Изготовление цветных и окрашенных листов
Естественный цвет асбестоцемента определяется преимущественно цветом его основного компонента — цементного камня, который зависит в свою очередь от состава сырьевой смеси и условий ее обжига.
Естественный серовато-зеленый цвет асбестоцемента, изготовленного из цемента с низким коэффициентом белизны, непригляден, особенно в покрытиях малоэтажных жилых зданий, где кровля является одним из основных архитектурных элементов зданий. Такой асбестоцемент не следует применять в качестве обшивочного и отделочного стенового материала. Для этих целей необходимы цветные или окрашенные асбестоцементные листы, а в качестве облицовочного материала — листы с красивой, гладкой или офактуренной лицевой поверхностью.
Промышленность асбестоцементных изделий вырабатывает следующие основные виды окрашенной продукции:
1) листы цветные по всей их толще;
2) листы с цветной лицевой поверхностью;
3) листы с лицевой поверхностью, окрашенной цветными эмалями.
Пигменты (сухие красители), применяемые для производства цветных и окрашенных асбестоцементных листов, должны отвечать следующим требованиям. Они должны быть тонко смолоты, щелочеустойчивы, не содержать кислот и не вступать в химические соединения с продуктами гидратации портландцемента. Они должны быть атмосферо- и светоустойчивы. Этим требованиям удовлетворяют такие минеральные пигменты, как сурик красный, железоокисный, редоксайд, желтый железоокисный, пиролюзит и окись хрома.
Проще всего окрашивать асбестоцементные листы по всей толще. С этой целью краску загружают непосредственно в аппарат для приготовления массы (голлендер или смеситель) или используют уже готовый цветной портландцемент. Расходы пигмента при этом способе составляют в зависимости от его качества от 4 до 12% по отношению к весу цемента. Специального оборудования (за исключением подъемника и весового дозатора для красок) не требуется. Недостаток этого способа — большой расход пигмента и соответственно высокая стоимость продукции, а также пониженная механическая прочность листов. Поэтому приходится ограничивать количество вводимого пигмента, что приводит к тому, что лицевая поверхность оказывается слабоокрашенной.
Гораздо экономичнее окрашивать асбестоцементные листы с лицевой поверхности. Это значительно уменьшает расход красителя, почти не влияет на механические свойства изделий и дает возможность получать интенсивно окрашенный лицевой слой.
Окрашивают лицевую поверхность листов, устанавливая у листоформовочной машины дополнительный сетчатый цилиндр, в ванну которого поступает окрашенная асбестоцементная суспензия, или посыпая цветной цемент на первичный слой асбестоцемента перед подходом его к вакуумной коробке (посыпной метод).
Для работы по первому методу, кроме установки дополнительной ванны и сетчатого цилиндра, необходимы отдельные аппараты для приготовления окрашенной асбестоцементной массы — ковшовая мешалка, бункер для краски с весовым дозатором. Система рекуперации отработанной воды этой листоформовочной машины должна быть отделена от рекуперационной системы остальных листоформовочных машин. Такое разделение необходимо, поскольку возвратная вода будет окрашивать листы, вырабатываемые всеми подключенными к общим рекуператорам листоформовочными машинами.
Этот метод позволяет вырабатывать цветные профилированные изделия, так как наличие асбеста в окрашенном лицевом слое предохраняет его от растрескивания при профилировании листов.
Серую основную- массу также надо подкрашивать, чтобы она меньше просвечивала. С этой целью в нее вводят небольшое количество более дешевых пигментов, а также применяют мягкие хорошо ворсованные сукна. При работе по этому методу сетка дополнительного сетчатого цилиндра должна быть совершенно чистой, так как даже небольшие плешины окрашенного слоя на сукне вызовут массовый брак изделий.
Мы уже говорили о том, что при окрашивании лицевой поверхности листов путем установки дополнительного сетчатого цилиндра окрашенную массу приготавливают в отдельных аппаратах. Для этой цели устанавливают дополнительные голлендеры (или смеситель другого типа) и ковшовую мешалку, а для подачи краски к голлендеру используют специальный подъемник. Это связано с существенной реконструкцией заготовительного отделения.
На Харьковском заводе асбестоцементных и изоляционных материалов значительно упростили этот процесс *. Для нанесения окрашенного слоя на лицевую поверхность листа здесь установили четвертую ванну, в которую поступает неокрашенная асбестоцементная суспензия из ковшовой мешалки, а из отдельной небольшой расходной мешалочки в нее подается водная суспензия красителя. Она смешивается с асбестоцементной суспензией и окрашивает ее.
Цветную водную суспензию приготавливают в мешалочке емкостью 0,65 м2, которую в определенных соотношениях заполняют красителем и водой. Мешалка устанавливается на полу фабрикационного отделения.
После того как частицы красителя равномерно распределятся в воде, центробежный насос перекачивает суспензию красителя в расходную мешалочку. Производство окрашенных листов по такой схеме может быть организовано на любом заводе.
Назначение дополнительного сетчатого цилиндра — отфильтровать и передать рабочему сукну один слой цветного асбестоцемента, который первым ложится на поверхность форматного барабана. После этого поднимается прижимной вал, выключая цилиндр из работы. Поднимается и опускается прижимной вал автоматически.
Поскольку дополнительный сетчатый цилиндр работает периодически, в его ванну также периодически должна поступать асбестоцементная суспензия из ковшовой мешалки и суспензия красителя из расходной мешалочки. Это осуществляется с помощью действующих автоматически задвижек, прекращающих и открывающих доступ суспензии в ванну.
Автоматическое регулирование работы сетчатого цилиндра осуществляется так.
При каждом обороте форматного барабана происходит замыкание контактов электрической цепи, и импульсы поступают на релейно-магнитную станцию, которая их регистрирует. После соответствующего числа оборотов барабана, за которое на его поверхность навивается слой асбестоцементной массы заданной толщины, станция включает электрическую цепь. Включается электродвигатель, с помощью которого опускается прижимной вал на дополнительный сетчатый цилиндр и сукно и электромагниты, открывающие доступ в его ванну асбестоцементной суспензии из ковшовой мешалки и суспензии красителя из расходной мешалочки. Когда дополнительный сетчатый цилиндр передаст сукну слой цветной массы соответствующей длины (несколько превышающей окружность форматного барабана), реле времени станции переключает электродвигатель и электромагниты. Первый поднимает прижимной вал и сукно, вторые закрывают задвижки, прекращающие поступление суспензии в ванну.
При производстве цветных листовых изделий посыпным методом над сукном листоформовочной машины перед вакуум-коробкой устанавливают аппарат для посыпки цветного цемента. Этот аппарат состоит из винтового питателя и расположенного под ним узкого вибрационного сита длиной во всю ширину сукна. Винтовой питатель получает цветной цемент из бункера при помощи винтового транспортера. Винтовой питатель, вибрационное сито и винтовой транспортер приводятся в действие от одного электродвигателя, который включает и выключает машинист формовочной машины со своего рабочего места.
Назначение сита — равномерно распределять цветной цемент по поверхности слоя асбестоцемента, находящегося на сукне.
Перед съемом листов с форматного барабана машинист листоформовочной машины включает электродвигатель, приводящий в движение вибрационное сито, с таким расчетом, чтобы к началу формования следующего листа окрашенный слой подошел к форматному барабану. Теоретически продолжительность действия вибрационного сита tп (в мин) должна быть равна следующей величине:
где v — скорость движения сукна в м/мин; Dф.б — диаметр форматного барабана.
Практически цветной слой перекрывает как конец снимаемого асбестоцементного листа, так и первый навитый на форматный барабан слой нового листа. В связи с этим фактическая продолжительность /п действия вибрационного сита примерно на 20—30% превышает теоретическую. После выключения электродвигателя, проводящего в движение вибрационное сито, сукно будет подавать ферматному барабану слой обычного сырого асбестоцемента.
Недостаток метода в том, что в этом случае невозможно ввести в цветную смесь волокна асбеста, так как они не просеиваются через сито. Поэтому состав лицевого слоя и его механические свойства отличаются от состава и свойств основной массы листа. Этим способом можно окрашивать лишь плоские листы, так как при изгибе на цветном, не армированном волокнами асбеста слое появляется сеть мельчайших трещин. При использовании «белого» цемента можно окрашивать листы также и в светлые тона.
Цветной цемент получают либо готовым, либо приготовляют его на асбестоцементном заводе. Не следует, как это часто практикуется, получать цветную асбестоцементную массу, загружая пигмент непосредственно в ванну голлендера. В этом случае пигмент неравномерно распределяется в асбестоцементной массе, образуя мельчайшие агрегаты, что уменьшает интенсивность и равномерность окраски цветного слоя. Этого можно избежать, если в ванну загружать уже хорошо перемешанную смесь пигмента с цементом. Смешивание осуществляется в шаровой мельнице. При этом достигается не только совершенно равномерное распределение пигмента в цементе, но и дополнительное его измельчение, что повышает интенсивность окраски. Целесообразно в шаровой мельнице готовить концентрированный цветной цемент с соотношением пигмента и цемента 1 : 1, а в ванну голлендера загружать концентрированный цветной цемент и обычный цемент в таком соотношении, чтобы процентное содержание пигмента в асбестоцементной массе находилось в пределах заданной рецептуры. В хорошо подготовленной смеси пигмент равномерно распределяется в асбестоцементной массе. Поэтому при меньшем ее расходовании можно получать достаточно интенсивную цветную поверхность.
При изготовлении цветного асбестоцемента светлых тонов следует применять белый цемент, а шаровую мельницу футеровать фарфоровыми плитками и загружать фарфоровыми шарами или же делать футеровку и шары из твердой малоизнашивающейся стали.
На заводах Чехословакии при производстве цветных прессованных плиток вместо посыпки первичного слоя цветным цементом применяют пульверизацию цветной цементной водной суспензией. Окрашивают асбестоцементные плитки в две стадии. На первой стадии подкрашивают всю массу, вводя пигмент в голлендер в количестве около 1,5% веса цемента. На второй стадии водная суспензия цветного цемента наносится специальными форсунками, установленными над сукном (примерно над передним сетчатым цилиндром), на движущийся слой асбестоцемента. Так как суспензия? цветного цемента содержит много воды, непосредственно за форсунками помещают дополнительную вакуумную коробку, отсасывающую эту воду. Управление краном, регулирующим поступление цветной суспензии в форсунки, находится у рабочего места машиниста листоформовочной машины. При пульверизации, так же как и при посыпке, цветной цемент наносится только на первый, накладываемый на поверхность форматного барабана, слой асбестоцемента.
Для повышения окрашивающей способности краски предварительно обрабатывают на краскотерках, вводя небольшое количество воды до получения однородной по цвету пасты, в которой при растирании между пальцами не обнаруживается жестких крупинок. Вслед за этим пасту, предназначенную для подкрашивания асбестоцемента, загружают в бак, где смешивают с водой, и уже после этого вводят в ванну голлендера перед засыпкой в нее цемента.
Для получения цветного цемента, применяемого на второй стадии окрашивания, необходимо ввести в пасту цемент и приготовить из этой смеси суспензию. Приготовляют суспензию в растворомешалке, куда загружается 15 кг краски (из расчета на сухое вещество.), 5 кг цемента и около 130 л воды. Смесь обрабатывают в продолжение 15 мин. Готовая суспензия сливается в приемный бак, из которого она периодически поступает в нагнетательный бак и затем под давлением 3 ат (изб.) подводится к форсункам.
В США, Англии, Бельгии и ряде других стран широко применяются асбестоцементные облицовочные листы с офактуренной лицевой поверхностью. Лицевой поверхности этих листов часто придают фактуру дерева, тисненой кожи, нередко с нерельефным рисунком и соответственно окрашивают ее. Офактуривают лицевую поверхность на валках (каландрах); на поверхности одного из этих валков должен быть выгравирован соответствующий рисунок.
На поверхности кровель, покрытых цветными асбестоцементными листами, часто появляются белые налеты — «выцветы». Образование этих налетов связано с выходом из толщи асбестоцемента на наружную поверхность углекислых и сернокислых солей калия и натрия и гидрата окиси кальция. Процесс этот вызывается периодическим увлажнением (во время дождя) и высыханием асбестоцементных листов. При увлажнении листа вода растворяет в его толще гидрат окиси кальция, при высыхании же, которое идет преимущественно по поверхности листа, омываемой воздухом и подверженной действию солнечных лучей, вода испаряется, а растворенный в ней гидрат окиси кальция и соли отлагаются на этой поверхности. Отложения углекислых и сернокислых солей калия и натрия хорошо растворяются в воде и быстро смываются дождями. Отложения же гидрата окиси кальция на поверхности листов соединяются с присутствующей в воздухе углекислотой, превращаются в слабо растворимый в воде углекислый кальций, образуя устойчивые выцветы. Естественно, что это происходит наиболее интенсивно, если использовать листы вскоре после изготовления. Для устранения устойчивых выцветов на некоторых заводах за рубежом листы обрабатывают углекислым газом (тем самым карбонизуется гидрат окиси кальция) или вводят в состав асбестоцемента активную кремнекислоту, которая связывает гидрат окиси кальция в не растворимые в воде силикаты кальция.
