FI111614B - Taivutettava, satunnaisesti suuntautuvasta kuituaineesta oleva huopa - Google Patents

Description

111614

Taivutettava, satunnaisesti suuntautuvasta kuituaineesta o1evä huopa t 5 Keksintö koskee mineraalivillahuopia ja vielä erityisemmin , niin sanottuja krepattuja huopia, joissa kuitujen suunta ei toisin sanoen ole jonkin pinnan suuntainen vaan lähestulkoon satunnainen.

10 Krepatut huovat on tarkoitettu monenlaiseen käyttöön ja käytettäväksi erityisesti silloin, kun niihin on kodistet-tava joko puristusta ilman, että aiheutetaan huomattavaa murtumista tai pinnan suhteen kohtisuoraa vetoa ilman, että aiheutetaan delaminointia. Toisin kuin tavanomaiset kerros-15 tetut huovat, ne ovat kuitenkin erittäin alttiita taittumiselle ja niitä kevyestikin taivutettaessa ne halkeilevat pinnan suhteen kohtisuoraan. Tämä ilmiö rajoittaa huomattavasti krepattujen huopien käyttöaluetta. Tätä käyttöaluetta halutaan nyt laajentaa.

20

Perinteisesti mineraalikuituhuovat ovat kerroksellisia ja ne muodostetaan viemällä kuljettimelle keskeytyksettä kuidut, jotka kuljetetaan kaasuvirtojen avulla. Kuljetin pidättää kuidut ja päästää kaasun kulkemaan.

25 . Ennen kuitujen vientiä kuljettimelle ne peitetään hartsimai- sella seoksella, jonka tarkoitus on liittää kuidut toisiinsa niin, että muodostettu huopa on kiinteä. Nestemuodossa viety hartsimainen seos sekoitetaan huovalle suoritettavalla läm-30 pökäsittely1lä, joka huopa on etukäteen saatettu haluttuun paksuuteen ja tiheyteen.

Yleisesti tunnetuilla huovanvalmistustavoi1 la saadaan tuotteita, joiden ominaisuudet eivät täysin vastaa kaikkia 35 vaatimuksia, joita vaaditaan tietyissä erityissovellutuksis-sa. Yleisesti vaadittavien eristysominaisuuksien ohella käytettyjen tuotteiden tulee näet toisinaan omata aivan erityisiä mekaanisia ominaisuuksia. Näin on laita esimerkiksi silloin, kun kyseessä ovat muurauselementtejä kannattavat 2 111614 tuotteet, joiden tulee niin ollen kestää suurta puristusta, kuten esimerkiksi liikenteelle avointen kattopengerrysten eristykseen tarkoitetut valmisteet. Sama koskee myös ulkopuoliseen eristykseen käytettyjä valmisteita, joiden tulee 5 kestää irtaantumisrasituksia.

Näitä erityisominaisuuksia omaavien tuotteiden toteuttamista varten on tavanomaisia huovanvalmistusmenetelmiä muutettava.

10 Yleisesti tunnetussa menetelmässä huopien valmistus kuitujen viennillä vastaanottavaan kuljettimeen tai vastaavalle elimelle aiheuttaa takertumisen, joka ei ole homogeeninen kaikkiin suuntiin. Kokeellisesti voidaan todeta, että kuidut pyrkivät huomattavissa määrin asettumaan vastaanottavan pin-15 nan suuntaisesti. Tämä pyrkimys korostuu sitä enemmän mitä pitempiä kuidut ovat. Tällainen huoparakenne on edullinen sekä eristäviä ominaisuuksia että pituussuuntaista vetomur-tolujuutta ajatellen. Tällainen rakenne on niin muodoin edullinen useisiin käyttötarkoituksiin. On kuitenkin ymmär-20 rettävää, ettei tämä rakenne ole kaikkein sopivin esimerkiksi silloin,kun valmisteen on kestettävä puristusta tai vastustettava irtaantumista paksuutensa suunnassa.

Yleisesti tunnetaan menetelmiä, jotka suuntaavat kuidut 25 lähestulkoon satunnaisesti. Siten eurooppalainen patentti EP-A-0 133 083 esittää, että vastaanottoelimelle saapunut kuituhuopa, joka on mahdollisesti läpikäynyt paksuussuun-taisen puristuksen, puristetaan keskeytyksettä pituussuunnassa viemällä se yhdestä, jollain nopeudella liikkuvasta 30 kuljetinparista toiseen, edellistä vähäisemmällä nopeudella liikkuvaan kuljetinpariin. Korkeampia puristussuhteita voi-. daan saada silloin, kun puristus suoritetaan useissa peräk käisissä vaiheissa varsinkin sellaisten huopien yhteydessä, joiden puristus ilman ryppyjen muodostusta on erittäin vai-35 keaa. Samoin voidaan parantaa saatujen tuotteiden ominaisuuksia saman loppupuristussuhteen yhteydessä, kun puristus suoritetaan useassa vaiheessa.

3 111614

Eräs toinen asiakirja, nimittäin eurooppalainen patenttihakemus EP—A—0 434 536 esittää parannetut ominaisuudet omaavan mineraalikuituhuovan, jossa kuitujen suunta on lähestulkoon , satunnainen, ja jonka muodostavista kuiduista suurimman osan 5 läpimitta on 2,5 - 4,5 pm ja pituus 2-15 cm, ja jonka ti-t heys ei ole yli 40 kg/m3. Tämä patenttihakemus katsoo, että matto voitaisiin pintakäsitellä, toisin sanoen päällystää yhdellä tai kahdella tarttuvalla paperi-, alumiini-, poly-eteeni- tai PVC-kalvolla.

10

Yllä selitettyä menetelmää käyttäen valmistetut krepatut mineraalivillamatot kuljetetaan ja käytetään yleensä valmis-tusmuodossaan, toisin sanoen Iitteinä levyinä. Olisi kuitenkin edullista, mikäli krepattuja mattoja voisi taivuttaa -15 väliaikaisesti tai lopullisesti - mahdollisesti jopa pienillä kaarevuussäteillä.

On ilmeisen edullista, jos krepatut matot voidaan kääriä rullalle, jolloin huomattavienkaan pituuksien kuljetukseen 20 ja varastointiin ei tarvita suurta tilaa. Krepattuja mattoja teollisuuden piirissä käytettäessä on suurten putkijohtojen tai lieriömäisten säiliöiden - joiden päällä on voitava kävellä - eristys eräs käyttötarkoitus, jossa krepatun maton jatkuva taivutus olisi hyvin edullista.

25

Edelleen mineraalivillahuopiin liittyvässä tekniikan tasossa tunnetaan eurooppalainen patentti EP-B-0 472 532, joka esittää yhdeltä puolen pinnoituskalvolla päällystetyn krepatun levyn valmistukseen tarkoitetun tekniikan. Sen jälkeen kun 30 kreppaus on suoritettu tavalliseen tapaan, levitetään tämän menetelmän mukaisesti maton molemmille puolille lasikuitu-. kudelma ennen lämpökäsittelyä sideaineena toimivalla hart silla. Ulostulossa maton paksuus jaetaan niin, että saadaan kaksi identtistä, vain yhdeltä puolelta pinnoitettua mattoa. 35 Tämän tekniikan avulla saadaan levy, joka voitaisiin taivuttaa jättämällä lasikuitukudelma koveralle puolelle. Asiakirja ilmoittaa selvästi, että toiseen suuntaan taivuttaminen ";· (jolloin lasikuitukudelma olisi kuperalla puolella) on mah dotonta. Itse asiassa välissä oleva, kummaltakin pinnaltaan 4 111614 kudelman peittämä tuote kuvataan jäykäksi, mutta jakamisen jälkeen vapaalla puolella sijaitsevia kuituja "ei alisteta levyä taivutettaessa pingotus- ja puristusvoimille kuitujen suunnassa vaan kuituihin nähden kohtisuoraan. Tämän menetel-5 män avulla valmistettu levy taipuu näin ollen hyvin, koska takana ei ole vaakasuuntaisia sidoksia". Näiden kahden ilmiön lähentäminen, molemmilta pinnoiltaan päällystetyn levyn jäykkyys ja paksuudestaan jaetun levyn joustavuus osoittaa, että lasikuitukudelma on muuntumaton vedossa ja 10 että taivutus voidaan toteuttaa ainoastaan pinnoitteen ollessa koveralla pinnalla. Asiakirjassa selitetty asennus-tekniikka, jossa katto levyn reunat "nojaavat T-profiileihin", niin kuin tapahtuu myös holvin ollessa kyseessä, on siitä todisteena.

