RU1776664C

RU1776664C - Method for producing building products

Info

Publication number: RU1776664C
Application number: SU904824525A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Прокофьев; Анатолий Федорович Скляров; Александр Николаевич Обливин; Сергей Михайлович Ефимов; Владимир Александрович Гусев; Владимир Викторович Беликов
Original assignee: Московский Лесотехнический Институт
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1990-05-10
Publication date: 1992-11-23

Abstract

Использование: строительство. Сущность изобретени : композицию, содержащую карбамидную смолу и фосфогипс, нагревают до 50-100&deg;С и давлении 1-6 МПа с одновременной ультразвуковой обработкой 2-5 с при интенсивности 20-100 кВт/м2 и частоте 18-25 кГц. 4 табл.Use: construction. SUMMARY OF THE INVENTION: a composition comprising urea resin and phosphogypsum is heated to 50-100 ° C and a pressure of 1-6 MPa with simultaneous ultrasonic treatment of 2-5 s at an intensity of 20-100 kW / m2 and a frequency of 18-25 kHz. 4 tab.

Description

Изобретение относитс к технологии переработки композиционных материалов и может быть использовано при формовании из фосфогипсополимерных композиций строительных изделий в пресс-формах, экструзией и литьем под давлением.The invention relates to a technology for processing composite materials and can be used in the molding of building products from phosphogypsum-polymer compositions in molds, by extrusion and injection molding.

Известен способ изготовлени строительных изделий смешением карбамидо- формальдегидной смолы и фосфогипса с последующим формованием под давлением и термообработкой,A known method of manufacturing building products by mixing urea-formaldehyde resin and phosphogypsum with subsequent molding under pressure and heat treatment,

Холодное формование изделий осуществл ют при давлении 10-25 МПа в течение 30-60 мин. Врем формовани изделий регламентируетс небольшой скоростью твердени композиции. Низка скорость твердени фосфогипсополимерных композиций не позвол ет формовать на них издели экструзией, так как на выходе экструдера не достигаетс необходима сырцова прочность материала и его формоустойчивость. Кроме того, основным компонентом формовочной смеси вл етс полуводный фосфогипс-в жущее, который получают путем промывки и последующей термообработки отходов производства минеральных удобрений из фосфатного сырь . ПоэтомуCold forming of products is carried out at a pressure of 10-25 MPa for 30-60 minutes. The molding time of the products is governed by the low curing speed of the composition. The low hardening rate of the phosphogypsum polymer compositions does not allow extrusion of molded articles on them, since the raw material strength and shape stability of the material are not achieved at the exit of the extruder. In addition, the main component of the moldable mixture is semi-aqueous phosphogypsum-cement, which is obtained by washing and subsequent heat treatment of waste products for the production of mineral fertilizers from phosphate raw materials. therefore

замена в формовочной смеси фосфогипса- в жущего на фосфогипс-отход производства минеральных удобрений позволит снизить себестоимость изделий. Однако, экспериментальные исследовани показывают , что подобна замена компонентов смеси приводит к ухудшению свойств формуемых изделий.the replacement of phosphogypsum in the molding mixture with the production of mineral fertilizers on phosphogypsum waste will reduce the cost of products. However, experimental studies show that such a replacement of the components of the mixture leads to a deterioration in the properties of the molded products.

Цель изобретени - улучшение физико- механических свойств готовых изделий.The purpose of the invention is to improve the physicomechanical properties of finished products.

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе изготовлени строительных изделий смешением карбамидоформальдегид- ной смолы и фосфогипса с последующим формованием под давлением и термообработкой , композицию формуют под давлением 1-6 МПа и температуре 50-100°С с одновременной ультразвуковой обработкой 2-5 с при интенсивности 20-100 кВт/м2 и частоте 18-25 кГц.The goal is achieved in that in the method of manufacturing building products by mixing urea-formaldehyde resin and phosphogypsum with subsequent molding under pressure and heat treatment, the composition is molded under a pressure of 1-6 MPa and a temperature of 50-100 ° C with simultaneous ultrasonic treatment of 2-5 s at intensities of 20-100 kW / m2 and a frequency of 18-25 kHz.

