СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ, КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ И УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2002 года по МПК B44C5/00 C10F7/00 

Изобретение относится к способу изготовления изделий, в частности к изготовлению экологически чистых облицовочных плит и пр.

Известен способ изготовления изделий, заключающийся в размещении в форме влажной однородной смеси, включающей формовочную массу со связующими частицами и наполнителем, осуществлении ее уплотнения и последующей сушке. Здесь же описаны композиционный материал для изготовления изделий, содержащий формовочную массу со связующими частицами и наполнитель, и установка для изготовления изделий, содержащая связанные между собой устройство по подготовке сырья для формовочной массы, устройство для получения формовочной массы, устройство для смешивания наполнителя со связующими частицами, устройство для осуществления уплотнения массы и ее сушки (см. RU патент 2114890, 10.07.98 - аналог и прототип).

Недостатком известных объектов является низкие эксплуатационные характеристики и качество выпускаемой продукции.

Техническим результатов изобретения является расширение разнообразия выпускаемых изделий и повышение их эксплуатационных характеристик и повышение качества.

Достигается это в способе тем, что в качестве связующих частиц используют частицы размером 0,01-10 мкм, причем уплотнение влажной однородной смеси осуществляют путем воздействия на нее регулируемыми динамическими нагрузками для обеспечения возможности перемещения связующих частиц на границу раздела двух сред-формы и изделия, сила ударов которых составляет 0,0001-100 кг/см², частота ударов - 0,003-300 1/сек, количество ударов - 1-10000 единиц, а влажность смеси составляет 30-97%, при этом содержание связующих частиц и наполнителя определяют следующим соотношением (мас.%):
связующие частицы - 3-75
наполнитель - 97-25
а сушку осуществляют до одновременного образования внутренней крупноячеистой структуры, заполненной воздухом и затвердевания связующих частиц на внешней поверхности изделия.

В качестве связующих частиц используют торф, сапропель, дерево, а в качестве наполнителя - деревянные опилки, торф, угольную крошку, угольную пыль, сланцы.

А в композиционном материале достигается это тем, что размер связующих частиц составляет 0,01-10 мкм, а содержание связующих частиц и наполнителя определено следующим соотношением (мас.%):
связующие частицы - 3-75
наполнитель - 97-25
при этом внутренняя структура материала выполнена в виде крупноячеистой структуры, заполненной воздухом, а внешняя - в виде расположенных по поверхности затвердевших связующих частиц.

В качестве связующих частиц использован торф, сапропель, дерево, а в качестве наполнителя - деревянные опилки, торф, угольная крошка, угольная пыль, сланцы.

Причем для изготовления топочных брикетов в качестве наполнителя использованы торф, угольная крошка, угольная пыль, сланцы, а количество связующих частиц составляет не менее 15% по отношению к количеству наполнителя.

А в установке достигается это тем, что устройство для осуществления уплотнения массы включает средство для создания регулируемых динамических нагрузок, включающее, например, пресс, выполненный с обеспечением возможности получения силы ударов, составляющей 0,0001-100 кг/см², частоты ударов - 0,003-300 1/с, и количества ударов - 1-10000 единиц.

Устройство по подготовке сырья включает, в частности, сепаратор, устройство для получения формующей массы - мелющие валки, устройство для смешивания наполнителя со связующими частицами - смесители, а устройство для сушки включает, в частности, различные печи.

Сущность изобретения поясняется следующим.

Композиционный материал для получения облицовочных плит, строительных и теплоизоляционных изделий, и топочных брикетов получают формованием однородной смеси, состоящей из экологически чистой массы со связующими частицами, например, торфа, сопропеля, древесины, льнокостры, целлюлозы и другого органического вещества и наполнителя, причем связующие частицы размером 0,01-10 мкм концентрируются на поверхности изделия и/или брикетов, а компоненты содержатся в следующих соотношениях (мас.%):
связующие частицы - 3-75
наполнитель - 97-25
При получении топочных брикетов связующих частиц в материале должно быть не менее 15%.

Любые местные органические материалы такие, как торф, сапропель, древесина, льнокостра, целлюлоза и другие, путем измельчения, истирания, дробления во влажной среде, вываривания превращают в однородную массу, имеющую частицы размеров от 0,01 до 10 мкм, обладающие связующими свойствами.

