ITMI952153A1 - Feltro in materiale fibroso ad orientamento casuale curvabile - Google Patents

Abstract

L'invenzione si riferisce ai feltri di lana minerali crespati, vale a dire in cui l'orientamento delle fibre, invece di essere parallelo ad un piano, è quasi casuale.Per permettere di curvare i feltri in modo temporaneo o definitivo, essi sono dotati sul lato convesso di un foglio di rivestimento superficiale la cui resistenza allo scoppio o pressione interna è superiore a 300 kPa, come per esempio una carta kraft con massa areica superiore a 60 g/m2.

Description

"FELTRO IN MATERIALE FIBROSO AD ORIENTAMENTO CASUALE CURVABILE"

DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce ai feltri di lana minerale e più particolarmente ai feltri detti "crespati", vale a dire nei quali l'orientazione delle fibre, invece di essere parallela ad un piano, è quasi casuale.

I feltri crespati sono destinati ad utilizzi diversi, in particolare quando si desidera potere esercitare su essi o una pressione senza provocare uno schiacciamento troppo importante, o una trazione perpendicolarmente alla superficie senza comportare una delaminazione. Tuttavia, a differenza dai feltri stratificati usuali, essi sono molto sensibili alla flessione e quando li si curva, anche leggermente, essi si fessurano perpendicolarmente alla loro superficie. Questo fenomeno limita in modo importante il campo di utilizzo dei feltri crespati. Si desidera poter allargare questo campo.

In modo tradizionale, i feltri di fibre minerali sono stratificati, essi sono costituiti in continuo depositando su un convogliatore le fibre che sono veicolate da correnti gassose. il convogliatore trattiene le fibre e lascia passare i gas.

Prima che si depositino sul convogliatore, le fibre sono rivestite di una composizione resinosa destinata a legare le fibre fra loro, dando così la coesione al feltro costituito. La composizione resinosa applicata sotto forma liquida è reticolata mediante un trattamento termico effettuato sul feltro precedentemente riportato alle condizioni volute di spessore e massa volumica.

I modi tradizionali di formazione dei feltri portano a prodotti le cui proprietà non rispondono perfettamente a tutte le esigenze di alcune applicazioni particolari. Oltre a qualità isolanti richieste in modo assolutamente generale, è così talora necessario che i prodotti utilizzati presentino qualità meccaniche molto specifiche. Questo è il caso, per esempio, dei prodotti che supportano elementi di muratura e che, in conseguenza, devono resistere a forti compressioni, come i prodotti che servono all'isolamento dei tetti -terrazzi accessibili alla circolazione. E’ anche il caso dei prodotti utilizzati come isolamento dall'esterno e che in particolare devono poter resistere agli sforzi di distacco.

Per ottenere prodotti che presentano queste proprietà particolari, è necessario modificare i procedimenti tradizionali di formazione dei feltri.

Nel procedimento tradizionale, la formazione dei feltri per deposito delle fibre sul convogliatore di ricevimento o su un organo analogo conduce ad un groviglio che non è omogeneo in tutte le direzioni. Si constata sperimentalmente che le fibre hanno una forte tendenza a disporsi parallelamente alla superficie di ricezione. Questa tendenza è tanto più accentuata quanto più sono lunghe le fibre. Questa struttura dei feltri è favorevole alle loro proprietà isolanti e anche alla loro resistenza alla trazione nel senso longitudinale. Per parecchi utilizzi una tale struttura è in conseguenza vantaggiosa. Tuttavia, si comprende che una tale struttura non sia la meglio adatta quando, per esempio, il prodotto deve resistere alla compressione o allo strappo nel senso del suo spessore.

