СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОГНЕСТОЙКОГО ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПРОДУКТА И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2015 года по МПК D21H27/30 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Уровень техники

Аспекты настоящего изобретения относятся к способам получения огнестойких продуктов и, более конкретно, к способу получения огнестойкого целлюлозного продукта, такого как стеновая плита, и соответствующему устройству.

Описание родственной области техники

Иногда желательно, чтобы определенные продукты проявляли стойкость к огню. Например, может быть желательно, чтобы картонсодержащие продукты, используемые в строительстве зданий, обладали определенной степенью огнестойкости. В случае гипсокартона, который обычно содержит гипсовый сердечник с картонными облицовочными листами, именно от гипсового сердечника, а не от картонных облицовочных листов, зависит способность противостоять огню. Однако поскольку гипсокартон состоит из двух различных материалов, его производство может быть сложным и/или сравнительно дорогостоящим. Кроме того, огнеупорная способность гипсокартона не обязательно может быть достаточной для обеспечения существенного преимущества при строительстве здания в целом.

Одним из существенных препятствий на пути использования целлюлозных продуктов на широкой основе является риск возникновения пожара. То есть хотя целлюлозные продукты можно реализовать во многих различных применениях, такие применения могут быть заранее исключены из-за явного отсутствия огнестойкости, свойственной указанным целлюлозным продуктам. В некоторых случаях картонсодержащий продукт может содержать огнезащитный продукт, нанесенный на него после изготовления, для придания указанному продукту огнеупорной способности. То есть типичный свежеотформованный картонсодержащий продукт можно подвергнуть поверхностной обработке, например, путем нанесения на него жидкого огнезащитного состава, чтобы обработанный продукт проявлял по меньшей мере некоторую огнестойкость. Однако в таких случаях одно из возможных ограничений при обработке свежеотформованного картонсодержащего продукта для придания ему огнестойкости, в частности, с помощью жидкого огнезащитного состава, состоит в обеспечении равномерной и однородной обработки такого продукта. В частности, результатом некоторых способов обработки для придания огнестойкости, включая нанесение на свежеотформованный картонсодержащий продукт жидкого огнезащитного состава, может быть неровное или иным образом неравномерное покрытие огнезащитного состава, нанесенное на продукт. В таких случаях неравномерная обработка может привести к варьированию уровней огнестойкости обработанного картонсодержащего продукта, что может, в свою очередь, стать опасным в случае пожара, замедление или иным образом противодействие которому должен обеспечить указанный продукт. Кроме того, указанные способы обработки, основанные на нанесении огнезащитного состава на картонсодержащий продукт, не обязательно могут быть эффективными.

К тому же даже в случае свежеотформованных целлюлозных продуктов, обработанных жидким огнезащитным составом, обработанный продукт не обязательно может быть теплостойким. То есть даже если свежеотформованный целлюлозный продукт, обработанный жидким огнезащитного состава, должен был быть огнестойким в определенных местах, соответствующее тепло может разрушить целлюлозу и позволить огню проникнуть в продукт.

Таким образом, существует потребность в способе и соответствующем устройстве для равномерного и единообразного нанесения огнезащитного состава, в частности жидкого огнезащитного состава, на целлюлозный продукт, такой как, например, картонсодержащий продукт и/или волокнистый продукт. В некоторых случаях, также может быть желательным получить целлюлозный продукт (т.е., стеновую плиту) с характеристиками существующего продукта, содержащего два или более отдельных компонентов (т.е., гипсокартон), при одновременном обеспечении повышенного уровня огнестойкости.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Аспекты настоящего изобретения удовлетворяют описанные выше и другие потребности, при этом один из таких аспектов относится к способу получения огнестойкого целлюлозного продукта. Указанный способ включает комбинирование огнезащитного раствора и связующего агента с очищенными целлюлозными волокнами с получением волокнистой смеси, в которой огнезащитный раствор и связующий агент по существу равномерно распределены среди целлюлозных волокон в указанной волокнистой смеси. Волокнистую смесь подвергают воздействию исполнительного элемента, предназначенного для активизации связующего агента для облегчения когезии целлюлозных волокон и формования волокнистой смеси в элемент волокнистой плиты, содержащей противолежащие главные поверхности. Целлюлозный листовой элемент соединяют с каждой из главных поверхностей элемента волокнистой плиты, так что каждый целлюлозный листовой элемент по существу покрывает соответствующую главную поверхность.

Еще один аспект настоящего изобретения относится к устройству для получения огнестойкого целлюлозного продукта. Такое устройство содержит смесительное устройство, выполненное с возможностью комбинирования огнезащитного раствора и связующего агента с очищенными целлюлозными волокнами для получения волокнистой смеси, в которой огнезащитный раствор и связующий агент по существу равномерно распределены среди целлюлозных волокон в указанной волокнистой смеси. Первое обрабатывающее устройство выполнено с возможностью воздействия на волокнистую смесь исполнительным элементом, при этом указанный исполнительный элемент предназначен для активизации связующего агента с целью облегчения когезии целлюлозных волокон и формования волокнистой смеси в элемент волокнистой плиты, содержащей противолежащие главные поверхности. Второе обрабатывающее устройство выполнено с возможностью соединения целлюлозного листового элемента с каждой из главных поверхностей элемента волокнистой плиты, так что каждый целлюлозный листовой элемент по существу покрывает соответствующую главную поверхность.

В некоторых аспектах, смесь, содержащую по меньшей мере огнезащитный раствор и целлюлозные волокна, можно высушить, например, с помощью сушилки, перед воздействием на волокнистую смесь исполнительным элементом. В других аспектах, перед воздействием на волокнистую смесь исполнительным элементом, указанную смесь можно поместить в формовочное устройство, выполненное с возможностью размещения волокнистой смеси и облегчения воздействия на нее исполнительным элементом.

