ST A N IS Ł A W K O W A L IŃ SK I, A D A M B O G D A
PRZY D A TN O ŚĆ PO L SK IC H ŻYW IC SYNTETYCZNYCH DO SPO RZĄ D ZA N IA M IK RO SK O PO W Y CH SZL IFÓ W G L E B 1
K ated ra G leb o zn a w stw a W SR w e W rocław iu
W ST ĘP
P rz y badaniach m ikrom orfologicznych gleb coraz częściej stosow ane są cienkie pły tk i, zw ane szlifam i m ikroskopow ym i, k tó ry c h s ta ra n n e w y k on an ie jest p odstaw ow ym w a ru n k ie m w łaściw ej in te rp re ta c ji u z y sk a nych w yników . W ykonanie cienkich p ły te k ze skał lity ch nie p rz e d sta w ia sp ecjaln ych tru d n o ści [4, 6]. N ato m iast sporządzanie ich z luźnego m ate ria łu , jak im jest pró b k a glebow a, n ap o ty k a n a duże tru d n o ści i w y m aga w ielu dodatkow ych zabiegów. M a te ria ł glebow y p o b ran y w te r e nie w uk ład zie n a tu ra ln y m pow inien być spojo ny i u tw a rd z o n y z zacho w aniem jego p ierw o tn y ch w łaściw ości, tak aby p rz y w y k o n y w an iu szlifu m ikroskopow ego nie uleg ał w tó rn ej d efo rm acji [1, 2, 3, 5, 7].
S tosow any pow szechnie w m ineralo g ii i p e tro g ra fii sposób u tw a rd z a nia m a te ria łu skalnego za pom ocą b alsam u k an ad y jskieg o nie n a d a je się do sp a ja n ia m a te ria łu glebow ego i sporządzania cienkich p ły tek . B alsam k a n a d y jsk i p rzed użyciem m usi być podgrzany. Podw yższona te m p e ra tu ra pow oduje isto tn e deform acje n a tu ra ln e g o u k ład u próbki glebow ej. P o n ad to k o n sy sten cja balsam u kanad y jsk ieg o, a zw łaszcza jego lepkość nie pozw ala na całkow ite w y p ełn ien ie p rzestw o rów glebow ych. P o ro w ata m asa gleby nie u trw a la się do tego stopnia, aby bez obaw y zniszczenia n a tu ra ln e g o u k ład u m ożna było w ykonyw ać cienkie p ły tk i i gładkie po
1 P raca w y k o n a n a w ram ach tem a tu „ W łaściw ości m ik ro m o rfo lo g iczn e n ie k tó rych ty p ó w g le b ”, fin a n so w a n e g o p rzez K o m itet G leb o zn a w stw a i C h em ii R olnej P A N .
w ierzchnie podczas zeszlifow yw ania odpow iednim i m a te ria ła m i śc ie rn y m i. D latego też coraz częściej stosuje się żyw ice sy n te ty c zn e do z e sta la nia luźnego m a te ria łu glebowego, z którego w y k o n u je się szlify m ik ro s kopowe. Do tego celu n a jb a rd zie j n a d a ją się żyw ice sy n te ty c zn e p ro d u k cji am e ry k ań sk ie j i zachodnio-niem ieckiej typów : P o lestar, P a lata l, V estopal i inne. Spośród w ym ienionych żyw ica ,,V estopal-H ” — pro d u k cji firm y Chem ische W erke H üls A k tien g esellsch aft M a rl/K rs R ecklingshausen — n a d a je się szczególnie dla celów gleboznaw czo-m ikrom orfologicznych dzięki swoim dobrym w łaściw ościom . Odznacza się ona dużą tw ardością szlifow ania, dobrą zdolnością do rozcieńczania m o n o sty ren em oraz w y k azu je dużą stabilność na środki rozpuszczające.
Ze w zględu na duże tru d n o ści dew izow e im p o rt odpow iednich żywic sy n tety czn y ch p ro d u k cji zag ranicznej jest p rak ty c zn ie niem ożliw y. Bio rąc to pod uw agę w latach 1961— 1963 p rzeprow adziliśm y szczegółowe bad an ia p rzy datności żyw ic p rod u ko w an y ch w k ra ju do u tw a rd z a n ia p ró bek glebow ych i sp orządzania z nich szlifów m ikroskopow ych.
OM ÓW IENIE PR ZEPR O W A D ZO N Y C H B A D A Ń
M E T O D Y K A I W Y N IK I B A D A Ń
P rz y p rzep ro w ad zan iu bad ań w ychodziliśm y z podstaw ow ego założe nia, że su b sta n c ja zestalająca p ró b k i glebow e pow inna m ieć n astęp u jące w łaściw ości:
— m ałą lepkość, pozw alającą na u tw a rd z a n ie zarów no utw orów g le bow ych lekkich, jak i ciężkich;
— m ożliwość dow olnego reg u lo w ania lepkości su b sta n c ji zestalającej przez odpow iednie rozcieńczenie sty ren em ;
— m ożliwość n asycania pró bek glebow ych na zim no w te m p e ra tu rz e pokojow ej;
— czas polim ery zacji d ający się dow olnie regulow ać przez odpow ied nie stężenie k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra;
— m ały stopień kurczliw ości w procesie polim eryzacji;
— w ielką czystość, d ającą w obróbce m echanicznej dobre p re p a ra ty m ikroskopow e;
— b rak dodatkow ych b a rw in te rfe re n c y jn y c h w czasie an alizy m i kroskopow ej.
Po teo rety czn y m zapoznaniu się z w łaściw ościam i żyw ic epoksydo w ych, ak rylow ych i p o listy re n u zdyskw alifikow ano je w stęp n ie jako m ało p rz y d a tn e dla celów gleboznaw czo-m ikrom orfologicznych. J e d y n ie żyw ice poliestrow e ty p u P o lim al pro d u ko w an e przez Z ak ład y Chem iczne ,,S a rz y n a ” w y d aw ały się bard ziej p rz y d a tn e dla naszych celów. Z
uzys-T a b e l a 1 W łasności techniczne niektórych żywic p oliestrow ych Polim al*
T echnical p r o p e r tie s o f some p o ly e s te r r e s in s P olim al* W łasności żywicy
P r o p erties o f the r e s in P olim al 100 P olim cl 102 P olim al 103 P olim al 109 Typ odlewu Type o f caet bardso twardy wysoko reak tywny very herd bigii-r e a c tiv e twardy średnio reaktywny hard medium- r e a c tiv e twardy średnio reaktywny hard medium- r e a c tiv e twardy średnio reaktywny hard medium- r e a c tiv e Zawartość styrenu w % Styrene content in % 33,5 30 36 36 Lepkość w 25°C w cp ok. V is c o s ity at 25°C in cP about 1000 2000 500 400 C iężar,w łaściw y w 20°C> w g /сиг S p e c ific weight at 20°C in g/cm3 1 Д З 1,16 1 Д 2 1 ,1 2 Trwałość w temperaturze pokojowej D u ra b ility at room temperature 6 6 6 6 Wytrzymałość na śc isk a n ie w kg/cm Compressive stren gth in kg/cm 1200 1000 1350
-Skurcz p o lim er y za cji w % P olym erization co n tra ctio n i n *
8 ,1 * , 6 8 ,8 8 ,8
Barwa - Colour
ja sn o żó łta ( z ło c is t a ) lig h t-y e llo w (golden)
ja sn o ż ó łta ( z ło c is t a ) lig h t-y e llo w
(golden) ja sn o żó łta ( z ło c is t a ) lig h t- y e llo w (golden) ja sn o żó łta ( z ło c is t a ) lig h t-y e llo w (golden) P rzezroczystość Transparency dobra good dobra good dobra good dobra good Utwardzanie - Hardening szybkie z wy dzieleniem dużej i l o ś c i c ie k ła rap id , stro n g ly exothermic r e a c tio n w o ln iejsze
slower w o ln iejszeslow er
szybkie z wy dzieleniem duiej i l o ś c i c ie p ła rapid, stro n g ly exothermic r e a c tio n Twardość i sztywność odlewu
H ardness and s t i f f n e s s o f the
c a st bardzo duża very high -le k k o -g ię tk ie s l i g h t l y f l e x i b l e duża high * W e d łu g d a n y c h f a b r y c z n y c h (8) — A c c o r d in g to m a k e r ’s d a ta (8).
