СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОГО К РАСПЛАВЛЕНИЮ СТЕКЛОВОЛОКНИСТОГО ПРОДУКТА И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
METHOD OF PRODUCING STABLE TO MELTING GLASS-FIBRE PRODUCT AND CORRESPONDING DEVICE

Область техники
Аспекты настоящего изобретения относятся к способам получения улучшенных стекловолокнистых продуктов и, более конкретно, к способу получения устойчивого к расплавлению или иного термостойкого стекловолокнистого продукта и сопутствующему устройству.
Описание уровня техники
Иногда может быть желательным, чтобы конкретные продукты на основе стекловолокна наряду с огнестойкостью проявляли стойкость к нагреванию, которое, например, имеет место в результате случайного воздействия пламени. В некоторых случаях после изготовления на такой изоляционный продукт на основе стекловолокна может быть нанесен антипирен для придания указанному продукту способности противостоять огню. То есть, например, свежеотформованный изоляционный продукт на основе нитевидного стекловолокна может содержать средство для поверхностной обработки, например нанесенный на него жидкий антипирен, чтобы обработанный продукт проявлял по меньшей мере некоторую огнестойкость. Вследствие непористой природы таких нитевидных стекловолокон указанные средства для обработки обычно остаются на обработанных поверхностях стекловолокон, а не проникают в стекловолокна или в сам изоляционный продукт или не адсорбируются ими. Однако указанные изоляционные продукты на основе стекловолокна, применяемые, например, при строительстве зданий, могут состоять из нитевидных стекловолокон, которые обычно плавятся в присутствии избытка тепла, при этом расплавленные стекловолокна могут затем потерять изоляционные свойства, необходимые для изоляционного продукта. Таким образом, хотя обработка свежеотформованного изоляционного продукта на основе стекловолокна может быть отчасти эффективной с точки зрения огнестойкости, особенно при применении жидкого антипирена, может быть трудно или в иных случаях невозможно обеспечить равномерную и последовательную огнезащитную обработку такого продукта, причем указанная обработка необязательно придает этому продукту жаро/термостойкость. Более конкретно, в результате некоторых способов огнезащитной обработки, включающих нанесение жидкого антипирена на свежеотформованный изоляционный продукт на основе стекловолокна, можно получить неравномерное или в иных случаях неустойчивое покрытие антипирена на указанном продукте при незначительном улучшении характеристик жаро/термостойкости. В этих случаях стекловолокнистый продукт может представлять опасность при пожаре, распространение которого указанный продукт предположительно должен задерживать или иным образом обеспечивать определенную стойкость к нагреванию и/или воздействию пламени. Кроме того, такие способы обработки необязательно могут быть эффективными с точки зрения нанесения антипирена на продукт на основе стекловолокна, могут не включать средства для сбора или повторного использования избыточных количеств антипирена и возможно не обладают способностью предотвращать или ограничивать потери антипирена вследствие, например, процессов испарения.
Таким образом, существует потребность в способе и соответствующем устройстве для равномерного и единообразного нанесения покрытия, например покрытия в форме жидкого антипирена, на волокна продукта на основе нитевидного стекловолокна, такого как, например, стекловолокнистый изоляционный продукт. В некоторых случаях может быть желательно получить цельный стекловолокнистый продукт с улучшенными характеристиками и физическими свойствами по сравнению с существующим стекловолокнистым продуктом при одновременном обеспечении повышенного уровня термо- и/или огнестойкости (т.е. без плавления или при ограниченном плавлении) и эффективном сохранении его исходных изоляционных свойств. Кроме того, в некоторых случаях может быть желательным иметь способ получения продукта на основе стекловолокна с возможностью сбора избытка антипирена и повторного использования собранного избытка в последующих производственных циклах получения стекловолокнистого продукта, независимо от того, был ли указанный избыток собран в жидкой форме или в других формах, таких как пары.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Приведенные выше и другие потребности можно удовлетворить с помощью аспектов настоящего изобретения, при этом один из таких аспектов относится к способу получения устойчивого к расплавлению стекловолокнистого продукта. Указанный способ включает нанесение изоляционного материала на стекловолокнистый продукт, состоящий из нитевидных стекловолокон, по существу для покрытия указанным материалом каждого из нитевидных стекловолокон, так что нитевидные стекловолокна с покрытием придают стекловолокнистому продукту термостойкость. В одном случае, например, способ может включать получение смоченной смеси, состоящей из нитевидных стекловолокон и изоляционного материала, содержащего огнезащитный раствор, при этом твердая фаза, содержащаяся в огнезащитном растворе, по существу равномерно и полностью распределена во всей смоченной смеси. В некоторых случаях получение смоченной смеси может включать взаимодействие нитевидных стекловолокон с огнезащитным раствором, так что огнезащитный раствор по существу покрывает каждое из нитевидных стекловолокон. В конкретных случаях нанесение изоляционного материала может включать нанесение изоляционного материала на стекловолокнистый продукт, состоящий исключительно из нитевидных стекловолокон. В случаях, когда стекловолокнистый продукт содержит изоляционный продукт, нитевидные стекловолокна с покрытием могут способствовать сохранению у изоляционного продукта исходных изоляционных свойств или иным способом способствовать минимальным потерям в отношении указанных свойств (т.е. предотвращать плавление нитевидных стекловолокон с образованием твердого стекла и потерей изоляционных свойств исходного изоляционного продукта).
