СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ ДЕФЕКТОВ МИНЕРАЛОВАТНЫХ ПЛИТ В ПРОЦЕССЕ ИХ ПРОИЗВОДСТВА
METHOD FOR ELIMINATION OF DEFECTS OF MINERAL WOOL PLATES IN THE PROCESS OF THEIR PRODUCTION

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству минераловатных утеплителей.
3
Выпускаемые в настоящее время минераловатные теплоизоляционные материалы выполнены в виде матов, сформированных из минеральных волокон, таких как стекловолокно или асбестовое волокно, которые, для обеспечения устойчивой формы конечного продукта, соединены между собой с помощью органического связующего. Способ изготовления этих минераловатных матов известен из уровня техники, и в общем случае содержит последовательность следующих операций: расплавление породы или стекла, как правило при температуре порядка 1500°С, волокнообразование, то есть получение асбестовых или стеклянных волокон путем введения расплава в устройство центрифугирования, распыление на полученные волокна клеящего состава, содержащего термореактивное связующее в водном растворе, первичное осаждение волокон в камере волокноосаждения с последующим формированием минераловатного ковра толщиной до 250 мм с плотностью до 190 кг/м, термическая обработка в камере полимеризации при заданных температуре и времени, достаточных для обеспечения затвердевания связующего и удаления остаточной влаги, разрезание сформированного минераловатного ковра на блоки необходимого размера.
Все связующие для минеральных волокон являются водорастворимыми, и наносятся на волокно в разбавленном водном растворе с содержанием связующего не более 10%. При отверждении минераловатного ковра в камере полимеризации происходят следующие процессы: удаление воды из минераловатного ковра, нагрев минераловатного ковра до температуры 190-275°С, отверждение связующего (чаще всего это процесс поликонденсации) при температуре 190-275°С.
В процессе отверждения связующего возникают следующие проблемы:
- недостаточная поликонденсация фенолформальдегидной смолы в камере полимеризации вызывает снижение прочностных свойств готовых плит, особенно при хранении во влажных условиях. При этом контроль показателя степени поликонденсации затруднен - исследование материала на соответствующий показатель в лаборатории выполняется в течение минимум трех суток, надежных экспресс-методов не существует. Это приводит к забраковыванию готовой продукции уже сданной на склад, после того, как этот анализ выполнен;
- плотные сгустки связующего с волокном, размерами 9-35 мм, образующиеся на валах камеры волокноосаждения, и периодически падающие в минераловатный ковер, являются непроницаемыми для воздуха, и не прогреваются в камере полимеризации до необходимой температуры. По этой причине в них не происходит удаление влаги и процесс отверждения. В таких сгустках может содержаться от 10 до 60% воды.
Наличие таких дефектов минераловатных плит приводит к тому, что при влажных условиях эксплуатации наблюдается появление бурых пятен на стенах домов, выполненных из таких плит, оштукатуренных и окрашенных, причем размер этих пятен может быть значительным. Это вызывает необходимость либо заранее использовать изолирующий покрывающий слой до нанесения штукатурки, либо осуществлять ремонт появившихся пятен, что приводит к дополнительным расходам при строительстве и эксплуатации зданий.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных дефектов при производстве минераловатных утеплителей.
Известна камера тепловой обработки минераловатного ковра (а/с СССР №1459928, приоритет от 15.06.1987), содержащая сетчатые транспортеры, систему струйной зональной подачи теплоносителя в виде установленных по обе стороны транспортеров со смещением по ходу движения ковра коробов с патрубками подвода теплоносителя и систему отвода теплоносителя с верхними и нижними отсасывающими кожухами, при этом с целью повышения интенсивности тепловой обработки и улучшения качества изделий, она снабжена металлическими СВЧ-отражателями, размещенными напротив каждого короба, выполненного в виде СВЧ-резонатора с коаксиально установленным внутри патрубка подвода теплоносителя СВЧ-волноводом, причем сетки транспортеров выполнены из диэлектрического материала.
В рассматриваемом изобретении для разогрева минераловатного ковра и полимеризации связующего используется помимо традиционного конвективного нагрева, дополнительный нагрев с помощью воздействия СВЧ излучения. Недостатками способа производства минераловатного утеплителя с помощью рассматриваемой камеры тепловой обработки минераловатного ковра является то, что обработка СВЧ излучением производится непосредственно в камере полимеризации, где содержание влаги в объеме обрабатываемого материала максимально. Таким образом, энергия СВЧ излучения поглощается по всему объему обрабатываемого материала, и вероятность устранения локальных дефектов, таких как сгустки связующего с высоким содержанием влаги достаточно мала. К тому же распределение воздействия поля СВЧ излучения, обусловленное конструкцией рассматриваемой камеры, с отдельными распределенными резонаторами, не является равномерным.
Известен способ обнаружения локальных дефектов, присутствующих в мате из минеральных волокон, соединенных связующим, взятый в качестве прототипа предлагаемого изобретения (патент ЕАПО №013200, приоритет от 09.05.2007), содержащий этап, на котором используют микроволновое излучение с частотой в пределах от 1 до 50 ГГц, предпочтительно от 5 до 10 ГГц, при этом общая мощность излучаемой электромагнитной волны находится в пределах от 0,1 до 5 Вт, предпочтительно равна примерно 1 Вт, при этом упомянутое микроволновое излучение принимают и анализируют после его прохождения через упомянутый мат из минеральных волокон.
