RU2591063C1 - Wood bark-based nanocomposite structural material - Google Patents
Wood bark-based nanocomposite structural material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2591063C1 RU2591063C1 RU2015111448/03A RU2015111448A RU2591063C1 RU 2591063 C1 RU2591063 C1 RU 2591063C1 RU 2015111448/03 A RU2015111448/03 A RU 2015111448/03A RU 2015111448 A RU2015111448 A RU 2015111448A RU 2591063 C1 RU2591063 C1 RU 2591063C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- bark
- cement
- water
- basalt
- Prior art date
Links
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения композитных строительных материалов на основе нанодисперсного минерального наполнителя структуры из ультрадисперсных отходов окорки древесины и может быть использовано в технологии изготовления древесно-минеральных плит, применяемых в качестве несущих, самонесущих стен и перегородок, конструкционных звуко- и теплоизоляционных плит и панелей, обладающих улучшенными экологическими, пожароопасными, звуко- и теплоизоляционными свойствами, повышенными физико-механическими характеристиками, стойкостью к окислительной деструкции и биологически активным средам.The invention relates to the field of obtaining composite building materials based on a nanosized mineral filler structure from ultrafine waste debarking wood and can be used in the manufacture of wood-mineral plates used as load-bearing, self-supporting walls and partitions, structural sound and heat insulation boards and panels, with improved environmental, fire hazard, sound and heat insulation properties, increased physical and mechanical characteristics, with resistance to oxidative degradation and biologically active environments.
Известны цементно-стружечные плиты (ЦСП), содержащие стружку древесины хвойных пород, цемент и минеральные добавки. Процесс изготовления такой плиты включает смешивание стружки с минеральными веществами, портландцементом высокой марки и водой, формирование трехслойного цементно-стружечного ковра из двух наружных мелкодисперсных и одного внутреннего крупнодисперсного и прессование. Состав ЦСП ТАМАК: гидратационные добавки - 2,5%, вода - 8,5%, деревянная стружка (1-10 мм) - 24%, портландцемент - 65%. (http://www.tamak.ru/cemento-struzhechnaya-plita/).Known cement chipboards (DSP) containing wood shavings of coniferous species, cement and mineral additives. The manufacturing process of such a plate includes mixing chips with minerals, high-grade Portland cement and water, forming a three-layer cement-bonded particleboard from two outer finely divided and one inner finely divided, and pressing. The composition of DSP TAMAK: hydration additives - 2.5%, water - 8.5%, wood shavings (1-10 mm) - 24%, Portland cement - 65%. (http://www.tamak.ru/cemento-struzhechnaya-plita/).
Недостатками такой плиты являются недостаточная прочность при изгибе (9-12 МПа), большой удельный вес (1,25-1,40 г/см3), завышенный расход вяжущего (65%), большой коэффициент теплопроводности (0,26 Вт/м·°C).The disadvantages of such a plate are insufficient bending strength (9-12 MPa), high specific gravity (1.25-1.40 g / cm 3 ), high binder consumption (65%), high thermal conductivity (0.26 W / m ° C).
Известен наноструктурированный древесно-минеральный композитный материал в составе: древесина - 55-40%, базальт - 30-40%, гашеная известь - 10-15%, вода - остальное [Патент РФ №2542025, МПК С04В 28/10, 2015]. Процесс изготовления такого материала включает: измельчение древесины хвойных пород до размера 1-2 мкм, армирование их частицами базальта со средним размером частиц 50-100 нм путем смешивания в ваннах с суспензией базальта при помощи смесителей с мешалками, откачка и сушка древесной суспензии, смешивание с гашеной известью, затворение водой, укладка в формы, уплотнение на вибростолах, сушка и набор прочности в сушильных шкафах.Known nanostructured wood-mineral composite material in the composition: wood - 55-40%, basalt - 30-40%, hydrated lime - 10-15%, water - the rest [RF Patent No. 2542025, IPC С04В 28/10, 2015]. The manufacturing process of this material includes: grinding softwood to a size of 1-2 microns, reinforcing them with basalt particles with an average particle size of 50-100 nm by mixing in baths with a basalt suspension using mixers with mixers, pumping and drying the wood suspension, mixing with hydrated lime, mixing with water, laying in molds, compaction on vibration tables, drying and curing in ovens.
