ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Композиционный материал для производства различных бытовых товаров»

Рекомендуемая область пременения

В основу производства нового композиционного прокладочного антисептического материала положены антисептические свойства сфагновых мхов и их высокая адсорбционная и водопоглощающая емкость. Это обстоятельство позволяет использовать такие материалы в производстве широкого спектра товаров народного потребления для обеспечения им надлежащего санитарного состояния, звуко- и теплоизоляционных свойств в легкой и пищевой промышленности, при производство пищевых контейнеров для облицовки внутренних поверхностей тары, товаров гигиенического назначения, в обувном производстве при изготовлении вкладных стелек для рабочей, повседневной и спортивной обуви..

Назначение, цели и задачи проекта

Создание производств по выпуску широкого спектра теплозвукоизоляционных материалов с антисептическими свойствами из натуральных материалов.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Большая часть известных композиционных упаковочных материалов изготавливается  из слоистого материала, включающего упрочненный с двух сторон пластиковыми слоями несущий слой из бумаги или картона и защитный слой из алюминия (алюминиевой фольги), который обеспечивает упаковке заданные свойства непроницаемости и накладывается на одну из сторон несущего слоя (RU, п. 1806073, B65D 65/40). Использование алюминиевой фольги в качестве защитного слоя, которая вследствие ее малой эластичности часто разрывается, особенно в зонах напряжения, приводит к  нарушению герметичности готовой упаковки. Кроме того, алюминиевая фольга довольно дорогая и значительно увеличивает стоимость упаковочного материала.

Известна тара бугорчатая для упаковки яиц, изготовленная из композиционного материала, состоящего из наполнителя (макулатура, картон, целлюлоза сульфитная небеленая) и связующего (глинозем, клей силикатный) (ТУ 5471-002-16529168-97).

Недостатком вышеперечисленных упаковочных материалов является гигроскопичность бумажного или картонного слоя, который быстро теряет свою механическую прочность под воздействием жидкости и влаги. К тому же такой упаковочный материал подвержен большой проницаемости для бактерий и, как следствие, возникает микробиологическая порча пищевых продуктов.

Применяемые в обувной промышленности вкладные стельки для обуви выполняются из гидрофильного материала с влагопоглощающим материалом в виде гранулированного высокопористого активного оксида алюминия с введенным в его поры хлоридом кальция (RU, п. 2045923, А23В 17/10), где  армирующим средством является либо рыхлый нетканый материал (синтепон), либо отливка из вспененного эластичного материала специальной формы с внутренними полостями. Такие стельки обеспечивают относительно небольшую величину влагопоглощения (около 45%). Несвязная влага (пот) накапливается в замкнутом объеме обуви и подвергается разложению, что дополнительно ухудшает гигиенические свойства обуви. Применение в качестве влагопоглощающего материала композиции из оксида алюминия и хлорида кальция и неорганических материалов сравнительно высокой теплопроводности снижает изначально теплозащитные свойства стельки.

Известные стельки из  гидрофильного материала, например льняных тканей,  средний слой которых выполнен из влагопоглощающего материала, в качестве которого используют мох-сфагнум, измельченный до состояния порошка, применяемого в виде сплошного насыпанного слоя (RU, п. 2130747, А23B 17/10). Благодаря уникальным свойствам мха данные стельки обладают бактерицидными и адсорбирующими свойствами. Однако, использование мха в измельченном виде без каких-либо средств локализации и фиксирование его лишь редким простегиванием верхнего и нижнего слоев стельки ускоряет процесс деформации стельки с образованием неровностей, создающих неудобства владельцу обуви при ходьбе.

Изготовление теплоизоляционных строительных изделий из измельченного торфа, наполнителя (опилки, стружка, молотая солома) и крахмала  в виде клейстера (RU, п. 2157353, C04B 40/00, C10F7/00) позволяет получить дешевый экологически чистый материал для изготовления только теплоизоляционных строительных изделий. Известный также композиционный материал для изготовления облицовочных плит, строительных и теплоизоляционных изделий и топочных брикетов, содержащий связующее в виде частиц размером 0,01-10 мкм из фрезерного верхового торфа, сапропеля и наполнителя органического, минерального или химического происхождения, например, деревянные опилки, льнокостра, торф, перлит, песок, вермикулит, сапропель, зола, шлаки, гранулы полистирола, минвата (RU, п.2195401, B44C 5/00, C10F 7/00) имеет легкий вес, долговечность и применяется как теплоизоляционный материал при строительстве жилых зданий от одного до 10 этажей, а также при утеплении чердачных перекрытий и полов.

Благодаря уникальным свойствам торфа данный материал обладает бактерицидными и адсорбирующими свойствами. Однако его существенным  недостатком является сложность технологического процесса при приготовлении связующего в виде дисперсной гомогенной массы.

Все перечисленные аналоги можно использовать при производстве композиционных материалов для изготовления изделий конкретного узкого спектра действия – для получения упаковочных материалов (RU, п.1806073, п.2126765) или только для получения теплоизоляционных строительных и облицовочных плит (RU, п.2157353 и п.2195401).

Расширение ассортимента выпускаемых изделий, а именно, изготовление упаковочных и строительных изделий, обладающих повышенной прочностью и стойкими стабильными антисептическими и теплоизоляционными свойствами является задачей предлагаемой технологии.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Композиционный материал для изготовления изделий включает наполнитель и связующее, при этом в качестве наполнителя используют макулатуру и верховой сфагновый мох или слаборазложившийся верховой сфагновый торф, а в качестве связующего канифоль таловую и глинозем при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Для изготовления сфагновых прокладочных материалов в качестве дополнительных ингредиентов могут использоваться целлюлоза сульфатная небеленая, торфоотходы, макулатура бумажная и картонная без включения полиэтилена и ветоши. Включение дополнительных ингредиентов в состав прокладочных материалов обеспечивает им технологичноть и дополнительную прочность.

Благодаря уникальным антисептическим свойствам сфагновых мха и торфа и обладанию способностью впитывать большое количество влаги, превышающим свойства лучших сортов гигроскопической ваты, а также антифунгальным действием на ряд патогенных грибов, торф рассматривается как перспективное сырье для производства изделий в различных областях народного хозяйства.

В предлагаемой технологии   применяется верховой сфагновый мох или слабо разложившийся верховой сфагновый торф со степенью разложения от 0,5?3%, свойства и клеточная структура которого идентичны свойствам сфагнового мха в живом виде в силу полного отсутствия минеральных веществ или их незначительного количества. Именно в этом классе мхов и торфов имеется наибольшее количество биологически активных веществ, среди которых важное значение имеют аминокислоты, представленные в разнообразии – это аргинин, гиститдин, лизин, глютаминовая кислота, аланин, триптофан, из которых аргинин, гиститдин, лизин являются незаменимыми. Другим не менее важным физиологически активным соединением является тритерпеноид, основными чертами которого является химическая стабильность, специфичность структуры. Все это обуславливает низкую токсичность тритерпеноидов, а также их противовоспалительную и антимикробную активности. Кроме того, он оказывает благоприятное воздействие на организм, выполняя роль биотрансформатора.

Клеточная структура верхового сфагнового мха и слаборазложившегося верхового торфа и волокнистая структура распущенной макулатуры при взаимодействии с глиноземом и канифолью таловой при заявленном количественном соотношении компонентов, обеспечивает готовому изделию стойкую, прочную, пористую структуру, способную впитывать большое количество влаги с сохранением при этом антисептических свойств мха и торфа и приданием ей повышенного теплоизоляционного эффекта. А отсутствие каких-либо минеральных веществ в используемых мхе или торфе придают стабильность и стойкость антисептическим и теплоизоляционным свойствам.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

В настоящее время заготовка и переработка сфагновых видов мха и торфа в структуре экономики российского Дальнего Востока находится на чрезвычайно низком уровне и едва составляет показателя 0,2 % от потребностей рынка. Вместе с тем с экономической и экологической точки зрения заготовка сфагновых мхов имеет ряд преимуществ перед лесозаготовительной стратегией природопользования. Прежде всего, сфагновые мхи относятся к категории быстро возобновляемых природных ресурсов. Растительный покров моховых болот при выборочной заготовке сырья полностью возобновляется на пятый год, в то время как полное лесовосстановление возможнее не ранее чем через 50-70 лет. При этом стоимость 1 м³ круглого леса отправляемого на экспорт сегодня в регионе редко превышает 50 USD в то время как за тонну сфагнового торфа заготовитель выручает 75 USD а за тонну аналогичного мха 3500 USD. Незначительные объемы заготовок мха и торфа в регионе обусловлены, прежде всего, отсутствием отечественных технологий, использующих такое сырье для производства товаров народного потребления. Кроме того, отечественное машиностроение сегодня не в состоянии обеспечивать производителя дешевой качественной техникой для заготовки кипованного торфа. Первую задачу в регионе частично удалось решить за счет предлагаемой на конкурс разработки.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Технология использования сфагновых мхов для изготовления антисептического прокладочногоматериала (например, упаковочный материал, стельки для обуви) полностью разработана, имеется техническая документация, налажено промышленное производство стелек. Заготовка быстро возобновляемого природного сырья (полностью возобновляется  четыре года) экономически выгодна и обеспечит рабочими местами сельское население.

При производстве из прокладочных материалов только стелек для рабочей и спортивной обуви изо мха чистая прибыль составляет 100%, а из торфа этот показатель увеличивается многократно. Высоки также показатели рентабельности при производстве прокладочных материалов из сфагнов в самолетостроении и судостроении. Значительно ниже они в строительстве, но и здесь уровень рентабельности не опускается ниже 50%.

Новые потребительские свойства продукции

Теплозвукоизоляционные материалы с антисептическими свойствами из натурального сырья.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Санитарно-эпидемиологическое заключение №25.ПЦ02.74.Т.000271.05.03 от 19.05.03.

Стадия и уровень разработки

Разработка готова к использованию в серийном производстве.

Предлагаемые инвестиции

Инвестиций извне не предполагается.

Рынки сбыта

Предприятия стройиндустрии судо- и самолетостроения, а также производства по выпуску спортивной и рабочей обуви, насыщение рынка предметами гигиенического назначения отечественного производства

Возможность и эффективность импортозамещения

Возможно, но показатели качества аналогичных ввозимых товаров ниже, а стоимость высокая.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

18

Дата поступления материала

26.09.2006