RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: 307304 (22) Data zgłoszenia 16.08.1993 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 16.08.1993, PCT/EP93/02175 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 03.03.1994, W094/04473, PCT Gazette nr 06/94 (11) 172472 (13) B1 (51) IntCl6: C04B 38/02 C04B 18/26 E04B 1/90 C04B 16/06 ( 5 4 ) Sposób wytwarzania płyty budowlanej lekkiej z wełny drzewnej i płyta budowlana lekka z wełny drzewnej (30) Pierwszeństwo: 21.08.1992,DE,P4227801.5 (73) Uprawniony z patentu: H e ra k lith H o ld in g A k tie n g e s e lls c h a ft, Fürnitz, A T (43) Zgłoszenie ogłoszono: 15.05.1995 BUP 10/95 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.09.1997 WUP 09/97 (72) Twórcy wynalazku: Gernot Thaler, Villach, AT Dieter Lerchbaum er, Spittal, AT D ietm ar H erm ann, Ferndorf, AT O skar Seidler, Villach, A T Alfred Kuchler, Stubenberg, DE (74) Pełnomocnik: D ziarnow ska Monika, P O L S E R V IC E PL 172472 B1 (57) 1. Sposób wytwarzania płyty budowlanej lekkiej z wełny drzewnej, znamienny tym, że najpierw pokrywa się przynajmniej jeden płaski arkusz luźnego wypełnienia z wełny drzewnej spienionym środkiem wiążącym, następnie nasącza się wypełnienie z wełny drzewnej spienionym środkiem wiążącym przy równoczesnym zmniejszaniu jego objętości do pożądanego wymiaru końcowego płyty budowlanej lekkiej, po czym utrzymuje się przy stałej objętości tak sprasowaną i nasączoną spienionym środkiem wiążącym płytę budowlaną, aż do zestalenia się spienionego środka wiążącego. 5. Płyta budowlana lekka z wełny drzewnej, znamienna tym, że zawiera otwartoporowe wypełnienie ze sprasowanej wełny drzewnej, przy czym cząstki wełny drzewnej są inkrustowane powierzchniowo środkiem wiążącym, a inkrustowanie ma postać pianki, która przynajmniej częściowo znajduje się w porach płyty budowlanej lekkiej.
Sposób wytwarzania płyty budowlanej lekkiej z wełny drzewnej i płyta budowlana lekka z wełny drzewnej Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania płyty budowlanej lekkiej z wełny drzewnej, znamienny tym, że najpierw pokrywa się przynajmniej jeden płaski arkusz luźnego wypełnienia z wełny drzewnej spienionym środkiem wiążącym, następnie nasącza się wypełnienie z wełny drzewnej spienionym środkiem wiążącym przy równoczesnym zmniejszaniu jego objętości do pożądanego wymiaru końcowego płyty budowlanej lekkiej, po czym utrzymuje się przy stałej objętości tak sprasowaną i nasączoną spienionym środkiem wiążącym płytę budowlaną, aż do zestalenia się spienionego środka wiążącego. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nasyca się spienionym środkiem wiążącym wypełnienie z wełny drzewnej, przenoszone w postaci taśmy ciągłej, przy sprasowywaniu tego wypełnienia z wełny drzewnej do pożądanego wymiaru końcowego płyty budowlanej. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wprowadza się spieniony środek wiążący pomiędzy dwa przenoszone w postaci taśm ciągłych wypełnienia z wełny drzewnej, po czym prowadzi się taśmy ku sobie przy równoczesnym nasączaniu spienionym środkiem wiążącym i sprasowuje do pożądanego wymiaru końcowego płyty budowlanej. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się spieniony środek wiążący, zawierający substancje zmieniające czas utwardzania i/lub strukturę porów. 5. Płyta budowlana lekka z wełny drzewnej, znamienna tym, że zawiera otwartoporowe wypełnienie ze sprasowanej wełny drzewnej, przy czym cząstki wełny drzewnej są inkrustowane powierzchniowo środkiem wiążącym, a inkrustowanie ma postać pianki, która przynajmniej częściowo znajduje się w porach płyty budowlanej lekkiej. 