Изобретение по сн етс следующими- примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Характеристика исходных материалов.Characterization of the starting materials.

1.Фосфогипс.1. Phosphogypsum.

2.Смола карбамидоформальдегидна КФ-МТ ГОСТ 14231-78.2. Urea-formaldehyde resin KF-MT GOST 14231-78.

ww

ЈЈ

4 VI4 VI

ОABOUT

оabout

3. Вода водопроводна ,3. Water is tap water,

П р и м е р 1. Способ обработки композиции при формовании изделий в пресс- формах осуществл ют следующим образом. Композицию, содержащую, мас.%:Example 1. A method for processing a composition during molding of articles in molds is carried out as follows. A composition containing, wt.%:

Фосфогипс79,1Phosphogypsum 79.1

Кзрбамидоформальдегидна смолаKZrbamido formaldehyde resin

(в пересчете на сухое(in terms of dry

вещество)14,0substance) 14.0

Вода6,9Water6.9

нагревают до 50°С в пресс-форме, уплотн ют под давлением 3,3 МПа и подвергают импульсной обработке ультразвуком при интенсивности 20 кВт/м и частоте 18 кГц. Подвод ультразвука в зону формовани осуществл ют через пуансон-концентратор или стенки пресс-формы. В табл.1 приведены данные вли ни длительности ультразвукового импульса на конечные физико-механические свойства изделий.heated to 50 ° C in the mold, compacted under a pressure of 3.3 MPa and subjected to pulsed ultrasound treatment at an intensity of 20 kW / m and a frequency of 18 kHz. The ultrasound is fed into the molding zone through a punch hub or mold walls. Table 1 shows the effect of the duration of the ultrasonic pulse on the final physical and mechanical properties of the products.

Водостойкость материала из фосфо- гипсополимерных композиций характеризуетс -коэффициентом разм гчени К, который определ етс так: The water resistance of the material from phospho-gypsum-polymer compositions is characterized by a softening coefficient K, which is defined as follows:

К C7cM°V 7cCyXK C7cM ° V 7cCyX

где оьмок - предел прочности на сжатие образцов после вымачивани в воде при температуре 20°С в течение 48 ч;where c is the compressive strength of the samples after soaking in water at a temperature of 20 ° C for 48 hours;

Оссух - предел прочности на сжатие сухих образцов.Drought is the compressive strength of dry samples.

Как видно из табл.1, предел текучести композиции из фосфогипса и карбамидо- формальдегидной смолы нарастает с увеличением времени продолжительности обработки ультразвуком, т.к. чем больше врем воздействи , тем больше уплотн етс композици . Но свойства готовых изделий не следуют этой зависимости. Материал из фосфогипса и карбамидоформальдегид- ной смолы приобретают максимальную прочность и водостойкость при импульсной обработке ультразвуком в течение 2-5 с. При длительности ультразвукового импульса более 5 с наблюдаетс ухудшение прочностных и водостойких показателей.As can be seen from table 1, the yield strength of the composition of phosphogypsum and urea-formaldehyde resin increases with increasing time of the duration of treatment with ultrasound, because the longer the exposure time, the more the composition densifies. But the properties of the finished products do not follow this dependence. Material made of phosphogypsum and urea-formaldehyde resin acquires maximum strength and water resistance when pulsed with ultrasound for 2-5 seconds. When the duration of the ultrasonic pulse is more than 5 s, a deterioration in strength and water resistance is observed.

Продолжительность выдержки композиции в пресс-форме дл достижени необходимой сырцовой прочности, при прочих равных услови х, определ етс температурой формовани и интенсивностью ультразвука . С увеличением температуры и интенсивности ультразвука скорость твердени композиции возрастает.The exposure time of the composition in the mold to achieve the desired raw strength, ceteris paribus, is determined by the molding temperature and the intensity of the ultrasound. With increasing temperature and ultrasound intensity, the curing rate of the composition increases.

