PL198570B1

PL198570B1 - Sposób wytwarzania materiałów aglomerowanych z biomasy w postaci płyty lub elementu profilowanego oraz materiały aglomerowane z biomasy w postaci płyty lub elementu profilowanego

Info

Publication number: PL198570B1
Application number: PL347837A
Authority: PL
Inventors: Piotr Mańko; Andrzej Noskowiak
Original assignee: Biotek Sp Z Oo; Biotek Spz Oo
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2008-06-30
Also published as: WO2002096609A1; PL347837A1

Abstract

1. Sposób wytwarzania materia lów aglomerowanych z biomasy w postaci p lyty lub elementu profilowanego, znamienny tym, ze wytwarza si e je z lodyg wieloletniej ro sliny Sida hermaphrodita Rusby, przy czym ró znopostaciow a i ró znowymiarow a biomas e poddaje si e ujednorodnieniu do cz a- stek, których sredni stosunek wymiaru najwi ekszego do najmniejszego mie sci si e w przedziale od 40 do 80, a udzia l cz astek o wymiarach mniejszych ni z 0,25 mm nie jest wi ekszy ni z 10%. 5. Materia ly aglomerowane z biomasy w postaci p lyty lub elementu profilowanego, znamienne tym, ze s a z lodyg ro sliny Sida hermaphrodita Rusby a ich g esto sc wynosi od 300 kg/m 3 do 900 kg/m 3 . PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania materiałów aglomerowanych z biomasy w postaci płyty lub elementu profilowanego oraz materiały aglomerowane z biomasy w postaci płyty lub elementu profilowanego.

Materiały aglomerowane wytwarzane z biomasy mają zastosowanie w szczególności w budownictwie jako materiały izolacyjne, ścienne i konstrukcyjne oraz w przemyśle meblarskim.

Znane dotychczas materiały aglomerowane płytowe i profilowane oraz sposoby wytwarzania lignocelulozowych surowców pochodzenia roślinnego można podzielić na dwie grupy: materiały i sposoby wytwarzania, w których cząstki; to jest wióry i/lub włókna technologiczne wytwarza się przed aglomerowaniem z lignocelulozowych surowców odpadowych oraz materiały i sposoby wytwarzania, w których cząstki, to jest wióry i lub włókna technologiczne wytwarza się przed aglomerowaniem z wieloletnich łodyg drzew iglastych i/lub liściastych.

Wspólną wadą sposobów wykorzystujących lignocelulozowe surowce jest to, że baza surowcowa jest ograniczona, rozproszona i zazwyczaj zmuszająca producentów do stosowania technologicznie skomplikowanych i uciążliwych operacji na etapie przygotowania tych surowców do procesu produkcyjnego.

Surowce te są najczęściej mało odporne na czynniki atmosferyczne, sprawia to że są łatwo atakowane przez grzyby i bakterie wskutek czego w dużej części tracą przydatność jako surowiec do produkcji.

Znany jest również z opisu zgłoszenia patentowego Nr P-158 377 sposób wytwarzania płyt z odpadów przemysłu lniarskiego, to jest z paździerzy. Ujemną cechą produktów paździerzowych jest ich nie przemijający nieprzyjemny zapach ograniczający zakres ich zastosowania.

Znanych jest wiele sposobów wytwarzania materiałów aglomerowanych w postaci płyt z rolniczych surowców odpadowych, przy czym większość z nich stwarza wiele problemów technologicznych. Przykładowo bagassa, czyli łodygi trzciny cukrowej wymagają energochłonnego procesu suszenia, gdyż jej wilgotność po opuszczeniu fabryki cukru dochodzi do 95%, a nie wysuszona, jest szybko atakowana przez grzyby i bakterie powodujące jej fermentację i procesy gnilne.

Wspólną wadą sposobów wykorzystujących drewno wieloletnich drzew jest to, że ich bazę surowcową cechuje zmienność postaci i jakości. Stosowanie drewna na dużą skałę powoduje niekorzystne zmiany w środowisku naturalnym, to jest spadek lesistości, poza tym negatywną cechą tego surowca jest długi czas jego produkcji wynoszący co najmniej kilkadziesiąt lat oraz mała roczna produktywność z jednostki powierzchni, to jest poniżej 2 Mg/ha suchej masy drewna.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wymienionych wad, dobór surowca o krótkim czasie reprodukcji i dużej produktywności rocznej z jednostki powierzchni uprawowej oraz dobór sposobu wytwarzania materiałów aglomerowanych z biomasy.

Sposób wytwarzania materiałów aglomerowanych z biomasy w postaci płyty lub elementu profilowanego, odznacza się według wynalazku tym, że wytwarza się je z łodyg wieloletniej rośliny Sida hermaphrodita Rusby, przy czym różnopostaciową i różnowymiarową biomasę poddaje się ujednorodnieniu do cząstek, których średni stosunek wymiaru największego do najmniejszego mieści się w przedziale od 40 do 80, a udział cząstek o wymiarach mniejszych niż 0,25 mm nie jest większy niż 10%.

Korzystnie w procesie ujednorodnienia łodyg rośliny Sida hermaphrodita Rusby usuwa się z biomasy od 20 do 100%, korzystnie 50% tkanki miękiszowej.

Korzystnie ujednorodnioną biomasę, zawierającą 5 do 15% wody, poddaje się modyfikacji metodami fizycznymi i/lub chemicznymi z dodatkiem lepiszcza, formuje się w płytę lub element profilowany i komprymuje pod ciśnieniem w przedziale od 0,5 MPa do 5,0 MPa, korzystnie 1,5 MPa do 3,0 MPa, w temperaturze od 140°C do 220°C, korzystnie 180°C, do żądanej grubości materiału w czasie nie krótszym niż 5 sekund na 1 mm grubości.

Korzystnie odseparowane cząstki tkanki miękiszowej używa się do wytwarzania ciepła technologicznego w procesie suszenia biomasy.

Materiały aglomerowane z biomasy w postaci płyty lub elementu profilowanego, charakteryzuje się według wynalazku tym, że są z łodyg rośliny Sida hermaphrodita Rusby a ich gęstość wynosi od 300 kg/m³ do 900 kg/m³.

W sposobie aglomerowania biomasy według wynalazku w materiały aglomerowane płytowe i w postaci elementów profilowanych istota polega na tym, że jako surowiec stanowiący szkielet konstrukcyjny materiału aglomerowanego stosuje się łodygi rośliny Sida hermaphrodita Rusby w formie rozdrobnionej biomasy. Różnopostaciową i różnowymiarową biomasę poddaje się ujednorodnieniu do

PL 198 570 B1 cząstek, których średni stosunek wymiaru największego do wymiaru najmniejszego mieści się w przedziale od 40 do 80 a udział cząstek o wymiarach mniejszych niż 0,25 mm nie jest większy niż 10%. W procesie ujednorodnienia łodyg rośliny Sida hermaphrodita Rusby usuwa się z biomasy od 20 do 100%, korzystnie 50% tkanki miękiszowej.

Ujednorodnioną biomasę zawierającą 5 do 15% wody poddaje się modyfikacji metodami fizycznymi i/lub chemicznymi z dodatkiem lepiszcza, formuje w płyty i komprymuje pod ciśnieniem w przedziale od 0,5 do 5,0 MPa, korzystnie 1,5 do 3,0 MPa w temperaturze od 140°C do 220°C, korzystnie 180°C do żądanej grubości i gęstości płyty, w czasie nie krótszym niż 5 sekund na 1 mm grubości. Uzyskane materiały aglomerowane posiadają gęstość w zakresie 300 do 900 kg/m³.

Odseparowane cząstki tkanki miękiszowej używa się do wytwarzania ciepła technologicznego w procesie suszenia biomasy.

Wynalazek i jego zastosowanie umożliwia wytwarzanie szerokiej gamy materiałów aglomerowanych na bazie tego samego surowca, to jest rośliny Sida hermaphrodita Rusby, a lokalizacja jej uprawy w niewielkiej odległości od wytwórni upraszcza logistykę transportu i składowania. Ze względu na dużą wydajność, stabilną jakość, małą gęstość i łatwość rozdrabniania, surowiec ten jest zdecydowanie lepszy od znanych i stosowanych aktualnie innych surowców. Istotną zaletą wynalazku jest również możliwość stosowania tego surowca jako dodatku w dowolnej ilości do aktualnie przerabianych surowców bez konieczności modyfikacji istniejących ciągów technologicznych.

Dodatkową zaletą stosowania łodyg rośliny Sida hermaphrodita Rusby jako surowca jest możliwość wpływania na jego jakość przez odpowiednie prowadzenie uprawy, to jest nawożenie, obsady roślin i ich rozstawy.

