CZ337595A3

CZ337595A3 - Polymerization process of components contained in fibrous material, particularly binding agents in materials made of mineral wool for insulation purposes and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ337595A3
Application number: CZ953375A
Authority: CZ
Inventors: Frederic Mertz; Pascal Chartier; Christian Decker
Original assignee: Saint Gobain Isover
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 1996-05-15
Also published as: NO960018D0; NO960018L; CN1129020A; HU9503489D0; DE4421254A1; JPH09505117A; FI960127A; HUT72828A; FI960127A0; SI9520007A; ZA954731B; AU2792795A; EP0717798A1; BR9506267A; CA2168014A1; WO1995035402A1; PL313167A1; KR960705097A

Description

Způsob a- -zaříson-t polymeraci sub&feane-í ve vláknitém materiálu, zejména X pojivových činidíeeh v materiálech z minerální vlny pro izolační účely a z<?^h/z.^' ρΜναΐοίΖηι'.

~Ί

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu polymerace substancí ve vláknitých materiálech, zejména pojivových Činidel v materiálech z minerální vlny pro izolační účely, kde vláknitý materiál, který má danou tloušťku a který, v daném případě, může být kontituálně veden've výrobní lince, se podrobí UV ozařování pro polymeraci substance, mající formu prepolymeru, impregnujícího vlákna a zařízení pro polymeraci substancí ve vláknitých materiálech,, zejména pojivového činidla v materiálech z minerální vlny pro izolační účely, zahrnujícího alespoň jeden zdroj UV záření.

UMOUUSVlÁ OH i Λ0.

avy o o Ό ύ

I = 0Q !' ......

, I 7. S C I 0 'i

Dosavadní stav techniky

Taková technika je známá z US-A-5275874. Účelem známé techniky je jednotná polymerizace materiálu v jeho tlouštce. Z hlediska skutečnosti, že energie uvolňovaná v materiálu UV zářením se exponenciálně snižuje se stoupající vzdáleností od povrchu materiálu, je potřebná odpovídající doba zpracování za účelem dosažení maximální homogenity vytvrzení. V příkladě provedení US-A-5275874, klesá intenzita záření napříč tlouštkou materiálu na 1 % původního záření při průchodu materiálu pod více postupně uspořádanými UV lampami, v podstatě analogicky jako při průchodu pecí v běžném tepelném vytvrzování.

*

Podle poznatků předloženého vynálezu jsou takovým ošetřením na povrchu organické složky materiálu z minerálních vláken nežádoucím způsobem sežehnuty nebo karbonizovány. Vzhledem k rychlému poklesu intenzity, !

tj. síly uvolněné na jednotku povrchu, směrem pod ozářený povrchem, je vstup vyžadované energie tak vysoký, že docház.í ke karbonizaci nebo sežehnutí organických složek na povrchové straně,např. pojivového činidla, na ozařovaném povrchu materiálu z minerálních vláken.

Proto je objektem vynálezu poskytnutí způsobu r 4' podle předvýznaku nároku 1, kterým je možná, požadovaná polymerace i v·žádoucích'hloubkách materiálu pod ozařovaným povrchem, bez výskytu jakýchkoliv nežádoucích, rozkladných vlivů na povrchu materiálu.

Podstata vynálezu

Tohoto objektu se dosáhne tak, Že ozařování se provádí při dostatečně vysoké hladině intezity pro ' vyvolání, při maximální hloubce zamýšlené polymerace, zbytkové intenzity přesahující takovou prahovou hodnotu, při které se dosáhne polymerace.vybraného pojivového činidla za vlivu UV záření v daném časovém' limitu, kde tento časový limit však vylučuje předem . jakoukoliv nežádoucí degradaci způsobenou vlivy záření na organické substance v části při povrchu materiálu a kdy se doba ozařování povrchové jednotky materiálu udržuje v tomto limitu. V případě vláknitého materiálu kontinuálně se pohybujícího ve výrobní lince bude tato doba také zvolena tak, aby * byla kompatibilní s rychlostí výrobní linky.

+

V průběhu výzkumu, týkajícího' se předloženého vynálezu bylo zjištěno, že materiály vhodné jako prepolymer, vykazují prahové hodnoty pro hladinu intenzity,' tj . dávku záření na jednotku plochy, nad kterou probíhá polymerace ve velmi krátké době, v podstatě konstantní. Zvýšení hladiny intenzity nad tuto prahovou hodnotu nepřináší výrazné urychlení polymerace, aniž by nedocházelo k jejímu nežádoucímu ovlivnění. Teplotní nárůst nad ozařovaným povrchem vedoucí k výskytu degradačních efektů je naopak v podstatě úměrný trvání ozařování, s rychlostí teplotního nárůstu přirozeně se zvyšující jako funkce hladin intenzity.

