СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ ИЗ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ, МАТ ИЗ СЫРОЙ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК B28B1/52 C03B37/00 

Цели изобретения

Одной из целей настоящего изобретения является создание изоляционного изделия из минеральной ваты, состоящего, главным образом, из отвержденной минеральной ваты.

Другой целью настоящего изобретения является способ изготовления изоляционного изделия из минеральной ваты, включающий в себя, по меньшей мере, следующие этапы:

получение волокон минеральной ваты,

формирование мата из сырой минеральной ваты из волокон минеральной ваты,

добавление в минеральную вату связующего вещества на этапе и/или после этапа получения волокон минеральной ваты, формирующих мат из сырой минеральной ваты,

дальнейшая обработка мата из сырой минеральной ваты, содержащего связующее вещество, и придание ему формы еще неотвержденного изоляционного изделия, а также

отверждение формованного еще неотвержденного изоляционного изделия с целью получения готового изоляционного изделия.

Кроме того, изобретение также относится к мату из сырой минеральной ваты, состоящему, главным образом, из уложенных слоями волокон минеральной ваты и предназначенному для производства изделий из минеральной ваты, в особенности формованных изоляционных изделий.

Еще одной целью данного изобретения является способ изготовления предлагаемого мата из сырой минеральной ваты, включающий в себя, по меньшей мере, следующие этапы:

получение волокон минеральной ваты,

формирование мата из сырой минеральной ваты из волокон минеральной ваты,

добавление в минеральную вату связующего вещества на этапе и/или после этапа получения волокон минеральной ваты, формирующих мат из сырой минеральной ваты.

Уровень техники

Из уровня техники известно, что сырую минеральную вату в форме мата, а именно мат из сырой минеральной ваты, используемый для изготовления изоляционных изделий из минеральной ваты, например, плит или звеньев трубопровода из минеральной ваты, производят на так называемой основной производственной линии с использованием минерального расплава для получения, прежде всего, волокон минеральной ваты, из которых путем складывания первичного мата из минеральной ваты (далее именуемый просто «первичный мат») затем формируют вторичный мат из минеральной ваты (далее именуемый просто «вторичный мат»). Этот способ изготовления так называемой сырой ваты описан, например, в публикациях WO 94/16162, WO 96/38391 и WO 99/5153 (Rockwool Inc.), а также в публикациях WO 2006/07005 и WO 03/008353 (Paroc).

Процесс изготовления первичного мата, являющийся частью производства мата из сырой минеральной ваты, включает в себя, прежде всего, получение волокон минеральной ваты из минерального расплава, а затем формирование первичного мата из готовых волокон. Из уровня техники известно, что в минеральную вату, образующую первичный мат, на этапе и/или после этапа получения волокон минеральной ваты добавляют связующий компонент или связующее вещество. Затем «мокрый» или еще неотвержденный первичный мат, содержащий связующее вещество, подвергают дальнейшей обработке и придают ему форму еще неотвержденного изоляционного изделия, например, звена трубопровода.

Неотвержденное изоляционное изделие не следует подвергать отверждению, пока оно не примет свою окончательную форму (например, звено трубопровода, связующее вещество которого еще мокрое). Если связующее вещество имеет определенную температуру отверждения, его следует отверждать, нагревая до температуры отверждения или до более высокой температуры. В случае если связующее вещество отверждается при комнатной температуре, то процесс отверждения связующего вещества ускоряют путем нагревания.

Тем не менее, описанный выше способ изготовления формованных изделий из минеральной ваты имеет недостаток, обусловленный негомогенностью мата из сырой минеральной ваты или так называемой «сырой ваты». Негомогенность сырой ваты отрицательно влияет на гомогенность готового изделия, например, звена трубопровода. Кроме того, известные из уровня техники сырая вата и мат из сырой минеральной ваты неудобны в применении.

Описание изобретения

Цель настоящего изобретения состоит в частичном или даже полном устранении вышеуказанных недостатков предшествующего уровня техники.

