Экологически чистая водостойкая древесно-минерально-полимерная композиция

007980 Изобретение относится к области рецептур, приготовлению и переработке древесно-минеральнополимерных композиций (ДМПК), а также к получению конструкционных материалов на их основе. Оно позволяет квалифицированно утилизировать отходы переработки древесины, отходы производства растительной сельскохозяйственной продукции, некоторые минеральные высокодисперсные вещества, в результате армирования ДМПК обеспечивает существенное повышение их деформационно-прочностных свойств, расширяет области их применения и может быть использовано в деревообрабатывающей, мебельной, строительной, машиностроительной и других отраслях промышленности, в частности, в авто- и вагоностроении, в производстве мебели, тары, декоративно-конструкционных материалов для облицовки административных и жилых помещений, оконных и дверных блоков, теплоизоляционных плит, кровельной черепицы, полов, отделочной плитки, наличников, подоконников, поручней, плинтусов, игрушек,опалубки, линолеума. Отходы деревопереработки (мука, опилки, стружки, дробленная кора) широко используются как основной наполнитель в производство древесно-стружечных плит (ДСП). Доступность и дешевизна исходного сырья, относительная простота технологического оформления процессов получения ДСП на основе дисперсной древесины и фенолоформальдегидных и других термореактивных смол, удовлетворительный уровень их деформационно-прочностных свойств, возможность различных модификаций их состава предопределили создание громадных масштабов производства ДСП во всм мире. Технический прогресс этой отрасли неразрывно связан с совершенствованием состава (рецептур) исходных композиций. Анализ научно-технической (преимущественно патентной) литературы по этой проблеме позволяет все разработанные композиции условно отнести к четырем поколениям. К первому поколению ДМПК можно отнести многочисленные композиции, которые включают дисперсную древесину и термореактивное связующее - фенолоформальдегидное, карбамидоформальдегидное, карбамидофосфатное, карбамидоамино-фосфатное, лигниносульфонатбихроматное, формальдегидфосфатное или силоксанэтилсиликатное [1. Пат. РФ 1728269 от 10.08.89; СO8 L 97/02; Б.И.1, 1992.; 2. Пат. РФ 1742292 от 08.09.89; СO8 L 97/02; Б.И.23, 1992.; 3. Пат. РФ 2026324 от 30.01.91; 6 СO8 L 97/02; Б.И.1, 1995.; 4. Пат. РФ 2028338 от 25.04.90; 6 СO8 L 97/02; Б.И.4, 1995, С.141]. Композиции такого типа являются многокомпонентными и содержат дисперсную древесину (40-90 мас.%), отходы переработки сельскохозяйственной продукции (например, лузгу зерен риса, подсолнечника или проса), упомянутое связующее и различные функциональные и технологические добавки. Так, например, композиция для изготовления ДСП по патенту [5. Пат. РФ 2031915 от 19.11.90; 6 CO8 L 97/02; Б.И.9, 1995, С. 186] включает древесные стружки, частицы измельченных стеблей однолетних злаковых растений (до 70 мас.%), карбамидоформальдегидную смолу (5-13 мас.%), алюмохромфосфатное связующее (3-9 мас.%),карбамид (0,5-2,5 мас.%), воду (9-17 мас.%). Улучшенные композиции такого типа дополнительно содержат кремнийорганические соединения, парафины [6. Пат. РФ 2100391 от 05.04.95; 6 C08 L 97/02; Б.И.36, 1997], поверхностно-активные вещества [7. Пат. РФ 2036943 от 01.04.94; 6 CO8 L 97/02; Б.И.16,1995]. Общим недостатком таких композиций является их высокая токсичность, низкая водостойкость,высокая горючесть, низкие деформационно-прочностные свойства (в частности, высокая хрупкость). При использовании таких композиций в процессе изготовления изделий и в процессе долгосрочной эксплуатации последних происходит выделение свободного формальдегида (канцероген, яд нервнопаралитического действия, его ПДК = 0,01 мг/м 3), фенола (раздражитель нервной системы, аллерген) и других физиологически активных вредных для здоровья человека веществ (легколетучих кислот и т.д.). Скорость выделения этих ядохимикатов с повышением температуры резко возрастает. При 100 С содержание формальдегида и фенола в ДМПК и в окружающей их среде может в десятки раз превышать ПДК этих веществ. Все это резко снижает экологическую безопасность применения материалов такого типа. В последние годы проблемы экологической безопасности производства ДСП и изделий на их основе стали более значимы для мирового сообщества, чем их технологические и экономические достоинства. Из-за возрастания количества химически стимулированных аллергических и онкологических заболеваний мировое сообщество рекомендует полностью приостановить использование в качестве связующих в ДСП фенолоформальдегидных смол и их аналогов. Однако несмотря на многочисленные запреты производство и применение ДСП с фенолоформальдегидными связующими как в России, так и в других странах продолжается. Осознание этой проблемы производителями и потребителями способствовало расширению исследований и разработок, направленных на создание ДСП с улучшенными экологическими свойствами. Поиски по уменьшению токсичности и улучшению свойств ДМПК в рамках рассмотренных выше классических базовых рецептур привели к созданию второго поколения ДМПК, из которых были исключены фенолоформальдегидные и мочевиноформальдегидные связующие. Вместо фенолоформальдегидных и мочевиноформальдегидных связующих в составе ДСП было предложено использовать неорганические связующие (негашенную известь [8. Заявка на Пат. РФ 93011579/33 от 04.03.93; 6 C04 В 28/10; Б.И.14, 1995, С.68], гипс CaSO42H2O, фосфогипс [9. Заявка на Пат. РФ 92009052/33 от 30.11.92; 6 C04 В 28/14; Б.И.5, 1995, С.43], портландцемент (30-55 мас.%) [10. Пат. РФ 2026842 от 16.03.92; 6 C08 04 В 28/00; Б.И.2, 1995, С.140; 11. Пат. РФ 2022986 от 27.06.91; 5C08 L 97/02; Б.И.21, 1994], алюмохромфосфатные, лигниносульфонатбихроматные [12. Пат. РФ 2001065 от 24.02.92; 5 С 08 L 97/02; Б.И.37-38, 1993] и другие минерально-органические смолы [13. Пат. РФ 2010822 от 30.09.92; 5 C08 L 97/02; Б.И.7, 1994; 14. Пат. РФ 2017769 от 02.12.91; 5 C08 L 97/02; Б.И.15, 1994; 15. Пат. РФ 2001065 от 24.02.92; 5 C08 L 97/02; Б.И.37-38, 1993; 16. АС СССР 887602 от 1980; C08 L 97/02]). Так, например, древесно-портландцементная композиция [10. Пат. РФ 2026842 от 16.03.92; 6 C08 04 В 28/00; Б.И.2, 1995, С.140] содержит 25-50 мас.% древесной стружки, 30-55 мас.% портландцемента, 3-6 мас.% лигниносульфонатов, 5-10 мас.% отходов кожи. Изготовленные из этих композиций плиты имеют предел прочности при изгибе 1,4-1,8 МПа, модуль упругости при изгибе 450-500 МПа, теплопроводность при 20 С 0,045-0,05 Вт/мград. и водопоглощение 30-33 мас.%. Применение упомянутых неорганических и минерально-органических смол в качестве связующих в составе древесно-минеральных композиций позволило получать экологически чистые, не выделяющие вредных веществ плиты и фасонные изделия. Однако так же, как и в случае древесно-фенолоформальдегидных или древесно-карбамидформальдегидных композитов, древесно-минеральные композиты в общем случае характеризуются низкой водостойкостью, низкими деформационно-прочностными свойствами и низкой морозостойкостью. С целью устранения этих недостатков в конце восьмидесятых годов прошлого столетия было разработано третье поколение ДСП, в которых в качестве связующего используют асфальтит (25-50 мас%) в комбинации с лигниносульфонатом (2-20 мас.%) [17. Пат. РФ 1778124 от 08.01.91; C08 L 97/02; Б.И.44, 1992], талловый пек (10-50 мас.%) [18. Пат. РФ 2004557 от 05.03.91; 5 C08 L 97/02; Б.И. 45-46,1993], полиакриловую кислоту с молекулярной массой 40-70 тыс. г/моль (5-20 мас.%) [2. Пат. РФ 1742292 от 08.09.89; C08 L 97/02; Б.И.23, 1992], отходы суспензионного поливинилхлорида (10-25 мас.%) [19. Пат. РФ 2059672 от 28.07.99; 6 C08 L 97/02; Б.И.13, 1996; 20. Пат. РФ 2005752 от 15.07.92; 5 C08 L 97/02; Б.И.1, 1994], полиметилметакрилат, полиметилакрилат, сополимеры этилена с акриловой кислотой (сивилен) [2. Пат. РФ 1742292 от 08.09.89; C08 L 97/02; Б.И.23, 1992]. Оказалось, однако, что все такие композиты также обладают низкой водостойкостью и низкими деформационнопрочностными свойствами. Отдельного рассмотрения заслуживает поливинилхлорид. При эксплуатации изделий из древопластов, включающих поливинилхлорид, в результате термических, механических и фотоиндуцированных воздействий выделяется хлористый водород. Поэтому композиты на основе дисперсной древесины и поливинилхлоридного связующего [20. Пат. РФ 2005752 от 15.07.92; 5 CO8 L 97/02; Б.И.1, 1994; 21. Пат. РФ 2059672 от 28.07.99; 6 C08 L 97/02; Б.И.13, 1996] также не являются экологически чистыми. В начале девяностых годов было разработано четвертое поколение ДСП и экологически чистых высоконаполненных древесно-минерально-полимерных композиций, включающих термопластическое связующее (полиэтилен - ПЭ, полипропилен - ПП, сополимер этилена с пропиленом - СЭП, полистирол ПС, натуральный и синтетические каучуки) и более 50 мас.% древесно-минеральных наполнителей [21. Савицкий А.С. Экспресс-информация. - Фанера и древесные плиты. 