МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК C04B16/12 

Изобретение относится к изготовлению теплоизоляционных изделий, звукопоглощающих материалов и конструкций, а также виброзвукоизолирующих материалов, предназначенных для целей теплоизоляции, звукопоглощения и виброзвукоизоляции (гашения структурных и ударных шумов) и других нужд.

Известна масса для изготовления звукоизоляционных изделий (авт.св.СССР N 1193143, кл. С 04 В 16/02, 1985),включающая древесное волокно 29-69%связующее битумную эмульсию 0,1-0,5% и щелочную дисперсию коллагена 1-4,5% и кожевенную стружку.

Недостатком этой массы является относительно узкая область применения в строительстве, что связано с высокой сгораемостью материалов на ее основе, а также наличие связующих веществ, что приводит к экологической вредности и высокой стоимости изделий из этой массы.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту по отношению к предложенной является масса для изготовления теплоизоляционных изделий на основе минеральной или стеклянной ваты (В.А.Китайцев "Технология теплоизоляционных материалов", М. 1970, с.105-106), содержащая гидрофобные минеральные волокна шлаковаты или стекловаты в количестве 88-92% связующее 8-12% и регулирующие химические добавки.

Недостатком этой массы является относительно высокая дозировка связующего, как правило, полимерных синтетических веществ, что приводит к высокой стоимости изделий из этих масс, их экологической вредности пpи производстве и в процессе последующей эксплуатации. Кроме того, по принятой в настоящее время практике и существующим технологиям на основе минеральной или стеклянной ваты изготавливают, в основном, мягкие или полужесткие изделия и значительно реже жесткие плиты, что существенно ограничивает область применения этих масс в строительных конструкциях, например, многослойных стеновых конструкциях, трехслойных панелях и т.п. Существенным отрицательным качеством названных изделий является их повышенная колючесть, что особенно характерно для материалов на основе стеклянной ваты.

Целью изобретения является повышение экологической чистоты, снижение стоимости, расширение области применения в строительстве и др. отраслях техники изготавливаемых из предлагаемых масс жестких теплоизоляционных, звукопоглощающих и виброзвукоизолирующих материалов и конструкций путем исключения или значительного сокращения до 0,1-5% из состава массы связующих веществ, а также возможность использования отходов легкой промышленности и строительной промышленности. При этом прочность изготавливаемых материалов, их теплопроводность, звукопоглощение, сгораемость и др. физико-механические свойства находятся в пределах нормативных требований, предусмотренных ГОСТами, а по отдельным показателям превышают их.

Указанная техническая задача достигается тем, что масса для изготовления теплоизоляционных, звукопоглощающих и виброзвукоизолирующих материалов на основе водной суспензии гидрофобных минеральных волокон содержит дополнительно водную суспензию гидрофильных коллагеновых кожевенных волокон и не имеет связующего (или содержит его в пониженных дозировках от 0,1 до 5% от массы волокнистых компонентов) при следующем соотношении компонентов, мас.

Водная суспензия
минеральных воло-
кон (в пересчете на сухие вещества 40-95
Водная суспензия
коллагеновых
кожевенных воло-
кон (в пересчете на сухие вещества) Остальное
Для регулирования параметров технологического процесса производства и улучшения отдельных свойств изготавливаемых изделий в состав формовочных масс могут также дополнительно вводиться специальные добавки: регуляторы рН среды (квасцы алюмокалиевые, гидрокарбонат натрия и др.); стабилизирующие волокна вещества (дубители разных марок, сульфитно-спиртовая барда и др.); жирующие вещества (сульфированная ворвань, стеарин, парафин, талловый пек и др.); гидрофобизаторы для повышения водостойкости (канифоль, парафин, битум, талловый пек, сульфатное мыло и др.); воздухововлекающие добавки различные поверхностно-активные и др. вещества; антисептики (фтористый или кремнефтористый натрий, хлористый цинк, фенол, креозол, динитрофенол, динитрофеноляты натрия или кальция, натриевые или медные соли пентахлорфенола и др.); антиперены (асбест, глинозем, гипс, щелочные силикаты, фосфаты, бораты или др. легкоплавкие вещества, аммиачные соли и др. вещества, выделяющие негорючие газы, вещества, образующие пену и др.); различные наполнители, главным образом, каолин; пигменты и некоторые др. добавки.

Композиционные строительные материалы на основе минеральных и кожевенных волокон состоят из волокон различной природы, связанных между собой адсорбционными силами.

Прочность и др. физико-механические свойства композиционных строительных материалов без связующих обусловлена тем, что в процессе их формования из масс, содержащих гидрофобные минеральные и гидрофильные кожевенные волокна, в результате их свойлачивания (при отливе) образуются непрерывные пространственные структуры с взаимно пронизывающими сетками волокон, связанными между собой адсорбционными силами трения, электростатического притяжения и усадки, что приводит к созданию прочного каркаса и необходимой жесткости предлагаемых материалов, что обуславливает расширение области их применения; а за счет исключения из составов связующих веществ и появляющейся возможности использования отходов легкой и строительной промышленности достигается снижение их стоимости.

