Композиция для изготовления погонажных поливинилхлоридных профилей

 

Изобретение относится к композициям, применяемым в производстве отделочных материалов, в частности погонажных профильных поливинилхлоридных изделий: плинтусов и наличников сплошного поперечного профиля или с каналами для электропроводок, применяемым в строительстве как элементы внутренней облицовки. Композиция включает отход производства поливинилхлоридных рамных профилей, пластификатор - ди-(2-этилгексил)-фталат, стабилизатор - стеарат кальция, а также эмульсионный поливинилхлорид. Технической задачей является разработка композиции, отделочные материалы на основе которой обладают повышенной механической прочностью, пожаробезопасностью, улучшенным внешним видом, а также расширение сырьевой базы компонентов за счет применения промышленных отходов и, в связи с этим, снижение эмиссионных расходов на их изготовление. 2 табл.

Изобретение относится к отделочным материалам, в частности погонажным профильным поливинилхлоридным изделиям: плинтусам и наличникам сплошного поперечного профиля или с каналами для электропроводок, применяемым в строительстве как элементы внутренней облицовки.

Известна композиция для изготовления ПВХ оконных профилей "Файбротек" (торговая марка), в состав которой входят ≈40% опилок, ≈60% ПВХ и ряд специальных добавок.

Оконные профили из такой композиции отличаются технологичностью: могут экструдироваться и свариваться на обычных машинах, предназначенных для производства ПВХ оконных профилей; ламинироваться различными цветными пленками. Они дешевле, чем ПВХ, решают проблему утилизации отходов деревообрабатывающей промышленности. Их теплотехнические характеристики приближаются к характеристикам дерева [Спиридонов А.В. Оконные технологии конца 20-го и начала 21-го веков/НТЖ технологии, материалы, конструкции в строительстве. - Самара. - 2000 г. 3. - С. 57].

Известна композиция из ударопрочного поливинилхлорида, содержащего не менее 84 маc. % ПВХ, и композиция из поливинилхлоридного термопластэластомера, модифицированного хлорсульфированным полиэтиленом, взятым в количестве 15 маc.% на 100 маc.% ПВХ, которые позволяют нивелировать разницу в величинах объемных усадок сочленяемых пластмассовых рамных профилей жесткого корпуса и эластичной уплотнительной прокладки.

С целенаправленным подбором материалов в композициях улучшены такие эксплуатационные показатели пластмассового рамного профиля, как тепло- и звукоизоляция, повышаются долговечность и экономичность [Патент 2125640, РФ, с. 1, 6 Е 06 В 3/22. Сергунов В.В., Нестеров М.В. Пластмассовый рамный профиль с уплотнительной прокладкой. - бюл. , 1999 г.].

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является композиция, включающая поливинилхлорид, пластификатор, наполнитель, стабилизатор и краситель, которая применяется для изготовления методом экструзии погонажных поливинилхлоридных профильных изделий: плинтусов и наличников сплошного поперечного профиля или с каналами для электропроводок [Техническое описание ТО 577211-00205801845-93 к ГОСТ 19111-77. Общие требования "Изделия погонажные профильные поливинилхлоридные" (тип 2.1.1, тип 2.2.1, тип 2.3.1, тип 2.4.1)].

Погонажные поливинилхлоридные профили, изготовленные из такой композиции, отличаются высокой эластичностью, сохраняющейся в широком температурном интервале, повышенной ударной вязкостью при изгибе, атмосферостойкостью, большим относительным удлинением при разрыве.

Но для приготовления композиции используют сравнительно дорогие, а порой и дефицитные ингредиенты. Кроме того, погонажные поливинилхлоридные профили, изготовленные из такой композиции, относятся к группе горючих материалов средней воспламеняемости в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89.

Техническим результатом, на достижение которого направлено создание изобретения, является улучшение качества - повышение механической прочности, пожаробезопасности, внешнего вида погонажных профильных изделий, а также расширение сырьевой базы компонентов за счет применения промышленных отходов и, в связи с этим, снижение эмиссионных расходов на их изготовление.

