Строительные материалы
 
Web www.materialsworld.ru
Строительные и отделочные материалы
Заполнители, наполнители и добавки


Заполнители органические

Органические заполнители применяют для производства теплоизоляционных, а также теплоизоляционно-конструкционных и конструкционных материалов и изделий: арболита, цементного фибролита, ксилолита, камышебетона, торфоплит, теплоизоляционных плит из костры льна, некоторых пластмассовых изделий — древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит и др.

В качестве древесных и других органических заполнителей используют отходы лесозаготовок (вершины, сучья, пни, корни и др.), лесопиления и деревообработки (горбыли, рейки, щепа, стружки и опилки), одубину (отходы заводов дубильных экстрактов), сечку камыша, сельскохозяйственные отходы (рисовую солому, льняную и конопляную костру, стебли хлопчатника, подсолнечную лузгу), побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности и др. Основными являются древесные отходы и сельскохозяйственные отходы.

За последние годы увеличилось внимание к полимерным заполнителям. Сырьевая база для получения древесных заполнителей остается практически неограниченной, поскольку ежегодный объем древесных отходов составляет примерно 150 млн. м3, большая часть которых пока рационально не используется. У органических заполнителей имеется между собой много общего, в частности они имеют близкие химические составы. За последние годы увеличилось внимание к полимерным заполнителям.

Древесные заполнители.

На качество ИСК, в которых применяют древесные заполнители, оказывает влияние порода дерева. Древесные заполнители получают главным образом из отходов хвойных пород (ели, пихты, сосны и др.) и реже из отходов лиственных пород (осины, березы, бука и др.). Из древесных заполнителей более перспективными являются отходы деревообработки. Их подвергают предварительной подготовке с целью освобождения от загрязняющих примесей и получения частиц нужной формы (дробленка, стружки, или древесная шерсть) и размеров. Кусковые отходы древесины подвергают сначала первичной и затем вторичной переработке. Первичную переработку производят с помощью рубильных машин, в результате чего получают технологическую щепу в виде ромбовидных кусков с размерами по длине волокон древесины 10 ... 40 мм. Щепа непригодна для изготовления ИСК, так как является слишком крупной и изделия с ней имеют большую пористость и низкую прочность. При вторичной переработке, которую производят с помощью молотковых мельниц (дробилок) и стружечных станков, технологическую щепу превращают в дробленку и стружку. Кроме специально приготовленной стружки применяют также стружку и опилки от столярного и мебельного производства. Древесную шерсть приготовляют на древесношерстяных станках из чураков.

Дробленку (дробленую древесину), представляющую собой пластинчатые или игольчатые частицы длиной (вдоль волокон древесины) 2 ... 20 мм и толщиной до 5 мм, получают из кусковых отходов (горбылей, реек, обрезков). Предварительно, до употребления, дробленку длительное время (6... 12 мес) выдерживают на складах.

Для древесно-стружечных плит, плит фибролита (для черного пола, перегородок, облицовки панелей стен и др.), теплоизоляционного материала используется стружка лиственных и хвойных пород.

Размеры лепестков стружек, полученных на стружечных станках: длина 2 ... 20 мм и минимальная толщина 0,1 ... 1 мм.