Недостатками такого материала являются повышенные энергозатраты при измельчение древесины до размера 1-2 мкм, долгий процесс набора прочности у извести (несколько лет) по сравнению с цементом (28 суток), сложность технологического процесса, повышенная себестоимость (50 кг негашеной извести - 250 руб., 50 кг цемента - 182 руб.), известь без добавления песка при затвердевании дает сильную усадку и растрескивается, кроме того, при плохом перемешивании в местах скопления извести при твердении образуются трещины.The disadvantages of this material are increased energy consumption when chopping wood to a size of 1-2 microns, a long process of curing of lime (several years) compared with cement (28 days), the complexity of the process, increased cost (50 kg of quicklime - 250 rubles. , 50 kg of cement - 182 rub.), Lime without the addition of sand during hardening gives strong shrinkage and cracks, in addition, with poor mixing in the places of accumulation of lime, cracks form during hardening.
Наиболее близким решением к заявляемой композиции по технической сущности (взятой нами за прототип) является королит (Цывин М.М. Использование древесной коры. - М.: Лесная промышленность, 1973 - с. 96) - строительный материал на основе смеси из высоковлажной коры сплавной древесины хвойных пород (5-40 мм), обработанной минерализатором, портландцемента и воды.The closest solution to the claimed composition according to its technical nature (taken as a prototype) is the corolite (M. Tsyvin. The use of wood bark. - M.: Lesnaya industry, 1973 - p. 96) - a building material based on a mixture of high-moisture alloy bark coniferous wood (5-40 mm) treated with a mineralizer, Portland cement and water.
Недостатками этой композиции являются невысокие прочностные и теплофизические характеристики: разрушающее напряжение при изгибе - 0,5-0,7 МПа, разрушающее напряжение при сжатии - 0,5-3,5 МПа, теплопроводность - 0,116-0,163 Вт/м·°C, морозостойкость - 25 циклов попеременного замораживания, оттаивания, водопоглощение, достигающее через 24 часа 93-115%.The disadvantages of this composition are low strength and thermophysical characteristics: breaking stress in bending - 0.5-0.7 MPa, breaking stress in compression - 0.5-3.5 MPa, thermal conductivity - 0.116-0.163 W / m · ° C, frost resistance - 25 cycles of alternate freezing, thawing, water absorption, reaching 93-115% after 24 hours.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является преодоление указанных недостатков, т.е. разработка нового композитного строительного материала на основе нанодисперсного минерального наполнителя структуры из ультрадисперсных отходов окорки древесины с повышенными прочностными характеристиками, улучшенным комплексом физико-механических и звуко- и теплоизоляционных свойств конечных изделий.The problem to which the invention is directed is to overcome these drawbacks, i.e. development of a new composite building material based on a nanodispersed mineral filler structure from ultrafine wastes of wood debarking with increased strength characteristics, an improved complex of physicomechanical and sound and heat insulation properties of final products.
Технический результат достигается тем, что в качестве древесной матрицы композиция содержит измельченную кору сосны обыкновенной (Pinus silvestris L) со средним размером частиц 1±0,5 мм в количестве 100 мас.ч., а в качестве наполнителя - диспергированные отходы производства базальтовой ваты со средним размером частиц 150±50 нм в количестве 15 мас.ч. при помощи смесителей с мешалками, откачка и сушка древесной суспензии, смешивание с гашеной известью, затворение водой, укладка в формы, уплотнение на вибростолах, сушка и набор прочности в сушильных шкафах.The technical result is achieved by the fact that, as a wood matrix, the composition contains ground pine bark (Pinus silvestris L) with an average particle size of 1 ± 0.5 mm in an amount of 100 parts by weight, and dispersed waste from the production of basalt wool with an average particle size of 150 ± 50 nm in an amount of 15 parts by weight using mixers with mixers, pumping and drying wood slurry, mixing with hydrated lime, mixing with water, shaping, compaction on vibration tables, drying and curing in ovens.