T r w a ło ś ć w t e m p e r a t u r z e p o k o j o w e j w m ie s ią c a c h — D u r a b ili t y a t r o o m te m p e r a t u r e in m o n th s .
k an y ch 8 rodzajów żyw ic poliestrow ych ty p u P olim al po p rzep ro w ad ze n iu b adań ogólnych zdyskw alifikow ano jed n ak 4 żywice: P olim al 110, Polim al 140, P olim al 150 i P olim al 151. Ich k onsy stencja, b arw a, sposób po lim ery zacji i inne w łaściw ości fizyczne p rzem aw iały za m ałą p rz y d a t nością ty ch żywic do u tw a rd z a n ia porow atego m a te ria łu glebow ego i spo rząd zania szlifów m ikroskopow ych. P olim al 110 n a d a je się do u tw a rd z a nia jedy n ie w cienkich pow łokach. P o lim al 140 daw ał odlew y m ętn e i n ie przezroczyste. P olim al 150 i P olim al 151 są żyw icam i nisko i bardzo nisko rea k ty w n y m i. Służą zasadniczo do uelasty czn ian ia innych żywic, dając odlew y g iętkie i sprężyste, nie n ad ające się do obróbki m echanicznej [8].
T a b e l a 2 Zestaw ienie badanych roztworów żywicy(w procentech o b ję to ś c i)
Comparison o f the examined r e s in so lu tio n s ( in volum etric % ) Komb iaa с j a ^''^■'^> s (ïomb ina t i on Składniki Conponents 1 2 3 4 5 6 7 1 żywica eyntetyczna S y n th etic r e s in 100 100 100 100 100 100 100 a 5 5 5 5 5 5 5 b 20 20 20 20 20 20 20 2 Styren - Styrene с d 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 40 6o e 80 80 80 80 80 80 80 f 100 0 100 100 100 100 100 100 3 K a ta liza to rC atalyst 5 4,5 4,5 2 1 0,5 0,5 4 Aktywator - A ctiv a to r 0,5 0,45 0,2 0,2 0,1 0,25 0,05
Do szczegółow ych b ad ań w y b ran o 4 ro d zaje żywic: P olim al 100, P o li m al 102, P olim al 103 i P olim al 109. Ich w łaściw ości techniczne podane są w tab. 1. Żyw ice te posłużyły do w y k o n an ia czystych odlew ów i do u tw a rd z a n ia próbek glebow ych p rzy rów noczesnym zastosow aniu ro z m aity ch k o m binacji obejm ujących:
— ró żn y stopień rozcieńczenia żywic styren em ,
— ró żn y do datek k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra p rzy ty m sam ym ro zcień czeniu sty renem ,
— jed n ak o w y d o datek k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra p rz y ró żn ym roz cieńczeniu sty ren em ,
— różne zestaw y k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra. R óżnorodność ty ch kom bin acji o b razuje tab. 2.
co m a podstaw ow e znaczenie p rzy n asy can iu dro bn op orow atej m asy gle bow ej o cięższym składzie m echanicznym . Rozcieńczenie żyw ic sty re n e m k ształtow ało się w rzędach 5, 20, 40, 60, 80 i 100% objętości sty re n u w sto su n k u do objętości żyw icy.
W celu spow odow ania re a k c ji zestalania, czyli polim eryzacji b ad a nych żywic poliestrow ych, zastosow ano dw a ro dzaje zestaw ów k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra:
zestaw Redox, sk ład ający się z n a d tle n k u benzoilu, spastow anym we fta la n ie dw u b u ty lo w y m — jako k a ta liz a to ra i d w u m ety lo an ilin y — jako a k ty w a to ra;
zestaw o b ejm ujący k a ta liz a to r w postaci n a d tle n k u cykloheksanonu, spasto w an y m we fta la n ie dw ubu ty lo w ym , noszący nazw ę handlow ą P a sta HCH oraz a k ty w a to r w postaci n a fte n ia n u k o b altu w roztw orze 0 zaw artości 1% k o b altu m etalicznego, noszący nazw ę h an dlo w ą A k ty w a to r Co-1.
S tosunek k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra do żyw icy p rzy jm o w ał różne w arto ści w yrażon e w procentach objętościow ych.
W ram ach kom binacji u ję ty c h w tab. 2 o trzym ano w iele roztw orów , k tó re w ilości 25 m l um ieszczano w naczyniach z folii (kapslach) i pozo staw ian o w te m p e ra tu rz e pokojow ej (około 18— 20°C) i przy n o rm aln y m ciśnieniu (1 atm ) aż do całkow itego zestalenia. P rzeb ieg procesu polim e ry za c ji był stale obserw ow any.
Czas zestalan ia czystych odlew ów k ształto w ał się różnie w zależności od próbek. W ynosił on od k ilk u godzin dla próbek o m ałej zaw artości sty re n u i dużej ilości k a ta liz a to ra i ak ty w a to ra, do k ilk u n a stu dni dla próbek znacznie rozcieńczonych sty ren em i o m ałej daw ce k a ta liz a to ra 1 a k ty w a to ra. Na ogół należy stw ierdzić, że pierw szy zestaw k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra pow odow ał w olniejszy proces u tw a rd z a n ia niż dru g i zestaw, pod którego działan iem czas polim ery zacji sk racał się p rzeciętn ie o 1/3.
W czasie polim eryzacji n iek tó ry ch roztw orów w y stępow ały w w ielu w yp adk ach niepożądane zjaw iska, tak ie jak m ętn ienie, n ieró w no m ierne zestalan ie żywicy, pow odujące w ew n ętrzn e n ap rężenia i prow adzące n ie k ied y do defo rm acji cy lin d erk a z folii (kapsla), pęknięć, w ybrzuszeń oraz gu fro w an ia na pow ierzchni odlew u. Dla próbek o dużej zaw artości a k ty w atora, obok szybkiego zestalania, dodatkow ym n iek o rzy stn y m objaw em b y ła bardzo w ysoka te m p e ra tu ra w yd zielająca się w w y n ik u zachodzącej szybkiej reakcji. T e m p e ra tu ra ta pow odow ała tw orzenie się k a w e rn i licz ne pęknięcia u tw ard zo n ej żyw icy. Po zestaleniu w szystkie prób ki p rze b y w ały w suszarce w te m p e ra tu rz e około 35 °C przez 30 godz.
Na podstaw ie zachow ania się czystych odlew ów w ybran o do dalszych b adań najodpow iedniejsze ro ztw o ry do u tw a rd z a n ia porow atych m as plastyczn y ch i odpow iednich próbek glebow ych. P ró b y u tw a rd z a n ia
ro w aty ch m as odpow iednim i zestaw am i roztw oró w nie d a ły żadnych po zyty w n y ch w yników . D latego też nie k o nty n uo w ano ich, a w szerszym zakresie zajęto się u tw a rd z a n ie m odpow iednich próbek glebow ych. Jak o m a te ria ł w zorcow y zastosow ano u tw o ry piaszczyste, u tw o ry pyłow e i u tw o ry ilaste, pobran e w n a tu ra ln y m układzie. U tw ór lessow y ze w zglę du na sw oją dużą porow atość ogólną okazał się najlep szy m m a te ria łe m do tego ro d zaju eksperym entów . O dpow iednio sp rep aro w an e próbki m a te ria łu glebowego w kładan o do naczyniek z folii (kapsli), n a stę p n ie w sta w iano do specjalnego a p a ra tu próżniow ego, w k tó ry m nasycano próbki glebow e pod próżnią o trzy m an ą przez zastosow anie ro ta c y jn e j pom py próżniow ej. W artość próżni w czasie nasy can ia próbek glebow ych odpo w iednim i zestaw am i roztw orów w ah ała się w granicach 7— 12 m m słupa rtęci. Czas nasycania trw a ł około 1,5 godz. N asycano powoli k ro p lam i z lejków rozdzielczych p rzy stale p rac u jąc e j pom pie próżniow ej. N asy cone żyw icą próbki w staw iano do eksy k ato ra próżniow ego, podłączonego do ro ta c y jn e j pom py próżniow ej, i dodatkow o je w akuow ano przez okres 4— 6 godz., aż do zupełnego zanik u banieczek pow ietrza, tw orzących się na pow ierzchni cieczy. Stosow ano także lekkie w strz ą sy naczyniek z nasyconym i żyw icą próbkam i, w celu u łatw ie n ia p rzedostania się b a nieczek ku pow ierzchni. Po zakończeniu w ak uow ania odstaw iano próbki na pew ien czas w te m p e ra tu rz e pokojow ej i n o rm aln y m ciśnieniu, a n a stęp n ie po zestalen iu w staw iano je do suszarki o te m p e ra tu rz e 35 °C na 30 godz. w celu lepszego u tw ard zenia.
