СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЧАСТИЦ ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1995 года по МПК B27N3/04 

Изобретение относится к производству изделий из древесных частиц или частиц других волокнистых материалов путем формования и может быть использовано для изготовления жесткой кровли, технической мебели, твердых напольных покрытий и т.п.

Известен способ получения древесно-стружечных материалов, согласно которому наполнитель в виде древесных отходов смешивают в клеемешалке с двухкомпонентным связующим, включающим мочевиноформальдегидную смолу и отвердитель. Мочевиноформальдегидная смола при взаимодействии с отвердителем полимеризуется и связывает древесные частицы, образуя однородную массу. Полученную смесь прессуют холодным способом в пресс-формах [1]
Недостатком способа являются неудовлетворительные свойства полученного материала. В частности, этот материал обладает низкой влагостойкостью, что обусловлено, во-первых, недостаточной влагостойкостью мочевиноформальдегидной смолы, и, во-вторых, неполным обволакиванием мочевиноформальдегидной смолой древесных частиц. При относительной влажности более 60% изготовленные этим способом древесно-стружечные плиты набухают и расслаиваются. Древесно-стружечные плиты имеют также невысокую прочность в связи с чем их толщина не может быть менее 5 мм. Это ограничивает область применения этих плит, которые используют, в основном, для изготовления мебели и в строительных работах, связанных с интерьером. Кроме того, недостатком способа является ее дороговизна из-за использования дорогостоящей и дефицитной мочевиноформальдегидной смолы, а также выделение из этой смолы даже при комнатной температуре летучих канцерогенных веществ.

Известен способ изготовления многослойного материала на основе древесных частиц, заключающийся в том, что древесные опилки и невулканизированную резину шинного производства, играющую роль связующего, смешивают на вальцах, накладывают на полученный лист декоративный слой цветной резины и вулканизируют его в закрытой пресс-форме. При смешивании опилок с резиной на вальцах в резине происходят сдвиговые деформации, способствующие обволакиванию ею опилок, в результате физико-механические свойства полученного древесно-резинового материала, такие как влагостойкость, ударная вязкость, стойкость к истиранию и т.п. улучшаются. В связи с этим материал может быть использован для напольных покрытий, жесткой кровли и для других изделий, подвергающихся воздействию климатических факторов и/или испытывающих повышенные механические нагрузки [2]
Недостатком способа является сравнительно высокая себестоимость изготовленных изделий (хотя и не такая большая, как в способе из-за использования в качестве одного из исходных ингредиентов невулканизированной резины шинного производства, являющейся дорогостоящим сырьем, которое после обработки на каландрах можно возвращать в основной цикл производства шин.

Изобретение направлено на удешевление изделий из частиц волокнистого материала путем использования более дешевого связующего на основе резины при сохранении хороших физико-механических свойств изготовленных изделий.

Для этого в способе изготовления изделий из частиц волокнистого материала путем смешивания исходных ингредиентов, включающих указанные частицы и резину, с образованием в резине сдвиговых деформаций и прессования полученной смеси, согласно изобретению исходные компоненты дополнительно включают молотую серу, а резину берут в виде резиновой крошки, которую перед смешиванием с частицами волокнистого материала и молотой серой подвергают термодеструкции.

Резиновая крошка является достаточно дешевым и доступным сырьем, получаемым, в частности, из отслуживших свой срок автомобильных покрышек, которые в большом количестве поступают на переработку. Молотую серу вводят для вулканизации резины при прессовании, при этом резина в присутствии серы приобретает эбонитоподобное состояние, придавая материалу изделий отличные физико-механические свойства, как будет показано ниже в примерах осуществления способа. Вместе с тем наличие серы в качестве одного из исходных ингредиентов не приводит к значительному удорожанию изделий ввиду ее небольшого содержания в смеси. Термодеструкция резиновой крошки необходима для перехода резины из упругого состояния в пластичное, которое требуется для интенсификации сдвиговых деформаций смеси резина частицы волокнистого материала и для обеспечения эффективного смешивания.