Roczny przyrost masy towarowej rośliny Sida hermaphrodita Rusby wynosi około 20 Mg z 1 ha suchej masy i jest najwyższy spośród stosowanych surowców.

Wynalazek ilustrują przykłady wykonania.

P r z y k ł a d 1

Rozdrobnionych znanymi sposobami łodyg rośliny Sida hermaphrodita Rusby tworzących biomasę nie poddano rozfrakcjonowaniu lecz po wysuszeniu w szybkoobrotowej zaklejarce, do biomasy dodano lepiszcze w ilości 12 kg na 100 kg suchej biomasy. Lepiszcze zawierało 100 części wagowych żywicy aminowej o podwyższonej wodoodporności o zawartości suchej masy około 65%, 4 części wagowe mieszalnej z żywicą emulsji parafinowej, o zawartości suchej masy 55% i 1,7 części wagowych 30% roztworu azotanu amonu. Uformowano i wstępnie skomprymowano płytę, po czym poddano ją zagęszczaniu w prasie pod ciśnieniem 1,5 MPa w temperaturze 180°C. Ilość biomasy dobrano do planowanej grubości i gęstości materiału aglomerowanego. W wyniku uzyskano płytę o grubości 30 mm i gęstości 350 kg/m³ o bardzo dobrych właściwościach izolacyjnych.

P r z y k ł a d 2

Rozdrobnione znanymi sposobami łodygi rośliny Sida hermaphrodita Rusby tworzące biomasę, rozfrakcjonowano na sicie o oczkach 1,5x1,5 mm i po osuszeniu dodano lepiszcze w ilości 12 kg na 100 kg suchej biomasy. Lepiszcze zawierało 100 części wagowych żywicy aminowej o podwyższonej wodoodporności o zawartości suchej masy 65%, 4 części wagowe mieszalnej z żywicą emulsji parafinowej o zawartości suchej masy 55% i 1,7 części wagowych 30% roztworu azotanu amonu. Uformowano 3-warstwową płytę tak, że warstwy zewnętrzne były utworzone z cząstek drobniejszych, a na warstwę wewnętrzną składały się cząstki o większych rozmiarach, po czym i wstępnie skomprymowano i poddano zagęszczeniu w prasie pod ciśnieniem 3 MPa w temperaturze 180°C. Ilość biomasy dobrano do zaplanowanej grubości i gęstości materiału aglomerowanego. Uzyskano płytę o grubości 16 mm i gęstości 680 kg/m³ o dużej przydatności w meblarstwie i przy wyposażaniu wnętrz.

Materiały aglomerowane wytworzone sposobem według wynalazku mają zastosowanie w budownictwie i przemyśle meblarskim.

Claims

1. Sposób wytwarzania materiałów aglomerowanych z biomasy w postaci płyty lub elementu profilowanego, znamienny tym, że wytwarza się je z łodyg wieloletniej rośliny Sida hermaphrodita Rusby, przy czym różnopostaciową i różnowymiarową biomasę poddaje się ujednorodnieniu do cząstek, których średni stosunek wymiaru największego do najmniejszego mieści się w przedziale od 40 do 80, a udział cząstek o wymiarach mniejszych niż 0,25 mm nie jest większy niż 10%.

PL 198 570 B1

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie ujednorodnienia łodyg rośliny Sida hermaphrodita Rusby usuwa się z biomasy od 20 do 100%, korzystnie 50% tkanki miękiszowej.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ujednorodnioną biomasę, zawierającą 5 do 15% wody, poddaje się modyfikacji metodami fizycznymi i/lub chemicznymi z dodatkiem lepiszcza, formuje się w płytę lub element profilowany i komprymuje pod ciśnieniem w przedziale od 0,5 MPa do 5,0 MPa, korzystnie 1,5 MPa do 3,0 MPa, w temperaturze od 140°C do 220°C, korzystnie 180°C, do żądanej grubości materiału w czasie nie krótszym niż 5 sekund na 1 mm grubości.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że odseparowane cząstki tkanki miękiszowej używa się do wytwarzania ciepła technologicznego w procesie suszenia biomasy.

5. Materiały aglomerowane z biomasy w postaci płyty lub elementu profilowanego, znamienne tym, że są z łodyg rośliny Sida hermaphrodita Rusby a ich gęstość wynosi od 300 kg/m³ do 900 kg/m³.