FI89751C - Förfarande och anordning vid framställning av en fibermatta - Google Patents

Description

p. g 7 c i

i,1 y / ^ I

Förfarande och anordning vid framställning av en fibermatta

Uppfinningen avser ett förfarande för att vid framställ-ning av en flerskiktig mineralfibermatta styra mattans 5 kvalitet genom att kontinuerligt over primärfibermattans bredd mätä dess fiberfördelning.

Mineralullsprodukter framstalls t.ex. sa, att det erforderliga rämaterialet smältes i en smältugn, mineralsmältan uttas 10 kontinuerligt ur ugnen genom en utloppsöppning och omvandlas till fibrer i en fibreringsanordning, sora t.ex. kan bestä av ett flertal roterande hjul, frän vilka mineralsmältan slungas under bildning av fibrer. De sälunda bildade fibrerna transporteras med en luftström frän fibreringsanordningen 15 och uppsamlas pä en transportör i form av en sk. primärmatta bestäende av ett tunt lager fibrer, vilken sedan, t.ex. med hjälp av en pendeltransportör veckas tili en sekundärmatta med önskad tjocklek. I nägot skede av framställningen tillsätts fibrerna ett lämpligt bindemedel, t.ex. ett harts, vilket 20 i ett slutskede av fibermattans behandling aktiveras t.ex. med värme.

Den framställda fibermattan bör naturligtvis uppvisa möj-ligast fä variationer i sin struktur, säsom i vikten 25 framställd bana per tids- eller längdenhet, mattans täthet och/eller ytvikt. Detta uppnäs bl.a. genom att halla smältflödesmängden frän ugnens uttagsöppning konstant, genom att reglera f ibreringsanordningen och genom att reglera olika parametrar pä den efter fibreringsanordningen följande fiber-30 behandlingsbanan.

Vid regleringen av en dylik process mäter man normalt parametrar i processens slutskede d.v.s. parametrar pä sekundärmattan ooh di'ii slu1 1 iga produktion och nnvändor sodan dossa mät vöiden J‘> för att via en eller flere äterkopplade regleranordningar reglera olika skeden i början av processen. Det kan dock vara av central betydelse i en dylik process att erhälla mätvärden 2 f’ 9 7 51 i ett Sei tidigt skede som möjligt av processen för att kunna rikta korrigeringsdtgärderna pd rätt ställe och sd snabbt som möjligt. Därför bör mätningar utföras redan pa den tunna primärfibermattan före denna veckas tili sekundärfibermatta.

5 Pd grund av primärfibermattans tunnhet, dess ojämnhet och dess Stora hastighet är det problematiskt att utföra mätningar pd denna för att bestämma dess egenskaper.

I Fl-utläggningsskriften 77901 beskrivs ett förfarande för 10 tillverkning av filtar med hjälp av en fiberbärande gasström. Gasströmmen gdr igenom en oskillerande styrkanal för jämn fördelning av fibrerna pd en mottagande transportör. Styr-kanalens rörelse med avseende d frekvens, form, amplitud, riktning eller dtminstone en del av dessa kännetecken, regleras 15 pd basen av mätningar av fibermassan per ytenhet. Avsikten är sdlunda att pd basen av mätning av fibermassan per ytenhet reglera fibrernas fördelning för att dstadkomma en önskad slutprodukt.

