початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2133255

СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ МАТЕРІАЛІВ І ВИРОБІВ З ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТИХ ДРЕВЕСНОНАПОЛНЕННИХ ПЛАСТМАС

Ім'я винахідника: Бікбаєв М.Я .; Коршун О.А .; Семенов Л.Л .; Єжов А.А.
Ім'я патентовласника: Відкрите акціонерне товариство Московський інститут матеріалознавства і ефективних технологій
Адреса для листування: 127521, Москва, 17-й пр-д Мар'їній гаї, д.9, ВАТ "Московський ІМЕТ", Отд-е інтелект. собств., Добриніної Р.М.
Дата початку дії патенту: 1997.10.17

Винахід відноситься до виробництва композиційних матеріалів і виробів на їх основі, отриманих з древеснонаполненних пластмас та їх відходів, і може бути використано для отримання будівельних та інших матеріалів, а й для виготовлення меблів, товарів побутового та промислового призначення. Завданням винаходу є отримання екологічно чистих матеріалів і виробів з високим рівнем технічних характеристик при використанні дисперсних деревних наповнювачів з новими сполучними - термопластами. Поставлена задача досягається тим, що обробку і змішання компонентів здійснюють методом трібоактіваціі в потоці зі швидкістю частинок від 10 до 40 м / с, а формування здійснюють при відомих температурних параметрах і межі плинності композиції від 0,1 до 1,0 г / 10 хв.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області виробництва композиційних матеріалів і виробів на їх основі, отриманих з древеснонаполненних пластмас та їх відходів, і може бути використано для отримання будівельних та інших матеріалів, а й для виготовлення меблів, товарів побутового та промислового призначення.

У світовій практиці набули широкого поширення матеріали на основі ДСП і МДФ - панелі, дошки і т.п., на основі дисперсних деревних наповнювачів - стружок, тирси, деревного волокна, пов'язаних в твердий масив за допомогою термореактивних зв'язуючих - карбамидоформальдегидних, фенолформальдегідних смол і їх модифікацій, а й на основі ізоціанатних сполучних.

Доступність і дешевизна вихідної сировини, простота апаратурного оформлення технологічних процесів отримання плит на основі термореактивних смол, їх фізико-механічні властивості, можливість різноманітних модифікацій - все це в цілому визначило створення величезної кількості виробництв плитних матеріалів практично по всьому світу.

Однак в останнє десятиліття проблеми екологічної безпеки як виробництва плитних матеріалів, так і виробів на їх основі стали більш значимі для світової спільноти, ніж їх економічні та технологічні переваги. Справа в тому, що вироби, отримані на основі формальдегідсодержащіх смол, є джерелом тривалої міграції в навколишнє середовище формальдегіду, який віднесений до канцерогенних речовин. Незважаючи на численні дослідження в цій області, кардинального вирішення проблеми виділення формальдегіду з виробів до теперішнього часу немає. Що стосується ізоціанатних сполучних, то, хоча вироби на їх основі менш токсичні, вони самі по собі є досить небезпечними речовинами.

Значне число запропонованих технічних рішень щодо зниження токсичності ДСП і МДФ за рахунок введення в термореактивні сполучні різних добавок або ізоляції масиву виробів шпоном, лаком, фарбою та іншими покриттями, на жаль, не вирішує головного завдання з проблеми екологічної чистоти продукції.

Одним з перспективних напрямків є створення композиційних матеріалів на основі екологічно чистих продуктів, де в якості сполучного використовують термопласти (поліетилен, поліпропілен, полівінілхлорид і їх сополімери). Уже є позитивний досвід створення і застосування композиційних матеріалів на основі термопластів, відходів деревини або інших целлюлозосодержащих наповнювачів.

Відомі композиції переробляються основними чотирма способами:

• пресуванням;
• екструзією;
• вальцюванням;
• литтям.

Слід зазначити, що зазначеними способами можна отримати плити, опалубки, профільно-погонажні вироби (лиштва, плінтус, вагонка, брус, дошка для підлоги), меблеві елементи, панелі. Матеріали і вироби, одержані вказаними способами, мають ряд недоліків:

• низькі фізико-механічне властивості;
• високе водопоглинання;
• горючість;
• низька атмосферостійкість.

Відомі способи виготовлення будівельних виробів з деревинно-полімерного композиційного матеріалу, що включають змішання деревних частинок і термопластичного сполучного, нагрів до температури 130 - 220 ^{o C} і подальшу переробку у вироби [патенти Росії - N 1562145, кл. B 27 N / 01, 1991 р, N 1666306, кл. B 27 N / 02, 1991 р].

До недоліків зазначених способів слід віднести низькі значення фізико-механічних характеристик отриманого матеріалу, особливо при зниженні вмісту полімерного сполучного.

Відома полімерна композиція [патент Росії N 2010815, кл. C 08 L 23/06, 1994 г.], яка використовується для виготовлення виробів, що включає поліетилен (1000 мас.ч) і рубаний волокнистий наповнювач. Сполучна додатково може містити в якості модифікатора полівінілхлорид (10 - 950 мас. Ч).

Недоліком відомої композиції є низька адгезія сполучного до волокнистому наповнювача після термоциклирования в діапазоні температур від - 70 ^{o C} до +50 ^{o C.} Це призводить до розтріскування матеріалу і передчасного виходу деталей з ладу. Крім того, слід зазначити, що її застосування екологічно небезпечно.

Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається ефекту є спосіб виготовлення матеріалів і виробів з екологічно чистих древеснонаполненних пластмас на основі дисперсного наповнювача і термопластичного полімерного сполучного, що включає сушку, обробку, змішання і формування виробів при нагріванні (див., Наприклад, патент RU N 2081135, кл. C 08 Z 97/02, 1997 г.).

До основних недоліків композиційного матеріалу, отриманого відомим способом, відносяться щодо невисокий вміст древеснорастітельного наповнювача, недостатньо високі характеристики міцності та експлуатаційні властивості, що обумовлено недостатньо сильним адгезійним взаємодією компонентів в композиті. Крім того, не у всіх випадках зазначений композит має високу технологічність при переробці в вироби.

Мета винаходу - отримання екологічно чистих матеріалів і виробів з високим рівнем технічних характеристик.

Поставлена мета досягається тим, що в способі виготовлення матеріалів і виробів з екологічно чистих древеснонаполненних пластмас на основі дисперсного деревного наповнювача і термопластичного полімерного сполучного, що включає сушку, обробку, змішання і формування виробів при нагріванні, обробку і змішання компонентів здійснюють методом трібоактіваціі в потоці зі швидкістю частинок від 10 до 40 м / с, a формування при межі плинності розплаву композиції від 0,1 г / 10 хв до 1,0 г / 10 хв.

Проведений аналіз техніки і виявлення джерел, що містять відомості про аналоги заявленого винаходу, дозволив встановити, що не виявлені аналоги, які характеризуються ознаками, тотожними усіх істотних ознаками заявленого винаходу. ВИЗНАЧЕННЯ з переліку виявлених аналогів прототипу як найбільш близького за сукупністю суттєвих ознак аналога позволілo виявити сукупність істотних по відношенню у технічному результату відмінних ознак в заявленій суміші, викладених у формулі винаходу. Отже, заявлений винахід відповідає умові "новизна".

Для реалізації способу використовували стандартне обладнання з його невеликою модернізацією. Вихідні компоненти у вигляді висушеного деревного наповнювача, первинних і вторинних термопластів змішували у відповідних пропорціях і подавали в розроблений активатор примусової дії, що дозволяє регулювати швидкість переміщення дисперсних частинок щодо внутрішньої поверхні в межах від 10 до 40 м / с. Сутність запропонованого винаходу ілюструється такими прикладами його здійснення пресуванням, екструзією, вальцюванням і литтям.

приклад 1
10 мас.ч вторинного ПЕВТ, попередньо висушеного до залишкової вологості 0,5% в вигляді частинок з розміром 100 - 300 мкм і 90 мас.ч. деревного наповнювача, що має залишкову вологість близько 2,3% і розмір часток 0,1 - 10,0 мм, змішують і подають в активатор, в якому проводять трібоактівацію при середній швидкості частинок 15 - 20 м / с. З отриманої композиції з межею плинності 0,1 г / 10 хв пресують при температурі 180 - 200 ^{o C} і питомому тиску 25 - 30 кгс / см ² плити товщиною 16 мм, при цьому загальний цикл пресування дорівнює 10 хв.

Властивості плит наведені в табл. 1.

приклад 2
30 мас.ч. суміші первинного ПЕ та вторинного ПЕ, взятих у співвідношенні 1: 1 з розміром частинок до 0,5 мм і залишкової вологості 0,5% і 70 мас.ч. деревного наповнювача із залишковою вологістю 1,5% і розміром частинок 0,1 - 10 мм, причому більше 50% частинок мають розміри 0,5 - 0,8 мм, змішують і подають в активатор, в якому проводять трібоактівацію при середній швидкості частинок 30 - 40 м / с. Отриману композицію з межею плинності 0,5 г / 10 хв екструдують в екструдері (температура по зонах I - 130 ^{o C,} II - 150 ^{o C,} III - 175 ^{o C} і IV - 195 ^{o C).} Властивості композиції наведені в табл. 1.

приклад 3
40 мас. ч. попереднього пластифицированного діоктилфталат ПВХ і містить традиційні цільові добавки і 60 мас.ч. деревного наповнювача із залишковою вологістю 1,5% і розмірами частинок 0,1 - 5,0 мм, переважно 1,0 - 3,0 мм, змішують і подають в активатор, в якому проводять трібоактівацію при середній швидкості частинок 10 - 15 м / с. Отриману композицію (межа плинності 0,6 г / 10 хв) пропускають через екструдер (температура по зонах I - 120 ^{o C,} II - 130 ^{o C,} III - 140 ^{o C} і IV - 150 ^{o C).} Властивості композиції наведені в табл. 1.

