DE69603991T2 - Isolieraufbau und Verfahren zum Auftragen von Klebmittel darauf - Google Patents

Isolieraufbau und Verfahren zum Auftragen von Klebmittel darauf

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Isolieraufbau und ein Verfahren zur Herstellung eines Isolierprodukts zum Abziehen und Kleben, dessen Eigenschaften gegenüber denjenigen verbessert sind, die sich mit herkömmlichen Verfahren durch Verwendung eines druckempfindlichen Heißschmelzklebstoffs erzielen lassen. Das Abzieh- und Klebeprodukt soll auch das unerwünschte Aufsprühen von Lösungsmittel enthaltenden Klebern und Latexklebern auf Isolationsfiberglas für HVAC- und andere OEM-Ausstattungen vermeiden.
  • Ein Verfahren zum Auftragen eines Heißschmelzklebstoffs auf eine Fiberglasisolierung ist bekannt. Vergleiche US-Patent Nr. 5,106,447. Vom Endverbraucher wird ein Fiberglasprodukt mit einem bereits aufgebrachten druckempfindlichen Klebstoff, der Abzieh- und Klebeeigenschaften aufweist, erwünscht. Bei herkömmlichen Methoden zum Aufbringen von Heißschmelzklebstoffen auf eine Fiberglasisolierung bleibt der Klebstoff nur an den Oberflächenfasern haften. Diese geringe Haftung sowie Oberflächenstaub bewirken eine schwache Grenzflächenverbindung zwischen dem Fiberglasprodukt und dem Klebstoff. Die Verwendung von losen Folien und Streifen führte ebensowenig zu einer wirksamen Haftung zwischen dem Fiberglas und dem Klebstoff.
  • Das vorgeschlagene Verfahren bringt druckempfindlichen Heißschmelzklebstoff auf Fiberglasisolierung, wobei die Haftung an der Oberfläche der Isolierung und dem zu verbindenden Substrat verbessert ist. Im Gegensatz zu den typischen Sprüh- oder Wulstpreßverfahren, wird ein Klebstoffband mittels Vakuum auf die Oberdecke des Isolationsglases aufgebracht und dort hineingezogen. Der Klebstoff dringt in das Glas ein und wird ein integraler Bestandteil der Isolationsdecke. Dieses Verfahren ermöglicht die Verwendung herkömmlicher Heißschmelzklebstoffe, ist jedoch nicht auf heißschmelzende Stof fe zur Verbindung von Fiberglas mit verschiedenen Oberflächen beschränkt.
  • Der erste Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß in einem Isolieraufbau mit einer Faserplatte, auf deren einen Oberfläche ein Klebstoff aufgebracht ist, der in die Dicke der Platte eindringt.
  • Ein zweiter Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Auftragen eines Klebstoffes auf einen Isolieraufbau, bei dem
  • eine Faserplatte bereitgestellt wird,
  • ein Klebstoff auf eine Oberfläche der Platte aufgebracht wird und
  • eine Druckdifferenz über der Plattendicke erzeugt wird, um einen Teil des Klebstoffs in die Platte zu pressen.
  • In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung wird als Alternative hierzu ein Verfahren zum Auftragen eines Klebstoffs auf einen Isolieraufbau vorgeschlagen, bei dem
  • eine Faserplatte an eine Auftrageinrichtung für Klebstoff herangeführt wird,
  • ein Klebstoff von der Auftrageinrichtung auf eine Oberfläche der Platte ausgegeben und
  • die Platte von der Klebstoff-Auftrageinrichtung in abfallendem Winkel entfernt wird.
  • Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden.
  • Fig. 1 stellt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Isolieraufbau dar und
  • Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm des Herstellungsprozesses des Isolieraufbaus.
  • Ein Vakuumzugang, der direkt unterhalb des Klebstoff-Extrusionskopfes angeordnet ist, wird dazu verwendet, den Klebstoff in die Wolle hineinzuziehen. Das Vakuum durchdringt die Fiberglasdecke und zieht den Klebstoffstreifen in das Fiberglassubstrat oder -packen. Durch diese Vorgehensweise wird die Haftung zwischen dem Klebstoffilm und der Wolle mittels Imprägnierung der Wolle mit dem Klebstoffilm erhöht. Das Va kuum dient auch dazu, während des Auftragungsprozesses einen positiven Kontakt mit der Wolle herzustellen, wodurch die Ausbildung von Hohlräumen in dem Klebstoffilm verhindert wird. Diese Wirkungsweise des Vakuums ist besonders bedeutend, wenn hochviskose Klebstoffe extrudiert werden, oder wenn die Klebstoffschicht das Substrat nicht adäquat "benetzen" kann. Eine schlechte Benetzung bewirkt, daß der Klebstoff sich unter Ausbildung von "Klecksen" in bestimmten Bereichen konzentriert und andere Bereiche "überspringt" oder Leerstellen hinterläßt. Das Vakuum sichert eine gleichmäßige Beschichtung, wobei der Klebstoff mit einer maximalen Oberfläche sowohl das Fiberglas als auch das angeheftete Substrat miteinander in Berührung bringen kann. Die Maximierung der Kontaktfläche ist der Schlüssel zur Wirksamkeit des Klebemittels bei der Verwendung durch den Endverbraucher.
  • Es wurde herausgefunden, daß das Aufbringen des Klebstoffs verbessert werden kann, wenn die Isolierung vom Ort der Klebstoffaufbringung in abfallendem Winkel entfernt wird. In vielen Fällen kann der abfallende Winkel ohne das Vakuum eingesetzt werden. Die Isolierung kann entweder entlang einer horizontalen Ebene oder in einem aufsteigenden Winkel zum Ort der Klebstoffaufbringung gefördert werden.
  • Unter abfallendem Winkel wird verstanden, daß die Isolierung in einem Winkel zur Horizontalen liegt. Gewöhnlich bewegt sich die Isolierung in einer horizontalen Ebene und der Klebstoff wird in einer Richtung senkrecht zur horizontalen Ebene aufgebracht. Wird die Isolierung zum Ort der Aufbringung in einem ansteigenden Winkel herangeführt, bildet die Isolierung unterhalb des Aufbringers und oberhalb des Vakuums einen Scheitel. Der Winkel kann in hohem Maße variieren. Gewöhnlich ist ein Winkel von 5º (0,087 rad) oder 10º (0,175 rad) ausreichend, um eine schlechte "Benetzung", "Kleckse" oder ein "Überspringen" zu verhindern.
  • Die Erzeugung einer Druckdifferenz, durch die die Wirkungsweise des Vakuums auf den Klebstoff ersetzt oder erleichtert werden kann, kann auch auf anderer Weise erfolgen.
  • Von einem Gebläse oder einer Kompressionsluftquelle erzeugter Druck wurde mit begrenztem Erfolg ebenfalls eingesetzt. Eine Luftbürste wurde verwendet, um den Klebstoff sofort nach seinem Auftragen in die Wolle zu pressen. Obzwar die Verwendung von Heißluft für die Luftbürste die Wirksamkeit der Klebstoffaufbringung erhöhte und keine Leerstellen hinterließ, war der Arbeitsbereich im Vergleich zur Verwendung eines Vakuums sehr viel geringer. Die Verwendung von Vakuum zusammen mit Preßluft brachte den gleichen Erfolg wie der bei Verwendung allein von Vakuum.
  • Als Klebstoffe kommen die auf dem Gebiet der Isolierung bekannten in Frage. Der Klebstoff wird im allgemeinen in veränderlicher Dicke zwischen etwa 0,127 bis 1 mm (5-40 mils) abhängig von der Art der Isolierung aufgetragen, wobei die Dicke bevorzugt zwischen 0,254 und 0,5 mm (10-20 mils) und noch bevorzugter um die 0,38 mm (15 mils) beträgt. Allgemein bekannte oder herkömmliche Klebstoffe, vorzugsweise druckempfindlich, wie beispielsweise ein Klebstoff auf Acrylbasis, der zu einem bestimmten Einsatzzweck gemischt werden kann, können verwendet werden. Der Klebstoff kann beispielsweise Flammenhemmstoffe oder ähnliche Additive enthalten. Eine weitere übliche Klasse ist die der auf Elastomeren basierenden Klebstoffe oder die der Heißschmelzklebstoffe. Diese können für bestimmte Einsatzzwecke gemischt werden, d. h. Farbstoffe, Antioxidanzien und damit verbundene Klebstoffadditive oder Lösungsmittel können zugesetzt werden. Beispiele von auf Kautschuk basierenden Druckklebstoffen sind Mischungen von Styrol-Butadien-Kautschuk, Polyisoprene und zugehörige Diene oder Olefinpolymere mit geeigneten Klebrigmachern, wie sie auf dem Markt erhältlich sind. Vor Anwendung des Vakuums wird der Klebstoff mit einer der üblichen Maßnahmen, wie Beschichten, Rakeln oder Bürsten, aufgebracht.