Podobnie jak p rzy czystych odlew ach, tak i p rzy nasyceniu próbek glebow ych, przebieg procesu u tw a rd z a n ia i jego sk u tk i b y ły różne dla różnych b adanych żyw ic i ich roztw orów z różną ilością sty re n u , k a ta li zatora i a k ty w a to ra. O graniczone ra m y ro zp raw y nie pozw alają na szcze gółowe om ów ienie w szystkich obserw acji. Z tego w zględu zajm iem y się tu ta j n a jisto tn ie jszy m i zjaw iskam i ty po w y m i dla poszczególnych żywic.
P o l i m a l 100. P rz y rozcieńczeniach sty re n e m 5 i 2 0 % oraz d o d a t
ku 5 :)/o k a ta liz a to ra i 0 ,5 э/о ak ty w a to ra zarów no zestaw u Redox, p asty
HCH, jak i a k ty w a to ra Co-1 proces całkow itego u tw a rd z e n ia n astępo w ał stosunkow o szybko bo już po 1 godz. od zakończenia nasycania próbki. W ydzielała się przy ty m duża ilość ciepła, pow odującego pęknięcia i inne d eform acje w ew n ętrzn e zestalonej próbki. Z w iększona daw ka a k ty w a to ra Co-1 w yw oływ ała lekkie zaczerw ienienie żywicy.
P ró b k i żyw icy rozcieńczone sty re n e m w 40 i 60% p rzy tak ie j sam ej, jak poprzednio, ilości k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra obydw u kom binacji, ze sta la ły się o w iele w olniej.
P rz y rozcieńczeniu żyw icy sty re n e m w 40% oraz d od atk u k a ta liz a to ra w ilości 1% i a k ty w a to ra 0,1% proces zestalania przebiegał w ciągu
7 dni p rzy zastosow aniu zestaw u R edox i około 5 dn i w p rzy p a d k u p a sty H CH i a k ty w a to ra Co-1. P rz y ty ch sam ych dodatkach k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra z zestaw u R edox proces u tw a rd z a n ia zachodził w czasie 10 d ni dla rozcieńczenia 60%, a w czasie około 18 d n i dla rozcieńczenia 80%. Czas u tw a rd z a n ia przy zastosow aniu drugiego zestaw u środków , w yw o łu jący ch proces zestalania (pasta HCH i a k ty w a to r Co-1), b y ł o 3— 4 dni krótszy . W szystkie u tw ard zo n e pró bk i glebow e zarów no piaszczyste, p y łowe, jak i ilaste nie w y k azyw ały zew n ętrzn y ch ani w e w n ętrzn y c h znie kształceń. M asa u tw a rd z a ją c a by ła na ogół przeźroczysta, o barw ie jas- no-żółtej, z lekkim odcieniem b ru n atn a w y m . Po przecięciu u tw a rd z o nych próbek okazało się, że prób k a u tw o ru ilastego n ajle p ie j została u tw a rd z o n a p rzy zastosow aniu rozcieńczenia żyw icy s ty re n e m w ilości 60 i 80% . D la w szystkich pró b ek śred n ie i duże rozcieńczenia żyw icy d a w ały dobre re z u lta ty p rzy zachow aniu k a ta liz a to ra w ilości 1% i a k ty w a to ra 0,1% w obu kom binacjach.
P ró b k i o rozcieńczeniu 40, 60 i 80%, lecz d o d atk u k a ta liz a to ra w iloś ci 0,5%, a a k ty w a to ra 0,05% w obu p rzyp adkach zestaw ów żelow ały znacznie w olniej, czasem n iere g u la rn ie , d ając n iek iedy zm ętniałe osady w czystych odlew ach. U tw ard zon e próbki glebow e przy tych sam ych iloś ciowo d o datkach b y ły dobrze nasycone, pozbaw ione nap rężeń i d efo r m acji, a zestalona żyw ica b yła jasna i przezroczysta. Pom im o w oln iejsze go u tw a rd z a n ia szczególnie dobre w łaściw ości ze w zględu na dalszą m e chaniczną obróbkę w y k azy w ały próbki m a te ria łu glebow ego nasycone rozcieńczoną żywicą, przy zastosow aniu 0,5% p a sty HCH i 0,1— 0,25% a k ty w a to ra Co-1.
P ró b k i żyw icy rozcieńczone sty ren em w stosunku objętościow ym 1 : 1 zarów no p rzy w iększym , jak i m n iejszym d o datku k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra daw ały jasnożółty, niep rzezro czy sty osad, w y k azu jący n ierów n o m iern e zm ętnienie, p rzy czym proces żelow ania przy dodatku 0,5% k a taliz a to ra i 0,05% a k ty w a to ra był w yjątk o w o długi, bo przek raczał 25 dni. P o l i m a l 102. B adania p rzeprow adzone z tą żyw icą w ykazały, że m ożna ją stosow ać do u tw a rd z a n ia p róbek glebow ych w m niejszej ilości kom binacji. D obre re z u lta ty o trz y m u je się jed y n ie p rzy średn ich i niż szych rozcieńczeniach sty ren em . P rz y rozcieńczeniu sty re n e m w ilości 60% i w yższym następow ało w y raźn e rozdzielanie się żyw icy od sty re n u , n aw et bezpośrednio po jej dok ład ny m w ym ieszaniu. Żyw ica, jako cięż sza, grom adziła się na dole naczynia, a s ty re n w górnej jego części. K il k a k ro tn e p ró by dokładnego w ym ieszania obu składników nie d aw ały żadnego re z u lta tu . N ajw łaściw szą m ieszaniną dla tego ro d zaju żyw icy okazał się stosunek: 100 m l żywicy, 40 m l sty re n u , 1,0 m l k a ta liz a to ra i 0,1 m l a k ty w a to ra p rzy obu kom binacjach. Czas u tw a rd z a n ia w tem p e -3*
ra tu rz e pokojow ej i no rm aln y m ciśnieniu w ynosił około 14 dni. P rz y n a sycaniu próbek glebow ych pod p różnią sk racał się do około 8 dni. U tw a r dzona m asa żyw icy m iała b arw ę jasnożółtą. Z estalone próbki nie w y k a zyw ały żadnych w ew n ętrzn y ch zniekształceń, jed y n ie czasam i częściowe lub całkow ite zm ętnienie.
P o l i m a l 103. J e s t to żyw ica o kolorze jasnożółtym i n iskiej lep kości. N ależy do żywic średnio ak ty w n y ch . P rz y odpow iednim rozcień czeniu i d od atk u środków zestalający ch d aje przezroczyste tw a rd e odle w y, o dobrej podatności na m echaniczną obróbkę. D ośw iadczenia w y k a zały, że m ożna ją rozcieńczać niższym i daw kam i sty re n u . Ta w łaści wość ogranicza szersze zastosow anie jej dla u tw a rd z a n ia cięższych u tw o rów glebow ych i sporządzania z nich szlifów glebow ych.