Связующий агент может содержать компонент, выбранный из смолы и парафина. В некоторых случаях, связующий агент может содержать связующее вещество, представляющее собой метилендифенилендиизоцианат (MDI).

Исполнительный элемент может представлять собой воздействие, выбранное из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии. После формованный элемент волокнистой плиты может содержать от примерно 2% до примерно 30% твердой фазы как огнезащитного раствора, так и связующего агента.

В некоторых аспектах, устройство для очистки может быть выполнено с возможностью очистки одного из необработанной древесной массы, отходов пальмовых деревьев, отходов волокна, макулатуры и отходов от досок, с получением целлюлозных волокон, используемых для включения в волокнистую смесь. Огнезащитный раствор может содержать соединение, выбранное из соединения бора, бората, неорганического гидрата, соединения брома, гидроксида алюминия, гидроксида магния, гидромагнезита, триоксида сурьмы, соли фосфония, фосфата аммония, фосфата диаммония и их комбинаций. В целом, огнезащитный раствор может включать один изводного огнезащитного раствора, нетоксичного жидкого огнезащитного раствора и жидкого огнезащитного раствора с нейтральным значением pH. То есть, в конкретных аспектах, огнезащитный раствор может представлять собой водный огнезащитный раствор или может быть предпочтительным, чтобы огнезащитный раствор был нетоксичным и/или имел нейтральный pH и/или был гипоаллергенным и/или имел ряд иных желательных свойств.

Целлюлозный листовой элемент может представлять собой элемент, выбранный из элемента бумажного листа, элемента волокнистой плиты средней плотности (МДФ) и элемента ориентированной стружечной плиты (OSB). Целлюлозный листовой элемент можно соединять с каждой из главных поверхностей элемента волокнистой плиты с помощью материала смолы и адгезивного материала, помещенного между каждым целлюлозным листовым элементом и соответствующей главной поверхностью.

В некоторых аспектах, перед воздействием на волокнистую смесь исполнительным элементом к волокнистой смеси можно добавить вещество, выбранное из фунгицида и средства для отпугивания насекомых. Для обеспечения средства для отпугивания термитов, средство для отпугивания насекомых может содержать материал, выбранный из стеклянных частиц и боратного соединения.

Таким образом, аспекты настоящего изобретения касаются выявленных потребностей и обеспечивают другие преимущества, которые иным образом подробно описаны в настоящей заявке.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

После описания таким образом в общих чертах настоящего изобретения, далее будут сделаны ссылки на прилагаемые чертежи, которые не обязательно изображены в масштабе и на которых:

На фиг. 1 схематически изображено устройство для получения огнестойкого целлюлозного продукта, согласно одному из аспектов настоящего изобретения;

На фиг. 2 схематически изображено обрабатывающее устройство, содержащее формовочное устройство, согласно одному из аспектов настоящего изобретения; и

На фиг. 3 схематически показан способ получения огнестойкого целлюлозного продукта, согласно одному из аспектов настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны некоторые, но не все аспекты изобретения. Действительно, изобретение может быть воплощено во многих различных формах и его не следует рассматривать, как ограниченное аспектами, изложенными в настоящей заявке; скорее, указанные аспекты приведены для того, чтобы настоящее описание соответствовало применяемым правовым требованиям. Во всем описании одинаковые числа относятся к одинаковым элементам.

Аспекты настоящего изобретения, в целом, относятся к устройствам и способам получения огнестойкого целлюлозного продукта, такого как стеновая плита. Одним из существенных препятствий на пути воплощения целлюлозных продуктов на широкой основе является риск возникновения пожара. То есть, хотя целлюлозные продукты можно реализовать во многих различных применениях, такие применения могут быть заранее исключены из-за явного отсутствия огнестойкости, свойственной указанным целлюлозным продуктам. Кроме того, как было описано ранее, одно из возможных ограничений при обработке свежеотформованных целлюлозных продуктов, таких как картонсодержащий продукт, для придания огнестойкости, в частности, с помощью жидкого огнезащитного состава, состоит в достижении равномерной и одинаковой обработки такого целлюлозного продукта. Более конкретно, результатом некоторых способов обработки для придания огнестойкости может быть неровное или иным образом неравномерное нанесение огнезащитного состава на целлюлозный продукт. В таких случаях, неравномерная обработка может привести к варьированию уровней огнестойкости обработанного картонсодержащего продукта, что может, в свою очередь, стать опасным при пожаре, замедление или иным образом противодействие которому должен обеспечить указанный продукт. Кроме того, даже если такие свежеотформованные целлюлозные продукты должны были быть обработаны жидким огнезащитным составом, обработанный продукт не обязательно может быть теплостойким (т.е. может не обеспечить теплоизолирующий барьер в случае пожара). То есть, даже если свежеотформованный целлюлозный продукт, обработанный жидким огнезащитным составом, должен был быть огнестойким в определенных местах, соответствующее тепло может разрушить целлюлозу и позволить огню проникнуть в продукт.

По существу, один аспект настоящего изобретения включает устройство для получения огнестойкого целлюлозного продукта, такого как стеновая плита, указанное устройство на фиг. 1 обозначено как элемент 100. Такое устройство 100 может содержать, например, смесительное устройство 200, выполненное с возможностью комбинирования огнезащитного раствора 250 и связующего агента 260 с очищенными целлюлозными волокнами 225 для получения волокнистой смеси 275, при этом огнезащитный раствор 250 и связующий агент 260 по существу равномерно распределены среди целлюлозных волокон 225 в волокнистой смеси 275 (см. также блок 850 на фиг. 3). Первое обрабатывающее устройство 300 выполнено с возможностью воздействия исполнительным элементом 320 на волокнистую смесь 275, при этом исполнительный элемент 320 предназначен для активизации связующего агента 260 для облегчения когезии целлюлозных волокон 225 и формования волокнистой смеси 275 в элемент волокнистой плиты 600, причем элемент волокнистой плиты 600 содержит противолежащие главные поверхности 600А, 600В (см., также, блок 900 на фиг. 3). Второе обрабатывающее устройство 400 выполнено с возможностью соединения целлюлозного листового элемента 700, который может обладать или не обладать огнезащитными свойствами, с каждой из главных поверхностей 600А, 600В элементом волокнистой плиты 600, так что каждый целлюлозный листовой элемент 700 по существу покрывает соответствующую главную поверхность 600А, 600В (см. также блок 950 на фиг. 3).

