RU2045396C1

RU2045396C1 - Method for manufacture of articles from particles of fibrous materials

Info

Publication number: RU2045396C1
Application number: RU93017369A
Authority: RU
Inventors: А.П. Клевцов; В.Ф. Гринцевич
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Универсал-Фильм ЛТД"
Priority date: 1993-04-05
Filing date: 1993-04-05
Publication date: 1995-10-10

Abstract

FIELD: manufacture of rigid roof, hard floor covering and industrial furniture. SUBSTANCE: method for manufacture of articles from particles of fibrous materials includes mixing of particles of fibrous material on rolls or in ball mills with rubber crumbs preliminarily treated with ground sulfur and pressing of produced mixture. EFFECT: higher efficiency. 2 cl

Description

Изобретение относится к производству изделий из древесных частиц или частиц других волокнистых материалов путем формования и может быть использовано для изготовления жесткой кровли, технической мебели, твердых напольных покрытий и т.п. The invention relates to the production of products from wood particles or particles of other fibrous materials by molding and can be used for the manufacture of hard roofs, technical furniture, hard flooring, etc.

Известен способ получения древесно-стружечных материалов, согласно которому наполнитель в виде древесных отходов смешивают в клеемешалке с двухкомпонентным связующим, включающим мочевиноформальдегидную смолу и отвердитель. Мочевиноформальдегидная смола при взаимодействии с отвердителем полимеризуется и связывает древесные частицы, образуя однородную массу. Полученную смесь прессуют холодным способом в пресс-формах [1]
Недостатком способа являются неудовлетворительные свойства полученного материала. В частности, этот материал обладает низкой влагостойкостью, что обусловлено, во-первых, недостаточной влагостойкостью мочевиноформальдегидной смолы, и, во-вторых, неполным обволакиванием мочевиноформальдегидной смолой древесных частиц. При относительной влажности более 60% изготовленные этим способом древесно-стружечные плиты набухают и расслаиваются. Древесно-стружечные плиты имеют также невысокую прочность в связи с чем их толщина не может быть менее 5 мм. Это ограничивает область применения этих плит, которые используют, в основном, для изготовления мебели и в строительных работах, связанных с интерьером. Кроме того, недостатком способа является ее дороговизна из-за использования дорогостоящей и дефицитной мочевиноформальдегидной смолы, а также выделение из этой смолы даже при комнатной температуре летучих канцерогенных веществ.A known method of producing wood-based materials, according to which the filler in the form of wood waste is mixed in a glue mixer with a two-component binder comprising a urea-formaldehyde resin and a hardener. Urea-formaldehyde resin, when interacting with the hardener, polymerizes and binds wood particles, forming a homogeneous mass. The resulting mixture is cold pressed in the molds [1]
The disadvantage of this method is the unsatisfactory properties of the obtained material. In particular, this material has low moisture resistance, which is due, firstly, to the insufficient moisture resistance of the urea-formaldehyde resin, and, secondly, to the incomplete coating of the wood particles with the urea-formaldehyde resin. At a relative humidity of more than 60%, particle boards made in this way swell and exfoliate. Chipboards also have low strength, and therefore their thickness cannot be less than 5 mm. This limits the scope of these plates, which are used mainly for the manufacture of furniture and in construction works related to the interior. In addition, the disadvantage of this method is its high cost due to the use of expensive and scarce urea-formaldehyde resin, as well as the release of volatile carcinogens from this resin even at room temperature.

Известен способ изготовления многослойного материала на основе древесных частиц, заключающийся в том, что древесные опилки и невулканизированную резину шинного производства, играющую роль связующего, смешивают на вальцах, накладывают на полученный лист декоративный слой цветной резины и вулканизируют его в закрытой пресс-форме. При смешивании опилок с резиной на вальцах в резине происходят сдвиговые деформации, способствующие обволакиванию ею опилок, в результате физико-механические свойства полученного древесно-резинового материала, такие как влагостойкость, ударная вязкость, стойкость к истиранию и т.п. улучшаются. В связи с этим материал может быть использован для напольных покрытий, жесткой кровли и для других изделий, подвергающихся воздействию климатических факторов и/или испытывающих повышенные механические нагрузки [2]
Недостатком способа является сравнительно высокая себестоимость изготовленных изделий (хотя и не такая большая, как в способе из-за использования в качестве одного из исходных ингредиентов невулканизированной резины шинного производства, являющейся дорогостоящим сырьем, которое после обработки на каландрах можно возвращать в основной цикл производства шин.A known method of manufacturing a multilayer material based on wood particles, which consists in the fact that sawdust and unvulcanized rubber of tire production, which plays the role of a binder, are mixed on rollers, a decorative layer of colored rubber is applied to the resulting sheet and vulcanized in a closed mold. When sawdust and rubber are mixed on rollers in rubber, shear deformations occur, which contribute to enveloping the sawdust with it, as a result of the physicomechanical properties of the resulting wood-rubber material, such as moisture resistance, impact strength, abrasion resistance, etc. are improving. In this regard, the material can be used for flooring, hard roofing and for other products exposed to climatic factors and / or experiencing increased mechanical stress [2]
The disadvantage of this method is the relatively high cost of manufactured products (although not as large as in the method due to the use of unvulcanized rubber of tire production as one of the starting ingredients, which is an expensive raw material that can be returned to the main tire production cycle after processing on calendars.