Недостатками такого материала являются повышенные энергозатраты при измельчение древесины до размера 1-2 мкм, долгий процесс набора прочности у извести (несколько лет) по сравнению с цементом (28 суток), сложность технологического процесса, повышенная себестоимость (50 кг негашеной извести - 250 руб., 50 кг цемента - 182 руб.), известь без добавления песка при затвердевании дает сильную усадку и растрескивается, кроме того при плохом перемешивании в местах скопления извести при твердении образуются трещины.The disadvantages of this material are increased energy consumption when chopping wood to a size of 1-2 microns, a long process of curing of lime (several years) compared with cement (28 days), the complexity of the process, increased cost (50 kg of quicklime - 250 rubles. , 50 kg of cement - 182 rub.), Lime without adding sand during hardening gives strong shrinkage and cracking, moreover, with poor mixing in the places of accumulation of lime, cracks form during hardening.
Наиболее близким решением к заявляемой композиции по технической сущности (взятой нами за прототип) является королит (Цывин М.М. Использование древесной коры. - М.: Лесная промышленность, 1973 - с. 96) - строительный материал на основе смеси из высоковлажной коры сплавной древесины хвойных пород (5-40 мм), обработанной минерализатором, портландцемента и воды.The closest solution to the claimed composition according to its technical nature (taken as a prototype) is the corolite (M. Tsyvin. The use of wood bark. - M.: Lesnaya industry, 1973 - p. 96) - a building material based on a mixture of high-moisture alloy bark coniferous wood (5-40 mm) treated with a mineralizer, Portland cement and water.
Недостатками этой композиции являются невысокие прочностные и теплофизические характеристики: разрушающее напряжение при изгибе - 0,5-0,7 МПа, разрушающее напряжение при сжатии - 0,5-3,5 МПа, теплопроводность - 0,116-0,163 Вт/м·°C, морозостойкость - 25 циклов попеременного замораживания, оттаивания, водопоглощение, достигающее через 24 часа 93-115%.The disadvantages of this composition are low strength and thermophysical characteristics: breaking stress in bending - 0.5-0.7 MPa, breaking stress in compression - 0.5-3.5 MPa, thermal conductivity - 0.116-0.163 W / m · ° C, frost resistance - 25 cycles of alternate freezing, thawing, water absorption, reaching 93-115% after 24 hours.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является преодоление указанных недостатков, т.е. разработка нового композитного строительного материала на основе нанодисперсного минерального наполнителя структуры из ультрадисперсных отходов окорки древесины с повышенными прочностными характеристиками, улучшенным комплексом физико-механических и звуко- и теплоизоляционных свойств конечных изделий.The problem to which the invention is directed is to overcome these drawbacks, i.e. development of a new composite building material based on a nanodispersed mineral filler structure from ultrafine wastes of wood debarking with increased strength characteristics, an improved complex of physicomechanical and sound and heat insulation properties of final products.
Технический результат достигается тем, что в качестве древесной матрицы композиция содержит измельченную кору сосны обыкновенной (Pinus silvestris L) со средним размером частиц 1±0,5 мм в количестве 100 мас.ч., а в качестве наполнителя - диспергированные отходы производства базальтовой ваты со средним размером частиц 150±50 нм в количестве 15 мас.ч.The technical result is achieved by the fact that, as a wood matrix, the composition contains ground pine bark (Pinus silvestris L) with an average particle size of 1 ± 0.5 mm in an amount of 100 parts by weight, and dispersed waste from the production of basalt wool with an average particle size of 150 ± 50 nm in an amount of 15 parts by weight
Было замечено, что при производстве композитов на основе коры принципиальное значение на набор прочности и внешний вид материала играет гранулометрический состав заполнителя. Наилучшие эстетические и прочностные показатели, по нашему мнению, будут получены при максимальной доле фракций коры 0,5-1 мм. Использование в древесной композиции отхода производства базальтовой ваты - отсева базальта, измельченного до размера частиц от 50 до 250 нм, обеспечивает технический эффект, заключающийся в существенном повышении таких свойств, как разрушающее напряжение при растяжении, сжатии, изгибе, ударная прочность, модуль упругости.It was noted that in the production of bark-based composites, the granulometric composition of the aggregate plays a fundamental role in the strength and appearance of the material. The best aesthetic and strength indicators, in our opinion, will be obtained with a maximum fraction of bark fractions of 0.5-1 mm. The use of basalt wool production waste - screening of basalt, crushed to a particle size of 50 to 250 nm, in the wood composition provides a technical effect consisting in a significant increase in properties such as tensile, compressive, bending tensile strength, impact strength, and elastic modulus.
