Регистрация / Вход
Прислать материал

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ИЗ МАКУЛАТУРНОЙ МАССЫ И БЫТОВЫХ ОТХОДОВ ПОЛИМЕРОВ

Сведения об участнике
ФИО
Усольцев Олег Андреевич
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный технологический университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Строительные материалы
Тема
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ИЗ МАКУЛАТУРНОЙ МАССЫ И БЫТОВЫХ ОТХОДОВ ПОЛИМЕРОВ
Резюме
В проекте решена задача создания транспортабельного теплоизоляционного материала в виде матов на основе измельченной макулатурной массы и полиэфирного волокна, произведены подбор и оптимизация компонентного состава, изучены основные свойства, разработана технология изготовления. Отличительные свойства разработанного материала: экологичность, низкая усадка, биостойкость, повышенная прочностью, гигроскопичность, огнестойкость, паропроницаемость, возможность использования на горизонтальных, вертикальных и наклонных поверхностях. Разработанный материал имеет следующий состав: полиэфирное волокно от 20 до 30%; макулатурная масса от 80 до 70%, бура 5 %, борная кислота 10 %
Ключевые слова
теплоизоляционный материал, переработка отходов, макулатурная масса, полиэфирное волокно, коэффициент теплопроводности, свойства, экологичность, технология
Цели и задачи
Целью данной работы является изучение возможности создания плитного теплоизоляционного материала на основе макулатурной массы и вяжущих или связующих веществ различных видов для устранения вышеуказанных недостатков. В результате проведенного литературного анализа и патентного поиска сделаны следующие выводы:
1 Теплоизоляционные материалы на основе макулатуры обладают всеми необходимыми свойствами, предъявляемыми к материалам используемыми для теплоизоляции зданий и сооружений;
2 Макулатурная масса полностью подходит в качестве сырья для изготовления теплоизоляционных материалов. Материалы на ее основе получили широкое распространение в теплоизоляции для горизонтальных поверхностей.
3 Основным недостатком макулатурной массы при использовании в качестве теплоизолирующего материала является усадка теплоизоляционного слоя с течением времени и невозможность качественного настила на вертикальных и наклонных поверхностях.
По результатам патентного поиска определено, что в Российской Федерации не имеется запатентованной технологии позволяющей изготавливать плитный теплоизоляционный материал на основе измельченной макулатурной массы.
Научная новизна заключается в решении задачи создания транспортабельного теплоизоляционного материала в виде матов на основе измельченной макулатурной массы, экологически чистого, имеющего низкую усадку, биостойкого, обладающего повышенной прочностью, гигроскопичностью, огнестойкостью, паропроницаемостью, обладающего возможностью использования на горизонтальных, вертикальных и наклонных поверхностях.
Для решения данной проблемы были поставлены следующие задачи:
1 Подбор и оптимизация компонентного состава плитного теплоизоляционного материала на основе макулатурной массы;
2 Изучение физико-механических свойств разработанного теплоизоляционного материала;
3 Разработка режимов и технологических аспектов создания теплоизоляционного материала на основе макулатурной массы;
4 Разработка технологии изготовления теплоизоляционного материала на основе макулатурной массы, подбор основного технологического оборудования.
Введение

Актуальность проблемы использования теплоизоляционных материалов в строительстве обусловлена низкой энергоэффективностью зданий, как строящихся, так и эксплуатируемых. Проблема решается с помощью внутреннего или внешнего фасадного утепления. К теплоизоляционным материалам предъявляют жесткие требования, основными из которых являются: высокие теплотехнические характеристики, безопасность, экологичность, долговечность. Основные проблемы, с которыми сталкивается отечественный потребитель это преобладание на рынке продукции импортного производства и отсутствие универсальных систем внутреннего утепления и утепления фасадов. Предлагаемый теплоизоляционный материал имеет ряд преимуществ перед традиционными материалами.

Методы и материалы

Метод исследований – аналитически-экспериментальный. Произведен аналитический обзор литературных данных, осуществлен патентный поиск, реализован метод мозгового штурма, проведены экспериментальные исследования.  Статистический анализ результатов эксперимента осуществлен на ПЭВМ с помощью пакетов «Excel», «StatGraphics».

Предмет исследования –измельченная  макулатура (марки МС-7Б - использованные книги, журналы, брошюры, проспекты, каталоги, блокноты и другие виды полиграфической и бумажно-беловой продукции, изготовленные из белой бумаги, без переплётов, обложек и корешков; МС-8В - отходы производства и потребления газет и газетной бумаги) изготовитель  ООО «WOODEX»;  полиэфирное волокно; натрия тетраборат (бура) марка А ГОСТ 8429-77, борная кислота ГОСТ 18704-78.

 

Описание и обсуждение результатов

Плитный теплоизоляционный материал на основе макулатурной массы может быть изготовлен только с использование каких-либо связующих или вяжущих веществ, которые будут обеспечивать материалу формоустойчивость и формостабильность.

Для исследований были выбраны несколько видов клеев, полимерных материалов и гипсовое вяжущее.

Клеевые составы были отобраны по принципу экологичности. Были выбраны полиуретановый клей и поливинилацетатная дисперсия. Полученные образцы материалов не удовлетворяли требованиям по формоустойчивости, быстро расслаивались. 

Следующим компонентом было выбрано гипсовое вяжущее. Установлено, что материал на основе гипсового вяжущего имеет высокую формоустойчивость, хорошие теплоизоляционные свойства, но превосходит заявленные в примерах материалы  по плотности.

Разработанный теплоизоляционный материал на основе макулатурной массы и бытовых отходов полимеров (полиэфирного волокна из переработанных пластиковых бутылок)  решает задачу создания транспортабельного теплоизоляционного материала  в виде матов на основе измельченного макулатурного сырья, экологически чистого, имеющего низкую усадку, обладающего повышенной прочностью, гигроскопичностью, огнестойкостью, паропроницаемостью, обладающего возможностью использования на горизонтальных, вертикальных и наклонных поверхностях. Технический результат заключается в создании  формоустойчивой структуры материала, повышению транспортной прочности, уменьшению усадки материала.

Поставленная задача решена тем, что в теплоизоляционном материале на основе макулатурной массы и полиэфирного  волокна, в качестве связующего компонента использовано полиэфирное волокно при соотношении компонентов (мас.%): борная кислота 10; бура 5; полиэфирное  волокно 20-30, макулатурная масса 80-70.

Научная новизна заключается в том, что в качестве связующего материала используется полиэфирное волокно. Повышение прочности и формостабильности, снижение усадки достигается за счет полиэфирных волокон.

Разработанный теплоизоляционный материал имеет следующие характеристики: плотность 50±5 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,042 Вт/м×С°, влагопоглощение за 2 часа – 0,34±0,02%,  морозостойкость не менее 50 циклов.

Установлено, что плотность материала в зависимости от соотношения компонентов составляет от 35 до 62 кг/м3. С увеличением содержания макулатурного волокна коэффициент теплопроводности увеличивается, водопоглощение и влагопоглощение возрастают.

Предлагаемая технология разработана на базе стандартного оборудования. Рекомендуемые параметры изготовления и технологические режимы разработанного теплоизоляционного материала: температура от 200 до 220 °С, продолжительность выдержки от 10 до 20 мин. 

Рынки сбыта разработанного теплоизоляционного материала – это физические лица для индивидуального домостроения и строительные компании. 

Используемые источники
1 Патент РФ №2200716, C04B16/12. Композиция для получения теплоизоляционного материала и теплоизоляционный материал на ее основе/ Мальцев В.В. – опубл. 20.03.2003.
2 Патент РФ №2149148, C04B18/24. Теплоизоляционный материал/ Бирюков В. И. – опубл. 20.05.2000.
3 Патент РФ №2037294, A01F25/14. Теплоизоляционный материал и способ его получения/ Елисеев А.Д.
4 Патент РФ №2501761, C04B 28/26. Теплоизоляционный материал и способ его изготовления / Васильев В.В.
5 Патент РФ №2083524, C04B 30/02. Теплоизоляционный материал / Даковцев В.Т.
6 А.с 2104253 RU, МКИ C1/ Теплоизоляционный композиционный материал и способ его получения / А. В. Омельченко, А. П. Соколов (РФ). - № 96105462/03
7 9. А.с. 2200716 RU, МКИ С2. Композиция для получения теплоизоляционного материала и теплоизоляционный материал на ее основе / В. В Мальцев, А. В. Разумовский (РФ). - № 200119937/04
Information about the project
Surname Name
Oleg Usoltcev
Project title
THE TECHNOLOGY OF MANUFACTURING INSULATION MATERIAL FROM WASTE PAPER WEIGHT AND WASTE OF POLYMERS
Summary of the project
The project decided to create a transportable thermally insulating material in the form of mats on the basis of shredded waste paper and polyester fiber made the selection and optimization of component composition, studied the basic properties, developed production technology. Special features of the developed material: environmental friendliness, low shrinkage, biostability, high strength, hygroscopicity, fire resistance, vapor permeability, the use of horizontal, vertical and inclined surfaces. The developed material has the following composition: polyester fiber of 20 to 30%; wastepaper from 80 to 70%, 5% borax, boric acid 10%
Keywords
insulation material, waste recycling, waste paper, polyester fiber, thermal conductivity properties, ecology, technology