СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОГО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1997 года по МПК B27N3/04 C08L97/02 

Изобретение относится к производству экологически чистого трудносгораемого теплоизоляционного материала мокрого способа формования из отходов предприятия лесного комплекса.

Промышленное и гражданское строительство, судо-, вагоно- и автостроение испытывают острый дефицит в трудносгораемом, тепло- и звукоизоляционном, экологически чистом материале на основе древесного сырья, так как это обеспечивает его широкую доступность.

Использование в качестве теплоизоляционного материала традиционных мягких плит (ГОСТ 4598-86. Плиты древесно-волокнистые) вследствие их высокопористой структуры требует введения большого количества антипирена, что ухудшает их теплофизические свойства [1]
Известен способ изготовления трудновоспламеняемых древесно-волокнистых плит. Сущность способа состоит в том, что в дефибраторную массу, проклеенную гидрофобизирующими добавками (парафиново-каолиновой или церезиновой эмульсией), вводят водонерастворимый нефелиновый антипирен в виде водной суспензии концентрацией 20 30% в количестве 60 70% от композиции плиты. После тщательного перемешивания в смесь добавляют водную суспензию связующего пульвербакелита концентрацией 30% в количестве 5 6% от композиционного состава плит. После смешения нефелинового антипирена и пульвербакелита с проклеенным волокном в массу вводят осадитель алюминиево-калиевые квасцы. Из приготовленной массы отливают (формуют) волокнистые плиты на вакуум-формующих машинах [2] Недостатками известного способа являются введение большого количества нефелинового антипирена, что резко меняет теплофизические свойства плит, а использование в качестве связующего пульвербакелита ведет к загрязнению воды и воздуха токсическими компонентами как на стадии получения, так и эксплуатации плит.

Известен мокрый способ изготовления древесно-волокнистых плит (ДВП) [3] Сущность способа состоит в том, что древесное волокно сразу же после размола обрабатывают антипиреном (хелат железа на основе β -дикетона циклопентадиенилтрикарбонилмарганца) и закрепляют антипирен на волокне путем термообработки при 80 100^oC с одновременной подсушкой до влажности 20% После образования устойчивой связи антипирен волокно изготавливают плиты обычным мокрым способом с незначительными потерями антипирена. Существенным недостатком способа является использование в качестве антипирена хелата железа на основе b -дикетона циклопентадиенилтрикарбонилмарганца. Это дефицитный, дорогостоящий и токсичный реагент. Необходимость фиксации антипирена путем термообработки с одновременной подсушкой до влажности 20% сильно удорожает ДВП, так как для их получения обычным мокрым способом древесное волокно с фиксированным антипиреном необходимо разбавить водой для получения суспензии с концентрацией 0,8 1,2% с последующим отливом, мокрым прессованием и сушкой. К недостаткам относится также то, что некоторое количество антипирена, являющегося токсичным веществом, переходит в водный раствор и, следовательно, в окружающую среду.

Таким образом, к недостаткам известных способов относятся применение ДВМ из технологической щепы как единственного волокнистого компонента из древесного сырья, производство которого является энерго- и материалоемким, высокий расход и достаточная сложность введения антипирена, применение дорогих, дефицитных и токсических веществ, загрязнение окружающей среды.

Наиболее близким техническим решением является способ получения огнезащитных древесно-волокнистых плит [4] сущность которого состоит в том, что на ковер после отлива наносят препарат ББК-3, осуществляют термообработку в течение 2 3 с на 1 мм толщины плиты с последующей сушкой. Недостатками технического решения являются использование дефицитного, токсического и дорогостоящего препарата, 20%-ный раствор которого при 60 70^oC двукратно наносят на обе поверхности плиты, т.е. усложняется нанесение антисептика, обладающего антипиренными свойствами. Кроме того, необходимо подвергнуть плиту двусторонней термической обработке так, чтобы в центре плита была нагрета до температуры кипения воды. Все это усложняет и удорожает способ.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в получении трудносгораемого, теплоизоляционного экологически чистого материала с использованием отходов предприятий лесного комплекса и доступного нетоксичного антипирена.

Решение технической задачи достигают тем, что целевой материал получают из волокносодержащей суспензии, образованной путем смешения 2,5 39,0% древесно-волокнистой массы, 53,4 91,4% шлама, 2,0 40,0% скопа, 2,0 40,0% опилок с последующим введением 1,6 2,4% гидрофобизатора, после тщательного перемешивания производят ее отлив и обезвоживание путем вакуум-отсоса и прессования до влажности 70% затем на лицевую поверхность сформованного ковра наносят водный раствор антипирена, в качестве которого используют диаммоний фосфат, расход которого составляет 5,9 7,1% от абс. сухой массы ковра, с дополнительным обезвоживанием с сеточной стороны и сушкой.

Изучение существующего уровня техники в данной области по патентным и научно-техническим источникам информации показало, что предложенный способ отличается от известных при получении трудносгораемых теплоизоляционных материалов. Оговоренные условия введения антипирена легко осуществимы.

Высокая эффективность предлагаемого технического решения обусловлена широким использованием отходов предприятий лесного комплекса, значительная часть которых до сих пор вывозится в отвалы, отсутствием дорогих, дефицитных и токсических компонентов и соответственно высоким уровнем сохранения окружающей среды, простотой введения антипирена при низком его расходе. Все это определяет его промышленную применимость.

Из научно-технической литературы неизвестны способы, подобные заявленному в предлагаемом изобретении, компоненты которых способны образовывать трудносгораемый материал при указанных расходах диаммоний фосфата.

Согласно [5] известные способы предполагают достижение трудносгораемости при минимальном расходе фосфорсодержащих антипиренов (в пересчете на фосфорную кислоту) 9,5% от массы материала.