В некоторых аспектах, устройство 100 может также включать устройство для очистки 500, выполненное с возможностью обработки/очистки целлюлозных материалов, поступающих из одного или более источников 150 с получением пригодных очищенных целлюлозных волокон 225 для изготовления волокнистой смеси 275. То есть, согласно аспектам настоящего изобретения, предполагают, что полученные целлюлозные продукты или их компоненты могут состоять из повторно используемых целлюлозных волокон (т.е., полученных из необработанной древесной массы, отходов пальмовых деревьев, макулатуры, отходов от досок, отходов картона или любого другого подходящего источника отходов целлюлозных волокон, уже использованных для изготовления продукта и подходящих для повторного использования). Однако специалист в данной области техники поймет, что неочищенные, первоначальные или другие не бывшие в употреблении целлюлозные волокна также можно использовать наряду с переработанными целлюлозными волокнами/отходами целлюлозных волокон, в комбинации с ними или вместо них. Например, отходы лесопильных заводов и/или пустые контейнеры для фруктов/связки пальмовых деревьев или другие отходы пальмовых деревьев могут быть подходящими источниками предварительно необработанных целлюлозных волокон, направляемых на очистку, при необходимости, для получения волокнистой смеси 275. Кроме того, в некоторых аспектах, может быть необязательным требование, чтобы целлюлозные волокна не содержали загрязняющих веществ, поскольку указанные загрязняющие вещества можно переработать/ очистить вместе с целлюлозным материалом при очистке целлюлозных волокон с получением формы, подходящей для волокнистой смеси 275. По существу, процесс удаления примесей не обязательно может быть предусмотрен, но может быть включен, если имеется необходимость или желание использования в целлюлозном продукте волокнистой смеси, не содержащей загрязняющие вещества. Степень обработки/очистки целлюлозных материалов может меняться в значительной степени в зависимости, например, от требуемого уровня очистки (т.е., соотношения крупная/мелкая фракция) волокнистой смеси и/или готового целлюлозного продукта. Устройство для очистки 500 может представлять собой любой станок, подходящий для разрушения целлюлозного сырья рассматриваемым способом, при этом один из таких типичных станков может быть изготовлен компанией Siempelkamp в Дюссельдорфе, Германия.

После очистки целлюлозного сырья до требуемого состояния (т.е., соотношения крупная/мелкая фракция) с помощью устройства для очистки 500, очищенные целлюлозные волокна 225 можно направить в смесительное устройство 200, в котором указанные волокна 225 смешивают с огнезащитным раствором 250 и связующим агентом 260 с получением волокнистой смеси 275. Смесительное устройство 200 выполнено с возможностью смешивания целлюлозных волокон 225, огнезащитного раствора 250 и связующего агента 260 таким образом, чтобы огнезащитный раствор 250 и связующий агент 260 были по существу равномерно распределены среди целлюлозных волокон 225 в волокнистой смеси 275. В некоторых случаях, смесительное устройство 200 может быть выполнено с возможностью добавления и/или размещения других подходящих веществ/материалов/химических реагентов, предназначенных для добавления к волокнистой смеси 275. Например, смесительное устройство 200 может быть выполнено с возможностью размещения фунгицида 255, предназначенного для добавления к волокнистой смеси 275. В других случаях, смесительное устройство 200 может быть выполнено с возможностью размещения средства для придания водоотталкивающих свойств, водонепроницаемого или другого водоустойчивого вещества (не показано), предназначенного для введения в волокнистую смесь 275 с тем, чтобы готовый продукт проявлял водоотталкивающие свойства. В еще других примерах, смесительное устройство 200 может быть выполнено с возможностью размещения средства для отпугивания насекомых 265, предназначенного для добавления к волокнистой смеси 275. Такое средство для отпугивания насекомых может включать, например, стеклянные частицы, стеклянные волокна, стеклянные кусочки, стеклянные осколки или любые другие стеклянные элементы подходящих форм и/или боратные соединения, для обеспечения средства для отпугивания термитов. В любом случае, может быть предпочтительным, чтобы любые дополнительные вещества, введенные в волокнистую смесь 275, были соответствующим образом обработаны с помощью смесительного устройства 200 для по существу равномерного распределения в волокнистой смеси 275. Кроме того, в некоторых аспектах, смесь, содержащую по меньшей мере огнезащитный раствор 250 и целлюлозные волокна 225, можно высушить, например, с помощью сушилки 125, показанной на фиг. 1, перед воздействием исполнительным элементом 320 на волокнистую смесь 275. То есть, целлюлозные волокна 225 можно высушить, в частности, после добавления к ним огнезащитного раствора 250, хотя связующий агент 260 не обязательно является компонентом смеси. Однако специалист в данной области техники поймет, что при необходимости или желании волокнистую смесь 275, содержащую как огнезащитный раствор 250, так и связующий агент 260, можно высушить с помощью сушилки 125.

