Цех по производству изделий из полимербетона на основе полиэфирной смолы ПН-1

     Ненасыщенная  полиэфирмалеинатная смола, получаемая в результате этой реакции, является олигомером.

     Для уменьшения реактивности и увеличения эластичности вводятся двухосновные кислоты: фталевая, себациновая, адипиновая и др. Для уменьшения вязкости композиции в нее вводятся небольшие количества одноосновных органических кислот или одноатомных высокомолекулярных спиртов.

     Полиэфирмалеинаты, получаемые при взаимодействии малеиновой кислоты с диэтиленгликолем, способны к полимеризации и сополимеризации.

     Отверждение полиэфирной смолы происходит в  результате реакции сополимеризации полиэфирмалеината с жидким мономером при нагреве или под действием инициаторов и ускорителей.

     В качестве мономера в смоле ПН-1 используется стирол, который одновременно является растворителем.

      Ненасыщенный  полиэфир, растворенный в стироле, в  присутствии отвердителя и ускорителя твердения превращается в твердый полимер без выделения побочных продуктов реакции. Вследствие этого изготовление различных изделий на основе этой смолы не требует применения высоких давлений и температур.

     В результате реакции сополимеризации происходит соединение линейных цепочек полиэфира «сшивающими мостиками» образованными молекулами мономера. При этой реакции полиэфирная смола отверждается с образованием твердого продукта, имеющего пространственное строение. Полиэфирмалеинаты – термореактивные смолы.

     Реакция сополимеризации полиэфира со стиролом под действием инициирующих добавок сопровождается значительным экзотермическим эффектом.

     В качестве инициатора твердения используются следующие вещества: гипериз (гидроперекись изопропилбензола), перекись метилэтилкетона в диметилфталате, раствор октоата кобальта в стироле, перекись циклогексана, перекись бензоила и др.

     Вкачестве ускорителя твердения используется 10%-й раствор нафтената кобальта в стироле или диметиланилин.

     Полиэфирные насыщенные смолы в композиции со стиролом и инициатором твердения  склонны к преждевременному повышению  вязкости вследствие процесса полимеризации. В целях предотвращения этого  явления в композицию при изготовлении вводятся специальные ингибиторы: гидрохинон, хингидрон и др. Ингибитор должен, с одной стороны, препятствовать преждевременному загустеванию состава при нормальной температуре, но не тормозить реакцию полимеризации при повышенной температуре, когда это необходимо по условиям производства.

     Инициатор и ускоритель твердения вводятся в композицию непосредственно перед  употреблением, так как компаунд сохраняет свою текучесть весьма ограниченное время (от нескольких минут  до нескольких часов, в зависимости  от состава смолы, количества отвердителя  и ускорителя твердения, температуры).

     Во  избежание загорания и взрыва запрещается смешивания инициатора и ускорителя твердения. Отверждающие добавки необходимо вводить поочередно: сначала инициатор, затем после смешивания со смолой добавляется ускоритель.

      Характерная рецептура связующего на основе полиэфирмалеинатной смолы ПН-1, частей по массе:

• смола ПН-1 – 100;
• гипериз – 3-4;
• нафтенат кобальта (10%-ный раствор в стироле) – 8.

     Основные  характеристики полиэфирмалеинатной смолы ПН-1 приведены в таблице 3.

Таблица 3

Основные  характеристики смолы ПН-1

 

     Полиэфирная смола ПН-1 представляет собой прозрачную жидкость от светло-желтого, желтого  или темно-желтого цвета без  посторонних включений.

     Смола ПН-1 является полиэфирной смолой общего назначения. Она имеет среднюю  реакционную способность, обладает низкой вязкостью, изделия из полиэфирной смолы ПН-1 имеют повышенную ударную прочность. Легко окрашивается в различные цвета.

      2.2  Инициатор твердения

     В качестве инициатора твердения используется гипериз (гидроперекись изопропилбензола).

     Гипериз – прозрачная маслянистая жидкость светло-желтого цвета с резким устойчивым запахом.

