CZ2010117A3

CZ2010117A3 - Zpusob výroby výlisku a výlisek

Info

Publication number: CZ2010117A3
Application number: CZ20100117A
Authority: CZ
Inventors: Rydlo@Zdenek
Original assignee: Novopol A.S.
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2011-10-12
Also published as: CZ302742B6

Abstract

Zpusob výroby výlisku, zejména zpusob výroby tvarových výlisku (7) z penového polystyrenu, podle kterého je nejprve forma (1) naplnena polystyrenovým materiálem (2), sestávajícím z 0 až 80 % obj. nových polystyrenových perel a 20 až 100 % obj. polystyrenové drti, který je nahrát, pricemž vzájemným spojením jednotlivých perel polystyrenového materiálu (2) dojde k vytvorení první vrstvy (3), dále se nejméne jednou forma (1) pootevre a doplní dalším polystyrenovým materiálem (4), sestávajícím z nových polystyrenových perlí, nebo ze smesi nových polystyrenových perlí a polystyrenové drti, nebo z polystyrenové drti, který je následne stlacen, a dále je celý obsah formy (1), znovu nahrát, pricemž vzájemným spojením jednotlivých cástic doplneného polystyrenového materiálu (4) dojde k vytvorení další vrstvy (5), a zároven dojde ke spojení cástic doplneného polystyrenového materiálu (4) další vrstvy (5) a povrchu (6) první vrstvy (3) polystyrenového materiálu (2). Výlisek, zejména polystyrenový tvarový penový výlisek vyrobený výše uvedeným zpusobem výroby výlisku obsahující nejméne dve vrstvy (3, 5) polystyrenového materiálu (2, 4).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby výlisků, zejména způsobu výroby tvarových výlisků z pěnového polystyrenu, polystyrénových tvarových pěnových výlisků a zařízení pro jejich výrobu.

Dosavadní stav techniky

V současné době je známa celá řada způsobů výroby výlisků z pěnového polystyrenu. Pěnový polystyren, se v důsledku své malé hustoty, jakož i svých mechanických a izolačních vlastností, často používá v baleních a na stavbách. S ohledem na velké množství na trhu a na různá možnosti použití je expandovaný polystyren velice rozšířený. Pro odstraňování odpadů obsahujících pěnový polystyren existují ve světě sběrná místa. Kromě ukládání na skládkách a energetického využití se provádí materiálové zhodnocení použitého pěnového polystyrenu ve stavebnictví. Mletý pěnový polystyren slouží jako přídavná látka do lehkého betonu, izolačních a lehkých omítek, jakož i při průmyslovém zpracování hlíny nebo se provádí jeho zhodnocení při zlepšování půdních vlastností.

V patentovém dokumentu CS 106(628 je popsáno zařízeni k výrobě obalů a technických i spotřebních výlisků z pěnového polystyrenu parním vypěňováním, sestávající z několika různých forem s dvojitými plášti propojenými s dutinou otvory, opatřené přívody páry a chladící vody a odvody kondensátu chladící vody, u kterého jsou formy upevněny na otočné konstrukci, opatřené rozvodným ústrojím, k jehož vnitřní otočné části jsou pevně připojeny pláště forem, a dále vyhazovači ústrojí. Výše popsané zařízení umožňuje klasickou dlouhodobě známou výrobu polystyrénových výrobků za pomocí nadouvadla obsaženého v polystyrénovém polotovaru.

Z patentu CZ 286/67 je znám způsob povrchové úpravy zpěňovatelného Λ polystyrenu, podle kterého se na povrch perliček zpěňovatelného polystyrenu nanese třísložková kombinace aditiv. První složkou jsou parciální estery nenasycených vyšších mastných kyselin se sorbitolem nebo pentaerythritolem, případné kombinace této směsi s glycerolem v množství 0,02 až 0,30 % hmotnostních vztaženo na ZPS. Dále to jsou monoestery vyšších mastných kyselin s glycerolem s výhodou monostearoylglycerolem v množství 0,02 až 0,30 % hmotnostních a poslední složkou jsou kovové solí kyseliny stearové, přednostně stearan zinečnatý nebo vápenatý v množství 0,01 až 0,15 % hmotnostních. Aditiva na bázi parciálních esterů nenasycených vyšších mastných kyselin se sorbitolem jsou produktem transesterifikace řepkového oleje se sorbitolem. Aditiva na bázi parciálních esterů nenasycených vyšších mastných kyselin s pentaerythritolem jsou produktem transesterifikace řepkového oleje s pentaerythritolem. Tento způsob zlepší pouze vlastnosti povrchové vrstvy. Jeho velkou nevýhodou je, vzhledem k nutnosti dodržení ekologických předpisů, nákladná technologie potřebná pro jeho realizaci.

