Композиция для изготовления прессованных изделий

 

Изобретение относится к деревообрабатывающей и строительной отраслям промышленности, а именно к составам древесно-клеевых композиций, которые могут найти применение в производстве специальных огнестойких видов древесных материалов, таких, как древесно-стружечные, древесно-волокнистые плиты, фанера, композиционных (брус, блоки, подоконные доски или плиты) и т.д. Цель изобретения - повышение прочности при изгибе и водостойкости и снижение теплопроводности. Композиция для изготовления прессованных изделий содержит, мас. ч: молотый доменный граншлак 30 - 40, натриевое жидкое стекло (на сухое) 60-70, мочевину или тиомочевину 2,5 - 3,5 и целлюлозный наполнитель 330 - 400. Композиция обеспечивает плотность 815 - 843 кг/м³ , прочность при изгибе 9,0 - 12,6 МПа, водопоглощение 16,1-22,1%, коэффициент теплопроводности 0,095 - 0,106 ккал/м ч °С. 4 табл.

Изобретение относится к деревообрабатывающей и строительной отраслям промышленности, а именно к составам древесно-клеевых композиций, которые могут найти широкое применение в производстве специальных огнестойких видов древесных материалов, таких как древесностружечные, древесноволокнистые плиты, фанера, композиционных (брус, блоки, подоконные доски или плиты и т. д.).

Цель изобретения - повышение прочности при изгибе и водостойкости и снижение теплопроводности.

П р и м е р. Используют доменный граншлак процесса выплавки металла в домнах металлургических производств (в частности на Криворожском или Днепропетровском металлургических заводах) следующего химического состава, мас.% : SiO₂ 36,6-40,5 MnO 0,17-0,63 S 1,22-2,2 CaO 40,5-48,5 MgO 5,1-6,4 Al₂O₃ 7,3-9,4 FeO 0,4-0,64 Основность 0,71-1,31 Использование в качестве отвердителя жидкого натриевого стекла доменных шлаков в сочетании с тиомочевиной или мочевиной обусловливает получение материалов, обладающих повышенной прочностью, водостойкостью и теплоизолирующими свойствами.

Это достигается за счет протекания ряда химических реакций. Содержащиеся в составе доменных шлаков амфотерные (Al₂O₃), основные (СаO, MgO) или кислотные (SO₂) окислы в щелочной среде взаимодействуют c ≡ Si-O-Na или ≡ Si-OH группами жидкого стекла с образованием неорганических связей типа ≡ Si-O-Si ≡, ≡ Si-O-Al=,≡ Si-OMg-, ≡ Si-O-Ca- и т.д.

Введенные в рецептуру мочевина или тиомочевина в щелочной среде при повышенных температурах разлагаются с выделением аммиака и различных продуктов распада, которые могут вступать во взаимодействие с группами ≡ Si-O-Na жидкого стекла с выделением кремневой кислоты и способствовать в дальнейшем ее конденсации в пространственную структуру, обусловливая клеящие свойства.

При использовании мочевины могут протекать реакции по схеме: ^2NH3 ^{+ H}2^CO3 H₂CO₃ + 2 NaOSi ≡ ____→ Na₂CO₃ + 2HO-Si ≡ Выделившийся аммиак катализирует реакцию конденсации образовавшейся кремневой кислоты по гидроксильным группам по схеме: ≡ Si - OO - Si ≡ ≡ Si - O - Si ≡, способствуя более полному протеканию реакций структурирования (отверждения) системы.

При использовании тиомочевины могут протекать реакции по схеме: H₂N -- NH₂ 2NH₃ + Na₂C = S + (NH₄)₂C = S + Na₂S + H₂O + ≡ Si - OH и т.д. Выделившаяся кремневая кислота, как и в предыдущем случае, будет конденсироваться по схеме: ≡ Si - OH + HOSi ≡ ≡ Si - O - Si ≡, обусловливая более полное протекание процессов отверждения в системе.

В качестве целлюлозосодержащего наполнителя используют отходы лесопиления, фанерного, мебельного, деревообрабатывающих производств, дровяную древесину, технологическую щепу по ГОСТ 15815-83, стружку, опилки, измельченную макулатуру, лущенный строганный шпон, лузгу семечек подсолнуха, измельченную кукурузную кочерыжку, кору, скорлупу орехов и т.д.

В качестве связующего используют водный раствор жидкого натриевого стекла по ГОСТ 13078-81 с силикатным модулем 3,2, плотностью 1,4 г/см³, с сухим остатком 33,2 мас.%, мочевину ГОСТ 6691-77, тиомочевину ГОСТ 6344-73, измельченную кукурузную кочерыжку фракции 15/5 с влажностью 3,5 мас.%, лузгу семечек подсолнуха с влажностью 3,5 мас.% (отход масложироперерабатывающей промышленности).

Для сравнительных испытаний готовят однослойные древесностружечные плиты толщиной 16 мм, полученных при расчетной плотности 700 кг/м³. В качестве древесных частиц используют стружку смешанных древесных пород (лиственных и хвойных) постоянного состава с влажностью 3,5 мас.% фракции, указанной в табл. 1.

Прессование осуществляют по следующему режиму: Температура, ^оС 100 Время, ч 2,0 Удельное давление, МПа 8,0.

Испытание полученных образцов плит осуществляют по показателям ГОСТ 10632-77 "Плиты древесностружечные" через 24 ч после прессования.

Оценку теплоизолирующих свойств материалов как на основе прототипа, так и на основе описываемой композиции (определение коэффициента теплопроводности по ГОСТ 7076-87) осуществляют на специально отпрессованных по аналогичному режиму образцах древесностружечных плит размером 20 х 20 х 5 см.

Проверку на огнестойкость по методу "огневой трубы" осуществляют на образцах 16 х 10 х 100 мм.

Рецептуры прототипа и опытных составов приведены в табл. 1 и 2.

Физико-механические свойства древесностружечных плит на их основе в табл. 3 и 4.

В опытах 15-18 выполнена частичная или полная замена древесного наполнителя на лузгу подсолнечника (опыты 15, 16), измельченную кукурузную кочерыжку (опыты 17, 18).

Композицию по рецептуре 4 табл. 1 готовят путем предварительного смешивания расчетного количества жидкого стекла и мочевины с древесной стружкой с последующим их смешиванием в течение 6-10 мин с рецептурным количеством молотого доменного шлака. Затем формируют пакет, проводят подпрессовку и осуществляют прессование плиты при 100^оС в течение 2 ч при удельном давлении прессования равном 8 МПа. Отпрессованные плиты выдерживают в стопах 24 ч и испытывают по показателям, приведенным в табл. 3.

Повышение физико-механических свойств получаемых древесностружечных плит связано с более полным протеканием процессов отверждения жидкого стекла, в которых участвуют как основные окислы (СaO и MgO), так и такие компоненты шлака как SiO₂, Al₂O₃ и FeO с образованием силикатов, алюмосиликатов, алюминатов или форросиликатов и ферритов кальция и магния.

Используемое в заявляемой наполненной клеевой композиции в качестве основы связующего жидкое стекло, благодаря хорошей смачиваемости поверхности наполнителя последним и легкого проникновения в поры после отверждения, не только прочно связывает частицы наполнителя между собой, но и создает неорганический каркас, препятствующий и защищающий частицы от горения. Низкая получаемая плотность плит гарантирует более высокие теплоизолирующие свойства.

Без учета воды в смеси содержится 503 кг компонентов на 100% вещества. При закладке 633,0 мас.ч. (кг) древесно-клеевой композиции на прессование часть воды испаряется. В готовой плите или брусе влажность должна быть не выше 8,0 мас.%, т.е. на остальные компоненты приходится не менее 92 мас.%.

Формула изобретения

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающая молотый доменный граншлак, натриевое жидкое стекло, добавки и целлюлозный наполнитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности при изгибе и водостойкости и снижения теплопроводности, она содержит в качестве добавки мочевину или тиомочевину при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Молотый доменный граншлак - 30 - 40
Натриевое жидкое стекло (на сухое) - 60 - 70
Мочевина или тиомочевина - 2,5 - 3,5
Целлюлозный наполнитель - 330 - 400

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10