PL 213728 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 213728 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 383473 (22) Data zgłoszenia: 02.10.2007 (51) Int.Cl. E04B 1/74 (2006.01) E04B 1/82 (2006.01) B32B 7/12 (2006.01) E04C 2/10 (2006.01) (54) Sposób wytwarzania płyty izolacyjnej oraz urządzenie do wytwarzania tej płyty (43) Zgłoszenie ogłoszono: 14.04.2009 BUP 08/09 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.04.2013 WUP 04/13 (73) Uprawniony z patentu: MAJEWSKI LESZEK TADEUSZ, Otrębusy, PL (72) Twórca(y) wynalazku: LESZEK TADEUSZ MAJEWSKI, Otrębusy, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Jacek Stanisław Pankowski
2 PL 213 728 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania płyty izolacyjnej do izolacji termicznej i/lub akustycznej, z materiału zawierającego celulozę i ze spoiwa, oraz urządzenie do wytwarzania tej płyty. Materiał celulozowy pochodzący z przetworzenia makulatury i innych odpadów celulozowych ma zastosowanie w budownictwie do wytwarzania barier termoizolacyjnych i dźwiękochłonnych. Jedną z metod jest wypełnianie pustych przestrzeni w stropach, połaciach dachowych i przegrodach pionowych sypkim materiałem celulozowym, na przykład poprzez zasypywanie ręczne lub ze wspomaganiem pneumatycznym. Metody te są pracochłonne, a na skutek grawitacyjnego osiadania materiału często nie zapewniają jednorodnych właściwości warstwy izolacyjnej. Według innej metody materiał celulozowy podawany jest pneumatycznie razem z rozpylonym wodnym spoiwem. Metoda ta może być stosowania do przegród pionowych, wymaga jednak specjalistycznego sprzętu i obsługi na miejscu budowy. Bardziej dogodne jest wytwarzanie prefabrykowanych płyt termoizolacyjnych z celulozy makulaturowej, wytworzonych metodą prasowania i zagęszczania włókien (do gęstości ok. 200-300 kg/m 3 ) lub spajania z użyciem, na przykład, żywic polimerowych. Opis patentowy US 5,725,733 ujawnia sposób wytwarzania materiałów piankowych zawierających celulozę, z suchej masy celulozowej, środka powierzchniowo czynnego, spoiwa, środka spieniającego, poprzez obróbkę termiczną, w trakcie której środek spieniający uwalnia związek gazowy. Opis patentowy EP 0 644 861 ujawnia sposób wytwarzania masy celulozowej z rozdrobnionej makulatury lub odpadów drzewnych, która to mieszanina po spienianiu mechanicznym jest formowana w płyty wykazujące po wysuszeniu ciężar właściwy od 270 do 320 kg/m 3. Jednakże do celów izolacyjnych bardziej użyteczne byłyby płyty o gęstości mniejszej od 200 kg/m 3. Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania płyty izolacyjnej do izolacji termicznej i/lub akustycznej, z materiału zawierającego celulozę i ze spoiwa, oraz urządzenie do wytwarzania tej płyty. Sposób wytwarzania płyty izolacyjnej do izolacji termicznej i/lub akustycznej, z materiału zawierającego celulozę i ze spoiwa, według wynalazku charakteryzuje się tym, że rozdrobniony materiał zawierający celulozę w postaci cząstek materiału zawierającego celulozę, uprzednio wytworzoną pianę wodną i spoiwo miesza się do uzyskania spienionej mokrej masy, którą formuje się do postaci surowej płyty, po czym surową płytę poddaje się suszeniu. Korzystnie, pianę wodną wytwarza się poprzez spienianie wodnej mieszaniny zawierającej co najmniej jeden środek powierzchniowo czynny i spoiwo, a następnie wytworzoną pianę wodną dodaje się do cząstek materiału zawierającego celulozę. Ewentualnie, pianę wodną wytwarza się poprzez spienianie wodnej mieszaniny zawierającej co najmniej jeden środek powierzchniowo czynny, a następnie wytworzoną pianę wodną dodaje się do cząstek materiału zawierającego celulozę i do spoiwa. W szczególności, pianę wodną wytwarza się poprzez spienianie wodnej mieszaniny zawierającej co najmniej jeden środek powierzchniowo czynny i część spoiwa, a następnie wytworzoną pianę wodną dodaje się do cząstek materiału zawierającego celulozę i do reszty spoiwa. Uzyskuje się, zwłaszcza, stopień spienienia, mierzony jako proporcja objętości wytworzonej piany do objętości wody użytej do spieniania, wynoszący co najmniej 10:1, korzystnie co najmniej 20:1, bardziej korzystnie co najmniej 30:1. Korzystnie, stosuje się 30-150 części wagowych cząstek materiału zawierającego celulozę, 10-100 części wagowych spoiwa oraz 0,1-5 części wagowych co najmniej jednego środka powierzchniowo czynnego i 30-150 wagowych wody, na 1 m 3 spienionej mokrej masy. W szczególności stosuje się 50-120 części wagowych cząstek materiału zawierającego celulozę, 20-60 części wagowych spoiwa oraz 0,5-2 części wagowych co najmniej jednego środka powierzchniowo czynnego i 40-120 wagowych wody, aby uzyskać 1 m 3 spienionej mokrej masy. Korzystnie, stosuje się dodatek środka stabilizującego pianę. Korzystnie, spoiwem jest spoiwo nieorganiczne, ewentualnie z dodatkiem spoiwa organicznego. W szczególności, spoiwem nieorganicznym jest spoiwo krzemianowe. Spoiwem organicznym jest zwłaszcza spoiwo poliwinylowe. Korzystnie, spoiwem jest mieszanina spoiwa krzemianowego i poliwinylowego. W szczególności, spoiwem jest krzemian metalu alkalicznego, ewentualnie z dodatkiem alkoholu poliwinylowego, w ilości nie przekraczającej 1 części wagowej alkoholu poliwinylowego na 10 części wagowych krzemianu.