В некоторых случаях указанный способ может дополнительно включать получение когезивной смеси из нитевидных стекловолокон с покрытием и связующего вещества, и затем получение из когезивной смеси формованного стекловолокнистого продукта. В некоторых случаях когезивная смесь может содержать от примерно 0,1% по массе до примерно 50% по массе связующего вещества. Указанное связующее вещество может содержать, например, вяжущее средство, такое как смола, клей, крахмал и/или смола или адгезив на основе крахмала. В некоторых случаях изоляционный материал (т.е. огнезащитный раствор) может представлять собой подходящее связующее вещество. В других случаях связующее вещество может содержать загуститель, такой как, например, гуаровая смола или ксантановая смола. В еще других случаях когезивная смесь может взаимодействовать с когезивной целлюлозно-волокнистой смесью с получением композиционного продукта. В дополнительных случаях получение когезивной смеси можно осуществить по существу одновременно с получением нитевидных стекловолокон с покрытием или смоченной смеси. В еще других случаях указанный способ может включать удаление жидкости из смоченной смеси для получения сухих устойчивых к расплавлению нитевидных стекловолокон, так что получение когезивной смеси включает получение когезивной смеси из сухих устойчивых к расплавлению нитевидных стекловолокон и связующего вещества.
Другой аспект настоящего изобретения относится к устройству для получения устойчивого к расплавлению стекловолокнистого продукта. Указанное устройство содержит первое смесительное устройство, выполненное с возможностью нанесения изоляционного материала на стекловолокнистый продукт, состоящий из нитевидных стекловолокон, по существу для покрытия указанным материалом каждого из нитевидных стекловолокон, при этом нитевидные стекловолокна с покрытием придают стекловолокнистому продукту термостойкость. В конкретных случаях первое смесительное устройство может быть выполнено с возможностью получения смоченной смеси из нитевидных стекловолокон и изоляционного материала, содержащего огнезащитный раствор, при этом твердая фаза, содержащаяся в огнезащитном растворе, по существу равномерно и полностью распределена во всей смоченной смеси. В некоторых случаях первое смесительное устройство может быть выполнено с возможностью взаимодействия нитевидных стекловолокон с огнезащитным раствором, так что огнезащитный раствор по существу покрывает каждое из нитевидных стекловолокон. В конкретных случаях первое смесительное устройство может быть выполнено с возможностью нанесения изоляционного материала на стекловолокнистый продукт, состоящий исключительно из нитевидных стекловолокон. В случаях, когда стекловолокнистый продукт содержит изоляционный продукт, нитевидные стекловолокна с покрытием могут способствовать сохранению у изоляционного продукта исходных изоляционных свойств или иным способом способствовать минимальным потерям в отношении указанных свойств (т.е. предотвращать плавление нитевидных стекловолокон с образованием твердого стекла и потерей изоляционных свойств исходного изоляционного продукта).
В некоторых случаях указанное устройство может дополнительно содержать второе смесительное устройство, выполненное с возможностью получения когезивной смеси из нитевидных стекловолокон с покрытием/смоченной смеси и связующего вещества, при этом когезивная смесь содержит от примерно 0,1% по массе до примерно 50% по массе связующего вещества, и формовочное устройство выполнено с возможностью получения из когезивной смеси формованного стекловолокнистого продукта. Подходящее связующее вещество может содержать, например, вяжущее средство, такое как смола, клей, крахмал и/или смола или адгезив на основе крахмала. В некоторых случаях изоляционный материал (т.е. огнезащитный раствор) может представлять собой подходящее связующее вещество. В других случаях связующее вещество может содержать загуститель, такой как, например, гуаровая смола или ксантановая смола. В еще других случаях составное формовочное устройство может быть выполнено с возможностью взаимодействия когезивной смеси с когезивной целлюлозно-волокнистой смесью с получением композиционного продукта. В дополнительных случаях первое смесительное устройство и второе смесительное устройство выполнены с возможностью по существу одновременного получения нитевидных стекловолокон с покрытием/смоченной смеси и когезивной смеси. В еще других случаях второе устройство для обработки может быть выполнено с возможностью удаление жидкости из смоченной смеси с получением сухих устойчивых к расплавлению нитевидных стекловолокон, при этом второе смесительное устройство выполнено с возможностью получения когезивной смеси из сухих устойчивых к расплавлению нитевидных стекловолокон и связующего вещества.
В некоторых аспектах, огнезащитный раствор может представлять собой водный огнезащитный раствор. Может быть предпочтительным, чтобы огнезащитный раствор был нетоксичным и/или имел нейтральное значение рН и/или был гипоаллергенным и/или проявлял ряд каких-либо иных требуемых свойств. В некоторых аспектах огнезащитный раствор может содержать любой компонент, выбранный из соединения бора, соединения фосфора, соединения хлора, соединения фтора, соединения сурьмы, боратного соединения, соединения галогена, борной кислоты, неорганического гидрата, соединения брома, гидроксида алюминия, гидроксида магния, гидромагнезита, триоксида сурьмы, соли фосфония, фосфата аммония, дифосфата аммония, метилбромида, метилиодида, дифтормоноброммонохлорметана, тетрафтордибромэтана, дифтордибромметана, четыреххлористого углерода, мочевины бикарбоната калия и их комбинаций.
В еще дополнительных аспектах, первое смесительное устройство может быть выполнено с возможностью, например, получения смоченной смеси путем по существу пропитывания нитевидных стекловолокон огнезащитным раствором и/или получения суспензии из нитевидных стекловолокон и огнезащитного раствора. В дополнительных аспектах, устройство для обработки может быть выполнено с возможностью обезвоживания смоченной смеси и высушивания обезвоженной смоченной смеси с получением сухих устойчивых к расплавлению нитевидных стекловолокон. При этом смоченную смесь можно также подвергнуть нагреванию, чтобы облегчить получение сухих устойчивых к расплавлению нитевидных стекловолокон.
В еще других аспектах указанное устройство также может содержать устройство для рекуперации, выполненное с возможностью рекуперации избытка огнезащитного раствора в жидкой или паровой форме из устройства для обработки после удаления жидкости из смоченной смеси с получением сухих устойчивых к расплавлению нитевидных стекловолокон. Кроме того, устройство для рекуперации может быть выполнено с возможностью подачи рекуперированного избытка огнезащитного раствора в первое смесительное устройство для добавления к нитевидным стекловолокнам и получения смоченной смеси, например, в замкнутом процессе рециркуляции огнезащитного раствора.