P o l i m a l 109. P rz y bad an iu p rzy d atn o ści dla celów m ik rom o rfo- logicznych żyw icy P olim al 109 okazało się, że najlepsze re z u lta ty u z y skuje się p rzy rozcieńczeniu s ty re n e m w ilości 20, 40 i 60% oraz d o d a t ku k a ta liz a to ra w ilości 1%, a a k ty w a to ra 0,1% w ram ach zestaw u R e dox lub 0,5% k a ta liz a to ra w postaci p a sty HCH i 1,0— 0,25% a k ty w a to ra Co-1. P rz y rozcieńczeniu żyw icy sty re n e m w ilości 20% czas zesta lania w ynosił około 8 dni, p rzy rozcieńczeniu s ty re n e m w ilości 40% — około 11 dni, a p rzy 60% d o d atk u sty re n u — około 15 dni. Stosow ano rów nież wyższe rozcieńczenia z ty m jednak, że czas u tw a rd z a n ia był znacznie dłuższy.
M A T E R IA Ł IL U S T R A C Y J N Y
O ry gin aln e fo togram y p rze d staw ia ją n iek tó re przykładow o w y b ran e w yn iki p rzeprow adzonych b a d a ń 2.
F otog ram y 1— 6 p rze d staw ia ją czyste odlew y bad any ch żywic.
Rys. 1 — przed staw ia c h a ra k te ry sty c z n e w ady źle spolim eryzow anej żyw icy, jak im i są zm ętnienia, k a w e rn y i spękania. W ady te w yw ołane zostały złym stosun k iem poszczególnych składników ro ztw o ru żywicy, k tó ry w d an y m w y p ad k u w ynosił: żyw ica P olim al 109— 100%, s ty re n — 20%, k a ta liz a to r (n ad tlen ek benzoilu) — 2% i a k ty w a to r (dw um etylo- anilina) 0,2%.
Rys. 2 — p rzed staw ia intensyw ność zm ętn ienie żyw icy P olim al 102. Skład roztw oru: żyw ica P olim al 102— 100%, s ty re n — 40% w górnym rzędzie i 60% w dolnym rzędzie, k a ta liz a to r p asta HCH 0,5— 1,0% i a k
2 U p rzejm ie d zięk u jem y p racow n ik om K ated ry G leb o zn a w stw a W SR w e W ro cław iu : P an u Mgr T a d eu szo w i C h od ak ow i za p om oc w w y k o n y w a n iu zdjęć, a P anu F lorian ow i S ta n isła w sk ie m u za pom oc przy w y k o n y w a n iu sz lifó w m ik rosk op ow ych .
ty w a to r Co-1 — 0,05— 0,1'%. Z boku w idoczny klaro w ny , czysty odlew żyw icy P olim al 100, nie w y k azu jący żadnego zm ętnienia.
Rys. 3 — przed staw ia odlew y żyw icy P olim al 100, k tó ra zestalając się pow oli w te m p e ra tu rz e pokojow ej uległa zm ętnieniu. S topień zm ęt n ien ia zależał od rozcieńczenia sty ren em . Im w iększe rozcieńczenie, ty m silniejsze zm ętn ienie odlew u. S kład roztw oru : żyw ica P olim al
R ys. 1. T y p o w e w a d y źle sp o lim ery zo w a n ej ż y w ic y
a — z m ę t n ie n i e , b — k a w e r n y , с — s p ę k a n ia
T y p ica l d efects of b ad ly p olym erized resin
a — t u r b id it i e s , b — c a v e r n s , с — c r a c k in g s
R ys. 2. In te n sy w n o ść zm ętn ien ia sp o lim ery zo w a n ej ży w icy
a — p r a w id ło w y o d le w ż y w ic y P o l im a l 100, b — z m ę tn ia ł e o d le w y ż y w i c y P o l im a l 102
T u rb id ity in te n sity of p o ly m erized resin
a — c o r r e c t c a s t o f r e s in „ P o l im a l 100” , b — tu r b id c a sts o f r e s in „ P o l im a l 102”
100 — 100%, s ty re n — 40°/o (próbka a) — 100% (próbka h), k a ta liz a to r „p asta H C H ” 0,5— 1,0%, a k ty w a to r Co-1 — 0,05— 0,1%. P ró b k a a nie w y k azu je zm ętnienia. J e s t k laro w n a do tego stopnia, że przez w arstw ę utw ard zo n ej żyw icy w idać g raw erę d n a kapsla. W n a stęp n y ch p róbkach zm ętn ien ie w zrasta, p rzy czym p ró b k a h jest n a jb a rd zie j zm ętniała.
R ys. 3. Z ależność zm ętn ien ia ż y w ic y P o lim a l 100 od stop n ia rozcień cze nia sty ren em
a — o d le w p r a w id ło w y , b -b — o d le w y z m ę tn ia ł e
T he d ep en d en ce of tu rb id ity of resin P o lim a l 100 on th e degree of d ilu tion w ith sty ren e
a — c o r r e c t c a st, b-h — tu r b id c a sts
R ys. 4. Z m ętn ia łe o d lew y ż y w ic y P o lim a l 102 przy ro zcień czen iu s t y renem :
a — 40%, b — 60p/o
T urbid casts resin P o lim a l Ii02 on d ilu tio n w ith styren e:
Rys. 4 — p rzed staw ia zm ętn iałe odlew y żyw icy P olim al 102. -Skład roztw oru: żyw ica P olim al 102 — 100%, s ty re n — 40% (próbka a) i 60% (próbka b), k a ta liz a to r p asta HCH — 0,5% i a k ty w a to r Co-1 — 0,25%. Inten sy w n iejsze zm ętn ien ie w y k a z u je odlew przy rozcieńczeniu żyw icy sty re n e m w ilości 60% objętości.
R ys. 5. F orm y sp ęk a ń szyb k o sp o lim ery zo w a n ej ż y w ic y P o lim a l 100 przy rozcień czen iu sty ren em
a — 570, b — 20%
C racking form s of q u ick ly p olym erized resin P o lim a l ICO on d ilu tion w ith sty r e n e
a — 5°/o, b — 20%
Rys. 5 — przed staw ia fo rm y sp ękań szybko spolim eryzow anej ży w icy P olim al 100 p rzy m ały m rozcieńczeniu sty re n e m i rów noczesnym zastosow aniu znacznych daw ek k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra. S kład ro z tw oru: żyw ica P olim al 100 — 100%, s ty re n — 5% w górnym rzędzie i 20% w dolnym rzędzie, k a ta liz a to r p asta HCH — 4,5— 5,0%, a k ty w a to r Co-1 — 0,45— 0,5%. W idoczne silne spęk ania p ow stały w sk u tek szyb kiego u tw a rd z a n ia żywicy, połączonego z w y dzielaniem dużej ilości cie pła.
Rys. 6 — p rzed staw ia p rze k ro je czystych odlew ów żyw icy P olim al 109. S kład ro ztw o ru: żyw ica P olim al 109 — 100%, sty re n — 60% , k a ta lizato r p asta HCH — 0,5% (próbka a) i 1% (próbka b), a k ty w a to r — 0,25% (próbka a) i 0,05% (próbka b). P ró b k a a o b razuje p raw id ło w y
R ys. 6. P rzek roje czy sty ch o d lew ó w ż y w ic y P o lim a l 109
a — o d le w p r a w id ło w y , b — o d le w z m ę t n ia ł y z le k k i m i z e w n ę t r z n y m i s p ę k a n ia m i
C ro s-sectio n s of pure casts of resin P o lim a l 109 '
a — c o r r e c t c a st , b — tu r b id c a s t w ith s lig h t e x t e r n a l c r a c k in g s
R ys. 7. S p ęk an ia próbek g leb o w y ch u tw ard zon ych starą ży w icą P o li m a l 100
R ys. 8. F orm y w e w n ę tr z n y c h zn iek szta łce ń n iep ra w id ło w o u tw a rd zo n ych próbek g leb o w y ch
ь
R ys. 9. P rzek ro je n iep ra w id ło w o u tw a rd zo n y ch próbek g leb o w y ch
a — u t w o r y l e s s o w e , b — u t w o r y g l i n i a s t e
C ro ss-sectio n s of in co rre ctly h ard en ed so il sam p les
a — lo e s s s o ils , b — lo a m s
odlew, n ato m iast p rób k a b w y k azu je odlew nieco zm ętniały, z niew ielk i m i zew n ętrzn y m i spękaniam i.