Предусматривается, что частиц в массе может быть от 3 до 100%. Данные частицы при удалении влаги обладают связующими (клеящими) свойствами.

В подготовленную массу со связующими частицами вводят наполнитель органического, минерального или химического происхождения, например, опилки, льнокостра, торф, перлит, песок, вермикулит, сапропель, золы, шлаки, гранулы полистирола и др. в соотношениях от массы 1:0,01 до 1:20 и перемешивают, причем в определенных композиционных материалах в массу со связующими частицами дополнительно наполнитель может не добавляться, например, масса, имеющая 30% связующих частиц 0,01-10 мкм имеет 70% частиц, не обладающих связующими свойствами, т. е. наполнителя. Готовую влажную, перемешанную смесь засыпают в форму и с использованием оборудования или приспособлений (устройств) прилагают регулируемые динамические нагрузки с определенной частотой и силой удара частицы, находящиеся во влажной среде, перемещают к наружной поверхности будущего изделия. Полученный материал с жесткими наружными поверхностями и внутренней крупноячеистой структурой, заполненной воздухом, имеет дополнительный теплоизоляционный эффект.

Его суть состоит в том, что по всей наружной поверхности изделия создается прочная "скорлупа" из органического связующего наполнителя толщиной не менее 0,01 мкм, постепенно теряющего свои прочностные характеристики к центру изделия
Внутри "скорлупы" находится наполнитель, в котором после сушки (выпаривания, удаления влаги) появляются воздушные полости, образующие крупноячеистую структуру и создающие дополнительный теплоизоляционный эффект.

Прочность и теплофизические характеристики материала при его производстве изменяются за счет регулирования количества массы, обладающей свойствами связующего, количества связующих частиц в данной массе и количества наполнителя относительно массы и общей влажности формирующей массы.

В способе изготовления изделий предусматривается неравномерное размещение связующих частиц по массе изделия.

Связующие частицы и наполнитель перемешиваются при эксплуатационной влажности от 3 до 97% и помещаются в жесткую форму, где подвергаются регулируемым динамическим нагрузкам с определенной частотой и силой ударов. В результате серии ударов устройством, таким как, например, пресс, пневмолоток, гидромолоток, вибротрамбовка, электроимпульсное приспособление и пр., формовочная масса, приобретая форму упрочняется, а связующие частицы, находящиеся во влажной среде в процессе ударов, перемешаются и концентрируются на поверхности изделия на границе раздела двух сред - формы и изделия.

После сушки, например, в низкотемпературных печах или в естественных условиях, связующие частицы, сконцентрированные на поверхности материала, застывают, придавая изделию жесткие наружные формы.

Влага в процессе сушки из изделий удаляется. Изделие приобретает крупноячеистую структуру, заполненную воздухом.

При этом, динамические нагрузки должны быть достаточными для перемещения мелкодисперсных частиц, обладающих связующими свойствами, находящиеся во влажной среде, ко всем граням формы.

Эксплуатационная влажность массы формирующего изделия должна быть достаточной для создания условий беспрепятственного перемешивания при циклических динамических нагрузках мелкодисперсных частиц связующего в сложной среде и находится в пределах 30-97%. Мелкодисперсные частицы, находящиеся во влажной среде, при ударе проходят между наполнителем и через его поры, которые соизмеримы с размерами частиц.

Время между прилагаемыми к формируемой массе динамическими нагрузками составляет и должно быть достаточным для осуществления полного процесса релаксации.

Релаксация обеспечивает начальные условия, при которых возможна необходимая ударная деформация, т.к. под воздействием удара частицы связующего перемещаются от центра к периферии только из состояния релаксации.

При изготовлении предварительно подготовленная торфяная масса, обладающая свойствами связующего с 40% частиц от 0,01 до 10 мкм и соединенная с наполнителем (например, древесные опилки) в соотношении 1:2, помещается в подвижную жесткую форму (не показана), на дно которой укладывается поддон и затем подвергается динамическим нагрузкам, посредством, например, падающего под собственным весом (100 кг) пуансона с высоты +1,2 м через промежутки времени в 1 сек.

В результате воздействия динамических нагрузок формовочная масса в форме уплотняется до упругого состояния частицы связующего, находясь во влажной среде, перемещаются по закону Паскаля от центра изделия к периферии и концентрируются на этих поверхностях.

После выполнения, например, 14 ударов пуансона по формовочной массе, отформованное изделие выталкивается посредством толкателя (не показан) из формы на поддон и отправляется на сушку.

Таким образом, изобретение расширяет разнообразие выпускаемых изделий, повышает их эксплуатационные характеристики и повышает качество изделий.

Промышленная применимость.

Изобретение может быть использовано при изготовлении облицовочных плит, а также строительных и теплоизоляционных изделий, в том числе с декоративными качествами, и топочных брикетов, посредством установки (линии) для изготовления изделий.

Способ изготовления изделий для повышения качества изделий заключается в том, что в качестве связующих частиц используют частицы размером 0,01-10 мкм, композиционный материал для повышения качества изделий содержит внутреннюю структуру материала, выполненную в виде крупноячеистой структуры, заполненной воздухом, а установка для повышения качества изделий содержит средство для создания регулируемых динамических нагрузок. 3 с. и 4 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления изделий, заключающийся в размещении в форме влажной однородной смеси, включающей формовочную массу со связующими частицами и наполнителем, ее уплотнении и последующей сушке, отличающийся тем, что в качестве связующих частиц используют частицы размером 0,01-10 мкм, причем уплотнение влажной однородной смеси осуществляют путем воздействия на нее регулируемыми динамическими нагрузками для обеспечения возможности перемещения связующих частиц на границу раздела двух сред - формы и изделия, сила ударов которых составляет 0,0001-100 кг/см² , частота ударов 0,003-300 1/с, количество ударов 1-10000 единиц, а влажность смеси составляет 30-97%, при этом содержание связующих частиц и наполнителя определяют следующим соотношением, мас. %:
Связующие частицы - 3-75
Наполнитель - 97-25
а сушку осуществляют до одновременного образования внутренней крупноячеистой структуры, заполненной воздухом, и затвердевания связующих частиц на внешней поверхности изделия. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве связующих частиц используют торф, сапропель, дерево, а в качестве наполнителя - частицы органического, минерального или химического происхождения, например деревянные опилки, льнокостра, торф, перлит, песок, вермикулит, сапропель, золы, шлаки, гранулы полистирола, минвату. 3. Композиционный материал для изготовления изделий, содержащий формовочную массу со связующими частицами и наполнителем, отличающийся тем, что размер связующих частиц составляет 0,01-10 мкм, а содержание связующих частиц и наполнителя определено следующим соотношением, мас. %:
Связующие частицы - 3-75
Наполнитель - 97-25
при этом внутренняя структура материала выполнена в виде крупноячеистой структуры, заполненной воздухом, а внешняя - в виде расположенных по поверхности затвердевших связующих частиц. 4. Материал по п. 3, отличающийся тем, что в качестве связующих частиц использован торф, сапропель, дерево, а в качестве наполнителя - частицы органического, минерального или химического происхождения, например деревянные опилки, льнокостра, торф, перлит, песок, вермикулит, сапропель, золы, шлаки, гранулы полистирола, минвату. 5. Материал по п. 3, отличающийся тем, что для изготовления топочных брикетов в качестве наполнителя использованы торф, угольная крошка, угольная пыль, сланцы, а количество связующих частиц составляет не менее 15% по отношению к количеству наполнителя. 6. Установка для изготовления изделий, содержащая связанные между собой устройство по подготовке сырья для формовочной массы, устройство для получения формовочной массы, устройство для смешивания наполнителя со связующими частицами, устройство для осуществления уплотнения массы и ее сушки, отличающаяся тем, что устройство для осуществления уплотнения массы включает средство для создания регулируемых динамических нагрузок, содержащее, например, пресс, выполненный с возможностью получения силы ударов, составляющей 0,0001-100 кг/см², частоты ударов 0,003-300 1/с и количества ударов 1-10000 единиц. 7. Установка по п. 6, отличающаяся тем, что устройство по подготовке сырья включает, в частности, сепаратор, устройство для получения формовочной массы - давильно-дробильное устройство, устройство для смешивания наполнителя со связующими частицами - смесители, а устройство для сушки включает, в частности, различные печи или средства для естественной сушки.