Z patentové přihlášky CZ PV 1994-3013 je znám způsob výroby desek z pěnové hmoty na bázi styrenových polymerů s vysokou odolností proti tlaku. Jde o způsob výroby desek s nejmenší tloušťkou 20 mm a průřezem alespoň 50 cm², vytlačováním směsi styrenového polymeru a 1 až 10 % hmotnostních, vztaženo na styrenový polymer, vyháněcího prostředku, podle kterého se jako vyháněcí prostředek použije ether ze souboru obsahujícího dimethylether, methylethylether a methylvinyíether. Nevýhodou tohoto způsobu je jeho ekologická závadnost a vzhledem k technologii je omezena i velikost vyráběných desek.

Stejné nevýhody mají i vytlačované desky z pěnové hmoty podle patentové přihlášky CZ PV 1995-3111. Desky jsou vyrobené za použití propelentů prostých halogenu, z termoplastické základní látky na bázi styrenového polymeru, která má teplotu měknutí stanovenou podle Vicata VST B 50 nejvýše 100°C a tavný index MVR 200/5 nejméně 5 ml/10 min. Desky jsou tlusté nejméně 20 mm, s výhodou více než 50 mm, a zvláště výhodné 80 až 200 mm. Výhodným propelentem pro výrobu desek z pěnové hmoty je samotný oxid uhličitý, stejně jako směsi oxidu uhličitého a ethanolu a/nebo dimethyletheru.

Z užitného vzoru CZ 10076 U je znám způsob výroby polystyrénových výlisků, podle kterého se do polotovaru, vyrobeného v prvním stupni extruze, nejčastéji ve formě granulátu, nebo peletek, obsahujícího kromě základní složky polystyrenu i ostatní nezbytné komponenty, jako stabilizátory, povrchově aktivní látky, plnidla, retardéry hoření, včetně homogenně zapracovaného nadouvadla, který je rovnoměrně dávkován do extrudéru s profilovou hlavou, vmíchává nukleací činidlo v celkovém množství 0,1 až 0,3 hmotn.%, vztaženo k hmotnosti polotovaru, které v průběhu druhého stupně extruze řízené iniciuje zpěňovací proces. Extruze ve druhém stupni probíhá při teplotách v rozmezí 125^é|do 140°C, přičemž se od první zóny směrem k profilové hlavě teplota zvyšuje. Po výstupu z extrudéru je vytvarovaný profil odtahován odtahovacím zařízením přes kalibrační lišty, které dokončují tvarování profilu na přesné rozměry, do vodní chladící lázně, kterou je nejčastěji vodní sprcha s cirkulující chladící vodou a dále k okružní pile, kterou se vyrobený nekonečný pás profilu řeže na stanovené délky. Nevýhody tohoto způsobu jsou opět dány použitou technologií, která neumožňuje výrobu tvarově složitých polystyrénových pěnových výlisků.

Z další patentové přihlášky CZ PV 2005-441 je známý jádrový stavební blok sestávající z jádra, které je od vnějšího prostoru odděleno stěnami z betonu. Jádro obsahuje středové jádro vyrobené z recyklovaného odpadu ze skupiny: sběrový papír, polystyrén, heraklit, kartón, duté krabice, guma, dřevo, použité nádoby od nápojů a jiných kapalin, tubusy a jiné předměty obsahující dutiny a/nebo členitý povrch. Středové jádro je ze všech stran obaleno papírovou-cementovou maltovou směsí, čímž vznikne jádro. Způsob výroby jádrového stavebního bloku sestává z vytváření jádra obalením středového jádra tvořeného materiálem určeným k jeho výrobě papirovo-cementovou maltovou směsi, z přemisťování jádra po částečném ztuhnutí do formy pro vytváření bloku, a to na vrstvu betonu a ze zalévání této formy betonem na vibrační stolici. Je-li materiálem určeným k výrobě středového jádra kartón, vyrábí se středové jádro slisováním namočeného kartónu ve formě pro vytváření středového jádra a jeho fixováním. Jádrový stavební blok a způsob jeho výroby, zde popsaný, je použitelný pouze ve stavebnictví.

