КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ


RU (11) 2031091 (13) C1

(51) 6 C04B28/26 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.02.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4778448/33 
(22) Дата подачи заявки: 1989.11.20 
(45) Опубликовано: 1995.03.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Ковельман И.Б. Утильные строительные материалы. М., 1947, с.89, 91. Авторское свидетельство СССР N 481570, кл. C 04B 28/24, 1973. Жидкое стекло. Сборник. Киев, 1963, с.150-154. 
(71) Заявитель(и): Днепропетровский химико-технологический институт им.Ф.Э.Дзержинского (UA); Украинское научно-производственное деревообрабатывающее объединение (UA) 
(72) Автор(ы): Кузьменко Николай Яковлевич[UA]; Дукельская Тамара Михайловна[UA]; Бугрым Вадим Васильевич[UA]; Смольянинов Юрий Георгиевич[UA]; Захожай Борис Яковлевич[UA]; Иткин Григорий Исаакович[UA]; Мельц Игорь Исаевич[UA]; Колохов Владимир Николаевич[UA] 
(73) Патентообладатель(и): Кузьменко Николай Яковлевич (UA) 

(54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ 

Изобретение относится к деревообрабатывающей и строительной отраслям промышленности, а именно к составам древесно-клеевых композиций, которые могут найти применение в производстве специальных огнестойких видов древесных материалов, таких, как древесно-стружечные, древесно-волокнистые плиты, фанера, композиционных (брус, блоки, подоконные доски или плиты) и т.д. Цель изобретения - повышение прочности при изгибе и водостойкости и снижение теплопроводности. Композиция для изготовления прессованных изделий содержит, мас. ч: молотый доменный граншлак 30 - 40, натриевое жидкое стекло (на сухое) 60-70, мочевину или тиомочевину 2,5 - 3,5 и целлюлозный наполнитель 330 - 400. Композиция обеспечивает плотность 815 - 843 кг/м3 , прочность при изгибе 9,0 - 12,6 МПа, водопоглощение 16,1-22,1%, коэффициент теплопроводности 0,095 - 0,106 ккал/м ч °С. 4 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к деревообрабатывающей и строительной отраслям промышленности, а именно к составам древесно-клеевых композиций, которые могут найти широкое применение в производстве специальных огнестойких видов древесных материалов, таких как древесностружечные, древесноволокнистые плиты, фанера, композиционных (брус, блоки, подоконные доски или плиты и т. д.).

Цель изобретения - повышение прочности при изгибе и водостойкости и снижение теплопроводности.

П р и м е р. Используют доменный граншлак процесса выплавки металла в домнах металлургических производств (в частности на Криворожском или Днепропетровском металлургических заводах) следующего химического состава, мас.% : SiO2 36,6-40,5 MnO 0,17-0,63 S 1,22-2,2 CaO 40,5-48,5 MgO 5,1-6,4 Al2O3 7,3-9,4 FeO 0,4-0,64 Основность 0,71-1,31

Использование в качестве отвердителя жидкого натриевого стекла доменных шлаков в сочетании с тиомочевиной или мочевиной обусловливает получение материалов, обладающих повышенной прочностью, водостойкостью и теплоизолирующими свойствами.

Это достигается за счет протекания ряда химических реакций. Содержащиеся в составе доменных шлаков амфотерные (Al2O3), основные (СаO, MgO) или кислотные (SO2) окислы в щелочной среде взаимодействуют c Si-O-Na или Si-OH группами жидкого стекла с образованием неорганических связей типа Si-O-Si , Si-O-Al=, Si-OMg-, Si-O-Ca- и т.д.

Введенные в рецептуру мочевина или тиомочевина в щелочной среде при повышенных температурах разлагаются с выделением аммиака и различных продуктов распада, которые могут вступать во взаимодействие с группами Si-O-Na жидкого стекла с выделением кремневой кислоты и способствовать в дальнейшем ее конденсации в пространственную структуру, обусловливая клеящие свойства.

При использовании мочевины могут протекать реакции по схеме:

2NH3 + H2CO3

H2CO3 + 2 NaOSi ____ Na2CO3 + 2HO-Si Выделившийся аммиак катализирует реакцию конденсации образовавшейся кремневой кислоты по гидроксильным группам по схеме:

Si - OO - Si Si - O - Si , способствуя более полному протеканию реакций структурирования (отверждения) системы.

