EA004191B1 - Теплоизоляционное и/или звукоизоляционное изделие на основе минеральной ваты - Google Patents

Abstract

Объектом предлагаемого изобретения является теплоизоляционное и/или звукоизоляционное изделие на основе минеральной ваты типа стекловаты или асбестовой ваты. Это изделие имеет, по меньшей мере, часть наружной поверхности, свободную от дополнительного покрытия. Это изделие подвергается поверхностной обработке, по меньшей мере, на упомянутой части его наружной поверхности при помощи состава со смягчающими свойствами, содержащего по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество. Объектом предлагаемого изобретения также является установка и способ для производства такого изоляционного изделия.

Description

Предлагаемое изобретение касается теплоизоляционных и/или звукоизоляционных изделий на основе минеральной ваты, в частности, на основе стекловаты. Это изобретение может использоваться также и в применении к асбестовой вате или базальтовой вате.

Данное изобретение также касается способа получения этих изделий, в частности, при помощи так называемого способа центрифугирования. Этот способ, как известно, состоит во введении струйки расплавленного стекла в центрифугу, еще называемую тарелкой фильтрации, вращающуюся с большой скоростью и имеющую на своей периферийной стенке очень большое число отверстий, через которые жидкое стекло выбрасывается в виде тонких нитей под действием центробежных сил. Эти нити подвергаются затем воздействию кольцевого газового потока вытягивания, движущегося с высокой скоростью и при высокой температуре, обтекающего стенку центрифуги и обеспечивающего уменьшение толщины этих нитей и превращение их в волокна. Сформированные таким образом волокна увлекаются упомянутым выше газовым потоком вытягивания в приемное устройство, обычно образованное лентой, проницаемой для газа. Более детально с этим технологическим процессом можно ознакомиться, обратившись к патентным документам ЕР0189354 и ЕР-0519797.

Говоря более конкретно, предлагаемое изобретение касается, однако, без ограничительного характера, так называемых легких изоляционных изделий, то есть изделий, обычно имеющих плотность, не превышающую 40 кг/м³. Это изобретение применяется также к изделиям, имеющим более высокую плотность, в частности, плотность, имеющую величину в диапазоне от 40 до 160 кг/м³. Предлагаемое изобретение имеет целью изготовление изоляционных изделий такого типа, по меньшей мере, часть наружной поверхности которых не содержит дополнительного покрытия, например, типа металлической пленки, пленки из пластического материала, бумажного листа или покрытия многослойного типа.

Эти изделия, в большинстве случаев представляющие собой панели прямоугольного сечения и различных размеров, широко используются для изоляции зданий, как вновь возводимых, так и старых, или для изоляции трубопроводов. Эти изделия подвергаются многочисленным манипуляциям с ними в процессе их окончательного размещения на месте использования. Монтажник должен часто оказывать давление на поверхность таких изделий, например, для того, чтобы с усилием разместить их между стропилами крыши. То же самое происходит также в случае изоляции трубопроводов или несущих конструкций стен или потолков, или при изоляции металлических конструкций, в частности, для зданий промышленного назначе ния (этот тип обеспеченной изоляцией архитектуры обычно обозначают в США термином Ме1а1 Вийбшд 1п8и1а1юп или ΜΒΙ). Повторяющиеся контакты с поверхностью этих изделий из минеральной ваты в том случае, когда их поверхность лишена дополнительного покрытия, могут привести к тому, что эти контакты будут в определенной степени неприятны для монтажника.

Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы устранить этот недостаток и повысить комфортность работы с такими изделиями, добиваясь того, чтобы сделать их более приятными на ощупь.

В дополнение к этому предлагаемое изобретение ставит целью решение этой технической задачи так, чтобы не затрагивать существенным образом другие свойства этих изделий, в частности, их теплоизоляционные свойства и их механические свойства.

В дополнение к этому предлагаемое изобретение имеет целью решить эту техническую задачу, принимая во внимание требования обеспечения промышленного производства, в частности, при помощи достаточно простых в использовании и гибких в различных условиях эксплуатации средств.

Объектом предлагаемого изобретения является, прежде всего, теплоизоляционное и/или звукоизоляционное изделие, изготовленное на основе минеральной ваты типа стекловаты, по меньшей мере, часть наружной поверхности которого не содержит внешнего покрытия и которое подвергается поверхностной обработке, по меньшей мере, на части этой наружной поверхности при помощи состава, обладающего смягчающими свойствами и содержащего по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество.

Таким образом, в соответствии с предлагаемым изобретением найдено простое, экономичное и достаточно эффективное средство, предназначенное для улучшения ощущений при восприятии на ощупь изделий на основе минеральной ваты. Неожиданным образом было показано, что наличие поверхностно-активного вещества на поверхности данного изделия, даже в небольших количествах и на очень малой толщине, оказывает существенное влияние на восприятие на ощупь этого изделия, которое представляется значительно более мягким, как если бы поверхность данного изделия оказалась гладкой. Такие поверхностно-активные вещества уже используются в различных областях техники, в частности, для придания аппретуры тканям в текстильной промышленности. Однако, в данном случае не было никаких оснований предполагать, что упомянутый эффект будет иметь место на изделии, где элементарные волокна не организованы в форме ткани, то есть на достаточно толстом изделии, для которого причины получения этого эффекта не выяснены в полной мере: предполагается, что, возможно, имеет место явление поглощения поверхностноактивного вещества на поверхности волокон, и что трение волокон между собой будет уменьшено при помощи покрытия подобного рода, и контакт с волокнами тем самым оказывается воспринимаемым как смягченный.

То обстоятельство, что изделия в соответствии с предлагаемым изобретением подвергаются только поверхностной обработке, представляет три существенных преимущества, а именно:

с одной стороны, было установлено, что присутствие поверхностно-активного вещества по всей толщине материала не является необходимым для обеспечения требуемого эффекта, с другой стороны, понятно, что проще и дешевле подвергать обработке только часть изделия, например, на краю линии на каждой из его сторон скорее, чем обеспечивать такую обработку по всей его толщине, и наконец, можно, таким образом, наносить на поверхность изделия смягчающий состав, действующее начало которого, то есть поверхностно-активное вещество, будет несовместимо с неструктурированным составом проклейки.

