RU2582498C1 - Способ изготовления изделий из лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов - Google Patents
Способ изготовления изделий из лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582498C1 RU2582498C1 RU2015106744/13A RU2015106744A RU2582498C1 RU 2582498 C1 RU2582498 C1 RU 2582498C1 RU 2015106744/13 A RU2015106744/13 A RU 2015106744/13A RU 2015106744 A RU2015106744 A RU 2015106744A RU 2582498 C1 RU2582498 C1 RU 2582498C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- products
- amount
- thermoplastic polymer
- composite materials
- filler
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
- B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
- B27N3/04—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
- C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов и изделий на их основе. Выполняют сушку компонентов, их подготовку и смешение, формирование изделий при нагревании термопластичного полимера. В качестве матрицы используют термопластичный полимер в количестве 80-20 вес.%. В качестве наполнителя используют шелуху гречихи в воздушно-сухом состоянии в количестве 20-80 вес.%. В смесь дополнительно вводят технологические добавки в количестве 8-10% от веса смеси. В качестве добавки используют антиокислитель и/или УФ-стабилизатор и/или УФ-поглотитель и/или смазочное вещество и/или минеральный наполнитель и/или краситель и/или огнестойкий компонент и/или термостабилизатор и/или вспениватель. В качестве термопластичного полимера используют отходы термопластического материала или продукты переработки использованных изделий из него. Улучшаются физико-механические и эксплуатационные свойства и экологичность готовой продукции. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к производству лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов и изделий на их основе и может быть использовано для получения строительных, конструкционных и отделочных материалов, а также для изготовления мебели, товаров бытового и промышленного назначения. Например, заявляемое изобретение может быть использовано для изготовления материала для внутреннего применения, такого как настилочный материал, облицовочный материал, обкладочный материал, звукоизоляционная стенка и фурнитура, вид добавок варьируется в соответствии с видом материала и областью его применения.
Тенденция последнего времени - широкое применение древесно-полимерных композиционных материалов (ДНК) на основе термопластичных связующих, которые обеспечивают большую экологичность материала по сравнению с древесно-стружечными и волокнистыми материалами на основе термореактивных смол; возможность вторичной переработки ДНК; использования различных лигноцеллюлозных наполнителей, а также вторичного полимера. ДНК характеризуется высокими показателями механической прочности, низким водопоглощением, устойчивостью к действию внешней среды и агрессивным биологическим факторам. Доступность и дешевизна исходного сырья, простота аппаратурного оформления технологических процессов, хорошие потребительские свойства, возможность получать готовые изделия формованием из расплава - все это в целом определило успешное развитие производства древесно-полимерных композитов.
Основными технологическими проблемами в производстве ДНК является совмещение гидрофильной основы древесного наполнителя с гидрофобной полимерной матрицей. В настоящее время эта задача решается за счет введения в рецептуру композита разнообразных химических веществ: совместителей (компатибилизаторов), аппретов, технологических добавок, улучшающих реологию расплава, внешних и внутренних смазок, красителей, добавок, улучшающих механические свойства (ударную вязкость, предел прочности и пр.). Многие из этих веществ небезупречны с точки зрения экологичности, что ставит под сомнение и экологичность композита в целом.
Известен способ получения полимерных композитов, включающий сушку компонентов, их подготовку и смешение с последующим термоформованием изделий, при этом наполнитель перед сушкой обрабатывают водным раствором реагента ПАФ13А (см. патент РФ №2493184, дата публикации 20.09.2013).
Недостатком известного технического решения является низкая экологичность готовой продукции из-за необходимости применения различных химических добавок, а также повышенная трудоемкость изготовления в силу необходимости предварительной обработки наполнителя (измельчение, сушка, отмывка и/или пропитка).
В качестве ближайшего аналога принят способ изготовления изделий из лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов, включающий сушку компонентов, их подготовку и смешение, с формированием изделий при нагревании полимерного компонента (см. патент РФ №2493180, 20.09.2013).
К основным недостаткам ближайшего аналога относится сложность технологии предварительной обработки наполнителя: предварительная дегидратация, необходимость отделения сердцевины от волокна, промывка волокна достаточным количеством воды, трамбование увлаженного волокна предпочтительно деревянным рабочим органом, т.к. металлическая машина может привести к чрезмерной деформации волокон. Реализация столь сложной последовательности действий требует дополнительного технологического оборудования, а следовательно, увеличивает капитальные затраты и удорожает процесс.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение экологически чистых материалов и изделий с высоким уровнем технических характеристик при использовании дисперсного лигноцеллюлозного наполнителя, а именно шелухи (лузги, плодовых оболочек) гречихи с различными термопластичными связующими, с добавками и без.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в повышении экологичности готовой продукции за счет увеличения доли используемого отхода переработки гречихи и минимального использования химических добавок в технологии производства и получение материалов и изделий с высоким уровнем технических характеристик. Кроме того, использование природных красителей полифенольной природы, извлеченных из гречневой шелухи расплавом полимера, позволяет придать готовой продукции различные оттенки коричневого цвета.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления изделий из лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов, включающем сушку компонентов, их подготовку и смешение, с формированием изделий при нагревании термопластичного полимера, в качестве матрицы используют термопластичный полимер в количестве 80-20 вес.%, а в качестве наполнителя используют шелуху гречихи, предпочтительно в воздушно-сухом состоянии, в количестве 20-80 вес.%.
Кроме того, в смесь дополнительно вводят технологические добавки в количестве 8-10% от веса смеси, причем в качестве добавки используют антиокислитель, и/или УФ-стабилизатор, и/или УФ-поглотитель, и/или смазочное вещество, и/или минеральный наполнитель, и/или краситель, и/или огнестойкий компонент, и/или термостабилизатор, и/или вспениватель.
Кроме того, в качестве термопластичного полимера используют отходы термопластического материала или продукты переработки использованных изделий из него.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признак «в качестве матрицы используют термопластичный полимер» обеспечивает повышение экологичности готовой продукции за счет возможности использования отходов термопластического материала или продуктов переработки использованных изделий из него.
Признак «в качестве наполнителя используют шелуху гречихи, предпочтительно в воздушно-сухом состоянии» обеспечивает повышение экологичности готовой продукции за счет увеличения доли используемого отхода переработки гречихи.
Шелуха гречихи (лузга, плодовые оболочки) является доступным, дешевым сырьем (многотоннажным отходом сельскохозяйственного производства), характеризующимся стабильными размерно-составными свойствами, более низкой по сравнению с древесиной естественной влажностью и воспламеняемостью, наличием естественных гидрофобизаторов и красителей полифенольной природы.
Признаки «термопластичный полимер в количестве 80-20 вес.%, в качестве наполнителя используют шелуху гречихи в количестве 20-80 вес.%» обеспечивает получение материалов и изделий с высоким уровнем технических характеристик.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом.
Для реализации способа использовали стандартное оборудование.
Предварительно производят сушку и подготовку шелухи гречихи.
Шелуха гречихи одинакового происхождения однородна по своему составу и может использоваться в воздушно-сухом состоянии для измельчения и последующего получения композита.
Шелуха гречихи в воздушно-сухом состоянии достаточно хрупкая и может измельчаться в ножевых мельницах или дробилках невысокой мощности. Хрупкость и измельчаемость шелухи растет при подсушивании.
Для изделий крупных размеров шелуха гречихи может использоваться без измельчения, диспергирование может происходить во время процесса смешения в расплаве.
Подготовленную шелуху гречихи в воздушно-сухом состоянии с влажностью не более 15% в количестве 20-80 вес.% подают в дозирующее устройство экструдера и перерабатывают смешением в расплаве при температуре более 120°C с 80-20 вес.% термопластичного полимера. В качестве термопластичного полимера может выступать полиэтилен, полипропилен, полистирол и поливинилхлорид.
Далее можно получать погонажные изделия экструзией или получать гранулы композита для переработки другими методами.
Также в лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал на этапе смешения компонентов можно включать добавки при соотношении их веса к весу смеси до 8-10%, причем в качестве добавки используют антиокислитель, и/или УФ-стабилизатор, и/или УФ-поглотитель, и/или смазочное вещество, и/или минеральный наполнитель, и/или краситель, и/или огнестойкий компонент, и/или термостабилизатор, и/или вспениватель.