20 Själva mätningen av fibermassan per ytenhet sker i denna Fl-utläggningsskrift 77901 pd den färdiga filten dd denna kommer ut fran härdningsugnen med en absorptionsmätning av röntgensträlar. Mätresultäten används sedan för att via en dterkopplad regleranordning reglera styrkanalens rörelse. 25 Mätningen utförs sa att strdlningsmediet, amerikium 241, utför en kontinuerlig pendelrörelse (scanning) över filtens bredd och de pd motsatta sidan om filten detekterade absorptionsvär-den samt deras fördelning registreras. Här används salunda ett relativt komplicerat mätförfarande som kräver en dyr 30 apparatur samt säkerhetsatgärder för att skydda driftsper-sonalen frän röntgenstralning. Dessutom är metoden ldngsam pd grund av strälningsmediets och detektorns pendelrörelse. 1 US-patentet 3,987,660 beskrivs en metod för att bestäm-35 ma den termiska ledningsförmagan hos isolationsmattor av oorganiska fibrer genom att mätä transmissionen av synligt ljus genom sddana mattor. Mätningen utförs pd en färdig 3 O g 7 c i ' ·* f w » isolationsmatta sä att mattan styrs in mellan styrplattor belägna pä ett givet avständ frän varandra. Dessa styrplattor bestämmer sälunda mattans exakta tjocklek vid mätningen. Styrplattorna bestär pä bäda sidorna om mattan av tvä separata 5 delar sä att en spalt, där mattans Övre och undre yta är helt blottad, uppstdr. En eller flere ljuskällor riktade mot spalten placeras pä undre sidan om mattan i var sin behällare. Behälla-ren bildar en öppning vid spalten sä att ljuset riktas mot mattan i spalten. Pä Övre sidan om mattan, rakt ovanför 10 ljuskallan detekteras den spekulära transmissionen d.v.s. den ljusmängd som tränger rakt igenom mattan. De erhällna mätvärdena kan sedan användas för att via en äterkoppling reglera mängden fiber som mätäs tili mattan. Det är allt-sä här fräga om en mätning som sker pä den slutliga pro-15 dukten.

Ett mätsystem enligt US patentet 3,987,660 är förknippat med vissa olägenheter, framförallt en lägre känslighet för variationer i mattans uppbyggnad. Speciellt problematisk blir 20 mätmetoden ifall mattan radikalt förändras, t.ex. uppvisar häl, varvid detektorn kan bli bländad och mätkänsligheten lidande. Denna metod lämpar sig för mätning pä relativt homogena sekundärmattor men inte för mätning av primärmattan, ; som är betydligt tunnare än sekundärmattan och som rör sig 25 med en betydligt större hastighet.

Den kända mätmetoden uppvisar ocksä den nackdelen att den inte möjliggör en framkopplad regiering för korrigering av eventuella detekterade felaktigheter i mattan, endast en 30 äterkopplad regiering, t.ex. för att variera fibermängden tili mattan.

Enligt uppfinningen mäts fiberfördelningen hos den tunna primärfibermattan kontinuerligt over fibermattans bredd 35 företrädesvis med en optisk mätning. Den optiska mätning-en förverkligas med en ljuskälla och en ljusdetektor pla-cerade pä motsatta sidor om primärfiberbanan sä det pian 4 7 i i som definieras av 1jusdetektorns mätsektor inte skär lju-sskällans emissionsyta, dvs mätsektorplanet passerar ljuskäl-lans emissionsyta. Med 1jusdetektorns mätsektor avses här en sektor som frän detektorn öppnar sig mot fiberbanan sä 5 att hela fiberbanans bredd inkluderas i sektorn. Det Mr na-turligtvis fördelaktigt att sektorn sträcker sig tvärs över fiberbanan men inte nödvändigt. Det är även fördelaktigt att sektorn sträcker sig nägot ytterom fiberbanans bredd för att även variationer i fiberbanans bredd skall kunna detekteras.

10

Detektorn kommer sälunda att mätä det i fiberbanan sprid-da ljuset, den sk. framätriktade 1jusspridningen (forward scattering) och inte den spekulära transmissionen säsom fallet är i US-patentet 3,987,660.

15

Fibrerna i primärmattan beter sig i princip som cylinder-linser vilket, bl.a. betyder att det spridda ljusets in-tensitet varierar med spridningsvinkeln. Intensitetsmaxi-mum hos den framätriktade 1jusspridningen uppnäs emeller-20 tid vid smä spridningsvinklar. Detektorn bör sälunda fö-reträdesvis placeras sä att planet som definieras av de-tektorns mätsektor bildar en liten vinkel a, med ljuskäl-lans normal utan att detektorn "ser" in i ljuskällan. För-delarna med denna metod framom metoden där den spekulära tran-25 smissionen mäts är bl.a.: - Ljusspridningen korrelerar mot antalet fibrer i fiberbanan.

- Sörre dynamiskt omfäng erhalls om man mäter det spridda 30 ljuset än om man mäter det spekulärt transmitterade ljuset.

- Inga problem med saturering av detektorn.

