ZESPÓŁ AUTORSKI

Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

dr hab. inż. Radosław Mirski

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Innowacyjność rozwiązania polega na zastosowaniu cząstek ze słomy roślin zbożowych do wytwarzania ustrojów akustycznych (płyt i paneli) przeznaczonych do podnoszenia komfortu wewnątrz pomieszczeń, jak i stanowiących układy wyciszające między pomieszczeniami. Obserwowany w ostatnich latach trend polegający na kształtowaniu przyjaznej akustyki wnętrz powoduje, że poszukiwane są ciągle nowe materiały inżynierskie, poprawiające parametry akustyczne i ich rozkład w obszarze odsłuchowym wnętrza. Należy także zwrócić uwagę, że według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) zdrowie oznacza zadowolenie człowieka ze swojego stanu ciała i umysłu. Współcześnie hałas staje się większym zagrożeniem dla naszego samopoczucia i zdrowia psychicznego niż dla narządów słuchu. Stale zatem rośnie świadomość projektantów i architektów w zakresie znaczenia izolacji akustycznej. Oczywiście odczuwanie jakości dźwięku w otoczeniu zależy od subiektywnych odczuć użytkownika. Stosowanie układów stanowiących przeszkodę na drodze fal dźwiękowych czyli ograniczających ich propagacje jest dziś naturalnym, choć wtórnym elementem budowli. W większości przypadków poprawę izolacyjności akustycznej budynku uzyskuje się wraz z poprawą jego izolacyjności cieplnej, a więc przez te same materiały. Do tego celu służą materiały syntetyczne lub naturalne, przy czym te naturalne bardzo często bazują na surowcach nieodnawialnych. Wykorzystanie bowiem materiałów izolacyjnych na bazie odnawialnych surowców naturalnych jest w Polsce stosunkowo niskie. Wynika to z jednej strony z braku dostępności tych materiałów, jak i mniejszej świadomości, co do wysokiej jakości tych materiałów. Materiały te znacznie większym uznaniem cieszą się w Niemczech czy Francji. Prekursorem w Polsce w systemowym wykorzystaniu tego typu materiałów jest firma Steico, która ponad 80% swej produkcji wysyła jednak na rynki zewnętrzne. Dotychczasowe wykorzystanie cząstek słomy w procesie produkcji materiałów płytowych polegało głównie na zastąpieniu nimi wiórów drzewnych w produkcji płyt przeznaczonych dla meblarstwa. Niska jakość wiązań powstających między sklejanymi cząstkami za pomocą powszechnie stosowanych w produkcji płyt wiórowych klejów mocznikowo-formaldehydowych nie pozwalała na wykorzystanie tego rodzaju surowca bez specjalnej jego obróbki. Obecnie powszechna akceptacja przemysłu płytowego do stosowania, choć droższych oraz wymagających przestrzegania większych wymogów technologicznych, klejów pMDI pozwala na zwiększenie roli cząstek z roślin jednorocznych w procesie produkcji materiałów płytowych. Zauważona przez autorów rozwiązania dobra relacja właściwości mechanicznych płyt, wytwarzanych z użyciem pMDI, do ich gęstości pozwala na duże możliwości w kształtowaniu właściwości tych płyt przy niskim zużyciu surowca. Zatem przy użyciu tego samego surowca można wytwarzać płyty o różnych właściwościach fizycznych, w tym najbardziej istotnych właściwości akustycznych. Dzięki temu można swobodnie wpływać na przyszłe zastosowanie produktu zarówno jako materiału do kształtowania akustyki wnętrz, jak i ograniczającego docieranie hałasu do wnętrza. Zauważona możliwość wytwarzania płyt o różnej, w tym bardzo niskiej gęstości, powoduje, że wytworzony w ten sposób materiał nie musi przechodzić dodatkowych operacji (np. nacinanie, nawiercanie) poprawiających jego właściwości akustyczne. Warto również podkreślić, że już sam surowiec (słoma zbożowa), na którego wykorzystaniu opiera się opracowana technologia nie znajduje na chwilę obecną jeszcze szerokiego zastosowania w przemyśle płytowym. Opracowana technologia powoduje, że słomy roślin jednorocznych staną się atrakcyjną alternatywą zarówno dla drewna, jak i materiałów niedrzewnych w produkcji materiałów akustycznych. Dodatkowo niski koszt pozyskania frakcji docelowych powinien sprzyjać konkurencyjności cenowej produktu w zestawieniu z innymi materiałami. Co istotne, ciągle rośnie zainteresowanie przemysłu płyt drewnopochodnych wykorzystaniem surowców lignocelulozowych z materiałów niedrzewnych, gdyż nadprodukcja tej biomasy (słomy) już w 2020 wyniesie ponad 180 mil ton.

