способ изготовления трудносгораемого теплоизоляционного древесного материала

Формула изобретения

1. Способ изготовления трудносгораемого теплоизоляционного древесного материала, обладающего антисептическими свойствами, на основе отходов переработки древесины, включающий смешивание древесных частиц с антипиреном, причем антипирен получают химическим путем в процессе смешивания в массе древесных частиц посредством взаимодействия нефелина с серной кислотой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивают древесные частицы, в частности древесные опилки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству трудносгораемого теплоизоляционного материала из отходов деревоперерабатывающего производства и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве.

Известна масса для изготовления древесно-волокнистых огнезащитных плит (а. с. СССР 471210, МПК В 29 J 5/00, публ. 1975), которая готовится по следующей технологии. Древесно-волокнистая масса с малой степенью размола разбавляется водой до концентрации 1,5-1,8%. Параллельным потоком готовится масса из асбеста. Затем производится смешение древесного волокна, нефелинового антипирена, фенолформальдегидной смолы и минерального волокна (асбеста).

Известен мокрый способ изготовления огнестойких древесно-волокнистых плит, сущность которого заключается в том, что древесное волокно после разлома обрабатывают антипиреном (хелат железа на основе дикетона циклопентадиенилтрикарбонилмарганца) и закрепляют антипирен на волокне путем термообработки. Существенным недостатком способа является использование дефицитного, дорогостоящего и токсического антипирена, значительные энерго- и материальные затраты (а.с. СССР 537844, МПК В 27 N 3/ 04, публ. 1976).

Известен способ изготовления профильных и плоских деталей домов из древесных опилок методом экструзионного прессования (Пат. РФ №2001030, МПК С 04 В 18/26, публ. 15.10.93). Абсолютно сухая измельченная древесина перемешивается с предварительно приготовленным водным раствором воды и MgCl₂ 6H₂O. В полученную смесь добавляется нефелиновый шлам и тщательно перемешивается. Пресс-масса формуется прессованием или экструзией. Известный способ изготовления предполагает получение строительного материала в виде плит формованием их прессованием или экструзией при давлении.

Известны способы получения сырьевой смеси для изготовления древесного строительного материала, включающие перемешивание абс.сухой измельченной древесины с предварительно приготовленным водным раствором хлористого кальция или хлорида железа и добавление в полученную смесь нефелинового шлама, и тщательное перемешивание (Пат. RU №2036874, МПК С 04 В 18/26, публ. 09.06.95.), либо перемешивание с водным раствором хлористого магния, или кальция или железа и добавление нефелинового шлама и шлакопортландцемента (Пат. RU №2036875, МПК С04 В 18/26, публ. 09.06.95), либо с водным раствором хлорида магния или, хлорида кальция, или хлорида железа, или сульфата натрия и добавление нефелинового шлама и гипса (Пат. RU №2036876, МПК С 04В 18/26, публ. 09.06.95). Затем предусмотрено формование изделий прессованием или экструзией.

Способы обеспечивают получение изделий высокого качества, высокую производительность технологического оборудования, расширение сырьевой базы.

Известные способы предполагают получения известных сырьвых смесей для изготовления древесного строительного материала методами прессования или экструзии при высоких энерго- и трудозатратах с использованием дополнительного оборудования.

Описаны методы огнезащиты древесно-стружащих и древесно-волокнистых плит пропиткой антипирирующими составами, в которые входят, в частности, карбамидные соединения, хлорид алюминия, органосерные и органофосфорные соединения, окислы серы и другие компоненты (а.с. СССР №№1255435, МПК В 27 К 3/32, публ. 07.09.86, 1810284, МПК В 27 К 3/52, публ. 23.04.1993; 1829995, МПК В 27 К, публ. 1993; Научно-технический центр по строительству (Франция). Огнестойкость зданий, -Гос. Издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, М., 1963.С.40-49).

В качестве прототипа выбран способ получения состава для изготовления трудносгораемого материала при использовании отходов переработки древесины и диаммонийфосфата в качестве антипирена (Пат. RU 2096432, МПК 6 С 08 L 97/02, В 27 N 3/04, публ. 1997). Сырьевую смесь получают по следующей технологии: шлам, скоп, опилки, древесно-волокнистую массу, гидрофобизатор и диаммонийфосфат смешивают в водной среде при определенных соотношениях. После тщательного перемешивания проводят отлив сырьевой смеси, обезвоживание под вакуумом и дополнительное прессование с удалением жидкой фазы. Полученный влажный материал в виде плиты изымают из пресс-формы и сушат.