Целесообразно перед проведением термодеструкции резиновой крошки добавлять в нее в количестве 3-6% от ее массы комплексный регенерирующий состав, содержащий, мас. Каптакс 32 Уротропин 5 Стеарит железа 2 Диэтилгликоль 11 Дибутилфтолат 50
Это способствует улучшению физико-механических свойств изделий и сокращает продолжительность прессования.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. В качестве исходных ингредиентов материала изготавливаемых изделий берут частицы волокнистого материала, образующие наполнитель полученной в дальнейшем смеси, резиновую крошку, являющуюся связующим, и молотую серу. Частицы волокнистого материала могут представлять собой древесные опилки, отходы растительного происхождения, например шелуху гречихи, измельченные отходы минерального происхождения, например асбеста, в также измельченные отходы текстильного производства. В резиновую крошку вводят комплексный регенерирующий состав, в который входят, мас. Каптакс 32 Уротропин 5 Стеарат железа 2 Диэтилгликоль 11 Дибутилфтолат 50 в количестве 3-6% от массы резиновой крошки. Этот комплексный регенерирующий состав подробно описан в [3] Резиновую крошку и комплексный регенери- рующий состав перемешивают на резиносмесителе при комнатной температуре в течение 15-20 мин.

Смесь резиновой крошки с комплексным регенерирующим составом подвергают термохимической деструкции путем выдержки, например, в инфракрасной печи при 120-140^оС в течение 1,5-2 мин. Можно производить термодеструкцию резиновой крошки без добавления в нее комплексного регенерирующего состава, который активирует процесс термодеструкции, однако при этом прочностные характеристики изделий будут несколько хуже, а время прессования больше.

Далее наполнитель, обработанную резиновую крошку (с комплексным регенерирующим составом или без него) и молотую серу смешивают на вальцах или в шаровой мельнице. В обоих случаях при смешивании происходят сдвиговые деформации в резине, которая в результате термодеструкции перешла из упругого состояния в пластичное. При этом достигается внедрение резины в наполнитель и распределение серы по всему объему смеси, так что после смешивания получают листы, а не сыпучую массу. Чтобы обеспечить лучшее распределение серы по объему смеси, целесообразно загружать на вальцы или в шаровую мельницу сперва резиновую крошку и серу, а затем наполнитель.

Соотношение исходных ингредиентов в смеси в случае использования в качестве наполнителя древесных опилок составляет: мас.ч. Древесные опилки 100-600 Обработанная ре- зиновая крошка 100 Молотая сера 5-15 Конкретное соотношение ингредиентов зависит от требований, предъявляемых к материалу изготавливаемых изделий, и от того, на каком оборудовании смешивают ингредиенты. Например, если основным требованием к изделиям является высокая влагоустойчивость и прочность, то увеличивают содержание серы внутри указанных пределов. Если же нужно получить дешевые изделия (с приемлемыми физико-механическими свойствами), то в смеси увеличивают содержание наполнителя. При смешивании ингредиентов на вальцах можно несколько снизить содержание в смеси серы и увеличить содержание наполнителя без ущерба в отношении физико-механических свойств изделий, поскольку сдвиговые деформации в резине будут при вальцевании больше, чем при смешивании в шаровой мельнице.

Полученную смесь прессуют при 120-140^оС на вулканизационном прессе. Резина подвергается вулканизации и благодаря присутствию серы материал после прессования напоминает эбонит и обладает отличными физико-механическими свойствами. Время прессования составляет примерно 8-10 мин. Это время можно сократить до 3-5 мин, если после прессования изделие, которому придана форма, направить на довулканизацию в термостате при 120-150^оС.

Ниже приведены конкретные примеры реализации предлагаемого способа с результатами испытаний полученных изделий.

П р и м е р 1. Изготовление листов с размерами 400х400х5 (мм) для жесткой кровли.

Брали 200 г резиновой крошки, 300 г древесных опилок и 30 г молотой серы (в пересчете на один лист). Резиновую крошку смешивали на резиносмесителе СМ-25 с 10 г комплексного регенерирующего состава в течение 15-20 мин при комнатной температуре. Эту смесь помещали на поддон слоем 10-15 мм и устанавливали поддон в инфракрасную печь. Расстояние от инфракрасной лампы КГ-220-100-4 до поверхности слоя смеси составляло 150 мм. Смесь выдерживали в печи при 120^оС в течение 2 мин.

