RU2240334C1 - Композиция на древесной основе - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к производству экологически безопасных строительных элементов, материалов или покрытий, используемых в строительстве, в мебельной промышленности, для производства тары, гранулированного или брикетированного топлива и т.д. Изобретение может быть использовано для изготовления различных строительных элементов: прессованного конструкционного бруса, плит, блоков, панелей, черепицы, профильных и корпусных изделий, покрытия спортивных площадок, паркетной доски, засыпных материалов, теплоизоляции, звукоизоляции, влагоизоляции, для нанесения покрытия с помощью кисти или шпателя или другим известным способом на поверхности, для изготовления европоддонов, приспособлений для гольфа и т.д. Композиция на древесной основе включает экологически безопасный связующий компонент. В качестве древесной основы используют березовую кору, разделенную на бересту и луб, измельченные до 0,1-50 мм. Кроме того, древесная основа может быть выполнена только из бересты, или только из луба, или из смеси бересты и луба, при заданном соотношении компонентов. В качестве связующего компонента может быть использовано талловое масло или талловый пек. Кроме того, композиция может включать функциональную добавку, например антипирен. До составления композиции из березовой коры или ее компонентов - бересты, луба могут быть выделены химические субстанции или биологически активные вещества. Определенное соотношение компонентов обеспечивает повышение плотности, прочности, водостойкости и стойкости против микроорганизмов и грибков изделий, полученных из предложенной композиции при одновременном снижении их токсичности при изготовлении и эксплуатации. 7 з.п. ф-лы, 4 табл.

Description

Изобретение относится к производству экологически безопасных строительных элементов, материалов или покрытий, используемых в строительстве, в мебельной промышленности, для производства тары, гранулированного или брикетированного топлива и т.д. Изобретение может быть использовано для изготовления различных строительных элементов: прессованного конструкционного бруса, плит, блоков, панелей, черепицы, профильных и корпусных изделий, покрытия спортивных площадок, паркетной доски, засыпных материалов, теплоизоляции, звукоизоляции, влагоизоляции, для нанесения покрытия с помощью кисти или шпателя или другим известным способом на поверхности, для изготовления стелек для обуви, пробок для бутылок, европоддонов, приспособлений для гольфа и т.д.

Известна композиция на древесной основе, включающая отходы деревообрабатывающей промышленности (опилки, стружки) и связующий компонент - карбамидоформальдегидную смолу (SU, а.с.№421529, кл. B 27 N 3/02, 1971 г.).

Недостатками известной композиции является низкая водостойкость, высокая токсичность изделий, полученных из нее, обусловленная высоким содержанием формальдегида в изделиях, что, в свою очередь, сдерживает использование известной композиции как в производстве мебели, так и в промышленном и гражданском строительстве.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является композиция на древесной основе, включающая экологически безопасный связующий компонент (авторское свидетельство СССР №939496, кл. C 08 L 97/02, 1982 г.).

Недостатками известной композиции является то, что полученные из нее изделия обладают недостаточно высокими физико-механическими показателями, низкой водостойкостью, низкими тепло- и звукоизоляционными характеристиками.

Вышеперечисленные недостатки ограничивают возможность применения композиции для изготовления изделий как в строительстве, так в мебельном и других производствах.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении плотности, прочности, водостойкости и стойкости против микробов и грибков изделий, полученных из предложенной композиции.

Указанный технический результат достигается тем, что в композиции на древесной основе, включающей экологически безопасный связующий компонент, согласно изобретению в качестве древесной основы используют березовую кору, разделенную на бересту и луб, измельченные до 0,1-50 мм, при следующем соотношении составляющих, мас.%:

Древесная основа 5-99

Связующий компонент 1-95

Кроме того, древесная основа может быть выполнена только из бересты, или только из луба, или из смеси бересты и луба при заданном соотношении компонентов.

В качестве связующего компонента может быть использовано талловое масло или талловый пек.

Кроме того, композиция может включать функциональную добавку, например, антипирен.

До составления композиции из березовой коры или ее компонентов - бересты, луба могут быть выделены химические субстанции или биологически активные вещества.

Композицию на древесной основе составляют следующим образом.

Березовую кору разделяют на бересту и луб и измельчают любым известным способом до 0,1-50 мм. При необходимости компоненты (бересту, луб) доводят до влажности 2-30% любым известным способом сушки.

Береста и луб перед смешиванием со связующим компонентом могут подвергаться дополнительной обработке, выделению из них химических субстанций или биологически активных веществ, например, из компонентов березовой коры (бересты и луба) могут экстрагировать бетулин, лупеол, полипренолы, бетулиновую и пальмитиновую кислоты и т.д., что позволяет использовать отходы бетулинового производства для составления композиции, в свою очередь, делая указанное производство безотходным.

Подготавливают связующий компонент - экологически безопасное вещество, например, талловое масло, талловый пек, казеин, и т.д..

Далее смешивают древесную основу и связующий компонент в заданной пропорции. Древесная основа, в зависимости от предъявляемых к композиции требованиям, может быть выполнена только из бересты, или только из луба, или из смеси бересты и луба с заданным соотношением составляющих.

Функциональная добавка может вводиться как в древесную основу, так и в связующий компонент.

Изделия из полученной композиции получают любым известным способом прессования, литья, и т. д. Композиция также может быть использована для нанесения защитного покрытия на поверхности кистью, шпателем и т.п.

Процентное соотношение составляющих композиции (древесная основа, связующий компонент), выполнение древесной основы либо только из бересты, либо только из луба, либо из смеси бересты и луба, размер частиц, получаемых после измельчения, а также способ последующей обработки композиции выбирают в соответствии с требованиями, предъявляемыми к каждому конкретному изделию или поверхности.

В зависимости от процентного соотношения составляющих, выполнения древесной основы только из бересты, или только из луба, или из смеси бересты и луба, размера частиц, связующего экологически безопасного компонента и способа обработки композиции могут быть получены материалы различной плотности (80-1200 кг/м³), водостойкости, с высокими тепло- и звукоизоляционными и другими характеристиками. Содержание в композиции только экологически чистых составляющих делает композицию экологически безопасной и расширяет область применения изделий, изготовленных из нее.

Менее плотные материалы (например, с плотностью 180 кг/м³) могут использоваться для изготовления тепло- или звукоизоляции, причем в составе этих материалов преобладает луб, характеризующийся высокими тепло- и звукоизоляционными характеристиками. Более плотные материалы (500-1200 кг/м³) могут применяться для изготовления плит, черепицы, деталей для производства мебели, паркетной доски и т.д.

Для придания дополнительных качеств изделиям из предложенной композиции при ее составлении могут быть использованы функциональные добавки, например, антипирен, цемент, гидрофобизаторы, объемные наполнители (песок и т.д.), антибактериальные добавки, окрашивающий пигмент, свинцовый порошок (предотвращает проникновение радиации), пластификаторы, художественно-декоративные элементы и т.д.

Например, для снижения горючести изделий, полученных из предложенной композиции, кору или ее компоненты (бересту, луб) обрабатывают экологически безопасным антипиреном, например, борной кислотой с кальцинированной содой.

Поскольку береста обладает гидрофобными свойствами и отталкивает воду, изделия, включающие большое процентное содержание бересты, обладают высокой водостойкостью.

Включение в состав композиции преобладающего количества луба придает изделиям высокие тепло- и звукоизоляционные характеристики, обусловленные свойствами луба. Теплоизоляционные панели могут быть изготовлены из одного луба и связующего компонента.

Пример 1 (изготовление элемента двускатной крыши из бересты):

1-й этап. Предварительно измельченную березовую кору разделяют на луб и бересту, а затем измельчают бересту любым известным способом не менее чем до 20 мм. Производят подготовку связующих компонентов (например, битумной смолы) путем подогрева в емкости для смешивания. Затем туда же помещают древесную основу. В качестве древесной основы используют отделенную бересту. Компоненты тщательно смешивают при следующем соотношении составляющих, мас.%:

Береста 80

Связующий компонент 20

2-й этап. Форму подготавливают любым известным образом для уменьшения прилипания. Смесь заливают в форму, охлаждают до температуры окружающей среды, изделие извлекают. Водопоглощение за 24 часа - 0,2%.

