Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения изделий с модифицированными оболочками овса

Изобретение относится к производству преимущественно декоративных изделий, обладающих оздоровительным эффектом, на основе отходов шишек хвойных деревьев и сельскохозяйственного производства, и может быть использовано для отделки внутренних поверхностей помещений, а также изготовления, в частности, облицовочных плиток, сувенирной продукции, художественных панно.

Известен способ получения декоративных изделий из отходов шишек хвойных деревьев, включающий просеивание, магнитную сепарацию и смешение компонентов исходного материала, в качестве которых используют остовы шишек и шишечную шелуху, стабилизацию исходного материала по влажности на уровне 5-6%, введение полимерного связующего до его равномерного распределения по поверхности шелухи, в качестве которого используют поливинилацетатную дисперсию в количестве 12-15% от сухой массы исходного материала, последующую сушку полученной массы при температуре 80-90°С в течение 30 минут, прессование при нагреве от 140° до 150°С под давлением 80-100 кг/см² и выдержку получаемого изделия по плоскости без давления при комнатной температуре в течение 20-24 часов (патент RU 2235023, МПК В44C 1/24 (2000.01)).

Основными недостатками описанного способа являются пониженные оздоровительный эффект и экологическая полезность изделий, полученных на его основе, вследствие введения в исходный экологически чистый материал - отходы шишек хвойных деревьев - синтетического связующего, в качестве которого используют поливинилацетатную дисперсию, а также повышенная трудоемкость реализации вследствие необходимости проведения предварительной подготовки исходного материала перед прессованием.

Известен также способ получения декоративных изделий из отходов шишек хвойных деревьев, включающий использование в качестве исходного материала шишечной шелухи хвойных деревьев, в частности, шишечную шелуху кедра, введение связующего, в качестве которого используют водный раствор поливинилацетата или его производных в количестве 10 мас. % по отношению к массе исходного материала, сушку обработанного связующим исходного материала до остаточного содержания влаги не более 12%, прессование полученной массы после сушки в металлической матрице при температуре 150-170°С под давлением 20-40 кг/см² с выдержкой под давлением 1,1-1,7 мин/мм толщины изделия, последующую выдержку получаемого изделия в течение 12 часов под грузом 100-150 кг/м² при комнатной температуре (патент RU 2229389, МПК В44C 1/24 (2000.01)).

Основными недостатками данного способа являются сниженные оздоровительный эффект и экологическая полезность изделий, полученных на его основе, вследствие введения в исходный экологически чистый материал - отходы шишек хвойных деревьев -синтетического связующего, в качестве которого используют водный раствор поливинилацетата или его производных, а также повышенная трудоемкость реализации вследствие необходимости проведения предварительной подготовки исходного материала перед прессованием.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ получения изделий из отходов шишек хвойных деревьев, а именно облицовочных плиток, обладающих оздоровительным эффектом, включающий смешение остовов шишек кедра в количестве 5-80 мас. % исходного материала, шишечной шелухи кедра в количестве 5-80 мас. % исходного материала, скорлупы кедрового ореха в количестве 5-80 мас. % исходного материала и связующего, прессование полученной массы в форме с постоянным подогревом до 100-120°С под давлением 180-220 кг/см² и выдержкой под давлением в течение 10-12 минут. В качестве связующего используют смолу кедра в количестве 10 мас. % исходного материала. Получаемое изделие очищают от излишков смолы, выдерживают без давления на горизонтальной поверхности в течение 8-9 часов и шлифуют поверхности полученного изделия (патент RU 2350477, МПК В44C 1/24 (2006.01), В44C 5/04 (2006.01)).

Основными недостатками вышеописанного способа являются низкие эксплуатационнные характеристики влагопоглощения и прочности (Таблица, пример №5), и поэтому не высокая долговечность изделий, изготовленных его основе, вследствие необходимости использования дорогостоящей смолы кедра, которая является трудно контролируемым параметром при изготовлении готовых изделий и дополнительно затрудняет процесс очистки от ее излишков; ограниченные возможности осуществления способа в условиях местного производства по причине использования отходов исключительно кедрового промысла.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании способа с расширенными возможностями исполнения для получения изделий с модифицированными оболочками овса, имеющих высокие эксплуатационные характеристики, а именно влагопоглощения и прочности, оздоровительный эффект и экологическую полезность, реализованного на переработке отходов сельскохозяйственного производства, а именно, отходов переработки овса и отходов шишек хвойных деревьев.

Решение настоящей технической проблемы достигается тем, что в способе получения изделий с модифицированными оболочками овса, включающем измельчение и смешение остовов шишек в количестве 5-80 мас. % исходного материала, шишечной шелухи в количестве 5-80 мас. % исходного материала, скорлупы кедрового ореха в количестве 5-80 мас. % исходного материала и связующего, прессование исходного материала под давлением с постоянным подогревом, выдержку под давлением в течение 10-12 минут, выдержку без давления при комнатной температуре, согласно изобретению используют остовы шишек хвойных деревьев и шишечную шелуху хвойных деревьев, и в качестве связующего используют модифицированные оболочки овса в количестве 10-50 мас. % исходного материала, которые предварительно обрабатывают путем взрывного автогидролиза и затем измельчают.

Высокие эксплуатационные характеристики влагопоглощения и прочности изделий, получаемых на основе предлагаемого способа, обусловлены использованием в качестве связующего модифицированных оболочек овса, которые предварительно обрабатывают путем взрывного автогидролиза и далее перед прессованием смешивают с компонентами исходного материала (Таблица, примеры №№2, 3).

Расширенные возможности исполнения процесса получения изделий с модифицированными оболочками овса обусловлены использованием в производственных условиях отходов шишек любых хвойных деревьев, тогда как посредством способа, выбранного в качестве прототипа, получают изделия на основе отходов исключительно кедрового промысла.