Обработанную в инфракрасной печи смеси (репластикат) в виде пластичной сыпучей массы загружали на вальцы с диаметром 300 мм при комнатной температуре и после того, как репластикат распределялся на поверхности вальцев, постепенно вводили молотую серу. Спустя 10 мин в находящийся на вальцах репластикат постепенно вводили древесные опилки. Общее время смешивания на вальцах составляло 30 мин.

Снятую с вальцев смесь в виде разорванных пластин толщиной 0,2-0,5 мм помещали в вулканизационный пресс 250-600.2Э и прессовали при 140^оС в течение 15 мин.

Результаты испытаний изделий: механическая обработка (фрезерование, точение на токарном станке, сверление, нарезание резьбы) удовлетворительная; усилие вырыва шурупа диаметром 4 мм 200 кг; климатические испытания (трехкратное циклическое изменение температуры от -60 до 85^оС) удовлетворительные; испытания на влагу (выдержка в воде в течение трех суток при комнатной температуре) удовлетворительные; адгезия к лакокрасочным покрытиям методом решетчатых надрезов (покрытие нитроэмалями) соответствует ГОСТу 15140-78; твердость по Шору 80-100 ед.

Изделия обладали запахом резины, который исчезал спустя 7-10 дней.

П р и м е р 2. Изготовление плит с размерами 400х400х35 (мм) для напольного покрытия
Брали 2100 г древесных опилок, 1490 г резиновой крошки и 210 г молотой серы (в пересчете на одну плиту). Резиновую крошку подвергали термодеструкции в инфракрасной печи так, как описано в примере 1. Обработанную в инфракрасной печи резиновую крошку загружали в наполненный металлическими шарами смеситель II-I, который использовался в качестве шаровой мельницы. Одновременно с резиновой крошкой в смеситель загружали серу. Смешивание производили в течение 10 мин при 60^оС. Затем смеситель останавливали, загружали в него опилки и смешивали в течение 30-40 мин.

Полученную сыпучую смесь прессовали в вулканизационном прессе 250-600.2Э при 140^оС в течение 15 мин.

Результаты испытаний изделий аналогичны приведенным в примере 1 за исключением того, что усилие вырыва шурупа диаметром 4 мм составляло 250-300 кг.

П р и м е р 3. Изготовление листов с размерами 400х400х5 (мм) для жесткой кровли
Брали 1,5 дм³ шелухи гречихи, 0,5 дм³ резиновой крошки, 0,05 дм³ молотой серы и 10 г комплексного регенерирующего состава (в пересчете на один лист). Резиновую крошку смешивали с комплексным регенерирующим составом в резиносмесителе СМ-25, полученную смесь обрабатывали в инфракрасной печи, смешивали с серой и шелухой гречихи аналогично тому, как описано в примере 1, за исключением того, что время смешивания на вальцах составляло 15 мин.

Полученную смесь прессовали в вулканизационном прессе 250-600.2Э при 120-130^оС в течение 10 мин.

Результаты испытаний изделий аналогичны приведенным в примере 1 за исключением того, что усилие вырыва шурупа диаметром 4 мм составляло 300 кг, а твердость по Шору более 100 ед. Изделия не имели запаха резины.

Использование: для изготовления жесткой кровли, твердых напольных покрытий, технической мебели. Сущность изобретения: частицы волокнистого материала смешивают на вальцах или в шаровых мельницах с резиновой крошкой, предварительно обработанной и молотой серой, затем полученную смесь прессуют. 1 з. п. ф-лы.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЧАСТИЦ ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА путем смешивания исходных ингредиентов, включающих указанные частицы и резину, с образованием в резине сдвиговых деформаций и прессования полученной смеси, отличающийся тем, что исходные компоненты дополнительно включают молотую серу, а резину используют в виде резиновой крошки, которую перед смешиванием с частицами волокнистого материала и молотой серой подвергают термодеструкции. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед проведением термодеструкции в резиновую крошку добавляют в количестве 3 6% от ее массы комплексный регенерирующий состав, содержащий, мас.

Каптакс 32
Уротропин 5
Стеарат железа 2
Диэтилгликоль 11
Дибутилфтолат 50