Изобретение направлено на удешевление изделий из частиц волокнистого материала путем использования более дешевого связующего на основе резины при сохранении хороших физико-механических свойств изготовленных изделий. The invention is aimed at reducing the cost of products from particles of fibrous material by using a cheaper rubber-based binder while maintaining good physical and mechanical properties of the manufactured products.

Для этого в способе изготовления изделий из частиц волокнистого материала путем смешивания исходных ингредиентов, включающих указанные частицы и резину, с образованием в резине сдвиговых деформаций и прессования полученной смеси, согласно изобретению исходные компоненты дополнительно включают молотую серу, а резину берут в виде резиновой крошки, которую перед смешиванием с частицами волокнистого материала и молотой серой подвергают термодеструкции. To this end, in the method of manufacturing products from particles of fibrous material by mixing the starting ingredients, including these particles and rubber, with the formation of shear deformations in the rubber and pressing the resulting mixture, according to the invention, the starting components further comprise ground sulfur, and the rubber is taken in the form of crumb rubber, which Before mixing with particles of fibrous material and ground sulfur, they are thermally degraded.

Резиновая крошка является достаточно дешевым и доступным сырьем, получаемым, в частности, из отслуживших свой срок автомобильных покрышек, которые в большом количестве поступают на переработку. Молотую серу вводят для вулканизации резины при прессовании, при этом резина в присутствии серы приобретает эбонитоподобное состояние, придавая материалу изделий отличные физико-механические свойства, как будет показано ниже в примерах осуществления способа. Вместе с тем наличие серы в качестве одного из исходных ингредиентов не приводит к значительному удорожанию изделий ввиду ее небольшого содержания в смеси. Термодеструкция резиновой крошки необходима для перехода резины из упругого состояния в пластичное, которое требуется для интенсификации сдвиговых деформаций смеси резина частицы волокнистого материала и для обеспечения эффективного смешивания. Rubber crumb is a fairly cheap and affordable raw material, obtained, in particular, from tires that have expired, which are recycled in large quantities. Ground sulfur is introduced for vulcanization of rubber during pressing, while rubber in the presence of sulfur acquires an ebonite-like state, imparting excellent physical and mechanical properties to the product material, as will be shown below in examples of the method. However, the presence of sulfur as one of the starting ingredients does not lead to a significant increase in the cost of products due to its low content in the mixture. Thermal degradation of rubber crumb is necessary for the transition of rubber from an elastic to a plastic state, which is required to intensify shear deformations of a mixture of rubber particles of fibrous material and to ensure effective mixing.

Целесообразно перед проведением термодеструкции резиновой крошки добавлять в нее в количестве 3-6% от ее массы комплексный регенерирующий состав, содержащий, мас. Каптакс 32 Уротропин 5 Стеарит железа 2 Диэтилгликоль 11 Дибутилфтолат 50
Это способствует улучшению физико-механических свойств изделий и сокращает продолжительность прессования.It is advisable before thermal degradation of the rubber crumb to add to it in an amount of 3-6% of its mass a complex regenerating composition containing, by weight. Kaptax 32 Urotropin 5 Iron Stearite 2 Diethyl Glycol 11 Dibutyl Phtholate 50
This helps to improve the physico-mechanical properties of the products and reduces the duration of pressing.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. В качестве исходных ингредиентов материала изготавливаемых изделий берут частицы волокнистого материала, образующие наполнитель полученной в дальнейшем смеси, резиновую крошку, являющуюся связующим, и молотую серу. Частицы волокнистого материала могут представлять собой древесные опилки, отходы растительного происхождения, например шелуху гречихи, измельченные отходы минерального происхождения, например асбеста, в также измельченные отходы текстильного производства. В резиновую крошку вводят комплексный регенерирующий состав, в который входят, мас. Каптакс 32 Уротропин 5 Стеарат железа 2 Диэтилгликоль 11 Дибутилфтолат 50 в количестве 3-6% от массы резиновой крошки. Этот комплексный регенерирующий состав подробно описан в [3] Резиновую крошку и комплексный регенери- рующий состав перемешивают на резиносмесителе при комнатной температуре в течение 15-20 мин. The proposed method is as follows. As the initial ingredients of the material of the manufactured products, particles of fibrous material are taken that form the filler of the mixture obtained in the future, rubber crumb, which is the binder, and ground sulfur. Particles of fibrous material can be sawdust, vegetable waste, such as buckwheat husks, shredded waste of mineral origin, such as asbestos, and also shredded textile waste. Into a rubber crumb enter a complex regenerating composition, which includes, by weight. Kaptax 32 Urotropin 5 Iron stearate 2 Diethyl glycol 11 Dibutyl phthalate 50 in the amount of 3-6% by weight of rubber crumb. This complex regenerating composition is described in detail in [3]. The rubber crumb and the complex regenerating composition are mixed on a rubber mixer at room temperature for 15-20 minutes.

