СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТОВ ИЗ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН Российский патент 1997 года по МПК D04H1/04 

Изобретение относится к производству сверхлегких теплозвукоизоляционных материалов на основе минеральных волокон, в частности стеклянных, и может быть использовано для обшивки фюзеляжей в самолетах, салонов автовобилей и автобусов, а также в качестве теплоизоляции в области машиностроения, судостроения, приборостроения и строительства жилых и производственных зданий.

Известен способ изготовления электропроводного нетканого материала в процессе 3-х технологических операций: формуют волокнистый холст, холст укладывают на сетчатый конвейер с пропиткой связующим, холст проводят между прессующими валиками для горячего прессования с термофиксацией связующего и синтетических волокон (заявка Японии N 3-9224, МКИ D 04 H 1/54, 1990 г.).

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получить структуру материала, обеспечивающего высокую прочность к расслоению и восстановлению формы и первоначального объема (упругость) после деформации и формование изделий с малой объемной плотностью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения матов из минеральных волокон, включающий формование первичного слоя из волокнистой массы минеральных волокон на приемной поверхности первой транспортерной ленты, движущейся с определенной скоростью, формование мата с заданной поверхностной плотностью на приемной поверхности второй транспортерной ленты, движущейся со скоростью намного ниже скорости первой транспортерной ленты, и уплотнение мата до заданной толщины (патент Швейцарии N 679161, МКИ D 04 H 3/00, 1991 г. прототип).

Недостатком известного способа является то, что систематическая укладка первичного слоя волокон с накладкой слоя друг на друга при одновременной пропитке связующим означает, что полученный в итоге материал имеет ярко выраженную слоистую структуру, а расположение слоев наклонно под любым углом приводит к снижению прочности мата и расслоению по этим наклонным направлениям. Кроме того полученный данным способом материал имеет недостаточные эксплуатационные и монтажные свойства.

Задача, на разрешение которой направлено заявленное изобретение, заключается в получении сверхлегкого мата с равномерной структурой, обладающего высокими монтажными и эксплуатационными характеристиками.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражается в снижении объемной плотности, повышении упругости, прочности к расслоению. Этот технический результат достигается за счет того, что в известном способе получения матов из минеральных волокон, включающем формование первичного слоя из волокнистой массы минеральных волокон на приемной поверхности первой транспортерной ленты, движущейся с определенной скоростью, формование мата с заданной поверхностной плотностью на приемной поверхности второй транспортерной ленты, движущейся со скоростью намного ниже скорости первой транспортерной ленты, и уплотнение мата до заданной толщины, формование первичного слоя плотностью, составляющей 1 20% от поверхностной плотности конечного мата, осуществляют из минеральных волокон диаметром 0,5 - 3,0 мкм, перед формованием мата волокна первичного слоя разделяют на малые порции, переводят их во взвешенное в воздухе состояние, наносят на них распыленное связующее, а после формования мата на этой ленте производят увеличение объема мата, а уплотнение мата осуществляют путем его двухстадийной термообработки, причем на первой стадии термообработку проводят при температуре ниже температуры полимеризации связующего, а на второй стадии термообработку мата проводят одновременно с подпрессовыванием при температуре, равной температуре полимеризации связующего.

Технический результат также достигается за счет следующих дополнительных условий:
термообработку мата на первой стадии осуществляют на 30 60^oC ниже температуры полимеризации связующего;
после формования мата с заданной поверхностной плотностью производят операцию по увеличению объема мата до достижения его объемной плотности не более 6 кг/м³.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом заключается в использовании большой скорости первой транспортерной ленты и ультратонких минеральных волокон диаметром 0,5 3,0 мкм, позволяющих формировать первичный слой мата на первой транспортерной ленте с малой поверхностной плотностью, составляющей 1 20% от поверхностной плотности конечного материала, что позволяет из-за малого сопротивления слоя максимально удалить из него газы путем использования камеры отсоса. Полученный первичный слой подвергают трем дополнительным операциям: волока первичного слоя делят на малые порции, переводят их во взвешенное состояние, наносят на них распыленное связующее. После чего они хаотически оседают и равномерно распределяются в мате и, благодаря малой скорости второй транспортерной ленты, позволяют формовать мат с заданной поверхностной плотностью. Однако при падении волокон на вторую транспортерную ленту объем мата недостаточен. Для этого вводят дополнительную операцию по увеличению объема мата при выходе его с транспортерной ленты путем обогащения потоком воздуха межволоконного пространства, не меняя ориентацию волокон, а для придания формоустойчивости при сохранении объема мат уплотняют путем двухстадийной термообработки.

