Состав для изготовления трудносгораемого теплоизоляционного материала

 

Использование: изобретение относится к области получения трудносгораемого теплоизоляционного экологически чистого материала при широком использовании отходов переработки древесины и диаммонийфосфата в качестве антипирена на предприятиях лесного комплекса. Сущность изобретения: составляют в водной среде смесь из шлама, древесноволокнистой массы, скопа, опилок, гидрофобизатора и диаммоний фосфата в заданных соотношениях. После перемешивания, отлива, обезвоживания и сушки получают материал с заданными свойствами. 1 табл.

Изобретение относится к производству экологически чистого трудносгораемого теплоизоляционного материала мокрого способа формирования из отходов переработки древесного сырья и его можно использовать на предприятиях лесного комплекса.

Промышленное и гражданское строительство, судо-, вагоно-, автостроение испытывают острый дефицит в трудносгораемом, тепло- и звукоизоляционном экологически чистом материале на основе древесного сырья, т.к. это обеспечивает перспективу его широкой доступности. Использование в качестве теплоизолирующего материала традиционных мягких плит (ГОСТ 4598 86. Плиты древесноволокнистые) вследствие их высокопористой структуры требует введения большего количества антипирена, что снижает их теплофизические свойства (1).

Известна масса для изготовления древесноволокнистых огнезащищенных плит, когда с целью повышения огнестойкости плит при высоком расходе нефелинового антипирена часть древесного волокна заменена на минеральное волокно (асбест). Существенными недостатками известной массы (2) является применение в качестве связующего фенолформальдегидной смолы в количестве 3 7% от массы плиты и высокого расхода нефелинового антипирена (35 45% массы плиты). Первое приводит к выделению в окружающую среду токсических веществ, а второе ухудшает теплоизоляционные свойства плит.

Известен мокрый способ изготовления огнестойких древесноволокнистых плит (3). Сущность способа состоит в том, что древесное волокно сразу же после разлома обрабатывают антипиреном (хелат железа на основе β дикетона циклопентадиенилтрикарбонилмарганца) и закрепляют антиперин на волокне путем термообработки при 80 100^oC с подсушкой по влажности 20% После образования устойчивости связи антипирен-волокно изготавливают плиты обычным мокрым способом с незначительными потерями антипирена. Существенными недостатками способа является использование в качестве антипирена хелата железа на основе b дикетона циклопентадиенилтрикарбонилмарганца. Это дефицитный, дорогостоящий и токсический реагент. Необходимость фиксации антипирена на волокне путем подсушки до 20% сильно удорожает процесс, т.к. для получения плиты известным способом древесноволокнистую массу с фиксированными антипиреном разбавляют водой до концентрации суспензии 0,8 1,2% а затем производят отлив, мокрое прессование ковра и сушку. К недостаткам также относится то, что некоторое количество антипирена, который является токсическим веществом, переходит в сточные воды и, следовательно, в водоемы.

Таким образом, к недостаткам известных технических решений относится применение древесного волокна из технологической щепы как единственного компонента из древесного сырья, получение которого является энерго- и материалоемким производством, использованием дорогих и токсических веществ.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является состав для производства изделий типа мягких древесноволокнистых плит, содержащий древесноволокнистую массу (ДВМ) и гидрофобизатор парафиновую эмульсию, отличающийся тем, что состав содержит в качестве ДВМ скоп, шлам от очистки оборотной воды древесно-подготовительного производства и опилки фракцией менее 5 мм, при следующем соотношении компонентов (по абсолютно сухой массе), мас.

Скоп 7,8 12,0 Шлам от очистки оборотной воды древесно-подготовительного отдела 68,7 - 78,6 Опилки фракцией менее 5 мм 11,8 17,7 Гидрофобизатор 1,6 2,2 Недостатками известного состава является то, что изделия из него легко сгорают и имеют плотность, ограничивающую их применение как теплоизолирующего материала (386 426 кг/м³).

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в получении трудосгораемого теплоизоляционного экологически чистого материала из отходов переработки древесного сырья и доступного нетоксичного антипирена.

Решение технической задачи достигают тем, что к компонентам вводят дополнительно древесноволокнистую массу с градусом помола 12 24 ДС (дефибратор секунда) и антипирен диаммонийфосфат. ДВМ снижает плотность материала и улучшает его теплофизические и звукоизоляционные свойства.

Диамоннийфосфат является широкораспротраненным, относительно дешевым и нетоксическим антипиреном.

При этом для получения трудоемкого теплоизоляционного экологически чистого материала составляют сырьевую смесь из шлама, скопа, опилок, гидрофобизатор и, согласно изобретению, дополнительно содержит древесноволокнистую массу, а диаммонийфосфат в кaчестве антипирена при следующем соотношении между ними, мас.

Шлам 4,27 7,30 Скоп 0,16 3,20 Опилки 0,20 3,12 Древесноволокнистая масса 0,20 3,12 Гидрофобизатор 0,13 0,19 Диаммонийфосфат 0,83 1,25
Вода 90,7 91,2
Изучение существующего уровня техники в данной области по патентным и научно-техническим источникам информации показало, что предложенная сырьевая смесь существенно отличается от известных для получения трудносгораемого теплоизоляционного экологически чистого материала, формуемого мокрым способом.

Высокая эффективность предложенной сырьевой смеси обусловлена широким использованием отходов предприятий лесного комплекса, значительные количества которых до сих пор вывозятся в отвалы и которые не требуют больших затрат на подготовку их к применению, что определяет энергоснабжение отсутствием дефицитных дорогостоящих и токсических веществ и соответственно высоким уровнем экологичности, простотой получения состава. Все это определяет его промышленную применимость.

Из научно-технической литературы не известны сырьевые смеси, подобные заявленной в предложенном изобретении, способные приобретать трудносгораемость при столь низком содержании водорастворимого антипирена.

Используемый в предлагаемом изобретении шлам представляет собой осадок, образующийся при механической очистке оборотных (сточных) вод древесно-подготовительных отделов. Основная составляющая шлама измельченная корка. Шлам вследствие своих специфических особенностей (химический состав, высокая дисперсность, и др. ) в противоположность другим компонентам смеси образует с антипиреном, согласно условиям заявленного изобретения, трудносгораемую основу материала.

Скоп представляет собой волокнистый осадок от механической очистки сточных вод древесномассного, целлюлозного и бумажных отделов.

Опилки получают при распиловке пиловочника и баланса и рубке последнего и отходов.

Древесноволокнистая масса представляет собой грубоволокнистый полуфабрикат, состоящий из пучков волокон, отдельных волокон и их обрывков, получаемый при разломе древисины (технологической щепы в дефибраторах и рафинаторах при производстве древесноволокнистых плит или отходов сортирования древесной массы на предприятиях ЦБП).

Сырьевую смесь получают по следующей технологии: шлам, скоп, опилки, ДВМ, гидрофобизатор и диаммонийфосфат смешивают в водной среде в отношениях, предусмотренных в предлагаемом изобретении. При этом шлам, скоп, опилки, ДВМ и гидрофобизатор образуют суспензию, а диаммонийфосфат переходит в раствор. После тщательного перемешивания проводят отлив сырьевой смеси на сетке пресс-формы, обезвоживание под вакуумом и дополнительное прессование с удалением жидкой фазы. Полученный влажный материал в виде плиты изымают из пресс-формы и сушат. Материал имел толщину 8 16 мм и размер 40 х 50 см.

Заявленную сырьевую смесь иллюстрируют 17 примеров (см. таблицу). Из данных таблицы следует, что трудносгораемый (потеря массы при испытании методом "огневой трубы" менее 20%) и теплоизоляционный (плотность не более 500 кг/см³) материал получают, если сырьевая смесь имеет следующий состав, мас. шлам 4,27 7,30; ДВМ 0,20 3,12; скоп 0,16 3,20; опилки 0,20 3,12; гидрофобизатор 0,13 0,19 и диаммонийфосфата 0,83 1,25.

В случае снижения начальной концентрации антипирена до 0,66% материал теряет трудносгораемость (пример 3 потеря массы 48,6%). При повышении начальной концентрации антипирена до 1,41% (пример 7) или снижения в сырьевой смеси ДВМ, скопа и опилок соответственно до 0,08% каждого (пример 8) при хорошей трудносгораемости материал имеет выше 500 кг/м³, что снижает его теплоизоляционные свойства. Если содержание ДВМ, скопа и опилок в сырьевой смеси по отдельности соответственно 3,12% (пример 9), 3,20% (пример 11), 3,12% (пример 13), а общее их количество в смеси не превышает 3,48% (пример 9), 3,60% (пример 11) и 3,48% (пример 13), то материал имеет приемлемые значения трудносгораемости, а для примеров 9 и 13 и плотности. Когда суммарное содержание в сырьевой смеси ДВМ, скопа и опилок составляет 3,68% (пример 6), 3,96% (примеры 10 и 14), 4,0% (пример 12), то материал не обладает трудносгораемостью. При суммарном содержании ДВМ, скопа и опилок 3,96% трудносгораемый материал не получают и при повышении содержания диаммоний фосфата до 1,41% в сырьевой смеси (пример 10).

Использование в качестве контроля каждого из компонентов, кроме опилок, предложенной сырьевой смеси, как единственной составляющей, показывает, что только шлам при антипирировании дает трудносгораемый материал (пример 15 - контроль 1). Из ДВМ и скопа получить трудносгораемый материал не удается даже при повышенной концентрации антипирена (пример 16 и 17). Кроме того, из ДВМ нельзя получить при указанных соотношениях суспензию для отлива и формирования ковра, что вынудило снизить в суспенции содержание ее до 2,85% (пример 16 контроль 2).

Таким образом, заявляемая сырьевая смесь в противоположность известным состоит из отходов переработки древесного сырья и недефицитного нетоксичного антипирена при низкой его концентрации и дает трудносгораемый теплоизоляционный экологически чистый материал. Получаемый готовый материал при плотности не более 500 кг/м³ по значению коэффициента теплопроводности отвечает требованиям ГОСТ 4598 86. Плиты древесноволкнистые. При составлении сырьевой смеси использовали отходы АО "Кондопога" и материал получали на установке указанного предприятия.

Формула изобретения

Состав для изготовления трудносгораемого теплоизоляционного материала на основе сырьевой смеси из отходов производства лесного комплекса, включающей шлам, скоп и опилки, гидрофобизатор и воду, отличающийся тем, что сырьевая смесь дополнительно содержит древесно-волокнистую массу, а состав - диоаммонийфосфат в качестве антипирена при следующем соотношении компонентов, мас.

Шлам 4,27 7,30
Скоп 0,16 3,20
Опилки 0,20 3,12
Гидрофобизатор 0,13 0,19
Древесно-волокнистая масса 0,20 3,12
Диаммонийфосфат 0,83 1,25
Вода 90,7 91,2и

РИСУНКИ

Рисунок 1