HU218006B

HU218006B - Eljárás építő-, szerkezeti, vagy csomagolóanyagok előállítására és készlék az eljárás foganatosítására

Info

Publication number: HU218006B
Application number: HU209/90A
Authority: HU
Inventors: Markus Rettenbacher
Original assignee: Markus Rettenbacher
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 2000-05-28
Also published as: GR1000952B; YU47162B; NO914747L; RU2105776C1; PT94291A; DK0477203T3; FI915772A0; US6022615A; GR900100426A; FI93528B; ATE94456T1; DD297931A5; YU108690A; HU905209D0; ZA904138B; EP0477203A1; EP0477203B1; SK280207B6; PL167417B1; AT393272B

Abstract

A találmány eljárás formatestek, kiváltképpen forgácslapokelőállítására, ahol is legalább egy kötőanyagból és legalább egy,ezzel a kötőanyaggal kapcsolatba hozott kisdarabos anyagból képezettalapmasszát megnövelt hőmérséklet és fokozott nyomás mellettextrudálnak. A találmány szerint egy, össznedvességét illetően 6– 25tömeg%-nyi, illetve a megfelelő nedvességtartalomra beállított,legalább egy, az extrúziós hőmérséklet és nyomás mellett olvadék-és/vagy gélállapotba átvihető, biopolimer-, előnyösenkeményítőtartalmú kötőanyagból és kisdarabos anyagból képzettalapmasszát extrudálásnak, majd közvetlenül azt követően spontánexpanzió közben nyomáscsökkentésnek vetnek alá. A találmány szerintikészülék azzal jellemezhető, hogy a darabos kiindulási komponenseketbefogadó 2, 20 extruderek a 26, 260 kivezetőnyílásokhoz csatlakozó 204feldolgozószakasszal rendelkeznek a feldolgozandó alapmasszaparciálisnyomás-csökkentésére egy belső parciális expanzió céljából. Atalálmány szerinti formatest megfelelő sűrűségű felülettelrendelkezik, és egy alapmasszával, amelyben egy kisdarabos,rosttartalmú anyag részecskéi egy nagyszámú, kisdimenziójú üreggelrendelkező mátrixban vannak elosztva, ahol is a keményítőtartalmúmátrix 5–85 tömeg%-nyi részt képez. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás építő-, szerkezeti vagy csomagolóanyagok előállítására, előnyösen forgács- és/vagy rostprofilokból, és/vagy -lemezekből formatestek kialakításával, berendezés ezek előállítására és eljárás a formatestek alkalmazására.

Sok eljárás ismert, melyek lehetővé teszik biopolimertartalmú termékek előkészítését annak érdekében, hogy azok egy különösen hosszadalmas további munkafázissal például farostlemezekké legyenek feldolgozhatok. Ez vagy gőzzel történő előkészítéssel és egy azt követő nyomáscsökkentéssel, vagy mechanikus aprítással történik. A legtöbb esetben e két eljárás kombinációját alkalmazzák. Ezeknek a feldolgozási módszereknek jelentős hátránya a nagy energiaigény és a közbenső termékeknek csak sarzsinként történő feldolgozási lehetősége.

Ugyancsak ismertek eljárások, melyek esetében egy masszának faforgáccsal történő extrúziójával szerkezeti lapok állíthatók elő. Ezeknél a gyártási eljárásoknál különlegesen konstruált extrudert és extrudercsigát alkalmaznak. Többnyire egy munkamenetben csak félkész terméket állítanak elő, és nem célozzák meg a késztermék elkészítését. Az egyedi célgépek e gyártásra való beállítása jelentősen megnöveli a ráfordítási költségeket, szemben az általában használatos extrúziós berendezésekkel, melyekkel lapokat, falelemeket állítanak elő.

A DE-A 1 1 653 263 olyan, az extrúziós eljárást helyettesítő megoldást ismertet lapoknak és profiloknak lignocellulóztartalmú anyagokból történő előállítására, mely szerint a nedves, forgácsolt nyersanyag nedvességtartalmát először egy szárítókeverőben a kívánt mértékűre csökkentik, ezt követően legalább egy enyvezőkeverőben keverik, és csak egy kötőanyaggal való nedvesítés után - ami a gyakorlatban egy adott enyvfajta hozzávezetését jelenti - folyamatosan állítható nyomással egy csigaprésben a hőfok szabályozása közben késztermékké sajtolják.

Cigarettaszerű élvezeti cikkek gyártásánál ismert az a gyakorlat, mely szerint egy természetes rostszerű anyagból és keményítőből álló vizes keveréket egy extruderben a keményítő gélolvadásáig sűrítik és ezután expandálta^ ák, miáltal egy természetes lebontható anyagból álló, habosított jellegű termék keletkezik.

Az USA 4 357 194 számú szabadalmi iratból ismert, továbbiakban egy természetes rost formájú vagy rosttartalmú anyagból és keményítőből vagy cukorból álló keverék, melyből tömörítéssel és gőzzel való hevítéssel természetes lebontható anyagú forgácslapok állíthatók elő mesterséges enyv (műanyag) alkalmazása nélkül.

Az USA 4 627 951 számú szabadalmi leírás egy eljárást ismertet, mely szerint természetes, cukortartalmú, rost formájú anyagból gőz és enyv hozzávezetése nélkül, hevített lapprésekben történő tömörítéssel természetes, lebontható anyagú forgácslapok készíthetők.

Az ismert eljárásokkal készült forgácslapok hátránya nagy sűrűségük, ami például már kisbútoroknál nagy súlyt eredményez és a bútordarabok nehezen kezelhetőségéhez vezet, továbbá melegszigetelésre, például padló-, fal- és mennyezetlapok, valamint padlás kiépítéséhez alkalmazott elemek részére csak kismértékben alkalmasak.

