PL196062B1 - Sposób znakowania materiału izolacyjnego - Google Patents

Abstract

1. Sposób znakowania materialu izolacyjnego, w szczególnosci z wlókien organicznych i/lub nieorganicznych, przykladowo z zawierajacych lub nie zawierajacych organiczne i/lub nieorganiczne srodki wiazace wlókien szklanych i/lub ceramicznych, przy czym do srodków wiazacych dodaje sie skladniki aktywne w wysokiej temperaturze, korzystnie pigmenty, i/lub z pianki sztywnej z tworzywa sztucznego, np. z porowatego lub wytlaczanego polistyrenu, zywicy fenolowej, pianki poliuretanowej lub pianki poliizocyjanianowej i/lub betonu porowatego, pianki mineralnej, szkla piankowego, szkla spiekanego, spienionego szkla wodnego lub podobnych, dajacych sie czesciowo przebarwiac stopów i/lub stopów peczniejacych, przy czym material izolacyjny moze na skutek energii cieplnej zmieniac swoja barwe i/lub ksztalt, w którym co najmniej na jednej powierzchni, zwlaszcza na duzej powierzch- ni znajduje sie oznakowanie w postaci oznaczenia wyrobu i/lub srodka pomagajacego przy cieciu, znamienny tym, ze material izolacyjny obrabia sie, co najmniej jedna wiazka laserowa, za pomoca, której nanosi sie oznakowanie na powierzchnie materialu izolacyjnego. PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu znakowania materiału izolacyjnego, w szczególności z włókien organicznych i/lub nieorganicznych, przykładowo z zawierających lub nie zawierających organiczne i/lub nieorganiczne środki wiążące włókien szklanych i/lub ceramicznych, przy czym do środków wiążących dodaje się składniki aktywne w wysokiej temperaturze, korzystnie pigmenty, i/lub z pianki sztywnej z tworzywa sztucznego, np. z porowatego lub wytłaczanego polistyrenu, żywicy fenolowej, pianki poliuretanowej lub pianki poliizocyjanianowej i/lub betonu porowatego, pianki mineralnej, szkła piankowego, szkła spiekanego, spienionego szkła wodnego lub podobnych, dających się częściowo przebarwiać stopów i/lub stopów pęczniejących, przy czym materiał izolacyjny może na skutek energii cieplnej zmieniać swoją barwę i/lub kształt, w którym co najmniej na jednej powierzchni, zwłaszcza na dużej powierzchni umieszczone jest oznakowanie w postaci oznaczenia produktu i/lub środka pomagającego przy cięciu.

Ze stanu techniki znane jest wytwarzanie materiałów izolacyjnych, które np. mogą mieć kształt wstęg lub płyt, w którym wytwarza się stop ze szkła lub kamieni i doprowadza do urządzenia rozwłókniającego. W urządzeniu rozwłókniającym stop zostaje rozwłókniony na mikroskopijne włókna, które następnie nawilża się środkiem wiążącym i ewentualnie innymi środkami impregnującymi. W ten sposób przygotowane włókna mineralne wykazują w tym stanie określoną temperaturę. Na skutek swojej temperatury i zwłaszcza swych środków wiążących włókna mineralne mają tendencję do przywierania do siebie. Dlatego włókna mineralne bezpośrednio po ich zwilżeniu, co najmniej środkami wiążącymi umieszcza się na urządzeniu transportującym, z reguły na przenośniku taśmowym. Utworzoną wten sposób wstęgę z włókien mineralnych można potem dalej przetwarzać na różne sposoby. Przykładowo po uzyskaniu przez nią odpowiedniej grubości można ją ciąć nożycami wahadłowymi. Z reguły wstęga z włókien mineralnych przechodzi przez urządzenia sprężające, urządzenia tnące służące do obcinania krawędzi, jak również co najmniej przez piec do hartowania celem utwardzenia środków wiążących.

Po opuszczeniu pieca do hartowania wstęgę z włókien mineralnych doprowadza się do stacji nawijającej lub alternatywnie tnie na pojedyncze płyty, które następnie doprowadza się do stacji pakującej i pakuje w stosowane powszechnie w handlu jednostki opakowaniowe.

Ze stanu techniki wiadomo ponadto, ze materiał izolacyjnym w postaci wstęgi, przykładowo płyty z włókien mineralnych, płyty z pianki sztywnej lub płyty z betonu porowatego można zaopatrywać w oznakowanie. Te oznakowania nanosi się zwykle w postaci oznakowań barwnych za pomocą szablonów i przez zastosowanie techniki natryskiwania farb lub za pomocą drukarek atramentowych. Oznakowania barwne mają jednak tę zasadniczą wadę, że wpływają na klasę materiału, tzn. palność produktów. Aby zapobiec temu wpływowi, stosuje się zwłaszcza w przypadku materiałów izolacyjnych z wełny mineralnej, które zawierają organiczne środki wiążące, ogrzewane elektrycznie lub gazowo walce znakujące, na których obwodzie umieszcza się obrazy i teksty znakujące. Te walce znakujące nanosi się okresowo lub stale na wstęgę z włókien mineralnych, wskutek czego ogrzewane walce znakujące pod wpływem temperatury powodują zabarwianie się środków wiążących w wyrobie z włókien mineralnych. Ten proces może odbywać się w sposób przerywany, tak jak podczas wytłaczania, albo w sposób ciągły, dzięki czemu można uzyskiwać na materiale izolacyjnym ciągły opis, który zabarwia środek wiążący poprzez strefy gorące na powierzchni materiału izolacyjnego, dzięki czemu na powierzchni widoczny jest opis lub obraz.

Aby wstęgę z materiału izolacyjnego podzielić na pojedyncze płyty, wiadomo jest, że w obszarze linii produkcyjnej umieszcza się odpowiednie urządzenia tnące, przykładowo piły wahadłowe, tarczowe i taśmowe, które stosuje się w zależności od produkowanego wyrobu. Za pomocą takich pił można jednak wykonywać tylko cięcia wzdłuż linii prostej.

Wychodząc z tego stanu techniki, celem wynalazku jest opracowanie sposobu umożliwiającego proste i tanie znakowanie i/lub dzielenie materiału izolacyjnego, przy czym pod względem swych konturów możliwe będzie wykonywanie skomplikowanych oznaczeń i/lub cięć.

Rozwiązanie tak postawionego zadania przewiduje, że materiał izolacyjny poddawać się będzie działaniu wiązki laserowej, za pomocą, której nanoszone będą oznakowania na powierzchnię materiału izolacyjnego.

Wskutek tego sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że zamiast stosowania dotychczasowych technik, oznaczenia nanosi się za pomocą wiązki laserowej na powierzchnię materiału izolacyjnego. Wiązka laserowa ma tutaj tę istotną zaletę, że można nią w łatwy sposób sterować,

PL 196 062 B1 zwłaszcza kierować i nastawiać odpowiednio do rzeczywistego charakteru materiału izolacyjnego. W sposobie według wynalazku można przetwarzać zarówno włókniste materiały izolacyjne z włókien organicznych lub włókien nieorganicznych z organicznymi środkami wiążącymi, przykładowo włókna szklane lub materiały izolacyjne zawierające substancje organiczne, materiały organiczne pokrywane powłokami organicznymi lub zawierające przykładowo składniki, które pod wpływem energii cieplnej zmieniają swą barwę i/lub postać, jak również materiały izolacyjne z pianki sztywnej, w których oznakowanie uwidacznia się poprzez zmianę barwy i/lub pęcznienie powierzchni lub częściowe wypieczenie lub wytopienie wgłębień wpowierzchni. W szczególności sposobem według wynalazku można przetwarzać materiały izolacyjne, takie jak wszczególności materiały z włókien organicznych i/lub nieorganicznych, przykładowo z zawierających lub nie zawierających organiczne i/lub nieorganiczne środki wiążące włókien szklanych i/lub ceramicznych, przy czym do środków wiążących dodaje się składniki aktywne w wysokiej temperaturze, korzystnie pigmenty, i/lub z pianki sztywnej z tworzywa sztucznego, np. z porowatego lub wytłaczanego polistyrenu, żywicy fenolowej, pianki poliuretanowej lub pianki poliizocyjanianowej i/lub betonu porowatego, pianki mineralnej, szkła piankowego, szkła spiekanego, spienionego szkła wodnego lub podobnych, dających się częściowo przebarwiać stopów i/lub stopów pęczniejących, przy czym materiał izolacyjny może na skutek energii cieplnej zmieniać swoją barwę i/lub kształt.

W ciągłym procesie produkcyjnym materiał izolacyjny w postaci wstęgi doprowadza się do wiązki laserowej celem utrzymania ciągłości wytwarzania materiału izolacyjnego. Ale istnieje również możliwość obróbki laserowej przy już wykonanych elementach z materiału izolacyjnego, takich np. jak płyty, powłoki rurowe, segmenty lub inne elementy kształtowe, przy czym możliwe jest tutaj ręczne lub automatyczne doprowadzanie tego rodzaju części kształtowych do urządzenia do obróbki wiązką laserową. Z reguły nie ma tu miejsca ciągła obróbka materiału izolacyjnego. Dotyczy to tu raczej oddzielnej obróbki pojedynczych części kształtowych, takich np. jak powłoki rurowe, płyty itp.

Według innej cechy charakterystycznej wynalazku przewidziano, że za pomocą wiązki laserowej materiał izolacyjny, zwłaszcza wstęga jest dzielona na odcinki, w szczególności płyty. Dzięki takiemu ukształtowaniu istnieje możliwość nie tylko znakowania wstęgi materiału izolacyjnego, ale również cięcia wstęgi z materiału izolacyjnego w tym samym urządzeniu. Dzięki temu oszczędza się na wysokich kosztach inwestycyjnych podczas formowania linii produkcyjnych. Ponadto korzystnym okazało się, że konserwowanie lasera ze względu na mniejszą liczbę elementów mechanicznych w porównaniu z powszechnie stosowanymi komponentami jest znacznie łatwiejsze.

Laser wytwarzający wiązkę porusza się korzystnie w wzdłuż, w poprzek i/lub zmienia odległość oraz ewentualnie pod pewnym kątem do powierzchni materiału izolacyjnego. Wiązka laserowa jest kierowana na powierzchnię materiału izolacyjnego przez dające się obracać wokół trzech głównych osi zwierciadło i układ soczewek. Napęd zwierciadła odbywa się za pomocą elektrycznych siłowników, otrzymujących sygnały napędowe od urządzenia sterującego. Samo urządzenie sterujące jest połączone z urządzeniem do elektronicznego przetwarzania danych (komputerem), w którym przechowywane są dane dla określonych konfiguracji i ukształtowań na materiałach izolacyjnych. Te dane służą do sterowania ruchami wiązki laserowej i/lub jej natężeniem. W rozwiązaniu alternatywnym urządzenie wytwarzające wiązkę laserową mające przyłączone urządzenia optyczne porusza się wzdłuż trzech osi przestrzennych, to jest w kierunku wzdłużnym, poprzecznym i/lub ze zmianą odległości, jak również ewentualnie pod kątem w stosunku do powierzchni materiału izolacyjnego. Dzięki wielu stopniom swobody wiązki laserowej oznaczenia i cięcia można nanosić w rozmaitych postaciach. Ponadto zaletą jest to, że w sposób sterowany komputerowo i zmienny nanosić można przykładowo wszystkie litery i liczby, jak również piktogramy. Jeszcze inną zaletą jest to, że można wytwarzać płyty z włókien mineralnych, które przykładowo z dwóch przeciwległych stron mają krawędzie odbiegające od linii prostej. Dzięki temu można przykładowo wytwarzać płyty z włókien mineralnych z określonymi okrągłymi wycięciami zgodnie z wymaganiami klienta.

Wiązka laserowa wytwarzana jest za pomocą lasera na ciele stałym lub lasera gazowego, a korzystnie za pomocą lasera CO2.

Wydajność świetlną wiązki laserowej ustawia się korzystnie w zależności od wielkości i intensywności niezbędnych zmian wmateriale, w szczególności przy znakowaniu, za pomocą urządzeń optycznych. Korzystnie wiązka laserowa jest przemieszczana z rozmaitą prędkością w stosunku do powierzchni materiału izolacyjnego. Prędkość względna wynosi przykładowo około 5 m/s.

Korzystnie znakowanie ma postać konturów. Ponadto korzystnie przewiduje się, że laser co najmniej w kierunku przesuwu wstęgi porusza się z prędkością większą tej prędkości przesuwu, korzystnie

PL 196 062 B1 m/s. Ta zwiększona prędkość konieczna jest podczas wykonywania intensywnych oznaczeń w postaci liter, liczb i/lub piktogramów, aby móc nanieść wszystkie oznakowania na określonym odcinku.

W korzystnej postaci wynalazku, za pomocą wiązki laserowej powoduje się zmianę zabarwienia środków wiążących i/lub pigmentów w nieorganicznym środku wiążącym w materiale izolacyjnym na skutek energii cieplnej.

Podczas dzielenia wstęgi na odcinki wiązka laserowa porusza się korzystnie względem niej w kierunku przemieszczania z prędkością zgodną z prędkością przemieszczania celem umożliwienia wykonania np. cięcia w linii prostej.

Wreszcie korzystnie przewiduje się, że ruchy i/lub moc wiązki laserowej sterowane są za pomocą komputera, którego dane wejściowe w szczególności stanowią dane wynikające z danych służących do sterowania produkcją. Tego rodzaju powiązanie pomiędzy sterowaniem produkcją a sterowaniem znakowaniem lub sterowaniem cięciem ma tę zaletę, że zgodnie z życzeniem klienta wytwarzać można zlecane do wykonania wyroby w sposób prosty i niezawodny.

Korzystnie, w przypadku materiałów izolacyjnych z pianki sztywnej, znakowanie laserem wykonuje się poprzez zmianę zabarwienia lub częściowe spiekanie albo stapianie na powierzchni.

P r z y k ł a d:

Pobieraną z pieca do hartowania wstęgę z wełny mineralnej o określonej grubości i określonej gęstości doprowadza się zgodnie z wynalazkiem do urządzenia znakującego i tnącego. Urządzenie znakujące i tnące zawiera laser CO₂ o zmiennej mocy do 1500 W i długości fali rzędu od 1 do 12 μm, w szczególności od 9 do 12 μm. Wiązka laserowa zostaje skierowana na wstęgę z wełny mineralnej za pomocą zwierciadła. Alternatywnie można przewidzieć, aby laser generujący wiązkę przemieszczał się nad urządzeniem transportującym wstęgę z wełny mineralnej, był zamontowany na napędzanych silnikiem podwójnych saniach krzyżakowych, aby w ten sposób mógł się przemieszczać wzdłuż wszystkich osi. Ponadto laser osadzony jest w sposób wychylny na podwójnych saniach krzyżakowych, dzięki czemu wytwarzana przez niego wiązka może padać na powierzchnię wstęgi z wełny mineralnej pod określonym kątem, odbiegającym od pionu.

Poza tym wiązkę laserową można w pożądany sposób odchylać za pomocą regulowanych elektronicznie optycznych urządzeń, takich jak soczewki, układy soczewek, siatek optycznych lub zwierciadeł i w ten sposób prowadzić na przeznaczonej do oznakowania powierzchni. Dzięki tym optycznym urządzeniom pomocniczym, jak również zmianom ich odległości od znakowanej powierzchni, poprzez zmianę kąta nachylenia i intensywności promieniowania można zmieniać szerokość i intensywność znakowania.

Przy zamontowaniu lasera na podwójnych saniach krzyżakowych, wiązkę laserową w pierwszym kroku nastawia się tak, aby padał on prostopadle na powierzchnię wstęgi z wełny mineralnej. Podwójne sanie krzyżakowe są przy tym połączone z komputerem sterującym ruchami podwójnych sani krzyżakowych. Dane do sterowania ruchami podwójnych sani krzyżakowych komputer otrzymuje z systemu zarządzania zleceniami, do którego wprowadza się rodzaj i liczbę wykonywanych płyt z wełny mineralnej.

Wstęga z wełny mineralnej dociera do urządzenia znakującego i tnącego, przy czym urządzenie znakujące i tnące w swym maksymalnym położeniu ustawione jest w kierunku nadchodzącej wstęgi z wełny mineralnej. Bezpośrednio po dotarciu do urządzenia znakującego i tnącego rozpoczyna ono nanoszenie oznaczeń na powierzchnię wstęgi z wełny mineralnej. Po wykonaniu pełnego oznakowania, urządzenie znakujące i tnące przemieszcza się do określonego położenia cięcia w celu obcięcia oznakowanej uprzednio wstęgi z wełny mineralnej. Potem znakuje się następny odcinek wstęgi z wełny mineralnej, a po naniesieniu oznakowania, odcina go.

Prędkość przemieszczania się lasera wybiera się tu w taki sposób, aby była ona znacznie większa od prędkości wstęgi. Ponadto automatycznie ustawia się moc lasera w zależności od znakowania lub procesu cięcia. Podczas znakowania nastawia się przykładowo moc 250 mW, natomiast cięcie wykonuje się z mocą 1500 W.

Znakowanie odbywa się w taki sposób, że laserem o mniejszej energii nanosi się kształt napisu lub obrazu na materiał izolacyjny. Za pomocą energii lasera o wąskim zakresie zmienia się zabarwienie środka wiążącego w materiale izolacyjnym z wełny mineralnej tak, że po tej operacji można odczytać napis wykonany na wstędze z wełny mineralnej. Następnie zwiększa się energię lasera w celu wycięcia określonych konturów, w przypadku których może również chodzić o cięcia wzdłuż linii prostych, w kierunku prostopadłym do powierzchni. Istnieje również możliwość takiego nastawiania mocy lasera, aby laser nacinał wstęgę z wełny mineralnej nie całkowicie, ale tylko do pewnego stopnia.

PL 196 062 B1

Krawędzie wstęgi z wełny mineralnej można poprzez przechylenie lasera nacinać całkowicie lub częściowo ukośnie lub nadawać im inny dowolny kształt.

Claims (14)

1. Sposób znakowania materiału izolacyjnego, w szczególności z włókien organicznych i/lub nieorganicznych, przykładowo z zawierających lub nie zawierających organiczne i/lub nieorganiczne środki wiążące włókien szklanych i/lub ceramicznych, przy czym do środków wiążących dodaje się składniki aktywne w wysokiej temperaturze, korzystnie pigmenty, i/lub z pianki sztywnej z tworzywa sztucznego, np. z porowatego lub wytłaczanego polistyrenu, żywicy fenolowej, pianki poliuretanowej lub pianki poliizocyjanianowej i/lub betonu porowatego, pianki mineralnej, szkła piankowego, szkła spiekanego, spienionego szkła wodnego lub podobnych, dających się częściowo przebarwiać stopów i/lub stopów pęczniejących, przy czym materiał izolacyjny może na skutek energii cieplnej zmieniać swoją barwę i/lub kształt, w którym co najmniej na jednej powierzchni, zwłaszcza na dużej powierzchni znajduje się oznakowanie w postaci oznaczenia wyrobu i/lub środka pomagającego przy cięciu, znamienny tym, że materiał izolacyjny obrabia się, co najmniej jedną wiązką laserową, za pomocą, której nanosi się oznakowanie na powierzchnię materiału izolacyjnego.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do wiązki laserowej materiał izolacyjny doprowadza się w postaci wstęgi.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiał izolacyjny, w szczególności wstęgę materiału izolacyjnego dzieli się na odcinki, w szczególności płyty, wiązką laserową.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wiązkę laserową przemieszcza się za pomocą regulowanego elektronicznie urządzenia optycznego w kierunku wzdłużnym, poprzecznym i/lub ze zmianą odległości i/lub pod kątem w stosunku do powierzchni wstęgi z włókien mineralnych.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zmienia się szerokość wiązki i/lub jej natężenie.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że laser przemieszcza się w kierunku wzdłużnym, poprzecznym i/lub ze zmianą odległości, jak również ewentualnie pod kątem w stosunku do powierzchni materiału izolacyjnego.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wiązkę laserową wytwarza się za pomocą lasera na ciele stałym, lasera gazowego, w szczególności lasera CO2.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że moc lasera nastawia się w zależności od wielkości i intensywności wymaganych zmian w materiale.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że znakowanie ma postać konturów.

10. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wiązka laserowa przemieszcza się co najmniej w kierunku przesuwu wstęgi z prędkością większą od tej prędkości przesuwu, korzystnie 5 m/s.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że za pomocą wiązki laserowej powoduje się zmianę zabarwienia środków wiążących i/lub pigmentów w nieorganicznym środku wiążącym w materiale izolacyjnym na skutek energii cieplnej.

12. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wiązka laserowa podczas dzielenia materiału izolacyjnego na odcinki przemieszcza się w kierunku przenoszenia z prędkością zgodną z prędkością przenoszenia.

13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ruchami i/lub mocą wiązki laserowej steruje się za pomocą komputera, którego dane wejściowe pobiera się z systemu sterowania produkcją, w szczególności z systemu zarządzania zleceniami.

14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku materiałów izolacyjnych z pianki sztywnej, znakowanie laserem wykonuje się poprzez zmianę zabarwienia lub częściowe spiekanie albo stapianie na powierzchni.