FI130823B1 - Menetelmä ja laitteisto lähtöaineen käsittelemiseksi - Google Patents

Abstract

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto lähtöaineen käsittelemiseksi, jossa sekoitetaan lähtöainetta (1), joka sisältää ainakin orgaanista materiaalia, sekoitusvaiheessa (4) seosmateriaalin (5) muodostamiseksi, puristetaan seosmateriaali mekaanisesti puristusvaiheessa (8), jossa seosmateriaalin lämpötila nousee puristuksen seurauksena, ja muodostetaan ennalta määrätty tuote (9) puristusvaiheessa. Lisäksi keksinnön kohteena on menetelmän käyttö.

Description

MENETELMÄ LÄHTÖAINEEN KÄSITTELEMISEKSI

KEKSINNÖN ALA

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksessa 1 määritelty menetelmä lähtöaineen käsittelemiseksi, se- kä patenttivaatimuksessa 7 määritelty menetelmän käyt- tö.

KEKSINNÖN TAUSTA

Entuudestaan tunnetaan erilaisia tapoja käsi- tellä erilaisia lähtöaineita, esim. jätteenä, hylky- tuotteena tai sivuvirtoina syntyviä materiaaleja ja/tai neitseellisiä materiaaleja. Lisäksi tunnetaan erilaisia tapoja erilaisten komposiittituotteiden val- mistamiseksi. Tavanomaisesti komposiittituotteita val- mistetaan ekstruusion avulla.

Julkaisusta CN102757594 tunnetaan menetelmä, jossa kierrätettävä polypropeeni jauhetaan hienoiksi partikkeleiksi ja pelletöidään ekstruuderin avulla.

Kierrätettävä polypropeeni seostetaan uuden polypro- peenimateriaalin ja kasvikuitumateriaalin kanssa läh- tömateriaalin muodostamiseksi ja muodostettu lähtöma- teriaali lämmitetään ja puristetaan mekaanisesti tuot- teeksi. Julkaisusta EP 1803694 tunnetaan menetelmä lähtömateriaalin, joka voi sisältää metalli-, muovi-, kivimurske- tai paperijätemateriaalia, käsittelemisek- & si. Lahtomateriaali jauhetaan, sulatetaan ja ekstru-

N doidaan välituotteen muodostamiseksi, joka pilkotaan

S pieniksi pelleteiksi. Pelletit sulatetaan ja muotoil-

N 30 laan valuvaiheen avulla tuotteeksi. Julkaisussa JP

E 2004148796 tunnetaan menetelmä, jossa kierrätettävä > kuituvahvistettu kappale murskataan, murskattu materi- s aali lajitellaan jakeeksi, sideaine järjestetään ja- & keeseen ja jae järjestetään levymäiseksi aggregaatik-

S 35 si, joka puristetaan tuotteeksi. Materiaalia lämmite- tään ennen puristusta ja puristuksen aikana.

KEKSINNÖN TARKOITUS

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uuden- tyyppinen menetelmä ja laitteisto lähtöaineen, esim. jätemateriaalin ja/tai neitseellisen materiaalin, kä- sittelemiseksi ja tuotteen muodostamiseksi lähtöai- neesta. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uudentyyppinen menetelmä ja laitteisto komposiitti- tuotteen muodostamiseksi. Lisäksi keksinnön tarkoituk- sena on tuoda esiin uudentyyppinen menetelmä jätemate- riaalin, hylkymateriaalin, prosessin sivuvirtojen, kierrätysmateriaalin ja uusiomateriaalin käsittele- miseksi, erityisesti kaatopaikalle päätyvien jätteiden käsittelemiseksi, sekä hyödyntämiseksi tuotteena. Li- säksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä kaatopaikalle päätyvien jätteiden vähentämiseksi. Li- säksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä kaatopaikalle päätyvien jätteiden hiilidioksidipäästö- jen vähentämiseksi.

KEKSINNÖN YHTEENVETO

Keksinnön mukaiselle menetelmälle ja lait- teistolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty pa- tenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käsitellään lähtöainetta, esim. jätemateriaalia ja/tai neitseellis- e tä materiaalia, joka sisältää ainakin orgaanista mate-

S riaalia, puristamalla mekaanisesti, jolloin aikaansaa- 2 daan tuote. Lähtöaine sekoitetaan sekoitusvaiheessa

N 30 seosmateriaalin muodostamiseksi, ja edullisesti lämpö- = tilan nostamiseksi. Seosmateriaali puristetaan mekaani-

E- sesti puristusvaiheessa, jossa seosmateriaalin lämpöti- x la nousee puristuksen seurauksena, ja ennalta määrätty 5 tuote muodostetaan puristusvaiheessa. > 35 Lisäksi keksintö perustuu laitteistoon, johon kuuluu ainakin yksi sekoitusvaihe seosmateriaalin muo-

dostamiseksi lähtöaineesta, joka sisältää ainakin or- gaanista materiaalia, ja ainakin yksi puristusvaihe seosmateriaalin puristamiseksi mekaanisesti, jossa seosmateriaalin lämpötila nousee puristuksen seuraukse- na ja jossa ennalta määrätty tuote muodostetaan.

Tässä yhteydessä lähtöaine tarkoittaa mitä tahansa sopivaa lähtöainetta, joka sisältää ainakin or- gaanista materiaalia. lähtöaine voi käsittää jätemate- riaalia, kierrätysmateriaalia, uusiomateriaalia ja/tai neitseellistä materiaalia, joka sisältää orgaanista ma- teriaalia. Neitseellinen materiaali voi käsittää tuo- retta orgaanista materiaalia ja/tai tuoretta kuitupoh- jaista materiaalia. Neitseellisellä materiaalilla tar- koitetaan tässä yhteydessä mitä tahansa neitseellistä tai tuoretta materiaalia, tai neitseellisestä materi- aalista muotoiltua tuotetta, tai kyseisen tuotteen valmistuksessa syntyvää reuna-, jäännös- tai hylky- materiaalia. Lähtöaine voi käsittää yhtä tai useampaa lähtöainekomponenttia. Eräässä sovelluksessa lähtöaine on seos, joka sisältää jätemateriaalia ja neitseellis- tä materiaalia. Eräässä sovelluksessa lähtöaine käsit- tää jätemateriaalia. Eräässä sovelluksessa lähtöaine koostuu pääosin jätemateriaalista niin, että lähtöaine sisältää jätemateriaalia yli 50 p-%.

