FI86574C - Foerfarande och anordning foer framstaellning av mineralfiberskaolar. - Google Patents

Description

1 86574

Menetelmä ja laite mineraalikuituvaippojen valmistamiseksi - Förfarande och anordning för framställning av mineral-fiberskälar

Keksintö koskee menetelmää sideaineella agglomeroiduista mineraalikuiduista muodostettujen eristysvaippojen valmistamiseksi, jossa menetelmässä jollakin polymeroitumatto-massa tilassa olevalla sideaineella kyllästetty mineraali-kuituhuopa rullataan kuumennetun pyörivän istukan ympärille, jonka lämpötila on sellainen, että sen kosketuksesta muodostuu kovettunut sisäpinta rullauksen aikana samalla, kun sideaineen polymeroituminen lisäksi käynnistyy tämän sisäpinnan lähellä ja jossa muodostumassa olevaan kokil-liin kohdistetaan määrätyn suuruinen puristus puristuselin-ten avulla, jotka muodostuvat päävastateloista, jotka pysyvät kosketuksessa kokillin ulkopintaan koko rullausvai-heen ajan, vaippa saatetaan sitten kosketukseen sileän kuuman pinnan kanssa kevyesti puristaen polymeroitumisen käynnistämiseksi ulkopinnan lähellä, minkä jälkeen muodostettu vaippa viedään kuumennettuun tilaan tasaisen tietynasteisen polymeroitumisen varmistamiseksi mainitun vaipan koko paksuudella. Keksintö liittyy tarkemmin putkimaisten kuitutuotteiden tai -kokillien, jotka on tarkoitettu varsinkin putkien lämmöneristykseen ja valmistettu mineraali-kuiduista, esim. lasikuiduista, jotka on agglomeroitu jollakin polymeroidulla sideaineella, valmistusmenetelmään ja laitteeseen menetelmän toteuttamiseksi.

Näiden menetelmien mukaan leikataan määrätynpituisiksi kappaleiksi jollakin jonkin polymeroituvan hartsin esim. melamiini-formaldehydi-, fenyyli-formaldehydi- tai fenoli-urea-tyyppisen hartsin muodostamalla sideaineella kyllästetyistä mineraalikuiduista muodostuva huopa. Kukin huopa-kappale rullataan pyörivän istukan ympärille samanaikai- 2 86574 sesti kun alkaa sideaineen polymeroituminen, joka sitten saatetaan loppuun jossakin kuumennetussa tilassa.

Eräs tällainen menetelmä tunnetaan varsinkin FR-patentti-julkaisusta no 2 278 485, johon tässä erikoisesti viitataan. Tälle menetelmälle on tunnusomaista pääasiassa se, että pyörivä istukka, jonka ympärille mineraalikuituhuopa-kappale rullataan, on kuumennettu. Tämä istukan kuumentaminen edistää huovan ensimmäisen kierroksen tarttumista. Lämpötila valitaan sellaiseksi, että rullauksen aikana muodostuu vaipan tai kokillin kova sisäpinta, jonka sideaineen polymeroituminen istukan lähellä saa aikaan. Näin kokilli (= vaippa) voidaan heti rullauksen päätyttyä irrottaa istukastaan ja siirtää laitteeseen, joka silittää ja kovettaa kokillin ulkopinnan. Siinä on tässä vaiheessa kovettuneet sisä- ja ulkopinnat, kun taas näiden sisä- ja ulkopintojen ulkopuolella sideaineen polymeroituminen on epätäydellistä. Se suoritetaan sitten loppuun tasaisesti koko kokillin paksuudelta jossakin kuumennetussa tilassa.

Samoin FR-patenttijulkaisun n:o 2 278 485 mukaan huovan rullaaminen pyörivän istukan ympärille suoritetaan pitämällä istukan nopeus vakiona, mikä johtaa tangentiaalisen nopeuden kiihtymiseen. Tästä syystä muodostumassa olevan kokillin paksuus kasvaa vakionopeudella.

Tällainen menetelmä, joka on suoritustavaltaan suhteellisen yksinkertainen, sopii erinomaisen hyvin sisä- ja ulko-läpimitaltaan pienten kokillien, joita varten joudutaan rullaamaan ainoastaan lyhyitä, esimerkiksi alle 6 metrin pituisia, mineraalikuituhuopia, valmistukseen. Rullaus-laitteen syöttämisen tulee tapahtua suurella nopeudella, mutta mineraalikuituhuovan syöttönopeutta ei voida kuitenkaan liiaksi lisätä ilman vaaraa huovan repeytymisestä, se kun on kovin hauras, kun mineraalikuidut eivät ole vielä sitoutuneet toisiinsa. Rullauksen päättyessä saavutettu 3 86574 maksimisyöttönopeus riippuu kokillin ulkoläpimitasta ja istukan pyörimisnopeudesta ja sen on oltava pienempi kuin nopeus, jonka ylittyessä huopa saattaa repeytyä. Tästä syystä joudutaan istukan pyörinnän maksiminopeutena käyttämään nopeutta, joka on kääntäen verrannollinen muodostuneen kokillin ulkoläpimittaan rullauksen päättyessä. Tämä rajoitus käy erityisen pakottavaksi, kun kysymys on ulko-läpimitaltaan suurista kokilleista. Niinpä jos esimerkiksi syöttönopeuden raja-arvoksi sallitaan 50 metriä minuutissa, kun kysymys on ulkoläpimitaltaan 400 mm:n kokillista, istukan vakiopyörintänopeuden tulee olla alle 40 kierrosta minuutissa. Kun kierrosten keskipaksuus on noin 0,3 mm, rullausaika nousee yli 8 minuuttiin 100 mm:n paksuisella valmiilla kokillilla. Tuotantonopeus olisi tämän esimerkin mukaan siis varsin vähäinen.