ISTOTA WYNALAZKU

W wyniku przeprowadzonych prac przedwdrożeniowych opracowano technologię wytwarzania lekkich ustrojów akustycznych oraz określono właściwości fizykomechaniczne ustroju, istotne z punktu widzenia jego późniejszego zastosowania. Materiałem wyjściowym są cząstki pochodzące z rozdrobienia słomy zbożowej do długości około 20 - 30 mm i spajane syntetycznym lepiszczem. Poprzez ukształtowanie określonej gęstości danej warstwy układu docelowego uzyskano produkty służące do izolacji ścian i stropów zarówno w układzie materiału poszyciowego, jak i podlicowego. Ustrój akustyczny jest w tym przypadku rozumiany jako struktura zasadniczo wielowarstwowa, przy czym charakterystyczne cechy poszczególnych warstw mogą być kształtowane w jednym lub kilku cyklach produkcyjnych. Ustrój zatem tworzy materiał (tworzywo) w formie płyty złożonej z kilku formatek lub jednej formatki wielowarstwowej, której poszczególne warstwy (formatki) różnią się właściwościami fizycznymi, głównie gęstością i pasywnością akustyczną. W pracach wykorzystano słomę pszenżyta, gdyż nie tylko z nazwy, ale także z badań makroskopowych wynika,iż słoma ta posiada cechy zbliżone zarówno do żyta (długość elementów), jak i pszenicy (grubość elementów). Wytworzone (w skali półtechnicznej) płyty charakteryzują się wysoką wytrzymałością na ściskanie prostopadłe do płaszczyzn. Właściwość ta jest związana z możliwością obciążania powierzchniowego danego materiału bez obawy o jego zniszczenie. Uzyskane w tym zakresie wartości, nawet dla płyt o bardzo niskiej jak na materiał wytworzony z cząstek lignocelulozowych gęstości, są bardzo wysokie.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Końcowymi odbiorcami paneli akustycznych jest szeroko pojęte budownictwo. Rosnąca świadomość w zakresie możliwości kształtowania cech akustycznych pomieszczeń, nie tylko poprzez ograniczenie docierającego do nich hałasu, powoduje, że tego typu materiały cieszą się rosnącym zainteresowaniem. Opracowywany ustrój znajdzie zatem zastosowanie zarówno w budownictwie jako naturalny materiał stanowiący izolację akustyczną, jak również w kształtowaniu walorów akustycznych konkretnych już pomieszczeń (sale konferencyjne, hale produkcyjne).
Możliwości zastosowania:
• materiał izolacyjny pod pływające podłogi,
• izolacja między elementami konstrukcyjnymi budynku (montaż między drewnianymi lub ceramicznymi elementami konstrukcyjnymi budynku),
• izolacja zewnętrzna budynku (montaż płyt pod siding lub tynki zewnętrzne),
• izolacja wewnętrzna budynku (montaż na ścianach lub sufitach pod płyty gipsowo-kartonowe),
• międzywarstwa stanowiąca wypełnienie cieplne i akustyczne dla innych zastosowań.