RU2393958C1 - Композиционный материал - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к производству нового композиционного материала на основе торфа и может быть использовано для изготовления, например, упаковочных прокладок, контейнеров для длительного хранения в них овощей, фруктов, а также для изготовления строительных плит для стен, перегородок, потолков и облицовочных плит для внутренней отделки самолетов, судов, зданий и т.д. Композиционный материал включает наполнитель - макулатуру и верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф; связующее - канифоль таловую и глинозем, кроме того, материал содержит водный экстракт торфяной грязи, полученный экстрагированием гидрокарбонатной натриевой минеральной водой торфяной грязи. Композиционный материал имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: макулатура - 44-46, верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф - 48-49, канифоль таловая - 1,6-1,76, глинозем - 07,-09, водный экстракт торфяной грязи - остальное. Техническим результатом изобретения является создание композиционного материала с улучшенными техническими свойствами изделий, а именно повышенным качеством, за счет увеличения сорбционной емкости. 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к производству нового композиционного материала на основе торфа и может быть использовано для изготовления, например, упаковочных прокладок, контейнеров для длительного хранения в них овощей, фруктов, а также для изготовления строительных плит для стен, перегородок, потолков и облицовочных плит для внутренней отделки самолетов, судов, зданий и т.д.

Из уровня техники известна тара бугорчатая для упаковки яиц, изготовленная из композиционного материала, состоящего из наполнителя (макулатура, картон, целлюлоза сульфитная небеленая) и связующего - глинозем, клей силикатный (ТУ 5471-002-16529168-97). Существенным недостатком такого упаковочного материала является гигроскопичность бумажного или картонного слоя, который быстро теряет свою механическую прочность под воздействием жидкости и влаги, что способствует большой проницаемости для бактерий и, как следствие, микробиологической порче пищевых продуктов. Известен композиционный материал для изготовления облицовочных плит, строительных и теплоизоляционных изделий, содержащий связующее в виде частиц размером 0,01-10 мкм из фрезерного верхового торфа, сапропеля, и наполнителя органического, минерального или химического происхождения, например, деревянные опилки, льнокостра, торф, перлит, песок, сапропель, зола и др. (RU 2195401, B44C 5/00, C10F 7/00).

Данный материал, благодаря уникальным свойствам торфа обладает бактерицидными и адсорбирующими свойствами. Однако недостаточная сорбционная емкость по газам и парам, несколько снижает адсорбирующие свойства данного материала, что сказывается на качестве готового изделия.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является композиционный материал для изготовления изделий, включающий наполнитель и связующее. При этом в качестве наполнителя используют макулатуру и верховой сфагновый мох или слаборазложившийся верховой сфагновый торф, а в качестве связующего канифоль таловую и глинозем (US, п.2245790).

Данный состав композиции, как и все перечисленные выше составы аналогов, не обеспечивают необходимого качества.

Техническим результатом заявляемого технического решения является создание композиционного материала, способствующего расширению ассортимента выпускаемых изделий с улучшенными техническими свойствами изделий, а именно с повышенным качеством, за счет увеличения сорбционной емкости по газам и парам.

Технический результат достигается тем, что композиционный материал, включающий наполнитель - макулатуру и верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф и связующее - канифоль таловую и глинозем, при этом материал дополнительно содержит водный экстракт торфяной грязи, полученный экстрагированием гидрокарбонатной натриевой минеральной водой торфяной грязи, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Макулатура	44-46
Верховой сфагновый мох или
верховой слаборазложившийся сфагновый торф	48-49
Канифоль таловая	1,6-1,76
Глинозем	0,7-0,9
Водный экстракт торфяной грязи	остальное

Клеточная структура верхового сфагнового мха и слаборазложившегося верхового торфа и волокнистая структура распущенной макулатуры при взаимодействии с глиноземом и канифолью таловой при заявленном количественном соотношении компонентов обеспечивает готовому изделию стойкую, прочную, пористую структуру, способную впитывать большое количество влаги с сохранением при этом антисептических свойств мха и торфа и приданием ей повышенного теплоизоляционного эффекта.

Дополнительно введенный в состав связующего водный экстракт торфяной грязи, далее гидролизат торфа, имеет суммарную концентрацию водорастворимых гуминово-минеральных веществ 3,5-4,0 г/л. В его составе присутствуют такие активные компоненты, как тритерпеноиды, относящиеся к классу физиологически активных соединений, которые, обладая высокими значениями отрицательного электрического потенциала, выступают в химических реакциях как сильные окислители, присоединяя к себе радикалы различной химической природы.

Для получения локальных морфологических и химических характеристик углеродных соединений в гидролизате торфа был использован растровый электронный микроскоп LEO EVO 40HV с энергодисперсионным спектрометром INCA Energy 350. В ходе эксперимента препарат тонким слоем наносился на алюминиевый столик для получения картины распределения углеродных соединений в объеме препарата или в тонком слое между покровными стеклами для исследования состава и структуры отдельных его фрагментов. Анализ полученных изображений показал, что образец, сформированный на алюминиевом столике, сложен многослойным агрегатом, фрагменты которого представляют собой индивидуализированные до наноразмеров гексагональные кристаллиты размером десятки-первые сотни нанометров.

В тонком слое препарата, приготовленном на стеклянном носителе, фиксируются слоистые агрегаты из фрагментов, имеющих форму крупинок длиннозернистого риса или имеют форму фрактала (фиг.1). Элементный состав этих агрегатов приведен в таблице. После удаления показателей фоновых значений элементов: натрия - из экстрагента гидрокорбанатной натриево-углекислой минеральной воды; алюминия, меди - из алюминиевого столика; магния, кремния и кальция - из стеклянной подложки, - было выявлено, что исследованные агрегаты являются соединениями преимущественно углеродно-кислородного состава. То есть, исследованный препарат гидролизата торфа имеет существенно углеродно-кислородный состав и состоит из нанофрагментов, объединяющихся в агрегаты, которые часто принимают форму фракталов, обладающих высокими значениями окислительно-восстановительного потенциала. Хорошо известна протекторная (защитная) функция фрактальных углеродных соединений, определяемая степенью их активности и способностью связывать труднодиссоциирующие соединения токсичных элементов и радиоактивных материалов. Они инкорпорируют пестициды, фенолы, нефть и нефтепродукты, локализуя вокруг себя более мелкие органические структуры. На фиг.2 отчетливо видно, как сложное органическое соединение, присутствующее в составе препарата, локализует вокруг себя более мелкие органические структуры, образуя новые соединения, способные повысить сорбционную емкость по порам и газам и, как следствие, улучшить технические свойства готового изделия, а именно качество готового изделия. Таким образом, наличие наночастиц в гидролизате торфа способствует получению новой структуры композиции заявленного материала с улучшенными техническими показателями по сорбционной емкости.

Композиционный материал изготавливают следующим образом.

Вначале производят роспуск макулатуры, при этом используют макулатуру различных марок, В гидроразбивателе распущенная макулатура и сфагновый мох перемешиваются и измельчаются до гомогенной массы с концентрацией сухого вещества 1,2-1,5%. Полученная масса подается в промежуточную емкость с перемешивающим устройством, в которую подают связующее: канифоль таловую и раствор глинозема. Количество компонентов берут согласно заявленному соотношению. В тех случаях когда величина pH раствора выходит за пределы (5,5-6,5), в раствор добавляют кальцинированную соду. Из промежуточной емкости полученная масса по трубопроводу подается на вакуумный пресс, где производится формовка изделий в виде деталей, например, тары бугорчатой для упаковки яиц или в виде листа или пластин с удалением из них свободной влаги. Далее, спрессованные полуфабрикаты изделий орошаются гидролизатом торфа (приготовленного по патенту №2252768) до полного смачивания с помощью распылительного механизма или пульверизатора, а затем укладываются на стеллажи в сушильную камеру, где сушатся при температуре 120-140° до влажности 7±2%. Получены изделия повышенного качества с улучшенными техническими показателями по сорбционной емкости 8-10 кг/л и прочной пористой структурой в виде рыхлого картона от светло-серого до темно-серого цвета.

Пример 1

Композиционный материал готовят по вышеуказанной технологии при соотношении компонентов, мас.%:

Макулатура	45
Верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф	48,5
Канифоль таловая	1,7
Глинозем	0,8
Водный экстракт торфяной грязи	остальное

Получена композиция с сорбционной емкостью 10,5 кг/л, что обеспечивает технический результат.

Пример 2

Композиционный материал готовят по вышеуказанной технологии при соотношении компонентов, мас.%:

Макулатура	46
Верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф	49
Канифоль таловая	1,76
Глинозем	0,9
Водный экстракт торфяной грязи	остальное

Получена композиция с сорбционной емкостью 12 кг/л, что обеспечивает технический результат.

Пример 3

Композиционный материал готовят по вышеуказанной технологии при соотношении компонентов, мас.%:

Макулатура	44
Верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф	48
Канифоль таловая	1,6
Глинозем	0,7
Водный экстракт торфяной грязи	остальное

Получена композиция с сорбционной емкостью 10 кг/л, что обеспечивает технический результат.

Использование макулатуры и сфагнового мха в количестве меньше заявленного способствует увеличению в составе композиции тяжелых компонентов - канифоли и глинозема, что приводит к повышению веса препарата на 5-10%, снижая при этом сорбционную емкость до 8 кг/л, и, как, следствие, не достигает технического результата. При использовании количества мха и макулатуры больше заявленного влечет за собой уменьшение в составе композиции связующих элементов - канифоли и глинозема, что приводит к снижению прочности изделия.

Таким образом, заявленное количественное отношение компонентов является оптимальным для достижения технического результата.

Заявляемый композиционный материал, позволяющий изготавливать из него изделия с высоким качеством и различного спектра действия на основе доступного самовозобновляющегося сырья, найдет, по мнению автора, широкое промышленное применение

Таблица
	Препарат на алюминиевом столике				Препарат на покровных стеклах
Элемент	Результаты анализа		Результаты анализа за вычетом фона		Результаты анализа		Результаты анализа за вычетом фона
	Вес.%	Ат.%	Вес.%	Ат.%	Вес.%	Ат.%	Вес.%	Ат.%
C	22,99	34,86	25,59	31,42	21,14	30,76	27,76	33,86
O	29,74	33,86	74,41	68,58	46,73	51,04	72,24	66,14
Na	2,83	2,24			3,99	3,03
Al	41,95	28,32
Cu	2,49	0,71
Mg					0,95	0,68
Si					14,14	8,80
Ca					13,04	5,69

Claims (1)

1. Композиционный материал, включающий наполнитель - макулатуру и верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф, связующее - канифоль таловую и глинозем, отличающийся тем, что материал дополнительно содержит водный экстракт торфяной грязи, полученный экстрагированием гидрокарбонатной натриевой минеральной водой торфяной грязи при следующем соотношении компонентов, мас.%:
   макулатура 44-46 верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф 48-49 канифоль таловая 1,6-1,76 глинозем 0,7-0,9 водный экстракт торфяной грязи остальное

Images