Ксилолит (от ксило...дерево  и греч. líthos — камень), искусственный легкий  и пластичный строительный и конструкционный композиционный материал на основе измельченной древесины  на  магнезиальном вяжущем  с добавлением, при необходимости,  тонкодисперсных минеральных веществ  и  пигментов, производство которого было начато во второй половине 19 века.

Синонимы ксилолита (фирменные названия)  - древолит, бишолит и др.,  англ. cement wood, xylolite,   xylolith,  stone-wood , нем. Holzspanbeton, Xylolith, Steinholz, Holzbeton; Holzstein; Holzzement; Zementholz.

Ксилолит входит в группу легких бетонных материалов,  вместе с цементно-древесными и гипсо-древесными материалами,  и близок к ним по  свойствам.

Ксилолит, получаемый  на основе отходов древесины и  недорогого связующего, обладает некоторыми  интересными свойствами и возможностями  и неплохо подходит  для разных видов малого и среднего бизнеса.

Может ли ксилолит  использоваться в мебели?  По моему мнению, -  ксилолит обладает прекрасными  возможностями для применения в мебельном производстве, но  возможности эти пока  совершенно не исследованы.

Области применения ксилолита

Традиционно, ксилолит применяется для устройства бесшовных непылящих полов в жилых, общественных и  производственных помещениях (с сухим режимом эксплуатации),  для заливки полов в железнодорожных вагонах и т.п.  Из ксилолита можно изготавливать  стеновые балки, плиты для отделки наружных и внутренних стен, потолков, лестничные ступени, подоконники, пластины  для мозаичных полов, панели для обшивки ванных комнат,  цоколей, верхушек колонн, кронштейнов, рамы для зеркал, картин, а так же для  панно, художественных и декоративных изделий   и т.п. Ксилолит можно использовать для устройства  печных труб, заборов,  цветочниц, вазонов, стенок, гротов, беседок и т.п.

Готовые изделия можно пропитывать, окрашивать, раскрашивать и т.п. В ксилолит можно вбивать гвозди, пилить, строгать и обрабатывать на токарном станке. Ксилолит довольно   огнеупорен и экологически безопасен. Есть  заявления  даже о его специфической полезности  при некоторых видах заболеваний ( связанные с применением в нем бишофита).

Компоненты и химия ксилолита.

1. Древесина

Для производства ксилолита используются мелкие древесные и др. целлюлозосодержащие отходы, например опилки, древесная мука, шлифовальная пыль,  отходы зернопроизводства и т.п. Чем мельче фракция - тем больше пластичность материала и чистота поверхности. Есть сведения о производстве за рубежом плит   на основе древесной шерсти  ( специальной длинномерной стружки).

Опилки и др. наполнители не должны содержать коры,  мусора и т.п. веществ, снижающих прочность, стойкость и долговечность ксилолита.

Разные изготовители используют разные фракции древесины. Наиболее часто применяются  опилки хвойных пород длиной от 2,5  до 8 мм.

2. Вяжущее вещество (матрица)

Матрицей в этом композите является воздушное магнезиальное вяжущее вещество т.н. цемент Сореля,  - тонкоизмельченный  каустический магнезит, затворяемый на водном растворе хлористого магния. Вместо хлористого магния в растворе можно использовать сернокислый магний, сернокислое железо и др. Каустический магнезит (MgO) - продукт кальцинации (обжига при Т 800 - 1000 °С) природного материала магнезита (MgCO3).

К магнезиальным цементам  относят также каустический доломит (MgO + СаСОз). Обе разновидности магнезиальных вяжущих получают обжигом природного сырья - соответственно магнезита и доломита  при температурах  800-850 и 650-750 °С. В каустическом  доломите, кроме активной части (MgO), после обжига  сохраняется так же инертная часть (СаСОз), которая снижает качество вяжущего вещества.  Обожженные продукты подвергают тщательному измельчению до тонкости частиц мельче 0,074 мм не менее 75% по массе; остаток на сите N 2 - не более 5%.

Каустический магнезит - порошок белого или желтоватого цвета. Хранят в сухом помещении. Истинная плотность 3,1-3,4 г/см . Содержание оксида магния составляет 75-85%, а оксида кальция не более 2-5% по массе. Сроки схватывания: начало не ранее 20 мин, конец не позднее 6 ч с момента затворения теста норм, густоты.

3. Инициатор схватывания

Процесс затворения магнезиального цемента  существенно отличается от затворения гипса или портландцемента. MgO плохо растворяется в воде, что сильно замедляет реакцию гидратации.

Инициатором химического процесса затворения цемента является водный   раствор хлористого магния. На практике используют и др. инициаторы, например, сернокислые соли магния, раствор  бишофита, содержащий большое количество природных солей.

Хлористый магний может быть получен, например,  и обработкой магнезита соляной кислотой.

В присутствии солей магния растворимость оксида магния увеличивается, так как при этом протекает реакция:

3MgO + MgCl2 + 6Н2Ож = 3Mg(OH)2.MgCl2 .ЗН20т,

что, в свою очередь, смещает равновесие в насыщенном растворе MgO вправо:

Mg0т + Н2Ож MgOр-р.насыщ.; 

При твердении каустического магнезита происходят:

а) растворение MgOт в растворе MgCl2 с образованием насыщенного раствора;

б) реакции гидратации, в результате которых образуется раствор, пересыщенный относительно гидратных новообразований: Mg(OH)2 и 3Mg(OH)2.MgCl2 .ЗН20. .

