DK158721B - Fremgangsmaade til varmebehandling af isolationsmateriale af mineralfibre - Google Patents

Description

DK 158721 B

Opfindelsen har relation til varmebehandling af produkter, der indeholder et varmeisolerende materiale, navnlig med henblik på inden i materialet at fremkalde reaktioner til polymerisering og/eller polykondensering 5 af nogle af materialets bestanddele.

Den angår en fremgangsmåde ved mikrobølgeopvarmning ved dielektrisk tab i specielt filt eller produkter på basis af filt af mineralske fibre, navnlig isolationsskåle .

10 Det er kendt at fremstille sådanne skåle, ved om en dorn at vikle et antal lag af en bane af mineralske fibre, der er imprægnerede med et termohærdbart bindemiddel, hvorpå emnets endelige form fikseres ved varmebehandling.

15 Indtil nu er varmebehandlingen sædvanligvis ble vet udført ved indblæsning af varm luft i det indre af skålen, når denne har en stor diameter, eller udvendigt, når der er tale om skåle af lille diameter, i hvilket tilfælde opvarmningen sker ved varmeledning i retning 20 mod det indre af skålen. En sådan fremgangsmåde er beskrevet, eksempelvis i fransk patentskrift FR-A-2.325.

007.

Denne kendte teknik har den ulempe, at den kræver en ret stor energi og at den er ret langsom, idet den 25 forudsætter fjernelse af rester af vand i materialet, hvilket vand hidrører fra diverse forudgående fremstillingsoperationer, navnlig formning og imprægnering af fiberbanen.

Opfindelsen udnytter det, der ved den kendte tek-30 nik er en ulempe, nemlig at der er en ikke ubetydelig vandmængde i det emne, der skal behandles, idet den går ud på at anvende mikrobølger til opvarmning af emnet ved dielektrisk tab.

Denne teknik er den eneste, der hos et elektrisk 35 ikke-ledende, termisk isolerende materiale giver mulighed for ensartet behandling i hele emnets volumen, for så vidt materialet har en ret stor tabsfaktor, hvilket 2

DK 158721 B

navnlig er tilfældet, når det indeholder stoffer med polære molekyler. Dipolernes vibration under det højfrekvente, elektriske vekselfelt bevirker opvarmning af dette stof og dermed af selve materialet.

5 Vandet i flydende form er et af de mest alminde lige polære stoffer, og det er velkendt at opvarme vandholdige materialer ved dielektrisk tab.

Der kendes mange apparater til dielektrisk opvarmning til tørring af f.eks. træ (FR-A-2.000.992, 10 2.147.456), tekstilfibre i form af sammenfoldede dugter, spoler eller garn (FR-A-2.103.239, 2.299.443,2.423.948), keramiske pastaer (FR-A-2.076.405, 2.100.539), osv.—

Disse apparater kombinerer sædvanligvis en dielektrisk opvarmning med indblæsning af varm luft, men den di-15 elektriske opvarmning har den ulempe, at emnets yderflade kun bringes op til en væsentligt lavere temperatur end det indre af emnet, og at varmetabene aftager med vandindholdet i emnet.

Fra DE-A-1.560.817 kender man en sådan metode til 20 behandling af emner, der består af mineralske fibre, og som er imprægnerede med et ved polymerisering- og/eller polykondenseringsreaktion hærdbart bindemiddel.

Ud fra de resultater, der opnås med HF-bestråling, begrænser dette dokument brugen af metoden 25 til produkter, der har høj rumvægt på mere end 150 kg/m^, med bindemidler, hvis aktiveringstemperatur ligger på ca. 100°C, som iøvrigt også er temperaturen i varmegasstrømmen til overfladebehandling af emnerne.

Denne rumvægtsmæssige afgrænsning af anvendeligheden af 30 denne metode baserer sig navnlig på den store afkortning af den fornødne tid til behandling i relation til den øgede rumvægt.

Til yderligere præcisering af den kendte teknik, skal det bemærkes, at man hos mange af disse apparater 35 har prøvet på at undgå visse ulemper, der skyldes refleksion af højfrekvensstrålingen fra metalvæggene i det 3

DK 158721 B

kammer, hvori behandlingen finder sted, navnlig interferens mellem indfaldende bølger og reflekterede bølger, hvorved der opstår uensartethed i varmefordelingen i det behandlede materiale, og dermed uensartet behandling.

5 Til dette formål anvender disse apparater "bølgeblandere ".

Inden for mikrobølgeområdet fra 300 MHZ til 30 GHz vælger man sædvanligvis til industrielle formål frekvensbåndet omkring 2450 MHz, hvilket svarer til en bøl-10 gelængde på ca. 12 cm.

De højeste frekvenser giver kun svag indtrængning i de fleste materialer, medens de laveste frekvenser for den samme energiudvikling fører til et kraftigere elektrisk felt med risiko for buedannelse eller gennemslag.

15 Det foretrukne frekvensområde kræver kun spændinger på nogle få kV.

De isolationsskåle, som skal behandles ved mikrobølgeopvarmning i overensstemmelse med opfindelsen, fremstilles sædvanligvis således, at de gennemimprægne-20 res med en vandig opløsning af termohærdbar harpiks, f.eks. phenolformaldehydharpiks af resoltypen, hvorpå skålen formes, og dens dimensioner stabiliseres sædvanligvis ved en varmebehandling til fjernelse af vand, po-lymerisering og polykondensering. For en behandling af 25 varighed på ca. 1 minut, hvilket er kompatibelt med en industriel produktion, udløses disse reaktioner normalt ved en temperatur på ca. 150-200°C, hvilket er væsentligt mere end kogepunktet for vandet.

Da de harpiksmaterialer, hvor sådanne reaktioner 30 skal finde sted, og de mineralske fibre kun har relativt lave tabsfaktorer og derfor ikke kan opvarmes ret meget under mikrobølgebestrålingen, og da vandet, som er det eneste element i disse skåle, der har en stor tabsfaktor, syntes at stille den øverste grænse for de opnåeli-35 ge temperaturer på 100°C, syntes denne teknik ikke at kunne give nogen løsning på den stillede opgave.

4

DK 158721 B

Forsøgene har imidlertid imod forventningerne vist, at det ikke er nødvendigt at tilsætte yderligere polære stoffer i de skåle, der skal mikrobølgebehandles, såfremt disse skåle har tilstrækkeligt vandindhold pr.

5 volumenenhed, og såfremt den anvendte effekt pr. volumenenhed ligger over en minimal værdi.

Det er denne overraskende konstatering, der ligger til grund for opfindelsen, som angår en fremgangsmåde ved varmebehandling af et materiale, der består af 10 mineralske fibre, og som indeholder et bindemiddel, der er egnet til under varmepåvirkning at hærde ved polyme-riserings- og/eller polykondenseringsreaktioner, og af den art, hvori bindemidlet tilsættes i form af en vandig opløsning, og efter justering af vandindholdet underka-15 stes en elektromagnetisk bestråling samtidigt med at materialeoverfladen bestryges med en strøm af varm gas, hvilken fremgangsmåde ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at der for et materiale med rumvægt på mellem 30 og 150 kg/m3, et bindemiddel med minimumstemperatur til 20 igangsætning af hærdningsreaktionen på mellem ca. 150 og ca. 200°C, og et justeret vandindhold på mellem 0,7 og 5 kg/m3, vælges en bestrålingsfrekvens i frekvensområdet fra 300 MHz til 30 GHz, idet bestrålingsfeltstyrken meddeles et tilstrækkeligt højt niveau til, at der inden i 25 materialet sker en opvarmning op til i det mindste nævnte minimumstemperatur, medens varmegasstrømmen bibringes i det mindste nævnte temperatur, i det tidsinterval, hvor bestrålingen påføres materialet.

For et materiale af mineralske fibre med vægtfyl-30 de på mellem 30 og 150 kg/m3 kan vandindholdet hensigtsmæssigt andrage 1-3 kg/m3, medens bindemidlet andrager 1-20 vægtprocent.

I henhold til en udførelsesform for fremgangsmåden til behandling af genstande, der består af det nævn-35 te materiale, bringes disse genstande til at bevæge sig gennem bestrålingsfeltet. Til seriebehandling af gen-

DK 158721B

s stande, kan man på enkel måde føre genstandene i en translationsbevægelse fortrinsvis i et plan vinkelret på mikrobølgernes forplantningsretning, samtidigt med, at genstandene hensigtsmæssigt også udfører en rotation, 5 fortrinsvis om en akse, der med mikrobølgernes forplantningsretning danner en vinkel forskellig fra 0° , fortrinsvis 90° . Herved opnås en ensartet behandling.

Por sådanne materialer, vil den til produktet påførte energi være på mindst 0,1 kWh pr. kg af produk-10 tet, og den mod produktet førte effekt være på mindst 2 kW pr. kg af produktet med vandindhold på 2 vægtprocent .

I henhold til fremgangsmåden tilføres varm og tør gas med en effekt på mellem en fjerdedel og det halve af 15 den tilførte mikrobølgeeffekt.

Under disse betingelser og for en virkningsgrad ved frembringelse af mikrobølgerne på 50%, kan man notere et totalt energiforbrug på ca. 0,2 kWh/kg af produktet med vandindhold på 2 vægtprocent, dvs. ca. 20% af 20 forbruget ved opvarmning med varm luft alene.

Et anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen omfatter et metallisk, overfor mikrobølgerne tæt lukket kammer med et organ til transport af produktet, mindst én mod produktet vendende kilde for mikro-25 bølger og en kilde for varm gas, forbundet med midler til at rette gassen mod overfladen på produktet, idet den effekt gassen tilføres andrager 1/4 til det 1/2 af mikrobølgeeffekten. I det tilfælde, hvor det produkt, der skal behandles består af separate genstande, omfat-30 ter organet til transport af genstandene fortrinsvis midler til at bringe disse genstande i rotation om sig selv omkring en akse, der med mikrobølgernes forplantningsretning danner en vinkel forskellig fra 0° , fortrinsvis 90° .

35 Til behandling af genstande, der har form som om drejningscylindre, omfatter organet til transport af 6

DK 158721 B

genstandene og midlerne til rotation af genstandene et eventuelt bevægeligt, overfor mikrobølgerne gennemtræn-geligt bord samt skubbeorganer såsom stænger eller stave, der bringer de cylindriske genstande til at rulle på 5 bordet.

I en udførelsesform, der opfylder samme funktion, udgøres transport- og rotationsmidlerne af en kombination af et bevægeligt transportbånd og et fast loft eller faste styreskinner, idet genstandene anbringes mel- 10 lem båndet og loftet eller skinnerne og i kontakt med disse, hvorhos båndets bevægelse bringer genstandene til at bevæge sig med en hastighed på det halve af transportbåndets hastighed samtidigt med, at genstandene bringes i rotation.

15 Hensigtsmæssigt omfatter et sådant anlæg et antal generatorer, der hver for sig fortrinsvis styres af en detektor, der detekterer tilstedeværelsen af genstandene i den zone generatoren dækker, således at man undgår tomgangsdrift for generatoren.

20 For frekvenserne indenfor båndet på 2450 MHz, vil den afgivne mikrobølgeeffekt fortrinsvis være af en sådan størrelsesorden, at produktet modtager mindst 2 kW mikrobølgeeffekt pr. kg af produkt med vandindhold på ca. 2 vægtprocent.

25 Opfindelsen forklares nærmere i det følgende un der henvisning til den skematiske tegning, der viser et længdesnit gennem et anlæg med transportbånd og styreskinner, til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

30 Anlægget omfatter et metalkammer 1 med ind gangssluse 2 og udgangssluse 3 og med tilhørende spjæld 2a, 2b, 3a, 3b til tæt lukning over for mik robølgerne .

Et transportbånd 4, der består af et væv af si- 35 liconebehandlede glasfibre, styres af valser 6a og 6b og definerer banen for fremføring af skåle 7 gennem kammeret 1.

