PL209777B1 - Element izolacyjny stanowiący płat z włókna mineralnego oraz jego zastosowanie - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest element izolacyjny stanowiący płat z włókna mineralnego oraz jego zastosowanie, przy czym ten element izolacyjny można kształtować w celu dopasowania wokół powierzchni zakrzywionych, przykładowo jako izolacja rury albo kotła.

Znaną praktyką jest wykonywanie elementów izolacyjnych poprzez zbieranie włókien mineralnych razem ze środkiem wiążącym na przenośniku w postaci wstęgi o żądanej grubości, zagęszczanie wstęgi do żądanej gęstości, a następnie utwardzanie środka wiążącego tak, aby dostarczyć płat, który stanowi związaną sieć włókien mineralnych, związanych za pomocą środka wiążącego. Płat na ogół wykonuje się jako wyrób ciągły, zazwyczaj o szerokości 1 albo 2 m, a następnie tnie się go na żądaną szerokość i długość tak, aby dostarczyć element, który ma pierwszą i drugą powierzchnię główną, oddzielone grubością płatu.

Tak powstałe elementy są zadowalające na elementy izolacyjne, które mają być nakładane na powierzchnie płaskie, lecz płat jest względnie sztywny, a wskutek tego nie można go łatwo dopasować do powierzchni kształtowych.

Jeżeli w pierwszej powierzchni wytnie się równoległe szczeliny, płat można wówczas dopasować jego drugą powierzchnią przylegającą do rury, lecz wówczas izolacja wokół rury zmienia się, a to jest niezadowalające. Jeżeli równoległe rowki wytnie się w drugiej powierzchni, wówczas płat można dopasować wokół rury jego drugą powierzchnią przylegającą do rury, aby uzyskać równomierną izolację (jeżeli rowki mają prawidłowe wymiary), lecz wykonywanie takich wyrobów jest niewygodne. Przykład takiego wyrobu przedstawiono na fig. 3 w europejskim opisie patentowym nr EP-A672803.

Sytuacja nie ulega poprawie, jeżeli płat zawiera dwie warstwy, jak w tamtej publikacji. Przykładowo, w dokumencie EP 672803 pierwsza warstwa (tworząca pierwszą powierzchnię) zawiera ciągłe włókna wzmacniające i dodatkowy środek wiążący. Częściej pierwsza warstwa jest warstwą o wysokiej gęstości „wyrobu o dwojakiej gęstości”, np. jak opisany w publikacji międzynarodowej nr WO 88/00265. Taki wyrób wykonuje się poprzez ścięcie górnej warstwy ze wstęgi zawierającej nieutwardzony środek wiążący, poddanie tej górnej warstwy ściskaniu pionowemu tak, aby zwiększyć jej gęstość, ponowne połączenie zagęszczonej górnej warstwy z pozostałą częścią wstęgi z uzyskaniem połączenia z nią, a następnie utwardzenie całości. W takim wyrobie ilość środka wiążącego (w odniesieniu do ciężaru włókien) jest zwykle zasadniczo jednolita na całej grubości wyrobu o dwojakiej gęstości.

Ponieważ płaskich płatów nie można łatwo dopasować do rur albo innych powierzchni zakrzywionych i z powodu trudności związanych z wycinaniem rowków w celu umożliwienia dopasowania, izolację, która ma być nałożona na kształty zakrzywione albo inne kształty złożone, dopasowuje się zwykle do żądanego kształtu przed utwardzeniem środka wiążącego, a następnie środek wiążący utwardza się tak, że płat na stałe przyjmuje wymagany kształt.

Stwarza to dobry element izolacyjny dla odnośnej rury albo innego złożonego kształtu, lecz ma to dwie główne wady. Jedną wadą jest to, że każdy kształtowy płat może być wykorzystany tylko do odpowiednio ukształtowanej powierzchni. Drugą wadą jest to, że magazynowanie i transport kształtowych płatów są bardzo niewygodne.

Istnieje zatem zapotrzebowanie na elementy izolacyjne w postaci płaskich płatów, które nie muszą mieć głębokich rowków wyciętych w jednej powierzchni i które można łatwo dopasować w celu zamontowania na powierzchni zakrzywionej, takiej jak rura albo kocioł.

Zgodny z wynalazkiem element izolacyjny stanowiący płat z włókna mineralnego, który ma pierwszą powierzchnię główną i drugą powierzchnię główną i zawiera pierwszą warstwę stanowiącą związaną sieć z włókna mineralnego, przy czym to związanie jest zrealizowane za pomocą środka wiążącego, rozciągającą się w kierunku do wewnątrz od tej pierwszej powierzchni; drugą warstwę stanowiącą związaną sieć z włókna mineralnego, przy czym to związanie jest zrealizowane za pomocą środka wiążącego, rozciągającą się w kierunku do wewnątrz od tej drugiej powierzchni, oraz ewentualnie pośrednią warstwę, stanowiącą związaną sieć z włókna mineralnego, przy czym to związanie jest zrealizowane za pomocą środka wiążącego, łączącą się z pierwszą i drugą warstwą, charakteryzuje się tym, że pierwsza warstwa ma grubość wynoszącą co najmniej 5 mm, mniejszą niż 30% całkowitej grubości płatu, druga warstwa ma grubość wynoszącą co najmniej 20 mm, stanowiącą co najmniej 30% grubości płatu, przy czym gęstość pierwszej warstwy wynosi co najmniej 1,5 razy gęstość drugiej warstwy i ewentualnej pośredniej warstwy, przy czym związanie na bazie

PL 209 777 B1 znormalizowanej w pierwszej warstwie jest silniejsze niż związanie w drugiej warstwie, a związanie na bazie znormalizowanej w ewentualnej pośredniej warstwie jest pośrednie względem związania w pierwszej i drugiej warstwie, przy czym korzystnie grubość pierwszej warstwy wynosi 5 do 25% całkowitej grubości płatu i wynosi 10 do 25 mm, grubość drugiej warstwy wynosi 40 do 70% całkowitej grubości, a grubość ewentualnej pośredniej warstwy wynosi 15 do 40% całkowitej grubości, zaś całkowita grubość płatu wynosi 50 do 200 mm, przy czym korzystnie gęstość pierwszej warstwy wynosi 2 ₃ do 5 razy gęstość drugiej warstwy i wynosi 80 do 280 kg/m³, zaś gęstość drugiej warstwy wynosi 20 ₃ do 90 kg/m³, a gęstość ewentualnej pośredniej warstwy wynosi 1 do 1,5 razy gęstość drugiej warstwy.

