Zespół
Dr inż. Elżbieta Żelazowska – kierownik zespołu
dr inż. Paweł Pichniarczyk
mgr inż. Józef Zawiła
mgr inż. Sebastian Sacha
mgr inż. Joanna Rybicka-Łada
Marian Kwiecień
Piotr Majkrzak

Istota wynalazku

Prowadzone prace naukowo-badawcze w Oddziale Szkła i Materiałów Budowlanych Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych w Krakowie wykazały, że możliwe jest otrzymywanie z odpadów przemysłowych produktów lub półproduktów o wymiernej wartości gospodarczej i handlowej do zastosowania w produkcji izolacyjnych materiałów budowlanych, na przykład jako zamiennik dotychczas stosowanych materiałów tego typu, tj. wełny mineralnej lub styropianu.
Innowacyjna technologia umożliwia zastosowanie w produkcji kompozytów – gipsów chemicznych – powstających jako produkt uboczny w procesach przemysłowych lub przy odsiarczaniu spalin. Ze względów technologicznych polski przemysł nie przetwarza obecnie wielu z tych surowców. Autorskie rozwiązanie dotyczące włóknistego kompozytu gipsowo-organicznego o właściwościach izolacyjnych dostarcza gospodarcze i handlowe rozwiązanie w zakresie wykorzystania odpadów przemysłowych do produkcji innowacyjnych materiałów budowlanych.

Otrzymany rodzaj wełny mineralnej łączy specyficznie korzystne właściwości wyrobów gipsowych:

1. Cechy izolacyjności cieplnej i akustycznej z możliwością uzyskiwania go w relatywnie niskich temperaturach około 100 oC, w odróżnieniu od istniejących odmian wełny mineralnej, wytwarzanych w temperaturach 1000-1400 oC.

2. Możliwość zastosowania w produkcji kompozytów gipsów chemicznych, powstających jako produkt uboczny w procesach przemysłowych lub przy odsiarczaniu spalin. Ze względów technologicznych polski przemysł nie przetwarza obecnie wielu z tych surowców.

Uzyskane nagrody i wyróżnienia za opracowanie autorskiego rozwiązania:
- dyplom Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego 2012
- srebrny medal – VI. Międzynarodowej Warszawskiej Wystawy Wynalazków IWIS 2012
Wynalazek był przedmiotem projektu pt. „Włóknisty kompozyt o właściwościach izolacyjnych” finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki.

Korzyści

Wykorzystanie procesu rekrystalizacji gipsu w kwasie siarkowym, stanowiącym naturalne środowisko powstawania większości odpadowych gipsów chemicznych, do pozyskiwania nowego rodzaju wełny mineralnej o zwiększonej wodoodporności posiada szereg zalet:
- proces taki jest znacznie bardziej wydajny i tańszy od znanej, laboratoryjnej metody strącania włókien ze schładzanego roztworu,
- uzyskiwanie włóknistej składowej kompozytu prowadzi się w temperaturach około 100 oC, co stanowi proces znacznie bardziej energooszczędny w porównaniu z uzyskiwaniem wełny bazaltowej (1400 oC) czy szklanej (1000oC),
- w zaproponowanej metodzie można zużywać odpadowe gipsy chemiczne, nie kwalifikujące się do zastosowania jako spoiwa,
- produkt posiada charakterystyczne dla gipsu zalety, łącząc je z możliwością kształtowania wyrobu w bloczki, płyty i otuliny,
- energooszczędna technologia umożliwia zmniejszenie kosztów produkcji.

Potencjał komercjalizacji

Opracowany materiał kompozytowy wykazuje korzystne cechy technologiczne – energooszczędna produkcja, izolacyjność cieplna i akustyczna oraz wodoodporność.
Nawiązując swoim charakterem do innych włóknistych materiałów izolacyjnych (wełna szklana i bazaltowa) uzyskany produkt ma podwyższoną gęstość (materiał włóknisty bez spoiwa organicznego przypomina w tym zakresie sztywną watę szklaną) i w konsekwencji lekko podwyższoną, choć dalej bardzo korzystną przewodność termiczną. Z drugiej strony, ze względu na zawartość hydrofobizującej żywicy okazuje się mniej nasiąkliwy (główna przyczyna utraty termoizolacyjności), bardziej sztywny i nośny od waty szklanej.

W zakresie negatywnych cech gipsu, których wyeliminowanie zakładano, stwierdzono odporność kompozytu na działanie wody (brak utraty formy wyrobu i uwadniania faz gipsowych) oraz zachowanie właściwości i formy po wystawieniu na działania podwyższonych temperatur, stwierdzone odwanianie gipsu podczas wygrzewania próbek nie niszczyło wyrobu.