУ 5742-010-21151476-2013 ПЛИТЫ ГИПСОВЫЕ ПАЗОГРЕБНЕВЫЕ ДЛЯ СТЕН И ПЕРЕГОРОДОК «ЕВРОРАЗМЕР»/. Принят за прототип.
[10]Недостатком этого способа является низкая растворяемость добавок в воде (видны радужные разводы на поверхности воды); неравномерное распределение по объему заливки; образование дефектов – раковин (вероятная причина образование побочного газообразного продукта) в местах повышенной концентрации полимера на поверхности плит после сушки.
[11]Раскрытие сущности изобретения
[12]Сущность изобретения заключается в получении стойкой гидрофобной эмульсии в процессе производства строительных изделий, в повышении гомогенности гипсового раствора за счет равномерного распределения гидрофобизатора в массе гипсового раствора, и как следствие, повышение качества гидрофобных строительных изделий, повышение эффективности защиты строительных изделий от влагопоглощения при неизменной норме расхода гидрофобизатора. Для достижения этой цели, в заявленном изобретении для ввода добавки используют диспергирующее устройство с форсунками высокого давления.
[13]Технический результат изобретения – повышение гомогенности гипсового раствора за счет равномерного распределения гидрофобизатора в массе гипсового раствора, снижение водопоглощения и повышение качества гидрофобных строительных изделий, сокращение количества дефектов на поверхности гипсовых изделий.
[14]Технический результат достигается тем, что в известном способе объемной гидрофобизации строительных изделий на стадии производства с автоматическим режимом управления формовочной машиной, включающем внесение кремнийорганического полимера в воду затворения перед дозировкой минерального вяжущего путём совместного дозирования воды и гидрофобизатора в весовом баке-дозаторе воды и перемешивания до получения однородной массы, с последующей подачей её в смесительный узел для перемешивания с дозированным минеральным вяжущим и получения формовочного раствора строительных изделий, особенность заключается в том, что для подачи гидрофобизатора используют диспергирующее устройство с насосом и форсунками высокого давления и в весовой бак-дозатор воды гидрофобизатор подают насосом высокого давления по трубопроводу высокого давления посредством форсунок высокого давления, расположенных на раме-подвесе в нижней части бака-дозатора воды, при этом насос высокого давления снабжают блоком управления, вход которого подключают к основному пульту управления формовочной машиной, а выход – к электрическому приводу насоса высокого давления через реле времени работы насоса. Предварительно, до подачи в насос высокого давления, гидрофобизатор пропускают через фильтр грубой очистки.
[15]При распылении под высоким давлением гидрофобизатора в жидкую среду (воду) происходит его диспергация – разделение на мелкие частицы, микрокапли. Далее происходит эмульгирование (смешивание двух несмешивающихся жидкостей) и гомогенизация активного вещества и воды затворения.
[16]Диспергирующее устройство включает в себя насос высокого давления, трубопровод высокого давления и форсунки высокого давления, расположенные в нижней части весового бака-дозатора воды. Форсунки высокого давления установлены на раме-подвесе статично и закреплены при помощи сантехнических хомутов и фитингов.
[17]Краткое описание чертежей
[18]На фигуре 1 изображена схема устройства для объемной гидрофобизации строительных изделий на стадии производства, где показаны: весовой бак-дозатор воды – 1, трубопровод низкого давления подачи воды затворения – 2, трубопровод низкого давления подачи гидрофобизатора – 3, фильтр грубой очистки – 4, насос высокого давления – 5, трубопровод высокого давления – 6, рама-подвес с форсунками высокого давления – 7, швеллер – 8, трубопровод подачи эмульсии – 9, трубообразный шнековый дозатор гипсового вяжущего – 10, смесительный узел – 11.
[19]На фигуре 2 изображена блок-схема автоматической системы управления диспергирующим устройством, где показаны: основной пульт управления формовочной машиной – 12, блок управления насосом высокого давления – 13, реле времени работы насоса – 14 (таймер), электрический привод насоса высокого давления – 15.
