NO174334B - Fremgangsmaate og innretning til fremstilling av fiberplater - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til fremstilling av en fiberplate, hvor en fiber/luft-suspensjon blåses gjennom et munnstykke og inn i et formingskammer som er avgrenset av to innbyrdes motstående beltepartier av to endeløse, luftgjennomtrengelige og drevne belter, hvor beltepartiene beveges i innbyrdes samme retning, og videre er avgrenset av to hovedsakelig ugjennomtrengelige sidevegger som vender mot hverandre, idet de fjernt fra hverandre beliggende overflater av de to beltepartier samvirker med en sugekilde.

Oppfinnelsen angår også en innretning til utførelse av den ovennevnte fremgangsmåte til fremstilling av en fiberplate, hvor en fiber/luft-suspensjon blir blåst gjennom et munnstykke og inn i et formingskammer, som er avgrenset av to mot hverandre vendende beltepartier av to endeløse, luftgjennomtrengelige belter, som blir drevet av drivinnretninger, og videre er avgrenset av hovedsakelig ugjennomtrengelige sidevegger som forbinder de to beltepartier med hverandre, og hvor en sugekilde er forbundet med sugeinnretninger som samvirker med to luftgjennomtrengelige beltepartier på en slik måte at luft trekkes tilbake ved suging fra formingskammeret.

Plater eller matter, skiver, som er fremstilt ifølge den ovennevnte teknikk, har blitt funnet å ha meget tilfreds-stillende varme- og lydisolerende egenskaper, men mangler den nødvendige stabilitet for bruk, f.eks. som bygningsplater, fordi det da er nødvendig å øke tettheten av platen til en større verdi enn den som er nødvendig for lydabsorpsjons- og varmeisoleringsformål, for å hindre at fibermaterialet skal falle sammen og derved miste den åpne struktur av det løst sammenføyde fiberlegeme under innsprøyting av fibrene i formingskammeret.

Følgelig er det en hovedhensikt med oppfinnelsen å skaffe en fiberplate eller en fiberskive ved hjelp av såkalte tørr-formingsprosesser basert på kjent teknikk, hvor fibrene danner en åpen konstruksjon eller en grunnmasse hvor fibrene i stor grad er forbundet med hverandre og danner en stabil konstruk-

sjon som ikke er sammenpresset.

Denne hensikt oppnås med den nye fremgangsmåte hovedsakelig ved å danne en tåke av et meget lettflytende bindemiddel i området mellom utløpsåpningen av munnstykket og formingskammeret, og ved å tildele fibrene så meget kinetisk energi at de vil strømme hovedsakelig rettlinjet gjennom tåken og inn i formingskammeret og oppsamles der på den plateendeoverflate av den tidligere tildannede plate som vender mot munnstykket.

Hovedhensikten med den ovennevnte sugekilde er å fjerne den luft som innblåst og ikke nevneverdig påvirke fibrene, som således er istand til å bevege seg mot den nevnte plate-endeoverf late og oppsamles på denne. Den vedvarende dannelse på platen eller skiven kan reguleres ved styring av den kinetiske energi som tildeles fibrene og også ved å styre beltenes hastighet, slik at platen vil oppbygges progressivt fra den nevnte endeoverflate og slik at den danner en åpen, luftom-sluttende grunnmasse eller konstruksjon. Enkeltfibrene i denne grunnmasse eller konstruksjon vil være punktvis forbundet med hverandre, og pga. at det klebe- eller bindemiddel som benyttes er meget tyntflytende, vil bindemiddelet bli suget mot berøringspunkter mellom enkeltfibrene pga. kapillarkreftene, og dermed binde fibrene til en stabil fibergrunnmasse, hvor de partier av fibrene som befinner seg mellom berøringspunktene vil være hovedsakelig uten overskytende bindemiddel. I motsetning til det tilfelle hvor fibre er impregnert med bindemiddel, vil de frie partier av fibrene således i høyden ha et bindemiddelbelegg som i stor grad befinner seg på overflaten, og fibrenes fleksibilitet vil følgelig ikke være redusert i nevneverdig grad, mens fibrenes evne til å dempe akustisk energi vil forbli hovedsakelig uforandret.

Oppfinnelsen muliggjør også fremstilling av en brannsikker eller i det minste flammesikker plate, selv om de benyttede fibre er cellulosefibre. I dette tilfelle er det benyttede bindemiddel et bindemiddel som er kjent i denne forbindelse, f.eks. et alkalisilikatbindemiddel.

Ytterligere karakteristiske trekk ved fremgangsmåten fremgår av de uselvstendige fremgangsmåtekrav.

