Связующее для теплоизоляционных изделий

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении теплоизоляционно-конструкционных изделий. Цель изобретения - повышение прочности и водостойкости теплоизоляционных изделий на древесном сырье. Связующее для теплоизоляционных изделий содержит, вес.%: карбамидная смола - 60-70, концентрат сульфитно-дрожжевой бражки на аммониевом основании - 15-21, уротропин - 2-5, гидролизный лигнин - 10-20. Высокие свойства теплоизоляционных изделий, получаемых на предлагаемом связующем, позволяют расширить традиционную область применения. Они могут использоваться, например, при изготовлении облицовочно-изолирующих элементов и деталей в качестве заменителя древесно-стружечных плит. 2 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении теплоизоляционно-конструкционных изделий.

Известно связующее для теплоизоляционных изделий, содержащее лигносульфонат, водорастворимую соль алюминия, щелочной реагент и воду [1] Недостатком связующего является то, что изделия, полученные на его основе, обладают низкой водостойкостью.

Наиболее близким решением к изобретению является связующее, включающее карбамидную смолу, сульфитно-дрожжевую бражку, ортофосфорную кислоту и воду [2] Однако применение этого связующего не позволяет получать изделия с высокими прочностными и гидрофобными показателями. Выделяющийся при взаимодействии сульфитно-дрожжевой бражки и формальдегида газообразный аммиак повышает загазованность рабочей зоны и токсичность технологического процесса в целом.

Цель изобретения повышение прочности и водостойкости теплоизоляционных изделий на древесном сырье.

Поставленная цель достигается тем, что известное связующее для теплоизоляционных изделий, включающее карбамидную смолу и сульфитно-дрожжевую бражку, содержит в качестве сульфитно-дрожжевой бражки концентрат сульфитно-дрожжевой бражки на аммониевом основании и дополнительно уротропин и гидролизный лигнин дисперсностью 25-50 мкм, при следующем соотношении компонентов, вес.

Карбамидная смола 60-70 Концентрат сульфитно-дрожжевой бражки на аммониевом основании 15-21 Уротропин 2-5 Гидролизный лигнин 10-20 Такое соотношение компонентов в наибольшей степени способствует достижению поставленной цели, повышению прочностных и гидрофобных показателей.

При температуре более 35^oC в присутствии воды уротропин разлагается на аммиак и формальдегид. При отверждении карбамидной смолы также выделяется формальдегид. Он взаимодействует с лигносульфонатом с образованием лигносульфоновой кислоты и аммиака. Последний выполняет в сырьевой смеси двойную роль. Во-первых, он пластифицирует древесину и гидролизный лигнин, способствуя снижению давления горячего прессования. Во-вторых, активирует гидролизный лигнин. Известно, что активация лигнина наиболее эффективно происходит именно газообразным аммиаком. Повышенная температура и избыточное давление паровоздухоаммиачной смеси в изделии при пьезотермообработке интенсифицируют активацию. Имеющиеся в лигнине поры создают предпосылки к распространению этого процесса вглубь частиц. В активированном гидролизном лигнине образуются спиртовые и фенольные гидроксильные группы, способные взаимодействовать со смолой.

При пьезотермической обработке происходят сложные химические и физические взаимодействия, приводящие к развитию в сырьевой смеси поликонденсационных процессов и образованию прочных и водостойких связей между связующим и древесным заполнителем. Сущность этих процессов состоит в следующем: лигносульфоновая кислота и карбамидоформальдегидная смола через активные метилольные группы образуют химические связи с целлюлозой древесины и активированным лигнином. Не прореагировавший по различным причинам концентрат сульфитно-дрожжевой бражки благодаря наличию аммониевого иона также имеет возможность вступать в подобное взаимодействие. Активированный гидролизный лигнин, кроме участия в химических реакциях, оказывает позитивное воздействие на качество отвержденного связующего, выполняя функции наполнителя. Он способствует релаксации внутренних напряжений, возникающих при усадке полимера, увеличивает количество точек склеивания в объеме изделия, препятствует трещинообразованию в клеевых швах. При смешении гидролизного лигнина с карбамидной смолой и концентратом сульфитно-дрожжевой бражки они вспениваются и увеличивают свой первоначальный объем, что облегчает процесс осмоления заполнителя и улучшает его качество. Частицы гидролизного лигнина, покрытые полимером, обладают высокой гидрофобностью. Равномерно распределяясь по поверхности заполнителя, они препятствуют доступу к ней воды. Все это позволяет изготавливать легкие и прочные теплоизоляционные изделия с высокой водостойкостью.

Предлагаемое связующее для теплоизоляционных изделий получают следующим образом. Гидролизный лигнин дисперсностью 25-50 мкм смешивают с уротропином. Затем полученную массу последовательно соединяют в быстроходном смесителе с карбамидной смолой (например, марки КФ-МТ по ГОСТ 14231-78 50%-ной концентрации) и концентратом сульфитно-дрожжевой бражки на аммониевом основании по ОСТ 13-183-83 52% -ной концентрации. Тщательно перемешивают до 10-15%-ного увеличения первоначального объема. После чего контролируют кислотность (pH<4,8) и вязкость (по ВЗ-4 18-25 с). При необходимости добавляют воду и вновь перемешивают.

Примеры По описанной технологии готовят смеси семи составов. В табл. 1 приведены эти составы, состав известного связующего, соотношение компонентов в связующем, вес.

Готовое связующие смешивают с древесным заполнителем 4-8%-ной влажности до получения однородной массы. Древесным заполнителем служили: стружка с размером частиц не менее 8 мм, толщиной не более 2 мм (примеры 1-6); дробленка, полученная измельчением кусковых отходов от механической обработки, с размерами частиц не более 10 мм по длине, 3 мм по ширине, 2,5 мм по толщине (пример 7); опилки с размером частиц не более 3 мм (пример 8). В примерах 1-8 количество связующего, как и в прототипе, 22 вес. Соотношение компонентов в связующем примеров 7-10 такое же, как в примере 3. В примерах 9 и 10 количество связующего в сырьевой смеси 12 и 17 вес. соответственно. Осмоление проводят в быстроходном смесителе. Полученные сырьевые смеси направляют на формовку, а затем подвергают горячему прессованию при температуре 160-180^oC, давлении 1,4-1,6 МПа и выдержке 0,4 мин на 1 мм готового изделия.

Отпрессованные изделия кондиционируют в течение 10 сут при относительной влажности воздуха 60-70% и температуре 18-22^oC.

Физико-механические испытания теплоизоляционных изделий производили по ГОСТ 17177-87 и ГОСТ 10633-78 на образцах с размерами 100х100х15 мм и 250х50х15 мм. Каждый вид испытаний проводился на 10 образцах.

При испытаниях определяли: плотность, пределы прочности при статическом изгибе и растяжении, водопоглощение за 2 ч, разбухание за 2 ч. Результаты испытаний сведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что прочность и водостойкость теплоизоляционных изделий, изготовленных с использованием предлагаемого связующего, выше аналогичных показателей изделий известного состава.

Оптимальное соотношение компонентов в связующем (примеры 2-5, 7-10) определяется требованиями к продукции и обусловливает получение теплоизоляционных изделий с высокими эксплуатационными показателями.

Низкое содержание жидкой фазы (пример 6) снижает качество осмоления и склеивания, полученные изделия имеют рыхлую структуру. Пониженное содержание уротропина (примеры 1, 6), активация гидролизного лигнина происходит не полностью. Он не принимает участия в химических процессах, происходящих при отверждении связующего, плохо осмоляется. Недостаток гидролизного лигнина (пример 1) даже при большом содержании газообразного аммиака не обеспечивает релаксацию внутренних напряжений в клеевых швах, количество вновь образовавшихся точек склеивания оказывается недостаточным для существенного улучшения свойств изделий. Исходя из этого, принятые соотношения ингредиентов в связующем можно считать оптимальными.

Преимущества заявляемого связующего по сравнению с прототипом заключаются в возможности получения теплоизоляционных изделий с высокими физико-механическими показателями без значительного усложнения существующей технологии.

Высокие свойства теплоизоляционных изделий, получаемых на предлагаемом связующем, позволяют расширить традиционную область их применения. Они могут использоваться, например, при изготовлении облицовочно-изолирующих элементов и деталей в качестве заменителя древесностружечных плит.

Утилизация крупнотоннажных попутных продуктов гидролизной и целлюлозно-бумажной промышленности способствует охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов, создает предпосылки к внедрению ресурсосберегающих технологий на предприятиях указанных отраслей.

Формула изобретения

Связующее для теплоизоляционных изделий, включающее карбамидную смолу и сульфитно-дрожжевую бражку, отличающееся тем, что оно содержит в качестве сульфитно-дрожжевой бражки концентрат сульфитно-дрожжевой бражки на аммониевом основании и дополнительно уротропин и гидролизный лигнин дисперсностью 25 50 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.

Карбамидная смола 60 70 Концентрат сульфитно-дрожжевой бражки на аммониевом основании 15 21 Уротропин 2 5 Гидролизный лигнин 10 20в

РИСУНКИ

Рисунок 1