Способ изготовления композиционного материала

 

Изобретение относится к изготовлению композиционных материалов из органического наполнителя природного происхождения. Способ включает измельчение, фракционирование и сушку органического преимущественно древесного компонента, заряжение частиц этого компонента и термопластичного связующего противоположными электрическими зарядами, смешение заряженных частиц органического компонента и связующего, нагревание полученной смеси для последующего формования изделий. Заряжение частиц органического компонента и связующего производят подачей их на поверхность вращающегося ротора. Изобретение обеспечивает изготовление нетоксичного композиционного материала с высокими физико-механическими свойствами. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к производству материалов, состоящих из органического наполнителя преимущественно природного происхождения, например, древесных опилок и связующего. Из смеси этих компонентов после термообработки формуют различные изделия, строительные и мебельные панели и т.п.

В настоящее время в таких технологиях в качестве связующего применяются в основном фенольные и фенольно-формальдегидные смолы, которые сохраняют свою токсичность в изделиях. Использование нетоксичных термопластичных полимеров, например полиэтилена, устраняет этот недостаток, удешевляет производство и позволяет решить проблему использования большого количества бытовых и промышленных отходов. Однако термопластики плохо или вообще не смачивают наполнитель, что приводит к неравномерности распределения связующего по объему, увеличению его расхода в технологическом процессе и ухудшению физико-механических свойств материала. В последнее время делаются попытки решить эту проблему.

Известен, в частности, способ изготовления композиционного материала, включающий измельчение фракционирование и сушку органического преимущественно древесного компонента, заряжение частиц этого компонента и термопластичного связующего противоположными электрическими зарядами, смешение заряженных частиц органического компонента и связующего, нагревание полученной смеси для последующего формования изделий - RU 2076040, В 27 N 3/00, 97.

Существенным недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает равномерного обволакивания связующим поверхности древесных частиц, что приводит к неравномерности и нестабильности прочностных и других свойств материала. Объясняется это неэффективностью процесса зарядки частиц в электростатических полях. В таких технологиях приходится дозировать компоненты с учетом этого фактора и как-то выводить из процесса несвязанные частицы компонентов.

В данном изобретении этот недостаток устранен тем, что в способе изготовления композиционного материала "Древопласт", включающий измельчение, фракционирование и сушку органического преимущественно древесного компонента, заряжение частиц этого компонента и термопластичного связующего противоположными электрическими зарядами, смешение заряженных частиц органического компонента и связующего, нагревание полученной смеси для последующего формования изделий, заряжение частиц органического компонента и связующего производят подачей их на поверхность вращающегося ротора, сушку органического компонента производят до степени влажности 3 и менее процентов, измельчение органического компонента производят до размера частиц 1 - 0,25 мм, при этом окружная скорость на поверхности ротора составляет 80-120 м/с, а период времени от окончания процесса заряжения частиц до нагревания смеси не превышает 10-12 с.

Данный способ иллюстрируется чертежом.

На чертеже позицией 1 обозначено устройство для измельчения органического компонента, 2 - устройство для фракционирования измельченных частиц, 3 - сушилка, 4 - бункер для термопластичного связующего, 5 - дозатор, 6 - устройство для заряжения чстиц связующего и органического компонента, 7 - смеситель, 8 - система для нагревания смеси, прессования и формования изделий, 9 - система для охлаждения изделий в форме.

Пример осуществления изобретения.

Исходное сырье органического компонента, например стружку, опилки или подобные отходы деревообрабатывающей промышленности, измельчают в устройстве 1 и подают в устройство 2 для фракционирования частиц. Отсюда частицы размером 1 - 0,25 мм направляются в сушилку 3, а более крупные частицы возвращаются в устройство 1. В сушилке 3 влажность частиц органического компонента доводится до трех и менее процентов. Высушенные частицы органического компонента и высокодисперсный порошок термопластичного связующего из бункера 4 направляются в дозатор 5, где оба компонента дозируются по их содержанию в заготовках изделий. Из дозатора 5 частицы обоих компонентов подаются на поверхность вращающегося ротора устройства 6. Ротор имеет специальное, преимущественно, резиновое покрытие и выступы, сообщающие частицам осевую компоненту скорости. Окружная скорость на поверхности ротора составляет 80-120 м/с. Как показали эксперименты, взаимодействие частиц с поверхностью вращающегося с такой скоростью ротора обеспечивает эффективное заряжение почти всех частиц статическим электричеством, причем органические частицы и частицы термопласта заряжаются противоположными зарядами. Затем оба компонента тщательно перемешиваются в смесителе 7. В результате образуется смесь, в которой каждая древесная частица оказывается охваченной противоположно заряженными частицами связующего. Как показали многочисленные эксперименты данный способ зарядки обеспечивает значительно более эффективную и равномерную по сравнению с прототипом заряженность частиц статическим электричеством и как следствие равномерное распределение связующего по поверхности частиц древесного компонента. Благодаря этому при последующем нагреве и формовании изделий в системе 8 образуется материал с высокими физико-механическими характеристиками при минимальном расходе связующего. Готовые изделия получают в системе 9 после охлаждения в форме. Непосредственно после смешения начинается процесс разрядки частиц компонентов и, следовательно, уменьшение связующих частицы электростатических сил. Поэтому период времени от окончания заряжения до нагревания в системе 8 не должен превышать 10-12 с.

Поскольку термопластичные полимеры не токсичны, изделия, изготовленые данным способом обладают высокими экологическими характеристиками и отличаются дешевизной, поскольку для их изготовления используются отходы /опилки, стружки, бытовые отходы, например, полиэтиленовые пакеты, контейнеры и т.п/. Одновременно в значительной мере может быть решена актуальная проблема утилизации таких отходов.

Формула изобретения

1. Способ изготовления композиционного материала, включающий измельчение, фракционирование и сушку органического преимущественно древесного компонента, заряжение частиц этого компонента и термопластичного связующего противоположными электрическими зарядами, смешение заряженных частиц органического компонента и связующего, нагревание полученной смеси для последующего формования изделий, отличающийся тем, что заряжение частиц органического компонента и связующего производят подачей их на поверхность вращающегося ротора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку органического компонента производят до степени влажности 3% и менее.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что измельчение органического компонента производят до размера частиц 1 - 0,25 мм.

4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что окружная скорость на поверхности ротора составляет 80 - 120 м/с.

5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что период времени от окончания процесса заряжения частиц до нагревания смеси не превышает 10 - 12 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1