Při aplikaci UV záření je teplo uvolňováno jako .funkce intenzity ozařování, bud tepelným vyzařováním současně emitovaným UV zdrojem, nebo ztrátami energie UV záření , které jsou tak transformovány na tepelné záření; tyto účinky se projevují nejzřetelněji na povrchu materiálu, s tamtéž se objevujícími nejvyššími teplotami a s možnými rozkladnými účinky jakmile se teplotní limit přestoupí.

Tyto účinky, které se objevují paralelně, nicméně s rozdílným časovým průběhem, se používají v předloženém vynálezu' tak, že se nejprve stanoví prahová hladina intenzity, při které rychle probíhá

-—polymerace- materiálu,-např.... .během-.0,2 s ...Požadovaná.. jednotka plochy, která jé pak ozařována po tuto dobu a hladina povrchové intenzity ozařování musí být zvýšeny v takovém.rozsahu, že zvýšení teploty během tohoto předem stanoveného časového rozpětí, např. 0,2 s ještě je pod daným teplotním limitem, nad kterým ,lze očekávat degradační účinky. Tato maximální intenzita, kterou je možno aplikovat v předem stanoveném krátkém časovém období, díky poklesu intenzity v materiálu, naopak omezuje hloubku', ve které intenzita zůstává nad prahovou hodnotou a ve které je možná účinná homogenní polymerace.

Protože· se každá jednotka plochy postupně vystaví ť

hladině vysokého ozařování pouze po krátkou dobu, může být ozáření provedeno v omezené štěrbině prozachování štěrbiny výrobní linky, V případě kontinuálně se pohybujícího rouna materiálu ve výrobní lince byla doba ozařování každé plošné jednotky vybrána tak, aby byla kompatibilní s rychlostí linky, obecně mezi 0,1 a 1 m/s.

Jestliže je intenzita hladiny ozařování nad 500 mW/cm², zejména nad 1 W/cm², a ve zvláště preferovaném způsobu přesahuje 2 W/cm², potom mohou být aplikovány komerčně dostupné UV zdroje jednak z důvodu nákladů, zatímco na druhé straně nejsou nikdy umožněny vysoké hladiny povrchové intenzity. Jak je známo per se, UV zdroje pro ozařování ve vlnovém rozsahu had 250 nm, výhodně nad 310'nm jsou preferovány z hlediska zvýšené- transmisivity materiálu z minerální vlny v této ploše.

Doba trvání ozařování povrchové jednotky je výhodně kratší než deset sekund, výhodněji kratší než 1 s a zvláště výhodně kratší než 0,5 s.

V mnoha konvenčních výrobních metodách jsou minerální vlákna produkována z roztaveného skla, _ř opatřením substancí, např. prepolymerem pojivového činidla, během uložení vrstvy vlny a pak se’ substance, např. pojivové činidlo, vytvrdí. V takovém případě má materiál z minerální vlny ještě relativně zvýšenou teplotu při vytvrzování substance, takže teplotní nárůst na povrchové straně na teplotní hranici pod vlivem ozařování začíná od relativně vysoké počáteční teploty. Zejména je v takovém případě preferováno ochlazení materiálu z minerální vlny na teplotu tak nízkou jak- je to možné před ozařováním, což, umožní větší povolené zvýšení teploty způsobené zpracováním ozařováním. Chlazení prováděná současně s ozařováním, nicméně z hlediska krátké doby ozařování nemají vliv, který by mohl zdůvodnit s nimi spojené -náklady. Aplikovat způsob podle vynálezu je naopak možné, zvláště výhodně na všechny výrobní způsoby, kdy. je materiál z minerální vlny přítomen při nižší teplotě, výhodně při teplotě místnosti, před tvrzením. To je případ např. kdy se pojivo zavádí ve formě páry nebo aerosolu, jak je známo z DE-A 4406863 a DE-A-4410020.

Podíl kyslíku obsaženého ve vláknitém materiálu, který v obvyklém zpracování je asi 21 % v okolní atmosféře, je výhodně snížen během ozařování na méně než 10 %, lépe i 5 %, a ve zvláště výhodném provedení je méně než 1 %. V obvyklém provedení polymerace pomocí radikálů, toto opatření chrání volné radikály substance před polymerací, které jsou generovány

- -ozařováním,před-tím,....aby, byly.,obsazeny „kyslíkem, a J;ak_ brání selhání polymerace na těchto místech. Toto je zvláště důležité při velmi tenkých tlouštkách folie rtíonomerú a nízké intenzitě ozařování.

Ozařování se výhodně aplikuje na oba hlavní povrchy materiálu, takže radiační- energie penetruje tloušťkou materiálu z obou stran. Penetrační hloubka radiace může být tak větší než dvojnásobná, jestliže se penetrační hloubky přesahují ve středu materiálu. Tento přesahující účinek je zvláště vhodné použít tam, kde jsou obě strany ozařovány současně, takže v určitém místě uvnitř materiálu jsou energie z ozařování z obou stran přítomny současně.

Polymerace nebo vytvržení nemusí nezbytně být homogenní napříč tloušťkou materiálu. Speciálně v případě dvojstranného ozařování může být-plně dostačující, jestliže jsou vrstvy materiálu, přiléhající k povrchu vytvrzeny a zbývá větší nebo menší vnitřní šířka snížené polymerace. V případě vytvržení pojivového činidla je požadované zvýšení mechanické pevnosti ovlivněno ve vnějších částech takže odolnost vůči ohýbání, která je Často nejdúležitějŠí, velmi trpí' nižší mechanickou pevností v centrální části panelu. Neúplné vytvržení je často také přijatelné, když jsou důležité i jiné vlastnosti než ohýbání, např. povrchová nepropustnost, povrchová pevnost nebo podobně. Jestliže se polymerují jiné substance než pojivová činidla, může se nehomogenní polymerace napříč tloušťkou osvědčit jako výhodná v závislosti na funkci substance a použití produktu.

V případě nehomogenní polymerace napříč tloušťkou může být také výhodné, v souladu s poznatky-DE-A4406863 nebo DE-A-4410020, zavedení substance do materiálu v nehomogenní distribuci. Např. v případě pojivového Činidla, vyšší koncentrace pojivového činidla muže tak být dosaženo v Částech bližších povrchu než' ve střední části panelu, což vede k výrobě s požadovaným optimálním použitím určitého množství pojivového činidla.

Jako prepolymery jsou zejména vhodné více funkční akrylové a methakrylové kompozice, které jsou známé per se. Další použitelné substance jsou prepolymery ve formě monomerů,·oligomerů nebo polymerů, obsahujících polymerizovatelné, nenasycené funkční skupiny jako jsou akryláty, methakryláty, vinyl, vinylether, allylické nebo maleátové skupiny,které jsou schopné reakce ve smyslu prodloužení řetězce a/nebo zesítění. Pojivové činidlo může být směs těchto kompozic a obsahuje fotoiniciátor za účelem usnadnění polymerace UV zářením. Prepolymerové směsi, obsahující epoxyakryláty byly nalezeny jako zvláště preferované v předloženém vynálezu.

Zařízení podle vynálezu sloužící k provedení způsobu podle vynálezu je charakterizováno tím, že jsou poskytnuty prostředky, pro zaostřování UV záření na alespoň jeden zaostřený paprsek malé šířky.

Takovým zaostřením může být dosaženo požadované hladiny povrchové intenzity.

Zvláště v polymeraci na běžící výrobní lince může být preferováno, je-li zaostření* provedeno v lineárním· tvaru,'-např .-zasahuj ícím -šířku., vyráběného, rouna, šířka lineárního zaostřeného paprsku může pak být koordinována s transportní rychlostí vyráběného rouna, což vede k požadované době ozařování každé povrchové jednotky bez přítomnosti jakýchkoliv pohyblivých částí.

Alternativně však může být zaostření také uskutečněno ve tvaru bodu/ s tenkým vysoce intenzivním paprskem pohybujícím se na materiálu v předem stanoveném vzoru. Substance tak může být vytvrzena vefibrozním materiálu, majícím nerovný povrch v případě tvarovaných výrobku, např. potrubních sekcí, majících' tvar dutého válce. Tento pohyb zaostřeného paprsku může být například získán pomocí zakřivených zrcadel. Vysoká intenzita nebo silová hustota takového paprsku zaostřeného ve tvaru bodu umožňuje velké penetrační hloubky polymerace pro substance,, mající výhodně krátké doby polymerace. Zejména takový přebíhající pohyb s tenkým paprskem umožňuje dobrou adaptaci na různé rychlosti linky'. V určitých případech může být dostačující šablonovat pouze část celkového povrchu vláknitého materiálu paprskem a ponechat mezi nimi mezery, ve kterých není nutné, aby probíhala polymerace nebo probíhá díky vzdálenému vlivu sousedního ozáření.