Пример 2 (получение чашечки для фиксации мячика в гольфе):

1-й этап. Предварительно измельченную березовую кору разделяют на луб и бересту. Луб сушат до влажности 14-27%, затем измельчают любым известным способом не менее чем до 2 мм. Производят подготовку (подогрев и растворение) связующего компонента (например, казеина) в емкости для смешивания. Затем туда же помещают древесную основу. В качестве древесной основы используют отделенный луб. Компоненты тщательно смешивают при следующем соотношении составляющих, мас.%:

Луб 70

Связующий компонент 10

Вода 20

2-й этап. Форму подготавливают специальным образом для уменьшения прилипания. Смесь заливают в форму, обезвоживают, прессуют, высушивают горячим воздухом температурой 60-110°С до затвердевания от 2 до 6 часов, охлаждают до температуры окружающей среды.

Полученное изделие обладает свойствами саморазрушения при атмосферном воздействии, что является важной характеристикой чашечек для фиксации мяча при игре в гольф.

Пример 3 (получение декоративного покрытия при заданном соотношении составляющих):

1-й этап. Предварительно измельченную березовую кору разделяют на луб и бересту и измельчают их любым известным способом не менее чем до 6 мм. Производят подготовку связующего компонента (например, масляной краски МА-15, ТУ 2317-005-589-06857-2003) растворителем (Уайт-спирит НЕФРАС С4-(155/200), ТУ 2388-004-23172471-98) в емкости для смешивания. Затем туда же помещают древесную основу. В качестве древесной основы используют бересту и луб. Компоненты тщательно смешивают при следующих соотношениях составляющих, мас.%:

Береста 20

Луб 50

Связующий компонент 25

Растворитель 5

Данное соотношение составляющих является оптимальным для получения приятного тактильного ощущения твердости и упругости (нагрузки на стопу), адгезии, влагоустойчивости, дешевизны. Соотношение растворителя и масляной краски может меняться в зависимости от консистенции краски.

2-й этап. Подготовленный состав выливают на сухую твердую грунтованную поверхность (например, бетон, асфальт) разравнивают скребками до равномерной толщины 3-7 мм и дают высохнуть на воздухе до прекращения прилипания. Покрытие наносят от 3 до 6 слоев в зависимости от требуемой жесткости покрытия.

Сравнительные свойства композиции прототипа и композиции, описанной в данном примере, приведены в таблице 1.

Пример 4 (получение древесноволокнистых плит со связующим из таллового масла):

1-й этап. Предварительно измельченную березовую кору разделяют на луб и бересту, затем бересту отделяют и измельчают любым известным способом до степени помола 20-21 дефибратор-секунд. Древесная основа (береста), смешанная с водой, поступает на отлив. Полученный в водной среде ковер прессуют при удельном давлении 5,5 МПа и температуре 190°С в течение 8 минут.

2-й этап. На поверхность полученных плит при температуре 60-90°С намазкой наносят связующее - талловое масло. Его расход составляет 12 мас.% к абсолютно сухому волокну.

3-й этап. Плита с равномерно нанесенным по всей поверхности связующим поступает далее по ходу технологического процесса на термообработку, которую осуществляют в обычных закалочных камерах при температуре воздуха 160°С в течение 5-6 часов. Затем плиты идут на кондиционирование по обычной технологии.

В таблице 2 приведены сравнительные физико-механические показатели плит, изготовленных из предложенной композиции и композиции прототипа.

Пример 5 (покрытие для отделочных работ из бересты и луба с функциональной добавкой):

1-й этап. Разделяют березовую кору на луб и бересту и измельчают любым известным способом не менее чем до 10 мм. Производят подготовку (разведение водой) связующих компонентов (например, алебастра) в емкости для смешивания. Затем в емкость помещают древесную основу и функциональную добавку (например, охру). Компоненты тщательно смешивают при следующих соотношениях составляющих, мас.%:

Луб и береста 60

Связующий компонент 16

Охра 4

Вода 20

2-й этап. Кашицеобразную массу наносят на обрабатываемую поверхность, выравнивают шпателем и дают высохнуть на воздухе при t от +1°С до 24 часов.