Sono noti metodi che forniscono un'orientazione quasi casuale delle fibre. Così la domanda di brevetto europeo EP-A-0 133 083 propone che il feltro di fibre raccolto sull’organo di ricezione, eventualmente dopo aver subito una compressione nel senso dello spessore, sia compresso in continuo nel senso longitudinale per passaggio di una coppia di convogliatori animati da una certa velocità ad una coppia di convogliatori di velocità inferiore alla precedente. Tassi di compressione più elevati possono essere raggiunti quando la compressione è effettuata in più fasi successive, in particolare con i feltri per i quali la compressione senza formazione di pieghe è più delicata da ottenere. Ugualmente, per uno stesso tasso di compressione finale, le proprietà dei prodotti ottenuti possono essere migliorate quando la compressione è condotta in più fasi.

In un altro documento, la domanda di brevetto europeo EP-A-0 434 536, si propone un feltro in fibre minerali con proprietà migliorate in cui le fibre hanno orientazioni quasi casuali e che è formato di fibre aventi, per la grande maggioranza di esse, un diametro compreso fra 2,5 e 4,5pm e una lunghezza da 2 a 15 centimetri e che ha una massa volumica non superiore a 40 kg/mA In questa domanda si prevede che il mat possa presentare un rivestimento superficiale, vale a dire essere rivestito di uno o due fogli aderenti di carta, di alluminio, di polietilene o di PVC.

I mat o materassi di fibre minerali crespate ottenuti con le tecniche appena descritte sono generalmente trasportati e utilizzati sotto la forma in cui sono stati fabbricati, vale a dire come pannelli piani. Sarebbe tuttavia interessante poter curvare - temporaneamente o in modo definitivo - i materassi crespati eventualmente anche con raggi di curvatura piccoli.

L'interesse di poter arrotolare dei materassi o mat crespati per permettere il trasporto e lo stoccaggio di lunghezze importanti senza utilizzare troppo spazio è evidente. Nel campo dell'utilizzo industriale di mat crespati, l'isolamento di grosse canalizzazioni o di cisterne cilindriche sulle quali si deve poter camminare è un’applicazione in cui sarebbe molto utile la curvatura permanente di un mat crespato.

Sempre nel campo dell'arte anteriore dei feltri di lane minerali crespati, è noto il brevetto europeo EP-B-0 472 532 che propone una tecnica per fabbricare una lastra crespata rivestita di un foglio di copertura su un solo lato. Secondo questo metodo, dopo aver proceduto all'increspatura nel modo abituale, si deposita sulle due facce del mat un tessuto di vetro prima di procedere al trattamento termico della resina che costituirà il legante. All'uscita si scinde il mat nello spessore per ottenere due mat identici rivestiti su un solo lato. Questa tecnica permette di ottenere una lastra che possa essere curvata lasciando il tessuto di vetro sul lato concavo. Il documento espone chiaramente che la flessione nell'altra direzione (tessuto di vetro sul lato convesso) è impossibile. In effetti il prodotto intermedio con il tessuto sulle due facce è descritto come rigido, ma dopo scissione, le fibre sul lato libero "non sono soggette a forze di trazione e compressione nella direzione delle fibre quando la lastra è curvata ma perpendicolarmente alle fibre. Dunque la lastra prodotta con il metodo si curva bene a causa dell'assenza di legami orizzontali posteriormente". 11 confronto di questi due fenomeni, rigidità della lastra rivestita sulle due facce e flessibilità della lastra scissa nel suo spessore, mostra che il tessuto di vetro è indeformabile alla trazione e che la curvatura non può essere realizzata che con il rivestimento sul lato concavo. La tecnica di montaggio descritta nel documento con i bordi della lastra di soffitto "in appoggio su profilati a T" come nel caso di una volta, lo conferma.

L'invenzione ha il compito di fornire un prodotto, mat di fibre crespate, che possa, senza deteriorarsi, essere avvolto su se stesso per permettere il trasporto e il magazzinaggio.

E' anche un fine dell'invenzione permetere l'utilizzo di mat di fibre minerali crespate su superimi curve senza che essi perdano i loro vantaggi di isolamento in particolare.

Per ottenere questi risultati, l'invenzione propone un feltro di lana minerale crespata, dotato su almeno una delle facce di un foglio di rivestimento superficiale e destinato a subire una curvatura temporanea o definitiva, la cui faccia destinata ad essere convessa è dotata di un foglio di rivestimento superficiale la cui resistenza allo scoppio è superiore a 300 kPa.