FR-patentti julkaisun n:o 2 278 485 erään toisen tärkeän tunnusmerkin mukaan puristuselimet pysyvät kosketuksessa muodostumassa olevaan kokilliin koko rullauksen ajan. Nämä puristuselimet muodostuvat esimerkiksi kolmesta vastate-lasta, jotka on sovitettu kuumennetun pyörivän istukan ympärille. Loitountuessaan samanaikaisesti istukan akselista sitä mukaa kuin kokilli muodostuu nämä vastatelat takaavat toisaalta rullauksen säännönmukaisuuden ja toisaalta kokillin kiinnevoiman. Nämä vastatelat muodostavat nimittäin muodostumassa olevan kokillin kanssa säännölliset kosketuskohdat, jotka määräävät koko rullauksen ajan kokillin yleismuodon. Lisäksi puristusvoimansa vaikutuksesta vastatelat estävät rullattujen huopakierrosten kaikkinaisen erilaistumisen.

Käytännössä kolme vastatelaa riittävät täysin, kun kysymys on "pienistä" kokilleista eli kokilleista, joiden sisälä-pimitta on 12-100 mm ja ulkoläpimitta alle 200 mm. Kun näistä raja-arvoista poiketaan tarkoituksena valmistaa samalla laitteistolla esimerkiksi kokilleja, joiden uiko- 4 86574 läpimitta nousee 500 mm:iin, kolme kosketuspistetä osoittautuu riittämättömäksi kokillin muodon määräämiseen kunnolla ja ennen kaikkea vastatelat eivät tällöin enää takaa tavoiteltua kiinnevoimaa. Se nimittäin syntyy kokillin puristuessa vastatelojen väliin, eli siis kokoonpuristuminen on sitä voimakkaampi, mitä suurempi osa kokillin ulkopinnasta on kosketuksessa vastateloihin tai toisin sanoen mitä suurempi pinta-ala kustakin vastatelasta on kosketuksessa kokilliin. Tätä kosketuspintaa rajoittaa kuitenkin se seikka, että vastatelojen halkaisija ei saa ylittää sellaista arvoa, joka saisi vastatelat samalla kertaa sekä sivuamaan toisiaan että kuumennettua pyörivää istukkaa, joka määrää kokillin sisäläpimitan. Mahdollisuuksien rajoissa olisi tietysti lisätä vastatelojen lukumäärää, mutta niiden läpimittaa olisi silloin pienennettävä samoista avaruustilaan liittyvistä syistä. Tästä syystä laitteistolla, joka soveltuu hyvin sisäläpimitaltaan pienten kokillien valmistukseen, syntyisi huonolaatuisia sisäläpimitaltaan keskisuuria ja/tai paksuudeltaan keskisuuria kokilleja, kun taas vastavuoroisesti laitteistolla, joka soveltuu hyvin sisäläpimitaltaan keskisuurten kokillien valmistukseen, ei voitaisi tuottaaa sisäläpimitaltaan pieniä kokilleja, sillä ensimmäisiin rullauskierroksiin ei tällöin kohdistuisi minkäänlaista puristusta.

Tämän tunnetun tekniikan mukaisen keskipaksuisten kokillien valmistukseen tarkoitetun menetelmän toteuttamisessa törmätään myös erääseen lisävaikeuteen, joka liittyy tuotteen kokoonpuristuvuuteen. Tämän menetelmän mukaan nimittäin vastatelat loitontuvat vähitellen pyörivän istukan akselista, jolloin koko rullauksen ajan vastatelat puristavat mineraalikuituhuopaa vakiosuuruisella voimalla. Sen seurauksena ensimmäiset rullatut kierrokset, joiden ulkopinta on lähellä pyörivän istukan täysin jäykkää pintaa, ovat voimakkaammin kokoonpuristettu ja kuin viimeiset kierrokset, jotka kokoonpuristuvan huovan huomattava paksuus 5 86574 erottaa jäykästä istukasta. Mineraalikuituhuovan osittaisen joustavuuden ja tämän puristuseron vuoksi kokillin paksuuden palautuminen on voimakkaampaa rullauksen päättyessä; sen seurauksena muodostuu kokilli, jonka ulkoläpi-mitta on epätäydellisestä valvottavissa ja suurempi kuin odotettu teoreettinen läpimitta.

Tämän keksinnön tavoitteena on parantaa aikaisempia menetelmiä kokillien valmistamiseksi rullaamalla pyörivän istukan ympärille jollakin sideaineella kyllästetyistä mineraalikuiduista valmistettua huopaa. Erityisesti keksinnön tavoitteena on eristyskokillien, joiden sisäläpimitta ja paksuus voivat vaihdella suhteellisen laajoissa rajoissa, valmistusmenetelmä ja -laitteisto. Tämä on toteutettavissa menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, mitä on määritetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, ja laitteistolla, jolle on tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaan valmistetaan jatkuvatoimisesti jollakin sideaineella agglomeroiduista mineraalikuiduista valmistettuja eristyskokilleja rullaamalla huopaa, joka on kyllästetty jollakin polymeroitumattomassa tilassa olevalla sideaineella, kuumennetun pyörivän istukan ympärille, jonka lämpötila on sellainen, että sen kosketuksesta muodostuu kovettunut sisäpinta rullauksen aikana, ja kohdistamalla muodostumassa olevaan kokilliin määrätty puristus yhtäältä puristuselinten avulla, jotka muodostuvat päävas-tateloista, jotka pysyvät kosketuksessa kokillin ulkopintaan koko rullausvaiheen ajan, ja toisaalta lisäpuris-tuselinten avulla, jotka joutuvat kosketukseen kokillin kanssa vasta, kun muodostumassa olevan kokillin ulkoläpi-mitta saavuttaa annetun arvon.

