RO111702B1 - Instalație de realizare a materialelor izolante pentru construcții, din granule de polistiren expandat și material obtinut 9 cu aceasta - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la o instalație de realizare a materialelor de construcții, izolante, din granule de polistiren expandat și la materiale de construcție obținute cu aceasta. Materialele de construcție au în compoziție granule de polistiren expandat, recuperate din deșeuri și un liant hidraulic var, ciment sau ipsos și apă. Instalația de amestec a componentelor, greu miscibile, conform invenției, se bazează pe electrizarea electrostatică, cu sarcini electrice contrare, a granulelor de polistiren expandat, în fanta reglabilă (2) și a pulberii de liant și apei pulverizate, injectate în camera de amestec (6) prin ajutajele (7) și (12), granulele astfel anrobate fiind trecute forțat prin sita (15) de către șnecul (14).

Description

Invenția se referă la o instalație de realizare a materialelor de construcții, izolante din granule de polistiren expandant și la materialele obținute cu aceasta.

în vederea obținerii de materiale cu caracteristici termo-izolante și fonoizolante, din granule de polistiren expandat sunt cunoscute mai multe instalații și materiale fabricate prin adăugarea de lianți hidraulici, precum var, ciment sau ipsos, apă, aditivi și acceleratori peste granulele de polistiren expandat (PEX), amestecarea și turnarea mortarului sau betonului astfel obținut în forme în vederea întăririi.

Deoarece densitatea granulelor de polistiren expandat este foarte redusă nedepășind 50 kg/mc, în realitate în vrac granulele având doar 5...1Dkg/mc, iar lianții hidraulici utilizați depășesc ușor 1DOD kg/mc în stare uscată, iar prin hidratare chiar 1500 kg/mc, în realitate amestecarea granulelor cu pasta de liant nu se poate realiza decât cu mare greutate. Tot timpul, granulele de PEX au tendința de a se segrega ridicânduse la suprafața amestecului, iar pasta de liant are tendința de a se sedimenta la fundul malaxorului.

în vederea ameliorării omogenității amestecului, pe seama îmbunătățirii afinității dintre granulele de PEX și apă, respectiv pasta de liant, unele instalații cunoscute prevăd, de exemplu, anrobarea granulelor de PEX în soluție de silicați, în special de silicați de sodiu sau săruri ori esteri ai acidului silicic.

Altă instalație prevede, de exemplu, folosirea materialelor aditive spumante, de exemplu Tricosal și suflarea în timpul amestecării de aer comprimat în betonieră, în compoziție adăugându-se și fibre textile alcaline.

O altă instalație cunoscută necesită tratarea granulelor de PEX prin pulverizarea lor cu un amestec de trei aditivi: un agent tensio-activ anionic sintetic, un accelerator de priză și un agent fluidificant al cimentului.

Instalațiile cunoscute și materialele rezultate au printre altele dezavan2 tajul că nu rezolvă problema principală a realizării practice a acestor amestecuri și anume nemiscibilitatea dintre granulele de PEX și lianții hidraulici cauzată de densitatea diferită a componenților. Alt dezavantaj rezidă din reducerea calității mecanice a produsului final ca urmare a adăugării acceleratorilor de priză. în fine, cel mai important dezavantaj îl constituie hidroscopicitatea acestor materiale, care, netratate împotriva vaporilor de apă își pierd rapid proprietățile termoizolante.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în obținerea unei omogenități a amestecului de granule cu liant.

Materialele de construcție izolante, conform invenției, sunt realizate din granule de polistiren expandat din măcinarea deșeurilor ambalaje de PEX amestecate cu un liant hidraulic ca varul, cimentul sau ipsosul și apa, sau cu un liant bituminosîn stare topită, o emulsie sau o suspensie de bitum în apă, la rece.