PL 213 728 B1 3 Korzystnie, stosuje się anionowy lub niejonowy środek powierzchniowo czynny, lub ich mieszaninę. W szczególności, jako anionowy środek powierzchniowo czynny stosuje się co najmniej jeden sulfonian metalu alkalicznego i/lub co najmniej jeden organiczny siarczan metalu alkalicznego, korzystnie co najmniej jeden alkilosulfonian, hydroksyalkilosulfonian, alkenylosulfonian, alkiloarylosulfonian i/lub alkiloeterosiarczan sodu. Jako niejonowy środek powierzchniowo czynny stosuje się, zwłaszcza, co najmniej jeden oksyetylenowany alkilofenol, oksyetylenowany alkohol alifatyczny, lub ich mieszaninę. Korzystnie, spienianie przeprowadza się wprowadzając pod ciśnieniem powietrze pod powierzchnię wodnej mieszaniny. W szczególności, stosuje się cząstki materiału zawierającego celulozę uzyskane z makulatury gazetowej z dodatkiem słomy. Korzystnie, stosuje się suszenie z wykorzystaniem nadmuchu powietrza, suszenie mikrofalowe, suszenie konwekcyjne lub kombinację tych metod. Korzystnie, stosuje się formowanie do postaci ciągłej wstęgi płyty, a następnie poprzeczne cięcie płyty. Ewentualnie, stosuje się formowanie w formach wielokątnych, korzystnie prostokątnych. W szczególności, stosuje się obróbkę mechaniczną co najmniej jednej powierzchni płyty. Korzystnie, wytwarza się płytę gotową o gęstości niższej od 200 kg/m 3, korzystnie o gęstości niższej od 160 kg/m 3. Urządzenie do wytwarzania płyty izolacyjnej do izolacji termicznej i/lub akustycznej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obejmuje mieszalnik do mieszania cząstek materiału zawierającego celulozę z płynną mieszaniną spoiwa i wodną pianą, który to mieszalnik jest zaopatrzony w pneumatyczny agregat do zasilania mieszalnika cząstkami materiału zawierającego celulozę oraz rurowy zbiornik generowania piany zaopatrzony w przewód do doprowadzania sprężonego powietrza, i przewód zasilania wodą z dozownikiem środka powierzchniowo czynnego, przy czym rurowy zbiornik jest umieszczony w pobliżu mieszalnika tak, że wytwarzana piana spływa do mieszalnika przez przelew znajdujący się w górnej części rurowego zbiornika, i który to mieszalnik ma zsuwnię do podawania spienionej mokrej masy do zbiornika buforowego, zaopatrzonego w przenośnik do podawania mokrej masy do dyszy, przez którą to dyszę mokra masa jest wytłaczana na przenośnik taśmowy do przyjmowania i przenoszenia wstępnie uformowanej wytłoczonej mokrej masy, przez komorę suszarni. Korzystnie, mieszalnik jest połączony rurowym kanałem zaopatrzonym w pompę do podawania spoiwa nieorganicznego, z zasobnikiem spoiwa nieorganicznego. Ewentualnie rurowy zbiornik jest połączony rurowym kanałem zaopatrzonym w pompę do podawania spoiwa nieorganicznego, z zasobnikiem spoiwa nieorganicznego. Korzystnie, mieszalnik jest zaopatrzony w dozownik spoiwa organicznego. Ewentualnie rurowy zbiornik jest zaopatrzony w dozownik spoiwa organicznego. W szczególności, rurowy zbiornik jest zaopatrzony w dozownik środka stabilizującego pianę. Ewentualnie, mieszalnik jest zaopatrzony w dozownik środka stabilizującego pianę. Korzystnie, przenośnik taśmowy jest przenośnikiem korytkowym do przyjmowania i przenoszenia ciągłej wstęgi mokrej masy. Ewentualnie, przenośnik taśmowy jest zaopatrzony w formy prostokątne do przyjmowania i przenoszenia mokrej masy. Korzystnie, przenośnik do podawania mokrej masy do dyszy, jest przenośnikiem typu ślimakowego. W szczególności, komora suszarni jest zaopatrzona w dmuchawy i nagrzewnice parowe i/lub źródło mikrofal. Korzystnie, za komorą suszarni znajduje się co najmniej jedna piła do cięcia wzdłużnego i/lub poprzecznego płyty. Rozwiązanie według wynalazku umożliwia wytwarzanie użytecznego wyrobu - płyty do izolacji termicznej i/lub akustycznej, o niskiej gęstości, odpornej na degradację biologiczną, mającej wystarczającą wytrzymałość mechaniczną oraz w korzystnej realizacji (przy odpowiedniej zawartości spoiwa nieorganicznego) niepalnej. Surowcem do wytwarzania płyty jest materiał zawierający celulozę, korzystnie zawierający celulozę materiał odpadowy lub przeznaczony do regeneracji, co niesie w sobie dodatkowo aspekt ekologiczny. Szczególną zaletą sposobu według wynalazku jest uprzednie wytwarzanie piany wodnej, którą następnie dodaje się do rozdrobnionego materiału zawierającego celulozę tj. do cząstek materiału zawierającego celulozę.
