Способ изготовления теплоизоляционного материала

 

Сущность изобретения: способ изготовления включает приготовление смеси, содержащей древесный заполнитель и полиэтилен , формование и термообработку. Древесный заполнитель увлажняют до 30-50%, затем смешивают с порошкообразным полиэтиленом до получения смеси состава в мас.%: древесный заполнитель 50-70, порошкообразный полиэтилен 30-50 Термообработку осуществляют при температуре 160-170°С в течение 60-90 мин. Характеристика материала: плотность 270-330 кг/м3 Предел прочности при изгибе 4,2-5,6 кг/см2, при 10% сжатии 13-20 кгс/см2, коэффициент теплопроводности 0,049-0,055 ккал/м-чград. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1763426 А1 (si>s С 04 В 38/00, 18/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4800636/33 (22) 05.01.90 (46) 23,09.92. Бюл. ¹ 35 (71) Центральный научно-исследовательский экспериментальный и проектный институт по сельскому строительству (72) К.А.Тетруаш вили, Р, Б. Сироткина и А.В.Павлова (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 1362726, кл. С 04 В 26/04, 1987.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1685892, кл. С 04 В 28/04, 1988. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (57) Сущность изобретения: способ изготовления включает приготовление смеси,"со="

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления тейлоизо- ляционных изделий.

Известен способ получения изоляционного материала, включающий смешивание остатка термоконтактного крекинга нефтебитумозных пород с содержанием 80-84%

SiO2 со связующим — полиэтиленом. Предварительно связующее и наполнитель разогревают до температуры на 10 — 20 С выше температуры плавления связующего. Полученную смесь в горячем состоянии формуют в элементы теплоизоляции (1).

Недостаток данного технического решения заключается в том, что изделйя; полученные из этого материала, имеют высокую плотность (у = 630 — 760 кг/мз), а следова.тельно, низкие теплотехнические свойства.

Способ изготовления данного материала технологически сложен, так как требует держащей древесный заполнитель и полиэтилен, формование и термообработку. Древесный заполнитель увлажняют до 30 — 50%, затем смешивают с порошкообразным полиэтиленом до получения смеси состава в мас.%: древесный заполнитель 50 — 70, порошкообразный полиэтилен 30-50. Термообработку осуществляют при температуре

160 — 170 С в течение 60 — 90 мин. Характеристика материала: плотность 270-330 кг/м, з

Предел прочности при изгибе 4,2 — 5,6 кг/см, 2 при 10% сжатии 13 — 20 кгс/см, коэффициент теплопроводности 0,049 — 0,055 ккал/м ч

° град. 2 табл. предварительного разогрева связующего, а полученная смесь формуется в горячем состоя н ии.

Наиболее близким к заявляемому решению является способ изготовления древесно-цементных материалов, согласно которому древесные частицы влажностью до 60 — 70% выдерживают в расплаве низкомолекулярных отходов полиэтилена при температуре 105 — 150 С в течение 20 мин (2). !

Недостаток данного технического решения заключается в том, что получаемый материал имеет высокую плотность y = 500 кгlмз, а способ изготовления данйого материала технологически сложен, так как требует предварительного расплавления низкомолекулярных отходов полиэтилена, выдержки древесных частиц в расплаве, смешивания обработанных частиц с цементом и формования, 1763426

Цель изобретения — уменьшение плотности и коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала.

Указанная цель достигается тем, что опилки обрабатывают водой до влажности 5

30-50, затем смешивают с порошкообразным полиэтиленом, укладывают в перфорированную форму и термообрабатывают при температуре 110-120 С в течение 20-30 мин, затем при температуре 160-170 С в 10 течение 60 — 90 мин.

Отличительные признаки заявляемого способа изготовления отсутствуют во всех известных технических решениях и обуславливают достижение нового положитель- 15 ного эффекта, выразившегося в снижении объемной плотности теплоизоляционного материала, улучшении его теплотехнических свойств, утилизации отходов деревообработки. 20

Физико-химический смысл и преимущество предлагаемого способа заключаются в следующем. Равномерное распределение связующего в смеси достигается за счет предварительного увлажнения древесных 25 опилок методом распыления воды и смешивания их со связующим, Увлажнение опилок позволяет избежать расслоения смеси на компоненты при перемешивании, а также предотвращает пыление в процессе изго- 30 товления сырьевой смеси, Количество воды, вводимой в сырьевую смесь, зависит от расхода и начальной влажности применяемых опилок. Оптимальная влажность опилок для каждого состава смеси своя. Предложенный 35 способ предусматривает осуществлять термообработку в две стадии, первая из которых способствует удалению влаги из формуемого изделия, а вторая ведет к расплавлению связующего, которое обволаки- 40 вает частицы заполнителя при охлаждении.

Выбор условий проведения действий способа обусловлен следующим: в связи с тем, что равномерное перемешйвание сухйх 45 компонентов смеси невозможно из-за расслоения смеси, то в смесь вводится влага, которую необходимо удалить на первой стадии процесса термообработки. Поэтому температура первой стадии определяется 50 температурой кипения воды, равной 100 С и превышает ее на 10 — 20 С для интенсификации процесса удаления влаги, Время первой стадии зависит от количества введенной влаги (30, 40 или 50 ). 55

Чем меньше количество воды в смеси, тем меньше время термообработки, В процессе второй стадии термообработки связующее — полиэтилен плавится и переходит в вязкотекучее состояние, приобретает необходимую вязкость и связывает частицы заполнителя, При охлаждении до комнатной температуры связующее затвердывает и прочно схватывает частицы заполнителя.

Температура второй стадии термообработки превышает температуру плавления полиэтилена на 30-40 С, чтобы полиэтилен перешел в вязкотекучее состояние и приобрел необходимую вязкость (чем больше температура, тем меньше вязкость расплава) и связал частицы заполнителя. Температурные интервалы 160 — 170 С были определены экспериментально. Время второй стадии .определялось экспериментальным путем.

Критерием для этого был выбор минимального времени, достаточного для прогрева образцов и для того, чтобы материал приобрел необходимую прочность.

Предложенным способом был изготовлен теплоизоляционный материал, содержащий в своем составе в качестве связующего порошкообразный полиэтилен, а в качестве древесного заполнителя— опилки, при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиэтилен 30-50

Древесные опилки влажностью 30 — 50 50-70

Было изготовлено предложенным способом три партии образцов теплоизоляционного материала, Использовали порошкообразный полиэтилен высокого давления, соответствующий требованиям

ТУ-6-05 — 1866 — 78, опилки смешанных пород древесины с размером частиц от 2 до

5 мм и начальной влажностью 12, вода, соответствующая требованиям ГОСТ

23732-79.

Технология получения сырьевой смеси и теплоизоляционного материала на ее основе следующая. Пример рассматривается для состава N- 1. 70 мас. древесных опилок смешиваются с 30 мас. порошкообразного полиэтилена. Древесные опилки с первоначальной влажностью 12 увлажняют опрыскиванием водой до 50 влажности для лучшего сцепления с порошкообразным полиэтиленом и для более равномерного распределения его в смеси при перемешивании.

Для данного состава смеси только при достижении влажности опилок 50 не происходит расслоения смеси на компоненты, смесь становится однородной и можно получить из нее качественный образец теплоизоляционного материала, Перемешивание компонентов осуществляют до получения однородной смеси, Тщательно перемешанную смесь укладыва1763426 ют в металлические перфорированные формы, предварит льно смазанные силиконовой жидкостью, и подвергают тепловой обработке по следующему режиму: и рй температуре 110 — 120 С выдерживают 20-30 5 минут, затем при температуре 160-170 С выдерживают 60 — 90 минут. После охлаждения до комнатной температуры образцы распалубливают и подвергают испытаниям для определения физико-механических 10 свойств по ГОСТ 17177 — 87. При изготовлении образцов состава М 2: 60 мас. опилок и 40 мас. полиэтилена, опилки доувлажняют до влажности 40 по вышеуказанной причине, а при изготовлении образцов со- 15 става hL 3: 50 мас, опилок и 50 мас. полиэтилена, опилки доувлажняютдо влажности 30 . В остальном технология изготовления теплоизоляционного материала совпадает с изложенной выше для состава 20

М 1.

