UA73785C2 - A method for making a heat and/or sound insulation product based on mineral wool, a heat and/or sound insulation product made by this method - Google Patents

Description

на, щонайменше, частині своєї товщини пласти або шари, які мають різні характеристики і/або властивості.

Таким чином, дане повстяне полотно може містити, щонайменше, два шари, що примикають один до одного (що одержуються з двох суміжних пристроїв формування волокон), які мають різні розміри волокон та їх склад. Ізоляційний виріб може, таким чином, містити п шарів, причому кожний шар ух знаходиться в контакті з, щонайменше, одним відмінним від нього іншим шаром хи-1. Зрозуміло, між двома такими суміжними шарами є поверхня взаємодії, яка є «дифузною» в тому значенні, що шари, які примикають один до одного, певним чином проникають один в одний, так що виріб загалом зберігає свою об'єднаність.

Відповідно до переважного варіанту цього способу реалізації винаходу, що пропонується, повстяне полотно має на, щонайменше, частині однієї із своїх зовнішніх поверхонь «поверхневий шар», характеристики і/або властивості якого відрізняються від характеристик і/або властивостей даного виробу в його серцевині. Таким чином, є один або два тонких поверхневих шари, відмінних від середнього шару, що відповідає «серцевині» даного виробу.

Цей поверхневий шар може бути утворений, наприклад, мінеральною ватою, волокна якої мають мікронний розмір (або діаметр), менший, ніж мікронний розмір (або діаметр) волокон мінеральної вати іншої частини даного виробу. При цьому користь виходить подвійною: з одного боку, виявляється, що стоншені таким чином волокна на поверхні є більш гнучкими і більш приємними на дотик. Це є вигідним в тому випадку, коли зовнішня поверхня виробу, про яку в цьому випадку йде мова, не призначена для розміщення на ній додаткового покриття. З іншого боку, потоншення волокон мінеральної вати на поверхні виробу може вплинути сприятливим чином на теплоізоляційну здатність або на звукоїзоляційну здатність даного виробу загалом. Розташовані у серцевині даного виробу менш тонкі волокна оптимізовані, переважно беручи до уваги міркування механічного порядку.

Цей поверхневий шар також може бути, альтернативно або сукупно, утворений мінеральною ватою, волокна якої є більш довгими, ніж в іншій частині даного виробу. Так, наприклад, було показано, що при наявності більш довгих волокон на поверхні, вдавалося ще більшою мірою поліпшити сприйняття цього виробу на дотик. Гіпотеза для пояснення цієї обставини полягає в тому, що подовжені волокна загалом мають меншу кількість кінців, які являють собою точки «зачеплення», які можна відчути, проводячи рукою по даному виробу.

Та обставина, що розміри волокон модифікуються тільки на поверхні виробу, дозволяє зберегти механічні властивості стандартних ізоляційних виробів.

Цей поверхневий шар може також, альтернативно або сукупно, із згаданими вище характеристиками, бути модифікований хімічним шляхом.

Відомим чином ізоляційні вироби, про які йде мова у винаході, що пропонується, переважно забезпечені в своїй товщі проклеювальним складом, функція якого, зокрема, полягає в тому, щоб забезпечити об'єднаність даного виробу, утворюючи зв'язки між волокнами. Ці проклеювальні склади звичайно містять смоли на основі фенолу, формальдегіду та карбаміду. Було встановлено, що це проклеювання, хоча і дуже корисне, сприяє наданню відчуття на дотик того, що поверхня виробу трохи жорстка і ламка.

Для того, щоб поліпшити сприйняття даного виробу на дотик, мінеральну вату забезпечують проклеювальним складом по всій його товщині, але із зменшеним вмістом цього складу у поверхневому шарі, визначеному вище: таким чином сприйняття виробу на дотик робиться більш приємним шляхом досить помірного пониження вмісту проклеювального складу на поверхні виробу, але при цьому не виявляється негативний вплив на внутрішню об'єднаність цього виробу.