1991.12. С.2-17; 22. Заявка на Пат. РФ 92005207/33 от 10.11.92; 6 C04 В 30/02; Б.И.5, 1995, С. 43; 23. Заявка на Пат. РФ 92005208/03 от 10.11.92; 6 C08 В 38/00; Б. И.5, 1995, С. 45; 24. Пат. РФ 2005752 от 15.07.92; 5 C08 L 97/02; Б.И.1, 1994; 25. Пат. РФ 2016022 от 31.01.92; 5 C08 L 97/02; Б.И.13, 1994; 26. Пат. РФ 2026182 от 27.02.92; 6 В 29 В 9/08; Б.И.1, 1995, С. 56; 27. Пат. РФ 2056446 от 22.10.91; 6 C08 L 97/02; Б.И.8,1996.; 28. Пат. РФ 2074208 от 21.07.93; 6 C08 L 97/02; Б.И.6, 1997; 29. Пат. РФ 2081135 от 12.07.95; 6C08 L 97/02; Б.И.16, 1997; 31.Пат. РФ 2096432 от 10.10.94; 6 C08 L 97/02; Б.И.32, 1997; 32. Пат. РФ 2125070 от 22.01.97; 6 C08 L 97/02; Б.И.2, 1992.; 38. Пат. РФ 2132347 от 17.10.97; 6 C08 L 97/02; Б.И.18, 1999; 33. Пат. РФ 2133255 от 17.10.97; 6 C08 L 97/02; Б.И.20, 1999]. Наиболее простая композиция, использующаяся при получении истинно экологически чистых ДСП, содержит в качестве наполнителя 70-90 мас.% древесных опилок, а в качестве полимерного связующего - 10-30 мас.% первичного порошкообразного ПЭ [25. Пат. РФ 2016022 от 31.01.92; 5 C08 L 97/02; Б.И.13, 1994] или 20 мас.% измельчнного вторичного ПЭ [21. Савицкий А.С. Экспрессинформация. - Фанера и древесные плиты. 1991.12. С.2-17]. Основными недостатками таких простых по составу композиций является относительно низкий уровень физико-механических свойств и относительно низкая водостойкость получаемых из них материалов. ДМПК любого состава следует рассматривать как 3-компонентную смесь, состоящую, во-первых,из тврдых частиц наполнителя (растительные отходы и минералы) - до 60 об.%, во-вторых, из термопластического материала (различные полимеры и пластификаторы) - до 25 об.%, и, в-третьих, из пустот,как изначально находящихся в частицах наполнителя, так и пустот, приобретнных в процессе термобарического формования изделия - до 15 об.%. Снижение уровня деформационно-прочностных свойств и водостойкости древесно-минеральнополимерных композиционных материалов, содержащих 10-20 мас.% полиолефинового связующего, обусловлено, главным образом, отсутствием сродства между полимерным связующим и компонентами древесно-минеральных наполнителей и наличием в ДСП и других изделиях значительного по величине (до 15 об.%) свободного объма.-2 007980 С целью повышения деформационно-прочностных свойств изделий из древесно-полимерных композиций, придания им новых полезных свойств и расширения областей их применения в ДМПК предложено вводить функциональные органические и/или неорганические дисперсные сонаполнители [34. АС СССР 495213, 1975; В 29 J 5/00; 35. Пат. США 3888810, 1975; С 08 G 45/18; 36. Пат. США 4746688, 1988; С 08 К 3/34; 37.3 аявка Японии 63139946, 1988; С 08 L 101/00]. Так, например, композиции, включающие дисперсную древесину (опилки, муку хвойных и лиственных деревьев) и ПЭ связующее, дополнительно содержат следующие сонаполнители: армирующие рубленные волокнистые растительные материалы (лн, конопля, стебли злаковых растений) [34. АС СССР 495213, 1975; В 29 J 5/00; 35. Пат. США 3888810, 1975; С 08 G 45/18], смеси сшитого эластомера (диспергированной резины) с тальком или баритом [36. Пат. США 4746688, 1988; С 08 К 3/34], оксид магния [37. Заявка Японии 63139946, 1988; С 08L 101/00]. Среди композиций такого типа выделяется композиция, включающая следующие компоненты: растительный дисперсный лигниноцеллюлозный наполнитель (5-65 мас.% дисперсной древесины в виде муки или опилок); растительный волокнистый наполнитель (15-110 мас.% рубленных волокон конопли,крапивы, льна или джута); термопластичное связующее (ПЭ, ПП, СЭП, АВС-сополимеры или полиамид 6 (найлон (100 мас.ч.) и неорганический сонаполнитель (10-40 мас.% талька) [38. Пат. ЕПВ 0319589,1990; С 08 L 101/00]. Изделия из таких композиций обладают повышенной прочностью при ударе, растяжении и при изгибе. Недостатком таких композиций является пониженное содержание в них древеснорастительного наполнителя (натурального полимера), что при относительно низком содержании ПЭ связующего приводит к существенному снижению водостойкости и деформационно-прочностных свойств получаемых из них изделий. Для повышения прочностных характеристик изделий из ДМПК в состав ДМПК включают адсорбционно, механически или химически модифицированные частицы тврдых компонентов композиций [39. А.С.СССР 1722835, 1992; В 27 N 3/02; 40. Заявка Франции 2602513, 1988; С 08 L 23/04; 41. Пат РФ 1826939, 1993; В 27 N 3/02; 42. А.С.СССР 1692841,1991; В 27 N 3/02; 43. Пат. США 4559376, 1985; С 08 L'/2; 44. А.С. СССР 1062019, 1983; В 29 J 5/00]. Так, одна из ДМПК [40. Заявка Франции 2602513, 1988; С 08 L 23/04] наряду с полиэтиленовым связующим содержит в своем составе частицы древесно-растительного наполнителя, модифицированные полимером из раствора. Основным недостатком таких композиций является сложное технологическое оформление их получения. Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является экологически чистая водостойкая древесно-минерально-полимерная композиция, включающая дисперсную древесину; минеральную добавку (неорганический сонаполнитель); термопластическое полимерное (полиэтиленовое, полипропиленовое, полистирольное) или эластомерное связующее, а также одну или несколько других добавок, таких как дисперсные отходы переработки сельскохозяйственной продукции, краситель, антипирен, дроблнная резина (регенерат), гидрофобизирующий аппрет, инициатор полимеризации, неорганический пигмент и душистое вещество натурального происхождения при следующем соотношении компонентов, мас.% [45. Заявка на пат. РФ 2000110310 от 25.04.2000; МПК 7 С 08L 97/02]: Неорганическая (минеральная) добавка (сонаполнитель) 0,5-40,0 Полимерное связующее 5-30 Дисперсные отходы переработки сельскохозяйственной продукции 0,1-10,0 Дроблнная отработанная резина (регенерат) 1-5 Краситель 0,05-0,5 Антипирен 3,0-30,0 Инициатор полимеризации 0,1-0,5 Гидрофобизирующий аппрет 0,05-3,0 Неорганический пигмент 0,1-5,0 Душистое вещество натурального происхождения 0,01-1,0 Дисперсная древесина Остальное Это изобретение мы рассматриваем в качестве прототипа. Основным недостатком решения по прототипу являются относительно низкие деформационно-прочностные свойства изделий, получаемых из этих композиций даже при оптимальном их составе. Задачей настоящего изобретения является повышение водостойкости, повышение деформационнопрочностных свойств ДМПК и получаемых на их основе изделий, улучшение эстетических и повышение потребительских свойств композитов и изделий из них при низком содержании в них связующего. Поставленная задача решается тем, что экологически чистая водостойкая древесно-минеральнополимерная композиция (далее композиция), включающая дисперсную древесину, минеральную добавку(0,5-40 мас.%), термопластичное полимерное или эластомерное связующее (10-40 мас.%), а также одну или несколько других добавок, таких как дисперсные отходы переработки сельскохозяйственной продукции (0,1-10 мас.%), дробленная отработанная резина (1,0-10,0 мас.%), краситель (0,01-1,0 мас.%), гидрофобизирующий аппрет (0,05-3,0 мас.%), согласно изобретению дополнительно содержит заполнитель пустот, армирующий компонент или облицовочный материал при следующем соотношении компонентов, мас.%: Заполнитель пустот 1,0-5,0-3 007980 Армирующий компонент 3,0-30,0 Облицовочный материал 2,0-5,0 Дисперсная древесина Остальное до 100 мас.% Все компоненты этой композиции, перечисленные в формуле изобретения до отличительной части,используются в тех же пропорциях и по тому же назначению, что и в прототипе. Примеры рецептур составов древесно-минерально-полимерных композиций для изготовления различных изделий и физикомеханические характеристики, полученных из них материалов, приведены в табл. 1, 2. Эти примеры демонстрируют, но не исчерпывают всех возможных рецептур, разработанных композиций. Приведнные в таблице характеристики свойств, охарактеризованных древесно-минерально-полимерных композитов,подтверждают возможность использования их для изготовления конструкционных материалов разнообразного назначения. Из табл. 2 видно, что композиции обычно содержат значительный свободный объм, заполненный воздухом. Наличие свободного объма в изделиях снижает их деформационно-прочностные свойства,водопоглощение и водостойкость. Для заполнения свободного объма согласно настоящему изобретению композиция содержит легкоплавкий заполнитель пустот (п.2 формулы изобретения). В качестве заполнителя пустот композиция по настоящему изобретению содержит высокодисперсную серу (многотоннажный отход нефте- и газопереработки) (п.2 формулы изобретения). Сера плавится при 110 С с образованием низковязкого расплава, который заполняет поры, недоступные для высоковязкого полимера. Содержание заполнителя пустот в композиции варьируют в пределах от 1,0 до 5,0 мас.%. При наличии в ДМПК полимерного связующего с реакционноспособными двойными связями, сера способствует их сшивке и благодаря этому обеспечивает дополнительное улучшение деформационно-прочностных свойств ДМПК. В качестве армирующего компонента разработанные композиции содержит полиэтиленовую паяную в узлах сетку, полипропиленовую сетку рафию, капроновую сетку, стеклоткань, углеткань или металлическую сетку из анодированной стали (п. 3 формулы изобретения). Содержание армирующего компонента в композиции варьируют в пределах от 3,0 до 30,0 мас.%. Армирующий компонент в композиции и получаемых из не изделиях располагают с одной стороны или с двух сторон в подповерхностных слоях (п.4 формулы изобретения). Это обеспечивает максимально возможное в каждом конкретном случае упрочнение получаемого из композиции изделия. В качестве облицовочного материала разработанная ДМПК содержит ясеневый или дубовый шпон; бесцветную, цветную или раскрашенную рисунками бумагу; полиэтилентерефталатную пленку (п.5 в формуле изобретения). Так же как и армирующие компоненты, облицовочный материал способствует повышению деформационно-прочностных свойств изделий. Поэтому композиции могут содержать армирующие компоненты или облицовочный материал. Кроме того, облицовочный материал обеспечивает изделию из ДМПК повышенное эстетическое качество. Приемлемые для практического использования рецептуры ДМПК весьма разнообразны, поскольку разработанная композиция может содержать любую возможную комбинацию упомянутых при е описании компонентов (п.6 в формуле изобретения). Как уже отмечалось, приведенные в таблицах примеры демонстрируют, но не исчерпывают рецептуры композиций и их свойства. Разработанные ДМПК и изделия из них готовят известными способами. Приготовление самых простых ДМПК, содержащих все упомянутые компоненты (в том числе рубленные волокна и серу), включает операции дозирования в смеситель (по массе или по объму) и последующего тщательного смешения компонентов. Для повышения гомогенности получаемых смесей необходимо, чтобы компоненты ДМПК имели примерно одинаковые размеры частиц. Поскольку при таком способе смешивания не исключается обогащение нижних слоев частицами более высокой плотности (песок, каменная крошка), последние сначала обрабатываются маслом и только потом - высокодисперсными опилками, которые, обволакивая высокоплотную частицу наполнителя или сонаполнителя, делают е в смеси менее плотной, а это препятствует расслоению ДМПК. Все ДМПК можно разделить на прессовочные и литьевые. Литьевые ДМПК от прессовочных отличаются высоким (до 35-50 мас.%) содержанием термопластического и/или эластомерного связующего. Изготовление изделий из описанных рецептур композиций производят термобарическим формованием изделия по заданной программе в термообогреваемой плоской или фигурной пресс-форме при температурах 140-220 С под давлением 1,0-5,0 МПа в течение от 0,1 до 3,0 мин/мм толщины готового изделия или на термообогреваемых туннельно-конвеерных вальцах. При промышленном производстве изделий из ДМПК может использоваться существующее оборудование для производства ДСП (линии "Зимпелькамп", СП-25, СП-35, "Бизон", "Рауте", "Раума-Репола" и др.). При производстве литьевых изделий из ДМПК или линолеума также может использоваться уже существующее соответствующее стандартное промышленное оборудование. При изготовлении ДСП и других изделий методом термобарического прессования подготовленную композицию загружают в пресс-форму. Перед этим или после этого в пресс-форму укладывают армирующие компоненты и облицовочный материал таким образом, чтобы армирующие компоненты распо-4 007980 лагались в подповерхностном или в поверхностном слое композиции, а облицовочный материал - с одной или с двух сторон на е поверхности (см. фиг. 1, 2). Достоинством изделий из разработанных композиций является то, что они отличаются экологической чистотой, высокой водостойкостью, высокой морозостойкостью, биостойкостью, низкой себестоимостью и технологичностью. Благодаря их термопластичности при необходимости их после соответствующей термообработки можно переформовать в соответствии с конкретными требованиями интерьера. Кроме того, отходы и изделия из разработанных экологически чистых древесно-минерально-полимерных композиций могут подвергаться повторной переработке термобарическими методами, что позволяет создать практически безотходный технологический процесс. Примеры рецептур составов древесно-минерально-полимерных композиций для изготовления различных изделий и физико-механические характеристики, полученных из них материалов, приведены в табл. 1, 2. Еще раз подчеркиваем, что эти примеры демонстрируют, но не исчерпывают всех возможных рецептур, разработанных композиций. В качестве полимеров для приготовления разработанных композиций использовались: полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) порошкообразный нестабилизированный неокрашенный марки 20908-040 (ГОСТ 16338-85); сополимер этилена с пропиленом порошкообразный; диспергированные до необходимого фракционного состава отходы переработки ПЭ или ПП, вторично используемые продукты диспергирования пластмассовой тары, упаковки, поврежденные пластмассовые изделия и т.д.; этилен-пропилен-дициклопентадиеновый каучук; синтерический изопреновый каучук СКИ-3; поливинилхлорид суспензионный (ГОСТ 14332-78); поливинилхлорид эмульсионный (ГОСТ 14039-79); ПВХ микросуспензионный (ГЩСТ 14039-79); отходы эмульсионного ПВХ (ТУ 6-01-1179-79). Фракционирование дисперсных водостойких компонентов разработанных композиций производили путм рассева дисперсного материала на ситовом анализаторе с широким набором сит. Среднеэквивалентный диаметр частиц в фракциях оценивали статистической обработкой фотографий проб, полученных с помощью микроскопа МБС-10. Содержание влаги в наполнителях и сонаполнителях определяли гравиметрическим методом с помощью аналитических весов, а также дериватографическим методом на приборе Derivatograph-Q фирмы MOM (Венгрия). Изготовление пластин для определения деформационно-прочностных свойств из разработанных композиций производили с использованием лабораторного гидравлического пресса. После загрузки смеси всех компонентов ДМПК в пресс-форму производили е нагрев до заданной температуры, которая должна быть примерно на 20-30 С выше температуры плавления термопластического связующего. В случае полиэтиленового и поливинилхлоридного связующего ДМПК разогревали до 140-160 С. Во всех случаях необходимо обеспечивать полное плавление термопластического связующего. Обычно это достигалось при температурах нагрева пресс-формы 140-160 С. Из-за низкой теплопроводности ДМПК продолжительность операции е терморазогрева до заданной температуры изменяют в пределах от 15 до 60 мин. Металлические, минеральные и углеродистые наполнители обеспечивают существенное сокращение продолжительности этой операции. После разогрева композиции до заданной температуры и плавления термопластического связующего во всм объеме формуемого изделия производят прессование композиции при давлении от 1 до 5 МПа. Давление прессования определяет плотность и деформационнопрочностные свойства изделий. Эти характеристики обычно возрастают с повышением плотности изделия. Формуемое разогретое изделие выдерживают под давлением в течение 5-15 мин с последующим охлаждением его под давлением до температуры на 30-50 С ниже температуры плавления термопластического связующего. В случае полиэтиленового связующего пресс-форму с полученным изделием охлаждают до температуры ниже 100 С, после чего давление в пресс-форме снижают до атмосферного, изделие извлекают из пресс-формы и заполняют е новой порцией ДМПК (см. фиг. 3). Условия термобарической обработки ДМПК существенно влияют на структуру термопластической матрицы. Структура способного к кристаллизации полимера оценивается степенью его кристалличности. Эту характеристику термопластической матрицы определяли методом рентгеноструктурного анализа. Плотность образцов оценивали методом градиентных труб и по ГОСТ 15139-69. Прочностные характеристики образцов определялись по ГОСТ 4648-71 с помощью модифицированной разрывной машины Instron с образцами прямоугольной формы при скорости движения нагруженной платформы 2 мм/мин. Значения приведенных в табл. 2 физико-механических характеристик были получены усреднением результатов испытаний 5-10 образцов. Водопоглощение за определнный промежуток времени (кинетику водопоглощения) определяли гравиметрическим методом, а изменение габаритов образца во времени производили прецизионным прямым измерением длины, ширины и высоты образцов. Свойства ДМПК (табл. 2).-5 007980 Базисными параметрами изделий из ДМПК, в основном определяющими их деформационнопрочностные свойства, являются реальная плотность ДМПК - 0 и содержание в ДМПК пустот - 0. Плотность ДМПК определялась опытным путм, доля пустот - из соотношения (1) 0 = 0/(0 + 1 + 2 + 3 ++ i) (1),где 1, 2, 3,i - объмные доли ингредиентов, 0 - кажущаяся объмная доля пустот, которая вычислялась из соотношения (2) 0 = 1 - 0/0 (2),где 0 и 0 - расчтная и реальная плотность ДМПК, соответственно. Расчтную плотность ДМПК находили из соотношения (3) 0 = (1/1 + 2/2 ++ i/i)-1 (3),где 1, 2i и 1,2i - плотности и массовые доли входящих в ДМПК ингредиентов. Наиболее информативные данные о деформационно-прочностных свойствах изделий из ДМПК были получены в результате испытаний образцов (пластин в виде параллелепипеда 0,5 х 2,5 х 6,0 см 3, при расстоянии между опорами L=3,2 см) на изгиб. Предел прочности при изгибе определяли по формуле (4) изгиб = 3PL/2bh2 (4),где Р - разрушающая сила, приложенная к середине образца, кГс; L -расстояние между опорами, см;b и h - ширина и толщина образца, см, соответственно. Относительное удлинение при максимальном прогибе образца, z, в момент его разрушения изгиб = (6zh/L2) х 100% (5) Когда пластина из ДМПК армируется под поверхностной сеткой с двух сторон, разрушение пластины происходит в три стадии, схематично показанные на фиг. 1. В точке 1 участка кривой изгиба 0-1 происходит разрушение наружного периферийного (дальнего от места приложения нагрузки Р) слоя, в точке 2 разрушается периферийная армирующая сетка и, наконец, в точке 3 - внутренняя сетка (ближайшая к месту приложения нагрузки Р). При одностороннем армировании кривая изгиба ограничивается либо участком 0-1-2, либо в зависимости от того, куда прикладывается изгибающая сила Р, участком 0-23. Наконец, разрушение неармированной ДМПК ограничивается лишь одним участком кривой изгиба: 0-1, 0-2 или 0-3. Соотношение между пределами прочности в точках 1, 2 и 3 при двухстороннем подповерхностном армировании полимерной сеткой (полипропилен-рафия, капрон) выглядит приблизительно как: :6:3:1. При этом разрушающие удлинения в тех же точках находятся в обратной зависимости - 1:2:4. Модуль упругости при изгибе Еизгиб расчитывали по формуле (6) Еизгиб = PL3/4bzh3 (6) Одностороннее подповерхностное армирование ДМПК, как и следовало ожидать, приводит, в зависимости от условий испытания (см. схему на фиг. 2), к увеличению прочности и модуля упругости при изгибе и уменьшению эластичности (относительного удлинения при разрушении) образцов по сравнению с неармированными ДМПК (столбцы 1-6, табл. 2, в числителе - нагружение по варианту Б, в знаменателе - по варианту В). При этом видно, что введение в ДМПК высокодисперсной серы (столбцы 3, 4 и 6) в среднем увеличивает е прочностные показатели. Это косвенно может свидетельствовать в пользу сшивки серой реакционноспособных связей, как в древесине, так и в полиэтилене. Нельзя, однако, исключать влияние серы на деформационно-прочностные свойства изделий из ДМПК и как обычного наполнителя, образующего в свободном пространстве ДМПК жсткий стеклообразный каркас. Одно- (столбцы 7 и 8, табл. 2) и двухстороннее (столбцы 9 и 10) поверхностное армирование ДМПК большой (7 и 8) и средней (9 и 10) плотности дат несколько более высокие прочностные показатели, чем подповерхностное армирование сетками, однако, это, скорее всего, связано с геометрией нагружаемого при изгибе образца (вариант Д, фиг. 2). Низкие показатели физико-механических свойств у ДМПК 8(табл. 2) обусловлены чрезвычайно высоким содержанием в составе этой ДМПК каменной крошки 56 об.% ( 8, табл. 1). Проявление серы как вулканизующего агента видно на примере ДМПК, наполненных раздробленным до мелких частиц резиновым регенератом, содержащим остаточные двойные реакционноспособные связи в каучуке и образовавшиеся при механодеструкции долгоживущие свободные радикалы. Классические ДМПК ниже средней плотности (столбцы 15-18), основными ингредиентами в которых являются сосновые опилки и мелкодисперсный полиэтилен, достаточно эластичны (изг = 1,6-2,1%; сж = 5,4-7,8%) и прочны (изг = 200 кГс/см 2, сж = 330 кГс/см 2). Увеличение доли резиновой крошки (столбцы 39 и 40), а также введение графита, вещества с низким коэффициентом трения (столбцы 41 и 42), в ДМПК средней плотности увеличивает их эластичность, при этом снижается их прочность, особенно при сжатии. Наконец, ДМПК высокой плотности (столбцы 31-34), обеспечиваемой высоким содержанием каменной крошки от 33 до 45 об.