  • Der Heißschmelzklebstoff kann auch ein isotaktisches, thermoplastisches Polybuten-1/Ethylencopolymer sein. Polybutylen-Copolymere sind Copolymere von Polybuten-1 und Ethylen, wobei der Ethylengehalt zwischen etwa 5,5 bis etwa 10 Gew.-% des Copolymeres variiert. Auftragbare isotaktische Polybutylene sind in ihrer plastischen Form relativ unelastisch, fangen aber bei Erwärmung leicht zu fließen an.
  • Im übrigen kann auch jede herkömmliche Trennbeschichtung wie eine Silikonschicht verwendet werden. Der Trennstreifen kann in einer Dicke von 12,7 um (0,5 mil) bis 0,127 oder 0,152 mm (5 oder 6 mils) oder mehr variieren, wobei die Kosten für gewöhnlich einen begrenzenden Faktor darstellen, genauso wie die Flexibilität. In den meisten Fällen beträgt die wünschenswerte Dicke 0,025 bis 0,1 mm (1-4 mils), vorzugsweise, abhängig vom Einsatz, 0,051 bis 0,076 mm (2-3 mils). Die Trennbeschichtung ist auf einen Trägerstreifen aufgebracht, wie Kraftpapier, polyethylenbeschichtete Papiere oder Folie und ähnliches. Auf den Trägerstreifen kann das Trennmittel in bekannter Art und Weise aufgebracht werden, wie beispielsweise durch Walzbeschichtung oder Rotationstiefdruck.
  • Isolationen aus Faserglaswolle verbinden häufig nach der Faserherstellung einen Binder wie ein Phenolharz mit der Glaswolle. Der resultierende Isolieraufbau besitzt ausreichende Stärke, um in langen Streifen selbsttragend zu sein, so daß er beispielsweise zwischen benachbarte Wandbeschläge oder Deckengebinden in einem Geschäfts- oder Wohnhaus angebracht werden kann.
  • Glasfaserisolierungen werden üblicherweise dadurch hergestellt, daß eine Decke aus mehreren horizontalen Glasfaserschichten auf ein Fließband gelegt wird. Deshalb wird in der gegenwärtigen Praxis ein Bindemittel auf die Fasern aufgebracht, während die Isolationsdecke hergestellt wird, wobei die sich ergebende Decke zum Teil zusammengepreßt und erwärmt wird, um das Bindemittel auszuhärten. Die Decke wird anschließend in Platten oder Rollen geschnitten und für die Verpackung und den Transport fest zusammengepreßt.
  • Jüngste Erfindungen betreffen Isoliergebilde, bei denen auf jegliche Bindemittel oder auf nahezu alle Bindemittel verzichtet wird. Die Matte wird ohne Bindemittel durch eine äußere Schicht eingeschlossen, wodurch ein Isolieraufbau geringer Dichte mit ausreichender Spannkraft entsteht. Der Isolieraufbau gemäß vorliegender Erfindung kann ein Bindemittel enthalten, kann aber auch ohne Bindemittel hergestellt sein.
  • In Fig. 1 ist der Isolieraufbau gemäß vorliegender Erfindung durch das Bezugszeichen 10 angezeigt. Der Isolieraufbau 10 enthält eine Mineralfasermatte wie beispielsweise eine Glasfasermatte 11. Der Ausdruck "Matte" bezeichnet eine Mineralfasermatte. Der Mattenkörper ist selbsttragend und löst sich nicht auf oder fällt auseinander wie es beispielsweise bei einzelnen Einheiten einer losen Füllung von Glasfasermaterial der Fall sein würde. Infolgedessen ist die Mineralfasermatte 11 in sich abgeschlossen und kann aufgehoben werden, wobei sie intakt bleibt.
  • Die Dichte der Mineralfasermatte 11 kann in weiten Bereichen variieren. Eine typische Dichte liegt im Bereich von 8 bis 160 kg/m³ (0,5 bis 10,0 Pfund per Kubikfuß (pcf)).
