PL211660B1

PL211660B1 - Sposób wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej, urządzenie do wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej i materiał o elastycznej strukturze kanałowej

Info

Publication number: PL211660B1
Application number: PL382113A
Authority: PL
Inventors: Beata Grabowska; Zbigniew Królicki; Jarosław Poliński
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2012-06-29
Also published as: PL382113A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej, urządzenie do wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej i materiał o elastycznej strukturze kanałowej, przeznaczony do stosowania jako materiał izolacyjny o zmiennych właściwościach cieplnych w zależności od budowy i zastosowania.

Nieustannie prowadzone są opracowania nad uzyskaniem sprawnego materiału, który posiadałby cechy termoizolacyjne. Istnieją materiały o strukturze pęcherzykowej, które powstają poprzez spienienie tworzywa sztucznego np. poliuretan. Znane są również izolacje typu plaster miodu złożone z dwóch folii lub pł yt, mię dzy którymi znajduje się struktura z regularnie zamknię tymi komórkami o duż ej wysokoś ci w stosunku do ś rednicy. Znane są również pł yty kanalikowe jedno lub wielorzę dowe, jednolite lub złożone z wielu elementów, jak na przykład znana z patentu polskiego 160051 płyta termoizolacyjna, w której między płaskimi płytami umieszcza się faliste wkładki pokryte odbijającymi warstwami, tworząc równoległe kanały powietrzne.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr 367051 znany jest sposób wytwarzania kanalikowego, termoizolacyjnego materiału, który umożliwia wykonanie płyty kanalikowej o zwiększonej termoizolacyjności. Uzyskuje się ją poprzez wprowadzenie gazu o małym współczynniku przewodności cieplnej, pod ciśnieniem znacząco mniejszym od ciśnienia atmosferycznego do kanalika o specjalnie uformowanym kształcie ścianek zewnętrznych i szczelnie zamyka na przykład poprzez zgrzanie, przy czym ścianki zewnętrzne kanalików są tak wstępnie ukształtowane, że po obniżeniu ciśnienia do określonej wartości wewnątrz kanalika, powierzchnia zewnętrzna płyty przybiera postać płaszczyzny. Kanaliki płyty są trwale zamykane wielokrotnie co określony odstęp a także przynajmniej jedna powierzchnia termoizolacyjnej płyty kanalikowej pokryta jest warstwą antystatyczną oraz przeciwodblaskową.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 335733 sposób wytwarzania struktury komórkowej z tworzywa sztucznego, polegający na tym, że w komorze chłodniczej wytłacza się w sposób ciągły, za pomocą wieloszczelinowej głowicy wytłaczarki, równoległe arkusze z tworzywa sztucznego, wykonując uszczelnienie wzdłużnych brzegów arkuszy i ścianek komory tak, że między poszczególnymi arkuszami a ściankami komory powstają odstępy. Następnie wytwarza się w komorze, w co drugim odstępie, począwszy od końca usytuowanego od strony głowicy, płynem chłodzącym, następnie zaś wytwarza się we wszystkich odstępach podciśnienie i wypełnia się je płynem chłodzącym zamieniając wzajemnie odstępy w stosunku do poprzedniego etapu, tworząc tym samym strukturę komórkową, o komórkach otwartych w kierunku prostopadł ym do kierunku wytł oczenia, która utwardza się w komorze chłodniczej.

Sposób wytworzenia materiału o strukturze zawierającej kanały powietrzne jest przedstawiony w opisie patentowym nr 304736. Metoda wytwarzania polega na ogrzaniu górnej warstwy pokrywają cej oraz warstwy środkowej materiału do temperatury ok. 100°C, poddaniu warstwy środkowej dodatkowo nawilżeniu parą wodną oraz pofalowaniu na powierzchni walca, ryflującego o temperaturze około 180°C, sklejeniu grzbietów fal warstwy środkowej z górną warstwą pokryciową, utrwaleniu powstałej spoiny klejowej w temperaturze wyższej od temperatury otoczenia, następnie podgrzaniu sklejonych warstw do temperatury około 80°C, sklejeniu grzbietów fal warstwy środkowej z dolną warstwą pokryciową podgrzaną uprzednio do temperatury około 100°C oraz utrwaleniu połączeń klejonych warstw przez ogrzanie do temperatury około 120°C. Wszystkie operacje technologiczne wytwarzania tektury falistej tym sposobem prowadzi się przy bezpośrednim kontakcie z powietrzem atmosferycznym.

Wyżej wymienione przykłady wykonania materiałów termoizolacyjnych z tworzyw sztucznych nie wykazują możliwości zastosowania ich jako materiału opakowaniowego w procesie zamrażania produktu spożywczego, ponieważ charakteryzują się mniejszą wartością współczynnika oporu cieplnego, co nie wpływa w sposób znaczący na szybkość procesu zamrażania.

Urządzenie do zgrzewania folii i sposób zgrzewania folii znane są z opisu patentowego nr 190826. Urządzenie zgrzewające do zawiera elementy, podające folię i elementy zgrzewające z gł owicą zgrzewając ą . Głowica zgrzewają ca przyjmuje co najmniej jedno poł o ż enie zgrzewania dla wykonania operacji zgrzewania folii, położenie pośrednie, w którym głowica zgrzewająca znajduje się w nastawionej odległ o ś ci od poł oż enia zgrzewania i poł o ż enie spoczynkowe, w którym gł owica zgrzewająca znajduje się w drugiej nastawionej odległości od położenia zgrzewania, która jest większa od pierwszej odległości. Sposób zgrzewania, w którym głowica zgrzewająca jest przenoszona z folii na pierwszą odległość podczas kolejnego przenoszenia folii i jest przenoszona z folii na drugą większą odległość, gdy operacja zgrzewania jest przerwana.

PL 211 660 B1

Istotę sposobu, według wynalazku, polega na tym, że na powłoce dolnej układa się dolny element grzebieniowy, warstwę wewnętrzną, górny element grzebieniowy oraz powłokę górną, a następnie całość dociska się górnym blokiem grzejnym, po czym zgrzewa się powłokę dolną z warstwą wewnętrzną i powłokę górną z warstwą wewnętrzną, w temperaturze 90:160°C przez 2:10 sekund, korzystnie dolny i górny element grzebieniowy są wykonane z materiału o dużym oporze cieplnym.

Korzystnie, powłoka dolna, warstwa wewnętrzna i powłoka górna są wykonane z folii polipropylenowej, które zgrzewa się w temperaturze 157: 159°C przez 2: 5 sekund.

Korzystnym jest też to, że powłoka dolna i powłoka górna są wykonane z folii polipropylenowej zewnętrznie metalizowanej, które zgrzewa się w temperaturze 152: 155°C przez 2: 5 sekund.

Korzystnym jest również, gdy powłoka dolna, warstwa wewnętrzna i powłoka górna są wykonane z folii polietylenowej, które zgrzewa się w temperaturze 115:118°C przez 2:5 sekund.

Istota urządzenia według wynalazku, polega na tym, że pomiędzy blokami grzejnymi zgrzewarki umieszczona jest matryca wykonana z materiału o dużym oporze cieplnym, składająca się z dwóch identycznych elementów grzebieniowych dolnego i górnego. Każdy element jest wykonany z prostopadłościennych prętów wzdłużnych o jednakowej długości i połączonych ze sobą z jednej strony.

Korzystnie prostopadłościenne pręty wzdłużne są połączone ze sobą prostopadłościennym prętem poprzecznym albo elastycznym cięgnem.

Korzystnie prostopadłościenne pręty wzdłużne wykonane są z płyty prasowanej politetrafluoroetylenowej.

Korzystne jest również to, że prostopadłościenne pręty wzdłużne mają przekrój prostokątny lub kwadratowy.

Bloki grzejne zgrzewarki w produkcji ciągłej mogą być zastąpione wałkami grzejnymi dolnym i górnym albo zgrzewającymi szczękami dolną i górną.

Istota materiału o elastycznej strukturze, według wynalazku polega na tym, że pomiędzy powłoką dolną i powłoką górną ma osadzoną warstwę wewnętrzną uformowaną w postaci otwartych kanałów wzdłużnych stanowiących szczeliny powietrzne, oddzielonych przekładkami.

Korzystnie warstwę wewnętrzną stanowi folia perforowana.

Korzystnym jest to, że perforacja wykonana w folii perforowanej ma kształt elipsoidalny z dłuższą średnicą w płaszczyźnie docisku, albo gdy perforacja ma kształt koła.

Zaletą wynalazku jest uzyskanie elastycznej, wielowarstwowej konstrukcji charakteryzującej się formą przekładkową, składającą się z różnych rodzajów materiałów oraz szczelin powietrznych w postaci wewnętrznie otwartych kanałów o różnej wielkości. Pod wpływem nacisków, które przyczyniają się do złożenia wewnętrznych przekładek materiału i sprężeniu powietrza występującego wewnątrz kanałów oraz zastosowaniu różnego rodzaju materiałów uzyskuje się tworzywo o zmiennych właściwościach cieplnych. W wyniku zmiany konstrukcji materiału podczas docisku kompozyt charakteryzuje się mniejszym współczynnikiem oporu cieplnego, dzięki czemu może być stosowany w procesie zamrażania produktów spożywczych techniką mrożenia kontaktowego, płytowego. Przy odpowiednio dobranym rodzaju nacisku nie stanowi on znaczącej bariery w procesie zamrażania. W momencie ustąpienia nacisku struktura materiału powraca do pozycji wyjściowej w wyniku rozprężenia powietrza wewnątrz kanałów. Tym samym jego współczynnik oporu cieplnego zwiększa się prawie o dwa rzędy wielkości, charakteryzując się dobrymi właściwościami izolacyjnymi, chroniąc zamrożony produkt przed rozmrożeniem. Jest to szczególnie ważne i korzystne w operacjach dystrybucyjnych i logistycznych mrożonych produktów spożywczych. Elastyczny materiał kanałowy może być również materiałem izolacyjnym w zakresie temperatur od -30 do 30°C. Dodatkową zaletą jest prosty, nie wymagający skomplikowanych urządzeń, sposób wykonania wielowarstwowego materiału. Ponadto sposób wykonania umożliwia uzyskanie struktury o różnej, pożądanej wysokości oraz grubości kanałów powietrznych, nie wymaga to przy tym wtłaczania mechanicznego powietrza wewnątrz struktury materiału. Zastosowanie natomiast, odpowiedniego kształtu perforacji warstwy wewnętrznej tworzywa umożliwia złożenie materiału podczas nacisku i jego swobodny powrót do pozycji wyjściowej po ustąpieniu docisku.

Przedmioty wynalazków są objaśnione w przykładach realizacji i odtworzone na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia przekrój urządzenia do wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej z blokami grzejnymi, fig. 2 - przekrój urządzenia do wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej z wałkami zgrzewającymi, fig. 3 - przekrój urządzenia do wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej z płytami zgrzewającymi, fig. 4 przedstawia grzebienie matrycy, fig. 5 - zestawione grzebienie matrycy, fig. 6 - materiał o elastycznej strukturze kanałowej, a fig. 7 - materiał o elastycznej strukturze kanałowej stanowiący przegrodę termalną, przy czym fig. 7a przedstawia przekrój przegrody

PL 211 660 B1 termalnej w czasie prowadzenia procesu rozmrażania, natomiast fig. 7b przedstawia przekrój przegrody termalnej w czasie prowadzenia procesu zamrażania.