приклад 4
35 мас. ч. вторинного ПЕ з розмірами частинок 0,3 - 1,0 мм, залишковою вологістю 0,5% і містить до 5 мас.ч. традиційних цільових добавок і 65 мас.ч. деревного наповнювача із залишковою вологістю 1,5% змішують і подають в активатор, в якому проводять трібоактівацію при середній швидкості частинок 20 - 30 м / с. Отриману композицію з межею плинності 1 г / 10 хв) екструдують в екструдері (температура по зонах I - 130 ^{o C,} II - 150 ^{o C,} III - 170 ^{o C} і IV - 195 ^{o C).} Композицію охолоджують на повітрі і гранулюють. Отриманий гранулят переробляють в вироби литтям під тиском при наступних умовах: час вприскування - 10 с, тиск 35 МПа, витримка і охолодження 2 с, температура нагріву по зонам I - 150 ± 5 ^{o C,} II - 170 ± 5 ^{o C,} III і IV - 190 ± 5 ^{o C.} Властивості виробів представлені в табл. 1.

Для порівняння було здійснено контрольний експеримент. 90 частин деревного наповнювача із залишковою вологістю 2,4% змішували з 10 частинами карбамидоформальдегидной смоли, а потім суміш піддавали пресування при температурі 170 ^{o C} і тиску 30 кгс / см ^2. Характеристики отриманого вироби наведені в табл. 1.

Проведені експерименти показали, що при зниженні середньої швидкості переміщення частинок в процесі трібоактіваціі до величини менше 10 м / с істотно ускладнюється формування і погіршуються технічні характеристики отриманих виробів, з цим же пов'язане і те, що відбувається в цьому випадку зменшення показника плинності рідкої композиції до величини менш 0, 1 г / 10 хв. У разі збільшення плинності рідкої композиції вище 1,0 г / 10 хв спостерігається коркове протягом розплаву, і утрудняє формування виробів.

Підвищення середньої швидкості дисперсних частинок при трібоактіваціі вище 40 м / с нераціонально в зв'язку з істотним погіршенням режиму роботи активатора і збільшенням енерговитрат.

Порівняльні характеристики найбільш поширених виробів з натурального дерева, ДСП, МДФ і екологічно чистих древеснонаполненниx пластмас (ЕДНП) наводяться в табл. 2.

Застосування цього винаходу в промисловості дозволить модернізувати підприємства з виробництва ДСП і МДФ на екологічно чисту більш якісну продукцію.

Розроблена технологія дозволяє отримувати екологічно чисті древеснонаполненние пластмаси та вироби на їх основі з високими експлуатаційними характеристиками методами пресування, екструзії, каландрування і лиття. Прийняті технічні та технологічні прийоми дозволяють отримати широку номенклатуру виробів для меблевої, будівельної, машинобудівної, авіаційної та суднобудівної, авто- і вагонобудівній галузей:

• плити (оброблені різними матеріалами з тисненнями);
• дверні панелі;
• меблеві фасади;
• опалубка;
• облицювальні панелі;
• профілі (лиштва, вагонка, плінтус, брус, багет і ін.);
• труби;
• підвіконні дошки;
• листи типу фанери;
• піддони;
• деталі машин;
• меблеві деталі;
• статева дошка;
• широкий асортимент виробів з наповнених пластмас - посуд, вішалки, форми і т.д.

Особливо важлива встановлена ​​можливість реалізації нових технологій з використанням вторинних пластмас в якості сполучного, тому що це дозволяє економити дорогі сировинні матеріали для отримання пластмас і, крім того, значно поліпшити екологію за рахунок утилізації відходів від її використання.

B якості деревного наповнювача може бути використана не тільки цілісна деревина переважно хвойних порід, як цього вимагає виробництво ДСП, а практично будь-яка порода деревини, а й всі види відходів (рейка, обрізки, шпон, стружки, тирса) лісопильних і деревообробних виробництв і фаунтная деревина санітарних рубок в лісах. Крім того, додатковим сировинним ресурсом є целюлозовмістні відходи сільськогосподарського виробництва (багаття льону, ріпак, рисова лушпиння і ін., А й самооновлювється рослини: очерет, очерет і ін.).

Можливість використання за технологією в екологічно чистих древеснонаполненних пластмасах вторинної сировини, особливо полімерного, дозволяє істотно знизити собівартість продукції і зробити її конкурентоспроможною на світовому ринку.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Спосіб виготовлення матеріалів і виробів з екологічно чистих древеснонаполненних пластмас на основі дисперсного деревного наповнювача і термопластичного полімерного сполучного, що включає сушку, обробку, змішання і формування виробів при нагріванні, що відрізняється тим, що обробку і змішання компонентів здійснюють методом трібоактіваціі в потоці зі швидкістю частинок від 10 до 40 м / с, а формування - при межі плинності композиції від 0,1 до 1,0 г / 10 хв.

Версія для друку
Дата публікації 31.10.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів