ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
WOOD AND POLYMER COMPOSITION

Изобретение относится к производству композиционных материалов из измельченной древесины и полимеров и может быть использовано в мебельной промышленности, машиностроении, для получения строительных и других материалов.
Известна композиция, состоящая из первичного порошкообразного полиэтилена в количестве от 10 до 30 мас.ч. и древесные опилки - остальное [Патент РФ №2016022, кл. C08L 97/02, 1994].
Известна композиция, состоящая из вторичного полиэтилена и древесной стружки следующего состава, мас.ч.: вторичный измельченный ПЭ - от 25 до 80, древесная стружка отстальное [Свойства древесно-полимерных материалов на основе вторичного полиэтилена и измельченной древесины. И.П.Мельник, Е.В.Лебедев, В.Ф.Анненков, Е.П. Мамуля. Пластические массы, 1987, №6, с.54].
К недостаткам данной композиции следует отнести невысокое значение прочности при изгибе при недостаточно высоком содержании связующего.
Известна композиция, содержащая полиэтилен (1000 мас.ч.) и рубленый волокнистый наполнитель. Связующее дополнительно может содержать в качестве модификатора поливинилхлорид (10-950 мас.ч.) [Патент РФ №2010815, кл. C08L 23/06, 1994].
Недостатком известной композиции является низкая адгезия связующего к волокнистому материалу, сложный состав волокнистого материала.
Наиболее близким к изобретению является древесно-полимерная композиция, содержащая древесную стружку и отходы полипропилена в следующем соотношении компонентов: древесная стружка 70-82 мас.ч., отходы полипропилена 18-30 мас.ч. [Патент РФ №2056446, кл. C08L 97/02, 1996].
Изобретение решает задачу повышения физико-механических показателей древесно-полимерной композиции, расширения сырьевых ресурсов для изготовления древесно-полимерных композиций и снижения их себестоимости.
Технический результат заключается в повышении физико-механических свойств древесно-полимерных композиций.
Указанный технический результат достигается тем, что в древесно-полимерной композиции, содержащей древесный наполнитель и отходы термопласта, новым является то, что в качестве наполнителя используют кору хвойных пород деревьев, прошедшую экстрактивную обработку водой, или водным раствором гидроксида натрия или изопропиловым спиртом, в качестве отходов термопласта она содержит отходы поливинилхлорида или полистирола при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
кора хвойных пород деревьев
55-95
отходы термопласта
5-45
Использование в качестве наполнителя коры хвойных пород деревьев, прошедшей экстрактивную обработку с использованием неорганических или органических растворителей (воды, или водных растворов гидроксида натрия, или изопропилового спирта), позволяет повысить адгезию связующего к частицам наполнителя, увеличить физико-механические показатели получаемого древесного материала, уменьшить количество связующего, расширить сырьевые ресурсы.
При обработке коры водным раствором гидроксида натрия используют 3-10% водный раствор.
Физико-механические свойства древесно-полимерного материала зависят от соотношения компонентов в смеси.
При изготовлении древесно-полимерной композиции с содержанием менее 5 мас.ч. термопласта (полистирол, поливинилхлорид) происходит расслоение полученного материала, вследствие неполного склеивания частиц наполнителя между собой. При добавлении более 45 мас.ч. термопласта (полистирол, поливинилхлорид) не происходит значительного улучшения физико-механических показателей древесно-полимерного материала, однако его плотность значительно увеличивается.
На фиг.1 представлены зависимости предела прочности при статическом изгибе древесно-полимерного материала от количества, добавляемого в композицию термопласта, где 1 - древесно-полимерный материал из коры хвойных пород деревьев, прошедшей экстрактивную обработку с использованием неорганических и органических растворителей (воды, или водных растворов гидроксида натрия, или изопропилового спирта) на основе поливинилхлорида; 2 - на основе полистирола.
Как видно, с увеличением содержания термопласта увеличивается прочность ДПМ, как при использовании полистирола, так и при использовании поливинилхлорида. Следует отметить, что значительное увеличение прочности наблюдается при добавлении полимера до 45%. Увеличение содержания полимера от 5 до 45% приводит к увеличению прочности на 60 МПа. При дальнейшем увеличении содержания полимера от 45 до 65% прочность увеличивается незначительно на величину от 5 до 15 МПа.
