способ получения матов из минеральных волокон

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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 1305^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 1505^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.