Биостойкий теплоизоляционный композит на основе растительного сырья Гераизол

Полезная модель относится к биостойкой теплоизоляционной плите на основе растительного сырья, включающей измельченные до размеров 5 мм и модифицированные биоогнезащитным составом стебли борщевика Сосновского, полиуретановое связующее, растительное сырье спрессовано с использованием полиуретанового связующего при соотношении растительного сырья к полиуретановому связующему равном 3:1 по массе. Материал предназначен для теплоизоляции жилых зданий и других объектов промышленного, сельскохозяйственного и индивидуального жилищного строительства.
Известно техническое решение по патенту на изобретение RU 2075206 [1], описывающее способ получения органического теплоизоляционного материала на основе льняной костры, включающий измельчение очищенной костры льна в агрегатах истирающего действия с ее последующим калиброванием через сито, формование и сушку. Полученный таким образом материал не содержит связующего, что обусловлено способностью льняной костры к разволокнению до фибр и за счет этого увеличению активности взаимодействия волокон. Такое взаимодействие, по аналогии с войлоком, обеспечивает сохранение формы теплоизоляционной плиты из льняной костры. Однако, технология получения теплоизоляционного материала н основе костры льна по патенту RU 2075206 [1] сложна, т.к. требует длительного гидролиза в водном растворе гидроксида натрия до 12 ч при температуре до 300 К. По этой причине широкое применение теплоизоляции на основе льняной костры ограничено.
В патенте на изобретение RU 2622654 [2] описан теплоизоляционный материал на основе измельченной бумажной макулатуры, борной кислоты и буры с использованием в качестве связующего синтепонового волокна со средней длиной волокон 10-15 мм. Термообработка производится при температуре 210°С и продолжительности 10 мин. Данное изобретение решает задачу создания экологически чистого биостойкого теплоизоляционного материала в виде матов, имеющего низкую усадку, обладающего повышенной прочностью. Недостатком описанного материала является повышенная гигроскопичность, а так же необходимость использования высоких температур в процессе производства, что значительно повышает стоимость конечного продукта.
Прототипом является теплоизоляционная древесноволокнистая плита [3], содержащая два наружных слоя и внутренний слой, объединенных с помощью связующего, отличающаяся тем, что наружные слои имеют волокнистую структуру более высокой плотности, чем внутренний слой, а все слои выполнены из дефибрированных фрагментов хвойной зелени в виде измельченной хвойной лапки, например сосны обыкновенной, причем в качестве связующего для внутреннего и наружных слоев использован лигнин, извлеченный из хвойной лапки. Наружные поверхности плиты имеют волнообразный профиль. Технический эффект от использования плиты заключается в повышении надежности функционирования плиты и в экологичности, достигаемой за счет использования в качестве сырья для изготовления плиты отходов переработки хвойной зелени в виде хвойной лапки. Недостатком описанной модели является ограниченность сырьевых ресурсов для производства.
Техническая реализация биостойкого теплоизоляционного композита на основе растительного сырья Гераизол. Для изготовления плитного материала используются измельченные до размеров частиц 5 мм стебли Борщевика Сосновского, являющегося инвазивным видом и широко распространенного на территории Московской области и всей центрально-европейской части РФ. Сбор сырья необходимо осуществлять по окончанию периода активной вегетации - конец августа - сентябрь. В этот период листья борщевика не вызывают ожогов. Для обеспечения биостойкости конечного продукта измельченное растительное сырье подвергается химическому модифицированию биоогнезащитным составом Ксилостат (RU 2421327) [4] в течение трех часов при комнатной температуре. После высушивания на воздухе до постоянной массы модифицированное растительное сырье спрессовывается с использованием полиуретанового связующего в плиты заданной формы (рис. 1). Соотношение РС:ПУ составляет 3:1 по массе.
Технический результат от применения предлагаемого технического решения представляет собой биостойкий композитный материал со следующими эксплуатационными характеристиками. Наивысшая биостойкость (100%) по данным лаборатории тропических исследований института экологии РАН (табл. 1).
Теплофизические свойства полученного композита представлены в табл. 2.
Таким образом, разработан теплоизоляционный биостойкий композитный материал из экологически чистого природного растительного сырья местного происхождения, которое является инвазивным видом. Изъятие биомассы этого растения из состава агро-биоценозов для целей производства способствует решению экологических проблем, связанных с его распространением на обширной территории РФ.
Биостойкость плит обеспечивается низкотемпературной химической модификацией составом Ксилостат на основе боразотных соединений и воды. В результате чего достигается 100%-ная биостойкость.
Прочность композита обеспечивается прессованием с ПУ связующим. Низкий коэффициент теплопроводности обусловлен пористым строением PC и малой плотностью.
Библиография
1. Патент на изобретение RU 2075206. Способ получения органического теплоизоляционного материала на основе льняной костры. Опубликовано: 10.03.1997.
2. Патент на изобретение RU 2622654 С. Теплоизоляционный материал. Опубликовано: 19.06.2017.
3. Патент на полезную модель RU 138680 U1. Теплоизоляционная древесноволокнистая плита. Опубликовано: 20.03.2014.
4. Патент на изобретение RU 2421327 С1. Огнебиозащитный состав "Ксилостат" Опубликовано: 20.06.2011.