Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia wyrobów lignocelulozowych.Wiadomo, ze ortofosforany, pirofosforany i poli¬ fosforany amonu, metalu alkalicznego, glinu i chro¬ mu razem z tlenkiem magnezu i niereaktywnymi lub slabo reaktywnymi wypelniaczami stosuje sie w mieszaninach cementu mineralnego. Tak wiec w opisie patentowym St.Zjedn.Am. nr 3525632 przed¬ stawiono szybko utwardzajacy sie cement mine¬ ralny zawierajacy kwasy fosforowe i fosforany, jak równiez tlenek magnezu i wypelniacze. Podobne mieszaniny i ich zastosowanie do naprawy scian pieców i wykladzin pieców przedstawiono w opi¬ sach patentowych St.Zjedn.Am. nr nr 3278320, 3285758, 3413385 i 3475188, a w opisach patentowych St. Zjedn. Am. nr 3821006 i nr 3879209 przedstawio¬ no takie mieszaniny i ich zastosowanie jako srod¬ ków latajacych do naprawy kruchej zaprawy, beto¬ nu, drewna, ceramiki, tynku i tym podobnych, np. pekniec jezdni lub odcinków betonowych autostrad.W opisach patentowych St.Zjedn.Am nr nr 2175568 i 2837435 oraz W. Brytanii nr 1089777 opisano spo¬ sób wytwarzania lekkich wyrobów betonowych za¬ wierajacych jako wypelniacz czastki materialu lignocelulozowego. Zastosowano rózne mieszaniny cementu, przy czym okazalo sie, ze wyroby wytwo¬ rzone przez cementowanie czastek lignocelulozo¬ wych maja slabe wlasnosci wytrzymalosciowe wsku¬ tek obecnosci w materiale lignocelulozowym pew¬ nych sbustancji, takich jak zywice, gumy, woski, 10 15 20 25 30 tluszcze i cukry drzewne, które migruja z czastek do cementu i wywieraja szkodliwy wplyw na jego wlasciowsci zestalania i utwardzania.Z polskich opisów patentowych nr 29272 i nr 93238 znany jest sposób wytwarzania niepalnych materia¬ lów, np. ognioodpornych wyrobów drewnopochod¬ nych, przez impregnowanie ich fosforanem, np. roz¬ tworem fosforanu amonu.W opisie patentowym St.Zjedn.Am. nr 1568507 podano sposób wytwarzania, z materialu plastycz¬ nego, wyrobów takich jak progi kolejowe, szcze¬ gólnie odpowiednie do stosowania w klimacie tro¬ pikalnym. Sposób ten polega na kondycjonowaniu materialu organicznego w postaci luznych wlókien przez nasycanie srodkiem konserwujacym takim jak fenol, suszeniu, nasycaniu produktu roztworem chlorku magnezu, dodaniu kalcynowanego magne¬ zytu, oddzielnym przygotowaniu mieszaniny drobno sproszkowanej krzemionki i drobno sproszkowanego kalcynowanego magnezytu, a nastepnie polaczeniu tych wszystkich materialów i zwilzeniu calosci dos¬ tateczna iloscia rozworu chlorku magnezu, nadajac mieszaninie plastyczna konsystencje. Otrzymana mieszanine formuje sie w pozadany uksztaltowany wyrób.Celem wynalazku bylo opracowanie sposobu wy¬ twarzania wyrobów lignocelulozowych o wysokiej wytrzymalosci i ognioodpornosci, umozliwiajacego otrzymanie szeregu wyrobów, których gestosc i po¬ rowatosc moze zmieniac sie w szerokim zakresie. 125 974125 974 3 4 Takiewyroby lignocelulozowe wytwarza sie przez zmieszanie czastek lignocelulazowych ze skladnika¬ mi spoiwa!, formowanie mieszaniny w uksztaltowa¬ ny wyrób i utwardzanie tego wyrobu. Sposób wed¬ lug wynalazku polega na tym, ze jako skladniki 5 spoiwa stosuje sie wodny roztwór polifosforanu amonu' lub sproszkowana sól stanowiaca polifosfo¬ ran amonu i wode, w ilosci od 12 do 20 mg P2Os na cm* powierzchni czastek lignocelulozowych, oraz mieszanine czastek calkowicie wypalonego tlenku magnezu i mineralnego wypelniacza, iw ilosci od 0,93 do 5 czesci wagowych mieszaniny na 1 czesc, wagowa materialu