4 PL 213 728 B1 Wytwarzanie piany wodnej przeprowadza się poprzez spienianie wodnej cieczy zawierającej środek powierzchniowo czynny, co pozwala na uzyskanie wysokiego stopnia spienienia, wskutek czego płyta wytworzona z użyciem takiej piany charakteryzuje się niską gęstością (200 kg/m 3 lub niższą), a zarazem wysoką izolacyjnością termiczną i/lub akustyczną. Sposób według wynalazku umożliwia uzyskanie stopnia spienienia (mierzonego proporcją objętości wytworzonej piany do objętości wody użytej do spieniania) co najmniej 10:1, korzystnie co najmniej 20:1, bardziej korzystnie co najmniej 30:1. W sposobie według wynalazku cząstki materiału zawierającego celulozę zestawia się ze spoiwem, korzystnie spoiwem nieorganicznym, ewentualnie z dodatkiem spoiwa organicznego. Użycie spoiwa nieorganicznego pozwala na uzyskanie płyty o znacznej odporności na degradację biologiczną, a w szczególnym rozwiązaniu także niepalnej. Sposób według wynalazku umożliwia wytwarzanie płyty izolacyjnej o dobrych parametrach użytkowych, z zastosowaniem niekosztownych materiałów i przy stosunkowo niskim zużyciu energii. Urządzenie według wynalazku nie wymaga wysokich nakładów inwestycyjnych i pozwala na łatwą modyfikację procesu technologicznego, aby wytwarzać partie płyt o wymaganych, ale zróżnicowanych parametrach. Przedmiot rozwiązania według wynalazku jest dodatkowo zilustrowany na załączonym rysunku, na którym fig. 1 schematycznie przedstawia urządzenie do wytwarzania płyty według wynalazku z bezpośrednim podawaniem spoiwa do materiału zawierającego celulozę, a fig. 2 - urządzenie do wytwarzania płyty według wynalazku z podawaniem spoiwa do spienianej wody. Surowcem do wytwarzania płyty izolacyjnej jest materiał zawierający celulozę, korzystnie zawierający celulozę materiał odpadowy lub przeznaczony do regeneracji. Materiałem zawierającym celulozę są takie materiały, jak makulatura gazetowa i z czasopism ilustrowanych, tektura, resztki tkanin bawełnianych, konopnych, lnianych, juty, resztki włókien bawełnianych, wiskozowych, konopnych, lnianych, juty, słoma, trzcina, trawa morska i inne trawy, ścier drzewny, wióry i trociny, paździerze, resztki płyt pilśniowych, paździerzowych i wiórowych. Surowiec do wytwarzania płyty izolacyjnej, gdy stanowi materiał odpadowy lub przeznaczony do regeneracji, może też zawierać resztki materiałów nie-celulozowych, takich jak resztki tworzyw sztucznych, resztki tkanin i włókien nie-celulozowych, resztki materiałów nieorganicznych itp., przy czym te materiały nie-celulozowe są takiego rodzaju i są obecne w takich ilościach, że ich obecność nie powoduje pogorszenia właściwości wytwarzanej płyty. Wytwarzanie piany wodnej przeprowadza się poprzez spienianie wodnej cieczy zawierającej środek powierzchniowo czynny. Stosuje się dodatek środka powierzchniowo czynnego do wody, korzystnie w ilości 0,1-3 kg na 100 I wody, bardziej korzystnie 0,3-2 kg na 100 I wody. Sposób według wynalazku umożliwia uzyskanie stopnia spienienia (mierzonego proporcją objętości wytworzonej piany do objętości wody użytej do spieniania) co najmniej 10:1, korzystnie co najmniej 20:1, bardziej korzystnie co najmniej 30:1. Aby uzyskać odpowiedni stopień spienienia stosuje się co najmniej jeden anionowy i/lub niejonowy środek powierzchniowo czynny. Korzystnymi anionowymi środkami powierzchniowo czynnymi są sulfoniany metali alkalicznych i organiczne siarczany metali alkalicznych, bardz iej korzystnie alkilosulfoniany, hydroksyalkilosulfoniany, alkenylosulfoniany, alkiloarylosulfoniany i/lub alkiloeterosiarczany metali alkalicznych, najbardziej korzystnie alkilosulfoniany, hydroksyalkilosulfoniany i/lub alkenylosulfoniany sodu, takie jak Hostapur OS Iiq., Hostapur OSB, Hostapur SAS, albo alkiloeterosiarczany sodu, takie jak Genapol LRO Iiq. Korzystnymi niejonowymi środkami powierzchniowo czynnymi są oksyetylenowane alkilofenole, takie jak Rokafenole, albo oksyetylenowane alkohole, takie jak Rokanole. W sposobie według wynalazku cząstki materiału zawierającego celulozę zestawia się ze spoiwem, korzystnie spoiwem nieorganicznym, ewentualnie z dodatkiem spoiwa organicznego. Użycie spoiwa nieorganicznego pozwala na uzyskanie płyty o znacznej odporności na degradację biologiczną, a w szczególnym rozwiązaniu także niepalnej. Korzystnym spoiwem nieorganicznym jest krzemian metalu alkalicznego, najbardziej korzystnie krzemian sodu. Dodatek spoiwa organicznego pozwala na zwiększenie elastyczności wytworzonej płyty. Spoiwo organiczne powinno być dobrane tak, aby składnik polimerowy spoiwa wykazywał wystarczającą odporność na hydrolizę pod wpływem alkaliów, ze względu na kontakt z alkalicznym środowiskiem wodnym, jakim jest roztwór wodny krzemianu metalu alkalicznego. Spoiwem organicznym mogą być dyspersje i/lub roztwory wodne materiałów poliwinylowych odpornych na alkalia i materiałów poliakrylowych. Korzystnym spoiwem organicznym jest alkohol poliwinylowy.
