способ изготовления плит из композиционного материала

Формула изобретения

Способ изготовления древесностружечных плит из отходов деревообрабатывающей промышленности, включающий фракционирование наполнителя, обработку наполнителя раствором сополимера винилциклогексена с малеиновым ангидридом (СВМ) в нефрасе с последующей сушкой, совмещение модифицированных древесных частиц с полиэтиленом путем предварительного смешивания и нагревания с последующим вальцеванием на лабораторных вальцах с диаметром валков 180 мм и зазором между ними 1 мм, прессование полученной массы в пресс-форме гидравлического пресса марки ПГ-60 при температуре 180-210°С и давлении 5 МПа, в ДПК вводят в качестве ингредиента, повышающего физико-механические показатели и устойчивость к УФ-облучению, вторичный полиэтилентерефталат при следующем соотношении, мас.%:

вторичный полиэтилен	20,0-50,0
вторичный полиэтилентерефталат	35,0-20,0
древесные частицы	37,5-22,5
СВМ	2,5-7,5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в деревообрабатывающей, мебельной и строительной промышленности.

Известен способ изготовления ДСтП на основе модифицированных латексными составами карбамидоформальдегидных смол, включающий обработку частиц композиционным связующим с последующим горячим прессованием (И.Иосифов и др. Свойства древесностружечных плит на основе модифицированных латексными составами карбамидоформальдегидных смол. Высший лесотех. ин-т, София, IX Симпозиум, 9, 1989, стр.185-189).

Недостатками данного способа являются использование бутадиен-стирольных латексов, не содержащих в своем составе карбоксильных групп, загущающих добавок в виде латекса с высоким содержанием метакриловых групп, а также отсутствие активного наполнителя, способного эффективно сорбировать остаточный формальдегид. Эмиссия из готовых плит данного соединения, обладающего канцерогенными и мутагенными свойствами, крайне затрудняет использование плит в строительстве и практически исключает их применение в мебельной промышленности.

Существует способ изготовления композиционного материала (С.С.Глазков, Е.Н.Левыкин, М.В.Енютина / Древесно-полимерные композиции на основе вторичных материалов промышленности // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2001. - Т.44. - Вып.2. - С.142-145), который включает несколько стадий: фракционирование наполнителя, обработка исследуемой фракции раствором синтетического каучука этиленпропиленового термопластичного (СКЭПТ) в нефрасе с последующей сушкой, совмещение модифицированных древесных частиц с полиэтиленом путем предварительного смешивания и нагревания с последующим вальцеванием на лабораторных вальцах с диаметром валков 180 мм и зазором между ними 1 мм, прессование полученной массы в пресс-форме гидравлического пресса марки ПГ-60 при температуре 130-140°С и давлении 5 МПа, древеснополимерный композит ДПК содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

вторичный полиэтилен	59,0-70,5
древесные частицы	27-38
СКЭПТ	2,5-3,0

В качестве древесных отходов использованы опилки, образующиеся в больших количествах на деревообрабатывающих производствах от круглопильных станков, лесопильных устройств и т.д. Вторичное полиэтиленовое сырье в соответствии с ТУ 63-476-32-90 "Сырье полимерное вторичное необработанное" представляло собой вышедшую из употребления пленку и пленочные изделия.

Недостатками данного способа являются относительно невысокие показатели прочности и водостойкости плит, а также технологические и экологические негативные моменты, связанные с определенными требованиями по составу исходных компонентов композиционного связующего.

Наиболее близок по технической сущности способ изготовления композиционного материала (Пат. 2356728 Российская Федерация, МПК B27N 3/00 08L 97/02, Способ изготовления плит из композиционного материала / Глазков С.С., Семенова Л.К.; заявл. 21.02.2007; опубл. 27.05.2009, Бюл. № 15), который включает фракционирование наполнителя, обработку наполнителя водным раствором сополимера винилциклогексена с малеиновым ангидридом СВМ с последующей сушкой, совмещение модифицированных древесных частиц с термопластичным связующим в виде вторичного полиэтилена путем предварительного смешивания и нагревания с последующим вальцеванием на лабораторных вальцах с диаметром валков 180 мм и зазором между ними 1 мм, прессование полученной массы в пресс-форме гидравлического пресса марки ПГ-60 при температуре 130-140°С и давлении 5 МПа, при следующем соотношении, мас.%:

вторичный полиэтилен	59,0-70,5
древесные частицы	27-38
СВМ	2,5-3,0

Недостатками данного способа получения плит из композиционного материала являются относительно невысокие физико-механические свойства плит и низкая устойчивость к УФ-облучению, что существенно сокращает срок эксплуатации в атмосферных условиях и значительно уменьшает области применения.

Задачей изобретения является повышение физико-механических показателей плит и устойчивость их к УФ-облучению на основе комплексного термопластичного связующего, образованного путем замещения части вторичного полиэтилена вторичным полиэтилентерефталатом.

Для решения этой задачи в известном способе изготовления ДПК, включающем фракционирование наполнителя, обработку наполнителя раствором СВМ с последующей сушкой, совмещение модифицированных древесных частиц с полиэтиленом путем предварительного смешивания и нагревания с последующим вальцеванием на лабораторных вальцах с диаметром валков 180 мм и зазором между ними 1 мм, прессование полученной массы в пресс-форме гидравлического пресса марки ПГ-60 при температуре 180-210°С и давлении 5 МПа, в ДПК вводят в качестве термопластичного связующего, повышающего физико-механические свойства и устойчивость к УФ-облучению в виде вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТ) вместо части вторичного полиэтилентерефталата при следующем соотношении, мас.%:

вторичный полиэтилен	20,0-50,0
вторичный полиэтилентерефталат	35,0-20,0
древесные частицы	37,5-22,5
СВМ	2,5-7,5

Положительный эффект предлагаемого технического решения, а именно повышение показателей прочности и устойчивости готовых плит к действию УФ-облучения достигается за счет введения в состав ДПК вместо части вторичного полиэтилена вторичный полиэтилентерефталат. Последнее позволяет поднять эффективность использования вторичного полиэтилентерефталата в виде всевозможной упаковки, в том числе многочисленные бутылки из ПЭТа, которые заполонили территорию России и до последнего времени не нашли своего квалифицированного применения.