Предпочтительным образом изделие подвергают обработке составом со смягчающими свойствами только на небольшой толщине, в частности, на толщине, не превышающей 10 мм, и предпочтительно не превышающей 5 мм, например, на толщине в диапазоне от 1 до 3 мм, по изложенным выше соображениям.

Концентрация состава, смягчающего поверхность обрабатываемого таким образом изделия, предпочтительным образом составляет по меньшей мере 0,1 г/м² обрабатываемой поверхности, в частности, не превышает 5 г/м², например, имеет величину в диапазоне от 0,2 до 1 г/м². Таким образом, достаточно весьма умеренной концентрации упомянутого состава для получения желаемого эффекта, причем такая концентрация по существу не изменяет внешний вид и химическую природу изделий, о которых идет речь.

Предпочтительным образом состав со смягчающими свойствами используется в форме жидкости, пасты или геля, предпочтительно поддающийся смешению в водной фазе, или в форме твердого вещества (порошок, хлопья), предпочтительным образом поддающегося растворению или рассеиванию в водной фазе. Как об этом более подробно будет сказано в последующем изложении, упомянутый состав, таким образом, легко может быть разведен, растворен или рассеян в воде для того, чтобы быть нанесенным на поверхность подлежащих обработке изделий.

В соответствии с предпочтительным способом реализации смягчающий состав содержит по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество из семейства катионных поверхностно-активных веществ, которые оказываются наиболее эффективными. В контексте предлагаемого изобретения под катионным поверхностно-активным веществом следует понимать поверхностно-активное вещество, являющееся носителем определенного или явно выраженного положительного заряда (настоящая катионная соль, такая, например, как соль амидоамина или имидазолина), но также и поверхностноактивное вещество, являющееся носителем делокализованного заряда (например, окись амина). В этом семействе предпочитают, в частности, материалы с одной или несколькими цепочками жирных кислот или производных жирной кислоты и содержащие одну или несколько содержащих азот групп, способных нести положительный заряд, явно выраженный или делокализованный. Эти группы могут представлять собой первичные, вторичные, третичные амины, четвертичные аммонии или окислы амина. Указанные химические соединения представляются особенно интересными, поскольку они взаимодействуют с поверхностью стекла, которое ионизировано скорее отрицательным образом. Именно содержащие азот группы фиксируют молекулу на волокнах. Эта химическая функциональность будет придавать молекуле способность жестко закрепляться на волокне, тогда как жирные цепочки (углеводороды) будут придавать ему требуемую мягкость.

Наиболее интересными поверхностноактивными веществами являются, например, соли четвертичного аммония или имидазолина с жирными цепочками (с наличием, например, контр-иона типа ацетата) или окислы амина с жирными цепочками (например, стеарил диметил окись амина) и с заданной связью между кислородом и азотом.

Жирные цепочки (углеводороды) являются производными жирных кислот, которые представляют собой кислоты типа СН₃(СН₂)пСООН, когда они являются насыщенными. Существуют также ненасыщенные жирные кислоты. Ниже приведены примеры жирных кислот упомянутого выше типа, производные которых могут быть использованы в составе поверхностно-активных веществ в соответствии с предлагаемым изобретением:

стеариновая кислота СН₃(СН₂)₁₆ СООН, лауриновая кислота СН3(СН2)10 СООН, пальмитиновая кислота СН₃(СН₂)₁₄ СООН, миристиновая кислота СН3(СН2)12 СООН. Можно также упомянуть такие ненасыщенные жирные кислоты, как олеиновая кислота или линолевая кислота. Часто ограничивают жирные кислоты линейными цепочками. Однако, в предлагаемом изобретении под этим термином также понимают содержащие углерод цепочки, которые являются разветвленными.

Можно также использовать, поочередно или совокупно, одно или несколько поверхно5 стно-активных/смягчающих неионных веществ. В частности, речь может идти о семействе жирных эфиров, таком, например, которое распространяется на рынке фирмой Содпк Сотротайоп под маркой Ве1кой 7777, и которое ранее распространялось под маркой Етегаой 7777 фирмой Непсе1 Сотротайоп. Речь также может идти о производных глицерина, таких как моностеариновая кислота глицерина, распространяемая на рынке под марками КТАХ 668 фирмой Содпк Сотротайоп, прежде распространявшаяся на рынке под маркой 8опо51а1 668 фирмой Непсе1 Сотротайоп. Речь также может идти о парафиновой эмульсии типа той, которая распространяется на рынке под маркой 8апбо1иЬе Ννδ-Ά фирмой С1апап1 Сотротайоп, прежде известной под названием 8апбох Сйет1са1 Сотротайоп. Речь также может идти о смеси по меньшей мере одного из этих действующих веществ с эмульсией минерального масла типа той, которая распространяется на рынке под названием МЛЕКЕХ.

Предлагаемое изобретение специфическим образом приспособлено для так называемых легких изоляционных изделий, плотность которых не превышает 40 кг/м³, но может также применяться к более тяжелым изоляционным изделиям, имеющим плотность, например, вплоть до 160 кг/м³. Изоляционные изделия, о которых идет речь в предлагаемом изобретении, представляют собой, в частности, изделия, которые описаны во французской норме ΝΡΒ 20001 от августа 1998 г. Речь идет, в частности, о войлочном полотне, а именно, о гибкой проклеенной минеральной вате, поставляемой в форме рулонов или лент, толщина которых обычно имеет величину в диапазоне от 20 до 200 мм. Речь идет также о простеганых полотнах, которые изготовлены на основе слабо проклеенной минеральной ваты, имеющей покрытие только на одной стороне, или о панелях, которые изготовлены на основе жесткой или полужесткой проклеенной минеральной ваты. Все эти изделия обычно имеют приблизительно форму параллелепипеда.

Предлагаемое изобретение также может применяться к изоляционным изделиям, имеющим и другие формы, такие, например, как сегменты, которые представляют собой плоские элементы трапециевидной формы. Речь также может идти об изделиях, используемых для изоляции трубопроводов и известных под названием оболочек (кольцевой цилиндр, состоящий из одного или двух элементов) или бочоночных клепок (элементы цилиндра, сечение которых представляет собой кольцевой сектор). В общем случае в контексте предлагаемого изобретения и в последующем изложении для краткости, если используется термин войлочное полотно, то он охватывает также путем экстраполяции и аналогичные изоляционные изделия, упомянутые выше.

