Волокнистая изоляция с фунгицидом - RU2365688C2
Код документа: RU2365688C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение, в основном, относится к области волокнистых изолирующих материалов, в частности, к области рыхлых волокнистых изолирующих материалов или к матам волокнистых изолирующих материалов.
Уровень техники
Производство волокнистых изолирующие материалов осуществляется путем формирования волокон из расплавленной массы минерального сырья, с помощью центрифуги, вращающейся с высоким числом оборотов в минуту. Таким образом, производят тонкие волокна. При производстве рыхлых изолирующих материалов или изолирующих материалов в виде ваты множество волокон собирают вместе для образования рыхлых изолирующих материалов. Альтернативно, для производства мата изолирующего материала, собранные волокна обрызгивают жидкой связующей смесью или вносят порошкообразное связующее вещество, обычно фенолоальдегидный полимер, термопласт, реактопласт, акриловый, винилакриловый или другой растворимый полимер. Волокна собирают на конвейере для формирования толстого мата. Связующее вещество затем затвердевает в вулканизационной печи. Невулканизированный мат перед затвердением может быть подогнан так, чтобы его в дальнейшем можно было применить для футеровки канала, обшивки канала или изоляции труб. Альтернативно, мат в дальнейшем нарезают и/или нарубают на отдельные плиты изолирующего материала. В некоторых случаях наносят облицовочный материал, для того чтобы защитить мат, по меньшей мере, с одной стороны парозащитным покрытием.
Волокнистый изолирующий материал подвержен зарастанию грибками, так как доступен для микроорганизмов, особенно когда изоляция размещена в сыром окружении, таком, например, какое бывает в находящихся под землей основаниях зданий или в плохо вентилируемых полостях под крышей.
В патенте U.S. Patent No. 6399694 раскрыт способ добавления фунгицида к плитам изолирующего материала, пока те еще находятся на конвейере, но сразу же после производства волокон, связанных вместе связующим веществом. Этот же патент (U.S. Patent No. 6399694) раскрывает дополнительный способ добавления фунгицидов к изоляционным плитам, непосредственно на месте, где эти плиты изолирующего материала будут размещены. В каждом из этих раскрытых способов фунгициды наносили наружно к связующему веществу, и само связующее вещество не было стойким к действию плесени. В каждом из этих раскрытых способов управление производством не включало контроль концентрации фунгицида и контроль рассеивания фунгицида, даже его распределение по теплоизоляционному материалу. WO 02/092578 A1 раскрывает буру для поглощения в инфракрасной области и для рассредоточения, но не как фунгицид.
Таким образом, до этого изобретения добавление фунгицидов к готовым плитам изолирующего материала не сопровождали контролем производства при нанесении фунгицидов в контролируемых концентрациях. Например, контроль производства мог понадобиться для того, чтобы работу с фунгицидами не производили вручную, и для предотвращения применения фунгицидов в потенциально токсичных количествах. К тому же контроль производства потребуется для обоснования рекламы и для маркировки волокнистой изоляции как устойчивой к плесени. Затем, например в будущем, производитель фунгицида может усовершенствовать рекомендуемые концентрации для устойчивости к грибковому росту, что приведет к необходимости контроля производства при нанесении фунгицида в концентрациях, рекомендованных производителем.
Отсутствие контроля производства при добавлении фунгицида к плите изолирующего материала может вызвать нестабильность в измеряемых физических свойствах плит изолирующего материала. Таким образом, добавление фунгицида в контролируемых количествах исключает возникновение нестабильности в физических свойствах, которую обнаруживают при помощи тестирования изоляционного материала на соответствие восстановления толщины и других физических свойств промышленным стандартам.
Следовательно, в настоящее время существует необходимость в волокнистом изолирующем материале с контролируемой концентрацией фунгицида. Более того, в настоящее время существует необходимость в способе производства волокнистого изолирующего материала с контролируемой концентрацией фунгицида.
Более того, в настоящее время существует необходимость в волокнистом изолирующем материале с диспергированной добавкой, которая полезна для волокнистого изолирующего материала, более того, фунгицид объединен с этой диспергированной добавкой. Более того, в настоящее время существует необходимость в волокнистом изолирующем материале с диспергированной добавкой, который будет устойчив к плесени. Более того, в настоящее время существует необходимость в производственном процессе, диспергирующем фунгицид в виде диспергированной добавки в связующем веществе, которое связывает волокна между собой для производства мата изолирующего материала.
Более того, в настоящее время существует необходимость в мате изолирующего материала или рыхлом волокнистом изолирующем материале с диспергированным фунгицидом. Более того, в настоящее время существует необходимость в производственном процессе для диспергирования фунгицида по всему объему волокнистого изолирующего материала.
Краткое раскрытие изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает способ изготовления волокнистого изолирующего материала путем диспергирования как фунгицида, так и диспергированной добавки между волокнами изолирующего материала, с последующим закреплением диспергированной добавки на месте на волокнах. Преимущество изобретения заключается в том, что фунгицид диспергируют в контролируемой концентрации. Более того, увеличивается устойчивость волокнистого изолирующего материала к плесени. Более того, волокна обрабатывают фунгицидом при производстве волокнистого изолирующего материала на стадии образования. Фунгицид в этом документе имеет отношение к веществу, которое уничтожает грибки, а также к фунгистату, который ингибирует или препятствует росту грибков. Согласно воплощению изобретения, фунгицид объединяют с диспергированной добавкой, к примеру, растворением в диспергированной добавке или абсорбцией на диспергированной добавке, или смешиванием с диспергированной добавкой, в результате образования химических связей или путем образования эмульсии, например.
Приведен способ настоящего изобретения, с помощью которого альтернативно производят рыхлый изолирующий материал и в котором диспергированную добавку фиксируют на волокнах изолирующего материала. Диспергированную добавку фиксируют физическими, химическими или электростатическими взаимодействиями с волокнами. Альтернативно, рыхлый изолирующий материал изготовляют крошением и/или измельчением мата, изготовленного из обработанных фунгицидом волокон, на мелкие кусочки, которые упаковывают.