6. Płyta budowlana według zastrz. 5, znamienna tym, że przestrzeń porów między wypełnieniem ze sprasowanych cząstek wełny drzewnej jest całkowicie wypełniona utwardzonym spienionym środkiem wiążącym. 7. Płyta budowlana według zastrz. 5, znamienna tym, że utwardzona pianka środka wiążącego ma gęstość między 100 i 700 g/l. 8. Płyta budowlana według zastrz. 5, znamienna tym, że utwardzona pianka środka wiążącego ma pory o przeciętnej średnicy pomiędzy 0,2 a 5 mm. 9. Płyta budowlana według zastrz. 5, znamienna tym, że stosunek masowy - wełna drzewna : spieniony środek wiążący wynosi 1 : 6 do 2 : 1. 10. Płyta budowlana według zastrz. 5, znamienna tym, że górna powierzchnia płyty budowlanej pokryta jest warstwą z utwardzonego spienionego środka wiążącego. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania płyty budowlanej lekkiej z wełny drzewnej i płyta budowlana lekka z wełny drzewnej. Tego rodzaju płyta budowlana lekka z wełny drzewnej znana jest pod handlową nazwą "Heraklith". Do wytwarzania płyt budowlanych tego rodzaju używane są cząstki wełny drzewnej, które można nazwać wiórami wełny drzewnej. Mają one zwykle długość powyżej 8 cm, szerokość 3-6 mm i grubość od 0,2 do 0,5 mm. Wióry takie z trudem dają się ubijać w maty wełny drzewnej ze środkiem wiążącym. W znanych rozwiązaniach wióry wełny drzewnej najpierw pokrywa się zawiesiną środka wiążącego. Tak wstępnie
172 472 3 inkrustowane wióry zostają następnie ukształtowane w luźne wypełnienie i na koniec prasowane, przy czym prasowanie trwa dopóki nie ulegną zestaleniu mostki środka wiążącego w miejscach styku sąsiednich wiórów. Za pomocą wstępnego inkrustowania można wytwarzać tylko stosunkowo bardzo zagęszczone płyty, których wygląd przedstawiono na fig. 1. Nasycanie cząstek wełny drzewnej spienionym środkiem wiążącym, jak zaproponowano w niemieckim opisie patentowym nr 20 04 246 C3, umożliwia wprawdzie wykonywanie z wiórów stosunkowo cienkich mat, jednakże nie w przypadku luźnego wypełnienia z wełny drzewnej. Również przedstawione w tym opisie patentowym nasycanie wstępnie przygotowanej maty z wiórów nie nadaje się do zastosowania w przypadku tego rodzaju płyt budowlanych lekkich z wełny drzewnej, gdyż nasycanie po wstępnym prasowaniu nie jest w stanie zapewnić całkowitego pokrycia powierzchni poszczególnych wiórów drzewnych, które jest niezbędne w celu zapewnienia punktów połączeniowych. Znane jest również z opisu niemieckiego nr 25 48 912 inkrustowanie wiórów z wełny drzewnej pianką środka wiążącego, odbywające się w mieszalniku mechanicznym. W mieszalniku następuje rozdrabnianie spienionego środka wiążącego i wiórów z wełny drzewnej. Zupełnie inną drogę postępowania przedstawiono w niemieckim opisie patentowym 899 470. Proponuje się w nim wylewanie do form przygotowanego wstępnie, spienionego cementu magnezowego i pozostawianie do utwardzenia, przy czym do piany wprowadza się oddzielnie cząstki wełny drzewnej. Jest oczywiste, że w tym sposobie można wykonywać kształtki tylko w sposób nieciągły. Poza tym przedmioty wykonane z cementu magnezowego są wyjątkowo kruche, również przy zastosowaniu pojedynczych wiórów wełny drzewnej czy innych wypełniaczy. Za pomocą tego sposobu nie można wykonywać masowych wyrobów przemysłowych, takich jak płyty budowlane lekkie. Według opisu niemieckiego 1 025 778 wytwarza się jastrychy i inne elementy budowlane przez mieszanie spienionego środka wiążącego