Способ получения декоративного строительного материала из природного известняка-ракушечника

(51) 44 5/00 (2012.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Пропитку известняка-ракушечника осуществляют в естественных условиях, при которых сера в составе полисульфида кальция проникает в поры известнякаракушечника. При естественной сушке пропитанного материала молекулы полисульфида легко распадаются с выделением элементной серы. В порах известнякаракушечника адсорбируется гидрофобный, хорошо удерживаемый,слой ультрадисперсной серы,обеспечивающий существенное улучшение эксплуатационных характеристик (водопоглощение,морозостойкость,механическую прочность,химическую стойкость,пыле-грязестойкость). Использование специальных добавок в растворе полисульфида кальция позволяет придать декоративные свойства конечным продуктам. Преимуществом предлагаемого способа гидрофобизации является замена дорогих органических и неорганических полимеров неорганическим минералом, который не подвержен деструкции и обеспечивает упрочнение и долговечную защиту материала от агрессивных сред при эксплуатации.(72) Карабалин Узакбай Сулейменович Сериков Фуад Тулеушевич Кожабеков Дастан Байузакович Лызлов Олег Александрович Бачилова Надежда Васильевна Якупова Эльмира Нударовна Соломянко Алексей Владимирович Искалиев Марат Серикович(73) Акционерное общество Казахский институт нефти и газа(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГО СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА ИЗ ПРИРОДНОГО ИЗВЕСТНЯКА-РАКУШЕЧНИКА(57) Изобретение относится к области производства строительных материалов,в частности,к гидрофобизации плит из известняка-ракушечника методом объемной пропитки водным раствором полисульфида кальция, содержащим краситель, для получения декоративно-облицовочного материала. Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности, к получению гидрофобизированных плит из природного известняка-ракушечника и может быть использовано в производстве декоративно-облицовочных материалов. Известен способ обработки мрамора и известняка водными растворами сульфата меди концентрации 0,2-1,22 моль-ионов/л в течение 0,255 ч и гексоцианоферрата калия концентрации 0,050,61 моль /л в течение 0,25-4 ч. Пропитка устойчива к действию воды, тепла, солнечной радиации,механическому истиранию (патент РФ 668916,Тюпина М. Ф., Карев В. Н., Чумаченко С. В., УДК 667. 64 (088.8. Недостатки этого способа заключаются в отсутствии упрочняющего эффекта,высоком водопоглощении (до 8) и низкой морозостойкости,что не обеспечивает увеличение долговечности пропитанных материалов. Существует способ пропитки пористого строительного материала мономерами винилового ряда. Материалы из природного туфа пропитывают метилметакрилатом с последующей полимеризацией путем воздействия гамма-излучения. Содержание полимера составляет 15 (патент РФ 916499,Райчук Ф.З., Манвелян М. Г., Блинов Г. А., УДК 666,972. 52 (088.8. Недостатками этого изобретения являются использование дорогостоящих полимеров и необходимость радиационного отверждения при незначительном улучшении эксплуатационных свойств. Другой способ обработки пористых строительных материалов с целью повышения прочности и снижения водопоглощения, включает сушку и покрытие поверхности прозрачной полимерной композицией из высокомолекулярного каучука и вулканизации. На поверхность наносят олигобутадиен-диметакрилат, а вулканизацию проводят при 120-150 С в течение 0,51,5 ч. (патент РФ 990744, Горлов Ю. П.,МеркинА.П., Вительс Л. Э. и Межиковский С. М.,опубл. 25.01.1983. Бюллетень 3). Недостатки этого способа заключаются в использовании дорогих и дефицитных полимерных материалов,слабого упрочняющего эффекта,токсичности готовых изделий,высоком водопоглощении материала после пропитки (45 вес. ). Задачей настоящего изобретения является разработка способа гидрофобизации плит из природного известняка-ракушечника методом пропитки водным раствором полисульфида кальция с целью повышения морозостойкости и прочности для использования в строительной индустрии, в том числе в качестве декоративно-облицовочного материала. Достоинством предлагаемого изобретения является удешевление процесса гидрофобизации за счет использования полисульфида кальция - продукта взаимодействия обожженной извести и серы, отхода добычи и очистки нефти. В результате процесса пропитки плит полисульфидом кальция, содержащим краситель,происходит снижение водопоглощения, повышение прочности, морозостойкости и пыле-грязестойкости,2 при этом объемная масса повышается не более чем на 5 и обеспечивается возможность длительной эксплуатации материала без ухудшения гидрофобности,а также повышается класс декоративности материала. В качестве красителя используются пиритные огарки. Для придания желаемых окрасок количество пиритных огарков может варьироваться от 0 до 10 мас. . Сущность изобретения - производят распил природного известняка- ракушечника на плиты, сушат и затем осуществляют его пропитку, при которой происходит объемное заполнение естественных пустот ракушечника раствором полисульфида кальция,содержащим краситель, затем высушивают плиты естественным или термическим способом. Предварительная сушка плит обеспечивает проникновение раствора полисульфида кальция в порово-капиллярную структуру ракушечника под