Інший спосіб забезпечити поверхневу модифікацію хімічного складу мінеральної вати полягає в її просоченні додатковим складом з пом'якшувальними властивостями. Цей склад переважно містить, щонайменше, одну поверхнево-активну речовину, зокрема, щонайменше, одну поверхнево-активну речовину із сімейства катіонних поверхнево-активних речовин, які виявляються найбільш ефективними. У контексті винаходу, що пропонується, під катіонною поверхнево-активною речовиною потрібно розуміти поверхнево-активну речовину, що є носієм визначеного або явно вираженого позитивного заряду («справжня» катіонна сіль, така, наприклад, як сіль амідоаміну або імідазоліну), але також і поверхнево- активну речовину, що є носієм делокалізованого заряду (наприклад, окисел аміну). У цьому сімействі надають, зокрема, перевагу матеріалам з одним або декількома ланцюжками жирних кислот або похідних жирної кислоти і такі, що містять одну або декілька груп, які містять азот, здатних нести позитивний заряд, явно виражений або делокалізований. Ці групи можуть являти собою первинні, вторинні, третинні аміни, четвертинні амонії або окисли аміну. Вказані хімічні сполуки представляються особливо цікавими, оскільки вони взаємодіють з поверхнею скла, яке іонізоване швидше негативно. Саме групи, які містять азот, фіксують молекулу на волокнах. Ця хімічна функціональність буде наділяти молекулу здатністю жорстко закріплятися на волокні, тоді як жирні ланцюжки (вуглеводні) будуть наділяти його необхідною м'якістю.

Найбільш цікавими поверхнево-активними речовинами є, наприклад, солі четвертинного амонію або імідазоліну з жирними ланцюжками (з наявністю, наприклад, контр-іону типу ацетату) або окисли аміну з жирними ланцюжками (наприклад, стеарил диметил окисел аміну) і з певним зв'язком між киснем і азотом, або ацетати амідоаміну. Жирні ланцюжки (вуглеводні) є похідними жирних кислот, які являють собою кислоти типу СНз(СНг)СООН, коли вони є насиченими. Мова також може йти про ненасичені жирні кислоти. Прикладами таких жирних кислот, похідні яких можуть бути використані в складі поверхнево- активних речовин, є стеаринова кислота, лауринова кислота, пальмітинова кислота, міристинова кислота.

Можна також згадати ненасичені жирні кислоти, такі, як олеїнова кислота або лінолева кислота. Ланцюжки, які містять вуглець, можуть бути розгалуженими.

Можна також використовувати, альтернативно або сукупно, неїонну поверхнево-активну речовину, зокрема, сімейство жирного ефіру.

Та обставина, що виріб піддають тільки поверхневій обробці за допомогою цього пом'якшувального складу, представляє дві істотних переваги, а саме: - 3 одного боку, було встановлено, що присутність поверхнево-активної речовини по всій товщині матеріалу не є необхідною для забезпечення необхідного ефекту, - 3 іншого боку, зрозуміло, що простіше і дешевше піддавати обробці тільки частину виробу, наприклад,

по краю на кожній з його сторін, ніж забезпечувати таку обробку по всій його товщині, - | нарешті, можна, таким чином, наносити на поверхню виробу пом'якшувальний склад, діючий початок якого, тобто поверхнево-активна речовина, буде несумісна з неструктурованим проклеювальним складом.

Винахід, що пропонується, стосується також і інших властивостей, крім приємного сприйняття виробу на дотик, і має на меті, зокрема, механічні властивості виробу.

Таким чином, «поверхневий шар» визначений вище, може бути утворений мінеральною ватою, волокна якої мають мікронний розмір або діаметр, більший, ніж в серцевині виробу. Це призводить до механічного посилення зовнішньої поверхні виробу. Це виявляється особливо виправданим у тих випадках, коли виріб, про який йдеться, призначений для змотування у рулон. У цьому випадку, якщо його «зовнішня» поверхня (тобто поверхня, яка є видимою після формування рулону) посилена таким чином, даний виріб більшою мірою здатний протистояти сильним механічним впливам, що виникають внаслідок змотування повстяного полотна самого на себе.

У всіх можливих прикладах модифікованих поверхневих шарів, які були описані вище, переважно, щоб ці модифікації стосувалися тільки відносно невеликої товщини ізоляційного виробу, що становить, наприклад, не більше 2-4см, або ж від 1 до 1О0мм. Ця товщина може, таким чином, становити лише 1/5 або 1/6, або в більш загальному випадку від 1/3 до 1/10 частини від повної товщини повстяного полотна (ці цифри повинні бути збільшені вдвічі в тому випадку, коли даний виріб модифікований поверхневим чином не на одній, а на двох своїх основних сторонах).

Залишається також в рамках винаходу, що пропонується, та обставина, що ці модифікації, коли вони стосуються розмірів волокон або їх хімічного складу, будуть одержані з поступовою зміною по товщині виробу: можна, таким чином, мати деякий градієнт концентрації проклеювального складу, а також поступове збільшення або зменшення діаметра або довжини волокон.

Об'єктом винаходу, що пропонується, також є спосіб виготовлення теплоізоляційного і/або звукоїзоляційного виробу на основі мінеральної вати (зокрема, виробу, описаного вище) шляхом внутрішнього центрифугування. Відповідно до винаходу, що пропонується, використовують технологічну лінію виробництва, що містить п розташованих послідовно один за одним пристроїв формування волокон, і настроюють різним чином, щонайменше, один параметр формування волокон на двох послідовно розташованих в даній технологічній лінії пристроях формування волокон.

Як це детально розглянуто, зокрема, в патентних документах, згаданих в преамбулі даного опису до заявки, технологічні лінії виробництва скловати шляхом внутрішнього центрифугування звичайно містять множину розташованих послідовно одна за одною центрифуг (звичайно від 2 до 8 центрифуг і більш).

Волокна, які вивільняються під дією відцентрових сил, збираються на приймальних органах типу всмоктуючого стрічкового конвеєра. Волокна, що надходять з кожної центрифуги, нагромаджуються в послідовно розташованих полотнах на стрічковому конвеєрі, який потім проводить їх через сушильну піч іМабо ножі формування. Термічна обробка, здійснювана в процесі проходження через сушильну піч, дозволяє просушити і забезпечити структурування та отвердіння проклеювального складу, нанесеного розбризкуванням на волокна строго під центрифугою перед тим, як ці волокна будуть зібрані.

Настроюючи різним чином, один з органів формування волокон по відношенню до інших таких органів, можна надати, щонайменше, одному з «шарів» волокон характеристики, відмінні від інших шарів, і одержати таким чином композитний виріб з декількома шарами, згаданими вище. Саме це технічне рішення згідно з винаходом дозволяє надати значно більшу гнучкість в одержанні різних властивостей ізоляційного виробу, не вимагаючи для цього радикальних змін функціонування стандартної технологічної лінії виробництва.

Коли таким чином модифікують один або декілька параметрів формування волокон першого (або двох перших) і/або останнього (або двох останніх) пристроїв формування волокон, одержують виріб з одним або з двома різними поверхневими шарами, описаними вище: виріб, якому можна надати на поверхні додаткову функціональність або властивості, відмінні від властивостей даного виробу в його серцевині (більш приємний зовнішній вигляд і/або сприйняття на дотик, механічне посилення, а також теплові, акустичні, естетичні властивості).

У контексті винаходу, що пропонується, під «першим» або «останнім» пристроєм потрібно розуміти пристрої формування волокон, які розташовуються відповідно на самому початку і в самому кінці даної технологічної лінії або ж пристро., які формують відповідно шар волокон, який буде розташовуватися найбільш близько або найбільш далеко від поверхні транспортерної стрічки (або будь-якого іншого типу транспортувального засобу) у повстяному маті, утвореному сукупністю шарів волокон, що надходять з пристроїв центрифугування.

Якщо звернутися до звичайної типової конструкції пристрою формування волокон, який використовується у винаході, що пропонується, то він має в своєму складі: - центрифугу, установлену з можливістю обертання навколо деякої осі, зокрема, вертикальної осі, і периферійна стрічка якої містить множину отворів, - газовий засіб витягування при високій температурі, виконаний в формі кільцевого пальника, у разі необхідності, пневматичний засіб, призначений для відведення/регулювання розмірів одержаних волокон і виконаний в формі кільця продування, - у разі необхідності, засіб, призначений для нанесення проклеювального складу на волокна, що надходять з центрифуги, і виконаний, наприклад, в формі кільця розбризкування проклеювального складу.

Параметр формування волокон, який можна настроювати різним чином в залежності від конкретного пристрою формування волокон, переважно на вибір, являє собою один з таких параметрів: - кількість або характер проклеювального складу, що розподіляється за допомогою засобу нанесення цього складу, - тиск потоку газів, що викидаються кільцевим пальником, - тиск потоку газів, що викидаються кільцем продування, - кількість (і/або розміри, і/або розподіл) отворів, виконаних у центрифузі. Можна також модифікувати інші параметри формування волокон, такі, наприклад, як температура газів, що викидаються на виході з кільцевого пальника, швидкість руху потоку газів, що викидаються з кільцевого пальника, температура скла, в'язкість скла, хімічний склад скла, температура самої центрифуги («тарілки») і т.п.

Інший тип модифікації в умовах формування волокон (який допускає поєднання з попередніми типами модифікації) полягає у додаванні додаткового етапу: нанесення на волокна, що надходять з центрифуги, про яку йде мова, складу з пом'якшувальними властивостями, зокрема, який містить поверхнево-активну речовину катіонного типу. Це нанесення може здійснюватися за допомогою кільця розбризкування, подібного кільцю розбризкування, яке можна використовувати для нанесення проклеювального складу: така обробка дозволяє одержати більш м'який на дотик виріб.

Відповідно до можливого способу реалізації можна модифікувати один параметр, альтернативно або сукупно, для того, щоб створити в даному виробі шари, що містять більш довгі волокна, ніж в інших шарах.

При цьому переважним чином модифікують параметри першого (або двох перших) і/або останнього (або двох останніх) органів формування волокон таким чином, щоб даний виріб мав один поверхневий шар (на одній зі своїх сторін) або два таких шари (на кожній з його сторін).

Для цього переважним чином модифікують: - тиск потоку газів, що викидаються кільцем продування однієї або двох згаданих центрифуг.

Таким чином можна зменшити тиск газу, що викидається через дане кільце продування, в порівнянні з іншими кільцями продування в технологічній лінії, причому таке зменшення може становити, зокрема, щонайменше, 2095, і переважно має величину в діапазоні від 3095 до 5095, в порівнянні з рівнями тиску в інших кільцях продування. Дійсно, знижений тиск буде створювати тенденцію до меншого розбиття волокон і зберігання їх довжини.

Більш довгі волокна мінеральної вати виявляються більш м'якими на дотик.

У відповідності до другого способу реалізації можна намагатися зробити волокна більш тонкими (тобто зменшити їх мікронний розмір або їх діаметр), модифікуючи, альтернативно або сукупно, два інших параметри формування волокон, зокрема, для першого або двох перших і/або для останнього або двох останніх органів формування волокон, а саме: - тиск газів, що викидаються з кільцевого пальника, - характеристики просвердлин у центрифузі.

Таким чином, можна збільшити тиск у даному кільцевому пальнику приблизно на 10-2595 в порівнянні з тиском в інших кільцевих пальниках, що призводить до збільшення швидкості потоку газів витягування і до збільшення, таким чином, тонкості волокон. Можна також збільшити кількість отворів в тарілці даної центрифуги приблизно на 15-2595 в порівнянні з кількістю отворів в інших тарілках: при тиску в кільцевому пальнику, що підтримується на рівні, ідентичному тиску в інших пальниках, спостерігається та ж сама тенденція до зменшення товщини волокон.

Таким чином можна одержати виріб, який, щонайменше, на одній із своїх сторін має в поверхневій зоні більш тонкі волокна, зокрема, більш м'які на дотик.

Якщо у цьому випадку потрібно передусім механічно посилити, щонайменше, одну із сторін даного виробу, можна, проти того, бажати одержати волокна з більш високим мікронним розміром або діаметром.

Цей більш високий мікронний розмір також дозволяє поліпшити приклеювання опори на повсть ізоляційного матеріалу або полегшити друк на поверхні цього ізоляційного матеріалу.

У цьому випадку будуть зменшувати тиск газу в одному або декількох згаданих вище кільцевих пальниках, зокрема, на величину 10-2095 по відношенню до інших пальників і/або зменшувати кількість отворів в одній або декількох згаданих вище центрифугах, наприклад, на величину 15-2595 по відношенню до інших центрифуг.

