НАТУРАЛЬНЫЙ КАМЕНЬ ИЗ КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА В ИНТЕРЬЕРНОЙ СРЕДЕ - НОВЫЙ ПРОДУКТ НА РЫНКЕ КАЗАХСТАНА
Компания ТОО «MarmarQazaqstan» в рамках Проекта Всемирного Банка "Стимулирование продуктивных инноваций" при поддержке Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан занимается проектом по производству санитарных изделий из инновационного-композиционного материала. Подробней о проекте и какую пользу наука несет отечественной экономике мы узнаем из статьи.
Обычно сантехнические изделия, такие как раковины, мойки, умывальники, душевые поддоны, ванны и др., изготавливаются из керамики. Керамические изделия производятся путем обжига глины в печи, для нагревания которых требуется большое количество энергии. Также выбросы такого производства вредны для окружающей среды и здоровья человека. В настоящее время благодаря химии высокомолекулярных соединений возможно изготовление композиционных сантехнических изделий на основе термореактивных смол. Такие изделия изготавливаются не путем обжига, а литья. Все ингредиенты тщательно смешивают до получения вязкой гомогенной массы, смесь дегазируют и заливают в форму изделия.
Человечество использует композиционные материалы уже на протяжении многих тысяч лет. Одним из ранних примеров является глиняные кирпичи. Глина может быть высушена в кирпичную форму, чтобы получить строительный материал. Такой материал будет прочным если давить на него, то есть имеет хорошую прочность на сжатие, но легко ломается, если согнуть его — низкая прочность на растяжение. Смешивая глину и солому вместе, можно сделать кирпичи по свойствам намного лучше, устойчивые как к сжатию, так и к разрыву. Другой древний композит — бетон. Бетон представляет собой смесь наполнителя (мелкие камни или гравий), цемент и песок. Сегодня известно, что добавление стальной арматуры к бетону может увеличить его прочностные характеристики. Бетон, содержащий такое армирование, называется железобетоном. Композиционные материалы — это материалы которые изготавливают путем объединения двух или более материалов, часто с очень разными свойствами, что в итоге дает уникальные свойства конечному изделию.
Натуральные камни, такие как мрамор и гранит часто используют в качестве декоративного и функционального строительного материала. Однако эти изделия требуют дорогостоящей обработки для придания формы и чистовой обработки и доступны только в относительно немногих географических регионов. Эти факторы существенно добавляют стоимость к уже высокой стоимости использования таких натуральных материалов. Дополнительно это обусловлено природными дефектами, трещинами и общей хрупкостью, с которыми могут сталкиваться строители, работающие с натуральным камнем. Другой проблемой с натуральным камнем является то, что он может быть довольно пористым и абсорбировать жидкости, контактирующие с ним, что может создать окружающую среду, которая благоприятствует росту бактерий. Отличной альтернативой натуральным материалам стали разработаны различные синтетические наполненные полимерные композиции для использования в сантехнических изделиях и строительной отрасли.
Государственным балансом запасов полезных ископаемых Казахстана учитывается более 30 месторождений разных видов глин, каолинита и полевого шпата с запасами более 1 млрд тонн, но в тоже время страна на 100% процентов зависима от импорта санитарно-технической продукции и импортирует около 19,000 тонн ежегодно, что составляет 35 млн. долларов США. Уровень роста строительства Казахстана составляет 12%, а рост импорта в ценовом выражении 14% (2010-2014).
В рамках совместного проекта Всемирного банка и Правительства Республики Казахстан «Стимулирование продуктивных инновации» финансируется проект «Производство санитарно-технических изделий из инновационного-композиционного материала». Композиционный материал, с возможностью имитации натурального камня, представляет собой оригинальный материал со сплошной поверхностью. Изделия из такого материала обладают уникальными свойствами: прочность, эстетичность и гигиеничность, ремонтопригодность, не горючесть и не имеют ограничения в дизайне. Главные преимущества — высокая ремонтопригодность и не пористость (монолитный материал без пор), вирусы и бактерии не приживаются на поверхности материала. Следовательно, материал можно широко использовать в качестве санитарных изделий (кухонные мойки, ванные раковины, душевые поддоны и т.д.) и как строительный материал (столешницы, подоконники, ресепшн-деск, облицовочные плиты и т.д.). В случай появления дефектов (трещины, сколы, пятна травления и т.п.) на поверхности изделия их можно легко устранить, зашкуривая и отполировывая дефектные пятна.
Технология
Для изготовления композиционного материала необходимое количество связующего, наполнителя и пигмента тщательно перемешиваются в вакуумном миксере до получения вязкой однородной массы, которая заливается в подготовленные формы, затем происходит остывание и формирование материала. Обычно наполнителем может быть: боксит (гидроксид алюминия), мраморный порошок (карбонат кальция), гранитный или кварцевый порошок (диоксид кремния) или любой другой минеральный или синтетический наполнитель. Связующим является синтетическая смола. Отвердитель (катализатор) представляет собой органический пероксид. Для окраски продуктов к соединению добавляют пигменты. При добавлении катализатора смола начинает становиться более вязкой, пока не достигнет состояния, когда она перестанет быть жидкостью и потеряет способность течь. Это состояние «желатизации». Смола будет продолжать затвердевать после того, как она загустеет, пока не приобретет свою полную твердость и свойства через некоторое время. Сама эта реакция сопровождается выделением экзотермического тепла, которое, в свою очередь, ускоряет реакцию. Весь процесс известен как «отверждение» смолы. Скорость отверждения контролируется количеством ускорителя в смоле.
Существуют технологические решения, комплекс оборудования для автоматизации производства высококачественных композиционных смесей на основе сухих заполнителей (кварцевая, мраморная или гранитная крошка) и жидких связующих веществ (синтетические смолы).
Такие комплексы работают по следующему принципу: все сырье измеряется и точно по заданному рецепту автоматический подается в машину для смешивания. Далее смесь дегазируется, гомогенизируется и машина выдает готовую композиционную смесь для литья в формы. Благодаря высокоточной дозировке (по объему и весу) каждого компонента в соответствии с избранной рецептурой, гомогенизации твердых и жидких веществ с использованием специальных смесительных шнеков и консольных модулей с интегрированной вакуумной системой, такое оборудование позволяет производить полностью бес пузырьковые и высококачественные композиционные смеси. В дополнение к стандартному мониторингу установок при помощи датчиков уровня, потока и давления, есть возможность измерения весового расхода и корректировку таких параметров процесса как: вязкость, плотность, количество и температура смеси.
Синтетические смолы – горючие, пожароопасные и токсичные жидкости. При использовании ненасыщенных таких смол, рабочие подвержены воздействию испарений мономеров стирола. Но объем испарения стирола с поверхности смолы в значительной мере определяется применяемыми методиками и технологиями. Уровень испарения стирола зависит от множества факторов, таких как тип смолы, применяемая техника, применяемое оборудование и конфигурация, а также типы инструментов. При использовании автоматизированного технологического комплекса практически не происходит контакта между рабочими и смолой, процесс смешивание идет внутри машины (закрытый процесс), по заданному рецепту на блоке управления, что обеспечивается безопасную и комфортную работу с синтетической смолой.