A szigetelőlapok egy további nagy területét a tulajdonságaikat illetően széles körben variálható, különösen csekély sűrűségű habosított műanyagok képezik, melyeknek porozitását gázleválasztó primer komponensekkel vagy adalékokkal érik el. E termékek hátránya a csekély sűrűséggel erősen csökkenő mechanikai szilárdság, olvadékonyság és gyúlékonyság, nem kielégítő ellenállásuk kemikáliákkal szemben, és nem utolsósorban a nem megfelelő lebonthatóságuk. Mint ismeretes környezeti problémák merülhetnek fel a fent leírt rostlapok esetében már a gyártás kapcsán a felhasznált kemikáliák következtében, de a későbbiekben is, alkalmazásuk során.

A találmány annak a feladatnak a megoldását tűzte k célul, hogy ezen a területen ismert eljárások és termékek hátrányait kiküszöbölje oly módon, hogy egy olyan eljárást hozzon létre, amelynél a szokásos extrúziós berendezések alkalmazása mellett nem kerül sor a forgács- vagy rostanyagok előzetes eny vezésére és a bevezetőben ismertetett termékek lényegében egy munkamenetben, környezetbarát anyagok felhasználásával kerülnek előállításra. Ezen eljárással olyan termékeket nyerhetünk, melyek nagyobb izotropikus és ezáltal egyenletesebb fizikai tulajdonságaik következtében, továbbá kisebb sűrűségük, egyidejűleg nagyobb mechanikai stabilitásuk révén lényegesen kedvezőbb paraméterekkel rendelkeznek, mint az eddig ismert szerkezeti lapok.

A kitűzött feladat elérésére a találmány szerinti megoldás egy eljárás építő-, szerkezeti vagy csomagolóanyagok előállítására formatestek kialakításával víznedves, természetes, rosttartalmú vagy rost formájú anyagból és kötőanyagból keveréssel és sűrítéssel csigaextruderben, melyhez kivezetőnyílás csatlakozik, és amelynél

a) kötőanyagként legalább egy biopolimerikus természetes anyagot, legalább egyet a keményítők, dextrinek, pektinek, kollagének, kazeinek, proteinek csoportjából alkalmazunk,

b) a keverék víznedvességét az egész masszára vonatkoztatva 6-25 tömeg%-ra állítjuk be,

c) a csigaextruderben a sűrítéssel és nyíróhatással a kötőanyag gélolvadásáig a keverék nyomás- és hőfokemelkedését idézzük elő,

d) közvetlenül a gélolvadékkeverék-képződés után úgy csökkentjük a nyomást, hogy spontán expanzió és gőzképződés közben, a finoman eloszlatott nedvességből egy, az ilyen testeknél a szokásosnál kisebb sűrűségű, a lap felületét illetően azonban lényegesen nagyobb sűrűségű rost- és/vagy forgácslapot képezzünk.

Különösen lényeges az eljárás során megfelelő nyomáson és hőmérsékleten egy valóságos gélolvadék kialakulása, ahol is az előnyösen alkalmazott keményítőtartalmú vagy más olvadékképzést elősegítő kötőanyagok, melyekhez maga a keményítő is tartozik, rögtön szilárd darabos formában, mint például egész rizsmagok, adott esetben héjukkal együtt, azonnal mint a rostanyagrészek, a többi biogén forgács- vagy rostanyagokkaí, mint például faforgáccsal, szalmával, kartonnal, papírral vagy hasonlókkal egyenletesen elkeverve, a meg2

HU 218 006 Β felelő nedvesség beállítását követően közvetlenül az extruderbe adagolható legyen. Ezzel a gyártás gyakorlatilag egy munkamenetben lehetővé válik. A biogén nagy molekulasúlyú anyagokhoz kell sorolni a szétforgácsolt, aprított, rostokra bontott, rostszerű, rosttartalmú és rost alakú, az előzőekben említett anyagokon kívül a rostszerű molekulákkal rendelkező anyagokat, mint például a kaucsukot vagy hasonlókat.

A szilárd anyag formájában hozzávezetett kötőanyagnak az olvadékgélszerű konzisztenciába való átvezetése révén, a közvetlenül bekövetkező expanzió ellenére, problémamentes feldolgozás lehetséges a legtöbb extrudertípusban. A termék ebben a nagy viszkozitású fázisban az alkalmazott biogén anyag, például faforgácsok megkötése következtében kisimul, az eljárás jól kézben tartható és tetszetős felületű, kis sűrűségű, nagy szilárdságú terméket eredményez. A gélszerű konzisztencia kialakulása elősegíthető adalékanyagokkal, melyek ugyan maguk nem rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal, azonban egy másik komponenssel, például faforgáccsal együtt az extruderrel történő intenzív megmunkálás során ezt a hatást előidézik, mint például cellulóz - duzzasztó -, vagy oldószer.

A találmány szerint előállított termék különleges előnye, hogy a széles tartományban befolyásolható nyomás és hőfok útján előidézett expanziós fok változtathatósága következtében a fajlagos tömege szabályozható, és ezáltal egy lényegesen kisebb súlyú farostlemez állítható elő, melynél csak szerény szilárdságvesztés keletkezik.

Közvetlenül az extruder elhagyását követően, amely bármilyen ismert extruder-kivezetőnyílással, különösen lapos kiképzésű kivezetőnyílással rendelkezhet, az alapmasszában lévő nedvességből származó, nyomás alatt álló gőz belső expanziójával egyidejűleg megkezdődik a gélnek, különösen keményítőgélnek a lehűlés következtében üvegesszerű állapotba való átmenete. A nedvesség, a keményítőrész- és a biopolimer-hozzáadás beállításával, valamint az üzemi feltételekkel lehetséges e két, egymással szemben lejátszódó folyamatot egy kiváló végtermék érdekében pontosan összehangolni. Végezetül egy lényeges előny abban áll, hogy további kemikáliák hozzáadása nélkül a gázképződés vagy gázkiválás céljából az alapmasszában, tehát például a faforgácsban és/vagy keményítőben lévő nedvességből eredő gőz expanziója révén a végtermék kívánt sűrűsége érhető el.