При использовании тиомочевины могут протекать реакции по схеме:

H2N -- NH2 2NH3 + Na2C = S +

(NH4)2C = S + Na2S + H2O + Si - OH и т.д. Выделившаяся кремневая кислота, как и в предыдущем случае, будет конденсироваться по схеме:

Si - OH + HOSi Si - O - Si , обусловливая более полное протекание процессов отверждения в системе.

В качестве целлюлозосодержащего наполнителя используют отходы лесопиления, фанерного, мебельного, деревообрабатывающих производств, дровяную древесину, технологическую щепу по ГОСТ 15815-83, стружку, опилки, измельченную макулатуру, лущенный строганный шпон, лузгу семечек подсолнуха, измельченную кукурузную кочерыжку, кору, скорлупу орехов и т.д.

В качестве связующего используют водный раствор жидкого натриевого стекла по ГОСТ 13078-81 с силикатным модулем 3,2, плотностью 1,4 г/см3, с сухим остатком 33,2 мас.%, мочевину ГОСТ 6691-77, тиомочевину ГОСТ 6344-73, измельченную кукурузную кочерыжку фракции 15/5 с влажностью 3,5 мас.%, лузгу семечек подсолнуха с влажностью 3,5 мас.% (отход масложироперерабатывающей промышленности).

Для сравнительных испытаний готовят однослойные древесностружечные плиты толщиной 16 мм, полученных при расчетной плотности 700 кг/м3. В качестве древесных частиц используют стружку смешанных древесных пород (лиственных и хвойных) постоянного состава с влажностью 3,5 мас.% фракции, указанной в табл. 1.

Прессование осуществляют по следующему режиму: Температура, оС 100 Время, ч 2,0 Удельное давление, МПа 8,0.

Испытание полученных образцов плит осуществляют по показателям ГОСТ 10632-77 "Плиты древесностружечные" через 24 ч после прессования.

Оценку теплоизолирующих свойств материалов как на основе прототипа, так и на основе описываемой композиции (определение коэффициента теплопроводности по ГОСТ 7076-87) осуществляют на специально отпрессованных по аналогичному режиму образцах древесностружечных плит размером 20 х 20 х 5 см.

Проверку на огнестойкость по методу "огневой трубы" осуществляют на образцах 16 х 10 х 100 мм.

Рецептуры прототипа и опытных составов приведены в табл. 1 и 2.

Физико-механические свойства древесностружечных плит на их основе в табл. 3 и 4.

В опытах 15-18 выполнена частичная или полная замена древесного наполнителя на лузгу подсолнечника (опыты 15, 16), измельченную кукурузную кочерыжку (опыты 17, 18).

Композицию по рецептуре 4 табл. 1 готовят путем предварительного смешивания расчетного количества жидкого стекла и мочевины с древесной стружкой с последующим их смешиванием в течение 6-10 мин с рецептурным количеством молотого доменного шлака. Затем формируют пакет, проводят подпрессовку и осуществляют прессование плиты при 100оС в течение 2 ч при удельном давлении прессования равном 8 МПа. Отпрессованные плиты выдерживают в стопах 24 ч и испытывают по показателям, приведенным в табл. 3.

Повышение физико-механических свойств получаемых древесностружечных плит связано с более полным протеканием процессов отверждения жидкого стекла, в которых участвуют как основные окислы (СaO и MgO), так и такие компоненты шлака как SiO2, Al2O3 и FeO с образованием силикатов, алюмосиликатов, алюминатов или форросиликатов и ферритов кальция и магния.

Используемое в заявляемой наполненной клеевой композиции в качестве основы связующего жидкое стекло, благодаря хорошей смачиваемости поверхности наполнителя последним и легкого проникновения в поры после отверждения, не только прочно связывает частицы наполнителя между собой, но и создает неорганический каркас, препятствующий и защищающий частицы от горения. Низкая получаемая плотность плит гарантирует более высокие теплоизолирующие свойства.

Без учета воды в смеси содержится 503 кг компонентов на 100% вещества. При закладке 633,0 мас.ч. (кг) древесно-клеевой композиции на прессование часть воды испаряется. В готовой плите или брусе влажность должна быть не выше 8,0 мас.%, т.е. на остальные компоненты приходится не менее 92 мас.%. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающая молотый доменный граншлак, натриевое жидкое стекло, добавки и целлюлозный наполнитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности при изгибе и водостойкости и снижения теплопроводности, она содержит в качестве добавки мочевину или тиомочевину при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Молотый доменный граншлак - 30 - 40

Натриевое жидкое стекло (на сухое) - 60 - 70

Мочевина или тиомочевина - 2,5 - 3,5

Целлюлозный наполнитель - 330 - 400