Смесь резиновой крошки с комплексным регенерирующим составом подвергают термохимической деструкции путем выдержки, например, в инфракрасной печи при 120-140^оС в течение 1,5-2 мин. Можно производить термодеструкцию резиновой крошки без добавления в нее комплексного регенерирующего состава, который активирует процесс термодеструкции, однако при этом прочностные характеристики изделий будут несколько хуже, а время прессования больше.The mixture of crumb rubber with a complex composition is subjected to thermochemical regenerative destruction by holding, for example in an infrared oven at 120-140 ^{° C} for 1.5-2 min. It is possible to perform thermal degradation of rubber crumb without adding a complex regenerating composition to it, which activates the process of thermal degradation, however, at the same time, the strength characteristics of the products will be slightly worse and the pressing time longer.

Далее наполнитель, обработанную резиновую крошку (с комплексным регенерирующим составом или без него) и молотую серу смешивают на вальцах или в шаровой мельнице. В обоих случаях при смешивании происходят сдвиговые деформации в резине, которая в результате термодеструкции перешла из упругого состояния в пластичное. При этом достигается внедрение резины в наполнитель и распределение серы по всему объему смеси, так что после смешивания получают листы, а не сыпучую массу. Чтобы обеспечить лучшее распределение серы по объему смеси, целесообразно загружать на вальцы или в шаровую мельницу сперва резиновую крошку и серу, а затем наполнитель. Next, the filler, the treated rubber crumb (with a complex regenerating composition or without it) and ground sulfur are mixed on rollers or in a ball mill. In both cases, when mixing, shear deformations occur in the rubber, which, as a result of thermal degradation, transferred from the elastic state to the plastic state. In this case, the introduction of rubber into the filler and the distribution of sulfur throughout the volume of the mixture is achieved, so that after mixing, sheets are obtained, and not a bulk mass. In order to ensure a better distribution of sulfur over the volume of the mixture, it is advisable to load rubber crumbs and sulfur, and then filler, on rollers or in a ball mill.

Соотношение исходных ингредиентов в смеси в случае использования в качестве наполнителя древесных опилок составляет: мас.ч. Древесные опилки 100-600 Обработанная ре- зиновая крошка 100 Молотая сера 5-15 Конкретное соотношение ингредиентов зависит от требований, предъявляемых к материалу изготавливаемых изделий, и от того, на каком оборудовании смешивают ингредиенты. Например, если основным требованием к изделиям является высокая влагоустойчивость и прочность, то увеличивают содержание серы внутри указанных пределов. Если же нужно получить дешевые изделия (с приемлемыми физико-механическими свойствами), то в смеси увеличивают содержание наполнителя. При смешивании ингредиентов на вальцах можно несколько снизить содержание в смеси серы и увеличить содержание наполнителя без ущерба в отношении физико-механических свойств изделий, поскольку сдвиговые деформации в резине будут при вальцевании больше, чем при смешивании в шаровой мельнице. The ratio of the starting ingredients in the mixture in the case of using sawdust as a filler is: parts by weight Sawdust 100-600 Processed rubber crumb 100 Ground sulfur 5-15 The specific ratio of ingredients depends on the requirements for the material of the manufactured products, and on which equipment the ingredients are mixed. For example, if the main requirement for products is high moisture resistance and strength, then increase the sulfur content within the specified limits. If you need to get cheap products (with acceptable physical and mechanical properties), then the mixture increases the filler content. When mixing the ingredients on the rollers, it is possible to slightly reduce the sulfur content in the mixture and increase the filler content without prejudice to the physicomechanical properties of the products, since shear deformation in rubber will be greater during rolling than when mixing in a ball mill.

