Na moderním trhu stavebních materiálů jsou obzvláště oblíbené výrobky vyrobené z různých druhů dřeva – vyznačují se pevností, spolehlivostí, trvanlivostí a šetrností k životnímu prostředí. Některé vlastnosti dřeva však činí konečný produkt poměrně náchylným k účinkům negativních environmentálních faktorů – v tomto případě je impregnace v autoklávu nezbytná. Posledně jmenovaný zahrnuje impregnaci materiálu za atmosférického tlaku ve speciálních hermetických nádobách (autoklávech). Nezpracované suroviny mohou být zničeny vlivem biologických faktorů, mezi které patří především mikroorganismy v nich žijící. Autoklávová impregnace antiseptiky umožňuje chránit dřevo před hnilobou a výrazně zvýšit úroveň biostability. Materiálu dodávají ohnivzdorné vlastnosti retardéry hoření (složky, díky kterým je nehořlavé) a pro zdobení výrobků z modřínu nebo jiných dřevin je poskytován proces autoklávové impregnace barvivy. Uvedené metody se rozšířily díky rozvoji výstavby dřevěných domů.
Výběr prostředku na ochranu dřeva
- výběr správného antiseptika
- stav a vlastnosti dřeva
- příprava produktu na impregnaci
Prostředky na ochranu dřeva jsou na trhu prezentovány v široké škále – existují různé druhy olejů, impregnací, vodoodpudivých přípravků, laků a barev. Jedním z nejlepších antiseptik je uhelný olej, což je specificky zapáchající kapalina tmavě hnědé nebo černé barvy. Výrobek patří k látkám 1. skupiny nebezpečnosti, proto byste při jeho používání měli být obzvláště opatrní. Uhelný olej neškodí savcům, ale pomáhá zabíjet prvoky, které způsobují hnilobu dřeva. Látka se prakticky nevymývá a činí produkt odolnějším.
Dřevěné řezivo a hotové výrobky jsou chráněny před možností požáru retardéry hoření, které při působení plamene tvoří chladivou plynnou látku. Mezi retardéry hoření patří pasty, nátěry, barvy a laky.
Technologie impregnace dřeva pomocí autoklávů
Aby ošetření v autoklávu přineslo významné výsledky, musí být provedeno v souladu s požadavky a pokyny v souladu s GOST 20022.1. Podle pravidel se mechanické zpracování dřeva provádí až do impregnace, vlhkost surovin by neměla překročit 25%, produkt se zpracovává ve speciálních pytlích, které umožňují rozprostření produktu po celém povrchu materiálu. Pokud k procesu dojde v chladném období, dřevo by mělo být zahřáté.
Technologie autoklávové impregnace spočívá v hlubokém pronikání ochranného prostředku do struktury zpracovávané suroviny. K tomu je v autoklávu vytvořeno vakuum, poté tlak kapaliny (10 atmosfér), poté opět vakuum, aby se odstranil přebytečný produkt ze dřeva. Povrchová úprava dřevěného řeziva podporuje pronikání léčiva do hloubky 1-1,5 mm, během provozu může být vrchní vrstva odloupnuta a produkt zůstane nechráněný. Hloubková impregnace umožňuje penetraci produktu do hloubky 5 mm, v některých případech je možná impregnace.
Proces impregnace v autoklávu zahrnuje následující kroky:
- umístění dřeva do zpracovatelské komory a vytvoření počátečního vakua nezbytného pro odsávání vzduchu z buněk dřeva;
- naplnění komory předem připraveným ochranným prostředkem, který splňuje účel ošetření;
- použití hydraulického tlaku k zavedení ochranného prostředku do dřeva (tlak musí být udržován po určitou dobu, indikátor závisí na druhu);
- vracení (čerpání) produktu do nádrže, opětovné vytvoření vakua pro zbavení dřeva přebytečného roztoku;
- konzervační fixace
Délka cyklu, včetně výše uvedených fází, je: pro smrk, modřín a jedle – 400 minut, cedr a borovice – 230 minut, bříza – 195 minut.
Autoklávové impregnační závody, které se používají k aplikaci ochranných prostředků na dřevo, zahrnují tepelné, zásobníkové, pneumohydraulické a také pomocná zařízení, která vám umožňují řídit a regulovat proces. Autokláv je zpravidla ocelový válec, jehož průměr může v případě potřeby dosáhnout 27 metrů. Na koncích je uzavřena odnímatelnými a slepými polokulovitými víčky. Moderní přístroje jsou navíc vybaveny senzory pro měření teploty, hladiny kapaliny a tlaku. Automatický systém nastavení a kontroly umožňuje provádět impregnaci dřeva nejvyšší kvality a účinnosti.
