FI85032C - Kombinationsfilt och foerfarande foer dess framstaellning. - Google Patents

Description

1 85032

Yhdistelmähuopa ja menetelmä sen valmistamiseksi

Keksintö kohdistuu yhdistelmähuopaan, jossa on ainakin kaksi eri materiaalia olevaa kuitukerrosta.

Keksintö koskee lähinnä sellaista yhdistelmähuopaa, joka on tarkoitettu rakenteiden päällysteiden, kuten 5 esimerkiksi ns. PVC-mattojen ym. tämänkaltaisten sandwichrakenteiden alustan puoleiseksi kerrokseksi. Tämä kerros koostuu nykyään jostakin ns. nonwoven kuitumateriaalista, joka tarpeen mukaan myös voi olla enemmän tai vähemmän jonkun vaahtomuovin peittämänä. 10 Kerroksen tarkoituksena on toimia sandwichrakenteen kantavana rakenteena, ja samalla se voi toimia muissa tarkoituksissa, kuten myös äänen vaimentimena (huonetila) ja alustan epätasaisuuksien tasoittajana ja esim. lämpöeristeenä.

15 Sandwich-päällyste valmistetaan tavallisesti siten, että jonkun kuitukerroksen toiseen pintaan levitetään joku hartsi, esim. PVC:tä, pastan muodossa. Pasta imeytyy kuiturakenteeseen ja muodostaa kovetuttuaan hyvän sidonnan sen kanssa. Pastakerros kasvatetaan 20 kuitukerroksen päälle haluttuun paksuuteen, esim. 0,5-2 mm, ja lopuksi sen uloimpaan pintaan painetaan haluttu koristekuvio.

Kuitukerros on tavallisesti juutista tai synteettisistä kuiduista, kuten mineraali-, muovi-, keraami-25 tai muista tämänkaltaisista kuiduista valmistettu huopa. Kuidut ovat umpimähkäisesti orientoituja ns. katkokuituja, t.s. kuituja, joiden keskipituus on n. 5 mm ja keskipaksuus 4-10 μπι. Niitä sitoo toisiinsa joku liima tai ne voivat olla neulauksella sidottuja 2 85032 toisiinsa. Muutamissa tuotteissa, varsinkin vanhemmissa päällysteissä, kuitukerros voi olla kudottua tai verkonkaltaista rakennetta. Yleensä sen paksuus on 1-10 mm ja paino 40-400 g/mJ.

5 Tunnetuissa kuitukerroksissa käytetään vain yhdentyyppistä kuitua t.s. koko kantava kuitukerros koostuu yhdestä ja samasta kuitumateriaalista. Tällöin kuitumateriaalia ja sen rakennetta joudutaan valitsemaan kompromissin pohjalta, jotta päällysteeltä vaa-10 dittavat ominaisuudet voidaan optimoida mahdollisimman edullisesti. Jotta tartunta pastan ja kuidun välillä olisi luotettava kuiturakenteen on oltava melko avonainen, t.s. sen paino pintayksikköä kohti pienen-lainen. Tämä merkitsee sitä, että rakenteeseen imey-15 tyy pastaa melko syvälle t.s. pastan menekki on suuri. Pienen tiheyden takia huovan askeläänivaimennus myös on toivottua alhaisempi ja sen kyky tasoittaa alustan epätasaisuuksia myös huonompi kuin mitä siltä toivotaan. Värähtelyvaimennuskyvyn ja kantavuuden 20 nostamiseksi täytyy siis käyttää tiheämpää kuitua tarttuvuuden kustannuksella.

