PL182386B1 - Material izolacyjny z wlókien roslinnych PL - Google Patents

Abstract

1. Material izolacyjny z wlókien roslinnych, znamienny tym, ze jest utworzony z runa o trójwymiarowej, izotropowej strukturze sklebionej wlókien, majacego ciezar na- sypowy = 25 kg/m3. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest materiał izolacyjny z włókien roślinnych.

Materiały izolacyjne służą do wyeliminowania strat ciepła i do izolacji akustycznej. Znane materiały izolacyjne są wykonane z materiałów syntetycznych i mineralnych, jak wełna szklana, wełna bazaltowa albo polistyren. Co do stosowania tego rodzaju materiałów już od dawna istnieją wątpliwości, ponieważ prawdopodobnie stanowią one zagrożenie dla zdrowia. Dlatego już próbowano zastąpienia włókien syntetycznych i mineralnych włóknami naturalnymi. Przykładowo opis EP-A-589 469 opisuje matę izolacyjną w postaci runa z włókien lnianych. Ta mata izolacyjna składa się z dwuwymiarowego runa o stosunkowo dużym ciężarze nasypowym. Aby uzyskać dostateczną izolację, przykładowo w przypadku dachów, konieczne jest zastosowanie wielu warstw. Z powodu stosunkowo dużego ciężaru nasypowego mogą wystąpić przy tym trudności z obróbką, a uzyskana izolacja nie jest w pełni zadowalająca. ...

Opis DE-A-42 43 614 opisuje materiał izolacyjny z włókien lnianych w postaci zagęszczonego runa. Również ten materiał izolacyjny posiada stosunkowo duży ciężar nasypowy.

Opis EP-A-591 658 opisuje element izolacji cieplnej z włókien lnianych, który składa się z połączonych ze sobą warstw runa. Każda warstwa jako taka ma gęstość 7,5 do 25 kg/m3. Warstwy te z powodu swojego ciężaru zostają ściskane, wskutek czego element izolacji cieplnej w całości posiada również stosunkowo duży ciężar nasypowy.

Wzór użytkowy DE-U- 295 02 582.4 opisuje materiał izolacyjny, który składa się z wielowarstwowej warstwy bawełny, która jest naniesiona na nieprzepuszczalną dla wilgoci

182 386 warstwę kryjącą, aby uniemożliwić pochłanianie wilgotności powietrza, np. z budynku izolowanego za pomocą materiału izolacyjnego.

Opis DE-A-44 20 057 opisuje matę z włókna, która jest wykonana z mieszaniny 20-90% naturalnych, łamliwych włókien i 10-80% włókien elastycznych, co polepsza właściwości odbicia sprężystego.

W przypadku runa o orientacji warstwowej, tak zwanego „runa warstwowego”, struktura jest w znacznym stopniu dwuwymiarowa, a rozdzielenie kierunków włókien w runie jest silnie anizotropowe.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie materiału izolacyjnego z włókien roślinnych, który przy dostatecznych właściwościach izolacyjnych posiadałby niewielki ciężar nasypowy

Nieoczekiwanie odkryto, że zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że materiał jest utworzony z runa o trójwymiarowej izotropowej strukturze skłębionej włókien, mającego ciężar nasypowy < 25 kg/m³.

Korzystnie ciężar nasypowy wynosi od 15 do 20 kg/m³.

Zgodnie z wynalazkiem runo jest utworzone z włókien lnianych, konopnych, jutowych, pokrzywy, kokosowych, kenafu, sizalu albo włókien trawy słoniowej.

Korzystnie włókna runa są zaopatrzone w środek ożywiający i w spoiwo, które stanowi korzystnie klej kostny albo szkło wodne.

Ponadto runo jest zaopatrzone w środek ognioochronny, środek hydrofobowy, środek przeciwgrzybiczy i/albo środek konserwujący.

Korzystnie środek ognioochronny stanowi produkt na bazie fosforanu amonu, szkło wodne albo serwatka, do której dodaje się węglan ziem alkalicznych, a środek konserwujący stanowi szkło wodne.

Według wynalazku materiał dodatkowo zawiera syntetyczne topliwe włókna wiążące.