Пример 1. Древесно-полимерная композиция изготавливается следующим образом. В лабораторной дробилке измельчают отходы полистирола до фракции 1,0/0 и смешивают в смесителе с частицами коры хвойных пород деревьев, прошедшими экстрактивную обработку 3% водным раствором гидроксида натрия. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 1, мас.ч.: частицы коры - 95; отходы полистирола - 5. На поддоне формируется ковер высотой 20-85 мм. Прессование производится при давлении 4,0 МПа, температуре 195°С и удельной продолжительности прессования 2,32 мин/мм.
Пример 2. Изготовление древесно-полимерной композиции, режим прессования принимается аналогично примеру 1. Используют 5% водный раствор гидроксида натрия. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции (состав 2) мас.ч.: частицы коры - 85; отходы полистирола - 15.
Пример 3. Изготовление древесно-полимерной композиции, режим прессования принимается аналогично примеру 1. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 3, мас.ч.: частицы коры - 75; отходы полистирола - 25.
Пример 4. Изготовление древесно-полимерной композиции, режим прессования принимается аналогично примеру 1. Используют 10% водный раствор гидроксида натрия. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 4, мас.ч.: частицы коры - 55; отходы полистирола - 45.
Физико-механические свойства полученных древесно-полимерных материалов по составам примеров 1-4 приведены в таблице 1.
Пример 5. Древесно-полимерная композиция изготавливается следующим образом. В лабораторной дробилке измельчают отходы поливинилхлорида до фракции 1,0/0 и смешивают в смесителе с частицами коры хвойных пород деревьев, прошедшими экстрактивную обработку изопропиловым спиртом. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 5, мас.ч.: частицы коры - 95; отходы поливинилхлорида - 5. На поддоне формируется ковер высотой 20-85 мм. Прессование производится при давлении 4,0 МПа, температуре 195°С и удельной продолжительности прессования 2,32 мин/мм.
Пример 6. Изготовление древесно-полимерной композиции, режим прессования принимается аналогично примеру 5. Используют 5% водный раствор гидроксида натрия. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 6, мас.ч.: частицы коры - 85; отходы полистирола - 15.
Пример 7. Изготовление древесно-полимерной композиции, режим прессования принимается аналогично примеру 5. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 6, мас.ч.: частицы коры - 75; отходы полистирола - 25.
Пример 8. Древесно-полимерная композиция изготавливается следующим образом. В лабораторной дробилке измельчают отходы поливинилхлорида до фракции 1,0/0 и смешивают в смесителе с частицами коры хвойных пород деревьев, прошедшими экстрактивную обработку водой. Соотношение компонентов древесно-полимерной композиции, состав 8, мас.ч.: частицы коры - 55; отходы поливинилхлорида - 45. На поддоне формируется ковер высотой 20-85 мм. Прессование производится при давлении 4,0 МПа, температуре 195°С и удельной продолжительности прессования 2,32 мин/мм.
Физико-механические свойства полученных древесно-полимерных материалов по составам примеров 5-8 приведены в таблице 2.
Использование для изготовления древесно-полимерной композиции коры хвойных пород деревьев, прошедших экстрактивную обработку с использованием неорганических или органических растворителей (воды, или 3-10% водных растворов гидроксида натрия, или изопропилового спирта) и отходов полистирола или поливинилхлорида позволяет повысить физико-механические свойства ДПМ, уменьшить количество связующего, расширить сырьевые ресурсы.
Таблица 1
Показатель
Состав на основе поливинилхлорида
1
2
3
4
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
1000
1010
1095
1180
Предел прочности при статическом изгибе, МПа
15,1
25,1
45,8
63,2
Водопоглощение за 24 ч, %
10,2
6,6
4,5
3,5
Разбухание за 24 ч, %
8,6
4,2
3,5
2,3
Таблица 2
Показатель
Состав на основе полистирола
1
2
3
4
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
1000
1010
1095
1180
Предел прочности при статическом изгибе, МПа
19,1
26,6
50,3
74,2
Водопоглощение за 24 ч, %
8,2
5,8
3,5
2,9
Разбухание за 24 ч, %
9,1
6,9
2,6
2,0