Questo foglio è vantaggiosamente a base di carta kraft. Questo, per otenere da sé solo le prestazioni di resistenza allo scoppio necessarie, deve avere una massa specifica alla superficie superiore e uguale a 60 g/m^.

Per avvolgersi facilmente su sé stesso e per mantenere tuti i suoi vantaggi una volta messo in opera su una superficie curva, il feltro crespato dell'invenzione ha preferibilmente un tasso di increspatura compreso fra 4 e 5 e una massa areica inferiore a 2 kg/m^.

Una variante vantaggiosa del prodotto dell'invenzione ha, sulla faccia opposta a quella rivestita del foglio di copertura dell'invenzione, delle fibre praticamente tutte perpendicolari alla superficie. Una tale disposizione è assicurata se il feltro di lana minerale crespata risulta in particolare dalla divisione nello spessore di un feltro più spesso, la faccia opposta a quella rivestita con il foglio di copertura dell'invenzione essendo ricavata da scissione.

Le figure e la descrizione che seguono permetteranno di comprendere l'invenzione e di capirne i vantaggi. , Fra le figure la figura 1 rappresenta il risultato di una curvatura imposta ad un mat crespato secondo fatte anteriore. La figura. 2 un mat secondo l'invenzione, prima della curvatura, e la figura 3 lo stesso dopo la curvatura.

I feltri crespati di cui si tratta sono fatti a partire da lane minerali, lana di vetro o lana detta di roccia. Questi prodotti sono realizzati più spesso a partire da fibre ottenute mediante tecniche di centrifugazione, secondo i casi con passaggio attraverso gli orifizi di una centrifuga o semplicemente per espulsione alla superficie di tamburi che girano a gran velocità.

L'impianto di formazione di feltri comprende in primo luogo una o più macchine del tipo precedente, dei generatori di fibre. Le fibre espulse sono raccolte nella parte bassa della macchina per aspirazione su un convogliatore a nastro che costituisce il fondo di una camera di ricezione.

All'interno della camera, dei dispositivi proiettano sulle fibre una composizione liquida di legante. Ci si sforza tradizionalmente di fare in modo che la distribuzione del legante sulla fibra sia il più uniforme possibile affinché in seguito il legante sia ripartito in modo ben omogeneo nel complesso del feltro.

II feltro che esce dalla camera è ordinariamente relativamente leggero. La sua massa volumica media è piccola per uno spessore importante. D'altra parte, a motivo del modo di formazióne del feltro, le fibre sono principalmente orientate secondo direzioni parallele al trasportatore.

Negli impianti tradizionali di fabbricazione di feltri di fibre minerali, il feltro uscente dalla camera di ricezione entra immediatamente nel reparto di trattamento termico che permette la presa del legante.

Viceversa quando si fabbrica un feltro crespato si procede ad un'operazione supplementare prima della presa del legante: si batta di modificare l orientamentodominante delle fibre. Sono possibili più metodi E così per esempio che si può "lavorare" il felbo con agili che, mediante la loro azione, orientano le fibre perpendicolarmente alla superficie del felbo. Un albo metodo permebe che, mediante una successione di modifiche, il felbo sia condoto ad una massa volumica sensibilmente aumentata e ad una diversa orientazione delle fibre.

Le modifiche, secondo quest'ultimo metodo, comprendono preferibilmente una compressione del felbo nel senso dello spessore. Questa compressione è otenuta per esempio facendo passare il felbo fra due convogliatori, la distanza che separa i due convogliatori diminuendo nel senso della progressione del felbo.

il felto così compresso passa poi fra albe coppie di convogliatori, la velocità di ciascuna coppia essendo inferiore a quella delle coppie di convogliatori precedenti, ciò che determina una compressione longitudinale continua del felbo.

Durante questa successione di modifiche, il felbo è confinato in permanenza per evitare che esso riprenda almeno una parte del suo volume iniziale, e in seguito è inbodoto direttamente nel forno in cui il batamento termico assicura la reticolazione del legante e la stabilizzazione del prodoto.