Композиция для изготовления методом экструзии погонажных поливинилхлоридных профильных изделий - плинтусов и наличников сплошного поперечного профиля или с каналами для электропроводок, включающая поливинилхлорид, пластификатор и стабилизатор, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит отход производства поливинилхлоридных рамных профилей, в качестве пластификатора включает ди-(2-этилгексил)-фталат, в качестве стабилизатора - стеарат кальция, а в качестве поливинилхлорида - поливинилхлорид эмульсионный Е-7050-М при следующем соотношении компонентов, маc.%: Отход производства поливинилхлоридных рамных профилей - 86-90 Пластификатор диоктилфталат - 1-2 Стабилизатор - стеарат кальция - 2-3 Поливинилхлорид эмульсионный Е-7050-М - 7-9 где отход производства поливинилхлоридных рамных в своем составе содержит следующие компоненты, маc.%: Поливинилхлорид суспензионный С-7059-М - 81,8 Модификатор - "Паралоид" КМ355 - 6,5 Стабилизатор - "Байропан" - 4,3 Наполнитель - мел - 4,1
Краситель - титандиоксид - 3,3
Отход производства рамных профилей образуется в процессе изготовления оконных и дверных поливинилхлоридных блоков, ингредиенты которого более подробно представлены ниже.

Поливинилхлорид суспензионный - С7059-М (ГОСТ 14332-78) с константой Фикенчера (показателем вязкости) К_ф=68-70. Определяет основные физико-механические свойства оконных и дверных блоков.

Модификатор Паралоид КМ-355. Повышает ударную прочность, снижает температуру хрупкости, повышает прочность к ударным нагрузкам.

Стабилизатор - Байропан (Baeropan R5265 FP/5 - novaky), содержащий свинцовые соли жирных кислот C₁₂-C₁₈ и неорганические соединения свинца, а также незначительное количество поливинилхлоридов (цветовая заправка). Предотвращает деструкцию ПВХ при экструзии и обеспечивает технологичность. С точки зрения эксплуатации он повышает атмосфероустойчивость и долговечность изделия.

Наполнитель - мел (карбонат кальция ≥98%) для ПВХ, остаток на сите 45 мкм ≤ 0,02%. Повышает светостойкость, облегчает экструзию, существенно увеличивает ударную прочность и снижает стоимость.

Краситель - титандиоксид, содержащий не менее 92,5% TiO₂ (CaS-Nr.: 13463-67-7 Titandioxid). Придает композиции атмосферостойкость и высокую яркость изделиям.

Основная причина образования отхода - жесткие требования к параметрам оконных и дверных блоков, которые искажаются при пуске и остановке экструзионных машин.

Поэтому этот отход можно применять в качестве кондиционного вторичного сырья и получать при этом изделия, по качеству не уступающие исходному материалу.

Однако на технологических этапах изготовления оконных и дверных блоков и в процессе хранения отходов наблюдаются тенденция старения и некоторые изменения эксплуатационных характеристик.

Но старению подвергаются лишь тонкие поверхностные слои (0,5 мм) и обычно это происходит в результате миграции низкомолекулярных компонентов.

Поэтому при вторичной переработке с целью стабилизации эксплуатационных характеристик в состав композиции в качестве дополнительных металлосодержащих стабилизаторов - акцепторов НСl введены металлические мыла, например стеарат кальция (ТУ 06-09-17-317-96).

Для пластификации размельченных отходов ПВХ использован ДОФ - ди-(2-этилгексил)-фталат эмпирической формулы С₂₄Н₃₈O₄, мол. массой 390,56 (ГОСТ 8728-88).

Для взаимоусиления свойств связующего - проявления синергетического эффекта, в состав отхода дополнительно вводится поливинилхлорид эмульсионный - Е-7050-М (рекомендуемый ГОСТ 14039-78 табл. 1 для переработки в пластифицированные изделия методом экструзии). При этом улучшаются как технологические характеристики - повышается пластичность, а значит, и гомогенность смеси и облегчается процесс экструзии - так и физико-механические показатели изделий - повышаются ударная прочность и морозостойкость.

Это позволяет, в свою очередь, расширить диапазон их применения, использовать в неотапливаемых помещениях, например ангарах, открытых эстакадах и т.д.

К тому же отход, образующийся в процессе изготовления оконных и дверных блоков, относится к трудносгораемым материалам в соответствии с ГОСТ 12.1.044, и с его применением повышается пожаробезопасность предлагаемых погонажных профильных изделий.

