FI83436C - Foerfarande och anordning foer kontinuerlig framstaellning av mattor av glasfibermaterial. - Google Patents

Description

1 83436

Menetelmä ja laite huopien valmistamiseksi jatkuvasti lasi-ainekuiduista

Keksintö liittyy menetelmään ja laitteeseen sellaisten huopien valmistamiseksi lasiainekuiduista, joissa kuitujen suunta on sattumanvarainen. Tarkemmin sanottuna keksintö liittyy huopiin, jotka on valmistettu mineraalikuiduista, joita nimitetään yleisnimellä lasivilla, kivivilla jne.

Perinteiseen tapaan mineraalikuituhuovat valmistetaan jatku-vatoimisesti kerrostamalla jollekin kuljettimelle kuidut, joita kaasuvirtaukset kuljettavat. Kuljetin pidättää kuidut ja päästää kaasut lävitseen.

Ennen kuin kuidut kerrostuvat kuljettimelle, ne päällystetään jollakin hartsikoostumuksella, jonka tarkoituksena on sitoa kuidut toisiinsa antaen muodostuvalle huovalle sen kiinteyden. Nestemäisenä levitetty hartsikoostumus polyme-roidaan lämpökäsittelyllä, joka suoritetaan huovalle, jolle on ensin annettu haluttu paksuus ja tiheys.

Tavanomaisilla huopienvalmistusmenetelmillä saadaan tuotteita, joiden ominaisuudet eivät täysin vastaa kaikkia eräiden erikoissovellutusten edellyttämiä vaatimuksia. Yleisten eristysominaisuuksia koskevien vaatimusten lisäksi on joskus tarpeen, että käytetyillä tuotteilla on aivan erityisiä mekaanisia ominaisuuksia. Näin on esim. silloin, kun kysymys on aineista, jotka kannattavat puuosia ja joiden on tällöin kestettävä voimakkaita paineita, kuten esim. elementit, joita käytetään kattotasanteiden, joilla liikennöiminen on sallittua, eristämiseen. Samoin on silloin, kun näitä aineita käytetään ulkoeristykseen ja kun niiden on ennen kaikkea oltava repeytymislujia.

Näiden erityisominaisuuksia omaavien tuotteiden samoin kuin muidenkin, joista puhutaan tuonnempana, valmistamiseksi jou- 2 83436 dutaan tavanomaisia huopienvalmistusmenetelmiä muuntamaan.

Kun huopia valmistetaan kerrostamalla kuituja vastaanotto-kuljettimelle tai jollekin vastaavalle elimelle, kuidut eivät kasaannu kuljettimelle tasaisesti joka suuntaan. Kokeellisesti on todettu, että kuidut pyrkivät voimakkaasti asettumaan samansuuntaisesti vastaanottopinnalle. Tämä pyrkimys on sitä voimakkaampi, mitä pitempiä kuidut ovat.

Huopien tällainen rakenne edistää niiden eristysominaisuuksia ja myös niiden pituussuuntaista vetolujuutta. Monia käyttöjä ajatellen tällainen rakenne on siis edullinen. On kuitenkin ymmärrettävää, että tällainen rakenne ei ole kaikkein soveliain esimerkiksi silloin, kun tuotteen on oltava paksuussuun-nassa puristus- ja repeytymisluja.

Eräs ratkaisu tällaisten huopien puristuslujuuden parantamiseksi on lisätä niiden tiheyttä lisäämällä kuitupainoa pinta-alayksikköä kohti vastaanottoelimellä, jolle huopa muodostuu. Sen lisäksi että kuitupaino pinta-alayksikköä kohti on kerrostettaessa rajallinen, kuitujen kasaantuminen vastaanottoeli-melle estää nopeasti kaasuja pääsemästä sen läpi ja näin siis huovan valmistuksen jatkamista hyvissä olosuhteissa, ja tällöin ei tietenkään saada muita ominaisuuksia kuten repeytymislu j uutta paranemaan.

Erään toisen aikaisemmin ehdotetun ratkaisun mukaan toimitaan niin, että kuitujen suunta ei enää olekaan huovan tason suunta, vaan sitä vastaan kohtisuora suunta. Tällainen järjestely saadaan aikaan esimerkiksi muodostamalla huopaan taitteita.

Tällaisia taitteita saadaan aikaan varsinkin joko järjestelemällä huopa peräkkäisiksi, pitemmiksi tai lyhyemmiksi kerroksiksi halutun lopullisen paksuuden suuntaan tai puristamalla huopaa pituussuunnassa. Puristusvaikutus saa tarkoitetuissa olosuhteissa huovan muodostamaan aaltoja. Sideainekoostumuk-

II

3 83436 sen lämpökäsittely, joka suoritetaan myöhemmin, tekee tämän taiterakenteen pysyväksi.

Sillä, että kuidut ovat näin muodostetun huovan paksuussuun-taan, antaa mahdollisuuden parantaa tuntuvasti huovan puristus- ja repäisylujuutta. Tällainen rakenne on kuitenkin epäedullinen pituussuuntaisen vetolujuuden - huopa pyrkii aukenemaan taitteistaan - ja taivutuslujuuden kannalta.

Kuidut saadaan asettumaan paksuussuuntaan myös liittämällä yhteen huopanauhoja, joiden leveys vastaa huovan haluttua paksuutta ja jokainen nauha asetetaan siten, että kuidut ovat muodostuneen huovan pintoihin nähden kohtisuorassa tasossa. Nauhat saadaan pidetyksi toisiaan vasten jonkin päällysteen tai kalvon avulla, joka peittää huovan toisen pinnan tai molemmat pinnat. Nauhat voidaan mahdollisesti myös liimata suoraan toisiaan vasten toisiaan koskettavista pinnoistaan.

Tällä suhteellisen monimutkaisella tekniikalla valmistettuja huopa-aineita, joita kutsutaan "kerroskankaiksi", käytetään pääasiassa putkien eristämiseen. Tällaisessa käytössä valmistetun aineen taipumisalttius ja jopa rullausalttius ei enää olekaan haitta, vaan erityisesti tavoiteltu ominaisuus.

Tämän keksinnön eräänä tavoitteena on aikaansaada huopia, joiden mekaaniset ominaisuudet, varsinkin puristus- ja repäisylujuus huovan paksuussuunnassa, saadaan paremmaksi ilman aikaisemmin esiintyneitä haittoja ja siis ilman taitteita tai huopanauhojen kokoamista.

Keksinnön eräänä toisena tavoitteena on myös aikaansaada mekaanisilta ominaisuuksiltaan parempia huopia, joiden eristysominaisuudet pysyvät hyvinä.

Keksinnön eräänä tavoitteena on edelleen aikaansaada huopia, joilla on edellä mainitut ominaisuudet, tiheyden ollessa mahdollisimman pieni.

4 83436 Näihin tuloksiin pääsemiseksi keksinnössä ehdotetaan sellaisten eristyshuopien valmistusta, joissa kuitujen suunta on jollei isotrooppinen niin ainakin sattumanvaraisempi. Edellä mainituissa aikaisemmissa menetelmissä nimittäin taitteiden muodostaminen tai huopanauhojen kokoaminen ei pohjimmiltaan muuta varsinaisesti kuitujen suuntausta huovan paksuus-suunnassa. Ne suuntautuvat ainoastaan taitteiden tai Tainojen suuntaisesti. Sitä vastoin keksinnön mukaan pyritään järjestämään niin, että kuidut nimenomaan huopa-aineen sisällä omaksuvat mahdollisimman vaihtelevat suunnat muuttamatta olennaisesti kuitukerroksen yleissuuntaa.

Keksinnön mukaan vastaanottoelimelle koottu kuituhuopa, jota mahdollisesti on puristettu sen paksuussuunnassa, puristetaan jatkuvatoimisesti sen pituussuuntaan ohjaamalla se kulkemaan useiden kuljettimien välistä, jotka rajaavat huovan ala- ja yläpintoja, pituussuuntaisen puristuksen syntyessä siitä, että huopa kulkee kuljetinparilta, jolla on määrätty nopeus, toiselle kuljetinparille, jonka nopeus on pienempi kuin ensimmäisen.

Esipuristus paksuussuunnassa on tavallisesti tarpeen. Huovan poistuessa kuitujen vastaanottotilasta huovan muodostumistavasta riippuen havaitaan tiheydessä erittäin suurta epätasaisuutta. Vaikka kuljettimen kanssa kosketuksessa olevassa osassa on suhteellisen paljon kuituja, kuidut, jotka ovat vapaalla pinnalla, ovat kasaantuneet erittäin ohuelti ja epätasaisesti .

Paksuussuunnassa tapahtuvan puristuksen tarkoituksena onkin saada aikaan, että tiheys olisi tasaisempi huovan paksuuden joka kohdassa. Hyvä tasaisuus on nimittäin eräs edellytyksistä, jotta kuitujen uudelleenjärjestäytyminen, joka on tuloksena pituussuuntaisesta puristuksesta, tapahtuisi tyydyttävällä tavalla.

Lisäksi paksuussuunnassa tapahtuva puristaminen edistää omal- il 5 83436 ta osaltaan tiheämmän kuitukerroksen muodostumista pintaan samalla tavoin kuin huovan toiseen, kuljettimen kanssa kosketuksessa olevaan pintaan.

Tällaisen pintakerroksen läsnäolo samoin kuin se, että huopaa pidetään kiinni sen molemmilta pinnoilta pituussuuntaisen puristuksen aikana, edistävät nekin omalta osaltaan kuitujen uudelleenjärjestäytymistä huovan sisällä ilman taitteiden muodostumista .

Lisäksi taitteiden muodostumisen estämiseksi, kun kuitujen kasaantuminen saadaan aikaan rajoitetussa tilassa, kokemuksen mukaan pituussuuntaista puristusta on jokaisen erillisen vaiheen osalta rajoitettava.

Eri tekijät vaikuttavat toisistaan riippumatta tämän rajan määrittämiseen. Etenkin on otettava huomioon huovan tiheys ja sen paksuus, jotka tietyllä tavalla määräävät huovan kyvyn muuttaa muotoaan kun sitä taitetaan kaksinkerroin. Selvää on varsinkin se, että paksu ja tiheä huopa on vähemmän altis muodostamaan taitteita. On otettava huomioon myös huovan muodostavien kuitujen laatu. Uudelleenjärjestäminen taitteita muodostamatta on sitä helpompaa, mitä lyhyempiä kuidut ovat.

Näemme seuraavassa tyyppiesimerkkejä mineraalikuituhuovista ja niiden käyttäytymisestä tämäntyyppisessä käsittelyssä. Mutta jo nyt voimme tavallisesti lämmön- ja ääneneristykseen käytettävien huopien osalta arvioida, että epäsuotavien taitteiden muodostumisen estämiseksi on eduksi, että puristussuhde toisin sanoen kuitupainojen suhde pinta-alayksikköä kohti ennen ja jälkeen kunkin puristuksen, pysyy alle 10 ja mieluiten se on alle 7.

Edulliset puristussuhteet vaihtelevat kuitenkin paljon huopien rakennusaineena olevien kuitujen laadusta riippuen. Mitä paksumpia kuidut ovat, sitä pienempi on puristussuhde jokaisen työvaiheen osalta. Niinpä kuiduille, joiden keskihal- 6 83436 kaisija on olennaisesti yli 10 mikrometriä, puristussuhde on kunkin työvaiheen osalta mieluiten alle 5.