15

Keksinnön tavoitteena on tarjota tuote, toisin sanoen krepa-tuista kuiduista oleva matto, joka voidaan kiertää itsensä suhteen rullalle kuljetuksen ja varastoinnin helpottamiseksi ilman laadun heikkenemistä.

20

Keksinnön tavoitteena on edelleen mahdollistaa krepatuista mineraalikuiduista olevan maton käyttö kaareviin pintoihin niin, että nämä eivät menetä ominaisuuksiaan, erityisesti eristyskykyään.

25 Näiden tavoitteiden toteuttamiseksi keksintö esittää krepa-tun mineraalikuituhuovan, joka on varustettu ainakin yhdeltä pinnaltaan pinnoituskalvolla ja tarkoitettu saatettavaksi kaarevaan muotoon tilapäisesti tai lopullisesti, ja jonka 30 kuperaksi tarkoitettu pinta varustetaan pinnoituskalvolla, jonka puhkaisulujuus on yli 300 kPa.

Tämän kalvon pohjana on edullisesti voimapaperi. Saavuttaakseen yksinään tarvittavat puhkaisulujuusominaisuudet voima- f 35 paperin tulee omata pinta-alamassa, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 60 g/m2.

Kiertyäkseen helposti itsensä ympäri ja säilyttääkseen kaikki ominaisuutensa kaarevalle pinnalle asettamisen jälkeen 5 111614 keksinnön mukaisen krepatun huovan kreppausaste on edullisesti välillä 4 - 5 ja pinta-alainassa edullisesti pienempi kuin 2 kg/m2.

5 Keksinnön tuotteen erään edullisen variantin keksinnön pin-f noituskalvolla päällystettyä pintaa vastapäätä olevalla pinnalla ovat käytännöllisesti katsoen kaikki kuidut pintaan nähden kohtisuorassa. Tällainen järjestely varmistetaan, mikäli krepattu mineraalivillahuopa toteutetaan nimenomaan 10 jakamalla paksuhkon huovan paksuus, keksinnön pinnoituskal-volla päällystettyä pintaa vastapäätä olevan pinnan syntyessä tästä jaosta.

Alla seuraavat kuviot sekä selitys auttavat keksinnön ym-15 märtämistä ja sen etujen havaitsemista.

Kuvio 1 esittää tekniikan tason krepatun maton taivutustu-loksen ja kuvio 2 esittää keksinnön maton ennen taivutusta ja kuvio 3 taivutuksen jälkeen.

20

Nyt kyseessä olevat krepatut huovat valmistetaan mineraali-villasta, lasivillasta tai niin sanotusta vuorivillasta lähtien. Nämä tuotteet valmistetaan useimmiten kuiduista, jotka on saatu sentrifugointitekniikalla tapauksen mukaan joko 25 sentrifugin aukkojen läpi kuljettamalla tai yksinkertaisesti ;.· ruiskutuksella suurella nopeudella pyörivien kiekkojen pin nalle.

Huopien valmistuslaitteisto käsittää ensinnäkin yhden tai 30 useamman edeltävää tyyppiä olevan koneen kuitujen valmistuk-seeen. Ulostyönnetyt kuidut kootaan koneiden alaosaan ime-. mällä vastaanottokammion pohjan muodostavan hihnakuljettimen päälle.

35 Kammion sisäpuolella laitteet suuntaavat kuituihin nestemäisen sidosaineseoksen. Yleisesti tunnetulla tavalla sideaine pyritään jakamaan kuituihin mahdollisimman tasaisesti, jotta ’;· se jakaantuisi sittemmin homogeenisesti koko huopaan.

6 111614

Kammiosta poistuva huopa on tavallisesti verrattain kevyt. Sen keskimääräinen tiheys on vähäinen verrattuna huomattavaan paksuuteen. Lisäksi huovan muodostustavasta johtuen kuidut suuntautuvat pääasiallisesti kuljettimen suunnan 5 mukaisesti.

Yleisesti tunnetuissa mineraalikuitujen valmistuslaitteissa vastaanottotilasta tuleva huopa saapuu välittömästi lämpö-käsittelypaikkaan, joka mahdollistaa sideaineen viennin.

10

Krepatun huovan valmistuksessa sen sijaan suoritetaan ennen sideaineen vientiä eräs lisätoimenpide, nimittäin vallitsevan kuitusuuntauksen muuntaminen. Useat menetelmät ovat tällöin mahdollisia. Huopa voidaan esimerkiksi "työstää" neulo-15 illa, joiden vaikutuksesta kuidut suuntautuvat kohtisuoraan huovan pintaan nähden. Eräs toinen menetelmä mahdollistaa peräkkäisten muutosten välityksellä huovan tiheyden hyvin olennaisen lisäämisen ja erilaisen kuitusuuntauksen.

20 Viimeksi mainitun menetelmän mukaiset muutokset käsittävät edullisesti huovan puristuksen paksuussuunnassa. Tämä puristus toteutetaan esimerkiksi huovan kuljetuksella kahden kuljettimen välissä, kahden kuljettimen välisen etäisyyden pienentyessä huovan etenemissuunnassa.

25 : Näin puristettu huopa kulkee sen jälkeen muiden kuljetin- parien välistä, kunkin parin nopeuden ollessa pienempi kuin edellisten kuljetinparien nopeus, mikä mahdollistaa huovan jatkuvan pituussuuntaisen puristuksen.

30 Näiden peräkkäisten muutosten kuluessa huopa vetäytyy jatkuvasti. Jotta vältettäisiin, ettei se palaudu ainakin osaan alkuperäistilavuudestaan, se viedään sitten välittömästi lämpökäsittelykammioon, jossa lämpökäsittelyllä varmistetaan 35 sideaineen sekoittuminen ja valmisteen stabilointi.

Kun koepala jonkin edeltävän menetelmän avulla valmistetusta v krepatusta huovasta saatetaan taivutukseen, aikaansaadaan yleensä jopa erittäin suurten kaarevuussäteiden yhteydessä 7 111614 tuotteen heikkeneminen. Kuperan pinnan kuitujen välissä ilmenee halkeamia, jotka etenevät tuotteen sisäpuolelle. Kuviossa 1 havainnollistetaan tätä ongelmaa. Tällaiset halkeamat tuhoavat valmisteen sivusuunta!sen stabiliteetin, 5 ja sen koossapysyvyys heikkenee pahasti. Kuitujen välisen sidoksen murtuminen halkeaman molemmin puolin on tosiaankin palautumaton, mikä johtuu sideaineeseen sen sekoittuessa muodostuneiden kemiallisten sidosten häviämisestä.

10 Tämän ilmiön johdosta krepattua huopaa on mahdotonta taivuttaa edes väliaikaisesti sen ominaisuuksia heikentämättä.

Näin tapahtuu esimerkiksi silloin, kun käytetään tiheydeltään 16 kg/m3 ja paksuudeltaan 120 mm olevaa krepattua lasi-villahuopaa lieriömäisen, metrin läpimittaisen, vaakasuoraan 15 sijoitetun säiliön eristykseen, jolloin krepatun aineksen tulisi mahdollistaa hyvä, keskeytymätön eristys. Tällöin kuperalle sivulle ilmaantuu halkeamia, jotka ovat kuviossa 1 esiintyvien kaltaisia, ja jotka heikentävät merkittävästi krepattua huopaa olevan vaipan lämpöeristystä.

20

Samaten kun halutaan tuoda myyntiin krepattu huopa, jonka leveys on 1,20 m, pituus 10 m, tiheys 30 kg/m3 ja paksuus 30 mm, on edullista, jos tuote voidaan pakata rulliin, joissa huopa on kiedottuna itsensä ympäri. Vaikkakin rullan 25 uloimmat kierrokset omaavat tällaisessa tapauksessa suuren . kaarevuussäteen, joka aiheuttaa ainoastaan vähäisen syvyyden omaavia halkeamia kuperalle puolelle, on asianlaita toisin rullan keskustassa, missä kaarevuussäteet ovat samaa suuruusluokkaa kuin huovan paksuus ja siten vain vähän yli 30 30 mm. Täällä tapahtuvia heikennyksiä ei voida hyväksyä. Kre-pattujen huopien vienti rulliin, toisin sanoen määräämättö-, mään pituuteen on kuitenkin aivan erityisen edullista, sillä tällöin on mahdollista leikata työmaalla juuri tarvittava osuus tuottamatta palasia, jotka merkitsevät haaskausta.

35

Keksijät ovat niin ollen keksineet varustaa tuotteen yhden puolen pinnoituskalvolla, jonka olennaisena tehtävänä on '· estää taivutetuksi tulevan valmisteen kuperan puolen pite- a neminen.

111614 8

Koestuksia on tehty useilla erilaisilla materiaaleilla; on käytetty muovikalvoja (polyeteeniä), metalleja (alumiinia) ja erilaisia papereita (voimapaperi). Kyseeseen tulivat joko yksinkertaiset kalvot tai yhdistelmämateriaalit. Viimeksi 5 mainitut ovat kerrosrakenteena, kuten esimerkiksi koko pinnaltaan polyeteenikalvoon liitetty alumiinikalvo tai yhtenä lujitettuna kalvona. Näin on koestettu voimapapereita, jotka oli lujitettu lasilanka- tai polyesterverkolla.

10 Esimerkkinä selitetään nyt toimenpide, joka mahdollistaa esitetyn ongelman ratkaisemisen. Lasivillan tuotantolinjalle, jossa kuidut valmistetaan kuljettamalla ne sentrifugin aukkojen läpi, viedään krepatun huovan ja huopaa ennen sidosaineen sekoittumisen toteuttavaa lämpökäsittelyä kan-15 nattavan hihnakuljettimen väliin voimapaperia oleva pinnoi-tuskalvo, jonka pinta-alamassa on 90 g/m2. Se liimataan huopaan käsittelypaikalla pysyvästi. Toteutettu tuote esitetään kuviossa 2. Huovan tiheys oli 43 kg/m3 ja paksuus 60 mm. Sen kreppausaste, toisin sanoen kreppaustoimenpiteen 20 kuluessa toteutettu kuitujen pituussuuntainen konsentraatio oli 4,5 (se on myös nopeussuhde kreppausvyöhykkeen sisääntulossa ja ulostulossa; samoin se on aikaansaatu tiheyden lisäys). Testejä näin varustetun huovan rullauksesta sen itsensä suhteen on tehty huolehtien siitä, että voimapaperi 25 tulee kuperalle puolelle. Rullaa säilytettiin tiukasti kää-rittynä viikon ajan, minkä jälkeen se avattiin ja todettiin, että auki levitetyllä huovalla ei ollut muistia; kun se ojennettiin, se säilyi sileänä. Tuhoava koe, jossa voimapaperi erotettiin huovan pinnasta osoitti myöhemmin halkeamien 30 poissaolon: rullan muotoon saattaminen ei ollut millään lailla heikentänyt tuotetta.

i

Yritettäessä kiertämistä toiseen suuntaan niin, että paperi on koveralla puolella, saatiin huopaan kuviossa 1 esiintyvä 35 ulkonäkö, toisin sanoen useita halkeamia, jotka huovan keskipaksuuden huomioon ottaen lävistävät sen kokonaan useissa kohdin.