Кроме того, в других аспектах устройство для обработки может быть выполнено с возможностью получения когезивной смеси из нитевидных стекловолокон с покрытием и связующего вещества, содержащего смолистый материал или клейкий материал, и формовочное устройство может быть выполнено с возможностью уплотнения когезивной смеси с получением уплотненного стекловолокнистого продукта, экструдирования когезивной смеси с получением формованного стекловолокнистого продукта или отливки когезивной смеси с получением формованного стекловолокнистого продукта. При этом из когезивной смеси можно получить стекловолокнистую плиту.
Таким образом, аспекты настоящего изобретения направлены на реализацию установленных потребностей и обеспечивают другие преимущества, которые прямо не описаны в настоящей заявке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Таким образом, после описания в общих чертах настоящего изобретения будет сделана ссылка на прилагаемые чертежи, которые необязательно выполнены в масштабе и на которых:
на фиг. 1 схематически показано устройство для получения устойчивого к расплавлению стекловолокнистого продукта согласно одному из аспектов настоящего изобретения; и
на фиг. 2 схематически показан способ получения устойчивого к расплавлению стекловолокнистого продукта согласно одному из аспектов настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны некоторые, но не все аспекты изобретения.
Действительно, изобретение можно воплотить во многих различных формах и данное описание не следует рассматривать как ограниченное аспектами, изложенными в настоящей заявке; скорее, указанные аспекты приведены с тем, чтобы указанное описание соответствовало действующим требованиям законодательства. Во всем описании одинаковые номера относятся к одинаковым элементам.
Аспекты настоящего изобретения в целом касаются устройств и способов получения устойчивого к расплавлению нитевидного стекловолокнистого продукта. Как описано ранее, возможные ограничения при обработке для придания огнестойкости свежеотформованных нитевидных стекловолокнистых продуктов, таких как изоляционный продукт или плита на основе стекловолокна, в частности, с помощью жидкого антипирена, включают трудность выполнения равномерной и последовательной обработки такого стекловолокнистого продукта, а также трудность обеспечения жаро/термостойкости в свежеотформованном продукте. То есть результатом некоторых способов поверхностной огнезащитной обработки может быть неравномерное, неоднородное или иное неустойчивое или неполное нанесение антипирена на стекловолокнистый продукт. В указанных случаях такая неравномерная поверхностная обработка может привести к варьированию уровней огне/термостойкости обработанного стекловолокнистого продукта, что, в свою очередь, может стать опасным в случае пожара, распространение которого, как подразумевают, указанный продукт должен задерживать или иным образом обеспечивать определенную стойкость. Более того, такие способы поверхностной огнезащитной обработки могут слабо влиять на общую жаро/термостойкость свежеотформованного продукта.
По существу, один аспект настоящего изобретения включает устройство для получения устойчивого к расплавлению нитевидного стекловолокнистого продукта, обозначенное как элемент 100 на фиг. 1. Такое устройство 100 может содержать, например, первое смесительное устройство 300, выполненное с возможностью нанесения изоляционного материала 250 на стекловолокнистый продукт, состоящий из нитевидных стекловолокон 225, по существу для покрытия указанным материалом каждого из нитевидных стекловолокон, при этом нитевидные стекловолокна с покрытием 275 придают стекловолокнистому продукту термостойкость. В частности, в некоторых аспектах, первое смесительное устройство 300 может быть выполнено с возможностью получения смоченной смеси 275 из нитевидных стекловолокон 225 и изоляционного материала, содержащего огнезащитный раствор 250, так что содержание твердой фазы огнезащитного раствора 250 по существу равномерно и полностью распределено по всей смоченной смеси 275. Второе смесительное устройство 400 выполнено с возможностью получения когезивной смеси 325 из нитевидных стекловолокон с покрытием/смоченной смеси 275 и связующего вещества 260, и формовочное устройство 700 выполнено с возможностью получения из когезивной смеси 325 формованного стекловолокнистого продукта 750.
Нитевидные стекловолокна могут состоять, например, из Е-стекла (т.е. алюмоборосиликатного стекла, содержащего менее примерно 1% масс./масс. оксидов щелочных металлов), А-стекла (т.е. щелочно-известкового стекла, содержащего небольшие количества оксида бора или не содержащего оксид бора), E-CR-стекла (т.е. алюмосиликата кальция, содержащего менее 1% масс./масс. оксидов щелочных металлов), С-стекла (т.е. щелочно-известкового стекла с высоким содержанием оксида бора), D-стекла (т.е. боросиликатного стекла), R-стекла (т.е. алюмосиликатного стекла, не содержащего MgO и СаО) и/или S-стекла (т.е. алюмосиликатного стекла, не содержащего СаО, но с высоким содержанием MgO). Такие нитевидные стекловолокна можно получить, например, с применением способа прямой плавки или способа переплавки мрамора, при этом материал стеклянной массы расплавляют и затем экструдируют через подходящие втулки или насадки. При вытягивании непрерывного стекловолокна клейкое средство можно нанести на вытянутые волокна перед их наматыванием. В процессе получения штапельного волокна стекломатериал после выхода из формовочной машины можно выдувать или продувать с помощью теплоты или пара. Например, в ротационной формовочной машине расплавленное стекло поступает во вращающееся устройство для намотки и под действием центробежной силы перемещается наружу в горизонтальном/боковом направлении, причем струи воздуха могут выталкивать стекло вертикально вниз при одновременном нанесении связующего средства, и образующийся волокнистый мат можно вакуумировать до получения сетки, и затем отверждать вяжущее средство в печи с получением когезивного мата.