lignocelulozowego, przy czym za¬ wartosc wypalonego tlenku magnezu wynosi od 15 do 200 mg na cm* powierzchni czastek lignocelulo¬ zowych.Korzystnie stosuje sie czastki tlenku magnezu i obojetnego wypelniacza pochodzace z calkowicie wypalonego magnezytu i zmielonego dolomitu, w stosunku wagowym od 100 :0 do 1 :59.Formowanie mozna prowadzic pod cisnieniem atmosferycznym, otrzymujac lekkie wyroby o ge¬ stosci tak niskiej jak 0,34 g/cm1 lub pod cisnieniem sciskajacym np. do 12-10* Pa. Wyroby o zamknietej powierzchni, rury i tym podobne mozna wytwarzac przez odlewanie obrotowe.Podczas mieszania czastek lignocelulozowych z roztworem polifosforanu amonu i czastkami mine¬ ralnego spoiwa wypalony tlenek magnezu reaguje z poliforsforanem amonu, tworzac zel zalegajacy pory czastek lignocelulozowych i szczeliny i mocno przelegajacy do ich scianek, przy czym ten zel szyb¬ ko zestala sie w sztywne, podobne do kamienia, cialo stale, mocno przylegajac do czastek lignocelu¬ lozowych i wiazac je ze soba. Sily wiazania nie oslabiaja cukry i/lub fenoplasty migrujace z czastek lignocelulozowych do masy mineralnego spoiwa.W sposobie wedlug wynalazku mozna stosowac wiele materialów lignocelulozowych, takich jak wlókna, lodygi, szypulki, pnie i galezie roslin drze¬ wiastych oraz pozostalosci z lasów i pól, otrzyma¬ nych przez lamanie lub ciecie. Sposobem tym moz¬ na wytwarzac wiele róznorodnych formowanych wyrobów, takich jak tafle, arkusze, plyty, slupy, belki, gafie i rury.Reakcja calkowicie wypalonego tlenku magnezu z roztworem polifosforanu amonu jest wysoce egzo¬ termiczna, przy czym wydziela sie woda i amoniak.Temperature od 50 do 65°C osiaga sie, jezeli nawet male ilosci wypalonego MgO reaguja z nadmiarem roztworu polifosforanu amonu w ciagu 10 do 20 mi¬ nut mieszania. Przy wyzszej temperaturze weglany magnezu i wapnia obecne w spoiwie mineralnym równiez reaguja z roztworem polifosforanu amonu, a wiec wywiazuje sie dwutlenek wegla. Skutkiem tego wyrób uzyskuje porowata strukture, jezeli po¬ zostawi sie go w spokoju aby sie zestalil. Reakcja' staje sie nieodwracalna, gdy raz przekroczony zo- ' stanie punkt zelowania, i nie moze byc zatrzymana, nawet jezeli reagenty podda sie dzialaniu duzego nadmiaru wody, która moze byc woda morska. Pod¬ czas trwadnienia zelu reakcja egzotermiczna osiaga maksimum a produkty reakcji utwardzania osiaga¬ ja 50 do 75% swojej ostatecznej wytrzymalosci. Mak¬ symalna wytrzymalosc wyrobu osiaga sie przy za¬ wartosci wilgoci od 8 do 10%, a potem wiekszosc amoniaku ulatnia sie.W sposobie wedlug wynalazku mozna stosowac ciekly polifosforan amonu skladajacy sie z 65 do 85% P205 w postaci polifosforanów i 25 do 30% w po¬ staci ortofosforanów, lub produkt w postaci soli o róznym stopniu nasycenia amoniakiem, o zawar¬ tosci P205 prawie równo rozdzielonej pomiedzy sole orto- i polifosforanowe.Calkowicie wypalony tlenek magnezu, tzn. tlenek magnezu otrzymany przez ogrzewanie" magnezytu (MgC03) lub w magnezji w temperaturze powyzej 1400°C, ma strukture krystaliczna i reaktywnosc rózniaca sie od kalcynowanego magneztu,; tj.s tlenku magnezu otrzymanego przez ogrzewanie magnezytu w temperaturze do 1200^C. Calkowicie wypalony magnezyt reaguje z polifosforanem amonu tworzac nierozpuszczalna mase wiazaca. Reakcja przebiega bardzo szybko, lecz w kontrolowanych granicach, tak ze jest • dostatecznie duzo czasu aby zmieszac skladniki i umiescic mieszanine w formie. W prze¬ ciwienstwie; do tego, jedynie kalcynowany magne¬ zyt jest tak reaktywny z polifosforanem amonu, ze reakcja przebiega w sposób niekontrolowany i nie mozna wtedy otrzymac przydatnych wyrobów, W sposobie wedlug wynalazku jako calkowicie wypalony tlenek magnezu korzystnie stosuje sie cal¬ kowicie wypalony ciezki ziarnisty magnezyt otrzy¬ many przez silne walcowanie calkowicie wypalone¬ go magnezytu.Jako obojetny lub slabo reaktywny wypelniacz mozna stosowac surowy magnezyt lub dolomit albo inne obojetne materialy stale o odpowiedniej wiel¬ kosci ziarn, takie jak krzemionka, dwutlenek cyr¬ konu, tlenek glinu, fosforany i krzemiany metali .ziem alkalicznych oraz ich mieszaniny, przy. czym udzial calkowicie wypalonego MgO wynosi od 100 czesci wagowych na 1 czesc wagowa MgO.Wynalazek ilustruja nastepujace przyklady.Przyklad I. W celu okreslenia tolerancji spoi¬ wa mineralnego stosowanego w isposobie wedlug wynalazku, na rozpuszczalne w wodzie skladniki roslinne, takie jak cukry, polifenole i gumy, odlano serie próbek o wymiarach 3 cm srednicy i 8 cm wysokosci, stosujac staly stosunek stalego cementu (75% wagowych) do roztworu polifosforanowego (25% wagowych). Zawartosc cukru zmieniala sie od zera do 5% wagowych, w stosunku do polaczonej masy roztworu i stalego cementu. Stosowano staly cement o wymiarach ziarn w zakresie 0,074—0,149 mm. Ce¬ ment zawieral 25% wagowych calkowicie wypalone¬ go tlenku magnezu o gestosci 3,26 g/cm* i. 75% zmie¬ lonego surowego dolomitu o gestosci 2,62 g/cm8, za¬ wierajacego 45,1% Mg COs,. a Jako reszte glównie krzemionke i CaCO^ Wszystkie próbki odlano bez. wywierania na nie cisnienia i wyjeto z cylindrycz¬ nych form po uplywie 15 minut w stanie utwardze- . nym. Przed przeprowadzeniom prób na sciskanie pozostawiono je na 7 dni w celu wysuszenia, WyniJW podano w tablicy 1. Inne próby wykazaly, ze mine^ ralne spoiwo twarnieje równie dobrze przy zetkriier ciu .z pecherzem zywicznym w fornirze swierkom* wym, z taka sila przylegania^ ze po usunieciu forin^ zywica pozostaje przylepiona do spoiwa mmeradh, nego. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60125 974 5 ff Tablica 1 Próba 1 2 3 4 5 Oek- stroza % brak 1 ,2 3 4 Naprezenie sciskajace 1 Wytrzymalosc na zgniatanie Pa X 105 255 241 284 202 241 Modul Younga Pa X 108 283 300 231100 217 400 205 100 164 500 Zmniejszenie sie wartosci modulu Younga ze zwiekszaniem sie zawartosci cukru wydaje sie wy¬ nikac z tego, ze objetosc krystaliczna cukru zajmuje miejsce w spoiwie mineralnym.Przyklad II. Przesiane czastki drewna swier¬ kowego o wielkosci 0,84—2,00 mm, zawierajace 8,3% wilgoci w stanie wysuszenia na powietrzu, potrak¬ towano zmieniajacymi sie ilosciami polifosforanu amonu o gestosci 1,4 g/cin* i skladzie 10—34—00.Kazda próbke pokryto taka sama iloscia stalego ce¬ mentu o wielkosci ziarn ponizej 0,149 mm, sklada¬ jacego sie z 75% zmielonego dolomitu i 25% calko¬ wicie wypalonego magnezytu, w ilosci 2,5 raza wiekszej, w stosunku wagowym, od masy drewna.Przy wyrobie próbek o wysokosci 7,7 cm i srednicy 3,03 cm nde stosowano cisnienia sciskajacego. Próby na wytrzymalosc na zgniatanie prowadzono po 30 minutach od odlania próbek. Wyniki doswiadczen przedstawion w tablicy 2. 10 15 ru polifosforanu 1:2,1. Cisnienie sciskajace w for¬ mie wynosilo 1-105 Pa. Próby na wytrzymalosc na zgniatanie wykonywano po 30 minutach, po 15 mi¬ nutach wygrzewania w temperaturze 105°C i po 7 dniach utrzymywania w temperaturze 20°C od poczatkowego zmieszania skladników. Zmiany wy¬ trzymalosci we wczesnym okresie sa raczej odbiciem wewnetrznej wytrzymalosci czastek niz zaklócen w procesie wiazania skladników drewna, jak to stwier¬ dzono poprzednio w przypadku cementu portlandz¬ kiego i innych cementów magnezytowych. Podczas odlewania, próbki z tego samego gatunku drewna, lecz o róznej gestosci, poddawano cisnieniu sciska¬ jacemu 1-105 Pa, 2-105 Pa i 10-10* Pa.Przyklad IV. Badano serie próbek z wysu¬ szonych na powietrzu czastek drewna swierkowego o wymiarach 0,84—4,00 mm, w postaci szczapek o dlugosci okolo 0,5—3 cm, zmieszanych z roztwo¬ rem polifosforanu amonu i stalym cementem o ta¬ kim samym skladzie jak stosowany w poprzednim przykladzie, zachowujac stosunek roztworu do sta¬ lego cementu jako podano w tablicy 4.Próbki formowano przy niskim, wynoszacym okolo 0,5'W Pa cisnieniu sciskajacym, a zmiana gestosci byla spowodowana zmiana ilosci uzytego stalego ce¬ mentu. Próby nr 1 i 2 wskazuja, ze pnzy stosunko¬ wo niskich kosztach skladników mozna wytwarzac wyroby o wysokiej jakosci i o niskiej gestosci.Przyklad V. Plyty z róznorodnych czastek, z róznych rodzajów materialów lignocelulozowych i przy róznych parametrach technicznych prowadze¬ nia procesu, wykonano w formach, tak jak opisano w tablicy 5. Zwazone ilosci czastek odpowiedniego Tablica 2 Próba nr 1 2 i3 4 5 6 7 9 9 Masa drewna czesci wagowe Masa stalego cementu Dolomit czesci wagiowe 2,25 2,25 2,25 2,95 C 2,95 2,95 MgO czesci w|agowe 0,75 0,75 0,75 3,00 3,00 3,00 0,05 0,05 0,05 Masa roztworu czesci wagowe 1,50 2,10 2,70 1,50 2,10 2,70 1,50 2,10 2,70 Gestosc wyrobu g/cm* 0,82 0,86 0,93 0,812 0,86 0,93 0,82 0,86 0,93 Naprezenie sciskajace Pa X 10* 17,9 26,4 26,7 12,7 20,0 26,8 15,1 17,9 18,8 Przyklad III. Próbki z róznych rodzajów ma¬ terialu lignocelulozowego, odlane tak jak opisano w poprzednim przykladzie, poddano naprezeniu sciskajacmentu o wartosciach podanych w tablicy 3, w celu okreslenia szerokosci zakresu rodzajów su¬ rowca mozliwego do stosowania w przedstawionej technologii wiazania. Wielkosc czastek drewna wy¬ nosila 0,84—2,00 mm. Drewno wysuszono do zawar¬ tosci wilgoci 9,3% i potraktowano rozltworem poli¬ fosforanu amonu o skladnie 10 : 34:00 i jednakowa masa cearmtu zawierajacego 75% dolomitu i 25% MgO (calkowicie wypalonego). Stosunek drewna do ce¬ mentu wynosil 1:3, a stosunek drewna do roztwo- 55 materialu potraktowano najpierw okreslona z góry iloscia polifosforanu amonu o skladzie 10 : 34 : 00 NPK pozwalajac, aby caly roztwór zostal wchlonie¬ ty i zaabsorbowany przez mase materialu. Nastepnie mokre czastki napylono zwazona iloscia pylu ce¬ mentowego o ustalonym z góry skladzie i calosc wprowadzono do formy o wypolerowanych powierz¬ chniach ze stali nierdzewnej. Formy umieszczono w zimnej prasie i sprasowano mase do uzyskania okreslonej nominalnej grubosci, utrzymujac pod wplywem tego cisnienia w ciagu 5 minut. Utwar¬ dzone plyty wyjeto z form i suszono powietrzem w komorze z wymuszonym obiegiem powietrza, w125 974 Tablica Z Próba nr 1 - 1 2 3 . 4 5 6 7 8 0 io u 12 13 14 15 16 17 Rodzaj materialu lignocelulozowego 2 Swierk Swierk Swierk Swierk, welna drzewna Zywotnik olbrzymi Zywotnik olbrzymi Zywotnik olbrzymi Modrzew amerykanski Robinia akacjowa Dipterocarpus Buk Swierk gat. Tsuga z wody Jodla (mokra) Kora, daglezja zielona Topola kanadyjska Luski ryzowe Bagassa Gestosc g/cmB 3 0,87 1,07 1,30 0,45 0,50 0,77 0,96 0,89 1,09 1,23 1,03 0,86 0,86 0,75 0,58 0,97 0,89 Naprezenie sciskajace Pa X 10« Sposób utwardzania 30 min 4 23,2 23,5 28,6 11,8 16,9 25,5 22J 23,0 20,6 21,2 14,7 17,1 18,0 17,2 15 mim (105°C) 5 26,4 35,0 46,6 16,8 23,2 33,2 43,9 48,8 44,9 19,2 19,2 H 7 dni (20°C) | 6 57,3 94,1 114,7 X5,l 20,1 44,9 48,8 59,1 93,2 92,4 64,7 36,6 23,0 28,5 25,3 1 Tablica 4 V Próba nr 1 2 3 4 Masa drewna czesci wajgowe 1 1 1 1 Masa , sltalego cementu (czesci wagowe 2,0 (3,0 4,0 . 5,0 Masa roztworu czesci wagowe 1,4 2,10 2,80 3,50 Gestosc g/cm8 0,65 0,87 1,02 1,20 Naprezenie sciskajace Pa X 10* Sposób utwardzania 1 15 min (105°C) 8,2 25,5 29,0 43,9 7 dni (20°C) 29,2 57,3 51,9 122,5 temperaturze pokojowej, w ciagu 7 dni. Wygiecie próbek wynosilo 6,5 cm przy 25 cm podparciu na 15 cm przesle.Wypelniaczem cementu byl surowy dolomit o wielkosci ziarn 0,149 mm, a polifosforanem amonu byl albo tzw. izielony albo tzw. czarny kwas z pro¬ cesu mokrego. Stosowano calkowicie wypalony MgO lub ciezki proszek USP o gestosci 3,54 g/cm8, tak jak podano w tablicy 5.Przyklad VI. Wykonano szereg plyt przy uzyciu zorientowanych czastek materialu lignocelu- lozotwego, pochodzacych z lodyg trzciny cukrowej.Material stanowil zewnetrzne wlókniste czesci lo¬ dyg, pokryte promieniscie ku srodkowi twarda wos¬ kowa i krzemionkowa warstwa zewnetrzna, o gru¬ bosci okolo 1,3—2,8 mm. Rdzen i zewnetrzne war¬ stwy woskowe usunieto mechanicznie i przez cie¬ cie otrzymano pasma o grubosci 1,0—2,0 mm i dlu¬ gosci 15—20 cm.Znana mase pasm potraktowano róznymi iloscia¬ mi polifosforanu amonu (typu czanego kwasu) i sta¬ lego cementu skladajacego sie z 0,75 czesci MgO 45 50 55 •0 65 o wysokiej gestosci i 2,25 czesci zmielonego dolo¬ mitu, zawierajacego 45,1% MgCOj, a jako oreszte krzemionke i CaC03. Wymiar ziarn stalego cementu wynosil ponizej 0,149 mm. Cisnienie sciskajace w czasie formowania wynosilo 0,5«105 Pa, 0,7-IO5 Pa i 7,61108 Pa, a uzyskana nominalna grubosc plyty wynosila odpowiednio 2,12 i 1,19 cm. Odpowiednie wartosci wytrzymalosci na zginanie i wspólczyn¬ nika sprezystosci podluznej (modul Younga) podano w tablicy 6.Przyklad VII. Wykonano plyty o wlasnos¬ ciach ognioodpornych i niskiej gestosci Jako ma¬ terial wykorzystano odpady trzciny cukrowej, tj. bagasse, bedaca pozostaloscia po mechanicznym wy¬ ciskaniu trzemy przez przepuszczenie lodyg odar¬ tych z lisci pomiedzy walcami zgniatajacymi i prze¬ myciu woda. Sprasowane lodygi rozbito w mlynie bijakowym na czastki o przypadkowej wielkosci, zawierajace zewnetrzna warstwe o strukturze wlók¬ nistej, rdzen i wrzystkie rnne skladniki wystepujace w zewnetrznej warstwie roslin, tj. woskowe i krze¬ mionkowe.125 974 9 10 Tablica 5 Rodzaj materialu 1 1. Zywotnik olbrzymi, wióry, 50% kory 2. Zywotnik olbrzymi, wióry, 50% kory 3. Zywotnik olbrzymi, wióry, 50% kory 4 Zywotnik olbrzymi, wióry, 50% kory 5. Zywotnik olbrzymi, wióry, 50% kory 6. Olcha, platki -7. Topola kanadyj¬ ska, wel¬ na drze¬ wna ' 1 8. Jalowiec wirginij- . ski, po¬ dluzne . wióry Sklad, kg Dtrewfrio Staly ce¬ ment Poli¬ fosforan 2 155 1385 232 lp5 685 232 155 385 282 155 385 232 ; 155 385 232 180 520 940 145 385 232 155 B85 232 Srednia grubosc om 8 1,9 1,9 1.9 1.9 1,9 1,9 2,54 1,9 Gestosc kg/m* 4 655 640 655 655 655 8*70 620 755 Wytrzy¬ malosc na zginanie FaX105 5 21,4 7,3 20,6 18,3 20,9 36,9 9,5 15,8 - ¦ ^ " Moditf Younga PAX10« 6 12 290 9 980 12 000 10 660 12 090 17 500 3 400 8 720 Opis/sklad/obróbka 7 1 Czastki: suszone na po¬ wietrzu Polifosforan amonu; zielony kwas Staly cement: 75% do¬ lomitu, 25% wypalonego 1 MgO | Czastki: mokre, 50% wilgoci Polifosforan amonu: zielony kwas Staly cement: 75% do- 1 lomitu, 25% wypalonego MgO | Czastki: suszone na po¬ wietrzu Polifosforan amonu; zielony kwas Staly cement: 75% do¬ lomitu, 25% wypalonego MgO | Czastki: suszone na po¬ wietrzu Polifosforan amonuj zielony kwas Staly cement: 98% do¬ lomitu, 2% ciezkiego Mgo | Czastki: suszone na po¬ wietrzu Polifosforan amonu; zielony kwas Staly cement: 95% do¬ lomitu, 5% ciezkiego MgO Czastki: suszone na po¬ wietrzu Polifosforan amonu; zielony kwas Staly cement: 75% do¬ lomitu, 25% wypalonego MgO Czastki: suszone na po- wietrzu Polifosforan amonu; zielony kwas Staly cement: 75% do¬ lomitu, 25% wypalonego MgO Czastki: mokre, 50% wilgoci Polifosforan amonu: czarny kwas Staly cement: 75% do¬ lomitu, 25% wypalonego MgO 1ii 125 974 12 cjd. tablicy 5 1 9. Jodla, miazga 10. Plyta wielo¬ warstwo¬ wa U. Osika, platki 2 155 385 232 1+55 £85 232 185 555 183 3 2,54 2,54 1,9 4 655 (655) 050 5 9,6 70,0 18,5 6 6 140 18 310 11500 7 Czastki: suszone na powietrzu Polifosforan amonu: zielony kwas Staly cement: 75% do¬ lomitu, 25% wypalonego MgO Czastki: rdzen jak nr 1 Mix.Oblozenie: fornir swier¬ kowy, 3 mm grubosci Czastki: suszone w piecu Polifosforan amonu: zielony kwas Staly cement: 75% do¬ lomitu, 25% wypalonego MgO | Plyta nr 1 2 3 4 5 6 7 8 Masa pasm czesci wiagowe 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Masa stalego cementu czejsci wagowe 3,0 3,0 3,0 2,50 2,50 2,00 1,00 0,93 Masa polifosfo- ranoi czesci waigowe 1,80 1,80 1,80 1,30 1,25 1,20 1,30 1^10 Tablica Cisnienie sciskajace PaXl O5 0,5 0,7 7,6 13,0 4,5 11,6 11,6 |4,5 6 Gestosc g/cm2 0,34 0,53 0,93 1,05 0,75 1,07 0,79 0,34 Wytrzyma¬ losc na zginanie Pa X 103 10,4 37,8 169,5 150,7 30,1 177,1 142,0 32,7 Modul Younga Pa X 105 11 300 35 100 65 100 56 300 17 700 62 350 41100 31300 Grubosc cm 3,17 2,12 1 1,19 1,90 2,74 1,67 0,75 1*72 Rozbite w mlynie mlotkowym czastki mialy dlu¬ gosc 8 cm i grubosc 1—4 nim. Pyly i drobne czastki ponizej 0,84 imm usunieto przez przesiewanie. Ge¬ stosc bogassy oszacowano na 0,21 g/ctn* a powierzch¬ nie okreslono jako równa 19 000 cm* na 100 g su¬ chych czastek.Próbke 200 g wysuszonego na powietrzu surowca potraktowano 360 g roztworu polifosforanu amonu o gestosci 1,4 g/cm*, otrzymanego z handlowego na¬ wozu sztucznego o skladzie 10 : 34 : 00 NPK. Dostar¬ czono okolo &,5 mg roztworu na cm1 rozwinietej po¬ wierzchni, co odpowiada grubosci warstewki 0,68 mikrometrów i ilosci dostarczonego P206 równej 3,23 mg/cm1 powierzchni czastek.Mieszanine stalego cementu o skladzie 150 g calko¬ wicie wypalonego tlenku magnezu i 450 g sproszko¬ wanego dolomitu o wielkosci ziarn ponizej 0,149 mm, przesiano na zwilzone polifosforanem czastki i mie¬ szano w bebnie w ciagu 22 sekund. Ilosc MgO oce¬ niono na podstawie zmierzonej gestosci równej 3,36 g/cm*. Oszacowano, ze dostarczono 11,5% lub 17,3 g reaktywnego MgO pod postacia tlenofosforanu.Zgodnie tz tym, 132,7 stanowi jedynie mase obojet¬ nego wypelniacza. Na analogicznej podstawie oce- 45 50 55 60 niono, ze dolomit wprowadza 10,5 g MgO do pro¬ cesu, a reszte stanowi obojetny wypelniacz (428 g).Mieszanine bagassy i cementu natychmiast wpro¬ wadzono do form plytowych o wymiarach 15 cm na 30 om, wyrównano i sprasowano pod cisnieniem 7,5 '105 Pa. Uzyskano grubosc 2,53 cm. Cisnienie do¬ prowadzono do normalnego po uplywie 12 minut i plyte wysuszono na -powietrzu w ciagu 5 dni przed przeprowadzeniem badan. Temperatura plyty w chwili wyjmowania jej z formy wynosila 54°C.Otrzymana w rezultacie plyta miala objetosc 1017 cm8 i wazyla 998 g. Gestosc wyrobu wynosila zatem 0,98 g/om8. Wytrzymalosc na izginanie i modul Youn¬ ga dla wyrobu, w warunkach statycznego zginania, wynosily odpowiednio 79,4'105 Pa i 17900 '105 Pa.Obliczenie ilosci pozostalego roztworu polifosfora¬ nu amonu (z dolomitu twarzy sie pomijalna ilosc weglanu amonu), która w postaci suchej soli krysta¬ licznej odklada sie wewnatrz porów bagassy wska¬ zuje, ze jest to ilosc przewyzszajaca te, która po¬ trzebna jest dla uzyskania klasy A ognioodpomosci materialu Ugnocelulozowego. Zgodnie z powyzszym, produkt badano na latwopalnosc, wystawiajac go bezposrednio na dzialanie plomienia o temperaturze125 974 13 14 800°C, na obszarze 4,5 cm na 4,5 cm, w ciagu 15 mi¬ nut. Pod koniec tego czasu jedynie niniejsza czesc przypalanej powierzchni byla ewidentnie nie ogar¬ nieta plomieniem. Poczatkowo widoczne bylo mniej¬ sze wydzielanie sie gazu i parowanie, gdy strona narazona na polmien byla nagrzana do czerwonego zaru, podczas gdy druga miala temperature tylko 40°C. W drugim tescie temperature plomienia pod¬ wyzszono do 1200—1400°C, dizieki czemu powierzch¬ nia wystawiona na plomien zaczela sie zarzyc po 30 sekundach i material plyty zaczal sie stopniowo wypalac pozostawiajac krater. Po 3,5 min przeciw¬ legla powierzchnia rozpoczela sie zarzyc, a po 5 mi¬ nutach 2,52 cm plyta przepalila' sie na wylot.Przyklad VIII. Polifosforan amonu w stalej postaci takiej jak TVA o skladzie 11:55:00 lub 12:54:00 jest równiez uzyteczny jako sól impreg¬ nujaca. Przy zamieszaniu w jednym etapie ze zwiaz¬ kami wapnia i magnezu oraz z czastkami surowca, sól z woda zapewnia ich zwiazanie.W pierwszej próbie dodano 69 g soli o skladzie 11: 55 : 00 do 215 g wysuszonego na powietrzu drew¬ na czerwonej olchy w formie platków, o grubosci 1,3 mm, dlugosci 6 cm i szerokosci 2 cm. Nastepnie do mieszaniny dodano 250 g rozdrobnionego stalego cementu skladajacego sie z 25 czesci calkowicie wy¬ palonego magnezytu i 75 czesci zmielonego dolomitu o wymiarach ziarn ponizej 0,149 mm. Potem, do¬ kladnie mieszajac suche stale skladniki, rozpylono do mieszaniny 100 g wody, ciagle mieszajac, i po 30 sekundach calosc zaladowano do formy. Material wyrównano i prasowano pod cisnieniem 3*105 Pa w ciagu 10 minut, a nastepnie wyjeto z formy i su¬ szono na powietrzu w ciagu 7 dni przed rozpocze¬ ciem testowania. Plyta miala grubosc 1,9 cm i ge¬ stosc 0,54 g/cm*. Wartosci wspólczynnika wytrzyma¬ losci na zginanie i modul Younga wynosily odpo¬ wiednio 18,6 -105 Pa i 10 200-105 Pa.W drugiej próbie wykorzystania stalego polifosfo¬ ranu amonu sól rozpuszczono w wodzie, a nastepnie roztwór dodano do platków. Zwilzone elektrolitem platki napylano, ta sama co w poprzednim przykla¬ dzie iloscia stalego cementu i wprowadzono do for¬ my plytowej o tych samych wymiarach. Po kon- dycjonowaniu w ciagu 7 -dni próbka miala gestosc 0,54 g/cm*, wspólczynnik wytrzymalosci na zgina¬ nie 20,0'105 Pa i modul Younga 12 000*105 Pa. Prób¬ ka wykonana z cieklego polifosforanu amonu 10 : 34:00 o tej samej grubosci miala gestosc 0,87 g/cm3, wspólczynnik wytrzymalosci na zginanie 36,9 -105 Pa i modul Younga 17 500*105 Pa. Oznacza to, ze staly polifosforan amonu moze calkowicie zastepowac ciekla sól.Przyklad IX. Do próby trwalosci odlewanego zespolonego materialu, do którego uzyto czastki drewna pokryte tlenofosforanem magnezu ze sprosz¬ kowanym piaskiem krzemiankowym jako obojetnym wypelniaczem, przygotowano dwa zestawy próbek ó przecietnej grubosci 2,12 cm i getosci 0,55 g/cm8.Jeden zestaw testowano w stanie wysuszenia na powietrzu po 7 dniach utwardzania w temperaturze pokojowej. Wartosc wspólczynika wytrzymalosci na zginanie i modulu Younga wynosily dla próbek od- fflW^ 25,7-10* Pa i 12 340-108 Pa.Dtugi zestaw próbek dla odmiany zanurzono w wodzie wodociagowej i morskiej, a pomiedzy zanu¬ rzeniami wysuszono na powietrzu. Powtórzono 7 takich cykli i tak spreparowane próbki badano na wytrzymalosc na zginanie w /stanie wysuszenia na 5 powietrzu. Wartosc wspólczynnika wytrzymalosci na zginanie zmniejszyla sie o 7% a strata na ciezarze wynosila 3% dla próbek poddawanych dzialaniu wody i powietrza.Stosunkowo duza szybkosc wiazania skladników io w sposobie wedlug wynalazku umozliwia prowadze¬ nie ciaglego procesu odlewania zawierajacych mine¬ ralne spoiwo produktów drzewnych o wysokiej wy¬ trzymalosci i malym ciezarze, w postaci okraglych lub prostokatnych ksztaltek wewnatrz pustych, ta- 15 kich jak stosowane do drenów rurowych, przepu¬ stów czy dlugich rur. Uzytecznosc wynalazku dla takich zastosowan jest szczególnie widoczna, ponie¬ waz mozliwy jest dobór porowatosci i przenikalnsci dla plynów poprzez odpowiednie dobranie warunków 20 technicznych produkcji takich lekkich rur. Z jed¬ nej strony, poprzez dobór warunków w jakich za¬ chodzilaby migracja koloidów do powierzchni pro¬ duktu, tak jak w procesach odlewania obrotowego, w których mozna wykonac zamkniete powierzchnie 25 drenów i rur. Analogicznie, w przypadku belek, gdy wysoka wytrzymalosc na zginanie moze byc koniecz¬ nym warunkiem, ciagly proces odlewania moze obej¬ mowac wirowanie formy przy malej liczbie obro¬ tów na sekunde, w trakcie lub po odlaniu, dla po- 30 wodowania jednoczesnego utwardzania mieszaniny drzewno-cementowej i unoszenia sie koloidów ku powierzchni, pod wplywem powstajacej tam sily odsrodkowej. Przez miany tej technologii mozna otrzymac wiele róznorodnych, formowanych pro- 35 duktów.Zastrzezenia patentowe 40 1. Sposób wytwarzania wyrobów lignocelulozo- wych przez zmieszanie czastek lignocelulozowych ze skladnikami spoiwa, formowanie mieszaniny w uksztaltowany wyrób i utwardzanie tego wyrobu, znamienny tym, ze jako skladniki spoiwa stosuje 45 sie wodny roztwór polifosforanu amonu lub sprosz¬ kowana sól stanowiaca polifosforan amonu i wode,. w ilosci od 12 do 20 mg P205 na cm* powierzchni czastek lignocelulozowych, oraz mieszanine czastek calkowicie wypalonego tlenku magnezu i mineral- 50 nego wypelniacza, w ilosci od 0,93 do 5 czesci wa¬ gowych mieszaniny na 1 czesc wagowa materialu lignocelulozowego, przy czym zawartosc wypalone¬ go tlenku magnezu wynosi od 15 do 200 mg na cm* powierzchni czastek lignocelulozowych. 55 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie czastki tlenku magnezu i obojetnego wy¬ pelniacza pochodzace z calkowicie wypalonego mag¬ nezytu i zmielonego dolomitu, w stosunku wago¬ wym od 100 : 0 do 1: 59. 60 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze formowanie prowadzi sie pod cisnieniem od cisnienia atmosferycznego do cisnienia sciskajacego do 12-108 Pa. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze for- •• mowanie realizuje sie przez odlewanie obrotowe. PL PL PL PL PL PL PL PL