Tässä yhteydessä jätemateriaalilla tarkoite- taan mitä tahansa jätemateriaalia, esim. kaatopaikka- jätemateriaalia, yhdyskuntajätettä, yhdyskuntajättees- & tä erotettuja jakeita, hylkymateriaalia prosessista

N tai valmistuksesta, kierrätettävää materiaalia eri

S 30 lähteistä ja teollisuusprosessien sivuvirtoja, joka

N jätemateriaali sisältää ainakin orgaanista materiaa-

E lia. Jätemateriaali saattaa käsittää myös kierrätysma- > teriaalia ja/tai uusiomateriaalia. Jätemateriaali voi s käsittää yhtä tai useampaa kuin yhtä jätemateriaali- & 35 komponenttia. Tavallisesti jätemateriaali on epäho-

S mogeenista materiaalia. Eräässä sovelluksessa jätema- teriaali voi käsittää vyhdyskuntajätettä, vhdyskunta-

jätteestä erotettua jaetta, frakennusjätettä, esim. kipsilevyjä ja puuta, purkujätettä, teollisuuden sivu- virtoja, esim. pehmeät kaivannaisteollisuuden sivuvir- rat, tekstiilijätettä, tuhkajätettä, muovijätettä, kartonkijätettä, eristejätettä, lasikuitujätettä ja/tai vastaavanlaisia ainesosia tai näiden yhdistel- miä.

Eräässä sovelluksessa lähtöaine käsittää vli p-%, eräässä sovelluksessa yli 20 p-% ja eräässä 10 sovelluksessa yli 30 ©p-%, orgaanista materiaalia, esim. orgaanista kuitumateriaalia. Orgaanisella mate- riaalilla tarkoitetaan tässä yhteydessä hbiohajoavaa materiaalia, eloperäistä materiaalia ja/tai luonnosta otetuista materiaaleista tehtyä materiaalia, esim. pa- peria, pahvia, kartonkia, sellua, muovia, puuta tai muuta biohajoavaa ainesta. Edullisessa sovelluksessa orgaaninen materiaali sisältää ilmaa sisältäviä soluon- teloita.

Fräässä sovelluksessa jätemateriaali, joka si- sältää ainakin orgaanista materiaalia, sekoitetaan se- koitusvaiheessa seosmateriaalin muodostamiseksi, ja edullisesti lämpötilan nostamiseksi. Seosmateriaali pu- ristetaan mekaanisesti puristusvaiheessa, jossa seosma- teriaalin lämpötila nousee puristuksen seurauksena, ja ennalta määrätty tuote muodostetaan puristusvaiheessa.

Fräässä sovelluksessa neitseellinen materiaa- li, joka sisältää ainakin orgaanista materiaalia, se- & koitetaan sekoitusvaiheessa seosmateriaalin muodosta-

N miseksi, ja edullisesti lämpötilan nostamiseksi. Seos-

S 30 materiaali puristetaan mekaanisesti puristusvaiheessa,

N jossa seosmateriaalin lämpötila nousee puristuksen seu-

T rauksena, ja ennalta määrätty tuote muodostetaan puris- > tusvaiheessa. s Eräässä sovelluksessa jätemateriaali ja neit- & 35 seellinen materiaali, jotka sisältävät ainakin orgaa-

I nista materiaalia, sekoitetaan sekoitusvaiheessa seos- materiaalin muodostamiseksi, ja edullisesti lämpötilan nostamiseksi. Seosmateriaali puristetaan mekaanisesti puristusvaiheessa, jossa seosmateriaalin lämpötila nou- see puristuksen seurauksena, ja ennalta määrätty tuote muodostetaan puristusvaiheessa. 5 Eräässä sovelluksessa lähtöaine, esim. jäte- materiaali, murskataan ja/tai jauhetaan ennen sekoi- tusvaihetta. Eräässä sovelluksessa laitteisto käsittää ainakin yhden murskaus- ja/tai jauhatusvaiheen, johon kuuluu ainakin yksi murskauslaite ja/tai jauhatuslai- te. Eräässä sovelluksessa lähtöaine tai sen jae jauhe- taan kuiduiksi ennen sekoitusvaihetta.

Fräässä sovelluksessa muodostetaan agglomeroi- tua seosmateriaalia. Eräässä sovelluksessa muodostetaan agglomeraatteja. Eräässä sovelluksessa lähtöaine, esim. jätemateriaali, agglomeroidaan sekoitusvaiheessa agglo- meroidun seosmateriaalin muodostamiseksi. Eräässä so- velluksessa seosmateriaali agglomeroidaan sekoitusvai- heen sekoituslaitteen jälkeen. Eräässä sovelluksessa agglomerointi tapahtuu sekoituksen yhteydessä sekoitus- vaiheessa.

Agglomeroinnilla tarkoitetaan tässä yhteydessä materiaalin rakeistamista, jossa materiaalia muovataan rakeiksi, kokkareiksi tai palleroiksi. Agglomeroinnilla tarkoitetaan mitä tahansa agglomerointia, pelletöintiä, briketöintiä tai vastaavaa rakeistamista. Edullisesti agglomeroinnin aikana materiaalin lämpötila nousee kit- kan vaikutuksesta, jolloin agglomerointi tapahtuu läm- & mön läsnä ollessa. Agglomeraatilla tarkoitetaan tässä

N yhteydessä mitä tahansa agglomeraattia, kuten raemaista

S 30 materiaalia, rakeita, kokkareita tai palleroita.

