PL174630B1 - Sposób wytwarzania płyty i płyta - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania plyty, znamienny tym, ze wióry drewniane o malej wielkosci czastek, odpowiednio zmieszane z zywicami rozprowadza sie po stronie zewnetrznej masy odlamków materialu w arkuszach zlozonego z kartonu powlekanego zywica termoplastyczna, otrzymana mieszanine prasuje sie w formie w temperaturze nizszej od temperatury mieknienia materialu termoplastycznego i wyzszej od temperatury polimeryzacji zastosowanej zywicy a nastepnie chlodzi. P L 174630 B 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania płyty i płyta.

Znane są płyty złożone z różnego rodzaju materiałów niespójnych, nasycane odpowiednimi substancjami wiążącymi, a następnie formowane w prasie.

Typowy przykład stosowania tej technologii stanowi wytwarzanie płyt złożonych z odłamków drewna o odpowiedniej wielkości cząstek, nasyconych żywicą termoutwardzalną. Materiał ten jest formowany wstępnie na zimno do postaci płyty, którą następnie prasuje się do konfiguracji końcowej w ogrzewanej formie, gdzie zachodzi polimeryzacja substancji wiążącej.

Płyty tego rodzaju mają wewnątrz rozległe puste przestrzenie wynikające z faktu, że ilość żywicy wiążącej musi być utrzymywana w dopuszczalnych z ekonomicznego i technologicznego punktu widzenia granicach. Wynikająca stąd niska wytrzymałość mechaniczna i wysoka higroskopijność takich płyt stanowią przeszkody dla niektórych ich zastosowań.

174 630

Podobnie znane są płyty otrzymywane przez mielenie i następnie prasowanie na gorąco ścinków i braków materiałów wielowarstwowych - sposoby wytwarzania takich płyt są przedstawione w niemieckich opisach patentowych DE-A 2 258 169 i DE-B 1 151 374.

Wskutek samoistnych właściwości zastosowanych surowców płyty te mają nierówną powierzchnię, przez co nie można nadać im doskonałego z punktu widzenia estetyki wykończenia albo przez pomalowanie albo przez nałożenie powłoki papierowej.

Celem wynalazku jest uzyskanie płyt złożonych wewnątrz ze ścinków materiałów wielowarstwowych, a od zewnątrz z wiórów drzewnych o małej wielkości cząstek. Płyty te odznaczają się niską higroskopijnością, ograniczonym pęcznieniem w wodzie, dobrymi własnościami izolacji termicznej i akustycznej pochodzącymi od materiału pierwszego składnika oraz doskonale wykończoną i równą powierzchnią, pochodzącą od materiału drugiego składnika.

Sposób wytwarzania płyty według wynalazku odznacza się tym, że wióry drzewne o małej wielkości cząstek odpowiednio zmieszane z żywicami rozprowadza się po stronie zewnętrznej masy odłamków materiału w arkuszach złożonego z kartonu powlekanego żywicą termoplastyczną, otrzymaną mieszaninę prasuje się w formie w temperaturze wyższej od temperatury mięknienia materiału termoplastycznego i wyższej od temperatury polimeryzacji zastosowanej żywicy, a następnie chłodzi.

Korzystnie odłamki suszy się przed ich prasowaniem na gorąco, dla obniżenia zawartości wilgoci do wartości poniżej 4%, korzystnie około 2%.

Korzystnie odłamki podgrzewa się wstępnie do temperatury niższej od temperatury mięknienia żywicy termoplastycznej przed ich prasowaniem na gorąco.

Korzystnie, po przeprowadzeniu etapu prasowania na gorąco, sprasowany materiał chłodzi się pod naciskiem, dopóki nie osiągnie on temperatury wewnętrznej znacznie niższej od temperatury mięknienia żywicy termoplastycznej.

Korzystnie odłamki prasuje się pod naciskiem wynoszącym od około 15 do 25kg/cm².

Korzystnie etap prasowania na gorąco prowadzi się w czasie od 15 do 30 sekund na milimetr grubości wykończonej płyty.

Korzystnie dodaje się żywicę termoplastyczną do odłamków materiału wielowarstwowego jako dodatek rozproszony w masie.

Korzystnie dodaje się żywicę termoplastyczną w ilości od 5% do 15% wagowych masy odłamków, korzystniej około 10%.

Korzystnie dodaje się żywicę termoutwardzalną do odłamków materiału wielowarstwowego jako dodatek rozproszony w masie.

Korzystnie dodaje się żywicę termoutwardzalną w ilości od 5% do 15% wagowych masy odłamków, korzystniej od 5% do 10%.

Korzystnie dodaje się do odłamków materiału wielowarstwowego obojętny wypełniacz w postaci dodatku rozproszonego w masie.

Płyta według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera sprasowane na gorąco dwie warstwy z wiórów drzewnych o małej wielkości cząstek, odpowiednio zmieszanych z żywicami, dołączone przez sprasowanie do strony zewnętrznej masy odłamków materiału w arkuszach, złożonego z kartonu i materiału łączonego żywicą termoplastyczną.

W opisie określenie materiał wielowarstwowy lub łączony materiał w arkuszach odnosi się do materiału kompozytowego zawierającego warstwę kartonu i co najmniej jedną warstwę materiału termoplastycznego na jednej z zewnętrznych powierzchni kartonu. Może występować również więcej warstw, na przykład arkusz folii aluminiowej.

Użycie takich materiałów wielowarstwowych jako podstawowego składnika do wytwarzania płyty jest korzystne z uwagi na doskonale równomierny rozkład materiału tworzywa sztucznego w każdym odłamku oraz wskutek tego w całej masie płyty, co daje w wyniku optymalne przyleganie pomiędzy częściami składowymi i szczególnie zwartą strukturę płyty otrzymanej w ten sposób.

Dalsza istotna zaleta wynalazku wynika z faktu, że ścinki materiału wielowarstwowego są łatwo dostępne i wyjątkowo tanie - mogą być otrzymywane z materiału odrzuconego przy produkcji pudełek, gdzie używa się go jako składnika. Koszt pozbywania się tych ścinków stanowi duże obciążenie dla przemysłu wytwarzającego te pudełka, tak więc koszt pozyskiwania

174 630 ścinków z których robi się odłamki może być nawet zerowy lub kompensowany przez koszt konwencjonalnego ich usuwania.

Warstwa tworzywa sztucznego materiału łączonego w arkuszach, o której tu mowa, składa się z arkusza polietylenu, chociaż obecność innego materiału termoplastycznego nie jest wykluczona.

Aby przeprowadzić proces zgodny z wynalazkiem, łamie się materiał w arkuszach na odłamki, korzystnie posiadające minimalne wymiary nie mniejsze niż 2 mm i maksymalne wymiary około 40 mm o bardzo różnorodnych kształtach, od w zasadzie okrągłych do wydłużonych, w postaci włókien.

Według badań przeprowadzonych przez zgłaszającego, zawartość procentowa termoplastycznego materiału wiążącego odpowiednia dla formowania płyty mieści się w zakresie od 5% do 15% wagowych masy odłamków, a bardziej szczegółowo 10%, co stanowi ten sam rząd wielkości, co wagowa zawartość procentowa frakcji termoplastycznej zawartej w arkuszach wielowarstwowych karton-polietylen lub karton-aluminium-polietylen, tak, że zastosowanie odłamków ze ścinków tego materiału zapewnia odpowiednią ilość żywicy wiążącej. Może się okazać jednak korzystne dodanie dodatków do zwykłych odłamków materiałów wielowarstwowych obecnych na rynku, zwłaszcza stosowanych bezpośrednio do pakowania środków spożywczych. Dodatki te mogą składać się z dodatkowej ilości tego samego materiału tworzywa sztucznego, które zawarte jest w materiale wielowarstwowym, jak również z innych substancji termoplastycznych. Żywica termoplastyczna dodawana do odłamków ma dostatecznie drobne cząstki, tak, aby została odpowiednio rozprowadzona w masie - zwykle podstawowa wielkość cząstek nie przekracza średniego rozmiaru odłamków.

Stwierdzono, że jest korzystne dla niektórych zastosowań dodawanie innych tworzyw sztucznych z grupy termoutwardzalnych w celu dodatniego wpływania na własności płyty i ułatwienia techniki formowania masy wprowadzanej do formy jak również umożliwienia łatwego usuwania płyty z formy. Można również stosować żywice syntetyczne, które mogą być polimeryzowane przez dodanie katalizatora.

Dla utworzenia dwu warstw zewnętrznych stosuje się wióry drzewne o wielkości cząstek mieszczącej się w zakresie od 0,25 do 1,2 mm z dodatkiem żywicy mocznikowej lub, korzystnie, żywicy melaminowej, która daje lepsze własności odnośnie higroskopijności i ograniczenia pęcznienia.

Należy zachować szczególną uwagę przy przygotowywaniu płyty początkowej, jako że sprawą zasadniczą jest zapewnienie pewnego stopnia współprzenikania pomiędzy wiórami drzewnymi i odłamkami kartonu, aby zapobiec odłączeniu warstw powierzchniowych złożonych z wiórów drzewnych od podłoża złożonego z odłamków materiału wielowarstwowego.

Grubość warstw wiórów drzewnych może zmieniać się, od 0,3 do 1,5 mm.

Stwierdzono, że zadowalające płyty formuje się, gdy płytę początkową poddaje się naciskowi w zakresie od 15 do 25 kg/cm² i ogrzewa do temperatury w zakresie od 120°C do 190°C. Okres czasu, w którym odłamki muszą pozostawać ściśnięte pomiędzy gorącymi płytami prasy, zmienia się w zależności od końcowej grubości wytwarzanej płyty dla zapewnienia odpowiednio równomiernego rozkładu temperatur w masie. Okazało się korzystne na przykład przetrzymywanie wytwarzanej płyty pod gorącymi płytami prasy przez okres od 15 do 30 sekund na milimetr grubości otrzymanej płyty.

Stwierdzono, że gdy stosuje się jako dodatek żywicę termoutwardzalną lub żywicę polimeryzowaną katalitycznie w czasie wymaganym dla polimeryzacji i usieciowania żywicy, polietylen topi się, poprawiając działanie skupiające pomiędzy żywicą i odłamkami materiału wielowarstwowego, dając w wyniku szczególnie zwarty i mocny produkt.

Do wytwarzania płyt zgodnie z wynalazkiem okazały się użyteczne żywice różnego rodzaju, takie jak na przykład: żywice fenolowe (fenolowo-formaldehydowe, krezolowo-formaldehydowe, fenolowo-furfuralowe), aminoplasty (mocznikowo-formaldehydowe, melaminowoformaldehydowe), poliestry (ftalowe, maleinowe), żywice epoksydowe, winylowe, akrylowe, polistyren, poliolefiny i izocyjanian.

Własności mechaniczne i zwartość produktu końcowego można poprawić, dodając wypełniacze w postaci różnych materiałów o odpowiedniej wielkości cząstek, w różnych ilościach

174 630 procentowych, zwykle od 5 do 10%, takie jak celuloza, cięta bawełna, trociny, włókno szklane, kaolin, węglan wapniowy.

Dodatek parafiny do wiórów drzewnych i zastosowanie klejów melaminowych obniża higroskopijność i rozprzestrzenianie się wilgoci w materiale.

Dodatek fosforanu jednoamonowego rozproszonego w masie w ilości 8-15%, umożliwia otrzymanie produktu w zasadzie ognioodpornego.

Przykładowe wskazanie oczywiście nie ogranicza w żaden sposób wyboru innych obojętnych wypełniaczy, które mogą być dodawane w każdym przypadku podczas formowania płyty zgodnie z wynalazkiem, dla nadania jej określonych pożądanych własności.

Procedury przeprowadzenia sposobu zgodnego z wynalazkiem są bliżej objaśnione na następującym przykładzie praktycznym.

Przykład. 100 kg suchej żywicy mocznikowej potraktowano 52 kg wody dla otrzymania mlecznej zawiesiny, do której dodano chlorku amonowego do uzyskania zawartości procentowej w zakresie od 2 do 3% (około 2,8 kg). 720 kg odłamków otrzymanych przez rozcieranie ścinków materiałów wielowarstwowych (karton, aluminium i polietylen) dodano do około 53 litrów tej mieszaniny. Po energicznym wymieszaniu w odpowiednich aparatach nazywanych rezynatorami mieszaninę tę rozprowadzono równomiernie na warstwie drobnych wiórów drzewnych uprzednio nasyconych żywicą. Górną powierzchnię, złożoną z odłamków żywicowanego materiału wielowarstwowego również pokryto warstwą żywicowanych drobnych wiórów drzewnych.

Operację rozprowadzania trzech naprzemiennych warstw przeprowadzono za pomocą specjalnych maszyn rozprowadzających, nazywanych maszynami do formowania, umieszczonych kolejno nad taśmą przenośnika. Tak uformowaną płytę cięto na moduły o odpowiedniej wielkości o ciężarze właściwym około 1000 kg/m³, które następnie wprowadzano pomiędzy gorące płyty zespołu prasy. Po osiągnięciu temperatury mięknienia polietylenu w rdzeniu prasowanych płyt, płyty prasy schłodzono aby obniżyć temperaturę prasowanych płyt do temperatury niższej od temperatury mięknienia, przy czym płyty podczas fazy ogrzewania i chłodzenia utrzymywano w sposób ciągły pod naciskiem wyższym niż ciśnienie wywierane przez parę wodną w tej samej temperaturze. Płyty następnie wyjmowano z prasy, cięto poprzecznie i wzdłużnie a potem wygładzano.

Z uwagi na stosunkowo niską przewodność cieplną materiału ściśniętego dla utworzenia płyty, może być korzystne wstępne ogrzewanie masy przed wprowadzeniem jej do formy, przez co redukuje się okres czasu w którym musi ona pozostawać wewnątrz gorącej prasy, aby rdzeń płyty osiągnął temperaturę wymaganą dla zmięknienia żywicy termoplastycznej i dla polimeryzacji każdej termoutwardzalnej substancji wiążącej jaka może być zastosowana.

Temperatura ogrzewania wstępnego musi być oczywiście niższa od temperatury, która powoduje mięknienie żywicy termoplastycznej w takim stopniu, że następuje jej lanie się lub nadmierne przyleganie przy zetknięciu, co mogłoby negatywnie wpływać na rozprowadzenie żywicy w masie.

Stwierdzono również, że wysoka wilgotność ścinków materiału wielowarstwowego, jaka zwykle ma miejsce, może negatywnie wpływać na własności płyty, a zwłaszcza na jej zwartość. Kolejną cechą sposobu wytwarzania zgodnego z wynalazkiem jest poddawanie odłamków po zmieleniu wstępnemu suszeniu w celu zmniejszenia zawartości wilgoci do wartości poniżej 4%, korzystnie około 2%. Suszenie można łatwo przeprowadzić w strumieniu gorącego powietrza.

Dodatkowo lub alternatywnie, również w celu przyspieszenia wytwarzania lub dla osiągnięcia lepszej stabilizacji wymiarowej produktu, po etapie ogrzewania i po przekroczeniu temperatury mięknienia surowca, płytę można schłodzić pod naciskiem z uwolnieniem par, które mogły wytworzyć się w masie materiału.

W celu sprasowania odłamków materiałów wielowarstwowych można w szczególności zastosować znane prasy jedno lub wielomatrycowe. Cykl można przeprowadzić w szczególności przy użyciu:

a) trzech jednomatrycowych pras w linii, z których pierwsza prasuje na gorąco, druga prasuje ponownie na gorąco, a trzecia chłodzi i stabilizuje produkt

b) dwóch jednomatrycowych pras, z których pierwsza ogrzewa, a druga chłodzi i stabilizuje produkt pod naciskiem

174 630

c) prasy wielomatrycowej o cyklu gorący/zimny

d) ciągłej prasy z obszarem gorącym, umieszczonym w górze strumienia i obszarem zimnym, w dole strumienia.

Z powodu ich zwartości, płyty można z zadowalającym wynikiem poddawać obróbce maszynowej i wykańczaniu powierzchni. Płyty otrzymane sposobem według wynalazku nadają się do wielu zastosowań w najróżniejszych dziedzinach. Poza tradycyjnymi zastosowaniami dla produktów tego rodzaju są one odpowiednie do zastosowań, które wymagają odporności na naprężenie pasywne z uwagi na ich dobrą wytrzymałość mechaniczną. Ponadto, dzięki małemu stopniowi nasiąkania i rozszerzania w wodzie, płyty według wynalazku mogą być stosowane w budownictwie.

Wreszcie należy podkreślić, że utylizacja ścinków materiałów wielowarstwowych stanowi aspekt o dużym znaczeniu, jako że obecnie nie mają one praktycznego zastosowania, a ich usuwanie jest trudne i kosztowne, natomiast można z nich wytworzyć płyty mające takie same własności odnośnie wykończenia, jak znane płyty wytwarzane z płyt wiórowych i można je poddawać tym samym technikom wykończeniowym.

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania płyty, znamienny tym, że wióry drewniane o małej wielkości cząstek, odpowiednio zmieszane z żywicami rozprowadza się po stronie zewnętrznej masy odłamków materiału w arkuszach złożonego z kartonu powlekanego żywicą termoplastyczną, otrzymaną mieszaninę prasuje się w formie w temperaturze niższej od temperatury mięknienia materiału termoplastycznego i wyższej od temperatury polimeryzacji zastosowanej żywicy, a następnie chłodzi.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odłamki suszy się przed ich prasowaniem na gorąco dla obniżenia zawartości wilgoci do wartości poniżej 4%, korzystnie około 2%.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odłamki podgrzewa się wstępnie do temperatury niższej od temperatury mięknienia żywicy termoplastycznej przed ich prasowaniem na gorąco.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po przeprowadzeniu etapu prasowania na gorąco, sprasowany materiał chłodzi się pod naciskiem dopóki nie osiągnie on temperatury wewnętrznej, znacznie niższej od temperatury mięknienia żywicy termoplastycznej.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odłamki prasuje się pod naciskiem wynoszącym od około 15 do 25 kg/cm².
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap prasowania na gorąco prowadzi się w czasie od 15 do 30 sekund na milimetr grubości wykończonej płyty.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodaje się żywicę termoplastyczną do odłamków materiału wielowarstwowego jako dodatek rozproszony w masie.
8. 8. Sposób według zastrz.7, znamienny tym, że dodaje się żywicę termoplastyczną w ilości od 5% do 15% wagowych masy odłamków, około 10%.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodaje się żywicę termoutwardzalną do odłamków materiału wielowarstwowego jako dodatek rozproszony w masie.
10. 10. Sposób według zastrz.9, znamienny tym, że dodaje się żywicę termoutwardzalną w ilości od 5% do 15% wagowych masy odłamków, korzystnie od 5% do 10%.
11. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodaje się do odłamków materiału wielowarstwowego obojętny wypełniacz w postaci dodatku rozproszonego w masie.
12. 12. Płyta, znamienna tym, że zawiera sprasowane na gorąco dwie warstwy z wiórów drzewnych o małej wielkości cząstek, odpowiednio zmieszanych z żywicami, dołączone przez sprasowanie do strony zewnętrznej masy odłamków materiału w arkuszach złożonego z kartonu i materiału łączonego żywicą termoplastyczną.