FI115512B - Menetelmä ja laitteisto vaahtorainauksen suorittamiseksi - Google Patents

Description

P4006 115512

Menetelmä ja laitteisto vaahtorainauksen suorittamiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto vaahtorainauksen suorittamiseksi. Erityisen edullisesti keksinnön mukainen menetelmä ja laitteis-5 to soveltuvat erilaisten rainamaisten tuotteiden muodostamiseksi selluloosa-, lasikuitu-, aramidi-, sisal- tai muusta vastaavasta kuitumateriaalista. Erityisesti keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto soveltuu vaativien monikerrosla-mi-naattien tai -komposiittien, joita käytetään esimerkiksi ajoneuvojen erilaisissa korinosissa, koje- ja laitekoteloissa ynnä muissa lähes lukemattomissa ίο käyttökohteissa, valmistukseen. Keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto on mm. tähdätty sellaisten tuotteiden, joissa käytetään pitkiä kuituja tai jopa jatkuvia lankoja, nauhoja tai verkkoja, valmistukseen Keksinnön käsittelemällä vaah-dolla tarkoitetaan pääosiltaan vedestä ja pinta-aktiivisesta aineesta muodos-tettua vaahtoa.

15

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisilla tuotteilla pyritään monissa tapauksissa korvaamaan samaan tarkoituksen aiemmin käytettyjä ohut-levyrakenteita, koska tunnetusti ohutlevy- ja muut vastaavat metallira-kenteet vaativat sekä valmistuksen että käytön aikana suurta huolellisuutta ja kunnos-20 sapitoa, jotta ne eivät esimerkiksi pääsisi ruostumaan. Metallirakenteet ovat myös herkkiä pienillekin kolhuille, jotka aiheuttavat rakenteeseen joko pelkäs-: tään esteettisiä muodonmuutoksia tai myös maalivaurioita. Nämä puolestaan useimmiten johtavat ruostumiseen etenkin sellaisissa kohteissa, joissa raken-teet joutuvat alttiiksi korrodoiville aineilla.

25 :; Erilaiset laminaatit ja komposiitit ovat esitetyissä käyttökohteissa huomattavas ti kestävämpiä, mutta niiden hinta on useissa tapauksissa jonkin verran korkeampi kuin edellä kuvattujen ohutlevyrakenteiden. Eräänä syynä korkealle hinnalle on monimutkainen valmistustekniikka. Seuraavassa otetaan esimerkiksi 30 auton konepeiton tai lokasuojan valmistus.

P4006 ^ 1 5 B 1 2 2

On selvää, että auton lokasuojan tai konepeiton auton ulkopuolelle näkyvän pinnan on oltava erittäin sileä. Muussa tapauksessa maalattu pinta, esimerkiksi käy myös veneen runko, heijastaa valoa epätasaisesti, mitä pidetään huonon laadun ja heikon valmistustarkkuuden merkkinä. Toisin sanoen laminaatil-5 ta vaaditaan, että pinnansileys on saatava aivan samalle tasolle kuin ohutle-vyillä. Käytännössä tämä tarkoittaa valmistettaessa tuote esimerkiksi lasikuidusta, että on käytettävä hyvin hienojakoista kuitua. Kyseiselle hienojakoiselle kuidulle puolestaan on ominaista, että siitä valmistetusta laminaatista ei yksin tule riittävän kestävää esimerkiksi auton lokasuojaksi. Niinpä lasikuitulo-10 kasuoja on valmistettava useammasta eri kerroksesta. Lujuuden ja kestävyyden takia tarvitaan lujitekerros, jossa käytetään suhteellisen karkeita kuituja, joiden pituus on luokkaa 45 - 50 mm, joskus hieman enemmän, joskus hieman vähemmän.

15 Minimissään edellä mainitut kaksi kerrosta riittäisivät tarvittavan ulkonäön ja lujuuden saavuttamiseksi, mutta lähdettäessä automatisoimaan valmistusta vastaan tulee ongelmia. Ensinnäkin on selvää, että valmistuksessa käytetään muottia, joka antaa tuotteelle tarkalleen halutun ulkomuodon. Yksinkertaisin tapa olisi tietenkin järjestää pelkkä yksiosainen muotti, johon ensin sijoitetaan 20 pintamatto ja sen päälle levitettäisiin hartsia. Sen jälkeen sijoitettaisiin lujite-mat-to ja sen päälle levitettäisiin jälleen hartsia, minkä jälkeen kerrokset telat-: täisiin yhteen mahdollisten ilmakuplien poistamiseksi kerrosten välistä. Tällai- nen valmistus olisi kuitenkin kokonaisuudessaan käsityötä, koska sekä hartsin levitys että ilmakuplien telaus vaatii jatkuvaa visuaalista tarkkailua. Lisäksi täl-25 lainen käsityönä tehtävä laminointi muodostaa hyvissäkin olosuhteissa terve-ysriskin johtuen valmistuksessa syntyvistä kaasuista.

‘ ‘ Edellä kuvattu käsityö on korvattu teollisuudessa menetelmällä, jossa muotis- ·;·’ sa olevan pintakerroksen päälle levitetään hartsia, jonka päälle puolestaan le- 30 vitetään esimerkiksi lujitematto. Näin muodostettu laminaatti puristetaan sitten muotoonsa muotin vastakappaleella, jolla myös saadaan aikaan hartsin puris-:‘tuminen kummankin kerroksen läpi. US patentissa 5,672,309 puolestaan ku- P4006 1 1 5 5 1 2 3 vataan injektiomenetelmä, jossa muottiin asetetaan ensin pintakerros, ja sen päälle toinen kerros. Toisessa mainituista kerroksista on halutulla kohdalla reikä. Näitä päällekkäin asetettuja kerroksia puristetaan sitten muotin vastakappaleella jonkin verran vastakkain niin, että muotin reunaosat alkavat tiivistyä.

5 Tässä vaiheessa toisessa kerroksista olevasta reiästä, joka osuu kohdakkain muotissa tai vastakappaleessa olevan suuttimen kanssa, suuttimen avulla syötetään hartsia kerrosten väliin sen verran, että, kun muotti puristetaan kokonaan kiinni, hartsi leviää kautta koko muotin ja impregnoi molemmat kerrokset.

ίο Tästä on edelleen kehitetty alipaineinjektiomenetelmä, jossa muotti koostuu kahdesta vastakkain asetettavasta kappaleesta, joiden väliin sijoitetaan tarvittavat lasikuitumattokerrokset. JP patenttihakemusjulkaisu 58-168510 puhuu periaatteessa tästä valmistustekniikasta. Lisäksi muotin osaan/osiin on tehty aukkoja hartsin syöttämiseksi muottiin ja vastaavasti aukkoja hartsin syrjäyt-15 tämän ilman poistamiseksi muotista. Kun kyseisen ilman poistoon käytetään imua, puhutaan alipaineinjektiosta.

Jos edellä kuvattua tuotetta eli lasikuitulokasuojaa lähdetään valmistamaan mainituista kahdesta kerroksesta: pintakerros ja kujitekerros, huomataan pian, 20 että hartsi ei levity kunnolla lasikuitukerroksissa ellei joko hartsia syötetä ker-•; v rosten väliin muotin ollessa osittain auki US patentin 5,672,309 tavoin tai aina- :.i,: kin muotin lujitekerroksen puoleiseen puoliskoon tehdä aukkoja hyvin taajaan.

Syynä on se, että yhteen puristettuna lasikuitukerrokset eivät päästä hartsia • · •V·: virtaamaan vapaasti itse kerroksen suunnassa, vaan hartsin pääasiallinen vir- ’ * 25 taussuunta on kerroksia vastaan kohtisuora. Mikäli siis kyseistä tuotetta halu- ···' taan valmistaa juuri mainituista kahdesta kerroksesta alipaineinjektiomenetel- mällä, tarvitsisi joko muotin olla osittain auki tai toisen muotin puolikkaista olla rei’itetty lähes kauttaaltaan hartsin saamiseksi jakautumaan tasaisesti muotin • · '!*’ sisälle. Jälkimmäinen on kuitenkin tarpeettoman kallis ratkaisu, koska käytän- 30 nössä kutakin hartsin syöttöreikää varten tarvitaan hartsin syöttöputki yhtei-neen.

» · · I · · P4006 1 1 5 5 1 2 4 Tämän epäkohdan korjaamiseksi on esitetty käytettäväksi erityistä virtausker-rosta, joka olisi tehty suhteellisen paksuista ja mahdollisesti jopa ontoista kuiduista, jolloin kerroksen suuntainenkin hartsin virtaus olisi helppoa. Edullista tietenkin olisi, jos kyseinen virtauskerros voisi toimia tuotteessa myös joko luji-5 te- tai pintakerroksena, mutta käytännössä se ei etenkään pintakerroksen kyseessä ollen ole mahdollista juuri virtauskerroksen kuitujen karkeasta luonteesta johtuen. Pintakerroksesta ei tulisi sileydeltään lopputuotteen vaatimukset täyttävää. Paksut ja/tai ontot kuidut eivät myöskään anna lujitekerrokselle maksimaalista lujuutta, jolloin niiden käyttö lujitekerroksissa ei sovellu aina-10 kaan vaativiin käyttökohteisiin.

Niinpä on jouduttu tilanteeseen, jossa esillä olevassa esimerkissä tarvitaan vähintäänkin kolme erilaista kerrosta, ellei sitten käytetä US patentin 5,672,309 kuvaamaa osittain avoimen muotin menetelmää. Muissa tapauksis-15 sa tarvitaan tuotteen ulkopinnalle tuleva pintakerros, sisäpinnalle tuleva lujite-kerros ja näiden väliin sijoittuva virtauskerros.

Jos edelleen pidetään valmistuksen, ottaen huomioon koko valmistusketju, automatisointia päämääränä, voidaan tarkastelle, kuinka tuote tekniikan tason 20 mukaisesti valmistetaan. Tästä antaa hyvän kuvan jo edellä viitattu japanilai-•;v nen hakemusjulkaisu JP 58-168510. Julkaisussa kerrotaan, kuinka muottiin :.i.: asetetaan kukin kerros erikseen, jonka jälkeen muotin puolikkaat puristetaan yhteen ja hartsi injektoidaan muottiin. Toisin sanoen kukin laminaatin kerrok- » · sista tuodaan erillisenä muottiin. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että kukin " : 25 kerros valmistetaan erikseen, kuljetetaan erikseen ja rullataan kukin omalta *··* rullaltaan muottiin.

Syynä kunkin kerroksen erilliseen valmistukseen on yksinkertaisesti se, että ·;·' tähän saakka ei ole ollut käytössä menetelmää, jolla pystyttäisiin valmista- '; ‘: 30 maan monikerroksista tuotetta, jolla päästäisiin riittävän hyvään lopputuotteen ’: ’ ’ * laatuun sekä ulkonäöllä että lujuudella mitattuna.

P4006 1 1 551 2 5

Eräänä välivaiheena voidaan mainita valmistustapa, jossa erikseen valmistetut rainat yhdistetään tikkaamalla niin, että muottiin tarvitsee parhaimmillaan asettaa vain yksi monikerroksinen kuitumatto. On kuitenkin huomattu, että, vaikka itse kuitumaton käsittely on helpottunut ja tuotteen valmistus siten yksinkertais-5 tunut, ei lopputulos olekaan aivan niin hyvä kuin voisi olettaa. Eri rainojen yh-teentikkaus saa aikaan muodonmuutoksia myös pintakerroksessa, jolloin tikkaukset ovat havaittavissa myös lopputuotteen pinnassa, vaikka se sinänsä olisikin tasainen. Tämä johtaa käytännössä siihen, että esimerkiksi edellä käsitellyssä kolmikerroksisessa tuotteessa lujitekerros ja virtauskerros voidaan ti-10 kata yhteen, mutta pintakerros on pidettävä erillisenä. Toisin sanoen yhdellä lisätyövaiheella (tikkaus) saadaan vähennettyä erillisinä käsiteltävien mattojen määrä kolmesta kahteen. Tämä asettaa tikkauksen käytön hyvin kyseenalaiseen valoon.

15 Laminaatin kerroksina käytettävien rainojen valmistukseen on olemassa monia erilaisia tapoja. Näitä ovat ns. vesimenetelmä, joka tunnetaan parhaiten pape-rikonessa käytetystä rainanmuodostustavasta, vaahtomenetelmä, jota Wiggins Teape on kehittänyt 1970 luvulta alkaen sekä ns. kuivamenetelmä. Kaikilla edellä kuvatuilla menetelmillä voidaan valmistaa haluttaessa useampikerroksi-20 siä tuotteita, mutta tähän saakka yhdelläkään menetelmällä ei ole päästy laa-:·’.·* dullisilta ominaisuuksiltaan riittävän hyvään tuotteeseen tämän hakemuksen :: kohteena olevia tuotteita silmälläpitäen.

IMI

* f :: Vesimenetelmässä ongelmiksi mainituissa kohteissa käytettävien kuitujen suh- ‘ * 25 teen ovat muodostuneet kuitujen hallitsematon flokkautuminen jo perälaati- '···* kossa, kuitujen kihartuminen, kuituflokkien aukeneminen jne. Syynä mainittui hin ongelmiin on vesimenetelmään liittyvä voimakas turbulenssi, joka toisaalta aukoo aiemmin jo valmiiksi sitoutuneet tasakokoiset flokit, ja toisaalta kihartaa » » yksittäisiä kuituja ja sekoittaessaan suspensiota antaa mahdollisuuden kihar-30 tuneille kuiduille kerääntyä yhteen ja sitoa muitakin kuituja yhteen purkautu- ' ' mattomiksi kuituf lokeiksi. Lisäksi vesimenetelmä on erittäin herkkä sakeuden * * P4006 1 1 5 5 1 2 6 muutoksille, mikä käytännössä tarkoittaa sitä, että sakeus on pidettävä äärimmäisen huolellisesti vakiona, jotta menetelmä voisi edes toimia.

Käytettäessä vesimenetelmää monikerroksisten tuotteiden valmistukseen se-5 koittuvat kuitukerrokset johtuen vesimenetelmän suuresta turbulenssitasosta usein liiankin hyvin keskenään, mistä seuraa, että eri kerrokset eivät pääse suorittamaan sitä tehtäväänsä, mikä niille on tarkoitettu, parhaimmalla mahdollisella tavalla. Lisäksi on otettava huomioon, että vesimenetelmää on alusta alkaen kehitetty selluloosakuitujen rainaukseen, johon se sinänsä näyttää hy-lo vin sopivankin. Toisin sanoen selluloosakuitujen koko ja jäykkyys on sopiva vesisuspensioita ajatellen. Siten vesimenetelmässä vallitseva turbulenssi ei kiharra tai sekoita selluloosakuituja liiallisesti, vaan optimaalisesti perälaatikon toimintaa ja rainausta silmälläpitäen. Koska kuitenkin erilaisissa laminaateissa ja komposiiteissa käytetään mitä moninaisimpia kuituja lähtien useimmiten liik-15 keelle lasikuiduista ja päätyen esimerkiksi joskus aramidi-, joskus hiili- tai joskus jopa sisal- tai juuttikuituihin, ovat kuitujen rainausmenetelmälle asettamat vaatimukset aivan toista luokkaa kuin selluloosakuitujen käsittelyssä. Jo yksin laminaateissa ja komposiiteissa käytettävien kuitujen koko ja jäykkyys poikkeaa valtavasti selluloosakuitujen koosta ja jäykkyydestä.

20 » · • Vesimenetelmässä vallitseva turbulenssitaso on huomattavassa määrin riippu-vainen veden viskositeetista, mikä tarkoittaa käytännössä sitä, että '''"· turbulenssitaso on suhteellisen vakio, ainakin erilaisten kuitujen asettamien * * :/'ί vaatimusten suhteen. Tästä seuraa luonnollisesti, että joillakin kuitutyypeillä, : : 25 esimerkiksi polyesteri- ja viskoosikuiduilla, turbulenssi saa aikaan kuitujen ’·· taipumista ja kiertymistä, mistä seuraa, että kuidut kiertyvät toisiinsa, muodostavat solmuja ja suuria kuitukasaantumia, jotka eivät enää voi aueta missään prosessivaiheessa.

• · 30 Kuivamenetelmässä puolestaan kuitukerrosten välille on vaikea saada min-: : käänlaisia luontaisia sidoksia, koska sen enempää yksittäisten kuitujen tai kui- :T: tuflokkien kuin kuitukerrostenkaan välillä ei ole minkäänlaista sekoittavaa tur- » · » · > · · P4006 7 115512 bulenssia, vaan kukin kerros muodostaa oman hyvin helposti irtautuvan kerroksensa, mikä ei voi olla vaikuttamatta myöskään lopputuotteen laatuun. II-mamenetelmässä myös kuitupituus on rajallinen, koska kuidut sirotellaan rataan seulalta, jota ei ole mahdollista saada toimimaan suurilla kuitupituuksilta. 5 Mikäli ilmamenetelmässä kuitukerrokset halutaan kiinnittää toisiinsa, on käytettävä joko kerrosten neulausta, josta esimerkiksi seuraa neulattujen kerrosten pintaan painumia, tai erityistä kerrosten välistä liimausta. Tämä kuitenkin jäykistää tuotteen ja tekee sen rullaamisen vaikeaksi. Lisäksi jäykän tuotteen rullaaminen saattaa aiheuttaa kerrosten sisäisiä repeämiä, joka ei voi olla vaikut-10 tamatta lopputuotteen laatuun. Lisäksi ilmamenetelmälle on ominaista, että lopputuotteeseen tulee suhteellisen suuria paikallisia neliöpainon heilahteluja.

Vaahtomenetelmä sijoittuu näiden kahden edellä kuvatun rainanmuodostus-me-netelmän välimaastoon mm. tarjoamansa turbulenssitason puolesta. Ve-15 simenetelmään verrattuna vaahtomenetelmä on turbulenssiominaisuuksiltaan täysin erilainen. Vaahtomenetelmälle on ominaista, että turbulenssia ylipäätään käytetään vain vaahdon muodostusvaiheessa eikä enää tasaisen vaahdon muodostuttua. Toisin sanoen vaahtosuspensiota valmistettaessa sekoi-tuspulpperissa käytetään voimakasta turbulenssia, joskin turbulenssitaso on 20 vesimenetelmään verrattuna tällöinkin kertaluokkaa tai kertaluokkia pienempi, •:v mikä tarkoittaa sitä, että vaahtosuspensiossa kuidut eivät kiharru tai vaurioidu niin herkästi kuin vesimenetelmässä. Siirrettäessä vaahtosuspensiota sekoi-tuspulpperista perälaatikolle on virtaus käytännöllisesti katsoen kokonaan la- • < '·**: minaarista samoin kuin itse perälaatikossa. Vaahtosuspensiossa kuidut ovat ' * 25 sitoutuneet vaahtokupliin ja pysyvät kuplien mukana toistensa suhteen olen- '···’ naisen liikkumattomassa tilassa siihen saakka, kun vaahto romahtaa tuotanto- koneen viiraosalla imulaatikoiden toimesta.

• · · » · ;* Vaahtomenetelmä ei myöskään ole niin kriittinen sakeuden suhteen kuin ve- : : 30 simenetelmä, vaikka vaahtosuspension sakeus onkin merkittävä tekijä haetta- »· · ♦ » * * essa kuhunkin käyttötarkoitukseen optimaalista valmistusmenetelmää. Vaah- tomenetelmässä perimmäisenä ajatuksena on sitoa yksittäiset kuidut tai halu- P4006 8 115512 tun suuruiset kuitukimput vaahtokuplaan tai -kupliin niin, että kuidut tai kuitu-kimput eivät pääse ennen rainausta kosketuksiin toistensa kanssa, mistä voisi seurata epätoivottujen f lokkien muodostusta.

5 Saamiemme käytännön kokemusten mukaan käyttökelpoisimmaksi sekä yksi-että monikerrostuotteiden valmistusmenetelmäksi on muotoutunut vaahtome-netelmä, jolla erilaisia kuitutyyppejä voidaan käsitellä kullekin kuitutyypille optimaalisella tavalla. Vaahtomenetelmäkään ei ole pysynyt samana Wiggins Teapen kehittämänä menetelmänä, jota edustaa mm. US patentti 3,938,782. ίο Sen kuvaamassa menetelmässä (Fig. 1) lähtöaineet, joita ovat mm. kuidut, pinta-aktiiviset aineet, pH:n säätöaineet, stabilaattorit jne. annostellaan tarkkaan punniten sekoituspulpperiin, johon tuodaan lisäksi sekä vaahtoa esimerkiksi tuotantokoneen viirakaivosta että vettä, jota sitäkin saadaan tuotantokoneen nestekierrosta. Useimmiten kaikkia rainauksessa tarvittavia lähtöaineita 15 ei syystä tai toisesta voida pulpperoida yhdessä ja samassa pulpperissa, vaan joudutaan käyttämään useampia pulppereita. Etenkin monikerroksista rainaa valmistettaessa on käytännön tosiasia, että tarvitaan vähintäänkin yhtä monta pulpperia kuin rainassa on kerroksia. Pulpperissa tai pulppereissa näistä aineista muodostetaan vaahtosuspensio, jota pumpataan tarkoitusta varten 20 suunnitellulla pumpulla joko suoraan tuotantokoneelle tai väliaikaisesti varas-tosäiliöön.

: Tuotantokoneelle menevä vaahtosuspensio viedään tavallisesti viirakaivon • · :.*·· kautta perälaatikon syöttöputkistoon. Viirakaivossa vaahtosuspension sakeus 25 säädetään halutuksi. Perälaatikon syöttöputkisto koostuu jakotukista, sen yh-teyteen järjestetyistä suuttimista ja niistä perälaatikolle johtavasta putkistosta. Tavanomaista on, että putkisto koostuu suuresta joukosta taipuisia muovi- tai » kumiputkia, jotka on asetettu mainitun US patentin 3, 938,782 kuvaamalla ta- « · ·;·* valla lenkille (Fig. 2). Putkiston tarkoitus on yhdessä jakotukin ja putkiston yh- 30 tymäkohtaan sijoittuvien suuttimien kanssa muodostaa ja ylläpitää turbulens-: siä niin, että vaahtosuspensio säilyy tasalaatuisena. Putkiston putkista vaah- * I · II· lii P4006 1 1 55 1 2 9 tosuspensio kulkeutuu perälaatikkoon, joka voi olla rakenteeltaan hyvinkin yksinkertainen.

Eräänä esimerkkeinä tekniikan tason mukaisista perälaatikkorakenteista voi-5 daan mainita US patenteissa 6,019,871 (Fig. 3), 6,136,153 (Fig. 5) ja CA patenttihakemuksessa 2301995 (Fig. 4) esitetyt ratkaisut. Perälaatikon tehtävänä on annostella vaahtosuspensio tasaiseksi rainaksi viiralle. Rainan neliöpainoa voidaan säätää esimerkiksi syöttämällä perälaatikkoon puhdasta vaahtoa, joka syöttökohdasta riippuen joko laimentaa alkuperäisen vaahtosuspension sake-10 utta tai ohentaa paikallisesti alkuperäisen kuitupitoisen vaahtosuspension kerrospaksuutta.

Valmistettaessa monikerroksisia tuotteita eli suoritettaessa ns. monikerrosrai-nausta perälaatikko voi koostua useammasta osastosta, joista kukin toimii it-15 senäisesti. Erästä esimerkkiä tällaisesta rakenteesta esitetään kuviossa 5 (US 6,136,153). Joissakin tapauksissa monikerrosrainausta voidaan suorittaa myös niin, että erityisillä syöttöputkilla (Fig. 6; US 6,238,518), jotka joko sijoittuvat perälaatikon sisälle tai on johdettu perälaatikon läpi, syötetään haluttua vaahtosuspensiota perälaatikon syöttämän rainan sisälle haluttuun kohtaan.

20 '//· Suoritetuissa koeajoissa on kuitenkin havaittu, että sekä kyseinen tekniikan tason mukainen vaahdonvalmistusprosessi että vaahtosuspension syöttämi- ”” nen perälaatikkoon on tarpeettoman monimutkainen. Etenkin kun mm. edellä • · ! mainittu syöttöputkisto muodostaa selvän ongelmakohdan vaahtosuspension ’ 1 25 syöttölaitteistossa. Sekä käytännön prosessissa että suoritetuissa kokeissa on * · nimittäin havaittu, että kyseiset putket ovat hyvin herkkiä tukkeutumaan. Käytännössä tämä tapahtuu siten, että joko putken sisälle tai putken suuaukolle tl*·* pysähtyy joku yksittäinen kuitu, esimerkiksi kihartunut kuitu, tai kuituflokki, jo- i · *;** hon vähitellen tarttuu uusia kuituja kasvattaen ilokin kokoa. Flokki on alussa 30 hyvin huokoinen, jolloin se päästää nestettä ja/tai kaasua lävitseen, mistä seu- : * raa, että kuidut ja mahdollisesti myös muut kiintoaineet takertuvat flokkiin nes- > : teen ja/tai kaasun virratessa edelleen. Jonkin aikaa kasvettuaan ja kiinnittyes- » · I « i» » P4006 1 1 5 5 1 2 10 sään koko ajan tiukemmin putkeen tai sen suuaukkoon flokki alkaa haitata myös nesteen ja/tai kaasun virtausta saaden lopulta aikaan virtauksen kaikkinaisen pysähtymisen kyseisen putken kautta. Jonkin putkiston putkista tukkeuduttua tämä saa välittömästi aikaan perälaatikossa muutoksen, joka voi 5 heijastua haitallisen suuruisena myös perälaatikosta purkautuvalle rainalle. Vaikka kyseiset tukkeutuneet putket on mahdollista, mikäli niin on laitteistoa suunniteltaessa ajateltu, huuhdella tuotantoprosessia kokonaan pysäyttämättä, aiheuttaa se kuitenkin vähimmilläänkin paljon työtä ja pahimmillaan lisäksi suhteellisen merkittäviä tuotantotappioita. Edelleen on huomattu, kuten on ίο myös aivan luonnollista, että mitä pitempikuituista materiaalia käytetään sitä herkemmin putket ja myös jakotukki tukkeutuvat. Luonnollisesti myös käytettyjen kuitujen tyypillä, eli lähinnä ulkomuodolla ja jäykkyydellä on oma vaikutuksensa sekä kuituflokkien muodostumisnopeuteen että sitä kautta putkien tuk-keutumisherkkyyteen.

15

Siten tekniikan tason mukainen vaahtoprosessi tai lähemmin siinä käytetty pe-rälaatikkoratkaisu ei ole välttämättä sopiva pitkäkuituisen vaahtosuspension käsittelyyn. Tosiasia nimittäin on, että riippuen kuitutyypistä perinteisillä vaah-tomenetelmässä käytetyillä perälaatikoilla, tarkemmin sanoen niiden putkistol-20 la pystytään käsittelemään ainoastaan alle 50-100 mm:n mittaisia kuituja.

• · * * ·

Joissakin tapauksissa, esimerkkeinä mainittakoon ohuet, pehmeät ja/tai pitkät > »« · , . kuidut, joista esimerkiksi voidaan ottaa 1,7 dtex’in yli 30 mm pitkät polyesteri- ! ja viskoosikuidut, joiden käsittelyssä turbulenssi ei ole millään tavalla edulli- ... 25 nen. Näillä kuiduilla perinteinen tekniikan tason mukainen vaahtomenetelmä- kään ei voisi tulla kysymykseen, koska jo suhteellisen pieni turbulenssi, joka sekoituspulpperissa vaikuttaa, taivuttaa ja sekoittaa kyseiset kuidut kietoutu- » · .···. maan toisiinsa ja muodostamaan sekä prosessin toiminnalle että lopputuot- • > · • . teen laadulle haitallisia flokkeja. Täysin poissuljettu on myös vesimenetelmä . 30 siinä vallitsevasta huomattavasti perinteistä vaahtoprosessia voimakkaammas- • ta turbulenssista johtuen.

• · · P4006 1 1 5 5 1 2 11

Edelleen erääksi ongelmaksi on havaittu esimerkiksi joidenkin vettä absorboivien aineiden lisääminen rainaan. Tätä ongelmaa käsitellään mm. US patentissa 6,019,871. Kyseisessä patentissa vaahtomenetelmän on kyliäkin todettu olevan olennaisesti tavanomaista vesimenetelmää parempi, mutta, koska 5 vaah-tokin sisältää vettä, on tässä tekniikan tason mukaisessa vaahtomene-telmäs-säkin haittansa. Eli se, että esimerkiksi jokin käytettävä vettä absorboiva polymeeri joutuu pitkäksi aikaa tekemisiin vaahdossa olevan veden kanssa ja menettää siinä yhteydessä lähes kokonaan tehonsa. Kyseinen julkaisu pyrkii ratkaisemaan ongelman esimerkiksi pakastamalla tai ainakin jääh-10 dyttämällä polymeerin, pinnoittamalla polymeerin tai pelkästään tuomalla sen aivan viime vaiheessa viiralle syötettävän vaahtosuspension joukkoon. Kaikki edellä mainitut toimenpiteet vaativat erityisjärjestelyjä, jotka luonnollisesti lisäävät tuotantokustannuksia.

15 Vaikka tekniikan tason mukainen vaahtomenetelmä sinänsä soveltuu hyvin useampi-, esimerkiksi kolmikerroksisten, tuotteiden valmistukseen, ei erityisesti pitkäkuituisia materiaaleja suosivaa tuotetta ole voitu tällä perinteisellä tekniikan tason mukaisella vaahtomenetelmällä valmistaa, koska mm. jo edellä käsiteltyjen putkistojen on huomattu tukkeutuvan jo paljon lyhyemmilläkin kui-20 dunpituuksilla aivan liian herkästi. Osasyynä mainittuun tukkeutumiseen on ' 'myös vähemmän jäykkien kuitujen taipuminen, kihartuminen ja flokkautuminen : · * jo sekoituspulpperissa vaahtosuspension muodostuksen yhteydessä.

· · · ' Vielä eräänä perinteisen kerrostettujen tuotteiden valmistustekniikan proble- .... 25 matiikkaa kuvaavana esimerkkinä käsitellään US patenttijulkaisussa 6,231,094 esitettyä ajoneuvon puskurin valmistusta. Kyseinen puskuri koostuu kuvion 7 mukaisesti kahdesta koko puskurin mitalle ulottuvasta edullisesti termoplasti-.···. sesta kuitupitoisesta rainasta ja kapeammista samoin termoplastisista kuitupi- • . toisista nauhoista, joiden tehtävä on vahvistaa puskurirunkoa halutuilta kohdil- 30 ta. Julkaisun mukaan kaikki kuusi rainaa tai nauhaa ovat erillisiä, jotka vasta * * · · · valmistusvaiheessa asetetaan kohdakkain toistensa kanssa. Ei ole vaikea ku- P4006 1 1 55 1 2 12 vitella, kuinka tarkkaa ja vaativaa rainojen kohdalleen asettaminen ja etenkin kohdallaan pitäminen muottia suljettaessa on.

Mm. edellä mainittuja ongelmia on mahdollista ratkaista keksinnön mukaisella 5 menetelmällä ja laitteistolla, joille on ominaista, että kuiva-aineet ja vaahto sekoitetaan keskenään vaahtosuspensioksi vasta perälaatikossa, juuri ennen syöttöä tuotantokoneen viiralle.

Keksinnön mukainen menetelmä siis ei välttämättä tarvitse yhtään pulpperia ίο kuituaineiden sekoittamiseksi vaahtoon. Siten ei tarvita myöskään vaahto-pumppuja tai -putkistoja jakolaatikosta ja sen ja perälaatikon välisestä putkistosta puhumattakaan.

Keksinnön mukainen menetelmä on myöskin täysin tunteeton vaahtomene-15 telmässä käytettävien materiaalien suhteen. Kuidunpituudella tai -jäykkyydellä ei ole merkitystä, koska kuitu ei voi tukkia mitään ohutta putkea, koska sellaista ei ole kuidun matkalla viiralle.

Keksinnön mukaista menetelmää ja laitteistoa käyttäen on mahdollista syöttää 20 syntyvän rainan joukkoon sen yhteen tai useampaan kerrokseen vaikkapa jat- ' kuvaa kuitua, lankaa, nauhaa, verkkoa tai lähes mitä tahansa lopputuotteessa ' : · tarvittavaa komponenttia.

) · * · ’ Muut keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteistolle tunnusmerkilliset piir- ... 25 teet käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista.

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää ja laitteistoa selitetään yksityis- • * , · · ·. kohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista • · * * . kuvio 1 esittää erään tekniikan tason mukaisen vaahtomenetelmän laitteisto- 30 kaaviota, • · kuvio 2 esittää erään yksityiskohdan eräästä tekniikan tason mukaisesta vaah-‘;' tomenetelmän yhteydessä käytettävästä perälaatikosta, P4006 13 115512 kuvio 3 esittää erään tekniikan tason mukaisen vaahtomenetelmän yhteydessä käytettävän perälaatikon, kuvio 4 esittää erään toisen tekniikan tason mukaisen vaahtomenetelmän yhteydessä käytettävän perälaatikon, 5 kuvio 5 esittää erään kolmannen tekniikan tason mukaisen vaahtomenetelmän yhteydessä käytettävän perälaatikon, kuvio 6 esittää erään neljännen tekniikan tason mukaisen vaahtomenetelmän yhteydessä käytettävän perälaatikon, kuvio 7 käsittelee ajoneuvon puskurirungon valmistusta eräällä tekniikan tason ίο mukaisella tavalla, kuvio 8 esittää uudenlaista ajattelua edustavan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen perälaatikon, kuvio 9 esittää keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisen perälaatikon, 15 kuvio 10 esittää keksinnön erään kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaisen perälaatikon, kuvio 11 esittää keksinnön erään neljännen edullisen suoritusmuodon mukaisen perälaatikon, kuvio 12 esittää keksinnön erään viidennen edullisen suoritusmuodon mukai-20 sen perälaatikon, / kuvio 13 esittää keksinnön erään kuudennen edullisen suoritusmuodon mu kaisen perälaatikon, ja . . kuvio 14 esittää keksinnön erään seitsemännen edullisen suoritusmuodon , ’ a /: mukaisen perälaatikon.

.··*. 25

Kuvion 1 esittää tekniikan tason mukaista vaahtoprosessia, jonka voidaan kat-soa alkavan pulpperista 10, jossa muodostetaan ainakin nesteestä, edullisesti vedestä, kaasusta, edullisesti ilmasta, ja pinta-aktiivisesta aineesta vaahto, jo-' . hon edelleen sekoitetaan kuitua, täyteaineita, pH:n säätöaineita, stabilisaatto- 30 reita, väri- ja sideaineita ym. lisäaineita vaahtosuspension muodostamiseksi.

• »

Pulpperiin 10 syötetään vettä linjaa 12 pitkin pumpun 14 ja virtausmittarin 16 kautta. Vesi voi olla peräisin esimerkiksi joko tuotantokoneen vedenerotusjär- • · » P4006 14 115512 jestelmästä tai jostakin muusta sopivasta kohteesta mukaanlukien myös tuo-revesi. Pulpperiin 10 annostellaan vaa’an 18 tai vastaavan mittalaitteen välityksellä pinta-aktiivista ainetta 20, vaa’an 22 tai vastaavan välityksellä tarkoitukseen sopivaa kuitumateriaalia 24 sekä vaa’an tai vaakojen 26 tai vastaavi-5 en mittalaitteiden välityksellä täyteaineita, stabilisaattoreita, väri- ja sideaineita, pH:n säätöaineita jne. Edullisesti kutakin oman mittalaitteensa kautta. Näin valmistetun vaahtosuspension kaasupitoisuus määritettynä normaali-ilmanpaineessa ja -lämpötilassa voi vaihdella 50 ja 80 prosentin välillä tai joissakin olosuhteissa jopa näidenkin laajojen rajojen ulkopuolella. Vaahtosus-10 pension kiintoainepitoisuus puolestaan on 2 ja 25 prosentin välillä, joskus jopa tätäkin matalampi, riippuen esimerkiksi vaahdon tiheydestä, kuitujen tyypistä ja pituudesta sekä valmistettavasta tuotteesta. Kyseinen vaahtosus-pensio syötetään sitten pulpperista 10 tuotantokoneen rainanmuodostusosan viiralle 30 perälaatikosta 40 halutun tuotteen valmistamiseksi. Kuvatussa tekniikan 15 tason vaahtoprosessissa kiintoaineet, joita ovat siis edellä mainitut kuitumateriaali, pinta-aktiivinen aine, täyteaineet jne., syötetään pulpperiin 10. Mainittujen aineiden/materiaalien seossuhteet määritetään esimerkiksi siten, että pulpperiin syötetään kutakin ainetta oman vaakaan kytketyn syöttölaitteensa kautta seossuhteen määräämä määrä aikayksikössä (kg/min). 20 Pulpperiin syötetään myös tarvittava määrä vettä virtausmittarin 16 avulla annosteltuna niin, että vedestä ja pinta-aktiivisesta aineesta syntyy vaahto, ‘ ‘: johon kiintoaineet dispergoituvat tasaisesti pulpperissa.

« . Joissakin tapauksissa pulpperiin voidaan lisätä jotakin ainetta vasta siinä vai- .···. 25 heessa, kun pulpperissa olevasta vaahdosta voidaan jokin suure mitata. Näin »· · voidaan menetellä esimerkiksi pH-luvun säätöaineen kanssa, jolloin siis pulp-perissä olevan vaahdon pH.ta mitataan ja mittauksen mukaan pH-lukua sää-• ‘ ‘'; detään syöttämällä joko hapanta tai emäksistä kemikaalia pulpperiin.

30 Pulpperiin 10 voidaan tuoda myös linjaa 38 pitkin olennaisesti kuidutonta • · vaahtoa, joka palautuu pumpun 36 avustamana tuotantokoneen rainanmuodostusosan imulaatikoilta 32 joko suoraan tai viirakaivon 34 kautta.

15 115512

Pulpperista 10 poistetaan vaahtosuspensiota tasaisena virtauksena erityisesti tarkoitusta varten kehitetyllä pumpulla 42, joka voi esimerkiksi olla joko keskipakopumppu tai syrjäytyspumppu. Vaahtosuspensio voidaan pumpata joko 5 suoraan perälaatikolle 40, mikäli sen sakeus on oikea. Se voidaan myös pumpata viirakaivoon 34, jossa vaahdosuspension sakeus säädetään oikeaksi, ja josta suspensio pumpataan pumpulla 48 edelleen perälaatikkoon 40, tai se voidaan pumpata välisäiliöön 44, mikäli sellaisen käyttö katsotaan tarpeelliseksi. Välisäiliöstä 44 vaahtosuspensio otetaan edullisesti käyttöön pumpun ίο 46 avulla.

Perälaatikolle 40 tullessaan vaahtosuspensio joutuu tekniikan tason mukaisessa menetelmässä ensiksi jakotukkiin 50, jossa vaahtosuspensio jaetaan erityisten suuttimien 52 avulla putkistoon 54, jolla se viedään varsinaiseen pels rälaatikkoon 40. Mainitut suuttimet 52 ja putkisto 54 on käsitelty tarkemmin kuvion 2 yhteydessä. Olennaisesti kuidutonta vaahtoa on myös mahdollista tuoda esimerkiksi viirakaivosta 34 perälaatikkoon 40 ja/tai syöttöputkistoon vaah-tosuspension sakeuden ja/tai tuotteen neliöpainon säätämiseksi.

20 Perälaatikosta 40 vaahtosuspensio syötetään rainanmuodostusosan viiralle .·. 30, jonka alapuolelle tai laajemmin sanoen vaahtosuspensioon nähden vas- .1: takkaiselle puolelle on järjestetty imulaatikoita 32, joilla vaahtoa imetään viiran . . : 30 läpi. Näin syntyvästä rainasta poistettu vaahto johdetaan viirakaivoon 34 tai ....: vaihtoehtoisesti suoraan vaahtosuspensiota valmistavaan pulpperiin 10.

25

Viiralle 30 muodostunut raina johdetaan kuivaukseen mahdollisesti pinnoituk-·:··: sen kautta. Rainalle suoritettavat jälkikäsittelyt riippuvat luonnollisesti valmis- tettavan tuotteen vaatimuksista, joten niitä ei ole tarpeen tässä yhteydessä ....: sen enempää käsitellä.

30

Kuvion 2 esittämät vaahtosuspension syöttösuuttimet 52 ja putkisto 54 sijoittu-!... vat jakotukin 50 ja varsinaisen perälaatikon 40 välille. Jakotukkiin 50 on järjes- P4006 1 1 5 5 1 2 16 tetty suuri määrä suuttimia 52, joiden sisäpinta ei useimmiten ole sylinterimäi-nen, vaan varustettu harjanteilla tai vastaavilla, joilla kohotetaan vaahtosus-pension turbulenssitasoa ennen putkistoa 54. Putkisto 54 puolestaan koostuu yhtä monesta putkesta kuin jakotukissa 50 on suuttimia 52. Putkiston 54 put-5 ket on useimmiten järjestetty kuvion esittämällä tavalla kierukalle. Näin muotoillun putken ja suuttimen uskotaan takaavan vaahtosuspension säilymisen tasalaatuisena ja turbulenssitason säilymisen samanlaisena kaikissa putkiston 54 putkissa. Tavoitteena luonnollisesti on, että putkista perälaatikkoon 40 purkautuu vaahtosuspensiota, jossa olevat kuidut eivät ole päässeet flokkautu-10 maan, vaan ovat valmiita jaettavaksi tasaisesti tuotantokoneen viiralle.

Kokemus on kuitenkin osoittanut, että mainitut suuttimet 52 ja putkistot 54 ovat erittäin herkkiä tukkeutumaan. Tämä vaara on olemassa etenkin silloin, kun kuitujen pituus vaahtosuspensiossa kasvaa. Tämä on osoittautunut erityisen 15 ongelmalliseksi nyttemmin, kun vaahtomenetelmää on alettu ottaa teolliseen käyttöön ja on huomattu, että sillä pystytään valmistamaan mitä moninaisimpia tuotteita. Tällöin tulevat kysymykseen mm. monikerroksiset tuotteet, joissa jokin kerroksista voi olla esimerkiksi lujitekerros. Muilla tekniikoilla valmistettavissa lujitematoissa käytettävien kuitujen pituus on luokkaa 5-50 mm riippu-20 en pääasiassa kuitujen tyypistä, joten aivan vastaavia kuitupituuksia olisi pys-! _ tyttävä käyttämään myös vaahtomenetelmässä. Tämä on kuitenkin osoittautu- nut käytännössä vaikeaksi, koska mainitun mittaiset kuidut, luonnollisesti kuitu-. , : tyypistä riippuen, voivat flokkautua erittäin herkästi ja joutuessaan ohuisiin put- ,...: kistoihin voisivat tukkia helposti koko putken.

25

Edelleen on huomattava, että vaikka edellä kuvion 1 yhteydessä puhuttiin pel-käsiään yhdestä pulpperista, on selvää, että joissakin tapauksissa tuotteen valmistukseen tarvitaan huomattavasti enemmän pulppereita. Esimerkiksi sil- • I · loin, kun tuotteesta halutaan monikerroksinen, tarvitaan useimmiten pulpperei- • · 30 ta vähintään sama määrä kuin kerroksia. Lisäksi, mikäli käytetään aineita, joiden ei haluta eri syistä joutuvan kosketuksiin toistensa kanssa, on suositelta- :.. vaa sekoittaa kummastakin aineesta ja niiden suhteen neutraaleista aineista * · 115512 P4006 17 omat vaahtosuspensionsa, jotka sekoitetaan keskenään vasta vaahtomuodos-sa ja edullisesti hieman ennen perälaatikkoa. Toisin sanoen monikerrosraina-usta suoritettaessa pulpperien määrä voi helposti nousta jonnekin kuuden tienoille.

5

Kuviossa 3 esitetään yksinkertaistetusti erään tekniikan tason mukaisen vaah-toprosessin perälaatikko 40, sitä edeltävä putkisto 54 sekä perälaatikon jälkeen sijoittuva rainanmuodostusosa viiroineen 30 ja imulaatikoineen 32. Kuviossa esitetään viitenumerolla 48 pumppu, joka vastaa kuvion 1 pumppua 48. ίο Pumppua 48 seuraavassa linjassa on sekä jakotukki 50 että putkisto 54 kuviosta 2. Kuviossa esitetään myös, kuinka perälaatikko 40 voi syöttää vaah-tosuspension suoraan rainanmuodostusosalle kahden viiran 30 väliseen kitaan kuviosta 1 poiketen, jossa esitettiin perinteisempi tasoviiraratkaisusta koostuva rainanmuodostusosa. Kuviossa 3 esitetään edelleen, kuinka viirojen 15 30 ulkopuolelle järjestetyiltä imulaatikoilta 32 tai rainanmuodostusosalta yleen säkin saatavaa vaahtoa voidaan syöttää pumpulla 56 linjaa 58 pitkin vaah-tosuspension joukkoon jossakin pumpun 48 ja perälaatikon 40 välillä. Edullisesti tämä tehdään vasta jakotukin 50 jälkeen joko suuttimien 52 tai syöttöput-kiston 54 yhteydessä tai vasta itse perälaatikossa 40. Edullisesti lisättävän 20 vaahdon määrä on annosteltavissa.

Kuviossa 4 esitetään hyvin samankaltainen perälaatikko 140, johon tulevien : vaahtosuspensioyhteiden 154 yhteyteen on järjestetty vaahdon syöttöyhteet » * t 158’, joista syötettävällä vaahdolla joko laimennetaan vaahtosuspensiota tai • ··. 25 tasataan tuotteen neliöpainoa. Aivan samaan tarkoitukseen tähtää myös perä- laatikon 140 kattoon vaahtoa tuova yhde 158”, josta tuleva vaahto ohjataan • perälaatikon 140 kantta pitkin kohti viiraa 130. Toisena tarkoituksena kyseisel- lä vaahdolla on toimia voiteluaineena, jolla estetään vaahtosuspensiossa ole- . : vien kuitujen orientoituminen vaahtosuspension virtaussuunnan mukaiseksi.

• ·

Kuviossa 5 esitetään eräs kolmas tekniikan tason mukainen perälaatikkorat-kaisu 240, joka mahdollistaa kolmikerroksisen tuotteen valmistamisen. Kuvion 30 P4006 1 1 5 5 1 2 18 mukaisesti perälaatikko 240 on jaettu korkeussuunnassa kolmeen kammioon 242, 244 ja 246, joista kuhunkin tuodaan lähteistä 248, 250 ja 252 omanlaistaan vaahtosuspensiota. Tosin on mahdollista, että molemmat pintakerrokset (kammioiden 242 ja 246 vaahtosuspensiosta syntyvät) tai jopa kaikki kerrokset 5 ovat samanlaisia, mutta kuvattu tekniikka antaa mahdollisuuden valmistaa myös kolme erilaista kerrosta. Kuviosta käy ilmi, kuinka kuhunkin kammioon 242, 244, 246 tuotu vaahtosuspensio johdetaan yhtä aikaa rainanmuodos-tusosalle viirojen 30 väliin. Poistamalla imulaatikoilla 32 vaahtoa kahteen suuntaan haluttu raina muodostuu nopeasti ja rainan eri kerrokset tarttuvat toi-10 siinsa johtuen eri kerrosten kuitujen sekoittumisesta keskenään kerrosten rajavyöhykkeellä.

Kuviossa 6 esitetään vielä eräs tekniikan tason mukainen perälaatikkoratkaisu 340. Tässä tapauksessa perälaatikkoon 340 on sijoitettu kolme päällekkäistä 15 tai rinnakkaista, riippuen siitä mihin asentoon perälaatikko 340 varsinaisesti asennetaan, kammiota 342, 344 ja 346. Kunkin kammion 342, 344 ja 346 kautta voidaan syöttää oma kerroksensa rainaan, kuten edellisen kuvion yhteydessä kerrottiin. Tässä ratkaisussa on vielä lisäksi esitetty toinen, kammioihin verrattuna, tapa muodostaa oma kerros tai raita rainaan. Tämä tehdään 20 kammion 344 läpi johdetuilla putkilla 348 ja 350, joilla syötetään vaahtosus-pensiota, joka muodostaa omat kerroksensa rainaan, mikäli yhtäältä syöttö-putket 348 ja toisaalta syöttöputket 350 sijoittuvat perälaatikon pituussuunnas- > » . . sa (kohtisuoraan kuvion tasoa vastaan oleva suunta) aivan rinnakkain, tai I I · 1 omat raitansa, jos yhtäältä syöttöputkien 348 ja/tai toisaalta syöttöputkien 350 .. t 25 väliin jää selkeitä alueita, joille putkista 348 ja 350 purkautuva vaahtosuspen sio ei leviä. Erään edullisen suoritusmuodon mukaan kyseisiä syöttöputkia on, paitsi mahdollista sijoittaa tarpeen mukaan vaikka kaikkiin kammioihin, mah-·*. dollista myös siirtää ainakin pituussuunnassaan. Käytännössä syöttöputken ‘ . pään pituussuuntainen asema määrittää millaisen kerroksen tai raidan putkes- » « . 30 ta purkautuva vaahtosuspensio synnyttää. Mitä kauempana kammioiden avau- tumiskohdasta viiralle putken pää sijoittuu, sitä pidemmälle rainanmuodostus ‘ kammioista viiralle tulevasta vaahtosuspensiosta on jo ehtinyt ja sitä tarkkara- P4W6 115512 19 jaisempi putkesta purkautuvasta vaahdosta syntyvä raita on. Mikäli syöttö putkesta tapahtuu hyvin nopeasti kammioiden rainalle avautumisen jälkeen, putkesta purkautuva vaahto sekoittuu tehokkaasti muun vaahdon joukkoon ja putkesta syötetystä vaahdosta syntyvä raita on rajoiltaan muuhun rainaan 5 nähden epämääräinen.

Kuviossa 7 esitetään erään tekniikan tason mukaisen tuotteen valmistusta. Kyseessä on ajoneuvon puskurirungon valmistaminen. Kuvion mukaan valmistuksessa käytettävä muotti koostuu, luonnollisesti, kahdesta puskurirungon ίο muotoja vastaavasta osasta 60 ja 62. Julkaisun kuvaaman tekniikan mukaan alemman muottiosan 62 päälle sijoitetaan ensimmäinen termoplastinen kuitupitoinen matto 64, jonka päälle kummallekin maton reunalle sijoitetaan päällekkäin kaksi kapeampaa mattorainaa 66 ja 68. Niiden päälle puolestaan sijoitetaan alimpaa mattoa vastaava matto 70, ja viimeisen kerroksen 70 päälle 15 muovautuvaa termoplastista materiaalia 72. Kun muotin osat 60 ja 62 puristetaan yhteen, leviää mainittu termoplastinen materiaali 72 kaikkiin mattokerrok-siin 64 - 70.

Kuvion 7 esittämästä valmistustekniikasta on helppo huomata, että se vaatii 20 suuresti tarkkuutta ja ennakkovalmistelua, jotta kaikki mattokerrokset 64 - 70 asettuisivat ja pysyisivät oikeilla kohdillaan koko valmistusprosessin ajan. Li- ’’ ’; säksi tehtaalla tarvitaan omat varastointi-, kuljetus- ja syöttölaitteet kaikille käy- , ·. : tettäville rainoille, joita esimerkin tuotteessa on kuusi kappaletta. Edelleen joko • * · tehtaalla tai lujitemattojen toimittajalla matot on leikattava oikeisiin mittoihin. *·. 25 Käytännössä tämä tarkoittaa, että jossakin on leikattava kuusi tietynlevyistä rainaa sen sijaan, että mahdollista olisi selvitä yhdellä rainalla, mikäli olisi ole-massa keino liittää kaikki lujiterainat yhteen tuotteeseen jo lujitetuotteen val-mistusvaiheessa.

30 Kuviossa 8 esitetään keksinnön mukaisessa prosessissa käytettävä tuore-vaah-on valmistuslaitteisto 76 ja tuotantokoneen perälaatikko 78. Kuvion mu-kaisesti perälaatikko 78 koostuu pääosin tässä suoritusmuodossa ylöspäin I · P4006 1 1 5 5 1 2 20 avoimesta, tai ainakin atmosfäärisestä, altaasta 80, vaahtosuuttimista 94, pohjaosasta 98 ja huuliaukosta 100. Vaahtosuspension valmistus tapahtuu altaassa 80, johon olennainen osa itse tuotteen valmistuksessa tarvittavista kiintoaineista tuodaan aivan samoin periaattein kuin tekniikan tason ratkai-5 suissa pulpperiin/pulppereihin. Toisin sanoen kiintoaineiden altaaseen annosteltavat määrät on mitoitettu tiettyä tuotantoa silmälläpitäen ja kuidut tai kuitu-matto on hakkurilla hakattu haluttuun kuitupituuteen. Altaaseen on mahdollista syöttää kuitua suoraan hakkurilta (ei esitetty), mikäli hakkuriin syötettävän kuitumateriaalin määrä on tarkoin säädettävissä. Vastaavasti altaaseen voidaan ίο syöttää kuitua myös vaakitetun kuljettimen 82 avulla niin, että altaaseen 80 putoaa jatkuvasti tasainen määrä kuituhaketta. Kuviossa 8 on lisäksi esitetty kuinka toisella vaakitetulla kuljettimella 83 altaaseen 80 tuodaan esimerkiksi jotakin täyteainetta, sidosainetta, väriainetta tai vastaavaa, tai näiden ennakolta valmiiksi tuotettua seosta. Olennaista keksinnön mukaiselle menetelmälle 15 on, että ainakin osa edellä mainituista kiintoaineista tuodaan altaaseen olennaisen kuivina eikä minkäänlaisena nestesuspensiona. Tosin kiintoaineita on voitu tarvittaessa kostuttaa, mutta kuitenkin niin, että niiden mukana ei altaaseen juurikaan tuoda vapaata vettä.

20 Keksinnön eräälle edulliselle suoritusmuodolle on ominaista, että altaaseen ’ 1 - : tuodaan ’kuivana’ olennainen osa itse tuotteen rakenteen vaatimista kuitukom- * '!·’ ponenteista. Tuotteen rakenteella ymmärretään tässä nimenomaan tuotteelle I · · ominaista katuverkostoa eikä niinkään tuotteeseen mahdollisesti kuuluvia sen ‘ · käyttöominaisuuksiin vaikuttavia komponentteja kuten esimerkiksi aktiivihiiltä 25 tai joitakin esimerkiksi nesteitä absorboivia aineita.

. Altaaseen 80 syötetään lisäksi vaahtosuspension muodostamiseksi tuoretta ..... erityisessä vaahtopulpperissa 84 valmistettua vaahtoa. Vaahtopulpperissa 84 ‘ · ’ vaahto muodostetaan jo kuvion 1 yhteydessä esitetyllä tavalla vedestä, pinta- 30 aktiivisesta aineesta ja kaasusta, sopivasti ilmasta, tosin sillä erotuksella, että tässä keksinnön mukaisessa menetelmässä pulpperiin ei välttämättä tuoda v : mitään muita aineita. Tosin, mikäli jotakin kiintoainetta halutaan sekoittaa p4oo6 115512 21 vaahtoon ennen allasta 80, on se mahdollista tehdä vaahdon muodostuksen yhteydessä pulpperissa 84. Veden ja pinta-aktiivisen aineen määrä suhteutetaan toisiinsa vaahtopulpperiin 84 syötön yhteydessä optimaalisen vaahdon aikaansaamiseksi. Veden ja pinta-aktiivisen aineen seosta sekoitetaan sekoit-s timella siten, että seokseen sekoittuu ilmaa määrä, jolla vaahdon kaasupitoi-suus ja kuplien koko saadaan halutuksi.

Ainakin osa vaahdosta on mahdollista ja myös tarkoituksenmukaista korvata tuotannosta linjaa 86 pitkin palautuvalla vaahdolla, kuten kuviossa on katkovii-10 voin esitetty. Sekä pulpperissa 84 valmistettu ja pumpulla 90 linjaan 92 pumpattua vaahtoa että prosessista linjaa 86 pitkin palautuvaa vaahtoa suihkutetaan edullisesti haluttu määrä aikayksikössä altaaseen 80 suuttimilla 94 niin, että kiintoaineet sekoittuvat tehokkaasti vaahtosuihkujen synnyttämän turbulenssin johdosta, jolloin muodostuu tasajakoinen vaahtosuspensio. Vaah-15 tosuspension synnyttyä se johdetaan laminaarisena virtauksena altaan pohjaosan 98 kautta kohti huuliaukkoa 100.

Vaahdon syöttö suuttimista 94 tehdään edullisesti kullekin sekoitettavalle kui- tutyypille optimaalisella nopeudella. Toisin sanoen nopeudella, jolla saadaan 20 synnytettyä tasainen vaahtosuspensio, mutta ei altisteta kuituja kuitenkaan lii- '·* an voimakkaalle turbulenssille. Sekoitusta voidaan joissakin tapauksissa te- • · ·:·| hostaa järjestämällä altaaseen joko mekaaninen sekoitin (ei esitetty) tai käyt- 11«· tämällä ultraääni- tai mikroaaltosekoitusta (ei esitetty).

• * · * * - < · · · 25 Erona tekniikan tason mukaisia vaahtosuspensiopulppereita käyttäviin ratkaisuihin on keksinnön tässä suoritusmuodossa se, että kiintoaineita on syötettä-vä tasaisena virtana edullisesti koko altaan 80 pituudelta, joka puolestaan ... vastaa tuotantokoneen viiran leveyttä. Siten myös vaahtoa syötetään altaa- seen esimerkiksi noin 10 senttimetrin välein sijoittuvista suuttimista 94. Vaah-30 toa pumpataan edullisesti kummallekin puolelle allasta sijoittuviin jakoputkiin 96 (tosin joissakin tapauksissa jakoputki tarvitaan vain altaan toisella sivulla, : samoin myös suuttimet), joista sitten varsinaiset suuttimet 94, jotka voivat P4006 1 1 5 5 1 2 22 luonnollisesti koostua pidemmistä suutinputkista ja niiden kärkeen sijoittuvista varsinaisista suuttimista, johtavat altaaseen. Erään toisen suoritusmuodon mukaan jakoputket sijoittuvat olennaisesti altaan 80 yläreunan tasalle tai sen yläpuolelle, jolloin suutinputket suuttimineen voidaan tuoda altaaseen 80 ylä-5 puolelta tarvitsematta rei’ittää altaan seinämää. Suuttimet 94 voidaan haluttaessa kohdistaa altaan 80 vastakkaisille puolille joko kohdakkain tai lomittain riippuen halutun turbulenssin luonteesta. Suuttimia 94 voidaan edelleen järjestää myös joko altaan 80 toisella tai molemmilla sivuilla useampaan kerrokseen, jolloin on mahdollista järjestää monivaiheisempi kuitujen sekoitus vaah-10 toon. Edelleen kaikki altaan 80 yhden seinämän suuttimet 94 voivat olla yhdensuuntaisia, tai niiden suunta voi vaihdella halutulla tavalla. Kuvion 8 esittämällä tavalla keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen allas 80 on edullisesti alaspäin suppeneva niin, että altaan pohjaosa 98 muodostaa itse asiassa suppilon, josta vaahtosuspensio syötetään olennaisen laminaarisena 15 virtauksena tuotantokoneen rainanmuodostusosan viiralle/viirojen väliin. Joissakin tapauksissa allas voi kuitenkin olla aivan tasalevyinen sen pohjaosassa 98 sijaitsevaan huuliaukkoon 100 saakka.

Rainanmuodostusprosessin kannalta on olennaista, että vaahtosuspension 20 pinnankorkeus altaassa 80 pidetään vakiona. Se pysyy periaatteessa vakiona jo siitäkin syystä, että altaaseen annostellaan tarkkaan kaikki komponentit eli sekä syötettävät kiintoaineet että linjaa 92 pitkin tuleva vaahto. Tämän lisäksi

» I

. : altaan yhteyteen on luonnollisesti mahdollista järjestää pinnansäätö, jolla ohja- $ taan sekä kiintoaineiden ja vaahdon syöttöä että myös mahdollisesti tarvitta- . * · *. 25 essa tuorevaahdon valmistusta.

:··: Kuvion 9 yhteydessä esitetään eräänä edullisena suoritusmuotona kolmiker- ·"*: roksisen rainan valmistukseen soveltuva perälaatikkoratkaisu. Itse asiassa ky- se on vain perälaatikon jakamisesta kolmeen kuvion 8 mukaiseen rinnakkai- • 0 30 seen osaan 78’, 78” ja 78”’. Jos ajatellaan valmista kolmikerroksista tuotetta osien 78’, 78” ja 78’” voidaan ajatella sijoittuvan myös päällekkäin. Tällöin pe- * > · l.. rälaatikon osien 78’, 78” ja 78’” altaiden 80’, 80” ja 80’” pohjaosien huuliaukot P4006 1 1 5 5 1 2 23 101,102 ja 103 osuvat rinnakkain syöttäen kukin omaa vaahtosuspensiotaan rainanmuodostusosalle viirojen 30 väliin. Huuliaukoista 101, 102 ja 103 yksi tai useampi voi olla sellaisia, että ne eivät avaudu viirojen 30 väliin samanaikaisesti muiden kanssa, vaan jonkin verran aiemmin tai myöhemmin. Tällä me-5 nettelyllä pystytään säätämään sitä, kuinka paljon rainan eri kerrokset sekoittuvat toistensa kanssa. Mitä myöhemmässä vaiheessa esimerkiksi keskimmäinen huuliaukko 102 avautuu rainanmuodostusosalle sitä pidemmälle pintakerrokset ovat jo muotoutuneet ja sitä vähemmän keskimmäisen kerroksen kuidut pääsevät sekoittumaan pintakerroksen kuitujen kanssa.

10

Kuvion 9 mukaisella laitteella on mahdollista valmistaa kolmikerroksinen raina jopa kolmesta erilaisesta materiaalista. Kuhunkin altaaseen 80’, 80” ja 80”’ voidaan syöttää erilaisia kiintoaineita esimerkiksi kuvion 8 yhteydessä kuvattuja laitteita käyttäen. Edullista kuitenkin on, että kaikkiin altaisiin syötetään sa-15 maa tuorevaahtoa jakoputkista 96, jolloin on mahdollista selviytyä yhdellä vaahtopulpperilla. Tässä yhteydessä voidaan muuten todeta, että joissakin tapauksissa on edullista sekoittaa vaahdonvalmistuksen yhteydessä vaahto-pulpperissa vaahdon joukkoon jotakin kiintoainetta, joka on yhteinen kaikille valmistettaville rainan kerroksille. Esimerkkeinä voidaan mainita vaikkapa jokin , 20 sideaine tai jokin kaikille kerroksille yhteinen kuitukomponentti.

> i · * t *

Tosin kannattaa myös todeta, että joissakin tapauksissa rainan eri kerroksiin I · t , . käytettävät materiaalit poikkeavat niin suuresti toisistaan, että ei ole eduksi käyttää täysin samaa vaahtoa kaikissa kerroksissa. Tällöin erilaiset vaahdot ,··. 25 tehdään luonnollisesti eri pulppereissa ja syötetään omia putkistojaan pitkin perälaatikon altaisiin. Tällainen järjestely mahdollistaa myös sen, että tiettyihin rainan kerroksiin voidaan syöttää tuorevaahdon mukana vaikkapa jotakin tiet- tyä sideainetta, joka sopii nimenomaan niissä kerroksissa käytettäville kuiduil- ,Θ· • · 30 i «

Edellä esitetystä on toki huomattava, että se pätee soveltuvin osin niin yksi-, I · < kaksi-, kolme- kuin useampikerroksistenkin tuotteiden valmistukseen. Siten I · • · P4006 1 1 5 5 1 2 24 edellä esitetty on otettava vain eräänä esimerkkinä keksinnön monista variaatioista.

Kuvioiden 8 ja 9 suoritusmuodoissa altaat ovat olennaisen pystysuorassa 5 asennossa. Samoin rainanmuodostusosa, joka koostuu kahdesta vastakkaisesta viirasta 30 ja niiden ulkopuolelle järjestetyistä imulaatikoista 32 on olennaisen pystysuora.

Kuviossa 10 on esitetty vielä, kuinka viira 30 ja imulaatikot 32 voidaan järjestö tää vaikkapa vaakasuoriksi kallistettujen perälaatikon pohjaosien 98’, 98” ja 98”’ ansiosta, vaikka itse perälaatikko tai ainakin niiden ylempi vaahtosuspen-sion sekoitukseen käytetty allasosa 80’, 80” ja 80’” onkin pystysuora.

Edellä kuvioissa 8-10 esitetyistä keksinnön mukaisissa prosesseissa käytet-15 tävistä perälaatikkoratkaisuista käy hyvin ilmi, kuinka perälaatikko on näissä suoritusmuodoissa ylöspäin täysin avoin. Se mahdollistaa, mitä moninaisimpi-en materiaalien syöttämisen tulevaan rainaan yksinkertaisesti. On esimerkiksi täysin mahdollista syöttää vaikkapa lasikuitua, metallilankaa, jotakin nauhaa tai vastaavaa yhteen tai useampaan tuotteen kerrokseen. Muita käyttökelpoi-20 siä materiaaleja, joita on mahdollista syöttää edellä kuvatulla perälaatikolla t * keksinnön mukaiseen tuotteeseen ovat mm. erilaiset tekstiili-, hiilikuitu-, ara- » midikuitu-, polyesterikuitunauhat ja vastaavat, sähköä johtavat langat, nauhat , . tai kaapelit, valokuidut ja vastaavat, erilaiset vastuslangat tai -verkot, muut t · ‘· verkot, väriä lämpötilan funktiona vaihtavat materiaalit jne.

e · 25 t » · Tätä on havainnollistettu kuviolla 11, jossa esitetään keksinnön erään edulli-sen suoritusmuodon mukaisen tuotteen valmistusta perusrakenteeltaan kuvion 8 mukaisella laitteistolla. Kuviossa näytetään, kuinka rataan tuodaan altaan 80 j · ♦ '(i. kautta jotakin jatkuvaa kuitua, lankaa, nauhaa tai vastaavaa. Kuvion suoritus- 30 muodossa kyseinen jatkuva lanka 106 tai vastaava tuodaan kelalta (ei esitet- i » ty) tai joissakin tapauksissa jopa suoraan tuotannosta taittorullalta 108 kahden I * · ;*,* ohjausrullan 110 väliin. Ohjausrullien 110 tehtävänä on säätää langan 106

t I

I · i a · »«. 115512 25 syöttönopeus vastaamaan rainan nopeutta tuotantokoneessa. Siten tälle suoritusmuodolle on ominaista, että kyseinen lanka tai vastaava pysyy suorassa rainan suuntaisessa linjassa. Langan suorassa pysymistä jo tässä perusmuodossa olevassa perälaatikossa edistää se, että vaahtosuspension muodosta-5 miseen tarvittava turbulenssi on niin heikko, että se ei saa langan suuntaa paljoakaan poikkeamaan halutusta. Vesimenetelmällä tällainen langan syöttäminen tuskin tulisi kysymykseen, koska vesimenetelmän perälaatikossa turbulenssi heiluttaisi niin voimakkaasti lankaa, että sen lopullinen sijoituskohta lopputuotteeseen olisi sattumanvaraista. Tapa, jolla voidaan varmistaa langan ίο kulkeutuminen täsmälleen oikeaan kohtaan lopputuotetta on johtaa mainittu lanka tai vastaava perälaatikon turbulenssivyöhykkeen läpi laminaarisen virtauksen alueelle tarkoitukseen soveltuvilla johdinputkilla.

Paitsi kuvion esittämää lankaa 106 on kuviossa 11 esitetyn tyyppisellä ratkai-15 sulia mahdollista tuoda jotakin rainan tai tuotantokoneen leveyssuunnassa merkittävämmänkin dimension omaavaa tuotetta. Esimerkiksi tällaisista tuotteista käy vaikkapa olennaisesti koko valmistettavan tuotteen leveydelle ulottuva verkko, joka voi olla lähes mitä tahansa materiaalia. Esimerkkinä voidaan mainita vastuslankaverkko lopputuotteen kytkemiseksi sähköjärjestelmään 20 lämmitystä silmälläpitäen. Toinen vaihtoehto lukuisista mahdollisuuksista on ’ ·* jokin ennalta valmistettu lujitematto, jota jostakin syystä ei voida valmistaa sa- r ' · ' manainaisesti menetelmällä tehtävän tuotteen kanssa. Kyseinen matto tuo daan rullalta ohjaustelojen kautta altaaseen ja siitä edelleen rainaan. Kolman- I · ' *. tena vaihtoehtona voidaan mainita esimerkiksi rePitetyn ohuen teräslevyn tai < I * · · 25 kapean teräsnauhan tuominen altaan kautta rataan. Teräslevyn sitoutuminen rataan varmistuu sen reikien kautta tapahtuvana kuitujen ja hartsien kiinnitty-misenä.

• , Eräänä lisäsuoritusmuotona voidaan tässä yhteydessä mainita ratkaisu, jossa 30 ohjausrullia 110 tai ohjausteloja käytetään ensivaiheessa syöttämään lankaa, I * * * · nauhaa, verkkoa tai vastaavaa rataan radan nopeudella. Tuotannon käynnis- v ' tyttyä voidaan kuitenkin ajatella, että mainittuja ohjausrullia tai teloja käytetään P4006 1 1 5 5 1 2 26 hieman jarruttamaan langan tai vastaavan kulkua. Tällä varmistetaan langan tai vastaavan kireys, jotta se asettuu tuotteeseen juuri haluttuun kohtaan eikä pääse liikkumaan missään suunnassa. Toinen tapa estää langan tai vastaavan liikkuminen kulkusuuntaansa nähden kohtisuorassa tasossa on järjestää 5 huuliaukon 100 yhteyteen ohjaimet, joilla lanka tai vastaava ohjataan oikeaan kohtaan rainassa. Toki on myös mahdollista tuoda lanka, nauha, verkko tai vastaava jonkin johtimen avulla joko pelkästään lainaarisen virtauksen alueelle altaan pohjaosaan tai haluttaessa hyvinkin syvälle rainanmuodostusosalle viirojen väliin.

10

Kuviossa 12 esitetään keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen perälaatikkoratkaisu, jossa perälaatikon keskimmäisen altaan 80” kautta syötetään syntyvään rainaan jatkuvaa kuitua, lankaa tai vastaavaa 112. Kuvio esittää, kuinka ohjausrullilta 110 syötetään lankaa tai vastaavaa 112 rainan 15 etenemisnopeutta nopeammin. Tarkoituksena on, että langasta tai vastaavasta 112, edullisesti esimerkiksi lasikuidusta syntyy aivan oma kerroksensa, johon kyseinen lanka, kuitu tai vastaava laskostuu tasaisesti. Tällaisen ’löysän' langan tai vastaavan syöttäminen rainaan ei voisi onnistua vesimenetelmällä ollenkaan, koska vesimenetelmässä kuitususpensiossa olevat kuidut takertui-20 sivat voimakkaan turbulenssin johdosta lankaan niin, että kuitujen tasaisesta ·’ jakautumisesta tuotteeseen ei olisi puhettakaan. Tämänkin suoritusmuodon : ·' tapauksessa syöttölaitteilla 82 ja 83 syötetään altaaseen 80” esimerkiksi muita ' * kiintoaineita, kuten esimerkiksi täyteaineita, sideaineita ja/tai jotakin ei- ‘ *. jatkuvaa kuitukomponenttia.

25

On selvää, että kuvioiden 11 ja 12 tapauksissa lankoja tai vastaavia voi olla i<; yksi tai useampia tuotteen leveydellä. Kuten jo edellä mainittiin, lankoja tai l · .···. vastaavia voidaan syöttää niinkin paljon, että ne muodostavat kokonaisen ker- • , roksen johonkin laminaattiin. Edelleen on mahdollista, että kyseinen kuitu, lan- 30 ka tai vastaava syötetään yksinään ilman vaahtoa tai vaahtosuspensiota rainan eri kerrosten väliin/väleihin. Samoin on mahdollista syöttää esimerkiksi v '* kuvion 12 mukaisessa ratkaisussa altaiden 80’ ja/tai 80’” kautta jatkuvaa kui- P4006 1 1 5 5 1 2 27 tua, lankaa, verkkoa, rainaa tms. syntyvään rainaan kuvion 11 esittämällä tavalla. Vastaavasti on selvää, että syntyvään rainaan voidaan mihin tahansa kerrokseen syöttää jatkuvaa lankaa tai vastaavaa myös rainan nopeutta suuremmalla nopeudella. Siten kuviossa 12 esitetyt altaan 80” syöttöratkaisut voi-5 daan sijoittaa myös muiden altaiden 80’ ja/tai 80”’ yhteyteen niin haluttaessa.

Kuviossa 13 esitetään vielä eräs keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen perälaatikkoratkaisu ja rainanmuodostusmenetelmä. Kyseessä on jo aiemmin kuvion 7 yhteydessä esitetyn puskurirungon valmistus uutta vaahto-10 menetelmää hyväksikäyttäen siten, että kaikki puskurirungossa tarvittavat kerrokset syötetään samaan rataan, jolloin puskurirunko voidaan valmistaa yksinkertaisesti yhdessä työvaiheessa yhdestä ainoasta laminaattimatosta pelkästään hartsia lisäämällä.

15 Kuvio 13 esittää, kuinka perälaatikon keskimmäisen altaan 80” kautta on johdettu kaksi syöttöputkea 114 ja 116 hieman perälaatikon huuliaukon 100 ohi rainanmuodostusosan kitaan saakka. Jos ajatellaan kuvion 7 mukaista tuotetta, syötetään altaasta 80’ päälikerroksen 64 vaatimaa materiaalia ja kammiosta 80”’ päälikerroksen 70 vaatimaa materiaalia. Lisäksi keskimmäisestä kam-20 miosta 80” on mahdollista syöttää haluttaessa päälikerrosten välille ns. vir-' tauskerros, jossa hartsi leviää hyvin kautta koko tuotteen. Puolestaan putkista ’114, joita on edullisesti useampia tuotteen leveyssuunnassa eli perälaatikon pituussuunnassa, syötetään toisen, eli viitenumerolla 66 kuviossa 7 esitetyn t · · ' *. rainan, ohuemmista päälikerrosten 64 ja 70 väliin sijoittuvista mattorainoista ... 25 66 ja 68 muodostamiseen tarvittavaa vaahtosuspensiota. Vastaavasti putkesta 116 syötetään vaahtosuspensiota, josta valmiissa tuotteessa muodostuu mat-toraina 68. Kuvio esittää tilannetta, jossa kyseisten putkien 114 ja 116 kautta • » .···. syötetään vaahtomuodossa olevaa kuitususpensiota. Sama lopputulos voi- • . daan saada aikaan myös syöttämällä kapeaa kuiturainaa tai -nauhaa mainit- . 30 tuihin kohtiin syntyvää rataa kuvion 11 esittämällä tavalla. Sijoittamalla kuvios- t · · · · sa esitettyjä syöttöputkia 114 ja 116 sopivin etäisyyksin koko perälaatikon pi-v : tuudelle voidaan valmistaa rainaa, jossa on rinnakkain useampia tuoteaihioita, F.» 115512 28 jotka on myöhemmin esimerkiksi tuotteen rullauksen yhteydessä mahdollista leikata omiksi kapeammiksi rainoikseen.

Vaikka edellä on esitetty, että putkia 114 ja 116 pitkin syötetään samaa vaah-5 tosuspensiota, on tietenkin mahdollista, että kumpaakin putkea pitkin tuodaan omaa vaahtosuspensiotaan. Aivan vastaavalla tavalla on mahdollista, että toinen kapeammista kerroksisia muodostetaan vaahtosuspensiolla ja toinen valmiilla rainalla. Keksinnön mukainen perälaatikko antaa mahdollisuudet valita valmistustapa vapaasti kunkin tuotteen vaatimusten ja edellytysten mukaan.

10

Luonnollisesti on selvää, että haluttaessa nimenomaan kuvion 7 mukainen tuote, jossa kahden päälikerroksen välissä näiden reuna-alueilla on vahvike-kerroksia, on mahdollista aikaansaada vastaava tuote paitsi kuvion 13 mukaisin laittein, myös muotoilemalla yhden ainoan syöttöputken pää niin, että syö-15 tettävän vaahtosuspensiosuihkun paksuus muuttuu. Tällöin paksumpi suihkun osa vastaa kahta päällekkäistä kuiturainaa tai -nauhaa ja ohuempi suihkun osa vain leveämpää näistä kahdesta kuiturainasta tai -nauhasta.

Kuviossa 13 esitetään vielä, kuinka vaahtosuspensio tuodaan putkia 114, 116 20 pitkin perälaatikolle. Toisin sanoen vaahtosuspensio on valmistettu erillään, ' ·' jossakin tarkoitukseen sopivassa pienikokoisessa pulpperissa, jos niin halu- :·· taan. Toinen mahdollisuus on järjestää kyseistä vaahtosuspensiota varten ] ’ oma pienikokoinen aitaansa, jossa suspensio sekä valmistetaan että josta se ' *. myös syötetään tulevaan rainaan kerrosten väliin.

25

Edelleen kyseisten perälaatikon kammion tai kammioiden läpi johdettavien t. putkien kautta voidaan rataan syöttää paitsi valmista rainaa tai vaahtosuspen- . · · ·. siota myös jotakin tuotteessa tarvittavaa kiintoainetta. Kyseinen kiintoaine voi

olla vaikkapa pelkkä kuituhake, sideaine, kuituhakkeen ja sideaineen seos tai 30 joku täysin muu materiaali, jolla ei ole mitään yhteyttä varsinaiseen kerroksen muodostukseen. Tällaisessa tapauksessa materiaali voi olla esimerkiksi SAP

P4oo6 11 5 51 2 29 (super absorbent polymer), jota käytetään nesteiden absorboinein, tai vaikkapa nauha, johon on kiinnitetty siemeniä ennalta määrätyin välimatkoin.

Lisäksi on selvää, että kyseiset putket 114 ja/tai 116 on mahdollista korvata 5 rainan leveyssuuntaan ulottuvilla litteillä suutinkanavilla, joilla rataan voidaan syöttää leveätä raitaa. Ja, kuten jo tekniikan tasossa esitettiin kyseiset putket tai suutinkanavat voivat olla pituussuunnassaan siirrettäviä, jolloin niistä syötettävän materiaali syöttökohta rainanmuodostusosalla on säädettävissä käyttökohteen mukaan. Luonnollisesti kyseiset putket ja/tai suutinkanavat on mah-10 dollista tehdä myös rainan leveys- ja/tai paksuussuunnassa liikuteltaviksi, jos rainaan halutaan jostakin syystä sen pituussuunnassa aaltoilevia raitoja.

Kuviossa 14 esitetään vielä eräs keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen perälaatikkoratkaisu 178. Pääasiallinen ero edellä esitettyihin perä-15 laatikoihin verrattuna on siinä, että tämän suoritusmuodon perälaatikko on suljettu eli paineistettu, kun taas muissa suoritusmuodoissa kyseessä on ollut atmosfäärinen perälaatikko. Käytännössä kuvion 14 suoritusmuodossa ei ole muuta eroa esimerkiksi kuvion 8 esittämään suoritusmuotoon kuin se, että nyt kuituhake samoin kuin muutu kiintoaineet syötetään perälaatikon 178 kannen 20 179 läpi sulkusyöttimillä 182 ja 183 tai vastaavilla paineenkestävillä syöttölait teilla. Aivan vastaavalla tavalla, mikäli kyseessä on jatkuvan langan, kaapelin, kuidun tai vastaavan syöttäminen perälaatikon kautta valmistettavaan rainaan, . on syötön tapahduttava paineenkestävän johteen kautta. Eräänä esimerkkinä *. paineenkestävästä johteesta voidaan pitää vaikkapa tiivistysrullia, jotka on tii- 25 vistetty ilmatiiviisti perälaatikon kannen yhteyteen niin, että lanka, nauha tai vastaava kulkee ulkoilmanpaineesta paineistettuun perälaatikkoon. Luonnolli-sesti toinen tapa olisi järjestää koko materiaalirulla tai -kela paineistettuun ti- » · .···. laan.

. 30 Edellä esitetyistä esimerkinomaisista suoritusmuodoista käy ilmi, että käsitelty uudentyyppinen vaahtomenetelmä sallii lähes millaisten tahansa kuitupohjais-;’/ ten tuotteiden valmistamisen. Siten kuitumateriaaleina voidaan käyttää sekä P4006 1 1 5 5 1 2 30 epäorgaanisia että orgaanisia kuituja joko yksinään tai yhdessä toistensa kanssa. Epäorgaanisista materiaaleista voidaan mainita esimerkkeinä erilaiset lasikuidut, hiilikuidut, kvartsikuidut, keraamiset kuidut, zirkoniumkuidut, boori-kuidut, wolframikuidut, molybdeenikuidut, berylliumkuidut sekä erilaiset teräs-5 kuidut. Orgaanisista materiaaleista puolestaan voidaan esimerkkeinä mainita polyamidikuidut, polyesterikuidut, polyetyleenikuidut, asetaattikuidut, akryyli-kuidut, melamiinikuidut, nylonkuidut, modakryylikuidut, olefiinikuidut, lyocell-kuidut, rayonkuidut, aramidikuidut ja erilaiset luonnonkuidut kuten sisal- ja juut-tikuidut. Kyseeseen voivat tulla mainitut kuidut yksittäisinä tai erilaisina kuitu-lo kimppuina. Samoin kyseeseen voivat tulla kaikki kuitupituudet aivan lyhyestä pituudesta, joksi voidaan katsoa muutaman millimetrin mittaiset kuidut, aina täysin jatkuvaan kuituun saakka.

Kuten edellä esitetystä käy ilmi on kehitetty aivan uudentyyppinen sarja tuottei-ls ta, jotka on mahdollista valmistaa ainoastaan edellä esitetyllä uudentyyppisellä vaahtorainauksella. Edellä olevasta on huomattava, että kautta koko tekstin on termiä ’vaahto’ käytetty kuvaamaan joko tuoretta, vedestä ja pinta-aktiivisesta aineesta valmistettua, vaahtoa tai tuotantokoneen imulaatikoilta tai viiralta palautuvaa uudelleen käytettävää vaahtoa, josta siis olennainen osa kuiva-20 aineesta on jäänyt itse tuotteeseen viiralle. Siten ’vaahdon’ voisi ajatella tarkoittavan olennaisesti kuituvapaata vaahtoa. Termillä ’vaahtosuspensio’ puo- » :·’ lestaan tarkoitetaan kuitu-/kiintoainepitoista vaahtoa, eli periaatteessa vaah toa, joka on matkalla tuotantokoneelle luovuttamaan olennaisen osan kiintoai- * · neestaan viiralle.

i * · 25 • * a a . » a * · t · 9 • · · i a a i a « * a ♦ ta t a

Claims (42)

1. Menetelmä vaahtorainauksen suorittamiseksi, jossa menetelmässä kuitupitoista vaahtosuspensiota syötetään tuotantokoneen perälaatikosta (78, 5 178) sen rainanmuodostusosalle ja vaahtoa poistetaan rainanmuodostusosalla olevan ainakin yhden viiran (30) läpi kuitupitoisen rainan muodostamiseksi, tunnettu siitä, että ainakin osa vaahtosuspension muodostamiseksi tarvittavista kiintoaineista sekoitetaan vaahtoon mainitussa perälaatikossa (78, 178) syöttämällä vaahto paineella suuttimista (94) perälaatikkoon (78, 178). 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittua vaahtoa valmistetaan erikseen ns. vaahtopulpperissa (84).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että osa 15 mainitusta vaahdosta saadaan tuotantokoneen rainanmuodostusosalta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekoitetaan perälaatikossa (78, 178) vaahtoon vaahtosuspension ; ': muodostamiseksi kuitumateriaalia hakemuodossa. 20 . : 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että perälaatikossa (78, 178) sekoitetaan vaahtoon sidos-, täyte-, väriaineita tms. * : kiintoaineita.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että > I · * perälaatikkoon (78, 178) syötettävän vaahdon joukossa syötetään myös ' *; < ‘ kiintoainetta perälaatikkoon (78,178) vaahtosuspension muodostamiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jaetaan • 30 perälaatikko (78, 178) useampaan rinnakkaiseen tai päällekkäiseen osaan I I · * *: ·1: (78’, 78”, 78”’) monikerroksisen rainan valmistamiseksi. P4°o6 115512

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuodaan jatkuvaa kuitupitoista materiaalia valmistettavaan rainaan perälaatikon (78, 178) tai ainakin yhden sen osan (78’, 78”, 78’”) kautta.

9. Patenttivaatimuksen 1 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuodaan nauhaa, verkkoa, mattoa tai muuta olennaisesti tasomaista materiaalia rainaan perälaatikon (78, 178) tai ainakin yhden sen osan (78’, 78”, 78’”) kautta.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syötetään kuhunkin perälaatikon (78, 178) osaan (78’, 78”, 78’”) ainakin osittain erilaisia kiintoaineita.

11. Patenttivaatimuksen 7 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 syötetään kahteen tai useampaan perälaatikon (78,178) osaan (78’, 78”, 78’”) tuotavan vaahdon joukossa mainituilla perälaatikon (78, 178) osilla (78’, 78”, 78’”) syötettävän rainan kerrosten vaatimia yhteisiä kiintoaineita. ^.Patenttivaatimuksen 1 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 tuodaan jatkuvaa kuitua, lankaa, kaapelia tai vastaavaa materiaalia i perälaatikon (78, 178) tai ainakin yhden sen osan (78’, 78”, 78’”) kautta i valmistettavaan rainaan. * » < ·« * i » E I 13.Patenttivaatimuksen 8, 9 tai 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25 mainitun materiaalin nopeus säädetään samaksi kuin rainan : \: muodostumisnopeus. : : : 14. Patenttivaatimuksen 8, 9 tai 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun materiaalin nopeus säädetään suuremmaksi kuin rainan I 30 muodostumisnopeus.

15. Patenttivaatimuksen 1 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että johdetaan perälaatikon (78, 178) tai ainakin yhden sen osan (78’, 78”, 78’”) P4006 1 1 5 5 1 2 kautta laitteet materiaalin syöttämiseksi suoraan rainanmuodostusosalle syntyvään rainaan.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 säädetään mainittujen laitteiden asemaa rainan liikesuunnassa ja/tai jossakin sitä vastaan kohtisuorassa tasossa.

17. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut laitteet ovat putkia tai suutinkanavia. 10

18. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu materiaali on kuituhaketta, sideainetta, täyteainetta tms. kiintoainetta tai vaahtosuspensiota.

19. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kiintoaine on ’kuiva’ tuotteen perusrakenteeseen tarvittava kuitumateriaali.

20. Laitteisto vaahtorainauksen suorittamiseksi, johon laitteistoon kuuluu perälaatikko (78, 178) huuliaukkoineen (100, 101, 102, 103) ja 20 rainanmuodostusosa, joka edelleen muodostuu yhdestä tai useammasta : viirasta (30) ja viiran (30) syntyvään rainaan nähden vastakkaiselle puolelle sijoittuvista vaahdonpoistovälineistä (32), sekä perälaatikosta (78, 178), joka on varustettu laitteilla (80, 80’, 80”, 80”’) vaahdon vastaanottamiseksi ja \ ,·* laitteilla (82, 83, 182, 183) ainakin yhden kiintoaineen syöttämiseksi 25 perälaatikkoon (78, 178), tunnettu siitä, että perälaatikko (78, 178) on varustettu paineistetuilla vaahdon syöttösuuttimilla (94) mainitun ainakin yhden • > ‘ ' kiintoaineen sekoittamiseksi vaahtoon vaahtosuspensioksi. * >

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut ;30 vaahdon vastaanottolaitteet ja kiintoaineen sekoituslaitteet koostuvat perälaatikon (78, 178) altaasta (80, 80’, 80”, 80’”, 180) ja perälaatikkoon (78, 178) vaahtoa suihkuttavista suuttimista (94). rm 115512

22. Patenttivaatimuksen 20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittuihin vaahdon vastaanottolaitteisiin ja kiintoaineen sekoituslaitteisiin kuuluu lisäksi ainakin vaahdon jakoputki (96), josta vaahto jaetaan suuttimille (94).

23. Patenttivaatimuksen 20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon lisäksi kuuluu ainakin vaahtopulpperi (84) ja sen mainittuun jakoputkeen (96) yhdistävä pumppu (90) ja putkisto (92).

24. Patenttivaatimuksen 22 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu 10 ainakin yksi vaahdon jakoputki (96) on yhdistetty virtaustiellä (86, 92) mainittuihin vaahdonpoistovälineisiin (32).

25. Patenttivaatimuksen 20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittuihin kiintoaineen syöttölaitteisiin kuuluu ainakin kiintoainetta annosteleva laite (82, 15 83, 182, 183).

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu annosteleva laite on vaakaan yhdistetty kuljetin (82, 83) tai hakkuri. .* 20 27. Patenttivaatimuksen 20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittuihin : kiintoaineen syöttölaitteisiin kuuluu paineelliseen tilaan syötön salliva : : syöttölaite (182,183) esimerkiksi sulkusyötin. . 28.Patenttivaatimuksen 21 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut 25 suuttimet on sijoitettu perälaatikon (78, 178) altaan (80, 80’, 80”, 80”’,180) ; vastakkaisille seinämille niin, että suuttimista (94) purkautuvat suihkut menevät f · ;·' lomittain.

29. Patenttivaatimuksen 21 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut 30 suuttimet on sijoitettu perälaatikon (78, 178) altaan (80, 80’, 80”, 80’”,180) •: · : vastakkaisille seinämille niin, että suuttimista (94) purkautuvat suihkut osuvat vastakkain. 115512 [ i

30. Patenttivaatimuksen 21 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut suuttimet (94) on sijoitettu eri korkeuksille perälaatikon (78, 178) altaan (80, 80’, 80”, 80”’, 180) ainakin yhdelle seinämälle.

31. Patenttivaatimuksen 23 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että vaahtopulpperi (84) on varustettu ainakin sekoittimella ja laitteilla pinta-aktiivisen aineen ja veden annostelemiseksi vaahtopulpperiin (84).

32. Patenttivaatimuksen 23 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että 10 vaahtopulpperi (84) on varustettu laitteilla yhden tai useamman kiintoaineen annostelemiseksi vaahtopulpperiin (84).

33. Patenttivaatimuksen 20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että perälaatikko (78, 178) muodostuu useammasta rinnakkaisesta osasta (78’, 78”, 78’”) 15 kerrosten muodostamiseksi syntyvään rainaan.

34. Patenttivaatimuksen 33 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että perälaatikon (78, 178) ainakin yhden osan (78’, 78”, 78’”) huuliaukon (101, 102,103) sijainti rainan liikesuunnassa on säädettävissä muiden huuliaukkojen 20 (101, 102, 103) suhteen. , · 35. Patenttivaatimuksen 20 tai 33 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ; perälaatikko (78, 178) tai ainakin yksi sen osista (78’, 78”, 78’”) on varustettu laitteilla (108, 110) jatkuvan materiaalin (106, 112) viemiseksi valmistettavaan 25 rainaan perälaatikon (78,178) kautta. * » ;** 36.Patenttivaatimuksen 35 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut * materiaalin vientilaitteet muodostuvat ainakin ohjausrullista tai -teloista (110), :...: joilla mainitun materiaalin (106,112) syöttönopeus säädetään. : 30 ; i 37. Patenttivaatimuksen 35 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittuihin materiaalin (106, 112) vientilaitteisiin kuuluu lisäksi perälaatikkoon (78, 178) P4006 1 1 5 5 1 2 lähemmäksi huuliaukkoa (100, 101, 102, 103) sijoittuvat ohjainelimet, joilla materiaalin (106,112) asema valmistettavassa rainassa säädetään halutuksi.

38. Patenttivaatimuksen 20 tai 33 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että 5 perälaatikko (78, 178) tai ainakin yksi sen osista (78’, 78”, 78’”) on varustettu laitteilla (114, 116) materiaalin viemiseksi syntyvään rainaan rainanmuodostusosalle saakka.

39. Patenttivaatimuksen 38 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu 10 materiaali on kuituhake, sideaine, täyteaine tai muu vastaava kiintoaine tai vaahtosuspensio, joka sisältää ainakin vaahtoa ja jotakin kiintoainetta.

40. Patenttivaatimuksen 35 tai 38 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut laitteet ovat yksi tai useampi joko kiinteä tai ainakin rainan 15 pituussuunnassa siirrettävä putki (114,116) tai vastaava.

41. Patenttivaatimuksen 20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu perälaatikko (78) on atmosfäärinen.

42. Patenttivaatimuksen 20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu : perälaatikko (178) on paineistettu ja varustettu paineenkestävillä syöttölaitteilla j (182,183). f 1 1 » P4006 1 1 5 51 2