Полученную смесь прессуют при 120-140^оС на вулканизационном прессе. Резина подвергается вулканизации и благодаря присутствию серы материал после прессования напоминает эбонит и обладает отличными физико-механическими свойствами. Время прессования составляет примерно 8-10 мин. Это время можно сократить до 3-5 мин, если после прессования изделие, которому придана форма, направить на довулканизацию в термостате при 120-150^оС.The resulting mixture is pressed at 120-140 ^about With a vulcanization press. Rubber undergoes vulcanization and due to the presence of sulfur, the material after pressing resembles ebonite and has excellent physical and mechanical properties. The pressing time is about 8-10 minutes. This time can be reduced to 3-5 minutes if, after pressing, the shaped product is sent for pre-vulcanization in a thermostat at 120-150 ^о С.

Ниже приведены конкретные примеры реализации предлагаемого способа с результатами испытаний полученных изделий. The following are specific examples of the implementation of the proposed method with the test results of the obtained products.

П р и м е р 1. Изготовление листов с размерами 400х400х5 (мм) для жесткой кровли. PRI me R 1. The manufacture of sheets with dimensions 400x400x4 (mm) for a rigid roof.

Брали 200 г резиновой крошки, 300 г древесных опилок и 30 г молотой серы (в пересчете на один лист). Резиновую крошку смешивали на резиносмесителе СМ-25 с 10 г комплексного регенерирующего состава в течение 15-20 мин при комнатной температуре. Эту смесь помещали на поддон слоем 10-15 мм и устанавливали поддон в инфракрасную печь. Расстояние от инфракрасной лампы КГ-220-100-4 до поверхности слоя смеси составляло 150 мм. Смесь выдерживали в печи при 120^оС в течение 2 мин.They took 200 g of rubber crumb, 300 g of wood sawdust and 30 g of ground sulfur (in terms of one sheet). The crumb rubber was mixed on an SM-25 rubber mixer with 10 g of a complex regenerating composition for 15-20 minutes at room temperature. This mixture was placed on a pallet with a layer of 10-15 mm and the pan was installed in an infrared oven. The distance from the infrared lamp KG-220-100-4 to the surface of the mixture layer was 150 mm. The mixture was heated in an oven at ¹²⁰ ° C for 2 min.

Обработанную в инфракрасной печи смеси (репластикат) в виде пластичной сыпучей массы загружали на вальцы с диаметром 300 мм при комнатной температуре и после того, как репластикат распределялся на поверхности вальцев, постепенно вводили молотую серу. Спустя 10 мин в находящийся на вальцах репластикат постепенно вводили древесные опилки. Общее время смешивания на вальцах составляло 30 мин. The mixture treated in an infrared furnace (replasticate) in the form of a plastic granular mass was loaded onto rollers with a diameter of 300 mm at room temperature, and after the replasticate was distributed on the surface of the rollers, ground sulfur was gradually introduced. After 10 minutes, sawdust was gradually introduced into the replasticate located on the rollers. The total mixing time on the rollers was 30 minutes

Снятую с вальцев смесь в виде разорванных пластин толщиной 0,2-0,5 мм помещали в вулканизационный пресс 250-600.2Э и прессовали при 140^оС в течение 15 мин.The removed mixture with rollers in the form of broken wafers thickness of 0.2-0.5 mm were placed in a vulcanising press 250-600.2E and pressed at 140 ^{° C} for 15 min.

Результаты испытаний изделий: механическая обработка (фрезерование, точение на токарном станке, сверление, нарезание резьбы) удовлетворительная; усилие вырыва шурупа диаметром 4 мм 200 кг; климатические испытания (трехкратное циклическое изменение температуры от -60 до 85^оС) удовлетворительные; испытания на влагу (выдержка в воде в течение трех суток при комнатной температуре) удовлетворительные; адгезия к лакокрасочным покрытиям методом решетчатых надрезов (покрытие нитроэмалями) соответствует ГОСТу 15140-78; твердость по Шору 80-100 ед.Product test results: mechanical processing (milling, turning on a lathe, drilling, threading) is satisfactory; effort of breaking a screw with a diameter of 4 mm 200 kg; climatic tests (triple cyclic temperature variation from -60 ^to 85 ° C) is satisfactory; moisture tests (holding in water for three days at room temperature) are satisfactory; adhesion to paint and varnish coatings by the method of lattice cuts (coating with nitro enamels) corresponds to GOST 15140-78; Shore hardness 80-100 units.