Je uvažována technologie autoklávového zpracování výrobků z pórobetonu.
Autoklávové zpracování je jednou z nejdůležitějších operací při výrobě výrobků z pórobetonu. Jeho režimy přímo ovlivňují takové kvalitativní vlastnosti hotového výrobku, jako je mrazuvzdornost, smršťování při sušení, pevnost v tlaku a vzhled výrobků (úlomky, praskliny). Základní znalost procesů probíhajících v autoklávu je důležitá jak pro plně automatické ovládání autoklávu, tak pro ruční ovládání.
V tomto článku stručně shrneme zkušenosti nasbírané v závodech holdingu Aeroc International v autoklávovém zpracování.
Proces výroby pórobetonu
Tato část poskytuje stručný přehled celého procesu výroby pórobetonu, protože některé operace zahrnuté v tomto procesu přímo ovlivňují chování materiálu během zpracování v autoklávu.
Buňkový beton se vyrábí z pojiv, písku nebo popela, plynotvorného činidla a vody. Pojiva – vápno a cement – obsahují CaO, který je pro proces rozhodující. Písek nebo popel vnáší do procesu SiO2. Ze složek CaO, SiO2 a H2O v autoklávu pod vlivem vysokého tlaku a vysoké teploty vzniká nový minerál – tobermorit (C4S5H5).
Tvorba nových minerálů s tobermoritovou strukturou totiž povyšuje autoklávovaný pórobeton (v běžné řeči – pórobeton) do úplně jiné úrovně než neautoklávovaný pórobeton („pěnový beton“). Autoklávové zpracování poskytuje výrazně vyšší fyzikální a mechanické vlastnosti pórobetonových výrobků ve srovnání s výrobky z pěnového betonu.
Autoklávové zpracování poskytuje výrazně vyšší fyzikální a mechanické vlastnosti pórobetonových výrobků ve srovnání s výrobky z pěnového betonu.
Chemické procesy probíhající v různých fázích výroby lze znázornit takto:
1. Uvolňování vodíku ve fázi tvorby porézní struktury v surovině
2. Tvorba hydroxidů a hydrokřemičitanů ve fázi plastické (transportní) pevnosti suroviny
3. Tvorba nových minerálů (tobermorit) ve fázi autoklávu
Pro co nejúplnější reakce během zpracování v autoklávu je nutné, aby výchozí materiály měly dostatečně jemně dispergovanou strukturu. Ve fázi mletí se ke složce oxidu křemičitého přidává sádrový kámen, který slouží především k regulaci reakcí v autoklávu a také urychluje získání požadované plastické pevnosti surovinou.
V míchačce se suroviny míchají a kvalitu promíchání lze ovlivnit jak dobou míchání, tak sekvencí zavádění surovin do míchačky. Na výstupu z míchačky musí být zajištěna vysoká homogenita a určitá viskozita směsi.
Jedním z nejdůležitějších parametrů je teplota směsi na výstupu z mixéru, která velmi ovlivňuje celý další proces. Jak plynová hmota bobtná a surovina získává plastickou pevnost nezbytnou pro řezání, zvyšuje se teplota ve hmotě. Zhruba lze říci, že nárůst teploty trvá přibližně 1–1,5 hodiny; další nárůst je pouze 1–3 C. Teplota ve hmotě je však rozložena nerovnoměrně, klesá ve vrstvách, které jsou v kontaktu se stěnami licí formy a vzduchem.
Vzhledem k tomu, že teplota hmoty a její rozložení jsou důležité pro některé fáze zpracování v autoklávu, rádi bychom upozornili na skutečnost, že všechny provozy Aeroc jsou vybaveny tepelnými tunely, které zabraňují ochlazování hmoty stěnami odlitku. formy. Kromě toho se licí formy prvního cyklu vždy přivedou na teplotu přibližně odpovídající licí teplotě v tepelných tunelech.
Při řezání masivů je věnována velká pozornost absenci průvanu, zejména v zimě. Řezané hmoty jsou také umístěny v tepelných tunelech, které zabraňují snížení teploty povrchu suroviny, protože přenos tepla do pórobetonu při zpracování v autoklávu probíhá tím rychleji, čím vyšší je jeho teplota při nakládání do autoklávu.
