PL176960B1

PL176960B1 - Syntetyczna mączka drzewna, sposób wytwarzania syntetycznej mączki drzewnej i urządzenie do wytwarzania syntetycznej mączki drzewnej

Info

Publication number: PL176960B1
Application number: PL95307115A
Authority: PL
Inventors: Sadao Nishibori
Original assignee: Ain Engineering Kk; Itochu Corp
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1995-02-06
Publication date: 1999-08-31
Also published as: HU219010B; GB2286360A; ATA23095A; ES2170781T3; HUT75887A; GB9424819D0; DK0667375T3; CN1116154C; ZA95913B; EP0667375B1; RU95101834A; PL307115A1; BR9500563A; KR950024847A; AT407747B; NO950412D0; AU1151395A; CA2135267A1; DE69524893T2; CZ26195A3

Abstract

3. Urzadzenie do wytwarzania synte- tycznej maczki drzewnej, znamienne tym, ze zawiera urzadzenie do przeplywowego mieszania i ugniatania (80), wyposazone w lopatki mieszajace i uderzajace (85,86,87) urzadzenie do granulowania (100) zzelo- wanego,ugniecionego podczas chlodzenia materialu, wyposazone w lopatke miesza- jaca i kruszaca (104), otwór zasilajacy (113) i otwór wylotowy (107) wody chlo- dzacej w plaszczu (102) oraz urzadzenie do regulacji wielkosci czastek (120) syntetycz- nej maczki drzewnej do srednicy nie wie- kszej niz 10 mm. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest syntetyczna mączka drzewna, sposób wytwarzania syntetycznej mączki drzewnej i urządzenie do wytwarzania syntetycznej mączki drzewnej.

Znane są ze stanu techniki, na przykład z opisu patentowego USA nr 5 323 971, sposoby wykorzystywania materiałów odpadowych pochodzących z wyrobów wykonanych z żywic termoplastycznych i materiałów celulozowych. Odpowiednio przetworzone materiały odpadowe wykorzystywane są do produkcji materiałów budowlanych lub do wytwarzania różnych wyrobów formowanych z tworzyw sztucznych, na przykład takich jak arkusze lub folie z tworzyw sztucznych, albo mogą być wykorzystywane jako wypełniacze lub barwniki.

Dotychczas opracowano różne sposoby otrzymywania wyrobów formowanych z materiałów żywicznych w oparciu o naturalną mączkę drzewną w celu polepszenia odporności na wodę, izolacji cieplnej, itp.. Wymóg oszczędzania zasobów leśnych, z punktu ochrony środowiska naturalnego na całym świecie, branie pod uwagę rosnących kosztów surowca drzewnego i pokrywanie głęboko utrwalonego, potencjalnego zapotrzebowania na produkty drzewne, wpłynęły na rozwój materiałów żywicznych nadających się do stosowania jako materiały tworzące cienkie warstwy na meblach i przedmiotach codziennego użytku oraz syntetycznej mączki drzewnej na materiały budowlane, aby uzyskiwać właściwości powierzchni podobne do właściwości naturalnego drewna.

W pokruszonych materiałach celulozowych mączka drzewna otrzymywana przez sproszkowanie materiałów drzewnych takich, jak wspomniane wyżej odpadowe materiały budowlane, trociny wytwarzane w trakcie cięcia piłą lub kształtowania drewna,

176 960 albo innych surowców drzewnych za pomocą urządzenia proszkującego, które wykorzystuje siły uderzające, tnące i siły tarcia, takiego jak młyn wirnikowy lub młyn kulowy, może być puszysta i często może zawierać cząstki długie i włókniste. Taka mączka drzewna ma bardzo niekorzystne właściwości dyspergowania przy mieszaniu z materiałem żywicznym, rozpuszczalnikiem lub roztworem. Ponadto, mączka drzewna może łatwo koagulować podczas składowania. Z tego powodu poszarpane krawędzie, wystające części i kosmykowate włókna mączki drzewnej są przetwarzane w cząstki kuliste lub ąuasi-kuliste przez proszkowanie za pomocą sił tarcia wytwarzanych przez kule w urządzeniu proszkującym tak, aby wytworzyć mączkę drzewną o lepszej płynności i dyspergowalności. Jednakże mączka drzewna różni się swą płynnością od materiałów żywicznych, nawet jeśli wykorzystuje się tak ulepszoną mączkę drzewną i nie można całkowicie uniknąć wpływu mączki drzewnej na proces formowania, tak, że wybór sposobu formowania stał się ważnym zagadnieniem, by wprowadzić odpowiednie środki w celu uwzględnienia wpływu mączki drzewnej w procesie formowania wyrobów z jej udziałem.

Celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie syntetycznej mączki drzewnej, która wykazuje korzystniejsze właściwości w procesie przetwarzania materiałów odpadowych oraz opracowanie sposobu i urządzenia do jej wytwarzania.

Syntetyczna mączka drzewna według wynalazku charakteryzuje się tym, że stanowi ją termoplastyczny materiał żywiczny w ilości 25-80% wag. zmieszany z pokruszonym materiałem celulozowym w ilości 20-75% wag. o zawartości wilgoci w granicach 15% wag. i przeciętnej średnicy cząstek odpowiadającej numerowi sita nie większemu niż 20, ugnieciony na żel, schłodzony i sproszkowany, przy czym średnica jego cząstek jest · regulowana i wynosi nie więcej niż l0 mm.

Sposób wytwarzania syntetycznej mączki drzewnej według wynalazku charakteryzuje się tym, że termoplastyczny materiał żywiczny w ilości 25-80% wag. miesza się z pokruszonym materiałem celulozowym w ilości 20-75% wag. o zawartości wilgoci w granicach 15% wag. i przeciętnej średnicy cząstek odpowiadającej numerowi sita nie większemu niż 20, za pomocą łopatek mieszających i uderzających, po czym wymieszany materiał ugniata się przy cieple tarcia tak, aby powstał żel, a następnie ugnieciony materiał chłodzi się, proszkuje i reguluje średnicę jego cząstek do wielkości nie przekraczającej 10 mm.

Urządzenie do wytwarzania syntetycznej mączki drzewnej według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera urządzenie do przepływowego mieszania i ugniatania, wyposażone w łopatki mieszające i uderzające, urządzenie do granulowania zżelowanego, ugniecionego podczas chłodzenia .materiału, wyposażone w łopatkę mieszającą i kruszącą, otwór zasilający i otwór wylotowy wody chłodzącej w płaszczu oraz urządzenie do regulacji wielkości cząstek syntetycznej mączki drzewnej do średnicy nie większej niż 10 mm.

Syntetyczna mączka drzewna według wynalazku ma lepsze właściwości dyspergowania przy mieszaniu z rozpuszczalnikiem lub roztworem takim, jak roztwór farby lub roztwór powlekający, niż naturalna mączka drzewna, która nie wytrąca się ani nie koaguluje w roztworze farby, umożliwia stałe utrzymywanie materiału żywicznego przymocowanego do termicznie i chemicznie stabilnej, mączki drzewnej, ma lepszą płynność, aby stale utrzymywać mieszanie i dyspergowanie syntetycznej mączki drzewnej i materiału żywicznego.

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania, na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do przepływowego mieszania i ugniatania, zwane mieszadłem, w widoku z przodu, z częściowym przekrojem, fig. 2 - urządzenie do granulowania podczas chłodzenia, zwane mieszadłem chłodzącym, w widoku z przodu, z częściowym przekrojem, a fig. 3 - urządzenie do regulowania wielkości cząstek, zwane młynem tnącym, w widoku perspektywicznym, z częściowym przekrojem.

Na fig. 1 przedstawiono urządzenie do przepływowego mieszania i ugniatania 80, przeznaczone do wytwarzania gniecionego materiału przez mieszanie i ugniatanie surowców, nazywane w dalszej części opisu mieszadłem.

176 960

Korpusu 81 mieszadła 80 ma obudowę o pojemności 300 litrów i jest wykonany w kształcie cylindra z otworem 94 po swej górnej stronie. Otwór 94 służy do wprowadzania surowców do korpusu 81 mieszadła 80, której jest wyposażone w górną pokrywę 82 do otwierania i zamykania. Górna pokrywa 82 jest połączona z rurą 95 do odprowadzania dużych ilości pary wodnej i gazowego octu drzewnego wytwarzanych z mączki drzewnej wewnątrz korpusu 81 mieszadła 80. Przewidziany jest również otwór wylotowy 88 z boku, przy dnie korpusu 81, gdzie pokrywa 89 jest umieszczona na końcu tłoczyska siłownika 91 tak, aby otwór wylotowy 88 mógł być otwieramy i zamykany w zależności od działania siłownika 91. Otwór wylotowy 88 połączony jest także z kanałem wylotowym 93.

Ponadto, pośrodku powierzchni dna korpusu 81 mieszadła 80 umieszczony jest wał 83 wsparty pionowo przez nie pokazany zespół napędu obrotowego z silnikiem prądu stałego 37 kW, aby obracał się z prędkością obrotową 820 obr./min.. Wał 83 jest wyposażony w zgarniak 84 oraz mieszające i uderzające łopatki 85, 86, 87 zamontowane kolejno od dna przez mocowanie za pomocą nakrętki zaciskowej 92 od strony końca wału 83. Chociaż w tym przykładzie realizacji mieszające i uderzające łopatki 85, 86, 87 mają kształt podwójnych łopatek symetrycznych względem środka wału 83, nie są one specjalnie ograniczone do tego kształtu. Jak pokazano na fig. 1, ten przykład realizacji zawiera trzy pary mieszających i uderzających łopatek 85, 86, 87, składające się z sześciu łopatek, które są umieszczone tak, aby tworzyć jednakowe kąty (60°) na płaszczyźnie, dzieląc kąt 360° na sześć równych części. Ponadto, nawet jeśli zastosuje się liczbę mieszających i uderzających łopatek 85, 86, 87 inną niż trzy pary łopatek, korzystne będzie umieszczenie każdej z nich tak, aby tworzyły jednakowe kąty podziału kąta pełnego, by zapewnić skuteczne ugniatanie surowców.

Zgarniak 84 obraca się ślizgając się nieco po powierzchni dennej korpusu 81 mieszadła 80 i zgrania ugniecione surowce, by nie pozostawały na powierzchni dennej korpusu 81 mieszadła 80 przy równoczesnej cyrkulacji surowców.

Surowce zawierające mączkę drzewną, doprowadzane poprzez otwór zasilający 94 po otworzeniu górne pokrywy 82 złożone są z pokruszonego materiału celulozowego, materiału żywicznego i pewnych czynników, takich jak mocznik, węglan wapnia, tlenek tytanu lub pigmenty.

Dodatek węglanu wapnia powoduje właściwą stabilność wymiarów wyrobów z syntetycznego drewna według przedmiotowego w^alazku i znacznie przyczynia się do zmniejszenia rozszerzalności i kurczenia się ze zmianą temperatury, dzięki czemu uformowane wyroby nie ulegają odkształceniu w procesie formowania przez wytłaczanie. Ponadto węglan wapnia jest tani.

Dodatek tlenku tytanu powoduje właściwą płynność i dyspergowalność w roztworze oraz w znacznym stopniu przyczynia się do zmniejszenia rozszerzalności i kurczliwości przy zmianie temperatury.

Materiał żywiczny może być utworzony z jednego lub z kombinacji następujących materiałów: PCW (polichlorek winylu), PET (poliester), PP (polipropylen), PC (poliwęglan) i nylon, który jest bezpośrednio uzyskiwany z odpadowych wyrobów z żywic, wspomnianych powyżej jako surowiec. Alternatywnie, surowiec żywiczny jest pozyskiwany z wyrobów plastikowych, które są powleczone cienką warstwą żywicy, przy czym te wyroby plastikowe są rozdrobnione, a następnie są mielone w celu oddzielenia ich cienkiej warstwy żywicznej przez zastosowanie ściskania przy mieleniu. Zmielone kawałki są prasowane i proszkowane przez zastosowanie zagęszczających uderzeń bazujących na drobnych drganiach, a kawałki cienkiej warstwy żywicznej oddzielone przez ciśnienie proszkujące są zawsze usuwane.

Ponadto materiał żywiczny może być tworzony z żywicznego surowca, który zawraca do obiegu jako odzyskany materiał żywiczny otrzymany z odpadów wyrobów wykonanych z tworzyw termoplastycznych i który wykorzystuje dziewicze tworzywo termoplastyczne, lub który miesza odzyskany materiał żywiczny z dziewiczym tworzywem termoplastycznym we właściwym stosunku, na przykład jeden do jednego.

176 960

Poniżej podano zakres ilości naturalnej mączki drzewnej nadający się do żelowania każdego materiału żywicznego w celu otrzymania syntetycznej mączki drzewnej.

W przypadku PP:

Ilość mączki drzewnej wynosi 35-75% wag., natomiast ilość PP wynosi 25-65% wag., korzystnie ilość mączki drzewnej wynosi 60-75% wag., a ilość PP wynosi 25-40% wag..

W przypadku PET zakres ilości mączki drzewnej jest taki sam jak w przypadku PP.

W przypadku PC:

Dość drewna jest 40-70% wag., podczas gdy ilość PC jest 30-60% wag., korzystnie ilość mączki drzewnej wynosi 60-65% wag., podczas gdy ilość PP jest 35-40% wag., a jeszcze korzystniej ilość mączki drzewnej wynosi 64% wag.,zaś ilość PC wynosi 36% wag.

W przypadku PCW:

Ilość mączki drzewnej wynosi 30-65% wag., natomiast ilość PCW jest 35-70% wag., korzystnie ilość mączki drzewnej wynosi 45-55% wag., a ilość PCW jest 45-55% wag.

W przypadku nylonu zakres ilości mączki drzewnej jest taki sam jak w przypadku PC

Na fig. 2 przedstawiono urządzenie do granulowania 100 mączki drzewnej przez mieszanie opisanego powyżej ugniecionego, schłodzonego materiału, nazywane w tym przykładzie realizacji mieszadłem chłodzącym.

Korpus 101 mieszadła ma obudowę, która ma kształt odwróconego stożka z otworem u góry. Z drugiej strony, przy końcu korpusu 101 mieszadła wykonany jest otwór wylotowy 107, w którym umieszczony jest zawór 106, aby umożliwić otwieranie i zamykanie otworu wylotowego 107. Wokół ścianki korpusu 101 mieszadła wykonany jest płaszcz 102, w którym woda chłodząca przepływa nieprzerwanie z rury zasilającej 108 do rury odpływowej 109, aby obniżyć temperaturę surowca w mieszadle chłodzącym 100 aż do temperatury zbliżonej do temperatury topnienia materiału żywicznego. Ponadto kanał wylotowy, nie pokazany na rysunku, do odprowadzania pary wodnej i gazowego octu drzewnego wytwarzanego w mieszadle chłodzącym 100, jest połączony z wnętrzem mieszadła chłodzącego 100 poprzez powierzchnię ściany górnej korpusu 101 mieszadła chłodzącego 100.

Ponadto w pobliżu środka górnej ściany korpusu 101 mieszadła chłodzącego 100 umieszczone jest ramię 103. Ramię 103 jest wsparte osiowo w kierunku poziomym wewnątrz korpusu 101 mieszadła chłodzącego 100 i jest napędzane przez silnik 111 za pośrednictwem przekładni redukcyjnej 112, tak aby obracało się z prędkością obrotową 3 obr/min. Obrotowy wał ramienia 103 jest wydrążonym wałem, w którym umieszczony jest drugi wał obracający się niezależnie od wału ramienia 103, przeznaczony do połączenia z wałem wyjściowym silnika 105. Z drugiej strony mieszająca i krusząca łopatka 104 jest wsparta na końcu ramienia 103. Ma ona w tym przykładzie realizacji kształt ślimaka, a jej oś obrotu przebiega do dolnego końca korpusu 101 chłodzącego mieszadła 100, wzdłuż jego wewnętrznej ścianki i równolegle do niej. Mieszająca i krusząca łopatka 104 jest dołączona do obrotowego wału, który jest dołączony do wału wyjściowego silnika 105 poprzez mechanizm przenoszący siłę obrotu,złożony z kół zębatych itp., umieszczony na ramieniu 103 i napędzany tak, aby obracał się z prędkością obrotową 90 obr./min.

Ponadto, na górnej ścianie korpusu 101 mieszadła chłodzącego 100 przewidziany jest otwór zasilający 113, do którego dołączony jest kanał wylotowy 93 mieszadła 80.

Ugnieciony materiał utworzony w mieszadle 80 jest doprowadzany przez kanał wylotowy 93 z otworu zasilającego 113 chłodzącego mieszadła 100 do korpusu 101. Mieszająca i krusząca łopatka 104 jest obracana przez silnik 105 z prędkością obrotową 90 obr./min, podczas gdy ramię 103 jest obracane silą pochodzącą z silnika 111 z prędkością zmniejszoną przez przekładnię redukcyjną 112 w kierunku poziomym z prędkością obrorową 3 obr./min, tak że mieszająca i krusząca łopatka 104 obraca się po tworzącym kształt stożka torze, wzdłuż powierzchni wewnętrznej ścianki korpusu 101, mieszając dzięki temu ugnieciony materiał wewnątrz chłodzącego mieszadła 100. Ugnieciony materiał jest chłodzony na powierzchni wewnętrznej ścianki korpusu 101 chłodzącego mieszadła 100 przez wodę chłodzącą przepływającą wewnątrz płaszcza 102, tak aby utworzyć granulowaną mączkę

176 960 drzewną przez granulowanie jej średnicy 25 mm lub mniejszej. Następnie, granulowana mączka drzewna jest wyprowadzana z otworu wylotowego 107 przez otworzenie zaworu 106. Ugnieciony materiał, który jest ochłodzony w chłodzącym mieszadle 100, jest schłodzony do temperatury zamarzania, tzn. poniżej temperatury topnienia żywicznego materiału zawartego w surowcu, jednakże nie jest pożądane obniżanie temperatury poniżej jego temperatury topnienia, ponieważ mączka drzewna podlega wewnątrz mieszaniu, tak że wystarczające byłoby w praktyce schłodzenie do temperatury umożliwiającej wprowadzenie granulowanej mączki drzewnej z otworu wylotowego 107, tzn. do temperatury 10° powyżej temperatury topnienia materiału żywicznego zawartego w surowcu.

Przykładowo, jeżeli jako materiał żywiczny zastosowany jest polipropylen, temperatura topnienia polipropylenu wynosi 165°C, tak że ugnieciony materiał, będący w stanie żelującym, jest chłodzony do temperatury w zakresie 90-100°C przez około 10-15 min po wprowadzeniu go w chłodzące mieszadło 100, przez co skutecznie realizowany jest proces granulowania w trakcie chłodzenia w chłodzącym mieszadle 100. Jeśli chodzi o wodę chłodzącą przepływającą wewnątrz płaszcza 102, temperatura tej wody doprowadzanej z rury zasilającej 108, wynosi 30°C, natomiast temperatura wody wypływającej z rury odpływowej 109 wynosi 40°C.

Ponadto, urządzenie do granulowania 100 w trakcie chłodzenia według przedmiotowego wynalazku nie ogranicza się do takiego urządzenia jak mieszadło chłodzące, w związku z czym możliwe jest stosowanie innych urządzeń, które są wyposażone w łopatkę do mieszania ugniecionego materiału wewnątrz korpusu 101 mieszadła i w płaszcz 102 wokół korpusu 101 mieszadła,jak wspomniano powyżej, w celu chłodzenia ugniecionego materiału wewnątrz korpusu 101 mieszadła przez wodę chłodzącą przepływającą wewnątrz płaszcza 102.

Rozważa się również, że ugnieciony materiał przez mieszadło 80 może być chłodzony tylko przez mieszanie go wewnątrz zwykłego mieszadła bez płaszcza 102, jednakże w takim przypadku, nawet przy ochłodzeniu do temperatury 10^t)C powyżej temperatury topnienia materiału żywicznego zawartego w ugniecionym materiale, chłodzenie zajmuje około 30 min. tak że byłoby pożądane wytwarzanie granulowanej mączki drzewnej przy użyciu takiego urządzenia do granulowania w trakcie chłodzenia, jak mieszadło chłodzące opisane w tym przykładzie realizacji.

Potem następuje ustawienie ziarnistości granulowanej mączki drzewnej utworzonej przez urządzenie granulujące w trakcie chłodzenia na średnicę cząstek 10 mm lub mniejszą, tak aby wytworzyć syntetyczną mączkę drzewną.

Na fig. 3 przedstawiono urządzenie do regulowania wielkości cząstek 120 mączki drzewnej, nazywane w tym przykładzie realizacji młynem tnącym. Korpus 121 młyna tnącego 120 ma obudowę, która ma kształt cylindryczny i jest wyposażona w otwór zasilający 123 po swej górnej stronie. Otwór zasilający 123 służy do doprowadzania granulowanej mączki drzewnej do korpusu 121 młyna tnącego 100, który jest wyposażony w pokrywę 122, otwieraną i zamykaną na nim.

Na powierzchni dna korpusu 121 umieszczony jest element wsporczy 124, który jest obracany w kierunku poziomym przez nie pokazany układ napędu obrotowego i który jest wyposażony wokół swej zewnętrznej powierzchni w trzy obrotowe łopatki 125, powiększone w kierunku do góry i do dołu, tak aby były rozmieszczone w jednakowych odstępach kątowych 120° w kierunku obrotu elementu wsporczego 124 a aby ich krawędzie były usytuowane na tej samej powierzchni obrotowej. Ponadto, w korpusie 121, symetrycznie względem powierzchni obrotowej stanowiącej miejsce geometryczne usytuowania obrotowych łopatek 125, zamocowane są dwie nieruchome łopatki 126, które znajdują się w niewielkim odstępie od geometrycznego miejsca obrotu obrotowych łopatek 125. Te dwie nieruchome łopatki 126 i element wsporczy 124 z obrotowymi łopatkami 125 dzielą korpus 121 młyna tnącego 120 na dwa obszary, czyli na komorę zasilającą 127 i komorę regulującą ziarnistość 128.

176 960

Otwór zasilający 123 w pokrywie 122 jest dołączony do komory zasilającej 127. Ponadto, przestrzenie pomiędzy dwiema nieruchomymi łopatkami 126 a obrotowymi łopatkami 125 mogą być swobodnie regulowane, aby można było regulować ziarnistość granulowanej mączki drzewnej na żądaną wielkość cząstek. Ponadto, komora 128 regulacji ziarnistości podzielona jest pomiędzy dwie nieruchome łopatki 126, aby otoczyć geometryczne miejsce obrotu obrotowych łopatek 125 sitem 129. W przedstawionym przykładzie realizacji sito 129 ma oczka, przez które mogą przechodzić granulki syntetycznej mączki drzewnej o wymiarze około 8 mm. Ponadto, po dolnej stronie komory 128 regulacji ziarnistości w korpusie 121 młyna tnącego 120 usytuowany jest otwór wylotowy 131 do wprowadzania granulatu o regulowanej ziarnistości z młyna tnącego 120.

We wspomnianym powyżej młynie tnącym 120, po doprowadzeniu granulowanej mączki drzewnej utworzonej w mieszadle chłodzącym 100 z otworu zasilającego 123 w pokrywie 122, element wsporczy 124 jest obracany przez obrotowy układ napędowy, nie pokazany na rysunku, tak że średnica granulowanej mączki drzewnej jest regulowana do średnicy cząstek 0,1-8 mm pomiędzy obrotowymi łopatkami 125 umieszczonymi w elemencie wsporczym 124 a nieruchomymi łopatkami 126, tak aby wytworzyć syntetyczną mączkę drzewną jako pierwszy surowiec charakteryzujący się właściwą płynnością dla utrzymywania właściwości mieszania i dyspergowania pomiędzy materiałem żywicznym a mączką drzewną w stanie stałym, tzn. aby umożliwić stałe utrzymanie materiału żywicznego złączonego z termicznie i chemicznie stabilną mączką drzewną,niezależnie od reakcji chemicznych i adhezji we współpracy z działaniami kondensującymi i redukującymi. Następnie ta syntetyczna mączka drzewna przechodzi przez oczka sita 129 umieszczonego w komorze 128 regulacji ziarnistości, tak aby była odprowadzana poprzez otwór wylotowy 131 i podawana dalej do wytłaczarki w celu wykorzystania w następnym procesie.

W celu dalszego polepszenia właściwości mączki drzewnej można zastosować inny sposób wytwarzania mączki drzewnej, taki jak na przykład wióry drzewne, jest zastąpiony lub dodawany do kleju z żywicy mocznikowej, po czym następuje utwardzanie cieplne, a utwardzony materiał poddawany jest kruszeniu w celu wytworzenia proszku o średnicy cząstek w zakresie odpowiadającym numerowi sita 50-300. Przy takim sposobie wytwarzania mączki drzewnej gazowy ocet drzewny wytworzony z mączki drzewnej jest usuwany szybko przez neutralizację i odparowywanie w procesie termoutwardzania, zwłaszcza z neutralizacją w kleju z żywicy mocznikowej, a następnie wokół mączki drzewnej powstaje powierzchnia utwardzonego kleju, tak że mączka drzewna jest skutecznie zabezpieczona przed zwiększeniem zawartości wilgoci, przez co następuje polepszenie właściwości ślizgowych mączki drzewnej, a zwłaszcza zmniejszenie oporów tarcia w procesie formowania przez wytłaczanie.

Materiał żywiczny może zawierać oddzielnie lub w połączeniu PCW (polichlorek winylu), PET (poliester), PP (polipropylem), itp., bezpośrednio odzyskiwany z odpadowych wyrobów z tworzyw sztucznych, o których wspomniano powyżej jako o surowcu. Alternatywnie żywiczny surowiec odzyskiwany jest z wyrobów z tworzyw sztucznych zawierających cienką powłokę żywiczną, gdzie wyroby są kruszone na małe kawałki, te pokruszone małe kawałki są mielone w celu oddzielenia od nich cienkiej warstwy żywicznej przez wykorzystanie mielenia że ściskaniem, a zmielone kawałki są prasowane i proszkowane przez zastosowanie uderzeń ściskających opartych na drobnych drganiach, zaś kawałki cienkiej warstwy żywicznej, oddzielone przez ciśnienie proszkujące, są przez cały czas usuwane.

W przypadku stosowania polipropylenu jako materiału żywicznego mączkę drzewną można mieszać z nim do 75% wag.. Ilość mączki drzewnej,którą można mieszać z tym materiałem żywicznym, wynosi 20-75% wag., a korzystnie 30-70% wag.

Stosunek mieszania mączki drzewnej określany jest w zależności od zamierzonych właściowści, takich jak odporność na ścieranie, itp.. Według przedmiotowego wynalazku, mączkę drzewną można mieszać w dużej ilości, ponieważ wyeliminowano różne szkodliwe oddziaływania w procesie formowania.

176 960

W przypadku PET mączkę drzewną można mieszać do 60% wag., jednakże korzystnym stopniem mieszania jest 20-60% wag..

W przypadku PCW stosunek mieszania mączki drzewnej wynosi 30-60% wagi., korzystnie 45% wag..

Ponadto, w procesie formowania przez wytłaczanie surowiec żywiczny pochodzący z odzyskania materiału żywicznego a odpadów z wyrobów termoplastycznych tworzyw sztucznych lub dziewicze tworzywo termoplastyczne, albo odzyskany materiał żywiczny zmieszany z dziewiczym tworzywem termoplastycznym we właściwym stosunku, np. 1:1, może być doprowadzany do wspomnianej wyżej wytłaczarki.

Ponadto, w zależności od zastosowania, można dodawać pigmenty w celu zabarwienia wyrobów.

Syntetyczna mączka drzewna wytworzona według przedmiotowego wynalazku jest doprowadzana do leja wytłaczarki, gdzie po połączeniu z materiałem żywicznym jest przetwarzana na inny wyrób, na przykład na syntetyczną płytę drzewną.

Poniżej przedstawiono dwa przykłady wywarzania syntetycznej mączki drzewnej.

Przykład 1. W przykładzie tym 55% wag. surowca zawiera 30 kg mączki drzewnej o średnicy cząstek odpowiadającej numerowi sita 20 lub mniejszej , o gęstości nasypowej 0,2 (przy zawartości 8% wag. wody), 0,3 kg roztworu mocznika o stężeniu 40%, który to roztwór jest złożony z amoniaku, fenolu lub melaminy i który jest kontrczynnikiem dla gazowego octu drzewnego (stosunek do mączki drzewnej wynosi 1% wag.) i 3 kg węglanu wapnia. Pozostałe 45% wag. zawiera 27 kg PP polipropylenu) jako materiał żywiczny.

50% wag. cząstek mączki drzewnej ma przeciętną średnicę w kumulacyjnym procentowym rozkładzie wagowym.

Poniżej opisano proces ugniatania za pomocą mieszadła 80.

Mieszające i uderzające łopatki 85,86,87 oraz zgarniak 84 są obracane przez silnik z dużą prędkością. Poprzez otwór zasilający 94 po otworzeniu górnej pokrywy 82 doprowadza się 30 kg mączki drzewnej i powoli dodaje się 0,3 kg mocznika.

Po około 1 min dodaje się 3 kg węglanu wapnia, co odpowiada 5-10% wag. węglanu wapnia i ugniata się przez około 10-20 min. Po dodaniu węglanu wapnia i tlenku tytanu surowiec ma duży ciężar właściwy, tak że mieszające - i' uderzające łopatki 85, 86, 87 obracające się z duża prędkością, wytwarzają dużą siłę tnącą, która zwiększa wytwarzanie ciepła tarcia. Na skutek tego, wnętrze mieszadła 80 jest suszone przy temperaturze 180-190°C, aby zmniejszyć zawartości wilgoci w surowcu do 1% wag. lub poniżej, korzystnie do 0,3% wag. lub poniżej. W tym przykładzie realizacji temperatura w korpusie 81 mieszadła 80 wynosi 190°C, a zawartość wilgoci 1% wag. po 17 minutach i 9 sekundach od wprowadzenia mączki drzewnej. Obracanie się mieszających i uderzających łopatek 85, 86,87 z dużą prędkością powoduje ponadto rozkruszanie mączki drzewnej, a z odprowadzającej rury 95 znajdującej się na górnej pokrywie 82 uchodzą duże ilości pary wodnej i gazowego octu drzewnego. Następnie do wnętrza korpusu 81 mieszadła 80 wprowadza się jako materiał żywiczny 25 kg PP (polipropylenu) i ugniata się przez około

5-8 min (w tym przykładzie realizacji 8 min). Materiał żywiczny zastosowany w tym przykładzie realizacji występuje w postaci granulek o średnicy cząstek około 3 mm.

Temperatura topnienia PP, jako materiału żywicznego, wynosi 165°C, a temperatura korpusu 81 mieszadła 80 wynosi w tym procesie 186°C.

Mączka drzewna zawarta w surowcu nie tworzy dużej bryły materiału żywicznego i koaguluje w procesie mieszania i dyspergowania, tak że mieszany materiał tworzy ilasty żel, przez co powstaje zbrylony ugnieciony materiał o średnicy cząstek około 10-100 mm. Przez przywieranie termoplastycznej żywicy do całej powierzchni cząstek mączki drzewnej i przez łączenie się tych cząstek następuje zbrylanie, by powstała masa, przy czym pomiędzy cząstkami mączki drzewnej brak jest adhezji i cała bryła jest dość krucha. Ugnieciony materiał wytworzony w tym etapie procesu jest zatem odpowiednim materiałem, który może być dalej skutecznie ugniatany w wytaczarce w dalszej fazie procesu technologicz176 960 nego, na przykład w procesie formowania przez wytłaczanie, w którym można zmniejszyć opory tarcia mączki drzewnej.

Ponadto, w przypadku tego przykładu realizacji, w którym jako materiał żywiczny stosuje się PP, jeśli ilość mączki drzewnej wynosi 35% wag. lub mniej w stosunku do całej ilości surowca, materiał żywiczny tworzy duże bryły, w związku z czym ilość mączki drzewnej powinna wynosić 35% wag. lub więcej. Mączka drzewna w ilości 75 wag. lub mniej może powodować żelowanie surowca, ale jeśli zawartość mączki drzewnej jest większa niż 75% wag., wówczas mączka drzewna przypala się, tak że nie nadaje się do dalszego stosowania.

Silnik obraca się z małą prędkością, pokrywa 89 zostaje odstawiona przez działanie siłownika 91, aby otworzyć otwór wylotowy 88. Surowiec zżelowany wewnątrz korpusu 81 mieszadła 80 jest wyprowadzany z otworu wylotowego 88 poprzez kanał wylotowy 93 i podawany do następnego etapu procesu technologicznego. Temperatura podczas wyprowadzania wynosi 186°C, a cały proces przetwarzania od chwili doprowdzenia surowca do wyprowadzenia materiału do formowania zajmuje 25 minut i 54 sekundy.

Jeżeli silnik obraca się z małą prędkością, a temperatura w korpusie 81 mieszadła 80 zostanie zmniejszona do 10° powyżej temperatury topnienia materiału żywicznego zawartego w surowcu, ugnieciony materiał w mieszadle 80 jest chłodzony i granulowany w cząstki o średnicy około 25 mm lub mniej, tak aby wytworzyć granulowaną mączkę drzewną. W takim przypadku można pominąć przetwarzanie w następnym etapie procesu technologicznego w urządzeniu do granulowania 100 w trakcie schładzania, natomiast syntetyczną mączkę drzewną można wytwarzać przez regulowanie rozmiaru jej cząstek do średnicy 10 mm lub mniej w następnym etapie procesu technologicznego, w urządzeniu do regulacji wielkości cząstek 120.

Przykład 2. W przykładzie tym 64% wag. surowca zawiera 26 kg mączki drzewnej, w której przeciętna średnica cząstek odpowiada numerowi sita 20 lub jest mniejsza i która ma gęstość nasypową 0,2-0,3 kg roztworu mocznikowego o stężeniu 40% oraz 3 kg tlenku tytanu, co odpowiada 5-20% wag.. Pozostałe36% wag. zawiera 16 kg PC (poliwęglanu) jako materiał żywiczny.

Jeżeli surowiec jest ugniatany we wspomnianym wyżej mieszadle 80, można dostosować te same etapy 1-4 procesu technologicznego, jak opisane w poprzednim przykładzie realizacji. Temperatura w korpusie 81 mieszadła 80 wynosi 159°C po 17 minutach i 30 sekundach od doprowadzenia mączki drzewnej, natomiast ugnieciony materiał w stanie żelu jest wyprowadzany przy temperaturze 223°C po 26 minutach i 14 sekundach od wprowadzenia PC.

Następnie dodano jeszcze dwa etapy.

Granulowanie w trakcie chłodzenia

Ugnieciony materiał wytworzony w mieszadle 80 doprowadza się kanałem wylotowym 93 z otworu zasilającego 113 mieszadła chłodzącego 100 do jego korpusu 101. Mieszająca i krusząca łopatka 104 obracana jest przez silnik 105 z prędkością obrotową 90 obr./min, podczas gdy ramię 103 obracane jest w kierunku poziomym z prędkością obrotową 3 obr./min.

Ugnieciony materiał jest chłodzony na powierzchni ściany wewnętrznej korpusu 101 mieszadła chłodzącego 100 przez wodę chłodzącą, która przepływa wewnątrz płaszcza 102, aby wytworzyć granulowaną mączkę drzewną przez granulowanie jej do średnicy 25 mm lub mniejszej. Następnie ta granulowana mączka drzewna jest wyprowadzana z otworu wylotowego 107 przez otworzenie zaworu 106.

Temperatura topnienia materiału żywicznego PP wynosi 165°C, a ugnieciony materiał jest ochłodzony do temperatury 90-100°C po 10-15 min od wprowadzenia ugniecionego materiału w postaci żelu do mieszadła 80 przy temperaturze 180°C, jak opisano wyżej, w wyniku czego następuje skuteczna granulacja z chłodzeniem w mieszadle chłodzącym 100 według drugiego przykładu. Temperatura wody chłodzącej, płynącej wewnątrz płasz10

176 960 cza 102 doprowadzanej z rury zasilającej 108 wynosi 30°C, natomiast temperatura wody wypływającej z rury odpływowej 109 wynosi 40°C.

Regulacja wielkości cząstek

Wielkość cząstek granulowanej mączki drzewnej wytworzonej przez urządzenie do granulowania 100 w trakcie chłodzenia jest regulowana tak, że średnica cząstek wynosi 10 mm lub mniej. Regulacja ta odbywa się za pomocą młyna tnącego 120, tak aby wytworzyć syntetyczną mączkę drzewną.

Wielkość cząstek granulowanej mączki drzewnej jest regulowana tak, że średnica cząstek umieszczonych pomiędzy obrotowymi łopatkami 125 w elemencie wsporczym 124 a nieruchomymi łopatkami 126 wynosi 0,1-8 mm.

Następnie ta syntetyczna mączka drzewna przechodzi przez oczka sita 129 umieszczonego w komorze 128 regulacji cząstek i jest odprowadzana z otworu wylotowego 131 na zewnątrz, lub jest przekazywana do następnego etapu procesu technologicznego w celu jej dalszego wykorzystania.

Syntetyczna mączka drzewna według przedmiotowego wynalazku umożliwia utrzymywanie zawartości wilgoci w pokruszonym materiale celulozowym w granicach 15% wag., tak że gazowy ocet drzewny może odparowywać, a wytwarzanie pary drzewnej lub pęcherzyków może być zmniejszone w procesie żelującego ugniatania i w procesie formowania, przez co unika się szorstkiej powierzchni uformowanego wyrobu.

Ponadto, wielkość cząstek syntetycznej mączki drzewnej według przedmiotowego wynalazku jest regulowana tak, że przeciętna średnica cząstki wynosi 10 mm lub mniej, przez co zapobiega się przepalaniu mączki drzewnej oraz zużyciu i uszkodzeniu wytłaczarki dzięki zmniejszeniu oporów tarcia mączki drzewnej.

Proces wywarzania syntetycznej mączki drzewnej według przedmiotowego wynalazku umożliwia uzyskanie syntetycznej mączki drzewnej, w której materiał żywiczny przywiera do całej powierzchni pokruszonego materiału celulozowego bez koagulacji ugniatanej mieszaniny, w wyniku czego uzyskuje się żel stosunkowo małymi granulkami.

176 960

F I G.2

109

176 960

FIG.I

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Syntetyczna mączka drzewna, znamienna tym, że stanowi ją termoplastyczny materiał żywiczny w ilości 25-80% wag. zmieszany z pokruszonym materiałem celulozowym w ilości 20-75% wag. o zawartości wilgoci w granicach 15% wag. i przeciętnej średnicy cząstek odpowiadającej numerowi sita nie większemu niż 20, ugnieciony na żel, schłodzony i sproszkowany, przy czym średnica jego cząstek jest regulowana i wynosi nie więcej niż 10 mm.
2. Sposób wytwarzania syntetycznej mączki drzewnej, znamienny tym, że termoplastyczny materiał żywiczny w ilości 25-80% wag. miesza się z pokruszonym materiałem celulozowym w ilości 20-75% wag., o zawartości wilgoci w granicach 15% wag. i przeciętnej średnicy cząstki odpowiadającej numerowi sita nie większemu niż 20, za pomocą łopatek mieszających i uderzających, po czym wymieszany materiał ugniata się przy cieple tarcia tak, aby powstał żel, a następnie ugnieciony materiał chłodzi się, proszkuje i reguluje średnice jego cząsteczek do wielkości nie przekraczającej 10 mm.
3. Urządzenie do wytwarzania syntetycznej mączki drzewnej, znamienne tym, że zawiera urządzenie do przepływowego mieszania i ugniatania (80), wyposażone w łopatki mieszające i uderzające (85, 86, 87) urządzenie do granulowania (100) zżelowanego,ugniecionego podczas chłodzenia materiału, wyposażone w łopatkę mieszającą i kruszącą (104), otwór zasilający (113) i otwór wylotowy (107) wody chłodzącej w płaszczu (102) oraz urządzenie do regulacji wielkości cząstek (120) syntetycznej mączki drzewnej do średnicy nie większej niż 10 mm.