В конкретных аспектах, огнезащитный раствор 250 может представлять собой водный огнезащитный раствор. Может быть предпочтительным, чтобы огнезащитный раствор был нетоксичным и/или имел нейтральный pH и/или был гипоаллергенным и/или имел ряд иных желательных свойств, влияющих на человека/животного и/или экологическую безопасность, при сохранении необходимой эффективности при воплощении и после воздействия тепла и/или пламени. В некоторых аспектах, огнезащитный раствор 250 может содержать любое из соединений, выбранное из соединения бора, бората, неорганического гидрата, соединения брома, гидроксида алюминия, гидроксида магния, гидромагнезита, триоксида сурьмы, соли фосфония, фосфата аммония, и фосфата диаммония или их различных комбинаций. В этом отношении, специалист в данной области техники поймет, что различные огнезащитные или огнестойкие вещества, известные в настоящее время или разработанные или обнаруженные позже, могут быть применимы в описанных в настоящей заявке способах и устройствах в рамках объема настоящего изобретения. Специалист в данной области техники также поймет, что огнезащитный раствор можно получить путем добавления твердого огнезащитного продукта к жидкости (т.е., воде) или другому химическому веществу. В некоторых случаях, смесительное устройство 200 может быть выполнено с возможностью перемешивания волокнистой смеси 275 для облегчения по существу равномерного распределения в ней огнезащитного раствора и/или связующего агента. Смесительное устройство 200 может представлять собой любой станок, подходящий для комбинирования описанным способом упомянутых компонентов, необходимых или возможных, с получением волокнистой смеси 275, при этом один из таких типичных станков может быть изготовлен компанией Siempelkamp в Дюссельдорфе, Германия.

Первое обрабатывающее устройство 300 выполнено с возможностью размещения волокнистой смеси 275 из смесительного устройства 300, и воздействия на указанную смесь 275 исполнительным элементом 320, предназначенным для активизации связующего агента 260 для облегчения когезии целлюлозных волокон 225 и получения из волокнистой смеси 275 элемента волокнистой плиты 600. В этом отношении, связующий агент 260 может содержать смолистый и/или парафиновый материал. В некоторых случаях, связующий агент 260 может содержать связующее вещество, представляющее собой метилендифенилендиизоцианат (MDI). Соответственно, исполнительный элемент 320 может быть предпочтительно предназначен для облегчения активации связующего агента 260 с тем, чтобы связующий агент 260 проявлял необходимую эффективность для облегчения когезии между целлюлозными волокнами 225 в волокнистой смеси 275. В этом отношении, как будет понятно специалисту в данной области техники, в примерах, включающих активируемый при нагревании связующий агент, исполнительный элемент 320 может представлять собой, например, воздействие, выбранное из тепла, нагретого воздуха (т.е., нагретого с помощью сжигаемого природного газа или другого подходящего источника топлива), нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и/или инфракрасной энергии. Один из таких типичных способов получения элемента волокнистой плиты описан, например, в международной заявке на патент №WO 2010/022864, поданной компанией Siempelkamp, хотя указанный способ не рассматривает какое-либо введение в готовый продукт огнезащитного вещества и не касается соответствующих проблем огнестойкости или термостойкости в отношении огня/тепла.

После активизации с помощью исполнительного элемента 320, предназначенного для облегчения когезии между целлюлозными волокнами 225, связующий агент 260 может также улучшать некоторые желательные характеристики, проявляемые элементом волокнистой плиты 600, такие как, например, степень водостойкости (т.е., пониженное или устраненное ″набухание″ элемента волокнистой плиты 600 при воздействии на нее водой).

Кроме того, в некоторых случаях, первое обрабатывающее устройство 300 может содержать формовочное устройство 325 (см., например, фиг. 2), выполненное с возможностью размещения волокнистой смеси 275 перед воздействием на нее исполнительным элементом 320, при этом формовочное устройство 325 может быть также выполнено с возможностью облегчения воздействия исполнительным элементом 320 на указанную смесь 275. Например, когда исполнительный элемент 260 представляет собой пар или нагретый влажный воздух, формовочное устройство 325 может включать пористый элемент 325А, содержащий источник 320А исполнительного элемента, сообщающийся с указанным устройством. После размещения волокнистой смеси 275 в формовочном устройстве 325 исполнительный элемент 320 из источника исполнительного элемента 320А можно направить в указанное устройство 325 для проникновения в него через пористый элемент 325С с целью взаимодействия с волокнистой смесью 275, находящейся в указанном устройстве. Проникновение исполнительного элемента 320 через волокнистую смесь 275 активизирует связующий агент 260, предназначенный для облегчения когезии/прилипания целлюлозных волокон 225 в волокнистой смеси 275, и позволяет получить элемент волокнистой плиты 600. В некоторых аспектах, формовочное устройство 325 может дополнительно включать связанный с применением давления аспект для приложения давления к волокнистой смеси 275, в то время как волокнистую смесь 275 подвергают воздействию исполнительным элементом 320. Например, формовочное устройство 325 может содержать контейнер ″с открытым верхом″ (т.е., пористый элемент 325А) для размещения волокнистой смеси 275, выполненный с возможностью размещения утяжеленной, плавающей плиты 325 В, предназначенной для приложения давления к волокнистой смеси 275, в то время как исполнительный элемент 320 воздействует на указанную смесь. В приведенных выше примерах, при необходимости или желании, можно определить степень сжатия волокнистой смеси 275 и, таким образом, плотность полученного элемента волокнистой плиты 600. В других случаях, первое обрабатывающее устройство 300 может содержать любое другое подходящее устройство для прессования или приложения давления, такое как, например, устройство для непрерывного прессования ContiPress, производимое компанией Siempelkamp.Соответственно, специалист в данной области техники поймет, что, при необходимости или желании, можно значительно изменять плотность элемента волокнистой плиты 600.

После изготовления, элемент волокнистой плиты 600 предпочтительно может содержать от примерно 2% до примерно 30% твердой фазы каждого из компонентов, выбранных из огнезащитного раствора 250 и связующего агента 260. То есть, конкретные аспекты настоящего изобретения требуют комбинирования подходящего количества огнезащитного раствора 250 со связующим агентом 260 и целлюлозными волокнами 225 (и возможными компонентами, представляющими собой фунгицид и/или средство для отпугивания насекомых), так что общее содержание твердой фазы каждого из компонентов, выбранных из огнезащитного раствора 250 и связующего агента 260, в полученной волокнистой смеси 275/волокнистом элементе 600 составляет от примерно 2% до примерно 30%. В некоторых случаях, количество огнезащитного раствора 250, введенного в волокнистую смесь 275, может предпочтительно коррелировать со степенью огнестойкости и/или теплоизолирующими свойствами, проявляемыми элементом волокнистой плиты 600.

