Патент на изобретение №2396228

Published by on

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

(19)

(11)

2396228

(13)

(51) МПК

C04B28/30 (2006.01)
C04B18/24 (2006.01)
C04B18/30 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 17.09.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2008149715/03, 16.12.2008

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

16.12.2008

(46) Опубликовано: 10.08.2010

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
RU 2149857 C1, 27.05.2000. RU 2174499 C2, 10.10.2001. SU 706362 A1, 30.12.1979. RU 2103242 С1, 27.01.1998. GB 1381290 A, 22.01.1975. WO 8902422 A1, 23.03.1989. Буштедт И.И. и др. Теплоизоляционные материалы для строительства изд-во: Будiвельник. – Киев, 1966, с.98-139.

Адрес для переписки:

153000, г.Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7, ИГХТУ, патентный отдел

(72) Автор(ы):

Никифорова Татьяна Евгеньевна (RU),
Козлов Владимир Александрович (RU),
Осадчий Юрий Павлович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Ивановский государственный химико-технологический университет” (ИГХТУ) (RU)

(54) СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к составу теплозвукоизоляционных материалов, изготавливаемых на основе отходов промышленности, и может быть использовано в строительстве жилых и промышленных зданий и сооружений. Сырьевая смесь содержит наполнитель, представляющий собой органические отходы в виде очесов шерсти или костры льна, воду и модифицированное полимером вспененное магнезиальное вяжущее, включающее оксид магния, раствор хлорида магния и пенообразователь. Кроме того, смесь содержит 5-85%-ную водную дисперсию полимера. В качестве наполнителя она дополнительно содержит отработанные сорбенты очистки сточных или технологических вод, содержащие ионы тяжелых металлов, при следующем соотношении компонентов, мас.%: наполнитель 20,0-30,0; водная дисперсия полимера 16,0-24,0; оксид магния 11,0-15,0; раствор хлорида магния 14,0-23,0; пенообразователь 1,0-3,0; вода остальное. Технический результат – повышение прочности и снижение коэффициента теплопроводности теплоизоляционных изделий. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна смесь для изготовления теплоизоляционных материалов на основе пеногипса, латекса и волокнистого минерального наполнителя [а.с. СССР 1252316. Опубл. 23.08.1986 г.].

Однако эта смесь предполагает использование сравнительно дорогого минерального наполнителя; кроме того, следует отметить и невысокую прочность готовых изделий.

Известна сырьевая смесь, включающая вспененное магнезиальное вяжущее, модифицированное латексной эмульсией, и волокнистый наполнитель [патент Великобритании 1381290. Опубл. 22.01.1975 г.].

Однако эта смесь не предусматривает использование органических волокнистых отходов, что позволило бы в полной мере реализовать защитные функции магнезиального вяжущего в отношении применяемого волокнистого наполнителя и расширить область использования получаемых материалов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционных изделий, содержащая вспененное магнезиальное вяжущее, модифицированное латексной эмульсией и волокнистый наполнитель, отличающаяся тем, что исходные компоненты взяты в следующих соотношениях, мас.%:

волокнистый наполнитель	22,0-28,0
окись магния	14,0-16,0
Раствор хлорида магния плотностью 1,06 кг/м
(или смесь хлорида и сульфата магния)	10,0-12,0
латекс (например, марки СКС-65ГП)	17,0-22,0
пенообразователь	0,7
вода	Остальное,

а в качестве волокнистого наполнителя используют смесь органических длинноволокнистых и коротковолокнистых отходов при их массовом соотношении от 0,5 до 1,3, при этом в качестве длинноволокнистых отходов используют очесы шерсти, костру льна, а в качестве коротковолокнистых отходов – разволокненную макулатуру [патент РФ 2149857. Опубл. 27.05.2000 г.].

Недостатками прототипа являются:

– недостаточно высокая прочность при сжатии и изгибе;

– высокий коэффициент теплопроводности;

– не применяется для утилизации отработанных сорбентов ионов тяжелых металлов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является поиск состава сырьевой смеси для изготовления теплоизоляционных изделий, позволяющей:

– повысить прочность изготавливаемых изделий при сжатии и изгибе;

– снизить коэффициент теплопроводности изделий;

– утилизировать отработанные сорбенты на основе отходов агропромышленного комплекса, содержащие ионы тяжелых металлов.

Поставленная задача решена сырьевой смесью для изготовления теплоизоляционных изделий, содержащая волокнистый наполнитель в виде органических отходов, например очесов шерсти и костры льна, воду и модифицированное полимером вспененное магнезиальное вяжущее, включающее оксид магния, раствор хлорида магния и пенообразователь, которая содержит 5-85%-ную водную дисперсию полимера с молекулярной массой 100000, а в качестве наполнителя – отработанные сорбенты очистки сточных или технологических вод, содержащие ионы тяжелых металлов и представляющие собой волокнистые или сыпучие органические отходы агропромышленного комплекса при следующем соотношении компонентов, мас.%:

наполнитель	20-30
водная дисперсия полимера	16,0-24,0
оксид магния	11,0-15,0
раствор хлорида магния	14-23
пенообразователь	1,0-3,0
вода	остальное.

Сырьевая смесь в качестве полимера содержит поливинилацетат, поливинилхлорид, сополимер винилхлорида с винилацетатом, сополимер бутилметакрилата и акриловой кислоты, отходы производства капролактама, а в качестве отработанных сорбентов она содержит солому, короткое льняное волокно, стебли топинамбура, древесные опилки, шроты, жмыхи, лузгу подсолнечника, содержащие ионы тяжелых металлов, Cu(II), Zn(II), Cd(II), Ni(II), Fe(II) и др.

Для приготовления заявленной сырьевой смеси для изготовления теплоизоляционных изделий используют следующие ингредиенты:

– оксид магния MgO [ГОСТ 4526-75. Магний оксид. Технические условия.];

– хлорид магния MgCl₂·6H₂O [ГОСТ 7759-73. Магний хлористый технический (бишофит). Технические условия.];

– поливинилацетат марки Д 50 Н [ГОСТ 18992-73];

– поливинилхлорид марки Е-62 [ГОСТ 14039-68];

– сополимер винилхлорида с винилацетатом марки А 15 [ТУ 6-01-625-71];

– сополимер бутилметакрилата и акриловой кислоты марки БМК-5 [ОСТ 6-01-26-75];

– отходы производства капролактама – щелочной сток производства капролактама с массовой долей сухого вещества – 25-45% [СТО-05761637-003-2008];

– пенообразователь ПБ-2000: адаптирован ко всем известным технологиям получения пенобетона. По степени воздействия на организм человека относится к малоопасным веществам, невзрывоопасен; степень биоразлагаемости ПБ-2000>90%, что характеризует экологическую безопасность продукта. [Пенообразователь для пенобетона ПБ-2000 производства ОАО Ивхимпром” – лидер продаж. Строит. матер. 2006. 11. С.25];

– короткое льняное волокно, представляющее собой вторичный продукт переработки льняной промышленности следующего состава, %: целлюлоза (7578), гемицеллюлоза (9,411,9), лигнин (3,8), пектиновые вещества (2,93,2), воскообразные вещества (2,7), азотсодержащие вещества в расчете на белки (1,92,1), минеральные вещества (1,32,8) [Кричевский Г.Е., Корчагин М.В., Сенахов А.В. Химическая технология текстильных материалов. М., 1985. 640 с.];

– древесные опилки – отход деревообрабатывающей промышленности (состав, % от абсолютно сухой древесины: целлюлоза – 31,0-52,5; лигнин – 19,5-30,9; пентозаны – 5,3-28,3; маннан – 1,3-11,3; галактан – 0,7-14,4; уроновые кислоты – 2,9-8,6; вещества, экстрагируемые горячей водой – 1,4-22,6; вещества, экстрагируемые этиловым эфиром – 0,7-4,6; зола – 0,2-1,0) [Никитин В.М., Оболенская А.В., Щеголев В.П. Химия древесины и целлюлозы. М.: Лесная промышленность, 1978. – 368 с.];

– стебли топинамбура представляют собой отход сельскохозяйственного производства следующего состава (в пересчете на сухое вещество): 55,8% углеводов (целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин, пектиновые вещества), 10% белков, 18,1% безазотистых экстрактивных веществ, 14,3% минеральных веществ и 1,8% жиров. [Рязанова Т.В., Чупрова Н.А., Дорофеева Л.А., Богданов А.В. и др. Химический состав вегетативной части топинамбура и ее использование. Лесной журнал. 1997. 4. С.71-75.];

– шроты и жмыхи относятся к побочной продукции масложировой промышленности: жмыхи – при прессованном способе производства масел и шроты – при экстракционном способе производства:

ГОСТ 80-96. Жмых подсолнечный. Технические условия.

ГОСТ 10974-95. Жмых льняной. Технические условия.

ГОСТ 17256-71. Шрот конопляный. Технические условия.

ГОСТ 17290-71. Шрот клещевинный кормовой. Технические условия.

ГОСТ 11246-96. Шрот подсолнечный. Технические условия.

ГОСТ 10471-96. Шрот льняной. Технические условия.

ГОСТ 11049-64. Шрот кукурузный. Технические условия.

ГОСТ 30257-95. Шрот рапсовый тостированный. Технические условия.

ГОСТ 12220-96. Шрот соевый кормовой тостированный. Технические условия.

В качестве примера приведен состав соевого шрота, %: сырой протеин (43,8); влага (11,5); зола (6,1); сырая клетчатка (5,6); жир (1,6); фосфор (0,75); кальций (0,24); общая кислотность (8,8).

Лузга подсолнечника является отходом масложировой промышленности. Лузга отделяется от семян подсолнечника в процессе их подготовки к извлечению масла. Подсолнечная лузга представляет собой одеревеневшую растительную ткань, однородную по физической структуре, с большим постоянством химического состава и физико-механических свойств. Химический состав подсолнечной лузги отличается в зависимости от сорта семян подсолнечника и находится в пределах (% на абсолютно сухое вещество): клетчатки – 56,0-69,2; лигнина – 24,8-29,6%; пентозанов – 13,6-28,0%; протеина – 3,75-4,62; золы – 1,2-3,0; липидов – 0,5-2,8. [Вторичные материальные ресурсы пищевой промышленности: образование и использование. Справочник. – М.: Экономика, 1984. – 328 с.].

Солома – сухие стебли злаковых и бобовых зерновых культур, остающиеся после обмолота, а также льна, конопли, кенафа и др. растений, освобожденные от листьев, соцветий, семян. В соломе в среднем при натуральной влажности содержится 35-45% клетчатки и других сложных углеводов, 2-6% протеина (в бобовой 4-9%), 1,2-2% жира, 4-7% золы [Стейнифорт А.Р. Солома злаковых культур. Пер. с англ. А.Р.Стейнифорт. М.: Колос, 1983. – 191 с.].

Костра льна – древесина стебля льна (камбий), являющаяся остовом всего стебля, состоит из целлюлозы, гемицеллюлоз, лигнина [Марков В.В. Первичная обработкам льна и других лубяных культур. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 375 с.];

Очесы шерсти – короткие волокна, полученные при чесании шерсти, сильно засоренные примесями. По химическому составу шерсть представляет собой белок кератин, принадлежащий к типу нерастворимых в воде фибриллярных белков. Аминокислотный состав шерстяного волокна (% от общего содержания): глицин – 6,29, аланин – 4,12, фенилаланин – 2,12, валин – 4,12, лейцин – 5,85, изолейцин – 2,44, пролин – 5,05, серии – 8,66, треонин – 5,12, тирозин – 2,62, метионин – 0,32, цистин – 7,30, аргинин – 19,10, лизин – 3,92, триптофан – 0,82, гистидин – 1,91, аспарагиновая кислота – 4,38, глутаминовая кислота – 8,48, глутамин – 6,73 [Кричевский Г.Е., Корчагин М.В., Сенахов А.В. Химическая технология текстильных материалов. М., 1985. 640 с.].

Содержание ионов тяжелых металлов на отработанных сорбентах может составлять 0,05-0,80 моль/кг.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1

В реактор-смеситель последовательно загружают 27 мас.% (27 кг) воды, 14 мас.% (14 кг) раствора хлорида магния плотностью 1,2 кг/м³ и 1,0 мас.% (1,0 кг) пенообразователя ПБ-2000, включают мешалку и готовят пену, в которую постепенно вводят 23 мас.% (23 кг) наполнителя – солому, содержащую ионы Cu(II), и 11 мас.% (11 кг) сухого оксида магния. Смесь тщательно перемешивают и вводят в нее 24 мас.% (24 кг) 5%-ной водной дисперсии поливинилхлорида. Массу взбивают в течение 8-10 минут и перерабатывают в готовые изделия.