Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства композитных строительных изделий

Изобретение относится к производству строительных изделий и может быть использовано в строительной промышленности для производства различных стеновых изделий.

Наиболее близким аналогом выбран способ изготовления экструзионных керамических изделий, описанный в изобретении «Способ изготовления экструзионных керамических блоков» (патент №2043194, МПК С1 В28В 3/20). Способ включает приготовление пластической массы, экструдирование бруса с продольными каналами, резку его на изделия, сушку их в равномерном потоке теплоносителя и обжиг.

Недостатками ближайшего аналога является приготовление пластической массы для экструдирования изделий, что влечет за собой необходимость в громоздких дорогостоящих технологических прессах и оснастки. Необходимость сушки изделий в равномерном потоке теплоносителя и обжиг изделий влечет за собой необходимость в громоздких дорогостоящих технологических устройствах и дополнительных затратах времени, а также ведет к увеличению энергозатрат. Как следствие - значительная себестоимость готовой продукции, низкая производительность способа.

В основу изобретения поставлена техническая задача усовершенствования способа изготовления экструзионных строительных изделий путем увеличения производительности способа производства композитных изделий, значительного снижения себестоимости готовых изделий, улучшения экологической ситуации территорий со значительным скоплением отходов камнедобычи известняков и бытовых отходов полимерных материалов.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства композитных строительных изделий, включающем приготовление пластической массы, экструдирование бруса с продольными каналами, резку его на изделия, сушку их в равномерном потоке теплоносителя, сырьевую смесь засыпают в экструдер, с помощью многосекционного шнека перемешивают с расплавленным полимером, формуют изделия из сырьевой смеси под давлением 50-80 кг⋅с/см², а в качестве наполнителя используют отходы камнепиления известняков-ракушечников или нуммулитовых известняков и/или отходы дробления и переработки известняковых пород на щебень фракцией до 5 мм. Способ обеспечивает значительное увеличение производительности способа производства композитных изделий, снижение себестоимости готовых изделий, улучшение экологической ситуации территорий со значительным скоплением отходов камнедобычи известняков и бытовых отходов полимерных материалов.

Признаками изобретения, которые совпадают с признаками ближайшего аналога, являются приготовление пластической массы, экструдирование бруса с продольными каналами, резку его на изделия, сушку их в равномерном потоке теплоносителя.

Отличительными признаками технического решения являются: сырьевую смесь засыпают в экструдер, с помощью многосекционного шнека перемешивают с расплавленным полимером, формуют изделия из сырьевой смеси под давлением 50-80 кг⋅с/см², а в качестве наполнителя используют отходы камнепиления известняков-ракушечников или нуммулитовых известняков и/или отходы дробления и переработки известняковых пород на щебень фракцией до 5 мм.

Между совокупностью существенных признаков изобретения и техническим результатом существует причинно-следственная связь. В техническом решении в качестве вяжущего используют бытовые отходы полимерных материалов, в связи с чем достигается практически полная полимеризация, а соответственно формируется водонерастворимый каркас из вторичного полимерного материала, обеспечивающий требуемые нормативные физико-механические характеристики изделия. При этом использование давлений прессования в интервале 50-80 кг⋅с/см² значительно облегчает доступ полимерного материала по всему объему изделия. Как результат - быстрая и практически полная полимеризация известковой матрицы. Использование в качестве наполнителя отходов камнедобычи известняков фракцией до 5 мм с удельной поверхностью от 2000 см²/г до 3000 см²/г позволяет создать в известковой матрице дополнительные центры кристаллизации, а также улучшить контакты срастания на границе «наполнитель-вяжущее» за счет аналогичной структуры вещества наполнителя с продуктом полимеризации - вторичным полимерным материалом.

В результате реализации предложенного способа производства композитных строительных изделий получают прочный искусственный материал прочностью 5-15 МПа, при средней плотности 1800-1900 кг/м³, коэффициент размягчения которого составляет 0,75-0,85, что достаточно для изготовления различных стеновых изделий.

Способ осуществляется следующим образом. Подробленные бытовые отходы полимерных материалов и карбонатного наполнителя фракцией до 5 мм засыпают в экструдер, где они с помощью многосекционного шнека перемешиваются с расплавленным полимером и в виде однородной массы поступают в экструзионную головку. Проэкструдированный под давлением 50-80 кг⋅с/см² через формующую головку экструдат разрезают на изделия и охлаждают в течение 0,5 часа, в результате чего изделия достигают конечной прочности. Далее изделия отпускаются потребителю. В качестве карбонатного наполнителя используют отходы камнепиления и переработки известняков-ракушечников или нуммулитовых известняков и/или отходы дробления и переработки известняковых пород на щебень фракцией до 5 мм.

Пример 1

Бытовые отходы полимерных материалов и отходы камнепиления известняков-ракушечников фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 50 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и охлаждают в течение 0,5 часа, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 5 МПа, средней плотности - 1880 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Пример 2

Бытовые отходы полимерных материалов и отходы нуммулитовых известняков фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 50 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и охлаждают, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 10 МПа, средней плотности - 1850 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры охлаждения изделий те же, что и в примере №1.

Пример 3

Бытовые отходы полимерных материалов и отходы дробления и переработки известняковых пород на щебень фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 50 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и охлаждают, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 12 МПа, средней плотности - 1820 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры охлаждения изделий те же, что и в примере №1.

Пример 4

Бытовые отходы полимерных материалов и отходы камнепиления известняков-ракушечников фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 70 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и охлаждают, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 6 МПа, средней плотности - 1880 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры охлаждения изделий те же, что и в примере №1.

Пример 5

Бытовые отходы полимерных материалов и отходы нуммулитовых известняков фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 70 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и охлаждают, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 10 МПа, средней плотности - 1850 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры охлаждения изделий те же, что и в примере №1.

Пример 6

Бытовые отходы полимерных материалов и отходы дробления и переработки известняковых пород на щебень фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 70 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и охлаждают, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 12 МПа, средней плотности - 1840 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры охлаждения изделий те же, что и в примере №1.

Пример 7

Бытовые отходы полимерных материалов и отходы камнепиления известняков-ракушечников фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 80 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и охлаждают, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 11 МПа, средней плотности - 1900 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры охлаждения изделий те же, что и в примере №1.

Пример 8

Бытовые отходы полимерных материалов и отходы нуммулитовых известняков фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 80 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и охлаждают, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 13 МПа, средней плотности - 1820 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры охлаждения изделий те же, что и в примере №1.

Пример 9

Бытовые отходы полимерных материалов и отходы дробления и переработки известняковых пород на щебень фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 80 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и охлаждают, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 15 МПа, средней плотности - 1800 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры охлаждения изделий те же, что и в примере №1.

Размер отходов камнепиления известняков-ракушечников или нуммулитовых известняков и/или отходов дробления и переработки известняковых пород на щебень фракцией до 5 мм определяется конструктивным выполнением экструдера.

При использовании экструзионного давления менее 50 кг⋅с/см² не будут обеспечиваться необходимые сдвиговые деформации для получения однородной смеси.

При использовании экструзионного давления более 80 кг⋅с/см² будут созданы критические сдвиговые деформации, которые приведут к дестабилизирующему воздействию на расплав, позволив расплаву достигнуть деструкции.

Способ обеспечивает значительное увеличение производительности способа производства композитных изделий, снижение себестоимости готовых изделий, улучшение экологической ситуации территорий со значительным скоплением отходов камнедобычи известняков и бытовых отходов полимерных материалов.