Наноструктурований дерево-мінеральний композитний матеріал

Власники патенту UA 2542025:

Винахід відноситься до виробництва будівельних матеріалів і може бути використане при виробництві деревно-мінеральних плит та оздоблювальних матеріалів у промисловому та цивільному будівництві. Технічний результат полягає у підвищенні міцності, водостійкості. Нанострутурований деревно-мінеральний композитний матеріал, що включає деревний заповнювач, сполучна і воду, додатково містить армуючий наповнювач з базальту із середнім розміром частинок 50-100 нм, а в якості деревного заповнювача використовують деревину хвойних порід у вигляді мікродиспергованих частинок 1 2 мкм при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: деревина 40-55, базальт 30-40, гашене вапно 10-15, інша вода. 1 табл.

Відома гіпсостружкова плита (ГСП) на основі гіпсу та деревної стружки при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: гіпс - 83%, деревна стружка - 15%, вода - інше. Формувальна маса, що включає гіпс, рівномірно армований деревною стружкою по всьому об'єму, і воду, пресується напівсухим методом (http://www.pgz-dekor.ru/products/gipsostrujechnaya-plita/-аналог).

Однак дана плита має низьку водостійкість, внаслідок чого вона не може бути використана у приміщеннях з вологим режимом.

Відомі цементно-стружкові плити (ЦСП), що містять стружку деревини хвойних порід, цемент та мінеральні добавки. Процес виготовлення такої плити включає змішування стружки з мінеральними речовинами, портландцементом високої марки та водою, формуваннятришарового цементно-стружкового килима з двох зовнішніх дрібнодисперсних та одного внутрішнього великодисперсійного та пресування (http://www.tamak.ru/pages/csp_manuf.html - аналог).

Недоліками такої плити є недостатня міцність при згинанні та відносно високе водопоглинання, що ускладнює його використання як оздоблювального матеріалу в приміщеннях з високою вологістю.

Відомий теплоізоляційний будівельний матеріал, що містить деревний заповнювач із суміші тирси, перфорованої стружки і деревного дроблянки, що сполучає у вигляді негашеного вапна і воду, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: деревний заповнювач - 22-26, негашене вапно - 2 - 47 (Заявка на видачу патенту України на винахід №93011579, МПК С04В 28/10, 1995 - прототип).

Матеріал має таку характеристику межі міцності на стиск - 0,8-1 МПа.

До недоліків такого матеріалу можна віднести низьку міцність та водостійкість, а також його крихкість.

Завдання винаходу - підвищення показників міцності, водостійкості, а також забезпечення вогнестійкості і звукоізолюючих властивостей матеріалу.

Це досягається тим, що матеріал, що включає деревний заповнювач, що зв'язує у вигляді вапна і воду, додатково містить армуючий наповнювач з базальту із середнім розмірів частинок 50-100 нм, а в якості деревного заповнювача містить деревину хвойних порід у вигляді мікродиспергованих частинок деревини з середнім розміром частинок 1-2 мкм, при наступному співвідношенні компонентів:

Як приклади, що реалізують даний композит, можна представити такі варіанти плит товщиною 20 мм:

склад	Міцність на стиск, МПа	Водопоглинання, %
I	Базальт 20%	12	20
Гашене вапно 10-15%
Деревина 50-40%
Вода решта
II	Базальт 30%	16	14
Гашене вапно 10-15%
Деревина 55-40%
Вода решта
III	Базальт 40%	20	12
Гашене вапно 10-15%
Деревина 40-30%
Вода решта
IV	Базальт 50%	15	10
Гашене вапно 10-15%
Деревина 30-20%
Вода решта

Виготовлення наноструктурованого деревно-мінерального композиту (ДМК) відбувається так:

Як матриця використовується деревина хвойних порід у вигляді мікродиспергованих частинок деревини із середнім розміром частинок порядку 1-2 мкм (деревне борошно), армований частинками базальту із середнім розміром частинок порядку 50-100 нм. Необхідні розміри частинок базальту та деревини виходять в результаті механічного помелу на кульових млинах та вібромлинах. Частинки базальту змішуються з водою у спеціальних ваннах за допомогою змішувача з мішалками. Великі частинки базальту осідають на дно ємності, а дрібні частинки утворюють седиментаційно стійкий колоїдний розчин, який поміщаються армовані базальтом частинки деревини. В результаті поглинання води деревина набухає, обсяг її порової структури збільшується. В результаті інтенсивного перемішування цей обсяг мимоволі заповнюється концентрованим колоїдним розчином базальту. Після насичення порової структури деревини колоїдним розчином базальту, армовану базальтом деревну суспензію за допомогою насосів відкачують з ванн і сушать до постійної вологостіспеціальних сушильних камер. В результаті сушіння відбувається різке зменшення обсягу порової структури деревини. Вода випаровується, а всередині порової структури деревини залишаються армуючі частинки базальту. Потім армоване базальтом деревне борошно поєднується з гашеним вапном. Ця суміш ретельно перемішується, зачиняється водою, ще раз ретельно перемішується і укладається у форми. Форми укладаються на вібростоли, де відбувається ущільнення суміші. Далі форми з ущільненою сумішшю вирушають у сушильні шафи, де набирають необхідну міцність.

Даний деревно-мінеральний композит завдяки своїй структурі має підвищені показники міцності, водостійкості, вогнестійкості та звукоізоляції. У зв'язку з тим, що композит містить речовини лише природного походження, цей матеріал є екологічно чистим та безпечним.

Нанострутурований деревно-мінеральний композитний матеріал, що включає деревний заповнювач, сполучна і воду, що відрізняється тим, що він додатково містить армуючий наповнювач з базальту з середнім розміром частинок 50-100 нм, а в якості деревного заповнювача використовують деревину хвойних порід у вигляді мікро середнім розміром частинок 1-2 мкм при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: Деревина - 55-40 Базальт - 30-40 Гашене вапно - 10-15 Вода - Решта.