RO130259B1

RO130259B1 - Placă ecologică din deşeuri de floarea-soarelui, destinată placărilor exterioare, şi procedeu de obţinere

Info

Publication number: RO130259B1
Application number: ROA201400888A
Authority: RO
Inventors: Camelia Coşereanu; Dumitru Lica; Luminiţa Maria Brenci; Adriana Fotin; Octavia Zeleniuc; Aurel Lunguleasa; Gavril Budău; Ionel Apostu
Original assignee: Universitatea "Transilvania" Din Braşov; Prutul S.A.
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2019-07-30
Also published as: RO130259A0

Description

Invenția se referă la o placă ecologică obținută din deșeuri de floarea soarelui, respectiv din coji de semințe de floarea soarelui, placa fiind destinată placărilor exterioare în structurile tip sandviș ale construcțiilor civile și industriale din lemn.

Este cunoscut procedeul de obținere a MDF din coji de semințe de floarea soarelui (US 5663221), defibrate prin aburire, impregnate cu rășină, uscate și apoi presate, procedeul fiind însă diferit de cel la care se referă invenția de față.

Brevetul RU1724619 face referire la utilizarea cojilor de semințe de floarea soarelui, dar în plăci de ghips.

Este cunoscut produsul Dura Seed din coji de semințe de floarea soarelui, dar acesta este utilizat strict în condiții de interior, nefiind rezistent la umezeală.

Brevetul rusesc RU 2252866 se referă la panouri obținute din particule de coji de semințe de floarea soarelui și utilizează un adeziv fenol-formaldehidic în amestec cu o serie de alți compuși chimici, realizându-se în două faze: pre-presare la rece și presare la cald.

Se cunosc, de asemenea, cercetări privind obținerea plăcilor din deșeuri de floarea soarelui (tulpină, coji semințe, turtă rezultată în urma presării semințelor și extracției uleiului), dar combinate cu așchii de lemn, paie sau fibre (Gertjejansen, R.O. și al., 1977, Particleboard from Aspen Flakes and Sunflower hulls, Technical Bulletin no.290, Forestry Series 10, University of Minnesota, Agricultural Experiment Station, http://www.editurasilvica.rO/analeleicas/25/1/pridie2.pdf, Guler, C. și al., 2006, The experimental particleboard manufacture from sunflower stalks - Helianthus annuusL. and Calabrian pine-Pinusbrutia Ten., http://akademikpersonel.duzce.edu.tr/cengizguler/ /sci/cengizguler06.07.2012 02.35.28sci.pdf), darși produse deja realizate, cum este cel intitulat Dakota Buri Product (http://www.buildsite.com/pdf/environ/Dakota-Burl-Product-Data-380292.pdf), care are în compoziție, pe lângă cojile de semințe de floarea soarelui, tulpini de cereale și diverse resurse de biomasă. Acest produs este utilizat pentru condiții de interior (mobilă și amenajări interioare).

Se mai cunoaște, din documentul DE 19610247 A1, un element de construcție pe bază de tulpini de floarea-soarelui sau alte materiale vegetale similare din plante. Elementul de construcție este folosit, în special, pentru izolații, dar și pentru alte materiale de construcție. Tulpinile de floarea soarelui se taie în lungime, se usucă și se combină cu un liant, și, opțional, cu agenți de conservare și protecție la foc. Acestea pot fi prelucrate pentru a oferi materiale libere și materiale solide, cum ar fi peleți sau corpuri în formă solidă. Materialele de lipire sunt, de preferință, ciment, ghips, amidon, polimer, adeziv, celuloză, lut, fibre de sticlă etc.

Mai este cunoscut, din documentul AU 5657073, un procedeu de realizare a unor elemente de construcție la care materialul de bază conține celuloză și/sau materiale de bază minerale, în amestec cu reziduuri de ulei și/sau reziduuri de distilare a cărbunelui, oxizi și/sau hidroxizi ai metalelor alcaline și/sau a metalelor alcalino-pământoase, și, opțional, rășini și/sau agenți de formare și/sau aditivi. Materialul de bază poate fi ales dintre reziduuri de orez, coji de semințe de floarea soarelui, reziduuri de in, coji de nuci sau alune, tulpină de porumb, tulpină de floarea soarelui, știuleți de porumb, rumeguș, etc. într-un exemplu de realizare, pentru obținerea unei plăci izolatoare cu o grosime de 5 cm se amestecă 44% coji de semințe de floarea soarelui (având densitatea 120 kg/m³), 3% hidroxid de calciu, 6% hidroxid de magneziu, 20% bitum, 13% rășină și 10% smoală. Prin acest procedeu, liantul, împreună cu materiale conținând celuloză sau materiale de bază minerale, conduce la obținerea unor panouri termoizolante cu proprietăți superioare în toate privințele, adică de densitate redusă în vrac (300 kg/m³), rezistență la compresiune (8 kg/cm²), capacitate de izolare termică adecvată și stabilitate.