Для достижения данной цели предлагаемое изоляционное изделие из минеральной ваты отличается наличием двух отвержденных связующих веществ А и В, подвергшихся отверждению соответственно при разных температурах t_A и t_B отверждения, причем t_B>t_A.

В предпочтительном варианте выполнения изоляционного изделия связующее вещество А, которое подвергают отверждению при более низкой температуре t_A отверждения, представляет собой поливиниловый спирт, поливинилацетат, полиуретан или аналогичное вещество, а связующее вещество В, которое подвергают отверждению при более высокой температуре t_B, представляет собой органическое или неорганическое связующее вещество, причем органическое связующее вещество предпочтительно выбирают из группы, включающей связующие вещества на основе фенолформальдегида, акрила и эпоксидных смол, а неорганическое связующее вещество предпочтительно относится к связующим веществам на основе жидкого стекла. При условии t_A<t_B связующее вещество А, которое отверждается при более низкой температуре t_A отверждения, также может относиться к неорганическим связующим веществам.

В предлагаемом изоляционном изделии вес каждого связующего вещества А и В предпочтительно составляет от 0,5 до 5% от веса отвержденной минеральной ваты в готовом изоляционном изделии. Тем не менее, для специалиста очевидно, что вес каждого связующего вещества может также быть менее 0.5% (при этом более 0%) или более 5%, но предпочтительно не более 15% от веса отвержденной минеральной ваты. Однако предлагаемое готовое изоляционное изделие предпочтительно содержит в целом не более 5% одного или более органических соединений для обеспечения огнестойкости готового изоляционного изделия.

Для улучшения характеристик одного или обоих связующих веществ в минеральную вату изоляционного изделия можно дополнительно добавить связующие присадки.

К наиболее важным подобным присадкам относятся, например, силаны для улучшения адгезии, стабилизаторы для увеличения стойкости к ультрафиолетовому излучению, а также поверхностно-активные вещества.

Предлагаемый способ изготовления изоляционного изделия из минеральной ваты отличается тем, что

в минеральную вату добавляют два связующих вещества А и В на этапе и/или после этапа получения волокон минеральной ваты, образующих мат из сырой минеральной ваты, из которых, по меньшей мере, связующее вещество В требует для отверждения нагревания до определенной температуры t_B отверждения или более высокой температуры, а связующее вещество А отверждается или способно к отверждению при температуре t_A, которая ниже температуры t_B отверждения (t_A<t_B),

мат из сырой минеральной ваты, содержащий два связующих вещества А и В, подвергают предварительному отверждению, нагревая его до температуры t₁, которая ниже температуры t_B отверждения связующего вещества В, так чтобы t_A≤t₁≤t_B, причем отверждению подвергают только связующее вещество А, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A отверждения, а также

выполняют отверждение формованного изоляционного изделия, содержащего еще неотвержденное связующее вещество В, и формирование готового изоляционного изделия из минеральной ваты, нагревая его до температуры t_B отверждения связующего вещества В или более высокой температуры, так что связующее вещество В отверждается.

В предлагаемом способе изготовления изоляционного изделия из минеральной ваты связующее вещество В, отверждение которого проходит при более высокой температуре t_B отверждения, предпочтительно добавляют в минеральную вату к минеральному расплаву в уже сформированные волокна минеральной ваты, но до этапа формирования первичного мата, а связующее вещество А, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A отверждения, добавляют в минеральную вату после этапа образования волокон минеральной ваты.

В предлагаемом способе изготовления изоляционного изделия из минеральной ваты используемое связующее вещество А, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A отверждения, предпочтительно представляет собой поливиниловый спирт, поливинилацетат или полиуретан. Следовательно, связующее вещество А, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A отверждения, предпочтительно отверждают, нагревая его до температуры t₁, составляющей 20-140°С, и ускоряя тем самым отверждение связующего вещества А.

В предлагаемом способе изготовления изоляционного изделия из минеральной ваты используемое связующее вещество В, отверждение которого проходит при более высокой температуре t_B отверждения, предпочтительно представляет собой органическое или неорганическое связующее вещество, причем органическое связующее вещество предпочтительно выбирают из группы, включающей связующие вещества на основе фенолформальдегида, акрила и эпоксидных смол, а неорганическое связующее вещество предпочтительно относится к связующим веществам на основе жидкого стекла. Следовательно, связующее вещество В, отверждение которого проходит при более высокой температе t_B отверждения, предпочтительно отверждают, нагревая минеральную вату до температуры в 150°С или выше.

Сырая вата или мат из сырой минеральной ваты согласно изобретению отличается тем, что содержит два связующих вещества А и В, из которых, по меньшей мере, связующее вещество В требует для отверждения нагревания до определенной температуры t_B отверждения или более высокой температуры, а связующее вещество А отверждается или способно к отверждению при температуре t_A, которая ниже температуры t_B отверждения связующего вещества В (t_A<t_B), при этом отверждению подвергают только связующее вещество А, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A отверждения, а связующее вещество В, отверждение которого проходит при более высокой температуре t_B отверждения, остается неотвержденным.

Предлагаемый способ изготовления мата из сырой минеральной ваты или «сырой ваты» отличается тем, что

в минеральную вату добавляют два связующих вещества А и В на этапе и/или после этапа получения волокон минеральной ваты, формирующих мат из сырой минеральной ваты, из которых, по меньшей мере, связующее вещество В требует для отверждения нагревания до определенной температуры t_B отверждения или более высокой температуры, а связующее вещество А отверждается или способно к отверждению при температуре t_A, которая ниже температуры t_B отверждения (t_A<t_B),

мат из сырой минеральной ваты, содержащий два связующих вещества А и В, отверждают, нагревая его до температуры t₁, которая ниже температуры t_B отверждения связующего вещества В, так чтобы t_A≤t₁<t_B, причем отверждению подвергают только связующее вещество А, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A отверждения, таким образом, получают мат из сырой минеральной ваты с еще неотвержденным связующим веществом В.

В контексте настоящего изобретения термины «мат из сырой минеральной ваты» и «сырая вата» используют в отношении как первичного, так и вторичного мата. Таким образом, обеспечена возможность изготовления изоляционного изделия, например, звена трубопровода, либо из вторичного мата, либо непосредственно из первичного мата. Если, например, звено трубопровода изготавливают непосредственно из первичного мата, то мат звена трубопровода сворачивают непосредственно из первичного мата

Подробное описание изобретения

Изобретение подробно описано далее со ссылкой на пример практической реализации, который, тем не менее, не следует рассматривать как вариант, ограничивающий объем правовой охраны, определенный в зависимых пунктах формулы изобретения.

Пример практической реализации

Данный пример относится к изготовлению звена трубопровода из минеральной ваты, либо из вторичного мата, либо непосредственно из первичного мата.

Минеральное сырье или горные породы расплавляют и перерабатывают одним из способов, хорошо известных из уровня техники, в волокна минеральной ваты, которые затем собирают в коллекторный барабан для формирования первичного мата.

В процессе образования волокон минеральной ваты, в частности, на расстоянии 10 см от места, где волокна начинают вытягиваться из минерального расплава, но до момента, когда волокна начнут формировать первичный мат в коллекторном барабане, в волокна минеральной ваты в качестве связующих веществ добавляют поливиниловый спирт и модифицированную мочевиной фенолоформальдегидную смолу. Поливиниловый спирт отверждается при комнатной температуре, однако, повысив температуру, например до 60°С, процесс отверждения можно ускорить. С другой стороны, модифицированная мочевиной фенолоформальдегидная смола имеет свою определенную температуру t_B отверждения, составляющую 160°С, при которой начинается ее полимеризация.