Кроме того, после формования, элемент волокнистой плиты 600 может быть ограничен противолежащими главными поверхностями 600А, 600В. Противолежащие главные поверхности 600А, 600В, после изготовления, могут быть по существу плоскими. В некоторых случаях, когда противолежащие главные поверхности 600А, 600В по существу не являются плоскими, элемент волокнистой плиты 600 можно обработать с помощью строгального устройства (не показано), выполненного с возможностью обработки элемента волокнистой плиты 600 для придания противолежащим главным поверхностям 600А, 600В по существу плоской конфигурации.

Второе обрабатывающее устройство 400 может быть выполнено с возможностью размещения элемента волокнистой плиты 600, поступающей в некоторых случаях, непосредственно из первого обрабатывающего устройства 300 (в некоторых других примерах, после обработки элемента волокнистой плиты 600 с помощью строгального устройства) и соединения целлюлозного листового элемента 700 с каждой из главных поверхностей 600А, 600В элемента волокнистой плиты 600. Целлюлозный листовой элемент 700 может представлять собой, например, листовой элемент, выбранный из облицовочной бумаги, элемент волокнистой плиты средней плотности (МДФ) и элемент ориентированной стружечной плиты (OSB). В некоторых конкретных случаях, целлюлозный листовой элемент 700 может состоять из целлюлозных волокон, сходных или по существу таких же, что и целлюлозные волокна, содержащиеся в волокнистой смеси 275. В других конкретных примерах, целлюлозный листовой элемент 700 может также содержать тот же или по существу похожий огнезащитный раствор 250 и, возможно, тот же или по существу одинаковый связующий агент 260, что и волокнистая смесь 275. В некоторых желательных аспектах, целлюлозный листовой элемент 700 обработан огнезащитным раствором и содержит огнезащитный раствор, независимо от того, является ли огнезащитный раствор тем же раствором, который введен в элемент волокнистой плиты 600. То есть, целлюлозный листовой элемент 700 не обязательно может быть обработан огнезащитным раствором, хотя такая обработка может быть предпочтительной. В любом примере, целлюлозный листовой элемент 700, при соединении с элементом волокнистой плиты 600, может облегчать, способствовать, усиливать или иным образом придавать элементу волокнистой плиты 600 структурные свойства (т.е., предел прочности на разрыв, сопротивление изгибу, ударную вязкость и т.п.), в частности, при соединении его с обеими главными поверхностями 600А, 600В. Такое структурное усиление может быть более очевидно в примерах, в которых элемент волокнистой плиты 600 является сравнительно тонкой. Кроме того, целлюлозный листовой элемент 700 может обеспечить полученному продукту поверхность, подходящую для нанесения красок, красителей или других средств поверхностной обработки для улучшения эстетических свойств готового продукта. Однако специалисту в данной области техники будет понятно, что хотя листовой элемент 700 рассматривается в настоящей заявке как состоящий из целлюлозного материала, любой другой подходящий материал, проявляющий требуемые свойства, описанные в настоящей заявке, также может быть рекомендован и использован в рамках объема настоящего изобретения.

В некоторых аспектах, целлюлозный листовой элемент 700 можно нанести на соответствующую главную поверхность 600А, 600В элемента волокнистой плиты 600 с помощью смолистого материала и/или адгезивного материала (обычно обозначаемого как элемент 650), расположенного между каждым целлюлозным листом 700 и соответствующей главной поверхностью 600А, 600В, и второе обрабатывающее устройство 400, соответственно, можно выполнить с возможностью нанесения такого материала в дополнение к сборке целлюлозных листовых элементов 700 с элементом волокнистой плиты 600. Элемент волокнистой плиты 600, содержащий целлюлозные листовые элементы 700, соединенные с ним описанным способом, образует, таким образом, огнестойкий целлюлозный продукт 800, который можно реализовать, в некоторых типичных аспектах, в виде стеновой плиты, которую можно использовать в процессе строительства. В некоторых конкретных случаях, целлюлозный продукт, представляющий собой стеновую плиту, изготовленный согласно изобретению, может иметь структурные свойства обыкновенного гипсокартона (гипсового сердечника с картонными облицовочными листами), но может обладать меньшей массой. Согласно некоторым аспектам, преимущество разницы в массе (меньшая масса) целлюлозной стеновой плиты согласно изобретению по сравнению с массой обыкновенного гипсокартона на основе гипса может быть существенным.

Кроме того, в некоторых аспектах, целлюлозный продукт 800, полученный согласно аспектам настоящего изобретения, может также иметь другие желательные и улучшенные свойства по сравнению со свойствами обыкновенного гипсокартона на основе гипса. Например, указанные целлюлозные продукты 800 могут проявлять ″нулевое воспламенение″ и/или ″нулевое распространение пламени″ в частности, при обработке целлюлозных листовых элементов 700 огнезащитным раствором 250 (т.е., в отличие от простого контролирования распространения пламени, как в случае поверхностной обработки продукта огнезащитным составом). В другом примере, обработка элемента волокнистой плиты 600 огнезащитным раствором 250 приводит к более однородному и полному диспергированию и распределению огнезащитного раствора 250 в продукте, что, таким образом улучшает огнестойкость (распространение пламени), а также теплоизолирующие характеристики (термостойкость /термоизоляцию).