Введение в качестве связующего модифицированных оболочек овса в пределах 10-50 мас. % исходного материала, которые предварительно обрабатывают путем взрывного автогидролиза и затем измельчают, является оптимальным (Таблица, примеры №№2, 3), так как введение в качестве связующего модифицированных оболочек овса в количестве менее 10 мас. % исходного материала, которые предварительно обрабатывают путем взрывного автогидролиза и затем измельчают, не способствует получению изделий с более высокими прочностными свойствами и влагопоглощением по сравнению с изделиями, изготовленными на основе способа, выбранного в качестве прототипа, а введение в качестве связующего модифицированных оболочек овса в количестве более 50 мас. % исходного материала, которые предварительно обрабатывают путем взрывного автогидролиза и затем измельчают, не приводит к дальнейшему улучшению показателей влагопоглощения и прочности получаемых изделий (Таблица, примеры №№1, 4).

Способ получения изделий с модифицированными оболочками овса поясняется таблицей, в которой приведены физико-механические свойства образцов декоративных плиток, изготовленных на основе предлагаемого способа, и образцов декоративных плиток, изготовленных на основе способа, выбранного в качестве прототипа.

Способ получения изделий с модифицированными оболочками овса заключается в измельчении остовов шишек хвойных деревьев в количестве 5-80 мас. % исходного материала, шишечной шелухи хвойных деревьев в количестве 5-80 мас. % исходного материала, скорлупы кедрового ореха в количестве 5-80 мас. % исходного материала, смешивании остовов шишек хвойных деревьев в количестве 5-80 мас. % исходного материала, шишечной шелухи хвойных деревьев в количестве 5-80 мас. % исходного материала, скорлупы кедрового ореха в количестве 5-80 мас. % исходного материала и связующего, в качестве которого используют модифицированные оболочки овса в количестве 10-50 мас. % исходного материала, предварительно обрабатывая их путем взрывного автогидролиза и последующего измельчения, прессовании исходного материала под давлением с постоянным подогревом, выдержку под давлением в течение 10-12 минут, выдержку без давления при комнатной температуре

Пример осуществления процесса получения декоративной плитки с модифицированными оболочками овса.

Получают модифицированные оболочки овса в качестве связующего обработкой исходных оболочек овса в аппарате взрывного автогидролиза перегретым водяным паром в течение 10 минут под давлением 16 атмосфер. По истечении 10 минут производят резкий сброс давления до атмосферного, происходит декомпрессия. Полученную массу модифицированных оболочек овса собирают, измельчают и высушивают до воздушно-сухого состояния для использования в качестве связующего.

Остовы шишек хвойных деревьев, пшишечную шелуху хвойных деревьев и скорлупу кедрового ореха измельчают до порошкообразного состояния.

Затем смешивают остовы шишек хвойных деревьев в количестве 5-80 мас. % исходного материала, шишечную шелуху хвойных деревьев в количестве 5-80 мас. % исходного материала, скорлупу кедрового ореха в количестве 5-80 мас. % исходного материала и связующее, в качестве которого используют модифицированные оболочки овса в количестве 10-50 мас. % исходного материала.

Для получения декоративной плитки с тиснением глубиной до 1 мм на тыльной и/или лицевой стороне в виде орнамента, представляющего собой стилизованное изображение пчелиных сот, сторона ячейки которых равна 20 мм или 30 мм, выкладывают в пресс-форме, в частности, размером 20×30 см, с постоянным подогревом до 120°С заданный рисунок, а затем засыпают в пресс-форму готовую смесь из остовов шишек хвойных деревьев в количестве 5-80 мас. % исходного материала, шишечной шелуху хвойных деревьев в количестве 5-80 мас. % исходного материала, скорлупы кедрового ореха в количестве 5-80 мас. % исходного материала и связующего, в качестве которого используют модифицированные оболочки овса в количестве 10-50 мас. % исходного материала, до содержания всей полученной смеси в пресс-форме в количестве 300 г.

Производят прессование исходного материала под давлением 220 кг/см² в гидравлическом прессе, развивающем усилие до 100 тонн, с постоянным подогревом, выдержку под давлением в течение 10-12 минут, выдержку без давления на горизонтальной поверхности при комнатной температуре в течение 9 часов.

Далее полученная декоративная плитка может быть упакована.

Изготовленную декоративную плитку испытывали на влагопоглощение и прочность на изгиб в соответствии с ГОСТ 10635-88 ((ГОСТ 10635-88 (СТ СЭВ 6013-87). Плиты древесностружечные. Методы определения предела прочности и модуля упругости при изгибе (с Изменениями N 1, 2). - Введ. 1990-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1989)).

По результатам, представленным в таблице, видно, что декоративная плитка, изготовленная на основе предлагаемого способа, по сравнению с декоративной плиткой, изготовленной на основе способа, выбранного в качестве прототипа, обладает более высокой прочностью на изгиб - в 2,25 раза, и высокой влагостойкостью.

Полученные изделия имеют товарный вид при сохранении запаха смол хвойных деревьев. При этом соблюдаются все необходимые требования к отделочным материалам по экологической чистоте производства и экологической безопасности эксплуатации изделий.

Таким образом, описанный способ получения изделий с модифицированными оболочками овса с предлагаемой совокупностью признаков позволяет улучшить эксплуатационные характеристики изделий, изготовленных на основе данного способа, -прочность и влагостойкость, получить оздоровительный эффект и обеспечить экологическую безопасность при пользовании этими изделиями, расширить возможности осуществления путем использования отходов шишек любых хвойных деревьев.

Способ получения изделий с модифицированными оболочками овса