КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОТДЕЛОЧНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ
COMPOSITION FOR FINISHING AND CONSTRUCTION

Изобретение относится к области отделочных и строительных материалов, а именно к составам шпатлевочных покрытий строительных силикатных и деревянных поверхностей, заделки щелей, трещин, и углублений в них, и может быть использовано для отделочных работ при наружной и внутренней финишной обработке интерьеров помещений, для изготовления объемных изображений при оформлении стендов, выставок, для лепки и формования всевозможных поделок и т.д.
Известна композиция для отделочных работ (патент РФ на изобретение №2107670 от 28.05.1996), применяемая для заделки щелей, трещин, углублений на деревянных, бетонных и оштукатуренных поверхностях, для ремонта деревянных изделий, для лепки и формирования всевозможных поделок, оформлении интерьеров в помещениях, ремонте деревянной мебели.
Данная композиция содержит полиакриламид в качестве связующего, мел в качестве наполнителя, отходы бумажного производства, целевые добавки в виде тетрабората натрия и оксида цинка при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Полиакриламид
1,5-3,0
Мел
15-30
Оксид цинка
1,0-2,0
Отходы бумажного производства
10,0-15,0
Тетраборат натрия
0.5-1,0
Вода
Остальное
Недостатком приведенной композиции является недостаточное содержание отходов бумажного производства (целлюлозы), в связи с чем происходит слабое армирование композиции, что приводит к снижению ее прочностных характеристик.
Известна композиция для отделочных работ (патент РФ на изобретение №2187526 от 04.12.2002), предназначенная для финишной обработки строительных поверхностей, содержащая отходы бумажного производства, в качестве вяжущего - полиакриламид, в качестве наполнителя - мел, в качестве поверхностно-активного вещества - олеиновая кислота и/или полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола, и целевые добавки в виде оксида цинка, тетрабората натрия и шлака известкового при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Полиакриламид
1,5-3,0
Мел
12-20
Оксид цинка
1,0-1,5
Отходы бумажного производства
10-15
Тетраборат натрия
0,5-1,0
Шлак известковый самораспадающийся
от выплавки феррованадия
3-10
Олеиновая кислота и/или
полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола
0,5-2,5
Вода
Остальное
Количественное содержание оксида цинка и тетрабората натрия в двух приведенных выше известных композициях вредно при работе с данным материалом и его нельзя использовать после утилизации.
Присутствие мела снижает адгезию и влагостойкость, полиакриламид не обеспечивает достаточной эластичности ввиду его малого содержания в составе.
Известен материал декоративного облицовочного покрытия и способ его изготовления (патент РФ на изобретение №2330923 от 27.07.2006), содержащий целлюлозу, карбоксилметилцеллюлозу, пластификатор, загуститель и целевые добавки при следующем соотношении компонентов, в мас. %:
Карбоксилметилцеллюлоза
15-25
Целлюлоза
5-75
Вискозная или полиэфирная нить
5-75
ПАВ: загуститель и пластификатор
2-8
Приведенная выше композиция (жидкие обои) относится к декоративным настенным и потолочным покрытиям только для внутренней отделки помещений.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является волокнистая композиция, относящаяся к строительным материалам, используемая в декоративно-прикладном искусстве, мебельном производстве, при внутренней и наружной отделке силикатных и деревянных поверхностей помещений (заявка на изобретение РФ №2002126365 от 02.10.2002).
Данная композиция содержит отходы целлюлозно-бумажного производства и связующее в виде карбоксиметилцеллюлозы в следующем соотношении компонентов, мас. %:
- Отходы целлюлозно-бумажного производства
70-80
- Карбоксилметилцеллюлоза
20-30
В состав данной композиции входят вяжущие вещества типа гипса, алебастра, цемента. Также в состав композиции входят пластификаторы, например олифа.
Кроме того, в состав известной композиции входят целевые антисептические, противогрибковые, противопожарные добавки.