действием капиллярных сил и позволяет осуществить максимальное объемное заполнение пор полисульфидом. Далее в процессе высыхания из раствора полисульфида выпадает элементная сера, которая образует на поверхности пор водоотталкивающий слой, препятствующий проникновению влаги. Сера,являясь неорганическим веществом,обладает гидрофобностью и не подвержено деструкции в отличие от полимерных пропиток. Основное преимущество данного способа, по сравнению с пропиткой материалов полимерами,заключается в том, что полисульфид является недорогим продуктом по сравнению с органическими полимерными мономерами. Пропитка полисульфидом кальция обеспечивает существенное улучшение эксплуатационных свойств без термообработки, тогда как пропитка полимерами требует еще и полимеризации (термическим, радиационным или химическим способом) после пропитки. Пропитка предназначена для повышения водонепроницаемости пористых плит из известнякаракушечника,путем заполнения их пор водоустойчивым и плотным материаломраствором полисульфида кальция. Предлагаемый метод существенно улучшает физико-механические свойства исходного ракушечника, придавая ему повышенную надежность и долговечность даже в сложных условиях эксплуатации. Установлено, что достаточно пропитать только поверхностную часть плит толщиной 10-15 мм, чтобы материал приобрел высокую стойкость против физически или химически агрессивной среды. Пропитка раствором проводится в открытых ваннах. Такая пропитка при атмосферном давлении наиболее проста, раствор проникает в поры камня только под действием капиллярных сил. При этом сочетаются два физико-химических процесса двухмерная миграция поверхностно-активных компонентов пропитывающего раствора и течение его по порам камня под действием капиллярных сил. В комплект пропиточной установки входят камера нагрева или сушильная камера, реактор для подготовки раствора полисульфида, пропиточная ванна и камера охлаждения. Продолжительность пропитки колеблется в зависимости от пористости и первоначальной влажности пропитываемых образцов, плотности пропитывающей жидкости, разности внутреннего и внешнего давлений. Этапы процесса пропитки 1. Сушка плит из известняка-ракушечника в сушильной камере 2. Высушенные плиты погружают в пропиточную ванну с раствором полисульфида, в которой его выдерживают в течение 60-90 минут при естественной температуре 3. Пропитанные плиты выгружают и высушивают на воздухе 4. Поверхность плит шлифуют или полируют. Пример 1 Плиты из известняка-ракушечника высушиваются естественным или термическим способом, затем погружаются в ванну с раствором полисульфида кальция, содержащим краситель на 60-90 минут,вынимаются из раствора и высушиваются естественным способом. Затем производится фактурная механическая обработка лицевой поверхности с последующей резкой плит на нужные размеры. В естественные пустоты камня под действием капиллярных сил и гидрофильности поверхности порового пространства известняка - ракушечника проникает раствор полисульфида кальция,удерживаемый после извлечения из раствора капиллярными и адгезионными силами. Глубина пропитки варьируется длительностью пребывания изделия в растворе. При непродолжительном пропитывании,заполняются крупные поры и пустоты, а в микропоры плотных структур известняка раствор проникает на незначительную глубину, при длительной пропитке достигается полное объемное заполнение пор полисульфидом кальция. Известняк-ракушечник не взаимодействует с полисульфидом, поэтому при его разложении выделяемая ультрадисперсная сера оседает плотным слоем на поверхности пор и материал приобретает плотную структуру. Пример 2. Отличается от примера 1 тем, что после пропитки плиты высушиваются термическим способом при температуре 110-120 С. При этом достигается существенное повышение значений физикомеханических характеристик. В результате получаются облицовочные плиты цвета естественного камня известняка-ракушечника с контрастным рисунком цветовых разводов и вкраплений, со шлифованной, лощеной или полированной структурой. Преимущества предлагаемого способа,по сравнению с прототипом, заключаются в том, что обеспечивается многотоннажная утилизация серы,снижается себестоимость строительных материалов за счет применения недорогих отходов производств,обеспечивается значительное увеличение прочности и плотности за счет объемного замоноличивания естественных пустот известняка-ракушечника,повышается морозостойкость, пыле - грязестойкость,водо - и солестойкость, существенно снижается водопоглощение. Подготовка известнякаракушечника Истираемость, г/см 2 Предел прочности, МПа (кгс/см 2)при сжатиипри изгибе Водопоглощение по массе,Морозостойкость, циклы Образец размером 20020010 мм естественная сушка 0,37 Значения показателей образцов Образец Образец размером размером 20020020 мм 20020010 мм термообработка естественная сушка 0,35 0,38 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения декоративно-облицовочных плит из известняка-ракушечника методом пропитки водным раствором полисульфида кальция,содержащим краситель, отличающийся тем, что естественные пустоты известняка-ракушечника заполняют элементной серой, образующейся при разложении полисульфида кальция и наряду с красителем формируют декоративный слой на поверхности порового пространства известнякаракушечника.