F o tog ram y 7— 11 to u tw ard zo n e odlew y p róbek glebow ych.
Rys. 7 — przed staw ia spękanie p rób ek glebow ych nasyconych żyw i cą P olim al 100 o przekroczonym okresie aktyw ności. S kład roztw oru: żyw ica P olim al 100 — 100%, s ty re n — 40%, k a ta liz a to r p asta HCH — 1,0% i a k ty w a to r Co-1 — 0,1%. P rz y ty m składzie ro ztw o ru s ta ra ży w ica w yw ołała szybką polim eryzację o dużym skurczu, co spow odow a ło głębokie spęk ania i niedosycenie środkow ej części próbek, k tó re w ty m stan ie nie n a d a ją się do dalszej obróbki.
Rys. 8 — przed staw ia form y w e w n ętrzn y ch zniekształceń źle u tw a r dzonych próbek glebow ych w sk u te k starzejącej się żyw icy. S kład ro z tw o ru u tw ardzającego : żyw ica P olim al 1 0 9— 100%, s ty re n — 40% — — 60%, k a ta liz a to r p a sta HCH — 0,5% i a k ty w a to r Co-1 — 0,25%. Iloś ciowy skład ro ztw o ru by ł odpow iedni. S ta rz e ją c a się żyw ica p o lim ery zow ała szybciej, w yw o łując w iele w ew n ętrzn y ch zniekształceń nie n a syconej m asy glebow ej.
Rys. 9 — przed staw ia p rze k ro je n iepraw idłow o nasyconych próbek glebow ych. S kład ro ztw o ru nasycającego: żyw ica P olim al 100 — 100%, s ty re n — 40%, k a ta liz a to r n a d tle n ek benzoilu — 2,0% , a k ty w a to r d w u
-R ys. 10. P rzek roje p ra w id ło w o u tw ard zon ych próbek g leb o w y ch
a — z w i e t r z e l i n y s k a ln e , to — u t w o r y g l i n i a s t e l e k k i e i p r ó c h n ic z n e , с — u t w o r y g lin ia s t e ś r e d n ie , d — u t w o r y i la s t e i g l i n y c ię ż k ie
C ro ss-sectio n s of co rrectly hard en ed so il sam p les
a — w e a t h e r e d r o c k s , b — li g h t a n d h u m ic lo a m s , с — m e d iu m lo a m s , d — c la y s o ils a n d h e a v y lo a m s
R ys. 11. J ed n ostron n e sz lify p ra w id ło w o u tw ard zon ych próbek g leb o w y ch U n ila tera l th in section s of correctly h ardened soil sa m p les
m ety lo an ilin a — 0,2%. Ilościow y skład ro ztw o ru nie był odpow iedni do nasycenia drobnop orow atych utw o ró w glebow ych o śred n im i cięższym składzie m echanicznym . Szybsza p o lim eryzacja żyw icy spow odow ała niedosycenie środkow ych części próbek. Żyw ica w czasie nasycania do ta rła jed y n ie do zew n ętrzn y ch części b ad any ch próbek glebow ych.
Rys. 10 — p rzed staw ia p rze k ro je próbek glebow ych o różnym sk ła dzie m echanicznym praw idłow o nasycone: a — zw ietrzelin y skał litych, b — próchniczne u tw o ry g lin iasto -p y laste, с — g liny średnie, d — gli ny ciężkie i u tw o ry ilaste. S kład ro ztw o ru nasycającego: żyw ica P o li m al 109 — 100%, sty re n — 40% p rzy próbkach a, 60% przy próbkach b i с oraz 80% p rzy p róbkach d, k a ta liz a to r p asta HCH — 0,5% i a k ty w a tor C o -1 — 0,1— 0,25%. P ró b k i nie w y k azu ją żadnych zniekształceń, w szystkie pory całkow icie w ypełn io ne ro ztw orem żywicy, k tó ra posia da dobrą przezroczystość.
Rys. 1 1 — p rzed staw ia jed n o stro n n ie oszlifow ane pró bk i glebow e, praw idłow o u tw ard zo n e roztw o rem o składzie: żyw ica P olim al 109 — 100%, s ty re n — 40%, k a ta liz a to r p asta HCH — 0,5% i a k ty w a to r Co-1 — 0,25!%. W idać doskonale w ygładzoną pow ierzchnię, nie w y k azu jącą żad nych zniekształceń.
F oto m ik ro g ram y 12— 18 o b razu ją n iek tó re fra g m e n ty cienkich p ły tek zrobionych z praw idłow o nasyconych próbek glebow ych. W yko nano je za pom ocą m ikroskopu polary zacy jn ego w św ietle przechodzą cym częściowo spolary zow an ym (zdjęcia a) i podw ójnie spolaryzo w a nym (zdjęcia b).
b
R ys. 12. S zlif zw ie tr z e lin y gran itu
a — b e z a n a liz a t o r a , b — z a n a liz a t o r e m . P o w ię k s z e n ie 35 X
T hin sectio n of w ea th ered gran ite
b
R ys. 13. S zlif p oziom u BI C g leb y p seu d o b ielico w ej w y tw o rzo n ej ze z w ie tr z e lin y gran itu
a — b e z a n a liz a t o r a , b — z a n a li z a t o r e m . P o w ię k s z e n ie 35 X
T hin sectio n of B/C horizon of p seu d o -p o d so lic so il from w ea th ered g ra n ite
R ys. 14. S z lif poziom u A 1 g le b y szarobrunatnej w y tw o rzo n ej z p iask u słabo g lin ia steg o
a — b e z a n a liz a t o r a , b — z a n a li z a t o r e m . P o w ię k s z e n ie 60 X
T hin sectio n of horizon Ą o f g ra y -b ro w n so il from coarse sand
R ys. 15. S zlif p oziom u В g leb y p seu d o b ielico w ej w y tw o rzo n ej z u tw oru le sso w e g o
a — b e z a n a lliza to ra , b — z a n a li z a t o r e m . P o w ię k s z e n ie 60 X
T hin sectio n o f horizon В of p seu d o -p o d so lic so il from lo ess
R ys. 16. S z lif ila ste g o u tw oru m a cierzy steg o g leb y b ru n atn ej
a — b e z a n a liz a t o r a , b — z a n a liz a t o r e m . P o w ię k s z e n ie 60 X
T h in sectio n on p a ren t cla y of brow n so il
a — w i t h o u t a n a ly s e r , b — w it h a n a ly s e r . 60 X e n la r g e m e n t 4 R o c z n ik i G le b o z n a w c z e t. X V I
R ys. 17. S zlif p róch n icy su row ej
a — b e z a n a liz a t o r a , b — z a n a liz a t o r e m . P o w ię k s z e n ie 60 X
T hin sectio n of raw hum us
b
R ys. 18. S z lif n ie z h u m ifik o w a n ej su b sta n cji organicznej
a — b e z a n a liz a t o r a , b — z a n a li z a t o r e m . P o w ię k s z e n ie 60 X
T hin sectio n of n o n -h u m ified organie m atter
a — w it h o u t a n a ly s e r , b — w it h a n a ly s e r . GO x e n la r g e m e n t 4*
Rys. 12. — p rzed staw ia zw ietrzelin ę g ran itu . S kład ro ztw oru u tw a r dzającego: żyw ica P olim al 109 — 100%, s ty re n — 40%, k a ta liz a to r p asta HCH — 0,5'% i a k ty w a to r Co-1 — 0,25%. M in erały o różnym stopniu rozdrobnienia. W idoczne w y raźnie ziarn a b io ty tu , sk aleni i kw arcu.
Rys. 13 — przed staw ia poziom B /C gleby pseudobielicow ej, w y tw o rzonej ze zw ietrzelin y g ran itu . Skład ro ztw o ru utw ardzającego: żyw ica Polim al 109 — 100%, s ty re n — 40%, k a ta liz a to r p asta HCH — 0,5% i a k ty w a to r Co-1 — 0,25%. S u b stan c ja g lin iasta spaja pojedyncze m in e rały , głów nie skalenie, k w arc i b io tyt. N iektó re ziarn a b io ty tu zacho w ały sw oją p ierw o tn ą s tru k tu rę .