     Изопропилбензола  гидропероксид – взрывоопасное вещество. Гипериз бурно разлагается при взаимодействии с окислами свинца и различными кислотами.

     Во  избежание взрыва запрещается хранить  в непосредственной близости и смешивать с ускорителем твердения – нафтенатом кобальта. 

     2.3  Ускоритель твердения

     В качестве ускорителя твердения используется 10%-й раствор нафтената кобальта в стироле.

     Содержание  кобальта в зависимости от марки  может варьироваться от 0,6 до 2,0 %. Ускорители с наибольшим процентным содержанием кобальта применяются для отверждения смол с низкой реакционной способностью.

     Плотность при 20ºС – 0,90-0,95 г/см³.

     Ускоритель представляет собой маловязкую жидкость от розового до темно-фиолетового цвета.

     Во  избежание взрыва запрещается хранить  в непосредственной близости с перекисными инициаторами (например, гипериз). 

     2.4  Заполнитель

     В качестве заполнителя для полимербетона  используется кварцевый песок (ГОСТ 8736-93).

     Истинная  плотность песка составляет 2500 кг/м³, а насыпная – 1560 кг/м³. Модуль крупности – 2,01. 

      2.5  Наполнитель

     В качестве наполнителя используется мраморная мука (микрокальцит).

     Микрокальцит или микромрамор – это минеральный мелкодисперсный наполнитель, получаемый механическим измельчением обычного природного белого мрамора.

     Визуально микрокальцит представляет собой белое порошкообразное вещество.

     По  химическому составу является карбонатом кальция. Содержание СаСО₃ не менее 97 %. Остаток представляют собой примеси, представленные незначительным количеством силикатов, оксидов железа, алюминия, серы и графита.

     Основные  характеристики микрокальцита приведены в таблице 4.

Таблица 4

Основные  характеристики микрокальцита

 
 
 
 
 

3  ВЫБОР СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИМЕРБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

     3.1  Выбор способа  производства

     Существует  несколько способов производства полимербетонных  изделий.

     Линейные  стенды применяются при изготовлении массивных сложных форм, длинномерных изделий и изделий со сложной  напрягаемой арматурой, требующей  анкерные устройства, захваты и мощные механизмы натяжения.

     Кассетный способ находит широкое применение в крупнопанельном домостроении для изготовления внутренних стеновых панелей и панелей перекрытия.

     Поточно-агрегатная технология получила наибольшее распространение  в производстве железобетонных изделий. Основное ее преимущество – универсальность и возможность быстрой переналадки линии с выпуска одного вида изделий другой. Способ позволяет обеспечить высокую степень механизации основных операций.

     Конвейерный способ организуется по замкнутой конвейерной  линии с принудительным ритмичным  или непрерывным перемещением форм в процессе изготовления изделий. Этот способ наиболее целесообразен при  изготовлении большого количества однотипных изделий или при большом их разнообразии. Конвейерная технология позволяет более компактно расположить  оборудование, более рационально  использовать производственные площади.

     Принимается конвейерная технология. 

     3.2  Описание технологии производства

     Складские помещения для хранения компонентов  полимербетона находятся в отдельном  помещении (пристройка к основному  цеху). Со склада сырье подается через дозаторы в смеситель литьевой машины. Жидкие компоненты (смола ПН-1, инициатор отверждения, ускоритель) подаются по трубопроводам, а песок и мраморная мука – винтовым конвейером.

      Полимербетонная масса готовится в смесителе  литьевой машины. Из литьевой машины готовая  масса подается непосредственно  в формы, перемещающиеся по рольгангу.

     Полиэфирная смола перед подачей в смесительную головку подогревается до 50-60 °C в самой установке.

     Для формования полимербетонной смеси  используются горизонтальные формы  из нержавеющей стали со шлифованной  поверхностью. Разделительная смазка в сочетании с такими формами  позволяет получать изделия с  поверхностью не требующей дополнительной обработки. В качестве разделительного слоя используется грунтовая паста или пчелиный воск, наносимый на форму вручную.