Különösen előnyös a találmány alkalmazása csomagolási kitöltőanyagok és egyutas hőszigetelő tartályok előállítására, például imbiszételek vagy hasonlók részére. Az így előállított termékek rendkívül kedvező megjelenésűek és tulajdonságaikat illetően ütés- és nyomásállók, jól szigetelnek és elasztikusak. E tulajdonságok különösen előnyösek csomagolási kitöltőanyagoknál, melyek készülhetnek gömb vagy chips formában. De igen jól alkalmazhatók burkolóelemek vagy nagyobb fontosságú burkolófóliák esetében is. Egy további előnye ezeknek az anyagoknak „buborékos” konzisztenciájuk, ami az aprításukat, például megsemmisítésüket környezetbarát voltuk miatt is megkönnyíti.

Egy olyan előállítási eljárással, amelynél kötőanyagként keményítőt, előnyösen legalább részben keményítőt tartalmazó növényrészeket, legalább egyet a cereáliák, szemes termények, gabonaféleségek csoportjából, valamint keményítőtartalmú gyökereket, gumókat, farönköket aprított vagy természetes állapotban alkalmazunk, és amelynél rosttartalmú vagy rostszerű anyagként legalább egyet a faforgácsok, növényi rostok, cellulózanyagok, visszanyert cellulózanyagok, papíranyagok és visszanyert papíranyagok csoportjából használunk fel, egyrészről nagyértékű forgács- és rosttermékek állíthatók elő, másrészről a kiindulási komponensek rugalmas kiválaszthatósága és az expandált végtermek maga rendkívül kedvező gazdasági előnyökkel jár.

Ha az eljárási hőmérséklet oly módon kerül beállításra, hogy a gélolvadék-keveréket az extruderben a mechanikus igénybevétel, a nyíróhatás és a nyomásemelkedés következtében 125 -250 °C-ra hevítjük és a nyomást 15-600 bar-ra, előnyösen 20-250 bar-ra komprimáljuk, a nedvességnek előnyös módon az a belső energia adható át, amely lehetővé tesz egy ellenőrzött expanziót a kívánt sűrűséghez a massza megszilárdulásánál. A megadott nyomásviszonyok betartásával egy előnyökkel járó expanzió különösen egyszerűen érhető el.

Egy további előnyös munkamódszer, ha a keverékhez - a gélolvadék képződésekor az extruderben - egy specifikus mechanikaienergia-hozzávezetést, melynek értéke 0,05-0,7 KWó/kg, különösen 0,1-0,3 kWó/kg, eszközlünk, miáltal egy további berendezés alkalmazása az extrudemél a massza hevítésére felesleges, azonkívül egy ekkor, a darabos rosttartalmú anyagoknál fellépő él-, sarok és hegy hatás következtében az extruder kivezetőnyílásánál az alapmassza „sima” konzisztenciája érhető el, ami a nagydarabos töltőanyagot tartalmazó. olvadt konzisztenciájú massza extrúziójának problémáját csökkenti.

Nyomáscsökkentés révén az expanziós index előnyös értékeinek elérésével a lehetséges könnyű, mégis struktúraszilárd lemezek és profilok kialakítása. Ez úgy érhető el, ha az extrudert közvetlenül elhagyó olvadt keveréket az expanziós index 1,1, különösen 2-8 értéken tartásával spontán nyomáscsökkenésnek vetjük alá.

A biopolimer kötőanyagok előnyös mennyiségtartományokban való hozzáadásával, valamint a széles variációs lehetőségeket kínáló forgács-, illetve rosttartalmí anyagok hozzáadásával az alapmassza szükséges feldolgozhatósága és a végtermék könnyűstruktúraelem kielégítő mechanikai tulajdonságai érhetők el. Ezek a követelmények kielégíthetők, ha egy a száraz alapmasszára vonatkoztatott 5-85 tömeg%-nyi, különösen 10-50 tömeg%-nyi biopolimer kötőanyagot tartalmazó keveréket expanzióval extrudálunk.

Az expanziós folyamat különösen előnyös szabályozhatósága elérhető, ha egy keveréket egy, vízzel keverhető expanziót elősegítő anyag hozzáadásával az alkohol- vagy ketoncsoportból, amelynek forráspontja normálnyomásnál 70-180 °C, expanzióval extrudáljuk.

Ha formatestek, mint lemezek és profilok víztaszító és ezzel mikrobiális fertőzést gátló módosítószerekkel kerülnek előállításra, nagy élettartam és a továbbiakban

HU 218 006 Β problémamentes kezelhetőség érhető el. így például kaucsuk- vagy szilikonmolekulák bevitelével kisebb sűrűségű formatestek, lágy, de formatartó és akár elasztikus konzisztenciájú alakban is előállíthatok. Ez úgy érhető el, ha egy keveréket, mely kötőanyagának legalább egy keményítőanyagát tulajdonságaiban módosító hidrofobizálószert, legalább egyet a természetes vagy szintetikus olajok, viaszok, zsírok, gyanták, kaucsukok, paraffinok, szilikonok és műanyagok közül tartalmaz, expanzióval extrudálunk.

Hasonló hatás érhető el módosítószerek közvetlen beépítésével a kötőanyagmolekula-struktúrába. így növelhető az élettartam, de előnyös módon a formatest külső megjelenése is változtatható. Ez úgy érhető el, ha egy keveréket legalább egy, a rövid szénláncú di- vagy polikarbonsavak, di- vagy poli(ti)olok és ezek származékai, a tercier aminocsoportokat tartalmazó molekulák, valamint a polifoszforsavak közül megválasztott, legalább bifunkcionális módosítószer jelenlétében (amely extrudálási körülmények között a biopolimerkötőanyag-molekulák, előnyösen keményítőmolekulák közötti térhálósodást kialakítani képes) expanzióval extrudálunk.

Egy ugyancsak előnyös eljárással az alaptestekhez képest a formatestek elasztíkusabb vagy megfelelően kiképzett kopásálló felülettel állíthatók elő. Ezt egy ragasztó, mint például melegen térhálósodást elősegítő gyanta vagy hasonló anyag hozzáadásával, az extrudálást követő rétegződéssel érhető el, amint az a forgács- és struktúralemezek gyártásánál ismert. Ez az eljárás úgy valósítható meg, hogy az extrudálásnál a gélolvadék-keverékből előállított szalagra, még az extruder elhagyása előtt, egy kívülről hozzávezetett rétegezőbevonat képzésére alkalmas masszát, előnyösen gyantát vagy ragasztót öntünk.

Dekorációs célokra készített lemezek, profilok stb. előállítása jó minőségű felületi réteggel előállíthatok oly módon, hogy nem kell az extrudert annak érdekében átalakítani, hogy a felületbevonó réteget még az előtt hozzávezessük az alapmasszához, mielőtt az extrudert elhagyná. Ez az eljárás úgy valósítható meg, hogy az extrudálással gélolvadék-keverékből előállított szalag felületére közvetlenül az extruder elhagyását követően, előnyösen a spontán expanzió befejeződése előtt, egy réteganyagot viszünk fel.

Ha az extruderben előállított és közvetlenül az extruder elhagyása után spontán expandálószalagot egy kívánt keresztmetszet vagy profil elérésére expandáláskorlátozásnak vetjük alá, akkor függetlenül az alkalmazott nyersanyagok részecskéinek, illetve szemnagyságának, nedvességének stb. elkerülhetetlen ingadozásától, méretpontos formatesteket állíthatunk elő.

Amennyiben az extrudált szalagot a spontán expanzió idején előnyösen a szalagbehatárolás során egy felületi réteggel, különösen egy rétegezőfóliával látunk el, egy technikailag egyszerű, költségkímélő kombináció révén a kívánt szalagprofil méretpontosságát a későbbi felhasználási célokra kialakított nemes felület előnyeivel kapcsoltuk össze.

A találmány tárgyát képezi továbbá egy, a feladat megoldására szolgáló, a leírt formatesteket előállító készülék berendezésekkel a kiindulási komponensek aprítására és/vagy kondicionálására, és/vagy előkeverésére, valamint további berendezésekkel a komponensek adagoló hozzávezetésre egy - legalább egy formaképző kivezetőnyílással ellátott - extruderhez, és amely készülék azzal jellemezhető, hogy szilárd állapotban hozzávezethető, darabos, illetve kis részekből álló kiindulási komponensek adagolására szolgáló adagolószalagokkal és adagolócsigával rendelkező extruder kivezetőnyílása előtti szakaszon a feldolgozandó keverék belső, részleges expanziója céljából részleges nyomáscsökkentésre szolgáló feldolgozószakasszal van ellátva.

Az alkalmazott extruder rendelkezhet több csigával, adott esetben változó menetemelkedésű és/vagy kúpos kiképzésű csigával, és legalább egy formaképző, előnyösen lapos, négyszög alakú kivezetőnyílással.

Az ilyen kiképzésű extrúziós berendezés az expandált termék méreteinek rendkívül pontos szabályozhatóságát teszi lehetővé. A részleges nyomáscsökkentést a csiga egy szakaszának megfelelően megnövelt menetemelkedésével, illetve a forgó csiga és az extruder házának belső fala közötti tér, azaz a „szabad” szállítókubatura növelésével érhetünk el.

Ha a készüléket úgy alakítjuk ki, hogy az egy, közvetlenül a kivezetőnyílást követő, a szalag spontán expanzióját behatároló, a mindenkori szalagmozgás sebességére hozható vagy arra beállítható henger és/vagy együttfutó elemekből kialakított görgőkkel rendelkező berendezéssel van ellátva, az egyszerű elrendezéssel a gyártás során egyébként a mérethűség szempontjából nem könnyen szabályozható terméknél megfelelő méretpontosságot biztosíthatunk.

A készülék egy előnyös kialakításával elérhető, hogy a határolóelemeknek szalagmozgásával konform mozgatásához nincs feltétlenül szükség saját hajtásra. Ez úgy érhető el, hogy a profilkialakító berendezés görgői a szalagmozgás irányára merőlegesen az expandált szalag kívánt keresztmetszetének, illetve profiljának megfelelően elrendezett vagy kiképzett együttfutó, vagy a szalag sebességének megfelelően szabályozhatóan hajtható görgők, melyek adhéziót csökkentő, sima vagy strukturált felülettel vannak kialakítva.

Amennyiben a felület simaságára vagy sík voltára nagyobb súlyt kívánunk helyezni, ezt a berendezés egy költségigényesebb kivitelével úgy oldjuk meg, hogy a profilkialakító berendezés végtelenített szalagjai a szalagmozgás irányában, a szalagmozgás sebességével futó, az expandált szalag kívánt keresztmetszetének, illetve profiljának megfelelően kiképzett vagy elrendezet'; falelemmel vagy a végtelenített szalagok adhéziócsökkentő, sima vagy strukturált felülettel vannak ellátva.

A formatestek fóliaréteggel való, egyébként szükséges technikai ráfordítások - amellett, hogy a méretpontosságnak és a felületi igényességnek eleget teszünk oly módon csökkenthetők, hogy a készülék a szalagsebességnek megfelelő, a szalagfelület és a profilkialakító berendezés a görgői közötti folyamatos bevonófóliahozzávezetés céljára legalább egy fóliával bevonó berendezéssel rendelkezik.

HU 218 006 Β

Egy nem fóliából képezett felületi rétegnek, tehát például masszának, megfelelő pornak éppen abban az időpontban való felviteléből eredő probléma, amikor az extruder kivezetőnyílása az expanziót megindítja, és amely folytatódik, elkerülhető, ha az extruder a kivezetőnyílás közelében, a kitolószakaszban, annak belső üregébe torkolló, nyomás alatt álló szalagfelületirétegképző - vagy enyvezőanyag-beáramlást biztosító hozzávezetésekkel van ellátva.

A találmányt a továbbiakban egy előnyös kiviteli példa kapcsán, rajzok alapján ismertetjük közelebbről. A mellékelt rajzokon az

1. ábra expandált rostlemezek előállítására szolgáló, a találmány szerinti készülék perspektivikus képe profilkialakító berendezéssel, a

2. ábra a találmány szerinti készülék végtelenített szalagként kialakított profilkialakító berendezéssel.

Az 1. ábra szerint a 101, 111 és 121 anyagtartályokból a 10 és 11 adagolószalagok, valamint a 12 adagolócsiga segítségével pozdorjaanyag, keményítőtartalmú kötőanyag és „adalékok” - valamennyi szilárd, darabos vagy kis részecskék formájában - kerül a 2 extruderhez vezető 21 tölcsérbe. Innen kerül a keverék folyamatosan a 22 hajtással rendelkező 2 extruder - előnyösen kétcsigás extruder - munkaterébe, ahol is az extrudernek közvetlenül a 21 tölcsér után elrendezett 201 behúzórészében a kiindulási komponensek előkeverése történik. A 201 behúzórész utáni 202 sűrítőszakaszban egyrészről megakadályozzuk a „visszagőzölgést”, másrészről az alapmassza első előkeverése következik be. Ebbe a 202 sűrítőszakaszba torkollik a 206 csővezeték, amelyen keresztül például víz kerülhet hozzávezetésre az alapmassza nedvességének beállítására. A következő 203 extrudálószakaszban a csiga megfelelő kiképzése folytán jelentős nyomás- és hőmérséklet-emelkedés közepette az alapmasszához nagy energia-hozzávezetés következik be. A 203 extrudálószakaszt követő 204 feldolgozószakasz egy 207 hozzávezetéssel rendelkezik, például egy hidrofobizálószer hozzávezetésére a kötőanyaghoz, és szolgál a már megolvadt alapmassza stabilizálására a kötőanyag-modifikátorok bevitelével, vagy ezen a helyen például a csigamenet-emelkedés növelésével, vagy a menetek számának csökkentésével többmenetű csigák esetében, aminek következményeként egy részleges előexpanzió és az alapmassza „simítása” következik be. Az anyagmozgás irányában következő 205 kitolószakasz szintén rendelkezik egy 208 hozzávezetéssel, melyen keresztül az „olvadtgél”-állapotban lévő masszához a felületkialakítás céljából egy anyagbevezetés következhet be, például az előállított lemezek külső réteggel való bevonására egy melegen térhálósodó műanyaggal. Végezetül az alapmassza - e kiviteli példa esetében egy lapos négyszög keresztmetszetű fűthető 26 kivezetőnyíláson keresztül kisajtolásra kerül, és megkezdődik a nyomáscsökkenés eredményeként a 4 szalag spontán expanziója, a benne lévő nedvesség egy részének elpárolgása következtében, a szalag folyamatos „töményedésével” a sűrűségének csökkenése mellett a 26 kivezetőnyílást követő 41 szakaszban.

A lemezvastagság behatárolására egy 3 profilkialakitó berendezés kerül alkalmazásra, melynek 31 állványa előnyösen egymással szemben eltolható, és pontos helyen pozícionálható, egymással szemben elrendezett felső 33 és alsó 32 görgőkkel rendelkezik, melyek között a lehűlés miatti viszkozitásemelkedés következtében a rendkívül lassan táguló szalagot a kívánt profilnak megfelelően vezetjük úgy, hogy végül egy, a kívánt vastagságú „végtelenített lap” keletkezik. Ez követi az előirányzott méretnek megfelelő leszabás és adott esetben egy finishing, például a felület hidrofobizálásával.

Az előnyösen szilikon- vagy teflonbevonatú 32 és 33 görgők felületének megfelelő kiképzésével a lapok az esetenként kívánt felületi struktúrával állíthatók elő.

Az 1. ábrán szaggatott vonallal feltüntetésre került, amint egy 52 terelőhengeren keresztül egy közelebbről nem bemutatott 5 fóliával bevonó berendezés egy 5(> bevonófóliát a kivezetőnyilást követő 41 szakasz végén a 4 szalag felső oldalához terel, ahol a 3 profilkialakító berendezés 33 görgői közül az első a fóliát a szalag felé irányítja és behúzza a 4 szalag és a felső 33 görgők közé. A 208 hozzávezetésen keresztül az extruder 205 kitolószakaszában, például egy, a hengerben elrendezett, a csiga irányában nyitott gyűrűs csatornán keresztül egy nyomás alatt hozzávezetett ragasztó bevitelével a 4 szalag felülete „ragasztóréteggel” látható el, miáltal a 3 profilkialakító berendezésbe behúzott 50 bevonófólia egy, a 40 szalag felületéhez kötött 45 fóliabevonatot képez.

Az 50 bevonófólia bemutatott hozzávezetésével azonos módon, természetesen a 40 szalag alsó felületére is felvihető fóliabevonat.

A 2. ábrán szemléltetett 30 profilkialakító berendezés 310 állványán vannak a csapágyazott 310 és 311 görgők elrendezve, melyek a felső 330 és az alsó 320 végtelenített szalagok vezetésére szolgálnak. Ezek a végtelenített szalagok a 4 szalag részére folyamatosan, a nyíllal jelzett mozgásirányban, a szalagsebességnek megfelelő együttfutó „falelemeket” képeznek. A 333 és 320 végtelenített szalagok, a szalagsebességnek megfelelően, sebességszabályozással hajthatóak, lehetnek azonban „együttfutó szalagokként” is kialakítva. A 270 hozzávezetésen keresztül a 260 kivezetőnyílás közelében elrendezett, az extruder 20 hengerének 240 kitolószakaszában egy felületi réteget kialakító médium hozzávezetése lehetséges, amely a hozzávezetést követő kisajtolás következtében az alapmasszával különösképpen integrálódva kötődik a 40 szalaghoz.

Szaggatott vonallal jeleztünk egy másik felületi bevonatréteg kialakítása céljára szolgáló 250 berendezést, amely a 260 kivezetőnyílást éppen elhagyó, a 410 szakaszban expandálódó 40 szalag fölött helyezkedik el, és amelynek alsó része nyílásokkal van ellátva az 510 hozzávezetésen keresztül vezetett felületi réteg kialakítására szolgáló médium egyenletes elosztására.

Egy hasonló berendezés természetesen elrendezhető a szalag alsó felén is, a szalag alsó oldalának felületi réteggel való ellátására.

Magától értetődő, hogy abban az esetben, ha az expandált lapok felületét struktúrával kívánjuk ellátni a

HU 218 006 Β

330 és 320 végtelenített szalagoknak e struktúrának megfelelő mintázattal kell rendelkezniük, ahol is a végtelenített szalagok adhéziócsökkentő anyaggal való bevonása, amint ezt már a korábbiakban ismertettük, különösen előnyös.

Végezetül a találmány tárgya eljárás formatestek alkalmazására szerkezeti elemekhez, például bútorokhoz, építési, szigetelő- és/vagy csomagolóanyagokhoz, előnyösen rostprofilokból és/vagy rostlapokból az előbbiekben leírt komponensek bázisán. Az alkalmazási feladatot a találmány olyan építő-, bútor-, szigetelő- vagy csomagolóanyagok céljára előállított legalább egy víznedves, természetes, rosttartalmú vagy rost alakú anyagból és legalább egy kötőanyagból képezett formatestekkel oldja meg, amelynél a formatest megfelelő sűrűségű felülettel rendelkezik, és legalább egy, közvetlenül az extrúzió után expandált gélolvadék-keverékből van képezve, amelyben egy kis részekből álló, rosttartalmú és/vagy rost alakú, biogén, nagy molekulájú anyag részecskéi egy nagyszámú, kis dimenziójú üreggel rendelkező, struktúrát meghatározó mátrixon belül vannak elrendezve, legalább egy biopolimer természetes anyag megnövelt hőfokon, megnövelt nyomáson és/vagy mechanikusan eszközölt igénybevétele után megszilárduló olvadékának és legalább egy, a keményítők, dextrinek, pektinek, kollagének, fehérjék vagy kazeinek csoportjából képzett kötőanyagnak a bázisán, ahol is a kötőanyag 5-85 tömeg%-ot, előnyösen 10-50 tömeg%-ot tesz ki, mindenkor a száraz alapmasszára vonatkoztatva.

A fentiek szerint előállított formatestek szilárdak, ellenállók, „könnyűek”, könnyen megmunkálhatóak, így problémamentesen vághatok és csiszolhatok. A formatestek alkalmazása tetszetős külsejük és kedvező élettartamuk következtében szinte behatárolhatatlan, így az építőipartól kezdve, a jármű- és autóiparon keresztül, a csomagolástechnikái számtalan területen felhasználásra kerülnek.

Előnyös, ha ezen célokra a leírásban ismertetett eljárások egyikével előállított formatesteket alkalmazunk.

Ugyancsak előnyös, ha ezen eljárások egyikével készült formatestek előállítását a leírásban ismertetett készülékkel, illetve berendezéssel végezzük.

Az alkalmazott formatestek jellemezhetők azzal, hogy anyaguk egymáshoz képest független, kisméretű üregekkel, a felépítőkomponensek össz-sűrűségénél kisebb, 0,05-1,0 t/m³, előnyösen 0,1-0,4 t/m³ sűrűséggel rendelkezik, továbbá hogy az extrudált, spontán expandált szalag, egy hozzá rögzültén kapcsolódó felületiréteg-bevonattal van ellátva. Az így kialakított formatestek ellenállók nedvességgel, különösen vízzel szemben. így alkalmazhatók különösen párás, nedves viszonyok között, például trópusokon vagy pincékben, vagy mint csomagolóanyag friss gyümölcsökhöz vagy húsféleségekhez, különösen akkor, ha a leírásban ismertetett módon a formatestek alapanyaga hidrofób szert tartalmaz. Habszerű textúrájuk következtében e formatestek mechanikai és megmunkálási tulajdonságai igen kedvezőek. A fentiekben említett sűrűségi értékek mellett ezek a formatestek még mindig megfelelő stabilitással rendelkeznek „könnyűségük” mellett. A felületi kiképzés az esztétikumon túl, a szendvicshatásból kifolyólag növeli a stabilitást, és csökkenti az elhúzódást, vetemedést.

A találmány szerint előállított forgácslapok vagy préselt lapok alkalmazásra kerülnek olyan kivitelezésben, ahol is az anyagvastagság 13-20-25-32-40-50 mm, a hajlítószilárdság pedig legalább 14,5, 13,5, 13, 11,

9,5 és 7 N/mm². Ezek az értékek lehetővé teszik, hogy e lapok a szokásos forgácslapok helyett a mindenkori kívánalmak szerinti vastagságban kerüljenek felhasználásra.

A találmányt a következő példákon keresztül ismertetjük közelebbről.

1. példa

Expandált farostlemez előállítása

0-3 mm rostméretű, 60 tömeg%-nyi farostot, melynek nedvességtartalma 12%, 35 tömeg%-nyi, 12% nedvességtartalmú cassavalisztet és 5 tömeg%-nyi, 12% nedvességtartalmú tallgyantát - valamennyit szilárd állapotban - egy kúpos, kettős csigájú extruderbe adagolunk, melynek üzemét úgy állítjuk be, hogy a kivezetőnyílás közelében 160 °C masszahőmérsékletet és 150 bar masszanyomást érjünk el. A plasztikus, gélszerű, olvadt masszát melegített lapos kivezetőnyíláson nyomjuk keresztül, és a hirtelen nyomáscsökkenés mellett az expanziós indexet 3 értékűre beállítva egy végtelenített lappá alakítjuk, melyet további megmunkálási szakaszokhoz továbbítunk.

A lap vastagsága ezen példa esetében 20 mm, sűrűsége 0,48 t/m³, hajlítószilárdsága 14,2 N/mm².

2. példa

Egy kétcsigás extruderbe elkülönített adagolóberendezésekből folyamatosan 70-30 tömeg% arányban rizstől meléket és natúr kaucsukot adagolunk.

A sűrítési szakaszban az extruderbe egy vezetéken keresztül folyamatosan annyi vizet vezetünk (mintegy 2- 10 tömeg%-nyit a kiindulási anyag 99%-ára vonatkoztatva), hogy egy 14 tömeg%-nyi víztartalmú alapmasszát tudjunk az extruder kompressziós terébe továbbítani. Egy másik vezetéken keresztül az extruder „továbbfeldolgozó szakaszába” a szilárd kiindulókomponensekre vonatkoztatva 1 tömegszázalék 60%-os vizes paraffinemulziót vezetünk. Stabil, folyamatos üzem esetén a massza hőmérséklete 165 °C, az alapmassza nyomása 200 bar. A masszát két kör alakú kivezetőnyíláson 6 értékű expanziós index mellett folyamatosan nyomjuk keresztül, miáltal két kör keresztmetszetű szálat nyerünk, melyeket még a lassan expandálódó állapotukban egy forgókéssel kis gömbgranulátra aprítunk. Az így nyert, külsőleg is megfelelő csomagolási kitöltőanyag vízálló, elasztikus, erőhatásoknak ellenálló és felhasználás után könnyen megsemmisíthető.

3. példa

Ez esetben is a 2. példában ismertetett eljárást alkalmazzuk, azzal a különbséggel, hogy a 70 tömeg%-nyi rizstörmelékhez kevesebb natúr kaucsukot, nevezetesen csak 24 tömeg%-nyit, viszont még 5 tömeg%-nyi

HU 218 006 Β cellulózt mint biogén rostanyagot adagolunk, az extruderbe, és egy lapos kivezetőnyiláson nyomjuk keresztül úgy, hogy egy mintegy 1,5 mm vastag csomagolófóliaanyagot nyeljünk.

Ezáltal egy elasztikus, formatartó, kis sűrűségű fó- 5 liához jutottunk, amelynek ellenállása a fokozódó nyomással arányosan növekszik és nagy szakítószilárdsággal rendelkezik.

4. példa

A következő komponenseket és feltételeket választottuk meg az extrudáláshoz:

Burgonyakeményítő:

Ftálsavanhidrid:

pH-érték

Cellulóz (papíriparból) Víztartalom az egész keverékben

Üzemi feltételek: expanziós index sűrűség masszahőmérséklet masszanyomás

67,5 tömeg%

2.5 tömeg%

8-11 (30%-os NAOH-dal beállítva)

30%

16% tömeg%-ra beállítva

4.5

0,25 t/m³150 °C 120 bar

Ezen eljárással 3,5 mm vastag lemezeket állítottunk elő, melyek elsőrendűen alkalmasak gyümölcscsomagoláshoz, friss imbiszételek melegen tároló tartályai részére, megsemmisítésükhöz azonban könnyen törhetők, apríthatok.

5. példa

Az alapmassza összetétele:

kukoricagríz polietilén puhafaforgács tömeg% 35 tömeg% tömeg% (1-10 mm-es részecskenagyság) tömeg% 40 lenolaj

A masszából egy egycsigás extruder igénybevételével 24 mm vastagságú forgácslapot sajtolunk ki. Az expanziós index 3,0, a lapok sűrűsége 0,3 t/m³.

Az üzemi feltételek: masszahőmérséklet 145 °C masszanyomás 90 bar

Az előállított farostlemez trópusokhoz hasonló viszonyok esetében is vízálló, hajlítószilárdsága 13,8 N/mm², kellemes bamássárga színű.

Claims

1. Eljárás építő-, szerkezeti vagy csomagolóanya- 55 gok előállítására formatestek kialakításával víznedves, természetes, rosttartalmú vagy rost formájú anyagból és kötőanyagból keveréssel és sűrítéssel csigaextruderben, melyhez kivezetőnyílás csatlakozik, azzal jellemezve, hogy 60

d) közvetlenül a gélolvadékkeverék-képződés után úgy csökkentjük a nyomást, hogy spontán expanzió és a finoman eloszlatott nedvességből keletkező gőzképződés közben egy, az ilyen testeknél a szokásosnál kisebb sűrűségű, a lap felületét illetően azonban lényegesen nagyobb sűrűségű rost- és/vagy forgácslapot képezzünk.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kötőanyagként keményítőt, előnyösen legalább részben keményítőt tartalmazó növényrészeket, legalább egyet a cereáliák, szemes termények, gabonaféleségek csoportjából, valamint keményítőtartalmú gyökereket, gumókat, farönköket aprított vagy természetes állapotban alkalmazunk.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy rosttartalmú vagy rostszerű anyagként legalább egyet a faforgácsok, növényi rostok, cellulózanyagok, visszanyert cellulózanyagok, papíranyagok és visszanyert papíranyagok csoportjából választunk ki.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gélolvadék-keveréket az extruderben a mechanikus igénybevétel, a nyíróhatás és a nyomásemelkedés következtében 125-250 °C-ra hevítjük, és a nyomást 15-600 bar-ra, előnyösen 20-250 bar-ra komprimáljuk.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a keverékhez - a gélolvadék képződésekor az extruderben - egy specifikus mechanikaienergia-hozzávezetést, melynek értéke 0,05-0,7 KWó/kg, különösen 0,1-0,3 kWó/kg, eszközlünk.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudert közvetlenül elhagyó olvadt keveréket az expanziós index 1,1, különösen 2-8 értéken tartásával spontán nyomáscsökkenésnek vetjük alá.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy, a száraz alapmasszára vonatkoztatott 5-85 tömeg%-nyi, különösen 10-50 tömeg%-nyi biopolimer kötőanyagot tartalmazó keveréket expanzióval extrudálunk.

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy keveréket egy, vízzel keverhető, expanziót elősegítő anyag hozzáadásával az alkohol- vagy ketoncsoportból, amelynek forráspontja normálnyomásnál 70-180 °C, expanzióval extrudáljuk.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy keveréket, mely kötőanyagának legalább egy keményítőanyagát tulajdonságaiban

HU 218 006 Β módosító hidrofobizálószert, legalább egyet a természetes vagy szintetikus olajok, viaszok, zsírok, gyanták, kaucsukok, paraffinok, szilikonok és műanyagok közül tartalmaz, expanzióval extrudálunk.

10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy keveréket legalább egy, a rövid szénláncú di- vagy polikarbonsavak, di- vagy poli(ti)olok és ezek származékai, a tercier aminocsoportokat tartalmazó molekulák, valamint a polifoszforsavak közül megválasztott, legalább bifunkcionális módosítószer jelenlétében, amely extrudálási körülmények között a biopolimerkötőanyag-molekulák, előnyösen keményítőmolekulák közötti térhálósodást kialakítani képes, expanzióval extrudálunk.

11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudálásnál a gélolvadék-keverékből előállított szalagra, még az extruder elhagyása előtt, egy kívülről hozzávezetett rétegezőbevonat képzésére alkalmas masszát, előnyösen gyantát vagy ragasztót öntünk.

12. Az 1 -11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudálással a gélolvadék-keverékből előállított szalag felületére közvetlenül az extruder elhagyását követően, előnyösen a spontán expanzió befejeződése előtt egy réteganyagot viszünk fel.

13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extruderben előállított és közvetlenül az extruder elhagyása után spontán expandáló szalagot egy kívánt keresztmetszet vagy profil elérésére expandáláskorlátozásnak vetjük alá.

14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy szalagot a spontán expanzió idején előnyösen a szalagbehatárolás során egy felületi réteggel, különösen egy rétegezőfóliával látunk el.

15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás kivitelezésére szolgáló készülék berendezésekkel a kiindulási komponensek aprítására és/vagy kondicionálására, és/vagy előkeverésére, valamint további berendezésekkel a komponensek adagoló hozzávezetésére egy - legalább egy formaképző kivezetőnyílással ellátott - extruderhez, azzal jellemezve, hogy szilárd állapotban hozzávezethető, darabos, illetve kis részekből álló kiindulási komponensek adagolására szolgáló adagolószalagokkal (10, 11) és adagolócsigával (12) rendelkező extruder (2, 20) kivezetőnyílása (26, 260) előtti szakaszon a feldolgozandó keverék belső, részleges expanziója céljából részleges nyomáscsökkentésre szolgáló feldolgozószakasszal (204) van ellátva.

16. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás kivitelezésére szolgáló, illetve a 15. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az egy, közvetlenül a kivezetőnyílást (26, 260) követő, a szalag (4, 40) spontán expanzióját behatároló, a mindenkori szalagmozgás sebességére hozható vagy arra beállítható henger és/vagy együttfutó elemekből kialakított görgőkkel (32, 33, 320, 330) rendelkező berendezéssel van ellátva.

17. A 15. vagy 16. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a profilkialakító berendezés (3, 30) görgői (32, 33) a szalagmozgás irányára merőlegesen az expandált szalag kívánt keresztmetszetének, illetve profiljának megfelelően elrendezett vagy kiképzett együttfutó vagy a szalag sebességének megfelelően szabályozhatóan hajtható görgők (32, 33), melyek adhéziói csökkentő, sima vagy stmkturált felülettel vannak kialakítva.

18. A 15-17. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a profilkialakító berendezés (30) végtelenített szalagjai (320, 330) a szalagmozgíts irányában, a szalagmozgás sebességével futó, az expandált szalag (40) kívánt keresztmetszetének, illetve profiljának megfelelően kiképzett vagy elrendezett falelemmel vagy a végtelenített szalagok (320, 330) adhéziócsökkentő, sima vagy strukturált felülettel vannak éllárva.

19. A 15-18. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a szalagsebességnek megfelelő, a szalagfelület és a profilkialakító berendezés (3) a görgői (32, 33) közötti folyamatos bevonófólia-hozzávezetés (50) céljára legalább egy fóliával bevonó berendezéssel (5) rendelkezik.

20. A 15-19. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az extruder (2, 20) a kivezetőnyílás (26) közelében, a kitolószakaszban (205) annak belső üregébe torkolló, nyomás alatt álló szalagfej ületiréteg-képző vagy enyvezőanyag-beáramlást biztosító hozzávezetésekkel (208) van ellátva.

21. Eljárás legalább egy víznedves, természetes, rosttartalmú vagy rost alakú anyagból és legalább egy kötőanyagból képezett formatest, mint építő-, bútor-, struktúra-, szigetelő- vagy csomagolóanyag alkalmazására, azzal jellemezve, hogy legalább egy, közvetlenül az extrúzió után expandált gélolvadék-keverékből megfelelő sűrűségű felülettel rendelkező, egy, kis részekből álló, rosttartalmú és/vagy rost alakú, biogén, nagy molekulájú anyag részecskéi, valamint nagyszámú, kis dimenziójú üregek által meghatározott mátrixon belüli struktúrájú, legalább egy biopolimer természetes anyagnak a megnövelt hőfok, a megnövelt nyomás és/vagy a mechanikus igénybevétel hatására megszilárduló olvadéka és legalább egy a keményítők, dextrinek, pektinek, kollagének, fehérjék vagy kazeinek csoportjából képezett, a mindenkori a száraz alapmasszára vonatkoztatott 5-85 tömeg%, előnyösen 10-50 tömeg% kötőanyagot tartalmazó formatestet képezünk ki.

22. Eljárás a 21. igénypont szerinti formatest alkalmazására, azzal jellemezve, hogy a formatestet az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárással állítjuk elő.

23. Eljárás a 21. vagy 22. igénypont szerinti formatest alkalmazására, azzal jellemezve, hogy a formatestet a 15-20. igénypontok bármelyike szerinti készülékkel állítjuk elő.

24. Eljárás a 21-23. igénypontok bármelyike szerinti formatest alkalmazására, azzal jellemezve, hogy a formatestet egymáshoz képest független, kisméretű üregekkel, a felépítőkomponensek össz-sűrűségénél ki8

HU 218 006 Β sebb, 0,05 1,0 t/m³, előnyösen 0,1-0,4 t/m³ sűrűséggel állítjuk elő.

25. Eljárás a 21-24. igénypontok bármelyike szerinti formatest alkalmazására, azzal jellemezve, hogy a formatestet extrudált, spontán expandált szalagként, egy hozzá rögzültén kapcsolódó felületi rétegbevonattal állítjuk elő.

26. Eljárás a 21 -25. igénypontok bármelyike szerin ti formatestnek különösen faforgács-, illetve sajtolt síklapként való alkalmazására, azzal jellemezve, hogy a formatestet 13-20-25-32-40-50 mm anyagvastag· 5 sággal és 14,5, 13,5, 13, 11, 9,5, 7 N/mm² hajlítószilárdsággal állítjuk elő.