N Eräässä sovelluksessa muodostettu seosmateri-

E aali voi olla missä tahansa sopivassa muodossa, esim. > agglomeraattien muodossa tal muiden sopivien kappalei- s den, rakeiden tai partikkelien muodossa. Eräässä sovel- & 35 luksessa seosmateriaaliagglomeraatit, -kappaleet, -

S rakeet tai -partikkelit voivat olla olennaisen pallo- maisessa muodossa, olennaisen lieriömäisessä muodossa,

olennaisen sylinterimäisessä muodossa tai muussa sopi- vassa muodossa tai niiden yhdistelminä.

Fräässä sovelluksessa sekoitus tapahtuu lämmön läsnä ollessa. Eräässä sovelluksessa lähtöaineen, esim. jätemateriaalin, lämpötilaa nostetaan sekoitusvaihees- sa. Eräässä sovelluksessa sekoitettavan materiaalin lämpötila nousee sekoituksen vaikutuksesta. Eräässä so- velluksessa sekoitettavan materiaalin lämpötila nousee sekoituksen aikana kitkan vaikutuksesta. Eräässä sovel- luksessa lähtöaineen lämpötilaa nostetaan lämmittämisen avulla. Lämmön avulla lähtöaineen, esim. jätemateriaa- lin, ainesosien tarttuvuutta parannetaan sekoituksen yhteydessä. Lisäksi lämpö auttaa esim. agglomeraattien muodostumisessa.

Fräässä sovelluksessa sekoitusvaiheeseen kuu- luu ainakin yksi sekoituslaite seosmateriaalin muodos- tamiseksi. Eräässä sovelluksessa laitteisto käsittää ainakin yhden agglomerointilaitteen lähtöaineen tai seosmateriaalin agglomeroimiseksi. Eräässä sovellukses- sa laitteisto käsittää ainakin yhden pelletöintilait- teen. Eräässä sovelluksessa laitteisto käsittää ainakin yhden briketöintilaitteen. Eräässä sovelluksessa sekoi- tuslaite on valittu siten, että lähtöaine sekoitetaan ja agglomeroidaan sekoituslaitteessa. Eräässä sovelluk- sessa sekoituslaite on valittu siten, että se soveltuu sekoittamiseen ja agglomeroimiseen. Eräässä sovelluk- sessa sekoituslaite on agglomerointilaite. Laite voi

Q olla mikä tahansa sinänsä tunnettu sekoituslaite tai

N agglomerointilaite.

S 30 Kun lähtöainetta käsitellään sekoittamalla

N sekoitusvaiheessa, aikaansaadaan homogeenisempi ja/tai

E tiheydeltään suurempi seosmateriaali. Eräässä sovel- > luksessa seosmateriaaliin voidaan lisätä haluttuja 1i- s säaineita, esim. kytkentäaineita tai voiteluaineita, & 35 — sekoitusvaiheessa. Eräässä sovelluksessa kestomuovia,

I esim. kierrätettävää muovia, kierrätysmuovia, uusio- muovia ja/tai neitseellistä muovia, lisätään seosmate-

riaaliin sekoitusvaiheessa. Eräässä sovelluksessa ker- tamuovia lisätään, esimerkiksi täyteaineeksi, seosma- teriaaliin sekoitusvaiheessa.

Eräässä sovelluksessa seosmateriaali syöte- tään, esim. agglomeraattien muodossa, sekoitusvaihees- ta ekstruusiovaiheeseen. Ekstruusiovaiheeseen voidaan syöttää yhtä tai useampaa seosmateriaalia. Eräässä so- velluksessa laitteistoon kuuluu ainakin yksi ekstruusiovaihe ennen puristusvaihetta, jossa on aina- kin yksi ekstruusiolaite, esim. ekstruuderi. Eräässä sovelluksessa ekstruusiovaihe voi sisältää erilaisia vaiheita ja työkaluja. Eräässä sovelluksessa ekstruusiovaiheessa voidaan tehdä ekstruusiota, granu- laattien muodostusta ja/tai puristusta. Eräässä sovel- luksessa ekstruusiolaite on valittu ryhmästä, joka koostuu ruuviekstruuderista, 2-ruuviekstruuderista, mäntäekstruuderista, muusta käyttötarkoitukseen sopi- vasta ekstruuderista ja näiden yhdistelmistä.

Ekstruusiolaite voi olla mikä tahansa sinänsä tunnettu ekstruusiolaite tai ekstruuderi.

Eräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu ekstruusiovaihe, joka on ohitettavissa prosessin aika- na. Eräässä sovelluksessa seosmateriaali syötetään ekstruusiovaiheeseen tai johdetaan ekstruusiovaiheen ohi prosessin ajosuunnitelman mukaisesti ja/tai riip- puen lähtöaineesta tai muodostettavasta tuotteesta.

Eräässä sovelluksessa haluttuja lisäaineita & ja/tai lisamateriaalia lisataan seosmateriaaliin

N ekstruusion yhteydessä. Eräässä sovelluksessa seosma-

S 30 teriaali johdetaan välituotteen muodossa ekstruusio-

N vaiheesta cpuristusvaiheeseen. Eräässä sovelluksessa

E välituote on granulaatti, profiilimainen välituote, > nauhamainen välituote, filmi tai näiden yhdistelmä. s Fräässä sovelluksessa välituote on granulaattien muo- 8 35 dossa. =

S Fräässä sovelluksessa seosmateriaali syöte- tään puristusvaiheeseen rakeisessa muodossa, esim. ag-

glomeraattien muodossa tai granulaattien muodossa.

Eräässä sovelluksessa ainakin osa puristusvaiheeseen syötettävästä materiaalista on agglomeraattien tai granulaattien muodossa. Rakeinen materiaali asettuu hyvin ja tasaisesti puristusvaiheen työkaluun ja täyt- tää monimuotoisemmankin työkalun.