[20]Установка для осуществления предложенного способа объемной гидрофобизации строительных изделий оснащена диспергирующим устройством, которое включает в себя насос высокого давления – 5, трубопровод высокого давления – 6, и форсунки высокого давления, расположенные на раме-подвесе в нижней внутренней части весового бака-дозатора воды – 1. Рама-подвес с форсунками высокого давления 7 закреплена на швеллере 8, расположенном вне весового бака-дозатора воды 1. Швеллер 8 установлен на капитальном основании весового бака-дозатора воды 1 и не имеет контакта с весовым баком-дозатором воды 1, что исключает погрешность в работе весовых датчиков. Форсунки высокого давления расположены внутри на дне весового бака-дозатора воды 1. Весовой бак-дозатор воды 1 соединён со смесительным узлом 11 трубопроводом подачи эмульсии 9.
[21]Осуществление изобретения
[22]Вода затворения в весовой бак-дозатор воды 1 поступает по трубопроводу низкого давления подачи воды затворения 2, присоединенному ко дну весового бака-дозатора воды 1. Трубопровод низкого давления подачи гидрофобизатора 3 снабжён фильтром грубой очистки 4 и соединён с насосом высокого давления 5. Гидрофобизатор после очистки фильтром грубой очистки 4, насосом высокого давления 5 по трубопроводу высокого давления 6 подается в весовой бак-дозатор воды 1 и распыливается форсунками высокого давления в виде аэрозольного тумана. В результате подачи гидрофобизатора под давлением, в виде аэрозольного тумана, и смешивания с водой затворения, поступающей в весовой бак-дозатор воды 1 по трубопроводу низкого давления подачи воды затворения 2, образуется прямая эмульсия гидрофобизатора в воде. Полученная эмульсия по трубопроводу подачи эмульсии 9 подается в смесительный узел 11, где происходит затворение в ней гипсового вяжущего, поступающего из трубообразного шнекового дозатора гипсового вяжущего 10. Полученный формовочный раствор строительных изделий из смесительного узла 11 подается в формы для заливки (на чертеже не показаны).
[23]Автоматическая система управления диспергирующим устройством включает в себя основной пульт управления формовочной машиной 12, соединённый с входом блока управления насоса высокого давления 13, который соединён с электрическим приводом насоса высокого давления 15 через реле времени работы насоса 14.
[24]В процессе цикличной формовки гипсовых плит, при открытии крана весового бака-дозатора воды 1 для подачи воды с технологическими добавками в смесительный узел 11, с основного пульта управления формовочной машиной 12 подается сигнал на блок управления насосом высокого давления 13. Данный управляющий сигнал запускает реле времени работы насоса 14 и включается насос высокого давления 5. Посредством форсунок высокого давления в весовом баке-дозаторе воды 1 происходит процесс диспергации установленного количества гидрофобизатора в воду затворения. Отработав заданное время, насос высокого давления 5 отключается, полученная в результате эмульсия сливается из весового бака-дозатора воды 1 в смесительный узел 11. Кран весового бака-дозатора воды 1 закрывается, набирается новая доза воды.
[25]При следующем цикле формовки гипсовых плит процесс работы диспергирующего устройства повторяется.
[26]При производстве гидрофобизированных гипсовых плит дозирование гидрофобизатора осуществляется совместно с дозированием воды из весового дозатора в смесительный узел. В качестве гидрофобизатора используются готовые продукты, например, отечественный – ГКЖ-94 или импортные – SILRES BS-94, Xiameter MHX-1107.
[27]В предложенном изобретении, для получения временной эмульсии, гидрофобизатор подают в весовой бак-дозатор воды 1 при помощи диспергирующего устройства – форсунок высокого давления, посредством которых осуществляют образование капель очень малого размера (в виде тумана) гидрофобизатора в объеме воды затворения. Для этого в нижней части весового бака-дозатора воды 1 при помощи сантехнических хомутов и фитингов устанавливают форсунки высокого давления с рамой-подвесом, например: IS-FOG-AD-SS (туман-форсунки). Рама-подвес с форсунками высокого давления 7 зафиксирована на швеллере 8, прикрепленном на капитальном основании весового бака-дозатора воды 1, что исключает погрешность в работе весовых датчиков.
[28]Гидрофобизатор подают в весовой бак-дозатор воды 1 насосом высокого давления 5 (более 10 бар) по трубопроводу высокого давления 6, соединенному с форсунками высокого давления. Гидрофобизатор, поступая в весовой бак-дозатор воды 1 под высоким давлением, проходит через сопла форсунок высокого давления и диспергируется на очень мелкие капли в воде, образуя прямую эмульсию гидрофобизатора в воде бака-дозатора. Длительность процесса – от 25 до 60 секунд, в зависимости от установленной дозы. Выбранная доза регулируется таймером работы насоса высокого давления 5.
[29]Полученная эмульсия сохраняет свою жизнеспособность в течение нескольких минут, после чего происходит расслоение и гидрофобизатор образует скопления на поверхности воды, переходя в состояние, идентичное классическому методу ввода добавки.
[30]Однако, времени жизни образовавшейся эмульсии достаточно для последующих технологических процессов её подачи в смесительный узел 11 и затворения в ней гипсового вяжущего.
[31]Для предотвращения засорения форсунок диспергирующего устройства, перед подачей в насос высокого давления 5 гидрофобизатор пропускают через сетчатый фильтр грубой очистки 4 с размером ячей не более 5 мкм.
[32]Поскольку плотность гидрофобизатора ниже плотности воды, для лучшей гомогенизации форсунки высокого давления диспергирующего устройства расположены на дне весового бака-дозатора воды 1.
[33]Дополнительный контроль за работой насоса высокого давления 5 и форсунок высокого давления диспергирующего устройства осуществляется по манометру (на фигуре не показан), отражающему значения давления на участке высоконапорной магистрали.
[34]Авторами изобретения было проведено ряд испытаний, результаты которых представлены ниже.
[35]Результаты испытаний при одинаковой дозировке гидрофобизатора:
[37]Испытание способа дозировки при помощи диспергирующего устройства от 17.01.2023 и 20.01.2023, сравнение со способом №1 – обычным способом подачи гидрофобизатора, известным ранее способом, при одинаковой дозировке гидрофобизатора. Результаты испытаний приведены в таблице 1.
[39]Результаты 17.01.23 и 20.01.23 –
Водопоглощение ПГП «Евроразмер» 667*500*80 мм по ГОСТ 6428-2018 (нормативное значение – не более 5%) |
| Способ подачи гидрофобизатора | Водопоглощение образцов из 1 заливки (30 шт.), по порядковому номеру плиты в кассете, слева направо, в % | Среднее значение
водопо-глощения, в % | Стандарт-ное отклонение водопоглощения, в ПП* |
| Образец №5 | Образец
№15 | Образец
№25 |
| 17.01.2023 |
при помощи диспергирующего устройства
1-я заливка | 1,71 | 1,80 | 1,47 | 1,66 | 0,17 |
при помощи диспергирующего устройства
2-я заливка | 2,52 | 2,98 | 1,87 | 2,46 | 0,56 |
при помощи диспергирующего устройства
3-я заливка | 2,15 | 3,59 | 2,79 | 2,85 | 0,72 |
Способ №1
(обычная подача)
1-я заливка | 3,04 | 1,26 | 4,30 | 2,87 | 1,53 |
Способ №1
(обычная подача)
2-я заливка | 1,25 | 1,87 | 2,98 | 2,03 | 0,88 |
Способ №1
(обычная подача)
3-я заливка | 2,71 | 1,19 | 3,00 | 2,30 | 0,97 |
| 20.01.2023 |
при помощи диспергирующего устройства
1-я заливка | 4,41 | 3,83 | 4,22 | 4,15 | 0,29 |
Способ №1
(обычная подача)
1-я заливка | 3,44 | 5,15 | 4,95 | 4,51 | 0,93 |
[40]*– в процентных пунктах.
[41]Выводы по полученным данным:
[42]1. Использование нового способа дозировки с применением диспергирующего устройства приводит к незначительному снижению водопоглощения, по среднему показателю;
[43]2. Использование нового способа дозировки гидрофобизатора значительно улучшает его распределение по всему объему заливки.
[44]Итоговые данные приведены в аналитической таблице 2.
