Спосіб виготовлення плит із відходів однорічних рослин

1 Спосіб виготовлення плит із ВІДХОДІВ однорічних рослин, що включає змішування частинок рослинних ВІДХОДІВ з карбамідоформальдепдним в'яжучим і карбамідом, формування килима і пресування, який відрізняється тим, що в смолу вводять водний розчин карбаміду, рідкого скла і білкового клею в КІЛЬКОСТІ 0,5 - 10,0% сухих речо Винахід відноситься до виробництва плитних матеріалів, що застосовуються при виготовленні будівельних матеріалів, меблів, на транспорті та в інших галузях народного господарства Відомий спосіб виробництва кострових плит з костриці льону шляхом підготовки її до виробництва, висушування, змішування з карбамідоформальдепдними олігомерами, формування килима з осмоленої костриці, під пресування, гарячого пресування, обрізки плит та їх складування [Технологічний регламент виробництва кострових плит, ТУ 10032351 018-89] прототип Недоліком відомого способу є великий вміст вільного формальдегіду, що є токсичною речовиною і зменшує область використання плит, а також використання значної КІЛЬКОСТІ карбамідоформальдепдних смол Відомий спосіб виготовлення деревинностружкових лит, що включає змішування деревинної маси з в'яжучим, обробку ЗОВНІШНІХ шарів плити пластифікуючою речовиною, формування килима, підпресування і гаряче пресування Як пластифікуючу речовину використовують порошок мочевини(карбамід), що вводять разом з в'яжучим в КІЛЬКОСТІ 1,0 - 15,0% від абсолютно сухої деревинної маси [Авт св-во СРСР №1027051, В 29 5/00, 1983] Недоліком відомого способу є значні витрати вин від сухого залишку смоли, при цьому частинки рослинних ВІДХОДІВ перед проклеюванням в'яжучим обробляють тим же водним розчином в КІЛЬКОСТІ 1,0 - 12,0% по сухій масі абсолютно сухого волокна, при наступному співвідношенні компонентів, мас % карбамід ЗО - 45 рідке натрієве скло 8 - ЗО білковий клей 1- 4 вода решта 2 Спосіб за п 1 , який відрізняється тим, що в карбамідоформальдепдну смолу в процесі приготування в'яжучого додатково вводять від 10 до 50% каоліну від абсолютно сухого залишку смоли дефіцітних і великовартісних фенолоформальдепдних смол, токсичність плит через емісію вільного фенолу і формальдегіду Це привело до заборони використання таких плит в будовах громадського та промислового призначення Карбамід вводять у в'яжуче у вигляді порошку для ЗОВНІШНІХ шарів, що заважає одержанню в'яжучого достатньої консистенції для нанесення його на деревинну масу В основу винаходу поставлено за мету створення способу виготовлення плит з ВІДХОДІВ однорічних рослин сільського виробництва, в якому шляхом введення додаткових компонентів, ПОСЛІДОВНОСТІ та режимів технологічних операцій забезпечується зменшення витрат карбамідоформальдепдних смол і емісії вільного формальдегіду із плит до санітарних норм у житлових приміщеннях, що дозволяє розширити галузі використання кострових плит Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення плит, який містить подрібнення рослинних ВІДХОДІВ і змішування з карбамідоформальдепдним в'яжучим і карбамідом, формування килима і пресування, згідно з винаходом, у карбамідоформальдепдну смолу вводять водний розчин карбаміда, натрієвого скла і казеїнового клея від 0,5 до 10% від сухого залишка смоли Частинки рослинних ВІДХОДІВ перед проклею СО Ю 51973 ванням в'яжучим обробляють тим же розчином від 1,0 до 12% від абсолютно сухого волокна при співвідношенні компонентів розчину, мас % карбамід - ЗО - 45, рідке натрієве скло — 8 ЗО, білковий(казешовий) клей — 1,0- 4,0 і вода — решта Згідно З винаходом, у процесі приготування в'яжучого в карбамідоформальдепдну смолу вводять також 10 - 50% каоліну від сухого залишку смоли При нанесенні водного розчину карбаміда, рідкого скла та білкового клея на частинки рослинних ВІДХОДІВ перед нанесенням в'яжучого відбувається наповнення пор і нерівностей частинок рослинних ВІДХОДІВ Наповнення карбамідоформальдепдної смоли порошкоподібним каоліном при нанесенні