W praktyce, jak wyjaśniono niżej, zwykle w całym płacie jest stosowany jeden środek wiążący albo są stosowane różne środki wiążące mające zasadniczo to samo działanie wiążące, lecz w różnych ilościach w różnych warstwach. Gdy ma to miejsce, odniesienie do wiązania na bazie znormalizowanej oznacza jedynie to, że związanie w każdej warstwie jest zasadniczo proporcjonalne do ilości środka wiążącego w każdej warstwie. Stosownie do powyższego, ilość środka wiążącego w pierwszej warstwie jest większa niż ilość w drugiej warstwie oraz ilość w ewentualnej pośredniej warstwie ma wartość pośrednią między ilościami w pierwszej i drugiej warstwie. Zwykle ilość w pierwszej warstwie jest co najmniej dwukrotnie większa od ilości w drugiej warstwie, korzystnie co najmniej trzy razy, a często co najmniej 5 razy, a może ona wynosić do 10, 15, albo nawet 20 razy ilość w drugiej warstwie, a ilość w ewentualnej pośredniej warstwie reprezentuje zwykle stopniowe przejście od ilość w pierwszej warstwie do ilości w drugiej warstwie i wynosi korzystnie co najmniej 1,5 razy ilość w drugiej warstwie, lecz nie jest większa niż 3/4 ilości w pierwszej warstwie.

Tym niemniej jednak, w części lub w całości pierwszej warstwy można użyć środka wiążącego, który różni się wystarczająco od środka wiążącego w drugiej warstwie tak, że związanie w każdej warstwie nie jest zasadniczo proporcjonalne do ilości środka wiążącego w każdej warstwie. Przykładowo, na początkowym etapie produkcji, obydwie warstwy mogą otrzymać jednolitą ilość jednego środka wiążącego, lecz pierwsza warstwa może wówczas otrzymać także inny środek wiążący. Gdy stosuje się różne środki wiążące, związanie na bazie znormalizowanej określa się poprzez porównanie modułu sprężystości drugiej warstwy po zakończeniu normalnego utwardzania (tzn. bez jakiejkolwiek dalszej obróbki fizycznej albo innej w celu zmiany wiązania) z modułem sprężystości, jaki byłby uzyskany w tej warstwie po zakończeniu normalnego utwardzania, jeżeli ilość środka wiążącego (względem ciężaru włókien) w pierwszej warstwie zostałaby zastosowana w drugiej warstwie. Tak więc, jeżeli moduł sprężystości drugiej warstwy, jako utwardzonej początkowo, ma wartość x i jeżeli zamiast tego drugą warstwę wykonano używając ilości i typu środka wiążącego, jak w pierwszej warstwie, wówczas druga warstwa miałaby moduł sprężystości kx, gdzie k ma wartość powyżej 1, typowo co najmniej 2 albo 3, a często co najmniej 5, np. do 10, 15 albo nawet 20.

Połączenie zwiększonej gęstości i zwiększonego wiązania (na bazie znormalizowanej) w pierwszej warstwie daje w efekcie pierwszą warstwę mającą o wiele większą sztywność niż można by było przewidywać biorąc pod uwagę tylko samą jej gęstość albo tylko samo jej związanie, bądź też z prostego dodawania obydwu tych wielkości. Oznacza to, że można nadać wyrobowi bardzo dużą sztywność i wytrzymałość w kierunku długości i szerokości, a także w kierunku pionowym do pierwszej powierzchni, a więc nie ma potrzeby polegać na wytrzymałości drugiej warstwy w celu przyczynienia się w znaczącym stopniu do całkowitej sztywności wyrobu.

Konieczne jest, aby druga warstwa zawierała pewną ilość środka wiążącego, ponieważ w przeciwnym razie druga warstwa rozpadnie się podczas manipulacji, lecz ilość środka wiążącego w drugiej warstwie często może być tylko wystarczająca do zapewnienia fizycznej integralności warstwy w trakcie manipulacji.

Tak więc, element według wynalazku ma pierwszą warstwę, która jest względnie cienka i ma dużą sztywność na jednostkę grubości, oraz drugą warstwę, która jest względnie gruba, zapewnia dobrą izolację i ma bardzo małą sztywność na jednostkę grubości, a tym samym może zostać łatwo ściśnięta w kierunku długości albo szerokości. Ewentualna pośrednia warstwa będzie mieć pośrednią sztywność. Ze względu na tę budowę element można owinąć wokół zakrzywionych albo innych złożonych kształtów pierwszą warstwą zewnętrzną, ponieważ cienką warstwę zewnętrzną można odpowiednio wygiąć, drugą warstwę zaś, i do pewnego stopnia tę pośrednią warstwę można ścisnąć w kierunku wzdłużnym albo poprzecznym wystarczająco, aby umożliwić dopasowanie elementu do powierzchni kształtowej.

Dodatkową zaletą tych elementów jest to, że częścią elementu, która będzie najcieplejsza w trakcie użytkowania (ponieważ znajduje się najbliżej rury albo kotła), jest druga warstwa, w której

PL 209 777 B1 ilość środka wiążącego jest o wiele mniejsza niż w znanej izolacji rury albo kotła. W wyniku zmniejszenia ilości środka wiążącego, który poddany jest działaniu najwyższej temperaturze, ilość substancji lotnych, jakie mogą wydzielać się z środka wiążącego w trakcie użytkowania, zmniejsza się.

Gęstość pierwszej warstwy jest zwykle co najmniej dwukrotnie, a często nawet trzykrotnie albo czasami nawet pięciokrotnie większa od gęstości drugiej warstwy.

Gęstość pierwszej warstwy wynosi zwykle co najmniej 40 kg/m³, często co najmniej 80 kg/m³, 3 3 3 a korzystnie co najmniej 100 kg/m³ np. do 150 albo 200 kg/m³ albo do 280 kg/m³.

Gdy cały środek wiążący jest znanym środkiem wiążącym do płatów z włókna mineralnego (jak np. spoiwem fenolowym), ilość środka wiążącego w pierwszej warstwie wynosi typowo od 1,5 do 6%, a zwykle co najmniej 2%, często 3 do 5% w odniesieniu do ciężaru włókien.

₃

Gęstość drugiej warstwy wynosi zwykle co najmniej 20 kg/m³, a często co najmniej 30 albo 3 3 3 kg/m³. Wynosi ona zwykle poniżej 100 kg/m³, a na ogół poniżej 90 kg/m³, a gęstość ewentualnej pośredniej warstwy wynosi 1 do 1,5 razy gęstość drugiej warstwy.

Ilość środka wiążącego (jeżeli jest to znany środek wiążący do płatów z włókna mineralnego) w drugiej warstwie wynosi typowo co najmniej 0,1%, a zwykle co najmniej 0,3%. Może ona wynosić nawet 2%, lecz zwykle wynosi nie więcej niż 1,5%.

Grubość pierwszej warstwy wynosi zwykle co najmniej 3 albo 5% całkowitej grubości płatu (gdy jest on jeszcze płaski), a może wynosić nawet 10%. Zwykle wynosi ona nie więcej niż 25%, a zwykle wynosi poniżej 20% całkowitej grubości. W celu uzyskania wystarczającej sztywności, pierwsza warstwa ma zwykle grubość co najmniej 10 mm, a często co najmniej 15 mm. Może ona mieć grubość nawet 20 mm, lecz zwykle ma ona grubość nie większą niż około 25 albo 30 mm (w płaskim wyrobie, jak w stanie po wykonaniu).

Grubość drugiej warstwy wynosi zwykle co najmniej 40%, a korzystnie co najmniej 50% całkowitej grubości płatu. Grubość drugiej warstwy wynosi często nawet 60 albo 70% płatu. Druga warstwa ma zwykle grubość co najmniej 30 mm, a często co najmniej 50 mm, a może mieć grubość nawet 100 mm albo nawet 150 mm. Grubość ewentualnej pośredniej warstwy wynosi 15 do 40% całkowitej grubości, zaś całkowita grubość płatu wynosi 50 do 200 mm.

Może istnieć względnie ostre przejście, zarówno pod względem gęstości, jak i wiązania, od pierwszej warstwy do drugiej warstwy, w którym to przypadku nie ma potrzeby uwzględniania właściwości tej ewentualnej pośredniej warstwy, a zamiast tego wyrób można rozpatrywać tylko jako mający dwie warstwy, z krótkim przejściem pomiędzy nimi. Często jednak pożądane jest z punktu widzenia parametrów i/lub wygody z punktu widzenia wytwarzania, aby mieć taką pośrednią warstwę.

Ilość środka wiążącego w ewentualnej pośredniej warstwie jest zwykle większa niż ilość w drugiej warstwie, wynosząc często co najmniej 1,5 albo 2 razy ilość w drugiej warstwie, lecz nie wynosi więcej niż 1/2 albo do 3/4 ilości środka wiążącego w pierwszej warstwie. Ilość środka wiążącego może spadać stopniowo na przestrzeni grubości tej pośredniej warstwy od wartości zasadniczo równej wartości w pierwszej warstwie do wartości zasadniczo równej wartości w drugiej warstwie, a więc podane wartości (np. do 3/4 pierwszej warstwy) dotyczą wartości średniej.

Gęstość ewentualnej pośredniej warstwy musi zawsze być zasadniczo mniejsza (zwykle nie więcej niż 1/2 albo do 2/3) od gęstości w pierwszej warstwie. Może ona wynosić nawet 2 razy gęstość w drugiej warstwie, lecz zwykle ma ona gęstość bliską gęstości drugiej warstwy, np. 1 do 1,5 razy, zazwyczaj 1 do 1,3 razy gęstości drugiej warstwy. Zwykle występuje skokowe zmniejszenie gęstości na małej odległości (np. 10-30 mm) na powierzchni rozdziału pomiędzy pierwszą a tą pośrednią war₃ stwą. Przykładowo, gęstość zwykle zmniejsza się skokowo co najmniej o 20 albo 30 kg/m³. Gęstość w ewentualnej pośredniej warstwie jest zwykle jednolita na przestrzeni jej grubości, lecz może ona zmniejszać się stopniowo, w którym to przypadku podane wartości są średnią gęstością.

Grubość ewentualnej pośredniej warstwy może zwykle wynosić zaledwie 10% (każdą mniejszą wartość uważa się jedynie za przejście pomiędzy pierwszą a drugą warstwą), lecz zwykle wynosi co najmniej 15%, a często co najmniej 20 albo 25%, do około 30, 40 albo nawet 50% całkowitej grubości płatu. Przykładowo może ona wynosić co najmniej 10 mm, a zwykle wynosi co najmniej 20 albo 30 mm, do 50 mm albo nawet 100 mm.