Используемый в предлагаемом изобретении шлам представляет собой осадок, образующийся при механической очистке оборотных (сточных) вод древесноподготовительных отделов. Основная составляющая шлама измельченная корка (наружная часть коры) хвойных пород. Шлам вследствие своих специфических особенностей (химический состав, высокая дисперсность и др.) в противоположность другим компонентам смеси образует с антипиреном согласно условиям заявленного изобретения трудносгораемую основу материала.

Скоп представляет собой волокнистый осадок от механической очистки сточных вод древесно-массного, целлюлозного и бумажного отделов.

Опилки получают при распиловке пиловочника и баланса, а также рубке последнего в щепу.

ДВМ представляет собой грубоволокнистый полуфабрикат, состоящий из пучков волокон, отдельных волокон и из обрывков, получаемый при размоле щепы или отходов сортирования древесной массы в дефибраторах и рафинаторах.

Трудносгораемый теплоизоляционный материал получают по следующей технологии: суспензию составляют путем смешения 53,4 91,4% шлама, 2,5 - 39,0% ДВМ, 2,0 40,0% скопа и 2,5 40,0% опилок, после тщательного перемешивания вводят гидрофобизатор в количестве 1,6 2,4% в виде эмульсии парафина или парафино-церезиновой смеси и т.п. После дополнительного перемешивания проводят отлив ковра, который обезвоживают до влажности 70% (вакуум-отсос, прессование). На верхнюю наружную поверхность (лицевую поверхность) ковра наносят водный раствор антипирена и осуществляют обезвоживание путем вакуум-отсоса с сеточной стороны. Затем проводят сушку материала.

В таблице представлены 12 примеров способа. Из полученных данных видно, что трудносгораемость обеспечивает расход 5,9 7,1% диаммоний фосфата от абс. сухой массы ковра. При этом одновременно плотность материала не превышает 500 кг/м³. При расходе 8% диаммоний фосфата от абс. сухой массы ковра плотность материала превышает 500 кг/м³ (пример 6). При расходе 5,4% диаммоний фосфата от абс. сухой массы ковра полученный материал не обладает трудносгораемостью потеря массы материала при испытании методом "огневая труба" составляет 21,8% (пример 5). В случае, когда при составлении суспензии доля шлама 48,0% (пример 10), 48,5% (пример 12) или 49,7% (пример 8) материал также не обладает трудносгораемостью, так как потеря массы при испытании составляет соответственно 81,4, 63,8 и 78,2%
Материал получали на установке АО "Кондопога" и использовали отходы этого предприятия. Материал имел размеры 40х50 см и толщину от 10 до 16 мм (см. таблицу).

Под трудносгораемым понимают материал, который при испытании методом "огневой трубы" теряет в массе не более 20% Получаемый по предлагаемому способу материал при плотности не более 500 кг/м³ имеет коэффициент теплопроводности не более 0,09 вт/(м•К), что отвечает требованиям ГОСТ 4598-86. "Плиты древесноволокнистые" для марки М-1.

Таким образом, суспензия, полученная смешением в основном отходов переработки древесного сырья, после отлива в ковер с нанесением на него раствора нетоксичного широко распространенного антипирена позволяет получить согласно предлагаемого способа материал, обладающий в противоположность известным методам целым комплексом важных свойств трудносгораемостью, теплоизолируемостью и экологической чистотой.

Вследствие широкого использования отходов, высокой степени их готовности и простоты осуществления способ получения материала имеет высокую экономическую и экологическую эффективность.

Источники информации
1. Николаев Н.Е. Мирецкий В.Ю. Огнезащитные древесные плиты. Обзор информации, вып.1. М. ВНИПИЭИлеспром, 1985, 48 с.

2. Демченко Н.С. Гаврилиди Е.П. Михайлова В.М. Бондарев А.М. Способ изготовления трудновоспламеняемых древесно-волокнистых плит. Авт. св. СССР N 416251, кл. B 29 J 5/00, 1974.

3. Мерсов Е.Д. Борзенко Е.И. Максимова Н.Г. Мокрый способ изготовления огнестойких древесноволокнистых плит. -Авт. св. СССР N 537844, кл. B 29 J 5/00, 1976.

4. Чурикова Э.К. Томин Г.С. Авакян Г.К. Лотоцкий В.М. Способ изготовления огнестойких древесно-волокнистых плит. Авт.св. СССР N 467838, кл. B 29 J 5/00, 1975.

Использование: изобретение относится к области получения изолирующего материала с широким спектром использования. Цель - получение трудносгораемого теплоизоляционного экологически чистого материала на основе использования отходов переработки древесного сырья и нетоксического доступного антипирена. Сущность изобретения: из древесно-волокнистой массы и отходов, основным компонентом которых является шлам, введением гидрофобизатора получают суспензию, которую применяют для отлива ковра. После обезвоживания до определенной влажности на лицевую поверхность наносят раствор антипирена, расход которого составляет 5,9 - 7,1% от абс. сухой массы ковра. После механического обезвоживания производят сушку материала. 1 табл.

Способ изготовления огнестойкого теплоизоляционного материала, включающий приготовление волокносодержащей суспензии с гидрофобизатором, отлив ковра, обезвоживание ковра до влажности 70% нанесение на поверхность раствора антипирена и сушку, отличающийся тем, что суспензию готовят смешением 2,5
39,0 мас. древесноволокнистой массы, 53,4 91,4 мас. шлама, 2,0 40,0 мас. скопа, 2,5 40,0 мас. опилок и 1,6 2,4 мас. гидрофобизатора и на лицевую поверхность отлитого ковра наносят раствор диаммоний фосфата в качестве антипирена, расход которого составляет 5,9 7,1% от абсолютно сухой массы ковра.