Способ изготовления теплоизоляционного материала

(19) ГОСУДАРСТВЕ ПО ИЗОБРЕТЕ ПРИ ГКНТ ССС ЫЙ КОМИТЕТЯМ И ОТКРЫТИЯ Б Т ИДЕТЕЛ ЬСТВУ К АВТОРСКОМ го, амсо- Б ПИСАНИЕ И(71) Центральный научно-исследовательский экспериментальный и проектный институт по сельскому строительству(56) Авторское свидетельство СССР М 1362726, кл. С 04 В 26/04, 1987.Авторское свидетельство СССР М 1685892, кл. С 04 В 28/04, 1988.(57) Сущность изобретения: способ изготовления включает приготовление смеси,"со=" Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления тейлоизо- ля цион н ых изделий.Известен способ получения изоляционного материала, включающий смешивание остатка термоконтактного крекинга нефтебитумозных пород с содержанием 80-84, 3102 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 изделия; 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 1)5 С 04 В 38/00, 18/2 держащей древесный заполнитель и полиэтилен, формование и термообработку. Древесный заполнитель увлажняют до 30 - 500, затем смешивают с порошкообразным полиэтиленом до получения смеси состава в мас.0: 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 100 сжатии 13 - 20 кгс/см, коэффициент теплопроводности 0,049 - 0,055 ккал/м чград. 2 табл,предварительного разогрева связующе полученная смесь формуется в горяче стоянии,Наиболее близким к заявляемому решению является способ изготовления древесно-цементных материалов, согласно которому древесные частицы влажностью до 60 - 700 выдерживают в расплаве низко- молекулярных 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 у = 500 кг/м, 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,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 ного эффекта, выразившегося в снижении объемной плотности теплоизоляционного материала, улучшении его теплотехнических свойств, утилизации отходов деревообработки. 20Физико-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 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 вает частицы заполнителя при охлаждении. Выбор условий проведения действийспособа обусловлен следующим: в связи стем, что равномерноеперемешйвание сухйх 45компонентов смеси невозможно из-за расслоения смеси, то в смесь вводится влага,которую необходимо удалить на первой стадии процесса термообработки. Поэтомутемпература первой стадии определяется 50температурой кипения воды, равной 100 Си превышает ее на 10 - 20 С для интенсификации процесса удаления влаги,Время первой стадии зависит от количества введенной влаги (30, 40 или 50 ф ). 55Чем меньше количество воды в смеси, темменьше время термообработки, В процессевторой 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 большетемпература, 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,ф Полиэтилен 30-50 Древесные опилкивлажностью 30 - 50 ф 50-70Было изготовлено предложенным способом три партии образцов теплоизоляционного материала, Использовали порошкообразный полиэтилен высокого давления, соответствующий требованиям ТУ-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 М 1. 70 мас.древесных опилок смешиваются с 30 мас,порошкообразного полиэтилена. Древесные опилки с первоначальной влажностью 12 фувлажняют опрыскиванием водой до 50 фвлажности 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 фне происходит расслоения смеси на компоненты, смесь становится однородной и можно получить из нее качественный образец тепло- изоляционного материала,Перемешивание компонентов осуществляют до получения однородной смеси, Тщательно перемешанную смесь укладывают в металлические перфорированные формы, предварительно 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. фполиэтилена, опилки доувлажняют до влажности 40 по вышеуказанной причине, а при изготовлении образцов со става М 3: 50 мас,фопилок и 50 мас.фполиэтилена, 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 1.25Как видно из табл.1, для достижения цели изобретения - снижения плотности теплоизоляционного материала, улучшения его теплотехнических свойств, может быть рекомендован следующий оптимальный со став теплоизоляционного материала: 70 мас.фдревесных опилок и 30 мас.ф порошкообразного полиэтилена. Свойства этого материала следующие: у = 270 кгlм, А = =0,049 ккал/м ч град. 35Условия проведения способа изготовления теплоизоляционного материала на оптимальном составе даны в таблице 2.Из табл.2 видно, что предложенные условия проведения способа позволяют пол 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 6) притемпературе 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения плотности и коэффициента теплопроводности, древесный заполнитель увлажняют до 30 - 50 ф , затем смешивают с порошкообразным полиэтиленом до получения смеси состава, мас.ф : древесный заполнитель 50 - 70, пооошкообразный 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 Известныйсостав Заявляемый состав 1 (2 1 1, Опилки: содержание мас,Ф 70 60 50 По заявке влажность, Ж 50 40 30 1 Р 4438508/33 30 40 50 2,Полиэтилен, мас.Ф 8 еличины испытаний Показатель 123 1. Плотность материала, кг/мз 270 300 330 2, Предел прочности при изгибе, кгlсмз 4,2 5,3 5,6 3, Предел прочности при сжатии при 10 деформации, кг/смз 13 16 20 Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии при20 С, ккал/м ч град 0,049 0,052 0 1055 Количественные характеристики Технологические параметры о1. Температура смешивания, С 20 20 20 2, Температура термообработки,оС1 стадия 110-120 110-120 110-120 160-170 160-170 160-170 2 стадия 3, 8 ремя термообработки, мин 20-30 20-30 60-90 60-90 20-30 60-90 1 стадия 2 стадия Режим териообработки1 ( Таблица 2 Структура Содержаниеполиэтилена порошкообразного, иас,Ф Содержание Предел прочности присиатии при102 дееориа"ции, хг/сиз влаги вопилках, Ф Теилерзту- Время иа Темлерату- Время иара иа 1-й 1-й стадии, ра иа 2-й 2-й стадиистадии, С иин стадии, С нино о Нет связывания междуопилками и частицами ПО 110 120 30 50 91 О12 30 50 Образцы хорошеговнешнего вида 1 О 12 13 12 1 Э 13 Образцы хорошего внешнего вида, достаточнойпрочности 30 50 30 50 При температуре 200 С ивыше начинается деструкциядревесных опилок 30 50 120 Составитель А. ТетруашвилиТехред М,Моргентал Корректор О. Юрковецкая Редактор А, Кулакова Заказ 3427 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 11 О 110 110 120 120 120 120 120 120 30 30 20 30 30 30 30 30.30 30 30 30 120 120 160 160 160 160 160 160 170 170 170 200 30 30 60 75 90 60 75 90 60 75 90 60