FI95154C - Menetelmä mineraalikuituja ja sideainetta sisältävän mattomaisen tuotteen valmistamiseksi - Google Patents

Description

95154

Menetelmä mineraalikuituja ja sideainetta sisältävän mattomaisen tuotteen valmistamiseksi

Keksintö kohdistuu oheisen patenttivaatimuksen 1 5 johdanto-osassa esitettyyn menetelmään mineraalikuituja ja sideainetta sisältävän mattomaisen tuotteen valmistamiseksi.

Mineraalikuiduista muodostuvia mattoja valmistettaessa 10 synnytetään kuidut siten, että sulaa materiaalia johdetaan sinkopyörille tai perforoitujen rumpujen sisään, jotka sinkoavat keskipakovoiman vaikutuksesta materiaalin ohuina kuitumaisina kappaleina ulospäin. Samalla puhalletaan ilmaa sinkopyörien sivusta sinkoa-15 missuuntaa vastaan kohtisuoraan suuntaan, jolloin kappaleet saadaan samalla suuntautumaan haluttuun suuntaan ja jäähtymään ilman vaikutuksesta. Kuidut johdetaan ilmavirtauksen avulla ilmaa läpipäästävälle alustalle, jonka läpi ilmavirtaus kulkee, ja ne 20 muodostuvat tälle alustalle huovaksi, jota alusta kuljettaa eteenpäin jälkikäsittelylaitteisiin. Tällaisia valmistusmenetelmiä on kuvattu mm. suomalaisissa patenteissa 76842 ja 77272.

25 Jotta mineraalikuidut sitoutuisivat yhtenäiseksi matoksi, sekoitetaan niihin ennen kuitujen laskeutumista matoksi sopivaa nestemäistä kovettuvaa sideainetta. Sideaine johdetaan kuituihin suihkuttamalla. Samanaikaisesti kun kuidut muodostetaan, johdetaan niiden 30 sekaan sopivaa jäähdytysainetta, esim. vettä, jolla varmistetaan kuitujen riittävän nopea jäähtyminen. Tämän jälkeen alustalle muodostuneelle matolle suoritetaan yleensä lämpökäsittely, jossa sen lämpötilaa nostetaan uudestaan sideaineen kovettamiseksi, jolloin 35 tuote saa lopullisen tiheytensä ja paksuutensa.

Tuotetta voidaan tämän jälkeen työstää edelleen eri tavoin esim. sahaamalla, leikkaamalla jne.

95154 2

Mineraalikuiduilla tarkoitetaan tässä hakemuksessa kivikuituja, lasikuituja, keraamisia kuituja tai kuonakuituj a.

5 Edellä mainituissa tunnetun tekniikan mukaisissa menetelmissä käytetään sideaineena yleisesti fenolipoh-jaista hartsia, jota ruiskutetaan kuitujen pintaan ja jonka avulla matto myöhemmässä lämpökäsittelyssä kovetetaan. Tällaisen hartsin ongelmana on siitä 10 johtuvat ympäristö- ja terveyshaitat. Hartsin kovettaminen vaatii lisäksi pitkän lämmitysajan ja vastaavasti pitkän lämmitysuunin, mikä lisää investointi-ja energiakustannuksia maton valmistuslinjoissa.

15 Keksinnön tarkoituksena on esittää menetelmä, jonka avulla on mahdollista saada aikaan tuotteen nopea sitoutuminen sideaineen avulla ja toisaalta sulan mineraalikuitujen raaka-aineen sisältämän lämmön hyväksikäyttö tuotteen muodostuksessa. Tämän tavoitteen 20 saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Menetelmässä käytetään sideaineena termoplastisia partikkeleita, kuten kuituja tai jauhetta tai nesteessä dispersiona 25 olevia hiukkasia, jotka syötetään sulasta materiaalista muodostettavien kuitujen sekaan. Kuidut ja sideaine muodostetaan turbulentissa ilmavirtauksessa eteenpäin kulkevaksi seokseksi, ”ilma-kuitu-sideainepartikkeli-dispersioksi", jossa samalla kuidutuslämpöä eli 30 alunperin kuitujen raaka-aineena olevan sulan materiaalin lämpösisältöä käytetään hyväksi termoplastisten partikkeleiden saattamiseksi tilaan, jossa ne liimaavat kuidut toisiinsa. Sulasta tilasta kuidutuksen yhteydessä jähmettyvät kuidut luovuttavat sulamislämmön 35 ympäröivään ilmaan, josta se siirtyy termoplastisiin partikkeleihin. Turbulentti ilmavirtaus sekoittaa samalla kuidut ja sideainepartikkelit tasalaatuiseksi seokseksi, ja seoksen laskeutuessa kiinteäksi matoksi 3 95154 alustalle sideainepartikkelit ovat jo valmiiksi tilassa, jossa ne liimaavat kuidut toisiinsa. Syntyneen maton jäähtyminen kovettaa sideainepartikkelit, ja näin saadaan lopullisesti sidottu tuote. Sideaine on 5 ympäristöystävällinen ja lämpökäsittely vaihe jää prosessissa lyhyeksi.

Eräitä edullisia menetelmän suoritusmuotoja on esitetty oheisissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa 2-8.

10

Keksintö kohdistuu myös menetelmällä valmistettujen tuotteiden käyttöön muotoonpuristettujen mineraa-likuitutuotteiden valmistamiseen.

15 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää sivukuvantona laitteistoa, jossa keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa.

20 Piirustuksessa on esitetty laitteisto, joka käsittää mineraalikuitujen kuidutuslingon 4, johon sula materiaali johdetaan sinänsä tunnetulla tavalla ja jonka ympärille kuitumaiset kappaleet sinkoutuvat jähmettyen tämän jälkeen. Kuidutuslinkona voidaan käyttää ryhmää 25 sinkopyöriä tai perforoitua rumpua. Kuidut ohjataan lingon ympärille puhallettavan, putkesta 2 tulevan kuidutusilman avulla määrättyyn suuntaan, tässä tapauksessa erityiseen ulkoilmasta suljettuun kammioon 5, jonka vastakkaisessa päässä sijaitsee muodostusalus- 30 tana toimiva pinnaltaan ilmaa läpipäästävä keräilyrumpu 8. Sulan kuitumateriaalin jähmettymisen nopeuttamiseksi kammioon 5 voidaan ruiskuttaa jäähdytysaineena toimivaa vettä putkesta 1.

* 35 Keksinnön mukaisesti käytettävä termoplastinen side aine, joka voi olla termoplastisia kuituja, jauhetta tai dispersiona olevia hiukkasia, syötetään putken 3 kautta tuodun ilma- tai nestevirtauksen mukana. Tämä 95154 4 virtaus sekoittuu kuidutusilmaan siten, että kammiossa 5 syntyy eteenpäin kohti maton muodostusalustana toimivaa imurumpua 8 suuntautuva turbulenttinen ilmavirtaus, jossa sideaine ja kuidut sekoittuvat 5 hyvin toisiinsa. Käytettäessä dispersiota sitä kuljettava neste, kuten vesi, haihtuu sen tullessa kammioon. Samalla kuitujen jähmettyessä vapautunutta lämpöä siirtyy termoplastiseen materiaaliin vaikuttaen siihen edellä kuvatuin seurauksin. Kyseinen ilmavirtaus 10 ohjataan imurummun 8 sisällä vaikuttavan imun avulla imurummun pinnalle kuitua ja sideainetta kuljettavan ilmavirtauksen virratessa rummun vaipan läpi. Rumpu on pyörivä, jolloin valmis mattomainen tuote tulee jatkuvana mattona tai rummun ja kammiota rajoittavan 15 yhden seinämän välisestä raosta. Sideaine voidaan syöttää sopivaan kohtaan kammiota putkesta 3 siten, että se tempautuu mukaan kuidutusilmaan ja sekoittuu kuituihin, mieluiten mahdollisimman lähelle kuidutus-linkoa 4 kammion alkupäähän.

20

Piirustuksessa on esitetty lisäksi se, miten kammion 5 ilman lämpötila voidaan säätää käytetylle sideaine-materiaalille sopivaksi. Maton ulostulokohdassa on lämpötila-anturi, jonka antaman viestin avulla ohjataan 25 säätöelimellä 15 jäähdytysaineena toimivan veden määrää tai prosessin loppupäästä palautettavan ilman ja ulkopuolelta otettavan tuoreen kuidutusilman virtausmäärien suhdetta, joka määrää kammioon 5 tulevan ilman lämpötilan. Säätö voidaan suorittaa joko vain 30 toista tai molempia virtausmääriä säätämällä. Vaihtoehtoisesti on mahdollista suorittaa kyseinen säätö pitämällä putkesta 1 tulevan jäähdytysaineen määrä vakiona, mutta säätämällä sen lämpötilaa.

35 Kuitumaisena tai jauhemaisena tai dispersiona olevana sideainemateriaalina voidaan käyttää sopivalla lämpötila-alueella, esim. välillä 100-200°C, liimaavaan tilaan tulevaa polymeeriä, kuten esim. polyeteeniä, 5 95154 polypropeenia, polyesteriä, polyamidia tai jotain muuta termoplastista polymeeriä. Kuitujen ollessa kyseessä käytetään sellaisia katkokuituja, joita voidaan syöttää ilmavirralla joko sellaisenaan tai 5 avauslaitteiston avulla kammioon 5. Kammion 5 ilman lämpötila säädetään jollain edellä kuvatulla tavalla tälle alueelle. Lisäksi on mahdollista käyttää bikom-ponenttikuituja, kuten polyeteeni-polyesterikuituja, polyeteeni-polypropeenikuituja tai polyamidia ja 10 toista polymeeriä sisältäviä kuituja. Näissä kuiduissa osa kuidusta on käytetyssä lämpötilassa sulavaa tai pehmenevää sideainemateriaalia toista materiaalia olevan osan, esim. ytimen tai toisen puoliskon jäädessä jähmeään muotoon. Termoplastisten sideaineiden avulla 15 saadaan tuotteelle lisäksi hyvä elastisuus ja taipui-suus, ja tähän voidaan vaikuttaa sideaineen osuuden valinnalla. Sideainetta voi olla tuotteen kokonaispainosta esim. 1,0-50,0 p-%, edullisesti 5-30 p-%.

20 Lisäksi on mahdollista käyttää eri sideainepartik- keleiden seoksia, esimerkiksi eripituista kuitua tai eri materiaaleja olevia sideainepartikkeleita.

Piirustuksessa on lisäksi esitetty eräitä laitteiston 25 rakenneyksityiskohtia. Esimerkiksi kammion 5 pohjaan on järjestetty kuidutuslinkoa 4 lähellä olevaan päähän osasto 11, johon voidaan kerätä raskaammat kuidutuksen yhteydessä syntyvät helmet. Osastoa erottavan seinämän korkeutta säätämällä voidaan myös vaikuttaa turbulens-30 siin kammiossa ja poistaa haluttu osuus helmistä tuotteen puhtauden säätämiseksi. Imurummun 8 sisällä on levyt 8a, joiden avulla rummun imusektorin suuruutta ja siitä riippuvaa, maton paksuuteen vaikuttavaa kuitujen orientoitumista voidaan säätää. Kuitujen 35 syöttönopeuden pysyessä samana voidaan tuotteen neliöpainoa säätää imurummun 8 pyörimisnopeutta . säätämällä. Lisäksi voidaan säätää kuitujen orien toitumista järjestämällä kammion 5 ylä-tai alaseinämä 95154 6 6 asemaltaan säädettäväksi. Kammioon voidaan järjestää myös sinänsä tunnettu diffuusorirakenne. Maton ulos-tulokohdassa on lisäksi puristustela 7, jolloin sen asemaa siirtämällä voidaan sen ja imurummun 8 välistä 5 tulevan maton tiheys säätää sopivaksi, koska matto on tässä vaiheessa vielä hyvin puristettavissa. Rummun 8 jälkeen matto siirtyy kuljettimelle, jonka kohdalla maton poikki johdetaan jäähdytysilmaa 9 termoplastisen sideaineen jähmettämiseksi. Yleensä vain n. 10-20°C 10 jäähdytys riittää sideainepartikkeleiden nopeaan kovettamiseen. Lopullinen muotoilu haluttuun tiheyteen voidaan suorittaa vielä tämän jälkeen jäähdytetyillä puristusvalsseilla 10, joiden välistä matto johdetaan. Jos halutaan pinnaltaan kuvioitu tuote, 15 voidaan käyttää pinnaltaan kuvioituja valsseja.

Tuotteen puristus voidaan vaihtoehtoisesti suorittaa yksinomaan puristusvalsseilla, jolloin puristustelaa 7 ei tarvita.

20 Piirustuksessa on lisäksi esitetty mahdollisuus kierrättää kammiosta 5 imurummun 8 kautta poistulevaa ilmaa putken 12 kautta kuidutusilmaputkeen 2 kammion 5 lämpötilan säätämiseksi edellä kuvatulla tavalla ilmamäärien suhteen avulla. Vaihtoehtoisesti tai 25 rinnan edellisen vaihtoehdon kanssa voidaan kier- rätysilmaa johtaa putken 12 kautta halutussa suhteessa myös putkeen 3 siinä tapauksessa, että termoplastista materiaalia syötetään siinä ilman avulla. Poistulevaa kuumaa ilmaa voidaan johtaa myös muuhun hyötykäyttöön, 30 jota on kuvattu putkesta 12 lähtevällä putkella 14. Ilmakierrätykseen voidaan ottaa mukaan myös maton jäähdytysilma 9 putkeen 12 liitetyn putken 13 kautta.

Saatua mattoa voidaan lisäksi jälkikäsitellä monella 35 tavoin, se voidaan esim. uudestaan muotopuristaa haluttuun muotoon lämmön ja paineen avulla, jolloin . sideaineena käytetty materiaali pehmenee ja jäykistyy 7 95154 uudestaan jäykistäen tuotteen uuteen muotoon. Tällöin sideaineena käytetyn materiaalin termoplastinen luonne pääsee parhaiten oikeuksiinsa.

5 Menetelmällä voidaan valmistaa esim. seuraavia tuotteita: - muotopuristettavat termoplastiset tuotteet joustavat eristelevyt 10 - tiheät äänieristyshuovat - perinteisiä tuotteita ohuemmat kivivillamatot.

Claims (10)

95154 δ Patenttivaatimukset;

1. Menetelmä mineraalikuituja ja sideainetta sisältävän mattomaisen tuotteen valmistamiseksi, jossa 5 menetelmässä sideainetta syötetään kuitujen sekaan ennen tuotteen muodostamista, tunnettu siitä, että sideaineena käytetään termoplastisia partikkeleita, kuten kuituja, jauhetta tai dispersiona olevia hiukkasia, jotka syötetään kuitujen valmistuksen 10 yhteydessä ilmaan syötettyjen sulasta materiaalista muodostuvien kuitujen sekaan ja kuidut ja sideaine kuljetetaan turbulentissa ilmavirtauksessa, jossa sulan materiaalin ja siitä muodostuvien kuitujen sisältämää lämpöä käytetään hyväksi termoplastisten 15 partikkeleiden sulattamiseksi tai pehmentämiseksi tilaan, jossa ne saavat aikaan kuitujen sitoutumisen toisiinsa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että ilmassa olevien kuitujen ja termoplastisten partikkeleiden muodostaman seoksen sekaan johdettavan jäähdytysaineen (l) määrän ja/tai lämpötilan avulla säädetään termoplastisia partikkeleita ympäröivän ilman lämpötila sopivaksi. 25 t

3. Patenttivaatimuksen l tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sideaine syötetään kuitujen sekaan tuomalla se oman virtauksen (3) , kuten kuituja tai jauhetta kuljettavan kaasuvirtauksen tai disper- 30 siona olevia hiukkasia kuljettavan nestevirtauksen mukana.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen ja termoplastisten 35 partikkeleiden seos muodostetaan ulkoilmasta oleel lisesti suljetussa kammiossa (5). 4 9 95154

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuidut ja termoplastiset partikkelit kerätään mineraalikuitumatoksi ilmavirtauksen pääkulku-suunnassa kammion (5) loppupäässä olevalle liikkuvalle 5 ilmaa läpipäästävälle alustalle (8), jonka läpi seosta kammiossa kuljettava ilmavirtaus johdetaan.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mattoa jäähdytetään esim. sen läpi puhal- 10 letun ilmavirran (9) avulla, jolloin termoplastinen sideaine kovettuu ja sitoo mineraalikuitumaton muotoonsa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu 15 siitä, että mattoa jäähdytyksen loppuvaiheessa kalan- teroidaan kuitu/sideaineseoksen puristamiseksi lopulliseen tiheyteensä ja/tai maton pinnan kuvioimiseksi.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että kuituja ja sideainetta kuljettanutta ilmavirtausta ja/tai niistä muodostunutta mattoa jäähdyttänyttä ilmavirtausta (9) johdetaan (12) prosessin alkuvaiheeseen ja sitä käytetään termoplastisia partikkeleita ympäröivän ilman lämpö-25 tilan säätöön. • I

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukaisella menetel mällä valmistettujen, mineraalikuituja ja jähmettynyttä termoplastista sideainetta sisältävien tuotteiden 30 käyttö muotoonpuristettujen mineraalikuitutuotteiden valmistamiseen. « 95154

10 Patentkrav;