Пример 1
40 кг линейного полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), в виде гранул размером 3-5 мм и 60 кг измельченной шелухи гречихи в воздушно-сухом состоянии, с влажностью 9,5% и размером частиц 300-500 мкм, смешивают в расплаве в двухшнековом экструдере с соотношением L/D=40 при температуре цилиндра 200°C, температура формующей головки -200°C. Из полученного материала получали образцы для механических испытаний литьем под давлением.
Пример 2
60 кг линейного ПЭВП, в виде гранул размером 3-5 мм и 40 кг измельченной шелухи гречихи в воздушно-сухом состоянии с влажностью 9,5% и размером частиц 300-500 мкм, смешивают в расплаве в двухшнековом экструдере с соотношением L/D=40 при температуре цилиндра 200°C, температура формующей головки - 200°C. Из полученного материала получали образцы для механических испытаний литьем под давлением.
Пример 3
80 кг линейного полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), в виде гранул размером 3-5 мм и 20 кг измельченной шелухи гречихи в воздушно-сухом состоянии с влажностью 9,5% и размером частиц менее 160 мкм, смешивают в расплаве в двухшнековом экструдере с соотношением L/D=40 при температуре цилиндра 200°C, температура формующей головки - 200°C. Из полученного материала получали образцы для механических испытаний литьем под давлением.
Параметры литья и сравнительные характеристики наиболее распространенных изделий из ДНК (данные производителей) с лигноцеллюлозными полимерными композиционными материалами из вышеуказанных примеров приведены в табл.1 и 2.
Разработанная технология позволяет получать экологически чистые древесно-наполненные пластмассы и изделия на их основе с высокими эксплуатационными характеристиками методами прессования, экструзии, каландрирования и литья. Принятые технические и технологические приемы позволяют получить широкую номенклатуру изделий для мебельной, строительной, машиностроительной, авиационной и судостроительной, авто- и вагоностроительной отраслей.
Применение настоящего изобретения в промышленности позволит модернизировать предприятия по производству ДПК на экологически чистую продукцию.
Claims (3)
1. Способ изготовления изделий из лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов, включающий сушку компонентов, их подготовку и смешение, с формированием изделий при нагревании термопластичного полимера, отличающийся тем, что в качестве матрицы используют термопластичный полимер в количестве 80-20 вес.%, а в качестве наполнителя используют шелуху гречихи, предпочтительно в воздушно-сухом состоянии, в количестве 20-80 вес.%.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят технологические добавки в количестве 8-10% от веса смеси, причем в качестве добавки используют антиокислитель и/или УФ-стабилизатор и/или УФ-поглотитель и/или смазочное вещество и/или минеральный наполнитель и/или краситель и/или огнестойкий компонент и/или термостабилизатор и/или вспениватель.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве термопластичного полимера используют отходы термопластического материала или продукты переработки использованных изделий из него.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015106744/13A RU2582498C1 (ru) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Способ изготовления изделий из лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015106744/13A RU2582498C1 (ru) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Способ изготовления изделий из лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2582498C1 true RU2582498C1 (ru) | 2016-04-27 |
Family
ID=55794497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015106744/13A RU2582498C1 (ru) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Способ изготовления изделий из лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2582498C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2678675C1 (ru) * | 2018-04-16 | 2019-01-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" | Биоразлагаемый полимерный композиционный материал на основе вторичного полипропилена |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2081135C1 (ru) * | 1995-07-12 | 1997-06-10 | Акционерное общество закрытого типа - Международный научно-технологический центр супернаполненных материалов "Поликомэтт" | Экологически чистая древесно-наполненная пластмасса и способ ее получения |
