PL206762B1

PL206762B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania płytowych produktów wzmacnianych włóknem oraz płytowy produkt kompozytowy wzmacniany włóknem

Info

Publication number: PL206762B1
Application number: PL373039A
Authority: PL
Inventors: Mikael Blomqvist; David Moon
Original assignee: Selvaag Spinoff As
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2010-09-30
Also published as: US7241407B2; EP1597049A1; US20060024506A1; FI20021078A7; ATE399628T1; NO20045329L; FI122417B; RU2309845C2; WO2003103922A1; CA2488185C; AU2003233839A1; NO331968B1; DE60321970D1; US7727623B2; FI20021078A0; CN1665660A; CA2488185A1; DK1597049T3; EP1597049B1; PL373039A1

Description

Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 373039 (22) Data zgłoszenia: 04.06.2003 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

04.06.2003, PCT/FI03/000442 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

18.12.2003,WO03/103922 (11) 206762 (13) B1 (51) Int.Cl.

B29C 44/32 (2006.01) B29C 70/12 (2006.01) B29C 44/52 (2006.01) B30B 5/06 (2006.01) E04C 2/10 (2006.01)

Sposób i urządzenie do wytwarzania płytowych produktów wzmacnianych włóknem oraz płytowy produkt kompozytowy wzmacniany włóknem

(30) Pierwszeństwo: 05.06.2002, FI, 20021078	(73) Uprawniony z patentu: SELVAAG SPINOFF AS, Oslo, NO
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 08.08.2005 BUP 16/05	(72) Twórca(y) wynalazku: MIKAEL BLOMQVIST, Espoo, FI DAVID MOON, Springfield, US
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.09.2010 WUP 09/10	(74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Drelichowski Henryk Kancelaria Prawa Patentowego

PL 206 762 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania płytowych kompozytowych produktów wzmacnianych włóknem, przeznaczonych do wykorzystania jako materiał budowlany lub uszczelniający. Przedmiotem wynalazku jest także płytowy produkt kompozytowy wzmacniany włóknem, złożony z włókien otoczonych przez środek wiążący, przeznaczony do zastosowania jako materiał budowlany lub uszczelniający.

W literaturze przedmiotu znane są wzmacniane włóknem płytowe produkty kompozytowe przeznaczone do zastosowania jako materiał budowlany lub opakowaniowy. Mogą one być wyposażane w osłonę zabezpieczającą, która w pewnych przypadkach jednocześnie zapewnia lepszą estetykę produktu.

Wadą znanych produktów płytowych wzmacnianych włóknem jest ich skomplikowana produkcja. Znane produkty są podatne na działanie wilgoci i różnice temperatur, co może prowadzić do odkształcenia produktu. Znane w tym względzie metody produkcji wymagają znacznych nakładów kapitałowych oraz prowadzenia produkcji wielkoseryjnej. Co więcej, końcowy produkt, tj. produkt kompozytowy wzmacniany włóknem, podlega nadmiernym zmianom wilgotności.

Przykładem znanej metody wytwarzania produktów kompozytowych wzmacnianych włóknem, takich jak płyty wiórowe, jest produkcja wykorzystująca prasę dwupasową. Prasa dwupasowa jest olbrzymim urządzeniem, w którym stosuje się wysokie ciśnienie, wynoszące zazwyczaj około 30 x 10⁵ Pa oraz wysokie temperatury, zazwyczaj w przedziale od 150 do 200 stopni Celsjusza. Koszty inwestycyjne, jak również koszty eksploatacji urządzenia, są znaczne. Ponadto urządzenia te wymagają znacznej przestrzeni.

Amerykański opis patentowy US 5 089 189 opisuje sposób i urządzenie do wytwarzania płytowych produktów kompozytowych. Sposób i urządzenie są skomplikowane i nie pozwalają na ekonomicznie opłacalne wytwarzanie grubszych produktów kompozytowych, które nadawałyby się do użycia jako materiał budowlany lub uszczelniający.

Znane są przenośniki dwutaśmowe/laminatory, które są używane do innych celów. Jednakże wadą tych znane standardowych laminatorów używanych do produkcji paneli typu sandwich lub poliuretanowych jest brak możliwości przyłożenia ciśnienia większego od 0,7 x 10⁵ Pa.

Celem niniejszego wynalazku jest sposób i urządzenie, które pozwala na obniżenie kosztów wytwarzania płytowych produktów wzmacnianych włóknem tak, aby ich produkcja stała się ekonomicznie opłacalna zarówno dla dużych, jak i małych serii produkcyjnych. Płytowe produkty wzmacniane włóknem są przeznaczone do użytku w przemyśle budowlanym oraz jako uszczelnienia, posiadają stabilną postać i wyróżniają się zaletami produkcyjnymi i eksploatacyjnymi.

Sposób wytwarzania płytowego produktu kompozytowego wzmacnianego włóknem obejmuje umieszczenie włókien na dolnym laminacie, nałożenie na włókna spieniającego się środka utwardzająco-wiążącego w postaci ciekłej w taki sposób, że włókna zostają otoczone spieniającym środkiem wiążącym i utwardzającym, przeniesienie włókien ze środkiem wiążącym pomiędzy dolnym laminatem a górnym laminatem pomię dzy dolną i górną pł ytą dociskową , które to pł yty są uł o żone w taki sposób, aby obracały się ciągle na górnej, lub odpowiednio, na dolnej stronie włókien ze środkiem wiążącym, tak, aby włókna ze środkiem wiążącym zostały przeniesione dzięki prędkości obrotowej płyt dociskowych oraz doprowadzenie do spienienia, rozszerzenia się i utwardzenia się środka wiążącego pomiędzy górną i dolną płytą dociskową.

Włókna są układane na dolnym laminacie w trójwymiarową, spójną matę złożoną ze związanych ze sobą włókien. Grubość włókien wynosi od 0,5 do 0,8 mm, zaś szerokość od 0,3 do 2 mm, przy czym długość przynajmniej 80% włókien wynosi co najmniej 100 mm, zanim środek wiążący zostanie nałożony na matę włóknistą. Zawartości wilgoci maty włóknistej wynosi nie więcej niż 5% przed nałożeniem środka wiążącego na matę włóknistą. Korzystnie zawartość wilgoci maty włóknistej wynosi nie więcej niż 3%. Nakładanie środka wiążącego na matę włóknistą prowadzi się w taki sposób, aby uzyskać zestaw maty włóknistej i środka wiążącego, który to zestaw składa się z włókien przy górnej powierzchni zestawu, która jest zwrócona ku górnym płytom dociskowym i także z włókien przy dolnej powierzchni zestawu, która z kolei jest zwrócona ku dolnym płytom dociskowym. Przyłożenie do zestawu ciśnienia wynoszącego co najmniej 0,8 x 10⁵ Pa i nie więcej niż 5 x 10⁵ Pa. Korzystnie przyłożone ciśnienie wynosi od 1 x 10⁵ Pa do 2 x 10⁵ Pa. Wówczas produkt końcowy uzyskuje pożądaną gęstość i wytrzymałość. Następnie następuje proces odczekania do stwardnienia zestawu w produkt płytowy o grubości od 10 do 150 mm, składający się z włókien przy górnej powierzchni zestawu oraz

PL 206 762 B1 w pobliż u dolnej powierzchni zestawu, podczas przesuwania zestawu pomię dzy pł ytami dociskowymi. Proces przesuwania maty włóknistej pomiędzy płytami dociskowymi oraz proces odczekania do stwardnienia zestawu w produkt płytowy jest realizowany w temperaturze od 30 do 90 stopni Celsjusza. Następnie następuje zdjęcie górnego i dolnego laminatu z produktu utwardzonego, składającego się z włókien i środka wiążącego. Grubość maty włóknistej przed nałożeniem na matę środka wiążącego jest w przybliżeniu 1,5 do 3 razy większa od grubości produktu końcowego.

Zaleca się, aby mata włóknista była wykonana z włókien higroskopijnych. Włókna mogą być włóknami naturalnymi lub syntetycznymi. Korzystnie włóknami są włókna drzewne.

Korzystnie zawartość wilgoci we włóknach nie powinna przekraczać 8%, natomiast gotowa mata włóknista jest poddawana obróbce w taki sposób, aby uzyskać zawartość wilgoci poniżej 3% przed nałożeniem środka wiążącego. Mata włóknista powinna cechować się stabilną, stosunkowo niską zawartością wilgoci, gdy na włókna będzie nakładany środek wiążący. Środek wiążący łączy się mocno z włóknami, co ma istotne znaczenie w kontekście właściwości fizycznych produktu gotowego, takich jak wytrzymałość. Korzystnie spieniającym środkiem wiążącym i utwardzającym jest środek o dobrej lepkoś ci. Korzystnie ś rodkiem wiążącym jest poliuretan, lub inny materia ł na bazie fenolu, przez co uzyskuje się produkt o stabilnej postaci i dobrych właściwościach izolacyjnych. Korzystnie środek wiążący jest nakładany na matę włóknistą za pomocą dysz natryskowych.

Optymalna proporcja wagowa włókien i środka wiążącego w produkcie końcowym wynosi od 0,8 do 2, co odpowiada zawartości włókien od 45% do 67% wagowych w produkcie końcowym. Należy dążyć do uzyskania możliwie większej proporcji wagowej włókien do środka wiążącego (tj. bliżej 2 aniżeli 0,8). Proporcja wagowa może wynosić od 0,1 do 4, co oznacza, że zawartość włókna drewnianego w produkcie końcowym może wynosić od 10 do 80%.

Termin mata włóknista odnosi się w tym kontekście do struktury wykonanej z jednego lub więcej włókien ułożonych w jedną lub więcej warstw włókien, z których każda może mieć postać odpowiedniej, trójwymiarowej maty włóknistej. Jeżeli mata włóknista składa się z wielu takich warstw/mat, co jest typowe w przypadku wytwarzania grubszych produktów (produktów o grubości ponad 60 mm), to te warstwy są ułożone w taki sposób, aby gotowy produkt końcowy zawierał warstwę położoną w pobliżu obu powierzchni tego produktu końcowego. Warstwy, które są stosowane w produktach grubych (o grubości powyżej 60 mm), nie muszą mieć jednakowej gęstości. Co więcej, warstwa o niższej gęstości może być wprowadzona pomiędzy przylegające do siebie warstwy znajdujące się blisko powierzchni produktu.