Відповідно до іншого способу реалізації можна використати меншу кількість проклеювального складу в певній частині ізоляційного виробу, зокрема, в поверхневих зонах кінцевого виробу. Для реалізації цього можна по суті наносити меншу кількість проклеювального складу на волокна, що надходять з першого і/або останнього пристрою формування волокон в порівнянні з всіма іншими пристроями формування волокон.

Це зменшення може становити, наприклад, щонайменше, від 10905 до 2095 за вагою.

Винахід, що пропонується, буде краще зрозумілий з наведеного нижче опису, де даються посилання на наведені у додатку фігури, серед яких: - Фіг1 являє собою схематичний вигляд технологічної лінії виробництва скловати шляхом внутрішнього центрифугування, - Фіг.2 являє собою схематичний вигляд центрифуги, що використовується в згаданій технологічній лінії.

Наведені у додатку фігури свідомо виконані дуже схематичними і без додержання реального масштабу для полегшення їх розуміння.

Всі приклади реалізації винаходу, що пропонується, які описані нижче і які не є обмежувальними, стосуються виготовлення повстяного полотна зі скловати із щільністю, що має величину в діапазоні від 8 до 12кг/м3, і з розмірами боОхвОх1!20мм, які виготовляють на технологічній лінії виробництва типу лінії, схематично поданої на Ффіг.1. Деякі з цих повстяних полотен забезпечені на одній із своїх сторін додатковим покриттям, наприклад, типу крафт-паперу.

Як можна побачити на фіг.1, технологічна лінія 1 має в своєму складі шість розташованих послідовно одна за одною центрифуг 2а, 25, 2с, 24, 2е, 21, з яких в формі тороїдальної поверхні викидаються волокна 3. Ці волокна зазнають проклеювання за допомогою кілець розбризкування 8, а потім збираються на всмоктувальній транспортерній стрічці 4. Ця транспортерна стрічка переміщує ці волокна у вигляді безперервної стрічки 5 аж до сушильної печі 6, яка забезпечена валками формування і яка забезпечує отвердіння проклеювального складу волокон і додає повстяним полотнам 7 необхідні розміри і товщину. На виході з цієї сушильної печі суцільна повстяна стрічка потім розрізається на панелі, що мають, по суті, форму паралелепіпеда, після чого ці панелі укладаються у вигляді рулону або складених, або не складених, стрічок і пакуються (кінцева ділянка даної технологічної лінії на Ффіг.1 не показана).

ПРИКЛАД 1

У цьому прикладі реалізації винаходу, що пропонується, ставиться мета додати повстяному полотну особливо приємне і м'яке сприйняття на дотик з однією з двох його сторін, тією, яка не призначена для приєднання додаткового покриття, і без істотної зміни інших властивостей цього повстяного полотна

(механічні властивості і теплоізоляційні властивості).

Тут не буде детально описане функціонування центрифуги, схематично поданої на Ффіг.2. Це функціонування детально розглянуте в згаданих вище патентних документах. Потрібно нагадати, що центрифуга оточена кільцевим пальником 21, що викидає з високою швидкістю потік гарячого газу, і кільцем продування 20. Не показано на цій фігурі кільце проклеювання. У цьому варіанті реалізації використовують пристрій для нагрівання нижньої частини самої цієї центрифуги, виконаний у вигляді кільця магнітної індукції 22.

Модифікують, таким чином, тиск газів, що викидаються кільцем продування 20 останньої центрифуги 21, для того, щоб волокна в поверхневій частині виробу мали менший мікронний розмір, ніж в іншій частині товщини повстяного полотна, на одній із сторін цього полотна.

Швидкість обертання всіх центрифуг від 2а до 2е настроюється на величину 1900 обертів на хвилину.

Тиск газу в кільцях продування центрифуг 2а-2е має величину 1,2бар.

Тиск газу в кільці продування центрифуги 2 був зниженій на 0,5 бар (піклуючись при цьому про те, щоб це пониження тиску не призвело до дуже великого розширення тороїдальної ділянки поширення волокон, що виходять з центрифуги, для того, щоб виключити небажану можливість входження цих волокон в контакт з кільцем 22 магнітної індукції).

