022516 B1 022516 B1 (11) 022516

Евразийское
патентное
ведомство
(19)
(11)
022516
(13)
B1
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45)
Дата публикации и выдачи патента
(51) Int. Cl. C04B 41/50 (2006.01)
2016.01.29
(21)
Номер заявки
201201146
(22)
Дата подачи заявки
2012.06.15
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГО СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА ИЗ
ПРИРОДНОГО ИЗВЕСТНЯКА-РАКУШЕЧНИКА
B1
(72)
Изобретатель:
(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. Пропитку известняка-ракушечника осуществляют в естественных условиях, при
которых сера в составе полисульфида кальция проникает в поры известняка-ракушечника.
При естественной сушке пропитанного материала молекулы полисульфида легко распадаются
с выделением элементной серы. В порах известняка-ракушечника 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.
Карабалин Узакбай Сулейменович,
Сериков Фуад Тулеушевич,
Кожабеков Дастан Байузакович,
Лызлов Олег Александрович,
Бачилова Надежда Васильевна,
Якупова Эльмира Нударовна,
Соломянко Алексей Владимирович,
Искалиев Марат Серикович (KZ)
B1
022516
(56) RU-C1-2416589
SU-A1-990744
RU-U1-103830
RU-C2-2255075
US-A1-20090176058
022516
(31) 2011/0556.1
(32) 2011.05.30
(33) KZ
(43) 2013.03.29
(96) KZ2012/016 (KZ) 2012.06.15
(71)(73) Заявитель и патентовладелец:
АО "КАЗАХСКИЙ ИНСТИТУТ
НЕФТИ И ГАЗА" (KZ)
022516
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 мол.-ионов/л в течение 0,25-5 ч и гексоцианоферрата калия концентрации 0,05-0,61 мол./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 олигобутадиендиметакрилат, а вулканизацию проводят при 120-150°С в течение 0,5-1,5 ч (патент РФ № 990744, Горлов
Ю.П., Меркин А.П., Вительс Л.Э. и Межиковский С.М., опубл. 25.01.83. Бюллетень № 3).
Недостатки этого способа заключаются в использовании дорогих и дефицитных полимерных материалов, слабом упрочняющем эффекте, 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, 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 поровокапиллярную 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 подвержена 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 материалом - раствором 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 со-1-
022516
четаются 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 мин 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 мин, 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 физико-механических
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.
Физико-механические показатели плит приведены в таблице.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения декоративного строительного материала из природного известняка-2-
022516
ракушечника, при котором природный известняк-ракушечник распиливают на плиты, затем подвергают
сушке, помещают в ванны с раствором полисульфида кальция (CaSn), содержащим краситель, на 60-90
мин, далее пропитанные плиты выгружают и высушивают на воздухе и в зависимости от назначения
шлифуют или полируют, отличающийся тем, что декоративность обеспечивают заполнением естественных пустот известняка-ракушечника элементной серой, образующейся при разложении полисульфида
кальция, и формированием красителем контрастного рисунка на поверхности изделия.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют дополнительную термообработку пропитанных плит при 110-120°С.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-3-