Получаемый эффект от использования предлагаемого состава связующего можно пояснить следующим.

Химическая природа полиэтилентерефталата в отличие от карбоцепного для полиэтилена имеет гетероцепной характер, который отличается более высокими физико-механическими, упруго-эластическими свойствами, стойкостью к действию агрессивных сред, в том числе жесткого УФ-облучения, которое присутствует в спектре солнечного света.

Данное изобретение послужит дополнительным стимулом квалифицированного применения вторичного сырья и повышения эффективности действующего предприятия.

Способ по прототипу (пример 1 в таблице 1).

Изготовление прессованных плит из композиционного материала включало несколько стадий: фракционирование наполнителя, обработка исследуемой фракции раствором вещества, повышающего совместимость гидрофильного наполнителя с гидрофобным полиэтиленом, совмещение модифицированных древесных частиц с полиэтиленом путем предварительного смешивания и нагревания с последующим вальцеванием на лабораторных вальцах с диаметром валков 180 мм и зазором между ними 1 мм, прессование полученной массы в пресс-форме гидравлического пресса марки ПГ-60 при температуре 130-140°С, давлении 5 МПа и времени прессования 0,63-0,81 мм/мин.

Изготавливают однослойные плиты толщиной 12 мм. После прессования каждую плиту охлаждают в вертикальном положении без обдува при комнатной температуре. Испытания плит проводили не раньше, чем через 5 суток после изготовления.

Предлагаемый способ (по примерам 2-6 таблицы 1) осуществляется следующим образом.

Изготовление прессованных плит из композиционного материала включало несколько стадий: фракционирование наполнителя, обработка исследуемой фракции раствором вещества, повышающего совместимость гидрофильного наполнителя с гидрофобным полиэтиленом, совмещение модифицированных древесных частиц с полиэтиленом и полиэтилентерефталатом путем предварительного смешивания и нагревания с последующим вальцеванием на лабораторных вальцах с диаметром валков 180 мм и зазором между ними 1 мм, прессование полученной массы в пресс-форме гидравлического пресса марки ПГ-60 при температуре 180-210°С, давлении 5 МПа и времени прессования 0,42-0,58 мм/мин. После чего пресс-форму резко охлаждают в водно-солевом растворе с температурой -20÷-23°С в течение 2-3 минут.

Изготавливают однослойные плиты толщиной 12 мм. Испытания плит проводили не раньше, чем через 5 суток после изготовления.

В соответствии с приведенной технологией получали плиты по прототипу (пример 1) и предлагаемому способу, изменяя состав композиционного материала и технологические режимы (примеры 2-6 таблицы 1).

Таблица 1
Компоненты	Содержание компонентов, мас.% по примеру
1 (прототип)	2	3	4	5	6
Вторичный полиэтилен	65,00	12,00	25,00	37,00	50,00	62,0
Древесные частицы	30,00	43,75	37,50	30,00	22,50	15,0
Вторичный полиэтилентерефталат	-	43,00	35,00	28,00	20,00	13,0
СВМ	5,00	1,25	2,50	5,00	7,50	10,0

Плиты с различным составом композиционного материала, изготовленные по вышеприведенной технологии, подвергали испытаниям на физико-механические свойства и содержание свободного формальдегида. Показатели испытанных плит приведены в таблице 2.

Таблица 2
Показатели	Примеры
1 (прототип)	2	3	4	5	6
Предел прочности при изгибе, МПа	15,30	13,2	18,90	22,5	19,5	14,2
Предел прочности при изгибе после 200 ч УФ-облучения, МПа	9,18	8,58	12,29	18,0	12,28	7,40
Предел прочности при растяжении параллельно пласти, МПа	9,56	7,90	11,87	13,7	12,64	8,10
Разбухание по толщине, %	0,65	0,75	0,49	0,32	0,58	0,81
за 30 суток
Водопоглощение по массе, %	1,23	1,62	1,11	0,93	1,05	1,17
за 30 суток
Плотность, кг/м3	820	760	805	815	815	770
Содержание свободного формальдегида, мг/100 г образца	2,48	2,83	0,51	0,21	0,47	2,49

Как следует из приведенных в таблице 2 данных, плиты, полученные по предлагаемому способу, имеют более высокие прочностные показатели и водостойкость, значительно меньшую величину эмиссии формальдегида и существенно превышают уровень прототипа по стойкости к УФ-облучению.

Несмотря на повышение температуры прессования со 140-160°С по прототипу до 180-210°С по предлагаемому способу, существенно сокращается цикл прессования с 0,63-0,81 мм/мин до 0,42-0,58 мм/мин. При этом цикл прессования заканчивается резким охлаждением пресс-форм в водно-солевой смеси с температурой -20÷-23°С в течение 2-3 мин против 1,5-2,0 часов по прототипу, где требуется постепенное охлаждение пресс-массы. Резкое охлаждение позволяет избежать кристаллизации полиэтилентерефталата, сохранить преимущества аморфного состояния (прозрачность, упруго-эластические свойства) и существенно повысить производительность прессового оборудования.

Таким образом, можно говорить о существенном отличии предлагаемого способа от аналога и получаемом эффекте в виде более качественной продукции на основе отходов полимерного и растительного сырья.