Технология изготовления теплоизоляционной панели на основе древесно-полимерных композитов и пенополиуретана

УДК 674.8

И. М. Галиев, В. В. Сагадеев

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЙ ПАНЕЛИ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ И ПЕНОПОЛИУРЕТАНА

Ключевые слова: древесина, полимер, экструзия, композиционный материал, пенополиуретан.

Дано описание технологии изготовления теплоизоляционной панели методом коэкструзии, состоящая из поверхностного слоя на основе древесно-полимерных композитов и внутреннего слоя на основе пенополиуретана. В состав поверхностного слоя изделия входит древесная мука, термопластичный полимер и целевые добавки. Также в статье представлена схема коэкструзионной установки и приведены области возможного использования теплоизоляционной панели.

Keywords: wood, polymer, extrusion, composite material, polyurethane foam.

The description of the technology of manufacturing an thermal insulation panel by coextrusion technology, consisting of a surface layer based on wood-plastic composites and an inner layer based on polyurethane foam. The composition of the product includes a surface layer wood flour, thermoplastic polymer, and desired additives. The article also shows the scheme co-extrusion plant and are shown areas ofpossible use of thermal insulation panels.

В настоящее время потребности строительной индустрии побуждают к созданию новых и качественному усовершенствованию существующих строительных материалов, как по

эксплуатационным, так и по экономическим критериям. При этом весьма актуальным является разработка изделий на основе вторичных ресурсов, которые, несмотря на существующие современные технологии, образуются в больших количествах. В мировом масштабе они исчисляются миллиардами тонн в год, но, к сожалению не все пригодны для дальнейшей переработки [1, 2]. К рациональным вторичным сырьевым ресурсам можно отнести отходы лесозаготовительных и

деревообрабатывающих производств,

использующиеся в производстве различных композиционных материалов. Такого рода ресурсами является и группа термопластичных полимеров (например, полиэтилентерефталат (ПЭТ), полистирол (ПС), полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ММ). поливинилхлорид (ПВХ)), широко используемые в пищевой промышленности и в производстве бытовой утвари [3, 5].

Теплоизоляционные материалы, в частности изделия на основе древесно-полимерных композитов (ДПК), заслуженно занимают свою нишу среди множества представленных на рынке разновидностей строительных материалов. В качестве недостатков большинства этих изделий являются узкие функциональные возможности. Их нельзя использовать в качестве конструкционных или отделочных материалов по причине невысокой прочности и хрупкости, необходимые значения которых иногда можно достичь при введении дорогостоящих модификаторов, что в свою очередь

приводит к производства.

Одним из «Инженерной

увеличению

себестоимости

научных направлений кафедры компьютерной графики и автоматизированного проектирования» (ИКГАП) ФГБОУ ВО «КНИТУ» является разработка древесно-полимерных композитов, в частности

теплоизоляционных материалов на их основе, состоящих из поверхностного и внутреннего слоя.

На рисунке 1 представлено схематическое изображение теплоизоляционной панели на основе древесно-полимерного композита и

пенополиуретана (ППУ).

Рис. 1 - Схематическое изображение теплоизоляционной панели: 1 - поверхностный слой панели на основе ДПК; 2 - внутренний слой панели на основе ППУ

При разработке изделия ставилась задача получения теплоизоляционной композиции с оптимальным комплексом эксплуатационных свойств и расширенными функциональными возможностями, позволяющие использовать ее не только в качестве теплоизоляционного, но и в качестве конструкционного материала, а также повышение экономической составляющей производства. В состав поверхностного слоя изделия входит древесная мука, термопластичный полимер и целевые добавки, внутренний слой состоит из ППУ. Наиболее подходящим способом производства является метод коэкструзии.

Технология изготовления теплоизоляционной панели заключается в следующем. Наполнитель для поверхностного слоя в виде древесных частиц с влажностью не более 10%, предварительно смешивают с термопластичным полимером, целевыми добавками и отправляют в загрузочное устройство экструдера, где и формируется поверхностный слой изделия и одновременно с

помощью вспенивающего оборудования в формирующую головку подается пенополиуретан, который заполняет внутреннюю часть панели [4]. В результате при совместном течении двух комбинированных расплавов на выходе образуется двухслойное изделие в виде панели (рис. 2).

\_/

Рис. 2 - Схема коэкструзионной установки: 1 -экструдер, формирующий поверхностный слой панели; 2 - вспенивающее оборудование; 3 -формирующая головка

Поверхностный слой придает прочность изделию, а внутренний слой значительно увеличивает теплоизоляционные характеристики материала, позволяя изготавливать панели невысокой плотности, тем самым облегчая их, что является положительным моментом при транспортировке. За счет использования более

дешевого наполнителя и связующего, в виде отходов лесопиления, деревообрабатывающей промышленности, а также продуктов переработки вторичных термопластов достигается

экономическая привлекательность описанной технологии.

Таким образом, в данной работе описана особенность технологии изготовления

теплоизоляционной панели, состоящая из поверхностного слоя на основе ДПК и внутреннего слоя на основе пенополиуретана. Их можно использовать при каркасной технологии строительства, которая набирает популярность в нашей стране и является одним из основных типов малоэтажного строительства в Скандинавии, Финляндии, Германии и США. Также их можно использовать для утепления конструкций кровель, перекрытий, стен и т.д.

Литература

1. И.М. Галиев, Т.О. Степанова, Science and education LTD. 2015, т.16, с.78-80.

2. Р.Г. Сафин, М.Г. Ахмадиев, И.М. Галиев, Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-Алейхема, 25, 4, 73-77, (2016).

3. Р.Г. Сафин, И.М. Галиев, Т.О. Степанова, Деревообрабатывающая промышленность*, 3, 60-64, (2015).

4. Р.Г. Сафин, З.Г. Саттарова, И.М. Галиев, В.А. Салдаев, Вестник технологического университета, 18, 19, 184187, (2015).

5. Р.Г. Сафин, Ф.М. Филиппова, И.М. Галиев, А.Р. Хабибуллина, Вестник Казанского технологического университета 17, 8, 164-166, (2014).

© И. М. Галиев - кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной компьютерной графики и автоматизированного проектирования КНИТУ, galei1@mail.ru; В. В. Сагадеев - кандидат технических наук, доцент той же кафедры, v. sagadeev@mail.ru.

© 1 M. Galiev - candidate of engineering sciences, assistant professor of the Department engineering of computer graphics and computer-aided design KNRTU, galei1@mail.ru; V. V. Sagadeev - candidate of engineering sciences, assistant professor in the same Department, v.sagadeev@mail.ru.