NO840512L - Fremgangsmaate og apparat for impregnering av et poroest substrat med skum - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår behandling av et porøst substrat ved å impregnere substratet med skum. I et nærmere bestemt aspekt angår oppfinnelsen transport av et porøst substrat forbi en applikator som innsprøyter skum i det porøse substratet, for derved å impregnere eller belegge det porøse substratet.

Vanlig praksis ved fremstillingen av porøse substrater er å påføre et belegg av forskjellige materialer. Ved fremstillingen av teppematerial er det f.eks. nødvendig å farge teppet i den ønskede farge under fremstillingsprosessen. Dessuten krever mange typer fiberholdige eller ikke- fiberholdige bånd eller tepper et bindemiddel for å binde fibrene eller andre parikler sammen for å danne et sammenhengende produkt. Et eksempel på dette er en isolasjonsmatte som fremstilles ved å sammenføye mineralfiber, slik som glassfiber. Et vanlig bindemiddel for en glassfiber-isolasjonsmatte er fenol-formaldehyd-urea-bindemiddel. Bindemidlet påføres fibrene, og etter herding gjør bindemidlet det mulig å komprimere isolasjonsmatten med omtrent fullstendig ekspansjon etter at kompresjonen opphører.

Tidligere har påføringen av bindemiddel, farge eller hvilket som helst annet beleggmaterial på porøse substrater, slik som tepper eller bånd av mineralfiber, blitt utført etter en av mange metoder. Den vanlige metode ved fremstillingen av mineralfibermatter er å sprøyte et bindemiddel eller et beleggmaterial på fibrene før fibrene føres sammen i form av en isolasjonsmatte. Denne prosess medfører visse ulemper, ved at bindemidlet må påføres i en varm fiberdannende sone, slik at det skapes problemer med luftforurensning. Dessuten vil påføringen av bindemiddel på fibre som svever i luften bli ujevn. Andre prosesser for å påføre belegg på porøse substrater er å transportere substratet gjennom et vaeskebad, slik som benyttet for å farge tekstiler, inklusive tepper. Denne prosess har den ulempe at en stor prosent av vannet eller et annet bæremedium forblir i det porøse substrat etter belegningsprosessen, og må fjernes ved bruk av kostbare metoder, slik som i tørkeovner. Dessuten gir påføring i væskebad ingen kontroll med inntrengningen av væske i substratet.

En annen metode for å belegge porøse substrater er å danne et skum som inneholder beleggmaterialet, slik som bindemiddelet eller fargen, og å impregnere det porøse material med skummet. Bruken av skummaterial forenkler jevn belegning på alt materiale i substratet, og påfører belegget med en minimal mengde bærende medium, slik som vann. Skummet kan f.eks. påføres som et lag på substratet, og bringes til å impregnere substratet ved bruken av en avstrykerplate. En prosess for å drive laget av skum inn i et porøst substrat er allerede kjent. Denne prosess benytter et sugeapparat for å drive bindemiddelskummet inn i isolasjonsmatten. Bruken av en sugeinnretning for å drive skummet inn i matten er imidlertid ikke helt tilfreds-stillende, og gjøres enda vanskeligere på grunn av problemene med å transportere enømfintlig matte av fibre gjennom en trang åpning og forbi en skumapplikator. Suge-innretningene er dessuten begrenset ved at de ikke kan frembringe trykk som er høyere enn en atmosfære. Det er et behov for en fremgangsmåte og en anordning for å påføre skum på et porøst substrat uten noe vakuumapparat, som er begrenset med hensyn til trykk.

Det har nå blitt utviklet en fremgangsmåte og en anordning for å påføre skum på et porøst substrat, idet substratet føres gjennom et knipeparti begrenset av en perforert flate og dekkplaten på et skumavgivende hode. Oppgaven til den perforerte flaten er å presse isolasjonsmaterialet tett ned mot dekkplaten og utløpsåpningene, for derved å dekke dekkplaten og sikre at skummet passerer direkte inn i isolasjonsmatten istedet for.å lekke ut langs overgangen mellom dekkplaten og isolasjonsmatten. Det stilles to krav til en slik presseinnretning. For det første må den ikke bevirke så mye friksjon mellom isolasjonsmaterialet og dekkplaten at isolasjonsmaterialet ikke kan transporteres forbi det skumavgivende hode. Friksjonen som kan tolereres av et bestemt porøst substrat er en funksjon av strekkstyrken i dette porøse substrat. Dessuten gjør den perforerte til-stand i overflaten det mulig for luften å unnslippe fra matten under kompresjonsprosessen. Skummet under trykk er i stand til delvis eller fullstendig å impregnere isolasjonsmatten, og trykkingen av substratet tett mot dekkplaten i knipepartiet sikrer at skummaterialet vil passere gjennom overflaten og inn i det indre av isolasjonsmatten, istedet for å bevege seg langs overgangen mellom isolasjonsmatten og det skumavgivende hode. Fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen kan påføre skum ved meget høyt trykk, og er ikke begrenset til undertrykk. Dessuten kan oppfinelsen benyttes for å påføre skum på substrater som har meget lav strekkstyrke, fordi substratet drives av den perforerte flaten. Videre kan en bedre kontroll med inntrengningen av skummet utføres med den foreliggende oppfinnelse .

I henhold til oppfinnelsen er det kommet frem til en anordning for å impregnere et porøst substrat med et skum, omfattende et skumavgivende hode som har en dekkplate utstyrt med en eller flere utløpsåpninger for utstrømning av skum, en perforert flate anbrakt motsatt av utløps-åpningene, for å avgrense et knipeparti som har en tykkelse som er mindre enn tykkelsen til det porøse substrat, idet den perforerte transportør er innrettet til å transportere det porøse substrat gjennom knipepartiet og å trykke, sammen med det skumavgivende hode, det porøse substrat tett mot dekkplaten i knipepartiet, samt midler for å tilføre skum til det skumavgivende hode, under et tilstrekkelig trykk til å impregnere det porøse substrat.

I henhold til en særskilt utførelsesform av oppfinnelsen tilfører midlene for tilførsel av skum skummet til det skumavgivende hode under et trykk innen området fra omtrent 21 til omtrent 126 kPa.

I henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen fjerner en radiofrekvens-tørker vann fra det porøse substrat etter at det er impregnert med skum.

I henhold til en mere foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er en annen perforert flate og et annet skumavgivende hode innrettet til å avgi skum gjennom en annen side av det porøse substrat.

I henhold til en annen, særskilt utførelsesform av oppfinnelsen omfatter utløps åpningene flere hull som befinner seg i dekkplaten. Hullene kan være anordnet i rader, idet hullene i en rad er forsatt i forhold til naboraen.

I henhold til en særskilt utførelsesform av oppfinnelsen har knipepartiet en minste tykkelse innen området fra omtrent 5 til omtrent 20% av tykkelsen til det fiberholdige bånd når det er ukomprimert.

I henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er den perforerte flaten konveks i knipepartiet i retning mot det skumavgivende hode.

I henhold til en foretrukket utførelsesform er det anordnet midler for å trykke det skumavgivende hode mot den perforerte flaten, for å trykke det porøse substratet tett mot dekkplaten, slik at skummet hindres i å samle seg i overgangen mellom det skumavgivende hode og det porøse substrat når det porøse substrat transporteres gjennom knipepartiet. Midlene for å trykke kan også være innrettet til å drive den perforerte flaten mot det skumavgivende hode.

I henhold til en annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen omfatter midlene for å trykke pneumatiske midler.