Urządzenie do wytwarzania płytowego produktu wzmocnionego włóknem, składa się z wlotu pobierającego włókna otoczone środkiem wiążącym, wylotu wyprowadzającego płytowy produkt kompozytowy wzmacniany włóknem wytworzony w urządzeniu, z górnego - ciągle obracającego się - pasa, złożonego z wielu górnych płyt dociskowych, które są sterowane co najmniej dwoma wydłużonymi elementami sterującymi, biegnącymi wzdłuż urządzenia i ułożonymi w sposób zapewniający przesuwanie się na górnym torze ciągłym, oraz z dolnego - ciągle obracającego się - pasa złożonego z wielu dolnych płyt dociskowych, które są sterowane co najmniej dwoma wydłużonymi elementami sterującymi, biegnącymi wzdłuż urządzenia i ułożonymi w sposób zapewniający przesuwanie się na dolnym torze ciągłym. Górne płyty dociskowe w przestrzeni górnego toru ciągłego są ułożone na pierwszej płaskiej płaszczyźnie, zaś dolne płyty dociskowe w przestrzeni dolnego toru ciągłego są ułożone na drugiej płaskiej płaszczyźnie. Płaszczyzny te są równoległe względem siebie. Pierwsza płaska płaszczyzna i druga płaska płaszczyzna, które są wyznaczane odpowiednio przez górne i dolne elementy wsporcze, nie muszą być idealnie równoległe, lecz mogą tworzyć niewielki kąt, wynoszący przykładowo od 1 do 5 stopni. Korzystnie górny tor ciągły i dolny tor ciągły zawierają po trzy elementy sterujące, z których jeden jest umieszczony centralnie, zaś dwa znajdują się po obu stronach odpowiednich krawędzi płyt sterujących w centralnym elemencie sterującym. Wówczas użyte płyty dociskowe mogą być o stosunkowo niewielkich rozmiarach i lekkie bez ryzyka wygięcia w razie przyłożenia do nich ciśnienia wynoszącego od 1 do 2 x 10⁵ Pa. Korzystnie elementy sterujące, rozmieszczone wzdłuż urządzenia, stanowią szyny. Górne i dolne płyty dociskowe w przestrzeni są ułożone w taki sposób, aby przenosić włókna otoczone przez środek wiążący pomiędzy nimi. Przestrzeń utworzona przez górne i dolne płyty dociskowe mierzona od wlotu do wylotu jest o długości od 5 m do 30 m i o szerokości od 1 m do 5 m. Korzystnie długość tej przestrzeni wynosi typowo od 5 do 30 m, przy czym przestrzeń od 10 do 20 m obsługuje większość potrzeb produkcyjnych. Im większa długość przestrzeni utworzonej przez górne i dolne płyty, tym wyższa prędkość robocza urządzenia. Prędkość przesuwu dolnych i górnych pł yt dociskowych wynosi od 2 do 15 metrów na minutę . Korzystnym jest, aby dolny tor pł yt

PL 206 762 B1 dociskowych zaczynał się od 2 m przed górnym torem, patrząc zgodnie z kierunkiem przesuwania zestawu maty włóknistej i środka wiążącego. Przesunięcie toru umożliwia lepsze wsparcie zestawu maty włóknistej i środka wiążącego zanim zestaw zostaje wprowadzony pomiędzy tor górny i dolny.

Aby tory płyt dociskowych górnych i dolnych w tej przestrzeni nie ulegały zakrzywieniom oraz żeby nie wystąpiło odstępstwo od płaskiego układu płyt dociskowych w zależności od grubości produktu i przykładowo wskutek ciśnienia tworzonego podczas spieniania się środka wiążącego, urządzenie składa się z szeregu cylindrów, które wspólnie z układem sterowania urządzeniem zapewniają płaskość płyt dociskowych w tej przestrzeni. Zamiast cylindrów można użyć w urządzeniu innych elementów oporowych i/lub regulacyjnych o tych samych funkcjach. Odległość pomiędzy górnymi płytami dociskowymi i dolnymi płytami dociskowymi wynosi od 10 mm do 150 mm. Korzystnie odległość pomiędzy górnymi płytami dociskowymi i dolnymi płytami dociskowymi w przestrzeni, w której może dochodzić do spieniania środka wiążącego, wynosi od 10 do 30 mm.

Jeżeli grubość produktu końcowego wynosi od 30 do 50 mm, to ten produkt może - co jest zalecane - zawierać matę włóknistą, składającą się z dolnej maty w pobliżu dolnej powierzchni produktu końcowego i górnej maty w pobliżu górnej powierzchni produktu końcowego. Jeżeli grubość produktu końcowego przekracza 60 mm, to może on - co jest zalecane - zawierać matę włóknistą złożoną z trzech mat, z których dwie gęstsze są ułożone w pobliżu górnej i dolnej powierzchni produktu końcowego, zaś trzecia - lżejsza (cieńsza) jest ułożona pomiędzy matami gęstszymi.

Dla produktu o grubości 10 mm, jako materiał początkowy stosuje się matę włóknistą o grubości od 15 do 30 mm. Dla produktu końcowego o grubości wynoszącej maksymalnie około 50 mm, stosuje się matę włóknistą o grubości od 70 do 150 mm. Jeżeli grubość produktu końcowego wynosi 100 mm, to używa się dwóch mat włóknistych. Jeżeli zaś grubość produktu końcowego wynosi 150 mm, zalecane jest użycie trzech mat włóknistych o grubości od 70 do 150 mm każda. W produktach, w których mata włóknista składa się z kilku warstw (mat włóknistych), istnieje możliwość nałożenia środka wiążącego pomiędzy warstwami w trakcie produkcji w sposób umożliwiający osiągnięcie pożądanego stopnia związania.

Urządzenia składa się również z mechanizmu podawczego do podawania górnego laminatu i dolnego laminatu w tej przestrzeni i z mechanizmu odbierającego górny i dolny laminat z pł ytowego produktu kompozytowego wytworzonego w urządzeniu. Górny laminat mechanizmu podawczego jest ułożony w taki sposób, aby mógł być wspierany w tej przestrzeni przez górne płyty dociskowe i poruszał się z taką samą prędkością jak górne płyty dociskowe, zaś dolny laminat mechanizmu podawczego jest ułożony w taki sposób, aby mógł być wspierany w tej przestrzeni przez dolne płyty dociskowe i poruszał się z taką samą prę dkoś cią jak dolne pł yty dociskowe. Korzystnie górny i dolny laminat stanowią folię polietylenową. W przypadku użycia jako laminatu folii wykonanej z innego materiału, folia ta powinna być wykonana z materiału, do którego nie będzie przywierać środek wiążący (taki jak poliuretan). Przykładem takiego materiału jest Teflon® (PTFE, politetrafluoroetylen).

Przy wlocie urządzenie posiada mechanizm do nakładania włókien na dolny laminat, mechanizm nakładania środka wiążącego w postaci ciekłej. Środek wiążący powinien być nakładany na matę włóknistą zanim mata włóknista i środek wiążący dotrą do wlotu.

Mechanizm nakładania środka wiążącego zawiera co najmniej jedną dyszę natryskową posadowioną w taki sposób, że posiada ona możliwość przesuwu do przodu i do tyłu i w kierunku poprzecznym względem kierunku wzdłużnego urządzenia. Liczba dysz natryskowych korzystnie dobierana jest w zależności od odległości i wynosi od 3 do 100. Im większy jest produkt i prędkość przesuwu płyt dociskowych, tym większa powinna być liczba dysz natryskowych.

Wzdłuż przesuwu dolnych i górnych płyt dociskowych urządzenie posiada elementy nagrzewania, które służą do nagrzewania dolnych i górnych płyt dociskowych do temperatury w zakresie od 30 do 100 stopni Celsjusza.

Mechanizmy dociskowe urządzenia dociskają przesuwającą się matę włóknistą ze środkiem wiążącym pod naciskiem wynoszącym co najmniej 0,8 x 10⁵ Pa i są skierowane w kierunku płyt dociskowych. Płyty dociskowe urządzenia stanowią płaską obróconą w kierunku laminatów powierzchnię i posiadają części chwytające, które współpracują z elementami napędu ciągłego wchodzącymi w skład mechanizmu podawczego i są rozmieszczone do regulacji przez elementy sterujące. Ilość górnych płyt dociskowych zależy od długości urządzenia, i ich ilość może - przykładowo - wynosić od 20 do 200. Ilość dolnych płyt dociskowych odpowiada ilości górnych płyt dociskowych. Ilość dolnych płyt dociskowych może być nieco większa, gdyż oparcie od góry dla maty włóknistej i środka wiążącePL 206 762 B1 go nie musi koniecznie występować w pobliżu wlotu. Korzystnie płyty dociskowe są wykonane z metalu, przykładowo ze stali lub aluminium.

Zaleca się, aby mechanizm podający i odbiorczy uszeregować w taki sposób, żeby górny i dolny laminat były przesuwane na odpowiednich torach ciągłych. Dzięki temu uzyskuje się urządzenie do pracy ciągłej, które może wytworzyć kilka metrów płyt poprzez wykorzystanie jedynie niewielkiej ilości laminatu, który w zależności od wielkości produkcji może wykonać odpowiednią liczbę obrotów na swych odpowiednich torach ciągłych.

Korzystnie urządzenie posiada szereg dysz natryskowych, które są ułożone w taki sposób, aby szybko i równomiernie nałożyć pożądaną ilość środka wiążącego na odpowiednią przestrzeń dolnego laminatu. Dysze mogą być stacjonarne lub rozmieszczone w inny sposób, aby przesuwać się do przodu i do tyłu nad matą włóknistą. Zamiast dysz natryskowych, materiał wiążący może być doprowadzany do maty włóknistej poprzez rurki lub wlewany w jedną lub więcej szczelin.

Korzystnie mechanizm dociskowy jest w postaci cylindrów. Cylindry umożliwiają przyłożenie ciśnienia o wielkości nie mniejszej niż 0,8 x 10⁵ Pa do produktu końcowego zanim produkt opuści urządzenie, które to ciśnienie zapewnia odpowiednią gęstość produktu końcowego, gdy środkiem wiążącym jest poliuretan. Produkty końcowe o pożądanych wymiarach uzyskuje się poprzez przycięcie produktu opuszczającego urządzenie do odpowiednich rozmiarów. Pożądaną grubość uzyskuje się poprzez wyregulowanie odległości pomiędzy górnymi i dolnymi płytami dociskowymi, w którym to celu należy odpowiednio wyregulować mechanizm dociskowy.

Płytowy produkt kompozytowy wzmacniany włóknem według wynalazku stanowi płytę o grubości od 10 do 150 mm. Układ włókien przypomina trójwymiarową jednolitą matę, w której włókna są otoczone środkiem wiążącym. Grubość włókien wynosi od 0,5 do 0,8 mm a szerokość od 0,3 do 2 mm, zaś dł ugość co najmniej 80% wł ókien wynosi przynajmniej 100 mm. Produkt kompozytowy składa się z włókien rozmieszczonych w pobliżu powierzchni górnej i dolnej, zaś proporcja wagowa włókien i środka wiążącego wynosi od 0,1 do 4. Zaleca się, aby mata włóknista rozciągała się od dolnej do górnej powierzchni. Korzystnie środkiem wiążącym produkt kompozytowy jest poliuretan. Płytowy produkt kompozytowy nie posiada zewnętrznego powleczenia. Płytowy produkt kompozytowy składa się z włókna i środka wiążącego. Środek wiążący można również nazwać wypełnieniem. Element włóknisty składa się z maty włóknistej, złożonej przykładowo z wełny drzewnej, zaś środkiem wiążącym jest przykładowo poliuretan, który może spienić się w urządzeniu w taki sposób, aby uległ utwardzeniu zamykając pęcherzyki gazu. Produkt zawierający takie elementy posiada dobre właściwości, jeżeli jest stosowany jako materiał budowlany, gdy wymagane są odpowiednie właściwości izolacyjne, określona wytrzymałość i pomiar stabilności w różnych warunkach. Produkt może również być używany jako uszczelnienia lub do innych celów. Zamiast włókien na bazie drewna i celulozy, element włóknisty może zawierać wszelkiego rodzaju włókna pozwalające zapewnić produktowi pożądany wzrost wytrzymałości w porównaniu z sytuacją, w której produkt końcowy nie posiada elementu włóknistego. Element włóknisty może składać się na przykład z włókna szklanego. Można także zastosować włókno metalowe. Oprócz poliuretanu, jako materiału wiążącego można użyć materiału na bazie fenolu. Niezależnie od użytego materiału wiążącego, włókna są osadzane w środku wiążącym. Tak więc środek wiążący jest połączony z włóknami w taki sposób, że włókna zapewniają pożądane zwiększenie wytrzymałości produktu końcowego.

Najistotniejszą zaletą sposobu i urządzenia według wynalazku jest umożliwienie ekonomicznie opłacalnej produkcji płytowych produktów kompozytowych wzmacnianych włóknem o stabilnej postaci zarówno w dużych, jak i małych seriach produkcyjnych, przy czym te produkty nadają się do stosowania zarówno jako materiał budowlany, jak i jako materiał uszczelniający. Wynika to z faktu, że nakłady kapitałowe i koszty eksploatacji urządzenia są niskie w porównaniu, dla przykładu, z przenośnikiem dwutaśmowym, oraz z faktu, że w produkcie znajduje się mata włóknista. Jeśli wielkość produkcji jest nieznaczna, produkcja nie musi być prowadzona w sposób ciągły (całodobowo).

Najistotniejsze zalety produktu kompozytowego polegają na tym, że produkt posiada stabilny kształt, co ma szczególne znaczenie dla materiałów budowlanych w przemyśle budowlanym, oraz że produkt zapewnia dobry stosunek wytrzymałości do gęstości, jak również, iż koszty jego produkcji są niskie. Zaletą użycia jako spieniającego się i utwardzająco-wiążącego środka w postaci ciekłego poliuretanu są jego bardzo dobre właściwości wiążące.

Wynalazek został pokazany w przykładzie wykonania, na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia w widoku z boku, fig. 2 przedstawia schemat urządzenia w widoku z góry. fig. 3 przedstawia przekrój urządzenia pokazanego na rysunku fig. 2 według linii przecięcia III-III, fig. 4

PL 206 762 B1 przedstawia szczegół urządzenia pokazanego na rysunkach od fig. 1 do fig. 3, fig. 5 przedstawia produkt uzyskany według wynalazku, natomiast fig. 6 przedstawia schemat ideowy sposobu według wynalazku.

Urządzenie do wytwarzania płytowego produktu wzmocnionego włóknem posiadające wlot 10 włókien 23 z naniesionym środkiem wiążącym 25 oraz wylot 11 odprowadzający gotowy produkt kompozytowy, składa się z dwóch będących w ciągłym ruchu pasów, dolnego 2 z osadzonymi na łańcuchu 35 dolnymi płytami dociskowymi 4 oraz górnego 1 z osadzonymi na łańcuchu 35 górnymi płytami dociskowymi 3 sterowanych i regulowanych elementami 32. Przykładowe rozwiązanie urządzenia zawiera trzy elementy sterujące 32, z których jeden jest umieszczony centralnie, zaś dwa znajdują się po obu stronach odpowiednich krawędzi płyt sterujących w centralnym elemencie sterującym.

Łańcuchy przenośnika 35 są ułożone w taki sposób, aby były wspierane przez elementy sterujące 32. Na wałkach 13, 14, 15 i 16 osadzony jest górny laminat podawczy 12. Na wałkach 18, 19, 20 i 21 osadzony jest dolny laminat podawczy 17. Wałki 13, 14, 15 i 16 oraz wałki 18, 19, 20 i 21 wraz z laminatem 12 i laminatem 17 stanowią mechanizm podawczy górnego laminatu 12 i dolnego laminatu 17 oraz mechanizm odbierający górnego laminatu 12 i dolnego laminatu 17. Wałek 18 z osadzonym dolnym laminatem 17 znajduje się w większej odległości od wlotu 10 aniżeli wałek 13 z osadzonym górnym laminatem 12. Przestrzeń ograniczona wałkami 18 i 13 stanowi przestrzeń nakładania środka wiążącego. Łańcuchy 35 przesuwu płyt 3 i 4 wprawiane są w ruch poprzez silnik 39 napędu kół zębatych 6 i 8 przesuwu dolnego i górnego łańcucha 35. Przed wlotem 10 zainstalowane są elementy 24 nakładania środka wiążącego 25. Wzdłuż urządzenia zainstalowane są mechanizmy dociskowe 9. Pomiędzy kołami zębatymi 5 i 6 górnego łańcucha 35, w okolicy górnego pasa 1 zainstalowane są elementy nagrzewające 30, natomiast pomiędzy kołami zębatymi 7 i 8 dolnego łańcucha 35 dolnego pasa 2 zainstalowane są elementy nagrzewające 31. Górny pas 1 płyt dociskowych 3 i dolny pas 2 płyt dociskowych 4 ograniczają wysokość przestrzeni roboczej urządzenia. Płyty dociskowe 3 i płyty dociskowe 4 w części wlotowej 10 urządzenia stanowią elementy chwytające 38. Przed częścią wlotową 10 urządzenie posiada zainstalowany podawacz 22 maty włóknistej 23 na dolny laminat 17. Górny pas 1 z płytami dociskowymi 3 i kołami zębatymi 5 i 6 oraz górny laminat 12 osadzony na wałkach 13, 14, 15 i 16 posadowione są w obudowie 26 i 27. Dolny pas 2 z płytami dociskowymi 4 i kołami zębatymi 7 i 8 oraz dolny laminat 17 osadzony na wałkach 18, 19, 20 i 21 posadowione są w obudowie 28 i 29. Urządzenie jest wyposażone w kabinę sterującą 40.

Wałek 13, górnego laminatu 12 styka się bezpośrednio z zestawem maty włóknistej 23 i środka wiążącego 25. Ze spienionego i utwardzonego płaskiego produktu pokrytego laminatem 12 i 17, po przejściu przez przestrzeń pomiędzy wlotem 10 a wylotem 11, zostaje zdjęty laminat 12 i 17 przy pomocy wałków 14 i 19.

Laminaty 12 i 17 obracają się na odpowiednich taśmach ciągłych za pomocą siły tarcia, która występuje w przestrzeni pomiędzy wlotem 10 a wylotem 11. Alternatywnie, istnieje możliwość obracania laminatów 12 i 17 przez wałek napędzający. W takim przypadku jeden z wałków 13, 14, 15 lub 16 i odpowiednio jeden z wał ków 18, 19, 20 lub 21, peł ni tę funkcję wał ka napę dowego laminatów 12 i 17.

P r z y k ł a d.

Do wytworzenia płytowego produktu kompozytowego wzmocnionego włóknem sposobem według wynalazku i na urządzeniu według wynalazku, jako spieniającego środka utwardzająco-wiążącego użyto poliuretanu, natomiast jako materiału włóknistego użyto włókien drewnianych. Użyte włókna drewniane posiadały grubość 0,5 do 0,8 mm i szerokość 0,3 do 2 mm. Długość włókien wynosiła 8 do 250 mm, przy czym 80% użytych włókien posiadało długość 100 mm. Początkowa zawartość wilgoci w użytych włóknach wynosiła 8%. Następnie użyte włókna poddano procesowi suszenia do zawartości wilgoci poniżej 4%. Następnie włókna poddano procesowi stabilizacji poprzez ich wiązanie, tworząc stabilną matę włóknistą. Wiązanie włókien pozwala połączyć włókna w macie włóknistej co zapobiega niepożądanemu ich rozdzielaniu w procesie nakładania na matę włóknistą środka wiążącego. Powstała poprzez związanie włókien mata włóknista 23 stanowiła całość podczas całego procesu produkcyjnego. Tak przygotowana mata włóknista 23 o zawartości wilgoci od 3% do 4%, z prędkością przesuwu wynoszącą 7 metrów na minutę została podana na dolny laminat 17 do urządzenia do wytwarzania płytowego produktu według wynalazku. W strefie pomiędzy wałkiem 18 dolnego laminatu 17 i wałkiem 13 górnego laminatu 12 na matę włóknistą 23 za pomocą dysz natryskowych 24 został wstrzyknięty poliuretan 24 w postaci ciekłej. Następnie tak utworzony zestaw składający się z maty włóknistej 23 wypełnionej poliuretanem 25 o proporcji wagowej włókien drewnianych i poliuretanu wynoszącej od 1 do 1,3 i o grubości 15 do 30 mm przesuwa się wraz z dolnym laminatem 17

PL 206 762 B1 w kierunku wał ka 13 górnego laminatu 12. Na wysokoś ci wał ka 13 na mat ę wł óknistą 23 z poliuretanem 25 zostaje nałożony górny laminat 12. Tak przygotowany zestaw został wprowadzony do przestrzeni urządzenia pomiędzy górnymi płytami dociskowymi 3 i dolnymi płytami dociskowymi 4. W początkowej części urządzenia ciśnienie oddziaływujące na płyty dociskowe 3 i 4 wynosiło od 1 do 2 X 10⁵ Pa. W wyniku reakcji egzotermicznej poliuretanu podczas jego spieniania i utwardzania w zestawie dociskanym płytami dociskowymi 3 i 4, temperatura zestawu przesuwają cego się przez przestrzeń pomiędzy płytami 3 i 4 wynosiła co najmniej 30 stopni Celsjusza. Aby utrzymać temperaturę reakcji poliuretanu dolne i górne płyty dociskowe 3 i 4 były dodatkowo nagrzewane lampami grzewczymi 30 i 31 emitującymi promieniowanie podczerwone. Lampy grzewcze były zainstalowane pomiędzy kołami zębatymi 5 i 6 oraz pomiędzy kołami zębatymi 7 i 8. Dzięki temu nagrzewaniu temperatura płyt dociskowych 3 i 4 nie różniła się zbytnio od temperatury spienionego poliuretanu. Podgrzewanie płyt dociskowych stosuje się przeważnie w przypadku uruchamiania urządzenia. Jeżeli urządzenie pracuje przez dłuższy czas i płyty dociskowe uzyskały odpowiednią temperaturę, wówczas ta temperatura jest podtrzymywana przez emisję ciepła przekazywaną przez spieniony poliuretan do płyt dociskowych 3 i 4. Po przejściu zestawu przez całą długość przestrzeni utworzonej przez górne i dolne płyty dociskowe 3 i 4, na wylocie 11 urządzenia, poprzez wałki 14 i 19 z gotowego produktu wzmocnionego włóknem zostały zdjęte laminaty górny 12 i dolny 17. Otrzymany w urządzeniu według wynalazku i sposobem według wynalazku gotowy produkt kompozytowy, po wyprostowaniu boków, został przycięty do żądanej długości.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania płytowych produktów kompozytowych wzmacnianych włóknem, który obejmuje:

umieszczenie włókien na dolnym laminacie (17), nałożenie na włókna spieniającego się środka utwardzająco-wiążącego (25) w postaci ciekłej w taki sposób, że włókna zostają otoczone materiałem wiążącym, przenoszenie włókien ze środkiem wiążącym pomiędzy dolnym laminatem (17) a górnym laminatem (12) oraz pomiędzy dolnymi (4) i górnymi (3) płytami dociskowymi, ułożonymi w taki sposób, aby obracały się ciągle na górnej lub odpowiednio, dolnej stronie włókien ze środkiem wiążącym, tak aby włókna ze środkiem wiążącym zostały przeniesione z prędkością przemieszczania się płyt dociskowych, zdejmowanie laminatów z utwardzonego produktu, znamienny tym, że charakteryzuje się następującymi etapami:

ułożenie włókien w trójwymiarową, spójną matę (23) złożoną ze związanych ze sobą włókien, przy czym grubość włókien wynosi od 0,5 do 0,8 mm, zaś szerokość od 0,3 do 2 mm, a długość przynajmniej 80% włókien wynosi co najmniej 100 mmm, zanim środek wiążący (25) zostanie nałożony na matę włóknistą, zapewnienie macie włóknistej (23) zawartości wilgoci co najwyżej 5% przed nałożeniem środka wiążącego (25) na matę włóknistą (23), nałożenie środka wiążącego (25) na matę włóknistą (23) w taki sposób, aby uzyskać zestaw maty włóknistej (23) i środka wiążącego (25), który to zestaw składa się z włókien przy górnej powierzchni zestawu, która zostaje zwrócona ku górnych płytom dociskowym (3) i zarazem blisko dolnej powierzchni, która z kolei jest zwrócona ku dolnym płytom dociskowym (4), ciągłe obracanie dolnego (17) i górnego (12) laminatu, pomiędzy którymi jest prowadzony zestaw maty włóknistej (23) i środka wiążącego (25) oraz przyłożenie do zestawu ciśnienia wynoszącego co najmniej 0,8 x 10⁵ Pa i nie więcej niż 5 x 10⁵ Pa, odczekanie do stwardnienia zestawu w produkt płytowy o grubości od 10 do 150 mm, składający się z włókien przy górnej powierzchni zestawu oraz w pobliżu dolnej powierzchni zestawu, podczas przesuwania zestawu pomiędzy płytami dociskowym (3) i (4), oraz zdjęcie górnego laminatu (12) i dolnego laminatu (17) z produktu utwardzonego składającego się z włókien (23) i środka wiążącego (25).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że grubość maty włóknistej (23) przed nałożeniem na nią środka wiążącego (25) jest w przybliżeniu 1,5-3 razy większa od grubości produktu końcowego.

PL 206 762 B1
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mata włóknista (23) jest wykonana z włókien higroskopijnych.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że spieniający się środek wiążąco-utwardzający (25) jest nakładany na matę (23), której zawartość wilgoci nie przekracza 3%.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zestaw maty włóknistej (23) i środka wiążącego (25) zostaje poddany działaniu ciśnienia wynoszącego co najwyżej od 1 x 10⁵ Pa do 2 X 10⁵ Pa.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środka wiążącego (25) używa się materiału o dobrej lepkości.
7. Sposób według zastrz. 4 albo 5, albo 6, znamienny tym, że jako środka wiążącego (25) używa się poliuretanu.
8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako środka wiążącego (25) używa się materiału na bazie fenolu.
9. Sposób według zastrz. 1 albo 7, znamienny tym, że włóknami są włókna drzewne.
10. Sposób według zastrz. 1 albo 7, znamienny tym, że mata włóknista (23) wraz z poliuretanem (25) jest przesuwana pomiędzy płytami dociskowymi (3) i (4) przy temperaturze wynoszącej od 30 do 90 stopni Celsjusza.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że środek wiążący (25) jest nakładany na matę włóknistą za pomocą dysz natryskowych (24).
12. Urządzenie do wytwarzania płytowego produktu wzmocnionego włóknem, które składa się z wlotu (10) pobierającego włókna otoczone środkiem wiążącym (25), z wylotu (11) wyprowadzającego płytowy produkt kompozytowy wzmacniany włóknem wytworzony w urządzeniu, górnego ciągle obracającego się pasa (1) złożonego z wielu górnych płyt dociskowych (3), które są sterowane co najmniej dwoma wydłużonymi elementami sterującymi (32) biegnącymi wzdłuż urządzenia i ułożonymi w celu przesuwania się na górnym torze cią g ł ym, i dolnego ci ągle obracają cego się pasa (2) zł oż onego z wielu dolnych płyt dociskowych (4), które są sterowane co najmniej dwoma wydłużonymi elementami sterującymi (32) biegnącymi wzdłuż urządzenia i ułożonymi w celu przesuwania się na dolnym torze ciągłym (2), a górne płyty dociskowe (3) w przestrzeni górnego toru ciągłego (1) są ułożone na pierwszej płaskiej płaszczyźnie, zaś dolne płyty dociskowe w przestrzeni dolnego toru ciągłego (2) są ułożone na drugiej płaskiej płaszczyźnie, która jest równoległa względem pierwszej płaszczyzny płaskiej, przez co górne (3) i dolne (4) płyty dociskowe w przestrzeni są ułożone w taki sposób, aby przenosić pomiędzy nimi włókna otoczone środkiem wiążącym (25), z mechanizmu podawczego górnego laminatu (12) i dolnego laminatu (17), zawierającego cylindry lub wałki (13 do 16) i (18 do 21) w tej przestrzeni, przy czym górny laminat (12) jest ułożony w taki sposób, aby mógł być wspierany w tej przestrzeni przez górne płyty dociskowe (3) i poruszał się z taką samą prędkością jak górne płyty dociskowe (3), zaś dolny laminat (17) jest ułożony w taki sposób, aby mógł być wspierany w tej przestrzeni przez dolne płyty dociskowe (4) i poruszał się z taką samą prędkością jak dolne płyty dociskowe (4), z mechanizmu odbierającego (13 do 16) i (18 do 21) do odbierania górnego laminatu (12) i dolnego laminatu (17) z pł ytowego produktu kompozytowego wytworzonego w urządzeniu, z mechanizmu nakładania (22) przy wlocie (10) do nakładania zestawu włókien wraz ze środkiem wiążącym (25) w postaci ciekłej na dolny laminat (17), oraz elementów nagrzewających (30) i (31), znamienne tym, że długość przestrzeni pomiędzy górnymi płytami dociskowymi (3) i dolnymi płytami dociskowymi (4) wynosi od 5 do 30 m, a jej szerokość wynosi od 1 do 5 m, a urządzenie zawiera mechanizmy dociskowe (9) do wytworzenia ciśnienia co najmniej 0,8 x 10⁵ Pa w kierunku płyt dociskowych (3) i (4), przy czym górne płyty dociskowe (3) urządzenia są posadowione w odległości od 10 do 150 mm od dolnych płyt dociskowych (4), natomiast mechanizm podawczy jest dostosowany do obracania górnego laminatu (12) i dolnego laminatu (17) w sposób ciągły.
13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że płyty dociskowe (3) i (4) stanowią płaską powierzchnią obróconą w kierunku laminatów (16) i (17) i stanowią części chwytające (38), które współpracują z elementami napędu ciągłego (35) wchodzącymi w skład mechanizmu podawczego, które są rozmieszczone do regulacji przez elementy sterujące (32).
14. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że górny (12) i dolny (17) laminat są wykonane z folii polietylenowej.
15. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że mechanizm nakładania środka wiążącego (25) zawiera co najmniej jedną dyszę natryskową (24), ustawioną w taki sposób, aby przesuwała się do przodu i do tyłu w kierunku poprzecznym względem kierunku wzdłużnego urządzenia.

PL 206 762 B1
16. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że mechanizm nagrzewający (30) i (31) zawiera elementy służące do nagrzewania dolnych (4) i górnych (3) płyt dociskowych do temperatury w zakresie od 30 do 100 stopni Celsjusza.
17. Płytowy produkt kompozytowy wzmacniany włóknem, przeznaczony do zastosowania jako materiał budowlany lub opakowaniowy, znamienny tym, że grubość produktu płytowego wynosi od 10 do 150 mm, układ włókien przypomina trójwymiarową jednolitą matę (23), w której włókna otoczone są środkiem wiążącym, przy czym grubość włókien wynosi od 0,5 do 0,8 mm i szerokość od 0,3 do 2 mm, zaś długość co najmniej 80% wł ókien wynosi przynajmniej 100 mm, a produkt kompozytowy składa się z włókien w pobliżu powierzchni górnej i dolnej, zaś proporcja wagowa ciężaru włókien do środka wiążącego wynosi od 0,1 do 4.
18. Płytowy produkt według zastrz. 17, znamienny tym, że środkiem wiążącym (25) jest poliuretan.