Способ пропитки пористых материалов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскияСоциалистическихреспублик(22) Заявлено 19. 11. 80 (21) 3006612/29-33с присоединением заявки йо Я) М.К з С 04 Ч 41/28 ГосударетвеннмЯ аомитет"СССР но дедам изобретениЯ н отирытнЯ(23) Приоритет т 53 т УДК 666, 972, .52(088,8) Опубликовано 30.01,83, Бюллетень йо 4 Дата опубликования описания 30.0183(72) Авторье изобретен и В.И. Баловнев, Л.Б. Ермилов, С.Ю.П. Бакатин. А.Н. Шаламов и С. мобильно намщна сковский 71) Заявител а Трудового КраснЪтадорожный институт РИСТЬИ МЛТЕРИАЛОВ) СПОСОБ ПРОПИТ итки и ляоИзобретение относится к изготовлению строительных изделий, преимущественно изделий иэ пористых материалов, модифицированных полимерами, и может быть использовано при производстве .строительных материалов а также изделий для электротехнической и легкой проиааленности.В настоящее время при сооружении различных объектов широко применяются материалы, прочностные характерис тики которых улучшены путем пропитки полимерными составами.Известные способы пропитки материалов не позволяют осуществлять про цесс пропитки полимерным составом с достаточно высокой скоростью и качеством, а также сложны в осуществле. нйи.Известен способ изготовления бетонполимерных, изделий, включающий нагнетание эпоксидной смолы внутрь иэделия под давлением 0,3- 0,5 МПа, с одной стороны, и одновременно вакуумирование изделия при раэ. режении 50-150 мм рт, ст с другой стороны, с последующей полимериэацией 1Недостатками такого способа яв ются большая продолжительность пр цесса проп сло ле.ния,Известен также способ пропиткиматериалов, включающий предварительные вакуумнрование и высушиваниематериалов в смеси с электропроводящей жидкостью токами промышленнойчастоты до влажности 25-30, с последующей сушкой материала после слива жидкости в парогазовой среде дозаданной влажности. Затем в емкостисоздают разрежение 0,5-0,9 атм иподают подогретую пропитывающую жид.кость, после чего материал с жидкостью подвергают периодическомувоздействию ультразвуковых колеба/ний 2.Недостатком указанного способаявляется низкая эффективность использования ультразвуковых колебаний, а также необходимость предварительного подогрева пропитывающейжидкости, что усложняет технологический процесс.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ пропитки пористыхматериалов путем погружения их вполимерный. состав при одновременномвоздействии давления и колебаний 0 ультразвуковой частоты. Воэдейст 992496вие на материаЛ колебаний ультразвуковой частоты эа счет ультразвукового капиллярного эффекта позволяет существенно повысить эффективность пропитки материала полимерным саста; вом 3.Основной недостаток пропитки заключается в. знакопеременном воэдейст " вии колебаний ультразвуковой частоты на полимерный состав в капиллярах. При этом сложение капиллярных сил и 10 радиационного давления во времени положительного полупериода ультраэвуко. вых колебаний, действующих на полимерный состав, обеспечивает интенсивное поднятие полимерного состава 15 в капиллярах. Во время отрицательного полупериода колебаний радиационные силы действуют на полимерный состав со знаком, обратным действию капиллярных .сил, что может привести к знакопеременному движению полимерного состава. Это существенно снижает скорость перемещений полимерного состава в капиллярах и ухудшает эффективность пропитки материалов. 25.Цель изобретения - интенсификация процесса пропитки.Указанная цель достигается тем, что согласно способу пропитки пористых материалов путем погружения их Ж в полимерный состав при одновременном воздействии давления и колебаний ультразвуковой частоты, на пористый материал воздействуют предварительно ;выпрямленными колебаниями ультра звуковой частоты в пульсирующем режиме.Способ пропитки материалов полимер ным составом осуществляют следующим образом. 40Пористый материал погружают в полимерный состав, создают избыточное давление, выпрямляют колебания ультразвуковой частоты и воздействуют на пористый материал в пульсирующем 45 режиме.При создании избыточного давления полимерный состав проникает в капиллярные поры материала на определенную глубину, зависящую от размеров капилляров, вязкости и коэффициента поверхностного натяжения полимерного состава, Воздействие на материал выпрямленными колебаниями ультразвуковой частоты в пульсирующем режиме ускоряет перемещение полимерного состава внутри капилляров в постоянном направлении вдоль оси колебаний.На фиг. 1 показана блок-схема установки дляосуществления способа 60 пропитки пористых материалов полимерным составом, на фиг. 2 - график силы тока, получаемого от ультразвукового генератора, на Фиг, 3 - график силы выпрямленного тока и ампли 5 туды механических колебаний ультразвуковой частоты, воздействующих на материал.