Состав и показатели качества полученного материала и прототипа приведены для конкретных примеров в таблице 1.

Как видно из табл.1, для достижения цели изобретения — снижения плотности теплоизоляционного материала, улучшения его теплотехнических свойств, может быть рекомендован следующий оптимальный со- 30 став теплоизоляционного материала: 70 мас. древесных опилок и 30 мас. порошкообразного полиэтилена. Свойства этого материала следующие: y - =270 кгlм, А =

=0,049 ккал/м ч град. 35

Условия проведения способа изготовления теплоизоляционного материала на оптимальном составе даны в таблице 2.

Из табл.2 видно, что предложенные условия проведения способа позволяют пол- 40 учить теплоизоляционный материал достаточной прочности. Для рассматриваемого состава оптимальным является следующий режим: температура 1 стадии 120 С, время

1 стадии 30 мин, а на второй стадии — а) при температуре 160 С, время 90 мин либо б) при температуре 170 С, время 75 мин.

Снижение температуры второй стадии до 150 С не позволяет получить материал достаточной прочности, а увеличение температуры второй стадии до 180 С не приводит к улучшению достигнутого результата по сравнению с 170 С.

Предложенные условия проведения способа позволяют получить теплоизоляционный материал низкой плотности и улучшенной теплопроводности без применения прессового оборудования, применяя недефицитное и недорогое связующее, и утилизировать неиспользуемые отходы деревообработки — опилки. Экономический эффект от внедрения новой технологии на предприятии мощностью 10 000 м составит

72 000 руб, Формула изобретения

Способ изготовления теплоизоляционного материала, включающий приготовление смеси, содержащей древесный заполнитель и полиэтилен, формование и термообработку, отличающийся тем, что, с целью уменьшения плотности и коэффициента теплопроводности, древесный заполнитель увлажняют до 30 — 50 затем смешивают с порошкообразным полиэтиленом до получения смеси состава, мас. : древесный заполнитель 50 — 70, порошкообразный полиэтилен 30-50, а термообработку осуществляют при 110 — 120 С в течение

20 — 30 мин, а затем при 160 — 170 С в течение

60 — 90 мин.

1763426

Таблица 1

Количественный состав

Качественный состав

Заявляемый состав

Известный состав

t (2 ft

1. Опилки: содержание, мас.Ф влажность, Ф

70 60 50 По заявке

50 40 30 1Р 4438508/33

30 40 50

2.Полиэтилен, мас.е

8еличины испытаний

Пока за тель

1 I 2 3

1. Плотность материала, кг/мэ 270 300 330

2, Предел прочности при изгибе, кгlсма

4,2 5,3 5,6

3. Предел прочности при сжатии при 1ОФ деформации, кг/смз

13 16 20

Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии при

20 С, ккал/M ° " ч град

0,049 0,052 0,055

Количественные характеристики

Технологические параметры

1г (.з о

1. Температура смешивания, С

20 20 20

2. Температура термообработки ос

1 стадия

110-120 110-120 110-120

160-170 160-170 160-170

2 стадия

3. 8ремя термообработки, мин

20-30 20-30

60-90 60-90

20-30

60-90

1 стадия

2 стадия

Режим териообработки

1 (Таблица 2

Структура

Содержание полиэтилена порошкообраэного, нас,Ф

Содержание

Предел прочности при святии при

1ОЗ дееормации> кг/сна влаги в опилках, теилерату- Время иа Температу- Время иа ра иа 1-й 1-й стадии, ра иа 2-й 2-й стадии стадии, С мин стадии, С нин о о

Нет связывания между опилками и частицами ПЗ

120

50

30

Образцы хорошего внешнего вида

12

13

12

13

Образцы хорошего внешнего вида, достаточной прочности

50

50

При температуре 2ОО С и выше начинается деструкция древесных опилок

50

120

Составител ь А. Тетруа ш вили

Техред М,Моргентал Корректор О. Юрковецкая

Редактор А. Кулакова

Заказ 3427 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

120

30.

200