Tarttuvuuspulmaa on yritetty ratkaista myös sillä tavalla, että pastakerrokseen on sijoitettu ohut avonainen kuitukerros, jonka paino on n. 40 g/m* , 25 siis melko kevyt kuiturakenne. Tämä kerros on melko lähellä varsinaista huopaa, kuitenkin sillä etäisyydellä, että väliin mahtuu ohut pastakerros. Pienen etäisyyden takia kuitukerrospinnat osittain ulottuvat toistensa rakenteisiin, saaden näin aikaan kuitujen 30 välistä tartuntaa, jonka ohut pastakerros vahvistaa. Ylöspäin, siis koristepintaan päin, tämä avonainen 3 85032 kuitukerros tarjoaa nyt suurehkon tartuntapinnan verraten pienellä pastamenekillä. Varsinainen huopaker-ros voi nyt olla tiheämpää laatua, painoltaan ehkä 400 g/m2 asti. Painon rajoittaa tartuntakerroksen ja 5 varsinaisen huovan välinen tartunta. Tartuntakerros on usein lasivillakuitua, ja sitä käytetään varsinkin silloin, jolloin varsinainen huopakerros sisältää vaahdotettua PVC:tä tai huopakerros on kokonaan korvattu vaahdotetulla PVCsllä.

10 On myös todettu, että luonnolliset kuidut, kuten esimerkiksi juutti, ovat tuoreina hyviä kompromissimate-riaaleja. Näiden haittana on kuitenkin ajanmittainen laadun huononeminen. Ne eivät ole yhtä elastisia kuin synteettiset kuidut, vaan palautuvat huonommin alku-15 tilaansa rasituksen poistuttua päällysteeltä, jolloin siihen helpommin jää pysyviä muodonmuutoksia. Sitäpaitsi nämä kuidut eivät kestä sitä homesienien ja bakteerien rasitusta, joka usein syntyy päällysteen ja alustan välisessä tuulettomassa ja usein kosteassa 20 tilassa.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt epäkohdat ja esittää yhdistelmähuopa, joka sekä pintaominaisuuksiltaan ja materiaalivalinnoiltaan on erityisen sopiva moniin käyttökohteisiin. Keksinnön 25 tarkoituksena on myös esittää menetelmä tällaisen huovan valmistamiseksi.

Yhdistelmähuovan runkokerros koostuu suurimmaksi osaksi mineraalisista katkokuiduista ja sen päällä on pintakerros, joka sisältää lämmöllä toisiinsa sidot-30 tuja kuituja. Pintakerros on melko ohut, 0.5-1 mm, ja koostuu joko kokonaan sellaisista katkokuiduista, seuraavassa sidekuiduiksi kutsutuista kuiduista, 4 85032 jotka lämpökäsittelyn ansiosta ovat sulautuneet osittain ja sitoneet kuidut toisiinsa. Lämpökäsittely tapahtuu edullisesti lämpötilassa 100-200°C. Tämä pintakerros voi käsittää ainakin kahta eri lämpötiloissa 5 sulavaa materiaalia, jolloin sulattamalla toisen kuidut lämpökäsittelyllä kokonaan pintakerrokseen jää kuitumainen rakenne korkeammalla sulavien kuitujen ansiosta.

Keksinnön eräänä etuna päällystettäessä yhdistelmä-10 huopa hartsilla on se, että päällystekerros ja kantava runkokerros eivät saa suoranaisesti vuorovaikuttaa toistensa kanssa. Tämä siitä syystä, että pasta tällöin imeytyisi melko syvälle runkokerrokseen, jolloin kerroksen ominaisuudet muuttuvat epätasaisesti, eikä 15 sitä näin ollen helposti voisi hallita edullisen op-timitilan löytämiseksi. Tällöin olisi hyväksyttävä ehkä vähemmän toivottuja laadullisia heittoja, tai ainakin se, että tuote vaatii varoja ja resursseja vain ja nimenomaan tasaisen laadun aikaansaamiseksi. 20 Sitä paitsi pastan menekki on melko suuri avonaisen kuiturakenteen takia, verrattuna siihen käyttöön mihin se on tarkoitettu.

Keksinnön mukaisen pintakerroksen tarkoituksena on mm. aikaansaada luja päällystekerroksen tartunta run-25 kokerrokseen ilman, että päällystekerroksen muodostava pasta tunkeutuisi runkokerrokseen. Tämä aikaansaadaan keksinnön mukaisesti siten, että pintakerros toimii sidekerroksena päällysteen ja runkokerroksen välillä. Koska pintakerroksessa on lämmöllä toisiinsa 30 sidottavia kuituja, sitoutuvat ne kuuman päällyspas-tan ansiosta myös lujasti päällystyskerrokseen. Mikäli pintakerroksessa on kahta eri kuitumateriaalia, joilla on eri sulamispisteet, voidaan korkeammalla 5 85032 sulavan materiaalin kuidut sitoa ensin toisiinsa siten, että matalammalla sulavan materiaalin annetaan sulaa lämpökäsittelyssä. Päällystys yhdistelmähuovan päälle tulevalla päällystekerroksella voidaan tehdä 5 tämän jälkeen korkeammalla sulavan materiaalin sula-mislämpötilassa.

Yhdistelmähuovan valmistuksen yhteydessä pintakerroksen sidekuidut imeytetään runkokerroksen valmistuksen yhteydessä sen pintaan ilmavirran avulla ja kiinnite-10 tään siihen neulauksella. Valitsemalla pintakerroksen komponentit tarpeen mukaan, voidaan tartuntaominai-suudet hallita laajalla alueella ilman sivuvaikutusta runkokerroksen muihin ominaisuuksiin. Pintakerroksen sidekuidut voivat käsittää esim. polyeteeniä, joka 15 sulaa lämpötilassa n. 100°C ja polyesteriä, joka sulaa lämpötilassa n. 200°C. Myös muut aineyhdistelmät tulevat kysymykseen, kuten polyeteeni-polypropeeni tai polypropeeni-polyesteri. Em. aineilla tarkoitetaan myös niiden kopolymeerejä, eli polymeerejä, 20 joissa on niiden monomeeriyksiköitä, tai myös niiden johdannaisia, eli polymeerejä, joilla on peruspoly-meerin hiilirunko ja monomeeriyksiköiden väliset sidokset, mutta eri sivuryhmiä.

Keksinnön mukainen yhdistelmähuopa tarjoaa monipuo-25 liset käyttömahdollisuudet eri rakennemateriaalien osana. Esimerkiksi myöhemmässä vaiheessa levitettävä päällystepasta ei pääse tunkeutumaan varsinaiseen runkokerrokseen, joka voi olla mikä tahansa mineraalikuituja käsittävä huoparakenne. Runkokerroksen omi-30 naisuudet voidaan siis yhdistelmähuovan valmistukses sa optimoida melko tarkkaan halutunlaatuisiksi tietäen, että ne eivät tule siitä muuttumaan myöhemmässä vaiheessa huopaan levitettävän muun materiaalin takia.

6 85032

Koristekerrokseen päin pintakerroksen pinta on neu-lauksen jälkeisen lämpökäsittelyn ansiosta siinä määrin sileä, että siinä ei ole ulkonevia kuituja. Sen huokoisuus voidaan kuitenkin hallitusti säätää valit-5 semalla kuitulaadut ja lämpökäsittely tarpeen mukaan, jotta pastalle tarjoutuisi hyvä tartuntapinta. Tartuntaa edistää myös kemiallinen sidonta, joka voidaan aikaansaada käsittelemällä pintaa tarpeen mukaan sinänsä tunnetuilla menetelmillä.

10 Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää poikkileikkauksena ja suurennetussa mittakaavassa rakenne-elementtiä, jossa on käytetty keksinnön mukaista yhdistelmähuo-15 paa ja kuva 2 esittää kaavamaisesti sivultapäin valmis tuslinjaa yhdistelmähuovan valmistamiseksi.

Viitenumerolla 1 on kuvassa merkitty sinänsä tunnettua runkokerrosta, joka on nonwoven tyyppiä ja koos-20 tuu mineraalikuiduista, kuten vuori-, lasi-, kuona-, keraami-, hiili-, ym. tämänkaltaisista katkokuiduis- ta. Keksinnön mukaisesti aikaansaadun hyvän tartunnan ansiosta runkokerroksen paino voi olla hyvinkin suuri, kuten 2000 g/m2. Runkokerroksen neliöpaino voi 25 kuitenkin vaihdella laajoissa rajoissa, esim. 80-2000 g/m2 . Runkokerroksen kuitujen pituus on suurimmaksi osaksi alueella 1-20 mm, edullisesti alueella 4-10 mm. Lasikuitujen ja hiilikuitujen tapauksessa em. arvot voivat olla suuremmat.

7 85032

Viitenumerolla 2 on merkitty keksinnön mukaista pintakerrosta, joka käsittää lämmöllä sidottuja synteettisiä katkokuituja. Viitenumero 3 osoittaa kaavamaisesti niitä pintakerroksen katkokuituja, jotka neu-5 lauksen ansiosta tulevat poikittain runkokerrokseen 1 ja joista osa tulee esiin runkokerroksen vastakkaisella puolella. Viitenumero 4 osoittaa pintakerroksen 2 päälle levitettyä päällystepastaa esimerkiksi PVC-maton aikaansaamiseksi tai yleisessä muodossaan jon-10 kun erillisen kerroksen sijoittamista yhdistelmähuo-paan sandwichrakenteen aikaansaamiseksi. Tällainen kerros voi olla mikä tahansa siveltävä kovettuva pasta, joka sitoutuu pintakerrokseen 2 lämmön ja/tai kemiallisen sitoutumisen vaikutuksesta.

15 Lämmöllä sidottavien sidekuitujen määrä pintakerroksessa 2 voi olla 10-100 paino-% kerroksen koko kuitu-määrästä. Edulliseksi määräalueeksi on todettu 20-40 paino-%. Pintakerroksen paino voi vaihdella 10-100 g/m2 välillä, ja kuitujen pituus ja paksuus 2-30 mm, 20 vastaavasti 4-30 μιη välillä. Muut pintakerroksen kuidut voivat olla lämmöllä sitoutumattomia kuituja, kuten esim. lämpösitoutumatonta synteettistä kuitua.

Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukaisen yhdistelmä-huovan valmistamiseksi tarkoitettu valmistuslinja. 25 Runkokerroksen 1 muodostavat mineraaliset katkokuidut mahdollisesti muilla kuiduilla seostettuina syötetään nuolen A suunnasta rei'in varustetulla kuljetus-hihnalla 15. Kuidut on aiemmin saatettu sinänsä tunnetun, hyvin nopeasti pyörivän piikkitelan avulla 30 toisistaan hyvin eroteltuina ilmavirran avulla hihnalle 15. Tässä vaiheessa hihnalla 15 olevassa matossa on hieman aaltomaisuutta.

8 85032

Kuljetinhihna 15 vie kuitumaton eteenpäin kohtaan 16, jossa kuitumatto tulee kuljettimen yläpuolella olevan pystysuoran ilmakanavan 17 alle. Ilmakanavassa puhalletaan ilmaa nuolen B suunnassa alaspäin siten, että 5 ilma läpäisee kuvassa katkoviivoilla merkityn kuitu-maton ja kuljettimen 15 ja jatkaa matkaansa kuljettimen alapuolelle järjestettyä kanavaa pitkin. Samalla kuitumatto puristuu kokoon kuljetinta 15 vasten, mitä on havainnollistettu katkoviivoilla. Kuljettimen tulo losuunnassa ilmakanavan 17 etuseinämän ja kuljettimen 15 välillä on rako, josta paksu kuitumatto pääsee ilmakanavan kohdalle, ja kanavan takaseinässä kohdassa, jossa kokoonpuristunut kuitumatto lähtee kanavasta 17, on tela 18, joka pyöriessään kuitumaton yläpintaa 15 vasten tiivistää samalla tällä kohtaa olevan raon. Keksinnön mukaisen pintakerroksen 2 muodostavat kuidut syötetään ilmakanavaan 17 sen kohdan yläpuolelle, jossa kuitumatto tulee kanavaan 17, ja syöttö tapahtuu vinosti alaspäin suuntautuvaa ja kanavaan 17 20 liittyvää kanavaa 19 pitkin. Kuidut syötetään kanavaan 19 nopeasti pyörivän pikkitelan avulla, joka irrottaa kuidut toisistaan ja heittää ne kanavaan 19, josta ilmakanavan 17 ilmavirta ottaa ne mukaansa ja painaa ne muun kuitumaton päälle. Näin ollen ohut, 25 pinnaltaan tasainen kuitukerros 2 saadaan syntymään runkokerroksen 1 päälle jo tässä vaiheessa m.m. sen ansiosta, että runkokerroksessa 1 olevat vähemmän kuituja sisältävät kohdat läpäisevät paremmin ilmaa, johon näihin kohtiin luonnostaan kerääntyy ilmavir-30 tauksen B mukana enemmän pintakerroksen kuituja.

Kuljettimen 15 jälkeen näin saatu yhdistelmähuopa johdetaan neulaukseen, jossa mekaanisesti neuloilla lävistämällä saadaan osa pintakerroksen 2 kuiduista 9 85032 suuntautumaan runkokerrokseen 1, jolloin ne mekaanisesti sitovat pintakerroksen 2 kuituja runkokerrokseen 1. Kuitumaton paksuudesta ja pintakerroksen 2 katkokuitujen pituudesta riippuen voivat kuidut täl-5 löin tulla esiin myös toiselta puolelta, jolloin taustapuolelle saadaan aikaan esiintyöntyvien pintakerroksen kuitujen ansiosta nukkamainen rakenne. Piikkitelat sekä neulaus ovat kuitutekniikassa aikaisemmin tunnettuja eikä niitä ole tämän vuoksi esitet-10 ty yksityiskohtaisemmin.

Neulauksen jälkeen pintakerroksen kuidut voidaan sitoa toisiinsa lämpökäsittelyllä, esim. käyttäen lämpötiloja alueella 100-200°C pintakerroksen materiaaleista riippuen. Menetelmässä voidaan käyttää aikai-15 semmin tunnettuja lämpökäsittelylaitteita.

Kuitujen syöttönopeudella sekä ilmavirtauksen B nopeudella voidaan luonnollisesti vaikuttaa kuitumaton neliöpainoon sekä tiheyteen. Yleensäkin käyttämällä nopeasti pyöriviä piikkiteloja, joilla kuidut irrote-20 taan tehokkaasti toisistaan, saadaan aikaan syntyvälle matolle kuohkeampi ja bulkkisempi rakenne, jossa kuidut ovat enemmän orientoituneet mielivaltaisiin suuntiin.

Lämpökäsittelyn jälkeen voidaan saatu matto kääriä 25 esim. rullalle ja sitä voidaan käyttää raaka-aineena edellä mainituissa rakenne-elementeissä.

10 85032

Esimerkki

Valmistettiin loppupaksuudeltaan n. 3 mm paksuinen runkokerroksen 1 muodostava huopa vuorivillakuiduis-ta, joiden pituus oli alle 5 mm ja paksuus 6 pm. Kuidut kerättiin huovaksi niin, että ne olivat umpimäh-5 käisesti orientoituja ja tämän kerroksen paino oli n. 600 g/m2 .

Tämän runkokerroksen yläpintaan imeytettiin ilmavirran avulla n. 0.5 mm paksuinen pintakerros, joka koostui polyesterikuiduista ja polyeteenikuiduista, 10 joiden pituus oli n. 20 mm ja paksuus n. 20 pm. Pintakerroksen paino arvioitiin olevan n. 100 g/m2, ja se kiinnitettiin runkokerrokseen neulauksella. Kiinnityksen jälkeen sidekerros lämpökäsiteltiin n. 100°C lämpötilassa lopullisen yhdistelmähuovan aikaansaami-15 seksi, jolloin polyeteenikuidut sulivat ja liimasivat polyesterikuidut toisiinsa.