ПРИМЕР 1. (см. черт. ) Подготовленный в одном из известных устройств (печь, вагранка) минеральный расплав поступает в узел 1 подачи расплава, имеющий заданный дебит и заданные технологические параметры температуру и вязкость. Узел формования 2 превращают расплав в тонкие штапельные волокна диаметром 0,5 мкм. Взвешенные в потоке энергоносителя волокна поступают на приемную поверхность первой транспортерной ленты 3, движущейся со скоростью 60 м/мин, где и происходит формование мата с поверхностной плотностью 1,7 г/м². Далее волокна первичного слоя разделяют на малые порции с помощью узла 4 и переводят их во взвешенное в воздухе состояние за счет подачи воздуха в верхнюю горловину диффузора в камеру волокноосаждения 5 и затем наносят на волокна связующее через узел 6. Пропитанные связующим волокна падают на приемную поверхность второй транспортерной ленты, движущейся со скоростью 1 м/мин где и происходит формование мата с заданной поверхностной плотностью 100 г/м².

При прососе воздуха через мат за счет разряжения в камере отсоса 7 происходит подпрессовка мата, уменьшается его толщина и увеличивается его объемная плотность. От ликвидации этого негативного эффекта и обеспечения возможности получения из тонких волокон сверхлегких изделий после выхода из камеры волокноосаждения5 и из зоны действия камеры отсоса 7 проводится увеличение объема мата за счет нагнетания в объем мата воздуха через пневматическую головку 8.

Увеличенный в объеме мат передается на конвейер 9 камеры сушки 9, где из объемного мата, находящегося в свободном состоянии и без подпрессовки за счет конвективного теплообмена с горячим воздухом, температура которого равна 120^o ± 5^oC, удаляется растворитель связующего, при чем влагосодержание мата равно 2% по весу. После камеры сушки 9 мат приобретает прочность и объемная плотность его равна 2 кг/м³, не прилипает к контактирующим с ним поверхностям, но при деформации меняет свои размеры, так как не прошла полностью реакция полимеризации и материал находится в пластичном состоянии.

Подсушенный мат с объемным весом, равным 4 кг/м³ передается на конвейер камеры 10 термообработки и калибрования до толщины 10 мм за счет подпрессовок и температуры полимеризации фенольного связующего, равной 170^oC. На выходе из камеры термообработки 10 мат может разрезаться продольными и поперечными ножами на необходимые размеры.

ПРИМЕР 2. Осуществляется аналогично примеру 1, но формование первичного слоя с диаметром волокон 1,0 мкм. на первой транспортерной ленте производят с поверхностной плотностью равной 5 г/м², а формование мата на второй транспортерной ленте с заданной поверхностной плотностью равной 300 г/м², причем термообработку мата на I-ой стадии осуществляют при температуре 130±5^oC, а объемная плотность равна 3,5 кг/м³.

ПРИМЕР 3. Осуществляют аналогично примеру 1, но формование первичного слоя с диаметром волокон 3 мкм на первой транспортерной ленте производят с поверхностной плотностью равной 10 г/м², а формование мата на второй транспортерной ленте с заданной поверхностной плотностью равной 600 г/м², причем термообработку мата на I-ой стадии осуществляют при температуре 150±5^oC, а объемная плотность равна 6 кг/м³.

Свойства матов из минеральных волокон по примерам N1 N3 в сравнении с известным приведены в таблице.

Как видно из таблицы 1, заявленный способ позволяет получить отформованные сверхлегкие теплозвукоизоляционные материалы с объемной плотностью от 8 до 15 кг/м³ в сочетании с высокой упругостью и прочностью расслоения. Высокая объемная плотность у мата из минерального волокна того же диаметра даже в сочетании с достаточно высокими эксплуатационными свойствами (прочность расслоения и упругость) у аналога не обеспечивает требований авиационной и автомобильной промышленности в получении сверхлегких изделий.

Показатель объемной плотности у прототипа находится на уровне показателя объемной плотности у мата по заявляемому способу, однако два других показателя (упругость и прочность расслоения) значительно уступают заявляемому.

Таким образом, требуемый в авиационной промышленности и в автомобилестроении сверхлегкий материал, обладающий высокими монтажными и эксплуатационными свойствами получить до заявляемого способа практически было невозможно.

Использование: изобретение относится к производству сверхлегких теплозвукоизоляционных материалов на основе минеральных волокон, в частности стеклянных, и может быть использовано для обшивки фюзеляжей самолетов, салонов автомобилей и автобусов, а также в качестве теплоизоляции и машиностроении, судостроении, приборостроении и строительстве жилых и производственных зданий. Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения матов из минеральных волокон, включающем формование первичного слоя из волокнистой массы минеральных волокон на приемной поверхности первой транспортерной ленты, движущейся с определенной скоростью, формование мата с заданной поверхностной плотностью на приемной поверхности второй транспортерной ленты, движущейся со скоростью намного ниже скорости первой транспортерной ленты, и уплотнение мата до заданной толщины, формование первичного слоя плотностью, составляющей 1 - 20% от поверхностной плотности конечного мата, осуществляют из минеральных волокон диаметром 0,5 - 3,0 мкм, перед формованием мата волокна первичного слоя разделяют на малые порции, переводят их во взвешенное в воздухе состояние, наносят на них распыленное связующее, а после формования мата на этой ленте производят увеличение объема мата, а уплотнение мата осуществляют путем его двухстадийной термообработки, причем на первой стадии термообработку проводят при температуре ниже температуры полимеризации связующего, а на второй стадии термообработку мата проводят одновременно с подпрессовыванием при температуре, равной температуре полимеризации связующего; термообработку мата на первой стадии осуществляют на 30 - 60^oC ниже температуры полимеризации связующего; после формования мата с заданной поверхностной плотностью производят операцию по увеличению объема мата до достижения его объемной плотности не более 6 кг/м³. 2 з.п. ф-лы, 1 ил, 1 табл.

1. Способ получения матов из минеральных волокон, включающий формование первичного слоя из волокнистой массы минеральных волокон на приемной поверхности первой транспортерной ленты, движущейся с определенной скоростью, формование мата с заданной поверхностной плотностью на приемной поверхности второй транспортерной ленты, движущейся со скоростью намного ниже скорости первой транспортерной ленты, уплотнение мата до заданной толщины и склеивание, отличающийся тем, что формование первичного слоя плотностью, составляющей 1 20% от поверхностной плотности конечного мата, осуществляют из минеральных волокон диаметром 0,5 3,0 мкм, перед формованием мата волокна первичного слоя разделяют на малые порции, переводят их во взвешенное в воздухе состояние, наносят на них для склеивания распыленное связующее, а после формования мата производят увеличение объема мата, при этом уплотнение мата осуществляют путем его двухстадийной термообработки, причем на первой стадии термообработку проводят при температуре ниже температуры полимеризации связующего, а на второй стадии термообработку мата проводят одновременно с подпрессованием при температуре, равной температуре полимеризации связующего. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку мата на первой стадии осуществляют при температуре, на 30 60^o ниже температуры полимеризации связующего. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после формования мата с заданной поверхностной плотностью производят операцию по увеличению объема мата до достижения его объемной плотности не более 6 кг/м³.