Eräässä sovelluksessa seosmateriaali syöte- tään puristusvaiheeseen sopivien kappaleiden, rakeiden tai partikkelien muodossa. Eräässä sovelluksessa seos- materiaalikappaleet, -rakeet tai -partikkelit voivat olla olennaisen pallomaisessa muodossa, olennaisen lie- riömäisessä muodossa, olennaisen sylinterimäisessä muo- dossa tai muussa sopivassa muodossa tai niiden yhdis- telminä.

Eräässä sovelluksessa seosmateriaali syöte- tään sekoitusvaiheesta puristusvaiheeseen. Eräässä so- velluksessa seosmateriaali syötetään ekstruusiovai- heesta puristusvaiheeseen. Eräässä sovelluksessa pu- ristusvaiheeseen voidaan syöttää yhtä tai useampaa seosmateriaalia.

Eräässä sovelluksessa puristusvaiheeseen, edullisesti ennen puristuksen aloittamista, voidaan syöttää seosmateriaalin lisäksi myös toista materiaa- lia, esim. filmin muodossa, nauhamaisessa muodossa, levyn muodossa tai profiilin muodossa, yhdistelmätuot- teen muodostamiseksi, esim. kerroksellisen tuotteen muodostamiseksi. Eräässä sovelluksessa puristusvaihee- & seen voidaan syöttää seosmateriaalin lisäksi tai seos-

N materiaalin joukkoon vahvikemateriaalia tai jäykiste-

S 30 materiaalia vhdistelmätuotteen, esim. kerroksellisen

N tuotteen, muodostamiseksi. Yhdistelmätuotteella tar-

E koitetaan tässä yhteydessä mitä tahansa yhdistelmätuo- > tetta, joka käsittää vähintään kahta eri materiaalia, s jotka voivat olla sekoitettuna toistensa kanssa ja/tai & 35 järjestettynä kerroksittain toistensa kanssa ja/tai

S järjestettynä muulla sopivalla tavalla toistensa kans- sa. Eräässä sovelluksessa vyhdistelmätuote on kerrok-

sellinen tuote. Eräässä sovelluksessa puristusvaihee- seen voidaan syöttää filmimäistä materiaalia, teknisen ominaisuuden omaavaa materiaalia tai koristemateriaa- lia seosmateriaalin lisäksi siten, että syötettävä filmimäinen materiaali, teknisen ominaisuuden omaava materiaali tai koristemateriaali saadaan järjestettyä muodostettavan tuotteen pintaan dekoratiivisena kompo- nenttina tai teknisenä komponenttina. Eräässä sovel- luksessa puristusvaiheeseen voidaan syöttää teknisen ominaisuuden omaavia komponentteja, esim. kiinnittämi- seen käytettyjä pultteja, ruuveja, muttereita tai mag- neetteja, tai putkea, jäykistetankoa tai muuta toimin- nallisuutta lisäävää materiaalia, seosmateriaalin 1li- säksi siten, että muodostettavaan tuotteeseen saadaan toiminnallinen osa, esim. kiinnitystä tai jäykistämis- tä varten tai väliaineen kuljettamiseksi tuotteen yh- teydessä olevassa putkessa. Eräässä sovelluksessa pu- ristusvaiheeseen voidaan syöttää seosmateriaalin 1i- säksi tai seosmateriaalin joukkoon taytemateriaalia, joka voi olla seosmateriaalia kevyempää materiaalia, yhdistelmätuotteen muodostamiseksi, jolloin voidaan täyttää tuotteen tilavuutta, keventää tuotteen painoa tai vähentää lähtöaineen tarvetta. Eräässä sovelluk- sessa järjestetään puristusvaiheessa seosmateriaalista tyhjä tila muodostettavan tuotteen sisään, esim. kaa- sun puhalluksen avulla, vaahdotuksen avulla, ilmapal- lotekniikalla tai muulla sopivalla tavalla. & Eräässä sovelluksessa puristusvaiheeseen kuu-

N luu ainakin yksi puristinlaite seosmateriaalin purista-

S 30 miseksi mekaanisesti. Eräässä sovelluksessa puristin-

N laite on valittu joukosta, joka koostuu hydraulisesta

E puristinlaitteesta, pneumaattisesta puristinlaittees- > ta, sähköisestä puristinlaitteesta, sähkömekaanisesta s puristinlaitteesta, mekaanisesta puristinlaitteesta & 35 tai näiden yhdistelmistä. Eräässä sovelluksessa puris-

I tinlaite on vastapursotuslaite, jossa materiaali pu- ristuu ja täyttää puristinlaitteen työkalujen väliin järjestetyn tilan, tai liikkuva puristinlaite tai pyö- rivä puristinlaite tai muu sopiva cpuristinlaite.

Eräässä sovelluksessa puristinlaite käsittää työkalu- järjestelyn tuotteen muodon antamiseksi. Eräässä so- velluksessa työkalujärjestelyyn kuuluu hydraulinen tai pneumaattinen voimansiirto. Eräässä sovelluksessa pu- ristinlaite käsittää muodonantotyökalun tuotteen muo- don antamiseksi, joka työkalu voi olla yksi- tai use- ampiosainen. Eräässä sovelluksessa muodonantotyökalu käsittää muodonanto-osan, kuten muotin, ja männän ma- teriaalin puristamiseksi vasten muodonanto-osaa, ja voimaa ja liikettä tuottavan osan, kuten toimilaitteen esim. hydraulisen, pneumaattisen tai sähköisen sylin- terin, männän liikuttamiseksi. Eräässä sovelluksessa puristinlaite käsittää ainakin yhden lisäosan, esim. liikkuva tai paikallaan oleva keerna tai vastaava tai muu sopiva lisäosa, joka on järjestetty muodonantotyö- kalun yhteyteen, muodon tai lisämuodon antamiseksi tuotteelle tai sen osalle. Eräässä sovelluksessa use- ampiosaisen muodonantotyökalun, jossa osien tehtävänä on yksin tai yhdessä muotoilla tuotetta tai edesauttaa tuotteen poistoa työkalusta. Puristinlaite voi olla mikä tahansa sinänsä tunnettu puristinlaite.