Quando si sotopone ad una flessione un campione di felbo crespato otenuto secondo uno dei metodi precedenti, si otiene in generale, anche per raggi di curvatura molto grandi, una degradazione del prodotto. Appaiono fessure fra le fibre della faccia convessa, le quali si propagano all'interno del prodoto. Si vede in figura 1 un'illusbazione di questo fenomeno. Tali fessure distruggono la stabilità laterale del prodotto e la sua coesione ne viene gravemente peggiorata. In effetti la rottura del collegamento fra le fibre da una parte e dall'altra della fessura è irreversibile: sono i legami chimici stabiliti nel legante al momento della reticolazione che non esistono più.

Il fenomeno appena descritto ha per effetto che è impossibile curvare un feltro crespato, anche temporaneamente, senza peggiorarne le proprietà. E’ cosi per esempio che, se si utilizza un feltro crespato in lana di vetro di massa volumica 16Kg/m3 e di spessore di 120 mm per isolare una cisterna cilindrica di un metro di diametro posta orizzontalmente - l’utilizzo del materiale crespato dovendo permettere di realizzare un buon isolamento continuo - appaiono fessure sul lato convesso, identiche a quelle della figura 1, ed esse peggiorano considerevolmente l isolamento termico del mantello in feltro crespato.

Nello stesso ordine di idee, quando si desidera commercializzare un feltro crespato di larghezza di 1,20 m in lunghezze di 10 m con una massa volumica di 30 kg/m3 e uno spessore di 30 mm, è interessante poter confezionare il prodotto in rotoli in cui il feltro è avvolto su se stesso. In un tal caso, anche se le spire esterne del rotolo hanno un grande raggio di curvatura che comporta solo fessure di piccola profondità sul lato convesso, la cosa va in modo diverso al centro del rullo, in cui i raggi di curvatura sono dello stesso ordine dello spessore del feltro e dunque appena superiori a 30 mm. Là il peggioramento è inaccettabile. E’ pertanto particolarmente interessante poter disporre di feltri crespati presentati in rotoli, vale a dire con una lunghezza indefinita, poiché sul cantiere è allora possibile tagliare esattamente il tronco di cui si ha bisogno senza creare perdite che costituiscono uno spreco.

Gli inventori hanno allora avuto l’idea di dotare una delle facce del prodotto di un foglio di copertura o rivestimento superficiale la cui funzione essenziale è di evitare un allungamento della faccia convessa del prodotto che deve subire una curvatura.

Si sono tentate prove con parecchi materiaìi diversi, si sono utilizzati film plastici (polietilene), metalli (alluminio) e carte diverse (kraft). Si trattava sia di film semplici, sia di materiali compositi. Questi ultimi si presentano sotto forma di sandwich, come per esempio un film d'alluminio associato su tutta la sua superficie ad un film di polietilene, oppure sotto forma di un unico film rinforzato. Si sono così provate carte kraft rinforzate mediante griglie di rinforzo in fili di vetro o di poliestere.

A titolo di esempio, si descrive in seguito un’operazione che ha permesso di apportare una soluzione al problema posto. Su una linea di produzione di lana di vetro in cui le fibre sono ottenute forzandole a passare attraverso orifìzi di una centrifuga, si è introdotto fra il feltro crespato e il nastro trasportatore che lo supporta, prima dell entrata neirimpianto di condizionamento termico in cui si effettua la reticolazione del legante, un foglio di copertura di carta kraft di massa areica 90 g/m2. Questo è stato incollato al feltro nell'ambiente di confezionamento e l'accompagna definitivamente, il prodotto ottenuto è rappresentato in figura 2. Il feltro aveva una massa volumica di 43 kg/m^ e uno spessore di 60 mm. Il tasso di increspatura, vale a dire la concentrazione longitudinale delle fibre realizzata nell'operazione di increspatura, era di 4,5 (questo è anche il rapporto delle velocità all'entrata della zona di increspatura e all'uscita; è anche l'accrescimento di massa volumica realizzato). Sono state fatte prove di avvolgimento su se stesso del feltro così dotato, avendo cura di lasciare la carta kraft sul lato convesso. Dopo aver mantenuto il rullo avvolto durante una settimana, si è proceduto a rimetterlo in piano e si è allora constatato che, una volta messo in piano, il feltro non aveva memoria, una volta appiattito mantiene la sua planarità. Ulteriormente, un esame distruttivo, in cui si è separata la calta kraft dalla superficie del feltro, ha mostrato l'assenza di criccature o fessure: il prodotto non è stato in alcun modo alterato dal suo avvolgimento in un rotolo.