Ve výhodném provedení je zaostřený paprsek řízen do ohniska, tj. zúžen do bodu místo aby obsahoval paralelní paprsky. Díky vhodnému zaostření.může být ohnisko, umístěno v požadované hloubce materiálu, takže * se získá poměrně vysoká intenzita na menším povrchu, aniž by byla zeslabena rozptýlením na vláknech umístěných proti směr i paprsku. Taková tvorba zaostřeného paprsku je'zvláště vhodná v případě Čárovitě tvarovaného zaostřeného paprsku.

Další podrobnosti, rysy a výhody vynálezu je možno seznat z následujícího popisu provedení s odkazy na obrázky, kde:

Obr. 1 představuje typickou funkci intenzity hladiny proti tlouštce stěny produktu z minerální vlny podrobeného dvojstrannému ozařování, obr. 2 představuje rychlost konverze polymerace proti Času při různých hladinách intenzity, obr. 3 představuje zahřívání povrchu mater.iálu z minerální vlny při různých hladinách intenzity, obr. 4 představuje vztah hladiny intenzity a polymerace napříč tloušťkou stěny produktu z minerálních vláken zpracovaného podle vynálezu dvojstranným ozařováním, obr. 5 představuje schematicky zjednodušené zařízení... podle vynálezu, mající lineární zaostření UV záření a * obr. 6 představuje schematicky zjednodušené zařízení podle vynálezu, mající bodově tvarovaný zaostřený paprsek na materiál z minerální vlny.

Pro jednoduchost'jsou použity stejné vztahové značky pro stejné nebo odpovídající části nebo graficky znázorněné funkce.

Popis obrázků na připojených výkresech

Obr. 1 ilustruje typickou funkci hladiny lokální intenzity UV záření proti tlouštce vláknitého materiálu, například produktu z mineální vlny podrobeného dvojstrannému ozáření jeho povrchu.

Na abscise nebo ose X je vynesena tloušťka'nebo hloubka d produktu' z minerální vlny, v případě ?

příkladu je uvedena tloušťka stěny 12 cm. Levá ordináta nebo osa Y představuje hladinu intenzity UV. záření I^y 0 až 100 % a pravé ordináta nebo osa Y představuje hladinu intenzity UV záření Iyy 0 až 2000 mW/cm²). Jako příklad je uvedeno, že 2000 mW/cm²odpovídá hladině 100% intenzity UV záření.

Na pravé straně pravé ordináty i na levé straně levé ordináty jsou znázorněny šipky, které směřují do středu obrázku a symbolizují použité UV záření, mající energii hi>. Protože ozařování probíhá na obou stranách produktu z minerální vlny, je hladina intenzity nad tloušťkou d ilustrovanou křivkou 1 přibližně symetrická ke středové linii takže z počátku by mohla být dále' uvažována pouze levá polovina diagramu. Je zřejmé, že intenzita hladiny Igy ostře klesá již po relativně krátké penetrační hloubce d. Od počáteční intenzity hladiny I(jv 100 % při povrchu minerální vlny klesá intenzita hladiny IuV' ^v tomto případě, pod 50 % již po· méně' než 1 cm penetrační hloubky, po penetrační hloubce 2 cm již pod 10 % a ve střední části produktu z minerální vlny je pouze pod 5 % hladiny intenzity Igy vyskytující se na povrchu. Tento ostrý pokles hladiny intenzity Igy v penetrační hloubce je jednak vyvolán nízkou transmisí UV záření materiálem z minerální vlny a

J y jednak je výsledkem konverze UV radiační energie na ' tepelnou energii již v nejhořejších vrstvách materiálu z minerální vlny, bez vyvolání polymerace.

i

První hodnocení křivky 1 intenzity jak uvedeno^ vede k výsledku, že zaručená polymerace substancí ve vláknitém materiálu musí být omezena na části materiálu blízké povrchu, protože intenzita hladiny Iyv UV záření se snižuje příliš rychle, takže nedostačuje pro poskytnutí dostatečně vysoké zbytkové intenzity ve středové části pro zaručení polymerace. Jestliže se hladina intenzity Igy ozáření zvýší tak, že středová část vláknitého materiálu bude ještě úspěšně polymerována, mohlo by se dojít k příliš vysokým hladinám na povrchu, které poškozují materiál na povrchové straně, například karbonizací nebo navulkanizováním organických složek na straně povrchu, např. polymerovatelných složek nebo pojivového činidla.

Na obr. 2 je uvedena funkce polymerace substancí ve vláknitém materiálu proti času při různých hladinách intenzity UV ozařování. Na abfcise nebo ose

X je uvedena doba ozařování t v sekundách od 0 do 1,5 >1

s. Levá ordináta nebo Y osa představuje rychlost polymerace P od 0 do 100 %. Křivky Igyx až I(jy7 představují různé hladiny intenzity Igy UV záření, například Iuvi^{= 2} mW/cm², Iyv2 ^{= 5} mW/cm², Iyv3 ⁼mW/cm², Igv4 = 25 mW/cm², Igv5 ⁼ 55 mW/cm², Iuv6^{= l2}^ mW/cm² a Igv7 = 220 mW/cm². Hladina intenzity tak stoupá od Iyvi do ^UV7.

Všech sedm křivek vykazuje typické běžné rysy. 'Prvním je běžný počáteční-bod --- -počátek 0,graf u. ,Ρο^ krátké prodlevě je tento počáteční bod následován vzestupem křivky s pozitivním gradientem.dP/dt, který je následován skoro lineární plochou vzestupu s konstantním pozitivním gradientem dP/dt. Tato plocha lineárního vzestupu navíc je následována ve všech uvedených křivkách snížením vzestupu,tj. mající snížený pozitivní gradient dp/dt, do dosažení převážně horizontální lineární sekce bez dalšího vzestupu,tj. mající konstatní gradient dP/dt přibližně 0. Hranice rychlosti konverze při polymeraci P dosažená v této konstantní sekci může být označena jako hladina nasycení polymerace P, objevující se při specifické hladině intenzity Igy ozařování.

Gradient strmosti lineárních stoupání v přední části křivek stoupá se zvyšující- se intenzitou Igy UV záření a není příliš výrazná v případě křivky pro Igvi ^{se 2} mW/cm², zatímco je velmi příkrý gradient přítomen pro křivku Iyyy se 220 mW/cm². Oblouk přechodu ze strmého vzestupu z přední části křivek do většinou lineární části křivek není velmi odlišný v případě dvou hladin intenzity Igvi ^a Iuv2, ^v případě hladiny intenzity Igv3 3^e dobře rozpoznatelný a.' intenzity hladin Igv4 až Iyvy vykazují zřejmý rozdíl oblouku pro přechod z ostrého stoupání do konstantních části křivek. Navíc se tento oblouk přechodu objevuje v nejčasnějším časovém bodu se zvyšující se intenzitou' hladiny Igy.

To znamená, že v případech nižších hladin intenzity lyy UV záření, byl materiál z minerální vlny ozařován po relativně delší dobu až nedochází k žádnému dalšímu zvyšování polymerace, která je nízká při jakékoliv rychlosti. Nicméně je-li použito relativně vysoké UV ozařování pro ozáření materiálu z minerální vlny, dosáhne se vysokého stupně polymerace vždy ve velmi krátkém časovém úseku, který se velmi rychle zvyšuje na maximum a nemůže pak být více zvýšen, ale udržuje se konstantní. Toto znamená, že zde není omezení doby ozáření pro každou významnou intenzitu hladiny ozáření, ve kterém se dosáhne maxima polymerace a žádné další zvýšení polymerace nemůže být dosaženo přestoupením uvedeného limitu delším ozařováním.

V příkladu jak je uveden se objevuje ostré zvýšení polymerace při hladině intenzity Iyv7 220 mW/cm² vždy přibližně po trvání ozařování 0,05 s a dosahuje maximální hodnoty vždy po trvání ozařování 0,2 s- 0,3 s, v tomto příkladě přibližně 80 %. Toto ukazuje, že při dostatečné hladině intenzity ozařování, může být vysoké hladiny maxima polymerace po krátké době ozařování.

Zahřívání povrchu vláknitého materiálu nebo materiálu z minerální vlny na různé hladiny intenzity UV záření je zde vysvětleno- podrobněji vzhledem k obr. 3. Abscisa nebo osa X představuje čas t v sekundách. Ordináta nebo osa Y představuje teplotu povrchu materiálu z minerální vlny ve °C. Vodorovná přerušovaná čára při 20 °C představuje teplotu okolí jako referenční hodnotu. Podle předloženého příkladu se začíná za předpokladu, že materiál z minerální vlny je poskytnut s teplotou přibližně 20 °C před ozařováním. Druhá vodorovná přerušovaná čára při 200 °C představuje horní hladinu tepelného zatížení organickýchusložek,- jako-polymer.izovate.lné„,sloŽky.„__P,_. nebo pojivového činidla běžného materiálu z minerální vlny na jeho povrchu. V samotném grafu je funkce teploty proti času uvedena ve dvou různých hladinách intenzity a Ipvg' ^de Ipvi je nejmenší v případě příkladu 11 mW/cm² a Iuv2 3® nejvyšší hladina intenzity v případě příkladu a to 2000 mW/cm². Je možno vidět, že teplota povrchu materiálu z minerální vlny se zvyšuje téměř úměrně času při konstantníhladině intenzity UV ozařování. Toto lineární teplotní zvýšení závisí na intenzitě hladiny Igy tak, že gradient této stoupající teplotní křivky stoupá se zvyšujícími se hladinami intenzity. Jestliže je materiál z minerální vlny ozařován hladinami UV , záření o vysoké intenzitě, dosáhne se teplotního limitu např. 200 °C, při kterém se objevuje poškození povrchu materiálu z minerální vlny, vždy v relativně krátké době.

Nové poznatky o výše uvedených vztazích mohou být zhodnoceny použitím podle předloženého vynálezu snížením ozařovacích časů, jestliže ozařovaní materiálu z minerální vlny je v takovém rozsahu, že oblouk přechodu ze strmého stoupání do maxima polymerace může být právě dosažen v této periodě.

Toto umožňuje použití hladin intenzity, které ačkoliv by mohly vést k poškození na povrchu při delším ozařování, nevyvolávají poškození povrchu při tak krátkých dobách ozařování a ještě umožňují zavedení dostatečné intenzity do středu materiálu za účelem umožnění také zaručené polymerace P v takové ozařovací periodě.

Vzhledem k fyzikálním vztahům uvedeným na obr. 1 a 2 je zřejmé, že zde existuje pracovní rozmezí závisející na hladině intenzity Igy UV ozařování, tlouštce d produktu z minerální vlny, periodě ozařování t a uvedeném teplotním limitu, kde maximum a rychlá polymerace složek vláknitých-materiálú je možná bez očekávaného,poškození povrchu.

Materiál z minerální vlny může být přítomen přivysoké teplotě před ozařováním díky předchozím stupňům zpracování. Další zahřívání ozařováním může pak vyvolat překročení teplotního limitu relativně rychle a tak způsobit tepelné zatížení organických složek jako jsou polymerizovatelné substance nebo pojivové Činidlo běžného materiálu z minerální vlny na jeho povrchu. Musí pak být uvažováno o ochlazení materiálu z minerální vlny před ozařováním, např. pomocí vhodných zařízení jak jsou navržena např. v DE-A-4406863 nebo DE-A-4410020, čímž je možno zabránit rychlému vzestupu teploty způsobenému ozářením na hodnoty za teplotním limitem a následnému poškození povrchu.

Příklad vztahu podle předloženého vynálezu mezi. variacemi hladiny intenzity na jedné straně a polymerací na straně druhé, a tloušťkou d produktu z minerální vlny při dvojstranném UV ozařování, je uveden na obr. 4. Abscisa ukazuje stejným způsobem jako na obr. 1 tloušťku ó produktu z minerální vlny, která je v tomto příkladu 12 cm. Na levé ordinátě je vynesena hladina intenzity Iyy od 0 do 100 % a na pravé ordinátě hladina intenzity I;jy od 0 do 2000 mW/cm². Hladina intentity 100 % tak odpovídá 2000 mW/cm². Dále je na pravé ordinátě uvedena polymerace P od.O až 100 %. Podobně jako na obr. 1 šipky ny zprava-a-zleva-symboli-zují-napájení energií ,při. ozařování UV zářením. Křivka 1 opět ukazuje variace hladiny intenzity nad tloušťkou d, odpovídající obr.

1. Křivka 3 ukazuje variace polymerace P při ozařování zleva a křivka 4 ukazuje variace polymerace P při ozařování, zprava. Jestliže ozařování probíhá z obou stran, vývoj polymerace P vzniká ze superpozice křivek 3 a 4, která je graficky znázorněna křivkou 2. V exemplárním případě, který je uveden, křivky 3 a 4 jsou přibližně mutuálnímí zrcadlovými obrazy se středem materiálu z minerální vlny na jejich osách, takže křivka 2 je také přibližně symetrická se středovou Částí.