Изделия обладали запахом резины, который исчезал спустя 7-10 дней. Products had a smell of rubber, which disappeared after 7-10 days.

П р и м е р 2. Изготовление плит с размерами 400х400х35 (мм) для напольного покрытия
Брали 2100 г древесных опилок, 1490 г резиновой крошки и 210 г молотой серы (в пересчете на одну плиту). Резиновую крошку подвергали термодеструкции в инфракрасной печи так, как описано в примере 1. Обработанную в инфракрасной печи резиновую крошку загружали в наполненный металлическими шарами смеситель II-I, который использовался в качестве шаровой мельницы. Одновременно с резиновой крошкой в смеситель загружали серу. Смешивание производили в течение 10 мин при 60^оС. Затем смеситель останавливали, загружали в него опилки и смешивали в течение 30-40 мин.PRI me R 2. The manufacture of plates with dimensions 400x400x35 (mm) for flooring
They took 2100 g of wood sawdust, 1490 g of rubber crumb and 210 g of ground sulfur (in terms of one plate). The rubber crumb was thermally degraded in an infrared furnace as described in Example 1. The rubber crumb treated in an infrared furnace was loaded into a mixer II-I filled with metal balls, which was used as a ball mill. Simultaneously with the rubber crumb, sulfur was charged into the mixer. Mixing was carried out for 10 minutes at 60 ° ^C. Then, the mixer was stopped, it was charged into sawdust, and mixed for 30-40 minutes.

Полученную сыпучую смесь прессовали в вулканизационном прессе 250-600.2Э при 140^оС в течение 15 мин.The resulting mixture was compressed into friable vulcanizing press 250-600.2E at 140 ^{° C} for 15 min.

Результаты испытаний изделий аналогичны приведенным в примере 1 за исключением того, что усилие вырыва шурупа диаметром 4 мм составляло 250-300 кг. The test results of the products are similar to those shown in example 1 except that the force for breaking a screw with a diameter of 4 mm was 250-300 kg.

П р и м е р 3. Изготовление листов с размерами 400х400х5 (мм) для жесткой кровли
Брали 1,5 дм³ шелухи гречихи, 0,5 дм³ резиновой крошки, 0,05 дм³ молотой серы и 10 г комплексного регенерирующего состава (в пересчете на один лист). Резиновую крошку смешивали с комплексным регенерирующим составом в резиносмесителе СМ-25, полученную смесь обрабатывали в инфракрасной печи, смешивали с серой и шелухой гречихи аналогично тому, как описано в примере 1, за исключением того, что время смешивания на вальцах составляло 15 мин.PRI me R 3. The manufacture of sheets with dimensions 400x400x5 (mm) for a rigid roof
They took 1.5 dm ³ husks of buckwheat, 0.5 dm ^{3 of} crumb rubber, 0.05 dm ^{3 of} ground sulfur and 10 g of a complex regenerating composition (in terms of one sheet). The crumb rubber was mixed with a complex regenerating composition in a CM-25 rubber mixer, the resulting mixture was processed in an infrared oven, mixed with gray and husk buckwheat in the same way as described in example 1, except that the mixing time on the rollers was 15 minutes.

Полученную смесь прессовали в вулканизационном прессе 250-600.2Э при 120-130^оС в течение 10 мин.The resulting mixture was compressed into 250-600.2E press vulcanization at 120-130 ^C for 10 min.

Результаты испытаний изделий аналогичны приведенным в примере 1 за исключением того, что усилие вырыва шурупа диаметром 4 мм составляло 300 кг, а твердость по Шору более 100 ед. Изделия не имели запаха резины. The test results of the products are similar to those shown in example 1 except that the pulling force of a screw with a diameter of 4 mm was 300 kg, and the shore hardness is more than 100 units. Products had no smell of rubber.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING PRODUCTS FROM FIBROUS MATERIAL PARTICLES by mixing the starting ingredients, including these particles and rubber, to form shear deformations in the rubber and compressing the resulting mixture, characterized in that the starting components additionally include ground sulfur, and the rubber is used in the form of rubber crumb, which before mixing with particles of fibrous material and ground sulfur is subjected to thermal degradation.

2. The method according to claim 1, characterized in that before thermal degradation in the crumb rubber is added in an amount of 3 to 6% of its mass complex regenerating composition containing, by weight.

Kaptax 32
Urotropin 5
Iron Stearate 2
Diethyl glycol 11
Dibutyl Phtholate 50