древесно-полимерная композиция

Формула изобретения

Древесно-полимерная композиция, содержащая древесный наполнитель и отходы термопласта, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя используют кору хвойных пород деревьев, прошедшую экстрактивную обработку водой, или водным раствором гидроксида натрия, или изопропиловым спиртом, в качестве отходов термопласта она содержит отходы поливинилхлорида или полистирола, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

кора хвойных пород деревьев	55-95
отходы термопласта -
полистирол, поливинилхлорид	5-45

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству композиционных материалов из измельченной древесины и полимеров и может быть использовано в мебельной промышленности, машиностроении, для получения строительных и других материалов.

Известна композиция, состоящая из первичного порошкообразного полиэтилена 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 отстальное [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].

К недостаткам данной композиции следует отнести невысокое значение прочности при изгибе при недостаточно высоком содержании связующего.

Известна композиция, содержащая полиэтилен (1000 мас.ч.) и рубленый волокнистый наполнитель. Связующее дополнительно может содержать в качестве модификатора поливинилхлорид (10-950 мас.ч.) [Патент РФ № 2010815, кл. C08L 23/06, 1994].

Недостатком известной композиции является низкая адгезия связующего к волокнистому материалу, сложный состав волокнистого материала.

Наиболее близким к изобретению является 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].

Изобретение решает задачу повышения физико-механических показателей древесно-полимерной композиции, расширения сырьевых ресурсов для изготовления древесно-полимерных композиций и снижения их себестоимости.

Технический результат заключается в повышении физико-механических свойств древесно-полимерных композиций.

Указанный технический результат достигается тем, что в древесно-полимерной композиции, содержащей древесный наполнитель и отходы термопласта, новым является то, что в качестве наполнителя используют кору хвойных пород деревьев, прошедшую экстрактивную обработку водой, или водным раствором гидроксида натрия или изопропиловым спиртом, в качестве отходов термопласта она содержит отходы поливинилхлорида или полистирола при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

кора хвойных пород деревьев	55-95
отходы термопласта	5-45

Использование в качестве наполнителя коры хвойных пород деревьев, прошедшей экстрактивную обработку с использованием неорганических или органических растворителей (воды, или водных растворов гидроксида натрия, или изопропилового спирта), позволяет повысить адгезию связующего к частицам наполнителя, увеличить физико-механические показатели получаемого древесного материала, уменьшить количество связующего, расширить сырьевые ресурсы.

При обработке коры водным раствором гидроксида натрия используют 3-10% водный раствор.

Физико-механические свойства древесно-полимерного материала зависят от соотношения компонентов в смеси.

При изготовлении древесно-полимерной композиции с содержанием менее 5 мас.ч. термопласта (полистирол, поливинилхлорид) происходит расслоение полученного материала, вследствие неполного склеивания частиц наполнителя между собой. При добавлении более 45 мас.ч. термопласта (полистирол, поливинилхлорид) не происходит значительного улучшения физико-механических показателей древесно-полимерного материала, однако его плотность значительно увеличивается.

На фиг.1 представлены зависимости предела прочности при статическом изгибе древесно-полимерного материала от количества, добавляемого в композицию термопласта, где 1 - древесно-полимерный материал из коры хвойных пород деревьев, прошедшей экстрактивную обработку с использованием неорганических и органических растворителей (воды, или водных растворов гидроксида натрия, или изопропилового спирта) на основе поливинилхлорида; 2 - на основе полистирола.

Как видно, с увеличением содержания термопласта увеличивается прочность ДПМ, как при использовании полистирола, так и при использовании поливинилхлорида. Следует отметить, что значительное увеличение прочности наблюдается при добавлении полимера до 45%. Увеличение содержания полимера от 5 до 45% приводит к увеличению прочности на 60 МПа. При дальнейшем увеличении содержания полимера от 45 до 65% прочность увеличивается незначительно на величину от 5 до 15 МПа.