Дійсно, одержане таким чином повстяне полотно представляє, після його проходження між валками формування і через сушильну піч, поверхневий шар, що має товщину від 2мм до 5мм (при тому, що повна товщина даного повстяного полотна становить бОмм), де волокна мають мікронний розмір, зменшений приблизно на 0,2 в порівнянні з іншою частиною повстяного полотна. При використанні звичайних технологічних засобів аналізу досить важко оцінити довжину волокон. Проте було встановлено, що модифікована таким чином поверхня даного виробу виявлялася більш м'якою. При цьому механічні властивості даного виробу не змінювалися в порівнянні з механічними властивостями стандартного повстяного полотна.

ПРИКЛАД2

Мета цього прикладу реалізації полягає в тому, щоб хімічним шляхом модифікувати на поверхні повстяне полотно зі сторони його зовнішньої поверхні, не призначеної для нанесення додаткового покриття.

У даному прикладі реалізації використовують наступний пом'якшувальний склад: - водна фаза, - катіонна поверхнево-активна речовина із вмістом 0,02595, 0,0590 і 0,195 за вагою по відношенню до водної фази за вагою, утворена поверхово-діючою речовиною, що містить 9090 ацетату жирної кислоти і 1095 оцтових кислоти. Цей ацетат відповідає хімічній формулі: октадеканамід, М2(2І(2(2- аміноетил)аміно|етилІаміно|ІетилІаміно|етил|-моноацетат (9С1), З молекулярною формулою

СовіНь?Мео" С2НаО».

Ця речовина представлена у вигляді пластівців, що піддаються диспергуванню у воді.

Відповідно до першого варіанту реалізації під кільце розбризкування проклеювального складу останньої центрифуги 2ї додають друге кільце розбризкування, яке насичується складом, який має пом'якшувальні властивості.

Відповідно до другого варіанту реалізації віддають перевагу рампі розбризкування цього складу над повстяним полотном волокон точно перед його входженням в сушильну піч структурування.

Відповідно до третього варіанту реалізації забезпечують розбризкування згаданого складу на повстяне полотно волокон відразу після його виходу з сушильної печі.

Випробування відповідно до другого варіанту реалізації були виконані таким чином, щоб вміст поверхнево-активної речовини на поверхні даного виробу мав величину порядку 0,2г/м? поверхні, що обробляється. При цьому склад просочує дане повстяне полотно на товщині від 1мм до 2мм.

Було встановлено, що оброблені таким чином сторони повстяного полотна створюють особливо приємне сприйняття на дотик. При цьому механічні властивості даного виробу виявляються не порушеними.

Представлені тут приклади відносяться до описаного вище типу технологічної лінії виробництва скловати, але винахід, що пропонується, не обмежується цим специфічним типом технологічної лінії. Вона може бути застосована ідентичним чином до повстяних полотен із скловати, виготовлених на технологічній лінії, де центрифуги згруповані в модулі, причому з кожним модулем зв'язана система прийому волокон на виході з центрифуг за допомогою валків. Докладний опис технологічної лінії виробництва цього типу можна знайти в згаданому вище патентному документі ЕР-8-0406107: кожному «модулю» відповідає формування «первинної основи» і всі ці первинні основи збираються перед тим, як бути переведеними в форму єдиного повстяного полотна в сушильній печі.

На закінчення потрібно зазначити, що запропонований винахід дає можливість одержати переваги, які полягають в тому, щоб створити ізоляційні вироби на основі мінеральної вати, властивості яких можуть бути модифіковані поверхневим чином (або навіть в товщі даного ізоляційного виробу). Ця дуже вигідна концепція полягає в тому, щоб використати в технологічній лінії виробництва мінеральної вати органи формування волокон, не всі з яких функціонують відповідно до одних і тих самих параметрів формування волокон, і які дозволяють створювати вироби з різними «шарами» для досягнення, зокрема, найкращого компромісу між механічними властивостями, тепловими властивостями, акустичними властивостями і характеристиками, що стосуються зовнішнього вигляду даного виробу.

до т со

Шов се я- є

НЕМЕ ї 1 щі в І о 5 о ск утно СЮ нят

ДМ пан фон їй / Бо ши г, ф ФУ (щи

Пигі1 я г (5 Б « їх Дей й

Я

ДВ ї жов кмин « й ї коле АК є. М

МНН КК ев ШК

БЕ ВИ

М

Фі.