CC BY
111
Технические науки
УДК 699.8123
DOI 10.1555/2409-3203-2018-0-13-76-81
УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ И ОГНЕЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ
СИЛИКАТНЫХ КРАСОК
Калмагамбетова Айзада Шамшитовна
к.т.н., доцент кафедры Строительные материалы и технология Карагандинского Государственного Технического университета Казахстан, г. Караганда Каждамбек Мереке М^хтаркызы Магистрант кафедры Строительные материалы и технология Карагандинского Государственного Технического университета Казахстан, г. Караганда Уали Аяжан Болаткызы Магистрант кафедры Строительные материалы и технология Карагандинского Государственного Технического университета Казахстан, г. Караганда
Аннотация: На основе жидкого стекла можно изготовить силикатные фасадные краски с улучшенными эксплуатационными и огнезащитными свойствами, которые устойчивы к ультрафиолетовому излучению и резким перепадам температуры, они более долговечны, экологичны и дешевле акриловых, поливинилацетатных водно-дисперсионных лакокрасочных материалов. Отсутствие на рынке отечественных материалов силикатных красок собственного производства легко восполнить, поскольку их несложно и безопасно выпускать строительными фирмами. На основании результатов исследования наиболее оптимальными являются составы с кварцевым песком и кремния диоксида коллоидного, они отличаются относительно низкой укрывистостью и меньшим расходом краски. Огнезащитная силикатная композиция с использованием в качестве огнестойкого наполнителя шунгита, позволяет обеспечить покрытие с повышенной адгезионной прочностью и обеспечивающее соответствие I группе огнезащитной эффективности.
Ключевые слова: силикатная краска, жидкое стекло, жидкостекольные композиции, адгезия, огнезащитная эффективность, наполнитель, отвердитель.
IMPROVEMENT OF EXPLOITATION AND FIREPROOF PROPERTIES OF
SILICATE COLORS
Kalmagambetova Aizada Sh.
PhD, Associate Professor chair of Building materials and technology Karaganda State Technical University Kazakhstan, the city of Karaganda Kazhdambek Mereke M.
76
Graduate student chair of Building materials and technology Karaganda State Technical University Kazakhstan, the city of Karaganda Uali Ayazhan B.
Graduate student chair of Building materials and technology Karaganda State Technical University Kazakhstan, the city of Karaganda
Abstract: On the basis of liquid glass can produce silicate facade paint with improved performance and flame properties that are resistant to UV radiation and abrupt temperature shocks, they are more durable and environmentally friendly cheaper acrylic, polyvinyl acetate waterdispersion paint materials. The absence of domestic materials in the market of its own production of silicate paints are easy to fill, as they are easy and safe to produce construction firms. Based on the results of the study are best lineups with quartz sand and silicon dioxide colloidal, they differ by a relatively low power consumption and less paint. Fire-retardant silicate composition, using as a flame-retardant filler shungite, allows to cover with high adhesion strength and ensures compliance with (I) a group of fire-resistance rating.
Keywords: silicate paint, liquid glass, glass compositions, adhesive, fire-retardant efficiency, filler hardener.
В Казахстане в строительстве наблюдается увеличение объемов использования фасадных акриловых лакокрасочных материалов на основе новых сополимерных дисперсий или гомополимерной грубодисперсной, модифицированной определенными способами. Хочется обратить внимание на практически полное отсутствие силикатных красок, в то время как они способны образовывать самые долговечные, экологичные, негорючие и дешевые покрытия.
Акриловые и масляные краски содержат достаточно летучих органических веществ, которые выгорают на солнце, а основные компоненты становятся питательной средой для различных микроорганизмов [1,2]. Кроме того, ввиду невысокого показателя адгезии к большинству силикатных поверхностей (кирпич, штукатурка, бетон), такие краски со временем накапливают воду, попадающую в микротрещины, что приводит к разрушению покрытия. Силикатные краски считаются незаменимыми для внутренней отделки, фасадных и реставрационных работ. При их использовании отсутствует характерный для большинства красок резкий запах [3].
Силикатные краски за рубежом применяют в больших объемах и утверждают, что фасадные покрытия на их основе могут служить 50 и более лет. Из-за отсутствия в настоящее время в Казахстане производства этих лакокрасочных материалов их стали ввозить из других стран. Отсутствие на рынке отечественных материалов силикатных красок собственного производства легко восполнить, поскольку их несложно и безопасно выпускать строительными фирмами.
Таким образом, силикатными или жидкостекольными называют краски, в которых пленкообразователем является силикат щелочного металла, используемый в виде водного раствора, называемого жидким стеклом. Этот раствор представляет собой лак, поскольку образует на подложках прозрачные покрытия. Силикатные краски можно наносить на известковые изделия, силикатный и керамический кирпич, цементно-известковые штукатурки, природный камень.
Силикат калия из всех силикатов щелочных металлов является наиболее приемлемым для изготовления силикатных красок. В результате протекания двух процессов образуется покрытие из водного раствора силиката калия:
77
- потери воды и воздействия углекислого газа на силикат калия, содержащегося в воздухе;
- диоксид углерода, являясь ангидридом угольной кислоты, более сильной, чем кремниевая, вытесняет последнюю из ее соли, т.к. кремниевая кислота нерастворима, то покрытие, образовавшееся из жидкого стекла, приобретает водостойкость.
Для ускорения процессов протекающих в силикатных красках, вводят отвердитель, в качестве которого чаще всего используют оксид цинка, реагирующий с силикатом щелочного металла с образованием нерастворимого силиката цинка.
Разработка составов фасадной силикатной краски с улучшенными эксплуатационными и огнезащитными свойствами является актуальной.
В качестве основы, выполняющей роль связующего для компонентов, входящих в состав краски, использовано промышленное калиевое жидкое стекло с плотностью 1,3 г/см2 и модулем 3. Кремнеземистым модулем силиката щелочного металла называют отношение количества содержащегося диоксида кремния к количеству оксида щелочного металла умноженное на отношение молекулярной массы оксида щелочного металла к молекулярной массе диоксида кремния. Высококачественные силикатные краски характеризуются значением модуля выше 3, чем выше модуль, тем лучше атмосферостойкость образующихся покрытий, однако при увеличении модуля резко ухудшаются технологические свойства покрытий.
Для улучшение физико-химических и технологических свойств силикатных красок в состав вводят неорганические минеральные наполнители. Кремнеземистый материал относится к группе активных наполнителей, введение которых увеличивает вязкость и вызывает отверждение силикатной композиции. Его содержание в краске и вид влияет на ее жизнеспособность и устойчивость. При разработке новых составов силикатной краски необходимо определить оптимальное количество и вид кремнеземистого компонента в композиции.
В работе для сравнительного анализа были использованы такие кремнеземистые компоненты как кварцевый песок, зола ТЭЦ, пылевидный кристаллический кремнезем, а также кремния диоксид коллоидный. В качестве неактивных наполнителей и пигментов, которые не вступают в реакцию с жидким стеклом, но придают композиции необходимые свойства, цвет и консистенцию были использованы гранулированный доменный шлак, тальк, мел, асбест позволяет частично снять внутренние напряжения в пленке, получить их более прочными, обладающими некоторой упругостью и хорошей адгезией. Используя в качестве пигментов железный сурик, окись хрома, алюминиевую пудру, можно получить покрытия красно-коричневого, зеленого, серебристого цветов [4].
Все указанные компоненты, входящие в состав сухой пигментной части, щелочестойкие, устойчивы к действию различных атмосферных факторов и обладают способностью реагировать с жидким стеклом. Разработанные таким образом силикатные краски после нанесения на окрашиваемую поверхность (кирпич, бетон, штукатурка) начинают взаимодействовать с материалом основания, в результате чего растворимость жидкого стекла уменьшается, и начинается процесс дальнейшей полимеризации силиката. Процесс этот значительно ускоряется под действием углекислоты воздуха и приводит к желатинизации покрытия, которое постепенно превращается в гидратированный кварцевый материал, хорошо сопротивляющийся действию влаги, атмосферных фактороров, агрессивных газов.
Силикатную композиция готовилась следующим образом. Механоактивация сухой части композиции осуществлялась на планетарной мельнице BM6 Pro в течение 5-7минут, что способствовало повышению реакционной способности компонентов смеси. На следующем этапе происходило гомогенизация жидкой композиции, с последующей фильтрацией через сито 0315. Оценку технологических свойств краски, таких как
укрывистость, вязкость, степень меления и время высыхания проводили по стандартным методикам согласно ГОСТ 28196-89.
При исследовании составов силикатных красок за основу выбран базовый состав композиции, включающий 9-11 мас. % талька и 4-6 мас. % мела, содержание оксид цинка в пределах от 6 - 9 мас. %. Содержание кремния диоксида коллоидного в композиции изменялось от 0,1 до 0,25 мас. %, при использовании кварцевого песка, золы ТЭЦ от 5 до 15 %. Как показали предварительные исследования вязкости и жизнеспособности жидкостекольных композиций, оптимальным является содержание в композиции 0,25 % кремния диоксида коллоидного и 15 % природных кремнеземистых компонентов. В таблице 1 приведены результаты лабораторных исследований физико-механических и эксплуатационных свойств силикатных композиций.
На основании результатов исследования наиболее оптимальными являются составы с кварцевым песком и кремния диоксида коллоидного, они отличаются относительно низкой укрывистостью и меньшим расходом краски.
Таблица 1- Результаты лабораторных исследований физико-механических и эксплуатационных свойств силикатных композиций
Кремнеземистый Свойства композиции Характеристики покрытия
наполнитель Укрывистость, Степень Адгезионная Водопогло- Показатель
г/мм2 меления, балл прочность, МПа щение, мас. % кг/м2
Песок 240 0,5 1,5 0,25 0,002
золаТЭЦ 320 2,5 1,2 0,9 0,019
Пылевидный 230 2 1,4 0,38 0,014
кристаллический
кремнезем
Кремния 220 1 1,7 0,12 0,008
диоксид
коллоидный
Установлено, что жидкое стекло является наиболее распространенным и широко используемым связующим для огнезащитных составов. Огнезащитные свойства жидкого стекла проявляются при температурном воздействии образованием вспученного слоя с низкой теплопроводностью.
Для проведения экспериментальных исследований изготовлены образцы из древесины размером 30 х 60 х150 мм, предварительно высушенные до постоянной массы. Огнезащитные составы наносили на поверхность образцов с помощью малярной кисти, в три слоя с интервалом в 20 мин. Определение огнезащитной эффективности составов согласно ГОСТ 16363 с использованием экспериментальной лабораторной установки. Сущность метода заключается в определении потери массы образцами древесины, обработанными огнезащитными составами при огневом испытании. В течение 2 мин образец древесины с нанесенным покрытием подвергался воздействию огня при высоте пламени газовой горелки 23-25 см.
Условную вязкость состава сырьевой смеси определяли в лабораторных условиях, используя вискозиметр ВЗ-4 (ГОСТ 9070) путем определения времени истечения композиционной смеси объемом 100 см3 через отверстие сопла диаметром 4 мм. Исследования показали, что наилучшее нанесение и качественное покрытие обеспечивается при достижении вязкости смеси в интервале 28-33 с по вискозиметру ВЗ-4.
Адгезию огнезащитного силикатного состава к деревянной поверхности определяли экспериментально, по методу решетчатых надрезов, согласно ГОСТ 15140. Сущность метода заключается в нанесении на готовое покрытие решетчатых надрезов и визуальной оценке состояния покрытия по 4-балльной системе.
В качестве вспучивающейся добавки в составе огнезащитного покрытия введен шунгит, который при действии высоких температур вспучивается в размере от 5 до 80 раз и при взаимодействии с силикатом натрия набухает. Для выявления оптимального соотношения состава предполагаемого покрытия было рассмотрено относительное содержания шунгита к жидкому стеклу от 10 до 25% масс. Содержание шунгита более 25% не целесообразно по экономическим и технологическим соображениям. Увеличение количества шунгита в общей массе приводит к резкому загустеванию и повышению себестоимости огнезащитного покрытия. Исследованы и приведены результаты по изучению влияния кремнефтористого натрия на адгезионные и огнезащитные свойства покрытия. Для исследования были приготовлены образцы огнезащитного покрытия с содержанием кремнефтористого натрия 5, 10 и 20 % масс.
Рисунок 1-Зависимость адгезии составов от количества содержания шунгита: 1- содержание кремнефтористого натрия 5 % масс; 2- кремнефтористого натрия 10 % масс; 3- кремнефтористого натрия 20 % масс
На рисунке 1 представлена зависимость адгезии состава от количества содержания шунгита. Из графической зависимости видно, что наилучшая адгезия наблюдается при максимальном содержании шунгита и значении кремнефтористого натрия в количестве 5%. Можно предположить, что при повышении содержания отвердителя и повышении количества шунгита преобладают силы когезионного взаимодействия раствора, которые ухудшают адгезию огнезащитного покрытия к деревянной поверхности.
Потери массы образцами древесины, обработанными составами при огневом испытании немного возрастают с увеличением содержания в составе шунгита до 25 % от массы жидкого стекла, однако общие потери по массы не превышают 7,6 %, что говорит о соответствии I группе огнезащитной эффективности состава. Небольшое увеличение потерь по массе может быть следствием повышения плотности состава и снижения теплопроводности.
Таким образом, можно отметить, что наилучшие свойства огнезащитного материала на основе жидкого стекла достигнуты при использовании в составе шунгита в количестве 10-25 масс. %.
Полученная огнезащитная композиция на основе жидкого стекла с использованием в качестве огнестойкого наполнителя шунгита позволяет обеспечить пористое покрытие с повышенной адгезионной прочностью, вспучивающееся при воздействии высоких температур и обеспечивающее соответствие I группе огнезащитной эффективности. Расход состава композиции при толщине 0,25-0,35 мм составляет 0,4-0,55 кг/м2.
Список литературы:
1. Loganina, V.I. Polymer silicate paints for interior decorating. - Contemporary Engineering Sciences, 2015, - vol. 8, Issue 1-4, P. 171-177.
2. Vesely, D., Kalenda, P., Nemec, P. Nanoparticles of soluble alkaline silicates as corrosion inhibitors in water based polymer dispersions. - Materials Research Innovations, 2009, - vol. 13, Issue 3, P. 302-304.
3. Shinkareva, E.V., Lazareva, T.G., Bychko, G.V. Flow properties of silicate paints for decorating glass articles - Glass and Ceramics, 2004, vol. 61, Issue 3-4, P. 96-98.
4. КЗ № 13559/C09D 5/08, 15.10.2003. Абсиметов В.Э., Калмагамбетова А.Ш. Краска силикатная // Патент Казахстана № 13559. 2003.
УДК 004.424
DOI 10.1555/2409-3203-2018-0-13-81-86
ИТ-РЕШЕНИЯ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ БИЗНЕСА
Мамаева Галина Александровна
к.э.н., доцент, доцент кафедры системного анализа и информационных технологий ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(технический университет)» Россия, г. Санкт-Петербург
Аннотация: Главные вызовы, которые несет с собой цифровая трансформация бизнеса - это способность быстро адаптироваться к изменениям окружающей среды и оптимизировать свою работу «на лету», подстраиваясь под ожидания клиента. В статье рассмотрены
архитектурные подходы к развитию информационных систем в зависимости от необходимой скорости реакции на меняющиеся потребности бизнеса. Также рассмотрена трехскоростная архитектура приложений компании Gartner, главное преимущество которой - основа для диалога с бизнесом и его вовлеченность в решения по ИТ.
Ключевые слова:. Цифровой бизнес, гибкость компании, BPM Suite, BPMN, Low-Code Platform, ACM.
IT SOLUTIONS FOR DIGITAL BUSINESS TRANSFORMATION
Galina A. Mamaeva
PhD, Associate Professor of the Department of system analysis and IT St. Petersburg State Technological Institute (technical university) Russia, St. Petersburg
81