Korzystnie grubość włókien zwiększa się od jednej strony runa w kierunku do strony naprzeciwległej.

Korzystnie materiał z obu stron jest laminowany.

Materiał izolacyjny może zawierać jedną lub szereg warstw runa, przy czym warstwa runa może mieć grubość do 18 cm. Runo ma ciężar powierzchniowy < 2000 g/cm3, korzystnie < 1500 g/m3 (wystarczający, aby uzyskać wartość K 0,4 W/m² · °K) i jest nadzwyczaj stabilne. Przy obciążeniu 1400 g/m2 można zaobserwować utratę grubości wynoszącą jedynie najwyżej 5%.

W celu wytworzenia runa tworzy się najpierw runo wstępne, które następnie za pomocą zębatego walca rozdzielającego dzieli się na pojedyncze włókna. Następnie włókna te wskutek uwarunkowanego siłą odśrodkową zawirowania włókien, ewentualnie ze wsparciem, skierowanego stycznie do walca rozdzielającego, strumienia powietrza, zostają rozdzielone i są nanoszone w postaci skłębionej na przebiegającą poprzecznie do strumienia włókien, zasysaną powierzchnię chwytającą albo bębny. Aby uniemożliwić utworzenie w ten sposób tradycyjnych włókien o wysokim ciężarze nasypowym, przewidziano dodatkową zasysaj ącą powierzchnię chwytającą/powierzchnię odchylającą dla strumienia włókien. Można to osiągnąć przykładowo przez dalszy walec, napędzany przeciwnie do wałka rozdzielającego, albo bęben, na którym w obszarze skierowanym do powierzchni chwytającej jest zasysany surowiec. Odstęp walców od powierzchni chwytającej i kąt kierunku zasysania do powierzchni chwytającej lub do strumienia włókien może być zmieniany dla uzyskania różnych grubości runa i midissynalnych wyników. W ten dochodzż z jecdiejstrony do odkkadanńa sśę włókien na powierzchni chwytającej albo bębna, a z drugiej strony dodatkowo do rozdzielenia strumienia włókien, a tym samym do utworzenia runa o konstrukcji objętościowej, to znaczy o niewielkim ciężarze nasypowym.

Włókna w gotowym runie znajdują się w stanie skłębionym, w trójwymiarowym izotropowym rozdzieleniu kierunków.

Nieoczekiwanie okazało się, że dzięki opisanemu sposobowi wytwarzania grubość włókna zwiększa się od jednej strony do strony naprzeciwległej. Dlatego też runo nadaje się szczególnie do izolacji akustycznej, ponieważ działanie pochłaniające dźwięki zwiększa się od jednej strony do drugiej.

182 386

Według wynalazku użytecznymi włóknami roślinnymi są zwłaszcza włókna łykowe, jak włókna konopi, juty, pokrzywy, kenafu, sizalu, trawy słoniowej (Elephantengras). Można stosować włókna uzyskane w tradycyjny sposób, przy czym użyteczne są zarówno włókna prażone, jak i nie prażone, np. len zielony, len prażony, konopie zielone, konopie prażone itd. Jednak szczególnie dobre wyniki osiąga się za pomocą włókien, które można uzyskać przez obróbkę ultradźwiękami, z konopi i innych rodzajów włókien (porównaj opis WO 90/12906), ponieważ w przypadku tych włókien można zrezygnować ze środków ożywiających przy tworzeniu runa.

Długość włókien, zastosowanych do tworzenia runa, wynosi korzystnie około 60-100 mm, zwłaszcza 70-90 mm. Jak już wspomniano, za pomocą tego rodzaju włókien można uzyskać objętościowe runo o ciężarze powierzchniowym < 2000 g/m², zwłaszcza 800-1800 g/m², przy grubości do 18 cm.

Nieoczekiwanie okazało się, że według wynalazku można wytwarzać runo bez dodatku płynnego spoiwa. Korzystnie do włókien roślinnych dodaje się jednak tak zwane włókna podporowe, jak biologicznie rozkładane włókna dwuskładnikowe, włókna na bazie skrobi albo termiczne włókna wiążące. Na ogół stosuje się włókna podporowe w ilości około 10-20% wagowych w odniesieniu do włókien roślinnych.

Termiczne włókna wiążące topią się przy spajaniu termicznym, które następuje po utworzeniu runa, w miejscach stykania się z włóknami roślinnymi, co prowadzi do zwiększenia wartości odbicia sprężystego. Odpowiednimi termicznymi włóknami wiążącymi są przykładowo włókna polietylenowe, polipropylenowe, poliamidowe i tak zwane dwuskładnikowe termiczne włókna klejące, np. z polipropylenu/poliamidu. ,

Przed utworzeniem runa, na włókna celowo nanosi się środek ożywiający. Środek ten zwiększa np. przyczepność włókno-włókno, a tym samym umożliwia pionowe ustawienie włókna i zmniejsza zużycie materiału, to znaczy zużycie materiału w maszynach, zgrzeblarkach, nożach, itp. Odpowiednimi do tego celu środkami ożywiającymi są przykładowo produkty wprowadzone do handlu przez firmę Sollner pod nazwą Turkonol i Elvausan, produkty wprowadzone do handlu przez firmę Hoechst pod nazwą Leomin, produkty wprowadzone do handlu przez firmę Hansa pod nazwą Duron i Duranol, itd. Ilość środków ożywiających wynosi korzystnie 1-5% wagowych, w odniesieniu do ciężaru włókien roślinnych.

Na życzenie włókna przed, podczas albo po utworzeniu runa mogą być również wyposażone w spoiwo. Spoiwo może być natury organicznej albo nieorganicznej i pochodzenia syntetycznego albo naturalnego. Użytecznymi spoiwami syntetycznymi są: polietylen, polipropylen, poliester, jak polietylenoterefalan, żywice melaminowe w każdej postaci i żywice epoksydowe. Jednak korzystne są spoiwa naturalne i ewentualnie semi-syntetyczne, jak skrobia i pochodne skrobi, pochodne celulozy, szkło wodne, klej kostny, kauczuk i substancje zawierające kazeinę.

Spoiwa muszą mieć taką strukturę, aby po utworzeniu runa przez dodatkowy etap obróbki, przykładowo przez obróbkę cieplną mogły one być stopione lub zmiękczone albo aby _mogły _one twardnieć albo być utwardzone. W ten sposób w miejscu styku włókien powstaje umiej lot» bardziej trwałe połączenie, przez co dodatkowo zwiększa się mechaniczna wytrzy_małość-stateczność runa. Spoiwo nanosi się celowo w ilości 10-30% wagowych, w odniesieniu do ciężaru włókien.

W razie potrzeby można runo zaopatrzyć w środki ognioochronne, przykładowo tlenek _anty_monu, siarczan żelaza, ałun, tlenek wizmutu, nieorganiczne związki fosforu, np. fosfora_ny albo krzemiany (szkło wodne). Innym odpowiednim środkiem ognioochronnym jest serwatka, do której dodaje się węglan metalu alkalicznej. Serwatka, zwłaszcza snmatka mleka kwaśnego , zawiedo w tym celu korzastnie 5-20% wagowjh węglanu, w oalniezieniu do składników substancji stałej serwatki. Węglan dodaje się w postaci jozpnszczonej w celu waeliminowonio wytrąceń w serwatce. Dodawanie przeprowadza się celowo w temperaturze 20-30°C.

Nanoszenie środka ognioochronnego następuje w zwykły sposób, np. przez natrysk albo zanurzenie włókien w kąpieli środka ognioochkonnsgo, a następnie wirowanie i suszenie włó182 386 kien. Środek ognioochronny występuje zazwyczaj w ilości od 0,1-10% wagowych, w odniesieniu do ciężaru włókien.

Na życzenie, włókna według wynalazku mogą być również zaopatrzone w środki hydrofobowe, przykładowo fluoropolimer, parafinę, polisiloksan albo reakcyjne środki hydrofobowe, jak silany, izocyjaniany.