В некоторых случаях стекловолокна, предназначенные для получения конечного стекловолокнистого продукта, могут исключительно или по существу исключительно состоять из нитевидных стекловолокон описанного в настоящей заявке типа. Однако специалист в данной области техники поймет из настоящего описания, что в некоторых аспектах загрязняющие вещества, содержащиеся в разумных концентрациях в нитевидных стекловолокнах, скорее всего будут оказывать небольшое вредное воздействие на свежеотформованный стекловолокнистый продукт, если вообще будут оказывать такое воздействие. По существу, не обязательно использовать процесс/устройство для удаления примесей (например, в случае нитевидных стекловолокон), но они могут быть включены в настоящее изобретение при необходимости или желании получить стекловолокнистый продукт, не содержащий загрязняющие вещества.
После предварительной обработки нитевидных стекловолокон указанные стекловолокна 225 можно направить в первое смесительное устройство 300, предназначенное для смешивания с изоляционным материалом, содержащим, например, огнезащитный раствор 250, для получения нитевидных стекловолокон с покрытием/смоченной смеси 275. Первое смесительное устройство 300 может быть также выполнено с возможностью смешивания нитевидных стекловолокон 225 с огнезащитным раствором 250, так что огнезащитный раствор 250 по существу равномерно распределяется по всем нитевидным стекловолокнам 225. В некоторых случаях огнезащитный раствор 250 может содержать определенную твердую фазу, и первое смесительное устройство 300 может быть также выполнено с возможностью смешивания нитевидных стекловолокон и огнезащитного раствора 250, так что твердая фаза, содержащаяся в огнезащитном растворе 250 по существу равномерно и полностью диспергирована по всей смоченной смеси 275. При получении нитевидных стекловолокон с покрытием/смоченной смеси 275, первое смесительное устройство 300 может быть выполнено с возможностью по существу пропитывания нитевидных стекловолокон 225 огнезащитным раствором 250, содержащим первую концентрацию определенной твердой фазы, и/или первое смесительное устройство 300 может быть выполнено с возможностью получения суспензии из нитевидных стекловолокон 225 и огнезащитного раствора 250. В некоторых случаях первое смесительное устройство 300 также может быть выполнено с возможностью добавления воды и/или другой подходящей жидкости или химического реагента к нитевидным стекловолокнам 225 и огнезащитному раствору 250 с получением суспензии. Такая процедура применима, например, к свежеотформованным изоляционным продуктам, состоящим или исключительно состоящим из нитевидных стекловолокон, таким как стекловолокнистые изолирующие коврики. Например, указанные изолирующие коврики можно пропитать или по существу пропитать изоляционным материалом, содержащим, например, огнезащитный раствор, и затем обработать коврик, например, в устройстве типа длинносеточной бумагоделательной машины или устройстве с прижимным роликом для удаления избыточных количеств изоляционного материала/антипирена.
В определенных аспектах изоляционный материал может содержать огнезащитный раствор 250, при этом огнезащитный раствор может представлять собой водный огнезащитный раствор. Может быть предпочтительным, чтобы огнезащитный раствор был нетоксичным, и/или имел нейтральное значение рН, и/или был гипоаллергенным, и/или имел ряд иных желательных свойств, влияющих на человека/животное и/или экологическую безопасность при сохранении необходимой эффективности при использовании и после воздействия на нитевидные стекловолокна и/или стекловолокнистый продукт тепла и/или пламени. В некоторых аспектах огнезащитный раствор 250 может содержать компонент, который, стоя особняком, необязательно может проявлять одно или более из описанных ранее предпочтительных или желательных свойств. Однако специалист в данной области техники поймет, что другие отличные компоненты огнезащитного раствора 250 могут взаимодействовать с указанным компонентом с тем, чтобы нейтрализовать, минимизировать или иначе устранить химическим или иным способом необязательные или нежелательные свойства указанного компонента с тем, чтобы огнезащитный раствор 250 в целом проявлял одно или более из предпочтительных или желательных свойств. В некоторых других аспектах огнезащитный раствор 250 может содержать любой компонент, выбранный из соединения бора, бората, неорганического гидрата, соединения брома, гидроксида алюминия, гидроксида магния, гидромагнезита, триоксида сурьмы, соли фосфония, фосфата аммония и дифосфата аммония или их различных комбинаций. В этом отношении, специалист в данной области техники поймет, что различные огнезащитные или огнестойкие вещества, известные в настоящее время или разработанные или обнаруженные в будущем, можно применять в описанных способах и устройствах, предложенных в настоящей заявке, в рамках объема настоящего изобретения.
Специалист в данной области техники также поймет, что огнезащитный раствор 250 можно получить путем добавлении твердого огнезащитного продукта в жидкость (т.е. воду) или другой химический реагент, смешанный с нитевидными стекловолокнами, так что твердый огнезащитный продукт образует раствор с жидкостью или другим химическим реагентом, содержащим суспензию с нитевидными стекловолокнами 225. В других случаях раствор, полученный из твердого огнезащитного продукта и жидкости или другого химического реагента, можно использовать для получения смоченной смеси 275 с нитевидными стекловолокнами 225. В некоторых аспектах первое смесительное устройство 300 может быть выполнено с возможностью перемешивания суспензии или смоченной смеси с тем, чтобы по существу равномерно распределить по ней огнезащитный раствор (т.е. так, чтобы изоляционный материал покрыл или по существу покрыл каждое из нитевидных стекловолокон). В других аспектах первое смесительное устройство 300 может быть выполнено с возможностью манипулирования смоченной смесью 275 с тем, чтобы твердую фазу, содержащуюся в огнезащитном растворе, по существу равномерно и полностью распределить по всей смоченной смеси. Первое смесительное устройство 300 может представлять собой любую машину, подходящую для получения смоченной смеси и/или суспензии из нитевидных стекловолокон и огнезащитного раствора различными описанными способами.