Całkowita grubość płatu wynosi zwykle co najmniej 30 mm, a na ogół co najmniej 50 mm. Może ona wynosić aż 250 mm, lecz zwykle nie jest większa niż 150 albo 200 mm.

Korzystnie, sieć włókien mineralnych, która rozciąga się do wewnątrz od drugiej powierzchni ma wewnętrzną część i zewnętrzną część, w której drugą główną powierzchnię płatu tworzy zewnętrzna powierzchnia zewnętrznej części, i w której zewnętrzna część ma grubość co najmniej 5 mm i jest

PL 209 777 B1 miększa niż część wewnętrzna i łączy się z częścią wewnętrzną poprzez część przejściową o grubości co najmniej 5 mm, w której sztywność wzrasta stopniowo.

Korzystnie, sieć włókien mineralnych, która rozciąga się do wewnątrz od drugiej powierzchni ma wewnętrzną część i zewnętrzną część, w której drugą główną powierzchnię płatu tworzy zewnętrzna powierzchnia zewnętrznej części i w której zewnętrzna część ma grubość co najmniej 5 mm i jest miększa niż część wewnętrzna.

Element według wynalazku ma korzystnie spójny arkusz tkaniny, folii albo cienkiej folii przyklejony do pierwszej powierzchni.

Korzystnie, pierwsza warstwa jest nacięta na swej powierzchni zewnętrznej w jednym albo większej liczbie zasadniczo równoległych kierunków.

Korzystnie, płat jest płatem płaskim i jest przecięty na swej grubości od drugiej powierzchni do pierwszej warstwy i ewentualnie częściowo przez pierwszą warstwę z umożliwieniem płatowi przyjęcia złożonej płaskiej konfiguracji.

Element według wynalazku korzystnie obejmuje linki ściągające zamocowane na albo w pierwszej warstwie.

Element ten korzystnie jest spakowany w postaci płaskiej albo płaskiej złożonej.

Element według wynalazku korzystnie stanowi płaski płat, wygięty wokół zakrzywionej prowadnicy, z pierwszą powierzchnią usytuowaną najbardziej na zewnątrz, przy czym płat następnie jest doprowadzony ponownie do jego płaskiej konfiguracji.

Element według wynalazku korzystnie jest dopasowany do wypukłej zakrzywionej powierzchni, z drugą powierzchnią płatu przylegającą w sposób wklęsły do zakrzywionej powierzchni i z pierwszą powierzchnią płatu zakrzywioną w sposób wypukły.

Włókna w płacie są na ogół włóknami szklanymi, mineralnymi albo żużlowymi, wytwarzanymi w drodze odśrodkowego rozwłókniania roztopionego materiału, w jednej albo większej liczbie przędzarek kaskadowych, bądź też w innym odśrodkowym urządzeniu przędzalniczym, takim jak jeden albo większa liczba garnków przędzalniczych.

Płat może być uformowany poprzez składanie wytworzonych oddzielnie pierwszej i drugiej warstwy (ewentualnie z pośrednią warstwą pomiędzy nimi) i ściskanie ich razem w stopniu wystarczającym do sczepienia ich na tyle, aby nadać wyrobowi integralność podczas manipulacji. Zazwyczaj jednak płat jest płatem o dwojakiej gęstości i tym samym włókna mineralne są tego samego typu (np. pod względem średnich wymiarów i typu chemicznego) w całym płacie, zaś ogólny układ włókien w warstwach jest jednorodny. Tym samym, zgodny z wynalazkiem sposób wytwarzania elementu izolacyjnego, jak zdefiniowano powyżej, charakteryzuje się tym, że rozwłóknia się roztopiony materiał mineralny za pomocą co najmniej jednej przędzarki kaskadowej albo innego odśrodkowego urządzenia rozwłókniającego, zbiera się włókna w postaci wstęgi zawierającej nieutwardzony środek wiążący, oddziela się górną warstwę, zagęszcza się górną warstwę do gęstości wymaganej dla pierwszej warstwy, ponownie łączy się wynikową pierwszą warstwę z resztą wstęgi, dostarcza się zwiększoną ilość środka wiążącego w pierwszej warstwie, albo podczas początkowego zbierania włókien w postaci wstęgi, albo później, a następnie utwardza się środek wiążący.

Większe stężenie środka wiążącego można uzyskać przez wykonanie wstęgi, która ma być oddzielona od runa pierwotnego, poprzez nakładanie krzyżowe runa w znany sposób, gdzie runo formuje się z większym stężeniem środka wiążącego wzdłuż jednego brzegu niż drugiego, w wyniku czego nakładanie krzyżowe daje w efekcie brzeg mający większe stężenie tworzący pierwszą powierzchnię, przykładowo jak opisano w opisie patentowym EP-A-374112, bądź też przez nałożenie większej ilości środka wiążącego na włókna, które mają tworzyć pierwszą warstwę, niż na inne włókna, realizując proces, jak opisano w publikacji międzynarodowej nr WO 99/51535.

Zróżnicowany rozkład jakości włókna można także uzyskać albo polegając na zróżnicowanym rozkładzie środka wiążącego, albo, oprócz tego, przykładowo mając w drugiej warstwie włókna miększe, elastyczniejsze i słabsze niż włókna w pierwszej warstwie, które powinny być mocniejsze i dłuższe oraz grubsze.

Wstęga, z której ma powstać płat (i/lub górna warstwa, jeżeli oddziela się ją od reszty), może być poddana ściskaniu podłużnemu przed ostatecznym utwardzaniem, np. w zakresie do 5 do 1, lecz częściej nie więcej niż 2 do 1, a na ogół 1,2 do 1,8 do 1.

Mimo iż druga warstwa oraz ewentualnie pośrednia warstwa są bardziej ściśliwe w kierunku poprzecznym albo podłużnym niż pierwsza warstwa, to wskutek różnicy gęstości i ilości środka wiążącego

PL 209 777 B1 może być właściwe poddanie jej późniejszej obróbce po utwardzaniu, tak aby jeszcze ją zmiękczyć, zachowując wciąż integralność, jaką zapewnia środek wiążący.

W przypadku gdy sieć włókien mineralnych, która rozciąga się do wewnątrz od drugiej powierzchni ma wewnętrzną część i zewnętrzną część, w której drugą główną powierzchnię płatu tworzy zewnętrzna powierzchnia zewnętrznej części i w której zewnętrzna część ma grubość co najmniej 5 mm i jest miększa niż część wewnętrzna, ściska się chwilowo płat na drugiej powierzchni poprzez przepuszczanie związanego i utwardzonego płata przez ściśnięcie pomiędzy powierzchnią, która podtrzymuje pierwszą powierzchnię, i środkami ściskającymi. Tak więc istnieje miększa albo mniej sztywna część zewnętrzna, która łączy się stopniowo ze sztywniejszą częścią wewnętrzną.

W jednej postaci, włókna części zewnętrznej mają wymiary i strukturę taką, że sieć jest miększa, np. poprzez odpowiedni dobór warunków rozwłókniania dla tych włókien, np. tak jak opisano w publikacji międzynarodowej nr WO 99/51535.

W innej postaci, zmniejszenie sztywności części zewnętrznej i jej łączenie z częścią wewnętrzną o większej sztywności można osiągnąć poprzez utwardzanie środka wiążącego w taki sposób, że środek wiążący daje miększą związaną sieć włókien w części zewnętrznej niż w części wewnętrznej, np. poprzez nadmierne utwardzenie części zewnętrznej wskutek przegrzania jej podczas utwardzania.

Można to osiągnąć poprzez zastosowanie obróbki zmiękczającej od drugiej powierzchni w kierunku do wewnątrz po utwardzeniu środka wiążącego tak, że obróbka daje mniejszy efekt wraz ze wzrostem grubości od drugiej powierzchni. Środek wiążący jest zwykle znanym środkiem wiążącym do płatów z włókien mineralnych, np. żywicą fenolową albo inną żywicą termoutwardzalną. Zmiękczenie to można uzyskać stosując dowolną obróbkę zmiękczającą od zewnątrz w kierunku do wewnątrz, np. poprzez podgrzewanie, lecz zazwyczaj uzyskuje się to poprzez mechaniczne ściskanie po utwardzeniu środka wiążącego. Zmiękcza to powierzchnię, prawdopodobnie dlatego, iż zachodzi tu łamanie sieci włókien mineralnych.

Ściskanie można zastosować w odniesieniu do całej grubości płatu po utwardzaniu, np. przepuszczając płat pomiędzy parą walców albo ciągiem walców, często zmniejszając wysokość zacisku, bądź też przepuszczając płat przez przenośniki mające zmniejszony rozstaw. Przykładowo, zacisk może mieć wielkość 20 do 90%, zwykle 30 do 70% grubości utwardzonego płatu.

Zazwyczaj jednak ściskanie na wysokości stosuje się głównie od drugiej powierzchni, przepuszczając związany i utwardzony płat pomiędzy powierzchnią, która podtrzymuje pierwszą powierzchnię, i środkiem ściskającym w celu chwilowego ściśnięcia płatu od drugiej powierzchni. Powoduje to połamanie związanej sieci w związanej części zewnętrznej drugiej powierzchni, pozostawiając związaną sieć bliżej pierwszej warstwy zasadniczo niezmienioną.

Środek ściskający stanowi co najmniej jeden walec ściskający, mając średnicę mniejszą niż całkowita grubość płatu, a który wyznacza zacisk o wielkości 20 do 90% grubości płatu po utwardzeniu (dając 10 do 80% chwilowego ściśnięcia wysokości). Zwykle zacisk ma wielkość co najmniej 30 albo 40% grubości płatu, a zwykle nie więcej niż 70 albo 80% wysokości płatu. Przykładowo może on mieć wielkość około 55% wysokości płatu, dając tym samym 45% chwilowego ściśnięcia wysokości.

Średnica walca albo każdego z walców ściskających musi być względnie mała w celu skupienia sił ściskających na żądanym obszarze. Średnica jest zwykle mniejsza niż 75%, a często mniejsza niż 50% grubości płatu. Wynosi ona zwykle co najmniej 30 mm, a zwykle poniżej 75 mm, często poniżej 40 albo 50 mm.

Powierzchnia nośna jest zasadniczo płaska, lecz może ona być powierzchnią o dużym promieniu krzywizny, tym samym zapewniając zasadniczo takie samo podparcie, jak powierzchnia płaska. Przykładowo, podparcie może stanowić płaska płyta albo przenośnik lub bęben o dużej średnicy, np. co najmniej 5 razy grubość płatu.

Jako środki ściskające stosuje się szereg równoległych walców ściskających, przy czym każdy z nich ma średnicę mniejszą niż grubość płatu, przy czym wyznaczają one zacisk mający minimalną grubość 20 do 70% wysokości płatu (jak wyjaśniono wyżej), z zasadniczo płaskim podparciem, który zmniejsza się pod względem odległości w miarę jak płat wchodzi w zacisk, zaś końcowy, najwęższy zacisk zazwyczaj mieści się w opisanym wyżej zakresie. Zacisk zwiększa się w odległości, w miarę jak płat opuszcza zacisk. Każdy walec w widoku z góry zachodzi na każdy sąsiedni walec, a zazwyczaj każdy z nich wyznacza skok od 3 do 15, często od 5 do 10 mm w górę (albo w dół) względem następnego.

Zewnętrzna powierzchnia drugiej warstwy jest zwykle drugą powierzchnią płatu mineralnego, choć, jeżeli jest to pożądane, można zastosować miękką powłokę.

PL 209 777 B1

Zewnętrzna powierzchnia pierwszej warstwy jest zwykle pierwszą powierzchnią płatu mineralnego, choć element izolacyjny może mieć spójny arkusz albo warstwę odpowiedniego materiału przyklejoną do pierwszej powierzchni płatu. Przykładowo, element może składać się z płatu i tkaniny lub włókniny albo folii metalowej lub folii z tworzywa sztucznego, przyklejonego/przyklejonej do pierwszej powierzchni płatu.

Jest to szczególnie użyteczne jeżeli, jak to jest czasami pożądane, pierwsza warstwa jest ponacinana na swej powierzchni zewnętrznej w jednym lub większej liczbie zasadniczo równoległych kierunków tak, aby ułatwić wypukłe wyginanie pierwszej warstwy (np. wyginanie elementu wokół drugiej warstwy). Tak więc pierwsza warstwa może być zaopatrzona w równoległe linie nacięć, aby umożliwić zginanie wzdłuż tych linii. Nacięcie pierwszej warstwy ułatwiające wyginanie jest szcze₃ gólnie użyteczne, gdy pierwsza warstwa ma bardzo dużą gęstość, np. powyżej 150 kg/m³, a zwłaszcza ₃ powyżej 200 kg/m³. Linie nacięć rozciągają się tylko częściowo na grubości pierwszej warstwy tak, aby ułatwić wyginanie, lecz bez zasadniczego osłabiania elementu.

Zamiast rozwiązania, w którym pierwszą powierzchnię płatu tworzy zewnętrzna powierzchnia pierwszej warstwy (ewentualnie ze spójnym arkuszem na niej), pierwszą powierzchnię płatu może tworzyć górna warstwa związanej sieci włókien mineralnych, która jest zwykle nawet gęstsza i/lub silniej związana niż pierwsza warstwa, i która jest ponacinana wzdłuż zasadniczo równoległych linii zapewniając odpowiednią giętkość. Górna warstwa jest zazwyczaj cienka i zwykle tworzy się ją poprzez nakładanie włókien i środka wiążącego na wyrób o dwojakiej gęstości, zwykle przed utwardzaniem. Odpowiedni wyrób i proces opisano w międzynarodowej publikacji nr WO 00/73600.

Płat, a tym samym element, jest zazwyczaj płaski. Może on być przecięty przez swą grubość od drugiej powierzchni co najmniej do pierwszej warstwy, a ewentualnie częściowo przez pierwszą warstwę tak, aby umożliwić mu przyjęcie złożonego płaskiego kształtu. Przykładowo może istnieć tylko jedno przecięcie biegnące przez jego szerokość (albo długość) tak, że element można złożyć wzdłuż cięcia na dwie części (na ogół na dwie połowy), z pierwszą powierzchnią jednej części nakładającą się na pierwszą powierzchnię drugiej części. Alternatywnie mogą istnieć dwa zasadniczo równoległe cięcia tak, że pierwszą powierzchnię każdej powstałej części końcowej można złożyć, nakładając ją na pierwszą powierzchnię części środkowej pomiędzy cięciami. Przykładowo mogą istnieć zasadniczo równoległe cięcia w położeniach na jednej czwartej i trzech czwartych odległości od jednego końca elementu. Mimo iż cięcie albo cięcia zwykle nie biegną przez pierwszą warstwę płatu, mogą one przechodzić przez tę warstwę, jeżeli istnieje tkanina albo inny materiał arkuszowy na pierwszej powierzchni, w celu utrzymywania odciętych części razem jako jednego elementu.

Oznacza to, że można dostarczyć pojedynczy element izolacyjny mający długość dwukrotnie większą niż wygodna maksymalna długość z punktu widzenia transportu płatów z włókien mineralnych. Przykładowo, jeżeli normalny transport umożliwia przewóz płatów mających długość powiedzmy 2 metrów oznacza to, że można dostarczyć element izolacyjny mający długość 4 metrów. Typowo, można w ten sposób dogodnie dostarczyć płaty mające długość nawet 5 albo 6 metrów, często do 4,8 m, lecz można je złożyć płasko do długości 3 metrów, np. 2,4 m. Gdy płat ma długość 4,8 m, może być użyty samodzielnie w celu utworzenia walcowego nawoju wokół rury, pieca albo innego przedmiotu, gdzie zewnętrzny obwodowy wymiar płatu w położeniu finalnym wynosi do 4,8 m.

Stosownie do powyższego, staje się obecnie możliwe po raz pierwszy wytworzenie walcowego nawoju mającego długość obwodową np. 3 m lub większą w postaci płaskiego pakietu mającego maksymalną długość mniejszą niż ta wartość, typowo nie więcej niż 2 do 2,5 m. Ten płasko spakowany element albo szereg takich elementów można zapakować na palecie o standardowej wielkości, która może być uformowana z wełny mineralnej, np. zgodnie z ogólną zasadą opakowań wełny mineralnej ujawnioną w opisie patentowym nr EP-A-0946394.

W celu ułatwienia mocowania płatu w odpowiednim położeniu na rurze albo innej powierzchni, na pierwszej warstwie można zamocować linki ściągające, np. pomiędzy pierwszą warstwą i dowolnym spójnym arkuszem przyklejonym do niej, wskutek czego linki ściągające można ściągnąć od każdego końca płatu w kierunku każdego drugiego końca i zamocować do drugiego końca tak, aby stworzyć opasujące wiązanie wokół płatu na rurze albo innej powierzchni. Każda linka może np. być drutem zamocowanym w układzie zygzakowym.

W celu ułatwienia dopasowania płatu do wybranej zakrzywionej powierzchni utwardzony płat, często po dowolnym ściskaniu w kierunku wysokości albo innej późniejszej obróbce, wygina się wokół zakrzywionej prowadnicy, z pierwszą powierzchnią ułożoną najbardziej na zewnątrz. Sprężystość

PL 209 777 B1 płatu powinna być taka, że płat powróci do swej zasadniczo płaskiej konfiguracji po tej procedurze, lecz procedura ułatwi późniejsze wyginanie płatu.

Wynalazek obejmuje zasadniczo płaski płat, a także płat po dopasowaniu do zakrzywionej powierzchni, takiej jak rura albo kocioł. Tak więc, przy użyciu płat dopasowuje się do wypukłej zakrzywionej powierzchni, z drugą powierzchnią przylegającą wklęsło do zakrzywionej powierzchni i pierwszą powierzchnią zakrzywioną w sposób wypukły.

Zgodnie z wynalazkiem element izolacyjny znajduje zastosowanie do izolowania zakrzywionej powierzchni poprzez układanie drugiej powierzchni głównej płatu elementu izolacyjnego na tej zakrzywionej powierzchni i dopasowywanie płatu do tej zakrzywionej powierzchni oraz zamocowanie płatu w położeniu dopasowanym wokół tej zakrzywionej powierzchni, np. poprzez ściągnięcie i zamocowanie linek ściągających w płacie lub na nim.

Stopień, do jakiego dowolny konkretny element można w sposób zadowalający wygiąć wokół rury, kotła albo innej powierzchni zakrzywionej, będzie zależeć od grubości i wzdłużnej ściśliwości drugiej warstwy i dowolnej pośredniej warstwy oraz od krzywizny powierzchni. Powierzchnię wewnętrzną można ścisnąć, co najmniej o 20%, a na ogół o około 25 albo 30%, a być może do 35 albo 40%, nie powodując wyboczenia albo innego uszkodzenia. W praktyce płaty według wynalazku mające grubość do 200 mm można na ogół dopasować wokół rury mającej średnicę powyżej 1 m, podczas gdy płat na ogół nie będzie musiał mieć grubości mniejszej niż około 100 mm, jeżeli ma być w sposób zadowalający dopasowany wokół rury 0,5 m. Jednakże poprzez optymalizację gradacji sztywności można uzyskać ciaśniejsze krzywizny niż podane wyżej.

Jako przykład, tworzy się wstęgę w ogólnym procesie opisanym w międzynarodowej publikacji nr WO 99/51535 i z większą ilością środka wiążącego po jednej stronie pierwotnego runa niż po drugiej, a następnie nakłada się ją krzyżowo poddając ściskaniu wzdłużnemu w stosunku 1,4:1, a następnie poddaje się obróbce w celu uzyskania dwojakiej gęstości. Następnie przechodzi ona przez piec do utwardzania w celu utworzenia związanej wstęgi o grubości 100 mm, mającej pierwszą warstwę o gru₃ bości około 15 mm i mającej gęstość 100 do 120 kg/m³ i zawartość środka wiążącego 2,5 do 3%, ₃ drugą warstwę o grubości około 50 mm i mającą gęstość około 45 kg/m³ i zawartość środka wiążące₃ go około 0,7% oraz pośrednią warstwę o grubości około 35 mm mającą gęstość około 50 kg/m³ i zawartość środka wiążącego zmniejszającą się od około 2% do około 0,7% (średnio około 1,2%).

Po utwardzeniu płat przepuszczono pomiędzy płaską płytą podtrzymującą pierwszą powierzchnię i szeregiem wąskich równoległych walców wyznaczających zacisk o malejącej wysokości, a następnie o rosnącej wysokości, gdzie minimalna wysokość wynosiła około 55% pierwotnej wysokości płatu, wytwarzając w ten sposób zmiękczoną część zewnętrzną.

Wynikowy płat można było następnie w sposób zadowalający i łatwy dopasować wokół rur mających średnicę 0,5 m albo większą, bez jakiegokolwiek wyboczenia albo innych trudności przy montażu.

W celu zademonstrowania typowego rozkładu gęstości, środka wiążącego i sztywności, w takim wyrobie bez ściskania po utwardzaniu, można uczynić odniesienie do załączonych wykresów, na których pierwsza powierzchnia znajduje się na 100 mm, zaś druga powierzchnia na 0 mm.

Fig. 1 przedstawia rozkład gęstości w różnych położeniach na grubości. Widoczne jest, że pierwsza warstwa zajmuje górny fragment, rozciągając się w przybliżeniu od 80 albo 85 mm do 100 mm, przy czym gęstość poniżej tych wartości jest zasadniczo stała, mimo iż była nieznacznie wyższa w zakresie od 50 do 80 mm.

Fig. 2 przedstawia rozkład środka wiążącego i ukazuje, jak zmniejsza się ona stopniowo do około 45 albo 50 mm tak, że zakres od około 45 albo 50 mm do około 80 albo 85 mm stanowi pośrednią warstwę. Rozkład środka wiążącego i gęstość są następnie jednorodne od około 45 albo 50 mm do zera i tym samym stanowi to drugą warstwę.

Fig. 3 przedstawia wykres wytrzymałości obliczonej z uwzględnieniem środka wiążącego i gęstości, gdzie drugiej warstwie przypisano wartość jedności. Można zauważyć, że wytrzymałość, a tym samym miękkość i moduł sprężystości, są jednorodne przez całą drugą warstwę, wzrastają nieznacznie w pośredniej warstwie i następnie wzrastają gwałtownie w pierwszej warstwie. W praktyce, ściskanie po utwardzeniu powoduje zmniejszenie wartości sztywności w strefie bliskiej 0 mm do poniżej jedności.

Claims (12)

1. Element izolacyjny stanowiący płat z włókna mineralnego, który ma pierwszą powierzchnię główną i drugą powierzchnię główną i zawiera pierwszą warstwę stanowiącą związaną sieć z włókna mineralnego, przy czym to związanie jest zrealizowane za pomocą środka wiążącego, rozciągającą się w kierunku do wewnątrz od tej pierwszej powierzchni; drugą warstwę stanowiącą związaną sieć z włókna mineralnego, przy czym to związanie jest zrealizowane za pomocą środka wiążącego, rozciągającą się w kierunku do wewnątrz od tej drugiej powierzchni, oraz ewentualnie pośrednią warstwę, stanowiącą związaną sieć z włókna mineralnego, przy czym to związanie jest zrealizowane za pomocą środka wiążącego, łączącą się z pierwszą i drugą warstwą, znamienny tym, że pierwsza warstwa ma grubość wynoszącą co najmniej 5 mm, mniejszą niż 30% całkowitej grubości płatu, druga warstwa ma grubość wynoszącą co najmniej 20 mm, stanowiącą co najmniej 30% grubości płatu, przy czym gęstość pierwszej warstwy wynosi co najmniej 1,5 razy gęstość drugiej warstwy i ewentualnej pośredniej warstwy, przy czym związanie na bazie znormalizowanej w pierwszej warstwie jest silniejsze niż związanie w drugiej warstwie, a związanie na bazie znormalizowanej w ewentualnej pośredniej warstwie jest pośrednie względem związania w pierwszej i drugiej warstwie, przy czym korzystnie grubość pierwszej warstwy wynosi 5 do 25% całkowitej grubości płatu i wynosi 10 do 25 mm, grubość drugiej warstwy wynosi 40 do 70% całkowitej grubości, a grubość ewentualnej pośredniej warstwy wynosi 15 do 40% całkowitej grubości, zaś całkowita grubość płatu wynosi 50 do 200 mm, przy czym korzystnie ₃ gęstość pierwszej warstwy wynosi 2 do 5 razy gęstość drugiej warstwy i wynosi 80 do 280 kg/m³, zaś ₃ gęstość drugiej warstwy wynosi 20 do 90 kg/m³, a gęstość ewentualnej pośredniej warstwy wynosi 1 do 1,5 razy gęstość drugiej warstwy.

2. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że w całym płacie jest stosowany jeden środek wiążący albo są stosowane różne środki wiążące mające zasadniczo to samo działanie wiążące, przy czym ilość środka wiążącego w pierwszej warstwie jest większa niż ilość w drugiej warstwie oraz ilość w ewentualnej pośredniej warstwie ma wartość pośrednią między ilościami w pierwszej i drugiej warstwie, oraz w którym korzystnie ilość w pierwszej warstwie wynosi 2 do 20 razy ilość w drugiej warstwie, zaś ilość w ewentualnej pośredniej warstwie wynosi co najmniej 1,5 razy ilość w drugiej warstwie, lecz nie jest większa niż 3/4 ilości w pierwszej warstwie.

3. Element według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że sieć włókien mineralnych, która rozciąga się do wewnątrz od drugiej powierzchni ma wewnętrzną część i zewnętrzną część, w której drugą główną powierzchnię płatu tworzy zewnętrzna powierzchnia zewnętrznej części, i w której zewnętrzna część ma grubość co najmniej 5 mm i jest miększa niż część wewnętrzna i łączy się z częścią wewnętrzną poprzez część przejściową o grubości co najmniej 5 mm, w której sztywność wzrasta stopniowo.

4. Element według zastrz. 1-3, znamienny tym, że sieć włókien mineralnych, która rozciąga się do wewnątrz od drugiej powierzchni ma wewnętrzną część i zewnętrzną część, w której drugą główną powierzchnię płatu tworzy zewnętrzna powierzchnia zewnętrznej części i w której zewnętrzna część ma grubość co najmniej 5 mm i jest miększa niż część wewnętrzna.

5. Element według zastrz. 1-4, znamienny tym, że ma spójny arkusz tkaniny, folii albo cienkiej folii przyklejony do pierwszej powierzchni.

6. Element według zastrz. 1-5, znamienny tym, że pierwsza warstwa jest nacięta na swej powierzchni zewnętrznej w jednym albo większej liczbie zasadniczo równoległych kierunków.

7. Element według zastrz. 1-6, znamienny tym, że płat jest płatem płaskim i jest przecięty na swej grubości od drugiej powierzchni do pierwszej warstwy i ewentualnie częściowo przez pierwszą warstwę z umożliwieniem płatowi przyjęcia złożonej płaskiej konfiguracji.

8. Element według zastrz. 1-7, znamienny tym, że obejmuje linki ściągające zamocowane na albo w pierwszej warstwie.

9. Element według zastrz. 1-8, znamienny tym, że jest spakowany w postaci płaskiej albo płaskiej złożonej.

10. Element według zastrz. 1-9, znamienny tym, że stanowi płaski płat, wygięty wokół zakrzywionej prowadnicy, z pierwszą powierzchnią usytuowaną najbardziej na zewnątrz, przy czym płat następnie jest doprowadzony ponownie do jego płaskiej konfiguracji.

11. Element według zastrz. 1-10, znamienny tym, że jest dopasowany do wypukłej zakrzywionej powierzchni, z drugą powierzchnią płatu przylegającą w sposób wklęsły do zakrzywionej powierzchni i z pierwszą powierzchnią płatu zakrzywioną w sposób wypukły.

PL 209 777 B1

12. Zastosowanie elementu izolacyjnego zdefiniowanego w zastrz. 1-11 do izolowania zakrzywionej powierzchni poprzez układanie drugiej powierzchni głównej płatu elementu izolacyjnego na tej zakrzywionej powierzchni i dopasowywanie płatu do tej zakrzywionej powierzchni oraz zamocowanie płatu w położeniu dopasowanym wokół tej zakrzywionej powierzchni.