В табл.2 приведены данные твердени вышеприведенной композиции в пресс- форме при давлении формовани б МПа,Table 2 shows the hardening data of the above composition in a mold at a molding pressure of b MPa,

длительности ультразвуковой импульсной обработки 5 с, интенсивности 50 кВт/м2 и частоте 20 кГц.duration of ultrasonic pulsed processing 5 s, intensity 50 kW / m2 and a frequency of 20 kHz.

Сырцова прочность издели из фосфогипсополимерной композиции, достаточна дл его последующей транспортировки достигаетс при степени отверждени более 40%. Следовательно, как видно из табл.2, импульсна обработка ультразвуком позво0 л ет за счет ускорени процесса твердени снизить продолжительность формовани издели в пресс-форме с 10-30 до 1-5 мин. При увеличении интенсивности ультразвука до 100 кВт/м2 продолжительность формова5 ни составл ет несколько секунд, т.е. практически изделие после наложени ультразвукового импульса готово к выпрес- совке. Формовать изделие из фосфогипса и карбамидоформальдегидной смолы приThe raw strength of the product from the phosphogypsum polymer composition, sufficient for its subsequent transportation, is achieved at a cure rate of more than 40%. Therefore, as can be seen from Table 2, pulsed ultrasonic treatment allows, by accelerating the hardening process, to reduce the duration of the molding of the product in the mold from 10-30 to 1-5 minutes. With an increase in the ultrasound intensity to 100 kW / m2, the duration of the molding 5 is a few seconds, i.e. in practice, the product, after applying an ultrasonic pulse, is ready for extrusion. Form a product from phosphogypsum and urea-formaldehyde resin with

0 температуре ниже 50°С нецелесообразно из-за небольшой скорости отверждени , Нагрев же композиции при формовании до температуры выше 100°С недопустимо из- за интенсивного парообразовани , которое0 temperature below 50 ° C is impractical due to the low speed of curing, heating the composition upon molding to a temperature above 100 ° C is unacceptable due to intense vaporization, which

5 приводит к образованию раковин и трещин в издели х. Кроме того, при высокой температуре возможна дегидратаци фосфогипса , что вл етс причиной снижени прочностных свойств материала.5 leads to the formation of shells and cracks in the product. In addition, dehydration of phosphogypsum is possible at high temperatures, which causes a decrease in the strength properties of the material.

0 П р и м е р 2. Способ обработки композиции при формовании изделий экструзией осуществл етс следующим образом, Композицию , содержащую, мас.%:0 PRI me R 2. The method of processing the composition when molding products by extrusion is as follows, the Composition containing, wt.%:

Фосфогипс81,1Phosphogypsum 81.1

5Смола КФ-МГ (сухое5 Resin KF-MG (dry

вещество)12,2substance) 12.2

Вода6,0Water 6.0

Известь0,7Lime 0.7

подаетс в загрузочный бункер, а затем за0 хватываетс и перемещаетс черв ком вдоль цилиндра экструдера. Под воздействием тепловой энергии электронагревателей , расположенных на корпусе пресса и механического трени о стенки цилиндра иis fed into the loading hopper, and then it is caught and moved by the screw along the extruder barrel. Under the influence of thermal energy of electric heaters located on the press body and mechanical friction on the cylinder walls and

5 поверхность черв ка, смесь нагреваетс до . температуры 70°С, перемешиваетс , уплотн етс и гомогенизируетс по мере передвижени к профилирующей головке.5 the surface of the worm, the mixture is heated to. temperature of 70 ° C, mixes, condenses and homogenizes as it moves to the profile head.

Давление в переходной зоне формую0 щей головки Р 1-6 МПа. Проход непрерывно через формующую головку фосфогипсополимерна композици принимает форму издели и одновременно подвергаетс воздействию ультразвукаThe pressure in the transition zone of the forming head is P 1-6 MPa. Continuously passing through the forming head of the phosphogypsum polymer composition takes the form of an article and is simultaneously exposed to ultrasound

5 интенсивностью 20-100 кВт/м2. В результате уплотн ютс поверхностные слои профил , выравниваетс по сечению плоскость, повышаетс текучесть смеси, уменьшаетс контактное трение и ускор етс процесс отверждени . Врем пребывани композиции5 intensity of 20-100 kW / m2. As a result, the surface layers of the profile are compacted, the plane is aligned over the cross section, the fluidity of the mixture is increased, contact friction is reduced, and the curing process is accelerated. Song Stay

в зоне ультразвукового воздействи 2-5 с и регулируетс частотой вращени черв ка пресса.in the ultrasonic zone 2-5 s and is controlled by the rotational speed of the press worm.