Kroky zpracování v autoklávu
Při vývoji režimů zpracování v autoklávu a jejich návaznosti na konkrétní technologický cyklus je nutné vzít v úvahu řadu faktorů a vlastností konkrétní výroby: kvalitu surovin, parametry směsi (teplota a poměr W/T), rozsah produkty (rozměry, přítomnost výztuže, hustota pórobetonu), umístění napařených hmot v autoklávu, podmínky a doba zdržení před autoklávováním a další.
Zpracování v autoklávu je v zásadě rozděleno do čtyř fází:
(1) příprava pórobetonu pro zvýšení tlaku;
(2) zvýšení tlaku;
(3) izotermické udržení pórobetonu při určité teplotě a tlaku;
(4) odtlakování a příprava produktů pro vyložení z autoklávu.
První fáze může zahrnovat (společně nebo samostatně) následující činnosti:
1. Foukání nebo předehřívání produktů bez tlaku.
2. Předehřev výrobků pod tlakem.
Účelem prvního stupně je optimální příprava suroviny a média v autoklávu pro druhý stupeň procesu – zvýšení tlaku.
Ze zkušeností z naší práce vyplývá, že u výrobků, jejichž vnitřní teplota je nižší než 80 C, je z výše uvedených opatření prvního stupně nejvýhodnější vakuování.
Vlivem poklesu tlaku v autoklávu se voda v materiálu začne vařit. Vaření vody začíná v nejteplejší části masivu, a to v jeho vnitřní oblasti. S dalším poklesem tlaku se var pohybuje z vnitřní oblasti hmoty směrem ven, což vede k úplnému odstranění vzduchu z materiálu. Zároveň se zahřeje samotný materiál, vyrovná se teplota v celé tloušťce pole. Požadované vakuum závisí na konečné teplotě soustavy a je typicky 0,5 bar. Maximálního vybití je dosaženo po 25–30 minutách a poté se udržuje po dobu 15–25 minut. Vakuování je nutné provádět v horkém autoklávu (teplota stěny autoklávu musí být minimálně 80 C). Tato teplota se vždy snadno udržuje v konstantních výrobních podmínkách. Jinak musí být autokláv před zahájením procesu autoklávu předehřát bez jakéhokoli produktu.
Vakuování musí být provedeno v horkém autoklávu.
Důvodem špatné evakuace mohou být poruchy související s vakuovým ventilem, automatickým řídicím systémem a také špatná funkce vakuového čerpadla.
Druhá fáze – zvýšení tlaku – spočívá v zahřátí materiálu na izotermickou udržovací teplotu (obvykle 190–193 C). K ohřevu dochází především v důsledku kondenzace horké páry na relativně chladném povrchu polí, jejichž teplota je na začátku procesu nižší než teplota syté páry. Vzniklý kondenzát předává teplo do pórobetonu. Ke kondenzaci vody z páry může docházet jak ve formě kapek, tak ve formě uzavřených vodních filmů. V jaké formě k tomu dojde, závisí především na rozdílu teplot mezi párou a pórobetonem. Tvorba uzavřených filmů narušuje přenos tepla, což je krajně nežádoucí.
Pro získání vysoce kvalitních produktů by mělo být zvýšení tlaku provedeno ve třech fázích:
(1) od –0,5 bar do 0 bar – 30–45 min;
(2) od 0 bar do 3 bar – 30–45 min;
(3) od 3 bar do 12 bar – 65 min.
Pokud se na výrobcích objeví třísky a praskliny, musí být zvýšení tlaku v prvních dvou fázích prováděno pomaleji. Pokud však zvýšení doby každé fáze na 60 minut nepřinese požadovaný účinek, musíte do procesu nalévání zasáhnout: změnit parametry směsi.
Když pórobeton dosáhne teploty 150 C, začne urychlený exotermický ohřev hmot vlivem energie uvolněné při tvorbě hydrosilikátů. Zvláštní pozornost je třeba věnovat skutečnosti, že zastavení nárůstu tlaku a ještě více jeho snížení může vést k destrukci pórobetonu nadměrným vnitřním tlakem. To platí zejména pro armované výrobky a beton, jejichž hustota je více než 500 kg/m3.
Zastavení nárůstu tlaku a ještě více jeho snížení může vést k destrukci pórobetonu nadměrným vnitřním tlakem.
Izotermická expozice se provádí po určitou dobu při daném tlaku a teplotě, které zajišťují, že chemické reakce vzniku nových minerálů probíhají dostatečně hluboko.
Optimální izotermická teplota pro výrobu pórobetonu je 190–193 C, provozní tlak v autoklávu je 11,5–13 bar. Doba výdrže závisí jak na sortimentu (kusové bloky nebo armované výrobky), tak na jeho hustotě. Pro hustotu 350–500 kg/m3 je optimální doba výdrže 360 minut při tlaku 12 bar.
Pokud jsou suroviny vybrány správně a recept je správně vypočítán, dojde v autoklávu k samovolnému zvýšení tlaku ve fázi zadržování bez přivádění páry do autoklávu.
Uvolnění tlaku by mělo probíhat hladce. Doba odlehčení tlaku závisí především na sortimentu a hustotě produktů. Pro hustoty 350–500 kg/m3 je podle našich zkušeností optimální doba vypouštění 90 minut. U výrobků s hustotou 600 kg/m3 nebo více, stejně jako u výrobků vyztužených, se doba vypouštění prodlužuje a samotné vypouštění se provádí v krocích s různými gradienty.
Příčiny vad materiálu, ke kterým dochází při zpracování v autoklávu, a způsoby jejich odstranění
1. Nezpevněné oblasti masivu (obr. 2).
Navenek vypadají jako tmavé skvrny umístěné ve střední části bloku. Objevují se, když je při autoklávovém zpracování teplota betonu v těchto oblastech nedostatečná pro tvorbu hydrosilikátů. Důvodem může být nedostatečné vysávání, v důsledku čehož voda v těchto zónách nevaří a nedochází k vytěsňování vzduchu. V tomto případě nemá zvýšení exotermické doby působení žádný účinek.
K odstranění této závady je nutné zvýšit hloubku podtlaku a dobu zdržení při podtlaku. Také v tomto případě se můžete uchýlit ke kombinaci čištění a vysávání. Pokud tyto akce nezmění situaci, je nutné zasáhnout do procesu dávkování a míchání: co nejvíce snížit poměr W/T a zvýšit vnitřní teplotu v poli na 80–85 C.
2. Odštěpky a praskliny (obr. 3).
Mechanismus vzniku těchto defektů je následující: pára kondenzuje nejen na povrchu materiálu, ale i v tloušťce masivu. Dokud nejsou buňky zcela naplněny vodou, nedochází k poškození, ale jakmile začne příliš mnoho vody kondenzovat, vzniká uvnitř materiálu výrazné napětí, které následně vede k destrukci.
Poškození může mít různou intenzitu, od jemných vlasových prasklin až po vážné poškození povrchu.
K odlupování dochází vždy, když je do autoklávu přiváděno příliš mnoho páry za jednotku času. Pokud se tedy objeví odlupování a praskliny, měla by se doba trvání nárůstu tlaku v prvních dvou fázích prodloužit – z –0,5 na 0 bar a z 0 na 3 bar. Pokud se při prodlužování doby nárůstu tlaku nedosáhne výsledku, je nutné změnit některé parametry.
Prvním parametrem je teplota pole před zpracováním v autoklávu: čím je pole chladnější, tím více vody v něm kondenzuje. Proto je nutné provést řadu opatření k zabránění ochlazení hmoty, a to: zajistit vyhřívané zádržné komory předautoklávu, zvýšit konečnou teplotu suroviny a odstranit průvan.
Druhým a nejdůležitějším parametrem je množství vody, které je přítomno v poli při jeho plnění do autoklávu.
Když je materiál lisován s vysokým poměrem W/T, obsahuje hodně vody. Zpracování v autoklávu vyžaduje čtyřnásobné množství páry na jednotku hmotnosti surové vody. Přebytek vody v surovině vede ke zvýšené spotřebě páry. V důsledku toho se začne do materiálu absorbovat nadměrné množství kondenzátu, což nevyhnutelně vede k odlupování betonu. Jediným východiskem z této situace je revize stávajících receptur za účelem snížení poměru W/T.
Optimální poměr W/T pro výrobky o hustotě 350–500 kg/m3 vyráběné technologií vstřikování by se měl pohybovat v rozmezí 0,6–0,67.
Autor článku doufá v odpověď odborníků zabývajících se výrobou výrobků z autoklávovaného pórobetonu a také v to, že zobecnění našich zkušeností pomůže dále zlepšovat výrobní zařízení využívající technologii vstřikování a v důsledku toho vyrábět výrobky vyšší kvalitní.
D. Rudčenko,
Vedoucí vývoje, Aerok SPb LLC