V následujícím jsou nejprve uvažovány křivky 1 a 3, na jejichž základě by mohl být představen vztah mezi hladinou intenzity a polymerací P. Pokud hladina intenzity která ostře klesá vždy po malé hloubce penetrace ve křivce 1, ještě přesahuje dostatečně vysoký limit, dosáhne se většinou maxima polymerace P. Jestliže tento limit' není dosažen, klesá, křivka -3 rovněž a nakonec se přiblíží nule. Totéž platí pro křivku 4 při ozařování zprava. Jestliže se vezmou v úvahu vysvětlivky pro obr. 1 až 3, je jasné, že převáždě jednotné dobré polymerace může být dosaženo v materiálu z minerální vlny v jeho celé tlouštce při dostatečně vysoké hladině výchozí intenzity UV záření při povrchu produktu z minerální vlny, která se pak typicky, se rychle snižuje, avšak ne více než na specifický limit intenzity, při kterém se polymerace ještě významně objevuje a při příslušně zvolené době ozařování. Tímto způsobem by mělo být možné polymerovat materiály z minerální vlny v jejich celé tlouštce. Je však také možné například působením doby expozice, způsobit, aby substance v těchto materiálech z minerální vlny polymerovaly pouze v blízkosti jejich povrchů a nevyvolat žádnou polymerací nebo redukovanou polymerací v jejich středových částech.

Jakékoliv.nezpolymerované podíly substancí ve vláknitém' materiálu jsou vystaveny stárnutí h

způsobenému jejich reakcí s atmosférickým kyslíkem, čímž je jejich reaktivita eliminována a substance se stane inertní.%

Obr. 5 představuje schematicky zjednodušený příklad provedení zařízení podle vynálezu, majícího lineární zaostření UV záření. Zdroj 10 ozařování, výhodně zdroj lineárního UV záření je umístěn v prvním ohniskovém bodu reflektoru 12 , jehož průřez má výhodně tvar paraboly nebo elipsy. UV záření emitované zdrojem 10 UV záření je zaostřeno do jeho druhého ohniskového bodu 14 pomocí reflektoru 12. . Druhý ohniskový bod 14 je umístěn v blízkosti povrchu materiálu 16 z minerální vlny, který je ozařován nebo v materiálu z minerální vlny. Materiál 16. z minerální vlny může být poskytnut jako materiál rouna z minerální vlny a je, například dopravován na dopravníkovém zařízení, které není znázorněno, pod alespoň jedním zdrojem 10 UV záření a/nebo nad alespoň jedním zdrojem 10 UV záření a tak zasahován lineárně zaostřeným paprskem 18 minimální šířky b přibližně v pravých úhlech ke směru transportu.

Obr.6 představuje schematicky zjednodušené zařízení podle vynálezu produkující bodovitě

-tvarovaný 'Zaostřený >papr sek-na. mater iál.„z. minerální^,, vlny. Zdroj 10 UV záření je v tomto případě tvarován bodově a uspořádán v prvním ohnisku přibližně poloelipsovitého reflektoru 12 . Pomocí tohoto poloelipsovitého reflektoru 12., je UV záření zdroje 10 ozařování zaostřeno do druhého ohniska 14 . Druhéohnisko 14. naopak, je umístěno blízko povrchu nebo v ' materiálu 16 z minerální vlny, který může být například tvarován jako trojrozměrný výrobek a jehož povrchový obrys je zasahován zaostřeným UV paprskem 18 pod úhlem penetrace přibližně 90° k normální rovině popřípadě ozařovaného rovinného prvku. Toto muže být provedeno pomocí vhodného pohyblivého zařízení pro zdroj 10 UV záření,které není znázorněno a/nebo pomocí pohyblivých zrcadlových jednotek, které rovněž nejsou znázorněny.

Zařízení na obr. 5 a 6 využívají konečná ohniska v hladině materiálu z minerální vlny, který má být zpracován. Téměř podobných účinku je však možno dosáhnout i při použití paprsku s nekonečnými ohnisky, tj. s paralelními paprsky.

Obsah kyslíku ve vláknitém materiálu během zpracování by měl být' snížen výhodně pod 10 % nebo i výhodněji pod 5 % a nejvýhodněji pod 1 %, což je případ, ve kterém volné radikály polymerizovatelné substance, které jsou produkovány UV ozařováním pomocí fotoiniciátorú, reagují s kyslíkem a polymeraci na tomto místě se tak zabrání prakticky úplně.