z wypełniaczem (mączką drzewną). Dzięki dodaniu sztucznych żywic i/lub bitumu do pianki można osiągnąć jej stabilizację. Stosowanie stabilizatorów piany jak również procesów mieszania znacznie podraża produkcję płyt. Celem wynalazku jest opracowanie tego rodzaju płyty budowlanej lekkiej z wełny drzewnej, która miałaby większą zawartość porów w stosunku do konwencjonalnych płyt "Heraklith", a więc mniejszą gęstość, i mniejsze upakowanie cząstek wełny drzewnej, przy tym przy wytwarzaniu wymagałaby mniejszej ilości środka wiążącego. Sposób według wynalazku polega na tym, że najpierw pokrywa się przynajmniej jeden płaski arkusz luźnego wypełnienia z wełny drzewnej spienionym środkiem wiążącym, następnie nasącza się wypełnienie z wełny drzewnej spienionym środkiem wiążącym przy równoczesnym zmniejszaniu jego objętości do pożądanego wymiaru końcowego płyty budowlanej lekkiej, przy czym utrzymuje się przy stałej objętości tak sprasowaną i nasączoną spienionym środkiem wiążącym płytę budowlaną, aż do zestalenia się spienionego środka wiążącego. Korzystnie nasyca się spienionym środkiem wiążącym wypełnienie z wełny drzewnej, przenoszone w postaci taśmy ciągłej, przy sprasowywaniu tego wypełnienia z wełny drzewnej do pożądanego wymiaru końcowego płyty budowlanej, po czym wprowadza się spieniony środek wiążący pomiędzy dwa przenoszone w postaci taśm ciągłych wypełnienia z wełny drzewnej, a następnie prowadzi się taśmy ku sobie przy równoczesnym nasączaniu spienionym środkiem wiążącym i sprasowuje do pożądanego wymiaru końcowego płyty budowlanej. Korzystnie stosuje się spieniony środek wiążący, zawierający substancje zmieniające czas utwardzania i/lub strukturę porów.
4 172 472 Płyta budowlana lekka z wełny drzewnej, charakteryzuje się tym, że zawiera otwartoporowe wypełnienie ze sprasowanej wełny drzewnej, przy czym cząstki wełny drzewnej są inkrustowane powierzchniowo środkiem wiążącym, a inkrustowanie ma postać pianki, która przynajmniej częściowo znajduje się w porach płyty budowlanej lekkiej. Korzystnie przestrzeń porów między wypełnieniem ze sprasowanych cząstek wełny drzewnej jest całkowicie wypełniona utwardzonym spienionym środkiem wiążącym. Korzystnie utwardzona pianka środka wiążącego ma gęstość między 100 i 700 g/l, a pory mają przeciętną średnicę pomiędzy 0,2 a 5 mm. Korzystnie stosunek masowy - wełna drzewna : spieniony środek wiążący wynosi 1 : 6 do 2 : 1. Płyta budowlana może mieć górną powierzchnię pokrytą warstwą z utwardzonego spienionego środka wiążącego. Wynalazek wykorzystuje nieoczywistą okoliczność, że wióry wełny drzewnej nadają się do konfekcjonowania w płyty budowlane lekkie z wełny drzewnej, o bardzo małej gęstości, jeżeli cząstki sklejającego środka wiążącego przygotowane są w postaci spienionej. Samo zastosowanie spienionego środka wiążącego zamiast konwencjonalnych zawiesin nie pozwala jednak na rozwiązanie podstawowego problemu wynalazku. Okazało się, że poszczególne wióry wypełnienia z wełny drzewnej tylko wtedy można całkowicie inkrustować powierzchniowo i połączyć ze sobą w stanie luźnym, kiedy spieniony środek wiążący nanosi się na wypełnienie z wełny drzewnej podczas procesu prasowania. Zasada jest następująca: Wypełnienie z wełny drzewnej ma gęstość zaledwie 4-10 kg/m3. Innymi słowy: składa się ono w ponad 90% z powietrza. Dzięki rozwiązaniu według wynalazku możliwe jest również wyeliminowanie stosowania stabilizatorów piany, jak również procesów mieszania. Płyta budowlana lekka według wynalazku posiada wypełnienie