При изготовлении изделий с применением цемента (например, арболита) стружки минерализуют. Древесная шерсть, применяемая для приготовления цементного фибролита, состоит из длинных тонких стружек (ленточек) длиной 500 мм, шириной 2 ... 5 мм и толщиной 0,2 ... 0,7 мм. Ее получают строганием специально приготовленных окоренных чураков длиной 0,5 м и диаметром 10 ... 35 см; допускается применение более тонких чураков диаметром 8 ... 9 см, а также диаметром свыше 35 см. С этой целью неделовую древесину— тонкомерный кругляк, дровяное долготье и отходы лесопиления (горбыли, срезки)—освобождают от коры (окоряют) и выдерживают в теплое время (весенне-летний период) в штабелях, распиливают пилой на чурки длиной 0,5 м и затем строганием на древесношерстных станках готовят из чураков древесную шерсть. Ее сушат в конвейерных сушилках до влажности 20 ... 25% и минерализуют. Опилки в зависимости от характера распиловки разделяют на два основных вида — опилки от поперечной и продольной распиловки. При поперечной распиловке древесины на круглопильных станках получаются более мелкие частицы, чем при продольной распиловке, и они имеют волокнистое строение. Эти опилки почти полностью проходят через сито с диаметром отверстий 2 мм и основной фракцией в них является 1 ...2 мм. При продольной распиловке бревен на лесопильной раме получают опилки близкой к кубической форме размерами от крупных частиц 7 мм до пылевидных. Наибольшая часть опилок имеет размеры от 2 до 5 мм. Кубовидная форма частиц обусловливает высокое отношение торцевых поверхностей к боковым, вследствие чего материалы и изделия из опилок обладают повышенными водопоглощением и впитываемостью связующих веществ, так как показатели этих свойств вдоль волокон больше, чем поперек. Опилки, полученные при распиловке неокоренной древесины, содержат примеси коры, причем с увеличением размеров фракций опилок увеличивается и количество коры в них.

По сравнению с другими древесными заполнителями' опилки имеют некоторые преимущества. Вследствие однородного строения частиц они обладают хорошей текучестью, что важно при прессовании из них изделий. При увеличении давления прессования и температуры текучесть повышается. Однако пористость опилок (сумма пор частиц опилок и пустот между ними) составляет примерно 71 ... 75% по объему, т. е. весьма значительная. Опилки применяют для изготовления опилкобетона, гипсоопилочных блоков, ксилолита и др., причем, как и в других древесных заполнителях, используют отходы главным образом хвойных пород и значительно меньше — лиственных.

Свойства древесных заполнителей.

На качество ИСК большое влияние оказывают свойства древесных заполнителей.

Большое значение имеют средняя плотность древесины и насыпная плотность древесного заполнителя, которые зависят от многих факторов. Средняя плотность древесины колеблется в широких пределах.

Важным свойством древесного заполнителя является его пористость, от которой зависит пористость ИСК. В заполнителе имеются поры внутри частиц и поры (пустоты) между ними. Пористость зависит от различных факторов — от крупности частиц, степени уплотнения и др. Для получения наиболее плотного ИСК необходимо подбирать смесь частиц древесного заполнителя с минимальной пористостью.

Большое влияние на качество древесных ИСК оказывает и влажность древесных отходов. Влажность древесины у разных пород дерева различна, а для одной и той же породы она зависит от местоположения в стволе, от времени года, суток, от температуры и др. Значительно увлажненные отходы плохо поддаются переработке их в заполнители, например при переработке в стружку сильно увлажненной щепы частицы стружки становятся значительно разволокненными и получается стружка низкого качества. Различия во влажности дерева, его отходов и, следовательно, в древесных заполнителях оказывают отрицательное влияние на однородность ИСК.

Древесные заполнители обладают значительным водопоглощением. Вода поглощается оболочками клеток древесины (связанная, или гигроскопическая влага) и капиллярами (свободная, или капиллярная влага), т. е. полостями клеток, межклеточными пустотами, а также сосудами (у лиственных пород). Количество капиллярной влаги в заполнителе зависит от общего объема капилляров в древесине, а водопоглощение — от крупности его частиц: чем они мельче, тем больше водопоглощение, так как увеличивается удельная поверхность. Наибольшее количество воды заполнитель поглощает в первые полтора часа.

Древесный заполнитель обладает также гигроскопичностью, причем при поглощении влаги древесина набухает, что сопровождается давлением разбухания. Набухание происходит при поглощении влаги оболочками клеток, которые при этом увеличиваются в объеме, тогда как поглощение влаги капиллярами древесины набухания не вызывает. При расчете составов ИСК (например, арболита) учитывают набухание древесного заполнителя. При высыхании древесного заполнителя происходит уменьшение его объема (усушка). Усушка древесины связана с испарением влаги из клеточных оболочек; при удалении ее из капилляров усушки не происходит. Наибольшая усушка происходит поперек волокон (до 12%), а вдоль волокон она незначительна (0,1%). В целом усушка древесного заполнителя в ИСК вызывает дополнительные напряжения и влияет на деформативные свойства. Вследствие волокнистого строения древесный заполнитель вызывает некоторую анизотропию прочности ИСК.

Частицы древесного заполнителя обладают упругостью, которая отрицательно влияет на эффект прессования изделий, поэтому заполнитель длительно увлажняют горячей водой. В результате частицы древесины размягчаются, становятся менее упругими и легче сжимаются при прессовании.

Содержание хвои в заполнителях должно быть не более 5%, а коры — не более 15% от массы абсолютно сухой древесины. Не допускаются заполнители, имеющие гнилостный запах и гнили. Гниль необходимо удалять просевом заполнителей через сито с отверстиями 1,5 ... 2 мм.

Заполнители из камыша и костры.

В разных районах нашей страны имеются большие заросли камыша. Сечку камыша применяют в качестве заполнителя для арболита.

Ее готовят из зрелых стеблей камыша наиболее благоприятной зимней заготовки. Стебли камыша сначала режут на силососоломорезке и затем дополнительно измельчают на молотковой дробилке. Частицы полученной сечки имеют длину 7 ... 35 мм, ширину 2 ... 6 мм и толщину 1 ...2 мм. По техническим требованиям наибольшая крупность сечки 5 мм.

Перед применением сечки ее подобно некоторым древесным заполнителям минерализуют. Костра лубяных культур — конопли и льна — является: распространенным и дешевым сырьем. Конопляную и льняную костру применяют для изготовления арболита, причем наиболее широко используют конопляную костру. Льняную костру, кроме того, применяют для теплоизоляционных плит.

Конопляная костра — это отход первичной переработки стеблей конопли на пеньку. Она представляет собой мелкие частицы (раздробленной одревесневшей части стебля) неправильной формы длиной 10 ... 70 мм и в поперечнике 2 ... 2,5 мм.

До первичной обработки стебли конопли вымачиваются 20... 30 суток в естественных водоемах или в заполненных водой ямах, или же в бассейнах с горячей водой на пенькоперерабатывающих заводах. Биохимические процессы происходят с вымыванием из костры водорастворимых веществ — сахаров, органических кислот, минеральных солей. Ввиду небольшого диаметра стеблей конопли и большой их пористости экстрактивные вещества удаляются из них быстрее и более полно, чем из древесины. Такая обработка конопли защищает цементный камень от коррозии и поэтому при производстве арболита из конопляной костры ее не замачивают в воде с минерализаторами.

Влажность конопляной костры, применяемой для арболита, должна быть не более 20% по массе, ее хранят в закрытом складе или под навесом.

Льняная костра состоит из узких тонких пластин длиной до 50 мм, шириной до 3 мм и толщиной до 3 мм. В ней содержится больше, чем в коноплянной костре, вредных для цемента веществ; в случаях применения с цементом ее минерализуют. Использование древесных и других растительных заполнителей для изготовления различных ИСК дает возможность получать большой экономический эффект уменьшается загрязненность окружающей среды.

Полимерные заполнители.

Основным полимерным заполнителем является пенополистирол в виде высокопористых гранул, получаемых из бисерного полистирола путем вспенивания его гранул при нагревании.

Гранулы пенополистирола применяют для получения легких бетонов и новых эффективных теплоизоляционных материалов — пенопластов. Одним из перспективных пенопластов служит феностиропор ФСП, в качестве связующего в котором применяют фенолоформальдегидный олигомер.


На правах рекламы:
Создание сайтов в Уфе
создание сайта в Уфе