W końcu runo według wynalazku może być wyposażone zwykłe środki konserwujące, korzystnie szkło wodne albo sorbat potasu i/albo środki przeciwgrzybicze, np. kwas undekanowy albo związki benzimidazolu, jak 2-metoksykarbonyloaminobenzimidazol.

Na życzenie, materiał według wynalazku jest zaopatrzony w laminowanie jedno- lub dwustronne, do czego służą folie aluminiowe albo polietylenowe, włókna lniane albo juty, wzmocniony podwójny papier smołowany albo bitumiczny papier natronowy, sklejona albo igłowana tkanina z włókna naturalnego, przykładowo tkanina lniana, jutowa albo bawełniana, albo runo igłowane o wyższej gęstości (np. 300 g/m³ przy grubości 0, 5 cm).

Materiał izolacyjny według wynalazku nadaje się zwłaszcza do izolacji cieplnej i akustycznej.

Wynalazek jest bliżej wyjaśniony w przykładzie wykonania.

Włókna lniane oczyszcza się z pyłu, części drewnianych lub części łodyg za pomocą rozdzielacza zgrubnego i/lub średniego i zagęszcza np. firmy La Roche, system TEMAFA i otrzymane włókna impregnuje się w kąpieli zawierającej 5% Flovan'u FD - jest to środek ognioochronny zawierający fosforan amonu, dystrybuowany przez firmę Chemische Fabrik Pfersee. Tak uzyskane włókna osusza się w suszami. Następnie włókna tnie się na długość do 15 cm i rozdziela w rozdzielaczu średnim. Następnie miesza się je jednorodnie z propylenowymi, topliwymi włóknami klejącymi w stosunku włókien lnianych do topliwych włókien klejących 8:2. Następnie włókna doprowadza się do instalacji pracującej na zasadzie aerodynamicznej (instalacji Fehrer'a) i wytwarza się runo o ciężarze 1500 g/m², przy jego wysokości 135 mm.

Tak uzyskane runo transportuje się na przenośniku taśmowym do instalacji termicznego spajania i tam napowietrza się je gorącym powietrzem o temperaturze 130°C przy prędkości przesuwu 20 m/min. Następnie schładza się taśmę z runem do temperatury pokojowej i na życzenie laminuje się wzmocnionym włóknem, powleka aluminium albo nie powleczonym papierem natronowym, po czym przycina się na żądaną wielkość i ewentualnie składa się na płask.

Zamiast Flovan'u FD jako środka ognioochronnego można również stosować kąpiel z kwaśnej serwatki zawierającej 10% wagowych węglanu sodu.

182 386

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Materiał izolacyjny z włókien roślinnych, znamienny tym, że jest utworzony z runa o trójwymiarowej, izotropowej strukturze skłębionej włókien, mającego ciężar nasypowy < 25 kg/m³.
2. 2. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada ciężar nasypowy od 15 do 20 kg/m3.
3. 3. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że runo jest utworzone z włókien lnianych, konopnych, jutowych, pokrzywy, kokosowych, kenafu, sizalu albo włókien trawy słoniowej.
4. 4. Materiał izolacyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że włókna runa są zaopatrzone w środek ożywiający.
5. 5. Materiał według zastrz. 4, znamienny tym, że runo jest zaopatrzone w spoiwo.
6. 6. Materiał według zastrz. 5, znamienny tym, że spoiwo stanowi korzystnie klej kostny albo szkło wodne.
7. 7. Materiał według zastrz. 1 albo 4, albo 5, znamienny tym, że runo jest zaopatrzone w środek ognioochronny, środek hydrofobowy, środek przeciwgrzybiczy i/albo środek konserwujący.
8. 8. Materiał według zastrz. 7, znamienny tym, że środek ognioochronny stanowi produkt na bazie fosforanu amonu, szkło wodne albo serwatka, do której dodaje się węglan ziem alkalicznych, a środek konserwujący stanowi szkło wodne.
9. 9. Materiał izolacyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo zawiera syntetyczne topliwe włókna wiążące.
10. 10. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że grubość włókien zwiększa się od jednej strony runa w kierunku do strony naprzeciwległej.
11. 11. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że z obu stron jest laminowany.