в) кристаллизация новообразований из пересыщенного раствора:

Mg(OH)2,р-р пересыщ. Mg(OH)2,т3Mg(OH)2.MgCl2 .ЗН20р-р пересыщ. 3Mg(OH)2.MgCl2 .ЗН20т

Новообразования выделяются на поверхности частиц в виде гелеподобной массы с коагуляциоиной структурой;

г) продолжение гидратации внутренних слоев зерен вяжущего, сопровождающееся переходом коагуляционных структур в условно-коагу-ляционные (схватывание вяжущего теста);

д) перекристаллизация и рост кристаллов новообразований, образование кристаллизационных структур (твердение).

Примечание.

1. Хлористый магний должен содержать чистого MgCl2 не менее 45%. Раствор хлористого магния получают растворением в воде кристаллического хлористого магния заводского изготовления либо полной нейтрализацией каустическим магнезитом соляной кислоты или ингибированной соляной кислоты. Нерастворимый осадок удаляют из раствора.

2. Процесс гидратации должен происходить при температуре не менее 12 град. С.

3. В отличие от композитов на основе портландцемента и гипса ,  магнезит консервирует  сахариды , содержащихся в древесине.

4. Ксилолит менее чувствителен к содержанию воды в древесине в процессе производства, чем композиты на основе портландцемента и гипса.

4. Пигменты и красители

Учитывая светлую окраску ксилолита, в его состав могут быть введены разнообразные неорганические и органические красители и пигменты. В первую очередь рекомендуются пигменты стойкие к щелочам и действию света, например,  используемые в производстве бетона. В одном изделии могут быть использованы несколько пигментов и красителей  для создания специальных декоративных эффектов.

5.Специальные и балластные добавки : торфяная мука, пробковая мука, тальк, пемза, шлаки, песок, кирпичная пыль, кокс, мел, кремнеземистая каменная  мука ( кизельгур, триполит, диатомит), некоторые отходы кожевенного производства  и т.д.  Например, один  нижегородский изобретатель  добавил в ксилолит осколки стекла  и отходы колбасного производства.

Свойства ксилолита

В зависимости от соотношения древесины и магнезита в композициях, качества исходных продуктов, степени уплотнения, коэффициента сцепления заполнителя, а также вида и формы заполнителя можно получить ксилолиты с существенно различными физико-механическими свойствами.

Ниже  приведены ориентировочные показатели материала.

Внешний вид (без пигментов и добавок)  -  твердый материап белого или желтого цвета, теплый на ощупь.

Плотность -  900 - 1400 кг/м3.

Предел прочности при сжатии 5 -    50 МПа
                             при изгибе 0,5 - 2,0 МПа
                             растяжении    2 - 6  МПа

В  одном из исследований  при плотности ксилолита  1,6 кг/м3  достигнуто значение изгибной прочности 7,84 МПа.

При ударных нагрузках ксилолит не выкалывается, а сминается

Коэффициент теплопроводности ксилолита  0,2 - 0,5 Вт/м3 С (наиболее распространено 0,3)

Ксилолит  паропроницаем, устойчив к биоповреждению, обеспечивает неплохое звукопоглощение и обладает  теплоизоляционными свойствами. Стойкий к действию кислот, щелочей, масел, солей и органических растворителей. Во влажном виде поверхность ксилолита не скользит.

Ксилолит  провоцирует корозию металлов. Поэтому, в готовых изделиях,  металлические элементы быть  изолированы от контакта с ним ( зацементированы, покрыты битумным лаком и т.п.)

Технологии изготовления ксилолита

В зависимости от  требуемых свойств готового материала различают следующие технологии  получения ксилолита

- налив ( изготовление и выравнивание полов в жилых, общественных и промышленных помещениях)

- свободная отливка в формы (архитектурно-строительные детали)

- прессование под давлением  5-300 Мпа ( плитки, пластины, плиты, блоки, лестничные марши).

Процесс изготовления ксилолита осуществляется  без специального подогрева; на практике используются  и горячие процессы, обеспечивающие интенсификацию производства.

Поскольку требования к составу смесей не очень жесткие, а компоненты не слишком  дороги,  в технологии применяют простые объемные или комбинированные методы их дозирования .

Время схватывания  не менее  4 - 6 часов.  Полное отверждение не менее 20 - 24  часов.

При смешивании композиции в опилки сначала подают раствор магнезита, а потом при непрерывном размешивании раствор хлористого магния, далее -   добавки и пигменты.

При свободном литье в формы рекомендуется уплотнить смесь (трамбовкой). Можно ли использовать вибрацию для уплотнения -  неизвестно.

Влажность бетонного основания при укладке ксилолитового напольного покрытия  не должна превышать 5%. Поверхность бетонного основания перед наливом ксилолитовых покрытий рекомендуют   очистить  и прогрунтовать  смесью раствора хлористого магния (плотность 1,06-1,07) с каустическим магнезитом в соотношении 4:1.

Укладку ксилолитовой  смеси следует производить в один слой участками шириной 1,5-2,0 м, ограниченными маячными рейками и разравнивать правилом, передвигаемым по маячным рейкам. Уплотнение смесей следует производить катками. В местах, недоступных для работы катков, смесь следует уплотнять трамбовками весом 3-5 кг.
Отверждение  покрытий должно проходить в условиях, исключающих попадание на их  поверхность  влаги.

Шлифовку и др. механическую обработку можно осуществлять не ранее достижения изделием  прочности, исключающей возможность выкрашивания опилок, растрескивания и т.п.

Состав смеси (ориентировочно)

Примечание. Износостойкость и жесткость ксилолита  увеличивают  добавлением  просеянного  песка  взамен части опилок.

Ксилолит считается экологически безопасным материалом.  Сертификации подвергаются отдельные виды изделий   по общим установленным правилам.

Нормативные документы

ГОСТ 1216-87 "Порошки магнезитовые каустические. Технические условия."
ГОСТ 7759-73 " Магний хлористый технический. Технические условия"

www.newchemistry.ru