%, которые можно использовать для покрытия полов, характеризуются высокой жсткостью Eизг = Есж до 19500 кГс/см 2, высокой прочностью при сжатии - до 600 кГс/см 2 и низкими разрушающими удлинениями - 5-7%. Водопоглощение ДМПК, как известно, тем выше, чем больше в ней гидрофильных ингредиентов (в рассматриваемом случае - это древесные опилки). Проникновение воды в объм ДМПК приводит к не-6 007980 обратимому изменению геометрических размеров образцов. Приведенные в табл. 2 данные о водопоглощении образцов ДМПК, помещнных целиком в воду при комнатной температуре и атмосферном давлении за 1, за 10 и за 100 ч, зависят от геометрии образцов. Эти данные дают некоторое представление о динамике водопоглощения и позволяют увереннее утверждать, что равновесное (предельное) водопоглощение прямо пропорционально как доле водопоглощающих ингредиентов, так и доле пустот, доступных для проникновения воды в объм ДМПК. Поэтому борьба за снижение проникновения воды в тело ДМПК ведтся по двум направлениям: (1) - это снижение доли гидрофильных ингредиентов и (2) плакирование гидрофильных ингредиентов гидрофобными, в частности, полимерами из ряда полиолефинов и серой. Сера, однако, ожидаемого результата не дала: двух компонентные ДМПК 19-22 (табл. 1, сера + лиственные осиновые опилки) в воде распадались на составляющие компоненты после пребывания в ней немногим больше часа. За час пребывания в воде привес доходил до 350% (увеличение в 4,5 раза), а утолщение образца - до 210% (увеличение в 3,1 раза) - табл. 2. Улучшенные характеристики проявили ДМПК 23-26 (табл. 1, сера + хвойные сосновые опилки) - и водопоглощение у них оказалось меньше и время распада их на составляющие компоненты возросло до 30 ч. Характерно, что после высыхания эти двух компонентные ДМПК практически сохраняют тот же объм и ту же толщину, которые они приобрели за время пребывания в воде. Механическая прочность их в высушенном виде не достаточна, чтобы применять их в качестве конструкционных изделий. Водостойкость всех других разработанных рецептур ДМПК, оцениваемая по равновесному (предельному водопоглощению и увеличению размеров в направлении прессования, т.е., по толщине плиты) является превосходной (столбцы 19-26). Горючесть разработанных ДМПК, содержащих более 50 мас.% негорючих компонентов, можно считать низкой (столбцы 7, 8, 12, 28-42, 44-46), а в случае ДМПК, содержащих менее 10 мас.% негорючих компонентов (столбцы 1-4, 6, 9-11, 19-26, 43) - высокой. Промежуточное содержание негорючих компонентов в ДМПК обеспечивает им удовлетворительные характеристики по горючести. Приведнные в табл.2 характеристики свойств армированных древесно-минерально-полимерных композитов, как уже отмечалось, подтверждают возможность использования их как конструкционных материалов разнообразного назначения. Из описания приведенных в таблицах рецептур разработанных древесно-минерально-полимерных композиций и из результатов изучения свойств приготовленных из них материалов следует, что разработанное изобретение позволяет устранить токсичность материала, расширить ассортимент компонентов композиций, придать некоторым ДМПК специальные свойства, повысить деформационно-прочностные характеристики и водостойкость, улучшить эстетическое и повысить потребительское качество композитов и изделий из них. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Экологически чистая водостойкая древесно-минерально-полимерная композиция (далее композиция), включающая дисперсную древесину, минеральную добавку (0,5-40 мас.%), термопластичное полимерное или эластомерное связующее (10-40 мас.%), а также одну или несколько других добавок, таких как дисперсные отходы переработки сельскохозяйственной продукции (0,1-10 мас.%), дробленная отработанная резина (1,0-10,0 мас.%), краситель (0,01-1,0 мас.%), гидрофобизирующий аппрет (0,05-3,0 мас.%), отличающаяся тем, что она дополнительно содержит заполнитель пустот, армирующий компонент или облицовочный материал при следующем соотношении компонентов, мас.%: Заполнитель пустот 1,0-5,0 Армирующий компонент 3,0-30,0 Облицовочный материал 2,0-5,0 Дисперсная древесина Остальное до 100 мас.% 2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве заполнителя пустот она содержит высокодисперсную серу. 3. Композиция по пп.1, 2, отличающаяся тем, что в качестве армирующего компонента она содержит полиэтиленовую паяную в узлах сетку, полипропиленовую сетку рафию, капроновую сетку, стеклоткань, углеткань, металлическую сетку из анодированной стали. 4. Композиция по пп.1, 3, отличающаяся тем, что армирующий компонент располагается в ней с одной стороны или с двух сторон в подповерхностных слоях. 5. Композиция по пп.1-4, отличающаяся тем, что в качестве облицовочного материала она содержит ясеневый или дубовый шпон; бесцветную, цветную или раскрашенную рисунками бумагу; полиэтилентерефталатную пленку. 6. Композиция по пп.2-5, отличающаяся тем, что она содержит любую возможную комбинацию компонентов, упомянутых в пп.2-5.