Изготовление плинтусов и наличников сплошного поперечного профиля или с каналами для электропроводки из отходов вписывается в технологию изготовления таких изделий из кондиционного сырья и заключается в следующем. Бракованные погонажные профильные изделия на основе поливинилхлорида разрезаются на отдельные части длиной до 0,5 м. Затем производится измельчение отхода на участке дробления с использованием роторных серийно выпускаемых станков ИПР-300. Измельченный отход с дополнительными компонентами по предлагаемой рецептуре направляется в двухшнековый экструдер фирмы LRS, где гомогенизируется. Далее готовая масса калибруется с помощью дюзы и охлаждается в вакуумных ваннах. На выходе получают изделия заданного профиля. Таким образом, дополнительным технологическим переделом является лишь предварительное измельчение отхода на участке дробления с использованием роторных станков.

Рецептура и эксплуатационные свойства погонажных профилей - плинтусов и наличников - представлены в табл. 1 и 2.

Как видно из результатов табл. 2, погонажные профильные изделия, изготовленные из предлагаемой композиции, отличаются улучшенными показателями механической прочности и внешнего вида. Но состав 1 не обеспечивает должной прочности (твердости), упругости и продольной усадки за счет излишка пластификатора, а состав 5 - напротив, недостаток пластификатора повышает показатель прочности.

Оптимальные результаты, отвечающие поставленной цели, показаны на составах 2-4 (табл.2).

Из анализа результатов следует, что по сравнению с требованиями ГОСТ 19111-77 на изделия погонажные профильные поливинилхлоридные улучшились следующие показатели плинтусов и наличников сплошного поперечного профиля и с каналами для электропроводок, изготовленные из предлагаемой композиции:
- прочность по сравнению с нижним пределом повысилась в 1,3-2,0 раза;
- упругость повысилась в 1,1-1,2 раза;
- водопоглощение снизилось в 1,04-1,09 раза;
- продольная усадка снизилась в 1,04-1,2 раза;
- с рециклом отходов расширяется сырьевая база ингредиентов, применяемых при изготовлении погонажных профильных поливинилхлоридных изделий;
- с приготовлением изделий из предлагаемой композиции снижаются инвестиционные расходы за счет экономии кондиционного сырья.

Проведенный заявителем анализ по научно-техническим и патентным источникам информации позволил выявить оптимальные признаки в заявляемом техническом решении, следовательно, заявленная композиция для изготовления погонажных профильных изделий удовлетворяет критерию изобретения "Новизна".

В обнаруженной информации отсутствуют сведения об указанном техническом результате и из нее не выявляется влияние отдельных признаков на достижение технического результата. Следовательно, данное техническое решение удовлетворяет критерию "Изобретательский уровень".

Критерий изобретения "Промышленная применяемость" подтверждается тем, что погонажные поливинилхлоридные профильные изделия из предлагаемой композиции позволяют решить приоритетные задачи утилизации отхода и реабилитации территории их депонирования, снижению вероятности экологического риска.

Формула изобретения

Композиция для изготовления методом экструзии погонажных поливинилхлоридных профильных изделий - плинтусов и наличников сплошного поперечного профиля или с каналами для электропроводок, включающая поливинилхлорид, пластификатор и стабилизатор, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит отход производства поливинилхлоридных рамных профилей, в качестве пластификатора включает ди-(2-этилгексил)-фталат, в качестве стабилизатора - стеарат кальция, а в качестве поливинилхлорида - поливинилхлорид эмульсионный Е-7050-М при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Отход производства поливинилхлоридных рамных профилей 86-90

Пластификатор диоктилфталат 1-2

Стабилизатор - стеарат кальция 2-3

Поливинилхлорид эмульсионный Е-7050-М 7-9

где отход производства поливинилхлоридных рамных профилей в своем составе содержит следующие компоненты, мас.%:

Поливинилхлорид суспензионный - С-7059-М 81,8

Модификатор - "Паралоид" КМ355 6,5

Стабилизатор - "Байропан" 4,3

Наполнитель - мел 4,1

Краситель - титандиоксид 3,3

РИСУНКИ

Рисунок 1