Действенной мерой является также длительное выдерживание окрашенной продукции на складе, где воздух свободно омывает листы. При этом гидрат окиси кальция связывается с находящейся в воздухе углекислотой, образуя практически нерастворимый в воде карбонат кальция.
Л. А. Лукошкиной (НИИАсбестцемент) разработан способ окраски облицовочных листов цветными эмалями, сущность которого заключается в следующем.
Снятые с форматного барабана листы перекладывают хороша отшлифованными стальными прокладками и прессуют под давлением не менее 200 кг/см2. Как показали исследования, если поверхность применяемых прокладочных листов совершенно гладкая и чистая, то у отпрессованных на них асбестоцементных листах также будет-достаточно гладкая поверхность, которую не нужно дополнительно! обрабатывать перед окрашиванием.
Эти листы могут твердеть в водной или воздушно-влажной среде при повышенной или нормальной температуре, а также в пропарочной камере. После отделения листов от металлических прокладок обрезают их кромки, чтобы они были совершенно прямыми, а листы имели бы форму правильного прямоугольника с точными размерами и при облицовке стен и панелей укладывались бы без зазоров.
Окрашивают листы не раньше чем через 3—4 недели после от-формования. Если влажность листов превышает 7%, их следует подсушить при температуре, не превышающей 50—60° С. Лицевую поверхность предварительно покрывают глифталевой грунтовкой, прочно сцепляющейся как с асбестоцементным листом, так и с эмалями, а затем окрашивают нитроэмалями, перхлорвиниловыми, глифталевыми и тому подобными эмалями. При окраске в светлые цвета наилучшие результаты дают светлые эмали ПХВ. Их температуростойкость невысока, она не превышает 70° С. Все они почти совершенно водонепроницаемы и достаточно щелочестойки; покрытые ими асбестоцементные листы можно мыть мыльной водой. Асбестоцементные листы, покрытые эмалями ПХВ, особенно целесообразно применять для облицовки стен и панелей кухонь и санитарных узлов, вестибюлей, магазинов и т. п. Инж. В. В. Чернов предложил прострагиванием или фрезерованием разбивать поверхность перекрытых белыми эмалями листов на мелкие прямоугольники, имитирующие-керамическую плитку. Эта декоративная облицовка не уступает по» внешнему виду облицовке из керамики.
В механизированном производстве асбестоцементные листы подвешивают на цепной конвейер, на котором они последовательно проходят ряд хорошо вентилируемых камер, где нанесение эмали чередуется с сушкой. Чтобы получить хорошо окрашенную поверхность, достаточно нанести на нее от 3 до 5 слоев лакокрасочного покрытия. Расход эмали при пятислойном покрытии составляет около 1,2 кг/м2. Для того чтобы при меняющейся влажности листы не коробились, рекомендуется тыльную их сторону также покрывать слоем грунтовки.
Недостаток покрытия листов эмалями — потеря находящихся в них органических растворителей, а также выделение токсичных паров органических растворителей, что вызывает необходимость интенсивной вентиляции помещений, в которых наносится эмаль и высыхает нанесенный слой.
Для производства по описанной схеме облицовочных листов на комбинате «Красный строитель» был построен специальный цех, который проработал несколько лет и был демонтирован по техническим причинам.
Г. В. Александрова и А. И. Бут (НИИАсбестцемент) разработали способ облицовки листов электрораспылением в электростатическом поле. Покрытие наносится в виде порошка. В его состав входят эпоксидная смола, минеральные наполнители (тонкосмолотые доломит, литопон и тальк), пигмент и отвердитель (фталиевый ангидрид).