6 86574

Riippuen siitä onko istukan läpimitta suurempi kuin tämä kysymyksessä oleva arvo vai eikö ole, lisävastatelat tulevat mukaan tai eivät tule mukaan heti rullauksen alettua. Sen arvon valinta, jossa lisävastatelat alkavat toimia, riippuu rul-lauslaitteella muodostettaviksi soveltuvien kokillien sisä-ja ulkoläpimittojen ääriarvoista. Tämä valinta on joka tapauksessa aina kompromissi, sillä vastatelojen maksimitehok-kuus saavutetaan niiden mukaantulon alkuhetkellä.

Esimerkiksi kun valmistetaan eristyskokilleja, joiden sisälä-pimitta voi vaihdella tarpeesta riippuen 12-400 mm ja joiden ulkoläpimitta on jopa 500 mm, käytetään edullisesti kolmea päävastatelaa, jotka toimivat yksinään niin kauan kuin kokil-lin ulkoläpimitta pysyy esimerkiksi alle 200 mm:n, ja kolmea lisävastatelaa, jotka tulevat mukaan heti kun kokillin ulkoläpimitta saavuttaa tämän 200 mm:n arvon eli kun rullatun huovan paksuus tai yksinkertaisesti kun valitun pyörivän istukan itsensä halkaisija on 200 mm tai yli 200 mm. Nämä lisävastatelat saatetaan kosketukseen huovan kanssa ja ohjataan siten, että ne loitontuvat kuumennetun pyörivän istukan akselista samalla hetkellisellä nopeudella kuin päävastatelat, kohdistaen : näin samansuuruisen puristuksen rullattuun huopaan.

Keksinnön mukaan päävastatelojen ja mahdollisesti lisävastate-lojen kohdistamaa puristusta mielellään suurennetaan sitä mukaa kun rullaus etenee pienentämällä loitontumisnopeutta, jolloin saadaan aikaan jokseenkin samanlainen puristus kaikille . . rullatuille huopakierroksille.

Keksinnön erään hyväksi todetun tunnusmerkin mukaan vastatelojen loitontumisnopeuden pieneneminen tapahtuu väkiohidästumalla; loitontumisnopeus rullauksen lopussa valitaan yhtä suureksi kuin valmiin kokillin läpimitan kasvunopeus, joka teoreettinen nopeus lasketaan läpimitta-arvolle, joka vastaa valmiin kokillin, joka on valmistettu rullaamalla kokoonpuristumatonta materiaalia olevaa nauhaa, ulkoläpimittaa.

7 86574

Samoin hyväksi todetulla tavalla mineraalikuituhuopa rullataan jokseenkin vakiona pysyvällä tangentiaalinopeudella, mikä edellyttää, että istukan pyörimisnopeus riippuu joka hetki muodostumassa olevan kokillin ulkoläpimitasta. Erään toteutukseltaan erityisen yksinkertaisen suoritusmuodon mukaan istukan pyörimisnopeutta vähennetään lineaarisesti, jolloin vertailuarvoiksi otetaan pyörimisnopeudet rullauksen alussa ja lopussa, jotka lasketaan olettaen, että rullaus tapahtuu tan-gentiaalisella vakionopeudella.

Huomattakoon, että pyörivän istukan nopeuden lineaarisen pienenemisen valinta tuo mukanaan rullatun huovan hienoisen vetämisen rullan puristuessa tällöin istukan ympärille. Tämä aiheuttaa sen, että valmiin kokillin tiheys on suurempi. Toisaalta tämä tuotteen tiheyden kasvaminen vähentää tuotteen viemää tilaa, mikä helpottaa sen paikalleenpanoa putkien ympärille, toisaalta lämmöneristykseen tarkoitettujen lasikuiduista valmistettujen kokillien tiheys on yleensä lähellä 60 kg/mX Mutta lämmönjohtokerroin voidaan ilmaista tuotteen tiheyden funktiona seuraavaan tapaan: X = A + + C/^ , jossa A, B ja C ovat muuttujia, jotka riippuvat pääasiassa lämpöti-... lasta ja tuotteen laadusta. Kun kysymyksessä ovat lasikui dut, lämmönjohtavuus pysyy miniminä tiheyden ollessa 60-90 ; kg/m^ paikkeilla. Tiheyden vähäisellä muuttumisella ei siis ole tässä varteenotettavaa vaikutusta lämmönjohtokertoimeen eli valmiin kokillin eristyskykyyn.

Keksinnön kohteena on myös laite mineraalikuituhuovan rullaamiseksi kuumennetun pyörivän istukan ympärille, jolla laitteella voidaan valmistaa kokilleja, joiden sisä- ja ulkoläpi-mitat voivat vaihdella huomattavissa rajoissa kokillin muodostuessa kuitenkin erittäin säännöllisesti. Niinpä keksinnön erään suoritusmuodon mukaan sisä läpimitta vaihtelee 12-14 mm, ulkoläpimitan pysyessä alle 500 mm:n.

Keksinnön mukainen laite käsittää pääasiassa rungon, joka kannattaa yhtäältä pyörivää istukkaa, joka muodostuu kahdesta yh s 86574 dessä pyörivästä istukanpuolikkaasta, jotka on varustettu sähkövastuksilla, jotka aikaansaavat niiden kuumentumisen, ja toisaalta päävastateloja ja lisävastateloja, joista jokainen on varustettu pyörityslaitteella ja laitteella, joka aikaansaa näiden vastatelojen loitontumisen tai lähentymisen pyörivän istukan akseliin nähden. Lisäksi siihen kuuluu laite, jolla lisävastatelat saadaan pois toiminnasta.

Keksinnön mukainen rullauslaite mahdollistaa laajamittaisen automatisoinnin ja vain minimimäärä työvaiheita tarvitaan siirryttäessä määrätyntyyppisestä kokillista toisentyyppiseen kokilliin.