Známý je také způsob výroby polystyrénových pěnových výlisků, podle kterého se do formy nejdříve naplní předpěněné polystyrénové perle, dále se působením vodní páry a tepla mění skupenství nadouvadla obsaženého v materiálu a vzniklý plyn způsobí zvětšení objemu perel. Tím vzniká ve formě tlak, při kterém se ohřáté povrchy perel vzájemně spojí.

Z výše uvedeného stavu techniky je zřejmá celá rada nevýhod současného stavu techniky, přičemž jako nejvýraznější se jeví neekologičnost, technologická náročnost a omezená použitelnost známých technologií.

Cílem vynálezu je způsob výroby výlisků, zejména polystyrénových, který bude výrobně jednoduchý a umožní využít stávající strojní vybavení, přičemž při jeho aplikaci bude možné použití recyklovaný polystyrén.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje způsob výroby výlisků, zejména způsob výroby tvarových výlisků z pěnového polystyrenu, podle vynálezu jehož podstata spočívá vtom, že nejprve je forma naplněna polystyrénovým materiálem, sestávajícím z 0 až 80 % obj. nových polystyrénových perel a 20 až 100 % obj. polystyrénové drti, který je nahřát, přičemž vzájemným spojení jednotlivých perel polystyrénového materiálu dojde k vytvoření první vrstvy, dále se nejméně jednou forma pootevře a doplní dalším polystyrénovým materiálem, sestávajícím z nových polystyrénových perlí, nebo ze směsi nových polystyrénových perlí a polystyrénové drti, nebo z polystyrénové drti, který je následně stlačen, a dále je celý obsah formy znovu nahřát, přičemž vzájemným spojení jednotlivých částic doplněného polystyrénového materiálu dojde k vytvoření další vrstvy, a zároveň dojde ke spojení částic doplněného polystyrénového materiálu další vrstvy a povrchu první vrstvy polystyrénového materiálu. Stlačeni je nejvýhodněji provedeno mechanickým tlakem vzniklým působením hydrauliky stroje. K stlačení pěnového polystyrenu dochází mechanicky i expanzí v případě nového materiálu.

První vrstva tvořící jádro může být naplněna do uzavřené formy bez stlačení. V případě, kdy je použit větší procentní podíl recyklovaných perel, je výhodné, když je polystyrénový materiál stlačen. Pěnový polystyren je v tomto kroku pouze částečně spojen, přičemž tato vrstva si zachová určitou prodyšnost a k úplnému spojení perel dochází až v okamžiku, kdy je stlačena a zahřátá další vrstva.

Zahřátí je nejvýhodněji provedeno parou. Použití páry je výhodné zejména v případě použití recyklovaného polystyrénového materiálu, protože vysokou teplotou páry dochází k jeho dezinfekci.

Výhodné je, že pro vytvoření první vrstvy je možné použít jak nové polystyrénové perle, tak až 100 % obj. recyklované polystyrénové drti, které již neobsahují žádné nadouvadlo.

Dále je výhodné, když se tvarový výlisek na závěr pomocí působení podtlaku ochladí a poté se vyjme z formy.

Uvedené nedostatky dále do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje výlisek, zejména tvarový výlisek z pěnového polystyrenu vyrobený výše uvedeným způsobem výroby výlisků, podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje nejméně dvě vrstvy polystyrénových materiálů.

Je výhodné, když jednotlivé vrstvy obsahují polystyrénové materiály s rozdílnými vlastnostmi. V určitých specifických případech ale může být výhodné, když jednotlivé vrstvy jsou vyrobeny z polystyrénových materiálů se stejnými vlastnostmi.

Z hlediska funkčnosti výlisků je velice výhodné, když jednotlivé vrstvy mají rozdílné vlastnosti.

Dále je výhodné, když polotovarem pro výrobu první vrstvy je polystyrénový materiál sestávající z 0 až 80 % obj. nových polystyrénových perel a 20 až 100 % obj. polystyrénové drti, a polotovarem pro výrobu druhé vrstvy je polystyrénový materiál sestávající z nových polystyrénových perlí, nebo ze směsi nových polystyrénových perlí a polystyrénové drti, nebo z polystyrénové drti.