В основу изобретения положена задача создания дешевого способа получения трудносгораемого теплоизоляционного экологически чистого материала, обладающего и антисептическими свойствами, из отходов деревообрабатывающего производства при минимальных энерго- и трудозатратах.

Предложен способ получения трудносгораемого теплоизоляционного древесного материала, экологически чистого и обладающего антисептическими свойствами, на основе отходов переработки древесины, включающий смешивание древесных частиц, в частности древесных опилок с антипиреном, в котором, согласно изобретению, антипирен получают химическим путем в процессе смешивания в массе древесных частиц посредством взаимодействия нефелина с серной кислотой.

Механизм достижения огнезащитного эффекта в процессе обработки серной кислотой неорганических компонентов, входящих в состав нефелина, на поверхности древесных опилок, заключается в протекании параллельных процессов. С одной стороны, в результате химической реакции образуются соли серной кислоты, в частности кристаллогидрат Al₂(SO₄)₃ 18H₂O; одновременно происходит частичное расщепление поверхностного слоя древесной клетчатки с образованием, в том числе свободного углерода.

Вода, связанная в кристаллогидрат, при поднесении источника возгорания высвобождается, препятствуя воспламенению древесины, в то же время, частично обуглевая поверхность древесных частиц, препятствует выделению горючих газов при пиролизе, что приводит в совокупности к самозатуханию горения материала.

Реакция взаимодействия нефелина с серной кислотой протекает с большим водопоглащением и тепловыделением, что обеспечивает подсушку древесных частиц в процессе синтеза антипирена без подведения внешнего тепла и не требует дополнительного оборудования по предварительной сушке древесных частиц и последующей сушки древесного материала. Соли серной кислоты, образующиеся в результате химической реакции, обладают антисептическим действием, а древесина хорошо сохраняет тепло.

Экономичность способа следует из одностадийности процесса, минимальных энергозатрат на смешение компонентов и дешевизны исходного сырья.

Экологическая чистота является следствием отсутствия отходов в процессе получения готового материала, нетоксичности и нелетучести полученных в результате химической реакции производных.

Полученная смесь может быть использована для формования в изделия или методом засыпки в полости строительных зданий.

Использование влажных опилок (вода участвует в образовании соли кристаллогидрата) значительно упрощает технологию получения строительного материала.

Пример 1 изготовления древесного материала.

В смеситель объемного типа, например бетономешалку, загружают 52 кг отходов деревопереработки - древесных опилок с влажностью 40% и нефелин в количестве 13 кг.

В процессе смешивания в течение 3-5 минут в массе опилок происходит опудривание их поверхности нефелином. Затем при перемешивании заливают в смеситель 6 кг 70% серной кислоты. Через 25-30 минут производят выгрузку сухой готовой смеси.

Соотношение компонентов выбирают исходя из требуемой степени огнестойкости материала.

Качество обработки предлагаемым способом оценивалось по горючести опилок. В.М. Васильева. Огнезащита древесной стружки (шерсти). Информационный листок №9(234). ЦНИИМОД, Химки, Московской обл., 1958, С. 1-14.

Испытание защищенного древесного материала по предлагаемому способу проводилось в сравнительных условиях с незащищенным материалом. Для испытания были использованы два образца.

Испытания проводились следующим образом.

Первый образец: древесный материал, смешанный с нефелином и обработанный серной кислотой, помещался на закрепленной на штативе металлической сетке с отверстием в центре. В отверстие вводилось пламя горелки. Время воздействия пламени на древесный материал составляет от 30 с до 5-8 мин. Температура пламени горелки 800-900 С.

Второй образец: необработанные опилки.

Первый образец самостоятельно не горит, тление имеет незначительное, без распространения по образцу, при 5-минутном воздействии источника поджигания теряет в весе не более 20%. Сгорание второго образца происходит от воздействия источника поджигания.

Испытания по определению стойкости материала по отношению к дереворазрушающим грибам показали, что материал, полученный по предложенному способу, не подлежит загниванию (площадь поражения грибами через 20 суток составляет 0%).

Пример 2. Аналогично примеру 1 с использованием древесных стружек в качестве древесных частиц.

Пример 3. Аналогично примеру 1 с использованием древесной муки в качестве древесных частиц.

Способ обеспечивает изготовление трудносгораемого теплоизоляционного экологически чистого древесного материала, обладающего антисептическими свойствами, при минимальных энерго- и трудозатратах из дешевого сырья - отходов переработки древесины, осуществляя при этом их утилизацию.