Keksinnön muita tunnusmerkkejä ja etuja selviää seuraavasta erään suoritusmuodon selityksestä, jossa viitataan liitteenä oleviin piirustuksiin, jotka esittävät: kuvio 1: kaavakuvaa eristyskokillien valmistuslaitteesta, joka käsittää keksinnön mukaisen rullauslaitteen, - kuvio 2: kaavakuvaa keksinnön mukaisesta rullauslaitteesta purkausasennossa, : - kuvio 3: kaavakuvaa kuvion 2 mukaisesta rullauslaitteesta pää vastatelojen ollessa käytössä ja lisävastatelo jen ollessa f pois toiminnasta, .· - kuvio 4: kaavakuvaa kuvion 2 mukaisesta rullauslaitteesta päävastatelojen ja lisävastatelojen ollessa käytössä, - kuvio 5a: kaavakuvaa muodostumassa olevan kokillin ulkoläpi-mitan arvon kehityksestä rullauksen aikana kolmentyyppisellä A, B ja C eristyskokillilla, - kuvio 5b: kaavakuvaa kuumennetun pyörivän istukan hetkellisen nopeuden käyrän kehityksestä rullauksen aikana vastaten kokilleja A, B ja C, - kuvio 6: kaavakuvaa vastatelojen hetkellisen loitontumisno-peuden käyrän kehityksestä rullauksen aikana kokilleilla A, B ja C.

Kuviossa 1 on esitetty päärakenneosat laitteesta, jolla vai- 9 86574 niistetään mineraalikuiduista, varsinkin lasikuiduista, joita sitoo toisiinsa jokin sideaine, muodostettuja eristyskokille-ja. Jokainen kokilli muodostetaan mineraalikuituhuovan, varsinkin lasikuituhuovan, johon on dispergoitu jotakin polyme-roitumattomassa tilassa olevaa sideainetta, kappaleesta 1. Kappale on saatu esimerkiksi huovan repeytyessä siihen kohdistetun äkkinäisen vetäisyn vaikutuksesta. Kappaleen 1 ohjaa syöttökuljetin 2 rullauslaitteelle 3. Jotta huopa, joka on vielä erittäin hauras, koska polymeroitu sideaine ei ole vielä sitonut kuituja toisiinsa, ei pääsisi mitenkään vahingoittumaan, syöttökuljetin 2 on mieluiten varustettu polyvinyyli-kloridista valmistetulla hihnalla. Lisäksi keksinnön erään hyväksi todetun suoritusmuodon mukaan syöttönopeus pidetään vakiona; tällä tavoin estetään huovankappaleita liukumasta kuljetinta vasten, mikä saattaa aiheuttaa kuitujen irtoamista. Lisäksi tämä syöttönopeus voidaan valita suhteellisen lähelle mineraalikuituhuovan valmistusnopeutta.

Rullauslaite 3 käsittää pääasiassa pyörivän istukan 4 ja vas-tateloja 5, jotka loittonevat istukan akselista sitä mukaa kun huopa 1 rullautuu. Nämä vastatelat 5 puristavat muodostumassa olevaa kokillia. Ne takaavat siten sen hyvän kiinnevoi-man estäen samalla taitteiden muodostumisen.

Pyörivä istukka kuumennetaan sellaiseen lämpötilaan, että ko-killin sisäpinta kovettuu sideaineen polymeroituessa istukan lähellä. Esimerkiksi kun kysymys on tavallisista fenoli-for-maldehydihartsiperustaisista sideaineista, istukka kuumennetaan noin 350-400°C:n vakiolämpötilaan, muodostuneen kokillin paksuudesta riippumatta. Tällöin saadaan aikaan sitä suurempi polymeroitunut paksuus mitä paksumpi valmis kokilli on. Näin siis riippumatta kokillin koosta sillä on tietty jäykkyys, joka helpottaa sen poistamista istukalta. Rullauksen päätyttyä valmis kokilli 6 irrotetaan istukasta 4 ja siirretään kääntyvällä varrella 7 varustetulla laitteella silitys-laitteeseen 8, joka muotoilee "nahan" kokillin 6' ulkopintaan. Silityslaite 8 käsittää saranakuljettimen 9 ja silitys- 10 86574 levyn 10, jota voidaan nostaa tai- laskea kokillien erilaisten ulkoläpimittojen mukaan ja joka on varustettu sähkövastuksilla. Sen lämpötila säädetään noin 400°C:ksi esimerkkinä olevan sideainetyypin mukaan.

Kokilli 6' lähtee pyörimään sen yläemäviivan koskettaessa si-lityslevyyn 10 ja sen alaemäviivan koskettaessa kuljettimeen 9. Sen lisäksi että tämä silityslaite 8 muodostaa "nahan”, sillä voidaan myös tarpeen vaatiessa suoristaa valmista kokil-lia.

Silityksen jälkeen kokilli, jossa on kovettunut sisä- ja ulkopinta, kun sideaine ei ole vielä polymeroitunut kokonaan näiden kehäpintojen lähialueiden ulkopuolelta, ohjataan polyme-rointiuuniin 11 sen kuljettua vastaanottopöydän 12 kautta. Tämän polymerointiuunin osalta viitataan erityisesti FR-pa-tenttijulkaisuihin n:o 2 325 007 ja 2 548 586, joista viimeksi mainittu kuvaa mikroaaltouunia, jonka käyttäminen asetetaan tässä etusijalle.

Polymeroidut kokillit ohjataan sitten jäähdytyslaitteeseen, katkaistaan määrätynpituisiksi ja lopuksi leikataan pitkit-täissuuntaan, jotta ne voidaan asentaa paikalleen putkien ympärille.

Kuvio 2 esittää yksityiskohtaisemmin keksinnön mukaisen rul-lauslaitteen erästä suoritusmuotoa. Se käsittää rungon 13, hitsatun koneenosan, joka kannattaa rullauslaitteen eri osia ja niiden käyttölaitetta.

Pyörivä istukka 14 muodostuu kahdesta tässä esittämättä jäte-tystä istukanpuolikkaasta, jotka on valmistettu esimerkiksi ruostumattomasta teräksestä ja joita pyörittää yhdessä mieluiten tasavirtamoottori tai joita kumpaakin pyörittää erikseen moottori, jolloin nämä kaksi moottoria on liitetty toisiinsa synkronointilaittee11a.

Nämä istukanpuoliskot voivat loitontua, jolloin valmis kokil- 11 8 6 5 7 4 li saadaan heitetyksi ulos. Tätä varten niissä kummassakin on siirtolaite, jonka muodostaa hydraulinen sylinteri, joka ohjaa istukanpuoliskon ja sen moottorin kannattimen liikettä.

Istukan kuumennus tapahtuu kimpulla sähkövastuksia, jotka on sijoitettu istukkaan sen halkaisijasta riippuen.

Kun huopa rullautuu istukan ympärille, vastatelat 15, 15', 15", 16, 16', 16" puristavat kevyesti kokillin ulkopintaa.

Kuten varsinkin kuviot 2 ja 3 osoittavat, vastatela 15 on asennettu kannatinlevylle 17, joka on nivelöity pyörimään kiinteään levyyn 19 liitetyn pisteen 18 ympäri. Vastatela 15 voi siis piirtää ympyränmuotoisen radan 20, joka kulkee istukan symmetria-akselin kautta. Tämän liikkeen ohjaa kannatin-levyyn 17 pyörivä hydraulinen sylinteri 21. Tätä varten levyn 17 piste A on liitetty kiertokangella 22 pisteen E ympäri pyörivän akselin 23 pisteeseen D. Tämän akselin 23 pyörimisliikkeen välittää akseli 24, joka pääsee liikkumaan pisteen E ympäri ja on kiinnitetty akseliin 23, akselin 24 pään F liikkuessa sylinterin 21, joka on nivelöity pyörimään vapaasti pisteen G ympäri, etenemis- tai takaisinvetäytymisliikkeen ... vaikutuksesta, jolloin sylinterin männänvarren 25 ojentuminen .. . siirtää vastatelaa 15 trigonometriseen suuntaan. Männänvar ren 25 pituus on sellainen, että iskun päässä vastatela 15, joka on pisteessä C, on kosketuksessa pienimpään mahdolliseen käytettävään istukkaan. Käytännössä käytettyjen istukoiden läpimitat eivät ole 12 mm:ä pienempiä.

Selvyyden vuoksi olemme tähän mennessä ottaneet esille vain ensimmäisen vastatelan 15 tapauksen. Vastatelat 15' ja 15" on asennettu samalla tavoin kannatinlevylle 17', 17", joka on nivelöity pisteen 18', 18" ympärille, joka lepää rungossa olevassa kiinteässä levyssä 19', 19". Levyn 17', 17" pyörimis liikettä ohjaa kiinteästi levyn 17 mukana nivelvarsi 26' tai vastaavasti 26".

Kuvioissa 2, 3, 4 kukin lisävastatela 16, 16', 16" on liitet- 12 86574 ty yhtäältä vastaavasti kiinteään pisteeseen H, joka on liitetty levyyn 19, 19', 19", jonka pisteen ympäri vastatelan 16, 16', 16" kannatinvarsi 27, 27', 27" pääsee vapaasti pyörimään. Tätä pyörimisliikettä ohjaa hydraulinen sylinteri 28, 28', 28", joka on kiinnitetty jäykästi kannatinlevyyn 17 ja joka vartensa 29 välityksellä välittää varteen 27 kannatinle-vyn 17 pyörimisliikkeen. Huomattakoon, että hydraulisen sylinterin 28 on oltava sellainen, että kun sen männänvarsi 30 on ojentuneena, lisävastatelan 16, 16', 16" istukan akselia lähinnä oleva emäviiva sijaitsee lieriöllä 31, joka sivuaa myös päävastatelojen 15, 15', 15" emäviivoja, tämän lieriön 31 edustaessa muodostumassa olevan kokillin ulkovaippaa, ja joka on esitetty tarkemmin kuviossa 4.

Vastatelojen kuvioissa esittämättä jätetyissä päissä on laippoja, jotka on asennettu akselintappiin ja jotka pyörivät kannatinlevyjen 17, 17', 17" mukana. Nämä laipat kannattavat sylintereitä, jotka ovat samanlaisia kuin sylinterit 28, 28', 28" ja työskentelevät täysin synkronisesti niiden kanssa, jolloin lisävastatelat 16, 16', 16" saadaan pois toiminnasta. Nämä laipat kannattavat myös hydraulisia käyttölaitteita, jotka pyörittävät vastateloja.

Keksinnön mukaisen rullauslaitteen toiminta voi siis näin muuttua. Alunperin päävastatelat ovat lähellä toisiaan, jolloin niiden väliin jäävä vapaa keskitila on juuri ja juuri riittävä kahdelle istukanpuoliskolle. Päävastatelat ohjaavat siten istukanpuoliskoja, mikä on erityisen tärkeää silloin, kun kysymys on pienen sisäläpimitan omaavista kokilleista, sillä tällöin syntyy varteenotettava taipumavaikutus, kun istukanpuolisko ja tuetaan vain yhdestä päästä. Huomattakoon, että istukanpuoliskojen läpimitan tulee mieluiten olla 0,5 mm valmiin kokillin sisäläpimittaa pienempi. Niinpä heti ensimmäisestä istukan ympärille rullatusta mineraalikuituhuopakier-roksesta alkaen vastatelat 15, 15', 15" ovat kosketuksessa muodostumassa olevaan kokilliin. Huovan rullautuessa kokillin ulkoläpimitta kasvaa ja vastatelat 15, 15', 15" loitontu- 13 86574 vat istukan akselista sylinterin ‘21 männänvarren 25 vähitellen tapahtuvan takaisinvetäytymisen ohjatessa niiden liikettä. Kun kokillin ulkoläpimitta on noussut esimerkiksi 200 iron, tähän asti peitossa olleet lisävastatelat tulevat työasentoon eli sylintereiden 28, 28’, 28" männänvarret 30, 30', 30" ojentuvat kokonaan, mikä vie lisävastatelat 16, 16', 16" kos ketukseen kokillin kanssa. Vastatelojen 16, 16', 16" liikkeitä ohjaavat siis kannatinlevyn 17, 17', 17" liikkeet, jolloin ne puristavat samalla tavoin kuin päävastatelat 15, 15’, 15".

Mieluiten ja kuten kuvioissa 2-4 on esitetty, lisävastatelo-jen 16, 16', 16" läpimitta on suurempi kuin päävastatelojen läpimitta. Jotta nimittäin saataisiin aikaan kokillin ulkopintaan parhaalla mahdollisella tavalla jakautunut puristus, on tärkeätä, että kosketuspinta on suuri. Mutta selvää on, että jotta päävastatelat saataisiin lähentymään heti rullaus-vaiheen alusta, vastateloina ei voida käyttää teloja, joiden läpimitta on suurempi kuin d = , jossa dm on istu-

2L- VJ

kan läpimitta.

Monikäyttöisessä laitteistossa, jollaista keksinnön mukaan mieluiten tarkoitetaan, vastatelojen aikaansaaman puristuksen tulee olla riittävä kaikenlaisille kokilleille, joita laitteistolla halutaan valmistaa, mukaanluettuna kokillit, joiden läpimitta on pienempi kuin noin 12 mm, mikä merkitsee, että päävastatelojen läpimitta ei saa olla yli 77,6 mm. Lisävasta-telojen maksimiläpimittaa rajoittaa tietysti myös kokillin läpimitta. Joka tapauksessa laskelmat osoittavat, että jos keksinnön erään suoritusmuodon mukaan lisävastatelat saatetaan kosketukseen kokillin kanssa vasta silloin, kun sen läpimitta on 200 mm, päävastatelojen läpimitan ollessa 77,6 mm, lisävas-tatelojen teoreettinen maksimiläpimitta on suurempi kuin 700 mm. Käytännön syistä ja kun tämä ei lisäksi vielä teoreettisesti vastaa kokillien hyvän muotoutumisen kannalta suotuisim-pia olosuhteita, käytetään itse asiassa lisävastateloja, joiden läpimitat ovat paljon pienempiä, esimerkiksi 80 mm.

14 86574

Tarkastelkaamme nyt tarkemmin ongelmia, joita liittyy varsinaiseen mineräalihuopakappaleen, jonka pituus voi olla· yli parikymmentä metriä, rullaamiseen kuumennetun pyörivän istukan ympärille eristyskokillin muodostamiseksi, jonka ulkoläpi-mitta voi olla jopa 500 mm.

Kuten jo mainittiin tämän rullauksen suorittaminen mineraali-kuituhuovan kasvavalla syöttönopeudella kuumennetun pyörivän istukan pyöriessä vakionopeudella johtaa erittäin pitkiin rul-lausaikoihin heti kun valmiin kokillin ulkoläpimitta ylittää esimerkiksi 200 mm. Niinpä keksinnön mukaan käytetäänkin huovan vakiosyöttönopeutta ja siten istukan pyörimisnopeutta, joka hidastuu rullauksen edetessä.

Teoreettisesti tämän kuumennetun istukan pyörimisnopeuden tulee joka hetki t olla yhtä kuin Vr = Va/iTd, jossa Vr on istukan pyörimisnopeus kierrosta/minuutti, Va on huovan syöttöno-peus metrejä/minuutti ja d on kokillin ulkoläpimitta metrejä hetkellä t. Jos toisaalta ajatellaan, että kaiken kaikkiaan kaikki rullatut huopakierrokset aikaansaavat kokillin paksuuden yhtä suuren kasvun tai toisin sanoen että kaikkia kierroksia puristetaan samalla tavoin, saadaan lasketuksi d:n arvo seuraavasti: d = \j — (de 2 - dm 2) + d^ jossa te on kokillin rullaamiseen tarvittava kokonaisaika, de on valmiin kokillin lopullinen ulkoläpimitta ja dm on istukan, jonka ympärille huopa rullataan, läpimitta.

Kuvio 5 esittää kokillin ulkoläpimitan kehittymistä rullauksen aikana (kuvio 5a) ja istukan vastaavan pyörimisnopeuden kehitystä (kuvio 5b). Käyrä 30 kuvaa esimerkiksi kokillin A, jonka fiktiivinen sisäläpimitta on dm = 12 mm, ulkoläpimitta de = 50 mm, rullausta, joka tapahtuu vakiosyöttönopeudella Va = 30 m.s~^ aikana te^. Käyrät 31 ja 32 kuvaavat vastaavasti kokillien B tai C, kun dm = 50 mm ja de = 100 mm tai dm = 100 mm ja de = 300 mm, rullausta aikana teg tai teQ.

Todetaan, että itse asiassa keksinnön mukaan kokillien pak- 15 86574 suus- ja ulkoläpimittavälillä läpimittaa kuvaava käyrä on jokseenkin suora.

Tästä läpimitan d hetkellisestä arvosta saadaan istukan nopeuden teoreettiseksi lausekkeeksi Vr = Va/T· (de 2 ' 2> + 2·' ¥ it Näin siis kussakin kokillityypissä ainoa muuttuva arvo tässä lausekkeessa on aika. Käyrillä 33, 34, 35 on esitetty istu kan pyörimisnopeuden Vr kehittyminen ajan funktiona, vastaavasti kokilleista A, B ja C. Todetaan ensinnäkin, että pienen sisäläpimitan omaavien kokillien valmistaminen edellyttää, että istukan pyörimisnopeus voidaan nostaa lähelle 800 kierrosta/minuutti. Sitävastoin kokillin, jonka ulkoläpimit-ta on 500 mm, rullauksen päättyessä pyörimisnopeus on alle 20 kierrosta/minuutti huovan syöttönopeuden pysyessä vakioarvossa 30 metriä/minuutti. Tällaiset pyörimisnopeuden muutokset tekevät istukan pyörimisnopeuden ja teoreettisen hetkellisen nopeuden oikean korrelaation vaikeaksi.

Keksinnön mukaan valvotaan, että istukan todellinen pyörimisnopeus on yhtä suuri kuin edellä rullauksen alussa ja lopussa laskettu teoreettinen pyörimisnopeus Vr. Näin toisaalta rul-; lauksen alussa edistetään ensimmäisten kierrosten hyvää tart tumista istukalle ja toisaalta rullauksen lopussa vältetään epäesteettisten taitteiden tai aaltojen muodostuminen. Näi-·.' den kahden viitearvon välillä nopeus alenee lineaarisesti.

Tällainen valinta on mahdollista aineen kimmoisuuden vuoksi, joka sallii sen tietyn vetämisen. Lisäksi kuten jo mainittiin, valmiin kokillin tiheyden mahdollinen kasvu ei juurikaan vaikuta lasikuiduista tehtyjen eristyskokillien lämmön-johtokykyyn.

Vastateloja koskien mainittiin jo, että ne loitontuvat istukan akselista sitä mukaa kun muodostumassa olevan kokillin läpimitta kasvaa puristaen kokillia kevyesti koko rullauksen ajan. Vastateloihin kohdistuvan puristuksen tulee olla sei- 16 86574 lainen, että kokillin ulkoläpimitta vastaa todella toivottua läpimittaa. Ensimmäisten kierrosten tarttumisen edistämiseksi vastateloja pyöritetään mielellään kehänopeudella, joka on yhtä suuri kuin mineraalihuovan syöttönopeus.

Koska mineraalikuituhuopa on erittäin kokoonpuristuva tuote, rullauksen päättyessä todetaan tiettyä paksuuden palautumista. Toisaalta mitä suuremmaksi rullatun huovan paksuus kasvaa, sitä pehmeämpi valmis kokilli on ja niin ollen se käyttäytyy sitä enemmän kimmoisan aineen tavoin. Kokillin ulkolä-pimitan arvoa on siis sitä vaikeampaa valvoa, mitä paksumpi rullattu huopa on.

Jos mineraalikuituhuopa käyttäytyisi kuten täysin kimmoton aine, olisi helppoa laskea, että joka hetkenä t vastatelojen loitontumisnopeuden v tulisi olla v = (de 2 - dm 2)/4 ted, jossa d, de, dm tarkoittavat kokillin ulkoläpimittaa vastaavasti hetkellä t, rullauksen lopussa ja rullauksen alussa, ja te tarkoittaa kokillin rullaukseen tarvittavaa aikaa. Käyrä 36 kuvaa tätä loitontumisnopeutta v ajan funktiona edellä kuvatuilla B- ja C-tyyppisillä kokilleilla.

Keksinnön mukaan määrätään vastatelojen reaaliseksi loitontu-misnopeudeksi ve rullauksen lopussa laskettu nopeus v hetkellä te. Lisäksi käytetään loitontumisnopeuden lineaarista muuttumista, jolloin kaltevuus x saadaan käyrän v = f(t) line-aaristamisesta eli CX. = (de - dm)/te 2 - 2 «fe. . Käyrä 37 ku-vaa näin saatua suoraa. Todetaan, että rullauksen alussa vastatelojen loitontumisnopeus on pienempi kuin teoreettinen nopeus, jolloin saadaan aikaan ylipuristus, joka edistää kovettuneen sisäpinnan muodostumista. Tätä ylipuristumista voidaan myös lisätä eriyttämällä vastatelojen loitontuminen rullauksen alkuun nähden, kuten kuviossa 6 on esitetty, jolloin vastatelojen loitontumisnopeus on nolla hetkestä t = 0 hetkeen t = t' .

Tämä mittaus on erityisen tärkeä, kun kysymyksessä ovat var- '> 86574 sin paksut, esimerkiksi 100 mm:rx kokillit, sillä silloin ko-killin paksuuden palautuminen käy erittäin suureksi heti kun puristus lakkaa. Tämän huomioon ottamiseksi keksinnön mukaan ehdotetaan teoreettisen ulkoläpimitan asettamista todellista läpimittaa pienemmäksi, joka kuitenkin saavutetaan saman rul-lausajan kuluessa. Keksinnön mukaan on havaittu, että kun kysymys on kokilleista, joiden paksuus on alle 150 mm ja ulko-läpimitta korkeintaan 500 mm, saatiin erittäin hyviä tuloksia kun teoreettinen läpimitta asetettiin 88 %:ksi ulkoläpimitas-ta, johon pyritään muotoilun jälkeen. Tällöin vastatelojen loitontumisnopeuden tulee rullauksen lopussa olla (de x 0,88)2 - dm 2 ν' = - 4 te de ja kaltevuus 00 on yhtä kuin °^' = (de x 0,88 - dm)/te 2 _ 2-- · Tällöin ν' < v, mikä merkitsee kevyttä ylipuristusta rullauksen lopussa, mutta myös <λ' > θ(. eli heikompaa puristusta rullauksen alussa, minkä kompensoi vastatelojen loitontumisen viive.