Для тех изделий, которые имеют форму, близкую к параллелепипеду, возможен случай, когда обе основные стороны войлочного полотна не содержат дополнительного покрытия, причем по меньшей мере одна из этих сторон обработана в соответствии с предлагаемым изобретением, и предпочтительно таким образом обработаны обе стороны. Возможен также случай, когда одна из этих основных сторон содержит дополнительное покрытие, а другая сторона обработана в соответствии с предлагаемым изобретением.

Известным образом изоляционные изделия, о которых идет речь в предлагаемом изобретении, предпочтительно снабжены в их толще проклеивающим составом, функция которого, в частности, состоит в том, чтобы обеспечить монолитность данного изделия, создавая связи между волокнами. Эти проклеивающие составы обычно содержат смолы на основе фенола, формальдегида и карбамида. Было установлено, что это проклеивание, хотя и весьма полезное, способствует приданию поверхности изделия немного жесткого и ломкого ощущения на ощупь.

Первое дополнительное средство решения задачи в соответствии с предлагаемым изобретением, предназначенное для еще большего усовершенствования восприятия на ощупь изоляционного изделия, состоит в снабжении минеральной ваты проклеивающим составом по всей ее толщине, но с несколько меньшим содержанием этого состава в поверхностной зоне соответствующего изделия, по меньшей мере, на части его наружной поверхности, не содержащей дополнительного покрытия. Весьма предпочтительным образом эта поверхностная зона, обедненная проклеивающим составом, может совпадать с поверхностной зоной, обработанной в соответствии с предлагаемым изобретением при помощи состава со смягчающими свойствами: достаточно умеренно понижают содержание проклеивающего состава в изделии для того, чтобы не оказать существенного негативного влияния на его монолитность, и получают еще более приятное ощущение на ощупь. Действительно, может получиться своего рода синергия между основным средством решения задачи предлагаемого изобретения, а именно, использованием смягчающего состава, и дополнительным опционным средством, а именно, пониженным содержанием проклеивающего состава на поверхности: менее проклеенные волокна поверхности будут легче подвергаться покрытию смягчающим составом, который, таким образом, будет лучше выполнять свою функцию смягчения связей между волокнами.

Второе дополнительное средство, предназначенное для усовершенствования восприятия изделий на ощупь (которое может быть использовано совместно с первым средством), состоит в модификации размеров самих волокон, по

Ί меньшей мере, в одной не содержащей дополнительного покрытия поверхностной зоне данного изделия, в частности, в зоне, обработанной смягчающим составом. Также было установлено, что при наличии более длинных волокон восприятие на ощупь оказывается еще более благоприятным. Гипотеза для объяснения этого явления заключается в том, что удлиненные волокна в целом обладают меньшим количеством концов, которые представляют собой точки «зацепления», что можно почувствовать, проводя рукой по данному изделию. При этом модификация размеров волокон только на поверхности изделия позволяет сохранить механические свойства стандартных изоляционных изделий.

Третье дополнительное средство решения поставленной задачи, предназначенное для усовершенствования восприятия изделий на ощупь (которое может быть использовано совместно с двумя первыми средствами), состоит в модификации диаметра самих волокон по меньшей мере в одной, не содержащей дополнительного покрытия поверхностной зоне данного изделия, в частности, в зоне, обработанной смягчающим составом. Также было обнаружено, что при наличии более тонких волокон восприятие на ощупь оказывалось еще более благоприятным. Гипотеза для объяснения этого явления заключается в том, что утонченные волокна (то есть волокна, имеющие меньший микронный размер) являются более гибкими и, следовательно, более приятными на ощупь. Утончение волокон на поверхности может даже благоприятным образом повлиять на теплоизоляционные свойства данного изделия в целом.

Первое, второе и третье средства решения согласно изобретению, упомянутые выше, могут затрагивать данное изделие на поверхностной толщине от нескольких миллиметров до трех или четырех сантиметров.

Предлагаемое изобретение касается также изоляционного изделия, в котором используются эти первое, и/или второе, и/или третье средства решения поставленной задачи независимо от всякой обработки с использованием упомянутого состава со смягчающими свойствами. Это изобретение также касается способа, который будет более подробно описан в последующем изложении, и независимо от способа обработки данного изделия с использованием состава со смягчающими свойствами.

Объектом предлагаемого изобретения также является способ изготовления описанного выше изделия путем внутреннего центрифугирования, в соответствии с которым изоляционное изделие обрабатывают при помощи смягчающего состава непосредственно в технологической линии производства минеральной ваты. Понятно, что обработка в непрерывном режиме на технологической линии представляет определенный интерес с точки зрения промышленного производства (однако, альтернативным образом предлагаемое изобретение не исключает обработки на отобранном конечном изделии, которая может потребовать использования следующего за обработкой этапа сушки на открытом воздухе или при помощи средств нагревания в том случае, когда выбирают обработку данного изделия при помощи состава в жидкой фазе или не в жидкой фазе).

В соответствии с предпочтительным способом реализации предлагаемого изобретения данное изделие обрабатывают смягчающим составом за устройствами приема волокон, поступающих из устройств формирования этих волокон, и, в частности, точно перед тем, как эти волокна будут обработаны при помощи используемых в случае необходимости устройств создания необходимых тепловых условий типа сушильной печи.

Как это подробно рассмотрено в патентных документах, упомянутых в преамбуле описания к предлагаемому изобретению, технологические линии производства стекловаты путем внутреннего центрифугирования обычно имеют в своем составе множество располагающихся последовательно друг за другом центрифуг. Волокна, которые высвобождаются под действием центробежных сил, собираются на приемных устройствах типа всасывающего ленточного конвейера, причем волокна, поступающие из каждой центрифуги, накапливаются в последовательно расположенных полотнах на ленточном конвейере, который затем проводит их через сушильную печь и/или валки формования. Термическая обработка, осуществляемая в процессе прохождения через сушильную печь, позволяет просушить и обеспечить структурирование и отверждение проклеивающего состава, нанесенного разбрызгиванием на волокна после центрифуг перед тем, как эти волокна будут собраны.

Обрабатывать изделие при помощи смягчающего состава строго перед сушильной печью, если таковая используется в данном случае, или, по меньшей мере, после того, как все волокна были собраны и объединены в форме ленты, оказывается предпочтительным: таким образом можно осуществить обработку только на поверхности изделия, и термическая обработка может обеспечить возможность высушить жидкую фазу, в которой смягчающий состав мог быть растворен или рассеян (если этот состав представлен в твердой или пастообразной форме) или разжижен или рассеян (если этот состав представлен в жидкой форме или в форме геля) для того, чтобы обеспечить возможность его нанесения, например, путем распыления. Эта жидкая фаза предпочтительным образом представляет собой в основном водную фазу. Скорее, чем обработка путем разбрызгивания, может быть также выбран способ нанесения упомянутого состава путем обмазки или окунания (поверхностным образом путем прохождения данного изделия в контакте с валком обмазывающего устройства или путем частичного погружения в ванну).

Концентрация смягчающего состава в его жидкой фазе предпочтительным образом выбирается в диапазоне от 0,5 до 10% по весу, в частности, в диапазоне от 2,5 до 5% по весу, по отношению к упомянутой жидкой фазе.

Для нанесения этого состава в жидкой фазе проще всего обеспечить его разбрызгивание в том случае, когда данное изделие еще находится в форме сплошного войлочного полотна или ленты, движущегося на транспортировочном средстве типа транспортерной ленты (в частности, строго перед тем, как это изделие будет входить в сушильную печь, как об этом уже было сказано выше). При этом можно использовать рампу разбрызгивания, располагающуюся над и/или под плоскостью транспортировки изделия. Эта рампа разбрызгивания предпочтительным образом располагается перпендикулярно по отношению к оси перемещения войлочного полотна. В том случае, когда плоскость транспортировки изделия является по существу горизонтальной в зоне обработки и даже немного наклонной, рампа разбрызгивания, располагающаяся над плоскостью транспортировки изделия, будет обрабатывать верхнюю поверхность войлочного полотна. Для обработки нижней поверхности этого полотна можно в случае необходимости предусмотреть разрыв в конвейерной ленте, то есть зону, где это войлочное полотно локально не поддерживается, для того, чтобы рампа разбрызгивания, располагающаяся под плоскостью транспортировки изделия, имела возможность наносить используемый состав на его нижнюю поверхность. Это оказывается излишним в том случае, если используют другие типы средств транспортировки, в частности, применяют цепи.

Можно также обеспечить обработку данного изоляционного изделия в соответствии с предлагаемым изобретением либо перед, либо после технологической линии производства:

после технологической линии производства можно разбрызгивать смягчающий состав после используемых в случае необходимости устройств термической нормализации типа сушильной печи, когда войлочное полотно еще находится в форме непрерывной ленты, или когда эта лента уже разрезана. Изделие может быть обработано после его прохождения между устройствами формования, придающими этому изделию окончательную толщину. В этом случае может оказаться необходимым просушивание изделий для того, чтобы обеспечить выпаривание жидкой фазы, либо оставляя их на открытом воздухе перед складированием и упаковкой на некоторое время, либо просушивая эти изделия при помощи специального средства нагревания, перед технологической линией производства можно по существу разбрызгивать смягчающий состав в жидкой фазе не на уже сформированное войлочное полотно, но на собственно волокна строго под устройствами формирования этих волокон перед тем, как они будут собраны на приемном устройстве. Однако, в этом случае для того, чтобы данное изделие оставалось обработанным только поверхностным образом, это разбрызгивание соответствующего состава осуществляется только на волокна, поступающие из первого и/или из последнего устройства формирования волокон данной технологической линии производства (в данном случае термины первое и последнее следует понимать как относящиеся к тем из центрифуг, которые будут производить первый слой подлежащих сбору волокон и последний слой таких волокон, подлежащих сбору на приемном устройстве типа всасывающей конвейерной ленты. Действительно, соответствующие слои являются теми слоями, которые будут формировать поверхностные слои верхней и нижней сторон войлочного полотна после его формирования).

Разбрызгивание смягчающего состава может осуществляться при помощи кольца разбрызгивания того же типа, что и кольцо, используемое для разбрызгивания проклеивающего состава. Нанесение двух составов может осуществляться последовательно (сначала проклеивающий состав, а затем смягчающий состав или наоборот) или одновременно: можно использовать единственное средство разбрызгивания, добавляя в проклеивающий состав соответствующий смягчающий состав. Можно также подавать в кольцо разбрызгивания проклеивающего состава смягчающий состав без предварительного смешивания. Альтернативным образом можно использовать для нанесения смягчающего состава другое кольцо разбрызгивания.

В предшествующем изложении было показано, что первое дополнительное средство в соответствии с предлагаемым изобретением состоит в использовании меньшего проклеивания в поверхностных зонах готового изделия. Для реализации этого меньшего проклеивания можно фактически наносить меньшее количество проклеивающего состава на волокна, поступающие из первого и/или последнего устройств формирования волокон, по сравнению со всеми другими устройствами формирования волокон. Такое уменьшение может составлять, например, по меньшей мере 10-20%.

В предшествующем изложении также было показано, что второе и третье дополнительные средства в соответствии с предлагаемым изобретением состоят в действиях, направленных на то, чтобы волокна готового изоляционного изделия имели на его поверхности отличающиеся от остальных волокон размерные параметры, то есть чтобы они были утонченными и/или удлиненными.

Способ решения этой задачи состоит в изменении параметров функционирования первого и/или последнего устройства формирования волокон в технологической линии производства таким образом, чтобы затрагивать только поверхностные слои готового изделия, как и в предыдущем случае. Если обратиться к обычной конструкции устройства формирования волокон этого типа, то эта конструкция имеет в своем составе центрифугу, имеющую возможность вращаться вокруг некоторой оси, в частности, вертикальной оси, и периферийная лента которой содержит множество отверстий, газовое средство вытягивания при высокой температуре, выполненное в форме кольцевой горелки, пневматическое средство, предназначенное для отведения полученных волокон и выполненное в форме кольца продувки.

Можно модифицировать, в частности, один параметр формирования волокон первого и/или последнего устройства формирования волокон, а именно давление газа, выдуваемого через кольцо продувки.