Eräässä sovelluksessa puristusvaiheeseen ja puristinlaitteeseen järjestetään riittävä puristus tuotteen saattamiseksi haluttuun muotoon.

Fräässä sovelluksessa seosmateriaalia lämmi- & tetään ennen puristusvaihetta, edullisesti alle sula-

N mislämpötilaan etteivät seosmateriaalin partikkelit,

S 30 kuten agglomeraatit tai granulaatit, tartu toisiinsa

N ja muodosta suurta massakokonaisuutta, esim. aggre-

T gaattia. Eräässä sovelluksessa seosmateriaalia lämmi- > tetään ennen puristusvaihetta lämpötilaan, joka on vä- s hintään seosmateriaalin tai sen jonkin komponentin su- & 35 lamislämpötila. Eräässä sovelluksessa seosmateriaalia

S lämmitetään ennen puristusvaihetta 80 — 250 °C, erääs- sä sovelluksessa 170 — 220 °C ja eräässä sovelluksessa

140 —- 170 °C, lämpötilaan riippuen lähtöaineesta ja lisäaineista. Eräässä sovelluksessa seosmateriaalia lämmitetään ennen puristusvaihetta lämpötilaan, joka on alle materiaalin sulamislämpötila. Eräässä sovel- luksessa seosmateriaali lämmitetään ekstruusiovaiheen yhteydessä. Eräässä sovelluksessa seosmateriaali läm- mitetään puristusvaiheen yhteydessä.

Eräässä sovelluksessa menetelmään kuuluu läm- mitysvaihe ennen puristusvaihetta. Eräässä sovelluk- sessa seosmateriaali lämmitetään sekoitusvaiheen jäl- keen lämmitysvaiheessa ennen puristusvaihetta. Eräässä sovelluksessa lämmitysvaiheeseen kuuluu ainakin yksi lämmityslaite. Lämmityslaite voi olla mikä tahansa si- nänsä tunnettu lämmityslaite.

Eräässä sovelluksessa seosmateriaalia jäähdy- tetään ennen puristusvaihetta, esim. ekstruusiovaiheen jälkeen.

Eräässä sovelluksessa seosmateriaali syöte- tään puristusvaiheeseen ilman erillistä lämmitystä tai jäähdytystä.

Fräässä sovelluksessa lämpötila puristusvai- heen alussa on alle seosmateriaalin sulamislämpötilan, etteivät seosmateriaalin partikkelit, esim. agglome- raatit tai granulaatit, tartu toisiinsa.

Eräässä sovelluksessa lämpötila puristusvai- heen alussa on vähintään seosmateriaalin tai sen jon- kin komponentin sulamislämpötila. & Puristusvaiheessa seosmateriaalin lämpötila

N nousee puristuksen, edullisesti seosmateriaalin ko-

S 30 koonpuristumisen, seurauksena ja/tai ulkoisen lämmön-

N lähteen, esim. lämmitinlaitteen tai lämmitetyn puris-

E tinlaitteen, avulla. Seosmateriaalin lämpötilan nousu > puristuksen seurauksena ja lämpötilan nousun määrä s riippuu seosmateriaalista. Edullisesti tuotteen muo- & 35 donanto tapahtuu puristusvaiheessa lämmön läsnä olles-

I sa. Eräässä sovelluksessa seosmateriaalissa oleva kaa- su, esim. orgaanisen materiaalin soluonteloissa oleva kaasu ja/tai seosmateriaalin partikkelien välissä ole- va kaasu, puristuu kasaan ja sen paine nousee aikaan- saaden seosmateriaalin lämpötilan nousemisen puristus- vaiheessa. Eräässä sovelluksessa kitka kasvaa puris- tuksen aikana, mikä nostaa seosmateriaalin lämpötilaa.

Eräässä sovelluksessa puristus tapahtuu niin, että paine kasvaa ja lämpötila kasvaa seosmateriaalin or- gaanisen materiaalin soluissa, kuten orgaanisen kuidun soluissa, jolloin materiaalin ainesosat, esim. kuidut, tarttuvat toisiinsa. Eräässä sovelluksessa seosmateri- aali ainakin osittain sulaa puristusvaiheessa lämmön vaikutuksesta ja muotoutuu tuotteeksi.

Eräässä sovelluksessa puristinlaitteen yhtey- dessä on lämmitinlaite ja/tai jäähdytyslaite puristi- laitteen muodonantotvyökalun lämmittämiseksi ja/tai jäähdyttämiseksi. Eräässä sovelluksessa muodonantotyö- kalu lämmitetään ennen puristusta. Eräässä sovelluk- sessa muodonantotvökalua ei lämmitetä ennen puristus- ta, jolloin käytetään ns. kylmää työkalua. Eräässä so- velluksessa muodonantotyökalun vähintään yksi osa läm- mitetään ja vähintään yhtä osaa ei lämmitetä ennen pu- ristusta. Eräässä sovelluksessa muodonantotyökalu voi- daan järjestää lämpötilaan, jossa seosmateriaali ei tartu siihen kiinni seosmateriaalin svyöttövaiheessa.

Eräässä sovelluksessa seosmateriaaliin voidaan lisätä lisäainetta, joka estää seosmateriaalin tarttumisen muodonantotyökaluun. Eräässä sovelluksessa muodonanto- & työkalun pintaan tai muodonantotyökalun ja seosmateri-

N aalin väliin voidaan järjestää ainetta tai materiaa-

S 30 lia, joka estää seosmateriaalin tarttumisen muodonan-

N totyökaluun. Eräässä sovelluksessa muodonantotyökaluun

E on järjestetty sellainen rakenne, että se on puristet- > tavissa kokoon puristusvaiheen jälkeen, jolloin tuote s on irrotettavissa muodonantotyökalusta helposti. & 35 Eräässä sovelluksessa puristinlaitteen yhtey-

I dessä on lämmitinlaite seosmateriaalin lämmittämiseksi puristusvaiheessa. Eräässä sovelluksessa seosmateriaa- li lämmitetään puristusvaiheen yhteydessä.

Fräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu ai- nakin yksi lämpötilan säätölaite lämpötilan mittaa- miseksi ja säätämiseksi. Eräässä sovelluksessa lämpö- tilan säätölaite on järjestetty sekoitusvaiheeseen.

Eräässä sovelluksessa lämpötilan säätölaite on järjes- tetty puristusvaiheeseen. Eräässä sovelluksessa lämpö- tilan säätölaite on järjestetty ekstruusiovaiheeseen.

Eräässä sovelluksessa lämpötilan säätölaite on järjes- tetty lämmitysvaiheeseen.

Fräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu ai- nakin yksi lämpötilan määrityslaite lämpötilan mittaa- miseksi. Eräässä sovelluksessa lämpötilan määrityslai- te on järjestetty sekoitusvaiheeseen. Eräässä sovel- luksessa lämpötilan määrityslaite on järjestetty pu- ristusvaiheeseen. Eräässä sovelluksessa lämpötilan määrityslaite on järjestetty ekstruusiovaiheeseen.

Fräässä sovelluksessa lämpötilan määrityslaite on jär- jestetty lämmitysvaiheeseen.

Fräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu paineensäätöjärjestelmä puristusvaiheen, ja siihen kuuluvan puristinlaitteen, paineen seuraamiseksi ja säätämiseksi. Eräässä sovelluksessa puristus järjeste- tään ennalta määrättyyn painetasoon puristusvaiheessa.

Eräässä sovelluksessa puristus puristusvaiheessa jär- jestetään painetasolle, jolla saavutetaan riittävä

N lämpötila. Fräässä sovelluksessa puristusvaiheessa

N lämpötila nostetaan tasolle, jossa ainakin osa seosma-

S 30 teriaalista sulaa. Eräässä sovelluksessa paineensäätö-

N järjestelmä pitää painetason halutulla tasolla puris-

T tuksen aikana. > Eräässä sovelluksessa menetelmän mukainen s prosessi suoritetaan jatkuvatoimisena. Eräässä sovel- & 35 luksessa laitteisto on järjestetty jatkuvatoimiseksi.

I Eräässä sovelluksessa muodostetaan agglomeraatteja, jotka voidaan välivarastoida ja/tai kuljettaa syöttö-

aineeksi erilliseen ekstruusiovaiheeseen ja/tai puris- tusvaiheeseen.

Keksinnön mukaista menetelmää ja laitteistoa voidaan käyttää sovelluskohteissa, jotka on valittu joukosta: lähtöaineen käsittely uusiotuotteiksi tai kierrätystuotteiksi, komposiittituotteiden valmistus, yhdistelmätuotteiden valmistus, kerrostuotteiden val- mistus, asfalttiraaka-ainekomponentin valmistus, beto- nikoostumuskomponentin valmistus, teollisuuden sivu- virtojen käsittely, tuotteiden valmistus jätemateriaa- lista, jätemateriaalin määrän vähentäminen ja näiden yhdistelmät.

Keksinnön ansiosta voidaan hyödyntää erilai- sia lähtöaineita monenlaisten ja monenkokoisten tuot- teiden, kuten komposiittituotteiden valmistuksessa.

Lisäksi keksinnön ansiosta voidaan käsitellä helposti matalan jalostusasteen raaka-aineita sekä jäte-, hyl- ky- ja jäännösmateriaaleja ja muodostaa niistä helpos- ti käyttökelpoisia tuotteita. Keksinnön avulla kaato- paikalle päätyvien jätteiden määrää voidaan vähentää ja hiilidioksidipäästöjä voidaan vähentää.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteis- tossa tarvittavat laitteet ovat yksinkertaisia. Erityi- sesti puristusvaiheessa tarvittavat laitteet ovat yk- sinkertaisia ja edullisia, joten tuotteiden tuotantoa on helppo myös hajauttaa. Lisäksi puristus on prosessi- na yksinkertainen. Agglomeraatteja on helppo valmistaa,

N käsitellä, varastoida ja kuljettaa, ja niitä voidaan

N valmistaa välituotteeksi.

S 30 Keksinnön mukaisessa menetelmässä ei synny li-

N säjätettä eikä päästöjä.

E Lisäksi keksinnön mukaisella menetelmällä ja > laitteistolla voidaan tehdä erilaisia komposiittituot- s teita taloudellisesti ja turvallisesti. Menetelmää ja & 35 laitteistoa voidaan käyttää suurten ja pienten sarjo-

I jen valmistuksessa joustavasti. Myös vylläpito- ja huoltokustannukset ovat alhaiset.

KUVALUETTELO

Kuva 1 esittää erästä keksinnön mukaista laitteistoa, ja

Kuva 2 esittää erästä toista keksinnön mu- kaista laitteistoa.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityis- kohtaisten sovellusesimerkkien avulla viitaten ohei- siin kuviin.

Esimerkki 1

Kuvassa 1 on tuotu esiin laitteisto, johon kuuluu sekoitusvaihe (4) seosmateriaalin (5) muodosta- miseksi lähtöaineesta (1), joka sisältää ainakin orgaa- nista materiaalia, ja puristusvaihe (8) seosmateriaalin puristamiseksi mekaanisesti tuotteeksi (9) lämmön avul- la.

