− Cụm chuẩn bị và hoà trộn nguyên liệu
− Cụm thiết bị phân phối và xeo cán tấm phẳng (tấm lắc −ớt)
− Cụn thiết bị tạo hình sản phẩm
− Hệ d−ỡng hộ sản phẩm
ư Hệ thống hồi lưu nước công nghệ và tái sử dụng vật liệu thải.
A. Chuẩn bị và hoà trộn nguyên liệu A.1. Chuẩn bị amiăng:
Theo sơ đồ công nghệ hình 2.3, các bao Amiăng đ−ợc đổ vào nghiền sơ bộ có châm thêm n−ớc sạch trong máy nghiền bánh lăn (1). Amiăng bị −ớt sẽ làm các sợi tách nhanh hơn, phá vỡ các kết cấu vón cục, nh−ng không bẻ vụn các sợi.
A.2. Chuẩn bị huyền phù hai thành phần:
Amiăng sau nghiền đ−ợc chuyển sang máy Hollander I (2) hoà trộn với n−ớc kiềm hoá và tr−ơng nở thành hỗn hợp huyền phù amiăng.
A.3. Chuẩn bị huyền phù 3 thành phần:
Huyền phù amiăng đ−ợc xả từ máy Hollander I (máy nghiền trộn kiểu Hà lan) sang máy Hollander II (3), tại đây dung dịch này đ−ợc phối trộn thêm ximăng với tỷ lệ thích hợp và được đánh trong máy cho tới khi được trương nở tạo thành một dung dịch huyền phù đồng nhất 3 thành phần (từ đây gọi tắt là "liệu").
Khác với một số công nghệ phối trộn trên nguyên tắc cơ học, công nghệ “−ớt” để sản xuất tấm lợp amiăng ximăng yêu cầu một yếu tố quan trọng là phải đảm bảo cho sợi amiăng tr−ơng nở tối đa trong môi tr−ờng kiềm - n−ớc - ximăng (thể tích sợi amiăng trương nở có thể đạt tới 50 lần thể tích ban đầu) để hỗn hợp được hoàn toàn đồng nhất d−ới dạng huyền phù. Từ hỗn hợp huyền phù này, sau khi xeo cán sẽ cho sản phẩm có sự phân bố sợi amiăng đồng đều, đảm bảo cơ tính chuẩn của sản phẩm.
Đến đây công đoạn chuẩn bị và hoà trộn nguyên liệu kết thúc.
B. Cụm thiết bị phân phối và xeo cán tấm phẳng (tấm lắc −ớt):
Công đoạn này bắt đầu từ máy khuấy phân phối (5, 6). Hỗn hợp huyền phù bao gồm dung dịch amiăng và ximăng đ−ợc dự trữ trong máy khuấy phân phối để tránh lắng
đọng và chuyển theo định l−ợng thời gian vào bể xeo của giàn xeo cán (7). Máy khuấy
phân phối sẽ bổ xung nước đục vào bể xeo để đảm bảo thuỷ phần của liệu theo yêu cầu công nghệ.
Theo nguyên tắc chênh lệch áp suất thuỷ tĩnh và tính mao dẫn, vật liệu rắn bám vào tang xeo, chuyển lên băng dạ kỹ thuật và đ−ợc dán làm nhiều lớp lên tang định hình của máy xeo. Khi đạt đ−ợc chiều dày mong muốn, bộ phận dao cắt sẽ tách tấm lắc −ớt ra khỏi tang định hình và chuyển sang băng tải cao su (8), kết thúc quá trình xeo cán.
Trong quá trình xeo, thuỷ phần của liệu sẽ giảm đáng kể theo từng công đoạn để đạt
đ−ợc thuỷ phần và mật độ mong muốn của tấm lắc −ớt. Dàn xeo cán tấm phẳng đ−ợc trang bị các hệ chân không cao để giảm thuỷ phần trong liệu và hệ chân không thấp để làm khô băng dạ kỹ thuật.
Huyền phù hay liệu đ−ợc chuyển tới bể xeo chứa khoảng 15% các chất rắn (amiăng, ximăng) và 85% n−ớc. Quá trình lọc qua l−ới của tang xeo làm mất đi khoảng 60%
lượng nước. Qua các khâu hút chân không và tang định hình, lượng nước còn lại trong sản phẩm (tấm lắc −ớt) khoảng 25% là tốt nhất.
C. Cụm thiết bị tạo hình sản phẩm
Công đoạn này bao gồm hai băng tải cao su và hệ thống dao cắt ba via dọc và dao cắt ba via ngang, goòng đón tấm lắc −ớt, máy tạo sóng (10), các xe vận chuyển sản phẩm ra khu vực d−ỡng hộ và hầm sấy sản phẩm bằng hơi n−ớc (11).
Tấm lắc −ớt sau khi đ−ợc cắt khỏi tang định hình sẽ đ−ợc đón và chuyển qua hai băng tải cao su để cắt tấm lắc ướt theo kích thước đã định bằng hệ thống dao cắt ba via dọc và ngang. Khi ra khỏi băng tải cao su, tấm lắc −ớt đ−ợc đón bằng xe goòng. Trên xe goòng đón tấm có đặt sẵn khuôn bằng kim loại có dạng sóng để định hình sản phẩm khi qua máy tạo sóng.
Máy tạo sóng được thiết kế theo phương án ép co để tạo hình tấm lắc ướt mà không gây dãn sản phẩm, tránh dạn nứt. Sau khi qua máy tạo sóng, tấm lắc −ớt có dạng sóng và
đ−ợc nhấc sang xe goòng chuyển tấm để đ−a vào hầm d−ỡng hộ sản phẩm bằng hơi n−íc.
D. Hệ d−ỡng hộ sản phẩm
Sau khi tấm sóng đ−ợc tạo hình, các xe goòng sẽ chuyển tấm sang vị trí d−ỡng hộ sản phẩm bằng hơi nước. Sau khi ra khỏi hầm sấy (11) và để nguội, tấm sản phẩm đã
cứng và đ−ợc chuyển sang khu vực d−ỡng hộ tự nhiên (12), có phun n−ớc trong 3 ngày
đầu để giảm nứt do co ngót, trợ giúp thêm qua trình thủy hóa của ximăng, làm cho sản
KC.06.15 37
E. Hệ thống phụ trợ
Hệ thống phụ trợ bao gồm:
- Máy đánh bavia (9) dùng để tận dụng mảnh tấm lắc −ớt sinh ra trong quá trình cắt ba via.
- Hệ 2 côn n−ớc công nghệ (15) (16) nhằm tận dụng n−ớc và liệu thừa.
- Hệ thống bơm bao gồm bơm bùn để chuyển liệu, bơm nước đục (14) phục vụ quá trình công nghệ.
2.2. Yêu cầu chung của công nghệ xeo cán đối với vật liệu không sử dụng amiăng. Lựa chọn hệ vật liệu thay thế.
Cho tới nay các nhà sản xuất đều thống nhất rằng công nghệ xeo cán là công nghệ
−u việt nhất trong sản xuất tấm lợp ximăng gia c−ờng sợi. Công nghệ xeo cán có năng suất cao, cho phép sản xuất các tấm lợp khá mỏng, ít khuyết tật và có độ bền cơ lý cao.
Công nghệ xeo cán đã đ−ợc sử dụng thành công để sản xuất các tấm lợp amiăng ximăng rất có hiệu quả nên trong quá trình thay thế bằng vật liệu không phải amiăng ng−ời ta vẫn có xu h−ớng sử dụng công nghệ này. Cũng có một vài h−ớng nghiên cứu dùng các công nghệ khác nh− công nghệ rót, đùn, ép rung... nh−ng chất l−ợng sản phẩm và năng suất không thể so sánh đ−ợc với sản phẩm sản xuất theo công nghệ xeo cán.