Tällainen seurantasäätö antaa erinomaiset tulokset eli erittäin hyvän yhdenmukaisuuden valmiin kokillin mitatun ulkoläpi-mitan arvon ja tavoitellun arvon välillä, tämä tietysti sil-- - loin, kun kysymys on keksinnön mukaan ulkoläpimitoista, jotka ; ovat alle 500 mm, ja alle 150 mmm paksuuksista.

On selvää, että jos tässä keksinnössä kuvatuntyyppisellä laitteella halutaan muotoilla paksumpia kokilleja, mitä ei ole kuitenkaan todettu hyväksi, jouduttaisiin tällöin valitsemaan ulkoläpimitan teoreettiseksi arvoksi pienempi arvo kuin mikä määritellään kokeissa.

Claims (11)

1. Menetelmä sideaineella agglomeroiduista mineraali-kuiduista muodostettujen eristysvaippojen valmistamiseksi, jossa menetelmässä jollakin polymeroitumattomassa tilassa olevalla sideaineella kyllästetty mineraalikuituhuopa rullataan kuumennetun pyörivän istukan ympärille, jonka lämpötila on sellainen, että sen kosketuksesta muodostuu kovettunut sisäpinta rullauksen aikana samalla, kun sideaineen polymeroituminen lisäksi käynnistyy tämän sisäpinnan lähellä ja jossa muodostumassa olevaan kokilliin kohdistetaan määrätyn-suuruinen puristus puristuselinten avulla, jotka muodostuvat päävastateloista, jotka pysyvät kosketuksessa kokillin ulkopintaan koko rullausvaiheen ajan, vaippa saatetaan sitten kosketukseen sileän kuuman pinnan kanssa kevyesti puristaen polymeroitumisen käynnistämiseksi ulkopinnan lähellä, minkä jälkeen muodostettu vaippa viedään kuumennettuun tilaan tasaisen tietynasteisen polymeroitumisen varmistamiseksi mainitun vaipan koko paksuudella, tunnettu siitä, että kun vaipan ulkoläpimitta muodostamisen aikana saavuttaa annetun arvon, tuodaan vaipan ulkopinnan kanssa kosketukseen lisäpu-ristuselimiä, jotka koostuvat vastateloista, jotka etääntyvät istukan akselista samalla hetkellisellä loitontumisuopeudella kuin päävastatelat, jolloin päävastatelojen ja mahdollisten lisävastatelojen aiheuttama puristus lisääntyy sitä mukaa kuin rullaus etenee.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että huovan rullaus suoritetaan olennaisesti vakiona pysyvällä tangentiaalisella nopeudella.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumennetun istukan pyörimisnopeutta alennetaan lineaarisesti siten, että istukan pyörimisnopeus rullauksen alussa on Vt = νΒ/π dm ja että pyörimisnopeus V2 rullauksen lopussa on V2 = Va/n: da, jossa Va tarkoittaa huovan syöttöno-peutta, dm istukan läpimittaa ja de vaipan ulkoläpimittaa rullauksen lopussa. i9 86 574

4 Te de ja että ν' piirtää ajan funktiona alenevan suoran kallistuk-d. - d. vef sella ot' = -z- - 2 —, jossa dm on istukan läpimitta, te te d, on vaipan ulkoläpimitta rullauksen lopussa ja te on rul-lausaika.

4 T. de ja että v piirtää ajan funktiona alenevan suoran kallistuk-de " dj, ve sella a = -2- - 2 — , jossa d* on istukan läpimitta te te de on vaipan ulkoläpimitta rullauksen lopussa ja t„ on rul-lausaika.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastatelojen aikaansaaman puristuksen lisääntyminen saadaan aikaan alentamalla vakiohidastuksella vastatelojen loitontumisnopeutta.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastatelojen loitontumisnopeus v on sellainen hetkellä t = te, että v = ve, jossa 2. de - d* Ve = -

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastatelojen loitontumisnopeus v' on sellainen hetkellä t = te, että v' = v'e, että 2 2 (d, x 0,88) - da V.' = -

7. Laite jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän suorittamiseksi, joka laite käsittää rungon, joka kannattaa pyörivää istukkaa, joka muodostuu kahdesta istu-kanpuoliskosta, jotka saatetaan pyörimään yhdessä ja jotka 20 86574 on varustettu sähkövastuksilla, ja vastateloja (15, 15', 15", 16, 16', 16"), jotka pysyvät kosketuksissa vaipan kanssa muodostamisen aikana ja joista jokainen on varustettu sen pyörimään saattavalla laitteella ja laitteella, joka varmistaa vastatelojen liikkeen istukan akseliin nähden, tunnettu siitä, että joka toinen vastatela tai lisävastatela sisältää sellaisen laitteen, ettei se tule kosketukseen vaipan kanssa sen muodostamisen aikana ennen kuin vaipan ulkoläpimitta saavuttaa annetun arvon.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite, joka varmistaa päävastatelojen ja lisävastatelo-jen (15, 15', 15", 16, 16', 16") loitontumis- ja lähentymis-liikkeet istukan akseliin nähden, käsittää nivelöidyn hydraulisen sylinterin (21) ja näiden liikkeiden välityselimiä (22, 23, 24, 25).

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite, jolla lisävastetela saadaan pois toiminnasta, muodostuu hydraulisesta sylinteristä (28, 28', 28"), joka on kiinnitetty jäykästi kannatinlevyyn (17, 17', 17"), jolle millä tahansa vaipan ulkomitalla toimintaan saatettava päävastatela on asennettu.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 7-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että päävastatelat ja lisävastatelat on varustettu kukin hydraulisella käyttölaitteella, joka pyörittää niitä.

11. Jonkin patenttivaatimuksista 9-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että lisävastatelojen läpimitta on suurempi kuin päävastatelojen.