Конструкционный материал

Изобретение относится к области приборостроения, в частности для выполнения корпусов, кожухов, стоек, ячеек, измерительных приборов, а также может быть использовано при изготовлении электроизоляционных и электроустановочных изделий, а также ручек электроинструментов и др. Описан конструкционный материал, полученный путем обработки давлением смеси, содержащий древесный наполнитель и термопласт, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют цементно-древесную смесь из отходов производства цементно-стружечных плит, при этом соотношение компонентов выбрано следующим, мас. %:

цементно-древесная смесь - 50-80; термопласт - остальное. Технический результат: получен конструкционный материал, с уменьшенным водопоглощением и разбуханием композита, а также с повышенной стойкостью к воздействию агрессивных сред (кислот и щелочей) при сниженной себестоимости. 8 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение может иметь применение, например, в строительстве, а также в области приборостроения, в частности для выполнения корпусов, кожухов, стоек, ячеек, измерительных приборов. Изобретение также может быть использовано при изготовлении электроизоляционных и электроустановочных изделий, а также ручек электроинструментов и др. В момент прессования материала в него можно впрессовывать различные материалы, например металлы (пример - отвертка - металл, ручка).

Известна композиция, состоящая из первичного порошкообразного полиэтилена (ПЭ) в количестве от 10 до 30 мас. ч. и древесные опилки - остальное [Патент РФ №2016022, кл. C08L 97/02, 1994].

Известна композиция, состоящая из вторичного полиэтилена и древесной стружки следующего состава, мас. ч.: вторичный измельченный ПЭ - от 25 до 80, древесная стружка остальное [Свойства древесно-полимерных материалов на основе вторичного полиэтилена и измельченной древесины. И.П. Мельник, Е.В. Лебедев, В.Ф. Анненков, Е.П. Мамуля. Пластические массы, 1987, №6, с. 54].

Известна древесно-полимерная композиция, содержащая древесную стружку и отходы полипропилена в следующем соотношении компонентов: древесная стружка 70-82 мас. ч., отходы полипропилена 18-30 мас .ч. [Патент РФ №2056446, кл. C08L 97/02, 1996].

К недостаткам данных композиций следует отнести низкие показатели водопоглощения и разбухания композита, невысокое значение прочности при изгибе при недостаточно высоком содержании связующего, а также низкая адгезия связующего к волокнистому материалу, сложный состав волокнистого материала.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является древесно-полимерная композиция, содержащая древесную стружку и отходы полистирола или поливинилхлорида в следующем соотношении компонентов: древесная стружка 55-95 мас. ч., отходы полистирола или поливинилхлорида 5-45 мас. ч. [Патент РФ №2484110, кл. C08L 97/02, 2013].

Недостатками данной композиции являются: низкие показатели водопоглощения и разбухания композита, сложный состав и высокая себестоимость, нет данных о стойкости к воздействию агрессивных сред (кислот и щелочей).

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является уменьшение водопоглощения и разбухания композита, расширение сырьевых ресурсов для изготовления этой композиции и снижение ее себестоимости, увеличение стойкости к воздействию агрессивных сред (кислот и щелочей).

Технический результат достигается тем, что в конструкционном материале, полученном путем обработки давлением смеси, содержащей древесный наполнитель и термопласт, в качестве наполнителя используют цементно-древесную смесь (ЦДС) из отходов производства цементно-стружечных плит (ЦДС), при этом соотношение компонентов выбрано следующим, мас. %:

ЦДС - 50-80

термопласт - остальное.

Для придания дополнительных свойств к основной цементно-стружечной полимерной массе могут добавляться:

- армирующие добавки - волокнистые материалы органического и минерального происхождения (асбестовые волокна, стекловолокно, ацетатное волокно, хлопковые очесы и др.);

- пластификаторы, например дибутил- и диоктилфталат, трикрезилфосфат и др.;

- красители (минеральные или органические) - окись хрома, двуокись титана, кобальт синий, сурик железный и др.;

- для облегчения прессования и предотвращения прилипания массы к стенкам прессформ во время прессования могут добавляться смазывающие вещества: силикон, стеарин, воск и др.;

- при использовании в основной массе вторичных полимеров в ней могут оказаться случайные примеси различного происхождения, например кусочки проволоки и алюминиевой фольги, резины, термореактивных полимеров и других материалов органического и неорганического происхождения. В зависимости от требований к конечному продукту некоторые примеси не допустимы, например частицы проволоки и алюминиевой фольги в электроизоляционных изделиях.

Полимеры могут применяться чистые, вторичные и в смеси (первичные и вторичные). Как правило, для изготовления изделий, полуфабрикатов и заготовок из материала применяются термопластичные полимеры, что обусловлено экологическими и экономическими факторами.

Использование в качестве наполнителя цементно-стружечной смеси, образующейся при производстве ЦСП, позволяет повысить адгезию связующего к частицам наполнителя, уменьшить показатели водопоглощения и разбухания композита, увеличить стойкость к воздействию агрессивных сред (кислот и щелочей), расширить сырьевые ресурсы для изготовления этой композиции и снизить ее себестоимость.

Физико-механические свойства цементно-древесного полимерного композита (ЦДПК) зависят от соотношения компонентов в смеси.

При изготовлении ЦДПК с содержанием менее 20% термопласта происходит расслоение полученного материала, вследствие неполного склеивания частиц наполнителя между собой. При добавлении более 50% термопласта не происходит значительного улучшения физико-механических показателей ЦДПК, однако его стоимость значительно увеличивается.

Подготовка горячей массы для прессования может быть следующей:

1. Заранее приготовленная смесь из ЦДС, гранулированного или дробленого полимера и добавок при перемешивании нагревается до получения однородной пластичной массы. Т_нагр.=100-350°С (зависит от применяемых полимеров).

2. ЦДС нагревается до Т_нагр.=100-350°С (зависит от применяемых полимеров). При перемешивании в разогретый ЦДС постепенно вводится необходимое количество полимера или смеси полимеров и добавок, или, наоборот, разогретый ЦДС вводится в полимер. При перемешивании смеси Т_нагр. падает, процесс продолжается до получения однородной пластичной массы с необходимой для обработки давлением температурой.

3. В нагретый до Т_нагр.=100-350°С (зависит от применяемых полимеров) ЦДС при перемешивании вводится расплавленный полимер или смесь полимеров, вводятся добавки, масса перемешивается до однородного пластичного состояния.

4. В расплавленный полимер при перемешивании вводится ЦДС, нагретый до Т_нагр.=100-350°С ЦДС, вводятся добавки, масса перемешивается до однородного пластичного состояния.

5. Заранее сплавленная цементно-древесная полимерная смесь (возможно вторичная) дробленая или гранулированная разогревается и перемешивается до получения однообразной пластичной массы. _нагр.=100-350°С (зависит от характеристик входящих в состав смеси полимеров). При перемешивании для придания дополнительных свойств в эту массу могут вводиться: полимеры и дополнительные добавки.

6. Заявленный материал может быть использован вторично. Он дробится, нагревается до пластичного состояния, перемешивается, в него дополнительно вводятся при необходимости ЦДС, полимеры, добавки.

Охлаждение может быть естественным и искусственным, например, в охлаждаемой и неохлаждаемой пресс-форме. Охлаждение естественным способом занимает многократно больше времени, чем охлаждение искусственным способом.

Обработка давлением от 1 до 400 МПа может производиться методами прессования, вальцевания, продавливанием через фильеры и др. Наиболее доступный и дешевый способ - прямое прессование в пресс-формах (табл. 1).

Величина давления зависит как от свойств исходного материала, так и от требований, предъявляемых к свойствам готовой продукции.

Физико-механические свойства полученных ЦДПК приведены в таблице 2.

Приведенные результаты подтверждают получение указанного технического результата - использование в качестве наполнителя цементно-древесной смеси, образующейся при производстве ЦСП, позволяет уменьшить показатели водопоглощения и разбухания композита, расширить сырьевые ресурсы для изготовления этой композиции и снизить ее себестоимость, повысить адгезию связующего к частицам наполнителя, увеличить стойкость к воздействию агрессивных сред (кислот и щелочей).

Заявленный материал: прочен, дешев, хорошо обрабатывается, пожаробезопасен, стоек к воздействию внешней среды, кислот и щелочей.

1. Конструкционный материал, полученный путем обработки давлением смеси, содержащий древесный наполнитель и термопласт, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют цементно-древесную смесь из отходов производства цементно-стружечных плит, при этом соотношение компонентов выбрано следующим, мас. %:

цементно-древесная смесь - 50-80; термопласт - остальное.

2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что он содержит краситель.

3. Материал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он содержит пластификатор.

4. Материал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он содержит смазывающее вещество.

5. Материал по п. 3, отличающийся тем, что он содержит смазывающее вещество.

6. Материал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он содержит армирующий материал.

7. Материал по п. 3, отличающийся тем, что он содержит армирующий материал.

8. Материал по п. 4, отличающийся тем, что он содержит армирующий материал.

9. Материал по п. 5, отличающийся тем, что он содержит армирующий материал.