Keksijät ovat todenneet, että näin meneteltäessä alunperin olennaisesti huovan pintojen suuntaisina kerroksina levittäytyneet kuidut asettuvat satunnaisiin suuntiin huovan sisällä, kun sen sijaan kuljettimen kanssa kosketuksessa olevat kuidut pysyvät olennaisesti pintojen suuntaisina. Toisin sanoen huovan sisällä muodostuvat silmukat pysyvät kooltaan suhteellisen pieninä eivätkä vaikuta huovan pintoihin.

Keksijät ovat yllättävästi todenneet, että suurempiin puris-tussuhteisiin voidaan päästä, kun puristus suoritetaan useana peräkkäisenä vaiheena varsinkin sellaisten huopien osalta, joissa puristaminen on vaikeaa ilman että muodostuu taitteita. He ovat todenneet myös, että samalla lopullisella puristus-suhteella valmiiden tuotteiden ominaisuudet saadaan paremmiksi, kun puristaminen suoritetaan useana vaiheena. Keksintö koskee siis huopien useassa vaiheessa suoritettavia puristus-tapoja.

Useampivaiheisessa menetelmässä todettujen parannusten syyt eivät ole täysin selvillä. Voidaan olettaa, että rajoittamalla kussakin vaiheessa käytettyä puristusta edistetään laajuudeltaan rajallisten paikallisten muodonmuutosten esiintymistä ja että myöhemmät muodonmuutokset syntyvät eri kohdissa kuin ensimmäiset, jolloin tuloksena on, että muodonmuutoksia syntyy useampia kun taas yhdessä ainoassa vaiheessa lukumäärältään harvemmat muodonmuutokset pyrkisivät koskemaan huomattavaa osaa huovan paksuudesta. Tämä on vain olettamus. Huopien poikkileikkausten tarkastelu kuitenkin näyttää vahvistavan tämän olettamuksen: silmukat ovat keksinnön mukaisessa tapauksessa pieniä ja hyvin jakautuneina huovan massaan.

Huovan pinnoilla olevat kuidut muodostavat käytännöllisesti katsoen silmukattomia kerroksia.

Il 7 83436

Edes lisättäessä pituussuuntaisia puristuskertoja, pituussuuntaisten puristusten puristussuhteet, joihin voidaan päästä, eivät ole tietenkään rajattomia. Käytännön syistä pituussuuntainen kokonaispuristussuhde eli kaikkien huopaan kohdistettujen pituussuuntaisten puristusten puristussuhteet ei yhteensä ylitä 15. Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen oleelliset tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa .

Seuraavassa selityksessä annetaan yksityiskohtaisia tietoja huopien valmistusolosuhteista keksinnön mukaisella menetelmällä samoin kuin näin valmistetuista huovista.

Siinä viitataan liitteenä oleviin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 esittää kaavamaisesti ja perspektiivikuvana leikkausta ilman pituussuuntaista puristusta valmistetun huovan kappaleesta; kuvio 2 on edellisen kaltainen kuva kappaleesta huopaa, joka on puristettu aikaisempien menetelmien mukaan; kuvio 3 on edellisten kaltainen kuva kappaleesta huopaa, joka on puristettu keksinnön mukaan; kuvio 4 on kaavakuva keksinnön mukaisesta huovan valmistus-linjasta; kuvio 5 on suurennettu ja yksityiskohtaisempi kuva kuvion 4 siitä osasta, jossa huovan puristaminen tapahtuu; kuvio 6 on diagrammi puristuslujuuksista tiheydestä riippuen ja eri valmistustapojen osalta ilman keksinnön mukaista puristusta ja sen kanssa; kuvio 7 on diagrammi, joka kuvaa puristuslujuuden paranemis-kehitystä huovan paksuudesta riippuen.

Kuitujen hallitseva asento huovassa, jolle on suoritettu vain paksuussuuntainen puristus, on esitetty kuviossa 1. Suurin osa kuiduista asettuu huovan pintojen suuntaisesti tai hyvin lähellä sitä olevaan asentoon. Kuitujen dispositio on olennaisesti sama, kun huopaa tarkastellaan pituussuuntaan, joka on osoitettu nuolella, tai kohtisuoraan suuntaan (kuljettimeen nähden, jolle huopa on muodostunut).

8 83436 Tämäntyyppinen huopa on erittäin lämmönkestävä, mutta se puristuu helposti kasaan tai repeytyy paksuussuunnassa.

Taitehuovat, jollainen on esitetty kuviossa 2, ovat repäisy-ja puristuslujempia sikäli mikäli taitteiden läsnäolo merkitsee kuitujen nostamista huovan paksuuden suuntaisiksi. Huovan pinnalla näkyy syviä taitteita. Poikkisuunnassa poikkileikkauksen rakenne vaihtelee riippuen siitä, mistä kohdin se on tehty taitteisiin nähden. Tällainen rakenne kestää heikosti taivutusta ja pituussuuntaista vetämistä.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisesti valmistettua huopaa. Pituussuunnassa todetaan kuitujen olevan kovin monensuuntaisina huovan keskellä eikä pinnalla ole taitteita. Poikkisuunnassa yleensä hallitseva suunta pysyy huovan pintojen suuntaisena.

Kuvio 4 esittää huovanvalmistuslaitteiston yleiskaavaa. Tässä kaavassa näkyy kolme varsin erillistä osaa, se, jossa huopa muodostetaan kuiduista, se, jossa huopa puristetaan keksinnön mukaisella tavalla ja lopuksi osa, jossa huopa käsitellään lämmöllä sideaineen verkkouttamiseksi.