Rys. 14 — p rzed staw ia poziom pró ch n iczny gleby sz aro b ru n atn e j, w ytw orzonej z piasku. Skład ro ztw o ru utw ardzająceg o: żyw ica P o li m al 109 — 100%, sty re n — 40% , k a ta liz a to r n a d tle n ek b e n z o ilu — 1,0% i a k ty w a to r d w u m ety lo an ilin a — 0,1%. Z iarn a piasku kw arcow ego są n ierów nom ierne. N iektó re z nich otoczone są próchnicą, k tó ra czasem w postaci skoagulow anych m ik ro ag reg ató w w y stę p u je pom iędzy częś ciam i m in eraln y m i.
Rys. 15 — p rzed staw ia poziom В gleby pseudobielicow ej, w y tw o rzo nej z lessów. S kład ro ztw o ru utw ardzającego: żyw ica P olim al 100 — 100%, sty re n — 60% ;, k a ta liz a to r n a d tle n ek b e n z o ilu — 1,0% i a k ty w a to r d w u m ety lo an ilin a — 0,1%. W yraźnie w idoczne w y trąc e n ia iłu kolo idalnego, w ym ytego z górnych poziom ów gleby.
Rys. 16 — przed staw ia u tw ó r ila sty z poziom u C. S kład ro ztw o ru u tw ardzającego: żyw ica P olim al 109 — 100%!, s ty re n — 80%, k a ta liz a to r d w u m ety lo an ilin a — 0,1%. W yraźnie w idoczne w y trąc e n ia iłu kolo- k an ia n a tu ry fizycznej oraz k o n k recje żelazowe.
Rys. 17 i 18 — p rze d staw ia ją dw ie fo rm y n adkładow ej próchnicy surow ej. S kład ro ztw o ru utw ardzającego: żyw ica P olim al 109 — 100%, sty re n — 40%, k a ta liz a to r p a sta HCH — 0,5%, a k ty w a to r C o -1 — 0,1— —0,25%. Rys. 17 obok su b stan cji organicznej nie zhum ifikow anej o brazuje su b stan cję zhum ifikow aną, zaw ierającą dużo elem entów biologicznego po chodzenia o n iere g u la rn y ch k ształtach. Rys. 18 p rzed staw ia su b stan cję organiczną o słabym stopn iu hum ifik acji, k tó ra zachow ała sw oją k om ór kow ą budow ę.
A N A L I Z A W Y N IK Ó W
U zyskane w y n iki w y raźnie w sk azu ją na p rzy datność n iek tó ry ch ży wic po liestrow ych p ro d u k cji k rajo w e j do u tw a rd z a n ia m a te ria łu glebo wego i sporządzania szlifów m ikroskopow ych. N ależy p rzy ty m stoso wać żyw ice w granicach ich żyw otności i zachow ać odpow iednie w a ru n ki p o trzeb ne dla w łaściw ego przebiegu procesu polim eryzacji.
Pozornie może się w ydaw ać, że przeprow adzone przez nas szczegóło w e bad an ia m ożna było ograniczyć, gdyż prace nad polim ery zacją żywic prow adzono w lab o rato riach zakładów przem ysłow ych, p ro d u k u jący ch żyw ice poliestrow e, a u zy sk an e tam w y n ik i zestaw ione są w odpow ied n ich opracow aniach w y dany ch przez te zakłady. N iestety, dane z aw ar te w ty ch opracow aniach są jed n ak w ielce niew y starczające do u zy sk a nia po zyty w n ych rez u lta tó w stosując żyw ice poliestrow e p rzy sporzą d zaniu szlifów m ikroskopow ych. Inaczej bow iem stosu je się daw k o w a nie poszczególnych składników w dziedzinach przem ysłow ych do w y ro bu różnego ro d za ju tw orzyw , gdzie czas polim ery zacji pow inien lub m o że być k ró tk i, a w y tw a rz ają ce się w w y n ik u przeb iegającej re a k c ji ciep ło nie stanow i pow ażniejszej przeszkody technicznej.
W zastosow aniu żyw ic p oliestrow ych do gleboznaw stw a nie jest obo jętn e, czy re a k c ja u tw a rd z a n ia m a te ria łu glebowego przebiega szybko, czy powoli, z w ydzieleniem w iększej ilości ciepła lub bez jego w ydzie lania. N ależy rów nież zaznaczyć, że zachow ując identyczne w a ru n k i przy zastosow aniu ty ch sam ych składników , u tw a rd z a n ie próbek glebow ych odpow iednim i żyw icam i poliestro w y m i przebiega nieco w olniej niż u tw a rd z a n ie czystych odlew ów. D uży w pływ na przebieg procesu poli m ery zacji żyw icy m a ciśnienie atm osferyczne i te m p e ra tu ra otoczenia. P on ad to p rzy u tw a rd z a n iu żyw icy n asycającej próbki glebow e pow aż ne znaczenie m a czas ich w ak u ow an ia po nasyceniu. Im czas w ak uo w a- n ia je s t dłuższy, ty m k ró tszy jest czas całkow itego u tw a rd z a n ia b a d a n e go m a te ria łu glebowego.
P rzep row adzo n e b adania w łasne pozw oliły nie tylko na określenie p rzydatn o ści żyw ic sy n tety czn y ch, lecz rów nież na u stalen ie czasu u tw a r dzania próbek glebow ych nasyconych żyw icam i. W ydaje się, że około
10-dniow y czas polim ery zacji jest n a jb a rd zie j k o rzy stn y dla pow olne go i dobrego u tw a rd z e n ia oraz un ik n ięcia niepożądanych efektów przy zestalan iu w postaci pęknięć, defo rm acji itp. Szybkość u tw a rd z a n ia r e g u lu jem y odpow iednim i daw kam i k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra oraz przez rozcieńczenie żyw icy sty ren em . D odatek s ty re n u zm niejsza lepkość żywicy, k tó ra szybciej przen ik a do całej p ró b k i glebow ej, a nie tylko do jej zew n ę trz n ej w arstw y . R ozcieńczanie żyw icy w p ływ a znacznie na szybkość u tw ard zan ia. Stosując coraz w iększe rozcieńczenie żyw icy sty re n e m przy tych sam ych daw kach k a ta liz a to ra i ak ty w a to ra, stosunek dodatków do ogólnej objętości żyw icy i sty re n u jest coraz m niejszy. Stw ierdzono to ek sp ery m en taln ie podczas jednego z k olejn y ch nasyceń i zestaleń p ró bek glebow ych. W p rzy p ad k u gdy zestaw Redox, k a ta liz a to r (1%) i a k y t- w ato r (0,1'%) obliczano do całości ro ztw o ru (żyw ica + styren), a nie jak zw ykle ty lk o w sto su n ku do żywicy, czas polim eryzacji tej p ró bk i był znacznie krótszy. P o w ierzch n ia rów nież została szybko utw ard zon a.
W łasne obserw acje i w y n ik i ścisłych b ad ań w skazują na to, że opi sane rea k c je m ogą nie być w p ełn i p o w tarzaln e p rzy zastosow aniu róż nych p a rtii p ro d u k cy jn y ch odpow iedniego ro d zaju żyw icy oraz stoso w an iu ich w różnym okresie żyw otności. B adania przeprow adzone po w tó rn ie p rz y zastosow aniu in n ej p a rtii żyw icy, lecz ty ch sam ych d o d a t kach daw kow anych w tej sam ej ilości nie zawsze przebiegać m ogą w iden ty czn y sposób, a ich e fe k ty końcow e m ogą nie być ściśle je d n a kowe. U zależnione jest to w głów nej m ierze od tego, że produ ko w ane n a skalę przem ysłow ą żywice poliestrow e nie zawsze m ają jed nak ow y skład chem iczny i w łaściwości. W praw dzie produkow ane są w edług s ta łej rec e p tu ry , jed n ak w ah an ia w zaw artości poszczególnych składników b y w a ją nieraz dość duże. P ow o d uje to n iek ied y znaczne różnice w od pow iednich p a rtiac h żywic, pro d u k ow an y ch w różnym czasie. W ahania w składzie chem icznym żyw ic pom iędzy poszczególnym i ich p a rtia m i zn a jd u ją sw oje odbicie przede w szy stk im w barw ie, lepkości i czasie ich żyw otności, a co za ty m idzie, są mocno zw iązane z in n y m i w łaści w ościam i, w p ły w ający m i na czas i sposób u tw a rd z a n ia próbek p rzy określonym rozcieńczeniu.