I henhold til oppfinnelsen er det også kommet frem til en fremgangsmåte for å impregnere et porøst substrat med et skum, omfattende at det porøse substrat transporteres gjennom et knipeparti avgrenset av en perforert flate og et skumavgivende hode, idet det skumavgivende hode omfatter en dekkplate som har en eller flere utløpsåpninger; og transporten av det porøse substrat gjennom knipepartiet bevirker at det porøse substrat trykkes tett mot dekkplaten når substratet passerer utløpsåpningene; og det tilføres skum til det skumavgivende hode under et tilstrekkelig trykk til å impregnere det porøse substrat.

I henhold til en annen særskilt utførelsesform av oppfinnelsen fjernes vann fra det porøse substrat med en radio-frekvens- tørker etter impregneringen av substratet med skum.

I henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen impregneres en side av det porøse substrat av den første perforerte transportør og det første skumavgivende hode,

og den annen side av det porøse substrat impregneres av en annen perforert transportør og et annet skumavgivende hode.

I henhold til en annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen omfatter utløpsåpningene i det minste to rader med hull, idet hullene i en rad er forsatt i forhold til naboraden.

I henhold til utførelsesformer av oppfinnelsen impregneres to eller flere porøse substrater samtidig med skum, ved å føres i laminert form gjennom knipepartiet. I dette tilfellet kan de porøse substrater, som kan være av tekstilstoff, leggges det ene over det annet for å danne et sammenføyd eller ikke sammenføyd laminat, som deretter kan føres inn i knipepartiet for å impregneres med skum. En slik fremgangsmåte gir større jevnhet i skumpåføringen enn tidligere skumpåføringsmetoder for tekstiler. Fig. 1 viser skjematisk og sett fra siden en anordning for impregnering av et porøst substrat med et skum, i henhold til prinsippene med den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser skjematisk og i perspektiv en anordning vist i fig. 1. Fig. 3 viser, sett fra siden, en annen utførelsesform av den perforerte flaten. Fig. 4 viser, sett fra siden, en annen utførelsesform av den perforerte flaten. Fig. 5 viser, sett fra siden, en annen utførelsesform av midlene for å trykke det skumavgivende hode mot den perforerte trommel. Fig. 6 viser skjematisk en utførelsesform av overflaten til trommelen.

Oppfinnelsen skal beskrives ut fra en fremgangsmåte og en anordning for å påføre et bindemiddelskum på en isolasjonsmatte av glassfiber. Det vil forstås av oppfinnelsen kan utføres med andre beleggmaterialer, slik som farver, lim, lakk eller lignende, oljer, voks, asfalt, lateksmaterialer og maling, og med andre porøse substrater, slik som isola-sjonsmatter av andre mineralfibre, papirprodukter, polymerprodukter og tekstilmaterialer, slik som tepper.

Som vist i fig. 1 og 2 drives det uimpregnerte porøse substrat, slik som en isbUras jonsmatte 10 av glassfiber, forbi et undre skumavgivende hode 12 ved hjelp av en perforert flate, slik som en første roterende, perforert trommel 14. Den perforerte trommel kan være laget av hvilket som helst passende material, slik som rustfritt stål, og er utstyrt med flere perforeringer, slik som perforeringene 15. Fortrinnsvis gir perforeringene trommelen er porøsitet på omtrent 0,5. Plasseringen av den første perforerte trommel motsatt av det skumavgivende hode avgrenser knipepartiet 17, gjennom hvilket isolasjonsmaterialet må passere. Fortrinnsvis er den perforerte flate, slik som den perforerte trommel, konveks i knipepartiet i retning mot det skumavgivende hode, dvs. i retning nedover for anordningen vist i fig. 2. I knipepartiet kan isolasjonsmaterialet komprimeres i betydelig grad, slik som vist. Fortrinnsvis komprimeres isolasjonsmaterialet i knipepartiet til en tykkelse i området fra omtrent 5 til omtrent 20% av tykkelsen til det ukomprimerte isolasjonsmaterialet. I henhold til en særskilt utførelsesform av oppfinnelsen er den perforerte trommel utstyrt med midler for å gi friksjon, for å danne tilstrekkelig adhesjon mellom trommelen og substratet til å bringe substratet inn i, gjennom og ut av knipepartiet. Slik midler kan omfatte flere utover ragende fremspring 19, som kan være en del av selve trommelen. Fremspringene kan bestå av gummi og har hovedsakelig form av langstrakte rektangler med avrundede ender. De kan være anbrakt på et gummiunderlag, som i sin tur er festet til et fleksibelt stoff som kan klebes til ytterflaten av trommelen.

Den delvis impregnerte isolasjonsmatten 16 kan deretter trekkes forbi en annen skumpåførende stasjon, som kan bestå av et øvre skumavgivende hode 18 og en annen roterende, perforert trommel 20, for å frembringe en fullstendig impregnert isolasjonsmatte 22. Som et alternativ kan hvilket som helst antall skumpåførende stasjoner benyttes enten for oversiden eller undersiden (eller begge sider)

av det porøse substrat. Som vist i fig. 2, avgrenses

knipepartiet 21 ved anbringelsen av den annen perforerte trommel nær det øvre skumavgivende hode. De perforerte tromler kan drives av hvilke som helst passende midler, slik som motorer 23. Den fullstendig impregnerte matten kan deretter føres gjennom en tørker, slik som en radio-fre-kvens-tørker 24, som kan fjerne vann fra den impregnerte matten uten å herde bindemiddelet. Deretter kan den impregnerte, tørkede isolasjonsmatten, enten i en serieoperasjon eller i en ikke-serieoperasjon, føres gjennom en herde-stasjon, slik som herdeovnen 26, for å frembringe et herdet isolasjonsprodukt 28. Alternativt kan det tørkede, uherdede isolasjonsmaterialet formes ved bruk av konvensjo-nelle ullformeteknikker, for å brukes til slikt som foring av panser og tak i biler.

Det skumavgivende hode er utstyrt med en dekkplate 32 som isolasjonsmatten transporteres forbi. Fortrinnsvis består dekkplaten og andre deler av det skumavgivende hode av rustfritt stål, eller et annet slitesterkt, korrosjonsbestandig material. Dekkplaten er utstyrt med flere utløpsåpninger 34 for utstrømning av skum fra det skumavgivende hode og inn i isolasjonsmatten. Utløpsåpningene kan omfatte en enkelt sliss, som ikke er vist. Fortrinnsvis omfatter utløpsåp-ningene flere hull, og de er fortrinnsvis anordnet i to eller flere rader, idet hullene i en rad er forsatt i forhold til hullene i en annen rad. Dette bevirker det jevn-este belegg av skum over bredden til isolasjonsmatten, uten å anordne så store hull at det er mulig for det komprimerte isolasjonsmaterial å bli opprevet ved å drives inn i hullene eller å hekte seg på hullkantene. Det skumavgivende hode kan være fjæropplågret, enten av hydrauliske midler, fjærer eller pneumatiske midler 36, for å muliggjøre at faste eller inkompressible gjenstander, slik som glassbiter eller tett-hetsvariasjoner i isolasjonsmatten kan passere gjennom knipepartiet mellom det skumavgivende hode og den perforerte trommel. De pneumatiske midler kompenserer også for ekssentrisitet i den perforerte trommel. Som vist i fig. 5, kan det skumavgivende hode være montert på en hengslet plate 42, idet platen kan svinge om henselbolten 44. Trykkmidlene kan være fjæren 36a, som skyver fra oppover fra den undre platen 46 for å trykke det skumavgivende hode mot den perforerte trommel for å komprimere isolasjonsmatten.

Fordi knipepartiet har en minste tykkelse som er mindre enn tykkelsen av isolasjonsmaterialet, trykkes isolasjonsmaterialet tett mot dekkplaten, slik at skummet hindres i å samle seg i overgangen mellom dekkplaten og isolasjonsmaterialet. Skummet hindres i vesentlig grad i å lekke ut eller å bevege seg sideveis langs dekkplaten, og trykkes slik at det impregnerer eller trenger inn i isolasjonsmaterialet .

De skumavgivende hoder kan tilføres bindemiddelskum fra skumapparater 38a og 38b gjennom hvilke som helst egnede midler, slik som slanger 40a og 40b. Et mekanisk skumapparat som er funnet egnet til bruk ved oppfinnelsen er et 35 cm skumapparat som produseres av Oakes Corporation, Islip, New York. Et slikt skumapparat kan produsere bindemiddelskum under et trykk i området fra omtrent 280 til omtrent 700 kPa, eller høyere. Skumtrykket i det skumavgivende hode begrenses bare av materialene og skumleveringskapasi-teten. Fortrinnsvis ligger trykket innen området fra omtrent 21 til omtrent 126 kPa, og fortrinnsvis innen området fra omtrent 35 til omtrent 70 kPa. Trykkfallet fra skumapparatet til det skumavgivende hode bevirkes av slangene, og det kan benyttes forskjellige dimmensjoner og lengder for slangene for å oppnå det ønskede trykkfall tet. Trykket i det skumavgivende hode avhenger av produktet

som produseres og typen av skum. Skummet i det skumavgivende hode kan ha en densitet i området mellom 0,01 g/crn"^

og 0,05 g/cm2" eller høyere, og fortrinnsvis 0,03 q/ cm (densiteten beregnet ved atmosfæretrykk).

Som vist i fig. 3 trenger ikke den perforerte flaten 14a

å være en roterbar trommel, men kan også følge en bane som avgrenser knipepartiet og tetter isolasjonsmatten mot det skumavgivende hode.

Et bånd 48 kan ledes av båndtransportruller 50, slik at det ligger mellom den perforerte flaten 14b og isolasjonsmatten når matten passerer gjennom knipepartiet, slik som vist i fig. 4. Båndet er fordelaktig som et supplement til strekkstyrken i isolasjonsmatten.

Eksempel

En tørr, 5 cm tykk, 16 kg/m^ glassfiber isolasjonsmatte med et opprinnelig bindemiddelinnhold på 2 vekt% ble utsatt for en impregnering med bindemiddelskum i henhold til prinsippene ved den foreliggende oppfinnelse. Et skum-binde-middelmaterial ble fremstilt ved bruk av en vandig fenol-formaldehyd-urea-harpiks med 2 vekt% Union Carbide's TERGITOL NP-10 som skummemiddel, og ble påført isolasjons-materiale med anordningen i henhold til oppfinnelsen ved bruk av både undre og øvre påføring. Den minste tykkelse i knipepartiet var omtrent 1 cm, skumtrykket i det skumavgivende hode var omtrent 21 kPa, og skumdensiteten var omtrent 0,03 g/cm 3, Trykket mot isolasjonsmatten var omtrent 3,75 kp pr. cm bredde av matten. Den impregnerte matten ble anbrakt i en radiofrekvens-tørker, som fjernet hovedsakelig alt vannet, og resultatet var et uherdet produkt som hadde omtrent 20 vekt% bindemiddel. Deretter ble produktet herdet i en form for å danne et ferdig produkt med en tykkelse på omtrent 2 cm.

Det vil fremgå av det ovenstående at forskjellige modifika-sjoner kan gjøres med oppfinnelsen. Disse ansees imidlertid å ligge innen rammen av oppfinnelsen.

Claims (21)

Denne oppfinnelse vil finnes å være nyttig ved fremstillingen av matter av mineralfiber til slik bruk som termiske isolasjonsprodukter med glassfiber, og for fremstillingen av tekstilmaterialer.

1. Anordning for impregnering av et porøst substrat med et skum, omfattende et skumavgivende hode som har en dekkplate utstyrt med en eller flere utløpsåpninger for utstrømning av skum, en perforert flate anbrakt motstående til utløps-åpningene for å avgrense et knipeparti som har en tykkelse som er mindre enn tykkelsen til det porøse substrat, slik at det porøse substrat trykkes tett mot dekkplaten, slik at skummet hindres i å samle seg i overgangen mellom dekkplaten og det porøse substrat når det porøse substrat transporteres gjennom knipepartiet, samt midler for å tilføre skum til det skumavgivende hode med et tilstrekkelig trykk til å impregnere det porøse substrat.

2. Anording som angitt i krav 1, idet den perforerte flate er konveks i knipepartiet i retning mot det skumavgivende hode.

3. Anordning som angitt i krav 2, omfattende midler for å drive den perforerte flate for å transportere det porøse substrat gjennom knipepartiet.

4. Anordning som angitt i krav 3, idet den perforerte flate er en perforert trommel.

5. Anordning som angitt i krav 1, idet midlene for å til-føre skum tilfører skum til det skumavgivende hode under et trykk i området fra omtrent 21 til omtrent 126 kPa.

6. Anordning som angitt i krav 1, omfattende en radiofre-kvens-tørker for å fjerne vann fra det porøse substrat etter at det er impregnert med skum.

7. Anordning som angitt i krav 1, omfattende en annen perforert flate og et annet skumavgivende hode; innrettet til å avgi skum gjennom en annen side av det porøse substrat.

8. Anordning som angitt i krav 7, idet hullene er anordnet i rader, med hullene i en rad forsatt i forhold til i nabo-r aden.

9. Anordning som angitt i krav 1, omfattende midler for å trykke det skumavgivende hode mot den perforerte flate for å trykke det porøse substrat tett mot dekkplaten, slik at skum hindres i å samles i overgangen mellom det skumavgivende hode og det porøse substrat når det porøse substrat transporteres gjennom knipepartiet.

10. Anordning som angitt i krav 9, idet midlene for å trykke omfatter pneumatiske midler.

11. Anordning som angitt i krav 4, idet den perforerte trommel er utstyrt med fremspring for å bevege substratet gjennom knipepartiet.

12. Anordning som angitt i krav 11, idet fremspringene omfatter flere utover ragende fremspring.

13. Anordning som angitt i krav 12, idet fremspringene er i form av langstrakte rektangler med avrundede ender; eller har pyramide-form.

14. Fremgangsmåte for å impregnere et porøst substrat med skum, omfattende at det porøse substrat transporteres gjennom et knipeparti avgrenset av en perforert flate og et skumavgivende hode, idet det skumavgivende hode omfatter en dekkplate som har en eller flere utløpsåpninger; og transporten av det porøse substrat gjennom knipepartiet trykker det porøse substrat tett mot dekkplaten, for å hindre at skummet samler seg i overgangen mellom dekkplaten og det porøse substrat når det porøse substrat transporteres gjennom knipepartiet, og at skum tilfø res det skumavgivende hode under et tilstrekkelig trykk til å impregnere det porøse substrat.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, omfattende at det porøse substrat transporteres gjennom knipepartiet ved drift av den perforerte flate.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, idet den perforerte flate omfatter en perforert trommel.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 14; idet skumtrykket i det skumavgivende hode ligger innen området fra omtrent 21 til omtrent 126 kPa.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, omfattende at vann fjernes fra det porøse substrat med en radiofrekvens-tørker etter impregneringen av substratet med skum.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, omfattende at en side av det porøse substrat impregneres av den perforerte flate og det skumavgivende hode, og at den annen side av det porøse substrat impregneres av en annen perforert flate og et annet skumavgivende hode.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, omfattende samtidig impregnering av to eller flere porøse substrater med skum, ved å føre de porøse substrater i laminert form gjennom knipepartiet.

21. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, omfattende at det porøse substrat komprimeres i knipepartiet til en tykkelse i området fra omtrent 5 til omtrent 20% av tykkelsen til det porøse substrat.