В рассматриваемом способе предлагается обнаруживать с помощью микроволнового излучения дефекты минераловатных плит с последующим удалением отдефектованных плит с конвейера. Однако с данный способ не решает проблем, вызываемых появлением дефектов минераловатных плит.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение дефектов минераловатных плит и повышение качества производимого минераловатного утеплителя.
Технический результат достигается тем, что предлагается способ устранения дефектов минераловатных плит в процессе их производства, включающий помещение сформированных минераловатных плит после тепловой обработки в камере полимеризации в закрытую резонансную СВЧ камеру, и последующую обработку СВЧ-излучением частотой 1450 МГц и мощностью не менее 60 кВт в течение 15-40 с.
В предлагаемом способе устранения дефектов минераловатных плит в процессе их производства производственный конвейер может быть снабжен несколькими резонансными СВЧ камерами для обеспечения непрерывного процесса производства.
В предлагаемом способе устранения дефектов минераловатных плит в процессе их производства обработка СВЧ излучением может производится непосредственно после разрезания минераловатного ковра на плиты.
В предлагаемом способе устранения дефектов минераловатных плит в процессе их производства сформированные минераловатные плиты помещаются в закрытую резонансную СВЧ камеру, где подвергаются обработке СВЧ излучением частотой 1450 МГц и мощностью не менее 60 кВт в течение 15-40 секунд.
Для устранения дефектов достаточно нагреть влажное пятно до температуры выше кипения воды, но не менее, чем до 105°С. После высыхания воды высохший сгусток остается в плите, являющейся теплоизолятором, и в нем долго сохраняется повышенная температура. Эта температура позволяет полностью пройти поликонденсационным процессам в фенолформальдегидной смоле. В то же время прогреть минераловатную плиту до достижения вышеописанных температур традиционными методами не представляется возможным, так как материал является теплоизолятором с теплопроводностью 0,036-0,04 Вт/(м*К). Дальнейшая поликонденсация может происходить очень длительно, в пачках плит, упакованных в полиэтиленовую пленку.
2
3
Для того чтобы полностью удалить влагу, и завершить процесс поликонденсации по всей толщине минераловатной плиты, больше всего подходит использование СВЧ излучения. Поскольку содержание воды в сгустках связующего составляет 10-60%, они хорошо поглощают СВЧ-энергию, и за счет этого нагреваются. При обработке минераловатных плит СВЧ излучением важным является то, что из всех оксидов, входящих в плиту, СВЧ энергию поглощает только оксид железа FeO. Его содержание в плите составляет от 5-7,5%. Все остальные содержащиеся в минеральной вате оксиды СВЧ энергию не поглощают. Таким образом наблюдается избирательное, локальное воздействие энергии СВЧ излучения именно на дефекты минераловатных плит. Использование резонансной СВЧ камеры позволяет создать условия для равномерной обработки материала по всему объему.
Расположение дефектов в плитах не определяется визуально, поэтому необходимо обрабатывать всю партию плит, в этом случае дефекты в готовой продукции будут исключены.
Процесс обработки минераловатных плит воздействием энергии СВЧ излучения может быть включен в процесс производства на одной из стадий после тепловой обработки продукции в камере полимеризации: сразу после блока раскроечных пил, после формирования пачек минераловатных плит перед упаковочными кабинами, после упаковки в полиэтиленовую пленку пачек минераловатных плит.
Как видно из вышеописанного, удобство предлагаемого способа устранения дефектов минераловатных плит в процессе их производства состоит, в том числе, в максимально гибкой и простой трансформации производственного процесса при сохранении неизменной эффективности.
Пример применения. Испытания проводились методом имитации дефектов. Комочки ваты, смоченные связующим, и плотно сжатые, размещаются в различных местах по глубине минераловатной плиты. Затем производится обработка подготовленной таким образом минераловатной плиты в резонансной СВЧ камере расчетной мощности и времени обработки. При этом температура внутри заложенных комочков ваты должна повышаться выше 100°С. После СВЧ обработки минераловатные плиты выдерживаются при температуре окружающей среды в течение от 15 мин до 2 часов. Это время обусловлено реальным временем, имеющимся до вывоза продукции на открытый склад. После этого заложенные комочки ваты извлекаются, и проверяются на полноту поликонденсации связующего. На них наносится раствор хлорного железа. Если раствор не становится черным, и цвет комочка ваты не изменяется, это означает, что поликонденсация прошла полностью и дефект устранен.
3
Для испытания были взяты пачки плит длиной 1200 мм, шириной 600 мм и толщиной 400 мм, каждая из которых сложена из четырех минераловатных плит толщиной 100 мм. Плотность плит 115 кг/м, содержание оксида железа 7%.
В произвольном порядке в каждую пачку были заложены смоченные в фенолформальдегидной смоле 4 комочка ваты.
Произведена последовательная обработка пачки минераловатных плит в резонансной СВЧ камере при различной мощности СВЧ излучения, и в течение различных временных интервалов. После обработки пачки минераловатных плит оставили на воздухе для завершения процесса поликонденсации. Через 40 минут заложенные комочки ваты достали и проверили раствором хлорного железа. Цвет комочка ваты не изменился, что свидетельствует о том, что дефекты устранены.
Таким образом при использовании предлагаемого способа устранения дефектов минераловатных плит в процессе их производства удается повысить качество выпускаемых плит и устранить возникающие в них дефекты.