!HU000005382T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 005 382
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA (21) Magyar ügyszám: E 03 796050 (22) A bejelentés napja: 2003. 11. 24. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20030796050 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1565296 A1 2004. 06. 10. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1565296 B1 2008. 10. 22.
(51) Int. Cl.: B29B 17/02 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 04048059 PCT/EP 03/050888
(30) Elsõbbségi adatok: 02292926 2002. 11. 26.
(73) Jogosult: Tarkett SAS, 92748 Nanterre Cédex (FR)
EP
(72) Feltalálók: BASTIN, Pierre, B-6600 Bastogne (BE); SIMON, Jean-Yves, B-6810 Chiny (BE) (54)
(74) Képviselõ: Baranyi Éva, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Eljárás kompozit anyagok hasznosítására
(57) Kivonat
HU 005 382 T2
A találmány tárgya eljárás szálasanyagokat és nemszálas mûanyagokat tartalmazó kompozit anyag hasznosítására, amely eljárás az alábbi lépéseket tartalmazza: – a kompozit anyag lehûtését –40 és +10 °C közötti hõmérsékletre; és
– a lehûtött kompozit anyag õrlését a szálasanyagok és a nemszálas mûanyagok elkülönítésére; és – a szálasanyagoknak a nemszálas mûanyagoktól történõ elválasztását.
A leírás terjedelme 6 oldal Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 005 382 T2
Bevezetés A találmány tárgya eljárás egy olyan kompozit anyag hasznosítására, amely szálasanyagokat és nemszálas anyagokat tartalmaz. 5 A technika állása Szálasanyagokat és nemszálas mûanyagokat tartalmazó kompozit anyagok felhasználása széleskörûen elterjedt. Ilyen szálasanyagokat és nemszálas mûanyagokat kombináló kompozit anyagokat alkalmaznak széleskörûen a padló- vagy falbevonatoknál. Ezek a kompozit anyagok szolgálhatnak hõ¹ vagy hangszigetelésre is, például az építõiparban vagy az autógyártásnál. Ezen alkalmazási területekhez egy nemezréteget társítanak egy kompakt réteggel és/vagy egy nemszálas mûanyagból expandált réteggel. Más esetekben a szálasanyag nem rétegben van, hanem rácsban egyéb rétegekhez kapcsolva. A szálasanyagok közül megemlítjük például a poliészter¹, poliamid- és/vagy polipropilénalapú homovagy kopolimer formájú textilrétegeket, továbbá a poliamid¹, poliészter- vagy polipropilénalapú homo- vagy kopolimer formájú nemszövött termékeket. Ami a nemszálas mûanyagokat illeti, ezek gyakran PVC¹, sztirolpolimer (SBS)¹, poliolefin- stb. alapúak. Bizonyos esetekben a nemszálas mûanyag réteg szendvicsként helyezkedhet el két szálasanyagból álló réteg között, például egy textilréteg és egy nemszövött réteg között. A textília/padlószõnyeg jól ismert díszítõ jellegén kívül szálasanyagokat választhatunk egyéb tulajdonságaik miatt is, például: – mechanikai szilárdságuk miatt, amely például növeli a merevséget, – hõállóságuk miatt, – azon képességük miatt, hogy a kompozitnak jobb méretstabilitást biztosítanak stb. Az ilyen kompozit anyagok egyre nagyobb elterjedésével együtt jár az újrahasznosítás problémája, akár a gyártási hulladékoké, akár a felhasználásuk után életük végén a termékek kinyerésekor. Az ilyen kompozit anyagok újrahasznosítása általában az alábbiak miatt jelent problémát: – a szálasanyagok olvadáspontja általában sokkal magasabb a nemszálas anyagokénál. Például a poliamid- és poliészterszálak olvadáspontja 250 °C körüli, ugyanakkor a polietilének már 120 °C körüli hõmérsékleten megolvadnak. – a szálasanyagok általában sokkal merevebbek, mint a nemszálas anyagok. Következésképpen nehéz újrahasznosítani szálas és nemszálas anyagok kombinációját, például többrétegû kombinációját. Ugyanis a szálasanyagok rosszul diszpergálódnak az újraolvasztott nemszálas anyagokban. A szálasanyagokhoz az olvadási hõmérséklet gyakran 100 °C¹kal magasabb, mint az ezekkel társított nemszálas anyagoké. Gyakran illuzórikus valamennyi anyagot a szálasanyagok olvadáspontja feletti hõmérsékleten összekeverni a hõ hatására bekövetke-