Минеральные шлаковые или стеклянные волокна являются одним из компонентов волокнистого заполнителя, вводятся в состав массы для получения при взаимодействии с коллагеновыми кожевенными волокнами необходимой несущей способности, пористости и прочности в качестве каркасообразующего материала.

Для приготовления масс могут быть использованы как основные продукты, так и отходы производств минеральной и стеклянной ваты. Наличие их в массе менее 40% приводит к существенному ухудшению функциональных свойств изделий, а выше 90% к ухудшению основных физико-механических свойств и, прежде всего, к снижению прочности.

Коллагеновые кожевенные отходы являются вторым компонентом волокнистого каркаса. Основной составной частью кожевенного волокна является коллаген, химический состав, белок 60-65; Cr₂О₃ 3-5; вода остальное. Волокна получают в результате размола (разволокнения) отходов кожи, образующихся при ее выработке на кожевенных заводах или раскроя кож на обувных фабриках.

Коллагеновые кожевенные волокна обладают достаточной прочностью и высокой эластичностью, которые определяются, в основном, способом дубления кож. Содержание коллагеновых волокон в смеси определяется и диктуется необходимостью обеспечения требуемых прочностных упругих и высоких функциональных свойств изделий. Содержание их в массе ниже 10-15% ведет к снижению прочности и ухудшению других свойств, а выше 30% нерационально из-за увеличения объемного веса, повышения сгораемости, коэффициента теплопроводности и звукопоглощения.

Композиционные строительные материалы на основе минеральных и кожевенных волокон могут изготавливаться по известной литьевой технологии, стендовым или конвейерным способами. Массу приготавливают следующим образом. Минеральные гидрофобные волокна (например шлаковата, стекловата, т.п.) предварительно освобождаются от посторонних включений и ленточным транспортером подаются в гидросмеситель, а затем водная пульпа (суспензия) минерального волокна (содержание твердой фазы до 10%) самотеком поступает в массный бассейн. Туда же, после измельчения и тщательного перемешивания с водой в смесителе подается водная суспензия коллагенового кожевенного волокна. В состав формовочных масс могут также вводиться специальные регулирующие химические добавки, которые после дозирования также подаются в массный бассейн. После добавления всех требуемых компонентов и усреднения по составу, смесь из массного бассейна с помощью центробежного насоса подается в расходный бункер с дозатором, а затем на формовочное устройство ленточного или стендового типа. Формование изделий производится с вакуумированием и пригрузом. Отформованные изделия в виде листов или плит с остаточной влажностью 75-80% сушат при температуре не выше 120-130^оС в многоярусных прессах или конвейерных сушилках до остаточной влажности 2-3% Высушенные изделия обрезают и отделывают (шлифуют, окрашивают и т.д.).

Для получения изделий с физико-механическими показателями выше нормативных значений, требуемых действующими ГОСТами, в состав формовочных масс могут, в отельных случаях, дополнительно вводиться связующие вещества в пониженных от 0,1 до 5% дозировках по сравнению с общепринятыми технологиями. В качестве связующего могут быть использованы крахмал, КМЦ, натуральные или синтетические латексы, синтетические смолы (фенол-фоpмальдегидные и карбамино-формальдегидные), битумные эмуль- сии и т.п.

По предложенному и известному составам в лабораторных условиях были изготовлены и испытаны согласно существующим методикам и требования ГОСТОв композиционные материалы с различными дозировками волокон. Составы и результаты испытаний приведены в табл.1,2.

Как видно, по сравнению с прототипом, предложенная масса не содержит токсичных связующих веществ и, как следствие, является экологически чистой при изготовлении и последующей эксплуатации изделий в строительных конструкциях, имеет меньшую стоимость и, что особенно важно, с изделиями можно работать без перчаток.

Как видно из таблиц, при оптимальных дозировках кожевенных волокон, прочность и другие основные показатели изделий из предложенных составов даже выше нормативных значений.

Дополнительное введение в массу связующего (латекса) в количестве 3% от веса сухих волокнистых компонентов (см.табл.1,2, гр.8) лишь незначительно улучшает прочностные и др. характеристики композиционных материалов.

Предложенные составы дают практическую возможность наладить выпуск в широких масштабах жестких плит на основе минеральной и стеклянной ваты.

Использование: при производстве материалов для теплоизоляции, звукопоглощения и виброзвукоизоляции для снижения стоимости, улучшения экологической чистоты и расширения области применения. Сущность: масса дополнительно содержит водную суспензию коллагеновых кожевенных волокон при следующем соотношении компонентов, мас. водная суспензия минеральных волокон 40 95 (в пересчете на сухие вещества), водная суспензия коллагеновых кожевенных волокон (в пересчете на сухие вещества) остальное. Кроме того, масса может дополнительно содержать связующее в количестве 0,1 5% от суммарной массы сухих волокнистых компонентов. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

1. МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ на основе водной суспензии минеральных волокон, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит водную суспензию коллагеновых кожевенных волокон при следующем соотношении компонентов, мас.

Водная суспензия минеральных волокон (в пересчете на сухие вещества) 40 95
Водная суспензия коллагеновых кожевенных волокон (в пересчете на сухие вещества) Остальное
2. Масса по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит связующее в количестве 0,1 5% от суммарного веса сухих волокнистых компонентов.