Однако композиция, приготовленная на основе приведенного состава, является скоропортящейся ввиду содержания в ней большого количества отходов бумажного производства и малого содержания воды, в связи с чем целевые добавки плохо перемешиваются и растворяются, что приводит к быстрому распространению грибка плесени.
Клеящие вещества, также не полностью перемешиваются и растворяются, что при эксплуатации композиции приводит к значительному снижению адгезионных свойств.
В целом данная композиция обладает повышенной рыхлостью и низкой прочностью, в связи с чем она слабо поддается формовке и быстро приходит в негодность из-за разрушения клеевых свойств и разрушения целлюлозных волокон грибком.
Кроме того, в состав композиции входят поверхностно-активные вещества, отходы органического производства, а также отходы, растворимые в синтетических быстро испаряемых веществах, например, в ацетоне, что снижает ее экологические свойства.
Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение ассортимента экологически чистых композиций, применяемых для отделочных и строительных работ, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками.
Поставленная задача решается тем, что композиция для отделочных и строительных работ, содержащая отходы бумажного производства, карбоксилметилцеллюлозу, пластификатор, воду и целевые добавки, согласно предлагаемому изобретению, в качестве пластификатора содержит стирол-акриловую эмульсию, в качестве вяжущего вещества известь, а в качестве целевых добавок жидкое стекло и перекись водорода при следующем соотношении компонентов, в мас. %:
Отходы бумажного производства
25-40
Карбоксилметилцеллюлоза
2,8-5,0
Стирол-акриловая эмульсия
15-40
Известь
5-15
Жидкое стекло
1-3
Перекись водорода
0,3-1
Вода
Остальное
Жидкое стекло в данном составе повышает адгезионные свойства композиции и придает ей при работе более эластичные свойства, а при высыхании способствует повышению прочностных свойств. В то же время жидкое стекло работает как консервант, является противогрибковой и противогорючей добавкой. Перекись водорода противодействует возникновению грибковых и плесневых образований в композиции.
Предлагаемую композицию готовят следующим образом.
Целлюлозу (отходы бумажного производства с содержанием целлюлозы не менее 60%) загружают в гидроразбиватель объемом 180 литров и заливают холодной водой в соотношении, примерно, 50:50, при этом бумага хорошо перемешивается и разбухает. Далее добавляют стирол-акриловую эмульсию и затем вводят карбоксилметилцеллюлозу и перемешивают. Затем вводят жидкое стекло и перекись водорода, далее добавляют известь. Перемешивание осуществляют в течение 4 часов и получают однородную вспененную массу, которую раскладывают в емкости и отправляют на реализацию.
Сочетание предлагаемых компонентов, а также их количественный состав по предлагаемому изобретению подобран экспериментальным путем.
Проведенные эксперименты показали, что выход количественного состава за предлагаемые пределы приводит к следующим негативным результатам:
1. Отходы бумажного производства должны содержать не менее 60% целлюлозы. При меньшем содержании целлюлозы конечный продукт не обладает приемлемыми показателями пластичности и стабильности из-за повышенного содержания примесей в отходах. Уменьшение содержания целлюлозы увеличивает пластичность композиции, но уменьшает прочность, что при высыхании приводит к снижению теплоизоляции.
Увеличение содержания целлюлозы не позволяет достигнуть однородного перемешивания, в связи с чем возникает ее рыхлость, что приводит к снижению пластичности и прочности массы.
2. Уменьшение содержания карбоксилметилцеллюлозы снижает пластичность композиции, а ее увеличение приводит к снижению влагостойкости.
3. Уменьшение содержания стирол-акриловой эмульсии приводит к снижению влагостойкости, адгезии и пластичности, а ее увеличение способствует продолжительному высыханию.
4. При уменьшении содержания извести в композиции масса становится более рыхлой, снижаются ее свойства адгезии и стойкости к возгоранию.
При увеличении содержания извести снижается пластичность массы и ухудшается адгезия.
5. Уменьшение содержания жидкого стекла в композиции снижает пластичность массы при работе, что приводит к снижению прочности покрытия при эксплуатации. Кроме того, уменьшение содержания жидкого стекла снижает противогрибковые и противопожарные свойства.
Увеличение содержания жидкого стекла приводит к снижению эластичности, что ведет к растрескиванию нанесенного покрытия и ухудшению качества покрытия.
6. Уменьшение содержания перекиси водорода способствует возникновению грибковых и плесневых образований, а увеличение количества перекиси водорода ускоряет взаимодействие между компонентами массы, что приводит к разрушению пластифицирующих и клеящих компонентов, снижая тем самым срок хранения массы в готовом виде.
Применение извести в качестве вяжущего придает композиции повышенные теплоизоляционные свойства, ее присутствие дает меньший процент усыхания и обеспечивает хорошие адгезионные свойства с сохранением пластичности массы. Нижеследующие примеры поясняют предлагаемое изобретение.
Пример 1.
Отходы бумажного производства с содержанием целлюлозы 60% (в пересчете на целлюлозу 40 мас. %) загружали в гидроразбиватель объемом 180 литров и заливали холодной водой (35,2%), при этом бумага хорошо перемешивалась и разбухала. Далее добавляли стирол-акриловую эмульсию (15 мас. %) и затем вводили карбоксилметилцеллюлозу (2,8 мас. %) и перемешивали. Затем вводили жидкое стекло (1 мас. %) и перекись водорода (1 мас. %), далее добавляли известь (5 мас. %). Перемешивание осуществляли в течение 4 часов и получили однородную вспененную массу.
Пример 2.
Проводили аналогично примеру 1 при следующем соотношении компонентов, в мас. %:
Отходы бумажного производства с содержанием целлюлозы 60%
(в пересчете на целлюлозу)
25
Карбоксилметилцеллюлоза
5,0
Стирол-акриловая эмульсия
40
Известь
15
Жидкое стекло
3
Перекись водорода
0,3
Вода
11,7
Полученные образцы материала испытывали на огнестойкость (по времени выдерживания на открытом огне), высыхание, адгезию (визуально по прилипанию к стеклянной поверхности), водостойкость (погружением образца материала в воду до полного погружения), на прочность (визуально под действием на образец 1×1 см веса 100 кг), эластичность и теплоизоляцию.
Эластичность проверяли при помощи изготовления опытного образца, нанесенного на гибкий материал (фанеру). Материал высушивали и фанеру изгибали дугой. Образцы выдерживали изгиб полосы до 30 мм, не отслаиваясь от фанеры, и при возврате в исходное положение не теряли прочности. Без серьезных разрушений выдерживали 50 циклов изгибаний. Теплоизоляционные свойства оценивали опытным путем при помощи металлического сосуда, на который был нанесен 10 мм слой предлагаемого материала. В сосуд заливали горячую воду, герметизировали горлышко сосуда теплоизоляционным материалом и помещали в холодильную камеру на сутки. Температура воды перед холодильной камерой 91°С, температура в камере - 18°С и после выемки сосуда из холодильной камеры температура воды в сосуде составляла 24°С, что свидетельствует о высоких теплоизоляционных свойствах предлагаемого материала.
Данные испытаний сведены в таблицу.
В качестве целлюлозы используют отходы бумажного производства с содержанием целлюлозы не менее 60%; карбоксилметилцеллюлоза может быть использована, например, по ТУ2231-034-07507908-2001; стирол-акриловая эмульсия, например, по ТУ 6-02-002009912-81-04; известь - по ГОСТ 9179-77; жидкое стекло - по ГОСТ 13078-81; перекись водорода - по ГОСТ 177-88.
Получаемая композиция для отделочных и строительных работ является экологически чистым материалом, обладает высокими теплоизоляционными, эластичными, адгезионными, противогрибковыми и противопожарными свойствами, дешева в изготовлении и безвредна при утилизации. Данный материал можно использовать вторично при создании других строительно-формовочных материалов, а также он легко разлагается в почве, образуя обычный перегной.