Sekoitusvaiheeseen (4) kuuluu sekoituslaite seosmateriaalin (5) muodostamiseksi. Sekoitusvaihee- seen voi kuulua myös agglomerointilaite agglomeraat- tien muodostamiseksi. Vaihtoehtoisesti sekoituslaite on valittu siten, että lähtöaine sekoitetaan ja agglo- meroidaan sekoituslaitteessa. Sekoituslaite voi olla n sinänsä tunnettu agglomerointilaite, jossa tapahtuu se-

S kä sekoitus että agglomerointi. Agglomerointilaitteessa

O materiaalin lämpötila nousee kitkan vaikutuksesta se- = 30 koituksen yhteydessä. Edullisesti sekoitus tapahtuu

TY lämmön läsnä ollessa.

E Puristusvaiheeseen (8) kuuluu puristinlaite, © kuten työkalu, joka käsittää muodonanto-osan, kuten > muotin, ja männän materiaalin liikuttamiseksi ja pu- = 35 ristamiseksi vasten muodonanto-osaa ja toimilaitteen

N esim. hydraulisen, pneumaattisen tai sähköisen sylin- terin, männän liikuttamiseksi ja puristuksen aikaan-

saamiseksi. Puristinlaite voi olla vastapursotuslaite.

Vaihtoehtoisesti puristinlaite voi olla liikkuva pu- ristin, pyörivä puristin tai muu sinänsä tunnettu pu- ristinlaite. Laitteistoon kuuluu paineensäätöjärjes- telmä puristinlaitteen paineen seuraamiseksi ja säätä- miseksi.

Eräässä käyttösovelluksessa lähtöaine (1), joka sisältää ainakin orgaanista materiaalia, sekoite- taan sekoitusvaiheessa (4) seosmateriaalin (5) muodos- tamiseksi. lähtöaine (1) sisältää edullisesti jätemate- riaalia. Seosmateriaali (5) on agglomeraattien muodossa sekoitusvaiheen jälkeen. Seosmateriaaliagglomeraatit johdetaan tai asetetaan puristusvaiheen (8) puristin- laitteen työkaluun, jossa agglomeraatteja puristetaan mekaanisesti. Työkalun toimilaite liikuttaa mäntää vas- ten muottia, jolloin seosmateriaalissa olleen ilman paine alkaa kasvaa tilavuuden pienentyessä, josta seu- raa kokoonpuristuvan ilman lämpötilan nousu. Seosmate- riaalin lämpötila nousee puristuksen seurauksena, ja tuote (9) muodostetaan lämmön läsnä ollessa. Edullises- ti orgaanisen materiaalin soluonteloiden sisällä ole- van ilman paine nousee puristuksen seurauksena, jol- loin lämpötila nousee ja seosmateriaalin ainesosat, kuten kuidut, tarttuvat toisiinsa muodostaen halutun tuotteen.

Esimerkki 2

N Kuvassa 2 on tuotu esiin laitteisto, johon

N kuuluu lähtöaineen (1) murskaus-/jauhatusvaihe (2),

S 30 sekoitusvaihe (4) seosmateriaalin (5) muodostamiseksi

N lähtöaineesta, joka sisältää ainakin orgaanista materi-

E aalia, ekstruusiovaihe (6) ja puristusvaihe (8) seosma- > teriaalin puristamiseksi mekaanisesti tuotteeksi (9) s lämmön avulla. & 35 Laitteisto käsittää ainakin yhden murskaus-

S ja/tai jauhatusvaiheen (2) lähtöaineen murskaamiseksi.

Sekoitusvaiheeseen (4) kuuluu sekoituslaite seosmateriaalin (5) muodostamiseksi. Edullisesti se- koituslaite on sinänsä tunnettu agglomerointilaite, jossa tapahtuu sekä sekoitus että agglomerointi. Agglo- merointilaitteessa materiaalin lämpötila nousee kitkan vaikutuksesta sekoituksen yhteydessä. Edullisesti se- koitus tapahtuu lämmön läsnä ollessa.

Fkstruusiovaiheeseen (6) kuuluu ekstruusiolai- te, kuten ekstruuderi, joka on sijoitettu ennen puris- tusvaihetta (8). Ekstruusiovaiheessa seosmateriaalista (5) muodostetaan ekstruusiovälituotetta, kuten granu- laatteja (7), jotka johdetaan puristusvaiheeseen (8).

Puristusvaiheeseen (8) kuuluu puristinlaite, kuten työkalu, joka käsittää muodonanto-osan, kuten muotin, ja männän materiaalin liikuttamiseksi ja pu- ristamiseksi vasten muodonanto-osaa ja toimilaitteen esim. hydraulisen, pneumaattisen tai sähköisen sylin- terin, männän liikuttamiseksi ja puristuksen aikaan- saamiseksi. Puristinlaite voi olla vastapursotuslaite.

Vaihtoehtoisesti puristinlaite voi olla liikkuva pu- ristin, pyörivä puristin tai muu sinänsä tunnettu pu- ristinlaite. Laitteistoon kuuluu paineensäätöjärjes- telmä puristinlaitteen paineen seuraamiseksi ja säätä- miseksi.

Eräässä käyttösovelluksessa lähtöaine (1), joka sisältää ainakin orgaanista materiaalia, murska- taan murskaus- ja/tai jauhatusvaiheessa (2). Lähtöaine

N (1) sisältää edullisesti jätemateriaalia. Murskattu

N lähtöaine (3) sekoitetaan sekoitusvaiheessa (4) seosma-

S 30 teriaalin (5) muodostamiseksi. Seosmateriaaliin voidaan

N lisätä haluttuja lisäaineita sekoitusvaiheessa. Seosma-

E teriaali on agglomeraattien muodossa sekoitusvaiheen > jälkeen. Seosmateriaali (5) syötetään agglomeraattien s muodossa sekoitusvaiheesta (4) ekstruusiovaiheeseen & 35 (6), jossa seosmateriaalista muodostetaan välituote

S (7), joka voi olla granulaattien muodossa. Ekstruusio- vaiheessa seosmateriaaliin voidaan lisätä haluttua li-

sämateriaalia tai lisäaineita (10). Seosmateriaali granulaattien (7) muodossa johdetaan tai asetetaan pu- ristusvaiheen (8) puristinlaitteen työkaluun, jossa ag- glomeraatteja puristetaan mekaanisesti. Työkalun toimi- laite liikuttaa mäntää vasten muottia, jolloin seosma- teriaalissa olleen ilman paine alkaa kasvaa tilavuuden pienentyessä, josta seuraa kokoonpuristuvan ilman läm- pötilan nousu. Seosmateriaalin lämpötila nousee puris- tuksen seurauksena, ja tuote (9) muodostetaan lämmön läsnä ollessa. Edullisesti orgaanisen materiaalin so- luonteloiden sisällä olevan ilman paine nousee puris- tuksen seurauksena, jolloin lämpötila nousee ja seos- materiaalin ainesosat, kuten kuidut, tarttuvat toi- siinsa muodostaen halutun tuotteen.

