RU2595655C1 - Лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал - Google Patents
Лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2595655C1 RU2595655C1 RU2015106746/05A RU2015106746A RU2595655C1 RU 2595655 C1 RU2595655 C1 RU 2595655C1 RU 2015106746/05 A RU2015106746/05 A RU 2015106746/05A RU 2015106746 A RU2015106746 A RU 2015106746A RU 2595655 C1 RU2595655 C1 RU 2595655C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- products
- lignocellulose
- buckwheat
- production
- filler
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Abstract
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. Лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал содержит полимерную матрицу и лигноцеллюлозный наполнитель, в качестве полимерной матрицы используют полиэтилен в количестве 80-20 вес.%, а в качестве наполнителя используют шелуху гречихи в количестве 20-80 вес.%. Технический результат 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. 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 полимерный композит, содержащий полимерную матрицу, древесно-растительный наполнитель и реагент ПАФ-13А, являющийся натриевой солью полиэтиленполиаминометиленфосфоновой кислоты (см. Патент РФ №2493184, 2012).
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 лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал, содержащий полимерную матрицу и лигноцеллюлозный наполнитель, в качестве которого используют волокна из багассы (см. патент РФ №2493180, 2010).
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 гречихи (лузги, плодовых оболочек) с термопластичным связующим.
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 лигноцеллюлозном полимерном композиционном материале, содержащем полимерную матрицу и лигноцеллюлозный наполнитель, в качестве полимерной матрицы используют полиэтилен в количестве 80-20 вес. %, а в качестве наполнителя используют шелуху гречихи в количестве 20-80 вес. %.
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 полимерной матрицы используют полиэтилен» обуславливает возможность формирования композиционного материала.
Признак «в качестве наполнителя используют шелуху гречихи» 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 «полиэтилен 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 лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал получают следующим образом.
Для изготовления использовали стандартное оборудование.
Предварительно производят сушку и подготовку шелухи гречихи.
Шелуха гречихи одинакового происхождения однородна по своему составу. При этом в отличие от других растительных наполнителей, например древесной муки, шелуха гречихи не требует предварительной сушки даже при хранении на воздухе и может использоваться в том числе 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°С с 80-20 вес. % полиэтилена.
Далее можно получать погонажные изделия экструзией или получать гранулы композита для переработки другими методами.
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°С, температура формующей головки -200°С. Из полученного материала получали образцы для механических испытаний литьем под давлением.
Пример 2
60 кг линейного полиэтилена высокой плотности (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°С, температура формующей головки -200°С. 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°С, температура формующей головки -200°С. Из полученного материала получали образцы для механических испытаний литьем под давлением.
Параметры литья и сравнительные характеристики наиболее распространенных изделий из ДПК (данные производителей) с лигноцеллюлозными полимерными композиционными материалами из вышеуказанных примеров приведены в табл. 1 и 2.
Заявляемый лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал позволяет получить экологически чистые древеснонаполненные 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 (1)
- Лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал, содержащий полимерную матрицу и лигноцеллюлозный наполнитель, отличающийся тем, что в качестве полимерной матрицы используют полиэтилен в количестве 80-20 вес.%, а в качестве лигноцеллюлозного наполнителя используют шелуху гречихи в количестве 20-80 вес.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015106746/05A RU2595655C1 (ru) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015106746/05A RU2595655C1 (ru) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2595655C1 true RU2595655C1 (ru) | 2016-08-27 |
Family
ID=56892167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015106746/05A RU2595655C1 (ru) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2595655C1 (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 (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2002106847A (ru) * | 2002-03-18 | 2003-12-20 | Михаил Александрович Ермаков | Способ переработки полимерных отходов с получением строительного материала |
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 RU2015106746/05A patent/RU2595655C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2002106847A (ru) * | 2002-03-18 | 2003-12-20 | Михаил Александрович Ермаков | Способ переработки полимерных отходов с получением строительного материала |
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 |
---|---|---|
Mahdavi et al. | Comparison of mechanical properties of date palm fiber-polyethylene composite | |
Kumar et al. | Optimization of mechanical properties of epoxy based wood dust reinforced green composite using Taguchi method | |
Espinach et al. | Flexural properties of fully biodegradable alpha-grass fibers reinforced starch-based thermoplastics | |
EP2953997B1 (de) | Mikrostrukturiertes kompositmaterial, verfahren zu dessen herstellung, formkörper hieraus sowie verwendungszwecke | |
CN104130515A (zh) | 一种山核桃壳生态木复合材料及其制备方法 | |
Theng et al. | Production of fiberboard from rice straw thermomechanical extrudates by thermopressing: influence of fiber morphology, water and lignin content | |
CN103483841A (zh) | 一种耐磨、防水、抗老化型木塑复合材料及其成型工艺 | |
KR20130112234A (ko) | 합성목재 및 그 제조방법 | |
Cavus et al. | Effect of wood particle size on selected properties of neat and recycled wood polypropylene composites | |
Ashori et al. | Properties of medium density fiberboard based on bagasse fibers | |
CN103333390A (zh) | 利用纳米纤维增强塑料或木塑复合材的方法 | |
CN106188833A (zh) | 一种抗静电麦秆木塑复合材料及其制备方法 | |
CN102260386B (zh) | 一种生态复合材料及其制备方法 | |
RU2595655C1 (ru) | Лигноцеллюлозный полимерный композиционный материал | |
Samadam et al. | Mechanical properties evaluation and behaviour of cellulose-HDPE composite | |
RU2582498C1 (ru) | Способ изготовления изделий из лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов | |
KR102082916B1 (ko) | 소수화 셀룰로오스 파우더를 포함하는 고분자 복합재료의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 고분자 복합재료 | |
CN104774368A (zh) | 一种利用甘蔗渣制备聚乙烯基木塑复合材料的方法 | |
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 | |
US2552597A (en) | Process of making a molded article from lignocellulose | |
CN102911447A (zh) | 一种烟梗木塑复合材料及其制备工艺 | |
CN106188919A (zh) | 一种高强度防腐塑木复合材料板材及其制备方法 | |
CA3003848C (en) | Process for producing fiber-polymer composites | |
Seki et al. | Effects of resin content and precompression treatment on bulk bamboo extrusion |
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 |