  • Fig. 2 zeigt die Produktionslinie 20. Die Schmelzeinheit 21 liefert Heißschmelzklebstoff über die Pumpstation 22 zur Auftrageinrichtung 23. Die Einrichtung 23 kann irgendeine Heißschmelzklebstoff-Auftragvorrichtung sein. Unterhalb dieser Einrichtung 23 ist eine Vakuumkammer 24 installiert und die nicht dargestellte Isolationsmatte läuft zwischen der Einrichtung 23 und der Vakuumkammer 24 hindurch, wo ein nicht dargestellter Klebstoff auf die Isolierung aufgetragen wird. Normalerweise liegt die Isolierung in Form einer kontinuierlich laufenden Decke vor, die von einem Ablaufgestell 26 mit Wolle herangefördert wird, oder in Form von diskontinuierlichen Matten oder Platten. Vor der Verpackung wird ein Abziehdeckpapier 28 auf den Klebstoff aufgebracht. Gezeigt ist eine Aufrollmaschine 30, die die Isolierung in eine Rolle packt. Häufig wird die Isolierung nach Aufbringen des Abziehdeckpapiers 28 in Matten geschnitten (nicht dargestellt). Diese Matten können mit der Maschine 30 aufgerollt oder als gerade Matten verpackt werden. Alle dieser Verpackungsarten sind Standard-Isolierverpackungen.
  • Im allgemeinen wird der Klebstoff in einer Menge zwischen 43 und 258 g/m² (4 bis 24 Gram per Quadratfuß) bezogen auf die Matte aufgebracht.
  • In Fig. 2 bewegt sich die Isolierung auf die Einrichtung 23 in einem ansteigenden Winkel zu und bewegt sich von dieser Einheit 23 in einem abfallenden Winkel weg. Die Winkel können lediglich durch Einstellung der Rollen unter dem Laufband herbeigeführt werden.
  • Nachfolgendes Beispiel soll die Erfindung verdeutlichen.
    • Beispiel
  • Als Klebstoffe wurden ein Styrol-Isopren-Block-Copolymerisat vermengt mit C-5 Grundkohlenwasserstoffharz und C-9 verstärkendes Abschlußblockharz verwendet. Auf dem Markt erhältliche Additive, wie flüssige Weichmacherharze und Antioxidazien wurden ebenfalls eingesetzt. Die Proben wurden wie folgt hergestellt. Die Proben waren sämtlich HV-24 Isolierungen mit einer Dichte von etwa 24 kg/m³ (1,5 pcf). Als Dicke der Isolierung wurde typischerweise 15,9 mm (5/8") verwendet. Jedoch besaßen einige Proben eine Dichte bis zu 48 kg/m³ (3 pcf) und eine Dicke bis zu 25 mm (1").
  • Auf die Isolierungen wurde entweder eine glatte Folie oder ein Folien/Scrim-Kraftlaminat mittels vorhandener Isolierbeschichtungsverfahren aufgebracht.
  • In bezug auf die Klebstoffbedeckung wurde der Klebstoff mit 86 g/m² (8 g/ft²), bei einigen Proben bis zu 161 g/m² (15 g/ft²) aufgebracht. Die Klebstoffauftragung hatte eine Leistung von 216 kg (476 Pfund) pro Stunde und konnte 6 Streifen von 0,093 m² (1 ft²) auftragen. Die Klebstoffstreifen waren 25 mm (1") breit mit einem Zwischenraum zwischen den Streifen von 25 mm (1"). Unter der Annahme eines Klebstoffgewichts von 2 g pro Streifen ergeben sich 129 g Klebstoff pro Quadratmeter (12 g/ft²) für ein 1,83 m (6ft) breites Produkt bei einer kontinuierlichen Produktion mit 15,2 m (50ft) pro Minute.
  • Der Vakuumsaugdruck der Vakuumkammer hatte einen negativen Druck von 0,051 bis 507 mm Wasser [4º] (0,2 bis 20 Zoll Wasser).
  • Die obengenannten Proben ergaben Isolationswände mit Klebstoff zur Befestigung an Metallwandoberflächen von Wärmeanlagen oder Klimaanlage. Proben verschiedener Isolierungen wurden Tests zur Abziehfestigkeit unterzogen. Probekörper der Isolierung mit 24 kg/m³ (1,5 pcf) Dichte und eine Dicke von 15,9 mm (5/8") und eine Fläche von 25 mm (1") mal 305 mm (12") wurden an ein Stück Stahl mit Akrylanstrich befestigt und andere Probekörper wurden an Stahl mit Alkyd befestigt. Andere Probekörper wurden an verzinktem Stahl oder an kaltgewalztem Stahl befestigt.
  • Die Tests ergaben, daß die Isoliermaterialien mit oder ohne Verkleidung geeignet sind. Zu den Oberflächen, auf die die Isolierung aufgebracht werden kann, gehören blanke Metalle (Stahlblech, verzinkt, aluminiumbeschichtet, ect.) sowie lackierter Stahl (alkyd-, akryl-, epoxy-, polyesterartiger Lack). Die Isolationswände waren zur Anwendung in Temperaturbereichen bis zu 90ºC (194ºF) bei normalem Einsatz und bis 220ºC (428ºF) bei sonstigem Einsatz brauchbar. Die Wände waren auch für den Außenbereich geeignet (getestet bei -29ºC (- 20ºF)).

Claims (17)

1. Isolieraufbau (10) mit einer Faserplatte (11), auf deren einen Oberfläche ein Klebstoff aufgebracht ist, der in die Dicke der Platte dringt.
2. Isolieraufbau nach Anspruch 1, bei dem die Faserplatte aus Glasfaserwolle geringer Dichte ist.
3. Isolieraufbau nach Anspruch 1 oder 2, der ein auf dem Klebstoff auf der Plattenoberfläche aufgebrachtes Abziehdeckpapier (28) aufweist.
4. Isolieraufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Platte eine Dichte von 8 bis 160 kg/m³ (0,5 bis 10,0 Pfund pro Kubikfuß) besitzt.
5. Isolieraufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Klebstoff in einer Menge von 43 bis 258 g/m² (4 bis 24 g/ft²), bezogen auf die Plattenoberfläche, aufgebracht ist.
6. Isolieraufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Klebstoff ein Heißschmelzklebstoff ist.
7. Isolieraufbau nach Anspruch 6, bei dem der Klebstoff ein isotaktisches thermoplastisches Polybuten-1/Ethylencopolymer enthält.
8. Verfahren zum Auftragen eines Klebstoffs auf einen Isolieraufbau, bei dem
eine Faserplatte bereitgestellt wird (26),
ein Klebstoff auf eine Oberfläche der Platte aufgebracht wird (21, 22, 23), und
eine Druckdifferenz über der Plattendicke erzeugt wird (24), um einen Teil des Klebstoffs in die Platte zu pressen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Faserplatte aus Glasfaserwolle geringer Dichte besteht und der Klebstoff ein Heißschmelzklebstoff ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem ein Vakuum an der anderen Oberfläche der Platte erzeugt wird, um eine Druckdifferenz von 50 bis 5000 Pa (0,2 bis 20 Zoll Wasser) über der Plattendicke zu erzeugen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem weiterhin ein Abziehdeckpapier (28) auf den Klebstoff auf der Plattenoberfläche aufgebracht wird.
12. Verfahren zum Aufbringen eines Klebstoffs auf einen Isolieraufbau, bei dem
eine Faserplatte an eine Auftrageinrichtung (23) herangeführt wird,
ein Klebstoff von der Auftrageinrichtung auf eine Oberfläche der Platte ausgegeben wird, und
die Platte von der Klebstoff-Auftrageinrichtung in abfallendem Winkel entfernt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem weiterhin ein Vakuum (24) an der anderen Oberfläche der Platte erzeugt wird, um einen Teil des Klebstoffs in die Platte zu ziehen.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem das Vakuum an der Oberfläche der Platte unterhalb der Klebstoff-Auftrageinrichtung (23) erzeugt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die Faserplatte in einem aufsteigenden Winkel an die Klebstoff-Auftrageinrichtung herangeführt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem die Platte in im wesentlichen horizontaler Richtung an die Klebstoff-Auftrageinrichtung herangeführt wird und der Klebstoff sich in einer Richtung bewegt, die im wesentlichen senkrecht auf die horizontale Bewegungsrichtung der Platte steht.
17. Verfahren nach einem Ansprüche 12 bis 16, bei dem der abfallende Winkel 5 bis 10º zur Horizontale beträgt.
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