SK500072016U1 - Spôsob a zariadenie na spracovanie filtračného materiálu, výrobok získaný uvedeným spôsobom - Google Patents

Abstract

Filtračný materiál, predovšetkým v podobe priemyselných zvyškov z výroby filtračných náplní, sa bez prívodu tepla mechanicky spracováva tak, že sa rozseká v dezintegrátore (4) za prítomnosti vzduchu, kde sa počas zádržnej doby opakovane materiál uvádza do styku s rotujúcimi nožmi a prevzdušňovaním materiálu v dezintegrátore (4) vznikajú chumáče. Pritom sa plochý nosič (3) aspoň čiastočne rozvlákni na pôvodné vlákna (1), uvoľnené vlákna (1) sa vzájomne prepletajú do chumáčov. Vír vznikajúci vnútri dezintegrátora (4) načechráva chumáče, ktoré v spodnej časti dezintegrátora (4) prechádzajú cez sito von z dezintegrátora (4). Výsledný produkt je výhodne použiteľný ako tepelná a hluková izolácia vo všetkých oblastiach techniky, napríklad v stavebníctve.

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka spôsobu a zariadenia na spracovanie zvyškov filtračného materiálu, ktorý sa používa na výrobu filtrov, predovšetkým filtrov na čistenie vzduchu. Nový spôsob a zariadenie zhodnotí pôvodné suroviny filtračného materiálu, pričom výsledný produkt má vysoké úžitkového vlastnosti.

Doterajší stav techniky

Sú známe postupy, ktorými sa spracovávajú použité filtre, filtračné vložky, filtračné náplne z rôzneho materiálu. Zvyčajne súčasťou takýchto postupov je aj čistenie recyklovanej suroviny, teda odstránenie nečistôt, ktoré filtre počas svojej životnosti zachytili do svojej štruktúry. Filtre majú v nosnej štruktúre, napríklad v rámiku naskladanú filtračnú náplň s primeranou plochou prístupnou na prechod filtrovaného média.

Filtračná náplň sa pri výrobe filtra vysekáva, vyreže z plochého polotovaru, ktorý je priepustný pre filtrované médium a zachytáva požadovaný druh nečistôt. Podľa tvaru filtračnej náplne a podľa spôsobu skladania plochého polotovaru do tvaru filtračnej náplne vzniká pri výrobe rôzne tvarovaný odpad, napríklad v podobe odsekov, okrajov a podobných zvyškov. Tieto zvyšky nie sú znečistené, nepredstavujú nebezpečný ani biologicky znečistený odpad. Hmotnostne tvoria relatívne malú časť spracovávaného polotovaru, je teda najjednoduchšie spracovať ich ako použitý filtračný materiál. To zodpovedá bežnému postupu pri recyklácií, kedy sa z odpadu zvyčajne vyrába produkt s nižšou úžitkovou hodnotou.

V prípade niektorých druhov filtrov, ako sú kabínové filtre do motorových vozidiel, filtre do vzduchotechniky v domácnosti a v priemysle, sa na výrobu filtračnej náplne používajú ušľachtilé materiály, aby sa zabezpečila vysoká kvalita dýchaného vzduchu v priestore. Napríklad v prípade kabínových filtrov sa používa netkaná polypropylénové alebo polyetylénová textília, resp. polotuhá doska. Množstvo vzniknutého odpadu pri súčasných výrobných procesoch má rastúci trend. S prihliadnutím na rast znečistenia životného prostredia bude tento trend pravdepodobne trvalý.

i

Riešenie podľa zverejnenia JPH09418 (A) sa zaoberá spracovaním použitých kobercov, kde rezačka rozdelí koberec na tenké a dlhé kusy, ktoré následne seká na granulát. Výsledný produkt má však nízku využiteľnosť a v prípade aplikácie na filtračný materiál by došlo k degradácií vlastností pôvodných materiálov. Spis DE4436337 (A1) opisuje použitie recyklovaného textilu na výrobou izolačnej vlny, tento postup však nie je úspešne použiteľný pri spracovaní filtračného materiálu s pevnými väzbami vlákien, kde vlákna sú v podstate zatavené do súrodej hmoty. Zverejnenie CN204325589 (U) ozrejmuje recykláciu použitých filtračných vriec, kde sa materiál čistí ultrazvukom, neposkytuje však možnosť energeticky nenáročného a plnohodnotného využitia pôvodných zložiek filtračného materiálu. Podobne okrajové sú aj riešenia podľa JPS57112414 (A), HU227329 (B1).

Riešenie podľa zverejnenia SK PUV 50116-2012 opisuje chumáčovinu zloženú z netextilných častíc prepletených textilnými vláknami, kde netextilné častice majú celistvý charakter ústrižkov alebo útržkov alebo úlomkov. Takéto riešenie je vhodné pre zmesový vstupný materiál z rôznych už použitých častí výrobkov v dopravných prostriedkov. Vzniknutá chumáčovina má tuhú štruktúru vhodnú pre konštrukčný materiál, kde tepelno-izolačné vlastnosti sú len sekundárne.

Známe riešenia recyklácie tkaných alebo netkaných textílii spočívajú v uvoľnení pôvodných tvarových alebo mechanických väzieb vlákien. Použitie existujúcich zariadení neprináša použiteľný výsledok pri spracovaní filtračného materiálu z polypropylénu a/alebo polyetylénu, kde nosič nemá povahu textilu, ale jedná sa skôr o polotuhú dosku. Pri recyklácií polypropylénu a/alebo polyetylénu sa uprednostňujú postupy s pridávaním tepla, ktorým sa mení tuhosť a konzistencia materiálu.

Je žiadané také riešenie, ktoré umožní zhodnotiť materiál filtračného polotovaru bez degradácie jeho úžitkovej hodnoty. Nové riešenie by malo byť energeticky efektívne a jednoduché, aby sa mohlo priestorovo úsporne nasadiť priamo na mieste vytvárania odpadu alebo v blízkom okolí tohto miesta.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje spôsob na spracovanie filtračného materiálu, ktorý zahrňuje plochý, aspoň čiastočne priedušný nosič a pri ktorom sa filtračný materiál spracováva mechanicky a bez prívodu tepla podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že filtračný materiál sa v rotačnom dezintegrátore za prítomnosti vzduchu spracuje, rozvlákni tým, že sa počas zádržnej doby opakovane materiál uvádza do styku s rotujúcimi elementmi, ktoré unášajú a odhadzujú materiál na plochu s výčnelkami na vnútornej strane valcovej komory dezintegrátora a prevzdušňovaním vznikajú chumáče tak, že plochý nosič sa aspoň čiastočne rozvlákni na pôvodné vlákna, uvoľnené vlákna sa vzájomne prepletajú a vznikajúce chumáče v spodnej časti dezintegrátora prechádzajú cez otvory von z komory dezintegrátora.

Chumáč predstavuje priestorový zhluk vzájomne prepletených, náhodne orientovaných vlákien. Chumáč môže mať rôznu veľkosť a zvyčajne bude mať určitú tendenciu spájať sa so susednými chumáčmi, preto je potrebné chumáč chápať ako všeobecné pomenovanie pre akúkoľvek skupinu rozvláknených útržkov filtračného materiálu. Vzájomné väzby v chumáčoch sú založené na náhodných prepleteniach vlákien, vo všeobecnosti sú väzby vlákien v chumáčoch slabé a chumáče sa môžu rukou voľne deliť na menšie časti. To ale nebráni tomu, aby chumáče podľa tohto technického riešenia boli následne použité pri aplikáciách, kde sa tieto väzby posilnia pridaním vhodných aditív podľa príslušnej aplikácie.

Priedušnosť plochého nosiča vo filtračnej náplni je zvyčajne dosiahnutá tak, že materiál nosiča má vláknitú štruktúru, medzery medzi vláknami vytvárajú otvory pre prenikanie filtrovaného média. V prípade čistenia vzduchu je možné na takýto účel použiť rôzne prírodné materiály, ktoré nemusia byť odolné voči vode, avšak je vždy výhodné, ak je filtračná náplň odolná proti náhodnej prítomnosti vody, je odolná proti biologickej degradácií a podobne. V prípade filtračných náplní v automobiloch na čistenie vzduchu v interiéri sa na plochý nosič používajú plastové materiály, ktoré majú aj výborné mechanické vlastnosti. To umožňuje vytvoriť plochý, polotuhý polotovar s dobrou tvarovateľnosťou, polotovar sa môže vytvarovať napríklad do stabilnej harmoniky, čím sa zabezpečí veľká plocha na styk so vzduchom. Výhodné, nie však jediné možné, je použitie polypropylénu a/alebo polyetylénu, ktorý má vhodné hygienické vlastnosti a je zdravotne schválený, má napríklad IMDS (International Materiál Data System) prehlásenie v prípade použitia v automobilovom priemysle. Práve pri filtračnom materiály s polypropylénovým alebo polyetylénovým nosičom sa dosahujú výborné výsledky spracovania podľa tohto technického riešenia.

Polypropylénový nosič filtračného materiálu má jemné, pevne pospájané vlákna, ktoré sú vzájomne vo vrstve prekrížené. Pôvodné vlákna sú na sebe umiestnené a za tepla pospájané vo viacerých vrstvách, čím vytvárajú polotuhú dosku. Pri spracovaní v rotačnom dezintegrátore dochádza k aspoň čiastočnému rozvlákneniu tohto nosiča, rozvláknením sa uvoľňujú väzby medzi vláknami. Väčšina vlákien vo vytvorených chumáčoch bude mať rovnakú hrúbku podľa hrúbky pôvodných vlákien plochého nosiča, vlákna v chumáčoch budú zodpovedať pôvodným jednotlivým vláknam, z ktorých sa nosič vytváral. Nie je pritom vylúčené vytváranie nových štruktúr vlákien, kde sa napríklad pôvodné hrubšie vlákno rozdelí na viacero tenších alebo kratších vlákien. Je tiež možné, že niektoré väzby medzi vláknami zostanú nerozrušené, vždy však dôjde k aspoň čiastočnému rozvlákneniu, napríklad k rozvlákneniu po okrajoch jednotlivých útržkov nosiča. Chumáče sa odlišujú od stavu techniky (napr. od SK PUV 50116-2012) aj tým, že zahrňujú len rozvláknené časti, v podstate neobsahujú nerozvláknené časti alebo útržky. Ak sú takéto časti obsiahnuté v chumáčoch podľa tohto technického riešenia, jedná sa prevažne len o neželané zvyšky v rámci povolenej výrobnej tolerancie. Úplné rozvláknenie filtračného materiálu prináša vysoké úžitkové hodnoty, najmä tepelnoizolačné parametre, ktoré naopak v stave techniky boli len sekundárne.

Pri rozvlákňovaní plochého nosiča rotujúce elementy v dezintegrátore majú vysokú kinetickú energiu, opakovane narážajú do nosiča, čím dochádza k uvoľňovaniu väzieb medzi vláknami pôvodne stavenými do hrubšej vrstvy. Dezintegrátor pracuje s prítomnosťou vzduchu vo vnútri, vznikajúci polotovar sa prevzdušňuje, čím podstatne zmenšuje mernú objemovú hmotnosť.

Dezintegrátor má také usporiadanie, aby sa vstupujúci filtračný materiál dostával do opakovaného styku s rotujúcim elementmi a narážal na profilovanú plochu s výstupkami na vnútornej strane komory dezintegrátora, dezintergrátor teda nemá pracovať ako zariadenie s plynulé jednokrokovým priechodom materiálu, ako sú napríklad rôzne shreddery a podobne. Dezintegrátor môže byť tiež nazvaný ako zariadenie na dezintegráciu vláknitého materiálu, rozvlákňovač, sekáč, drtič, rozsekávač alebo aj ako mlyn, aj keď sa v ňom plochý nosič podľa tohto technického riešenia nemelie, ale rozvlákňuje. Dezintegrátor pri spôsobe podľa tohto technického riešenia pracuje s určitou zádržnou dobou materiálu a je výhodné, ak je táto zádržná doba nastaviteľná. Pri postupe podľa tohto technického riešenia dochádza v dezintegrátore k viacerým súčasným procesom, ktoré prinášajú výhodný synergický efekt, zvyšujú produktivitu procesu pri nízkej energetickej náročnosti. Dezintegrácia je sprevádzaná prevzdušňovaním a načechrávaním chumáčov.

Vo výhodnom usporiadaní dezintegrátor zahrňuje valcovú komoru, v ktorej je rotačné uložený rotor s rotujúcimi elementmi. Tie môžu byť k rotoru pripevnené pomocou otočných čapov, čo umožní ich jednoduchú výmenu alebo zmenu konfigurácie s rôznym počtom rotujúcich elementov. Pri otáčaní rotora sú rotujúce elementy unášané odstredivou silou do svojej funkčnej polohy, ale v prípade nárazu na pevnú prekážku sa rotujúci element môže pootočiť okolo čapu, čím sa predíde vážnejšiemu poškodeniu zariadenia. Rotor aj s elementmi je staticky aj dynamicky vyvážený, aby sa mohli dosiahnuť vysoké otáčky bez nebezpečného kmitania a hluku.

Vytvorené chumáče prepadávajú cez otvory v spodnej časti dezintegrátora. Nastavením rozmerov a tvaru otvorov v site sa môže meniť zádržná doba materiálu v dezintegrátore. Materiál, ktorý neprepadne cez otvory von, je opakované unášaný do pohybu po obvode komory, kde do neho narážajú rotujúce elementy, unášaný materiál je odhadzovaný na obvod komory, najmä na plochu s výčnelkami. Dynamika tohto pohybu je určená predovšetkým obvodovou rýchlosťou rotujúcich elementov, ktorá je v rozsahu 20 až 180 m.s'¹, výhodne 45 až 100 m.s'¹. Takáto, relatívne vysoká rýchlosť zabezpečuje požadovaný priebeh procesu, kde materiál s vysokou rýchlosťou a energiou opakovane naráža na plochu s výčnelkami. Chumáče vychádzajúce z dezintegrátora majú medzi vláknami vzduchové medzery, ktoré sú zvyčajne niekoľkonásobne väčšie ako je hrúbka vlákien, tým sa podstatne zníži merná objemová hmotnosť chumáčov oproti mernej objemovej hmotnosti pôvodných materiálov.

Podstatné zníženie relatívnej objemovej hmotnosti filtračného materiálu počas zádržnej doby v komore dezintegrátora je dôležitým znakom tohto technického riešenia. Nárast relatívneho objemu súvisí s vysokým stupňom prevzdušnenia chumáčov a vzduch tým plní funkciu tepelného izolantu. Tu je tiež vidieť, že dezintegrácia, vytváranie vlákien a chumáčov je energeticky veľmi efektívne. Pri výrobe minerálnych izolácií je napríklad potrebné dodať veľa energie na roztavenie kamenného polotovaru, napríklad čadiča. Pri vytváraní izolačného materiálu podľa tohto technického riešenia sa vlákna vytvárajú bez dodávania tepla, využije sa skutočnosť, že vlákna boli už predtým vytvorené, aj keď s iným cieľom.

Na zvýšenie produktivity spracovania v dezintegrátore sa filtračný materiál môže pred vstupom do dezintegrátora najskôr plošne rozdeliť na časti, útržky s definovanou približnou veľkosťou. Toto delenie filtračného materiálu unifikuje rozmery medziproduktu, ktorý následne vstupuje do dezintegrátora. Pri postupe podľa tohto technického riešenia sa spracováva filtračný materiál s rôznymi rozmermi a tvarmi. Zvyšky z výroby filtračných náplní, ktoré sa spracovávajú, majú tvary a rozmery určené vysekávacím, resp. rezacím plánom, zvyčajne to budú menšie kúsky pochádzajúce z priestoru medzi dvoma výrezkami a dlhšie kusy z okrajov polotovaru. Medzi takýmto odpadom môžu byť aj celé, súvislé kusy, ktoré vzniknú pri počiatočnom zakladaní polotovaru do technologického zariadenia, resp. do príslušných podávačov. Prípravná fáza tieto plošné útvary rozdelí, rozsekne, rozstrihne na menšie kúsky s približne rovnakým rozmerom. Na plošné delenie sa výhodne použije plošný delič - rotačný stroj fungujúci ako drvič, strihač, ktorý má rotujúce nožové segmenty spolupracujúce s pevnými nožovými segmentmi. Rozmiestnenie a vzájomná konfigurácia nožových segmentov určuje veľkosť výsledných kusov polotovaru. Pri plošnom delení sa zvyčajne bude jednať o jednopriechodový proces, výhodne môže polotovar padať priamo alebo cez dopravník do násypky dezintegrátora.

Dĺžka vlákna, ktoré je v hlavnej etape spracovania uvoľnené, bude určená rozmerom, na ktorý je medziprodukt v prípravnej fáze rozdelený. Veľkosť plošného medziproduktu z prípravnej fázy má vzťah s dobou zdržania medziproduktu v dezintegrátore, resp. s mierou rozvláknenia v dezintegrátore. Ak sa filtračný materiál nerozdelí na menšie kusy, musí v dezintegrátore zostať dlhší čas, aby došlo k dostatočnému rozvlákneniu. Preto zmenšenie medziproduktu v prípravnej fáze zefektívňuje činnosť dezintegrátora v hlavnej fáze, nie je však úplne nevyhnutné na dosiahnutie požadovaného výsledku.

Zmenšovanie alebo unifikácia vstupného filtračného materiálu môže byť vykonávaná už vo fáze tvorby priemyselného odpadu. To sa dá docieliť tak, že pri vysekávaní alebo rezaní polotovarov na výrobu filtračných náplní sa vyseknú alebo vyrežú aj zvyšky do potrebného tvaru. To znamená, že stroj, ktorý reže samotný polotovar, rozreže vznikajúci odpad na požadované malé kúsky. Toto rezanie nemusí byť úplné, keďže malé kúsky na linke by komplikovali ich premiestňovanie, resp.

odstraňovanie. Jednotlivé kúsky môžu byť pospájané nepreseknutými prúžkami, čím budú zvyšky pospájané a môžu byť jedným úkonom spolu premiestnené. Po vhodení do dezintegrátora sa malé prúžky pretrhnú a kúsky filtračného materiálu sa správajú, akoby boli plošne rozdeľované v špecializovanom stroji v rámci prípravy na vstup do dezintegrátora.

Chumáče vystupujúce z dezintegrátora sa môžu preosievať napríklad v rotujúcom valcovom site, ktoré má nastaviteľný sklon. Reguláciou sklonu a otáčok sa nastaví doba preosievania chumáča, počas ktorej sa chumáč prevracia na site. V inom vyhotovení môže byť použité dopravníkové sito, striasacie sito a podobne, môže sa použiť akékoľvek suché preosievanie, pri ktorom nedochádza k silovému stláčaniu chumáčov.

S cieľom zvýšiť ekologický príspevok spracovania je vhodné, ak sa proces realizuje na mieste vzniku priemyselných zvyškov filtračného materiálu alebo v blízkosti tohto miesta. V prípade recyklácie použitého materiálu je nevyhnutné, aby sa odpad zozbieral od rôznych užívateľov, recyklácia je sprevádzaná dopravou na miesto spracovania. V tomto smere poskytuje postup podľa tohto technického riešenia výhodu v tom, že je energeticky a priestorovo nenáročný. Je preto výhodné, ak sa filtračný materiál spracuje priamo v blízkosti miesta vysekávania polotovaru na výrobu filtračných náplní. Spracovanie môže byť teda poslednou fázou pri vysekávaní, resp. vyrezávaní polotovaru z plochého pásu filtračného materiálu alebo môže byť fázou, ktorá je vykonávaná nezávisle od výroby filtračných vložiek, ale pritom v blízkom okolí tejto výroby. S ohľadom na nízku energetickú náročnosť sa môže filtračný materiál spracovať aj v mobilnom zariadení, napríklad v rámci mobilného kontajnera alebo na návese nákladného vozidla a podobne.

Nedostatky uvedené v stave techniky v podstatnej miere odstraňuje aj zariadenie na spracovanie filtračného materiálu, kde filtračný materiál zahrňuje plochý priedušný nosič, a kde zariadenie zahrňuje dezintegrátor s rotujúcimi elementmi, ktoré sú uložené na rotore, pričom dezintegrátor má v hornej časti otvor na vkladanie spracovávaného filtračného materiálu a v spodnej časti má výstupné otvory podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že dezintegrátor má v hornej časti na vnútornej strane komory plochu s výčnelkami, ktorá je umiestnená priľahlo k rotujúcim elementom a výčnelky sú od rotujúcich elementov vzdialené aspoň 5 mm. Rotujúce elementy sa nedostávajú do priameho styku s výčnelkami na vnútornej ploche komory. Plocha s výčnelkami vytvára zúžený prierez medzi rotorom a komorou dezintegrátora. V spodnej časti má dezintegrátor rozšírenú zónu. V zúženej zóne je filtračný materiál mechanicky rozvlákňovaný, rotujúce elementy v tejto zóne udierajú do filtračného materiálu, ktorý je v zóne so zúženým prierezom zdržaný. Rozšírenie prierezu zóny v spodnej časti má za úlohu vytvoriť voľný priestor pre narastajúci objem medziproduktu. Rozšírenie priestoru medzi rotorom s nožmi a vnútornou valcovou plochou telesa dezintegrátora bráni stláčaniu medziproduktu. Na dosiahnutie dobrého výsledku je vhodné, ak vzdialenosť medzi vpísanou kružnicou plášťa komory so zúženou zónou a opísanou kružnicou plášťa komory s rozšírenou zónou má hodnotu najmenej 10% z priemeru väčšej opísanej kružnice, pričom obe kružnice sú sústredné.

Chumáče v spodnej časti komory prepadávajú cez otvory v perforovanej časti plášťa dezintegrátora. Jeden otvor má plochu od 25 mm² do 900 mm². Výhodné sú najmä otvory v tvare štvoruholníka so stranami od 7 do 16 mm. Zmenou veľkosti otvorov sa mení zádržná doba.

Dezintegrátor bude mať zvyčajne vodorovnú os otáčania rotora s rotujúcimi elementmi, ale môže mať aj zvislú os rotácie, prípadne môže mať nastaviteľný sklon, čím sa dá dosiahnuť regulovaný pohyb materiálu pozdĺž osi rotácie. V takom prípade je vstupná zóna dezintegrátora umiestnená hore pri jednom okraji rotora a výstupná zóna sa nachádza dole pri protiľahlom okraji rotora, spracovávaný materiál sa pohybuje zhora nadol a zároveň aj do pozdĺž osi rotácie rotora.

Výborné výsledky rozvláknenia a prevzdušnenia filtračného materiálu sa dosiahli s rotujúcimi elementmi, ktoré majú na pracovnej strane ostrie v tvare priamej alebo zubovej čepele. Rotujúce elementy môžeme preto nazývať aj ako nože, ale dôležitou funkciou rotujúcich elementov je aj unášanie a vrhanie, odhadzovanie spracovávaného materiálu na vnútorný obvod plášťa dezintegrátora, teda na vnútorný povrch komory. Takéto nárazy prispievajú k dezintegrácií vlákien, nárazy v podstate predstavujú širokofrekvenčné mechanické impulzy. Široké frekvenčné spektrum budenia je výhodné na uvoľnenie rôzne tuhých mechanických väzieb. Jednotlivé vzájomné spoje vlákien, ako boli vytvorené pri výrobe nosiča filtračného materiálu, majú totiž náhodný charakter a pri nárazoch konkrétnej časti materiálu si mechanická sústava „vyberie“ frekvenčnú zložku budenia príslušnú pre frekvenčnú charakteristiku danej mechanickej sústavy.

Pri vynaliezaní sa ukázalo ako efektívne usporiadanie s najmenej štyrmi radami rotujúcich elementov na rotore. Výhodne má každý rad aspoň tri rotujúce elementy. Dve plochy s výčnelkami môžu byť vo výhodnom usporiadaní umiestnené v hornej časti komory dezintegrátora po stranách vstupného otvoru. Výčnelky majú podobu schodov, ktorých vrcholy sú vzdialené od konca rotujúcich elementov aspoň 5 mm.

Dezintegrátor môže mať nastaviteľné otáčky rotora, napríklad pomocou frekvenčného meniča. Výhodná je regulačná dispozícia otáčok, kedy sa môže dosiahnuť obvodová rýchlosť rotujúcich elementov v rozsahu 20 až 180 m.s'¹, výhodne 45 až 100 m.s'¹. Nastaviteľná môže byť aj vzdialenosť oporných plôch s výstupkami od rotujúcich elementov v hornej, zúženej zóne dezintegrátora. Nastavovaním tejto vzdialenosti sa môžu meniť mechanické vlastnosti výsledného produktu. Rotujúce elementy môžu byť na rotore uložené v čapoch, pričom do pracovnej polohy ich vytláča odstredivá sila.

Vo výhodnom usporiadaní systém a zariadenie zahrňuje aj plošný delič na prípravu medziproduktu vchádzajúceho do dezintegrátora. Plošný delič môže mať podobu jednopriechodovej sekačky, strihačky, skartovačky, drvičky. Plošný delič má za úlohu stabilizovať, unifikovať dĺžkovú, šírkovú a hrúbkovú rôznorodosť spracovávaného filtračného materiálu. Aj plošný delič môže mať rotačný charakter. Napríklad môže pozostávať z valca v skrini, kde valec má na povrchu deliace segmenty, ktoré pri rotácii prechádzajú popri stabilných deliacich segmentoch, ktoré sú pripevnené v skrini. Medzera medzi pohyblivými deliacimi segmentmi a stabilnými deliacimi segmentmi môže byť v rozsahu 0,3 až 20 mm, výhodne v rozsahu 0,5 až 7 mm. S cieľom dosiahnuť spoľahlivý prechod spracovávaného filtračného materiálu je výhodné, ak sú pohyblivé deliace segmenty usporiadané v štyroch radoch po osem segmentov a sú rovnomerne rozložené na vonkajšej ploche valca plošného deliča. Pohyblivé deliace segmenty môžu byť v každom rade usporiadané v línii skrutkovice, vďaka čomu sa dostávajú do postupného záberu a tým sa predchádza súčasnému nárazu viacerých segmentov, čo by viedlo k vzniku neželaných mechanických rázov v sústave.

Súčasťou systému a zariadenia môže byť aj mechanický separátor. Separátor bude zaradený za výstupom dezintegrátora a to priamo alebo pomocou dopravníka a/alebo potrubného vedenia. Separátor môže mať rôznu konštrukciu podľa použitého princípu oddeľovania. Separátor môže zahrňovať rotačné sito s nastaviteľným sklonom postupu materiálu v site, prípadne aj s nastaviteľnými otáčkami. Zmenou sklonu alebo zmenou otáčok sa mení čas zotrvania a prevracania jednotlivých chumáčov na site. Sitá v separátore majú otvory, výhodne s plochou menšou ako 9 cm². Otvory v separátore budú zvyčajne menšie ako sú otvory v spodnej časti komory dezintegrátora. Separátor môže v inom vyhotovení pozostávať zo sústavy vibračných sít, po ktorých sa materiál regulované posúva k výstupu.

Je výhodné, ak separátor zahrňuje aj vynášač na dopravu chumáčov. Vynášač môže mať podobu skrutkovice. V spodnej časti separátora môže byť žľab na zhromažďovanie oddeleného aktívneho uhlíka pre prípad, že linka bude použitá na spracovanie filtračného materiálu s aktívnym uhlíkom. V žľabe môže byť skrutkový dopravník, ktorým sa aktívny uhlík dopravuje von zo separátora.

Pri spôsobe spracovania podľa tohto technického riešenia sa zhodnotia a využijú technologické odpady vznikajúce pri výrobe vzduchových filtrov. Obmedzí alebo úplne sa zruší vývoz zvyškov filtračného materiálu na skládky odpadov, ktoré predstavujú ťažkú záťaž pre životné prostredie. Technické riešenie podstatne znižuje finančné náklady na energie, zariadenia a technologické postupy.

Výsledkom postupu podľa predloženého materiálu je vláknitá, prevzdušnená hmota s nízkou mernou objemovou hmotnosťou, menšou ako 0,5 g/cm³, výhodne menšou ako 0,1 g/cm³, obzvlášť výhodne v rozsahu 0,005 až 0,05 g/cm³. Vláknitá hmota má navonok charakter chumáčov. Vlákna sú z polyméru zo skupiny polyolefínov. Vo výhodnom usporiadaní sú vlákna z polypropylénu a sú to vlákna tvoriace pôvodne priedušný nosič filtračného materiálu. Polypropylén vyniká veľmi dobrou chemickou a mechanickou odolnosťou. Vlákna sú neorientované, sú rozmiestnené v podstate náhodne a sú vzájomne aspoň čiastočne prepletené, so vzduchovými medzerami medzi vláknami.

Chumáče môžu byť upravené pridávaním rôznych aditív, napríklad sa môže pridávať retardér horenia.

Výsledný produkt v podobe chumáčov je výhodne použiteľný ako tepelná a hluková izolácia. Výsledný produkt je priamo tepelným izolantom, alebo slúži ako polotovar na výrobu rôznych tepelnoizolačných materiálov, filtračných materiálov, a to najmä pre stavebníctvo. Chumáče môžu byť polotovarom pre ďalšie izolačné alebo konštrukčné aplikácie.

Nízka merná objemová hmotnosť na úrovni pod 0,1 g/cm³ vyjadruje vysoký podiel vzduchu v medzerách medzi vláknami. Základný polypropylén má pritom hustotu od 0,89 g/cm³ do 0,92 g/cm³. Spracovanie filtračného materiálu podľa tohto technického riešenia vedie k prevzdušneniu, kedy sa voľná vonkajšia objemová hustota zvýši rádovo, teda približne desaťnásobne a viac, výhodne 50 až 100 násobne. Izolácia môže byť použitá v priemyselných aplikáciách, v stavebníctve a podobne. Produkt podľa tohto technického riešenia môže v stavebnom priemysle slúžiť najmä ako izolačno-filtračný materiál s novým fyzikálno - chemickým rozmerom vlastností hlavne v zdravotno - hygienickej oblasti a to najmä antibakterialitou, nulovým šírením a rastom plesní.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie je bližšie vysvetlené pomocou obrázkov 1 až 6. Prvky a zariadenia sú zobrazené schematicky, pomer ich veľkostí je len ilustratívny a nemá byť vysvetľovaný ako zužujúci rozsah ochrany. Ilustratívne je aj zobrazenie konkrétnej skupiny vlákien.

Obrázok 1 predstavuje filtračný materiál podľa stavu techniky, ktorý je predmetom spracovania. Obrázok znázorňuje príklad vytvarovaného polotovaru na výrobu filtračnej náplne.

Na obrázku 2 je zobrazené zariadenie na spracovanie filtračného materiálu v najzákladnejšej zostave, ktorá má len dezintegrátor. Bodkované čiary označujú vpísanú a opísanú kružnicu vo vnútri komory dezintegrátora.

Obrázok 3 zachytáva pohľad na zariadenie, ktoré zahrňuje prípravný plošný delič a dezintegrátor. Šípky ukazujú pohyb materiálu pri spracovaní.

Na obrázku 4 je vyobrazené zariadenie, ktoré zahrňuje prípravný plošný delič, dezintegrátor a rotačné sito. šípky ukazujú pohyb materiálu pri spracovaní.

Na obrázku 5 je mikroskopicky pohľad na chumáč s vláknami z polypropylénu.

Obrázok 6 zachytáva postupné rozmiestnenie nožov v plošnom deliči.

Príklady uskutočnenia technického riešenia

Príklad 1

V tomto príklade podľa obrázkov 1, 2, 4 až 6 sa spracováva filtračný materiál, ktorý zostáva z výroby kabínových vzduchových filtrov. Polotovar na filtračnú náplň je vyseknutý z pásu, ktorý sa odvíja z balíka. Filtračný materiál má dve vrstvy plochého nosiča 3. Prvá má plošnú hmotnosť 70 g/m², druhá má plošnú hmotnosť 125 g/m².

Plochý nosič 3 je tvorený polypropylénovou netkanou sústavou vlákien i, medzi ktorými sú priedušné medzery. Po vyseknutí požadovaného tvaru polotovaru na filtračnú náplň zostávajú z pôvodného pásu filtračného materiálu odrezky a pásiky rôznej veľkosti. Tieto zvyšky sa vhodia do plošného deliča 5, kde sa na jeden priechod vytvoria menšie kúsky, útržky nepresahujúce rozmer 6 až 10 cm. Tu dochádza len k plošnému deleniu, okraje vytvorených kúskov už môžu mať n

rozstrapkané okraje, čo svedčí o čiastočnom rozvláknení na okrajoch, ale toto okrajové rozvláknenie ešte nemá podstatný charakter.

Medziprodukt z plošného deliča 5 je presunutý do ústia dezintegrátora 4. Medziprodukt je zachytený rotujúcimi elementmi 8 dezintegrátora 4, ktoré majú vysokú obvodovú rýchlosť. Elementy 8 s vysokou kinetickou energiou narážajú do kúskov plochého nosiča 3, nárazy spôsobujú dezintegráciu, rozvláknenie v mieste nárazu elementu 8. Aby sa kúsky nezačali pohybovať súčasne s otáčaním rotora dezintegrátora 4, má dezintegrátor 4 v hornej časti zúženú zónu s opornou plochou, ktorá zadržiava kúsky. Kúsky materiálu sú odhadzované na výstupky 7, ktoré smerujú do vnútra komory, pričom sa však výstupky 7 nedostávajú do priameho kontaktu s rotujúcimi elementmi 8.

Kúsky s rôznou mierou dezintegrácie postupujú nadol k situ v spodnej časti dezintegrátora 4, odkiaľ sú unášané nahor k ďalšiemu kontaktu s rotujúcim elementmi 8 v zúženej zóne dezintegrátora 4. Pohyb rotora dezintegrátora 4 a pohyb elementov 8 vytvára silné vzduchové vírenie, ktoré napomáha unášaniu kúskov zo spodnej zóny dezintegrátora 4. Vzduchový vír spôsobuje prevzdušňovanie vznikajúcich chumáčov.

Chumáče v spodnej rozšírenej zóne 2 dezintegrátora 4 majú štruktúru posplietaných vlákien 1. V tomto príklade boli otáčky dezintegrátora 4 nastavené na dosiahnutie obvodovej rýchlosti 59 m.s'¹, doba zotrvania materiálu v dezintegrátore 4 bola rádovo v desiatkach sekúnd. Výsledné chumáče vychádzajúce cez sito v spodnej časti dezintegrátora 4 majú v nestlačenom stave mernú objemovú hmotnosť 0,011 g/cm³.

Materiál z dezintegrátora 4 je presunutý do rotačného separátora 6, v ktorom sa chumáče prevracajú a pomaly posúvajú po sklonenej vnútornej ploche valcového separátora 6.

Výsledný produkt v tomto príklade je použitý ako tepelná a zvuková izolácia pri stavbe obytnej budovy. Izolácia je antibakteriálna, s nulovým šírením a rastom plesní ako aj účinným pohlcovaním prachových častíc.

Príklad 2

V tomto príklade je plán vysekávania polotovaru filtračného materiálu doplnený tým, že sa zvyšky zároveň rozdeľujú na menšie kúsky. Tieto kúsky sú naďalej spojené úzkymi pásikmi, zvyčajne každý kúsok má aspoň tri spojovacie pásiky. Zvyšky filtračného materiálu s uvedenou štruktúrou sú vhadzované do dezintegrátora

4, kde už pri prvom dotyku s rotujúcimi elementmi 8 dochádza k prerušeniu spojovacích prúžkov a k osamostatneniu kúskov. Následne dochádza v dezintegrátore 4 k rozvlákneniu a prevzdušneniu ako je opísané v predchádzajúcom príklade. Nastavenie otáčok rotora v dezintegrátore 4 a doba zotrvania v dezintegrátore 4 je odlišná od predchádzajúceho príkladu. V tomto príklade sa obvodová rýchlosť rotujúcich elementov 8 pohybuje v blízkosti 70 m.s'¹.

Výsledný produkt má mernú objemovú hmotnosť 0,008 g/cm³.

Príklad 3

Výsledný produkt je použitý ako hygienicky neškodná výplň v odevnom alebo nábytkárskom priemysle, pri čalúnení a podobne.

Príklad 4

Na chumáče sa po výstupe zo separátora 6 strieka aerosol s retardérom 15 horenia. Chumáče sú na stavbe pomocou ventilátora tlačené cez hadicu do medzier v konštrukcii stavby, kde plnia funkciu tepelnej a hlukovej izolácie.

Priemyselná využiteľnosť

Priemyselná využiteľnosť je zrejmá. Podľa tohto technického riešenia je 20 možné opakovane spracovávať priemyselné, neznečistené zvyšky filtračného materiálu, pričom sa výhodne a bez degradácie využijú fyzikálne a chemické vlastnosti pôvodného materiálu.

Claims (5)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Spôsob spracovania filtračného materiálu, kde filtračný materiál zahrňuje aspoň čiastočne priedušný plochý nosič (3), ktorý zahrňuje vzájomne pospájané vlákna (1) z termoplastického polyméru, a pri ktorom sa filtračný materiál ako odpad mechanicky spracováva bez prívodu tepla, vyznačujúci sa tým, že filtračný materiál sa spracováva v rotačnom dezintegrátore (4) za prítomnosti vzduchu, kde sa počas zádržnej doby opakovane materiál uvádza do styku s rotujúcimi elementmi (8) a prevzdušňovaním materiálu v dezintegrátore (4) vznikajú chumáče tak, že plochý nosič (3) sa aspoň čiastočne rozvlákni na pôvodné vlákna (1), uvoľnené vlákna (1) sa vzájomne prepletajú, a spodnej časti dezintegrátora (4) prechádzajú chumáče von cez otvory v plášti dezintegrátora (4).

2. Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že vlákna (1) sú z materiálu zo skupiny polyolefínov.

3. Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že vlákna (1) sú z polypropylénu.

4. Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že vlákna (1) sú z polyetylénu.

5. Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že rotácia elementov (8) v dezintegrátore (4) vytvára vzduchový vír, ktorý načechráva chumáče.

6. Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že obvodová rýchlosť rotujúcich nožov je 20 až 180 m.s¹, výhodne 45 až 100 m.s'¹.

7. Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že zádržná doba v dezintegrátore (4) je do 20 min, výhodne do 5 min, obzvlášť výhodne do 1 min.

8. Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že pred vstupom materiálu do dezintegrátora (4) je materiál plošne rozdelený na kúsky, ktorých rozmery nepresahujú 6 až 10 cm.

9. Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že materiál je plošne rozdelený v samostatnom plošnom deliči (5), ktorý je zaradený pred dezintegrátorom (4), výhodne výstup z plošného deliča (5) priamo prechádza na vstup dezintegrátora (4).

10. Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že materiál pri plošnom delení je po okrajoch rozvláknený.

11 .Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že materiál vstupujúci do dezintegrátora (4) je plošne rozdelený na kúsky už pri oddeľovaní polotovaru na výrobu filtračnej náplne, výhodne sú kúsky pridržiavané vo vzájomnom zoskupení pomocou spojovacích pásikov, ktoré sa neskôr v dezintegrátore (4) prerušia.

12. Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 11, vyznačujúci sa tým, že chumáče vystupujúce z dezintegrátora (4) prechádzajú cez sito.

13. Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 11, vyznačujúci sa tým, že chumáče vystupujúce z dezintegrátora (4) prechádzajú do separátora (6).

14. Spôsob spracovania filtračného materiálu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 13, vyznačujúci sa tým, že do chumáčov sa pridá aditívum, výhodne retardér horenia.

15. Zariadenie na spracovanie filtračného materiálu, kde zariadenie zahrňuje dezintegrátor (4) s rotujúcimi elementmi (8), ktoré sú otočné uložené na rotore, pričom dezintegrátor (4) má v hornej časti otvor na vkladanie spracovávaného filtračného materiálu a v spodnej časti má dezintegrátor (4) výstupný otvor, vyznačujúce sa tým, že dezintegrátor (4) má v hornej časti zónu so zúženým prierezom a v spodnej časti má rozšírenú zónu (2), v zúženej zóne je na vnútornej strane komory dezintegrátora (4) oporná plocha, ktorá je orientovaná protiľahlo k rotujúcim elementom (8), oporná plocha má výstupky (7) smerujúce do vnútra dezintegrátora (4), v spodnej časti dezintegrátora (4) má plášť komory otvory na vypadávanie chumáčov rozvlákneného materiálu a medzi výstupkami (7) a rotujúcimi elementmi (8) je medzera aspoň 5 mm.

16. Zariadenie na spracovanie filtračného materiálu podľa nároku 15, vyznačujúce sa tým, že os otáčania rotora s rotujúcimi elementmi (8) v dezintegrátore (4) je vodorovná.

17. Zariadenie na spracovanie filtračného materiálu podľa nároku 15 alebo 16, vyznačujúce sa tým, že dezintegrátor (4) má nastaviteľné otáčky rotora a /alebo nastaviteľnú vzdialenosť opornej plochy od rotujúcich nožov.

18. Zariadenie na spracovanie filtračného materiálu podľa ktoréhokoľvek z nárokov nároku 15 až 17, vyznačujúce sa tým, že zahrňuje plošný delič (5), ktorý je zaradený pred dezintegrátorom (4), pričom plošný delič (5) je určený na rozdelenie filtračného materiálu na kúsky s rozmermi menšími ako 6 až 10 cm.

19. Zariadenie na spracovanie filtračného materiálu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 15 až 18, vyznačujúce sa tým, že zahrňuje separátor (6), ktorý je zaradený za dezintegrátorom (4).

20. Výrobok získaný postupom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 14, vyznačujúci sa tým, že je vláknitá hmota s mernou objemovou hmotnosťou menšou ako 0,5 g/cm³, výhodne menšou ako 0,1 g/cm³, vlákna (1) sú náhodne vzájomne prepletené do chumáčov, dĺžka vlákien (1) nepresahuje 6 až 10 cm, a vlákna (1) sú z polyméru zo skupiny polyolefínov.

21. Výrobok podľa nároku 20, v y z n a č u j ú c i sa tým, že vlákna (1) sú z polypropylénu a/alebo polyetylénu.

22. Výrobok podľa nároku 20 alebo 21, v y z n a č u j ú c i sa tým, že obsahuje aditívum, výhodne retardér horenia.

23. Výrobok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 20 až 22, vyznačujúci sa tým, že je tepelný izolant.

24. Výrobok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 20 až 23, v y z n a č u j ú c i sa tým, že je akustický izolant.

5 25. Výrobok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 20 až 24, v y z n a č u j ú c i sa tým, že je výplň v odevnom priemysle.