Un tentativo di avvolgimento nell altro senso, la carte essendo sul lato concavo, ha dato al feltro l'aspetto della figura 1, cioè una moltitudine di fessure che, dato lo spessore medio del feltro, l'attraversavano da parte a parte in parecchie posizioni.

In compenso, quando la carta è sul lato convesso, il risultato è quello della figura 3, in cui si vede che il feltro lavora solo alla compressione, sul solo lato concavo.

Una prova comparativa condotta con una carta identica ma di massa areica minore (60 g/m2) si è risolto in un insuccesso, nel corso dell'awolgimento del feltro la carta si è strappata in più posizioni.

Gli studi eseguiti con diversi materiali come foglio di copertura hanno finalmente mostrato che una condizione necessaria al buon funzionamento dell'invenzione era che la resistenza allo scoppio del foglio sia superiore ad una certa soglia: 300 kPa. in modo assolutamente sorprendente è apparso che questo limite non dipendeva dalle caratter isti che del feltro: a partire dal momento in cui il tasso di increspatura è superiore a 4: qualunque sia lo spessore o la massa volumica del feltro, esso è in grado di subire curvature forti che possono andare fino all'avvolgimento su se stesso nella misura in cui il foglio di rivestimento superficiale è posto sul lato convesso ed ha una resistenza allo scoppio che supera i 300 kPa.

La resistenza allo scoppio è una grandezza caratteristica della solidità dei film sottili destinati all'imballaggio. La misura è effettuata secondo la norma DIN 53 113 (giugno 1990).

I soli limiti constatati sono stati i grandi spessori di feltri associati alle grandi masse volumiche, I risultati diventano meno sicuri quando, per esempio, un feltro di 60 kg/m3 ha uno spessore di 120 mm. E’ ancora possibile imporre una curvatura al feltro destinato ad isolare un supporto curvo, ma l avvolgimento del feltro su sé stesso, non lasciando alcun vuoto al centro del rullo, è impossibile. Si è constatato che, nella misura in cui il prodotto della massa volumica moltiplicato per lo spessore restava entro certi limiti, l avvolgimento era sempre possibile. Se la massa volumica in kg/m3 moltiplicata per lo spessore in metri (vale a dire la massa areica) resta al massimo di 2 kg/m2, allora l avvolgimento su sé stesso del prodotto secondo l'invenzione, anche con un tasso di increspatura superiore a 4, è sempre possibile.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Feltro di lana minerale crespata, dotato su almeno una delle sue facce di un foglio di rivestimento superficiale e destinato a subire una curvatura temporanea o definitiva, caratterizzato dal fatto che la faccia destinata ad essere convessa è . dotata di un foglio di rivestimento superficiale la: cui resistenza allo scoppio è superiore a 300 kPa.
2. 2. Feltro di lana minerale secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il foglio di rivestimento è a base di carta kraft.
3. 3. Feltro di lana minerale secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che il foglio di rivestimento è costituito di una carta kraft con massa areica superiore o uguale a 60 g/m2.
4. 4. Feltro di lana minerale secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3 caratterizzato dal fatto che il suo tasso di increspatura è superiore a 4 e la sua massa areica è inferiore a 2 kg/m2 e dal fatto che è avvolto su sé stesso per costituire un rotolo.
5. 5. Feltro di lana minerale secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che risulta dalla divisione nello spessore di un feltro più spesso.