ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПОЗИТ

Полезная модель относится к производству древесных плит и может быть использовано для изготовления древесно-полимерных композиционных плитных материалов из вторичных отходов бытовой тары - бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ) и древесной стружки.
Заявленный композиционный материал может применяться в строительстве и мебельном производстве.
Существует пресс-композиция для производства древесноволокнистых плит с добавкой измельченного вторичного полиэтилентерефталата (Лазарева Л.И. Использование вторичного полиэтилентерефталата в производстве древесноволокнистых плит / Л.И. Лазарева, Н.Г. Чистова, М.А. Зырянов, Н.А. Петрушева // Химия растительного сырья. - 2011. - №4. - С. 311-313), который включает в себя измельчение в дробилке вторичного полиэтилентерефталата и добавку его к прессуемому древесно-полимерному композиту. Однако данный древесно-полимерный композит производится по технологии древесноволокнистых плит мокрого способа производства. Существуют трудности равномерного перемешивания измельченных отходов вторичного полиэтилентерефталата с взвешенной в воде древесноволокнистой массой.
Существует пресс-композиция для производства древесно-полимерных композитов из древесных отходов, вторичного полиэтилена и вторичного полиэтилентерефталата (Шакина А.А. Полимер-древесные материалы на основе отходов древесины и вторичных термопластов: дисс. … канд. техн. наук: 05.23.05. / А.А. Шакина. - Саратов, СГТУ, 2001. 161 с). Композиция создается посредством постадийной переработки полимеров в реакторах с различными полимерными зонами (температура варьируется в диапазоне T=60-250°C). Введение термопластичного связующего в пресс-массу производится с использованием приема распыления полимера. Прессование осуществляется в прессе с насадкой необходимого профиля для получения изделий требуемой конфигурации. К особенностям способа производства композиции относится высокая энергоемкость операций плавления и распыления расплавленного полимера.
Известна композиция для изготовления древесных плит из отходов деревообрабатывающей промышленности и вторичного полиэтилена (Пат. 2442685 Российская Федерация, МПК МПК B27N 3/02, Способ изготовления плит из композиционного материала / Глазков С.С., Семенова Л.К.; заявл. 24.02.2010; опубл. 20.02.2012). Композиция создается путем фракционирования наполнителя, обработки наполнителя раствором сополимера винилциклогексена с малеиновым ангидридом (СВМ) в нефрасе с последующей сушкой, совмещения модифицированных древесных частиц с полиэтиленом путем предварительного смешивания и нагревания с последующим вальцеванием на лабораторных вальцах с диаметром валков 180 мм и зазором между ними 1 мм и прессования полученной массы в пресс-форме гидравлического пресса марки ПГ-60 при температуре 180-210°C и давлении 5 МПа. Использовались материалы при следующем соотношении, мас. %:
вторичный полиэтилен  20,0-50,0
вторичный полиэтилентерефталат  35,0-20,0
древесные частицы  37,5-22,5
СВМ  2,5-7,5.
Указанное изобретение по своей сути наиболее близко заявленной полезной модели, поэтому выбрано в качестве прототипа. В композиции по прототипу в качестве древесных отходов использованы опилки, образующиеся на деревообрабатывающих производствах от круглопильных станков, лесопильных устройств и т.д. Вторичное полимерное сырье в соответствии с ТУ 63-476-32-90 “Сырье полимерное вторичное необработанное” представляло собой вышедшую из употребления полиэтиленовую пленку и пленочные изделия.
Изготовление композиции по прототипу включает в себя следующие стадии: фракционирование древесного наполнителя, обработку используемой фракции раствором вещества, повышающего совместимость гидрофильной древесной фракции и гидрофобного полиэтилена, смешивание модифицированных древесных частиц с полиэтиленом, нагревание, вальцевание, прессование полученной массы в пресформе, резкое охлаждение пресформы в водно-солевом растворе с температурой -20…-23°C в течение 2…3 мин. Изготавливались однослойные плиты.
К недостаткам известного технического решения можно отнести увеличивающие трудоемкость и энергоемкость производства операции вальцевания нагретой смеси компонентов, прессования в пресформах и охлаждения при отрицательных температурах.
Технической задачей заявленной полезной модели является снижение материалоемкости и себестоимости композитного материала при обеспечении необходимого качества и экологической безопасности его.
Технический результат заявленной полезной модели достигается за счет сокращения набора компонентов, требуемых для получения композиционного материала, а также отказа от энергоемких, дорогостоящих операций технологического процесса при производстве композиционного материала за счет подбора рационального состава пресс-композиции.
Заявленная полезная модель создается следующим образом. Вторичное ПЭТ сырье в соответствии с ТУ РБ 190008274.001-2004 “Сырье полимерное вторичное необработанное” представляет собой вышедшую из употребления ПЭТ тару - бутылки, измельченные в дробилке. Используется измельченный вторичный полиэтилентерефталат среднего фракционного размера 0,1-2,5 мм. В качестве древесного сырья используется стружка, изготовленная на центробежных стружечных станках из щепы, полученной из отходов фанерного производства - шпона-рванины, карандаша и отпада от раскроя фанерного сырья. Стружка из отходов фанерного производства фракционируется, мелкая фракция используется для изготовления наружных слоев композита, крупная - для внутреннего слоя. В качестве термореактивного связующего используется фенолоформальдегидная смола СФЖ-3014.
Пресс-композиция имеет следующий количественный состав.
Внутренний слой композита формируется из древесной стружки, изготовленной на стружечных станках, и термореактивной фенолоформальдегидной смолы (ФФС) в соотношении, масс. %:
ФФС  8-10;
древесная стружка  90-92.
В наружные слои ДНК вводят термореактивную смолу ФФС, древесную стружку и измельченный в дробилке вторичный ПЭТ, мас. %:
ФФС  10-15;
древесная стружка наружного слоя  67-82;
вторичный полиэтилентерефталат  8-18.
Предложенное техническое решение создания пресс-композиции включает дробление ПЭТ-тары, совмещение на стадии осмоления раздробленного полиэтилентерефталата, древесной стружки и фенолоформальдегидной смолы в наружных слоях древесно-полимерного композита (ДНК), древесной стружки и фенолоформальдегидной смолы во внутреннем слое композита, последующее формирование трехслойного стружечного брикета, холодную подпрессовку и горячее прессование в позиционном или проходном прессе при температуре 220-240°C и давлении 4,5-5,5 МПа. Удельная продолжительность прессования от 0,45 до 0,6 мин/мм толщины готовой отпрессованной плиты.
Заявленное техническое решение позволяет создавать пресс-композицию по технологии производства древесно-стружечных плит, исключить энергоемкие операции подготовки компонентов - плавление и вальцевание вторичного полиэтилентерефталата, использование отрицательных температур для охлаждения пресформ.
В соответствии с указанной выше технологией были изготовлены образцы материала, подвергнутые испытаниям по ГОСТ 10635, ГОСТ 10634, а также определено выделение свободного формальдегида по методу WKI. В объеме заявленной совокупности признаков все образцы соответствовали стандартным характеристикам.
Данные, подтверждающие достижение заявленной полезной моделью указанных результатов, приведены на фиг. 1-2.
На фиг. 1 представлен состав и содержание компонентов композиционных материалов.
На фиг. 2 представлены характеристики и результаты испытаний образцов композитов.
Таким образом, можно говорить о существенном отличии предлагаемой пресс-композиции от аналогов и решении технической задачи утилизации бытовых отходов тары из полиэтилентерефталата путем включения их в древесно-полимерную пресс-композицию.