otwartoporowe z wełny drzewnej, przy czym cząstki wełny drzewnej inkrustowane są powierzchniowo i to inkrustowanie wykazuje strukturę piankową, która przynajmniej częściowo wnika w pory płyty, przez nasączanie spienionym środkiem wiążącym wypełnienia z wełny drzewnej, poddawanego równocześnie kształtowaniu ze zmniejszeniem objętości. Spieniony środek wiążący zostaje zatem jakby "wtłoczony" w wypełnienie z wełny drzewnej, zwłaszcza podczas prasowania luźnego wypełnienia do wymiaru końcowego. W ten sposób można najpierw wprowadzić spieniony środek wiążący w stosunkowo luźne wypełnienie z wełny drzewnej, gdzie poszczególne wióry zostają pokryte powierzchniowo, i podczas następnego prasowania wypełnienia z wełny drzewnej zostają optymalnie w nim rozprowadzone. Przy tym spieniony środek wiążący obciążany jest mechanicznie tylko nieznacznie, tak że struktura spieniona zostaje prawie całkowicie zachowana. Prasowanie wypełnienia z wełny drzewnej odbywa się w sposób ciągły, na płasko, tak że poszczególne wióry podczas prasowania są indywidualnie orientowane na nowo, przy czym nie związane pokrycie piankowe oddziałuje jako elastyczna powłoka powierzchniowa. Wynalazek zostanie bliżej przedstawiony w przykładach wykonania uwidocznionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia strukturę bardzo zagęszczonej płyty wykonanej znanymi metodami; fig. 2 - strukturę płyty według wynalazku; a fig. 3 - schemat wytwarzania płyty według wynalazku. Płyta budowlana lekka z wełny drzewnej według wynalazku ma w porównaniu z rozwiązaniami znanymi, według fig. 1, strukturę dużo luźniejszą, charakteryzującą się dużo większą objętością porów (i w związku z tym znacznie mniejszą gęstością). Przy tym wytrzymałość takiej płyty jest niespodziewanie duża. Równocześnie płyta ma wyjątkowo dobre właściwości akustyczne. Ta luźna struktura powoduje, że wykorzystanie płyty do celów izolacyjnych i akustycznych jest optymalne. Objętość przestrzeni między wypełnieniem utworzonym przez cząstki wełny drzewnej może być w mniejszym lub większym stopniu wypełniona utworzonym spienionym
172 472 5 środkiem wiążącym w postaci jednego ze znanych elementów. Stopień wypełnienia może dobierać odpowiednio do pożądanych właściwości wyrobu i jego zastosowania. Za pomocą dodatków mieszanych ze środkiem wiążącym, zmiany spienianego środka wiążącego i jego czasu utwardzania, można wpływać na wielkość porów. Takie dodatki (opóźniacze, przyspieszacze, porofory) są znane i poniżej nie będą opisywane szczegółowo. Odnosi się to również do samego stosowanego środka wiążącego, który może zawierać cement hydrauliczny lub cement Sorela. Środki spieniające, na przykład mydła, środki powierzchniowo czynne, siarczany, (na przykład siarczan celulozy), lecz również metale i ich połączenia w postaci proszków, na przykład aluminium/ cynk lub magnez, oraz nadtlenek wodoru są znane i nie będą opisywane. Według korzystnej odmiany wykonania, ich dobór odbywa się w ten sam sposób, że utwardzony spieniony środek wiążący ma gęstość zawierającą się między 100 i 700 g/l i/lub pory o przeciętnej średnicy zawierającej się między 0,2 a 5 mm. Typowy stosunek masowy (wełna drzewna) : (spieniony środek wiążący) zawiera się między 1:6 a 2:1. Zależnie od obszaru zastosowania, można stosować spieniony środek wiążący, którego struktura wypełnienia piankowego z czasem się rozkłada. Stabilność płyty budowlanej lekkiej z wełny drzewnej zależy wtedy w pierwszym rzędzie od związania punktów styków wiórów między sobą. Można również