Пример 1. Древесно-полимерная композиция изготавливается следующим образом. В лабораторной дробилке измельчают отходы полистирола до фракции 1,0/0 и смешивают в смесителе с частицами коры хвойных пород деревьев, прошедшими экстрактивную обработку 3% водным раствором гидроксида натрия. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 1, мас.ч.: частицы коры - 95; отходы полистирола - 5. На поддоне формируется ковер высотой 20-85 мм. Прессование производится при давлении 4,0 МПа, температуре 195°С и удельной продолжительности прессования 2,32 мин/мм.

Пример 2. Изготовление древесно-полимерной композиции, режим прессования принимается аналогично примеру 1. Используют 5% водный раствор гидроксида натрия. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции (состав 2) мас.ч.: частицы коры - 85; отходы полистирола - 15.

Пример 3. Изготовление древесно-полимерной композиции, режим прессования принимается аналогично примеру 1. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 3, мас.ч.: частицы коры - 75; отходы полистирола - 25.

Пример 4. Изготовление древесно-полимерной композиции, режим прессования принимается аналогично примеру 1. Используют 10% водный раствор гидроксида натрия. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 4, мас.ч.: частицы коры - 55; отходы полистирола - 45.

Физико-механические свойства полученных древесно-полимерных материалов по составам примеров 1-4 приведены в таблице 1.

Пример 5. Древесно-полимерная композиция изготавливается следующим образом. В лабораторной дробилке измельчают отходы поливинилхлорида до фракции 1,0/0 и смешивают в смесителе с частицами коры хвойных пород деревьев, прошедшими экстрактивную обработку изопропиловым спиртом. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 5, мас.ч.: частицы коры - 95; отходы поливинилхлорида - 5. На поддоне формируется ковер высотой 20-85 мм. Прессование производится при давлении 4,0 МПа, температуре 195°С и удельной продолжительности прессования 2,32 мин/мм.

Пример 6. Изготовление древесно-полимерной композиции, режим прессования принимается аналогично примеру 5. Используют 5% водный раствор гидроксида натрия. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 6, мас.ч.: частицы коры - 85; отходы полистирола - 15.

Пример 7. Изготовление древесно-полимерной композиции, режим прессования принимается аналогично примеру 5. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 6, мас.ч.: частицы коры - 75; отходы полистирола - 25.

Пример 8. Древесно-полимерная композиция изготавливается следующим образом. В лабораторной дробилке измельчают отходы поливинилхлорида до фракции 1,0/0 и смешивают в смесителе с частицами коры хвойных пород деревьев, прошедшими экстрактивную обработку водой. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 8, мас.ч.: частицы коры - 55; отходы поливинилхлорида - 45. На поддоне формируется ковер высотой 20-85 мм. Прессование производится при давлении 4,0 МПа, температуре 195°С и удельной продолжительности прессования 2,32 мин/мм.

Физико-механические свойства полученных древесно-полимерных материалов по составам примеров 5-8 приведены в таблице 2.

Использование для изготовления древесно-полимерной композиции коры хвойных пород деревьев, прошедших экстрактивную обработку с использованием неорганических или органических растворителей (воды, или 3-10% водных растворов гидроксида натрия, или изопропилового спирта) и отходов полистирола или поливинилхлорида позволяет повысить физико-механические свойства ДПМ, уменьшить количество связующего, расширить сырьевые ресурсы.

Таблица 1
Показатель	Состав на основе поливинилхлорида
1	2	3	4
Плотность, кг/м 3	1000	1010	1095	1180
Предел прочности при статическом изгибе, МПа	15,1	25,1	45,8	63,2
Водопоглощение за 24 ч, %	10,2	6,6	4,5	3,5
Разбухание за 24 ч, %	8,6	4,2	3,5	2,3

Таблица 2
Показатель	Состав на основе полистирола
1	2	3	4
Плотность, кг/м 3	1000	1010	1095	1180
Предел прочности при статическом изгибе, МПа	19,1	26,6	50,3	74,2
Водопоглощение за 24 ч, %	8,2	5,8	3,5	2,9
Разбухание за 24 ч, %	9,1	6,9	2,6	2,0