Förfarandet enligt uppfinningen är tillräckligt snabbt för att kunna användas pä en primärfibermatta som transporteras 35 med hög hastighet, varvid det erhällna mätresultatet med fördel kan användas för framkopplad och/eller äterkopplad processre-glering. Den framkopplade regleringen kan riktas t.ex. pä i 5 . r~7 r·· - > / x ' · de efter pendeltransportören befintliga mottagartransportörer-nas hastighet, för att reglera antalet lager som veckas till sekundärfibermatta. Aterkopplingen igen kan användas för regiering av den fibrerade mängden mineralfiberrämaterial, 5 fibreringsförhällandena samt för styrning av uppsamlingen av fibrerna till en primärfiberbana.

Enligt en fördelaktig utföringsform används bakgrundsbe-lysning i form av en ytterligare ljuskalla pä samma sida 10 av banan som detektorn. Dennas funktion är att skilja pa i banan uppmätta häl, respektive ogenomtränglig bana, vilka vardera tillständ detekteras som total fränvaro av ljus som spritts genom banan. DA man använder bakgrundsljus avkanns ett häl i banan fortfarande som total fränvaro av ljusspridning 15 genom banan, medan däremot en ogenomtränglig (tjock) bana, p.g.a. en viss reflexion frän dess yta mot detektorn, ger ett positivt utslag.

I det följande beskrivs en fördelaktig utföringsform av 20 uppfinningen hänvisande tili bifogade ritning där:

Fig 1 är en principskiss av en anläggning för fram- ställning av en fibermatta.

25 Fig 2 är en principskiss av mätanordningen enligt uppfin ningen .

I principskissen i fig 1 uttas smältan frän en smältugn 1 och leds vidare tili en konventionell fibreringsanordning 30 2 där smältan träffar spinnhjul och slungas vidare pä grund av centrifugalkraften under bildning av fiber.

Frän fibreringsanordningen 2 dras de bildade fibrerna med undertryck mot en perforerad uppsamlingsyta som kan utgöras 35 av en trumma eller en transportör 3 och bildar en tunn primär-fibermatta. Frän uppsamlingstransportören leds primärfibermat-tan vidare tili en pendeltransportör 4 som veckar den tunna 6 j ; 7 £ 1 primärfibermattan till en sekundärfibermatta med önskad tjocklek pä en bandtransportör 5, vilken med fördel kan löpa vinkelrätt mot uppsamlingstransportören. Härifrän leds sekun-därfiberbanan vidare via transportörer 6, 7 tili en härdugn 5 8.

Pä ett lämpligt ställe före härdugnen tillsätts fibrerna dessutom ett lämpligt bindemedel, t.ex. ett harts, som under värmebehandlingen i ugnen fixerar fibrerna tili va-10 randra under bildning av en formstabil fibermatta av önskad täthet och tjocklek.

Transportörerna mellan f ibreringsanordningen 2 och härdugnen 8 är indelade i tvä hastighetszoner sä att transportörerna 15 3 och 4 i den första hastighetszonen körs med en hastighet och transportörerna 5, 6 och 7 i den andra hastighetszonen körs med en annan hastighet. Hastigheten hos transportörerna i den första zonen är betydligt högre än i den andra zonen.

I den första hastighetszonen bildas primärmattan och i den 20 andra sekundärmattan.

I principskissen i fig 2 visas mätanordningen enligt upp-finningen sedd frän sidan. En första ljuskälla 9 är pla-cerad under primärfibermattan lämpligen pä ett ställe i 25 spalten mellan tvä transportörer sä att ljuset direkt när primärfibermattans undre yta. En detektor 10, som lämpligen utgörs av en halvledarkamera, är placerad pä den mot-satta sidan om primärfibermattan sä att planet som de-finieras av detektorns mätsektor inte skär ljuskällans 9 30 emissionsyta e. Sagda pian bildar alltsä en vinkel a med normalen n tili den första ljuskällan 9. Detektorn 10 kom-mer sälunda att mätä den sk. framätriktade 1jusspridningen (forward scattering) runt vinkein α.

35 För att garantera en viss minimiljusnivä tili detektorn 10 och för att möjliggöra en särskiljning pä avkända häl och ogenomtränglig matta, är en andra ljuskälla 11 placerad pä i 7 • I ·' · r ·> r~ J ' f V-' ' samma sida om primärfibermattan som detektorn.