Оба связующих вещества добавляют в волокна минеральной ваты одновременно из двух отдельных носиков, установленных в зоне образования волокон на общем поперечном уровне, рядом с минеральным расплавом, по направлению движения поточной линии. В другом варианте поливиниловый спирт, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A (равной комнатной температуре), добавляют в минеральную вату только после образования волокон минеральной ваты, например, с помощью носиков, расположенных с каждой стороны первичного мата, или в случае изготовления звена трубопровода из вторичного мата - с помощью носиков, расположенных с каждой стороны вторичного мата.

Мат из сырой минеральной ваты (либо первичный, либо вторичный мат), в минеральную вату которого добавлены как поливиниловый спирт, так и модифицированная мочевиной фенолоформальдегидная смола, отверждают после добавления обоих связующих веществ, нагревая мат из сырой минеральной ваты до температуры, например, в 60°С, для ускорения отверждения поливинилового спирта. После того как поливиниловый спирт отвердился, мат из сырой минеральной ваты сворачивают в рулон и переносят в машину для формирования звеньев трубопровода с целью придания мату формы звена трубопровода.

Для придания свернутому мату из сырой минеральной ваты (как указано выше, либо первичному, либо вторичному мату) формы секции трубопровода одним из способов, хорошо известных из уровня техники, используют машину для формирования звеньев трубопровода, причем после придания мату необходимой формы его отверждают до готового звена трубопровода, нагревая предварительную заготовку звена трубопровода, содержащую мокрую модифицированную мочевиной фенолоформальдегидную смолу, до температуры в пределах 180-200°С, например до температуры в 200°С для отверждения связующего вещества В.

Для улучшения характеристик одного или обоих связующих веществ в минеральную вату изоляционного изделия можно дополнительно добавить связующие присадки. К наиболее важным подобным присадкам, известным специалистам в области техники, относятся силаны для улучшения адгезии, стабилизаторы для увеличения стойкости к ультрафиолетовому излучению, а также поверхностно-активные вещества.

В способ изготовления изоляционного изделия из минеральной ваты в минеральную вату добавляют два связующих вещества А и В на этапе и/или после этапа получения волокон минеральной ваты, образующих мат из сырой минеральной ваты, из которых, по меньшей мере, связующее вещество В требует для отверждения нагревания до определенной температуры t_B отверждения или более высокой температуры, а связующее вещество А отверждается или способно к отверждению при температуре t_A, которая ниже температуры t_B отверждения (t_A<t_B). Мат из сырой минеральной ваты, содержащий два связующих вещества А и В, подвергают предварительному отверждению, нагревая его до температуры t₁, которая ниже температуры t_B отверждения связующего вещества В, так чтобы t_A≤t₁<t_B, причем подвергают отверждению только связующее вещество А, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A отверждения. Отверждение формованного изоляционного изделия, содержащего еще неотвержденное связующее вещество В, и формирование готового изоляционного изделия из минеральной ваты осуществляют нагреванием его до температуры t_B отверждения связующего вещества В или более высокой температуры, так что связующее вещество В отверждается. Охарактеризованы также мат из сырой минеральной ваты и способ его получения. Технический результат: обеспечение гомогенности готового изделия. 3 н. и 5 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления изоляционного изделия из минеральной ваты, содержащий, по меньшей мере, следующие этапы:
получение волокон минеральной ваты,
формирование мата из сырой минеральной ваты из волокон минеральной ваты,
добавление в минеральную вату связующего вещества на этапе и/или после этапа получения волокон минеральной ваты, формирующих мат из сырой минеральной ваты,
дальнейшая обработка мата из сырой минеральной ваты, содержащего связующее вещество, и придание ему формы еще неотвержденного изоляционного изделия, а также
отверждение формованного еще неотвержденного изоляционного изделия с целью получения готового изоляционного изделия,
отличающийся тем, что
в минеральную вату добавляют два связующих вещества А и В на этапе и/или после этапа получения волокон минеральной ваты, образующих мат из сырой минеральной ваты, из которых, по меньшей мере, связующее вещество В требует для отверждения нагревания до определенной температуры t_B отверждения или более высокой температуры, а связующее вещество А отверждается или способно к отверждению при температуре t_A, которая ниже температуры t_B отверждения (t_A<t_B),
мат из сырой минеральной ваты, содержащий два связующих вещества А и В, подвергают предварительному отверждению, нагревая его до температуры t₁, которая ниже температуры t_B отверждения связующего вещества В, так чтобы t_A≤t₁<t_B, причем отверждению подвергают только связующее вещество А, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A отверждения, а также
выполняют отверждение формованного изоляционного изделия, содержащего еще неотвержденное связующее вещество В, и формирование готового изоляционного изделия из минеральной ваты, нагревая его до температуры t_B отверждения связующего вещества В или более высокой температуры, так что связующее вещество В отверждается.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используемое связующее вещество А, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A отверждения, представляет собой поливиниловый спирт, поливинилацетат или полиуретан.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используемое связующее вещество В, отверждение которого проходит при более высокой температуре t_B отверждения, представляет собой органическое или неорганическое связующее вещество, причем органическое связующее вещество предпочтительно выбирают из группы, включающей связующие вещества на основе фенолформальдегида, акрила и эпоксидных смол, а неорганическое связующее вещество относится к связующим веществам на основе жидкого стекла.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что связующее вещество А, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A отверждения, отверждают, нагревая его до температуры t₁, составляющей 20-140°С.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что связующее вещество В, отверждение которого проходит при более высокой температуре t_B отверждения, отверждают, нагревая его до температуры 150°С или выше.

