FI91249B - Menetelmä rakennusmateriaalin valmistamiseksi lajittelemattoman kestomuovijätteen ja mineraalin sekoituksesta - Google Patents

Description

91249

Menetelmä rakennusmateriaalin valmistamiseksi lajittelemattoman kestomuovijätteen ja mineraalin sekoituksesta.

Keksinnön kohteena on menetelmä rakennusmateriaalin 5 valmistamiseksi lajittelemattoman kestomuovijätteen ja mineraalin, edullisesti kiviaineksen, sekoituksesta, jossa menetelmässä murskattu ja/tai seulottu mineraali ja muovijäte pestään, jonka jälkeen mineraali kuumennetaan edeltä käsin määrättyyn lämpötilaan ja lajittelemattomasta kesto-10 muovijätteestä valmistettua muovigranulaattia tai muovi-hiutaleita sekoitetaan määrätty määrä kuumennettuun mineraaliin ja syntynyt massa puristetaan rakennuselemen-teiksi.

Lajittelemattomalla kestomuovijätteellä tarkoite-15 taan tämän keksinnön yhteydessä kaikkia niitä muovilajeja, jotka sulavat kuumuuden vaikutuksesta ja jäähdytettäessä ne jähmettyvät ja ovat jälleen uudelleen sulatettavissa ja käyttökelpoisia. Kestomuovijäte soveltuu nykyisin kierrätykseen mikäli se on lajiteltua. Tässä hakemuksessa on 20 kuitenkin esitetty menetelmä, jossa lajittelematonta kestomuovi jätettä voidaan käyttää uusioraaka-aineena. Kiviaineksella tarkoitetaan tämän keksinnön yhteydessä luonnonkivestä tehtyä kivimursketta, sepeliä, soraa, hiekkaa tai jätekipsiä tai muuta mineraalia tai kevytsoraa sekä 25 tiili tai betonimursketta, joka on yhdyskunta- tai teollisuusjätettä ja joka on seulottu määrättyihin raekokoihin.

Tämän tapainen menetelmä tunnetaan ennestään esimerkiksi tienpintojen päällystysaineen valmistamisessa, joka on mm. esitetty julkaisuissa W0 90/00161 ja FR 2 563 30 212. Menetelmässä sekoitetaan kuumennetun kiviaineksen sekaan muoveja käyttäen edeltäkäsin tunnettuja lisäaineita ja pehmittimiä, joiden tarkoituksena on vaikuttaa edellämainitun muovien- ja kiviainesseoksen käyttäytymiseen. Muovit ovat edeltäkäsin laaduittain ja tyypeittäin tunnet-35 tuja, joten jätemuovin hyötykäytöstä ei ole kysymys.

Ennestään tunnetaan myös julkaisusta SE 450572 rakennusmateriaalin valmistus, joka koostuu kiviaineksen ja 2 sementin sekoituksesta, ja johon on lisätty muovigranu-laattia niitä sulattamatta. Tästä sekoituksesta tehdään valamalla esimerkiksi laattoja ja putkia.

Julkaisusta DE 3 837 430 tunnetaan myös menetelmä, 5 jossa kiviaineksen ja akryylimuovin sekoituksesta valmistetaan tuotteita valamalla tai ruiskuttamalla.

Edellä mainituissa ja tunnetuissa valmistusmenetelmissä käytetyt muoviraaka-aineet ovat käyttämättömiä tai uutta vastaavia ja ne ovat lähinnä tarkoitettuja edistä-10 mään muovin käytön menekkiä ja laajentamaan muovien käyttöalueita .

Edellisten lisäksi tunnetaan esimerkiksi julkaisuista NL 8 200 730 ja JP 72 044 542 menetelmä, joissa hyödynnetään keräys- tai kiertomuovia, joka sekoitetaan 15 kuumaan kiviainekseen ja saadaan siten rakennusmateriaaliksi kelpaava massa.

Nykyisen hyötykerätyn kestomuovijätteen suurimpia ongelmia on, että uusiokäyttöä varten kerätään vain tiettyä kestomuovijätettä. Puhtaasta ja tunnetusta kestomuovi-20 jätteestä tehty uusiokäyttöraaka-aine korvaa monelta osin myös uutta kestomuoviraaka-ainetta. Kestomuovijätteen uusiokäyttöä rajoittavat sellaiset tärkeät tekijät kuten, sisältääkö kerätty kestomuovijäte nimenomaan vain yhtä kestomuovilajia, onko se tasaisesti hyvälaatuista keräys-25 kestomuovia ja minkälaisia tuotteita näistä voidaan valmistaa. Ellei edellä mainittuihin kestomuoveja koskeviin kysymyksiin pystytä vastaamaan tyydyttävästi tai ei tiedetä mitä tuotteita uusioraaka-aineesta kyetään valmistamaan, on kerätty kestomuovi muoviteollisuuden uusiokäyt-30 töön kelpaamatonta muovijätettä, joka nykyisin päätyy kuormittamaan kaatopaikkoja. Lajittelemattoman kestomuo-vin uusiokäyttöä ei ole, koska käytettävä uusioraaka-aine sisältää sellaisia toisilleen keskenään yhteensopimattomia muovilajeja, jotka aiheuttavat ongelmia muoviteollisuuden 35 tuotantoprosessissa. Tuotantoprosessissa esiintyviä ongel- 91249 3 mia ovat kaasuuntuminen ja erilaisen viskositeetin omaavi-en muovilajien vaikutus toisiinsa samassa lämpötilassa. Vaikeimpia lajittelemattoman keräyskestomuovijätteen uusiokäytön ongelmia on sovittaa yhteen eri laatuiset ja eri 5 tyyppiset kestomuovit ja valmistaa niistä tuotannollisesti käyttökelpoisia lopputuotteita.

Keksinnön erittäin merkittävänä tarkoituksena onkin ratkaista lajittelemattoman keräyskestomuovijätteen käyttöongelma muodostamalla keräyskestomuovijätteestä raken-10 nusmateriaaleja ympäristöystävällisellä tavalla. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaisella menetelmällä on tunnusomaista, että mineraali ja muoviraaka-aine lämmitetään kosteassa vesipitoisessa ympäristössä, jossa muoviraaka-aine pehmennetään ja sulatetaan lisäämättä erityisiä ke-15 miallisia liuottimia tai pehmittimiä, minkä jälkeen massaan lisätään täytemateriaalia valmistettavan rakennusmateriaalin tiivistämiseksi. Edullisesti siten, että lajittelemattomasta kestomuovijätteestä valmistetaan muovi-granulaatteja tai muovihiutaleita ennen sekoittamista mi-20 neraalien kanssa, jolloin prosessi on hallitumpi. Lisäksi edullisesti kostea vesipitoinen ympäristö aikaansaadaan mineraalin tai kestomuovijätteeseen vesipesun jälkeen jääneestä vedestä. Tällöin raaka-aineiden ei tarvitse kuivua tai erikseen kuivattaa, mikä hidastaisi prosessia. Kek-25 sinnön muut suositeltavat suoritusmuodot on esitetty patenttivaatimuksissa 4 - 10 .

Keksinnön merkittävänä etuna voidaan pitää sitä, että menetelmällä voidaan poistaa lajittelemattomaan kestomuovi jätteen käyttöön liittyvä ympäristöongelma, valmis-30 tamalla yksinkertaisella tuotantomenetelmällä rakennusmateriaalia muovisista uusioraaka-aineista, jotka ovat elinkaarensa loppuvaiheessa. Käytettävien uusioraaka-aineiden keskinäisiä laatu- ja määräsuhteita ei tarvitse etukäteen tuntea. Keksinnön mukaisella valmistusmenetelmällä saadaan 35 aikaan myönteinen ympäristövaikutus kahdella tavalla. En- 4 siksi se vähentää kaatopaikkakuormitusta ja toiseksi sen avulla valmistettuja tuotteita käyttämällä voidaan estää ympäristöön kohdistuvia häiriöitä ja haittatekijöitä. Kaatopaikkojen valumia pohjaveteen voidaan esimerkiksi estää 5 eristämällä ne käyttäen tämän keksinnön mukaisia rakennus-levyjä. Menetelmässä käytettävän vesipitoisen ympäristön ansiosta muovin pehmentäminen onnistuu nopeasti ja tasaisesti tarvitsematta käyttää ympäristölle haitallisia liuottimia tai pehmittimiä. Kosteus estää myös muoviraaka— 10 aineen palamisen.

Keksinnössä käytettävä mineraali vaikuttaa kahdella tavalla. Ensiksi se on välttämätön väliaine, joka kuumennettuna vaikuttaa lajittelemattoman kestomuovin viskosi-teettimuutokseen ja mahdollistaa käyttämään keskenään muo-15 vilajeja, joita ei muutoin voi käyttää muoviteollisuuden tuotantoprosessissa, jossa epäpuhtaudet tai väärät materiaalit saattavat pilata kokonaisen valmistuserän. Toiseksi mineraali on perusaine rakennusmateriaalille, jossa kuumennettu mineraali sulattaa tai pehmentää kestomuovin, 20 joka on tarkoitettu mineraalin sideaineeksi. Rakennusmate riaalin tiiviyttä lisätään käyttämällä täytemateriaalia, jona edullisesti toimii hienojakoinen kiviaines, jätekipsi tai muu mineraali kuten talkki, jotka lisätään edullisesti kuumennettuna mineraali-kestomuovi-seokseen. Kipsiä ei voi 25 huonon lämmönjohtavuuden takia käyttää päämineraalina. Se sopii ainoastaan täytemateriaaliksi, jolloin sitä ei saa olla enempää kuin noin 15 % mineraalin kuivapainosta. Rakennusmateriaalin ominaisuuksiin, käyttötarkoitukseen ja ulkonäköön vaikutetaan erilaisilla pinnoitteilla, kuten 30 metallilevyt, metalliverkot, alumiinifoliot, puu, paperi, pahvi, kivi, keraamiset laatat tai muovi. Rakennusmateriaali voidaan lisäksi jäykistää käyttäen erilaisia profiileja tai verkkoja. Siitä voidaan myös valmistaa erityyppisiä sandwichrakenteita.

35 Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää rakennus materiaalin valmistamiseksi selitetään yksityiskohtaisesti.

91249 5

Menetelmässä käytettävät kestomuovilajit saavat keksinnön mukaisessa menetelmässä sisältää tietyn määrän epäpuhtauksia kuten pahvia, paperia, alumiinia, metallia tai hienonnettua kertamuovijätettä, kuten jätemuovi usein 5 sisältää. Lajittelematon kestomuovijäte pestään ja siitä valmistetaan muovigranulaattia ja/tai muovi silppua. Mikäli lopputuotteella halutaan määrättyjä, jollekin muovi tyypille ominaisia ominaisuuksia, voidaan muoviraaka-aineelle tehdä ominaispainolajittelu. Menetelmässä käytetään mineraa-10 Iina edullisesti kiviainesta, josta seulonnassa erotellaan 3 mm pienemmät rakeet omaksi jakeeksi ja sitä suuremmat seulotaan valmistettava rakennusmateriaalin paksuuden mukaan siten, että suurin raekoko on noin puolet lopullisen tuotteen paksuudesta. Kiviaines ei saa olla liian suurta 15 raekooltaan, koska tällöin se ei sovellu keksinnön mukaiseen käyttöön. Suurirakeinen kivi vaatii paljon energiaa lämmetäkseen ja siitä huolimatta ei ole varmaa, että kivi on lämmennyt tasaisesti koko tilavuudeltaan. Pelkästään pinnaltaan kuumentuneeseen kiveen ei muoviraaka-aine tar-20 tu. Pintalämpötilan noustessa toisaalta liikaa muovi palaa, jolloin prosessista purkautuu suuri määrä palokaasuja (savua). Kokeitten perusteella on todettu, että kiviaineksen on oltava pienempää kuin 20 mm. Suositeltavin raekoko on 3 - 4 mm. Pienellä raekoolla saavutetaan pie-25 nempi läpimenoaika valmistusprosessissa, mikä on suositeltavaa. Kokeitten perusteella on myös havaittu, että mitä pienempi ero muoviraaka-ainegranulaatin ja kiviaineksen raekoossa on, sitä tasaisempi, homogeenisempi, lopputulos saadaan. Kiviaineksen ja muovigranulaatin raekoot kannat-30 taa siis valita mahdollisimman samankokoisiksi. Seulottu kiviaines pestään puhtaaksi omasta pölystään, jolla lisätään käytettävän kestomuovin kiinnittymistä kiviainekseen.

Kiviainesta, jonka raekoko on halkaisijaltaan > 3 mm kuumennetaan noin 160 - 220°C lämpötilaan. Sen jälkeen 35 kestomuovia lisätään ja sekoitetaan kiviaineksen sekaan 6 siinä suhteessa, missä kiviaineksen rakeet pystyvät ottamaan kestomuovia ympärilleen koko pinta-alaansa hyväksi käyttäen. Lisättävän kestomuovin määrä on suhteessa 10 -40 % kiviaineksen kuivapainosta suhteutettuna kiviaineksen 5 raekoon vaihteluun. Sekoitusprosessissa on mukana jonkin verran kosteutta, joko pestyn materiaalin mukanaan tuomaa tai erikseen prosessiin lisättynä. Kosteus estää muoviraaka-aineen palamisen sekä edesauttaa sen pehmenemistä. Kes-tomuovi-kiviaineksen sekaan lisätään samanaikaisesti an-10 nosteluvaiheen ja/tai sirotteluvaiheen aikana noin 10 % ja 150 °C lämpötilaan kuumennettua tiiviyttä lisäävää, raekooltaan 3 mm tai sitä pienempää kiviainesta, jätekipsiä tai muuta mineraalia. Edellä mainittu kestomuovi-kiviai-nes-tiiviysaineseos annostellaan tai sirotellaan pinnoi-15 temateriaalin päälle ja puristetaan muotti- tai laakapu-ristuksella ja/tai kalanteroinnilla lopulliseen paksuuteen. Puristus suoritetaan puristusmenetelmällä, jossa puristuslevyssä kiertävä jäähdytysvesi estää puristettavan seoksen tarttumisen kondensoitumisen vaikutuksesta puris-20 tinlevyihin kiinni ja on samalla rakennusmateriaalin pin-talämmön alentajana. Puristuksessa seos on noin 160 °C lämpötilassa ja puristuspaineena käytetään noin 0,7 - 1,5 Mpa ja puristusaika on noin 1 sekunti paksuusmillimetriä kohti. Kiviaines-kestomuovi-täytemateriaali-seos sirotel-25 laan tai annostellaan pinnoitemateriaalin päälle, joka lisää rakennusmateriaalin ominaisuuksia ja käyttökelpoisuutta. Viimeisenä vaiheena on rakennusmateriaalin jälkijäähdy tys .

Levyelementin valmistus voidaan myös suorittaa si-30 ten, että puristimen pinnalle sirotellaan kuumennettu kiviaines ja tämän sekaan sirotellaan hienorakeinen muovi-granulaatti johon on sekoitettu täytemateriaali, jonka jälkeen puristinta puristettaessa suihkutetaan puristin-pinnoissa olevien reikien kautta kuumennettua vettä kivi-35 aines-muovigranulaatti-seokseen. Vesi edesauttaa, kuuman 91249 7 kiviaineksen aiheuttaman höyrystymisen johdosta, muovi-granulaatin pehmenemistä ja nopeuttaa siten sen kiinnittymistä kiviainekseen. Seokseen suihkutettu vesi estää samalla seoksen tarttumisen puristimen levypintoihin. Le-5 vyihin voidaan jälkeenpäin kiinnittää erityyppisiä pinnoitteita tunnetuilla menetelmillä, kuten liimaamalla tai pehmentämällä asennuspinta infrapunalämmitystä käyttäen.

Seuraavassa on eräs sovellutusesimerkki keksinnöstä, jonka avulla voidaan valmistaa ympäristölaatta, ns.

10 pihalaatta, kooltaan 500 x 500 x 50 mm. Käytettävässä kiviaineksessa on suurin raekoko noin puolet lopputuotteen paksuudesta eli noin 25 mm. Tässä tapauksessa kiviaineksen raekoko on > 3 mm eli jakeet > 3 - 25 mm. Kiviaines kuumennetaan noin 200 °C:seen. Kuumennetun kiviaineksen se-15 kaan lisätään tuotekokeen perusteella selville saatu likimääräinen kestomuovimäärä, esimerkiksi 13 % ja se sekoitetaan kiviaineksen kanssa. Tämän jälkeen kiviaines-kesto-muovi-sekoitukseen lisätään tiiviyttä lisäävä kiviaines, tällä kertaa hiekkaa, jonka raekoko on 3 mm tai pienempi 20 ja joka on kuumennettu noin 150 °C lämpötilaan. Lisäys tehdään tasaisesti samanaikaisesti laattamuottiin annostelun yhteydessä. Laattamuotin pohjalle on laitettu yksi kerros koristesepeliä, joka on kuumennettu noin 120 eC:seen, ja sen päälle levitetään värillinen noin 100 eC 25 lämpötilassa sulava muovikalvo taustaväriksi, jonka päälle annostellaan kiviaines-kestomuovi-tiiviysainesekoitus. Sekoituksen paksuus puristusmuotissa on 75 - 100 mm eli 1,5 - 2 -kertainen lopulliseen paksuuteen nähden. Tämän jälkeen seos puristetaan 50 mm:n paksuuteen noin 1,1 Mpa pai-30 neella 50 sekuntia. Laatta poistetaan muotista, kun ollaan varmoja ettei tämän jälkeen laattaan tule muodonmuutosta. Viimeisenä vaiheena on laatan jälkijäähdytys ja laatula-jittelu punnitsemalla, jolla todetaan lopputuotteen tiiviys ja tiheys ja sen myötä laatan lujuus.

35 Keksinnön mukaisesti tehtyjä laattoja voidaan asen taa kiinteästi tai väliaikaisesti. Väliaikaisesti asennet- 8 tavista laatoista mainittakoon maavalliluiskien ja pengerrysten tilapäiseen päällystämiseen tarkoitetut laatat, jotka estävät maa-aineksen liikkumisen tai sortumisen sään vaikutuksesta. Kiinteällä asennuksella voidaan rakentaa 5 meluesteitä ja meluaitoja siten, että laattoja ladotaan syrjälleen metallista tehtyjen U-profiilikehikoiden väliin.

Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettujen rakennuslevyjen erityisominaisuus on hyvä tiiveys kosteut-10 ta vastaan, jota esimerkiksi kipsilevyllä ei ole. Laattojen ja levyjen tyypillisiä käyttösovellutuksia ovat kohteet, joissa vaaditaan suurta lujuutta ja kosteuden pitävyyttä.

Keksintö ei luonnollisestikaan rajoitu edellä esi-15 tettyyn sovellutusesimerkkiin, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (10)

91249

1. Menetelmä rakennusmateriaalin valmistamiseksi lajittelemattoman kestomuovijätteen ja mineraalin, edulli- 5 sesti kiviaineksen, sekoituksesta, jossa menetelmässä murskattu ja/tai seulottu mineraali ja muovijäte pestään, jonka jälkeen mineraali kuumennetaan edeltä käsin määrättyyn lämpötilaan ja lajittelemattomasta kestomuovijätteestä valmistettua muovigranulaattia tai muovihiutaleita se- 10 koitetaan määrätty määrä kuumennettuun mineraaliin ja syntynyt massa puristetaan rakennuselementeiksi, tunnet-t u siitä, että mineraali ja muoviraaka-aine lämmitetään kosteassa vesipitoisessa ympäristössä, jossa muovi-raaka- aine pehmennetään ja sulatetaan lisäämättä erityi- 15 siä kemiallisia liuottimia tai pehmittimiä, minkä jälkeen massaan lisätään täytemateriaalia valmistettavan rakennusmateriaalin tiivistämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lajittelemattomasta kestomuovijät- 20 teestä valmistetaan muovigranulaatteja tai muovihiutaleita ennen sekoittamista mineraalien kanssa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kostea vesipitoinen ympäristö aikaansaadaan mineraaliin tai kestomuovij ätteeseen vesipesun 25 jälkeen jääneestä vedestä.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään kestomuovijätettä, joka sisältää tietyn määrän epäpuhtauksia, kuten pahvia, paperia, alumiinia, metallia tai hienonnettua kertamuovijätet- 30 tä

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mineraalina käytetään kiviainesta, jonka raekoko on pienempi kuin 20 mm, edullisesti 3-4 mm, ja että kestomuovijätteen raekoko on oleellisesti sa- 35 ma.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täytemateriaalina käytetään hienojakoista kiviainesta, jätekipsiä, talkkia tai muuta mineraalia.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että täytemateriaali lisätään mineraa-li-kestomuovi-sekoitukseen lämmitettynä lämpötilaan, joka on enintään 70 eC alhaisempi kuin mineraali-kestomuovi-sekoituksen.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mineraali-kesto-muovi-täytemateriaali-seosta annostellaan tai sirotellaan ennen puristusta pinnoitemateriaalin päälle, jolloin pin-noitemateriaalina käytetään metallilevyjä, metalliverkko- 15 ja, alumiinifolioita, puuta, paperia, pahvia, kiviä, keraamisia laattoja tai muovia.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristimen pinnalle sirotellaan kuumennettu mineraali sekä muovigranulaat- 20 ti-täytemateriaaali-seos, jonka jälkeen puristettaessa suihkutetaan puristinpinnoissa olevien reikien kautta kuumennettua vettä mineraali-muovigranulaatti-seokseen.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiviaines kuumen- 25 netaan lämpötilaan 160 - 220 °C, puristuspaine on 0,7 - 1,5 Mpa ja puristusaika on noin 1 sekunti puristettavan materiaalin paksuusmillimetriä kohti. 91249