Kameran 10 mäter ljusstyrkan i ett flertal punkter, exem-pelvis 1024 fördelade i en linje over hela fiberbanans bre-5 dd. Mätdata överförs sedan till en konventionell mikroda-tor M i form av 8 bitars pixels med en hastighet av 120 Mbits/s. I mikrodatorn förprocesseras mätdata av ett transputer processorkort T, vars beräkningskapacitet upp-gär till ca 1 miljon mätpunkter per sekund.

10 Pä basen av ljusstyrkan uppmätt i dessa 1024 punkter be-räknas primärfiberbanas viktprofil och variationsprofil med vissa intervaller, exempelvis 0,5s, 5s och 1 min. Vidare er-hälls uppgifter om häl i primärfiberbanan. Primärfiberbanans 15 läge pä transportören och dess utseende kan även visas gra-fiskt pä mikrodatorns bildskärm. Medelvärden för avvikelsen, hälprocenten och medelvikten kan erhällas pa valbara ni-väer exempelvis 5s, 1 min, lOmin, lh, lOh.

20 Dessa mätdata kan sedan användas för att med en äterkopp-lad regleranordning Rl reglera mineralfiberproduktionen, d.v.s. reglera smältflödesmängden frän ugnen 1 och styra fibreringsanordningen 2, samt styra uppsamlingen 3 sa att kvaliteten hos primärfiberbanan hälls inom en pä förhand 25 bestämd niva.

Vidare kan veckningen av den tunna primärfiberbanan tili sekundärfiberbana regleras pä basen av dessa mätdata. Denna regiering sker t.ex. med en framkopplad regleranordning R2 30 som päverkar pendelns 4 frekvens d.v.s. bredden pä sekundärfi-— berbanan samt hastigheten hos transportörerna 5, 6, 7 d.v.s.

tjockleken av sekundärfiberbanan.

Optimal detektering erhälls dä avständet mellan fiberbanan 35 och kameran är större än fiberbanans bredd. Kamerans mätsektor är gärna högst 30°.

8 S 9 7 E :

Denna mätmetod lämpar sig för mätning av en primärfiber-bana, vars hastighet är mindre än ca 250 m/min. Största mätnoggrannheten uppnäs dock för hastigheter mindre än ca 150 m/min.

5

Ett enklare system utan extra transputer processorkort T är även möjligt, varvid mikrodatorn M utför alla beräknin-gar. Detta system har dock en betydligt sämre upplösning efter-som mikrodatorn är för längsam för att samtidigt kontinuerligt 10 kunna ta emot och processera data med kamerans 10 överfö-ringshastighet.

i

Claims (8)

1. Förfarande vid framställning av en mineralfibermatta, genom bildning av en flerskiktig fibermatta ur en primärfiber-5 matta, kännetecknat av att primärfibermattans fiberfördelning över fibermattans bredd mäts kontinuerligt och att en eller flera parametrar som inverkar pä fibermattans egenskaper styrs pä basen av mätresultatet. 10

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att uppsam- lingen av primärfibermattan tili sekundärfibermatta av önskad tjocklek regleras med en framkopplad regleranord-ning (R2) pä basen av den uppmätta fiberfördelningen. 15

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att fiberframställningen och/eller fibrernas uppsamling för bildandet av primärfibermattan regleras med en äterkopplad regleranordning (Rl) pä basen av av den uppmätta f iberfördelningen. 20

4. Förfarande enligt nägot av kraven 1 - 3, kännetecknat av att mätningen av fiberfördelningen över primärfibermattans bredd sker optiskt. 25

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att den op- tiska mätningen är en 1 jusintensitetsmätning i ett stort antal punkter fördelade över primärfiberbanans bredd.

6. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att inten-30 sitetsmätningen görs pä det av mattans fibrer spridda ljuset.

7. Mätanordning för användning vid förfarandet enligt nägot av kraven 1-6 innefattande en ljuskälla och en detektor placerade pa motsatta sidor om f ibermattan samt en processor 35 för bearbetning av mätdata, kännetecknad av att en första ljuskälla (9) och detektorn (10) är placerade pä motsatta sidor om primärfibermattan sä att det pian som definieras /-, r~· r- .- . > j I ' I av detektorns (10) mätsektor inte skär ljuskällans (9) emis-sionsyta (e).

8. Mätanordning enligt krav 7, kännetecknad av att en andra, 5 mot primärfibermattan riktad ljuskälla (11) är anordnad pä samma sida om primärfibermattan som detektorn (10). • r 11 ' 1 '