Таким образом, можно уменьшить давление газа, выдуваемого через кольцо продувки, по сравнению с другими кольцами продувки в технологической линии, причем такое уменьшение может составлять, в частности, по меньшей мере 20%, и предпочтительно имеет величину в диапазоне от 30 до 50% по сравнению с уровнями давлений в других кольцах продувки. Действительно, пониженное давление будет создавать тенденцию к меньшему разбиению волокон и сохранению их длины.

Для того, чтобы сделать волокна более тонкими (то есть уменьшить их микронный размер), предпочтительным образом можно модифицировать поочередно или совокупно два других параметра формирования волокон для первого и/или для последнего устройства формирования волокон, а именно:

давление в кольцевой горелке, характеристики сверлений в центрифуге. Таким образом, можно увеличить давление в кольцевой горелке примерно на 10-25% по сравнению с давлением в других кольцевых горелках, что приводит к увеличению скорости потока газов вытягивания и к увеличению, таким образом, тонкости волокон. Можно также увеличить количество отверстий в тарелке центрифуги примерно на 15-25% по сравнению с количеством отверстий в других тарелках: при давлении в кольцевой горелке, поддерживаемом на уровне, идентичном давлению в других горелках, наблюдается та же самая тенденция к уменьшению толщины волокон.

Это весьма выгодный подход, суть которого состоит в том, чтобы использовать в технологической линии производства минеральной ваты устройства формирования волокон, не все из которых функционируют в соответствии с одними и теми же параметрами формирования волокон.

Преимущество такого подхода очевидно: таким образом можно придать оригинальные свойства поверхности данного изделия, придать этой поверхности различный внешний вид, модифицировать ее химические характеристики и/или размеры поверхностных волокон. В то же время при таком подходе можно сохранить обычные параметры формирования волокон для создания сердцевины изделия и вследствие этого не изменять существенным образом общие и хорошо известные характеристики этих изоляционных изделий. При этом имеется возможность сохранить совершенно обычное функционирование технологической линии производства, в результате чего промышленное использование предлагаемого изобретения не требует никаких радикальных изменений.

Объектом предлагаемого изобретения также является установка, предназначенная для изготовления описанного выше изделия или для осуществления описанного выше способа в различных вариантах его реализации.

С целью обработки изоляционного изделия при помощи смягчающего состава упомянутая выше установка может иметь в своем составе, как об этом уже было сказано выше, одну или несколько рамп разбрызгивания. Предпочтительным образом одна или несколько таких рамп содержат канал подвода, снабженный соплами разбрызгивания, равномерно распределенными по его длине. Эти сопла разбрызгивания способны создавать предпочтительным образом плоские (не конические) и расходящиеся струи жидкости. Также может быть выбрана и коническая форма этих струй. Можно отрегулировать относительную конфигурацию такой рампы и подлежащего обработке изделия таким образом, чтобы упомянутые струи сходились над или на обрабатываемом изделии так, чтобы смягчающий состав равномерно пропитывал всю поверхность изделия.

Предлагаемое изобретение будет лучше понято из приведенного ниже описания примеров его реализации, где даются ссылки на приведенные в приложении фигуры, среди которых фиг. 1 представляет собой схематический вид технологической линии производства стекловаты при помощи внутреннего центрифугирования, фиг. 2 представляет собой схематический вид центрифуги, используемой в упомянутой технологической линии, фиг. 3 представляет собой схематический вид участка технологической линии, где данное изделие обрабатывается при помощи смягчающего состава.

Приведенные в приложении фигуры сознательно выполнены весьма схематическими и без соблюдения реального масштаба для облегчения их понимания.

Все описанные ниже и не являющиеся ограничительными примеры реализации предлагаемого изобретения касаются изготовления войлочных полотен из стекловаты с плотностью, имеющей величину в диапазоне от 8 до 12 кг/м³, и с размерами 60x80x120 мм, которые изготавливают на технологической линии производства типа линии, схематически представленной на фиг. 1. Некоторые из этих войлочных полотен снабжены на одной из своих сторон дополнительным покрытием, например, типа крафт-бумаги, и подвергаются обработке в соответствии с предлагаемым изобретением на их другой стороне для улучшения восприятия на ощупь.

Как можно видеть на фиг. 1, технологическая линия 1 имеет в своем составе шесть расположенных последовательно друг за другом центрифуг 2а, 2Ь, 2с, 2д. 2е, 2ί, из которых в форме тора выбрасываются волокна 3 (такие технологические линии обычно содержат от трех до восьми центрифуг). Эти волокна подвергаются проклеиванию при помощи колец 8 разбрызгивания, а затем собираются на всасывающей транспортерной ленте 4, которая транспортирует эти волокна в виде непрерывной ленты 5 вплоть до сушильной печи 6, которая снабжена валками формования и которая обеспечивает отверждение состава проклейки волокон и придает войлочным полотнам 7 требуемые размеры и толщину. На выходе из этой сушильной печи сплошная войлочная лента затем разрезается на панели, имеющие по существу форму параллелепипеда, после чего эти панели укладываются в виде рулона или сложенных или несложенных лент и упаковываются (конечный участок данной технологической линии на фиг. 1 не показан).

В соответствии с предлагаемым изобретением, и как это более подробно показано на фиг. 3, к этой обычной технологической линии производства добавляют этап разбрызгивания смягчающего состава в водной фазе 30 на верхнюю поверхность 31 войлочного полотна 32 еще в форме сплошной ленты и еще не отформованной, строго перед сушильной печью 33 структурирования.

Эта операция осуществляется при помощи рампы 34 разбрызгивания, запитываемой соответствующим раствором и содержащей канал 35, на котором равномерно распределены сопла 36 (вид спереди этой рампы в увеличенном масштабе представлен в нижней части фиг. 3 для большей ясности). Эти сопла формируют плоские расходящиеся струи, которые в незначительной степени проникают друг в друга перед тем, как войти в контакт с верхней поверхностью 31 войлочного полотна 32. Количество разбрызгиваемой таким образом жидкости и давление, под которым она разбрызгивается, регулируются таким образом, чтобы используемый в данном случае раствор пропитывал обрабатываемое изделие на глубину в несколько миллиметров, в частности, на глубину в 1 или 2 мм. Эта рампа разбрызгивания располагается над войлочным полотном, которое подвергается транспортировке вдоль по существу горизонтальной плоскости на расстоянии примерно от 50 до 80 см от поверхности 31 войлочного полотна и поперечно к оси его перемещения при помощи специального опорного сооружения портального типа, не показанного на фиг. 3.

На фиг. 3 стрелками ί указаны все зоны технологической линии, где можно чередующимся образом или совокупно наносить смягчающий состав. Стрелки X и Υ показывают стороны изоляционного изделия, которые могут быть обработаны в соответствии с предлагаемым изобретением.

Смягчающий раствор А, который подвергается разбрызгиванию, имеет следующий состав:

водная фаза, катионное поверхностно-активное вещество с содержанием 0,025%, 0,05% и 0,1% по весу по отношению к водной фазе по весу, образованное поверхностно-активным веществом, содержащим 90% соли ацетата жирной кислоты и 10% уксусной кислоты. Это вещество представлено в виде хлопьев, поддающихся рассеиванию в воде.

Упомянутый ацетат отвечает следующей химической формуле:

октадеканамид, Ν-|2||2-||2-|(2-аминоэтиламино]этил]амино]этил]амино]этил]-,моноацетат (9С1), с молекулярной формулой

С2бН57ИО-С2Н4О2.

Пример 1.

Параметры формирования волокон являются обычными. Все центрифуги функционируют в соответствии с одними и теми же параметрами, разбрызгивают под каждой центрифугой известным образом при помощи кольца разбрызгивания состав проклеивания на основе стандартной фенолформальдегидной смолы.

Испытания разбрызгивания смягчающего раствора А были осуществлены таким образом, чтобы содержание поверхностно-активного вещества на поверхности изделия составляло 0,2 г/м² обрабатываемой поверхности.

Затем была проведена сравнительная оценка полученных таким образом готовых войлочных панелей по отношению к панелям, идентичным во всех отношениях, но не подвергавшимся обработке при помощи раствора А.

Оценка восприятия данного изделия на ощупь не является вполне объективной в той мере, в какой для этого необходимо задействовать суждение конкретного человека. Выбранный тест состоял в просьбе к десяти различным людям сравнить попарно пять изделий. Эти люди должны были дать оценку 0 или 1 после ощупывания не содержащей покрытия поверхности панелей, причем оценка 0 соответствовала изделию, рассматриваемому как менее при15 ятное на ощупь, чем изделие, получающее оценку 1. Затем после компиляции и статистической обработки можно расположить эти пять изделий в порядке возрастания или убывания степени их мягкости на ощупь. Оказалось, что все изделия в соответствии с предлагаемым изобретением были идентифицированы как существенно более приятные на ощупь, чем контрольные изделия, не подвергавшиеся специальной обработке (при этом следует отметить, что упомянутый оценочный тест был выполнен вслепую и при произвольном смешивании обработанных и необработанных изделий).

В то же время опытным путем было установлено, что эта пропитка поверхности не затрагивает механические свойства изделий в соответствии с предлагаемым изобретением. Восстановление толщины после сжатия и прочность на разрыв остались практически неизменными по сравнению с контрольными изделиями.

Пример 2.

В данном случае изделия не только были обработаны так, как и в примере 1, но дополнительно один параметр формирования волокон был изменен только для последнего устройства формирования волокон в технологической линии производства, а именно, для центрифуги 21, показанной на фиг. 1.

Если обратиться к фиг. 2, на которой подробно представлена эта центрифуга 21, то:

модифицированный параметр представляет собой давление в кольце 20 продувки, которое было уменьшено вплоть до величины примерно 0,7 бар, тогда как кольца продувки других центрифуг работали под давлением выброса газа порядка 1,2 бар.

Здесь не будет подробно описано функционирование такой центрифуги, поскольку оно детально рассмотрено в упомянутых выше патентных документах. Следует напомнить, что центрифуга окружена кольцевой горелкой 21, выбрасывающей с высокой скоростью поток горячего газа. Также не показано на этой фигуре кольцо проклеивания, располагающееся ниже центрифуги. В дополнительном варианте реализации используют устройство нагревания нижней части самой этой центрифуги, выполненное в виде кольца 22 магнитной индукции. Предпочтительно иметь возможность надежно управлять уменьшением давления газа, выдуваемого кольцом продувки, поскольку слишком значительное уменьшение этого давления может привести к расширению тороидальной области прохождения волокон, поступающих из центрифуги, таким образом, что эти волокна смогут нежелательным образом входить в контакт с кольцевым индуктором 22, чего, разумеется, допускать нельзя.

Войлочные панели, полученные в соответствии с этим примером реализации предлагаемого изобретения, были оценены по восприятию на ощупь как еще более приятные, чем панели, выполненные в соответствии с примером 1 их реализации, что по всей вероятности связано с тем, что именно волокна, произведенные центрифугой 21 и образующие в войлочной панели ее верхний поверхностный слой, представляют собой волокна, более длинные по сравнению с волокнами в остальной части войлочной панели.

Как и в случае примера реализации 1, эта дополнительная поверхностная модификация волокон не влечет за собой существенных потерь в механических свойствах конечного изделия. Эта модификация затрагивает только слой минеральной ваты, произведенной одной центрифугой, или примерно 1/16 часть конечной толщины изделия (варианты могут состоять в обработке данного изделия на меньшей или на большей толщине по отношению к общей толщине изделия, например, на толщине, составляющей от 1/3 до 1/10 полной толщины изделия).

Пример 3.

В этом примере реализации к описанному выше примеру реализации 1 добавляется то обстоятельство, что модифицируют содержание проклеивающего состава, разбрызгиваемого на волокна, поступающие из центрифуги 21; при этом на эти волокна разбрызгивают примерно на 20% меньше проклеивающего состава (по весу).

Кроме того, было установлено, что полученные таким образом войлочные полотна оказываются немного более мягкими, чем полотна, полученные в примере 1, и без существенных негативных последствий для механических свойств данного изделия или для его сцепления. Таким образом, на этот раз верхняя поверхность изделий была дважды модифицирована в химическом плане, путем добавления поверхностноактивного вещества и путем уменьшенной степени проклеивания.

Описанные выше примеры реализации относятся к одному типу технологической линии производства стекловаты, но не ограничиваются именно такой технологической линией. Они также могут быть применены идентичным образом к войлочным полотнам из стекловаты, изготовленным на технологической линии, где центрифуги сгруппированы в модули, причем с каждым модулем связана система приема волокон на выходе из центрифуг при помощи валков. Подробное описание технологической линии производства этого типа можно найти в патентном документе ЕР-В-0406107: каждому модулю соответствует формирование первичной основы, и все эти первичные основы собираются перед тем, как быть переведенными в форму единого войлочного полотна в сушильной печи. Эта технологическая линия также применяется для асбестовой ваты или базальтовой ваты, а также для любого типа волокон, снабженных связующим, или для армирующего стекловолокна.

В заключение следует отметить, что предлагаемое изобретение позволяет использовать различные средства, которые можно комбинировать для получения войлочных полотен без дополнительного покрытия, более мягких на ощупь. Множество вариантов реализации оказываются в рамках этого изобретения. Так, можно добавить к смягчающему составу другие поверхностно-активные вещества, а также добавки, имеющие другую функцию (красители для придания эстетичного внешнего вида, вещества для придания водоотталкивающих свойств, агенты для формирования поперечных связей и т.п.). Можно также сделать обрабатываемую поверхность более гидрофобной. Кроме того, может быть рассмотрена обработка войлочных полотен при помощи нескольких составов, обеспечивающих различные функции, например, последовательным образом.

Предлагаемое изобретение может быть расширено до любой поверхностной обработки изоляционных войлочных изделий при помощи химических веществ, имеющих целью модифицировать их внешний вид или их поверхностные свойства. Это изобретение также охватывает обработку войлочных полотен из асбестовой ваты, изготовленных при помощи других технологий типа внешнего центрифугирования, использующего валки центрифугирования.

Claims (27)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Теплоизоляционное и/или звукоизоляционное изделие на основе минеральной ваты типа стекловаты или ваты из асбеста или базальта, имеющее дополнительное покрытие, отличающееся тем, что, по меньшей мере, часть наружной поверхности этого изделия свободна от дополнительного покрытия, а также тем, что поверхность этого изделия обработана, по меньшей мере, на части этой его наружной поверхности при помощи состава, обладающего смягчающими свойствами и содержащего по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество.
2. 2. Изоляционное изделие по п.1, отличающееся тем, что поверхность этого изделия обработана при помощи состава со смягчающими свойствами на толщине, не превышающей 10 мм, в частности не превышающей 5 мм.
3. 3. Изоляционное изделие по п.1 или 2, отличающееся тем, что концентрация состава со смягчающими свойствами составляет по меньшей мере, 0,1 г/м², в частности не превышает 5 г/м².
4. 4. Изоляционное изделие по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что состав со смягчающими свойствами содержит по меньшей мере одно катионное поверхностно-активное вещество, являющееся, по меньшей мере, одно зарядным, причем заряд явно выражен или делокализован.
5. 5. Изоляционное изделие по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что состав со смягчающими свойствами содержит по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество/смягчающее не ионное вещество, в частности, принадлежащее к семейству жирных эфиров, производные глицерина, такие, как моностеариновая кислота глицерина, или парафиновые эмульсии, в случае необходимости связанные с эмульсией минерального масла.
6. 6. Изоляционное изделие по п.4, отличающееся тем, что катионное поверхностноактивное вещество содержит одну или несколько цепочек жирных кислот или одну производную жирной кислоты и по меньшей мере одну содержащую азот группу, способную нести положительный заряд, явно выраженный или делокализованный, и предпочтительно выбранную среди солей четвертичного аммония, солей имидазолина и производных окиси амина, ацетатов амидоамина.
7. 7. Изоляционное изделие по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что это изделие выполнено в форме войлочной панели, которая имеет форму, близкую к параллелепипеду, с двумя основными сторонами, свободными от дополнительного покрытия, причем по меньшей мере одна из этих сторон обработана составом со смягчающими свойствами, или с одной основной стороной, свободной от дополнительного покрытия и обработанной составом со смягчающими свойствами, и другой основной стороной, содержащей дополнительное покрытие.
8. 8. Изоляционное изделие по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что это изделие имеет форму оболочки, бочоночной клепки или сегмента.
9. 9. Изоляционное изделие по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что его плотность не превышает 40 кг/м³ или превышает 40 кг/м³ вплоть до 160 кг/м³.
10. 10. Изоляционное изделие по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что оно выполнено из минеральной ваты, снабженной в ее толще проклеивающим составом, предпочтительно с меньшим содержанием этого проклеивающего состава в поверхностной зоне изделия, соответствующей, по меньшей мере, части его наружной поверхности, свободной от дополнительного покрытия и соответствующей, в частности, зоне, обработанной составом со смягчающими свойствами.
11. 11. Изоляционное изделие по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что минеральная вата представляет в поверхностной зоне, соответствующей, по меньшей мере, части его наружной свободной от дополнительного покрытия поверхности и соответствующей, в частности, зоне, обработанной при помощи состава со смягчающими свойствами, волокна различных размеров, в частности, имеющие увеличенную длину и/или уменьшенный диаметр или микронный размер, чем в остальной части толщины данного изделия.
12. 12. Способ изготовления изоляционного изделия по любому из пп.1-11 при помощи внутреннего центрифугирования, отличающийся, тем, что поверхность данного изделия обрабатывают при помощи состава со смягчающими свойствами в технологической линии производства минеральной ваты.
13. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что изоляционное изделие обрабатывают составом со смягчающими свойствами за устройствами приема волокон, поступающих из устройств формирования этих волокон, и предпочтительно перед используемыми в случае необходимости устройствами термической обработки или создания необходимых тепловых условий типа сушильной печи.
14. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что изоляционное изделие обрабатывают составом со смягчающими свойствами в жидкой фазе, в частности, в основном, в водной фазе, путем разбрызгивания, обмазки или окунания.
15. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что концентрация состава со смягчающими свойствами в жидкой фазе составляет от 0,5 до 10% по весу, в частности от 2,5 до 5% по весу, по отношению к упомянутой жидкой фазе.
16. 16. Способ по любому из пп.12-15, отличающийся тем, что обрабатывают изоляционное изделие еще в форме сплошного войлочного полотна, движущегося на транспортировочном средстве типа транспортерной ленты, при помощи по меньшей мере одной рампы разбрызгивания, располагающейся над и/или под плоскостью транспортировки изделия и предпочтительным образом располагающейся по существу перпендикулярно по отношению к оси его перемещения.
17. 17. Способ по п.12, отличающийся тем, что изоляционное изделие обрабатывают при помощи состава со смягчающими свойствами на технологической линии производства, имеющей в своем составе множество располагающихся последовательно устройств формирования волокон, разбрызгивая на волокна, поступающие только из первого и/или последнего устройства формирования волокон, состав со смягчающими свойствами в жидкой фазе, в частности, в основном в водной фазе, перед приемом упомянутых волокон на приемном устройстве, соответствующем упомянутому устройству формирования волокон, предпочтительно перед, в процессе или после осаждения, в случае необходимости, состава для проклеивания этих волокон.
18. 18. Способ по п.12, отличающийся тем, что разбрызгивают смягчающий состав при помощи кольца разбрызгивания, используемого для разбрызгивания на эти волокна проклеивающего состава, или при помощи дополнительного кольца разбрызгивания.
19. 19. Способ по любому из пп.12-18, отличающийся тем, что в нем используют технологическую линию производства, имеющую в своем составе несколько последовательно расположенных устройств формирования волокон, причем каждое из этих устройств содержит центрифугу, имеющую возможность вращаться вокруг некоторой оси, в частности, вертикальной оси, и периферийная лента которой содержит множество отверстий; газовое средство вытягивания при высокой температуре, выполненное в форме кольцевой горелки; пневматическое средство, предназначенное для отведения полученных волокон или регулирования их размера и выполненное в форме кольца продувки, причем давление газа, выдуваемого через кольцо продувки первого и/или последнего устройства формирования волокон, меньше давления газа в кольцах продувки других устройств формирования волокон, в частности по меньшей мере на 20%, и предпочтительно меньше этого давления на величину в диапазоне от 30 до 50%, в частности, таким образом, чтобы данное изоляционное изделие представляло в своем поверхностном слое и, по меньшей мере, на части своей наружной поверхности, свободной от дополнительного покрытия, более длинные волокна.
20. 20. Способ по любому из пп.12-19, отличающийся тем, что в нем используют технологическую линию производства, имеющую в своем составе несколько последовательно расположенных устройств формирования волокон, причем каждое из этих устройств содержит центрифугу, периферийная лента которой содержит множество отверстий; газовое средство вытягивания при высокой температуре, выполненное в форме кольцевой горелки; пневматическое средство, предназначенное для отведения полученных волокон или регулирования их размера и выполненное в форме кольца продувки, при этом давление газов, выбрасываемых из кольцевой горелки первого и/или последнего устройства формирования волокон, превышает давление газов, выбрасываемых из кольцевых горелок других устройств формирования волокон, в частности, примерно на 10-25%, и количество отверстий центрифуги в первой и/или в последней центрифуге превышает количество отверстий в других центрифугах, в частности, имеет на 15-25% больше отверстий, в частности, таким образом, чтобы данное изоляционное изделие представляло в своем поверхностном слое и, по меньшей мере, на части своей наружной поверхности, свободной от дополнительного покрытия, волокна меньшего диаметра или микронного размера.
21. 21. Способ по любому из пп.12-20, отличающийся тем, что в нем используют технологическую линию производства, имеющую в своем составе несколько последовательно распо ложенных устройств формирования волокон, где наносят на волокна, поступающие из упомянутых устройств формирования волокон, состав проклеивания перед тем, как эти волокна достигнут соответствующего приемного устройства, а также тем, что наносят меньшее количество проклеивающего состава на волокна, поступающие из первого и/или последнего устройства формирования волокон, в частности, по меньшей мере, на 10 или 20% меньше этого проклеивающего состава, в частности, таким образом, чтобы данное изоляционное изделие имело в своем поверхностном слое и, по меньшей мере, на части своей наружной поверхности, свободной от дополнительного покрытия, меньше проклеивающего состава, чем его содержится в его толще.
22. 22. Способ по любому из пп.12-21, отличающееся тем, что состав со смягчающими свойствами, используемый для обработки этого изделия, применяется в форме жидкости, в форме пасты или в форме геля, предпочтительно поддающийся смешению или рассеиванию в водной фазе, или в форме твердого вещества, предпочтительным образом поддающегося растворению в водной фазе.
23. 23. Установка, предназначенная для изготовления изоляционного изделия по одному из пп.1-11 или для осуществления способа по одному из пп.12-22, имеющая в своем составе технологическую линию производства минеральной ваты путем внутреннего центрифугирования, причем эта технологическая линия содержит соответственно множество устройств формирования волокон, располагающихся последовательно, один или несколько приемных устройств/устройств транспортировки волокон, поступающих из упомянутых устройств формирования волокон, и одно или несколько устройств термической обработки или создания необходимых тепловых условий типа сушильной печи, отличающаяся тем, что эта установка дополнительно содержит по меньшей мере одну рампу разбрызгивания, предназначенную для нанесения состава со смягчающими свойствами на верхнюю и/или нижнюю поверхность войлочного полотна из минеральной ваты, поступающего из устройства приема волокон, в жидкой фазе, тогда, когда это полотно еще находится в виде сплошной ленты, позади приемных устройств и перед одним или несколькими устройствами термической обработки или создания необходимых тепловых условий в данной технологической линии.
24. 24. Установка по п.23, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одну рампу для разбрызгивания на верхнюю поверхность войлочного полотна в виде сплошной ленты, движущейся вдоль плоскости транспортировки, причем эта рампа располагается над верхней поверхностью этого войлочного полотна и поперечно оси его перемещения.
25. 25. Установка по п.24, отличающаяся тем, что она содержит рампу для разбрызгивания состава со смягчающими свойствами, располагающуюся под плоскостью транспортировки войлочного полотна.
26. 26. Установка по любому из пп.23-25, отличающаяся тем, что одна или несколько рамп для разбрызгивания содержат канал подвода, снабженный соплами разбрызгивания, равномерно распределенными по его длине и способными создавать расходящиеся струи жидкости, предпочтительно плоские или конические.
27. 27. Применение изделия по любому из пп.1-12 в качестве средства теплоизоляции и/или звукоизоляции с повышенным комфортом при монтаже.