Qua phân tích đặc điểm của công nghệ sản xuất tấm lợp amiăng ximăng, có thể thấy tính −u việt của amiăng là có thể tr−ơng nở trong môi tr−ờng n−ớc kiềm hoá, tạo ra huyền phù có tính lọc rất tốt. Mặt khác, các hạt ximăng bám dính tốt vào sợi amiăng đã
được trương nở đều nên cho phép vật liệu tổ hợp ximăng-sợi amiăng có liên kết rất chặt chẽ. Nh− vậy, trong công nghệ sản xuất tấm lợp ximăng amiăng thì amiăng vừa làm nhiệm vụ sợi gia cường đồng thời trợ lọc cho quá trình xeo (Hình 2.4).
Hình 2.4: Cấu trúc tế vi tấm lợp amiăng ximăng
(nguồn: Phòng thí nghiệm vật liệu kiến trúc, Viện Kỹ thuật, Đại học Nihon, Nhật bản, [27])
Hình 2.4 minh họa cấu trúc tế vi của tấm lợp ximăng amiăng nhận đ−ợc từ kính hiển vi điện tử Hitachi do Phòng thí nghiệm Vật liệu kiến trúc, Viện kỹ thuật, Đại học Nihon, Nhật bản thực hiện. Nh− ta thấy từ hình 2.4, bám dọc theo sợi amiăng là các tinh thể ximăng thủy hóa, vì thế sợi amiăng đ−ợc bám chặt vào ma trận nền ximăng. Nh−
vậy, để phá hủy vật liệu này cần một năng l−ợng đủ lớn để rút sợi ra khỏi ma trận. Do độ bền kéo của sợi amiăng cao nên khả năng dứt đứt sợt khó, nói cách khác, độ bền cơ học của vật liệu tổ hợp ximăng amiăng cao hơn nhiều so với vật liệu ximăng truyền thống.
Những công trình nghiên cứu về vật liệu thay thế amiăng trong sản xuất tấm lợp [2]
cho thấy sợi polyme là ứng cử viên số 1 vì các lý do sau:
- Đ−ợc sản xuất công nghiệp nên có năng suất cao, giá thành hạ, không phụ thuộc vào địa lý như trường hợp các sợi khoáng khai thác trong tự nhiên.
- Có thể kiểm soát, thiết kế các đặc tính cơ lý, hình học theo yêu cầu sử dụng.
- Nói chung độc tính thấp hơn nhiều so với amiăng - Dễ đóng gói, vận chuyển, bảo quản dài hạn.
Các loại sợi này th−ờng đ−ợc sử dụng với hình thức sợi ngắn (short fiber). Tuy nhiên, nếu sử dụng thay thế amiăng trong sản xuất tấm lợp theo ph−ơng pháp xeo cán chúng cũng có một số nh−ợc điểm so với amiăng:
- Cấu trúc có dạng sợi đơn, trơn nên bám dính với ma trận ximăng kém. Tuy nhiên, nhà sản xuất có thể làm giảm nh−ợc điểm này bằng ph−ơng pháp tích
điện trong quá trình polyme hoá theo yêu cầu của khách hàng.
- Hầu nh− không có tính tr−ơng nở trong môi tr−ờng n−ớc nên không có tính trợ lọc nh− mong muốn (làm thoát ximăng trong quá trình xeo).
- Dễ bị balling (vón cục) trong môi tr−ờng n−ớc.
Vì các lý do trên, việc sử dụng các loại sợi polyme thay thế amiăng phải kèm theo một số giải pháp phụ trợ. Các giải pháp này cơ bản nhằm các mục tiêu:
- Tăng c−ờng tính trợ lọc của huyền phù.
- Tăng độ bền bám dính của sợi gia cường với ma trận.
- Giải quyết hiện tượng balling đối với sợi gia cường.
Căn cứ vào các tài liệu tham khảo, vào tình hình cung cấp của thị trường, đề tài đã chọn hệ vật liệu thay thế amiăng là sợi PVA và sợi cellulose có kèm theo một số phụ gia vô cơ. Trong đó, PVA đóng vai trò của sợi gia cường, cellulose chủ yếu đóng vai trò trợ lọc, có tham gia với tư cách sợi gia cường trong phạm vi hẹp.
2.3. Đặc điểm của vật liệu PVA