Изобретение реализуется следующим образом: кору сосны, предварительно промытую и замоченную в дистиллированной воде при температуре 20°C на одни сутки с целью удаления механических примесей и уменьшения содержания водорастворимых экстрактивных веществ, высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при 105°C в течение 6 часов, после чего предварительно измельчают до размера 5-30 мм, что соответствует размерам отходов окорки, полученных от окорочных станков ОК-66М и К-26. Затем производят ее сухой помол любым известным способом, в нашем случае на шаровой мельнице при следующих режимных параметрах: количество стальных размольных тел размером 2 см - 23 шт., скорость вращения мельницы - 360 об/мин, время измельчения - 1 минута. Подготовленную таким образом кору смешивают с суспензией, полученной в результате просеивания через сито 5 мм и измельчения при мокром помоле любым известным способом, в нашем случае на шаровой мельнице отсева базальта. Мокрый помол базальта производится при следующих режимных параметрах: количество стальных размольных тел размером 2 см - 23 шт., скорость вращения мельницы - 420 об/мин, время измельчения - 2 часа. Смешивание коры с суспензией осуществляется механическим путем в течение 20 минут. По окончании перемешивания подается нужное количество цемента (не более 30%), если необходимо, вода, и все еще раз перемешивается 5-7 мин. Готовая смесь дозируется по весу и подается в бетоноукладчик для укладки в формы.The invention is implemented as follows: pine bark, previously washed and soaked in distilled water at a temperature of 20 ° C for one day in order to remove mechanical impurities and reduce the content of water-soluble extractive substances, is dried to constant weight in an oven at 105 ° C for 6 hours and then pre-crushed to a size of 5-30 mm, which corresponds to the size of the waste debarking obtained from debarking machines OK-66M and K-26. Then it is dry-milled using any known method, in our case, on a ball mill with the following operating parameters: the number of steel grinding bodies 2 cm in size - 23 pcs., The rotation speed of the mill - 360 rpm, the grinding time - 1 minute. The bark thus prepared is mixed with a suspension obtained by sifting through a 5 mm sieve and grinding by wet grinding using any known method, in our case, a basalt screening ball mill. Wet grinding of basalt is carried out with the following operating parameters: the number of steel grinding bodies 2 cm in size - 23 pcs., The mill rotation speed - 420 rpm, grinding time - 2 hours. Mixing the cortex with the suspension is carried out mechanically for 20 minutes. At the end of mixing, the required amount of cement is supplied (not more than 30%), if necessary, water, and still mix for 5-7 minutes. The finished mixture is dosed by weight and fed to the paver for laying in the mold.
Формование изделий происходит в разборных металлических формах с поддонами и съемной бортоснасткой. Перед укладкой смеси формы тщательно очищают от грязи и смазывают тонким слоем машинного масла или специальных. Следует отметить, что использование отходов окорки древесины и отходов производства базальтовой ваты в качестве матрицы и наполнителя позволяет исключить их утилизацию, что важно как с экономической, так и с экологической точек зрения.Products are molded in collapsible metal molds with pallets and removable board equipment. Before laying the mixture, the molds are thoroughly cleaned of dirt and lubricated with a thin layer of machine oil or special. It should be noted that the use of wood debarking waste and basalt wool production waste as a matrix and filler eliminates their utilization, which is important both from an economic and environmental point of view.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015111448/03A RU2591063C1 (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Wood bark-based nanocomposite structural material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015111448/03A RU2591063C1 (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Wood bark-based nanocomposite structural material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2591063C1 true RU2591063C1 (en) | 2016-07-10 |
Family
ID=56372280
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015111448/03A RU2591063C1 (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Wood bark-based nanocomposite structural material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2591063C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1756303A1 (en) * | 1988-11-29 | 1992-08-23 | Московский Лесотехнический Институт | Method of producing wood-cement material |
FR2664262B1 (en) * | 1990-07-03 | 1994-04-22 | Leon Aschero | |