Установка для пропитки пористых материалов полимерным составом включает рабочую камеру 1, плотно закрытую крышкой 2. В рабочей камере 1 помещен материал 3, погруженный в полимерный состав 4. Снизу на камере 1 смонтирован магнитострикционный преобразователь 5. Сверху к рабочей камере 1 подключен компрессор б для создания внутри рабочей камеры избыточного давления. 1 Иагнитострикционный преобразонатель соединен электрической цепью с ультразвуковым генератором 7 через выпрямитель 8. Охлаждение магнитострикционного преобразователя 5 и ультразвукового генератора 7 в процессе работы осуществляется при помощи насоса 9, соединенного трубопроводом с баком 10 для охлаждающей яидкости. ВХод ультразвукового генератора 7 соединен с задающим генератором сигналов 11, к которому подключен электрический частотомер 12.Работа установки для пропитки материалов полимерным составом осуществляется следующим образом.После размещения материала 3 в рабочей камере 1 и заливки его полимерным состаном 4 включают компрессорб, обеспечивая тем самым избыточноедавление внутри рабочей камеры. Затемвключают насос 9, который обеспечивает циркуляцию жидкости по замкнутому контуру и охлаждение ультразвуко.ваго генератора 7. Включением генератора сигналов 11 задают рабочуючастоту ультразвуковому генератору 7,на выходе которого график силы тока1 в зависимости от времени 1 имеетвид, показанный на Фиг. 2. От ультразвукового генератора 7 электрический ток поступает на выпрямитель8 и далее на магнитострикционныйпреобразователь 5. На ныходе выпрямителя 8 график силы тока 1 в зависимости от времени й имеет вид, показанный на фиг. 3. По аналогичномупульсирующему закону изменяетсяамплитуда Л механических колеба ний ультразвуковой частоты, накладываемых магнитострикционным преобразователем 5 на материал 3, Поддействием колебаний ультразвуковойчастоты эа счет ультразвукового капиллярного эффекта происходит перемещение полимерного состана в капиллярах материала, обеспечивающее егопропитку по всему объему или назаданную глубину,На данной установке проводитсяпропитка материала, в частностибетона ( состав на 1 м : цемент 284 кг.;вода 200 л, песок 756 кг; гранитный щебень 1140 кг) фракции 5-20 мм,5 веса цемента - двуокись хромаСГ О ь полимерным составом, Ъ эпоксидная смола ЭД51-, 1-58; 2,ацетон 20,4-23,8, полиэтилен-полиамии3,4-4,5; триэтаноламин 4,4-5,2 диэтиленгликоль 13,6-15,4 при воздействии ультразвуковых колебаний.частотой 21,6 кГц. Для пропиткииспользуются образцы бетона размером 70 7070 мм,Полимерный состав в начале пропитки имеет температуру 30 С, в процесосе пропитки под воздействием ультразвуковых колебаний происходит егоразжижение и разогрев до 100 фС за. 10 минН цальнейшем данная темпе 1 ратура поддерживается постоянной.Скорость пронитки материала полимерным составом по предлагаемому способувеличивается на 20-25 по сравнениютрадиционным, при равной глубине,пропитки. Контроль осуществляется по,замерам времени протекания процессаи измерением глубины пропитки посрезу образца.Преимущество изобретения в том,что пульсирующий режим колебанийультразвуковой частоты (фиг. 3)создает. радиационное давление полимерного состава в капиллярах, постоянно совпадающее по знаку с капиллярными силами, что обеспечивает пос.тоянное направление перемещения вкапиллярах полимерного состава смаксимальной скоростью, увеличивает глубину пропитки материала и сокращает время процесса пропитки. Особенно значительные нреюущества предлагаемый способ создаетпри пропнтке материалов, имеющих различные. модули упругости при сжатии и растяжении, например бетонов.формула изобретения10Способ пропитки пористых матерналов путем погружения их в полимерный состав при одновременном воздействии давления и колебаний уль тразвуковой частоты, о т л и ч а ющ и й с я тем,.что, с целью интенсификации процесса пропитки, иа пористый материал воздействуют предварительно выпрямленными колебаниями 20 ультразвуковой частоты в пульсирую-щем режиме.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе25 1. Авторское свидетельство СССР9 564161, кл. В 28 В 11/00, 1974.2, Авторское свидетельство СССРВ 422593, кл. В 27 К 3/02, 19733. Ляпушкина Л.А. и Ляпушкин Н.Н.ЗО Использование электрофизических методов при изготовлении бетонополимеров. Сб. Перспективы применениябетонополюеров и полимербетонов истроительстве". Тез. докл. М.,Стройиздат, 1976, с. 58-59.992496 Заказ 361/27 Тираж 620ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Филиал ППЧ "Патент", г. Ужгород, Ул. проектная, 4 Составитель В. Лебедева Редактор Л. Власенко Техред М.Тепер Корректор Ю. Макаренко