6. Мат из сырой минеральной ваты, состоящий, главным образом, из уложенных слоями волокон минеральной ваты и предназначенный для производства изделий из минеральной ваты, в особенности формованных изоляционных изделий, отличающийся тем, что содержит два связующих вещества А и В, из которых, по меньшей мере, связующее вещество В требует для отверждения нагревания до определенной температуры t_B отверждения или более высокой температуры, а связующее вещество А отверждается или способно к отверждению при температуре t_A, которая ниже температуры t_B отверждения связующего вещества В (t_A<t_B), при этом происходит отверждение только связующего вещества А, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A отверждения, причем мат из сырой минеральной ваты, предварительно отвержденный указанным образом, имеет форму изоляционного изделия, причем связующее вещество В, отверждение которого проходит при более высокой температуры t_B отверждения, остается неотвержденным.

7. Мат из сырой минеральной ваты по п.6, отличающийся тем, что свернут в рулон.

8. Способ изготовления мата из сырой минеральной ваты по п.6, включающий в себя, по меньшей мере, следующие этапы:
получение волокон минеральной ваты,
формирование мата из сырой минеральной ваты из волокон минеральной ваты,
добавление в минеральную вату связующего вещества на этапе и/или после этапа получения волокон минеральной ваты, формирующих мат из сырой минеральной ваты, отличающийся тем, что в минеральную вату добавляют два связующих вещества А и В на этапе и/или после этапа получения волокон минеральной ваты, формирующих мат из сырой минеральной ваты, из которых, по меньшей мере, связующее вещество В требует для отверждения нагревания до определенной температуры t_B отверждения или более высокой температуры, а связующее вещество А отверждается или способно к отверждению при температуре t_A, которая ниже температуры t_B отверждения связующего вещества В (t_A<t_B), мат из сырой минеральной ваты, содержащий два связующих вещества А и В, отверждают, нагревая его до температуры t₁, которая ниже температуры t_B отверждения связующего вещества В, так чтобы t_A≤t₁<t_B, причем отверждению подвергают только связующее вещество А, отверждение которого проходит при более низкой температуре t_A отверждения, после чего мату из сырой минеральной ваты, предварительно отвержденному указанным образом, придают форму изоляционного изделия, и, таким образом, получают формованное изоляционное изделие из мата из сырой минеральной ваты с еще неотвержденным связующим веществом В.