10
15
20
25
2
zõ bomlási problémák miatt, amit a magas hõmérséklet a nemszálas anyagok esetén okozna. Ebbõl az következik, hogy az újrahasznosított anyagok mechanikai tulajdonságai nagyon gyengék. Ezenkívül a meg nem olvadt szálasanyagok gyorsan eltömik az újrahasznosító berendezések szûrõit. Az ilyen típusú anyagok korrekt hasznosításához tehát elengedhetetlenül szükséges a szálas és nemszálas anyagok szétválasztása. Az EP–A1–0 750 944 számú szabadalmi leírásban berendezést ismertetnek anyagok õrlésére, ahol az anyagokat õrlés elõtt az anyag üvegátmeneti hõmérséklete alatti hõmérsékletre hûtik. Ily módon a berendezéssel tökéletesen megõrölhetõ az anyag finom részecskékké. Az õrlés során valamennyi anyagot többékevésbé azonos méretû részecskévé õrölnek. Következésképpen az ilyen berendezéssel nem lehet azután az õrölt anyagokat szétválasztani. Ezenkívül az anyagot nagyon alacsony hõmérsékletre, általában –100 °C körüli hõmérsékletre kell lehûteni. Az anyag ilyen alacsony hõmérsékletre történõ hûtése magas költségeket vonz. Az US–A–5 735 471, EP–A–0 068 502 és WO–A–97/07893 számú dokumentumokban egyéb kompozit anyagok hasznosítására szolgáló eljárásokat írnak le, ahol a kompozit anyag tartalmaz szálasanyagokat és nemszálas mûanyagokat.
A találmány célja A találmány célja olyan eljárás kidolgozása kompo30 zit anyag hasznosítására, amely hatékony és ugyanakkor gazdaságos. Ezt a célt elérjük az 1. igénypont szerinti hasznosítási eljárással.
35
40
45
50
55
60 2
A találmány általános ismertetése A találmány szerint a találmány tárgya eljárás szálasanyagokat és nemszálas mûanyagokat tartalmazó kompozit anyag hasznosítására, amely eljárás az alábbi lépéseket tartalmazza: a kompozit anyag lehûtését –40 és +10 °C közötti hõmérsékletre; a lehûtött kompozit anyag õrlését a szálasanyagok és a nemszálas mûanyagok elkülönítésére és a szálasanyagoknak a nemszálas mûanyagoktól történõ elválasztását. A szálasanyagok és a nemszálas mûanyagok külön-külön nyerhetõk ki és újrahasznosíthatók. Tulajdonképpen az ilyen hõmérsékleten történõ õrlés során a szálak gyakorlatilag nem törnek össze, és hosszúak maradnak, ugyanakkor a nemszálas mûanyagokat megõröljük és többé-kevésbé szabályos méretû részecskéket képezünk ezekbõl. Az a tény, hogy ilyen hõmérsékleteken sikerül a nemszálas mûanyagokat úgy megõrölni, hogy ugyanakkor nem törjük össze a szálakat, meglepõ. Azt lehetne várni, hogy a szálak ugyancsak összetörnek, hiszen az ezeket alkotó anyag az alkalmazott hõmérsékleteken rideg. Ugyanakkor a tények nem ezt igazolják. A nemszálas anyag elválik a szálasanyagtól, és a kétféle anyag szétválasztását ez megkönnyíti. A találmány szerinti eljárás rendelkezik egy további különösen meglepõ vonással az õrlési hõmérséklet tekintetében. Ugyanis a technika állása szerint a kompo-
1
HU 005 382 T2
zit anyagot a kompozit anyag üvegátmeneti hõmérséklete alatti hõmérsékletre kellene hûteni. Tudva azt, hogy a poliolefinek üvegátmeneti hõmérséklete körülbelül –80 °C, a poliolefineket tartalmazó kompozit anyagot tehát õrlés elõtt –80 °C alatti hõmérsékletre kellene hûteni. Ezzel szemben az ilyen kompozit anyagok õrlését könnyen elvégezhetjük –40 °C körüli hõmérsékleten, vagyis a poliolefinek üvegátmeneti hõmérsékleténél lényegesen magasabb hõmérsékleten. Ez természetesen gazdaságossági szempontból elõnyt jelent, hiszen kisebb lesz a hûtõanyag¹ – például cseppfolyósnitrogén- vagy szárazjég¹ – fogyasztás. A találmány szerinti eljárással lehetséges a szálak gyakorlatilag teljes elkülönítése és késõbbi szétválasztása a nemszálas mûanyagoktól, vagyis a kompozit anyagok hatékony újrafelhasználása ezzel lehetõvé válik. Ezenkívül a mérsékelten alacsony õrlési hõmérsékleteknek köszönhetõen a hûtéssel kapcsolatos költségek is alacsonyak maradnak, ami gazdasági szempontból elõnyös. Az egyik elõnyös megvalósítás szerint a kompozit anyagot –30 °C és –10 °C közötti hõmérsékletre hûtjük. A nemszálas mûanyag tartalmazhat PVC¹t, sztirolpolimereket, például SBS¹t vagy poliolefineket. Még akkor is, ha a nemszálas mûanyag tartalmaz kenõanyagot és/vagy lágyítót és/vagy töltetet, az ilyen hõmérsékleteken a nemszálas mûanyag kiválóan õrölhetõ. A szálasanyag lehet egy nemez, amely társítva van egy nemszálas mûanyagból álló kompakt vagy expandált réteghez. A szálasanyag lehet egy textilréteg, amelyet például a hurkolt vagy tûfilc eljárással vagy nemszövött eljárással készítenek. A szálasanyag lehet egy mûanyag a következõk közül: poliészterek és/vagy poliamidok és/vagy poliolefinek homo- vagy kopolimer formában, üvegszálak, poliaramidszálak stb. A kompozit anyag õrlése után a szálasanyagot mechanikai úton elválaszthatjuk a nemszálas mûanyagtól, például egy szita vagy egy centrifuga segítségével. Alkalmazási példák 1. példa: Egy vagy több nemszálas mûanyag réteget és egy nemszövött réteget tartalmazó kompozit szétválasztása A) Szálas rész Ebben az esetben a szálak egy poliészterszál-alapú nemszövött részbõl és/vagy poliészterpoliamid koextrudált szálakból állnak. B) Nemszálas rész Az alsó réteg olyan kompoundalapú, amely többek között tartalmaz lágyított, töltött, kenõanyagot tartalmazó PVC¹t vagy töltött, kenõanyagot tartalmazó és lágyító olajokat (process oil) tartalmazó adalékokkal ellátott poliolefineket. Természetesen egyéb mûanyagalapú, például SBS vagy SBR alapú kompound is használható.
2
C) Összetételi példák Az ásványi töltetek például kréta, kalcit, barit, dolomit, szilícium-dioxid, kaolin. A lágyítók (PVC esetében) a PVC-nél jól ismert lá5 gyítók (például ftalátok). A lágyítóolajok a kõolajfinomításból származó ásványi olajok, amelyek többé-kevésbé aromás vagy nafténes vagy paraffinos jellegûek. A kenõanyagok és adalékok általában azok, ame10 lyek a szakterületen ismertek és kereskedelmi forgalomban kaphatók. C1.) Alsó PVC-rétegre példák PVC 27,5% 17% 15 DINP Kréta 29% Barit 24% Stabilizáló¹/kenõanyag 1,5% Különféle adalékok 1% 20 C2) Poliolefin alsó réteg példák PEBD (kis sûrûségû polietilén)/LLDPE (linear low density polyethylene)/VLDPE (very low density linear polyethylene)/EVA (etilén-vinil-acetát kopolimer)/EPDM 25 (etilén-propilén-dién kopolimer) vagy POE (metallocén vagy nem metallocén elasztomer poliolefinek) vagy POP (metallocén vagy nem metallocén plasztomer poliolefinek): 16% Ásványi olaj 6%. 25% 30 Kréta Barit 52% Adalékok 1%. Magától értetõdik, hogy az összetételek viszonylag jelentõs arányban változhatnak, az alsó ré35 teggel szembeni végsõ követelmények függvényében. Ez a meggondolás természetesen alkalmazandó a polipropilénalapú (kopolimer vagy nem kopolimer) és a HDPE-alapú (nagy sûrûségû polietilén), valamint az MDPE (közepes sûrûségû polietilén) varián40 sokra is. C3) A rétegek eloszlása nemszövött: 15–70 (vagy ennél is több) g/m2 között változik alsó réteg: rendszerint 1 és 7 kg/m2 között változik. 45 D) Kompozitok elõõrlése A kompozitokat nagyjából megõröljük szobahõmérsékleten, itt nem törekszünk a szálak elválasztá50 sára. Az õrlési méretek centiméteres oldalnagyság körüliek. E) A granulátumok hûtése A granulátumokat egy Archimedes-csavar segítsé55 gével egy hengerbe szállítjuk. A csavarban ellenáramban keringõ cseppfolyós nitrogén lehûti a granulátumokat. Amikor a granulátumok elérik a –40 és –10 °C közötti hõmérsékletet, a granulátumok leesnek az õrlõbe. Ez a hõmérséklet változhat a mûanyag alsó réteg lágy60 ságától és duktilitásától függõen. 3
1
HU 005 382 T2
F) A szálak és a mûanyagporok szétválasztása Amint megállapítottuk, a szálak gyakorlatilag nincsenek elvágva az õrlési mûvelet során, ugyanakkor a nemszálas mûanyagok mérete por állapotig csökken. Nagyon könnyû szitával vagy fújatással ülepítés útján fizikailag szétválasztani a szálakat a poroktól. G) A visszanyert porok újrahasznosítása A nemszálas anyag 80%¹át, gyakran több mint 90%¹át por formában könnyen visszanyerjük. Ezzel szemben nagyon alacsony a finoman elvágott szálak mennyisége, amelyek képesek a szitán áthaladni. Becslésünk szerint ez az arány a kezdeti szálmennyiség 10%-ánál is lényegesen kevesebb. A szitán áthaladó nagyon finom szálak kis mennyisége igazán nem zavaró, mivel ezek a szálak ásványi töltetként viselkednek. A visszanyert port újra beépíthetjük az „alsó réteg” szerkezetébe több mint 50 tömeg% mennyiségben anélkül, hogy ennek az alsó rétegnek az alkalmazhatósági körülményein rontanánk (például az extrúziós szûrõk nem tömõdnek el), továbbá nem rontjuk a késõbbi hõformálási folyamattal kapcsolatos körülményeket sem. 2. példa: Egy mûanyag és egy filcalapú kompozit szétválasztása Az ilyen mûanyag-filc kompozitokkal is nagyon pozitív eredményeket kaptunk a viszonylag alacsony hõmérsékleten (körülbelül –30—–10 °C) történõ õrlés utáni szétválasztást tekintve. A filc például foszlott textilhulladékból áll. A nemszövött anyagokkal szemben, amelyek ugyancsak nagyon vékonyak lehetnek, a filcek vastagsága elérheti a több mm¹t (néha még a több cm¹t is). Az ilyen filcek pl. egy fenol-formaldehid típusú, hõre keményítõ gyantával vagy hõre lágyuló gyantával lehetnek ragasztva. A préselés állapotától függõen elõállíthatunk lágy filceket (kevéssé préselt) vagy merev filceket (nagy préseléssel). Az ilyen filceket hangszigetelésre használhatjuk vagy merev szerkezetû darabok elõállításához (például autógyártásnál hátsó táblák kialakítására). A szétválasztás hozama összemérhetõ az 1. példában kapottal. 3. példa: Mûanyag és hurkolt vagy nemszövött textilanyag alapú kompozit szétválasztása Ugyancsak nagyon pozitív eredményt kaptunk a viszonylag alacsony hõmérsékleten (–40—–10 °C körüli hõmérsékleten) történõ õrlés utáni szétválasztást tekintve, olyan kompozittal is, amely egy mûanyagból és egy hurkolt vagy nemszövött textilanyagból áll. A nemszálas részek összetétele ugyanaz, mint az 1. példában volt. A textília tartalmaz poliamidszálakat, poliészterszálakat vagy ezen két szál keverékét, adott esetben tartalmaz még bizonyos mennyiségû polietilénszálakat és/vagy polipropilénszálakat is.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
