Способ изготовления изделий из древесно-полимерного композиционного материала

 

Назначение: изобретение относится к производству изделий из древесно-полимерного материала. Сущность изобретения: в измельченные древесные частицы перед смешиванием вводят уксусную или муравьиную кислоту в количестве 1 - 5 % от веса древесных частиц, повышают влажность до 5 - 25 % и смешивание с полимерным связующим со сдвиговой деформацией осуществляют при давлении на смесь 20 - 60 кГ/см². Заполняют пресс-форму и прессуют изделие при температуре 170 - 180^oС и давлении 20 - 60 кГ/см². Влажность древесных частиц может быть повышена путем орошения водой и раствором уксусной или муравьиной кислоты, а полимерное связующее взято в количестве 10 - 20 % от веса смеси. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к производству экологически чистых материалов из отходов лесоперерабатывающих производств и вторичных отходов термопластов (полиэтилен, полипропилен, ПВХ и т.д.), которые могут быть использованы в качестве строительных материалов, в машиностроении, при изготовлении мебели и т.д.

Известен способ изготовления прессованием строительных изделий из древесно-полимерного композиционного материала, включающий смешение древесных частиц и термопласта из класса полиолефинов при температуре 220^oC и последующее прессование изделия [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления прессованием строительных изделий из древесно-полимерного композиционного материала, включающий смешивание древесных частиц и термопластичного связующего при температуре 180-200^oC в шнековом экструдере, где осуществляются сдвиговые деформации древесных частиц, приводящие к освобождению лигнина, расположенного между фибрилами древесины [2].

Недостатками известных способов является использование значительного количества дорогостоящего связующего (полиэтилена и пропилена) до 60 вес.%, что непосредственно скажется на стоимости конечного продукта, сравнительно низкие физико-механические свойства, довольно значительная величина водопоглощения, связанная с наличием пористости, несмотря на значительное количества используемого связующего (40-60 вес.%).

Задачей настоящего изобретения является повышение физико-механических характеристик композиционного материала при одновременном снижении температуры смешения и прессования, а также содержания полимерного связующего.

Эта задача решается за счет того, что перед смешиванием в древесные частицы вводят 1-5% от веса древесных частиц уксусную или муравьиную кислоту, повышают влажность древесных частиц до 5-25% и осуществляют окончательное смешивание с термопластичным полимерным связующим со сдвиговой деформацией компонентов смеси при давлении на смесь 20-60 кГ/см³.

При решении вышеуказанной задачи достигается технический эффект, заключающийся в том, что древесная составляющая материала превращается в пьезотермопластик с повышенной плотностью и прочностью, что в конечном счете сказывается на плотности и прочности материала. Выделяющиеся в процессе гидролиза клеящие смолистые вещества являются дополнительным связующим, что позволяет уменьшить количество термопластичного связующего. Кроме того, происходит снижение температуры смешивания и прессования.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Измельченные древесные частицы перед смешиванием подвергают сушке до влажности 2-3%. Затем в древесные частицы вводят 1 - 5% от веса древесных частиц уксусную или муравьиную кислоту, которая играет роль катализатора для ускорения выделения из древесины смолистого вещества - лигнина, являющегося связующим для древесных частиц. Далее древесные частицы орошают водой до влажности 5-25%. Орошение можно проводить сразу раствором муравьиной или уксусной кислоты, концентрация и количество которой подбираются в зависимости от исходного сырья. Смоченные древесные частицы смешивают с полимерным связующим в плужном двухвалковом смесителе, в котором осуществляется процесс измельчения, смешения совместно со сдвиговыми деформациями смеси при давлении на смесь 20-60 кГ/см² при температуре 150-180^oC. Полученную горячую смесь прессуют в изделие в горячей пресс-форме при температуре 170-180^oC и давлении 45-60 кГ/см², охлаждают и распрессовывают.

Пример конкретного осуществления изобретения.

Изготовление изделия-плиты размером 500х500х20 мм провели по способу-прототипу из древесно-полимерной композиции, содержащей 40 вес.% связующего + 60% древесных частиц и состава с пониженным содержанием полиэтилена (15 вес. %), но в присутствии катализатора процесса гидролиза древесины - муравьиной кислоты в количестве 1-5% от веса древесных частиц.

Изготовление изделия по предложенному способу провели при одном и том же технологическом режиме (температура прессования 170^oC, давление прессования 50 кГ/см²), но различного количество содержания в смеси муравьиной кислоты.

В таблице приведены данные, характеризующие свойства изделий из древесно-полимерной композиции по способу прототипу и по предложенному способу. Анализ представленных данных показывает, что физико-механические показатели изделия из древесно-полимерного материала, полученного по предложенному способу, выше соответствующих показателей для изделий, полученных по способу-прототипу, при одноименном снижении температуры смешения и прессования и уменьшении содержания полимерного связующего.

Формула изобретения

1. Способ изготовления изделий из древесно-полимерного композиционного материала, включающий смешивание нагретых частиц измельченной древесины с термопластичным полимерным связующим с одновременной сдвиговой деформацией компонентов смеси, заполнение последней пресс-формы, горячее прессование под давлением с последующим охлаждением и распрессовкой, отличающийся тем, что перед смешиванием в измельченные древесные частицы вводят 1 - 5% от веса частиц уксусную или муравьиную кислоту, повышают влажность древесных частиц до 5 - 25%, а смешивание их с термопластичным полимерным связующим с одновременной сдвиговой деформацией осуществляют при давлении на смесь 20 - 60 кГ/см² и температуре 150 - 180^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельченные древесные частицы перед введением уксусной или муравьиной кислоты сушат до влажности 2 - 3%.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что повышение влажности древесных частиц осуществляют путем орошения водой древесных частиц, обработанных уксусной или муравьиной кислотой.

4. Способ по каждому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что повышение влажности древесных частиц осуществляют в процессе их обработки раствором муравьиной или уксусной кислоты, концентрация и количество которой увеличивает влажность частиц до 5 - 25%.

5. Способ по каждому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что прессование смеси осуществляют при температуре 170 - 180^oС и давлении 45 - 60 кГ/см².

6. Способ по каждому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что обработанные уксусной или муравьиной кислотой измельченные древесные частицы, смешивают с термопластичным полимерным связующим, например, полиэтиленом, взятом в количестве 10 - 20% от веса смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.09.2009

Извещение опубликовано: 10.09.2009        БИ: 25/2009

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:Токовой Сергей Александрович

(73) Патентообладатель:Куроптев Константин Сергеевич

(73) Патентообладатель:Лесин Павел Анатольевич

(73) Патентообладатель:Токовой Сергей Александрович

Договор № РД0069641 зарегистрирован 09.09.2010

Извещение опубликовано: 20.10.2010        БИ: 29/2010

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 25.09.2010

Дата публикации: 10.12.2011