PL232729B1 - Sposób wytwarzania płyty konstrukcyjno-termoizolacyjnej oraz płyta konstrukcyjno-termoizolacyjna - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania płyt konstrukcyjno-termoizolacyjnych z pianki PUR i/lub PIR, charakteryzuje się tym, że: odpadowe elementy ze sztywnej pianki PUR i/lub PIR rozdrabnia się (110) na granulat o objętości cząstek od 1 do 10 cm3; a następnie w formie do kształtowania płyt kolejno: układa się (120) pierwszą warstwę zewnętrzną z pianki PUR i/lub PIR o ciężarze właściwym od 200 do 1000 kg/m3 i grubości od 0,5 cm do 3 cm; układa się (130) co najmniej dwie warstwy wewnętrzne granulatu o objętości cząstek w zakresie od 1 do 10 cm3 i na każdą z układanych warstw natryskuje się (140) piankę PUR i/lub PIR o ciężarze właściwym od 30 do 60 kg/m3, przy czym w każdej z warstw stosuje się od 65% do 75% objętościowo granulatu i od 25% do 35% objętościowo pianki PUR i/lub PIR; układa się (150) drugą warstwę zewnętrzną z pianki PUR i/lub PIR o ciężarze właściwym od 200 do 1000 kg/m3 i grubości od 0,5 cm do 3 cm; po czym zamyka się pokrywę formy i dociska się pokrywę (160) w prasie hydraulicznej formując płytę konstrukcyjno-termoizolacyjną.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania płyty konstrukcyjno-termoizolacyjnej oraz płyta konstrukcyjno-termoizolacyjna uzyskana tym sposobem, która może stanowić samonośny element konstrukcyjny pełniący funkcję elewacyjną, termoizolacyjną i nośną w przegrodach budowlanych.

Płyty termoizolacyjne są powszechnie stosowane w budownictwie, zwykle jako okładziny dachów lub ścian konstrukcji budowlanych. Znane są powszechnie płyty z pianki poliuretanowej (PUR), z pianki poliizocyjanurowej (PIR), lub z mieszanek tych pianek, przy czym powszechnie określa się je określeniem jako płyty z pianek PUR/PIR.

Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US5185380A znany jest sposób przetwarzania termoutwardzalnych poliuretanowych miękkich tworzyw piankowych. Materiał rozdrabnia się przy użyciu urządzenia mielącego do postaci granulatu, a następnie wprowadza się go do formy oraz prasuje, jednocześnie poddając działaniu podwyższonej temperatury tworząc arkusz o grubości kilku milimetrów.

Z amerykańskiego patentu US7291234B2 znany jest sposób wytwarzania strukturalnych paneli izolacyjnych, w którym na spodnią płytę przy użyciu wytłaczarki nanosi się mieszankę materiału piankowego, a następnie nakrywa się ją wierzchnią płytą. Dalej panel trafia do urządzenia utwardzającego, które posiada sekcję ogrzewającą.

Z amerykańskiego patentu US7754130B2 znany jest sposób wytwarzania trzywarstwowych paneli, w którym wykorzystuje się materiały poliuretanowe z odzysku wraz z innymi materiałami, takimi jak włókno szklane czy żywica kompozytowa. Materiały na panele tnie się, mieli, a następnie przesiewa w celu wyselekcjonowania cząsteczek o średnicy nie większej niż 3 milimetry. Dalej materiał miesza się z izocyjanianem i wodą oraz oczyszcza w przesiewaczu. Na końcu każdą z warstw formuje się, prasuje na gorąco oraz waży i przycina w celu uzyskania panelu o pożądanej wadze oraz wymiarze.

Z międzynarodowego zgłoszenia patentowego WO2013139891A1 znany jest sposób wytwarzania panelu oraz panel zawierający warstwę izolującą umieszczoną pomiędzy przeciwległymi warstwami powierzchniowymi, które przykładowo wykonane są z aluminium. Na dolną warstwę nanosi się warstwę izolującą, którą jednocześnie pokrywa się górną warstwą powierzchniową. Następnie warstwy trafiają do stanowiska z pasami formującymi, których temperatury reguluje się w zakresie od 35°C do 55°C, po czym uzyskany produkt obrabia się na stanowisku z automatyczną obcinarką.

Z publikacji międzynarodowego zgłoszenia patentowego WO2016184433 znany jest panel kompozytowy PUR i/lub PIR, w którym zastosowano środek rozpulchniający o odpowiednio dobranych parametrach.

Z polskiego opisu patentowego PL206725 znany jest sposób wytwarzania płyt dźwiękochłonnych, w którym granulat odpadów gumowych lub odpady włókien, lub ich dowolną mieszaninę, miesza się z lepiszczem, który stanowi produkt degradacji pianek poliuretanowych lub aglomerat z odpadów folii poliolefinowej do uzyskania homogenicznej mieszaniny, ewentualnie wprowadza się środek sieciujący, po czym uzyskaną mieszankę poddaje się prasowaniu w formie. Stosuje się przy tym granulat rozdrobniony na ziarno o wielkości poniżej 5 mm, a jako produkt degradacji pianek poliuretanowych stosuje się wytłaczany granulat z procesu degradacji prowadzonej w zagęszczarce obrotowej (a więc produkt o niewielkim rozmiarze cząstek). Gotowa płyta ma więc warstwę wykonaną z homogenicznej mieszaniny o niewielkim rozmiarze ziaren. Taki proces wymaga etapów dokładnego rozdrabniania i mieszania surowców przed prasowaniem.

Z polskiego opisu patentowego PL212679 znany jest sposób wytwarzania płyt termoizolacyjnych z dodatkiem odpadów pianki poliuretanowej i termoplastów, które rozdrabnia się do uzyskania ziaren o wielkości średnicy od 2 do 8 mm, a następnie łączy się je ze środkami zwiększającymi spoistość i dopiero tak powstałą masę formuje się poprzez zaprasowanie w formach.

Z publikacji amerykańskiego zgłoszenia patentowego US2009236765 znany jest proces wytwarzania trzywarstwowego panelu kompozytowego, w którym warstwa rdzeniowa jest wytworzona poprzez pocięcie i zmielenie recyklingowanych tworzyw poliuretanowych i innych materiałów, i przesianie produktu przez sito o wielkości nie przekraczającej 3 mm, a następnie zmieszanie produktu ze spoiwem. Warstwy zewnętrzne są natomiast wytwarzane ze zrecyklingowanych tworzyw przesianych przez sito o wielkości nie przekraczającej 1,5 mm. Warstwy są następnie układane w formie i prasowane ze sobą.

Znane dotychczas płyty są stosowane przede wszystkim jako materiały okładzinowe do izolacji termicznej lub dźwiękowej, natomiast nie nadają się do stosowania jako płyty konstrukcyjne o dużej nośności.

PL 232 729 B1

Z powyższego stanu techniki wynika więc, że stosowane dotychczas technologie wytwarzania płyt z pianki PUR i/lub PIR, nawet jeśli wykorzystywały materiały odpadowe, to wymagały ich dokładnego rozdrobnienia w celu uzyskania homogenicznych mieszanin, a następnie wymieszania ze spoiwem, przed aplikacją do formy. Wymaga to określonych nakładów na proces rozdrabniania i homogenizacji mieszaniny. Nie były natomiast dotychczas znane technologie, które umożliwiłyby wytworzenie płyt z pianki PUB i/lub PIR, w których jako budulec można zastosować granulat o dużej wielkości cząstek, tj. w zakresie od 1 do 10 cm³.

Wskazanym byłoby opracowanie alternatywnego sposobu wytwarzania płyt termoizolacyjnych, który umożliwi wykorzystanie materiału z recyklingu o dużej wielkości cząstek i wyprodukowanie płyt o skutecznych właściwościach termoizolacyjnych oraz niewielkiej nasiąkliwości wodą, a jednocześnie o odpowiedniej wytrzymałości, umożliwiającej stosowanie płyty jako płyty konstrukcyjnej.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania płyt konstrukcyjno-termoizolacyjnych z pianki PUR i/lub PIR, charakteryzujący się tym, że: odpadowe elementy ze sztywnej pianki PUR i/lub PIR rozdrabnia się na granulat o objętości cząstek od 1 do 10 cm³; a następnie w formie do kształtowania płyt kolejno: układa się pierwszą warstwę zewnętrzną z pianki PUR i/lub PIR o ciężarze właściwym od 200 do 1000 kg/m³ i grubości od 0,5 cm do 3 cm; układa się co najmniej dwie warstwy wewnętrzne granulatu o objętości cząstek w zakresie od 1 do 10 cm³ i na każdą z układanych warstw natryskuje się piankę PUR i/lub PIR o ciężarze właściwym od 30 do 60 kg/m³, przy czym w każdej z warstw stosuje się od 65% do 75% objętościowo granulatu i od 25% do 35% objętościowo pianki PUR i/lub PIR; układa się drugą warstwę zewnętrzną z pianki PUR i/lub PIR o ciężarze właściwym od 200 do 1000 kg/m³ i grubości od 0,5 cm do 3 cm; po czym zamyka się pokrywę formy i dociska się pokrywę w prasie hydraulicznej formując płytę konstrukcyjno-termoizolacyjną.

Korzystnie, w każdej z warstw wewnętrznych stosuje się 70% objętościowo granulatu i 30% objętościowo pianki PUR i/lub PIR.

Korzystnie, układa się co najmniej trzy warstwy wewnętrzne granulatu, przy czym pierwsza i ostatnia warstwa wewnętrzna mają grubość mniejszą o co najmniej 50% od każdej z pozostałych warstw.

Przedmiotem wynalazku jest ponadto płyta konstrukcyjno-termoizolacyjna z pianki PUR i/lub PIR charakteryzująca się tym, że jest uformowana przez sprasowanie w formie dwóch warstw zewnętrznych z pianki PUR i/lub PIR o ciężarze właściwym od 200 do 1000 kg/m³ i grubości od 0,5 cm do 3 cm, pomiędzy którymi znajdują się co najmniej dwie warstwy wewnętrzne, z których każda przed sprasowaniem zawiera od 65% do 75% objętościowo granulatu o objętości cząstek w zakresie od 1 do 10 cm³ i od 25% do 35% objętościowo pianki PUR i/lub PIR o ciężarze właściwym od 30 do 60 kg/m³.

Korzystnie, każda z warstw wewnętrznych przed sprasowaniem składa się z 70% objętościowo granulatu i 30% objętościowo pianki PUR i/lub PIR.

Korzystnie, gdy płyta zawiera co najmniej trzy warstwy wewnętrzne, to pierwsza i ostatnia warstwa wewnętrzna mają grubość mniejszą o co najmniej 50% od każdej z pozostałych warstw wewnętrznych.

Przedmiot rozwiązania został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia schemat linii technologicznej do wytwarzania płyt konstrukcyjno-termoizolacyjnych według wynalazku;

Fig. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G przedstawiają kolejne kroki wypełniania formy do wytwarzania płyty konstrukcyjno-termoizolacyjnej według wynalazku;

Fig. 3 przedstawia schematyczną wizualizację w przekroju poprzecznym przykładu wykonania płyty konstrukcyjno-termoizolacyjnej wytworzonej zgodnie ze sposobem według wynalazku.

Fig. 1 przedstawia schemat linii technologicznej do wytwarzania płyt konstrukcyjno-termoizolacyjnych według wynalazku.

Na stanowisku rozdrabniania rozdrabnia się w kroku 110 odpady poprodukcyjne z pianki PUR i/lub PIR (tj. PUR, PIR lub mieszanki PUR i PIR), otrzymując granulat. Przykładowo, stosować można odpady produkcyjne z zakładów produkujących płyty warstwowe z rdzeniem PUR/PIR, rury preizolowane pianką PUR, nadlewki PUR z produkcji izolacji PUR na zbiornikach ciepłej wody, drzwi zewnętrzne z rdzeniem pianki PUR, czy izolacje techniczne armatury na bazie pianek PUR/PIR. Korzystnie, rozdrabnianie prowadzi się tak, aby otrzymać granulat o objętości cząstek w zakresie od 1 do 10 cm³. Relatywnie duża wielkość cząsteczek granulatu (w porównaniu z rozwiązaniami znanymi ze stanu techniki) zapewnia dobrą izolacyjność płyty oraz niewielką nasiąkliwość wodą.

PL 232 729 B1

Następnie w krokach 120-160 na stanowisku układania granulatu i natryskiwania pianki formuje się kolejne warstwy płyty w formie 10 z ruchomą pokrywą, jak przedstawiono na Fig. 2A-2G.

W kroku 120 na dno formy natryskuje się warstwę pianki PUR i/lub PIR (tj. piankę PUR, PIR lub mieszankę pianek PUR i PIR) o ciężarze właściwym od 200 do 1000 kg/m³, korzystniej od 400 do 1000 kg/m³ (ciężar zależny jest m.in. od stopnia spienienia). Z pianki formuje się pierwszą warstwę zewnętrzną o grubości od 0,5 cm do 3 cm, korzystnie od 1 do 2 cm. Ciężar właściwy pianki i grubość pierwszej warstwy zewnętrznej dobiera się w zależności od pożądanych parametrów wytrzymałościowych gotowego produktu.

Następnie, na warstwę zewnętrzną rozściela się w kroku 130 warstwę granulatu, spoinując w kroku 140 granulat natryskiwaną pianką PUR i/lub PIR (tj. pianką PUR, PIR lub mieszanką pianek PUR i PIR) o ciężarze właściwym od 30 do 60 kg/m³, w zależności od pożądanego stopnia palności dla wyrobu gotowego. Podczas układania i spoinowania granulatu zachowuje się proporcje: od 65% do 75% (korzystnie 70%) objętościowo granulatu oraz od 25% do 35% (korzystnie, 30%) objętościowo pianki poliuretanowej. Możliwe jest ponadto stosowanie innego rodzaju wypełniaczy w ilości do 10% objętościowo. Zapewnia to wysoką stabilność wymiarową płyty w szerokim zakresie temperatur (od -50°C do +110°C). Krok 130 powtarza się co najmniej dwukrotnie, to znaczy układa się i spoinuje co najmniej dwie warstwy granulatu, przy czym liczbę warstw dobiera się eksperymentalnie, przykładowo w zależności od grubości płyty.

Przykładowo, dla płyty o grubości 5 cm stosuje się 2 warstwy wewnętrzne, dla płyty o grubości 10 cm stosuje się 3 warstwy wewnętrzne, a dla płyty o grubości 15 cm stosuje się 4 warstwy wewnętrzne.

Ponadto, poszczególne układane warstwy wewnętrzne mogą mieć różną grubość. Korzystnie, pierwsza i ostatnia warstwa wewnętrzna mogą mieć mniejszą grubość niż warstwy pośrednie. Przykładowo, dla płyty trzywarstwowej pierwsza i ostatnia warstwa wewnętrzna mogą być o co najmniej 50% cieńsze od warstwy środkowej.

W kroku 150 na ostatnio ułożoną warstwę wewnętrzną natryskuje się warstwę pianki PUR i/lub PIR (tj. pianką PUR, PIR lub mieszanką pianek PUR i PIR) o ciężarze właściwym od 200 do 1000 kg/m³, korzystniej od 400 do 1000 kg/m³ (ciężar zależny jest m.in. od stopnia spienienia), przeznaczoną do uformowania drugiej warstwy zewnętrznej o grubości od 0,5 cm do 3 cm, korzystnie od 1 do 2 cm. Ciężar właściwy pianki i grubość pierwszej warstwy zewnętrznej dobiera się w zależności od pożądanych parametrów wytrzymałościowych gotowego produktu. Korzystnie, na drugą warstwę zewnętrzną stosuje się piankę o takich samych właściwościach jak na pierwszą warstwę zewnętrzną.

Ruchoma pokrywa i dno formy 10 umożliwiają dowolne ukształtowanie powierzchni płyty, przykładowo w kształt blachy trapezowej czy blachodachówki, umożliwiając dopasowanie kształtu uformowanej płyty do izolowanej termicznie powierzchni. W formie 10 można ponadto integrować płytę z dowolnymi okładzinami, takimi jak papier, blacha, wełna mineralna czy płyta OSB, które można układać na zewnątrz warstw zewnętrznych z pianki lub pomiędzy warstwami zewnętrznymi a wewnętrznymi z pianki.

Po zakończeniu nanoszenia warstw do formy 10, formę 10 zamyka się i dociska w prasie hydraulicznej w kroku 160 formując płytę konstrukcyjno-termoizolacyjną, a ukształtowaną płytę usuwa się z formy 10 w kroku 170.

Na Fig. 2A-2G przedstawiono schematycznie przykładowy proces formowania płyty konstrukcyjno-termoizolacyjnej sposobem według wynalazku.

Fig. 2A przedstawia schematycznie ułożoną w formie 10 pierwszą warstwę zewnętrzną 111 z pianki. Fig. 2B przedstawia schematycznie ułożoną w formie 10 pierwszą warstwę granulatu 121. Fig. 2C przedstawia kolejny etap, w którym na pierwszą warstwę granulatu 121 została naniesiona warstwa pianki poliuretanowej 131, wypełniająca przestrzenie pomiędzy granulatem. Fig. 2D przedstawia kolejny etap, w którym na pierwszej warstwie pianki i granulatu została ułożona druga warstwa granulatu 122. Czynności te powtarza się nanosząc kolejne warstwy pianki i granulatu, aż wypełni się formę 10 do pożądanej wysokości 132, jak pokazano na Fig. 2E. Na ostatnią warstwę pianki i granulatu nanosi się warstwę pianki stanowiącą drugą warstwę zewnętrzną 141, jak pokazano na fig. 2F. Formę 10 następnie zamyka się i dociska się w kroku 160 w prasie hydraulicznej redukując grubość płyty do pożądanej i nadając pożądany kształt wytwarzanej płycie konstrukcyjno-termoizolacyjnej, jak pokazano na Fig. 2G.

Przedstawiony sposób według wynalazku umożliwia równomierne rozłożenie pianki poliuretanowej oraz granulatu w formie 10, zapewniając pożądaną gęstość i twardość formowanej płyty.

PL 232 729 B1

Na Fig. 3 przedstawiono schematyczną wizualizację przykładu wykonania płyty konstrukcyjno termoizolacyjnej w przekroju poprzecznym z widocznymi warstwami zewnętrznymi 111, 141, granulatem 121 oraz pianką poliuretanową 131 spoinującą cząsteczki granulatu w przykładzie wykonania.

Poprzez warstwowe układanie granulatu w formie i natryskiwanie na granulat pianki uzyskano możliwość stosowania w przedstawionej technologii granulatu o dużym rozmiarze cząstek, w zakresie od 1 do 10 cm³ i wyeliminowano konieczność wcześniejszego mieszania granulatu z pianką, co znacznie upraszcza proces produkcyjny, redukuje jego energochłonność oraz redukuje liczbę urządzeń potrzebnych do skutecznego działania linii technologicznej.

Zastosowanie na warstwy zewnętrzne pianki o dużym ciężarze właściwym zapewnia dobre właściwości wytrzymałościowe płyty, a z kolei zastosowanie na warstwy wewnętrzne pianki o niskim ciężarze właściwym pozwala obniżyć ogólny ciężar płyty i zapewnić dobre właściwości termoizolacyjne.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (6)

1. Sposób wytwarzania płyt konstrukcyjno-termoizolacyjnych z pianki PUR i/lub PIR, znamienny tym, że:

- odpadowe elementy ze sztywnej pianki PUR i/lub PIR rozdrabnia się (110) na granulat o objętości cząstek od 1 do 10 cm³;

a następnie w formie (10) do kształtowania płyt kolejno:

- układa się (120) pierwszą warstwę zewnętrzną (111) z pianki PUR i/lub PIR o ciężarze właściwym od 200 do 1000 kg/m³ i grubości od 0,5 cm do 3 cm;

- układa się (130) co najmniej dwie warstwy wewnętrzne granulatu (121, 122) o objętości cząstek w zakresie od 1 do 10 cm³ i na każdą z układanych warstw natryskuje się (140) piankę PUR i/lub PIR (131, 132) o ciężarze właściwym od 30 do 60 kg/m³, przy czym w każdej z warstw stosuje się od 65% do 75% objętościowo granulatu (121, 122) i od 25% do 35% objętościowo pianki PUR i/lub PIR (131, 132);

- układa się (150) drugą warstwę zewnętrzną (141) z pianki PUR i/lub PIR o ciężarze właściwym od 200 do 1000 kg/m³ i grubości od 0,5 cm do 3 cm;

- po czym zamyka się pokrywę formy (10) i dociska się pokrywę (160) w prasie hydraulicznej formując płytę konstrukcyjno-termoizolacyjną.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w każdej z warstw wewnętrznych stosuje się 70% objętościowo granulatu i 30% objętościowo pianki PUR i/lub PIR.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że układa się co najmniej trzy warstwy wewnętrzne granulatu, przy czym pierwsza i ostatnia warstwa wewnętrzna mają grubość mniejszą o co najmniej 50% od każdej z pozostałych warstw.

4. Płyta konstrukcyjno-termoizolacyjna z pianki PUR i/lub PIR, znamienna tym, że jest uformowana przez sprasowanie w formie (10) dwóch warstw zewnętrznych (111, 141) z pianki PUR i/lub PIR o ciężarze właściwym od 200 do 1000 kg/m³ i grubości od 0,5 cm do 3 cm, pomiędzy którymi znajdują się co najmniej dwie warstwy wewnętrzne, z których każda przed sprasowaniem zawiera od 65% do 75% objętościowo granulatu (121, 122) o objętości cząstek w zakresie od 1 do 10 cm³ i od 25% do 35% objętościowo pianki PUR i/lub PIR (131, 132) o ciężarze właściwym od 30 do 60 kg/m³.

5. Płyta według zastrz. 4, znamienna tym, że każda z warstw wewnętrznych przed sprasowaniem składa się z 70% objętościowo granulatu (121,122) i 30% objętościowo pianki PUR i/lub PIR (131, 132).

6. Płyta według zastrz. 4, znamienna tym, że zawiera co najmniej trzy warstwy wewnętrzne, przy czym pierwsza i ostatnia warstwa wewnętrzna mają grubość mniejszą o co najmniej 50% od każdej z pozostałych warstw wewnętrznych.