Amestecul dintre granulele de PEX și liantul hidraulic, constă în aceea că, granulele de PEX pe de o parte și pulberea de liant, respectiv apa sau laptele de ciment ori o soluție de aditivi, pe de altă parte, sunt amestecate întrun câmp electrostatic, polistirenul expandat fiind electrizat pozitiv la trecerea printr-un ajutaj anodic, iar pulberea de liant hidraulic, respectiv apa fin pulverizată electrizate negativ la trecerea prin duze catodice, astfel încât, pulberea de liant și particulele de apă aderă la suprafața granulelor de PEX prin forța electrostatică, realizând o bună anrobare a granulelor, care sunt ușor presate apoi de un șnec printr-o sită cu ochiuri de dimensiunea granulelor într-o formă de mari dimensiuni, după întărire tăindu-se după necesități blocuri, plăci sau panouri.

Materialele termo, fono și hidroizolante sunt obținute prin amestecul dintre granulele de PEX și un liant bituminos, anrobarea granulelor făcânduse-fie la cald folosind o topitură de bitum

RO 111702 Bl sub 12O°C, fie la rece cu o suspensie sau emulsie de bitum și apă, ori utilizând bitum tăiat cu un solvent organic recuperabil prin evaporare-condensare. Plăcile astfel obținute se pudrează cu praf de cretă sau se acoperă cu hârtie bitumată.

Principalele avantaje ale instalației și ale materialelor obținute cu aceasta constau în calitatea mai bună a omogenizării, din aceasta rezultând un consum de lianți mai mic, o rezistență mecanică mai bună și calități termo și fonoizolante mai bune. Pentru materialele bituminoase pe lângă aceste calități se adaugă și caracteristicile hidroizolante.

Se dau în continuare exemple de realizare a instalației și a materialelor, conform invenției, în legătură cu fig. 1 și 2, care reprezintă:

-fig. 1, schema instalației de obținere a materialelor izolatoare cu lianți hidraulici și granule PEX;

-fig. 2, schema instalației de obținere a materialelor izolatoare cu lianți bituminoși și granule PEX.

Materialele de construcție izolante cu granule de PEX obținute din măcinarea ambalajelor și deșeurilor de PEX, cu lianți hidraulici, conform invenției, sunt realizate ca betoane sau mortare monogranulare cu peste 50% din granule având φ=3 ... 5mm, așa cum se obțin din moara cu sită, având ochiuri de <|>=6mm și greutate volumetrică în stare afânată de 5 ... 20 kg/mc funcție de gradul de uscare. Liantul hidraulic se prezintă pulverulent, precum cimentul Portland normal sau cu adaos de zgură, ipsosul de construcții și varul anhidru, sau lichid sub formă de lapte în amestec cu apa. Apa de hidratare se prezintă simplă sau în amestec cu substanțe tensioactive, acceleratori sau alți adezivi, precum aracet sau cleiuri organice.

Amestecul componenților se realizează în câmp electrostatic în scopul realizării unei forțe care să ducă la aderarea pe suprafața granulelor a pulberii de liant și a particulelor de apă. Electrizarea acestora se face trecându-le prin niște duze metalice aflate în legătură electrică cu o sursă de curent continuu de înaltă tensiune și amperaj redus, de exemplu un oscilator de înaltă frecvență, un transformator de înaltă tensiune și un redresor de înaltă tensiune. Dacă, de exemplu, se leagă duza de trecere a granulelor de PEX la anodul sursei, duzele de injectare a apei și cea a liantului se leagă la catodul sursei. Liantul este introdus în jetul de granule PEX perpendicular pe acesta și de partea opusă duzei de pulverizare sub presiunea apei. Amestecul dintre jetul de granule care este vertical descendent și pulberea de liant antrenată de un jet de aer perpendicular pe jetul de PEX, precum și umezirea liantului depus electrostatic de către un jet fin de apă pulverizată, montat diametral opus celui de liant, se face într-o cameră de amestec neutră din punct de vedere electric. Duzele de liant și apă pot fi montate și tangențial sau la partea inferioară a camerei de amestec injectând în sus, astfel încât să se obțină o mai bună turbinoare a amestecului în contracurent.

După anrobare granulele de PEX devin mai grele și se adună la baza camerei de amestec, de unde sunt antrenate de către un șnec orizontal și forțate la trecerea printr-o sită cu ochiuri egale cu media dimensiunii granulelor într-un spațiu de întărire de dimensiuni mari unde trebuie să fie compactate ușor, strat după strat, cu o forță de maximum 0,5 daN/cmp, după uscare urmând a fi realizată o piatră de mari dimensiuni ce se taie în blocheți, panouri sau plăci, după necesități. Este interzisă o compactare exagerată, aceasta putând duce la stoarcerea și eliminarea pastei de liant dintre granule, ducând la rebut prin sărăcirea amestecului.

Materialele termo, feno și hidroizolante, conform invenției, în formă de plăci subțiri, cu granule de polistiren expandat (PEX) și lianți organici, de regulă bituminoși, se obțin prin anrobarea, la rece sau la cald a granulelor de PEX cu suspensie de bitum filerizat cu var (subif], emulsie de bitum în apă și bitumuri tăiate cu solvenți petrolieri (white-spirit),

RO 111702 Bl sau la cald, folosind bitumul topit.

La rece, amestecul liantului bituminos cu granulele PEX este mai simplu, necesitând doar o betonieră obișnuită, nu se degajă noxe și nu există pericol de incendiu sau de accidentare. De exemplu, o emulsie conținând 48% bitum, 50% apă și 2% emulgator, poate fi utilizată ca liant în proporție de 6 ... 20% din volumul granulelor, astfel încât după evaporarea apei să se asigure 3 ... 10% bitum. După amestecarea într-o instalație simplă, de exemplu cea cu câmp electrostatic utilizată la anrobarea cu lianți hidraulici, un șnec presează materialul printr-o fantă, astfel încât să se obțină o placă continuă care aderă la hârtie bitumată sau este pudrată cu filer de calcar.

Tot la rece, în locul emulsiei se poate utiliza o suspensie de bitum filerizat (subif), care poate fi amestecat cu granulele de PEX, materialul rezultat având proprietăți asemănătoare, având în plus o mai bună stabilitate termică, dar și o greutate volumetrică sporită (γ=150 ... 270 kg/mc).

□ altă variantă de obținere a anrobării la rece, este aceea în care se utilizează bitumul tăiat cu un solvent petrolier, ca de exemplu petrosinul (whitespirit) sau benzenul. Bitumul tăiat se amestecă într-o betonieră simplă cu granulele de PEX, dozajul fiind stabilit în ideea că, după evaporarea solventului, să se asigure o proporție de 3 ... 10% bitum din volumul de granule. Trebuie avut în vedere o preuscare a anrobatelor înainte de presarea în plăci, astfel încât să se evite o întărire a bitumului doar la suprafață, ceea ce cauzează împiedicarea evaporării ulterioare a excesului de solvent din miezul plăcii care rămâne moale și cu pericol de incendiu. Vaporii de solvent rezultați în urma procesului de uscare sunt recuperați prin condensare în vederea reutilizării. Funcție de calitatea bitumului utilizat, proporția de solvent poate ajunge până la 50%, urmărindu-se obținerea unei fluidități a soluției de consistența motorinei pentru a se putea pulveriza optim.