| RU2133255C1 (ru) * | 1997-10-17 | 1999-07-20 | Открытое акционерное общество Московский институт материаловедения и эффективных технологий | Способ изготовления материалов и изделий из экологически чистых древеснонаполненных пластмасс |
| WO2011130780A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | Peter Walker Edwards | Cellulose fibre-polymer composite material |
| RU2493180C1 (ru) * | 2009-06-22 | 2013-09-20 | Хи Лионг РЮ | Багассовый композит, способ его приготовления и материал для внутреннего применения, использующий его |
| RU2493184C1 (ru) * | 2012-05-24 | 2013-09-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Древесно-наполненная пластмасса и способ ее получения |
-
2015
- 2015-02-26 RU RU2015106744/13A patent/RU2582498C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2081135C1 (ru) * | 1995-07-12 | 1997-06-10 | Акционерное общество закрытого типа - Международный научно-технологический центр супернаполненных материалов "Поликомэтт" | Экологически чистая древесно-наполненная пластмасса и способ ее получения |
| RU2133255C1 (ru) * | 1997-10-17 | 1999-07-20 | Открытое акционерное общество Московский институт материаловедения и эффективных технологий | Способ изготовления материалов и изделий из экологически чистых древеснонаполненных пластмасс |
| RU2493180C1 (ru) * | 2009-06-22 | 2013-09-20 | Хи Лионг РЮ | Багассовый композит, способ его приготовления и материал для внутреннего применения, использующий его |
| WO2011130780A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | Peter Walker Edwards | Cellulose fibre-polymer composite material |
| RU2493184C1 (ru) * | 2012-05-24 | 2013-09-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Древесно-наполненная пластмасса и способ ее получения |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2678675C1 (ru) * | 2018-04-16 | 2019-01-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" | Биоразлагаемый полимерный композиционный материал на основе вторичного полипропилена |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumar et al. | Optimization of mechanical properties of epoxy based wood dust reinforced green composite using Taguchi method | |
| Horta et al. | Study of wood-plastic composites with reused high density polyethylene and wood sawdust | |
| Serrano et al. | Estimation of the interfacial shears strength, orientation factor and mean equivalent intrinsic tensile strength in old newspaper fiber/polypropylene composites | |
| EP2953997B1 (de) | Mikrostrukturiertes kompositmaterial, verfahren zu dessen herstellung, formkörper hieraus sowie verwendungszwecke | |
| CN107298868A (zh) | 一种木质素增强型木塑材料及其制备方法 | |
| CN103965515A (zh) | 一种天然纤维/淀粉复合材料及其制备方法 | |
| CN104761818A (zh) | 一种利用秸秆制备聚丙烯基木塑复合材料的方法 | |
| CN103333390B (zh) | 利用纳米纤维增强塑料或木塑复合材的方法 | |
| JP2015512348A (ja) | 木材プラスチック複合材及びその製造方法 | |
| Cavus et al. | Effect of wood particle size on selected properties of neat and recycled wood polypropylene composites | |
| CN108976737A (zh) | 一种木质素作颜料的生物降解色母料及其制备方法与用途 | |
| Nadali et al. | Effects of multiple extrusions on structure-property performance of natural fiber high-density polyethylene biocomposites | |
| RU2582498C1 (ru) | Способ изготовления изделий из лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов | |
| CN105949807A (zh) | 聚乙烯醇基木塑复合材料及其熔融加工方法 | |
| RU2595655C1 (ru) | Лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал | |
| JP6819006B2 (ja) | セルロース樹脂複合体の製造方法 | |
| CN105440490A (zh) | 一种含改性甘蔗渣的复配pvc基电缆料及其制备方法 | |
| CA2549844C (en) | Solid phase dispersion and processing of micro-and nano-cellulosic fibres in plastic phase to manufacture bio-nanocomposite products of commercial interest | |
| CN102850647A (zh) | 天然植物纤维塑料的制备方法 | |
| de Araújo Morandim-Giannetti et al. | Polypropylene/chemically treated coir composites: optimizing coir delignification conditions using central composite design | |
| CN105061925A (zh) | 一种利用核桃壳粉制备pvc基木塑复合材料的方法 | |
| CN104530575A (zh) | 一种玻纤增强聚丙烯 | |
| AU2010208527B2 (en) | Triglyceride compositions useful for preparing composite panels and applications thereof | |
| CN102911447A (zh) | 一种烟梗木塑复合材料及其制备工艺 | |
| KR20220091623A (ko) | 고강도 종이 제조 방법 및 이를 이용한 종이 성형품 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20170531 |