в'яжучого на рослинні відходи приводить до виникнення маленьких краплинок з частинками каоліну, які також швидко не поглинаються частинками костриці Ці явища значно зменшують витрати карбамідоформальдепдної смоли на одиницю виробляємих плит При цьому також знижується і емісія вільного формальдегіду за рахунок не тільки скорочення витрат карбамідоформальдепдної смоли, а також через реакції вільного формальдегіду з карбамідом, білковим клеєм і рідким склом Таким чином, використання запропонованим способом виробництва плит із рослинних відходів(у порівнянні з способом прототипу) і зменшує витрати карбамідоформальдепдної смоли на ЗО - 50% і дає змогу одержувати плити класу емісії формальдегіду Е-1 (до 10мг/100г плити) Спосіб здійснюється таким чином готується водний розчин карбаміду, рідкого натрієвого скла та білкового клея простим змішуванням компонентів до повного їх розчинення Подрібнені рослинні відходи після висушування перед нанесенням в'яжучого обробляють водним розчином карбаміда, рідкого скла і білкового клея В процесі приготування в'яжучого в карбамідоформальдепдну смолу вводять водний розчин карбаміду, рідкого скла і білкового клея, додають ВІДПОВІДНО технологічним інструкціям затверджувач, наприклад, хлористий амоній, воду - для доведення в'яжучого до заданого коефіцієнта рефракцій, а також в необхідній КІЛЬКОСТІ Після нанесення на частинки рослинних ВІДХОДІВ водного розчину карбаміда, рідкого скла і казеїнового клея маса змішується з в'яжучим Осмолену масу рослинних ВІДХОДІВ формують у килим, який підпресовують під тиском 3,0 - 3,5МПа і тривалістю 30с Гаряче пресування проводять при температурі 170 - 180°С, тиску пресування 1,8 - З.ОМПа, тривалістю пресування 0,24 - 0,35хв/мм товщини плити При максимальному тиску витримка складає 10 20% від терміну пресування Плити після гарячого пресування і обрізки по формату видержують протягом 5-ти діб у приміщенні при навколишній вологості повітря 60 ± 15% Для контролю якості плити розрізають на зразки і випробовують на МІЦНІСТЬ, ВОДОСТІЙКІСТЬ, токсичність і ІНШІ властивості ВІДПО ВІДНО до чинного стандарта В таблиці 1 наведено фізико-механічні властивості в'яжучого на основі карбамідоформальдепдної смоли марки КФ-МТ з різними витратами водного розчину карбаміду, рідкого скла і білкового клея до абсолютно сухої смоли Показано вплив введених речовин на вміст вільного формальдегіду в затверділому полімері і якість в'яжучого Введення в карбамідоформальдепдну смолу водного розчину в складі, мас % карбаміда - 45,0, рідкого скла - 8,0 і білкового клея - 1,0 та води - 46,0 у КІЛЬКОСТІ 3,0% абсолютно сухих речовин до сухого залишку смоли, зменшує КІЛЬКІСТЬ формальдегіду в затверділому полімері ВДВІЧІ в порівнянні з прототипом При цьому швидкість затвердіння в'яжучого при 100°С і термін зберігання при кімнатній температурі є достатнім Приклад 1 Кострицю льону вологістю 3 - 5% змішують з водним розчином в складі карбамід 45,0%, рідке скло - 8,0%, білковий клей - 1,0%, води - 46,0% у КІЛЬКОСТІ мас % 3, 5, 7, 10 і 12% від абсолютно сухої костриці Потім кострицю змішують з карбамідоформальдепдним в'яжучим, в яке введено 3% абсолютно сухих речовин того ж водного розчину карбаміду, рідкого скла і білкового клея до сухого залишку смоли КІЛЬКІСТЬ СМОЛИ ПО ВСІЙ масі плити складало 12%, затверджувача хлористого амонія - 1% При обробці костриці водним розчином модифікатора більше 7% осмолена маса підсушувалась при кімнатній температурі до вологості 12 - 15% Осмолену масу костриці формували в килим, підпресовували під тиском 3,0 3,5МПа протягом 30с Гаряче пресування проводять при температурі нагріваючих плит 170 - 175°С, тиску 2,4МПа, терміном пресування 0,35хв/мм товщини плити При максимальному тиску час витримки складає 58 60с Після витримки плит у приміщенні протягом 5ти діб, їх розрізають на зразки і випробовують Результати випробовувань приведені втабл 2 Приклад 2 Виконується як приклад 1, але застосовується модифіковане карбамідоформальдепдне в'яжуче, наповнене ЗО, 40, і 50% каоліна від сухого залишка смоли Вміст карбамідоформальдепдної смоли по всій масі складає 5, 7, 8, 10, 12% Склад плит і фізико-механічні властивості приведені в табл 3 Фізико-механічні властивості плит з 7-ма% смоли, наповненої 40% каоліна відповідають ДСТУ 10632 - а деревинностружкові плити Приклад 3 Виконується як приклади 1 і 2 Як рослинні відходи використані крім костриці льону стебла ріпака, пшенична солома, рисова лузга і суміші її з соломою і деревинною стружкою в співвідношенні по масі 1 1 Вміст карбамідоформальдепдної смоли складає 7% по масі плити і смола наповнена 40% каоліна Фізико-механічні властивості плит приведені в табл 4 Як видно з приведених даних, тільки плити із рисової лузги мають через малі їх частинки невелику МІЦНІСТЬ при згині Але суміш рисової лузги з соломою або з деревинною стружкою дає таку ж МІЦНІСТЬ ЯК І ІНШІ плити (деревинностружкові) Запропонований спосіб виготовлення плит із ОДНОЛІТНІХ рослинних ВІДХОДІВ дозволяє зменшити витрати карбамідоформальдепдної смоли до 2-ох разів і знизити емісію вільного формальдегіду до класу токсичності Е-1 (менше 10/100г плити) 51973 Таблиця 1 Витрати сухих речовин, % № п/п 1 Прототип Карбамід - ЗО Рідке с к л о - ЗО Білковий клей 1,0 Вода - 39 Карбамід - 42 Рідке с к л о - 10 Білковий клей 1,4 Вода - 46,6 Карбамід - 45 Рідке с к л о - 8,0 Білковий клей 1,0 Вода - 46 Карбамід - 42 Рідке с к л о - 12 Білковий клей 4,0 Вода - 42 2 3 4 5 Витрати сухих речовин до абсолютно сухої смоли,% 0 0,3 0,5 3,0 5,0 5,2 0,3 0,5 3,0 5,0 5,2 0,3 0,5 3,0 5,0 5,2 0,3 0,5 3,0 5,0 5,2 Властивості в'яжучого Швидкість затвердіння,С При 100°С При 20°С год сек 12 66 18 68 24 75 24 80 24 83 24 87 20 70 24 73 24 80 24 85 24 93 20 67 24 70 24 75 24 82 24 87 20 68 24 70 24 75 24 83 24 88 рН 7,0 7,5 8,5 9,0 9,5 10,0 8,0 8,2 8,5 9,0 9,5 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 Вміст формальдепда в затверд полімері,% 1,32 1,30 1,23 0,95 0,93 0,92 1,29 1,30 0,76 0,70 0,70 1,32 1,29 0,66 0,65 0,65 1,30 1,28 0,74 0,72 0,69 Таблиця 2 Показники Прототип 620 ЩІЛЬНІСТЬ,кг/м' 5 Межа МІЦНОСТІ при згині МПа Межа Фізико-механічні властивості плит Витрати водного розчину складових речовин до абсолютно сухої маси костриці,% 0 1 3 5 7 10 12 610 590 600 615 620 635 640 15,3 МІЦНОСТІ 16,0 16,4 17,1 15,8 17,4 15,1 16,8 0,32 22,7 74,0 0,34 23,8 80,6 0,30 22,3 73,2 0,33 23,1 79,0 0,39 21,8 80,1 0,36 24,4 78,3 0,33 27,9 76,5 0,37 30,4 78,8 26,7 14,6 11,7 7,4 7,1 6,8 6,4 4,9 при розтягуван 1 пласту плити МПа Розбухання,% Водопоглинання,% Вміст формальдегіду, мг/ЮОг плити Таблиця З Показники ЩІЛЬНІСТЬ,кг/м' Фізико-механічні властивості плит при вмісту карбамідоформальдепдної смоли,% 10 8 7 5 Каолін Каолін Каолін Каолін 0 ЗО 40 50 ЗО 40 50 ЗО 40 50 ЗО 40 50 610 620 650 670 625 630 645 615 621 630 570 590 610 12 5 Межа МІЦНОСТІ при розтяг 1 пласту МПа Розбухання,% Водопог линання,% Вміст формальдегіду , мг/ЮОг 0,33 23,1 0,38 17,8 0,40 18,1 0,35 18,0 0,39 18,9 0,37 19,4 0,35 19,1 0,37 19,0 0,36 18,47 0,33 19,7 0,30 38,7 0,32 34,4 0,33 35,3 79,1 74,7 73,5 75,0 73,1 69,1 70,2 70,0 67,0 68,5 80,2 78,8 81,5 9,8 8,9 9,5 9,3 7,1 6,44 6,3 5,9 6,24 6,15 4,6 4,9 5,1 51973 Таблиця 4 Відходи переробки однолітніх рослин сільськогосподарського і виробництва Рисова лузга Рисова лузга Костриця Стебла ріпа- Пшенична Рисова лузга і дерев'яна і солома 1 1 льону ка солома стружка 1 1 770 790 760 621 640 682 Показники ЩІЛЬНІСТЬ, КГ/ІУҐ Межа МІЦНОСТІ при згині, МПа Межа МІЦНОСТІ при 17,42 18,35 19,40 7,45 17,30 18,10 0,36 18,47 67,0 0,35 22,4 70,7 0,37 23,2 75,0 0,35 21,5 77,0 0,41 22,0 76,3 0,33 23,2 88,0 6,24 7,1 8,9 7,3 6,4 7,5 роз тягуванні перпендикулярно пласту плити,МПа Розбухання,% Водопоглинання,% Вміст формальдегіду по \Л/КІ,мг/100г плити Примітка Плити одержані одношарові, з вмістом карбамідоформальдепдної смоли 7%, в яку введено 40% каоліну ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71