P r z y k ł ad 1

Sposób wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej, polega na tym, że pomiędzy blokami grzejnymi, w postaci płyt grzejnych ZG pokazanych na fig. 1, umieszcza się powłokę dolną FO, na której układa się dolny element grzebieniowy, warstwę wewnętrzną PE, górny element grzebieniowy oraz powłokę górną FO, po czym całość ściska się pomiędzy blokami. Następnie pomiędzy podgrzewanymi blokami grzejnymi zgrzewarki łączy się powłokę dolną FO z warstwą wewnętrzną PE i z powłoką górną FO z warstwą wewnętrzną PE. Proces zgrzewania prowadzi się w temperaturze 159°C przez 2 sekundy. Dolny i górny element grzebieniowy stanowią matrycę MA, która jest wykonana z materiał u o duż ym oporze cieplnym.

P r z y k ł a d 2

Sposób wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej, przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że powłoka dolna FO, warstwa wewnętrzna PE i powłoka górna FO są wykonane z folii polipropylenowej, które zgrzewa się w temperaturze 157°C przez 2 sekundy.

P r z y k ł a d 3

Sposób wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej, przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że powłoka dolna FO i powłoka górna FO są wykonane z folii polipropylenowej zewnętrznie metalizowanej, które zgrzewa się w temperaturze 152°C przez 5 sekund. Metalizacja zwiększa współczynnik oparu cieplnego materiału, ponieważ zmniejsza przepuszczalność promieniowania słonecznego przez materiał, a co za tym idzie zwiększa odporność na promieniowanie UV i tym podobne.

P r z y k ł a d 4

Sposób wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej, przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że powłoka dolna FO, warstwa wewnętrzna PE i powłoka górna FO są wykonane z folii polietylenowej, które zgrzewa się w temperaturze 115°C przez 3 sekundy.

P r z y k ł a d 5

Urządzenie do wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej przedstawione na fig. 1, stanowi zgrzewarka, która pomiędzy blokami grzejnymi w postaci płyt grzejnych ZG ma umieszczoną matrycę MA wykonaną z płyty prasowanej politetrafluoroetylenowej. Matryca MA składa się z dwóch identycznych elementów grzebieniowych dolnego i górnego. Matryca uwidoczniona na fig. 4 i fig. 5, wykonana jest z materiału o dużym oporze cieplnym w postaci prostopadłościennych prętów wzdłużnych PP o jednakowej długości, połączonych z jednej strony prostopadłościennym prętem poprzecznym. Prostopadłościenne pręty wzdłużne PP mają przekrój prostokątny.

P r z y k ł a d 6

Urządzenie do wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej przedstawione na fig. 2, wykonane jak w przykładzie piątym z tą różnicą, że jest urządzeniem o pracy ciągłej, w którym bloki grzejne górny i dolny są wykonane w postaci walców zgrzewających WZ górnego i dolnego, a ponadto powłoki górna i dolna FO są podawane poprzez rolki naprowadzające RN. Prostopadłościenne pręty wzdłużne PP mają przekrój kwadratowy i są połączone ze sobą elastycznym cięgnem.

P r z y k ł a d 7

Urządzenie do wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej przedstawione na fig. 3, wykonane jak w przykładzie piątym albo szóstym z tą różnicą, że jest urządzeniem o pracy ciągłej, w którym bloki grzejne górny i dolny są wykonane w postaci szczęk zgrzewających ZG górnej i dolnej a ponadto jest wyposażone w rolki naprowadzają ce RN i rolki dociskowe RD. Prostopadłościenne pręty wzdłużne PP mają przekrój kwadratowy.

P r z y k ł a d 8

Materiał o elastycznej strukturze kanałowej przedstawiony na fig. 6, ma pomiędzy powłoką dolną FO i powłoką górną FO osadzoną warstwę wewnętrzną PE uformowaną w postaci otwartych kanałów OT wzdłużnych oddzielonych przekładkami PE.

P r z y k ł a d 9

Materiał o elastycznej strukturze kanałowej wykonany jak w przykładzie ósmym z tą różnicą, że warstwę wewnętrzną PE stanowi folia perforowana, a perforacja wykonana w folii perforowanej ma kształt elipsoidalny OT z dłuższą średnicą w płaszczyźnie docisku.

PL 211 660 B1

P r z y k ł a d 10

Materiał o elastycznej strukturze kanałowej wykonany jak w przykładzie ósmym z tą różnicą, że warstwę wewnętrzną PE stanowi folia perforowana, a perforacja wykonana w folii perforowanej ma kształt koła OT.

Claims

1. Sposób wytwarzania materiał u o elastycznej strukturze kanał owej polegają cy na tym, ż e pomiędzy blokami grzejnymi dolnym i górnym, umieszcza się i zgrzewa powłoki dolną i górną, znamienny tym, że na powłoce dolnej (FO) układa się dolny element grzebieniowy, warstwę wewnętrzną (PE), górny element grzebieniowy oraz powłokę górną (FO), a następnie całość dociska się górnym blokiem grzejnym, po czym zgrzewa się powłokę dolną (FO) z warstwą wewnętrzną (PE) i powłokę górną (FO) z warstwą wewnętrzną (PE), w temperaturze 90:160°C przez 2-10 sekund, korzystnie dolny i górny element grzebieniowy są wykonane z materiału o dużym oporze cieplnym.

2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że powłoka dolna (FO), warstwa wewnętrzna (PE) i powłoka górna (FO) są wykonane z folii polipropylenowej, które zgrzewa się w temperaturze 157: 159°C przez 2: 5 sekund.

3. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że powłoka dolna (FO) i powłoka górna (FO) są wykonane z folii polipropylenowej zewnętrznie metalizowanej, które zgrzewa się w temperaturze 152: 155°C przez 2: 5 sekund.

4. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że powłoka dolna (FO), warstwa wewnętrzna (PE) i powłoka górna (FO) są wykonane z folii polietylenowej, które zgrzewa się w temperaturze 115: 118°C przez 2: 5 sekund.

5. Urządzenie do wytwarzania materiału o elastycznej strukturze kanałowej zawierające zgrzewarkę wyposażoną w bloki grzejne, wewnątrz których umieszczone są grzejniki podłączone do zasilacza, znamienne tym, że pomiędzy blokami grzejnymi zgrzewarki umieszczana jest matryca (MA) wykonana z materiału o dużym oporze cieplnym, składająca się w dwóch identycznych elementów grzebieniowych dolnego i górnego, przy czym każdy element jest wykonany z prostopadłościennych prętów wzdłużnych (PP) o jednakowej długości połączonych ze sobą z jednej strony.

6. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że prostopadłościenne pręty wzdłużne (PP) są połączone ze sobą prostopadłościennym prętem poprzecznym.

7. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że prostopadłościenne pręty wzdłużne (PP) są połączone ze sobą elastyczny cięgnem.

8. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że prostopadłościenne pręty wzdłużne (PP) wykonane są z płyty prasowanej politetrafluoroetylenowej.

9. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że prostopadłościenne pręty wzdłużne (PP) mają przekrój prostokątny.

10. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że prostopadłościenne pręty wzdłużne (PP) mają przekrój kwadratowy.

11. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że bloki grzejne zgrzewarki są wykonane w postaci płyt grzejnych (ZG).

12. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że bloki grzejne zgrzewarki są wykonane w postaci górnych i dolnych wałków zgrzewających (WZ).

13. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że bloki grzejne zgrzewarki są wykonane w postaci górnych i dolnych szczęk zgrzewających (WZ).

14. Materiał o elastycznej strukturze kanałowej, znamienny tym, że pomiędzy powłoką dolną (FO) i powłoką górną (FO) ma osadzoną warstwę wewnętrzną (PE) uformowaną w postaci otwartych kanałów wzdłużnych stanowiących szczeliny powietrzne (SZ), oddzielonych przekładkami.

15. Materiał, według zastrz. 14, znamienny tym, że warstwę wewnętrzną (PE) stanowi folia perforowana.

16. Materiał, według zastrz. 15, znamienny tym, że perforacja wykonana w folii perforowanej ma kształt elipsoidalny (OT) z dłuższą średnicą w płaszczyźnie docisku.

17. Materiał, według zastrz. 15, znamienny tym, że perforacja wykonana w folii perforowanej ma kształt koła (OT).