Výše uvedený způsob a jím vyrobený výrobek lze s výhodou použít při výrobě vrstvených výrobků vyrobených z pěnového polystyrenu. Tak lze například vyrobit výlisek, který má vrstvu vytvořenou z polotovaru s vyšší objemovou hmotností a vrstvu tvořící jádro vyrobené z polotovaru s nižší objemovou hmotností, která navíc může být tvořena polystyrénovým materiálem s přídavkem polystyrénové drti nebo polystyrénovou drtí samotnou. Takový výlisek má zlepšené mechanické parametry, přičemž dochází k úspoře výchozí suroviny, kterou jsou perle nového polystyrenu.

Výrazná úspora také vzniká, pokud je jádro vyrobeno z materiálu s podílem až 100% obj. polystyrénové drti a vrchní vrstva je vyrobena z nového materiálu. Takový výlisek má vzhledové vlastnosti vrchní vrstvy zcela identické s výliskem, který je celý vyrobený z nového materiálu, ale má zlepšené mechanické vlastnosti, při výrazné úspoře výchozí suroviny. Podobné lze vyrobit výlisek, který má vrchní vrstvu materiálu odlišné barvy od barvy materiálu tvořícího jádro.

Další podstatnou výhodou je to, že pro výrobu polystyrénových výlisků podle popsaného způsobu není nutné použít všechen polystyrénový materiál, který obsahuje nadouvadlo, protože jednotlivé perle mohou být na sebe natlačeny pouze mechanicky na stávajícím výrobním zařízení s případnými drobnými úpravami formy.

Výše uvedené dále znamená, že pro výrobu výlisků je možné použít recyklovaný polystyren s nulovým obsahem nadouvadel.

Výše uvedený způsob výroby výlisků je možné zařadit do systému zpracování odpadu a vytvořit tak uzavřený systém výroby, zpracování a recyklace polystyrenu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na kterém obr. 1 znázorňuje ve schematickém řezu zařízení pro výrobu tvarových výlisků z pěnového polystyrenu v okamžiku, kdy je ve formě vyrobena první vrstva, obr. 2 znázorňuje ve schematickém řezu zařízeni pro výrobu tvarových výlisků z pěnového polystyrenu v okamžiku, kdy je forma pootevřena a připravena přijmout polystyrénový materiál pro vytvoření druhé vrstvy, a obr. 3 znázorňuje ve schematickém řezu zařízení pro výrobu tvarových výlisků z pěnového polystyrenu v okamžiku, kdy je výlisek vyroben.

Přiklad^provedení vynálezu

Podle způsobu výroby tvarových výlisků 7 z pěnového polystyrenu je nejprve (obr. 1) forma 1 naplněna polystyrénovým materiálem 2, sestávajícím z 0 až 80 % obj. nových polystyrénových perel a 20 až 100 % obj. polystyrénové drti, který je parou nahřát, přičemž vzájemným spojení jednotlivých perel polystyrénového materiálu 2 dojde k vytvoření první vrstvy 3.

V případě, kdy je použit větší procentní podíl recyklovaných perel, je polystyrénový materiál 2 první vrstvy 3 stlačen.

Dále je forma 1 pootevřena (obr. 2) a doplněna (obr. 3) dalším polystyrénovým materiálem 4, sestávajícím z nových polystyrénových perlí, nebo ze směsi nových polystyrénových perlí a polystyrénové drtí, nebo z polystyrénové drti, který je následně stlačen, a dále je celý obsah formy 1., znovu parou nahřát, přičemž vzájemným spojení jednotlivých částic doplněného polystyrénového materiálu 4 dojde k vytvoření další vrstvy 5, a zároveň dojde ke spojení částic doplněného polystyrénového materiálu 4 další vrstvy 5 a povrchu 6 první vrstvy 3 polystyrénového materiálu 2. Variantně může být tvarový výlisek 7 stejným postupem doplněn o další vrstvu.

Na závěr se tvarový výlisek 7 pomoci působení podtlaku ochladí a poté se vyjme z formy 1.

Tvarový výlisek 7 z pěnového polystyrenu (obr. 3) vyrobený výše uvedeným způsobem výroby výlisků obsahuje dvě vrstvy 3,5.

Polotovarem pro výrobu první vrstvy 3 je polystyrénový materiál 2 sestávající z 0 až 80% obj. nových polystyrénových perel a 20 až 100% obj. polystyrénové drti. Polystyrénová drť může být značně znečištěna. Polotovarem pro výrobu druhé vrstvy 5, tvořící povrchovou vzhledovou část tvarového výlisku 7, je polystyrénový materiál 4 sestávajícího z nových bezbarvých polystyrénových perel nebo z nových barevných polystyrénových perel.

