Результат интеллектуальной деятельности: Конструкционный материал

Изобретение может иметь применение, например, в строительстве, а также в области приборостроения, в частности для выполнения корпусов, кожухов, стоек, ячеек, измерительных приборов. Изобретение также может быть использовано при изготовлении электроизоляционных и электроустановочных изделий, а также ручек электроинструментов и др. В момент прессования материала в него можно впрессовывать различные материалы, например металлы (пример - отвертка - металл, ручка).

Известна композиция, состоящая из первичного порошкообразного полиэтилена (ПЭ) в количестве от 10 до 30 мас. ч. и древесные опилки - остальное [Патент РФ №2016022, кл. C08L 97/02, 1994].

Известна композиция, состоящая из вторичного полиэтилена и древесной стружки следующего состава, мас. ч.: вторичный измельченный ПЭ - от 25 до 80, древесная стружка остальное [Свойства древесно-полимерных материалов на основе вторичного полиэтилена и измельченной древесины. И.П. Мельник, Е.В. Лебедев, В.Ф. Анненков, Е.П. Мамуля. Пластические массы, 1987, №6, с. 54].

Известна древесно-полимерная композиция, содержащая древесную стружку и отходы полипропилена в следующем соотношении компонентов: древесная стружка 70-82 мас. ч., отходы полипропилена 18-30 мас .ч. [Патент РФ №2056446, кл. C08L 97/02, 1996].

К недостаткам данных композиций следует отнести низкие показатели водопоглощения и разбухания композита, невысокое значение прочности при изгибе при недостаточно высоком содержании связующего, а также низкая адгезия связующего к волокнистому материалу, сложный состав волокнистого материала.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является древесно-полимерная композиция, содержащая древесную стружку и отходы полистирола или поливинилхлорида в следующем соотношении компонентов: древесная стружка 55-95 мас. ч., отходы полистирола или поливинилхлорида 5-45 мас. ч. [Патент РФ №2484110, кл. C08L 97/02, 2013].

Недостатками данной композиции являются: низкие показатели водопоглощения и разбухания композита, сложный состав и высокая себестоимость, нет данных о стойкости к воздействию агрессивных сред (кислот и щелочей).

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является уменьшение водопоглощения и разбухания композита, расширение сырьевых ресурсов для изготовления этой композиции и снижение ее себестоимости, увеличение стойкости к воздействию агрессивных сред (кислот и щелочей).

Технический результат достигается тем, что в конструкционном материале, полученном путем обработки давлением смеси, содержащей древесный наполнитель и термопласт, в качестве наполнителя используют цементно-древесную смесь (ЦДС) из отходов производства цементно-стружечных плит (ЦДС), при этом соотношение компонентов выбрано следующим, мас. %:

ЦДС - 50-80

термопласт - остальное.

Для придания дополнительных свойств к основной цементно-стружечной полимерной массе могут добавляться:

- армирующие добавки - волокнистые материалы органического и минерального происхождения (асбестовые волокна, стекловолокно, ацетатное волокно, хлопковые очесы и др.);

- пластификаторы, например дибутил- и диоктилфталат, трикрезилфосфат и др.;

- красители (минеральные или органические) - окись хрома, двуокись титана, кобальт синий, сурик железный и др.;

- для облегчения прессования и предотвращения прилипания массы к стенкам прессформ во время прессования могут добавляться смазывающие вещества: силикон, стеарин, воск и др.;

- при использовании в основной массе вторичных полимеров в ней могут оказаться случайные примеси различного происхождения, например кусочки проволоки и алюминиевой фольги, резины, термореактивных полимеров и других материалов органического и неорганического происхождения. В зависимости от требований к конечному продукту некоторые примеси не допустимы, например частицы проволоки и алюминиевой фольги в электроизоляционных изделиях.

Полимеры могут применяться чистые, вторичные и в смеси (первичные и вторичные). Как правило, для изготовления изделий, полуфабрикатов и заготовок из материала применяются термопластичные полимеры, что обусловлено экологическими и экономическими факторами.

Использование в качестве наполнителя цементно-стружечной смеси, образующейся при производстве ЦСП, позволяет повысить адгезию связующего к частицам наполнителя, уменьшить показатели водопоглощения и разбухания композита, увеличить стойкость к воздействию агрессивных сред (кислот и щелочей), расширить сырьевые ресурсы для изготовления этой композиции и снизить ее себестоимость.

Физико-механические свойства цементно-древесного полимерного композита (ЦДПК) зависят от соотношения компонентов в смеси.

При изготовлении ЦДПК с содержанием менее 20% термопласта происходит расслоение полученного материала, вследствие неполного склеивания частиц наполнителя между собой. При добавлении более 50% термопласта не происходит значительного улучшения физико-механических показателей ЦДПК, однако его стоимость значительно увеличивается.

Подготовка горячей массы для прессования может быть следующей:

1. Заранее приготовленная смесь из ЦДС, гранулированного или дробленого полимера и добавок при перемешивании нагревается до получения однородной пластичной массы. Т_нагр.=100-350°С (зависит от применяемых полимеров).

2. ЦДС нагревается до Т_нагр.=100-350°С (зависит от применяемых полимеров). При перемешивании в разогретый ЦДС постепенно вводится необходимое количество полимера или смеси полимеров и добавок, или, наоборот, разогретый ЦДС вводится в полимер. При перемешивании смеси Т_нагр. падает, процесс продолжается до получения однородной пластичной массы с необходимой для обработки давлением температурой.

3. В нагретый до Т_нагр.=100-350°С (зависит от применяемых полимеров) ЦДС при перемешивании вводится расплавленный полимер или смесь полимеров, вводятся добавки, масса перемешивается до однородного пластичного состояния.

4. В расплавленный полимер при перемешивании вводится ЦДС, нагретый до Т_нагр.=100-350°С ЦДС, вводятся добавки, масса перемешивается до однородного пластичного состояния.

5. Заранее сплавленная цементно-древесная полимерная смесь (возможно вторичная) дробленая или гранулированная разогревается и перемешивается до получения однообразной пластичной массы. _нагр.=100-350°С (зависит от характеристик входящих в состав смеси полимеров). При перемешивании для придания дополнительных свойств в эту массу могут вводиться: полимеры и дополнительные добавки.

6. Заявленный материал может быть использован вторично. Он дробится, нагревается до пластичного состояния, перемешивается, в него дополнительно вводятся при необходимости ЦДС, полимеры, добавки.

Охлаждение может быть естественным и искусственным, например, в охлаждаемой и неохлаждаемой пресс-форме. Охлаждение естественным способом занимает многократно больше времени, чем охлаждение искусственным способом.

Обработка давлением от 1 до 400 МПа может производиться методами прессования, вальцевания, продавливанием через фильеры и др. Наиболее доступный и дешевый способ - прямое прессование в пресс-формах (табл. 1).

Величина давления зависит как от свойств исходного материала, так и от требований, предъявляемых к свойствам готовой продукции.

Физико-механические свойства полученных ЦДПК приведены в таблице 2.

Приведенные результаты подтверждают получение указанного технического результата - использование в качестве наполнителя цементно-древесной смеси, образующейся при производстве ЦСП, позволяет уменьшить показатели водопоглощения и разбухания композита, расширить сырьевые ресурсы для изготовления этой композиции и снизить ее себестоимость, повысить адгезию связующего к частицам наполнителя, увеличить стойкость к воздействию агрессивных сред (кислот и щелочей).

Заявленный материал: прочен, дешев, хорошо обрабатывается, пожаробезопасен, стоек к воздействию внешней среды, кислот и щелочей.