V případě dostatečného snížení obsahu atmosférického kyslíku ve vláknitém materiálu je tak možno dosáhnout úplnější polymerizace substance. Toto je další výhoda použití inertní atmosféry pro snížení možné tvorby ozonu, protože v inertnějŠí atmosféře nejsou molekuly kyslíku, které by se mohly částečně štěpit energií UV ozařování za vzniku radikálů kyslíku, a které by tak mohly tvořit ozon, přítomny.

Snížení obsahu kyslíku muže být dosaženo jednoduchým způsobem profouknutím materiálu s minerální vlny jiným plynem, například dusíkem, nebo ekonomičtěji oxidem uhličitým nebo vodní parou.

» 1 V J

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1 ~

1·, ' Způsob polymerace složek ve vláknitých materiálech/ zejména pojivových činidel'v materiálech z minerální vlny pro izolační účely, kde se vláknitý materiál, který má danou tlouštku (d) a který se, v určitém případě, může kontinuálně pohybovat ve výrobní lince, podrobí UV ozařování za účelem polymerace substance, mající formu prepolymeru, impregnujícího vlákna, vyznačující se tím, že se ozařování materiálu provádí při dostatečně vysoké hladině intenzity (Igy) pro dosažení, při maximální hloubce zamýšlené polymerace, zbytkové intenzity, přesahující takovou prahovou hodnotu, při které se *

dosáhne polymerace vybraného pojivového činidla v daném časovém limitu a takový časový limit však vylučuje jakoukoliv nežádoucí degradaci způsobenou vlivy ozařování, organických substancí v části při povrchu uvedeného materiálu a v případě vláknitého materiálu kontinuálně se pohybujícího ve výrobní lince je tento kompatibilní s rychlostí linky a 'iad o τ a n

2. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že uvedená hladina (lyv) intenzity při povrchu uvedeného materiálu z minerální vlny přesahuje 500 roW/cm² a zejména přesahuje 2 W/cm².'

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í ra, že vlnová délka použitého UV záření přesahuje 250 nm, výhodně 310 nm.

4. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že doba trvání (t) ozařování uvedené povrchové jednotky je kratší než deset sekund, výhodně kratší než 1 s a zejména kratší než 0,5 s.

5. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že povrch uvedeného materiálu z minerální vlny je ochlazen před ozařováním.

6. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že podíl kyslíku obsaženého v atmosféře v uvedeném materiálu z minerální vlny je snížen na méně než 10 %, výhodně na méně než 5 %, zejména na méně než 1 %.

7. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že ozařování je aplikováno na oba hlavní povrchy uvedeného materiálu.

8. Způsob podle nároku 7,vyznačuj ící se t í tu, Že obě strany jsou ozářeny současně.

9. Způsob podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tí.m, žev centrální oblasti uvedeného materiálu je poskytnuta zóna s nízkou polymerací.

9 5 '11 S Z

I oisoa

Λ f· doba (t) ozařování . dané povrchové jednotky se udržuje v uvedeném časovém limitu.

10. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9, vyznačující se t í m, že se použije směs substancí, obsahující epoxyakrylát jako prepolymer pro vytvoření pojivového činidla.

♦ ' h

11. Zařízení pro polymeraci substancí ve vláknitých materiálech., jako je zejména pojivové činidlo v materiálu z minerální vlny pro izolační účely, obsahující alespoň jedenzdroj (10) UV záření, vyznačuj ící.se tím, Že obsahuje prostředky (12), pro zaostření UV záření do alespoň ► jednoho zaostřeného paprsku (18) o malé šířce (b) .

12. Zařízení podle nároku 11, , , vyznačující se tím, že uvedený zaostřený paprsek (18) je tvarován jako lineární a je výhodně udržován stacionárně.

13. Zařízení podle nároku 11, vyznačující s e tím, že uvedený zaostřený paprsek (18) má tvar bodu rychle zasahujícího uvedený materiál (16) z minerální vlny z jedné strany na druhou tak, že výhodně ozařuje ’ všechny jeho povrchové plochy.

14. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 11 aŽ 13, vyznačující se tím, že uvedený zaostřený paprsek (18) má ohnisko (14) umístěné v uvedeném materiálu (16) z minerální vlny, který je zpracováván.

15. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 11 až 14, vyznačující se tím, že, zdroje (10) ’ !

UV záření jsou umístěny na obou stranách hlavních povrchů uvedeného materiálu (16) z minerální vlny.