Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Строительное материаловедение

Заполнители органические


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, древесноволокнистых и древесностружечных лит и др.

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

Сырьевая база для получения древесных заполнителей остаетс практически неограниченной, поскольку ежегодный объем древес ных отходов составляет примерно 150 млн.м3, большая часть кото рых пока рационально не используется. У органических заполните лей имеется между собой много общего, в частности они имею близкие химические составы. За последние годы увеличилось внима ние к полимерным заполнителям.

Древесные заполнители. На качество ИСК, в которых применя ют древесные заполнители, оказывает влияние порода дерева. Древесные заполнители получают главным образом из отходов хвои, ных пород (ели, пихты, сосны и др.) и реже из отходов лиственны пород (осины, березы, бука и др.).

Из древесных заполнителей более перспективными являются от ходы деревообработки. Их подвергают предварительной подготов ке с целью освобождения от загрязняющих примесей и получени частиц нужной формы (дробленка, стружки или древесная шерсть) размеров. Кусковые отходы древесины перерабатывают в два этапа Первичную переработку производят с помощью рубильных машин в результате чего получают технологическую щепу в виде ромбо видных кусков с размерами по длине волокон древесины 10—40 мм Щепа непригодна для изготовления ИСК, так как является слишко крупной, и изделия с ней имеют большую пористость и низку прочность. При вторичной переработке на молотковых мельница (дробилках) и стружечных станках технологическую щепу превра щают в дробленку и стружку. Кроме специально приготовленно~ стружки применяют также стружку и опилки от столярного и мебе льного производства. Древесную шерсть приготовляют из чурако на древесно-шерстяных станках.

Дробленку (дробленую древесину), представляющую собой пла стинчатые или игольчатые частицы длиной (вдоль волокон древеси ны) 2—20 мм и толщиной до 5 мм, получают из кусковых отходо” (горбылей, реек, обрезков). Предварительно, до употребления дробленку длительное время (6—Л2 мес) выдерживают на складах.

Состав дробления, % по массе: фракций размером 20—25 мм — не более 5; 10—5 мм — 30—35; 5—2 мм — 55—60; мельче 0,25 мм — не более 5. Ее применяют при изготовлении арболита, т. е. деревобетона (с минерализацией) и теплоизоляционных плит (без минерализации). Под минерализацией понимается химическая обработка заполнителя, например хлористым кальцием.

Для древесностружечных плит, плит фибролита (для черного пола, перегородок, облицовки панелей стен и др.), теплоизоляционного материала используют стружку лиственных и хвойных пород.

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

При изготовлении изделий с применением цемента (например, арболита) стружки минерализуют раствором соли, например CaCh.

Древесная шерсть, применяемая для изготовления 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 применять более тонкие чураки диаметром 8—9 см, а также более толстые — диаметром свыше 35 см. С этой целью неделовую древесину — тонкомерный кругляк, дровяное долготье и отходы лесопиления (горбыль, срезки) — освобождают от коры и выдерживают в теплое время (весенне-летний период) в штабелях, распиливают пилой на чурки длиной 0,5 м и затем строганием на древесно-шерстяных 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 круглопйльных станках получаются более мелкие частицы, чем при продольной распиловке, с волокнистым строением. 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 кубовидной формы разных размеров — от крупных частиц (7 мм) до пылевидных. Наибольшая часть опилок имеет размеры от 2 до 5 мм. Кубовидная форма частиц обусловливает высокое отношение торцовых 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. 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, гипсоопи-лочных блоков, ксилолита и др., причем 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 фактбров. Средняя плотность древесины колеблется в широких пределах — от 380 до 1100 кг/м3 (в абсолютно сухом состоянии), а насыпная, например осиновой дробленки, — 555 кг/м3, березовой — 247,2 кг/м3 (в абсолютно сухом состоянии).

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. При средней плотности древесины 300, 500 и 700 кг/м3 (в абсолютно сухом состоянии) ее пористость равна соответственно 81, 68 и 55%. 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 разволокненны-ми 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 водопоглоще-нием. 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, например древесная дробленка до 160—190% от абсолютно сухой массы.

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% массы абсолютно сухой древесины. Не допускаются заполнители, имеющие гнилостный запах и гнили. Гниль необходимо удалить 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 при изготовлении арболита.

Ее готовят из зрелых стеблей камыша наиболее благоприятной зимней заготовки. Стебли камыша сначала режут на силососоломо-резке 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.

Средняя плотность сечки составляет 150—155 кг/м3. Насыпная плотность колеблется в широких пределах — от 60 кг/м3 для фракции 0—1,2 мм до 120 кг/м3 для фракции 5—10 мм, а межзерновая пу-стотность соответственно от 77 до 88%.

Перед применением сечку подобно некоторым древесным заполнителям минерализуют.

Костра лубяных культур — конопли и льна — является распространенным и дешевым сырьем. Ежегодный выход этой костры на заводах составляет в нашей стране около 1 млн.т.

Конопляную и льняную костру применяют для изготовления арболита, причем наиболее широко используют конопляную костру. Льняную костру, кроме того, применяют для изготовления 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.

Насыпная плотность костры 100—120 кг/м3, влажность 17—22%. Костра имеет большое водопоглощение — через 8 ч оно достигает 450% по массе.

До первичной обработки стебли конопли вымачивают 20—30 суток в естественных водоемах или в заполненных водой ямах, или в бассейнах с горячей водой на пенькоперерабатывающих заводах. Биохимические процессы происходят с вымыванием из костры во-до-растворимых 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, 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, шириной до 3 и толщиной до 3 мм. Насыпная плотность ПО— 120 кг/м3, влажность (в отвалах) 15—20%, водопоглощение 220—240%, гигроскопичность до 25%. В ней содержится больше, чем в конопляной костре, вредных для цемента веществ; при применении с цементом ее минерализуют.

Использование древесных и других растительных заполнителей для изготовления различных ИСК дает возможность получать большой экономический эффект; уменьшить загрязненность окружающей среды.

Насыпная плотность вспененных гранул составляет 15—20 кг/м3, а межгранульная пустотность — в среднем 40%.

Гранулы пенополистирола применяют для получения легких бетонов и новых эффективных теплоизоляционных материалов — пе-нопластов. Одним из перспективных пенопластов служит фености-ропор ФСП (разработанный ВНИИстром), в качестве связующего в котором применяют фенолоформальдегидный олигомер.





Похожие статьи:
Строительные термины и определения

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Строительное материаловедение

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум