Sposób wytwan;;ania kompozytu PVC z wykoreystaniem wypelniacza lignocelulozowego Przedmiotem wynaJazk.u jest sposób wytwarzania kompozytu PVC z wykorzystaniem wypelniacza lignocelulozowego. Wynalazek ma zastosowanie przy produkcji elementów z tworzywa sztucznego, o róznym przeznaczeniu branzowym, jednak w znaczacej wiekszosci elementy te zwiazane sa z branza instalacyjna, taka jak: elektryczna, wentylacyjna, kanal izacyjna. Znane sa tworzywa kompozytowe, wytworzone jako mieszaniny polichlorku winylu z wypelniaczami lignocelozowymi. Napelniacze tego typu mozna otrzymac poprzez wydzielenie z róznych roslin np. bambusa, lusek ryzowych, pestek oliwek, wydzielonych z drewna lub produktów zawierajacych wlókna drzewne, w tym z plyt drzewnych klejonych, prasowanych, itp. Zasadnym powodem uzywania wypelniaczy jest uzyskiwanie wiekszej ilosci produktów, czyli uzyskiwanie wiekszej ilosci objetosci finalnej mieszanki, która sluzy do wytworzenia produktów, z UZyciem tej samej ilosci objetosciowej kluczowych substratów tworzywa sztucznego, bez szkody dla jakosci i parametrów technicznych wytwarzanych produktów. Wiadomo z tego, ze dla zachowania parametrów, zasadniczo nie jest mozliwe stosowanie wysokiej proporcji substancji wypelniajacych wzgledem kluczowych substrntów. Z drugiej strony jednak, zastosowanie wypelniaczy polepsza parametry wytworu z tworzywa sztucmego poprzez ograniczenie kurczenia sie wyrobu z tworzywa bezposrednio po procesie tloczenia, a wiec po wystygnieciu wyrobu. Dla zwiekszenia ilosci wypelniaczy, z zachowaniem prawie niezauwazalnych zmian struktury wyrobu z tworzywa. z jednoczesnym uzyskaniem korzystnych cech wykonywanego wyrobu, w przypadku tworzyw sztucznych kluczowa okazuje sie byc technologia najpierw wytwarzania mieszanki, a w dalszym biegu procesu kluczowa okazuje sie byc technologia przetwarzania tej mieszanki w procesie wytlaczania kompozytu tworzywowego. Potwierdzeniem znanej juz technologi wykorzystywania wypelniacz lignocelulozowy jest technologia opisana w zgloszeniu patentowym polskim o numerze P .419106. Podano w nim, ze wytwarzanie kompozytu polega na laczeniu polimerów termoplastycznych z materialem lignocelulozowym przy wykorzystaniu granulacji i pózniejszego wytloczenia detalu, gdzie dopuszczalne jest uzycie odpadów tworzywowych, a do laczenia wykorzystuje . . . . sie operaqe m1eszarua. PL 438674 A1 2/13Ze zgloszenia innego polskiego wynalazku o numerze procedury P.396324 znana jest metoda otrzymywania wyrobów kompozytowych z polimerów termoplastycznych odpadowych napelniaczy. Wskazano, ze kazdy z wielu wymienionych w rozwiazaniu mozliwych do zastosowania wypelniaczy, winien byc stosownie przygotowany przed domieszkowaniem, albo poprzez rozdrobnienie, albo poprzez zmielenie, a dopiero pózniej wysuszony i jeszcze pózniej wymieszany, gdzie miesza sie róze typy wypelniaczy ze soba i jednoczesnie z polimerem termoplastycznym. Z patentu polskiego o numerze Pat.213753 ujawnione jest uzyskiwanie kompozytu poprzez przetwarzanie mieszaniny zlozonej z 65-97% suspensyjnego polichlorku winylu korzystnie o liczbie K wynoszacej 61-70, zawierajacej 2-4% stabilizatorów termicznych, 0- % plastyfikatorów, modyfikatorów udarnosci i plyniecia oraz 0-1 % smaru, korzystnie wosku parafinowego, zawierajacej ponadto napelniacz lignocelulozowo-mineralny. Podano, ze jako napelniacz Iignocelulozowo-mineralny stosuje sie rozdrobniona mase lapana, korzystnie bedaca odpadem z przemyslu papierniczego i/lub meblarskiego, zawierajaca do 60% wlókien celulozowych oraz ditlenek tytanu, który wysuszony do zawartosci wilgoci ponizej 0,5% i rozdrobniony mies.za sie w dwustopniowym mieszalniku z pozostalymi skladnikami w proporcji 3:1-15:1, korzystnie 3:1 i tak otrzymana mies7.anine poddaje sie w typowy sposób procesowi zelowania podczas wytlaczania w temperaturze 160-l 90°C, korzystnie l 75°C, do otrzymania granulatu lub profilu ciaglego. Z ujawnienia wynika, ze owego napelniacza lignocelulozowego znajduje sie stosunkowo niewiele, co nalezy zapewne tlumaczyc pewnym rodzajem niedogodnosci z takim napelniaczem zwiazanej. Napelniacz tego rodzaju jest trudny do wytworzenia do postaci nadajacej sie do zastosowania przy tworzywach sztucznych i ich technologii wytlaczania. Podczas prób nad niniejszym wynalazkiem okaz.alo sie, ze uzyskanie proszku lignocelulozowego jest zwiazane z dosc wysokim wydatkiem energetycznym, a poza tym takie wytwarzanie winno byc dosc powolne, aby ów napelniacz nie nagrzewal sie w czasie przetwarzania na mial, co niestety stanowilo dosc powtari.alna prawidlowosc. Spowolnienie przygotowarna odpowiedniej formy substratu nie pozwalalo uzyskiwac go wydajnie w oczekiwanej ilosci. Z kolei niwelowanie nagrzewania sie poprzez zwiekszenie rozmiaru drobin do wielkosci zauwazalnych wlókien, wywolywalo kolejna niedogodnosc polegajaca na wysokiej czepliwosci wlókien, ich zbrylarnu sie, co przekladalo sie na utrate mozliwosci poprawnego mieszania sie takich PL 438674 A1 3/13zbrylonych wlókien z substratami tworzyw sztucznych, a w konsekwencji powodowalo znaczna nierównomiernosc struktur uzyskiwanych w procesie wytlaczania. Co prawda pokazano w polskim patencie o numerze Pat.226354, ze jest mozliwe wykorzystywanie wlókien lignocelulozowych polczonych z tworzywem sztucznym i nawozem mineralnym, jako hio-rozpadalnej kompozycji polimerowej przeznaczonej do zastosowan agrotechnicznych. Znany proces laczenia prowadzil do skomponowania struktury o latwym rozpadzie na powrót na drobiny pierwotnie uzyte do polaczenia. Polegalo to na granulowaniu niskocisnieniowym w granulatorze walcowym dajacym chwilowe zlaczenie skladników, a takze dodatkowo znany proces mógl wykorzystywac wytlaczarke o skróconym ukladzie uplastyczniania do polaczenia uprzednio wytworzonych granulek wlókna, polaczonych juz w granulatorze z nawozem mineralnym, z tworzywem termoplastycznym. Dodatkowy konieczny etap, o ile wykorzystywano termoplastyczna skrobie kukurydziana, polegal na uplastycznieniu skrobi w wytlaczarce, takze o skróconym ukladzie uplastyczniania i uzyskaniu z niej wstegi, która granulowano mechanicznie przy uzyciu granulatora nozycowego do postaci drugiego granulatu wsadowego, przy czym etap ten byl etapem równoleglym do wytwarzania pierwszego granulatu wsadowego z nawozów mineralnych i granulek wlókna. Jesli owa skrobia byla wykorzystywana, to laczenie w wytlaczarce pierwszego granulatu wsadowego i drugiego granulatu wsadowego nastepowalo jako trzeci etap znanego procesu. Jesli skrobia termoplastyczna nie byla wykorzystywana, to laczenie w wytlaczarce granulatu wsadowego pierwszego, co wazne bez drugiego granulatu wsadowego nastepowalo jako drugi etap znanego procesu. Niezaleznie od tego, czy wykorzystywano dwa, czy trzy etapy, to pierwszy granulat wsadowy dosypywano w formie pastylek, do wytlaczarki uplastyczniajacej tworzywo sztuczne, dopiero w strefie grzewczej i dzieki podajnikowi bocznemu. Uzyskiwana wstege granulowano granulatorem nozycowym. Celem niniejszego wynalazku jest jednak wytworzenie wytlaczanego kompozytu PVC z napelniaczem lignocelulozowym w bardzo wysokiej proporcji napelniacza wzgledem pozostalych skladników, jako wysoce jednorodnej i nie rozpadajacej sie samoczynnie mieszanki po etapie wytlaczania, w sposób zdecydowanie szybszy i pozwalajacy uzyskac duza masowo, przemyslowa ilosc kompozytu, co moze wskazywac w swietle uprzednich uwag o tego rodzaju strukturach na dzialanie nieuzasadnione i prowadzace do pozyskania wadliwego produktu. Dzieki postepowaniu zgodnemu z metoda wedlug niniejszego wynalazku okazalo sie to nieoczekiwanie mozliwe, a co najwazniejsze: uzyskiwano produkt o PL 438674 A1 4/13poprawnych parametrach, bez nierównomiernej struktury czasteczkowej, a nawet byl to produkt o mniejszej odpowiedzi na pózniejsza zmiane rozmiaru, w trakcie i po stygnieciu zwiazanym z metoda wytwarzania przez tloczenie wysokotemperaturowe wysokocisnieniowe, co nieoczekiwane wlasnie dzieki wlóknom lignocelulozowym uzytym w niezwykle wysokiej proporcji. Wedlug nmteJszego wynalazku, sposób wytwarzania kompozytu PVC z wykorzystaniem wypelniacza lignocelulozowego, polega na tym, ze uzyty wypelniacz lignocelulozowy jest stosownie przygotowany przed domieszkowaniem, najpierw przez wyodrebnienie, nastepnie poprzez rozwlóknienie i/lub poprzez rozdrobnienie, a dopiero pózniej mieszany jest z polimerem termoplastycznym. Mieszaniu wypelniacza lignocelulozowego z polimerem termoplastycznym towarzyszy dozowanie dodatków, w tym stabilizujacych termicznie, smarujacych oraz korzystnie przynajmniej jednego napelniacza uzupelniajacego i/lub ulepszacza, takze bedacych dodatkami, az do uzyskania jednolitej konsystencji mieszanki wsadowej w pierwszym etapie. Metoda jest przynajmniej dwuetaJX)wa, z czego drugim etapem jest wytloczenie uprzednio przygotowanej mieszanki wsadowej. Korzystnie uzyskana w pierwszym i/lub drugim etapie mase mozna granulowac. Wynalazek charakteryzuje sie tym, ze w pierwszym etapie do mieszalnika rozgrzewalnego nasypuje sie z ewentualnym odstepstwem rzedu +/-5% do dwóch razy mniejsza objetosciowo ilosc skladników bazowych w postaci wzbogaconego o dodatki polimeru termoplastycznego zmielonego na make, wzgledem objetosci glównego skladnika wypelniajacego w postaci wlókien lignocelulozowych. Wykonuje sie to nastepujaco. Do pelnej dawki polimeru termoplastycznego pojedynczego wsadu mieszalnika rozgrzewalnego dodaje sie pelna dawke napelniacza uzupelniajacego i/lub ulepszacza w ilosci od 5phr do 1 Ophr wzgledem polimeru termoplastycznego, po czym miesza sie skladniki bazowe, a gdy temperatura podczas mieszania w mieszalniku rozgrzewalnym wzrosnie do 50°C podaje sie dodatek smarujacy w ilosci do l phr wzgledem polimeru tennoplastycznego, po czym przy dalszym mieszaniu, nadal z zewnetrzna predkoscia obwiedniowa smigiel mieszalnika rozgrzewalnego od 27m/s do 33m/s, gdy temperatura wzrosnie do 70°C podaje sie dodatek stabilizujacy w ilosci od l ,Sphr do 3phr wzgledem polimeru termoplastycznego, natomiast gdy temperatura wzrosnie do 90°C, to obniza sie zewnetrzna predkosc obwiedniowa smigiel mieszalnika rozgrzewalnego na od t 6rn/s do 20m/s, stabilizujac temperature w zakresie +/- 2°C wzgledem 90°C, a podczas jej ustabilizowania podaje sie do mieszalnika rozgrzewanlnego wypelniacz z wlókien ligocelulozowych z predkoscia do l O litrów/min dopóki nie osiagnie sie sumarycznej PL 438674 A1 /13ilosci mieszaniny wynoszacej nie wiecej niz 75% objetosci mieszalnika rozgrzewalnego, korzystnie 65%. Po uzyskaniu takiego wypelnienia podnosi sie predkosc obwiedniowa smigiel mieszalnika rozgrzewalnego na od 27rn/s do 33m/s i po uzyskaniu temperatury 125°C przenosi sie uzyskana jednorodna mase do mieszalnika zimnego, korzystnie z plaszczem wodnym, stabilizujacym temperature jednorodnej masy, zas z mieszalnika zimnego podaje sie ja nieschlodzona do wytlaczarki i wytlacza w drugim etapie. Kluczowym jest, ze podajac wlókna lignocelulozowe dozuje sie je dawkami na dezintegrator wibracyjny wibrujacy powyzej mieszalnika rozgrzewalnego z czestotliwoscia do 1 OOHz, korzystnie do SOHz, z którego po rozrzuceniu na cala jego powierzchnie, rozseparowane dawki przenoszone sa suwliwie do mieszalnika rozgrzewalnego, którego objetosc stosuje sie korzystnie nie mniejsza niz 100 litrów, korzystnie nie mniejsza niz 500 litrów. Wskazana ilosc nie ogranicza mozliwosci zastosowania mniejszego objetoscia mieszalnika rozgrzewalnego, jednak dla podanego przepisu okazalo sie, ze mozliwe sa do wykorzystania duze pojemnosci bez straty dla samej mozliwosci wymieszania masy, jak i bez niedogodnosci zwiaz.anej z napowietrzaniem sie masy z powodu dozowania wlókien. Wlókna bowiem nie sa zbrylone, dobrze homogenizuja w mieszance, szybko zwiekszajac ciezar i objetosc mieszanej masy. Korzystnie uzyskana w pierwszym etapie mase, granuluje sie bez schlodzenia, zanim poda sie ja do drugiego etapu, natomiast po zgranulowaniu, a przed podaniem do drugiego etapu cieply granulat poddaje sie rozwalcowaniu na plaskie wstegi, przepuszczajac granulat przez szczeline pomiedzy dwoma obracajacymi sie przeciwbieznie równoleglymi walcami, przy czym stosuje sie stala szczeline korzystnie nie szersza niz 0,1 mm. Korzystnie wytlaczanie w drugim etapie zakancza sie wytworzeniem wstegi albo preta z jednorodnej masy, która to wstege albo odpowiednio pret granuluje sie, przeznaczajac uzyskany granulat do dalszej obróbki, ewentualnie po oziebieniu okresowo skladujac go jako substrat mozliwy do wykorzystania w innych procesach obróbczych tworzyw sztucznych. Korzystnie prowadzi sie trzeci etap polegajacy na ponownym przetloczeniu wytloku albo jego granulatu, przy czym pomiedzy drugim, a trzecim etapem, wytlok albo odpowiednio jego granulat, poddaje sie rozwalcowaniu na plaskie wstegi, przepuszczajac go przez szczeline pomiedzy dwoma obracajacymi sie przeciwbieznie równoleglymi walcami, przy czym stosuje sie stala szczeline, korzystnie nie szersza niz O, 1 mm. Korzystnie :zamiennie wytlaczanie w drugim albo w trzecim etapie zakancza sie wytworzeniem produktu gotowego, korzystnie rury typu peszel. PL 438674 A1 6/13Korzystnie dla zastosowania wlasciwej obwiedniowej predkosci smigiel mieszalnika, stosuje sie mieszalnik o srednicy nie mniejszej niz 0,5m, natomiast punkt skrajny smigla najdalej oddalony od osi smigla obiera sie na trajektorie zataczanej obwiedni. Korzystnie jak.o polimer tennoplastyczny stosuje sie polichlorek winylu. Korzystnie jako napelniacz uzupelniajacy stosuje sie krede. Korzystnie jako dodatek stabilizujacy stosuje sie stabilizator cynkowy. Korzystnie jako dodatek smarujacy stosuje sie wosk. Korzystnie jako ulepszacz stosuje sie modyfikator udarnosci, korzystnie chlorowany polietylen. Korzystnie wyodrebnienie wypelniacza lignocelulozowego nastepuje z roslin, takich jak: bambus, luski ryzowe, pestki oliwek, drzewa lub krzewy lub a produktów zawierajacych wlókna drzewne, takich jak: plyty drzewne, klejone i/lub prasowane. Korzystnie pr~osc obwiedniowa smigiel miesz.ainika rozgrzewalnego podczas wzrostu temperatury ustala sie w zakresie od 1 O do 20 obr/s, w zaleznosci od jego srednicy i korzystnie od materialu mieszanego. Korzystnie predkosc obwiedniowa smigiel mieszalnika rozgrzewalnego i/lub mieszalnika zimnego podczas stabilizacji temperatury ustala sie w :zakresie od 5 do 15 obr/s, w zaleznosci od jego srednicy i korzystnie od materialu mieszanego. Niewatpliwa zaleta rozwiazania jest wysoka szybkosc calego procesu, mimo uzycia tak znacznej proporcji objetosciowej, bo az 1:1, skladników bazowych i wypelniacza lignocelulozowego Wynalazek urzeczywistniono w przykladzie wykonania nastepujaco. Przykladowy sposób wytwarzania kompozytu PVC z wykorzystaniem wypelniacza lignocelulozowego, polega na tym, ze uzyty wypelniacz lignocelulozowy byl stosownie przygotowany przed domieszkowaniem. najpierw przez wyodrebnienie, nastepnie poprzez rozwlóknienie i poprzez rozdrobnienie, a dopiero pózniej mieszany byl z polimerem tennoplastycznym. Mieszaniu wypelniacza lignocelulozowego z polimerem tennoplastycznym towarzyszylo dozowanie dodatków, w tym stabilizujacych termicznie, smarujacych oraz przynajmniej jednego napelniacza uzupelniajacego i ulepszacza, takze bedacych dodatkami, az do uzyskania jednolitej konsystencji mieszanki wsadowej w PL 438674 A1 7/13pierwszym etapie. Metoda byla przynajmniej dwuetapowa, z czego drugim etapem bylo wytloczenie uprzednio przygotowanej mieszanki wsadowej. Uzyskana w pierwszym i drugim etapie mase granulowano. W pierwszym etapie do mieszalnika rozgrzewalnego nasypano z ewentualnym odstepstwem rzedu +/-5%, tym razem bez odstepstwa, dokladnie taka sama ilosc wagowo, czyli 125kg, co przelozylo sie na dwukrotnie mniejsza objetosciowa ilosc skladników bazowych w postaci wzbogaconego o dodatki polimeru termoplastycznego zmielonego na make, wzgledem glównego skladnika wypelniajacego w postaci wlókien lignocelulozowych, którego masa takze wynosila 125kg, natomiast objetosc dwukrotnie wiecej. Wykonano to nastepujaco. Do pelnej dawki polimeru termoplastycznego pojedynczego wsadu mieszalnika rozgrzewalnego dodano pelna dawke napelniacza uzupelniajacego wraz z ulepszaczem w ilosci od 5phr do 1 Ophr gotowej mieszaniny, tym razem dokladnie lOphr, po czym mieszano skladniki bazowe. a gdy temperatura podczas mieszania w mieszalniku rozgrzewalnym wzrosla do 50°C podano dodatek smarujacy w ilosci lphr gotowej mieszaniny, po czym przy dalszym mieszaniu, nadal z zewnetrzna predkoscia obwiedniowa smigiel mieszalnika rozgrzewalnego od 27m/s do 33m/s, tym razem 30m/s, gdy temperatura wzrosla do 70°C podano dodatek stabilizujacy w ilosci od l ,Sphr do 3phr gotowej mieszaniny, tym razem 3phr, natomiast gdy temperatura wzrosla do 90°C, to obnizono zewnetrzna predkosc obwiedniowa smigiel mieszalnika rozgrzewalnego na od l 6m/s do 20m/s, tym razem na 1 &m/s, stabilizujac temperature w zakresie +/- 2°C wzgledem 90°C, tym razem dokladnie na 90°C, a podczas jej ustabilizowania podawaano do mieszalnika rozgrzewanlnego wypelniacz z wlókien ligocelulozowych z predkoscia do 1 O litrów/min dopóki nie osiagnieto sumarycznej ilosci mieszaniny wynoszacej nie wiecej niz 75% objetosci mieszalnika rozgrzewalnego. Po uzyskaniu takiego wypelnienia podniesiono predkosc obwiedniowa smigiel mieszalnika rozgrzewalnego na od 27rn/s do 33m/s, tym razem na 30m/s i po uzyskaniu temperatury 125°C przeniesiono uzyskana jednorodna mase do mieszalnika zimnego, z plaszczem wodnym, ale nadal mieszajac i stabilizujac temperature jednorodnej masy, zas z mieszalnika zimnego podano ja nieschlodzona do wytlaczarki i wytloczono w drugim etapie. Kluczowym jest, ze podajac wlókna lignocelulozowe dozowano je dawkami na dezintegrator wibracyjny wibrujacy powyzej mieszalnika rozgrzewalnego z czestotliwoscia do I OOHz, korzystnie do SOHz, tym razem równo I OOHz, z którego po rozrzuceniu na cala jego powierzchnie, rozseparowane dawki przenoszone byly suwliwie do mieszalnika rozgrzewalnego, którego objetosc stosuje sie korzystnie nie mniejsza niz 100 litrów, korzystnie nie mniejsza niz 500 litrów. Tym razem zastosowano dokladnie 500 litrów. PL 438674 A1 8/13Uzyskana w pierwszym etapie mase, granu1o_wano bez schlodzenia, zanim podano ja do drugiego etapu, natomiast po zgranuJowaniu, a pr.led podaniem do drugiego etapu cieply granulat poddano rozwalcowaniu na plaskie wstegi, przepuszczajac granulat przez szczeline: pomiedzy dwoma obracajacymi sJe przeciwbieznie równoleglymi waJcami, przy czym stosuje sie_ stala szczeline korzystnie nie szersza niz O ,_ J mm, a tym razem zastosowano dokladnie 0,1mm. Wytlaczanie w drugim etapie zakonczono wytworzeniem preta z jednorodnej masy, który to pret takze granulowano, przeznaczajac uzyskany granulat do daJszej obróbkj, po oziebieniu okresowo skladujac go jako substrat mozliwy do wykorzystania w innych procesach obróbczych twort;yw sztucznych. Prowadzono takze trzeci etap polegajacy na ponownym przetloczeniu granulatu wytloku, przy czym pomiedzy drugim a trzecim etapem, granulat wytloku poddano takze rozwalcowaniu na plaskie wstegi, przepuszczajac go przez szczeline pomiedzy dwoma obracajacymi sie przeciwbieznie równoleglymi walcami, przy czym stosuje sie stala szczeline, korzystnie nie szersza niz 0,1mm, tym razem_ zastosowano dokladaie 0,hnm. Wytlac?.anie w trzecim etapie zakonczono wytworzeniem produktu gotowego, rury typu peszel;-dodatkowo karbowanej. Dla. zastosowanla . wlasciwej _ obwiedniowej predkosci smigiel mieszalnika, stosuje sie mieszalnik o srednicy. nie mniejszej niz Ó,5m, natomiast, punkt skrajny smigla najdalej oddaJony od osi smigla obi~- ~ sie na trajektorie zataczariej obwiedni, przy czym tym razem :zastosowano mieszalniki, odpowiednio rozgnewalny i zimny, o jdentycznej srednicy wynoszacej lm. Jako polimer termoplastyc~y zastosowano polichlorek winylu .. Jako .~pelniacz iuzupelniajacy zastosowano krede. Jako dodatek stabilizujacy zastosowano stabilizator ~ynkowy. Jako do~tek smarujacy zasto_ s_owa1_10 ~osk. :Jako uleps1.acz zastosowano ·modyfikator udarnosci , tym razem chlorowany polietylen. Wyodrebnienie wypelniacza lignocelulozowego· nastapilo z produktów 2awierajacych wlókna drzewne, takich jak: plyty drzewne, klejone i prasowane. Predkosc obwiedniowa smigiel mieszalnika rozgrzewalnego podczas v.'ZTostu tem~ratl.uy us@ono na IO _