Готовый продукт, выполненный в виде стеновой плиты, может быть, например, по существу плоским, с толщиной от примерно 0,125 дюймов до примерно 16 дюймов и/или шириной от примерно 1 дюйма до примерно 16 футов и/или длиной от примерно 1 дюйма до примерно 100 футов. Однако специалисту в данной области техники будет понятно, что размеры такого плоского целлюлозного продукта могут значительно варьироваться и что диапазоны, упомянутые выше, приведены только в качестве примера. В других аспектах, целлюлозный продукт 800 можно получить в виде листа требуемой длины, ширины и толщины; или в виде непрерывного полотна, которое позже подразделяют на куски требуемой длины, ширины и/или толщины. В других аспектах, целлюлозный продукт 800, например, стеновую плиту, можно получить в виде отдельных листов с размерами, сходными с размером традиционного гипсокартона. Например, в некоторых аспектах, целлюлозный продукт 800 в форме стеновой плиты можно получить в виде листа размером 4 фута на 8 футов, листа размером 4 фута на 12 футов или листа размером 4 фута на 16 футов. Кроме того, можно получить отдельные листы целлюлозного продукта 800 с толщиной, например, 4 дюйма, 6 дюймов или 8 дюймов, так что готовый продукт можно реализовать, например, в виде сборных несущих стеновых панелей.

В некоторых аспектах, устройство для формования (не показано) может быть выполнено с возможностью соединения целлюлозного продукта 800 с пресс-формой, выбранной из негативной пресс-формы и позитивной пресс-формы, для получения целлюлозного продукта с поверхностью, ограничивающей негативный отпечаток пресс-формы, выбранной из негативной пресс-формы и позитивной пресс-формы. То есть, например, на плиту может быть нанесен подходящий приподнятый и/или вдавленный узор, так что полученный целлюлозный продукт будет иметь соответствующую поверхность, ограничивающую негативный отпечаток такого узора. Специалисту в данной области техники также будет понятно, что возможность манипулирования с целлюлозным продуктом 800 таким способом указывает, что готовая форма целлюлозного продукта не обязательно должна иметь плоскую форму, но может принимать много различных форм, контуров и размеров помимо формы, описанной в настоящей заявке.

Кроме того в некоторых аспектах, свежеотформованный целлюлозный продукт 800 можно дополнительно обработать, например, для удаления ″брака″ или иным образом выравнивания краев целлюлозного продукта. В указанных примерах, устройство 100 может также включать устройство для сбора (не показано), которое может быть выполнено с возможностью улавливания твердых отходов, образующихся в результате обработки целлюлозного продукта 800 после его получения. В таких случаях, уловленные твердые отходы можно ввести в другие продукты (т.е., заливную теплоизоляцию) при обеспечении их огнезащитных свойств.

Множество модификаций и другие аспекты изобретения, изложенные в настоящей заявке, придут на ум специалисту в данной области техники, к которому имеет отношение данное изобретение, обладающее преимуществом благодаря идеям, представленным в приведенном выше описании и соответствующих чертежах. Например, специалисту в данной области техники будет понятно, что устройства, описанные в настоящей заявке, легко приведут к соответствующим процессам и способам получения огнестойкого целлюлозного продукта. Более конкретно, специалисту в данной области техники будет понятно, что, в некоторых аспектах, волокнистую смесь и/или целлюлозный продукт можно получить в виде основного целлюлозного элемента, который затем можно формовать, прессовать или иным образом обрабатывать с получением различных готовых продуктов, таких как, например, доски, стеновые плиты, несущие стеновые панели, составные кровельные дранки, составные кровельные гонты, составные боковые дранки, составная кровельная черепица в испанском стиле типа ″красная глина″, защитные оболочки для электрических розеток, двери, обшивка внутренних стен, наружная обшивка, центральные части столярных изделий, шкафы, лицевые стороны дверей составных шкафов, половые доски, ламинированные полы, облицованные составные полы или т.п. Однако не предполагают, что приведенные в качестве примеров готовые продукты, описанные в настоящей заявке, ограничены каким-либо способом в отношении широкого разнообразия рассмотренных готовых продуктов. Таким образом, общую концепцию целлюлозного элемента можно распространить на примеры, в которых готовый продукт можно изготовить многими различными способами, такими как, например, формование, экструзия, прессование, штамповка или любым другим подходящим способом производства.

Кроме того, общая концепция целлюлозного элемента может быть применима для получения основного целлюлозного элемента как компонента или другой части дальнейшей конечной сборной конструкции. В частности, как показано в предыдущих примерах в качестве ламинированных полов и пустотелых столярных изделиях, общий целлюлозный элемент, включающий огнезащитный раствор, образует компонент конечной сборной конструкции. Так, специалисту в данной области техники будет понятно, что целлюлозные продукты согласно аспектам настоящего изобретения можно изготовить таким образом, чтобы огнезащитный раствор был распределен по всему продукту по меньшей мере частично, если не одинаково и равномерно. По существу, компоненты конечной сборной конструкции, содержащие огнезащитный целлюлозный продукт, вероятно, могут целиком противостоять огню и/или быть неспособными к возгоранию на более постоянной основе (т.е., поскольку огнезащитный раствор эффективно включен в целлюлозный продукт), по сравнению с простыми средствами поверхностной обработки, которые могут быть легко удалены, смыты или подвергнуты разрушению с течением времени.

Соответственно, следует понимать, что настоящее изобретение не должно ограничиваться конкретными описанными аспектами и что, как подразумевают, модификации и другие аспекты включены в объем прилагаемой формулы изобретения. Хотя в настоящей заявке применяют конкретные термины, их используют только в общем и описательном смысле, а не с целями ограничения.

