СОСТАВ ДЛЯ ГИДРОАБРАЗИВНОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2010 года по МПК C09K3/14 C09G1/02 

Изобретение относится к области гидроабразивной или аэрогидродинамической очистке поверхностей и может быть использовано, в частности, для очистки с последующей консервацией фасадов и внутренних помещений зданий и сооружений.

Известны составы для очистки поверхностей от атмосферных и грязепочвенных загрязнений, а также от следов копоти и нефтемасляных загрязнений, представляющие собой смеси щелочей или кислот, поверхностно-активные вещества и специальные добавки, которые выпускаются по техническим условиям ТУ 2383-003-18274330-99 и ТУ 2383-004-18274330-99 [1].

Недостатками указанных составов являются длительность процесса очистки вследствие необходимости многократного повторения очистки с промежуточными значительными выдержками сначала для полного увлажнения очищаемой поверхности, а затем для ее подсыхания, а также необходимость постоянного контроля предельно допустимой концентрации вредных летучих веществ.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав для гидроабразивной очистки поверхностей деталей, в котором в качестве твердых частиц используют оксид алюминия, диоксид кремния, оксид кальция или их смеси [2].

Недостатком этого состава является низкая адгезия к обрабатываемым материалам, что не позволяет создать прочную защитную пленку на обработанной поверхности. Кроме того, твердые частицы быстро осаждаются из суспензии на стенки трубопровода, транспортирующего суспензию в зону обработки, в результате чего в зоне очистки состав суспензии может существенно отличаться от исходного. Это затрудняет управление процессом очистки и снижает его стабильность.

В основу изобретения поставлена задача создания состава для гидроабразивной очистки поверхностей, обладающего повышенной адгезионной способностью к различным обрабатываемым материалам и обеспечивающего минимальное осаждение в транспортной системе.

Поставленная задача решена путем введения в состав суспензии компонентов, которые вместе с базовыми материалами суспензии позволяют создать на обработанной поверхности прочно соединенную с ней пленку, обладающую высокой гидрофобной способностью и защищающую обработанную поверхность от дальнейшего интенсивного загрязнения. Кроме того, стабильность состава суспензии в процессе транспортировки достигается за счет использования материалов, обладающих высокой открытой пористостью, что позволяет увеличить площадь реальной поверхности отдельных фракций и облегчить их транспортировку без осаждения на стенки трубопроводов.

В целях обеспечения указанных свойств в состав суспензии вводится 3…10 объемных процентов алюмината кальция, в котором оксид алюминия и оксид кальция находятся не в свободном (как в прототипе), а в химически связанном состоянии (Al₂O₃ CaO). Вместе с тем последний обладает увеличенной открытой пористостью, а следовательно, развитой реальной поверхностью, что уменьшает его осаждение при транспортировке.

При соединении кальциевого алюмината с водой имеют место реакции:

2(Al₂O₃ CaO)+10H₂O=2CaOAl₂O₃ 7H₂O+2Al(ОН)₃;

3CaO Al₂O₃+6H₂O-3CaO Al₂O₃ 6H₂O.

В результате реакции образуется твердая нерастворимая в воде гидрофобная пленка, которая прочно соединена с базовым материалом. Учитывая, что при аэрогидродинамической обработке суспензия подается в весьма небольших количествах, толщина пленки, как правило, не превышает 0,1 мм, что вполне достаточно для надежной защиты поверхностей от воздействия грязепочвенных, атмосферных и других загрязнений, со временем разрушающих ее.

При определении эффективности использования алюмината кальция в процессе гидроабразивной (аэрогидродинамической) очистки поверхностей в качестве основы суспензии применялись как непосредственно порошки диоксида кремния, оксида алюминия, оксида кальция, так и их смеси в виде глин различных месторождений -Кудиновского, Елидигинского, Дмитровского, Артемовского. Количественное содержание отдельных компонентов глин колебались в достаточно широких пределах. Так, содержание диоксида кремния в разных составах глин составляло от 48 до 67 процентов, оксида алюминия - от 19 до 39 процентов, оксида кальция - от 0,6 до 2,2 процента. И при всех используемых составах суспензий в случае добавления в исходную композицию алюмината кальция были получены стабильно положительные результаты.

Эффективность предложенного состава суспензии оценивалась в процессе проведения следующих испытаний.

Осаждаемость суспензии проверялась по времени, в течение которого образовывался осадок и наблюдалось четкое расслоение твердой и жидкой фаз суспензии.

Для сравнения осаждаемости разных суспензий в две одинаковых цилиндрических стеклянных мензурки диаметром 50 мм одновременно заливалась хорошо перемешенная суспензия, состоящая в одном случае из 0,6 куб. дм воды и 0,4 куб. дм твердой составляющей по патенту 2252084, а в другом - из 0,6 куб. дм воды, 0,3 куб. дм твердой составляющей по патенту 2252084 и 0,1 куб. дм алюмината кальция.

Через 24 часа в мензурке с суспензией по патенту 2252084 осадок, замеряемый по делениям, имеющимся вдоль оси на поверхности мензурки, составил 0,38 куб. дм и вода поверх осадка была очень слабо замутнена, тогда как в мензурке с предлагаемым составом осадок имел величину 0,26 куб. дм и выше осадка, вода была мутная и непрозрачная. Таким образом, проведенный эксперимент показал существенно меньшее расслоение и осаждаемость предлагаемой суспензии.

Для оценки защитных свойств суспензий на первом этапе производилась очистка образцов красного кирпича, который за сутки до очистки был загрязнен отработанным машинным маслом. После аэрогидродинамической очистки с использованием суспензий по патенту 2252084 и предлагаемой кирпичи были высушены и вновь загрязнены отработанным машинным маслом. Через сутки после повторного загрязнения загрязненные участки кирпича подвергались воздействию сильной струи воды. Результаты проведенных испытаний показали, что на кирпичах, обработанных с использованием предлагаемого состава суспензии, вода легко смыла все загрязнения, оставив равномерную по цвету и фактуре поверхность, тогда как на поверхности кирпичей, обработанных суспензией по патенту 2252084, имел место неравномерный цвет поверхности кирпича с отдельными пятнами - следами оставшихся загрязнений.

Выбор концентрации алюмината кальция в составе суспензии проводился при отработке процесса очистки с его использованием. Оценка эффективности состава суспензии осуществлялась по величине осадка твердых составляющих суспензии после ее выдержки в течение суток, а также визуально - по качеству очистки поверхностей кирпичей после загрязнения их отработанным машинным маслом по приведенному выше методу.

Были изготовлены 7 опытных составов суспензии с содержанием 2, 3, 5, 8, 10, 12 и 15 объемных процентов алюмината кальция.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Содержание Al₂O₃ СаО в суспензии, об.% Величина осадка, доля от объема Наличие загрязнений после отмывки Примечание 1 2 3 4 2 0,38 отдельные пятна   3 0,38 мало заметные пятна   5 0,35 нет   8 0,28 нет   10 0,26 нет   12 0,26 нет Засорение форсунки через 10 мин работы 15 0,25 нет Засорение форсунки через 6 мин работы

Как видно из данных таблицы, содержание алюмината кальция в суспензии в количестве до трех объемных процентов не позволило полностью очистить сильной струей воды обрабатываемую поверхность от загрязнений, нанесенных после очистки предлагаемым составом, т.е. в этом случае защищенность обработанной поверхности от повторных загрязнений недостаточна. Увеличение процентного содержание алюмината кальция в суспензии до 3…10 процентов обеспечило полное устранение водой повторно нанесенных загрязнений и уменьшило осадок после отстаивания суспензии. При этом имело место стабильное образование распыляемого факела и отсутствие засорения форсунки в течение всего времени работы. Дальнейшее увеличение содержания алюмината кальция в суспензии до 12-15 объемных процентов обеспечило также надежную защищенность поверхности от повторных загрязнений и дальнейшее уменьшение величины осадка, однако через 5-10 минут работы наблюдалось снижение стабильности распыляемого факела и происходило засорение форсунки.

Таким образом, наиболее рациональным содержанием в суспензии алюмината кальция является 3…10 объемных процентов.

Литература

1. Материалы и технологии производства работ по очистке фасадов зданий и инженерных сооружений. Технические рекомендации ТР 118-01, Москва, 2001.

2. Состав для гидроабразивной очистки поверхностей и дезактивации. Патент РФ 2252084, МПК В08В 9/057, В24С 1/00, 1992.

Изобретение относится к механической обработке материалов, а именно к составам суспензий, применяемых при струйной гидроабразивной обработке, и может быть использовано, например, при очистке поверхностей различных изделий и сооружений от естественных и искусственных загрязнений, краски, и др. без повреждения основы изделия, а также при ремонте и реставрации памятников, в том числе памятников архитектуры, где требуется удаление тонких поверхностных слоев. Состав состоит из механической смеси воды и твердой фазы, в которой в качестве твердых частиц используют оксид алюминия, диоксид кремния, оксид кальция или их смеси, при этом в суспензию вводят алюминат кальция в количестве 3…10 объемных процента. Использование указанного состава обеспечивает защиту очищенной поверхности от последующего повторного загрязнения, а также уменьшает осаждение отдельных фракций суспензии в транспортной системе, в исходной емкости и на стенках магистральных трубопроводов. 1 табл.

Состав для гидроабразивной очистки поверхностей, состоящий из механической смеси воды и твердой фазы, в котором в качестве твердых частиц используют оксид алюминия, диоксид кремния, оксид кальция или их смеси, отличающийся тем, что в суспензию вводят алюминат кальция в количестве 3…10 об.%.