RU138680U1 - THERMAL INSULATION WOOD FIBER BOARD - Google Patents

Abstract

1. Теплоизоляционная древесно-волокнистая плита, 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 сосны обыкновенной, причем в качестве связующего для внутреннего и наружных слоев использован лигнин, извлечённый из хвойной лапки.2. Теплоизоляционная древесно-волокнистая плита по п.1, отличающаяся тем, что наружные поверхности плиты имеют волнообразный профиль.1. A heat-insulating wood-fiber board containing two outer layers and an inner layer combined by a binder, characterized in that the outer layers have a fibrous structure of a higher density than the inner layer, and all layers are made of defibrated coniferous fragments in the form of crushed coniferous paws of common pine, with lignin extracted from coniferous paws used as a binder for the inner and outer layers. 2. The heat-insulating wood-fiber board according to claim 1, characterized in that the outer surfaces of the board have a wave-like profile.

Description

Предлагаемое техническое решение, а именно, теплоизоляционная древесноволокнистая плита, относится к классу теплоизоляционных материалов низкой плотности, получаемых с использованием растительного сырья. Плита предназначена для применения в качестве теплоизоляции жилых зданий и других объектов промышленного и гражданского строительства.The proposed technical solution, namely, heat-insulating fiberboard, belongs to the class of low-density heat-insulating materials obtained using plant materials. The plate is intended for use as thermal insulation of residential buildings and other objects of industrial and civil construction.

Известен теплоизоляционный материал по патенту RU 2075206 [1], получаемый на основе льняной костры, включающий измельченную методом дефибрирования, очищенную и калиброванную через сито с диаметром отверстий 1-2 мм костру льна, подвергнутую гидролизу в водном растворе гидроксида натрия в течение 1-12 ч с концентрацией меньше 5% и температурой 288-300 К при следующем соотношении массовых долей компонентов: сухая льняная костра 15-17; водный раствор гидроксида натрия 83-85.Known heat-insulating material according to patent RU 2075206 [1], obtained on the basis of flax bonfire, including crushed by defibration, cleaned and calibrated through a sieve with a hole diameter of 1-2 mm flax bonfire, subjected to hydrolysis in an aqueous solution of sodium hydroxide for 1-12 hours with a concentration of less than 5% and a temperature of 288-300 K with the following ratio of the mass fractions of the components: dry flax fire 15-17; an aqueous solution of sodium hydroxide 83-85.

Теплоизоляционный материал по указанному выше патенту RU 2075206 [1] является экологически чистым по той причине, что при его изготовлении используется способность льняной костры к разволокнению до фибр с целью увеличения активности межмолекулярного и структурного взаимодействия волокон. Такое взаимодействие, по аналогии с войлоком, обеспечивает сохранение формы теплоизоляционной плиты из льняной костры без использования связующих в виде фенолформальдегидной или других смол. Однако технология получения теплоизоляционного материала на основе льняной костры по патенту КИ 2075206 [1] сложна, т.к. требует длительного гидролиза в водном растворе гидроксида натрия в течение 1-12 ч при температуре 288-300 К. Кроме того, для получения данного материала необходима льняная костра, не относящаяся к классу достаточно распространенного сырья, что ограничивает область применения данного технического решения.The heat-insulating material according to the aforementioned patent RU 2075206 [1] is environmentally friendly for the reason that in its manufacture the ability of the flax bonfire to crack to fibers is used in order to increase the activity of intermolecular and structural interaction of fibers. Such interaction, by analogy with felt, ensures the preservation of the shape of a heat-insulating board made of linen bonfire without the use of binders in the form of phenol-formaldehyde or other resins. However, the technology for producing a heat-insulating material based on linen fires according to the patent KI 2075206 [1] is complicated, because It requires long-term hydrolysis in an aqueous solution of sodium hydroxide for 1-12 hours at a temperature of 288-300 K. In addition, to obtain this material, a flax fire, not belonging to the class of sufficiently common raw materials, is required, which limits the scope of this technical solution.

Отмеченные выше недостатки в определенной степени устраняет техническое решение по патенту на изобретение RU 2291051 [2]. Изобретение относится к композициям, применяемым для изготовления древесно-стружечных плит. Описан состав для плит, включающий в качестве наполнителя рисовую шелуху или смесь рисовой шелухи и древесных опилок, жидкое натриевое стекло с модулем 2,4-3,6, диоксид кремния, в качестве которого используют искусственные диоксиды кремния или кремнеземные пылевидные отходы различных производств с содержанием диоксида кремния не менее 80%, при заявленном соотношении компонентов.The above-mentioned disadvantages to some extent eliminates the technical solution for the patent for the invention RU 2291051 [2]. The invention relates to compositions used for the manufacture of chipboards. A composition for slabs is described, including rice husk or a mixture of rice husk and sawdust as a filler, liquid sodium glass with a 2.4-3.6 module, silicon dioxide, which is used as artificial silicon dioxide or silica dusty waste of various industries containing silicon dioxide at least 80%, with the claimed ratio of components.

Однако техническое решение по указанному выше патенту RU 2291051 [2] не обеспечивает получение теплоизоляционной плиты, поскольку предполагает значительное содержание диоксида кремния, что, кроме того, повышает износ инструмента и затрудняет обработку (резку) плит по данному патенту.However, the technical solution according to the aforementioned patent RU 2291051 [2] does not provide a heat-insulating plate, since it assumes a significant content of silicon dioxide, which, in addition, increases tool wear and complicates the processing (cutting) of plates according to this patent.

Известна экологически чистая древесно-волокнистая плита высокой плотности мокрого способа получения по патенту на изобретение КЛ 2440235 [3], содержащая в качестве упрочняющих агентов от 0,05 до 2,0 вес. % акриловой смолы и от 0,1 до 2,0 вес. % эпоксидной смолы. Данная плита представляет собой древесно-волокнистую плиту, получаемую в основном из древесной стружки путем пропаривания волокон и превращения их в волокнистую массу с последующим диспергированием в большом объеме воды с получением суспензии волокнистого материала, добавления упрочняющего агента и вещества для повышения влагостойкости, удаления влаги и формования до постоянной толщины с последующим горячим прессованием до плотности 0,80 г/см³ или более. Однако данное техническое решение требует применения акриловой и эпоксидной смол, что усложняет технологию производства плит.Known environmentally friendly high-density fiberboard wet method of obtaining according to the patent for invention KL 2440235 [3], containing from 0.05 to 2.0 weight as strengthening agents. % acrylic resin and from 0.1 to 2.0 weight. % epoxy. This plate is a wood-fiber board, obtained mainly from wood shavings by steaming the fibers and converting them into pulp, followed by dispersion in a large volume of water to obtain a suspension of fibrous material, adding a reinforcing agent and a substance to increase moisture resistance, remove moisture and molding to a constant thickness, followed by hot pressing to a density of 0.80 g / cm ³ or more. However, this technical solution requires the use of acrylic and epoxy resins, which complicates the technology of plate production.

Известна древесно-стружечная плита по патенту на полезную модель RU 114331 [4], содержащая два наружных слоя и внутренний слой, наружные слои расположены со сторон плиты, имеющих большие площади, чем остальные ее поверхности, при этом внутренний слой расположен между наружными слоями и соединен с ними, наружные слои выполнены из мелких частиц древесины и связующего материала, причем внутренний слой содержит полистирол, отличающаяся тем, что мелкие частицы древесины выполнены в виде опилок, а во внутренний слой дополнительно введены стружка и связующий материал, при этом полистирол выполнен в виде гранул размером 0,3-1,5 мм. Таким образом, полезная модель по патенту RU 114331 [4] требует использования дополнительного связующего и гранулированного полистирола, что, как в рассмотренном выше случае, усложняет технологию изготовления и тем самым снижает конкурентоспособность плиты.Known chipboard according to the patent for utility model RU 114331 [4], containing two outer layers and an inner layer, the outer layers are located on the sides of the plate having larger areas than the rest of its surface, while the inner layer is located between the outer layers and connected with them, the outer layers are made of small particles of wood and a binder material, and the inner layer contains polystyrene, characterized in that the small particles of wood are made in the form of sawdust, and shavings are additionally introduced into the inner layer and knitting material, while polystyrene is made in the form of granules with a size of 0.3-1.5 mm Thus, the utility model according to the patent RU 114331 [4] requires the use of additional binder and granular polystyrene, which, as in the case considered above, complicates the manufacturing technology and thereby reduces the competitiveness of the plate.

Данное техническое решение по патенту на полезную модель 1Ш 114331 [4], как и названные выше технические решения [1-3], не предусматривают возможностей использования других видов сырья, а именно - отходов (побочного продукта) переработки хвойной зелени в виде хвойной лапки. Хвойная зелень, например, в виде измельченной сосновой лапки используется для получения водных растворов биологически активных веществ методом экстрагирования. Свежую хвою, полученную путем отделения от хвойной лапки (ГОСТ 21769-84), измельчают с помощью шнекового режущего аппарата в хвойную муку, экстрагируют из нее водорастворимые биологически активные вещества (низкомолекулярные кислоты, углеводы, некоторые полярные гликозиды фенольных соединений) на водной бане при следующих параметрах проведения процесса: гидромодуль 40 (абс. сух. в.) продолжительность 0,5 часа при перемешивании, фильтрование, отжим на прессе. При этом образуется большое количество отходов в виде существенно дефибрированных фрагментов хвои, содержащих большое количество органических и минеральных веществ, не экстрагируемых водой (различные фенольные соединения, некоторые гликозиды фенольных соединений и терпеноидов, терпеноиды с несколькими кислородсодержащими функциональными группами и т.п.). Однако этот продукт переработки, обычно называемый отходами производства водорастворимых биологически активных веществ, имея ряд полезных свойств, не используется в известных технических решениях для изготовления теплоизоляционных древесноволокнистых плит.This technical solution according to the patent for utility model 1Sh 114331 [4], as well as the technical solutions mentioned above [1-3], do not provide for the possibility of using other types of raw materials, namely, waste (by-product) of processing coniferous greens in the form of coniferous paws. Coniferous herbs, for example, in the form of crushed pine paws, are used to obtain aqueous solutions of biologically active substances by the extraction method. Fresh needles, obtained by separation from the coniferous paw (GOST 21769-84), are crushed using a screw cutting apparatus into coniferous flour, water-soluble biologically active substances (low molecular weight acids, carbohydrates, some polar glycosides of phenolic compounds) are extracted from it in a water bath with the following process parameters: hydromodule 40 (abs. dry. in.) duration of 0.5 hours with stirring, filtration, spin on the press. In this case, a large amount of waste is generated in the form of substantially defibrated pine needles fragments containing a large amount of organic and mineral substances that are not extracted by water (various phenolic compounds, some glycosides of phenolic compounds and terpenoids, terpenoids with several oxygen-containing functional groups, etc.). However, this processing product, usually called the waste of the production of water-soluble biologically active substances, having a number of useful properties, is not used in known technical solutions for the manufacture of heat-insulating wood-fiber boards.

Технический результат от применения предлагаемого технического решения в виде теплоизоляционных древесноволокнистых плит выражается, обеспечивается и обосновывается следующими факторами:The technical result from the application of the proposed technical solution in the form of heat-insulating fiberboards is expressed, provided and justified by the following factors:

1) теплоизоляционная плита выполнена из экологически чистых отходов производства водорастворимых биологически активных веществ с использованием в качестве сырья хвойной лапки;1) the heat-insulating plate is made of environmentally friendly waste from the production of water-soluble biologically active substances using coniferous paws as raw materials;

2) для повышения прочности плиты ее 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, причем в качестве связующего для внутреннего и наружных слоев использованы не экстрагируемые водой органические соединения, коллоидный лигнин извлеченные из хвойной лапки. Кроме того, для повышения прочности плиты ее наружные имеют волнообразный профиль.2) to increase the strength of the plate, its outer layers have a fibrous structure of a higher density than the inner layer, and all layers are made of defibrated fragments of coniferous greens in the form of crushed coniferous paws, and organic compounds not extracted with water were used as a binder for the inner and outer layers , colloidal lignin extracted from coniferous paws. In addition, to increase the strength of the plate, its outer ones have a wave-like profile.

3) упрощается технология изготовления плиты, поскольку не требуются связующие в виде, например, акриловой или эпоксидной смолы, поскольку в качестве связующего используются не экстрагируемые водой органические соединения, коллоидный лигнин как сопутствующие продукты переработки измельченной хвойной лапки;3) the manufacturing technology of the plate is simplified, since binders in the form of, for example, acrylic or epoxy are not required, since organic compounds, colloidal lignin, which are not extractable by water, are used as a binder as accompanying products for processing chopped coniferous paws;

4) поскольку основным компонентом предлагаемой плиты является побочный продукт (отходы) переработки измельченной хвойной зелени, дефибрирование которой как не одревесневшего материала весьма эффективно происходит без использования дополнительных химических или механических воздействий, то содержащиеся в продукте переработки волокна за счет механохимического взаимодействия обеспечивают достаточную прочность и стабильность размеров плиты.4) since the main component of the proposed plate is a by-product (waste) of processing chopped coniferous greens, the defibration of which as a non-lignified material is very effective without the use of additional chemical or mechanical influences, the fibers contained in the processed product provide sufficient strength and stability due to mechanochemical interaction plate sizes.

Техническая реализация теплоизоляционной древесноволокнистой плиты. Для изготовления плиты используется побочный продукт (отходы) переработки измельченной хвойной зелени в виде хвойной лапки сосны обыкновенной. Такой продукт образуется в виде отходов производства водорастворимых биологически активных веществ методом экстрагирования водой при температуре 283 К на водяной бане. В данном случае дефибрирование весьма эффективно происходит без использования дополнительных химических веществ, поскольку переработке подвергаются не одревесневшие части растений и по этой причине для их полного или частичного разделения на отдельные волокна не требуется больших затрат энергии. Тепловая обработка измельченной хвойной лапки в процессе экстрагирования водорстовримых биологически активных веществ приводит к деструкции растительных клеток, частичному разрушению клеточной стенки. При обработке растительного сырья горячей водой или паром под давлением лигнин переходит в раствор, образуя коллоидный лигнин, который при высокой температуре размягчается, превращаясь в смолообразное пластичное вещество, которое в данном производстве являются побочным продуктом.Technical implementation of heat-insulating fiberboard. For the manufacture of the slab, a by-product (waste) of processing shredded coniferous greens in the form of coniferous paws of common pine is used. Such a product is formed in the form of waste from the production of water-soluble biologically active substances by extraction with water at a temperature of 283 K in a water bath. In this case, defibration is very effective without the use of additional chemicals, since non-lignified parts of plants are processed and for this reason, their complete or partial separation into individual fibers does not require large expenditures of energy. The heat treatment of crushed coniferous paws in the process of extraction of water-soluble biologically active substances leads to the destruction of plant cells, partial destruction of the cell wall. When processing plant materials with hot water or steam under pressure, lignin passes into solution, forming colloidal lignin, which softens at high temperature, turning into a resinous plastic substance, which in this production is a by-product.

Однако в заявленном техническом решении не экстрагируемые водой органические соединения, коллоидный лигнин являются естественными связующими для измельченных и дефибрированных остатков хвойной лапки, а также для соединения внутреннего слоя с наружными слоями.However, in the claimed technical solution, non-water-extracting organic compounds, colloidal lignin are natural binders for crushed and defibrated coniferous foot residues, as well as for connecting the inner layer to the outer layers.

Побочный продукт переработки в виде измельченных и дефибрированных остатков хвойной лапки имеет начальную температуру не более 343-363 К. В горячем состоянии (343-363 К) данный продукт подается в пресс-форму и подвергается прессованию. При прессовании уменьшается содержание влаги, интенсифицируются механохимические взаимодействия волокон остатков хвойной лапки, формируется и фиксируется структура плиты. После набора достаточной прочности плита освобождается от пресс-формы. Плита в горизонтальном положении размещается на стеллажах для окончательного набора прочности, после чего реализуется потребителям.A by-product of processing in the form of crushed and defibrated remnants of coniferous paws has an initial temperature of not more than 343-363 K. In the hot state (343-363 K), this product is fed into the mold and subjected to pressing. When pressing, the moisture content decreases, the mechanochemical interactions of the fibers of the remnants of the coniferous foot are intensified, and the structure of the plate is formed and fixed. After a set of sufficient strength, the plate is released from the mold. The plate in a horizontal position is placed on the shelves for the final set of strength, after which it is sold to consumers.

Техническая реализация одного из вариантов плиты представлена на фиг. 1. Плита содержит состоящие из измельченных и дефибрированных остатков хвойной лапки сосны обыкновенной наружные слои 1 и 2. Между слоями 1 и 2 расположен соединенный с ними внутренний слой 3, также состоящий из измельченных и дефибрированных фрагментов хвойной лапки сосны обыкновенной. Отличие структуры наружных слоев от структуры внутреннего слоя объясняется тем, что при прессовании имеет место перенос влаги, а вместе с ней и наиболее мелких частиц, из среднего слоя к наружным слоям плиты. Кроме того, имеет место неодинаковое механическое и тепловое воздействие на слои в процессе прессования. Наружные поверхности плиты, повторяя профиль плит пресса, имеют волнообразный профиль (фиг. 1).The technical implementation of one of the plate options is shown in FIG. 1. The plate contains the outer layers 1 and 2, consisting of crushed and defibrated remains of the pine coniferous foot of the common pine. Between layers 1 and 2, the inner layer 3 connected to them, also consisting of crushed and defibrated fragments of the pine coniferous foot, is located. The difference in the structure of the outer layers from the structure of the inner layer is explained by the fact that during pressing there is a transfer of moisture, and with it the smallest particles, from the middle layer to the outer layers of the plate. In addition, there is an uneven mechanical and thermal effect on the layers during the pressing process. The outer surfaces of the plate, repeating the profile of the plates of the press, have a wave-like profile (Fig. 1).

Плотность материала внутреннего слоя плиты не превышает 1 г/см³. Толщина плиты определяется теплотехническим расчетом.The density of the material of the inner layer of the plate does not exceed 1 g / cm ³ . The thickness of the plate is determined by the heat engineering calculation.

Функционирование плиты. В процессе монтажа и функционирования плита подвергается воздействию собственного веса, тепла и влаги. Эти воздействия изменяются с течением времени. Волнообразный профиль наружных слоев 1 и 2 (фиг. 1) и более высокая плотность материала по сравнению с внутренним слоем увеличивают сопротивление плиты эксплуатационным воздействиям по сравнению с плоским профилем. Внутренний слой, имея меньшую плотность, обеспечивает теплоизолирующую функцию плиты.The functioning of the stove. During installation and operation, the stove is exposed to its own weight, heat and moisture. These effects change over time. The wave-like profile of the outer layers 1 and 2 (Fig. 1) and a higher density of the material in comparison with the inner layer increase the resistance of the plate to operational influences compared with a flat profile. The inner layer, having a lower density, provides a heat-insulating function of the plate.

Claims (2)

1. Теплоизоляционная древесно-волокнистая плита, 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 сосны обыкновенной, причем в качестве связующего для внутреннего и наружных слоев использован лигнин, извлечённый из хвойной лапки.1. A heat-insulating wood-fiber board containing two outer layers and an inner layer combined by a binder, characterized in that the outer layers have a fibrous structure of a higher density than the inner layer, and all layers are made of defibrated coniferous fragments in the form of crushed coniferous paws of common pine, with lignin extracted from coniferous paws used as a binder for the inner and outer layers. 2. Теплоизоляционная древесно-волокнистая плита по п.1, отличающаяся тем, что наружные поверхности плиты имеют волнообразный профиль.

2. The heat-insulating wood-fiber board according to claim 1, characterized in that the outer surfaces of the board have a wave-like profile.

Images