N iem niej należy się spodziew ać, że różnice pom iędzy czasem u tw a r dzania żyw ic tu opisanych a żyw ic pochodzących z in n ej p a rtii p ro d u k cy jn ej nie będą znow u tak ie znaczne, aby m ogły w pływ ać isto tn ie na u zyskane w yniki. W głów nych zarysach szybkość rea k c ji i sposób u tw a r dzania p róbek glebow ych będą podobne lub znacznie zbliżone do w y n i ków otrzy m an y ch w p rzeprow adzonych i opisanych pow yżej dośw iad czeniach.
W N IO SK I
P rzeprow adzone b ad ania p rzy datn o ści polskich żywic syn tety czn y ch do u tw a rd z a n ia próbek glebow ych i sporządzania z nich szlifów m ik ro skopow ych pozw alają na w yciągnięcie n a stę p u jąc y c h wniosków :
1. N ajodpow iedniejsze dla celów m ikrom orfologiczno-gleboznaw czych są żyw ice poliestrow e: P olim al 100 oraz P o lim al 109. Polim al 109 g ó ru je n ad P olim alem 100, gdyż jest p raw ie b ezbarw ny, m a niższą lepkość, jest śre d n io re a k ty w n y i d aje dostatecznie tw a rd e odlew y utw ardzonego m a te ria łu glebowego.
2. Żyw ica p oliestrow a P olim al 103 w p ew nym zak resie rozcieńczeń s ty re n e m może być rów nież u ży w ana do u tw a rd z a n ia m a te ria łu glebo wego i sporządzania szlifów m ikroskopow ych. Ma ona na ogół sto su n ko wo niską lepkość, co podnosi jej w artość użytkow ą.
n iek o rzy stn e zachow anie się podczas w iększego rozcieńczenia sty re n e m (pow yżej 50'°/o), sw oisty przebieg procesu polim ery zacji i uzy sk an e m ętn e p ro d u k ty końcow e jest m ało p rzy d a tn a dla celów m ikrom orfologicznych i nie n a d a je się zasadniczo do u tw a rd z a n ia p róbek glebow ych.
4. Do spow odow ania procesu polim ery zacji odpow iednich żyw ic po liestrow y ch nasy cających pró bk i glebow e n a d a ją się dw a zestaw y k a ta li zatora i ak ty w a to ra: pierw szy zestaw — Redox, w k tó ry m k a ta liz a to rem jest n a d tle n ek benzoilu i a k ty w a to rem — d w u m ety lo an ilin a; d ru g i zestaw o b ejm u jący k a ta liz a to r w postaci p a sty HCH (n ad tlen ek cyklo- h eksanonu) i a k ty w a to r Co-1 (n aften ian kobaltu).
P rz y tej sam ej ilości d ru g i zestaw k a ta liz a to ra i a k ty w a to ra sk raca znacznie czas polim eryzacji, co może w yw oływ ać n iekied y u jem n e s k u t ki w u tw ard zo n ej m asie glebow ej.
5. Jak o sta n d a rto w e rozcieńczenie żyw icy poliestrow ej m ożna p rz y jąć 60% objętości sty re n u w sto sun k u do ilości żywicy. T akie rozcień czenie p rzy d o d atk u H%> k a ta liz a to ra i 1% a k ty w a to ra p rzy pierw szym zestaw ie środków pow odujących polim ery zację lub 0,5% k a ta liz a to ra i 0,1— 0,25% a k ty w a to ra p rzy d ru g im zestaw ie, n a d a je się dobrze do u tw a rd z a n ia próbek glebow ych o średnio ciężkim składzie m echanicz n y m (u tw o ry pyłow e i g liny średnie). P rz y u tw o rach lżejszych (piaski i g lin y lekkie) m ożna zm niejszyć ilość sty ren u , a p rzy u tw o rach ciężkich (u tw o ry pyłow o-ilaste, gliny ciężkie i iły) należy zw iększyć ilość s ty re n u w stosun ku do żyw icy, p rz y czym m aksym alne rozcieńczenie sty re n e m nie pow inno p rzekraczać 100%.
6. Za n a jk o rz y stn iejsz y czas polim ery zacji żyw icy nasycającej m ate ria ł glebow y m ożna p rzy jąć około 8— 10 dni. K rótszy czas u tw a rd z a n ia m oże być pow odem niedosycenia środkow ych części próbek. P onadto może w yw oływ ać nap rężen ia w ew n ętrzn e, k tó re pow odują zniek ształce nie u tw a rd z a n e j m asy glebow ej, co z kolei odbija się u jem n ie na m echa nicznej obróbce w czasie sp orządzania szlifu i uniem ożliw ia w łaściw ą in te rp re ta c ję w yników .
LIT E R A T U R A
[1] A l t e m ü l l e r H. J., N e u e M ö g lich k eiten zur H e r ste llu n g von B o d en d ü n n sch liffen . Z.f. P fla n zen er n ä h ru n g D ü n gu ng, B od en k u n d e, 72 (117), 56— 62, W ein h eim 1956.
[2] B o r c h e r t H.: D ie H erstellu n g v o n B o d en d ü n n sch lifften m it dem F e s tle g u n g sm ittel P le x ig u m M 7466. Z.f. P fla n zen ern ä h ru n g , D ü ngung, B od en k u n d e, 99, (1962), 15*9— 164.
[3] K o w a l i ń s k i S.: Z różn icow an ie w ła śc iw o ś c i m ik rom orfologiczn ych , fiz y c z n ych i ch em iczn y ch czarn ych ziem pod w p ły w e m zm ian y ich u ży tk o w a n ia . Z e szy ty N a u k o w e W SR W rocław , nr 29, (1960), 103— 117.
[4] K u b i e n a W. L.: M icropedology, 235 s. C ollegiata P ress, A m es Iow a 1938. [5] K u b i e n a W. L.: H erstellu n g von D ü n n sc h liffe n von B öden in u n gestörter
L ageru n g, Z eiss N achr., 2 F olge, H. 3, (1937), 81— 91.
[6] Ł a s z к i e w i с z A.: W y k o n y w a n ie p rep aratów m ik ro sk o p o w y ch ze sk a ł i k ruszców . B ib lio tek a Z aw od ow a G eologa, M etody pracy, 40, 1957.
[7] R o t t e r W.: H erstellu n g v o n B o d en d ü n n sch liffen nach dem R esin o lv erfa h ren . B o d en k u n d e und P fla n zen ern ä h ru n g , 25 (70), 251— 256 (1941).
[8] Ż y w ice p o liestro w e „ P o lim a l”, P rosp ek t P.O.I.S., „ C h em ip last” G liw ice.