Способ настоящего изобретения, с помощью которого альтернативно производят маты изолирующего материала, такие как плиты, рулоны, футеровку канала или обшивки для теплоизоляции или звукоизоляции, в которых диспергированная добавка является связывающим волокна друг с другом связующим веществом.
Согласно другому воплощению настоящего изобретения способ дополнительно включает стадию контролирования концентрации фунгицида относительно единицы измерения диспергированной добавки или единицы измерения волокон.
Согласно другому воплощению изобретения, настоящее изобретение обеспечивает способ изготовления волокнистого изолирующего материала путем диспергирования фунгицида и связующего вещества среди множества волокон, с последующим накоплением волокон и диспергированного фунгицида и связующего вещества и затвердением связующего вещества. Преимущество изобретения заключается в том, что связующее вещество становится устойчивым к плесени. Другое преимущество изобретения заключается в том, что фунгицид находится в связующем веществе, которое связывает волокна между собой.
Согласно другому воплощению способа настоящего изобретения, способ дополнительно включает стадию объединения фунгицида и связующего вещества в жидкую смесь связующего вещества. Преимущество заключается в том, что жидкое связующее вещество служит в качестве диспергированной добавки и к тому же применяется как диспергирующий агент для диспергирования фунгицида.
Согласно другому воплощению настоящего изобретения, способ дополнительно включает стадию объединения фунгицида с водой, с последующей стадией смешивания связующего вещества и фунгицида в жидкую смесь связующего вещества.
Согласно другому воплощению настоящего изобретения, способ дополнительно включает стадию стабилизации рассеивания фунгицида с помощью эмульгатора.
Согласно другому воплощению настоящего изобретения, способ дополнительно включает стадию диспергирования фунгицида среди множества волокон, затем следует стадия диспергирования связующего вещества среди волокон, стадия накопления волокон и диспергированного фунгицида и диспергированного связующего вещества и стадия затвердения связующего вещества.
Согласно другому воплощению настоящего изобретения, способ дополнительно включает стадию контролирования концентрации фунгицида для ограничения нестабильности одного или нескольких физических свойств волокнистого изолирующего материала.
Дополнительно, настоящее изобретение обеспечивает волокнистый изолирующий материал с фунгицидом в связующем веществе, со связующим веществом, диспергированным среди волокон, и со связующим веществом, связывающим волокна друг с другом.
Согласно воплощению настоящего изобретения, концентрация фунгицида контролируется относительно единицы измерения связующего вещества на единицу измерения волокон.
Согласно дополнительному воплощению изобретения, концентрация фунгицида контролируется ниже токсического уровня.
Согласно дополнительному воплощению изобретения, концентрация фунгицида контролируется для ограничения нестабильности физических свойств изолирующего материала.
Согласно другому воплощению изобретения, парозащитное покрытие закрывает, по меньшей мере, основную поверхность мата.
Согласно другому воплощению изобретения, парозащитное покрытие, содержащее фунгицид, закрывает, по меньшей мере, основную поверхность мата.
Другие воплощения изобретения будут объяснены примерами, приведенными в последующем детальном описании, данном вместе с сопроводительными чертежами.
Краткое раскрытие чертежей
Фигура 1 - схематический вид установки для диспергирования фунгицида и диспергированной добавки среди волокон изолирующего материала.
Фигура 2А - изометрический вид волокнистого изолирующего материала.
Фигура 2В - вид, подобный фигуре 2А и раскрывающий волокнистый изолирующий материал, закрытый парозащитным покрытием.
Фигура 3 - блок-схема различных воплощений способа диспергирования фунгицида и диспергированной добавки, с последующим накоплением волокон с фунгицидом, объединенным с диспергированной добавкой.
Фигура 4 - схематический вид установки для диспергирования фунгицида и диспергированной добавки среди волокон изолирующего материала при производстве рыхлого волокнистого изолирующего материала.
Осуществление изобретения
Фигура 2А раскрывает волокнистый изолирующий материал, включающий мат (200) из волокон изолирующего материала, связанных вместе связующим веществом. R-величина изолирующего материала характеризует теплопроводность изоляционного материала. Толщина мата (200) обычно пропорциональна R-величине. Мат (200) затем нарезают на куски, называемые плитами изолирующего материала. Плиты изолирующего материала включают рулоны или более короткие нескрученные отрезки единого куска материала, как показано фигуре (200b), или затем на них делают надрезы для формирования множественных сегментов (200a), которые могут быть оторваны или отрезаны от плиты изолирующего материала по надрезам (200c). Плиты изолирующего материала имеют заданные длину и ширину для размещения в соответствующих полостях в пустотелой стене или на чердаке строения.
Как раскрыто на фигуре 2В, плиты изолирующего материала закрыты или облицованы парозащитным покрытием (500) в виде парозащитной пленки или, как раскрыто на фигуре 2А, остаются непокрытыми или необлицованными. Облицованные плиты изолирующего материала могут быть применены в тех же местах, где применяются необлицованные плиты изолирующего материала. Необлицованные плиты изолирующего материала пригодны для размещения позади отдельно установленных парозащитных покрытий. Необлицованные плиты изолирующего материала особенно пригодны для укладки на уже существующие изоляции чердаков для увеличения R-величины изоляции чердаков.
Покрытые плиты изолирующего материала - это плиты из изолирующего материала, которые закрыты или облицованы парозащитным покрытием (500) в виде парозащитной пленки, которая включает, но не ограничивается крафт-бумагой, покрытой битумный материалом или материалом, удерживающим пар, полиамидом (ПА), полиэтиленом (ПЕ), полипропиленом (ПП), полибутиленом (ПБ), поливинилхлоридом (ПВХ), поливинилацетатом (ПВА), полиэтилентерефталатом (ПЕТ), поливинилиденхлоридом (ПВДХ), полиэстером, полистиролом, полипропиленом, фторполимером, поливинилом, полиуретаном, поликарбонатом и их комбинациями, и дополнительно включает, но не ограничивается, совместной экструзией двух или более полимеров из числа перечисленных. Парозащитная пленка образует препятствие для переноса водяного пара или характеризуется такой проницаемостью для пара, что позволяет избирательно пропускать водяной пар в зависимость от относительной влажности окружающего воздуха. Парозащитное покрытие закрывает, по меньшей мере, основную лицевую поверхность каждой плиты изолирующего материала. Альтернативно, парозащитное покрытие (500) закрывает одну или более поверхностей плиты изолирующего материала, включая боковые стороны каждой плиты изолирующего материала. Парозащитное покрытие (500) может быть обработано концентратом фунгицида или биоцида.
Плитами изолирующего материала обычно заполняют полости между деталями каркаса здания. Парозащитное покрытие (500) может дополнительно иметь боковые ушки или клапаны (500a), которые прикрепляют к деталям каркаса, тем самым закрепляя плиты изолирующего материала на месте, и по желанию можно вытягивать боковые ушки или клапаны для того, чтобы закрыть детали каркаса. Если плиты изолирующего материала были частично разделены на сегменты (200a), парозащитное покрытие (500) дополнительно частично разделяли на сегменты с помощью перфорации (502).
На стадии формирования мат (202) обычно формируют, во-первых, путем производства волокон (104), с последующим образованием волокнами падающего, текущего потока волоконной вуали или волоконной шерсти. Связующее вещество наносят на поток волокон (104), затем волокна (104) собирают для формирования толстого мата из волокон (104) на конвейере, где конвейер включает конвейерную ленту или формирующую цепь. Волокна (104) собирают разными способами. Известный способ накопления приводит к распределению волокон случайным образом, и образованный мат имеет колебания в плотности на всем своем протяжении. Напротив, известный способ укладки воздухом приводит к равномерному распределению волокон (104), и образованный мат имеет постоянную плотность на всем своем протяжении. Затем связующее вещество затвердевает для обеспечения связывания волокон (104) мата друг с другом застывшим связующим веществом. Например, патент U.S. Patent No. 4,090,241 раскрывает оборудование для производства текучих стеклянных волокон с помощью процесса ослабления пламени и формирования толстого мата из волокнистого изолирующего материала в формирующей цепи. Альтернативно, стеклянные волокна производили с помощью процесса кругового вращения (с помощью центрифуги), например, как это описано в WO 02/070417.
Фигура 1 раскрывает часть оборудования (100), применяемого для образования волокнистого изолирующего материала на стадии формирования. Оборудование (100) имеет кольцо для нанесения связующего вещества (102), которое окружает текущий поток волокон (104). Кольцо для нанесения связующего вещества (102) - это полая труба, имеющая множество форсунок, направленных внутрь кольца (102) и навстречу текущему потоку волокон (104).
Кольцо для нанесения связующего вещества (102) имеет входное отверстие (106), в которое жидкая смесь связующего вещества, подаваемая из резервуара с жидкой смесью связующего вещества (108), накачивают под давлением. Форсунки (100a) разбрызгивают связующее вещество между волокнами (104) в то время, как волокна протекают через кольцо (102). Согласно воплощению изобретения, полимер связующего вещества объединяют и замешивают в жидкость, включающую, но не ограниченную, водой, для формирования жидкой смеси связующего вещества, имеющей связующее вещество в растворе или в суспензии, такой как эмульсия или взвесь в суспензии. Согласно воплощению изобретения, жидкая смесь связующего вещества служит в качестве диспергированной добавки, которая увеличивает полезность волокнистого изолирующего вещества. Обычно связующее вещество дополнительно комбинируют и смешивают с жидкостью вместе с катализатором, аппретирующим составом и пылеулавливающим маслом. Более того, в составе жидкой смеси связующего вещества может быть антипирен, вещества, отражающие или поглощающие инфракрасное излучение, другие вещества-доноры ионов, любое из которых увеличивает полезность изолирующего материала.
При повторном обращении к фигуре 1, в оборудовании (100) имеется разбрызгивающее воду кольцо (110), которое окружает текущий поток волокон (104) и находится над кольцом для нанесения связующего вещества (102). Разбрызгивающее воду кольцо (110) сходно по конструкции с кольцом для нанесения связующего вещества (102), так как также имеет множественные форсунки (100b), направленные внутрь кольца (102) и навстречу текущему потоку волокон (104). Разбрызгивающее воду кольцо (110) имеет входное отверстие (112), в которое вода или питьевая вода подаются из городских источников, или техническая вода, известная как промывная вода, накачивается под давлением из резервуара воды для разбрызгивания (114). Вода разбрызгивается через форсунки (100b) для охлаждения волокон (104) водой в то время, когда они проходят через кольцо (110). Согласно воплощению изобретения, кольцо (110) и форсунки (100b) диспергируют фунгицид среди волокон (104) изолирующего материала, затем следует диспергирование с помощью форсунок (100a) связующего вещества среди волокон (104) в то время, когда они проходят через кольцо (102).
Согласно воплощению настоящего изобретения, с помощью оборудования (100) для нанесения связующего вещества на волокна (104), дополнительно наносят фунгицид в контролируемых концентрациях для диспергирования на всем протяжении волокон (104). Связующее вещество - это диспергированная добавка, которая диспергирована среди волокон (104). В типичном воплощении этого изобретения, диспергированная добавка служит в качестве диспергирующего агента для диспергирования фунгицида. Концентрацию контролировали путем измерения концентрации фунгицида по отношению к измеренной единице объема или единицы массы диспергированного связующего вещества для каждой единицы объема или единицы массы волокнистого изолирующего материала. Фунгицид диспергируют вместе со связующим веществом на всем протяжении волокон (104) при помощи кольца для нанесения связующего вещества (102), применяемого как в качестве устройства для нанесения фунгицида, так и в качестве устройства для нанесения связующего вещества. Производственное оборудование (100) может иметь множество потоков волокон (104) и множество колец (102) и (110). После этого волокна (104), содержащие диспергированное связующее вещество и диспергированный фунгицид, собирают для формирования толстого мата из волокон (104). После того как связующее вещество затвердеет, фунгицид находится в затвердевшем связующем веществе и диспергируется связующим веществом, которое связывает волокна между собой (104). Альтернативно, в оборудовании (100) может быть применено одно или более колец (110) в формирующей секции оборудования (100) для диспергирования фунгицида без связующего вещества в соответствующих потоках только что образованных волокон (104). Таким способом обработанные фунгицидом волокна (104) производят в виде рыхлого изоляционного материала, в значительной степени свободного от связующего вещества.
Патент U.S. Patent No. 6,399,694 раскрывает то факт, что фунгицид может быть добавлен к законченному мату, еще находящемуся на конвейере, подразумевая, что фунгицид попадет на связующее вещество после того, как связующее вещество затвердеет. Альтернативно, фунгицид наносили на поверхность путем добавления фунгицида к плитам изолирующего материала, в местах, где размещали эти плиты изолирующего материала.
Более того, до этого изобретения фунгицид наносили на различные волокна неровно, так как фунгицид добавляли к мату, который был толстым и зачастую плотным, что приводило к неровному распределению среди различных волокон. Более того, волокна в мате были уже соединены друг с другом связующим веществом, которое к тому же приводило к образованию участков с разной плотностью в мате, что препятствовало попаданию фунгицида в некоторые волокна. Так как фунгицид был добавлен после производства мата, то контроль производства, требуемый для того, чтобы убедится, что фунгицид распределился по всему мату, отсутствовал. Более того, работа с фунгицидом производилась вручную, и фунгицид наносили в потенциально токсичных концентрациях. Более того, не проводили производственные испытания для того, что определить, не меняет ли фунгицид физические свойства изолирующего материала. Производственные испытания могли бы показать наличие нестабильности в физических свойствах, и особенно ответить на вопрос, соответствует ли обработанный фунгицидом изоляционный материал промышленным стандартам по восстановлению толщины и другим физическим свойствам.
Согласно воплощению изобретения, фунгицид диспергируют среди волокон изолирующего материала, и диспергированную добавка диспергируют среди волокон изолирующего материала. Диспергированная добавка - это связующее вещество, которое размешано в жидкости, предпочтительно в воде, для получения жидкой смеси связующего вещества, поставляемой из резервуара (108) жидкой смеси связующего вещества.
Согласно другому воплощению изобретения, фунгицид объединяют с жидкой смесью связующего вещества, которая включает связующее вещество в жидкости, предпочтительно в воде. Фунгицид замешивают в жидкую смесь связующего вещества как путем растворения, так и путем получения суспензии в виде эмульсии или в виде взвеси в суспензии, фунгицид химически совместим со связующим веществом. Связующее вещество замешивают в жидкость как путем растворения, так и путем получения суспензии. Предпочтительно, чтобы связующее вещество и жидкость образовали эмульсию. Например, связующее вещество обычно включает способный к затвердеванию акриловый или фенольный (фенол-формальдегидный) полимер или другие термореактивные полимеры, такие как эпоксидные полимеры или полиэфиры, а также мочевину, лигнин, силан, пылеулавливающее масло и/или аммиак. Боле того, эмульсию смешивают с эмульгирующей смесью, состоящей из компонентов, перечисленных далее, таких как антипирен и/или ионизированный раствор для обработки волокон (104) изолирующего материала заданным ионом. Жидкая смесь связующего вещества поставляется из резервуара (108) жидкой смеси связующего вещества. Затем эмульсию жидкой смеси связующего вещества быстро объединяют с фунгицидом.
Фунгицид может быть объединен с жидкой смесью связующего вещества и перемешан с помощью взбалтывания, осуществляемого, например, путем перемешивания в резервуаре (108) или с помощью внесения фунгицида в жидкую смесь связующего вещества в резервуаре (108) или во входном отверстии (106). Постоянное перемешивание с помощью известных в промышленности смесителей и/или аппаратов для эмульгирования было добавлено для предотвращения оседания несмешивающихся фунгицидов или взвесей фунгицидов в суспензии. Эмульгатор, к примеру, включает, но не ограничивается, масляную эмульсию Mulrex 90 торговой марки Exxon Mobil Corporation.
Когда волокна (104) накоплены, и связующее вещество затвердело, фунгицид предпочтительно будет эмульгирован со связующим веществом и будет диспергирован среди волокон (104). Были сделаны микрофотографии, которые раскрывают диспергированное связующее вещество в виде узелков, или капелек, или частичек, прилипших к волокнам. Таким образом, диспергированное связующее вещество распределяет или диспергирует фунгицид среди волокон (104) в контролируемой концентрации.
Согласно другому воплощению изобретения, фунгицид был добавлен к разбрызгиваемой воде и замешан в резервуаре для разбрызгиваемой воды (114) или был внесен в резервуар (114) или во входное отверстие (112). Это воплощение отделяло фунгицид от жидкой смеси связующего вещества, оно особенно подходит для случая, когда фунгицид химически не совместим со связующим веществом, и/или когда требуется длительное перемешивание в воде с помощью смесителя из-за плохой растворимости фунгицида, например, для того чтобы фунгицид оставался в растворе или в суспензии, и/или когда эмульгатор был добавлен для поддержания фунгицида в несмешивающемся состоянии, и/или когда фунгицид находился в виде взвеси в суспензии. Дополнительно, это воплощение изобретения отделяло химически несовместимый эмульгатор и/или взвеси от жидкой смеси связующего вещества в резервуаре жидкой смеси связующего вещества (108). Фунгицид наносят на волокна с помощью разбрызгивающего воду кольца или наносящего воду кольца (110). Отверстия форсунок (100b) достаточно большие для того, чтобы пропускать взвешенные частицы фунгицида. Более того, воплощение оборудования (100) имеет форсунки для воздушного распыления (100b) для последующей очистки отверстий форсунок (100b) от частиц взвеси. Разбрызгивающее воду кольцо (110) находится выше кольца для нанесения связующего вещества (102), которое диспергирует жидкую смесь связующего вещества среди волокон. Фунгицид диспергируют водой среди волокон (104) с помощью наносящего воду кольца (110), применяемого как в качестве аппликатора фунгицида, так и в качестве аппликатора воды. После этого жидкую смесь связующего вещества диспергируют среди волокон (104) с помощью кольца (102) для объединения с диспергированным фунгицидом. Когда волокна (104) будут накоплены, и связующее вещество затвердеет, фунгицид будет объединен со связующим веществом, предпочтительно, в виде эмульсии, и связующее вещество будет диспергировано среди волокон (104) для распределения фунгицида среди волокон (104). Затем связующее вещество прикрепляется к поверхности волокон (104). На стадии прикрепления связующее вещество затвердевает для прикрепления связующего вещества к волокнам (104). Волокна (104) связываются друг с другом связующим веществом. Альтернативно, кольцо (110) может быть применено для диспергирования фунгицида без связующего вещества среди только что образованных волокон (104), эти волокна (104) собирают и нарубают на куски, и затем упаковывают как рыхлый изолирующий материал, обработанный фунгицидом.
Фигура 3 раскрывает воплощение способа изготовления волокнистого изолирующего материала с помощью технологической стадии (300), при проведении которой замешивали связующее вещество в жидкость для образования жидкой смеси связующего вещества, например в виде эмульсии, в виде суспензии частиц или в виде раствора. Более того, способ включает технологическую стадию (302), где фунгицид добавляли к связующему веществу, например, с помощью первичного растворения фунгицида в воде, что обеспечивает получение жидкости, которая легко может быть добавлена к жидкой смеси связующего вещества. Технологические стадии (300) и (302) являются примером объединения фунгицида и связующего вещества. Объединенные фунгицид и связующее вещество, например, в том виде, в котором они объединены в жидкой смеси связующего вещества, поставляют из резервуара жидкой смеси связующего вещества (108) в кольцо (102), с последующим диспергированием фунгицида и связующего вещества среди волокон изолирующего материала (104) в ходе технологической стадии (304). Кольцо для нанесения связующего вещества (102) применяют для проведения стадии (304). За технологической стадией (304) следует стадия (306), заключающаяся в накоплении волокон для формирования мата изолирующего материала (200), состоящего из множества волокон (104) и диспергированного фунгицида и связующего вещества, затем следует технологическая стадия (308), заключающаяся в закреплении связующего вещества с заключенным в нем фунгицидом на волокнах изолирующего материала (104). Например, в ходе технологической стадии (308) происходило нагревание и затвердевание связующего вещества, с образованием стабильной конденсированной эмульсии, содержащей фунгицид. Мат (200) содержит непокрытый волокнистый изолирующий материал для теплоизоляции и звукоизоляции или для футеровки канала, и/или мат, который может быть нарезан на слои или нарублен на плиты изолирующего материала (200b) и затем нарезан на слои и/или нарублен на сегменты (200a). Альтернативно, мат (200) нарубается и/или измельчается на кусочки для получения волокон рыхлого изолирующего материала (104), содержащих диспергированный фунгицид. После этого волокна рыхлого изолирующего материала (104) упаковывают в виде компактной рыхлой изоляции. Альтернативно, волокна рыхлого изолирующего материала (104) могут также быть сформированы с помощью оборудования, раскрытого на фигуре 4, в виде компактной рыхлой изоляции, упакованной в мешки.
Более того, фигура 3 раскрывает альтернативное воплощение способа изготовления волокнистого изоляционного материала с помощью технологической стадии (300a), заключающейся в добавлении фунгицида к воде, которая может быть поставлена в резервуар воды для разбрызгивания (114). Отдельно, стадия (302a) включает замешивание связующего вещества с жидкостью для формирования жидкой смеси связующего вещества. Получается жидкая смесь связующего вещества, которую, например, поставляют в резервуар жидкой смеси связующего вещества (108). Таким образом, связующее вещество отделяется от фунгицида, который может быть несовместим со связующим веществом.
На технологической стадии (304a) проводят диспергирование фунгицида между волокнами (104), например, с помощью разбрызгивающего воду кольца (110), затем следует технологическая стадия (304b), в ходе которой проводят диспергирование связующего вещества между волокнами (104), с помощью, например, кольца для нанесения связующего вещества (102), которое диспергирует жидкую смесь связующего вещества. Одно из воплощений способа диспергирования фунгицида среди волокон (104) отдельно от диспергирования жидкой смеси связующего вещества среди волокон (104) и объединения после этого фунгицида и связующего вещества является альтернативным способом технологическим стадиям (300a), (302a), (304a) и (304b). Жидкую смесь связующего вещества объединяют с диспергированным фунгицидом за время, в течение которого проводят сразу технологические стадии (306) и (308) для затвердевания связующего вещества, и которые приводят к получению волокнистого изолирующего материала, содержащего фунгицид в затвердевшем диспергированном и прикрепленном к волокнам (104) связующем веществе. Затем волокна (104) связываются друг с другом с помощью связующего вещества.
Альтернативой замешиванию связующего вещества в жидкость как на стадии (302), так и на стадии (302a) является замешивание связующего вещества в виде порошкообразного связующего вещества или порошкообразной смеси связующего вещества с фунгицидом, приготовляемой путем объединения порошкообразного связующего вещества с фунгицидом. Порошкообразную смесь связующего вещества и фунгицида диспергируют среди волокон (104) сжатым воздухом или с помощью электростатического притяжения к волокнам (104), например, вместо применения воды на стадии (304). Сжатый воздух - это увлеченный воздух смеси воздуха и порошкообразной смеси связующего вещества и фунгицида. Например, концентрация диспергируемой порошкообразной смеси связующего вещества и фунгицида по отношению к массе волокон (104) может варьировать, так как это необходимо, 10%-ная порошкообразная смесь связующего вещества и фунгицида или 20%-ная порошкообразная смесь связующего вещества и фунгицида или 30%-ная порошкообразная смесь связующего вещества и фунгицида. После этого следует технологическая стадия (306) накопления волокон для образования мата из изолирующего материала (200), состоящего из волокон (104) и диспергированного фунгицида и связующего вещества, затем следует технологическая стадия (308), где происходит прикрепление связующего вещества с фунгицидом в нем. За время проведения технологической стадии (308) порошкообразное связующее вещество расплавляют и объединяют с фунгицидом, расплавленное связующее вещество затвердевает, прикрепляясь к волокнам (104). Затем волокна (104) связываются друг с другом связующим веществом.
Например, рыхлый изолирующий материал производят на оборудовании этапа формирования (100) путем крошения и/или перемалывания только что образованных волокон на кусочки, и/или путем крошения рулона изолирующего материала или плиты изолирующего материала, полученных из мата изолирующего материала и/или обрывков, обрезков кромок или других типов кусков, которые могу иметь или могут не иметь затвердевшего связующего вещества на волокнах рыхлого изолирующего материала. Фигура 4 раскрывает другое воплощение оборудования этапа формирования (100) для формирования рыхлого изолирующего материала в канале или в смесителе. Если рыхлый изолирующий материал берется в виде только что образованных волокон, волокон из нарубленных кусочков или волокон, содержащих затвердевшее связующее вещество, то рыхлый изолирующий материал подается по каналу транспортировки рыхлого материала (400) в смеситель (402), который затягивает рыхлый изолирующий материал с диспергированной добавкой, которая диспергирована среди волокон изолирующего материала (104), составляющих рыхлый изолирующий материал. Диспергированная добавка включает, но не ограничивается, смесью, обеспечивающей антистатические свойства, например эмульсией силикона и воды, и/или минерального масла для улавливания пыли. Например, диспергированная добавка преимущественно находится в виде эмульсии, которую объединяют и/или смешивают с эмульгарующей смесью, состоящей из перечисленных далее компонентов, таких как антипирен и/или ионизированный раствор для обработки волокон изолирующего материала (104) требуемым ионом. Волокна (104) затем подаются на компрессор/упаковочную машину (404), где они сжимаются для удаления воздуха и увеличения плотности и упаковываются в виде рыхлого изолирующего материала, обозначенного как L.F. на фигуре 4.
Например, в формирующей секции может быть применено кольцо (102) таким образом, как было описано ранее для диспергирования фунгицида и диспергированной добавки среди волокон (104) рыхлого изолирующего материала. Альтернативно, например, как в смесителе (402), так и в канале транспортировки рыхлого материала (400) могут быть применены форсунки (100a) и (100b) подобные тем, что применяли на кольцах (102) и (110). Согласно альтернативному воплощению, только фунгицид без связующего вещества наносили на рыхлый изолирующий материал, при этом применяли только кольцо (110), таким образом, как описано в этом документе, для производства обработанного диспергированным фунгицидом рыхлого изолирующего материала, который может быть сжат и упакован для продажи. Форсунки (100b) монтировали на стенках смесителя (402) или канала (400) для диспергирования фунгицида среди волокон рыхлого изолирующего материала (104), находящегося внутри смесителя (402) или канала (400). Форсунки (100a) монтировали на стенках смесителя (402) или канала (400) для диспергирования диспергировнной добавки среди волокон рыхлого изолирующего материала, находящегося внутри смесителя (402) или канала (400). Диспергированная добавка предпочтительно является эмульсией смеси, обеспечивающей антистатические свойства, и/или минеральным маслом для улавливания пыли. Диспергированная добавка диспергируется среди волокон (104) для объединения с дисперигированным фунгицидом. Затем диспергированная добавка в смесителе (402) прикрепляется к поверхности волокон (104) и высушивается в процессе нагревания для удаления избытка воды.
Волокна (104) подаются на компрессор/упаковочную машину (404), где их сжимают для удаления воздуха и увеличения плотности и упаковывают в виде рыхлого изолирующего материала, обозначенного как L.F. на фигуре. 4. Альтернативно, применяя только форсунки (100b) на кольце (110) для диспергирования только фунгицида, только что образованные волокна (104) обрабатывают диспергированным фунгицидом без связующего вещества, и затем упаковывают как свободный от связующего вещества рыхлый изолирующий материал, обработанный диспергированным фунгицидом.
Преимущество обработки изолирующего материала фунгицидом на месте производства заключается в том, что при нанесении фунгицида его концентрацию измеряют и контролируют в потоке, протекающем через форсунки (100b) и/или форсунки (100a). Таким образом, концентрация фунгицида контролируют относительно единицы измерения диспергированной добавки и относительно единицы измерения волокон (104). Более того, концентрация фунгицида поддерживают ниже уровня, токсичного для человека и мелких млекопитающих, таких как собаки и кошки.
В настоящее время возникла дискуссия, которая касается тестов, относящихся к потенциальным биоцидам, относительно их физических свойств, их концентраций и эффективности в качестве фунгицидов в волокнистом изолирующем материале и их совместимости с жидкими смесями связующего вещества.
Американское общество тестирования материалов (The American Society For Testing Materials) обеспечивает способ стандартного тестирования ASTM C1338 для определения устойчивости к грибкам изолирующих материалов и покрытий (ASTM C1338 Standard Test Method for Determining Fungi Resistance of Insulation Materials and Facings). Изолирующий материал и/или покрытие может пройти тест, если рост плесени на нем будет меньше, чем рост плесени на полоске белой березы или на полоске южной желтой сосны при тестировании в течение 28 дней при 30°С и 95%-ной относительной влажности. Тестируемые грибки: Aspergillus Niger, Aspergillus Versicolor, Penicillium Funiculosum, Chaetomium Globosum и Aspergillus Flavus.
Был проведен стандартный тест ASTM C1338 на устойчивость к грибкам. 800-граммовая порция связующего вещества в виде фенольного полимера (раствор) была приготовлена с 3%-ным растворенным твердым связующим веществом для получения 10%-ного содержания связующего вещества в затвердевшей тестируемой пластине. Большая порция была разделена на пять 150-граммовых порций. Одна из порций связующего вещества не имела противогрибкового агента и служила в качестве контрольного связующего вещества. В каждую из четырех 150-граммовых порций был добавлен твердый противогрибковый агент до 1,0%-ной концентрации. Эта концентрация противогрибкового агента была эквивалентна 0,10%-ной концентрации в затвердевшей тестируемой пластинке. Затвердевшая тестируемая пластинка должна была иметь концентрацию фунгицида, которая может быть приведена в соответствие с рекомендуемой производителем концентрацией для обеспечения эффективного предотвращения роста плесени. Рекомендуемая производителем концентрация фунгицида может быть воспроизведена, если имеется фунгицид, диспергированный связующим веществом в растворе или диспергированный в волокнах мата изолирующего материала, с последующим затвердением связующего вещества.
Тестируемые пластины могут быть приготовлены путем нарезания листов фильтра GF/C (фильтровальная бумага из стекловолокна) на куски, размером 6 дюймов на 8 дюймов. Пластины насыщали связующим веществом (раствором) и избыток связующего вещества удаляли на столе с вакуумным зажимом. Пластины нагревали при 180°С 5 минут в градуированной сушке Mathis laboratory. Контрольный образец готовили путем насыщения пластины деионизированной водой вместо связующего вещества. Индивидуальные тестируемые пластины упаковывали в индивидуальные полиэтиленовые пакеты и посылали в лабораторию для тестирования в соответствии с ASTM C1338. Отчет лаборатории о результатах теста раскрыт в Таблице 1.
№1477 в тесте ASTM G 1338 Testing = фенольное связующее вещество плюс 1% 5-мольной буры (Na2B4O7-5H2O), твердое вещество.
№1478 в тесте ASTM G 1338 Testing = фенольное связующее вещество плюс 1% оксида цинка (ZnO), твердое вещество.
№1479 в тесте ASTM G 1338 Testing = фенольное связующее вещество плюс 1% пропионата натрия (CH3CH2COO)Na, твердое вещество.
№1480 в тесте ASTM G 1338 Testing = фенольное связующее вещество плюс 1% пропионата кальция (CH3CH2COO)2Ca, твердое вещество.
Условные обозначения: HP = Нет роста.
+ = Есть рост.
++ = Рост превышает контрольную величину.
+++ = Рост значительно превышает контрольную величину.
-+ = Недостоверный рост.
Результаты теста ASTM C1338 показали, что грибковый рост наблюдали на образцах, имеющих контрольное связующее вещество (без противогрибкового агента), и никакого роста не наблюдали для образцов с потенциальными противогрибковыми агентами. Это сравнимо положительным образом с допустимым грибковым ростом, наблюдаемым на контрольных образцах белой березы и желтой сосны, как указано в ASTM C1338.
Тест на термостабильность проводили на образцах с каждым из четырех потенциальных фунгицидов или противогрибковых агентов, буры, оксида цинка, пропионата натрия и пропионата кальция. 15 миллиграмм образца нагревали со скоростью 20°С в минуту до 300°С. Термический гравиметрический анализ (ТГА) потери веса с ростом температуры показал, что при нагревании от температуры окружающей среды до 250°С бура потеряла 21% своей массы, включая гидратную воду, пропионата кальция потерял 3%, пропионата натрия потерял 0,1% и оксид цинка потерял 0,1%.
Был проведен тест на стабильность связующего вещества (раствора). Была приготовлена маточная смесь жидкой смеси связующего вещества, содержавшая 6% связующего вещества по сухому веществу и промывную воду в качестве воды, добавляемой к связующему веществу. Промывная вода содержала водопроводную воду, применяемую в качестве технической воды для непрерывной очистки оборудования для изготовления изолирующего материала в различных воплощениях настоящего изобретения. Техническую воду фильтровали для удаления твердых веществ и непрерывно рециркулировали. Масляная эмульсия Mulrex 90 содержала 10,3% твердого связующего вещества. Пять (5) 100-миллилитровых аликвот связующего вещества переносили в отдельные стеклянные сосуды. В четыре связующих вещества вносили соответствующие противогрибковые агенты, буру, оксид цинка, пропионат натрия и пропионат кальция в концентрации 2% от твердого связующего вещества. Оставшийся образец связующего вещества, в который не вносили противогрибковый агент, служил в качестве контроля. Образцы связующего вещества перемешивали в течение 24 часов в закрытых сосудах для предотвращения испарения. После 24 часов выдержки связующие вещества извлекали из сосудов и наблюдали дестабилизацию. Результаты по 24-х часовой стабильности раскрыты в таблице II.
Таким образом, результаты теста, представленные в Таблице II, указывают на необходимость непрерывного перемешивания и/или присутствия эмульгатора в жидкой смеси связующего вещества для предотвращения осаждения фунгицидов или противогрибковых агентов, при применении их в производственном процессе. Было показано, что бура, применяемая в качестве фунгицида, была предпочтительным воплощением, так как если и проявляла нестабильность, то проявляла ее в наименьшей степени.
Тест на промывную воду проводили со 150 граммами промывной воды плюс 0,75 грамм (0,5%) одного из потенциальных противогрибковых агентов, буры, оксида цинка, пропионата натрия и пропионата кальция. Масляную эмульсию не добавляли. Промывная вода содержала водопроводную воду, применяемую в качестве технической воды для непрерывной очистки оборудования для изготовления изолирующего материала в различных воплощениях настоящего изобретения. Техническую воду фильтровали для удаления твердых веществ и непрерывно рециркулировали. Тест на стабильность повторяли с 1,0% каждого из четырех потенциальных противогрибковых агентов. После 2-х часов выдерживания в закрытых стеклянных сосудах образец, содержавший контрольную промывную воду (без противогрибкового агента) и 0,5% буры, показал незначительное осаждение буры в твердом виде. Другие образцы, включая образец с 1,0% бурой, показали значительное осаждение твердых веществ. Следовательно, этот тест показал необходимость непрерывного перемешивания и/или присутствия эмульгатора в воде для предотвращения осаждения противогрибковых агентов, при применении их в производственном процессе.
Тест на определение предела прочности на разрыв проводили, применяя фильтровальную бумагу Whatman GF/C в качестве субстрата. Готовили 500-граммовую порцию жидкого смеси связующего вещества, содержавшую 6% сухого связующего вещества в промывной воде связующего вещества. В качестве добавочной воды для приготовления связующего вещества применяли деионизированную воду (ДИ) без эмульгатора. Пять (5) 100-миллилитровых аликвот жидкой смеси связующего вещества переносили в 150-миллилитровые химические стаканы. Одну из аликвот использовали в качестве контроля, а в оставшиеся четыре аликвоты вносили по 0,12 грамм одного из четырех потенциальных фунгицидов или противогрибковых агентов, буру, оксид цинка, пропионат натрия и пропионат кальция. Эти добавки были равны 2,0% твердого фунгицида или твердого противогрибкового агента, рассчитанного по отношению к общему содержанию твердого связующего вещества. Каждое связующее вещество применяли для приготовления проб для теста на определение предела прочности на разрыв. Тестируемые пробы (покрытая фильтровальная бумага Whatman GF/C) нагревали до 180°С в течение 5 минут в сушке (Mathis Laboratory Drier) и тестировали в соответствии с тестом CertainTeed Test Method T496 I. Была измерена прочность на разрыв для каждой пробы, результаты теста представлены в таблице III.
Затем был проведен тест на возращение к исходному состоянию волокнистого изолирующего материала при 30-дневном сроке хранения и при 60-дневном сроке хранения плит из стекловолоконного изолирующего материала, нарубленных из матов, имеющих соответствующее R-значение плотности R19 и R30. Плиты R19 и плиты R30 были сделаны из стекловолокна со связующим веществом, содержавшим 2%-ную буру в связующем веществе. Бура представляла собой фунгицид или противогрибковый агент в связующем веществе и была диспергирована среди волокон с помощью жидкой смеси связующего вещества. Таблица IV раскрывает результаты тестов 30-дневного хранения. Таблица V раскрывает результаты тестов 60-дневного хранения.
Представленные в таблице IV и таблице V результаты тестирования четырех продуктов, проанализированных по пяти разным свойствам, показали, что для 10 из 16 результатов теста таблицы IV и для 12 из 16 результатов теста таблицы V физические свойства стандартного продукта, имевшего волокна с диспергированным связующим веществом и не содержавшим фунгицид или противогрибковый агент, были лучше, чем физические свойства продукта, в связующем веществе которого присутствовала 2%-ная бура. Исследованными свойствами были полная порча и снижение распушенной толщины, упругость и предел прочности на разрыв. Например, в тесте на 60-дневное хранение для исследованных свойств, измеренное среднее свойство для стандартного продукта было на 0,73% лучше по физическим свойствам, чем для продукта с 2%-ной бурой в связующем веществе. Оба сравниваемые процентные отношения, приведенные в таблице IV и таблице V, были рассчитаны как сумма процентных отношений и как среднее процентных отношений. Таким образом, связующее вещество волокнистого изолирующего материала, содержащее фунгицид или противогрибковый агент в связующем веществе, согласно тестам, приведенным в этом документе, вызывает нестабильность в физических свойствах волокнистого изолирующего материала.
При повторении тестов, они были проведены для 100-дневного хранения изолирующего материала R-19 и R-30. Физические свойства продукта с 2%-ной бурой в связующем веществе улучшились по сравнению с физическими свойствами стандартного продукта. Несмотря на улучшение, тест на физические свойства, рассмотренный в целом, показал нестабильность в физических свойствах изолирующего материала, содержавшего 2%-ную буру по сравнению с необработанным изолирующим материалом. Таблица VI раскрывает результаты теста по 100-дневному хранению.
Следовательно, изобретение обеспечивает производственный способ контроля концентрации фунгицида по отношению к единице измерения связующего вещества, диспергированного на единицу измерения волокон. Волокна с диспергированным фунгицидом впоследствии формируются в волокнистый изолирующий материал, имеющий контролируемую концентрацию фунгицида, что позволяет избегать чрезмерных изменений или нестабильности в физических свойствах волокнистого изолирующего материала. Потеря прочности связующего вещества и других его физических свойств могут быть скомпенсированы путем увеличения единицы измерения связующего вещества по отношению к единице измерения концентрации фунгицида.
Более того, настоящее изобретение обеспечивает производственный способ контроля концентрации фунгицида путем контролирования единицы измерения фунгицида по отношению к единице измерения содержания связующего вещества. Контролирование единицы измерения фунгицида может быть важным для контроля концентрации фунгицида на уровне, ниже токсического. Хотя рекомендуемые производителем концентрации фунгицида могут быть не установлены, настоящее изобретение может обеспечить производственный способ контроля концентрации фунгицида так, что бы соблюдались рекомендуемые производителем концентрации, которые будут установлены в будущем.
Были протестированы физические свойства плит R-13, содержавших 0%, 1,5% и 3% буры в связующем веществе. Все варианты связующего вещества соответствовали требованиям теста ASTM к сорбции водяных паров, требованиям теста ASTM E136 к негорючести и требованиям теста ASTM E970 к критическому потоку излучения (Critical Radiant Flux). Все имели схожие результаты в тесте ASTM C665 по коррозионной агрессивности по отношению к стали, меди и алюминию. Только плиты с 3% буры в связующем веществе не прошли тест ASTM С 1304 на выделение запаха. Тест на 90-дневное хранение плит R-13 показал порчу и снижению величины распушенной толщины, величины упругости и предела прочности на разрыв в допустимых пределах для всех трех вариантов связующего вещества. Результаты теста представлены в таблице VII.
В соответствии с изобретением, любой из противогрибковых агентов или фунгицидов, включая и не ограничиваясь бурой, оксидом цинка, пропионатом натрия, пропионатом кальция и их производными и их комбинациями применяют в связующем веществе в соответствии с настоящим изобретением, бура является предпочтительным фунгицидом. Более того, 5-мольная бура является предпочтительным воплощением компонента связующего вещества, в соответствии с настоящим изобретением.
Несмотря на то, что изобретение было раскрыто со ссылкой на специальные воплощения, очевидно, что другие воплощения и варианты этого изобретения могут быть разработаны другими квалифицированными в этой области техники специалистами без уклонения от сущности и объема изобретения. Прилагаемая формула изобретения включает все такие воплощения и равнозначные варианты.
Реферат
Изобретение относится к волокнистому изолирующему материалу, а также к способу его получения. Способ изготовления волокнистого изолирующего материала включает следующие стадии: диспергирование фунгицида среди волокон изолирующего материала; диспергирование добавки среди волокон изолирующего материала для объединения добавки с фунгицидом и распределения фунгицида и добавки между волокнами. Причем добавка представляет собой связующее вещество или раствор связующего вещества; и закрепление добавки на волокнах изолирующего материала для связывания волокон изолирующего материала друг с другом. Технический результат заявленного изобретения заключается в стабильности физических свойств полученного материала, а также в его устойчивости к грибковому росту и плесени. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил., 7 табл.
