Способ и установка для получения древесного композиционного материала
Отходы клейких многослойных листов, содержащие приклеиваемый материал, клей и антиадгезионный материал, перерабатывают в измельченный материал за множество стадий, при этом устраняют адгезионные свойства клея. Измельчение осуществляют в устройстве предварительного измельчения, а затем в устройстве тонкого измельчения. Частицы клея используются как добавки, снижающие трение. Температура измельченного материала на выходе с каждой стадии составляет 60°С. Измельченный материал смешивают с добавками и перерабатывают в продукт из древесного композиционного материала путем экструдирования, литья под давлением или прессования. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к способу, определенному в ограничительной части п.1 формулы изобретения, и к установке для получения измельченного материала, применяемого в производстве древесного композиционного материала, определенной в ограничительной части п.8 формулы изобретения, а также к способу получения древесного композиционного материала, определенному в ограничительной части п.14 формулы изобретения.
Из предшествующего уровня техники известны различные экструзионные способы, в которых исходный полимерный материал расплавляют, смешивают с возможными добавками и красителями и экструдируют через фильеру определенного профиля, чтобы сформировать продукт. При выходе из фильеры продукт имеет свою окончательную форму или близкую к ней. Из фильеры продукт можно направить в калибровочный блок, где ему придают точные и окончательные размеры, а затем в резервуар с водой, действующий как охладитель. На производственной линии продукт распиливают на куски требуемого размера. Наиболее часто исходный материал подают в экструдер в виде гранул или порошка.
Из предшествующего уровня техники известны также различные виды древеснополимерных композиционных материалов и способы их получения. Древеснополимерные композиционные материалы, получаемые экструзионным способом, изготавливают путем добавления к полимерной матрице компонента на основе древесины и различных видов технологических добавок, таких как наполнители. Применяемыми компонентами на основе древесины обычно являются древесные опилки, но это также могут быть древесные стружки или волокна целлюлозы. Исходные материалы обычно подают на экструзию в виде гранулированного материала. Дополнительная обработка увеличивает затраты на производство. Однако можно подавать компоненты исходного материала в экструдер в исходном виде и перерабатывать их в изделия. Это требует применения различных видов устройств для принудительной подачи, чтобы обеспечить постоянную подачу, несмотря на неоднородность и низкий удельный вес исходного материала. Этот способ называют прямой подачей.
Если желательно, чтобы добавленный к матрице компонент на основе древесины усиливал профиль, то следует принимать во внимание длину волокна и форму добавляемого компонента. Применяемые в древеснополимерных композиционных материалах древесные опилки имеют такую форму, что они фактически не могут усиливать изделие, но вместо этого просто играют роль наполнителя в полимерной матрице.
Древесные опилки или древесную стружку обычно необходимо высушивать перед фактической обработкой, поскольку высокое содержание влаги в наполнителе снижает качество получаемого изделия. Пары воды, которые при обработке переходят в газообразную фазу, образуют в профиле газовые пузырьки, которые влияют на вид изделия, а также на его механические свойства. Сушка, производимая как дополнительный процесс, является нежелательной стадией из-за дополнительных затрат, а также из-за опасности взрыва.
Из предшествующего уровня техники известно также изготовление древесных композиционных материалов из отходов древесины, имеющих форму таблеток, и из повторно используемого полимера. Из публикации US 4874095 известно также получение древесных композиционных материалов из бумаги и термопластичного материала, а из публикаций US 20020034629 и US 3718536 известно получение древесного композиционного материала из материалов на основе древесины и материалов на основе полимеров.
Целью данного изобретения является устранение упомянутых выше недостатков. Одной из конкретных целей данного изобретения является обеспечение нового типа способа и установки для получения измельченного материала из отходов, требуемого в производстве древесного композиционного материала, а также для получения древесного композиционного материала. Другой целью данного изобретения является описание нового способа и установки для переработки отходов клейких многослойных листов.
Способ и установка по данному изобретению характеризуются признаками, представленными в формуле изобретения.
Изобретение основано на способе получения измельченного материала для производства древесного композиционного материала. В соответствии с данным изобретением, отходы клейких многослойных листов, включающие приклеиваемый материал, клей и антиадгезионный материал, перерабатывают в измельченный материал за множество стадий и в этом способе устраняют адгезионные свойства клея.
Данное изобретение также основано на установке для получения измельченного материала. В соответствии с данным изобретением, установка включает по меньшей мере два устройства для измельчения, чтобы измельчать отходы клейких многослойных листов, содержащих приклеиваемый материал, клей и антиадгезионный материал, и средство регулирования температуры для регулирования температуры устройств для измельчения.
Кроме того, данное изобретение основано на способе получения древесного композиционного материала из вышеупомянутого измельченного материала. В способе с измельченным материалом смешивают заранее определенные добавки и измельченный материал перерабатывают в древесный композиционный материал. В этом способе продукт из древесного композиционного материала получают предпочтительно без предварительного гранулирования исходных материалов в гранулы. В одном из примеров реализации продукт из древесного композиционного материала получают из измельченного материала экструдированием. Альтернативно, продукт из древесного композиционного материала можно сформировать, например, путем литья под давлением, прессования между пластинами или подобным образом. В одном из примеров реализации предварительно сформованный продукт охлаждают.
В одном из примеров реализации данного изобретения отходы клейких многослойных листов состоят из приклеиваемого материала, на который нанесен клеевой слой, и на клеевой слой нанесен антиадегизонный материал, который можно легко удалить в момент применения и который выполняет функции защитного покрытия. В одном из примеров реализации приклеиваемый материал и/или антиадгезионный материал включает компонент на основе волокон древесины и/или компонент на основе пластмассы или полимера или другой органический компонент. В одном из примеров реализации приклеиваемый и/или антиадгезионный материал представляет собой бумагу, картон или т.п. на основе волокон древесины. В одном из примеров реализации бумага, картон или т.п. на основе древесных волокон включают материал на основе пластмассы или полимера или обработаны этим материалом. В одном из примеров реализации приклеиваемый и/или антиадгезионный материал может быть сформирован по существу из материала на основе пластмассы или полимера. В одном из примеров реализации антиадгезионный материал включает компонент на основе кремнийорганических соединений. Антиадгезионный материал предпочтительно обработан кремнийорганическим соединением.
В одном из примеров реализации клей выбирают из группы, состоящей из дисперсионного клея, термоклея или их смесей.
В одном из примеров реализации данного изобретения отходы клейких многослойных листов измельчают до требуемого размера частиц в две стадии и в двух устройствах для измельчения. В одном примере реализации отходы клейких многослойных листов сначала измельчают в устройстве для предварительного измельчения, а затем в устройстве для тонкого измельчения. В одном предпочтительном примере реализации размер частиц измельченного материала после стадии предварительного измельчения составляет от 30 до 100 мм. В одном предпочтительном примере реализации размер частиц измельченного материала после стадии тонкого измельчения составляет от 1 до 10 мм.
В одном примере реализации данного изобретения адгезионные свойства клея, содержащегося в отходах клейких многослойных листов, нейтрализуют путем измельчения многостадийным способом при постепенном измельчении отходов за более чем одну стадию и при поддержании в ходе измельчения достаточно низкой температуры. В одном из примеров реализации данного изобретения температура получаемого измельченного материала на выходе каждой стадии измельчения составляет менее 60°C, предпочтительно менее 50°C.
В одном примере реализации данного изобретения измельченный материал отходов клейких многослойных листов сортируют с получением требуемого размера частиц измельченного материала по существу одновременно с измельчением, предпочтительно одновременно со стадией тонкого измельчения. Предпочтительно устройство для тонкого измельчения включает сито с требуемым размером отверстий.
В одном из примеров реализации данного изобретения к измельченному материалу отходов клейких многослойных листов добавляют дополнительный полимер, который может быть свежеприготовленным или повторно используемым. В одном из примеров реализации дополнительный полимер добавляют перед изготовлением древесного композиционного материала, например перед экструзией, например одновременно с перемешиванием в смесительном устройстве. В одном из примеров реализации дополнительный полимер добавляют по существу одновременно с изготовлением, например одновременно с экструзией, или в одном потоке с отходами, или в отдельном потоке.
В одном из примеров реализации добавки вводят в измельченный материал перед изготовлением древесного композиционного материала или одновременно с ним, например перед и/или одновременно с экструзией. В одном из примеров реализации отходы клейких многослойных листов и добавки, а в одном из примеров реализации также дополнительный полимер, можно смешать, предпочтительно до однородной смеси, в смесительном устройстве перед изготовлением древесного композиционного материала.
В одном из примеров реализации применяемая добавка может представлять собой связующее, например МАРР (производную малеинового ангидрида), для улучшения адгезии между измельченным материалом клейких многослойных листов и полимером/пластмассой, тальк для выравнивания поверхности и придания жесткости, краситель, добавку, снижающую трение, фунгицид, антипирен и/или УФ-стабилизатор.
Предпочтительно добавки и/или дополнительный полимер добавляют в заранее определенном количестве относительно количества отходов клейких многослойных листов или содержащегося в них полимера и количество вводимых добавок и/или дополнительного полимера регулируют посредством дозирующего устройства.
В одном из примеров реализации по данному изобретению измельченный материал гомогенизируют перед тем, как ввести добавки.
В одном из примеров реализации исходную температуру в экструдере устанавливают выше 180°C, в одном из примеров реализации выше 200°C, в одном из примеров реализации от 200 до 240°C. Предпочтительно обеспечивают резкое снижение температуры в экструдере в ходе процесса.
В связи с данным изобретением можно применять любой экструдер, известный как таковой, например двухшнековый экструдер. Предпочтительно продукту придают форму при экструзии.
В одном из примеров реализации установка содержит по меньшей мере один конвейер, например ленточный конвейер, для транспортировки исходного материала и/или измельченного материала в различные устройства (или между ними) или же для перемещения продукта из установки.
Предпочтительно адгезионные свойства клея, содержащегося в отходах клейких многослойных листов, нейтрализуют, то есть устраняют, посредством предварительной обработки многостадийным способом, путем измельчения отходов с получением измельченного материала постепенно, за более чем одну стадию (в более чем одном устройстве для измельчения), предпочтительно в устройстве для предварительного измельчения и в устройстве для тонкого измельчения, а также путем поддержания в ходе измельчения достаточно низкой температуры, предпочтительно ниже 60°C, более предпочтительно ниже 50°C. В ходе предварительной обработки устраняют адгезионные свойства клея, но частицы клея, высвобожденные в процессе экструзии, используют как добавки, снижающие трение. Общеизвестно, что для того чтобы достигнуть рентабельной производительности, в традиционные древеснополимерные композиционные материалы следует вводить добавки, снижающие трение, в качестве вспомогательного материала, что увеличивает затраты на производство. Если в качестве исходного материала применяют отходы клейких многослойных листов, отпадает необходимость в использовании отдельных добавок, снижающих трение. Клейкие многослойные листы содержат различные виды дисперсионных клеев или термоклеев, а также кремнийорганических соединений, которые действуют как добавки, снижающие трение, по мере их расплавления в ходе повторной переработки.
Способ и установка по данному изобретению пригодны для переработки различных видов отходов клейких многослойных листов, для получения измельченного материала и для изготовления древесных композиционных материалов.
Способ и установка по данному изобретению позволяют одновременно утилизировать комплексные, содержащие клей отходы клейких многослойных листов и получать пригодный для использования продукт.
Способ и установка по данному изобретению являются очень простыми, что снижает капиталовложения и затраты на переработку.
Получение измельченного материала и древесного композиционного материала в соответствии с данным изобретением представляет собой максимально экологичный способ, удовлетворяющий принципу устойчивого развития. Данное изобретение обеспечивает продукт, который сам по себе представляет повторно переработанный материал, и его можно применять в качестве продукта, также удовлетворяющего еще более строгим нормативам защиты окружающей среды.
В следующем разделе данное изобретение описано с помощью подробного примера реализации, относящегося к прилагаемой технологической схеме 1, которая изображает установку по данному изобретению в сочетании с установкой для получения древесного композиционного материала.
На Фиг.1 показана установка для получения из отходов клейких многослойных листов плит для облицовки внутренних двориков из древесного композиционного материала.
Установка в соответствии с данным изобретением включает устройство подачи, в данном случае ленточный конвейер 9, для транспортировки отходов клейких многослойных листов в устройство 1 для предварительного измельчения. В устройстве 1 для предварительного измельчения отходы клейких многослойных листов измельчают с получением измельченного материала с размером частиц от 30 до 100 мм. Температура измельченного материала на выходе, при выгрузке из устройства предварительного измельчения, составляет примерно от 40 до 60°С. Установка дополнительно включает по меньшей мере одно устройство 2 для тонкого измельчения, в которое подают измельченный материал из устройства 1 предварительного измельчения с помощью конвейера. В устройстве для тонкого измельчения измельченный материал измельчают на куски меньшего размера, от 2 до 8 мм. В соединении с устройством 2 для тонкого измельчения установлено сито для сортировки частиц по размеру до требуемого уровня, однако до размера менее 8 мм. Может быть установлено несколько расположенных рядом устройств для тонкого измельчения. Зазор между лезвиями в устройствах для тонкого измельчения регулируют от 0,15 до 0,25 мм. Выходную температуру измельченного материала при выгрузке из устройства для тонкого измельчения можно поднимать до 80°С, если ее не ограничивают конкретно. Устройство для тонкого измельчения можно охлаждать или с помощью воды, или с помощью воздуха. Предпочтительно температура измельченного материала после устройства для тонкого измельчения ограничена значением ниже 50°С.
Размер и тип отверстий сита выбирают исходя из измельченного материала и получаемого древесного композиционного материала. Испытания показали, что соотношение между диаметром и глубиной отверстия предпочтительно 1:1 и соотношение между площадью поверхности, занимаемой отверстиями, и площадью поверхности сита за исключением отверстий предпочтительно от 45 до 60% являются ключевыми для осуществления свободного от помех рассева.
Предпочтительно в процессе получения измельченного материала регулируют устройства для измельчения, их соотношения по эффективности и размеру частиц измельченного материала. Если отверстия сита в устройстве для предварительного измельчения являются слишком большими, устройство для предварительного измельчения не будет работать удовлетворительно по отношению к устройству для тонкого измельчения. Соответственно, если отверстия сита в устройстве для предварительного измельчения являются слишком маленькими, то устройство для предварительного измельчения будет работать при слишком большой нагрузке. Устройства для измельчения можно очистить отходами от их собственного производства, чистой древесиной и/или тальком.
Установка в соответствии с Фиг.1 включает классификатор 8 для отбора частиц требуемого или конкретного размера для конкретного применения.
Установка также включает гомогенизатор 3 для гомогенизации измельченного материала. Требуемые и предварительно определенные добавки и дополнительный полимер смешивают с измельченным материалом в смесительном устройстве 4, в которое уже загрузили гомогенизированный измельченный материал из гомогенизатора 3 с помощью конвейера.
Установка по Фиг.1 включает двухшнековый экструдер 5, в который направляют смесь измельченного материала из смесительного устройства 4. Формообразующий блок 6 и охладитель 7 для охлаждения сформированного продукта организованы в соединении с экструдером 5. В этой установке охлаждение осуществляют посредством воды. Начальную температуру на первом конце экструдера устанавливают от 200 до 240°С. Это допускает использование относительно жесткого дополнительного полимера. В экструдере обеспечивают резкий спад температуры; высокая температура в начале и как можно более низкая в фильере экструдера. Температура сформированного продукта на выходе зависит от производительности и температуры охлаждающей воды. Предпочтительно температуру на выходе экструдера регулируют так, чтобы она была как можно более низкой, так чтобы продукт из древесного композиционного материала мог выйти из установки в наиболее жестком из возможных состояний. В конце охлаждающего резервуара температуру продукта следует устанавливать низкой, так чтобы форма продукта не искажалась из-за дополнительной усадки при охлаждении.
Установка по Фиг.1 позволяет осуществлять переработку отходов клейких многослойных листов с производительностью от 100 до 2000 кг/ч, предпочтительно от 500 до 1500 кг/ч.
Посредством измельчения отходов постепенно, за множество стадий, и ограничения температуры при измельчении можно устранить адгезионные свойства клея в отходах клейких многослойных листов. Это гарантирует успешное производство древесного композиционного материала, и требуемый продукт можно производить легко и без перерывов в переработке.
В целом испытания показали, что можно легко получить измельченный материал из отходов клейких многослойных листов, и, соответственно, можно легко получить древесные композиционные материалы из измельченного материала, используя способ и установку в соответствии с данным изобретением.
Способ и установка в соответствии с данным изобретением пригодны в различных воплощениях для получения измельченного материала, применяемого в производстве различных видов древесных композиционных материалов из отходов клейких многослойных листов.
Примеры реализации данного изобретения не ограничены приведенными выше примерами; напротив, возможны многочисленные изменения в пределах области защиты, заявленной в формуле изобретения.
1. Способ получения измельченного материала из отходов клейких многослойных листов, содержащих приклеиваемый материал, клей и антиадгезионный материал, включающий переработку указанных отходов клейких многослойных листов в измельченный материал за множество стадий измельчения и нейтрализацию адгезионных свойств клея путем поддержания в течение измельчения достаточно низкой температуры, так, чтобы температура полученного измельченного материала на выходе с каждой стадии составляла ниже 60°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отходы клейких многослойных листов измельчают с получением измельченного материала с требуемым размером частиц на стадии предварительного измельчения.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что размер частиц измельченного материала после стадии предварительного измельчения составляет от 30 до 100 мм.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отходы клейких многослойных листов измельчают с получением измельченного материала с требуемым размером частиц на стадии тонкого измельчения.
5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что размер частиц измельченного материала после стадии тонкого измельчения составляет от 1 до 10 мм.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура полученного измельченного материала на выходе с каждой стадии составляет ниже 50°С.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что отходы клейких многослойных листов сортируют с получением требуемой фракции размеров частиц измельченного материала совместно с измельчением.
8. Установка для получения измельченного материала из отходов (9) клейких многослойных листов, включающих приклеиваемый материал, клей и антиадгезионный материал, содержащая по меньшей мере два устройства (1,2) для измельчения указанных отходов (9) клейких многослойных листов и средство регулирования температуры для регулирования температуры в устройствах для измельчения таким образом, чтобы температура полученного измельченного материала на выходе с каждой стадии составляла ниже 60°С.
9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что она содержит устройство (1) для предварительного измельчения, предназначенное для измельчения отходов (9) с получением измельченного материала с требуемым размером частиц.
10. Установка по п.8, отличающаяся тем, что она содержит устройство (2) для тонкого измельчения, предназначенное для измельчения измельченного материала, поступающего из устройства (1) для предварительного измельчения.
11. Установка по п.8, отличающаяся тем, что она содержит сито для сортировки измельченного материала с получением требуемой фракции размеров частиц измельченного материала в соединении с устройством (1, 2).
12. Установка по любому из пп.8-11, отличающаяся тем, что она снабжена смесительным устройством (4) для смешивания предварительно определенных добавок с измельченным материалом, экструдером (5) для формования древесного композиционного материала из измельченного материала и охлаждающим устройством (7) для охлаждения предварительно сформованного продукта.
13. Установка по п.12, отличающаяся тем, что она содержит устройство для подачи дополнительного полимера.
14. Способ получения продукта из древесного композиционного материала, отличающийся тем, что отходы клейких многослойных листов, содержащие компонент на основе древесных волокон, перерабатывают в измельченный материал способом в соответствии с любым из пп.1-7, с измельченным материалом смешивают заранее определенные добавки, и измельченный материал перерабатывают в продукт из древесного композиционного материала.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что продукт из древесного композиционного материала получают из измельченного материала путем экструдирования, литья под давлением или прессования между пластинами.
16. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что к измельченному материалу отходов клейких многослойных листов добавляют дополнительный полимер.