[46]| Способ подачи гидрофобизатора | Общее среднее значение водопоглощения,
в % | Общее стандартное отклонение водопоглощения,
в ПП |
Способ №1
(обычная подача) | 2,9275 | 1,0775 |
| при помощи диспергирующего устройства | 2,78 (ниже на 0,1475) | 0,435
(меньше на 0,6425
или в 2,47 раз) |
[48]Испытание способа дозировки при помощи диспергирующего устройства от 13.03.23.
[49]Сравнение со способом №1 – обычным способом подачи гидрофобизатора, при одинаковой дозировке гидрофобизатора. Результаты испытаний приведены в таблице 3.
[51]Результаты 13.03.23 –
Водопоглощение ПГП «Евроразмер» 667*500*80 мм по ГОСТ 6428-2018 (нормативное значение – не более 5%) |
| Способ подачи гидрофо-бизатора | Образцы из 1 заливки (30 шт.), по порядковому номеру плиты в кассете, слева направо, в % | Среднее значение
водопо-глоще-ния, в % | Стандартное откло-нение водопо-глоще-ния, в ПП |
| Образец №1 | Образец №5 | Образец №15 | Образец №25 | Образец №30 |
| при помощи дисперги-рующего устройства 1-я заливка | 2,47 | 3,28 | 3,24 | 2,76 | 3,39 | 3,03 | 0,39 |
| при помощи дисперги-рующего устройства 2-я заливка | 2,55 | 2,59 | 3,46 | 3,26 | 2,62 | 2,89 | 0,43 |
| при помощи дисперги-рующего устройства 3-я заливка | 4,35 | 3,08 | 3,81 | 3,98 | 3,74 | 3,79 | 0,46 |
Способ №1
(обычная подача)
1-я заливка | 5,40 | 4,53 | 3,16 | 3,78 | 4,25 | 4,23 | 0,84 |
Способ №1
(обычная подача)
2-я заливка | 5,27 | 5,25 | 4,10 | 3,57 | 3,27 | 4,29 | 0,93 |
Способ №1
(обычная подача)
3-я заливка | 4,10 | 5,13 | 4,96 | 3,61 | 5,60 | 4,68 | 0,81 |
[52]Выводы по полученным данным:
[53]1. Использование нового способа дозировки с применением диспергирующего устройства приводит к незначительному снижению водопоглощения, по среднему показателю;
[54]2. Использование нового способа дозировки гидрофобизатора значительно улучшает его распределение по всему объему заливки, с учетом большего количества образцов из заливки.
[55]Итоговые данные приведены в аналитической таблице 4.
[57]| Способ подачи гидрофобизатора | Общее среднее значение водопоглощения, в % | Общее стандартное отклонение водопоглощения, в ПП |
Способ №1
(обычная подача) | 4,4 | 0,86 |
| при помощи диспергирующего устройства | 3,2366
(ниже на 1,1634) | 0,4266
(меньше на 0,4334 или в 2,016 раз) |
[58]Сводные аналитические данные по результатам всех испытаний приведены в таблице 5.
[60]| Способ подачи гидрофобизатора | Общее среднее значение водопоглощения, в % | Общее стандартное отклонение водопоглощения, в ПП |
Способ №1
(обычная подача) | 3,5585 | 0,9842 |
| при помощи диспергирующего устройства | 2,9757
(ниже на 0,5828) | 0,4314
(меньше на 0,5528 или в 2,28 раз) |
[61]Уникальность изобретения способа ввода кремнийорганической жидкости заключается в диспергации (разделении на очень мелкие частицы) кремнийорганической жидкости путем распыления под высоким давлением в воду затворения, в которой образуется эмульсия непосредственно перед подачей в смесительный узел.
[62]Предложенный нами новый способ дозирования технологической добавки – формирование эмульсии кремнийорганического полимера (гидрофобизатора) при помощи диспергирующего устройства непосредственно в воде затворения перед дозировкой гипсового вяжущего дает возможность равномерно распределить гидрофобизатор в виде микрокапель в массе гипсового раствора, повысить его гомогенность. Это позволяет повысить показатель качества готовой продукции гипсовых пазогребневых плит – водопоглощения (согласно ГОСТ 6428-2018) по всему объему заливки при неизменной норме расхода гидрофобизатора, а также уменьшить количества дефектов на поверхности гипсовых пазогребневых плит при той же норме расхода гидрофобизатора.