Každá z vrstev 3,5, tak má rozdílné vlastnosti. První vrstva 3, tvořící jádro, má nižší objemovou hmotnost. Druhá povrchová vrstva 5, má vyšší objemovou hmotnost, lepší vzhledové vlastnosti a vyšší odolnost proti poškození. Výlisek 7 je lehčí a levnější, a má celkově zlepšené mechanické parametry.

Zařízení pro výrobu (obr. 3) polystyrénových tvarových pěnových výlisků 7 obsahuje formu 1 sestávající z pevné části 9 a pohyblivé části 10, která je ovládána neznázorněných hydraulickým pohonem. Pevná část 9 formy 1 je uložena v rámu 11 celého zařízení, přičemž je k ni připevněn přívod 12 polystyrénového materiálu 2 první vrstvy 3, a přívod 13 polystyrénového materiálu 4 druhé vrstvy 5. Stěna 8 formy 1 obsahuje celou řadu drobných neznázorněných otvorů, kterými je do formy přiváděna horká pára. Jak povrch pohyblivé části 10 formy 1, tak i povrch pevné části 9 formy 1. může být hladký, nebo může obsahovat tvarové prvky výlisku 7.

Průmyslová využitelnost

Způsob výroby výlisků, podle vynálezu lze využít pro výrobu vícevrstvých funkčních tvarových výlisků z pěnového polystyrenu, vyrobených z polystyrénového materiálu obsahujícího nebo tvořeného recyklovanou polystyrénovou drtí.

X_- w--ZX7* O —: /1 l

Claims

Patentové nároky

1. Způsob výroby výlisků, zejména způsob výroby tvarových výlisků z pěnového polystyrenu, vyznačující se tím, že nejprve je forma (1) naplněna polystyrénovým materiálem (2), sestávajícím z 0 až 80 % obj. nových polystyrénových perel a 20 až 100 % obj. polystyrénové drti, který je nahřát, přičemž vzájemným spojení jednotlivých perel polystyrénového materiálu (2) dojde k vytvořeni první vrstvy (3), dále se nejméně jednou forma (1) pootevře a doplní dalším polystyrénovým materiálem (4), sestávajícím z nových polystyrénových perlí, nebo ze směsi nových polystyrénových perlí a polystyrénové drti, nebo z polystyrénové drti, který je následně stlačen, a dále je celý obsah formy (1), znovu nahřát, přičemž vzájemným spojení jednotlivých částic doplněného polystyrénového materiálu (4) dojde k vytvoření další vrstvy (5), a zároveň dojde ke spojení částic doplněného polystyrénového materiálu (4) další vrstvy (5) a povrchu (6) první vrstvy (3) polystyrénového materiálu (2).
2. Způsob výroby výlisků, podle nároku 1, vyznačující se tím, že polystyrénový materiál (2) první vrstvy (3) je stlačen.
3. Způsob výroby výlisků, podle některého z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že na závěr je tvarový výlisek (7) ochlazen a poté vyjmut z formy (1).
4. Způsob výroby výlisků, podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že nahřátí je provedeno parou.

^j tú--·¹
5. Výlisek, zejména tvarový výlisek z pěnového polystyrenu vyroben^zpusobem

I výroby výlisků podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že obsahuje nejméně dvě vrstvy (3,5).

*>
6. Výlisek, podle nároku 5, vyznačující se tím, že jednotlivé vrstvy (3,5) obsahují polystyrénové materiály (2,4) s rozdílnými vlastnostmi.
7. Výlisek, podle některého z nároků 5 nebo 6, vyznačující se tím, že jednotlivé vrstvy (3,5) mají rozdílné vlastnosti.
8. Výlisek, podle některého z nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že polotovarem pro výrobu první vrstvy (3) je polystyrénový materiál (2) sestávající z 0 až 80 % obj. nových polystyrénových perel a 20 až 100 % obj. polystyrénové drti, a polotovarem pro výrobu druhé vrstvy (5) je polystyrénový materiál (4) sestávající z nových polystyrénových perlí, nebo ze směsi nových polystyrénových perlí a polystyrénové polystyrénové drti.

nebo z