Claims (10)

1. 5 Der tilføres varm luft i kammeret gennem åbningerne 9a, 9b, hvilke åbninger hensigtsmæssigt kan være forlængede med ikke viste rørledninger helt ned til de skåle, der transporteres på båndet 4. Åbninger 10 i forbindelse med et ikke vist ren-10 seudstyr tjener til behandling af den forurenede, udgående gasmængde. Dette anlæg kan have en effekt, der er væsentligt mindre end ved den konventionelle metode til behandling med varm gas, og det repræsenterer derfor væsentligt mindre udgifter.
2. 15 Under transportbåndet 4 findes der mikrobølge generatorer 11, der udsender i et frekvensbånd centreret på 2450 MHz, gennem rektangulære udgangsåbninger, der vender mod båndet 4. Hver generator styres af en ikke vist detektor, der konstaterer om der er skåle til-20 stede på båndet. For et anlæg, der pr. time behandler 300 kg skåle med vandindhold på 2 vægtprocent, anvendes der 6 grupper af 6 mikrobølgegeneratorer, der hver har en udgangseffekt på 1 kW, hvorved der dannes et mønster af 36 mikrobølgebundter mod båndet 4. 25 l. Fremgangsmåde ved varmebehandling af et materiale, der består af mineralske fibre, og som indeholder et bindemiddel, der er egnet til under varmepåvirkning 30 at hærde ved polymeriserings- og/eller polykondense-ringsreaktioner, og af den art, hvori bindemidlet tilsættes i form af en vandig opløsning, og efter justering af vandindholdet underkastes en elektromagnetisk bestråling samtidigt med at materialeoverfladen bestryges med 35 en strøm af varm gas, kendetegnet ved, at der for et materiale med rumvægt på mellem 30 og 150 kg/m3, DK 158721 B t « s et bindemiddel med minimumstemperatur til igangsætning af hærdnings reaktionen på mellem ca. 150 og ca. 200°C, og et justeret vandindhold på mellem 0,7 og 5 kg/m3, vælges en bestrålingsfrekvens i frekvensområdet fra 300 5 MHz til 30 GHz, idet bestrålingsfeltstyrken meddeles et tilstrækkeligt højt niveau til, at der inden i materialet sker en opvarmning op til i det mindste nævnte minimumstemperatur, medens varmegasstrømmen bibringes i det mindste nævnte temperatur, i det tidsinterval, hvor be-10 strålingen påføres materialet.
3. 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at vandindholdet justeres på en værdi mellem 1 og 3 kg/m3.
4. 3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, k e n -15 d e t e g n e t ved, at mængden af bindemiddeltørstof i materialet af mineralske fibre andrager l til 20 procent af materialets vægt.
5. 4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at der til behandling 20 af separate genstande, der består af det nævnte materiale bringes disse genstande til at bevæge sig gennem bestrålingsfeltet .
6. 5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at denne bevægelse er en translation i et 25 plan vinkelret på bestrålingens forplantningsretning, fortrinsvis kombineret med en rotation af genstandene om sig selv, i forhold til en rotationsakse, der fortrinsvis danner en vinkel på 90° med nævnte retning.
7. 6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 2-5, 30kendetegnet ved, at den mikrobølgeenergi, der påføres det materiale, som skal behandles, er på mindst 0,1 kwh/kg af materialet.
8. 7. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-6, kendetegnet ved, at den strøm af varm gas, 35 der tilføres det materiale som skal behandles, repræsenterer et energitilskud på mellem det halve og en fjerdedel af den tilførte mikrobølgeenergi. DK 158721 B
9. 8. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-7, kendetegnet ved, at den mikrobølgeeffekt, der tilføres det produkt, der skal behandles, er på mindst 2 kW pr. kg af produkt ved et vandindhold på ca. 2 vægt-5 procent.
10. 9. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at den effekt, der tilføres med gasstrømmen andrager mellem 1/4 og det halve af mikrobølgeeffekten.