Интенсивность ультразвукового воздействи определ ют по формуле5The intensity of ultrasonic exposure is determined by the formula5

J 2 л2 A2f2R,J 2 L2 A2f2R,

где J - интенсивность ультразвуковых колебаний , Вт/м2;where J is the intensity of ultrasonic vibrations, W / m2;

А - амплитуда колебаний торца волновода , м;°A is the amplitude of oscillations of the waveguide end, m; °

f - резонансна частота, Гц;f is the resonant frequency, Hz;

R - акустическое сопротивление фосфо- ипсополимерной композиции, кг/м2 с.R is the acoustic resistance of the phospho-ipsopolymer composition, kg / m2 s.

Значени акустического сопротивлени композиции, при прочих равных услови х , зависит от плотности композиции, т.е. давлени формовани . Резонансна частота может значительно измен тьс за Счет изменени давлени в формующей головке . Контроль и регулирование интенсивности ультразвукового воздействи производитс согласно данным табл.3.The acoustic impedance of the composition, ceteris paribus, depends on the density of the composition, i.e. molding pressure. The resonance frequency can vary significantly due to a change in pressure in the forming head. Monitoring and control of the intensity of ultrasonic exposure is carried out according to the data in Table 3.

В табл.4 приведены данные вли ни воздействи ультразвука на прочностные свойства изделий из фосфогипсополимер- ных компонентов.Table 4 shows the effect of ultrasound on the strength properties of products from phosphogypsum polymer components.

Анализ полученных результатов показал , что воздействие ультразвука при прочих равных услови х увеличивает предел прочности при статическом изгибе на 55-60%.An analysis of the results showed that the effect of ultrasound, ceteris paribus, increases the tensile strength under static bending by 55-60%.

00

55

00

55

00

Давление прессовани менее 1 МПа недостаточно дл формовани изделий изфос- фогипсополимерных композиций, т.к. оно не превышает предела текучести композиции . А при давлении 6 МПа композици приобретает , при прочих равных услови х, максимальную плотность и начинает вести себ как несжимаема жидкость. Следовательно , превышение давлени формовани приводит только к лишним энергетическим затратам.A pressing pressure of less than 1 MPa is not enough to form articles of phospho-gypsum-polymer compositions, because it does not exceed the yield strength of the composition. And at a pressure of 6 MPa, the composition acquires, ceteris paribus, the maximum density and begins to behave like an incompressible fluid. Therefore, excess molding pressure only leads to unnecessary energy costs.

Обработка композиции ультразвуком интенсивностью менее 20 кВт/м2 не оказывает Hfa материал положительного воздействи , а больше 100 кВт/м2 приводит к перегреву формуемой смеси и деструкции полимерной матрицы (полной или частичной ), т.е. к снижению физико-механических свойств образцов или даже к их разрушению .Ultrasonic treatment of the composition with an intensity of less than 20 kW / m2 does not have a positive effect on Hfa, and more than 100 kW / m2 leads to overheating of the moldable mixture and destruction of the polymer matrix (full or partial), i.e. to a decrease in the physicomechanical properties of samples or even to their destruction.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method for manufacturing building products by mixing urea-formaldehyde resin and phosphogypsum with subsequent molding under pressure and heat treatment is distinguished by the fact that, in order to improve the physicomechanical properties of the finished products, the composition is molded under a pressure of 1-6 MPa and a temperature of 50 - 100 ° C with simultaneous ultrasonic treatment for 2-5 s at an intensity of 20-100 kW / m2 and a frequency of 18-25 kHz.

Table 1

The degree of cure was determined by the speed of propagation of ultrasound in the moldable composition.

table 2

Table 3

Table t