PL 213 728 B1 5 Spoiwo zestawia się z cząstkami materiału zawierającego celulozę i wprowadza się pianę wodną, albo część spoiwa zestawia się z cząstkami materiału, a resztę wprowadza się z pianą wodną. W innym rozwiązaniu całość spoiwa wprowadza się z pianą wodną. Wówczas korzystnie spienianiu poddaje się wodę zawierającą środek powierzchniowo czynny i spoiwo. Sposobem według wynalazku wytwarza się mokrą masę zawierającą co najmniej cząstki materiału zawierającego celulozę, spoiwo, środek powierzchniowo czynny i wodę, korzystnie zestawiając 30-150 części wagowych cząstek materiału zawierającego celulozę, 10-100 części wagowych spoiwa (w przeliczeniu na materiał bezwodny) oraz 0,1-5 części wagowych co najmniej jednego środka powierzchniowo-czynnego i 30-150 części wagowych wody, aby uzyskać 1 m 3 spienionej mokrej masy. Bardziej korzystnie zestawia się 50-120 części wagowych cząstek materiału zawierającego celulozę, 20-60 części wagowych spoiwa (w przeliczeniu na materiał bezwodny) oraz 0,5-2 części wagowych co najmniej jednego środka powierzchniowo czynnego i 40-120 wagowych wody, aby uzyskać 1 m 3 spienionej mokrej masy. Dodatkowo do spienionej mieszaniny może być dodawany co najmniej jeden środek stabilizujące pianę. Korzystnie sposobem według wynalazku wytwarza się płytę gotową o gęstości niższej od 200 kg/m 3, bardziej korzystnie niższej od 160 kg/m 3. Figura 1 przedstawia urządzenie do wytwarzania płyty izolacyjnej do izolacji termicznej i/lub akustycznej, które obejmuje mieszalnik 1 zaopatrzony w mieszadło spiralne oraz w pneumatyczny agregat 3 przeznaczony do wprowadzania do mieszalnika 1 cząstek materiału zawierającego celulozę. W pobliżu mieszalnika 1 jest umieszczony rurowy zbiornik 2 generowania piany, tak ustawiony, że jego oś wzdłużna wyznacza w przybliżeniu kierunek pionowy. Zbiornik 2 jest zaopatrzony w przewód 6 do doprowadzania sprężonego powietrza, przewód zasilania wodą 4 oraz dołączony do przewodu 4 dozownik środka powierzchniowo czynnego 5. Korzystnie przewody 4 i 6 są rozmieszczone tak, że sprężone powietrze, woda i środek powierzchniowo czynny wprowadza się do zbiornika 2 w spodniej jego części. Średnica wewnętrzna rurowego zbiornika 2 jest tak dobrana, że jest relatywnie mała w stosunku do jego długości, wskutek czego strumień powietrza wtłaczany u spodu zbiornika 2 powoduje intensywne wytwarzanie piany wypływającej przez przelew znajdujący się w górnej części zbiornika 2. Korzystnie przelew jest tak usytuowany, że piana spływa bezpośrednio do mieszalnika 1. Zbiornik 2 może być zaopatrzony w dodatkowy dozownik (nie pokazany) przeznaczony do podawania środka stabilizującego pianę. Alternatywnie, środek stabilizujący pianę może być podawany do mieszalnika 1, albo korzystnie do wytworzonej piany przed wprowadzeniem tej piany do mieszalnika 1. Korzystnie, środek stabilizujący pianę podaje się do wytworzonej piany, pianę poddaje się ponownemu spienianiu i wprowadza się do mieszalnika 1. Urządzenie do wytwarzania płyty izolacyjnej do izolacji termicznej i/lub akustycznej obejmuje także pompę 8 do podawania spoiwa nieorganicznego i zasobnik spoiwa 7. W rozwiązaniu według fig. 1, pompa 8 jest połączona przewodem z mieszalnikiem 1, do doprowadzania spoiwa z zasobnika spoiwa 7. W alternatywnym rozwiązaniu przedstawionym na fig. 2, pompa 8 jest połączona przewodem ze zbiornikiem rurowym 2, do doprowadzania spoiwa z zasobnika spoiwa 7. Możliwe jest też rozwiązanie (niepokazane) pozwalające na doprowadzanie części spoiwa nieorganicznego do zbiornika rurowego 2, a części do mieszalnika 1. Ponadto urządzenie do wytwarzania płyty izolacyjnej do izolacji termicznej i/lub akustycznej może być zaopatrzone w dozownik 15 spoiwa organicznego, do doprowadzania spoiwa organicznego do mieszalnika 1 (według fig. 1), a w innym rozwiązaniu do zbiornika rurowego 2 (według fig. 2). Możliwe jest też rozwiązanie (niepokazane) pozwalające na doprowadzanie części spoiwa organicznego do zbiornika rurowego 2, a części do mieszalnika 1. Materiał zawierający celulozę rozdrabnia się w znany sposób, poprzez skrawanie a następnie rozdrabnianie mechaniczne - w młynie kulowym bądź pneumatycznie w bębnie podciśnieniowym. Następnie cząstki materiału zawierającego celulozę podaje się do mieszalnika 1 z użyciem pneumatycznego agregatu 3. Do mieszalnika 1 podaje się pianę wodną ze zbiornika rurowego 2 oraz bezpośrednio lub wraz z pianą pozostałe składniki. Proces zestawiania w mieszalniku 1 cząstek materiału zawierającego celulozę z dozowanymi płynami i pianą wodną, ze względu na relatywnie długi czas potrzebny do wymieszania składników celulozowych z pianą i spoiwem (kilka do kilkunastu minut), ma charakter periodyczny. W związku z tym, dla utrzymania nieprzerwanego funkcjonowania następnych etapów sposobu wytwarzania płyty, mokrą masę umieszcza się w zbiorniku buforowym 9. Mieszalnik 1 jest wyposażony w zsuwnię do podawania spienionej mokrej masy do zbiornika buforowego 9. Zbiornik buforowy 9 ma przenośnik 10 do podawania mokrej masy do dyszy kształtowej 11. Korzystnie prze-
6 PL 213 728 B1 nośnik 10 jest przenośnikiem typu ślimakowego o dużym skoku linii śrubowej (360735-70 cm przy średnicy ślimaka 50 cm). Dysza 11 ma otwór o kształcie w przybliżeniu prostokątnym (na przykład 50 x 5 cm albo 60 x 5 cm) do wytłaczania wstęgi mokrej masy. W bezpośrednim sąsiedztwie dyszy 11 znajduje się przenośnik taśmowy 12 tak rozmieszczony, że wytłaczana przez dyszę 11 mokra masa jest przyjmowana na przenośnik taśmowy 12. Przenośnik taśmowy 12 jest poprowadzony przez komorę 13 suszarni i jest zaopatrzony (za wylotem z komory 13 suszarni) w co najmniej jedną piłę 14 do formatowania płyty. W korzystnym rozwiązaniu przenośnik 12 jest przenośnikiem korytkowym do przyjmowania i przenoszenia ciągłej wstęgi mokrej masy. W takim przypadku co najmniej jedna piła 14 do formatowania płyty jest przeznaczona nie tylko do przycinania bocznych krawędzi płyty, ale także do poprzecznego cięcia wstęgi płyty na odcinki o żądanej długości, na przykład 100 cm, 150 cm czy 200 cm. Przenośnik 12 może też być zaopatrzony w formy wielokątne, zazwyczaj prostokątne, do przyjmowania i przenoszenia mokrej masy. Wówczas co najmniej jedna piła 14 do formatowania płyty jest przeznaczona do cięcia wzdłuż bocznych krawędzi płyty. Komora 13 suszarni jest wyposażona w środki do nawiewu i wywiewu powietrza, ί/lub źródła ciepła. Korzystnie komora 13 suszarni ma dmuchawy i nagrzewnice parowe i/lub co najmniej jeden generator mikrofal. P r z y k ł a d 1 Makulaturę obejmującą różne rodzaje zadrukowanego papieru oraz tekturę falistą, a także inne odpady celulozowe, takie jak słoma i/lub trzcina, rozdrabnia się w znany sposób, poprzez skrawanie a następnie rozdrabnianie mechaniczne - w młynie kulowym, bądź pneumatycznie w bębnie podciśnieniowym. Korzystnie stosuje się makulaturę z dodatkiem słomy zbożowej, a wytworzone w procesie mechanicznego skrawania i rozrywania kłaczkowate cząstki podaje się do mieszalnika 1 z użyciem pneumatycznego agregatu 3. W rurowym zbiorniku 2 generowania piany prowadzi się spienianie wody z dodatkiem środka powierzchniowo czynnego, za pomocą sprężonego powietrza wtłaczanego pod ciśnieniem ok. 6 barów do zbiornika 2 poniżej poziomu powierzchni cieczy, korzystnie w pobliżu dna zbiornika 2. Wodę doprowadza się do zbiornika 2 w sposób ciągły przewodem 4 i jednocześnie dozuje się płynny środek powierzchniowo czynny, przy takim natężeniu objętościowego przepływu, aby utrzymywać w zbiorniku 2 stężenie środka powierzchniowo czynnego w wodzie na poziomie 1 kg/100 I wody. W sumie podaje się 100 I wody i 1 kg środka powierzchniowo czynnego. Stosowanym środkiem powierzchniowo czynnym jest mieszanina C 14 -C 16 alkenosulfonianów i hydroksyalkanosulfonianów metalu alkalicznego (sodu), taka jak Hostapur OS Iiq. Wytworzoną pianę wodną podaje się do mieszalnika 1, do którego równolegle podaje się krzemian sodu (50% roztwór wodny) z zasobnika 7 za pomocą pompy 8, w takiej objętości, aby uzyskać mokrą masę o zawartości 28 kg bezwodnego krzemianu na 1 m 3 mieszaniny. Ponadto do mieszalnika 1 podaje się wodny roztwór alkoholu poliwinylowego, w takiej objętości, aby uzyskać mokrą masę o zawartości 1,5 kg bezwodnego alkoholu poliwinylowego na 1 m 3 mieszaniny. Dozowanie płynów odbywa się równolegle z wprowadzaniem do mieszalnika 1 sypkiej, suchej masy zawierającej cząstki makulatury (jak wskazano powyżej), w ilości 88 kg/m 3 mieszaniny. Składniki w mieszalniku 1 miesza się z użyciem mieszadła spiralnego przez 5-7 minut. Proces zestawiania w mieszalniku 1 cząstek makulatury z dozowanymi płynami i pianą wodną, ze względu na relatywnie długi czas potrzebny do wymieszania składników celulozowych z pianą i spoiwem, ma charakter periodyczny. Dla utrzymania nieprzerwanego funkcjonowania następnych etapów sposobu wytwarzania płyty, mokrą masę zawierającą cząstki makulatury, spienione spoiwo i wodę, podaje się grawitacyjnie do zbiornika buforowego 9. Zbiornik buforowy 9 jest zaopatrzony w przenośnik ślimakowy 10 do podawania do dyszy 11. Poprzez dyszę 11 wytłacza się wstęgę mokrej masy o przekroju w przybliżeniu prostokątnym (50 x 5 cm albo 60 x 5 cm). Wstęgę kieruje się na korytkowy przenośnik 12 taśmowy, ze ściankami pionowymi, przesuwający wstęgę przez komorę suszarniczą 13, za którą następuje formatowanie płyt za pomocą pił kalibrujących 14 (cięcie wzdłuż bocznych krawędzi płyty) i poprzeczne cięcie płyty na odcinki o zadanej długości, np. 100 cm lub 200 cm. Alternatywnie, wstęgę wytłaczaną z dyszy podaje się do form prostokątnych, takich jak 5 x 50 x 100 cm, albo 5 x 60 x 120 cm. Uformowane płyty umieszcza się w komorze suszarniczej na około 24 godziny do suszenia konwekcyjnego, z natężeniem objętościowym nawiewem powietrza, wilgotnością powietrza i temperaturą dobranymi rozmiary płyt i do ilości wody koniecznej do odparowania.
PL 213 728 B1 7 P r z y k ł a d y 2-5 Do mieszalnika 1 podaje się składniki przygotowane tak, jak w przykładzie 1, do uzyskania mokrej masy o składzie wskazanym w poniższej tabeli 1. Wytworzoną mokrą masę przetwarza się analogicznie jak w przykładzie 1. T a b e l a 1 Przykład Cząstki makulatury kg/m 3 mokrej masy Spoiwo (w przeliczeniu na bezwodny krzemian sodu) kg/m 3 mokrej masy Krzemian sodu Alkohol poliwinylowy Środek powierzchniowo czynny (w przeliczeniu materiał bezwodny) kg/m 3 mokrej masy Woda l/m 3 mokrej masy 2 60 20 2,5 0,5 50 3 65 25 1,5 0,7 70 4 90 30 1,5 1 100 5 110 35 2,0 1 100 P r z y k ł a d 6 Cząstki materiału zawierającego celulozę podaje się do mieszalnika 1 z użyciem pneumatycznego agregatu 3. W rurowym zbiorniku 2 generowania piany prowadzi się spienianie wody z dodatkiem środka powierzchniowo czynnego, za pomocą sprężonego powietrza wtłaczanego pod ciśnieniem ok. 6 barów do zbiornika 2 poniżej poziomu powierzchni cieczy, korzystnie w pobliżu dna zbiornika 2. Wodę doprowadza się do zbiornika 2 w sposób ciągły przewodem 4 i jednocześnie dozuje się płynny środek powierzchniowo czynny, przy takim natężeniu objętościowego przepływu, aby utrzymywać w zbiorniku 2 stężenie środka powierzchniowo czynnego w wodzie na poziomie 1 kg/100 I wody. W sumie podaje się 100 I wody i 1 kg środka powierzchniowo czynnego. Stosowanym środkiem powierzchniowo czynnym jest mieszanina C 14 -C 16 alkenosulfonianów i hydroksyalkanosulfonianów metalu alkalicznego (sodu), taka jak Hostapur OS Iiq. Wytworzoną pianę wodną podaje się do mieszalnika 1, do którego równolegle podaje się krzemian sodu (50% roztwór wodny) z zasobnika 7 za pomocą pompy 8, w takiej objętości, aby uzyskać mokrą masę o zawartości 35 kg bezwodnego krzemianu na 1 m 3 mieszaniny. Dozowanie płynów odbywa się równolegle z wprowadzaniem do mieszalnika 1 sypkiej, suchej masy zawierającej cząstki makulatury (jak wskazano powyżej), w ilości 88 kg/m 3 mieszaniny. Składniki w mieszalniku 1 miesza się z użyciem mieszadła spiralnego przez 5-7 minut. Proces zestawiania w mieszalniku 1 cząstek makulatury z dozowanymi płynami i pianą wodną, ze względu na relatywnie długi czas potrzebny do wymieszania składników celulozowych z pianą i spoiwem, ma charakter periodyczny. Dla utrzymania nieprzerwanego funkcjonowania następnych etapów sposobu wytwarzania płyty, mokrą masę zawierającą cząstki makulatury, spienione spoiwo i wodę, podaje się grawitacyjnie do zbiornika buforowego 9. Zbiornik buforowy 9 jest zaopatrzony w przenośnik ślimakowy 10 do podawania mokrej masy do dyszy 11. Poprzez dyszę 11 wytłacza się wstęgę mokrej masy o przekroju w przybliżeniu prostokątnym (50 x 5 cm albo 60 x 5 cm). Wstęgę kieruje się na korytkowy przenośnik 12 taśmowy, ze ściankami pionowymi, przesuwający wstęgę przez komorę suszarniczą 13, za którą następuje formatowanie płyt za pomocą pił 14 kalibrujących (cięcie wzdłuż bocznych krawędzi płyty) i poprzeczne cięcie płyty na odcinki o zadanej długości, np. 100 cm lub 200 cm. Alternatywnie, wstęgę wytłaczaną z dyszy podaje się do form prostokątnych, takich jak 5x50x100 cm, albo 5x60x120 cm. Uformowane płyty umieszcza się w komorze suszarniczej na około 24 godziny do suszenia konwekcyjnego. P r z y k ł a d y 7-10 Do mieszalnika 1 podaje się składniki przygotowane tak, jak w przykładzie 6, do uzyskania mokrej masy o składzie wskazanym w poniższej tabeli 2. Wytworzoną mokrą masę przetwarza się analogicznie jak w przykładzie 2.
8 PL 213 728 B1 Przykład Cząstki makulatury kg/m 3 mokrej masy T a b e l a 2 Spoiwo (w przeliczeniu na bezwodny krzemian sodu) kg/m 3 mokrej masy Środek powierzchniowo czynny (w przeliczeniu materiał bezwodny) Woda l/m 3 mokrej masy 7 60 25 0,5 50 8 65 30 0,7 70 9 90 35 1 100 10 110 40 1 100 Wytworzone płyty badano pod względem parametrów użytkowych, takich jak gęstość pozorna, wytrzymałość mechaniczna, nasiąkliwość i palność. Uzyskane wyniki zamieszczono w tabeli 3. T a b e l a 3 Przykład Gęstość płyty kg/m 3 Wytrzymałość 2 Nasiąkliwość Palność mechaniczna kg/cm 1 125 2 Niska Trudnopalna 2 85 0,5 Znaczna Palna 3 100 1 Średnia Trudnopalna 4 120 2 Niska Trudnopalna 5 150 3 Niska Niepalna 6 130 2 Niska Trudnopalna 7 90 0,5 Znaczna Palna 8 105 1 Średnia Trudnopalna 9 125 2 Niska Trudnopalna 10 155 3 Niska Niepalna Wytworzone płyty mogą być dodatkowo kalibrowane z wykorzystaniem metod mechanicznych, aby spełniać zadane parametry wymiarowe i/lub mogą być licowane materiałami okładzinowymi i/lub wykańczającymi, takimi jak kartony, sklejki drewnopochodne, folie paro-przepuszczalne, bądź też malowane czy impregnowane powierzchniowo. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania płyty izolacyjnej do izolacji termicznej i/lub akustycznej, z materiału zawierającego celulozę i ze spoiwa, znamienny tym, że rozdrobniony materiał zawierający celulozę w postaci cząstek materiału zawierającego celulozę, uprzednio wytworzoną pianę wodną i spoiwo miesza się do uzyskania spienionej mokrej masy, którą formuje się do postaci surowej płyty, po czym surową płytę poddaje się suszeniu. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, pianę wodną wytwarza się poprzez spienianie wodnej mieszaniny zawierającej co najmniej jeden środek powierzchniowo czynny i spoiwo, a następnie wytworzoną pianę wodną dodaje się do cząstek materiału zawierającego celulozę. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, pianę wodną wytwarza się poprzez spienianie wodnej mieszaniny zawierającej co najmniej jeden środek powierzchniowo czynny, a następnie wytworzoną pianę wodną dodaje się do cząstek materiału zawierającego celulozę i do spoiwa. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, pianę wodną wytwarza się poprzez spienianie wodnej mieszaniny zawierającej co najmniej jeden środek powierzchniowo czynny i część spoiwa, a następnie wytworzoną pianę wodną dodaje się do cząstek materiału zawierającego celulozę i do reszty spoiwa.
PL 213 728 B1 9 5. Sposób według zastrz. 2, 3 albo 4, znamienny tym, że uzyskuje się stopień spienienia, mierzony jako proporcja objętości wytworzonej piany do objętości wody użytej do spieniania, wynoszący co najmniej 10:1, korzystnie co najmniej 20:1, bardziej korzystnie co najmniej 30:1. 6. Sposób według zastrz. 1, 2, 3 albo 4, znamienny tym, stosuje się 30-150 części wagowych cząstek materiału zawierającego celulozę, 10-100 części wagowych spoiwa oraz 0,1-5 części wagowych co najmniej jednego środka powierzchniowo czynnego i 30-150 wagowych wody, na 1 m 3 spienionej mokrej masy. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że stosuje się 50-120 części wagowych cząstek materiału zawierającego celulozę, 20-60 części wagowych spoiwa oraz 0,5-2 części wagowych co najmniej jednego środka powierzchniowo czynnego i 40-120 wagowych wody, na 1 m 3 spienionej mokrej masy. 8. Sposób według zastrz. 1, 2, 3 albo 4, znamienny tym, że stosuje się dodatek środka stabilizującego pianę. 9. Sposób według zastrz. 1, 2, 3 albo 4, znamienny tym, że spoiwem jest spoiwo nieorganiczne, ewentualnie z dodatkiem spoiwa organicznego. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że spoiwem nieorganicznym jest spoiwo krzemianowe. 11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że spoiwem organicznym jest spoiwo poliwinylowe. 12. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że spoiwem jest mieszanina spoiwa krzemianowego i poliwinylowego. 13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że spoiwem jest krzemian metalu alkalicznego, ewentualnie z dodatkiem alkoholu poliwinylowego, w ilości nie przekraczającej 1 części wagowej alkoholu poliwinylowego na 10 części wagowych krzemianu. 14. Sposób według zastrz. 2, 3, albo 4, znamienny tym, że stosuje się anionowy lub niejonowy środek powierzchniowo czynny, lub ich mieszaninę. 15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że jako anionowy środek powierzchniowo czynny stosuje się co najmniej jeden sulfonian metalu alkalicznego i/lub co najmniej jeden organiczny siarczan metalu alkalicznego, korzystnie co najmniej jeden alkilosulfonian, hydroksyalkilosulfonian, alkenylosulfonian, alkiloarylosulfonian i/lub alkiloeterosiarczan sodu. 16. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że jako niejonowy środek powierzchniowo czynny stosuje się co najmniej jeden oksyetylenowany alkilofenol, oksyetylenowany alkohol alifatyczny, lub ich mieszaninę. 17. Sposób według zastrz. 2, 3, 4 albo 5, znamienny tym, że spienianie przeprowadza się wprowadzając pod ciśnieniem powietrze pod powierzchnię wodnej mieszaniny. 18. Sposób według zastrz. 1, 6 albo 7, znamienny tym, że stosuje się cząstki materiału zawierającego celulozę uzyskane z makulatury gazetowej z dodatkiem słomy. 19. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się suszenie z wykorzystaniem nadmuchu powietrza, suszenie mikrofalowe, suszenie konwekcyjne lub kombinację tych metod. 20. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się formowanie do postaci ciągłej wstęgi płyty, a następnie poprzeczne cięcie płyty. 21. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się formowanie w formach wielokątnych, korzystnie prostokątnych. 22. Sposób według zastrz. 20, albo 21, znamienny tym, że stosuje się obróbkę mechaniczną co najmniej jednej powierzchni płyty. 23. Sposób według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 22, znamienny tym, że wytwarza się płytę gotową o gęstości niższej od 200 kg/m 3, korzystnie o gęstości niższej od 160 kg/m 3. 24. Urządzenie do wytwarzania płyty izolacyjnej do izolacji termicznej i/lub akustycznej, znamienne tym, że obejmuje mieszalnik (1) do mieszania cząstek materiału zawierającego celulozę z płynną mieszaniną spoiwa i wodną pianą, który to mieszalnik (1) jest zaopatrzony w pneumatyczny agregat (3) do zasilania mieszalnika cząstkami materiału zawierającego celulozę oraz rurowy zbiornik (2) generowania piany zaopatrzony w przewód (6) do doprowadzania sprężonego powietrza, i przewód zasilania wodą (4) z dozownikiem środka powierzchniowo czynnego (5), przy czym rurowy zbiornik (2) jest umieszczony w pobliżu mieszalnika (1) tak, że wytwarzana piana spływa do mieszalnika (1) przez przelew znajdujący się w górnej części rurowego zbiornika (2), i który to mieszalnik (1) ma zsuwnię do podawania spienionej mokrej masy do zbiornika buforowego (9), zaopatrzonego w prze-
10 PL 213 728 B1 nośnik (10) do podawania mokrej masy do dyszy (11), przez którą to dyszę (11) mokra masa jest wytłaczana na przenośnik (12) taśmowy do przyjmowania i przenoszenia wstępnie uformowanej wytłoczonej mokrej masy, przez komorę (13) suszarni. 25. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że mieszalnik (1) jest połączony rurowym kanałem zaopatrzonym w pompę (8) do podawania spoiwa nieorganicznego, z zasobnikiem spoiwa nieorganicznego (7). 26. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że rurowy zbiornik (2) jest połączony rurowym kanałem zaopatrzonym w pompę (8) do podawania spoiwa nieorganicznego, z zasobnikiem spoiwa nieorganicznego (7). 27. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że mieszalnik (1) jest zaopatrzony w dozownik spoiwa organicznego (15). 28. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że rurowy zbiornik (2) jest zaopatrzony w dozownik spoiwa organicznego (15). 29. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że rurowy zbiornik (2) jest zaopatrzony w dozownik środka stabilizującego pianę. 30. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że mieszalnik (1) jest zaopatrzony w dozownik środka stabilizującego pianę. 31. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że przenośnik (12) taśmowy jest przenośnikiem korytkowym do przyjmowania i przenoszenia ciągłej wstęgi mokrej masy. 32. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że przenośnik (12) taśmowy jest zaopatrzony w formy wielokątne, korzystnie prostokątne, do przyjmowania i przenoszenia mokrej masy. 33. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że przenośnik (10) do podawania mokrej masy do dyszy (11), jest przenośnikiem typu ślimakowego. 34. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że komora (13) suszarni jest zaopatrzona w dmuchawy i nagrzewnice parowe i/lub źródło mikrofal. 35. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że za komorą (12) suszarni znajduje się co najmniej jedna piła (14) do cięcia wzdłużnego i/lub poprzecznego płyty.
PL 213 728 B1 11 Rysunki
12 PL 213 728 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 4,92 zł (w tym 23% VAT)