Kuitujenmuodostuslaitteisto on esitetty kaavamaisesti kolmella keskipakolaitteella 1. Keksinnön suorittaminen ei liity mihinkään erityiseen valmistustapaan. Tapa, johon tässä viitataan, on vain se, jota teollisuudessa eniten käytetään lasikuitujen valmistamiseksi, mutta muutkin tavat ovat varsin tärkeitä, etenkin ne, joita tavallisesti käytetään kivivillan valmistukseen ja joissa käytetään joukkoa keskipakopyöriä ke-häseinämillä, joilta aine tulee kiihdytettäväksi ja suihkutettavaksi kuiduiksi.

Kolme keskipakolaitetta 1 on asennettu sarjaan. Suurissa laitteistoissa sentrifugeja voi olla kymmenkunta ja jopa enemmänkin.

Kunkin keskipakolaitteen 1 puhaltamat kuidut muodostavat

II

9 83436 aluksi renkaan muotoisen vaipan 2. Kaasuvirtaukset kuljettavat ne vastaanottotilan 3 alaosaa kohti, jossa on vastaanotto-kuljetin 4, joka päästää kaasut lävitseen ja pidättää kuidut. Kaasujen virtaus saadaan aikaan imulla, jota ylläpidetään kuljettimen 4 alla laatikoista 5, joissa ylläpidetään alipainetta tilan 3 ilmakehään nähden.

Kuidut kerrostuvat kuljettimelle paksuudelle, joka kasvaa vastaanottotilan ulostuloon mentäessä.

Tilan sisällä ei-esitetyt elimet suihkuttavat kuiduille jotakin nestemäistä sideainekoostumusta. Perinteisesti pyritään sideaine saamaan jakautumaan mahdollisimman tasaisesti kuiduille, jotta sideaine olisi sitten hyvin tasaisesti jakautuneena koko huovassa.

Tilasta 3 tuleva huopa 6 on tavallisesti suhteellisen kevyt. Sen keskimääräinen tilavuuspaino on pieni, vaikka huopa on paksu. Lisäksi huovan valmistustavan vuoksi kuidut ovat pääasiassa kuljettimen 4 suuntaisina. Peräkkäisillä muokkaustoi-menpiteillä huovan tiheys saadaan huomattavasti kasvamaan ja kuitujen suunta muuttumaan.

Nämä muutokset käsittävät keksinnön mukaan mieluiten huovan puristamisen paksuussuunnassa. Tämä puristaminen suoritetaan esimerkiksi, kuten kuvioissa 4 ja 5 on esitetty, saattamalla huopa 6 kulkemaan kahden kuljettimen 7 ja 8 välistä, näiden kahden kuljettimen välisen etäisyyden pienentyessä huovan ete-nemissuunnassa.

Tällä tavoin puristettu huopa kulkee sitten kuljetinparien 9, 10 ja 11,12 välistä, kunkin parin nopeuden ollessa edellisen parin nopeutta pienempi, mikä saa aikaan huovan jatkuvan pu-ristumisen pituussuunnassa.

Tämän muutossarjan aikana huopaa pidetään kiinni kaiken aikaa, jottei se pääse muokkautumaan takaisin alkuperäiseen ίο 8 3 436 tilavuuteensa. Sitten se ohjataan suoraan uuniin 13, jossa lämpökäsittely verkkouttaa sideaineen ja stabiloi huovan.

Kun huopa on poistunut uunista 13, se vielä leikataan ja pakataan sen mukaan, millaiseen käyttöön se on tarkoitettu.

Huovan käsittely keksinnön mkaisella menetelmällä on esitetty yksityiskohtaisesti kuviossa 5.

Tämä kuvio esittää kaavamaisesti kuljettimien 7, 9 ja 11, joilla huopa etenee uuniin asti, rataa.

Näiden kuljettimien huopaa kannattavat pinnat ovat mieluiten samassa tasossa.

Nämä kaasuja läpäisevät kuljettimet muodostavat verkot, silmukat tai muut senkaltaiset rakenteet lepäävät kannattimilla kuten metallilevyillä tai teloilla, joita ei ole esitetty ja jotka pitävät kuljettimet halutussa asennossa.

Kuljettimia liikutetaan tavanomaiseen tapaan vetopyörillä 14, 15, 16. Kuljettimia vedetään ilman liu'untaa, esimerkiksi niissä kiinni olevilla ketjuilla, jotta huovalle saadaan erittäin tarkat nopeudet. Jokaisen kuljettimen moottori on toisistaan riippumaton, niin että niitä voidaan säätää erikseen.

Kuljettimien 7, 9 ja 11 kohdalla on kolme muuta kuljetinta 8, 10 ja 12. Yleensä kuljetinparien (7, 8, 9, 10, 11, 12) nopeudet säädetään sellaisiksi, että huovan molemmat puolet etenevät samaa tahtia. Tämä edellyttää, että kun, kuten kuviossa on esitetty, yksi tai useammat kuljettimet (8, 10) ovat kaltevia, niiden nopeudet ovat hieman suuremmat kuin vastaavien kuljettimien (7, 9).

Kuljetin 9 ei ainoastaan aikaansaa, kuten edellä näimme, huovan paksuussuuntaista puristusta, vaan se myös tasoittaa tiheyden joka kohdassa tätä paksuutta. Samoin kosketuksessa

II

n 83436 kuljettimeen 9 kuidut joutuvat muodostamaan pintakerroksen. Kuljettimen 8 osalta on todettu kokeellisesti, että hieman suurempi nopeus kuin kuljettimen 7 aikaansaama etenemisnopeus saattaa edistää tämän pintakerroksen muodostumista ja vieläpä tietyllä tavoin edistää kuitujen uudelleenjärjestäytymistä huovan sisällä. Kuljettimen 8 nopeuden lisäys ei saa kuitenkaan olla liian suuri, jottei vahingoiteta huovan rakennetta. Kun tällaisia kuljetusolosuhteita käytetään, ylemmän kuljettimen 8 nopeuden lisä on mieluiten alle 10 %.

Kuljettimien 8, 10 ja 12 korkeutta kuljettimiin 7, 9 ja 11 nähden voidaan säädellä. Tätä varten kaikki kuljettimet 8, 10 ja 12, ei-esitetyt telat, joilla ne lepäävät, ja vastaavat moottorit, jotka niitä liikuttavat, on kiinnitetty kaavamaisesti esitettyihin kehyksiin 17 ja 18. Nämä kehykset 17 ja 18 on ripustettu säätötangoilla 19, 20, 21, 22 pylväsrakenteisiin 23, 24 ja 25, jotka ulottuvat huopien valmistuslinjan yli.

Tankojen 19, 20, 21, 22 korkeutta voidaan säädellä tavanomai sin keinoin esimerkiksi käyttämällä nostoruuveja.

Kuvion esittämässä suoritusmuodossa kuljettimet 8 ja 10 on sovitettu samaan kehykseen 17 ja niitä säädetään siis samanaikaisesti. Tämä on vain eräs järjestelymahdollisuus. Mikäli näyttäisi olevan edullisempaa säätää erikseen kuljetinten kaltevuutta ja korkeutta, ne voidaan tietysti sovittaa erillisiin kehyksiin, joita säädetään toisistaan riippumatta, kuten kehyksiä 17 ja 18.

Eri kuljettimien korkeuden säätäminen riippuu sekä vastaanottotilasta tulevan huovan 6 paksuudesta että valmiin huovan paksuudesta sellaisena kuin se menee uuniin. Näiden puhtaasti geometristen seikkojen lisäksi huovan puristuksen valintaan sen paksuussuunnassa vaikuttaa myös huovan käyttäytyminen pituussuuntaisessa puristuksessa. Mainitsimme jo tästä asiasta, että toivottujen rakennemuutosten ilmestyminen i2 83436 riippuu huovan tiheydestä, kuitujen paksuudesta ja pituudesta. Säätämällä kuljetinten korkeutta voidaan määrittää parhaissa mahdollisissa olosuhteissa huovan tiheys ja paksuus ottaen huomioon käsiteltävän huovan alkuperäisen paksuuden ja sen muodostavien kuitujen laadun.

Tässä yhteydessä on tärkeätä huomata, että huovan tiheysolo-suhteet pituussuuntaisen puristuksen aikana ja valmiissa tuotteessa voivat olla kovin erilaiset. Käytännössä eniten markkinoilla esiintyvät puristuslujät huovat ovat sellaisia, joiden tiheys on suhteellisen suuri eristysaineiksi. Se sijoittuu tavallisesti 30 ja 150 kg/m^ välille. Tällaisten tiheyksien aikaansaamiseksi joudutaan tavallisesti suorittamaan lopullinen puristus paksuussuunnassa siinä vaiheessa, kun huopa ohjataan sideaineen käsittelyuuniin 13. Vaikka nimittäin taitteiden muodostumisen estämiseksi pituussuuntaisen puristuksen aikana onkin suotavaa, että huovan tiheys on riittävän suuri, tämä tiheys ei saa kuitenkaan olla liian suuri, koska silloin kuitujen uudelleenjärjestäytyminen olisi myös vaikeaa ja se saattaisi myös osaksi pilata huovan rakennetta.

Esimerkinomaisesti huovilla, jotka on valmistettu kuiduista, joiden keskimääräinen läpimitta on 6-14 mikrometriä ja joiden keskimääräinen pituus on muutaman senttimetrin luokkaa, huovan alkupuristus paksuussuunnassa valitaan mieluiten sellaiseksi, että puristetun huovan tiheys on mieluiten suurempi kuin 10 kg/m^.

Kevyemmissä huovissa kuitujen uudelleenjärjestäytyminen saattaa olla vähemmän tasaista ja näin on sitäkin suuremmalla syyllä, kun jotta päästäisiin puristuslujuuden ja repäisylu-juuden kannalta toivottuihin tiheyksiin, tarvittavien pituussuuntaisten puristussuhteiden olisi oltava erittäin suuria.

Samalla tavoin puristusoperaatio suoritetaan mieluiten huoville, joiden tiheys ei ylitä 60 kg/m^.

i3 83436

Kuten edellä mainitsimme toimintaolosuhteiden kohdalla, huovan tiheys ennen pituussuuntaista puristamista ja puristus, joka sille suoritetaan, riippuvat ainakin osaksi toisistaan. Mitä suurempi tiheys on, sitä heikompi on puristus.

Näihin olosuhteisiin tulee lisäksi vielä paksuuskysymys. On selvää, että jotta kuidut voisivat järjestäytyä uudelleen edellä selitetyllä tavalla, on huovan oltava vähintään tietyn paksuinen pituussuuntaisen puristuksen hetkellä. Huovilla, joista oli puhe edellisessä kappaleessa, paksuus ennen pituus-suuntaista puristusta ei ole mielellään alle 80 mm ja edullisesti se on yli 100 mm.

Tiheys- ja paksuusolosuhteet voidaan ilmaista myös kuitujen tarvittavana painona pinta-alayksikköä kohti. Yksinkertaistaen voidaan sanoa, että jotta voitaisiin toimia hyvissä olosuhteissa, kuituja on kuljettimella ennen pituussuuntaista puristusta mieluiten yli 0,75 kg/m^.

Joka tapauksessa on suotavaa, että puristus suoritetaan pak-suussuunnassa vähitellen, jotta vältytään kuitujen vahingoittumiselta. Kuljettimien 8 pituus valitaan edullisesti sellaiseksi, että kaltevuus kuljettimen 7 tasoon verrattuna ei ole suurempi kuin 20 % ja mieluiten se on alle 15 %.

Kun paksuussuuntaieen puristuksen tulee olla suhteellisen voimakas, jotta päästään toivottuihin tiheysarvoihin, saattaa olla eduksi, kuten kuviossa 5 on esitetty, jatkaa kuljettimilla 7 ja 8 aloitettua puristusta kuljettimilla 9 ja 10 (olipa ne sitten asennettu samaan kehykseen tai ei). Tällä tavoin vältytään linjan jatkumiselta liian pitkänä.

Samoin kuin on suotavaa pienentää paksuutta vähitellen, näyttää olevan suotavaa, että pituussuuntainen puristus ei ole liian kova. Samoin on toivottavaa vähentää pituussuuntaista nopeutta vähitellen tai ainakin jakaa tämä toimenpide sarjaksi pienempiä nopeuden hidastuksia.

i4 83 436 Tämänsuuntaisia yrityksiä on tehty käyttämällä sarjaa teloja, joiden nopeus hidastuu vähitellen. On osoittautunut erittäin vaikeaksi saada nämä telat toimimaan kunnolla, sillä kuidut pyrkivät tunkeutumaan peräkkäisten telojen väliin ja aikaansaamaan laitteen "tukkeutumisen".

Näistä syistä on osoittautunut edullisemmaksi käyttää kuljet-timia, jolloin vältytään tämäntyyppisiltä vaikeuksilta. Vaikka on tietysti mahdollista käyttää sarjaa, jossa on useita peräkkäisiä kuljettimia, joiden nopeudet hidastuvat vähitellen, käytännön seikat kuitenkin rajoittavat käytettävien kuljettimien lukumäärää.

Ottaen huomioon pituussuuntaiset puristukset, joita voidaan käyttää huovan rakenteen muuttamiseksi, ja puristussuhteet, jotka ovat mahdollisia ilman että taitteita muodostuu, käytännössä rajoitetaan huovan nopeuden hidastusvaiheet lukumäärältään vähäiseksi. Eräissä tapauksissa yksi ainoa pituussuuntainen puristus riittää, toisissa taas on suositeltavaa käyttää kahta vaihetta, kuten kuviossa 5 on esitetty, tai jopa useampaa kuin kahta vaihetta.

Tässä kuviossa huopa 6, joka on osaksi puristettu paksuussuun-nassa sen kulkiessa kuljettimien 7 ja 8 välistä, ohjataan kuljettimien 9 ja 10 väliin, jotka ovat heti edellä mainittujen jatkona. Kuljettimien 9 ja 10 nopeus on pienempi kuin kuljettimien 7 ja 8. Nopeussuhde määrittää pituussuuntaisen puris-tussuhteen.

Koska puristus tapahtuu huovan kulkiessa ensimmäiseltä kulje-tinparilta toiselle kuljetinparille, on tarpeen jättää niiden väliin minimiväli, josta puristettu huopa ei pääse karkaamaan. Käytännössä muutaman senttimetrin rako riittää, jotta kuljettimien liike voi tapahtua kitkatta ja jotta huopa ete-nee jatkuvasti haluttuun suuntaan.

Yleensä peräkkäisten kuljettimien väliin voidaan sovittaa is 83436 liukuelimiä hyvän jatkuvuuden aikaansaamiseksi huovan kululle. Näitten osien pinta on tasainen kuljettimien, joiden väliin ne on sovitettu, pintojen jatkeiden kohdalla.

Kulkiessaan kuljettimien 9 ja 10 välistä huopa, joka puristettiin pituussuuntaisesti ensimmäisen kerran, puristuu edelleen paksuussuunnassa, ja toinen pituussuuntainen puristus suoritetaan huovan kulkiessa kuljettimilta 9 ja 10 kuljettimille 11 ja 12.

Pituussuuntainen puristussuhde voi kahdessa peräkkäisessä puristuksessa olla joko sama tai erilainen. Käytännössä on suotavaa, että suhteet ovat mahdollisimman lähellä toisiaan, jotta huovan rakenteeseen tehdyt muutokset jakautuisivat tasaisesti, kuten edellä näimme.

Kuviossa 5 kuljettimet 11 ja 12 ovat sovitetut samansuuntaisesti toisiinsa nähden. Toisin sanoen huopaa ei enää puriste-takaan sen paksuussuunnassa ja näin on, vaikka sille suoritet-taisiinkin uusi puristaminen sen mennessä sisään uuniin. Huovan muokkauksen tässä vaiheessa tiheys on itse asiassa tavallisesti suhteellisen suuri ja huovan puristamiseksi joudutaan käyttämään suhteellisen voimakasta painetta, mikä on hankalaa menetelmän tässä vaiheessa tavallisesti käytettävillä kuljet-timilla. Sitävastoin tullessaan uuniin huopa kulkee kahden suuren telan välistä, jotka voivat vaikeuksitta puristaa sitä kovastikin. On kuitenkin suotavaa, ettei paksuuden supistuminen ole uuniin tullessa liian suuri, sillä jos niin olisi, saattaisi puristus, joka siitä seuraisi, muuttaa epäsuotaval-la tavalla huovan pituussuuntaisilla puristuksilla aikaansaatua rakennetta. Käytännössä on suotavaa, että paksuus uunin sisääntulossa ei ole suurempi kuin kaksi kertaa lopullisen tuotteen paksuus.

Huovan pysyminen jatkuvasti kuljettimien 11 ja 12 ja uunin kuljettimien välissä saattaa olla vaikeata ilman lisäosia pelkästään niiden geometriaan liittyvistä syistä. Tässä tapauk- i6 83436 sessa voidaan järjestää ohjaimen muodostavia kiinteitä elimiä 26 ja 27. Jotta kuidut eivät liimautuisi tällaisiin elimiin, on eduksi kuumentaa niitä.