RU95118717A (en) * | 1993-02-17 | 1997-12-20 | Э.Хашогги Индастриз | PRODUCT MADE FROM INORGANICALLY COMPLETED MATERIAL, PRODUCT MADE FROM HYDRAULICALLY HARDENING MATERIAL, METHODS FOR THEIR MANUFACTURE AND DEVICE FOR THEIR IMPLEMENTATION |
RU2002126365A (en) * | 2002-10-02 | 2004-04-10 | Иль Геннадьевич Дзезюл | FIBER COMPOSITION |
RU70274U1 (en) * | 2007-05-23 | 2008-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-строительная компания "ПГ-СТРОМ" | SCHEME-CEMENT PLATE |
JP2008280197A (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Hajime Kamei | Method of mixing raw materials for hollow concrete block |
RU2542025C1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) | Nanostructured wood-mineral composite material |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2143341C1 (en) * | 1993-07-21 | 1999-12-27 | Э.Хашогги Индастриз | Article manufactured of inorganic-filled material, method and device for its manufacture (modifications) |
-
2015
- 2015-03-30 RU RU2015111448/03A patent/RU2591063C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1756303A1 (en) * | 1988-11-29 | 1992-08-23 | Московский Лесотехнический Институт | Method of producing wood-cement material |
FR2664262B1 (en) * | 1990-07-03 | 1994-04-22 | Leon Aschero | |
RU95118717A (en) * | 1993-02-17 | 1997-12-20 | Э.Хашогги Индастриз | PRODUCT MADE FROM INORGANICALLY COMPLETED MATERIAL, PRODUCT MADE FROM HYDRAULICALLY HARDENING MATERIAL, METHODS FOR THEIR MANUFACTURE AND DEVICE FOR THEIR IMPLEMENTATION |
RU2002126365A (en) * | 2002-10-02 | 2004-04-10 | Иль Геннадьевич Дзезюл | FIBER COMPOSITION |
JP2008280197A (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Hajime Kamei | Method of mixing raw materials for hollow concrete block |
RU70274U1 (en) * | 2007-05-23 | 2008-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-строительная компания "ПГ-СТРОМ" | SCHEME-CEMENT PLATE |
RU2542025C1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) | Nanostructured wood-mineral composite material |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Цывин М.М. Использование древесной коры, Москва, Лесная промышленность, 1973, с.96. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Upcycling wood waste into fibre-reinforced magnesium phosphate cement particleboards | |
He et al. | Mechanical, durability and environmental aspects of magnesium oxychloride cement boards incorporating waste wood | |
Abdullah et al. | Composite cement reinforced coconut fiber: Physical and mechanical properties and fracture behavior | |
Ashori et al. | Evaluation of using waste timber railway sleepers in wood–cement composite materials | |
WO2013117929A4 (en) | A building method to produce lightweight building blocks from cellulose fibre | |
Aras et al. | Utilization of olive mill solid waste in the manufacturing of cement-bonded particleboard | |
Mirouzi et al. | Effect of mineral additions on the mechanical behavior of polymer concretes | |
RU2591063C1 (en) | Wood bark-based nanocomposite structural material | |
EP2177489B1 (en) | Construction material with filler of vegetable origin | |
JP2007507579A (en) | Non-combustible composition, architectural non-combustible molded article using the same, and method for producing the same | |
RU2617819C2 (en) | Gypsum plate and method of its manufacturing | |
CN110606712A (en) | Production method of assembled bamboo sawdust aggregate foamed cement wall core material | |
Małaszkiewicz et al. | Utilization of wastes from medium density fiberboards production as an aggregate for lightweight cement composite | |
AU734472B2 (en) | A hydraulic hardened foamed product and a method of producing the same | |
KR100827577B1 (en) | Hydraulic composite and the method for producing moisture-controlling building materials | |
Bahoria et al. | Sustainable utilization of Quarry dust and waste plastic fibers as a sand replacement in conventional concrete | |
RU2570214C1 (en) | Wood-talcum peach-cement mixture | |
Djelal et al. | Experimental study on the valorization of poplar by-products in cement-based materials | |
WO2010013994A2 (en) | A fiber-granule board and production thereof | |
JP2010254502A (en) | Woody cement board and method for producing the same | |
Alwared et al. | Effect of Date Palm Leaf Fiber on Mechanical Properties of Concrete | |
YEL et al. | Utilization of silica fume in manufacturing of cement bonded particleboards. | |
Mohammadkazemi et al. | Rice husk and old corrugated container cement boards: Performance of nano-SiO2 on strength and dimensional stability | |
Danilov et al. | Obtaining and characterization of wood-mineral Composites | |
CN1970495A (en) | Magnesa soil and paper fiber composite wall material and its production method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170331 |