En plate som er fremstilt ifølge den nye fremgangsmåte kan ha en forholdsvis liten tetthet, f.eks. en tetthet på 3 0-50 kg/m<3>, uten at lydabsorberingsegenskapene av platen reduseres. Platen kan samtidig være flammesikker.

Det karakteristiske ved innretningen ifølge oppfinnelsen fremgår av det i innretningskrav 5 angitte, kjennetegnende trekk.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningene: Fig. 1 er et riss av et utførelseseksempel på et anleggsmaskineri. - Fig. 2 er et riss i større målestokk av formingskammeret og den blåseseksjon av anlegget som samvirker med kammeret. Fig. 3 er et riss som viser den kapillareffekt som benyttes for å tildanne den stabile, åpne konstruksjon eller fibergrunnmasse. Fig. 1 er et forenklet riss av anleggsmaskineriet ifølge oppfinnelsen. Det blir i den følgende beskrivelse antatt at platen ifølge oppfinnelsen blir tildannet av et cellulosefiber-utgangsmateriale, fnugg, idet dette materiale valgfritt blir formet til kontinuerlige lengder som deretter blir avskåret, f.eks. saget, til plater med ønsket lengde. Det skal imidlertid også forstås at cellulosefibrene kan blandes f.eks. med mineralullfibre, syntetiske plastfibre, f.eks. polypropylen-fibre, eller fullstendig erstattes av slike fibre. Under henvisning til fig. 1 og ved fremstilling av kontinuerlige baner eller skiver, blir cellulosefibre (fnugg) matet inn i en syklon 1 gjennom en innløpsåpning 2 og innført i en blander 3 hvor fibrene blandes med luft. Fiber/luft-blandingen eller -suspensjonen strømmer fra blanderen 3 til en porsjonerings-eller måleenhet 4 som utdeler suspensjonen i forutbestemte mengder pr. tidsenhet ved hjelp av en mateskrue (ikke vist).

De målte mengder av fibermasse blir ved suging trukket inn i en rørledning 6 som er forbundet med innløpssiden av en vifte 5, og transportert i form av en fibersuspensjon gjennom en ytterligere rørledning 7 til et langstrakt, tilspisset akselerasjonsmunnstykke 8. Under sin strømning gjennom munnstykket 8 blir enkeltfibrene av suspensjonen tildelt så meget kinetisk energi at de vil bevege seg hovedsakelig rettlinjet inn i et formingskammer 9 når de forlater munnstykket 8. Den øvre og nedre overflate av formingskammeret 9 er avgrenset av to hovedsakelig innbyrdes parallelle luftgjennomtrengelige, endeløse belter 10 og 11. Beltene 10 og 11 løper over ruller 12, 13, 14, 15, 16 og 17, hvorav i det minste rullene 13 og 16 er drevne f.eks. av den motor 18 som driver beltet 10. Beltene 10 og 11 blir drevet innbyrdes med samme hastighet og i den viste retning for pilene. Formingskammeret 9 hvis øvre og nedre overflater er avgrenset av de ovennevnte to belter 10 og 11, er i sin vertikale utstrekning avgrenset av luftgjennomtrengelige vegger, hvorav den bakre vegg 19 er angitt på fig. 2. Formingskammeret 9 har således en bredde som tilsvarer bredden av de luftgjennomtrengelige belter 10 og 11, og en vertikal utstrekning, eller høyde, som tilsvarer det vertikale mellomrom mellom innbyrdes motstående partier av beltene 10 og 11. Utløpsåpningen 21 fra formingskammeret 9 (se fig. 2) er fullstendig åpen mot utløpsåpningen av munnstykket 8, som fortrinnsvis har en bredde som tilsvarer eller er litt mindre enn bredden av formingskammeret 9, mens utløpet 21 på den annen side, kan være lukket ved hjelp av en lukkerulle 3 5 som fortrinnsvis er fremstilt av et lett materiale, f.eks. et skummet plastmateriale. Rullen 35 kan heves for således å avdekke utløpsåpningen 21 slik det er beskrevet nedenfor. For å føre den fibersuspensjon som strømmer ut av munnstykkeåpningen 8', er det anordnet et blåsekammer 28 på oppstrømssiden av og i forbindelse med formingskammerinnløpet 20. Blåsekammeret 28 kan være utformet for sammen med blåsemunnstykket 8 å utgjøre en injektor, slik at omgivelsesluft vil bli innsugd i den åpning som er avgrenset mellom de ugjennomtrengelige, ytre.vegger av åpningen av det traktformede munnstykke og de to ruller 12 og 17, for dermed valgfritt å skape et overtrykk i blåsebeholderen. Sugekamre 22 og 23 er anordnet over hele lengden av formingskammeret 9, for således å frembringe et undertrykk i formingskammeret. De to sugekamre 22, 2 3 er forbundet med en sugevifte 27 eller en annen egnet sugekilde, via åpningene 24, 2 5 og et rør 26. Det anleggsmaskineri som ér vist på fig. 1 omfatter en bindemiddelbeholder 29 som er forsynt med en pumpe (ikke vist) til mating av et meget tyntflytende, polymert silikatbindemiddel via et rør 3 0 til et sprøytemunnstykke 31, som er innrettet til å danne en bindemiddeltåke i blåsebeholderen, idet bindemiddelet nedfelles på de fibre som beveger seg gjennom blåsebeholderen. Den tildannede plate eller matte 32 blir beveget ut at formingskammeret 9 ved hjelp av beltene 10 og 11, og overføres på en transportør, f.eks. en rulletranspor-tør. En slik rulletransportør er angitt ved hjelp av en rulle 34. Avhengig av hvorvidt platen 32 skal underkastes en varmebehandling, pressing, skjæring eller noen annen arbeidsprosess, blir platen fraktet til et tørkekammer, en presseinnretning eller en skjæreinnretning. Dersom den plate som utstøtes fra formingskammeret allerede har den tiltenkte lengde, noe som kan oppnås ved intermittent mating av fibrene til blanderen 3, kan hver produsert plate således benyttes umiddelbart, forutsatt at det blir benyttet et hurtigtørkende bindemiddel og forutsatt at det ikke er nødvendig å beskjære endeoverflåtene av platen. For det viste utførelseseksempel er de fremstilte plater på sin ytre overflate forsynt med et sjikt, f.eks. av duk med en overflatevekt på 18 g/m<3> eller mindre, eller en ikke-vevet duk, idet dette materiale blir trukket i lengder fra to lagerspoler 33 og 33' og påført de mot hverandre vendende overflater av de luftgjennomtrengelige belter 10 og 11. Anordningen av slike sjikt er imidlertid ikke helt nødvendig, og når det benyttes et hurtigtørkende bindemiddel, f.eks. et silikatbindemiddel, kan fibrene berøre de to belter 10, 11 direkte fordi ethvert bindemiddel som kan sette seg på beltene 10, 11 vil tørke og bli fjernet fra belteover-flåtene når beltene passerer rullene 12, 13, 14 og 15, 16, 17. Virkemåten for det viste anleggsmaskineri vil i det følgende bli beskrevet under henvisning til fig. 2 og 3. De benyttede fibre er cellulosefibre, og det blir antatt at den fremstilte plate vil være bruksklar og at platen vil være flammesikker i tillegg til at den virkningsfullt demper lyd. For å være istand til å fremstille en bruksklar plate, f.eks. en plate som ikke krever varmebehandling, er det nødvendig å bruke et bindemiddel som tørker fort ved romtemperatur, mens de ønskede lyddempingsegenskaper av platen krever at cellulosefibrene praktisk talt ikke er impregnert og at de bibeholder sin bevegelighet. En flammesikker plate kan oppnås f.eks. ved bruk av et forpolymerisert alkalisilikat av den type som finnes i handelen under varemerket Bindzil FK10. Dette bindemiddel blir fortynnet med inntil 100 vektprosent vann. Et bindemiddel som vil tørke hurtig ved romtemperatur og som er helt tørt når platen forlater formingskammeret, er et krav for oppnåelse av en lyddempingsevne som overskrider lyddempingsevnen av vanlige glassfiberskiver eller -matter eller mineralullskiver eller -matter med den samme tetthet, noe som betyr at bindemiddelet ikke må tillates å trenge inn i hulrommene av cellulosefibrene og gjøre fibrene stive etter at bindemiddelet har tørket.

Som beskrevet ovenfor forlater fibrene utløpsåpningene 8" av akselerasjonsmunnstykket, og hastigheten av den utstrømmende luftstrøm og den kinetiske energi av hver enkeltfiber er slik at fibrene vil bevege seg rettlinjet, eller i det minste hovedsakelig rettlinjet, inn i og ut av blåsekammeret 28. En tåke av lett blåsbart og hurtigtørkende silikatbindemiddel blir frembragt i blåsekammeret ved hjelp av munnstykkene 31 som kan være rettet på tvers av eller i retningen for fiberstrømmen. Et tynt lag av bindemiddel blir påført i det minste hoveddelen av fibrene i fiberstrømmen, og fibrene vil strømme raskt inn i formingskammeret, opp til stedet for stopperullen 3 5 mot hvilken det oppbygges en fiberplatevegg 36. Denne fiberplatevegg 3 6 blir raskt beveget mot fiberstrømmen, og beltene 10 og 11 blir satt i bevegelse når fiberplateveggen 35 befinner seg f.eks. i den stilling som er vist på fig. 2, idet hastigheten av beltene 10 og 11 er innstillbar. Når den plate som er tildannet mellom fiberplateveggen 36 og stopperullen blir beveget mot høyre på fig. 2, vil rullene 35, ved oppstarting av beltene 10, 11, bli forskjøvet på skrå oppad/fremad til den stilling som er vist med heltrukne linjer, og derved avdekke utløpsåpningen 21 av formingskammeret 9. Hastigheten av beltene 10 og 11 blir innstilt for å tilsvare mengden av det fiber-materiale som tilføres og den økede tetthet av platen, noe som betyr at fiberplateveggen 3 6 vil være hovedsakelig stasjonær. De bindemiddelfuktede fibre beveger seg i retningen for lengdeaksen av formingskammeret 9 og blir hovedsakelig ensartet fordelt av munnstykket 8 over den oppragende vegg eller endeoverflate av platen 3 2 som strekker seg vinkelrett på fibrenes bevegelsesretning. Hovedhensikten med de to sugekamre 23 og 24 er å fjerne luft som har blitt innblåst i formingskammeret 9 og mot veggen 3 6 fra det bakre parti av formingskammeret 9, regnet i bevegelsesretningen, for derved å hindre at det inntreffer en turbulent tilstand som ellers ville hindre fibrene i å strømme hovedsakelig i rett vinkel på veggen eller endeoverflaten 36, og istedet strømme mot beltene 10 og 11 eller, det foreliggende tilfelle, mot de luftgjennomtrengelige dukmatter. I det viste utførelseseksempel finnes det også en sugeeffekt bak endeoverflaten 36, som ved suging bidrar til å trekke tilbake en stor mengde av det tynne silikatsjikt på de belagte fibre. Denne fjerning ved suging av bindemiddelet resulterer i en impregnering av dukmattene for således å skaffe en praktisk talt flammesikker plate når det anvendes et silikatbindemiddel av den ovennevnte type, mens de fibre som befinner seg innenfor de silikatfuktede duksjikt vil oppnå de ønskede lyddempingsegenskaper og forbli flammesikre eller hovedsakelig flammesikre.

Fig. 3 er et forenklet riss av to fibre 37, 38 som er blitt "forskjøvet" mot endeoverflaten 36. Fiberen 38 er over hele sin overflate blitt belagt med et sjikt 39 av et meget tyntflytende silikatbindemiddel, mens bindemiddelet 40 er blitt påført et mindre overflateområde av fiberen 37. Det er velkjent at to innbyrdes kryssende fibre vil bli forbundet med hverandre ved kapillarkrefter pga. absorpsjonen av bindemiddelet ved krysningsstedet, som vist til høyre på fig. 3, idet det derved dannes forbindelsesdråper 41, 42, 43, mens de gjenværende partier av fiberen i høyden vil være dekket av et meget tynt bindemiddelsjikt. De fibre som er tilstede i den ferdige plate vil således være forbundet med hverandre på en slik måte at de danner en grunnmasse eller matrise hvori fibrene ikke kan forskyves og som i sin tur betyr at tettheten av platen ikke vil forandre seg på samme måte som en vanlig mineralullplate eller en glassullplate når denne f.eks. blir montert vertikalt, dvs. at fibrene i platen ikke vil "rase ned" for således å forårsake et område med høy tetthet i det nedre parti av platen og et område med liten tetthet i det øvre parti av platen. En plate som er fremstilt på den ovennevnte måte, dvs. med innbyrdes forbundne fiberkrysningssteder, og bare et meget tynt belegg på de fiberoverflater som befinner seg utenfor krysningsstedene, vil, i tillegg til flammemotstanden, ha en akustisk dempningsevne som er større enn den akustiske dempningsevne av f.eks. en mineralullplate med samme tetthet og tykkelse. Denne forbedrede lydabsprosjon skyldes det faktum at cellulosefiberhulrommene ikke absorberer det hurtigtørkende bindemiddel og således bibeholder sin elastisitet, og fordi det bindemiddelsjikt som i det minste hovedsakelig dekker fibrene, ikke i nevneverdig grad forandrer bevegeligheten av hver enkelt fiber mellom dens faste krysningssteder, vil lydenergien raskt omdannes til kinetisk energi og dermed frembringe svingninger i fibrene i den tredimensjonale grunnmasse som omfatter fibre som er innbyrdes forbundet punktvis. Tettheten av en plate som er fremstilt ifølge oppfinnelsen, kan bli endret på ulike måter, f.eks. ved forandring av den fibermengde som er tilstede i fibersuspensjonen og ved å endre den kinetiske energi av hver enkeltfiber.

Dersom den fremstilte plate deretter skal presses, er det nødvendig å bruke et bindemiddel som tørker relativt langsomt, slik at platen kan presses til den ønskede tykkelse og tetthet mens bindemiddelet fremdeles er mykt, selv om det i dette tilfelle fremdeles er nødvendig å bruke et meget lettflytende bindemiddel for at kapillarkreftene skal kunne utnyttes og for å fremstille bindingsdråper ved fiberkrysningsstedene, samt for å sikre at fibrene vil bli forbundet punktvis for å danne en stabil fibergrunnmasse eller -matrise som til det største forårsaker sammenfall av fibermassen. Hvis det ikke er behov for en flammemotstandsdyktig plate og andre typer bindemiddel enn forpolymeriserte alkalisilikater kan benyttes, er følgelig egnede bindemidler f.eks. polypropylenbindemidler egnet. Som nevnt kan fibermaterialet også bestå av syntetiske fibre eller en blanding av cellulosefibre og syntetiske fibre. Mengden av det bindemiddel som er nødvendig for å danne en bindemiddeltåke blir styrt ved endring av pumpetrykket.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av en fiberplate (32) hvor en fiber/luft-suspensjon blåses gjennom et munnstykke (8) og inn i et formingskammer (9) som er avgrenset av to innbyrdes motstående beltepartier av to endeløse, luftgjennomtrengelige og drevne belter (10, 11), hvor beltepartiene beveges i innbyrdes samme retning, og videre er avgrenset av to hovedsakelig ugjennomtrengelige sidevegger (19), som vender mot hverandre, idet de fjernt fra hverandre beliggende overflater av de to beltepartier samvirker med en sugekilde (27), karakterisert ved å danne en tåke av et meget lettflytende bindemiddel i området mellom utløpsåpningen (8') av munnstykket (8) og formingskammeret (9), og ved å tildele fibrene så meget kinetisk energi at de vil strømme hovedsakelig rettlinjet gjennom tåken og inn i formingskammeret og oppsamles der på den plateendeoverflate (36) av den tidligere tildannede plate (32) som vender mot munnstykket.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bindemiddelet er et polymert silikatbindemiddel som tørker ved romtemperatur.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det bindemiddel som benyttes er et langsomttørkende bindemiddel.

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at fibrene er cellulosefibre og/eller syntetiske fibre.

5. Innretning til utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, til fremstilling av en fiberplate, hvor en fiber/luft-suspensjon blir blåst gjennom et munnstykke (8) og inn i et formingskammer (9), som er avgrenset av to mot hverandre vendende beltepartier av to endeløse, luftgjennomtrengelige belter (10,

11), som blir drevet av drivinnretninger (12, 13, 14, 15, 16,

17, 18), og videre er avgrenset av hovedsakelig ugjennomtrengelige sidevegger (19) som forbinder de to beltepartier med hverandre, og hvor en sugekilde (27) er forbundet med sugeinnretninger (22, 23) som samvirker med to luftgjennomtrengelige beltepartier på en slik måte at luft trekkes tilbake ved suging fra formingskammeret (9), karakterisert ved at det mellom utløpsåpnin-gen (8') av munnstykket (8) og innløpet (20) til formingskammeret (9) er anordnet et blåsekammer (28) med en flerhet av bindemiddelmunnstykker (31), hvortil det blir tilført et meget lettflytende bindemiddel under trykk fra en pumpeinnretning (29), og som er innrettet til å danne en bindemiddeltåke i blåsekammeret, og ved at det er anordnet innretninger (5, 8) for å tildele fibrene i fibersuspensjonen en så stor kinetisk energi at enkeltfibrene vil strømme gjennom bindemiddeltåken og bevege seg hovedsakelig rettlinjet inn i formingskammeret (9).

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at innretningen for tildeling av kinetisk energi til fibrene omfatter en vifte (5) og akselerasjonsmunnstykke (8).

7. Innretning ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved en innretning (33, 33') til kontinuerlig påføring av et luftgjennomtrengelig sjikt av f.eks. duk på hver side av de mot hverandre vendende overflater av båndpartiene.