Plăcile termo, fcno și hidroizolante cu granule de PEX și liant organic, precum bitumuri, gudroane sau orice alți lianți necancerigeni, acceptați în industria materialelor de construcții se pot realiza și la cald. Pentru anrobarea la cald, bitumul de exemplu, aflat în stare topită la o temperatură sub 120°C, este fin pulverizat de către un injector cu mai multe duze într-un curent de aer cald, recuperat de la produsele finite, peste curentul particulelor de PEX granulat, amestecându-se. Materialul este apoi laminat în plăci fiind protejat cu hârtie bitumată sau praf de calcar. Dozajul de bitum trebuie să asigure 3...10% din volumul granulelor PEX. Pe timpul amestecării anrobatelor se poate adăuga filer de calcar fin măcinat, în proporție de circa 10%, aceasta asigurând o mai bună stabilitate termică și o rezistență sporită materialului finit.

Realizarea materialelor de construcție termoizolante cu granule de PEX recuperate din deșeuri măcinate, conform invenției, se poate face cu o instalație reprezntată schematic în fig. 1, în care, buncărul 1 alimentat cu granule PEX are prevăzut un ajutaj reglabil 2 cu electrozi metalici 3 în legătură electrică 4 cu un generator de înaltă tensiune 5. Curgerea granulelor prin fanta ionizantă 2 se obține gravitațional sau forțat, cu ajutorul aerului comprimat sau cu un șnec, nereprezentate în figură. Debitul granulelor se poate regla pentru obținerea dozajului optim. în camera de amestec G, perpendicular pe fluxul granulelor PEX sunt montate diametral opus duzele 7 prin care se introduce cu ajutorul unui curent de aer produs de sulfanta 8 pulberea de liant hidraulic 8 stocată în buncărul 10 și duza 12 prin care se pulverizează sub presiune apa 13 sau un amestec de apă cu liant, aditivi, aracet etc. Ajutajul 7 este prevăzut cu electrozii 11 legați împreună cu duza 12 la polul negativ al sursei de înaltă tensiune, iar electrozii 3 sunt legați la polul pozitiv. Granulele PEX trecând prin ajutajul 2 se electrizează pozitiv apărând o forță elec

RO 111702 Bl trostatică de respingere care le face să se îndepărteze unele de altele. La contactul cu jetul de particule de liant încărcate electric negativ ele se acoperă cu praful de liant, precum și cu particulele fine de apă fin pulverizate, încărcate de asemeni negativ. După trecerea prin zona de amestec, granulele anrobate devin mai grele și se adună la baza camerei de unde sunt împinse de către șnecul 14 prin sita de cauciuc 15 cu găuri de dimensiunea granulelor în cofrajul de mari dimensiuni 1G, unde sunt supuse unei ușoare compactări care nu trebuie să depășească 0,5 daN/cmp. Blocurile 17 astfel obținute după întărirea liantului, de regulă 7 zile, sunt tăiate foarte ușor în blocheți 18, panouri 19 sau plăci subțiri 20. Dozajul uzual pentru aceste materiale este de 1DO ... 300 kg liant/mc și apa 35 ... 120 l/mc, consumul de granule PEX fiind de 0,9 ... 1,8 mc granule/mc. Greutatea specifică a materialului γ este de 150... 400kg/mc, coeficientul de transmitere al căldurii λ=0,04 ... 0,08 kcal/m.h. grd.C, iar rezistența la compresiune τ=10 ...20 daN/cmp.

Ca liant organic, rentabil din punct de vedere economic, pentru anrobarea granulelor de PEX în vederea realizării de materiale izolante termo, fono și hidroizolante, conform invenției, se folosesc lianții bituminoși, de exemplu bitumul în stare topită. în fig. 2 se redă schematic o instalație de anrobare cu topitură de bitum. Buncărul 21 conține topitură de bitum cu o temperatură care nu trebuie să depășească 120 °C, care este fin pulverizat în malaxorul 22 peste granulele PEX aflate în mișcare, în prezența unui curent de aer cald generat de sulfanta 23, aer cald ce este recuperat prin hota 25 de la plăcile fierbinți 26 proaspăt laminate de către șnecul 24. Plăcile astfel obținute sunt fie pudrate cu praf de cretă din buncărul 28, fie protejate cu hârtie bitumată 29 ce se derulează de pe bobina 27 o dată cu avansul plăcii. Greutatea specifică a plăcilor izolatoare este de 75 ...-150 kg/mc, iar coeficientul de transmitere al căldurii λ=0.03 ... 0,04 kcal/m.h.grd.C. Dozajul uzual de bitum este de 3 ... 10% din volumul de greutate PEX. în timpul malaxării se poate adăuga filer de calcar fin măcinat, circa 10% din volum, aceasta conducând la o mai bună stabilitate termică a materialului simultan cu o majorare a greutății specifice și a coeficientului de conducție termică.

Plăcile astfel obținute sunt utilizabile ca material izolator în construcții, având și proprietăți hidroizolante (antivapori] și înlocuind plăcile de PEX originale la un preț de circa patru ori mai mic.

Claims (6)

1. Revendicări

   1. Instalație de realizare a materialelor izolante pentru construcții, din granule de polistiren expandat alcătuită din malaxor, buncăre de stocare, dozatoare, caracterizată prin aceea că, cuprinde un buncăr (1) pentru granulele de polistiren expandat, ce trec printr-un ajutaj reglabil (2), către o cameră de amestec (6 și 22), prevăzută cu o suflantă (8 și 23) în legătură cu un buncăr pentru liant (10 și 21), granulele de polistiren expandat anrobate fiind presate controlat de către un șnec (14 și 24) ,fie printr-o sită de cauciuc (15) într-un cofraj (16), fie sunt laminate și pudrate cu praf de cretă dintr-un buncăr (28) sau protejate cu hârtie bitumată (29) ce se derulează de pe o bobină (27).
2. 2. Instalație de realizare a materialelor izolante pentru construcții, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că ajutajul reglabil (2) este prevăzut cu niște electrozi metalici (3) în legătură electrică (4) cu polul pozitiv al unui generator de înaltă tensiune (5), la al cărui pol negativ este legată sulfanta (8), camera de amestec (6) fiind prevăzută și cu o duză (12) pentru pulverizarea apei, anrobarea făcându-se în câmp electrostatic.
3. 3. Instalație de realizare a materialelor izolante pentru construcții, con

   RO 111702 Bl form revendicărilor 1 și 2, caracterizată prin aceea că sulfanta [23] este în legătură cu o hotă (25) ce recuperează aerul cald de la plăcile fierbinți (2B) laminate de către șnecul (24).
4. 4. Material de construcție izolant din granule de polistiren expandat obținut cu instalația, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că are în compoziție granule de polstiren expandat și lianți adecvați funcție de destinație astfel: lianți hidraulici ca var, ciment, sau ipsos în proporție de 100 ... 300 kg liant, 35 ... 120 1 apă la 0,9 ... 1,8 mc granule polistiren expandat sau lianți organici, ca de exemplu bitumuri, gudroane sau orice alți lianți organici hidrofobi din domeniul construcțiilor întrun dozaj de 3 ... 10% din volumul granulelor de polistiren expandat.
5. 5. Materialul de construcție izolant din polistiren expandat, conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că se obține prin anrobarea la rece fie cu o emulsie de 50% apă, 48% bitum și 2% emulgator în proporție de 6 ... 20% din volumul de granule de polistiren expandat, fie cu bitum tăiat cu un solvent organic (white-spirt sau benzen) dozajul de solvent în bitum fiind de circa 1/2 funcție de calitatea bitumului folosit, iar dozajul de bitum fiind de 3... 10% din volumul de granule.
6. 6. Material de construcție izolant din polistiren expandat, conform revendicărilor 4 și 5, caracterizat prin aceea că se obține prin anrobarea granulelor de polistiren expandat, fie cu un mortar de bitum filerizat cu apă, asigurându-se un dozaj de 3 ... 10% bitum și circa 10% filer în produsul final, fie în bitum topit la o temperatură care nu depășește 120°C.