Изобретение относится к огнестойкому целлюлозному продукту. Огнезащитный раствор (250) и связующий агент (260) равномерно смешивают с очищенными целлюлозными волокнами (225). Волокнистую смесь (275) подвергают воздействию для активизации связующего агента (260) для облегчения когезии целлюлозных волокон (225), и формования целлюлозной волокнистой смеси (275) в элемент целлюлозной волокнистой плиты (600). Целлюлозный листовой элемент (700) соединяют с каждой из главных поверхностей элемента целлюлозной волокнистой плиты (600). Изобретение позволяет повысить уровень огнестойкости. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ получения огнестойкого целлюлозного картонсодержащего продукта, включающий:
получение целлюлозной волокнистой смеси, состоящей главным образом из очищенных целлюлозных волокон, содержащей огнезащитный раствор и связующий агент, по существу, равномерно распределенных в указанной смеси среди целлюлозных волокон, при этом огнезащитный раствор содержит соединение, выбранное из соединения бора, бората, неорганического гидрата, соединения брома, гидроксида алюминия, гидроксида магния, гидромагнезита, триоксида сурьмы, соли фосфония, фосфата аммония, фосфата диаммония и их комбинаций;
воздействие на целлюлозную волокнистую смесь воздействием, выбранным из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии, для активизации связующего агента для облегчения когезии целлюлозных волокон, среди которых распределен огнезащитный раствор, и формования целлюлозной волокнистой смеси в элемент целлюлозной волокнистой плиты, содержащей противолежащие главные поверхности; и
соединение целлюлозного листового элемента с каждой из главных поверхностей элемента целлюлозной волокнистой плиты, так что каждый целлюлозный листовой элемент, по существу, покрывает соответствующую главную поверхность.

2. Способ получения огнестойкого целлюлозного картонсодержащего продукта, включающий:
получение целлюлозной волокнистой смеси без гипса, состоящей из очищенных целлюлозных волокон, среди которых в указанной смеси, по существу, равномерно распределены огнезащитный раствор и связующий агент, причем огнезащитный раствор содержит соединение, выбранное из соединения бора, бората, неорганического гидрата, отличного от гипса, соединения брома, гидроксида алюминия, гидроксида магния, гидромагнезита, триоксида сурьмы, соли фосфония, фосфата аммония, фосфата диаммония и их комбинаций;
воздействие на целлюлозную волокнистую смесь воздействием, выбранным из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии, для активизации связующего агента для облегчения когезии целлюлозных волокон, среди которых распределен огнезащитный раствор, и формования целлюлозной волокнистой смеси в элемент целлюлозной волокнистой плиты, содержащей противолежащие главные поверхности; и
соединение целлюлозного листового элемента с каждой из главных поверхностей элемента целлюлозной волокнистой плиты, так что каждый целлюлозный листовой элемент, по существу, покрывает соответствующую главную поверхность.

3. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий одну из следующих стадий:
сушку смеси, содержащей по меньшей мере огнезащитный раствор и целлюлозные волокна, перед воздействием, выбранным из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии, на целлюлозную волокнистую смесь;
размещение целлюлозной волокнистой смеси в формовочном устройстве перед воздействием, выбранным из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии, на целлюлозную волокнистую смесь; и
очистку материала, выбранного из необработанной древесной массы, отходов пальмовых деревьев, отходов волокна, макулатуры и отходов от досок, с получением целлюлозных волокон, используемых для включения в целлюлозную волокнистую смесь.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором получение целлюлозной волокнистой смеси дополнительно включает одну из следующих стадий:
получение целлюлозной волокнистой смеси, состоящей из очищенных целлюлозных волокон, среди которых в указанной смеси, по существу, равномерно распределены огнезащитный раствор и связующий агент, представляющий собой вещество, выбранное из смоляного адгезива и парафина, с получением целлюлозной волокнистой смеси;
получение целлюлозной волокнистой смеси, состоящей из очищенных целлюлозных волокон, среди которых в указанной смеси, по существу, равномерно распределены огнезащитный раствор и связующий агент, представляющий собой метилендифенилендиизоцианат (MDI), с получением целлюлозной волокнистой смеси; и
получение целлюлозной волокнистой смеси, состоящей из очищенных целлюлозных волокон, среди которых в указанной смеси, по существу, равномерно распределены огнезащитный раствор, содержащий одно из водного огнезащитного раствора, нетоксичного жидкого огнезащитного раствора и жидкого огнезащитного раствора с нейтральным значением pH, и связующий агент, с получением целлюлозной волокнистой смеси.

5. Способ по п. 1 или 2, в котором воздействие, выбранное из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии, на целлюлозную волокнистую смесь дополнительно включает:
воздействие на целлюлозную волокнистую смесь воздействием, выбранным из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии, для формования целлюлозной волокнистой смеси в элемент целлюлозной волокнистой плиты, содержащей от примерно 2% до примерно 30% твердой фазы каждого из компонентов, выбранных из огнезащитного раствора и связующего агента.

6. Способ по п. 1 или 2, в котором соединение целлюлозного листового элемента с каждой из главных поверхностей элемента целлюлозной волокнистой плиты дополнительно включает одно из следующих:
соединение целлюлозного листового элемента, представляющего собой элемент, выбранный из облицовочного бумажного листа, элемента волокнистой плиты средней плотности (МДФ) и элемента ориентированной стружечной плиты (OSB), с каждой из главных поверхностей элемента целлюлозной волокнистой плиты, так что каждый целлюлозный листовой элемент, по существу, покрывает соответствующую главную поверхность; и
соединение целлюлозного листового элемента с каждой из главных поверхностей элемента целлюлозной волокнистой плиты с помощью материала, выбранного из смолы и адгезива, размещенного между каждым целлюлозным листовым элементом и соответствующей главной поверхностью.

7. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий одну из следующих стадий:
добавление к целлюлозной волокнистой смеси вещества, выбранного из фунгицида, обрабатывающего средства для повышения водостойкости и средства для отпугивания насекомых, перед воздействием, выбранным из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии, на целлюлозную волокнистую смесь; и
добавление к целлюлозной волокнистой смеси средства для отпугивания насекомых, содержащего материал, выбранный из стеклянных частиц и боратного соединения, перед воздействием, выбранным из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии, на целлюлозную волокнистую смесь, для обеспечения средства для отпугивания термитов.