Esimerkki 3

Tässä esimerkissä tuote (9) muodostetaan lah- töaineesta (1) kuvan 2 ja esimerkin 2 mukaisella lait- teistolla, jossa ekstruusiovaihe (6) on korvattu seos- materiaalin (5) lämmitysvaiheella.

Esimerkki 4

Tässä esimerkissä tuote (9) muodostetaan lah- töaineesta (1) kuvan 2 ja esimerkin 2 mukaisella lait- teistolla, jossa ekstruusiovaihe (6) on korvattu seos- materiaalin (5) lämmitysvaiheella ja jossa puristin- laitteena käytetään mekaanista puristinlaitetta, johon & on järjestetty lisälämmitys puristamisen helpotta-

N miseksi.

S 30

N Esimerkki 5

E Tässä esimerkissä tuote (9) muodostetaan lah- > töaineesta (1) joko kuvan 1 ja esimerkin 1 tai kuvan 2 s ja esimerkin 2 mukaisella laitteistolla, jossa ei ole & 35 ekstruusiovaihetta (6) ja jossa puristusvaiheessa

I seosmateriaalin lisäksi käytetään myös muuta materiaa- lia tuotteen muodostamiseksi.

Keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto soveltuvat erilaisina sovelluksina käytettäväksi mitä erilaisimmissa kohteissa käsittelemään mitä erilaisim- pia lähtöaineita. Lisäksi keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto soveltuvat erilaisina sovelluksina käy- tettäväksi mitä erilaisimpien komposiittituotteiden valmistuksessa. Lisäksi keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto soveltuvat erilaisina sovelluksina käy- tettäväksi käsittelemään mitä erilaisimpia jätemateri- aaleja.

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitet- tyjä esimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten mää- rittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

O

N

O

N o <Q

N

I a a 00 + <t

O

O

O

N

Claims (7)

PATENTTIVAATIMUKSET

1. Menetelmä tuotteen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että - murskataan ja/tai jauhetaan (2) lähtöaine (1), joka käsittää jätemateriaalia ja joka si- sältää ainakin orgaanista materiaalia, - sekoitetaan ja agglomeroidaan lähtöainetta (1) sekoitusvaiheessa (4) lämmön läsnä ollessa ho- mogeenisen ja agglomeroidun seosmateriaalin (5) muodostamiseksi siten, että agglomeroinnin aika- na sekoitettavan materiaalin lämpötila nousee kitkan vaikutuksesta, - syötetään seosmateriaali (5) puristusvaihee- seen rakeisten agglomeraattien muodossa ja läm- mitetään ennen puristusvaihetta agglomeraatteja lämpötilaan, joka on alle agglomeraattien mate- riaalin sulamislämpötilan, ja - puristetaan seosmateriaali (5) — mekaanisesti puristusvaiheessa (8), jossa seosmateriaalin lämpötila nousee puristuksen seurauksena, ja muodostetaan ennalta määrätty tuote (9) puris- tusvaiheessa puristinlaitteen avulla, joka kä- sittää muodonantotyökalun tuotteen muodon anta- miseksi ja jossa seosmateriaalia puristetaan vasten muodonanto-osaa.

n 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, S tunnettu siitä, että lähtöaine (1) käsittää jäte- O materiaalia, kierrätysmateriaalia, uusiomateriaalia, = 30 ja/tai neitseellistä materiaalia.

A 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen mene- E telmä, tunnettu siitä, että jätemateriaali ka- © sittää yhdyskuntajätettä, yhdyskuntajätteestä erotet- > tua Jaetta, rakennusjätettä, purkujätettä, teollisuu- = 35 den sivuvirtoja, tekstiilijätettä, tuhkajätettä, muo- N vijätettä, kartonkijätettä, eristejätettä, lasikuitu- jätettä tai näiden yhdistelmiä.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syötetään seos- materiaali (5) sekoitusvaiheesta (4) ekstruusiovaihee- seen (6), lämmitetään seosmateriaali ennen puristusvai- hetta ja syötetään seosmateriaali puristusvaiheeseen.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syötetään puris- tusvaiheeseen (8) seosmateriaalin (5,7) lisäksi myös toista materiaalia yhdistelmätuotteen muodostamiseksi.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmitetään seosmateriaali (5) lämmitysvaiheessa ennen puristus- vaihetta (8).

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1 -— 6 mukai- sen menetelmän käyttö, tunnettu siitä, että me- netelmää käytetään sovelluskohteissa, jotka on valittu joukosta, johon kuuluu lähtöaineen käsittely uu- siotuotteiksi tai kierrätystuotteiksi, komposiitti- tuotteiden valmistus, vyhdistelmätuotteiden valmistus, kerrostuotteiden valmistus, asfalttiraaka- ainekomponentin valmistus, hbetonikoostumuskomponentin valmistus, teollisuuden sivuvirtojen käsittely, tuot- teiden valmistus jätemateriaalista ja/tai jätemateri- aalin määrän vähentäminen ja näiden yhdistelmät. O N O N O <Q N I a a 00 + <t O O o N