Lämpökäsittelyn jälkeen sidekerros oli nähtävissä runkokerroksen pinnalla n. 1 mm paksuisena vaaleahkona kerroksena runkokerroksen t.s. vuorivillakuitujen 20 ruskeahkoa värisävyä vastaan. Sidekerrosta ei pystytty vetämällä erottamaan runkokerroksesta, vaan koko yhdistelmähuopa hajoaa.

Yhdistelmähuopaan levitettiin päällystekerrokseksi PVC-pastakerros, jonka lopullinen paksuus oli n. 1 25 mm. Sula pastakerros aiheutti samalla polyesterikui-tujen sulamisen, jolloin päällystekerros kiinnittyi lujasti pintakerrokseen. Yhdistelmähuopaa ei pysty erottamaan vetämällä tästäkään pinnasta, vaan koko yhdistelmähuopa hajoaa.

11 85032

Keksinnön mukaisella rakenne-elementillä on havaittu olevan hyvä muotopysyvyys sekä askeläänivaimennus.

Keksintöä ei ole rajoitettu vain edellä esimerkissä esitettyyn suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan vaih-5 della patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Esim. runkokerros 1 voi mineraalikuitujen lisäksi käsittää myös muita kuituja, esim. lämpösitoutuvia synteettisiä kuituja, mikäli halutaan runkokerroksesta tavallista jäykempää. Mine-10 raalikuitujen osuus tulisi joka tapauksessa olla kuitenkin vähintään 50 p-% runkokerroksen kokonaispainosta .

Claims (7)

1. Yhdistelmähuopa, jossa on ainakin kaksi eri materiaalia olevaa kuitukerrosta, tunnettu siitä, että runkokerros (1) koostuu suurimmaksi osaksi mineraalikatkokuiduista ja sen päällä on pintaker- 5 ros (2), joka sisältää lämpösidottavia kuituja.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen yhdistelmähuopa, tunnettu siitä, että pintakerroksen (2) lämpösidottavat kuidut käsittävät ainakin kahta kuitumateriaalia, joilla on eri sulamispisteet.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen yhdistelmähuopa, tunnettu siitä, että pintakerroksen eri sulamispisteet omaavat materiaalit ovat termoplastista muovia.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen yhdistelmähuopa, 15 tunnettu siitä, että matalammassa lämpötilassa sulava materiaali on polyeteeniä tai polypropeenia ja korkeammassa lämpötilassa sulava materiaali on polypropeenia tai polyesteriä, em. materiaalivaih-toehtojen käsittäessä myös niiden kopolymeerit ja 20 johdannaiset.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen yhdistelmähuopa, tunnettu siitä, että pintaker ros (2) on mekaanisesti sidottu runkokerrokseen (1) neulaamalla.

6. Menetelmä yhdistelmähuovan valmistamiseksi, jos sa menetelmässä kuiduista koostuvan runkokerroksen päälle saatetaan kuiduista koostuva pintakerros, 13 85032 tunnettu siitä, että runkokerros (1) muo dostetaan mineraalikatkokuiduista saattamalla ne ilmavirtauksen avulla kuljettimen (15) päälle, minkä jälkeen lämpösidottavia kuituja käsittävä kerros (2) 5 saatetaan runkokerroksen (1) päälle ohjaamalla mainitut kuidut kerroksen päälle ilmavirtauksen mukana, jonka samalla annetaan mennä runkokerroksen (1) läpi, minkä jälkeen pintakerroksen (2) kuidut sidotaan toisiinsa lämpökäsittelyllä.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pintakerros (2) sidotaan runkokerrokseen (1) mekaanisesti neulaamalla ennen lämpökäsittelyä. 14 85032