В другом аспекте в некоторых случаях первое смесительное устройство 300 может быть выполнено с возможностью взаимодействия нитевидных стекловолокон 225 с огнезащитным раствором 250, так что огнезащитный раствор по существу покрывает каждое из нитевидных стекловолокон. В еще одном аспекте, огнезащитный раствор 250 сам может быть выполнен с возможностью по существу покрытия каждого из нитевидных стекловолокон при взаимодействии с ними. В таких случаях огнезащитный раствор 250 может взаимодействовать с нитевидными стекловолокнами, например, так что огнезащитный раствор или его компонент протравливают обработанные поверхности стекловолокон с тем, чтобы способствовать и/или облегчить связывание конкретных твердых компонентов огнезащитного раствора с обработанными поверхностями стекловолокон и/или формирование покрытия поверх обработанных поверхностей.
В некоторых конкретных аспектах, чтобы облегчить взаимодействие между огнезащитным раствором и стекловолокнами, можно использовать устройство для обработки 500, предназначенное для удаления жидкости из смоченной смеси 275 и получения сухих устойчивых к расплавлению нитевидных стекловолокон. Таким образом, при необходимости и как будет понятно специалисту в данной области техники, для обработки смоченной смеси 275 и получения сухих устойчивых к расплавлению нитевидных стекловолокон можно использовать устройство для обработки 500, такое как сушилка. В одном аспекте устройство для обработки 500 может быть выполнено с возможностью нагревания смоченной смеси 275, например, с помощью нагретого воздуха (т.е. воздуха, нагретого посредством сжигаемого природного газа или другого подходящего источника топлива), или с применением любых различных способов нагревания/удаления жидкости/сушки, таких как, например, способы микроволновой или инфракрасной сушки, как будет понятно специалисту в данной области техники.
В случаях, когда первое смесительное устройство 300 выполнено с возможностью получения суспензии из нитевидных стекловолокон и огнезащитного раствора, устройство для обработки 500 может быть выполнено с возможностью обезвоживания суспензии перед сушкой обезвоженной суспензии с получением сухих устойчивых к расплавлению нитевидных стекловолокон. Такой процесс обезвоживания можно осуществить, например, с применением подходящим образом модифицированной машины длинносеточного бумагоделательного типа, прижимных роликов или другого подходящего способа, как будет понятно специалисту в данной области техники. Суспензию можно также подвергнуть обезвоживанию, например, в двухсеточной формующей части бумагоделательной машины и/или в подходящих сортировочных устройствах. Кроме того, как описано ранее, чтобы высушить обезвоженную суспензию, устройство для обработки 500 может быть выполнено с возможностью нагревания смоченной смеси, например, с помощью нагретого воздуха (т.е. воздуха, нагретого посредством сжигаемого природного газа или другого подходящего источника топлива), или с применением любых различных способов нагревания/удаления жидкости/сушки, таких как, например, способы микроволновой или инфракрасной сушки, как будет понятно специалисту в данной области техники. Специалист в данной области техники также поймет, что устройство для обработки 500 может быть выполнено многими различными способами. Например, подходящим образом оборудованное сортировочное устройство может быть выполнено с возможностью размещение суспензии, при этом указанное устройство может содержать ряд перфораций. После размещения в сортировочном устройстве суспензию можно привести в контакт с противостоящей плитой, которая также может быть перфорирована. Перфорация может служить для обезвоживания суспензии, при этом плиту и/или сортировочное устройство можно нагреть для проведения сушки обезвоженной суспензии.
В некоторых аспектах устройство 100 может также содержать устройство для рекуперации 600, выполненное с возможностью рекуперации избытка огнезащитного раствора в жидкой или паровой форме после удаления жидкости/сушки смоченной смеси 275 в устройстве для обработки 500. В некоторых случаях устройство для рекуперации 600 можно также выполнить с возможностью участия первого смесительного устройствам 300 в рекуперации избытка огнезащитного раствора. То есть устройство для рекуперации 600 может быть выполнено с возможностью подачи рекуперированного избытка огнезащитного раствора, удаленного из смоченной смеси после удаления жидкости в устройстве для обработки 500, в смесительное устройство 300, например в замкнутый процесс рециркуляции огнезащитного раствора. После рекуперации избыточных порций, в том числе жидкостей и паров, в устройстве для рекуперации 600 рекуперированный избыток огнезащитного раствора можно процедить, отфильтровать или очистить иным способом и затем повторно ввести в первое смесительное устройство 300 для получения последующих порций смоченной смеси 275, тем самым по существу или полностью предотвращается утечка огнезащитного раствора из указанного устройства 100 в виде производственного отхода.
Согласно некоторым аспектам настоящего изобретения, сухим нитевидным стекловолокнам можно придать огнестойкость и/или стойкость к расплавлению путем покрытия полученных стекловолокон определенными твердыми компонентами огнезащитного раствора, остающимися на стекловолокнах после процесса нагревания/удаления жидкости/сушки и/или после связывания таких твердых компонентов с обработанными поверхностями стекловолокон. Будучи классифицированы таким образом, сухие (с покрытием) нитевидные стекловолокна могут, например, не проявлять потерю или иным образом ограничивать потерю объема после воздействия теплоты или пламени (т.е. сухие нитевидные стекловолокна будут проявлять ограниченную, если вообще будут, тенденцию к сжиманию волокон с образованием твердой стеклянной массы или в другом случае к испарению в ответ на нагревание или воздействие пламени). В таких случаях твердое покрытие может образовать изоляционный барьер, способный рассеивать случайное тепло (т.е. обеспечивать стекловолокна жаростойкостью/термостойкостью/стойкостью к расплавлению) и одновременно сопротивляться воспламенению под действием случайного пламени (т.е. обеспечивать стекловолокна стойкостью к воспламенению/пожаростойкостью/огнестойкостью). Учитывая вышесказанное, согласно некоторым аспектам сухие устойчивые к расплавлению нитевидные стекловолокна (и/или нитевидные стекловолокна с покрытием) сами могут быть выполнены в виде стекловолокнистого готового продукта. Например, сухие устойчивые к расплавлению нитевидные стекловолокна можно использовать в качестве заливной теплоизоляции или изоляционных листов в форме коврика или рулона. В случаях, когда стекловолокнистый продукт содержит изоляционный продукт, нитевидные стекловолокна с покрытием могут способствовать тому, чтобы изоляционный продукт сохранял исходные изоляционные свойства или иным образом испытывал минимальные потери указанных свойств (т.е. предотвращает расплавление нитевидных стекловолокон с образованием твердого стекла и потерю изоляционных свойств исходного изоляционного продукта).
В других случаях после получения нитевидных стекловолокон с покрытием/смоченной смеси 275 в первом смесительном устройстве 300 второе смесительное устройство 400 можно выполнить с возможностью размещения нитевидных стекловолокон с покрытием/смоченной смеси 275 и получения когезивной смеси 325 из нитевидных стекловолокон с покрытием/смоченной смеси 275 и связующего вещества 260, добавленного в указанную смесь. Такое связующее вещество 260 может содержать, например, смолистый материал или клейкий материал. В одном конкретном примере связующее вещество 260 может содержать метилендифенилдиизоцианат (MDI). Однако специалист в данной области техники поймет, что связующее вещество 260 может значительно варьировать, при необходимости, и может содержать другие подходящие материалы, такие как, например, формальдегидмочевина (UF) или фенолформальдегид (PF). В других примерах указанное связующее вещество может содержать вяжущее средство, такое как смола, клей, крахмал и/или смола или адгезив на основе крахмала. В еще одном примере изоляционный материал (т.е. огнезащитный раствор) может сам представлять собой подходящее связующее вещество. В еще других случаях связующее вещество может содержать загуститель, такой как, например, гуаровая смола или ксантановая смола. В некоторых аспектах первое смесительное устройство 300 может быть выполнено с возможностью получения нитевидных стекловолокон с покрытием/смоченной смеси 275 и расположено перед вторым смесительным устройством 400, в котором получают когезивную смесь 325. В других случаях первое и второе смесительные устройства 300, 400 могут быть выполнены с возможностью по существу одновременного получения нитевидных стекловолокон с покрытием/смоченной смеси 275 и когезивной смеси 325 (т.е. добавление изоляционного материала/огнезащитного раствора к нитевидным стекловолокнам по существу происходит одновременно с добавлением связующего вещества).
В указанных случаях устройство для обработки 500 может быть выполнено с возможностью удаления жидкости/сушки смоченной смеси 275 таким образом, чтобы влагосодержание по существу составляло 0%. Однако под воздействием атмосферы сухие на настоящий момент нитевидные стекловолокна, устойчивые к расплавлению, могут поглощать/удерживать некоторое количество влаги из атмосферной влажности. По существу, сухие устойчивые к расплавлению нитевидные стекловолокна, как правило, могут иметь некоторое влагосодержание (т.е. от примерно 1% до примерно 3%). В дополнительных аспектах изобретения второе смесительное устройство 400 может быть выполнено с возможностью получения когезивной смеси 325 из сухих устойчивых к расплавлению нитевидных стекловолокон и связующего вещества 260. В этом отношении, некоторые связующие вещества, такие как MDI, могут требовать присутствия определенного количества влаги для стимулирования или иным способом усиления их вяжущих свойств. Соответственно, перед получением когезивной смеси во втором смесительном устройстве 400, указанное устройство 400 и/или устройство для обработки 500 может быть выполнено с возможностью добавления влаги к сухой огнезащитной волокнистой смеси. Таким образом, при необходимости или желании к сухим устойчивым к расплавлению нитевидным стекловолокнам можно добавить достаточное количество влаги для обеспечения требуемых вяжущих свойств связующего вещества.
После получения когезивной смеси 325 формовочное устройство 700 можно использовать для получения из когезивной смеси формованного стекловолокнистого продукта 750. Например, формовочное устройство 700 может быть выполнено с возможностью получения из когезивной смеси 325 формованного стекловолокнистого продукта 750 путем прессования когезивной смеси с получением уплотненного стекловолокнистого продукта, экструдирования когезивной смеси с получением формованного стекловолокнистого продукта и/или отливки когезивной смеси с получением формованного стекловолокнистого продукта. В некоторых случаях формованный стекловолокнистый продукт 750 можно определить как, например, стекловолокнистую плиту (т.е. наподобие древесноволокнистой плиты средней плотности (MDF)). Однако из описания настоящей заявки специалист в данной области техники поймет, что когезивная смесь 325 и полученный из нее стекловолокнистый продукт отличаются от стекловолокна (также называемого пластиком, усиленным стеклом (GRP), пластиком, усиленным стекловолокном (GFRP), или пластиком, усиленным волокном (FRP)). То есть "стекловолокно" в целом можно определить как полимер, усиленный волокном, выполненный из пластмассы или полимерной матрицы, усиленной тонкими волокнами стекла, при этом пластмасса/полимерная матрица может представлять собой, например, эпоксидную смолу, термореактивную пластмассу (т.е. полиэстер или сложный виниловый эфир) или термопластическую пластмассу. Напротив, аспекты настоящего изобретения позволяют получить когезивную смесь, содержащую от примерно 0,1% по массе до примерно 50% по массе связующего вещества и, по существу, полученный в результате стекловолокнистый продукт можно определить, например, как нитевидную стекловолокнистую сеть, в которой стекловолокна, обработанные с помощью огнезащитного раствора, удерживаются вместе за счет сил сцепления с помощью связующего вещества (т.е. стекловолокнистая матрица удерживается с помощью связующего вещества). Такое связующее вещество может содержать, например, вяжущее средство, такое как смола, клей, крахмал и/или смола или адгезив на основе крахмала. В некоторых случаях изоляционный материал (т.е. огнезащитный раствор) может представлять собой подходящее связующее вещество. В других случаях связующее вещество может содержать загуститель, такой как, например, гуаровая смола или ксантановая смола.
Специалист в данной области техники также поймет, что согласно некоторым аспектам настоящего изобретения когезивная смесь 325 сама может быть устойчивой к расплавлению благодаря стойкости к расплавлению стекловолокон, при этом в некоторых случаях такую стойкость к расплавлению можно усилить за счет теплостойкости и/или огнестойкости выбранного связующего вещества (т.е. когезивная смесь может сама по себе обеспечить защитные свойства в форме жаростойкости/термостойкости/стойкости к расплавлению). Когезивная смесь также может сопротивляться воспламенению при воздействии случайного пламени (т.е. обеспечивать стойкостью к воспламенению/пожаростойкость/огнестойкость).
Учитывая вышесказанное, согласно некоторым аспектам когезивную смесь саму можно использовать как всю часть стекловолокнистого готового продукта. Например, когезивную смесь можно нанести с помощью формовочного устройства 700 или независимо от него на различные свежеотформованные продукты в виде "покрытия", образующегося при подходящем нанесении когезивной смеси на продукт и активировании связующего вещества (или при нанесении отдельного подходящего клейкого материала). В одном случае, например, когезивную смесь можно нанести на различные продукты для получения защитного "покрытия". Например, когезивную смесь можно нанести на различные компоненты здания, такие как пол, внутренние или внешние стены или даже отдельные опорные балки, на основе древесины или металлические, или иным способом нанести в виде элемента обшивки (в любом случае после подходящей активации связующего вещества или нанесения отдельного подходящего клейкого материала).
Специалист в данной области техники также поймет, что в некоторых случаях когезивную смесь 325 можно обработать различными способами в различных типах формовочного устройства 700 для получения разных готовых продуктов. Например, в некоторых случаях когезивная смесь 325, содержащая нитевидные стекловолокна, взаимодействующие с огнезащитным раствором, позволяет получить один или более слоев конечного продукта, который может быть в форме композиционного материала или псевдоламината. Более конкретно, в некоторых случаях два слоя когезивной смеси 325, содержащей нитевидные стекловолокна, взаимодействующие с огнезащитным раствором, можно ввести в формовочное устройство 700, при этом подходящую когезивную смесь из целлюлозных волокон (т.е. как описано в международной заявке на патент № РСТ/СА 2011/050013, поданной 13 января 2001 года и озаглавленной "Method for Forming a Fire-Resistant Cellulose Product, and Associated Apparatus" - см., например, элемент 800 на фиг. 1) размещают между двумя слоями. После обработки с помощью формовочного устройства 700 полученный готовый продукт можно определить как продукт в форме стекловолокна - целлюлозы - стекловолокнистого композиционного материала или псевдоламината в конфигурации листа или плиты. В некоторых конкретных случаях стекловолокнистые слои могут содержать исключительно или по существу исключительно стекловолокна, тогда как целлюлозный слой может содержать исключительно или по существу исключительно целлюлозные волокна. Как будет понятно специалисту в данной области техники, в таких конкретных случаях может происходить определенное взаимное перемешивание стеклянных и целлюлозных волокон на границах раздела между соответствующими слоями, но полученный готовый продукт (вследствие, например, взаимодействия между связующими веществами, связанными с каждым из стекловолокнистого и целлюлозного слоев) будет выглядеть как цельный лист или плита.
В некоторых аспектах стекловолокнистый продукт 750 можно получить в виде листа или плиты с требуемой длиной, шириной и толщиной или в виде непрерывного листа, который позже подразделяют на сегменты требуемой длины. В некоторых случаях формовочное устройство 700 может быть выполнено с возможностью приведения в контакт когезивной смеси с негативной пресс-формой или позитивной пресс-формой для получения стекловолокнистого продукта с поверхностью, ограничивающей негативный отпечаток негативной пресс-формы или позитивной пресс-формы. То есть, например, различные плиты могут быть покрыты подходящим рисунком с выпуклым и/или вогнутым узором, так что формованный стекловолокнистый продукт будет иметь соответствующую поверхность, ограничивающую негативный отпечаток узора. Специалист в данной области техники также поймет, что способность к обработке когезивной смеси таким способом указывает, что конечная форма стекловолокнистого продукта необязательно должна быть плоской, но может принимать много различных форм, контуров и размеров наряду с формой, описанной в настоящей заявке.
Кроме того, в некоторых случаях стекловолокнистый продукт, полученный согласно аспектам настоящего изобретения, в частности, путем обработки нитевидных стекловолокон огнезащитным раствором, позволяет обеспечить более однородное и полное диспергирование и распределение огнезащитного раствора в формованном стекловолокнистом продукте, что, таким образом, позволяет усилить огнестойкость (распространение пламени), а также тепловой барьер (термостойкость/изоляцию) и/или другие характеристики.
Много модификаций и других аспектов изобретения, изложенных в настоящей заявке, может прийти на ум специалисту в данной области техники, к которой относится указанное изобретение, обладающих преимуществом идей, представленных в вышеизложенном описании и на связанных чертежах. Например, специалист в данной области техники поймет, что устройства, описанные в настоящей заявке, позволят легко реализовать связанные процессы и способы получения устойчивого к расплавлению стекловолокнистого продукта, как показано, например, на фиг. 2. Более конкретно, такие способы могут включать нанесение изоляционного материала на стекловолокнистый продукт, состоящий из нитевидных стекловолокон, по существу для покрытия указанным материалом каждого из нитевидных стекловолокон, причем нитевидные стекловолокна с покрытием придают стекловолокнистому продукту термостойкость (блок 1200). В одном конкретном случае такой способ может включать получение смоченной смеси из нитевидных стекловолокон и изоляционного материала, содержащего, например, огнезащитный раствор, который по существу равномерно распределен по всей смоченной смеси (блок 1250 - показано пунктирными линиями как возможный или типичный случай). Далее из нитевидных стекловолокон с покрытием/смоченной смеси и связующего вещества образуется когезивная смесь (блок 1300) и затем из когезивной смеси получают стекловолокнистый продукт (блок 1400).
Кроме того, в некоторых случаях первое смесительное устройство 300 может быть выполнено с возможностью введения и/или размещения других подходящих веществ/материалов/химических реагентов для добавления к нитевидным стекловолокнам. Например, первое смесительное устройство 300 может быть выполнено с возможностью размещения фунгицида; средства для придания водоотталкивающих свойств, гидроизоляционного материала и/или другого водонепроницаемого вещества. В любом случае может быть предпочтительно, что любые дополнительные вещества, помещенные в нитевидные стекловолокна, обработаны подходящим образом в первом смесительном устройстве 300 таким образом, что они по существу равномерно и полностью распределены и диспергированы внутри нитевидных стекловолокон.
Кроме того, специалист в данной области техники поймет, что в некоторых аспектах когезивную смесь можно приготовить в целом и далее ее можно формовать, отливать или иным способом обрабатывать с получением различных готовых продуктов, таких как, например, плиты, композиционные кровельные плитки, композиционные кровельные гонты, композиционные плитки для боковых стенок, композиционные кровельные черепицы в испанском стиле типа "красной глины", кожухи для электрических розеток, двери, обшивка внутренних стенок, защитная обшивка наружных поверхностей, внутренние части мебели, шкафы, композиционные наружные поверхности шкафных дверей, настилы, ламинированные полы, облицованные композиционные полы или т.п. Однако не подразумевают, что типичные готовые продукты, представленные в настоящей заявке, ограничены каким-либо образом в отношении широкого ряда рассматриваемой готовой продукции. Таким образом, общая концепция когезивного материала может распространяться на случаи, в которых готовый продукт можно получить многими различными способами, такими как, например, отливка, экструзия, прессование, штамповка или любой другой подходящий способ производства.
Более того, обычный когезивный материал/смесь можно получить в виде компонента или другой части дополнительной конечной сборной конструкции, в указанных предыдущих примерах в виде ламинированного пола и пустотелой мебели. Таким образом, специалист в данной области техники поймет, что формованные стекловолокнистые продукты согласно аспектам настоящего изобретения можно изготовить таким образом, чтобы изоляционный материал/огнезащитный раствор был распределен по всему объему по меньшей мере частично или даже единообразно и равномерно. По существу, компоненты конечного сборного устройства, содержащего жаростойкий/термостойкий и огнестойкий стекловолокнистый продукт, вероятно, могут быть полностью пожароустойчивыми, и/или неспособными воспламеняться, и/или жаростойкими/термостойкими на более постоянной основе (т.е. поскольку огнезащитный раствор эффективно интегрирован в стекловолокнистый продукт) по сравнению с простыми средствами для поверхностной обработки, которые можно легко удалить, смыть или которые со временем подвергаются разрушению.
В других аспектах другие нитевидные волокна, природные или синтетические/искусственные, можно использовать применительно к способам и устройствам, описанным в настоящей заявке. Например, такие синтетические или искусственные волокна можно в целом получить из синтетических материалов, таких как нефтепродукты, хотя некоторые типы синтетических волокон можно изготовить из природной целлюлозы, в том числе, но не ограничиваясь ими, вискозы, модала и Lyocell™. Волокна на основе целлюлозы могут быть двух типов, из регенерированной целлюлозы или чистой целлюлозы, например, полученные в результате медно-аммиачного процесса и из модифицированной целлюлозы, такой как ацетаты целлюлозы. Классификацию волокон в усиленной пластмассе можно разбить на два класса: (i) короткие волокна, также известные как прерывистые волокна, с общим соотношением геометрических размеров (определяемым как соотношение между длиной волокна и диаметром) от 20 до 60 и (ii) длинные волокна, также известные как непрерывные волокна, общее соотношение геометрических размеров составляет от 200 до 500.
В некоторых случаях можно использовать минеральные волокна, такие как очищенные природные кварцевые волокна, кремнеземное волокно, изготовленное из силиката натрия (жидкого стекла), и базальтовое волокно, изготовленное из расплавленного базальта. Металлические волокна можно вытянуть из пластичных металлов, таких как медь, золото или серебро, и экструдировать или осаждать из более хрупких металлов, таких как никель, алюминий или железо. Кроме того, можно использовать волокна из нержавеющей стали. Углеродные волокна могут быть основаны на окисленных и, посредством пиролиза, карбонизированных полимерах, таких как полиакрилонитрил, хотя готовый продукт может представлять собой почти чистый углерод. Можно использовать волокна из карбида кремния, в которых базовые полимеры представляют собой полимеры, а не углеводороды и в которых примерно 50% атомов углерода заменены на атомы кремния (т.е. поликарбосиланы). Полимерные волокна на основе синтетических химических реагентов можно изготовить из, но не ограничиваясь ими: полиамидного синтетического волокна, полиэстера ПЭТФ или ПБТФ, фенолформальдегида (PF), винилона на основе поливинилспиртового волокна (ПВС), винилона на основе поливинилхлоридного волокна (PVC), олефинового волокна на основе полиолефинов (полипропилена и полиэтилена), акриловых полиэстеров, чистых полиэстеровых ПАН волокон, применяемых для изготовления углеродного волокна, акрилового волокна, ароматических полиамидов (арамидов), таких как Twaron™, Kevlar™ и Nomex™, и эластомеров, таких как Spandex™, или уретановых волокон. В некоторых аспектах описанные нитевидные стекловолокна могут также содержать микроволокна (т.е. волокно субденьеровых размеров, такое как полиэстер, вытянутый до размера 0,5 дн (денье)). В целом, микроволокна могут представлять собой ультратонкие волокна (т.е. термопластмассы, полученные путем выдувания стекла или распыления расплава), которые можно получить, например, путем экструдирования волокна, которое затем расщепляют на множество более тонких волокон.
Таким образом, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено конкретными описанными аспектами и что подразумевается, что модификации и другие аспекты включены в объем прилагаемой формулы изобретения. Хотя в настоящей заявке используются специфические термины, их применяют только в общем и описательном смысле, а не с целью ограничения.