wykonać celowo ukształtowaną matrycę piankową, a zwłaszcza specjalnie ukształtowaną w poszczególnych częściach płyty. Możliwe jest również przede wszystkim takie ukształtowanie płyty z cienkim pokryciem piankowym, że wyłącznie optycznie, płyta ma powierzchnię "prześwitującą", którą następnie pokrywa się powłoką malarską lub dodatkową warstwą. Opisana płyta budowlana lekka z wełny drzewnej nadaje się do wytwarzania zarówno nieciągłego, jak i ciągłego. W obu przypadkach na przynajmniej jeden płaski odcinek luźnego wypełnienia z wełny drzewnej nanosi się spieniony środek wiążący, który następnie, przy równoczesnym zmniejszaniu objętości wypełnienia z wełny drzewnej, wsiąka w nią. Przy tym tak sprasowana i nasączona spienionym środkiem wiążącym płyta utrzymana jest przy stałej objętości, aż do osiągnięcia odpowiedniej wytrzymałości własnej spienionego środka wiążącego. Proces ciągły jest wyjątkowo prosty w realizacji, kiedy spieniony środek wiążący nakładany jest na przenoszone wypełnienie z wełny drzewnej w postaci taśmy, i dalej, podczas prasowania wypełnienia z wełny drzewnej (aż do pożądanego wymiaru końcowego płyty) wsiąka w nią. Inne ulepszenie sposobu polega na tym, że spieniony środek wiążący, umieszcza się między dwoma transportowanymi w sposób ciągły, w postaci taśm, częściami wypełnienia z wełny drzewnej, a taśmy następnie, przy jednoczesnym utwardzaniu spienionego środka wiążącego, składane są w jedno wypełnienie z wełny drzewnej, i sprasowywane w jednolitą płytę. W tym przypadku pianka wnika zatem quasiizotropowo w wypełnienie z wełny drzewnej zarówno od jednej, jak i od drugiej jego strony, które równocześnie łączone są ze sobą w jednolitą płytę. Na pierwszej taśmie transportowej 10 doprowadzane jest luźne wypełnienie 12A z wełny drzewnej, w kierunku strzałki T, jak to uwidoczniono na fig. 3 rysunku. W pewnym odstępie powyżej przechodzi druga taśma transportowa 14, która przejmuje spieniony środek wiążący i odkłada na końcu taśmy transportowej 14 na luźnym wypełnieniu 12A z wełny drzewnej. Z kolei powyżej, w pewnej odległości, znajduje się trzecia taśma transportowa 16, na której doprowadzany jest drugi strumień częściowy 12B wypełnienia z wełny drzewnej, nakładany na wypełnienie 12A i znajdujący się na nim spieniony środek wiążący 16,
6 172 472 co powoduje nasączanie spienionym środkiem wiążącym obu wypełnień 12A, B z wełny drzewnej (strzałka I). W rezultacie, strumień materiału, składający się jeszcze z dwóch luźnych wypełnień 12A, 12B, i znajdującego się między nimi spienionego środka wiążącego 17 jest, za pomocą odpowiednich walców (oznaczonych schematycznie jako 18) prasowane w sposób ciągły, przy czym podczas tego prasowania pianka 16 wnika w puste przestrzenie wypełnienia 12A, B z wełny drzewnej i pokrywa powierzchniowo poszczególne wióry (inkrustuje), jak również wypełnia odpowiednie przestrzenie porów między wiórami. Następnie odbywa się prasowanie, aż do osiągnięcia pożądanego rozmiaru końcowego (oznaczonego schematycznie jako 20) oraz związania spienionego środka wiążącego na tyle, że wytwarzana płyta budowlana lekka z wełny drzewnej wykazuje wystarczającą wytrzymałość własną, umożliwiającą jej zdjęcie i dalszą obróbkę. Następne etapy obróbki obejmują przy tym przede wszystkim przycinanie na określony wymiar końcowy, jak również ewentualnie nałożenie powłoki malarskiej i/lub wytworzenie elementu kompozytowego przez naklejenie innych płyt lub tym podobnych. FIG.1 FIG.2 FIG.3 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł