Автономный воздуховод и способ повышения прочности панели из минеральной ваты для его изготовления - RU2340743C2

Описание

Изобретение относится к изолирующим материалам на основе минеральной ваты, и в частности - к материалам, предназначенным для изготовления автономных воздуховодов для распределения воздуха вентиляции или кондиционирования воздуха.

Изобретение относится к выполненной из минеральной ваты панели, имеющей полотно, закрывающее обе ее стороны; и имеющей существенные обладающие новизной характеристики и значительные преимущества по сравнению с известными средствами, используемыми для аналогичных целей в известном уровне техники.

В частности, изобретение относится к изготовлению панелей из минеральной ваты, предпочтительно, но не исключительно, из стекловаты, тип которых используется для изготовления автономных воздуховодов распределения кондиционированного воздуха; панелей, имеющих полотно, закрывающее обе их стороны; при этом упомянутое полотно предназначено для последующего нанесения на него, склеиванием, других покрытий для этой панели; причем упомянутое полотно, закрывающее обе стороны панели, обеспечивает существенное единообразное повышение конструкционной прочности полученной таким образом панели и, следовательно, улучшает характеристики воздуховода, в состав которого она входит, с точки зрения положительного и отрицательного давлений.

Областью применения изобретения является промышленность, изготавливающая воздуховодные установки, особенно установки кондиционированного воздуха.

В соответствии с известным уровнем техники изготовление автономных воздуховодов для распределения кондиционированного воздуха с использованием минеральной ваты, особенно - стекловаты, является обычной и широко распространенной практикой.

Действующие в Испании «Правила для Тепловых Установок в Зданиях» (RITE) в Разделе 04.4 характеризуют автономные распределительные воздуховоды, выполненные из листового металла и стекловаты.

Панели из минеральной ваты, обычно - из стекловаты, для выполнения воздуховодов состоят из выполненной из минеральной ваты основы, состоящей из стеклянных волокон, спеченных термоотверждающимися связующими, и имеющей покрытие на одной из своих двух сторон (края панели не должны обязательно иметь покрытие). Нужно пояснить, что термин «стороны» панели здесь обозначает основные стороны большей протяженности.

Обычные покрытия, используемые в этих панелях:

А) Внутренняя сторона воздуховода. Обычно эта поверхность имеет сложное покрытие, называемое «комплексом» и сформированное из соединенных вместе алюминиевой пленки и крафт-бумаги, причем их расположение и их состав, или порядок расположения слоев могут быть разными. В некоторой известной выпускаемой промышленностью продукции стеклянное полотно (нетканый материал из стекловолокна) вводится в состав основы панели во время ее изготовления на стороне, предназначенной быть внутренней стороной воздуховода; затем это полотно покрывают упомянутым комплексом. Также выпускается продукция, более или менее используемая, в которой покрытие внутренней поверхности состоит только из упомянутого полотна, без дополнительного комплекса покрытия.

Функция всех этих разных форм покрытия заключается в предотвращении отрыва волокон воздухом, циркулирующим в воздуховоде.

Б) Наружная сторона воздуховода. Эта поверхность также имеет покрытие металлическим слоем или многосоставное покрытие, т.н. «комплекс», выполненный из алюминиевого слоя, крафт-бумаги и стекловолокнистой сетки (расположение и состав, или порядок расположения слоев могут быть разными).

Известны панели этого типа, в которых основа может содержать полотно из стекловолокна только на одной из своих сторон; причем эта сторона всегда находится на внутренней поверхности воздуховода при выполнении такового.

В настоящее время промышленность не выпускает панели, содержащие полотно из стекловолокна на основе из минеральной ваты или из волокон органического полимера на внешней стороне, чтобы поэтому внешний комплекс или покрытие можно было приклеить непосредственно на нее.

Панели из стекловаты для изготовления воздуховодов нарезают и делают их сборку для создания сетей каналов распределения воздуха.

На практике воздух внутри воздуховодов, выполненных из этих панелей, перемещается с заданным статическим и динамическим давлением. Поэтому по причине давления, создаваемого воздухом внутри воздуховода, воздуховод должен обладать определенной прочностью для предотвращения деформации и исключения его последующего повреждения. Для исключения появления деформации, панели, из которых выполнены воздуховоды, должны иметь определенную изгибную прочность - независимо от армирующих элементов, которые могут размещаться в воздуховоде.

Для использования этих панелей в конкретном случае изготовления воздуховодов требуется изгибная прочность, или сопротивление деформации, ввиду действия и положительного давления (расширение воздуховода), и отрицательного давления (сжатие или уменьшение внутреннего сечения воздуховода). Панель должна обладать изгибной прочностью в обоих направлениях.

Прочность воздуховода этого типа можно определить по модулю упругости и моменту инерции панели. Изгибную прочность панели можно также определить по ее деформации под собственным весом или под нагрузкой.

Нужный уровень прочности обычно обеспечивают усовершенствованиями основы (обычно выполненной из минеральной ваты, как правило - из стекловаты, и из спекающих ее синтетических полимеров). Эти усовершенствования заключаются в обработке, или улучшении, данного типа стекловолокна и объединяющего его связующего; и также в повышении плотности сборки этих компонентов основы панели, помимо прочего.

Хотя различные слои покрытия, наносимые на основу панели, теоретически способствуют ее упрочнению, но повышение прочности не имеет существенного значения, либо по меньшей мере практически оно недостаточно, чтобы придать данной панели более высокий класс прочности, по причине ее не являющегося единообразным поведения, которое зависит от способа приложения давления на внутреннюю сторону воздуховода.

Основная задача настоящего изобретения заключается в создании панели из минеральной ваты, предпочтительно - из стекловаты, с существенно улучшенными характеристиками конструкционной прочности. Эта задача полностью решается панелью из минеральной ваты, являющейся предметом приводимого ниже описания, главные признаки которой указаны в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Настоящее изобретение, по существу, предлагает формирование панели, существенно отличающейся от других известных панелей этого же типа тем, что панель согласно настоящему изобретению имеет признак, заключающийся в ее покрытии полотном на обеих сторонах ее основы.

Прочность панели, имеющей единичное полотно для покрытия на своей внутренней стороне, по-видимому, не является единообразной по той причине, что полотно имеется только на одной стороне воздуховода.

Нужное повышение конструкционной прочности панели согласно этому изобретению обеспечено за счет повышения прочности поверхности и прочности на растяжение, обеспечиваемых полотном на обеих сторонах, в результате чего обеспечивается возможность получения воздуховодов с повышенным сопротивлением и к положительным давлениям, и к отрицательным давлениям (импульсные и рециркуляционные, или всасывающие воздуховоды).

Согласно настоящему изобретению полотно размещено на каждой стороне или поверхности основы панели; при этом полотно может быть выполнено из стекловолокна или из волокон органических полимеров, либо может содержать смеси волокон сложных полиэфиров или стекловолокна, сотканных вместе, или нетканых и соединенных вместе при помощи синтетического связующего или синтетического полимера; и может также содержать, как вариант, сформированное из пряжи армирование. Таким образом, обеспечивается в значительной степени усиленная панель с большей конструкционной прочностью, поведение которой по отношению к положительному или отрицательному давлениям существенно улучшено при ее использовании в изготовлении воздуховодов для установок кондиционирования воздуха.

Другим аспектом изобретения также является способ повышения прочности панели из минеральной ваты, тип которой используется для изготовления воздуховодов.

Эти и другие признаки и преимущества изобретения поясняются в приводимом ниже подробном описании, являющимся только примером, не подразумевающим его ограничение; и со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором изображено схематическое изображение в перспективе части панели из минеральной ваты, выполненной в соответствии с настоящим изобретением.

Как упомянуто выше, подробное описание предпочтительного осуществления панели настоящего изобретения приведено со ссылкой на прилагаемый чертеж. В этом контексте чертеж схематически показывает изображение в перспективе основы 1 из минеральной ваты, внутренняя и внешняя поверхности которой выполнены с возможностью, согласно настоящему изобретению, нанесения на них обеих полотна 2; при этом полотно прикреплено к упомянутым поверхностям и проходит полностью по упомянутым соответствующим поверхностям; также возможно нанесение нужных покрытий 3, 4 на внешнюю сторону.

Каждое из полотен 2, являющихся частью внутренней и внешней поверхностей панели, состоит из множества стеклянных волокон или волокон из органического полимера - тканых или нетканых. Материалы, из которых изготавливаются упомянутые полотна 2, могут также предпочтительно содержать смесь полимерных (особенно из сложного полиэфира) волокон и стекловолокна.

Например, масса полотна, целесообразного в соответствии с настоящим изобретением, может составлять около 30-50 г/м², предпочтительно: 35-40 г/м².

В случае применения стекловолокна оно может быть волокном минеральной ваты, получаемым удлинением стеклянных нитей в газовом потоке; либо оно может быть нарезанными прядями стеклоткани.

Как правило, полотна, особенно нетканые полотна, могут содержать волокна, связанные синтетическим связующим или синтетическим полимером.

Волокна, составляющие полотна - тканые или нетканые - могут содержать армирующую пряжу, природную или искусственную пряжу, особенно полимерную пряжу, или стеклянные пряди, полученные удлинением/намоткой стеклянных нитей.

Полотна 2 прикрепляют к основе 1 из минеральной ваты (предпочтительно - стекловаты) во время изготовления основы, до введения синтетических связующих в вулканизационную печь; при этом связующие смешивают со стекловолокном минеральной ваты. Приклеивание полотен 2 к основе 1 обычно выполняют с помощью синтетического связующего того же типа, которое спекает волокна с образованием минеральной ваты. Содержащую еще не отвержденное синтетическое связующее минеральную вату размещают между двумя поверхностями полотна упомянутого типа с двух ее сторон. Минеральную вату, содержащую на каждой из ее сторон полотно 2, вводят в печь, в которой связующее отверждается под действием тепла, в результате чего части этой многослойной структуры соединяются и образуют конструкцию в виде жесткой панели. Этот способ нанесения полотен 2 на основу 1 из минеральной ваты обеспечивает прочное совместное соединение упомянутых элементов, обеспечивая повышенную прочность основы 1, гораздо большую, чем эти же полотна могли обеспечить, если бы они были нанесены другим способом.

Следовательно, панель согласно настоящему изобретению имеет следующую конфигурацию, начиная с внутренней поверхности, контактирующей с воздухом, идущим в воздуховоде, изготовленном из этих панелей.

- Внутреннее покрытие 3 сформировано из сложной многослойной самой обычной, помимо прочего, конфигурации, включающей в себя алюминиевую пленку и крафт-бумагу;

- Основа 1 панели состоит из объема, выполненного из минеральной ваты, в частности из стекловаты заданной плотности, и на своих внешней и внутренней сторонах содержит полотно 2 из стекловолокна или волокон органического полимера, либо из их комбинации; и

- Внешнее покрытие 4 выполнено из сложной многослойной самой обычной, помимо прочего, конфигурации, включающей в себя алюминиевую пленку, сетку из стеклянных прядей и крафт-бумагу.

Состав панели в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает возможность реализации усовершенствований, в частности относящихся к свойствам, требуемым от этого типа панели для ее использования в воздуховодах кондиционирования воздуха, особенно к ее изгибной прочности. Это увеличение прочности дает два основных преимущества: сопротивление расширению или деформации воздуховода, изготовленного из усовершенствованных панелей; и изгибная прочность крупных панелей (длиной около 3 м и с толщиной 2,5 см), требуемая при складировании и транспортировании до изготовления воздуховодов. Снижение риска изгиба надвое панелей, что предотвращает использование панели в участках изгиба (трата материала), также является важным преимуществом с точки зрения затрат на складирование и установку.

Помимо этого, поскольку обычно для повышения жесткости панели увеличивают плотность ее основы 1 или увеличивают содержание синтетических связующих, поэтому нанесение полотна 2 на обе поверхности основы 1 панелей способствует снижению этих показателей с получением тех же результатов, или даже с большей эффективностью. Это уменьшение плотности может доходить до 5%, или, как вариант, можно снизить содержание связующего свыше 2% по сравнению со значением в эквивалентных панелях, не имеющих предлагаемых усовершенствований (например, снизив содержание связующего с 12% до менее 10%). Уменьшение этих показателей понизит производственные затраты. Таким образом, при сравнении двух панелей: первой панели обычного типа без полотна на обеих сторонах, и второй панели, выполненной согласно настоящему изобретению, т.е. с полотном на обеих сторонах; результат сравнения будет заключаться в том, что панель согласно данному изобретению, имея ту же конструкционную прочность, имеет плотность, составляющую около 95% плотности первой панели.

Приводимая ниже таблица показывает результаты измерений отклонения согласно стандарту EN 13403 у панели согласно изобретению и, для сравнения, у панели без полотен. Демонстрируется эквивалентный уровень прочности, со значительным уменьшением плотности в панели согласно настоящему изобретению.

Включение согласно настоящему изобретению полотна 2 на внешней поверхности основы 1 панели также обеспечивает возможность повысить прочность панели на прокол, если она имеет покрытие на этой стороне. Это преимущество можно использовать для сокращения покрытий или комплексов 3, 4, впоследствии прикрепляемых к основе 1, поскольку испытываемые ими механические напряжения будут меньшими благодаря тому, что полотно повышает механическую прочность всей конструкции. Поэтому возможные снижения упомянутых показателей в этих комплексах скажутся на массе органических компонентов в этих комплексах, и таковое снижение понизит пожароопасность внешнего покрытия и этой продукции в целом.

Согласно настоящему изобретению: если полотно 2 используется на внешней поверхности основы 1 панели, то при этом получается более гладкая поверхность, в результате чего последующие покрытия (комплексы) можно будет на нее наносить с меньшим количеством клея, что также снижает пожароопасность продукции и покрытия; и это подтверждено испытаниями этих характеристик, проведенными в независимых лабораториях.

Изложенное выше описание будет достаточным для специалиста в данной области техники, чтобы понять объем и преимущества настоящего изобретения, для создания и его осуществления.

Также нужно упомянуть, что изобретение изложено на примере его предпочтительного осуществления, и в нем могут быть сделаны модификации без изменения существа изобретения, например модификации форм, габаритов или даже материалов изделия и его компонентов.

Реферат

Изобретение относится к автономным воздуховодам и панелям, используемым при их изготовлении. Автономный воздуховод, в частности воздуховод для кондиционирования воздуха, выполнен из панелей из минеральной ваты с повышенной конструкционной прочностью, содержащих центральную основу, выполненную из минеральной ваты, в частности из стекловаты, и покрытую на обеих ее сторонах покрытиями. Основа содержит соответствующее полотно на поверхностях внутренней и внешней сторон, простирающееся полностью по упомянутым поверхностям. Оба полотна соединены с поверхностями основы посредством отверждаемых при нагревании связующих. Полотно, покрывающее каждую сторону основы, состоит из стекловолокна или волокна из органического полимера, связанного вместе посредством синтетического связующего или синтетического полимера, либо из смеси полимерного волокна и стекловолокна. Охарактеризован также способ повышения прочности панели, используемой при изготовлении автономного воздухопровода. Технический результат: повышение конструкционной прочности за счет повышения прочности поверхности и прочности на растяжение. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Формула