RO 130259 Β1

Utilizarea acestor produse prezintă următoarele dezavantaje:1

- nu se pretează pentru utilizări în condiții de exterior;

- nu permit utilizarea in extenso a deșeurilor de coji de semințe, ci doar în combinație 3 cu alte deșeuri, fapt ce îngreunează realizarea practică a produselor în lipsa unui cadru legislativ și organizatoric privind colectarea și depozitarea deșeurilor din agricultură;5

- unele procedee de obținere presupun măcinarea sau defibrarea cojilor de semințe, ceea ce înseamnă un surplus energetic și de manoperă.7

Utilizarea deșeurilor din agricultură în realizarea de produse sustenabile cu aplicativitate în industrie și construcții este posibilă. Cojile de semințe și tulpinile pot constitui o resursă 9 energetică. Unii producători de ulei utilizează cojile de semințe măcinate pentru fabricarea peleților pe liniile tehnologice specifice peleților din deșeuri lemnoase, dar ei se confruntă cu 11 probleme legate de uzura prematură a instalațiilor, căutând, de aceea, noi soluții de utilizare a cojilor. 13

Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenție constă în realizarea de plăci ecologice din deșeuri de floarea soarelui, respectiv din coji de semințe de floarea soarelui, 15 destinate placărilor exterioare în construcțiile civile și industriale din lemn cu structură tip sandviș, precum și procedeul de obținere a acestora. 17

Plăcile din deșeuri de floarea soarelui, conform invenției, înlătură dezavantajele menționate, prin aceea că sunt realizate exclusiv din coji de semințe și nu din particule sau fibre 19 ale acestora, și nici în amestec cu alte deșeuri din agricultură, procedeul de obținere fiind unul simplu, constând în următoarele etape: omogenizarea prin amestecare mecanică a cojilor de 21 semințe de floarea soarelui cu umiditate cuprinsă între 8,5% și 9% cu adezivul, apa și emulsia de parafină, la temperatura mediului ambiant; formarea covorului într-o matriță de formare; 23 presare la temperatura de 180°C și presiunea de 50 bar timp de 5 min, condiționare timp de 24 h și formatizare la lungime și lățime prin îndepărtarea a 10 mm din margini. Plăcile se obțin în 25 matrițe de formare tip ramă, cu dimensiunile dorite de beneficiar.

Invenția prezintă următoarele avantaje: 27

- utilizarea deșeurilor care exced în fabricile de ulei (cojile de floarea soarelui) și care sunt generate în mod continuu, anual, fără a putea fi înglobate într-un produs care să le 29 valorifice în totalitate;

- poate constitui o variantă tehnologică alternativă pe lângă fabricile producătoare de ulei 31 de floarea soarelui, în vederea rezolvării problemei valorificării deșeurilor importante de coji de semințe rezultate în urma fabricării uleiului;33

- este un produs ecologic, care utilizează biomasă agricolă și un adeziv cu emanație de formaldehidă extrem de redusă;35

- este rezistent la imersia în apă;

- are capacitate de izolare termică superioară exprimată prin coeficientul de 37 conductivitate termică sub valoarea de 0,1 W/mK;

- prezintă rezistențe mecanice satisfăcătoare;39

- poate înlocui materiale actuale care utilizează lemnul ca resursă (OSB), reducând astfel consumul de masă lemnoasă și exploatarea resurselor forestiere;41

- posibilitatea prelucrărilor tehnologice (calibrare, șlefuire, găurire);

- cost redus, deoarece sunt obținute din deșeuri din agricultură, cu un consum mic de 43 adeziv (5,5%) și consum energetic redus (timp de presare de maxim 5 min);

- procedeul de obținere nu poluează mediul înconjurător.45

Se prezintă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu figura, care reprezintă:47

- figura, placă ecologică din deșeuri de floarea soarelui, destinată placărilor exterioare în construcții.49

RO 130259 Β1

Exemplul de realizare a invenției se referă la obținerea unei plăci ecologice realizate din deșeuri de floarea soarelui (coji de semințe), cu dimensiunile de 620 x 620 x 16 mm. Se cântăresc la balanța tehnică 3140 g (78,5%) coji de semințe de floarea soarelui (cu umiditate cuprinsă între 8,5% și 9%). Se adaugă apă 15%, adeziv poliuretanic 5,5% și emulsie de parafină 1%. Amestecul astfel format se omogenizează cu ajutorul unui mixer cu paletă, timp de 2 min. Amestecul se depune apoi în matrița de formare cu dimensiunile de 620 x 620 x 16 mm, se introduce în presă și se presează la o presiune uniformă de 50 bar și la o temperatură de 180°C timp de 5 min. Plăcile se condiționează apoi timp de 24 h la temperatura mediului ambiant și se formatizează.

Proprietățile fizice rezultate ale plăcilor ecologice realizate din deșeuri de floarea soarelui (coji de semințe) fac referire la masa volumică (p), coeficientul de conductivitate termică (Ă), umflarea pe grosime după 24 h de imersie (u_g) și emanația de formaldehidă (E_f), și au următoarele valori: p = 480...490 kg/m³, Ă = 0,074 W/mK, u_g = 19...20%, E_f = 0,8 mg/m²h.

Proprietățile mecanice rezultate ale plăcilor ecologice realizate din deșeuri de floarea soarelui (coji de semințe) fac referire la modulul de elasticitate (E_m), rezistență la încovoiere (f_m), coeziune internă (f_t), forța maximă de smulgere a șurubului (F_max), și au următoarele valori: E_m= 1900...1970 N/mm², fm = 7,1...7,5 N/mm², ft = 0,9...1,7 N/mm², F_max= 480...560 N.

Plăcile ecologice realizate din deșeuri de floarea soarelui (coji de semințe) se remarcă prin conținutul scăzut de formaldehidă (E_f = 0,8 mg/m²h, mult mai mică decât valoarea maximă admisibilă Ef_adm = 3,5 mg/m²h) și prin comportamentul foarte bun la imersie în apă timp de 24 h (ug = 19...20%, valoare situată sub limita admisibilă impusă panourilor cunoscute de OSB U_gOSB< 25%). Mai mult, după 120 h de la încetarea imersiei și păstrarea plăcilor în condițiile mediului ambiant, acestea își păstrează structura compactă (nu se dezintegrează și nu se desfac), iar umflarea la grosime se reduce la u_g = 12...16,5%. în același timp, absorbția de apă după 24 h de imersie (cu valoarea de 71 % la plăcile cu adaos de emulsie de parafină) se reduce după cele 120 h la valoarea negativă de -6%, ceea ce denotă faptul că în timpul imersiei s-au dizolvat (au fost extrași) în apă anumiți componenți chimici din structura plăcii, iar la revenirea în mediul ambiant, apa absorbită se elimină în totalitate.

Bibliografie

Gertjejansen, R.O. și al. (1977), Particleboard from Aspen Flakes and Sunflower hulls, Technical Bulletin no.290, Forestry Series 10, University of Minnesota, Agricultural Experiment Station.

http://www.editurasilvica.rO/analeleicas/25/l/pridie2.pdf

Guler, C. și al. (2006), The experimental particleboard manufacture from sunflower stalks (Helianthus annuus L.) and Calabrian pine (Pinus brutia Ten.), http://akademikpersonel.duzce.edu.tr/cengizguler/sci/cengizguler06.07.2012 02.35.28sci .pdf http://www.buildsite.com/pdf/environ/Dakota-Burl-Product-Data-380292.pdf.

Claims

1. Placă ecologică realizată din deșeuri de floarea soarelui destinată placărilor 3 exterioare, caracterizată prin aceea că este alcătuită dintr-un amestec format din 78,5% coji de semințe de floarea soarelui având umiditate cuprinsă între 8,5...9%, 5,5% adeziv 5 poliuretanic, 15% apă și 1% emulsie de parafină, placa astfel alcătuită având masa volumică p = 480...490 kg/m³, coeficientul de conductivitate termică λ = 0,074 W/mK, umflarea pe 7 grosime după 24 h de imersie ug = 19...20%, emanația de formaldehidă Ef = 0,8 mg/m²h, modulul de elasticitate Em = 1900...1970 N/mm, rezistența la încovoiere f_m = 7,1...7,5 N/mm², 9 coeziune internă ft = 0,9...1,7 N/mm², forța maximă de smulgere a șurubului Fmax = 480...560N.

2. Procedeu de obținere a plăcii conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că va 11 cuprinde următoarea succesiune de etape: se amestecă, la temperatura mediului ambiant, 78,5% coji de semințe de floarea soarelui, 5,5% adeziv poliuretanic, 15% apă, 1% emulsie de 13 parafină; se așază amestecul într-o matriță de formare; se presează la temperatura de 180°C și presiunea de 50 bar timp de 5 min; se condiționează timp de 24 h și se formatizează la 15 lungime și lățime prin îndepărtarea a 10 mm din margini.