8. Устройство для получения огнестойкого целлюлозного картонсодержащего продукта, содержащее:
смесительное устройство, выполненное с возможностью получения целлюлозной волокнистой смеси, состоящей главным образом из очищенных целлюлозных волокон, среди которых в указанной смеси, по существу, равномерно распределены огнезащитный раствор и связующий агент, при этом огнезащитный раствор содержит соединение, выбранное из соединения бора, бората, неорганического гидрата, соединения брома, гидроксида алюминия, гидроксида магния, гидромагнезита, триоксида сурьмы, соли фосфония, фосфата аммония, фосфата диаммония и их комбинаций;
первое обрабатывающее устройство, выполненное с возможностью воздействия на целлюлозную волокнистую смесь воздействием, выбранным из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии, для активизации связующего агента с целью облегчения когезии целлюлозных волокон, среди которых распределен огнезащитный раствор, и формования целлюлозной волокнистой смеси в элемент целлюлозной волокнистой плиты, содержащей противолежащие главные поверхности; и
второе обрабатывающее устройство, выполненное с возможностью соединения целлюлозного листового элемента с каждой из главных поверхностей элемента целлюлозной волокнистой плиты, так что каждый целлюлозный листовой элемент, по существу, покрывает соответствующую главную поверхность.

9. Устройство для получения огнестойкого целлюлозного картонсодержащего продукта, содержащее:
смесительное устройство, выполненное с возможностью получения целлюлозной волокнистой смеси без гипса, состоящей из очищенных целлюлозных волокон, среди которых в указанной смеси, по существу, равномерно распределены огнезащитный раствор и связующий агент, причем огнезащитный раствор содержит соединение, выбранное из соединения бора, бората, неорганического гидрата, отличного от гипса, соединения брома, гидроксида алюминия, гидроксида магния, гидромагнезита, триоксида сурьмы, соли фосфония, фосфата аммония, фосфата диаммония и их комбинаций;
первое обрабатывающее устройство, выполненное с возможностью воздействия на целлюлозную волокнистую смесь воздействием, выбранным из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии, для активизации связующего агента с целью облегчения когезии целлюлозных волокон, среди которых распределен огнезащитный раствор, и формования целлюлозной волокнистой смеси в элемент целлюлозной волокнистой плиты, содержащей противолежащие главные поверхности; и
второе обрабатывающее устройство, выполненное с возможностью соединения целлюлозного листового элемента с каждой из главных поверхностей элемента целлюлозной волокнистой плиты, так что каждый целлюлозный листовой элемент, по существу, покрывает соответствующую главную поверхность.

10. Устройство по п. 8 или 9, дополнительно содержащее одно из следующих устройств:
сушилку, выполненную с возможностью сушки смеси, содержащей по меньшей мере огнезащитный раствор и целлюлозные волокна, перед воздействием на целлюлозную волокнистую смесь воздействием, выбранным из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии;
формовочное устройство, выполненное с возможностью размещения целлюлозной волокнистой смеси и облегчения воздействия, выбранного из тепла, нагретого влажного воздуха, пара, микроволновой энергии и инфракрасной энергии, на целлюлозную волокнистую смесь; и
устройство для очистки, выполненное с возможностью очистки материала, выбранного из необработанной древесной массы, отходов пальмовых деревьев, отходов волокна, макулатуры и отходов от досок, с получением целлюлозных волокон, используемых для включения в целлюлозную волокнистую смесь.

11. Устройство по п. 8 или 9, отличающееся тем, что смесительное устройство выполнено с возможностью:
получения целлюлозной волокнистой смеси, состоящей из очищенных целлюлозных волокон, среди которых в указанной смеси, по существу, равномерно распределены огнезащитный раствор и связующий агент, представляющий собой вещество, выбранное из смоляного адгезива и парафина, с получением целлюлозной волокнистой смеси;
получения целлюлозной волокнистой смеси, состоящей из очищенных целлюлозных волокон, среди которых в указанной смеси, по существу, равномерно распределены огнезащитный раствор и связующий агент, представляющий собой метилендифенилендиизоцианат (MDI), с получением целлюлозной волокнистой смеси; или
получения целлюлозной волокнистой смеси, состоящей из очищенных целлюлозных волокон, среди которых в указанной смеси, по существу, равномерно распределены огнезащитный раствор, содержащий компонент, выбранный из водного огнезащитного раствора, нетоксичного жидкого огнезащитного раствора и жидкого огнезащитного раствора с нейтральным значением pH, и связующий агент, с получением целлюлозной волокнистой смеси.

12. Устройство по п. 8 или 9, в котором первое обрабатывающее устройство выполнено с возможностью формования целлюлозной волокнистой смеси в элемент целлюлозной волокнистой плиты, содержащей от примерно 2% до примерно 30% твердой фазы каждого из компонентов, выбранных из огнезащитного раствора и связующего агента.

13. Устройство по п. 8 или 9, в котором второе обрабатывающее устройство выполнено с возможностью:
соединения целлюлозного листового элемента, представляющего собой элемент, выбранный из облицовочного бумажного листа, элемента волокнистой плиты средней плотности (МДФ) и элемента ориентированной стружечной плиты (OSB), с каждой из главных поверхностей элемента целлюлозной волокнистой плиты, так что каждый целлюлозный листовой элемент, по существу, покрывает соответствующую главную поверхность; или
соединения целлюлозного листового элемента с каждой из главных поверхностей элемента целлюлозной волокнистой плиты с помощью материала, выбранного из смолы и адгезива, размещенного между каждым целлюлозным листовым элементом и соответствующей главной поверхностью.

14. Устройство по п. 8 или 9, в котором смесительное устройство выполнено с возможностью:
добавления к целлюлозной волокнистой смеси вещества, выбранного из фунгицида, обрабатывающего средства для повышения водостойкости и средства для отпугивания насекомых; или
добавления к целлюлозной волокнистой смеси средства для отпугивания насекомых, содержащего материал, выбранный из стеклянных частиц и боратного соединения, для обеспечения средства для отпугивания термитов.