Keksinnön mukaisia käsittelykokeita suoritettiin esimerkinomaisesti laitteella, joka on esitetty kuviossa 4, etenkin tasanteissa käytettävien eristyshuopien puristuslujuuden parantamiseksi .

Kuidut muodostetaan sentrifugoimalla sentrifugilla, johon aine johdetaan vedettävässä tilassa. Aineen kulkiessa sentrifu-gin kehällä olevista rei'istä muodostuu filamentteja. Nämä filamentit tunkeutuvat kuumaan kaasuvirtaukseen, joka kiertää pitkin sentrifugin seinämää. Ne vedetään kuiduiksi keskipako-vaikutuksella ja suihkutetaan päin kylmää seinämää, jossa ne katkeavat. Tällä tavoin saadaan suhteellisen lyhyitä kuituja, joiden keskipituus on noin 1-3 cm ja läpimitta noin 12 mikrometriä.

Kolmen keskipakolaitteen sarjalla muodostetut kuidut kootaan hihnakuljettimelle, kun ne on ensin päällystetty jollakin fe-nolihartsilla.

Kuitupaino pinta-alayksikköä kohti huovan muodostumisvyöhyk-keellä vaihtelee kokeesta toiseen 1-3 kg/m2.

Valmistettujen huopien paksuus vaihtelee 30-120 mm ja niiden tiheydet vaihtelevat 50-150 kg/m^.

Tavoitteena näissä kokeissa on saada aikaan eristyshuopia, joilla on määrätty puristuslujuus mahdollisimman pienellä tiheydellä.

Kuviossa 6 on esitetty tulokset tuotteista, jotka on valmistettu joko ilman pituussuuntaista puristusta (T) tai pituussuuntaisella puristuksella (A) tai kahdella pituussuuntaisella puristuksella (B).

Il 83436 Käytettyjen eri kuljettimien nopeudet vaihtelevat, niin että pituussuuntainen puristussuhde yksivaiheisessa puristuksessa on yhtä suuri kuin kahdessa peräkkäisessä puristusvaiheessa yhteensä. Vertailtavat tuotteet ovat molemmat 50 mm paksuisia.

Kuljettimien nopeus on huovan muodostusosassa noin 35 m/min. Tällainen on myös kuvion 5 kuljettimia 7 ja 8 vastaavien kuljettimien nopeus (viimeksi mainittu on hieman suurempi kaltevuuden kompensoimiseksi huovan etenemissuuntaan nähden). Nopeus uunissa vaihtelee valmiiden tuotteiden tiheydestä riippuen ja on noin 7-10 m/min.

Käytännössä on hyödyksi pitää kuitujen vastaanottokuljettimen nopeus suhteellisen suurena kuitupainon rajoittamiseksi pinta-alayksikköä kohti vastaanottokuljettimella. Siitä on useita etuja ja erityisesti se, että kaasut pääsevät helpommin virtaamaan ohuelti kerrostuneiden kuitujen läpi. Imun tarve kuljettimen alla ja siten myös vastaavat energiakustannukset supistuvat tuntuvasti. Tässä mielessä kaikkinainen pituussuuntainen puristaminen on eduksi, koska vastaanottokuljettimen nopeutta voidaan nostaa lopullisen tiheyden pysyessä samana.

Molemmissa puheena olevissa tapauksissa välikuljettimien 9 ja 10 nopeudet yhtäältä ja kuljettimien 11 ja 12 nopeudet toisaalta ovat seuraavat: yksinkertaisessa puristuksessa kuljettimien 9 ja 10 nopeus on muuttumattomana 35 m/min, kuljettimien 11 ja 12 ja uunin kuljettimen nopeus on 7-10 m/min; kak-soispuristuksessa kuljettimien 9 ja 10 nopeus on 18-23 m/min ja kuljettimien 11 ja 12 7-10 m/min.

Korkeus, jolla huopa ohjataan kuljettimien 7 ja 8 väliin, säädetään huovan korkeutta hieman suuremmaksi. Kuljettimien 9 ja 10 välinen etäisyys kohdassa, jossa ne ovat lähimpänä toisiaan, on kaksi kertaa valmiin tuotteen paksuus eli 100 mm. Sama välimatka erottaa kuljettimet 11 ja 12.

is 83436

Puristuslujuuden mittaukset suoritetaan englantilaisen normin BS 2972 mukaan. Tämän normin mukaan 100 mm paksuiselle koekappaleelle, jonka koko on 316 x 316 mm, suoritetaan puristus. Tämän puristuksen arvo mitataan 10 %:n puristussuhteel-le. Puristuslevyjen liikenopeus on 1 mm/min.

Kuvio 6, jossa tulokset on esitetty graafisesti, osoittaa, että saman puristuslujuuden aikaansaamiseksi koekappale, joka on saatu ilman pituussuuntaista puristusta huopaa valmistettaessa, edellyttää suurinta tiheyttä. Ero huopanäytteeseen, jolle on tehty pituussuuntainen puristus, on noin 15 %, mikä on varsin huomattava.

Vielä merkittävämpää on todeta, että yhdellä puristuksella valmistetun ja kahdella pituusuuntaisella puristuksella valmistetun koekappaleen tiheyksien välillä esiintyy noin 10 %:n poikkeamaa.

Samoille tuotteille suoritetaan samanlaiset kokeet repäisylu-juuden määrittämiseksi. Huovat, joita on puristettu kahdessa vaiheessa, ovat olennaisesti parempia. Huomattakoon, että pituussuuntainen puristus lisää huomattavasti tätä lujuutta. Lisäys saattaa olla 100 % ja jopa ylikin verrattuna niiden tuotteiden arvoihin, joita ei ole käsitelty keksinnön mukaisesti eli joita ei ole puristettu pituussuunnassa.

Keksinnön mukaan toimittaessa todetut tiheyden säästöt riippuvat tuotteen paksuudesta. Kuvio 7 esittää synteettisesti ja kovin monenlaisista tuotteista, etenkin sellaisista, joiden tiheys vaihtelee 70-130 kg/m^, puristuslujuuden paranemisen vaihtelua huovassa, jota on puristettu pituussuuntaisesti yhden kerran (A) ja kaksi kertaa (B).

Tästä graafisesta esityksestä todetaan, että paraneminen kasvaa paksuuden myötä ja on erittäin olennainen heti kun mennään yli 30 mm:n ja maksimieroon päästään yli 50 mm:n paksuuksilla.

83436

Samanlaisia kokeita suoritettiin huovilla, jotka oli valmistettu ohuemmista ja pitemmistä kuiduista (keskimääräinen halkaisija 6 mikrometriä). Näissä kokeissa todettiin samoja piirteitä.

Näiden kokeiden perusteella näyttää myös siltä, että parannukset ovat tuntuvampia, kun lopullinen tiheys on hyvin pieni. Edullisia parannuksia todettiin kaikissa lasikuituhuovissa (tai vastaavissa), joiden tiheys on yli 50 kg/m3.

Lisäksi toimittaessa keksinnön mukaan edellä kuvatuissa olosuhteissa todetaan, että huovan koko paksuudelta ulottuvia taitteita ei muodostu. Tästä johtuen huopien pituussuuntainen taivutuslujuus pysyy tuotteiden käyttötarkoituksen vaatimissa arvoissa.

Claims (11)

20 83 436

1. Menetelmä huopien muodostamiseksi jatkuvasti lasi-ainekuiduista, jossa menetelmässä huopa muodostetaan kerrostamalla kaasuvirtauksen kuljettamia kuituja vastaanottoyksikölle, joka päästää kaasun lävitseen ja pidättää kuidut, sideainetta levitetään kuiduille niiden liikkuessa vastaanottoyksikköä kohti, jolloin näin muodostetulle huovalle, sen vastaanottoyksiköllä tapahtuvan muodostumisen ja sen lämpökäsittelyn välissä, mahdollisesti sen paksuussuunnassa tapahtuvan kokoonpuristumisen jälkeen, suoritetaan pituussuuntainen kokoonpuristus ja sen jälkeen lämpökäsittely sideaineen kovettamiseksi ja huoparakenteen kiinnittämiseksi, tunnettu siitä, että huovalle suoritetaan ainakin kaksi pituussuuntaista puristusta, joissa jokaisen puristuskäsit-telyn puristussuhde, so. puristamattoman huovan pituuden suhde puristetun huovan pituuteen erikseen otettuna ei ole suurempi kuin 10, ja kaikkien pituussuuntaisten puristuskä-sittelyjen puristussuhde pituussuuntaan nähden on pienempi kuin 15.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsitellyllä huovalla ennen pituussuuntaista puristusta on tiheys, joka on suurempi kuin 10 kg/m3.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsitellyllä huovalla ennen pituussuuntaista puristusta on tiheys, joka ei ole suurempi kuin 60 kg/m3.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että huovalla ennen pituussuuntaista puristusta on pintapainoarvo, joka ei ole pienempi kuin 0,75 kg/m2.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää kaksi peräkkäistä pituussuuntaista puristuskäsittelyä, joissa molemmissa puristussuhde on olennaisesti sama. 2i 8 3 4 36

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että huovalla, jossa kuitujen keskiläpimitta on enemmän kuin 10 mikronia, puristussuhde pituussuuntaan nähden pidetään pienempänä kuin 5 molemmilla puristuskäsit-telyillä.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pituussuuntaisten puristuskäsit-telyjen jälkeen suoritetaan paksuussuuntainen puristuskäsit-tely ennen lämpökäsittelyä huovan tiheyden saattamiseksi arvoon välillä 30 ja 200 kg/m^.

8. Laite huopien jatkuvaksi valmistamiseksi lasikuitu-aineesta jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän mukaisesti, jossa menetelmässä kaasuvirtauksen kannattamat kuidut saatetaan vastaanottokuljettimelle (4), joka päästää kaasut lävitseen, ja joka laite käsittää kulje-tinpareja vastaanottokuljettimen (4) takana, joita kuljetin-pareja käytetään eri nopeuksilla huovan pituussuuntaisen puristuksen varmistamiseksi, samalla kun laite myös käsittää uunin (13) kokoonpuristetun huovan lämpökäsittelemiseksi, tunnettu siitä, että laite käsittää ainakin kolme peräkkäistä kuljetinparia (7, 8, 9, 10, 11, 12) huovan muodostus-vyöhykkeen ja lämpökäsittelyvyöhykkeen välissä, huovan kulkiessa jokaisen kuljetinparin läpi, että saman kulje-tinparin kahden vastakkaisen kuljettimen välinen etäisyys on säädetty olemaan korkeintaan yhtä suuri kuin läpikulkevan huovan paksuus ja että peräkkäisten kuljetinparien nopeudet on säädetty sellaisiksi, että liikesuunnassa katsottuna huovan nopeudet pienenevät yhdestä kuljetinparista seuraa-valle mentäessä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää kolme kuljetinparia, joista ensimmäisen kuljetinparin (7, 8) kahden vastakkaisen kuljettimen välinen etäisyys on pienempi kuin siihen saapuvan huovan paksuus. 22 8 3 436

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että toisen kuljetinparin (9, 10) kahden vastakkaisen kuljettimen välinen etäisyys myös on pienempi kuin siihen saapuvan huovan paksuus.

11. Jonkin patenttivaatimuksista 8-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että viimeisen kuljetinparin (11, 12) taakse on sovitettu ohjainkiskot (26, 27) huovan pitämiseksi ko-koonpuristettuna sen kulkiessa uunin (13) sisään lämpökäsittelyä varten.