C. К О В А Л И Н Ь С К И , A . Б О Г Д А ПРИ ГО ДНО СТЬ П О Л ЬС К И Х С И Н ТЕТИ Ч ЕС К И Х СМОЛ ДЛЯ И ЗГО ТО ВЛЕНИ Я М И К РО С К О П И Ч Е С К И Х П О Ч ВЕН Н Ы Х Ш ЛИФ ОВ К а ф е д р а П о ч в о в е д е н и я В ы с ш е й С е л ь с к о х о з я й с т в е н н о й Ш к о л ы в В р о ц л а в е Р е з ю м е Ц елью труда было п одробное и ссл едован и е пригодности си н тети ческ и х смол, прои зводи м ы х в П ольш е дл я уплотнения п очвенны х проб и и зготовления из н их м икроск опически х ш лиф ов. В р езул ь тат е вступительн ы х исследован и й ок азалось, что только некоторы е полиэстровы е смолы типа „П олим аль” пригодны дл я этой цели. Эти смолы были использован ы для изготовления чисты х п о з и т и е о в и д л я уп лотнения п очвенны х образцов при прим енении р азн ы х комбинаций, зак лю чаю щ и х: — р азн ую степень разбав лен и я смол стиреном; — разн ую прибавку катали затора и эктиватора при том ж е самом р а зб а влении стиреном; — р азн ы е составы катализатора и активатора. П ров еден н ы е подробны е и сследован и я разреш аю т заклю чить следую щ ее: 1. Н аи более соответственны м для м и к р ом ор ф ол оги ч еск о-п оч вов едч еск и х ц е лей являю тся полиэстровы е смолы: „Полималь 100” и „Полималь 109”. „П оли- маль 109” превы ш ает „П олималь 100”, так как он почти бесцветны й, обладает более низкой вязкостью , среднереактиЕ ны й и дает достаточно тверды е позитивы уплотненного почвенного м атериала. 2. П олиэстровая смола „Полималь 103” до некоторой степени разбав лен и я стиреном м ож ет быть исп ользован а для уплотнения почвенного м атериала и для и зготовления м икроск опически х ш л и ф ов. Она в общ ем обладает относительно низкой вязкостью , что повы ш ает ее потребительскую ценность. 3. Для процесса полим еризации соответственны х п олиэстровы х смол, н а сы щ аю щ и х почвенны е образцы , пригодны два состава катал и затора и акти ва тора: 1-й состав „Р едок с”, в котором катализатором является переки сь бен зои ла и активатором — дим етил анилин; 2-й состав, сод ер ж ащ и й катализатор в ви де пасты „НСН” (перекись ц и к ло- гексанона) и активатор „С о-1” (н аф тен ат кобальта). При том самом количестве
второй состав к атал и затора и активатора зн ач и тель н о сокращ ает врем я п ол и м еризац ии, что м о ж ет вы зы вать иногда отрицательны е эф ф е к т ы в уп лотненной почвенной массе. 4. С тандартны м разбав лен и ем полиэстровой смолы м ож ет быть 60°/о объ ем а стирена по отнош ении к к оли честву смолы. Т акое р азбав л ен и е с прибавкой 1% катали затора и 0,1% активатора в 1-ом составе субстанций вы зы ваю щ и х п ол и м еризац ию или 0,5% катал и затора и 0,1— 0.25% активатора в 2-ом составе, вп олн е пригодно дл я уп л отн ен и я почв енны х образцов со ср ед н е-т я ж ел ы м м е хан и ч еск и м составом (палисты е образов ан и я и ср едн и е глины). При бол ее легк их обр азов ан и я х (пески и легк ие глины) м ож н о ум еньш ить количество стирена, а при т я ж ел ы х обр азов ан и я х (п ы листо-илистое обр азов ан и е т я ж ел ы е глины и илы) сл едует увелич ить количество стирена по отнош ении к смоле, при чем м аксим альное р а збав лен и е стиреном не д о л ж н о в сумме превы ш ать 100%. 5. Н аи более вы годны м врем енем полим еризации смолы, насы щ аю щ ей п о чвенны й материал, м ож н о считать период около 8— 10 дней. Б о л ее короткий срок уп лотн ен и я м ож ет вы звать н еп ол н ое насы щ ени е сер еди н н ы х частей об р а з ца. К ром е того, м ож ет вы зы вать вн утренн ие н ап р я ж ен и я , которы е являю тся причиной деф ор м ац и и уп лотненной почвенной массы, что в свою очередь отри цательно отр аж ается на м ехан и ч еск ой обработке во время и зготовления ш л и ф а и препятствует соответственной интерпретации результатов. S . K O W A L IŃ S K I, A . B O G D A
THE U S E F U L N E SS OF P O L ISH SY NTH ETIC R E SIN S FOR M A K IN G M ICRO SCOPIC T H IN SECTIO N S OF SO ILS
D e p a r tm e n t o f S o il S c ie n c e , C o lle g e o f A g r ic u ltu r e , W r o c ła w
S u m m a r y
T his w ork aim ed at d etailed ex a m in a tio n of the su ita b ility of P o lish sy n th etic resin s for h ard en in g so il sa m p les to m ak e m icroscop ic th in section s. A fte r in tro d uctory tests it appeared that on ly som e p o ly ester resin s of “P o lim a l” ty p e are su ita b le for th is purpose. T h ese resin s w ere used to m ak e pure casts and to harden so il sam p les in d iffe r e n t co m b in a tio n s com prising:
— d ifferen t d egrees of resin d ilu tion w ith styren e,
— d ifferen t doses of c a ta ly st and a ctiv a to r to d ifferen t sty ren e d ilu tion s, — u n iform c a ta ly st and a ctiv a to r doses w ith d ifferen t ‘sty r e n e d ilu tion s, — d iffe r e n t com b in ation s of ca ta ly st and activator.
Our d eta iled in v e stig a tio n s h a v e led to th e fo llo w in g con clu sion s:
1. T he p o ly ester resin s “P o lim a l 100” and “P o lim a l 109” are b est for m icro - m orp h ological and p ed o lo g ica l purp oses. “P o lim a l 109” in superior to “P o lim a l 100” as it is a lm ost colou rless, has lo w er v isco sity , is m ed iu m -r e a c tiv e and g iv e s s u f fi cie n tly hard casts of so il m aterial.
2. T he p o ly ester resin “P o lim a l 103” can in som e ran ges of sty ren e d ilu tion be also used fo r h ard en in g th e so il m a teria l and m a k in g m icroscop ic th in sectio n s. It has r e la tiv e ly lo w v is c o sity w h ic h ra ises its u se fu l v a lu e.
3. T w o ca ta ly st and a ctiv a to r com b in ation s are su ita b le for p roducing proper p o ly m eriza tio n of p o ly e ste r resin s sa tu ra tin g so il sam p les, n am ely:
— fir st com b in ation — “R e d o x ” w ith b en zo y l p e r o x id e a s c a ta ly st and d im e th y l- a n ilin e as activator,
— secon d com b in ation — “H C H ” p a ste (cy clo h ex a n o n e p ero x id e) as c a ta ly st and “C o-1” (cobalt n a p h ten a te) as activator.
T h e sam e q u a n tity of th e second com b in ation of ca ta ly st and a ctivator sh orten s co n sid era b ly th e tim e of p o ly m eriza tio n , but m ay so m etim es cau se n e g a tiv e e ffe c ts in th e hardened so il m ass.
4. 60°/o v o lu m e of sty r e n e in p roportion to th e q u a n tity o f resin m ay be accep ted as a standard d ilu tion of the p o ly ester resin. Su ch a d ilu tion w ith ad d ition of l'% c a ta ly st and 0,Г°/о activ a to r w ith th e fir st com b in ation b rin gin g about p o ly m e r iz a tion, or O.öVo c a ta ly st and 0.1— 0.25‘°/o activ a to r w ith the secon d com b in ation , is w e ll su ita b le for h ard en in g so il sa m p les of m e d iu m -h e a v y m ech a n ica l com p osition (silt loam s and m e d iu m -h e a v y loam s). W ith lig h ter fo rm a tio n s (sands and lig h t loam s), th e q u a n tity of sty ren e can b e redu ced , and w ith h ea v y fo rm a tio n s (silt lo a m s-c la y e y , h e a v y loam s and clays) th e ratio of sty r e n e to resin sh ou ld be in creased , m a x im a l um d ilu tio n w ith sty ren e not e x c e e d in g h o w e v e r 100%.
5. 8— 10 days m ay b e con sid ered as th e m o st ap p rop riate tim e of p o ly m eriza tion of th e resin sa tu ra tin g th e so il m a teria l. A sh orter period of h a rd en in g m a y be in a d eq u a te for fu ll sa tu ra tio n of th e m id d le la y e r s of th e sam p le. B esid es, it m ay produce in tern a l stresses cau sin g d efo rm a tio n s of th e h ard en ed so il m a ss and w h ich a d v ersely in flu e n c e the cu ttin g of th in sectio n s and render im p o ssib le correct in terp reta tio n of th e resu lts.
