ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ МАССА Российский патент 2008 года по МПК C04B26/00 C10F7/04 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства теплоизоляционных материалов, применяемых в строительстве промышленных, гражданских и сельских зданий.

Известна теплоизоляционная масса (SU №1054335, Кл. С04В 43/00, 1983 г.), содержащая гранулированный торф, битум и кремнефтористое соединение, бакелитовый лак, перлит и вермикулит.

Недостатками этого изобретения являются невысокая прочность готовых образцов, высокий коэффициент теплопроводности, высокая плотность, применение экологически вредных и дорогостоящих веществ, сложный состав теплоизоляционной массы.

Известна теплоизоляционная масса (RU №2120424, Кл. С04В 26/00, 1998 г.), состоящая из гранулированного торфа (2-50 мас.%), диспергированного торфа (18-42 мас.%), наполнителя (костра, опилки, соломенная резка) (30-61 мас.%) и воды до влажности 76-85%.

Недостатком известного изобретения является сложный состав, высокая влажность формования, высокая плотность.

Ближайшим аналогом изобретения является теплоизоляционная масса (RU №2195401, Кл. В44С 5/00, 27.12.2002), где 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. В качестве связующих частиц используют торф, сапропель, дерево, а в качестве наполнителя - деревянные опилки, торф, угольную крошку, угольную пыль и т.д.

Недостатком известного изобретения является невысокая прочность из-за неравномерного перемешивания связующего материала во всем объеме образца.

В основу изобретения положена задача по удешевлению теплоизоляционного изделия с одновременным повышением его физико-механических свойств, утилизации промышленных и бытовых пенополистирольных отходов, представленных в виде использованной тары и упаковки, расширение сырьевого базы.

Техническим результатом изобретения является упрощение состава теплоизоляционной массы, уменьшение плотности, повышение прочности.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что теплоизоляционная масса, содержащая диспергированный торф и наполнитель, согласно изобретению в качестве наполнителя содержит измельченные до 1,0-5,0 мм гранулы пенополистирола, а в качестве диспергированного торфа - торф влажностью 72-76% двукратной переработки в шнековом диспергаторе, при следующем соотношении компонентов, в вес.% по сухому веществу:

диспергированный торф75-80пенополистирол20-25.

Двукратная переработка торфа определяет необходимый контакт с гранулами пенополистирола. При однократной переработке торфа невысокая степень его однородности приводит к плохому контакту с частицами пенополистирола и в результате прочность изделия уменьшается примерно в 1,5 раза. Увеличение кратности переработки приводит к увеличению степени подвижности торфяной матрицы, что также снижает прочность готового образца.

Влажность исходного торфа 72-76% обеспечивает необходимую влажность композиционной смеси. При уменьшении влажности исходного торфа в композиции ниже 72% происходит слипание частиц торфа в агрегаты диаметром 5-15 мм и взаимодействие между такими гранулами и гранулами пенополистирола практически отсутствует, что существенно снижает прочность готового изделия. При увеличении влажности торфа выше 76% после формования теплоизоляционных плит возможно возникновение пластических деформаций после снятия нагрузки внешних формообразующих устройств. Также увеличение влажности торфа выше 76% существенно повышает энергоемкость процесса сушки готовых изделий. При этом во время сушки при повышенной влажности в сформованных образцах наблюдаются процессы, существенно снижающие прочность готовых изделий. Таким образом, влажность торфа 72-76% обеспечивает нормальное распределение гранул пенополистирола в объеме торфа, достаточный контакт между частицами пенополистирола и частицами торфа. При этой влажности торфа теплоизоляционная масса имеет пластичность, которая обеспечивает нормальное формование, а во время сушки происходит минимальное коробление и усадка.

Диспергированный торф выступает в смеси в качестве матрицы и в то же время в качестве связующего материала, обеспечивая прочный контакт с частицами пенополистирола. Повышение прочности образца обеспечивается высокими адгезионными способностями диспергированного торфа, что позволяет ему заменять синтетические связующие (различные смолы).

Однократная переработка сформованного пенополистирола в достаточной степени обеспечивает однородность фракционного состава и последующая переработка экономически не выгодна.

При содержании наполнителя более 25% и торфа менее 75% наблюдается слабый контакт между частицами торфа и гранулами пенополистирола, а также образование пустот, что приводит к уменьшению прочности, увеличению крошимости изделия.

При содержании торфа более 80% и наполнителя менее 20% наблюдается повышение плотности образца и повышение коэффициента теплопроводности.