Пример 6 (получение теплоизоляционного засыпного материала из луба с функциональной добавкой - антипиреном):

1-й этап. Теплоизоляционный материал изготавливается следующим образом.

Исходный материал в виде измельченного луба просеивают на сите с диаметром отверстий 3 мм. Затем частицы обрабатывают в тарельчатом грануляторе, подавая на вращающийся слой частиц водный раствор связующего (например, разведенную водой и перекипяченную смесь поливинилового спирта (ПВС) и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ)) с антипиреном БС, состоящим из борной кислоты и кальцинированной соды с определенной вязкостью.

Полученные сферические гранулы подвергают сушке при температуре 60-110°С, после чего они затвердевают и приобретают все необходимые свойства теплоизоляционного материала при следующем соотношении составляющих, мас.%:

Луб 55

Связующий компонент 15 (с равными

соотношениями составляющих

его элементов) 15

Антипирен (бура) 20

Вода Остальное

2-й этап. Смесь заливают в формы, обезвоживают, нагревают горячим воздухом температурой 60-110°С до затвердевания от 2 до 6 часов. В таблице 3 приведены сравнительные характеристики предлагаемой композиции и композиции, принятой за прототип.

Пример 7 (получение черепицы из проэкстрагированной бересты):

1-й этап. Производят подготовку компонентов состава. Древесную основу (например, проэкстрагированную бересту) подсушивают до заданного значения влажности. Загружают в вибровращательную мельницу вместе с мелющими телами (шарами), далее в отдельной емкости компоненты смешивают при следующем соотношении составляющих, мас.%:

Проэкстрагированная береста 80

Связующий компонент 5

Вода 15

2-й этап. После смешения компонентов полученную композиционную смесь прессуют с получением готовых изделий.

Пример 8.

Береста и луб перед смешиванием со связующим компонентом могут подвергаться дополнительной обработке, выделению из них химических субстанций или биологически активных веществ, например, из компонентов березовой коры могут экстрагировать бетулин, а отходы бетулинового производства могут быть использованы для составления композиции на древесной основе.

560 г тонко размолотой бересты в 5-литровой колбе заливают 3 л 1-бутанола и кипятят при температуре 120°С в течение 2 часов. Массу фильтруют, шрот отжимают, а из фильтрата отгоняют около 2,8 л растворителя. Остаток оставляют для кристаллизации на 16 часов при температуре 5-15°С. Полутвердую массу переносят на фильтр, тщательно отжимают от 1-бутанола и осадок промывают водой для удаления остаточного растворителя. Кристаллы бетулина высушивают до постоянного веса.

Получаемый сухой порошок представляет собой бетулин.

В таблице 4 приведены соотношения компонентов композиции и сравнительные характеристики предлагаемой композиции и композиции, принятой за прототип.

Предложенное техническое решение позволяет придать изделиям, полученным из композиции на древесной основе заданную (в том числе и высокую до 1200 кг/м³) плотность, высокую водостойкость при получении экологически безопасных изделий, что значительно расширяет область их применения.

Claims (8)

1. Композиция на древесной основе, включающая экологически безопасный связующий компонент, отличающаяся тем, что в качестве древесной основы используют березовую кору, разделенную на бересту и луб, измельченную до 0,1-50 мм, при следующем соотношении составляющих, мас.%:

Древесная основа 5-99

Связующий компонент 1-95

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что древесная основа выполнена из бересты.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что древесная основа выполнена из луба.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что древесная основа выполнена из смеси луба и бересты при заданном соотношении составляющих.

5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве связующего компонента используют талловое масло или талловый пек.

6. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что включает функциональную добавку.

7. Композиция по п.6, отличающаяся тем, что в качестве функциональной добавки применяют антипирен.

8. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что до составления композиции из березовой коры или ее компонентов - бересты, луба выделяют химические субстанции или биологически активные вещества.