* 9 111614

Kun paperi sen sijaan on kuperalla puolella, on tuloksena kuviossa 3 esitetty kuvio, josta nähdään, että huopa vetäytyy ainoastaan puristuksessa, koveralta puolelta.

5 Vertaileva koestus identtisellä mutta pinta-alamassaitaan vähäisemmällä (60 g/m2) paperilla epäonnistui, sillä huopaa rullalle käärittäessä paperi repeytyi useista kohdin.

Eri pinnoituskalvomateriaaleilla tehdyt tutkimukset osoit-10 tivat lopulta, että ehdoton edellytys keksinnön onnistumiseen oli, että kalvon puhkaisulujuuden tuli ylittää tietty kynnys, toisin sanoen 300 kPa. Aivan yllättävästi todettiin, ettei tämä raja ollut riippuvainen huovan tunnusmerkeistä: heti kreppausasteen ylitettyä arvon 4 - oli huovan paksuus 15 tai tiheys mikä tahansa - huopa kestää voimakasta taivutusta, mikä tarkoittaa myös sen itsensä suhteen rullaamista, kunhan pinnoituskalvo on sijoitettu kuperalle puolelle ja sen puhkaisulujuus on suurempi kuin 300 kPa.

20 Puhkaisulujuus on suure, joka kuvaa pakkauksiin tarkoitettujen ohuiden kalvojen kestävyyttä. Mittaus suoritettiin standardin DIN 53 113 (kesäkuu 1990) mukaan.

Ainoat todetut rajat muodostivat suuret huopapaksuudet 25 yhdistyneinä suuriin tiheyksiin. Tulokset ovat epävarmempia, kun esimerkiksi tiheyden 60 kg/m3 omaavan huovan paksuus on 120 mm. Tällöin on vielä mahdollista taivuttaa kaarevan alustan eristämiseen tarkoitettu huopa, mutta huovan rullaus sen itsensä päälle jättämättä lainkaan tyhjää tilaa rullan 30 keskelle on mahdotonta. Todettiin, että mikäli tuotteen tiheys kerrottuna paksuudella säilyi tietyissä rajoissa, rullaaminen oli edelleen mahdollista. Mikäli arvona kg/m3 esitetty tiheys kerrottuna metreinä esitetyllä paksuudella (toisin sanoen pinta-alamassa) on korkeintaan 2 kg/m2, 35 keksinnön mukaisen tuotteen rullaaminen sen itsensä päälle, vaikka kreppaussuhde olisi suurempi kuin 4, on edelleen mahdollista.

Claims (5)

111614

1. Krepattu mineraalivi1lahuopa, joka on varustettu ainakin yhdeltä pinnaltaan pinnoituskalvolla ja tarkoitettu vietäväksi kaarevaan muotoon tilapäisesti tai jatkuvasti, 5 tunnettu siitä, että kuperaksi tarkoitettu pinta varustetaan pinnoituskalvolla, jonka puhkaisulujuus on suurempi kuin 300 kPa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mineraalivi1lahuopa, 10 tunnettu siitä, että pinnoituskalvo on voimapaperi-pohjainen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen mineraalivi1lahuopa, tunnettu siitä, että pinnoituskalvon muodostavan 15 voimapaperin pinta-alamassa on suurempi tai yhtä suuri kuin 60 g/m*.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen mineraali-villahuopa, tunnettu siitä, että kreppaussuhde on 20 suurempi kuin 4 ja sen pinta-alamassa alle 2 kg/m^ sekä siitä, että se kääritään itsensä suhteen rullalle.

5. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen mineraalivi1lahuopa, tunnettu siitä, että se muo- 25 dostetaan jakamalla paksumman huovan paksuus. 111614