Таким образом, содержание торфа 75-80% и наполнителя 20-25% по сухому веществу обеспечивает достаточный контакт между частицами торфа и гранулами пенополистирола, и при этом сохраняются высокие показатели коэффициента теплопроводности, прочности и плотности готового изделия.

Теплоизоляционную массу получают следующим образом. Исходный торф влажностью 72-76% подвергали двукратной переработке в шнековом диспергаторе до получения дисперсности 89-90%, что соответствует 890-900 г/кг частиц размером меньше 250 мкм. В качестве наполнителя использовали частицы пенополистирола размером гранул не более 5 мм. Затем перемешивали расчетное количество торфа и гранулы пенополистирола и добавляли расчетное количество воды до получения заданной влажности. После приготовления смеси формовали образцы необходимой формы и высушивали до влажности 15-20%.

Пример 1. Исходный низинный моховой торф зольностью 4% и степенью разложения 25% с начальной влажностью 72% подвергали двукратной переработке в шнековом диспергаторе до дисперсности 89%, что соответствует количеству частиц размером меньше 250 мкм = 890 г/кг. Пенополистирол измельчали до гранул размером от 5,0 мм. После чего 25% массы гранул пенополистерола по сухому веществу смешивали с 75% (по сухому веществу) торфа. Добавляли воду до влажности формования смеси, соответствующей 76%. Для изготовления образца брали 170 г торфа, 15 г пенополистирольных гранул, воды - 62 г. Затем все перемешивали, формовали плиты и высушивали до постоянного веса. После сушки плотность плиты составила 175 кг/м³.

Пример 2. Пример осуществляли аналогично примеру 1. Приготовляли теплоизоляционную массу следующего состава: масса торфа с исходной влажностью 74% в количестве 77% по сухому веществу, гранулы пенополистирола размером 3,0 мм - 23%. После двукратной переработки торфа в шнековом диспергаторе его дисперсность составила 90%, что соответствует количеству частиц размером меньше 250 мкм = 900 г/кг. Для изготовления образца брали 177 г торфа, 14 г пенополистирольных гранул и воды - 59 г. Влажность формования смеси составила 75%. Затем формовали плиты и высушивали их до постоянного веса. После сушки плотность плиты составила 200 кг/см³.

Пример 3. Пример осуществляли аналогично примеру 1. Приготовляли смесь следующего состава: масса торфа влажностью 76% в количестве 80% по сухому веществу, гранулы пенополистирола размером 1,0 мм - 20%. После двукратной переработки его дисперсность составила 90%, что соответствует количеству частиц размером меньше 250 мкм = 900 г/кг. Для изготовления образца брали 4800 г торфа, 300 г пенополистирольных гранул, воды - 900 г до влажности формования 74%. Затем все перемешивали, формовали плиты и высушивали до постоянного веса. После сушки плотность плиты составила 238 кг/см³.

Основные физико-механические характеристики готовой продукции.ПоказателиЕдиницы измеренияНомер экспериментаПример 1Пример 2Пример 3Плотностькг/м³175200238Влажность формования%767574

Изобретение позволяет утилизировать пенополистирольные отходы, широко представленные в виде использованной тары и упаковки.

Полученная теплоизоляционная масса характеризуется следующими показателями: плотность 200-238 кг/м³, теплопроводность 0,06-0,08 Вт/м*К, влажность формования 74-76% и прочность на изгиб 0,7-1,5 кгс/м².

Таким образом, изобретение позволяет существенно снизить по сравнению с известными техническими решениями плотность готового изделия на 23%, влажность формования до 74-76%, что позволяет экономить производственные ресурсы при сушке сформованных образцов.

В данный момент изобретение находится на стадии лабораторных испытаний.

Теплоизоляционная масса содержит, вес.%: диспергированный торф - торф влажностью 72-76% двукратной переработки в шнековом диспергаторе 75-80 и наполнитель - измельченные до 1,0-5,0 мм гранулы пенополистирола 20-25. Технический результат: повышение физико-механических свойств теплоизоляционного изделия при его удешевлении, способствование утилизации промышленных и бытовых пенополистирольных отходов, представленных в виде использованной тары и упаковки. 1 табл.

Теплоизоляционная масса, содержащая диспергированный торф и наполнитель, отличающаяся тем, что она в качестве наполнителя содержит измельченные до 1,0-5,0 мм гранулы пенополистирола, а в качестве диспергированного торфа - торф влажностью 72-76% двукратной переработки в шнековом диспергаторе при следующем соотношении компонентов, вес.% по сухому веществу:

диспергированный торф75-80пенополистирол20-25