2
Ezek a szálak általában az alaphoz egy SBR típusú latexszel és/vagy polietilénpor-bevonással vannak összekapcsolva. A szétválasztási hozamok megfelelnek az 1. példában kapott adatoknak. 4. példa: Egy mûanyag és üvegszál alapú kompozit szétválasztása Az alsó réteg (üvegfátyolos mátrix) poliolefin vagy PVC típusú (a C1 és C2 példa szerint). Azt tapasztaljuk, hogy a megadott hõmérsékleteken (például –30 és –10 °C között) végzett õrlés a mûanyag összetétel duktilitásától függõen granulátumokat eredményez, és nem történik meg az üvegfátyol túlzott elporladása. Így elkerülhetõ, hogy nagy mennyiségben keletkezzenek nagyon kis méretû üvegrészecskék. Ezáltal a mûanyag-üvegfátyol összetételû kompozitok õrlése a találmány szerinti eljárással nagymértékben csökkenti az egészségügyi hátrányokat, amelyek a nagyon kis méretû üvegrészecskék jelenlétével kapcsolatosak. A cseppfolyósnitrogén-fogyasztásra vonatkozó megjegyzések Közelítõleg 0,5 kg cseppfolyós nitrogént kell használni 1 kg szétválasztandó kompozithoz, ami azt igazolja, hogy az anyag nem hûl le nagyon alacsony hõmérsékletekre. A szokásos kriogén õrlésnél lényegesen nagyobb a cseppfolyós nitrogén felhasználása. Az ilyen hagyományos kriogén õrlés sokkal nagyobb költségein kívül ezek az eljárások kevésbé hatékonyak is a szálaknak a nemszálas mûanyagoktól történõ szétválasztása szempontjából. A szálak visszanyerésére vonatkozó megjegyzések Ezek tisztasági fokától függõen tervezhetjük az újraextrudálásukat merev darabok elõállítása céljából, mint amilyenek a szerkezeti darabok vagy autógyártásnál kerékvédõ darabokhoz. Amennyiben a szálak poliészter, poliamid és/vagy polipropilén keverékek, akkor elegendõ, ha néhány százalékot hozzáteszünk egy, a különbözõfajta szálakat „kompatibilissá tevõ” szerbõl ahhoz, hogy az újrahasznosított szálak jó tulajdonságokkal rendelkezzenek.
SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Eljárás szálasanyagokat és nemszálas mûanyagokat tartalmazó kompozit anyag hasznosítására, amely eljárás az alábbi lépéseket tartalmazza: – a kompozit anyag lehûtését –40 és +10 °C közötti hõmérsékletre; és 55 – a lehûtött kompozit anyag õrlését a szálasanyagok és a nemszálas mûanyagok elkülönítésére; és – a szálasanyagoknak a nemszálas mûanyagoktól történõ elválasztását. 60 50
4
1
HU 005 382 T2
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kompozit anyagot –30 és –10 °C közötti hõmérsékletre hûtjük. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, ahol a nemszálas mûanyag PVC¹t, sztirolpolimereket, például SBS¹t vagy poliolefineket tartalmaz. 4. Az 1–3. igénypontok valamelyike szerinti eljárás, ahol a nemszálas mûanyag tartalmaz kenõanyagot és/vagy lágyítószert és/vagy töltõanyagot. 5. Az 1–4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, ahol a szálasanyag egy filcet tartalmaz.
2
6. Az 1–4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, ahol a szálasanyag egy textilréteget tartalmaz. 7. Az 1–4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, ahol a szálasanyag egy nemszövött anyagot tartalmaz. 8. Az 5., 6. vagy 7. igénypont szerinti eljárás, ahol a 5 szálasanyag az alábbiakat tartalmazza: poliészterek és/vagy poliamidok és/vagy poliolefinek homo- vagy kopolimer formában, üvegszálak, poliaramidszálak. 9. Az 1–8. igénypontok valamelyike szerinti eljárás, 10 ahol a szálasanyagot mechanikai úton szétválasztjuk a nemszálas mûanyagoktól.
5
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest
