FI78309B - Foerfarande och anordning foer vaermebehandling av isoleringsmaterial. - Google Patents

Description

78309

Menetelmä ja laite eristysaineiden lämpökäsittelemiseksi Tämä keksintö koskee jotakin lämmöneristysainetta sisältävien tuotteiden lämpökäsittelyä etenkin tarkoituksessa aikaasaada siinä eräiden sen aineosien polymeroitumis- ja/tai polykonden-soitumisreaktioita.

Sen kohteena on menetelmä ja laite kuumentamista varten suur-taajuussäteilytyksellä dielektristen häviöiden avulla, jotka soveltuvat varsinkin, ja erityisen edullisesti, huopien tai mineraalikuituhuopaperustaisten aineiden, etenkin sellaisen muotoisten kappaleiden kuten eristyskokillien, käsittelemiseen.

Tiedetään, että tähän asti tällaisia kokilleja on tavallisesti valmistettu kiertämällä istukan ympärille tietty määrä päällekkäisiä kerroksia mineraalikuitupatjaa, joka on kyllästetty jollakin lämmössäkovettuvalla sideaineella, ja lämpökäsittelyllä on sitten kiinnitetty annettu muoto lopullisesti valmistettavaan esineeseen.

Lämpökäsittely on tähän asti suoritettu yleensä puhaltamalla kuumaa ilmaa kokillin sisään useimmiten, kun kysymys on suuri-läpimittaisista kokilleista, tai kun kysymys on pieniläpimittaisista kokilleista, ulkopuolelta induktiokuumennuksella ulkoa sisäänpäin. Tällaista käsittelytapaa on selitetty esimerkiksi FR-patenttijulkaisussa A 2 325 007.

Tämän tavanomaisen tekniikan haittana on, että sen aiheuttamat energiakustannukset ovat suhteellisen kalliit ja että se on hidas, sillä siinä joudutaan etukäteen poistamaan aineessa oleva jäännösvesi, joka on peräisin sen valmistusprosessin aikaisemmista vaiheista, varsinkin kuitupatjan muodostuksesta ja sen kyllästämisestä.

2 78309 Tässä keksinnössä käytetään hyväksi sitä, mikä tavanomaisessa menetelmässä on haitta, eli vettä, jota läsnä huomattavana määränä koko käsiteltävien kappaleiden tilavuudessa, käyttäen käyttäen dielektristä kuumennusta suurtaajuussäteilytyksellä.

Tiedetään, että tämä tekniikka on tällä hetkellä ainoa joka soveltuu sähköäjohtamattomaan lämmöneristysmateriaaliin ja jolla sitä voidaan käsitellä tasaisesti koko sen tilavuuden osalta, mikäli mainitussa aineessa on huomattava dielektrinen häviötekijä, kuten on asianlaita varsinkin silloin kun se sisältää aineita, joissa on ns. polaarisia molekyylejä: dipo-lien värähtely vaihtelevantaajuisen sähkökentän vaikutuksessa aiheuttaa tuon aineosan eli siis aineen itsensä kuumentumi-sen.

Kun nestemäinen vesi muodostaa nimenomaan erään yleisimmistä polaarisista aineosista, on tunnettua käyttää dielektristä kuumennusta sitä sisältäviin aineisiin.

Niinpä monissa laitteissa käytetään dielektristä kuumennusta sellaisten aineiden kuten puun (FR-patentit A 2 000 992, 2 147 456), punottuina kaapeleina, keloina tai vyyhteinä olevien tekstiitikuitujen (FR-patentit A 2 103 239, 2 299 443, 2 423 948), eräitten keraamisten massojen (FR-patentit A 2 076 405, 2 100 539) jne. kuivaamiseen. Näissä laitteissa dielekt-riseen kuumennukseen liittyy yleensä kuumailmapuhallus, kun ensiksi mainitun puutteena on, että se nostaa kappaleiden pinnan lämpötilan vain arvoon, joka on selvästi alhaisempi kuin ytimen, ja tämän keinon teho heikkenee sitä mukaa kun vesipitoisuus alenee.

Eräissä tällaisissa laitteissa pyritään välttämään tiettyjä haittoja, joita aiheutuu suurtaajuussäteilyn heijastumisesta tilan, jossa käsittely tapahtuu, metallipinnoista, varsinkin tulevien aaltojen ja heijastuvien aaltojen välillä syntyviä interferenssi-ilmiöitä, jotka ilmenevät lämpötilan epätasaisuutena käsiteltyjen aineiden sisällä ja siis käsittelyn it- 3 78309 sensä epätasaisuutena. Niissä käytetään tätä varten ns. aallonsekoituslaitteita.

Suurtaajuussäteilyalueella tai mikroaaltoalueella, joka kattaa taajuudet 300 MHztstä 30 GHztiin vastaten aallonpituuksia noin metristä senttimetriin, valitaan mieluiten teollisuuskäytössä yleensä 2450 MHz:iin keskitetty taajuuskaista, joka vastaa suunnilleen 12 cm:n aallonpituutta.

Suurimmat taajuudet nimittäin pystyvät tunkeutumaan vain riittämättömästi useimpiin aineisiin ja heikoimmat laajentavat samalla energiateholla sähkökenttää ja tällöin on vaara muodostua sähkövalokaaria eli syntyy "ylilyönnin" vaara. Suositeltava keskialue edellyttää vain muutaman kV:n jännitteitä.

Eristyskokillit, joiden käsittelyyn, esimerkiksi, tässä keksinnössä ehdotetaan mikroaaltokuumennuksen käyttämistä, kyllästetään tavallisesti niitä tavanomaisella menetelmällä valmistettaessa läpikotaisin jonkin lämmössäkovettuvan hartsin, esimerkiksi resolityyppisen fenolihartsin vesiliuoksella, ja kokillin muodostamisen jälkeen sen mitat stabiloidaan tavallisesti jollakin lämpökäsittelyllä, joka saa sen sisältämän veden poistumaan, ja sitten se polymeroidaan ja polykondensoi-daan. Noin yhden minuutin käsittelyajoilla, jotka soveltuvat teollisuusmittakaavaan, näiden reaktioiden käynnistymiseen tarvitaan tavallisesti noin 150-200°C:n lämpötiloja eli veden kiehumislämpötilaa tuntuvasti korkeampia lämpötiloja.

Mikroaaltokuumennusta käyttäen ei näytetty aluksi päästävän edellä mainittuihin lämpötiloihin, mikäli hartsit, joissa mainitut reaktiot tuli aikaansaada, sisälsivät vain heikkoja hä-viötekijöitä eivätkä siis olleet helposti itsestään kuumentuvia mikroaaltojen vaikutuksesta, ja kun vesi, mainituissa ko-killeissa oleva ainoa aineosa, joka sisältää hyvän häviöteki-jän, näyttää asettavan saavutettavien lämpötilojen ylärajan 100°C:en, tällä tekniikalla ei näytetty voitavan ratkaista tätä kysymystä.

4 78309

Kokeet ovat kuitenkin osoittaneet, että vastoin odotuksia mikroaalloilla käsiteltäviin kokilleihin ei tarvitse lisätä ylimääräisiä polaariaineita, mikäli näissä kokilleissa on riittävä vesipitoisuus kappaleen tilavuusyksikköä kohti ja mikäli käytetty teho, sekin tilavuusyksikköä kohti mitattuna, yltää minimiarvoon.

Juuri tähän yllättävään tulokseen perustuu tämä keksintö, jonka kohteena on ensiksikin menetelmä jonkin aineen lämpökä-sittelemiseksi, joka aine perustuu mineraalikuituihin ja sisältää jotakin sideainetta, joka kovettuu polymerointi-ja/tai polykondensointireaktioissa, ja jossa menetelmässä mainittu sideaine lisätään vesiliuoksena ja mainittu aine asetetaan suurtaajuussäteilykenttään, mainitun aineen vesipitoisuuden ja säteilykentän voimakkuuden ollessa säädetyt sopiviksi, jotta aine kuumentuu ainakin mainittujen reaktioiden käynnistymiseen tarvittavaan minimilämpötilaan mainitun aineen sisällä, samalla kun mainitun aineen pintaan puhalletaan kaasuvirtaus, joka on kuumennettu vähintään mainittuun minimilämpötilaan .

Menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on sanottu patenttivaatimuksessa 1.

Yleensä mineraalikuituperustaisen aineen, jonka tiheys on 30- 150 kg/m , vesipitoisuus säädetään arvoon 0,7-5 kg/m ja 3 mieluiten 1-3 kg/m , aineen sisältäessä itse sideainetta 1-20 paino-%.

Menetelmän eräässä suoritusmuodossa, joka soveltuu mainitusta aineesta olevien erillisten kappaleiden käsittelyyn, mainittuja kappaleita siirretään säteilykentässä. Yksinkertaisesti kappaleiden käsittelemiseksi sarjassa mainittuja kappaleita liikutetaan mieluiten mikroaaltojen etenemissuuntaa vastaan kohtisuorassa olevassa suunnassa ja edullisesti lisäksi kääntäen niitä mieluiten akselin ympäri, joka muodostaa säteilyn 5 78309 etenemissuunnan Kanssa nolla astetta suuremman kulman, edul-o lisesti 90 kulman, jotta käsittely tapahtuisi tasaisesti.

Tällaisten aineiden osalta kappaleeseen kohdistetun mikroaal-toenergian tulisi yleensä olla ainakin 0,1 kWh/kg käsiteltävää ainetta, aineeseen kohdistetun tehon ollessa mieluiten ainakin 2 kW/kg ainetta, kun vesipitoisuus on 2 paino-%.

Lisäksi menetelmään tarvittavasta kuumennustehosta osa, joka vastaa 1/4 - 1/2 käytetystä mikroaaltotehosta, lisätään kuumana ja kuivana kaasuna.

Näissä olosuhteissa mainittakoon informaation vuoksi, että energian kokonaiskulutus olettaen että puolet tehosta tulee mikroaaltoenergiasta on noin 0,2 kWh/kg aineella, jossa on 2 % vettä, eli siis 5 kertaa pienempi kuin pelkästään kuumalla ilmalla kuumennettaessa.

Keksinnön kohteena on myös laite jonkin aineen lämpökäsitte-lemiseksi, joka aine perustuu mineraalikuituihin ja sisältää jotakin vesiliuoksena lisättyä sideainetta, joka kovettuu po-lymerointi- ja/tai polykondensointireaktioissa, ja joka laite käsittää mikroaaltotiiviin metallikammion, joka on varustettu jollakin aineen siirtoelimellä, ainakin yhdellä mainittua ainetta kohti suunnatulla suurtaajuussäteilynlähteellä ja yhdellä kuuman kaasun lähteellä, joka on liitetty elimiin mainitun kaasun ohjaamiseksi aineen pintaa kohti. Laitteelle on tunnusomaista se, mitä on sanottu patenttivaatimuksen 9 tun-nusmerkkiosassa.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaan sylinterin muotoisten pyörähdyskappaleiden käsittelemiseksi kappaleiden siirtoja kääntöelimet käsittävät yhdistelmän, jossa on mahdollisesti liikkuva mikroaaltoja läpäisevä kannatusalusta, ja työn-töelimiä kuten sauvoja tai tankoja, jotka saavat sylinteri-mäiset kappaleet kääntymään ympäri alustalla.

6 78309

Eräässä muunnelmassa, jolla saadaan aikaan sama toiminto, siirto- ja kääntöelimet muodostuvat liikkuvan hihnan ja katon tai kiinteiden jalasten yhdistelmästä, joiden välissä ja joihin kosketuksessa kappaleet ovat, hihnan liikkeen aikaansaadessa kappaleiden siirtymisen puolella hihnan nopeudesta ja niiden kääntymisen.

Laite käsittää edullisesti useita generaattoreita, joista jokaista ohjaa mieluiten ilmaisin, joka ilmaisee kappaleen läsnäolon sen kattamalla alueella, tyhjäkäynnin estämiseksi.

Mikroaaltoteho asennetaan 2450 MHz:n taajuusalueella mieluiten sellaiseksi, että aineeseen kohdistuu vähintään 2 kW mikroaaltoja ainekilogrammaa kohti vesipitoisuuden ollessa suunnilleen 2 paino-%.

Seuraavassa selitetään keksintöä rajoittamattomana esimerkkinä erästä keksinnön mukaisen laitteen suoritusmuotoa keksinnön tunnusmerkkien ja etujen kuvaamiseksi, viitaten liitteenä olevaan piirustukseen (ainoa kuvio), joka esittää kaavamaisesti pituussuuntaisena leikkauskuvana keksinnön mukaista laitetta, jossa on kuljetushihna ja puristusjalakset.

Tässä laitteessa on metallikammio 1, jossa on syöttösulkukam-mio 2 ja poistosulkukammio 3, jotka molemmat on varustettu liikkuvilla kääntölaipoilla, vastaavasti 2a, 2b, 3a, 3b, jot ka turvaavat mikroaaltotiiviyden.

Silikonilla käsiteltyä lasikuitukangasta oleva siirtohihna 4 määrittää rumpujen 6a ja 6b avulla kokillien 7 liikeradan kammion 1 läpi.

Kaksi puristusjalasta 8 kohdistaa kevyen puristuksen kokillei-hin 7 saattaen ne kääntymään ympäri nuolen suuntaan, hihnan 4 edetessä nuolen f2 suuntaan.

Kuumaa lisäilmaa puhalletaan kammioon rei'istä 9a, 9b jne., li ? 78309 jotka voivat edullisesti jatkua ei-esitettyinä johtoina hihnalla 4 liikkuvien kokillien tasolle.

Jätekaasujen käsittelemistä varten on aukkoja 10, jotka on liitetty johonkin ei-esitettyyn puhdistuslaitteeseen. Tämän laitteen teho ja sen kustannukset voivat olla paljon pienemmät kuin tavanomaisessa kuumailmamenetelmässä.

Hihnan 4 alapuolelle on sovitettu 2450 MHz:n alueella lähettäviä mikroaaltogeneraattoreita, joiden hihnaan 4 suunnatut sä-teilyaukot ovat nelikulmaisia. Jokaista generaattoria ohjaa ei-esitetty kokillinilmaisin. Esimerkiksi uunia varten, joka käsittelee tunnissa 300 kg kokilleja, jotka sisältävät 2 pai-no-% vettä, järjestetään 6 kuuden generaattorin, joiden yksit-täismikroaaltoteho on 1 kW, ryhmää, joka muodostaa 36:n hihnaan 4 suunnatun mikroaaltosäteilysuihkun shakkilautasovitel-man.

Claims (13)

1. Menetelmä mineraalikuituihin perustuvan aineen lämpö-käsittelemiseksi, joka aine sisältää sideainetta, joka kovettuu lämpötilan vaikutuksesta polymerointi- tai polykonden-sointireaktioissa, jossa menetelmässä aineeseen lisätään mainittua sideainetta vesipohjaisen liuoksen muodossa ja, kun aineen vesipitoisuus on säädetty, aine saatetaan sähkömagneettisen säteilykentän vaikutuksen alaiseksi samanaikaisesti, kun sen pintaa pyyhkäisee lämmin kaasuvirtaus, tunnettu siitä, . 3 että aineella, jonka tiheys on välillä 30 ja 150 kg/m ja sideaineella, jonka minimilämpötila kovetusreaktioiden käyn- o nistämiseksi on suuruusluokkaa välillä 150 ja 200 C, suori- . 3 tetaan vesipitoisuuden säätö arvoon välillä 0,7 ja 5 kg/m , jolloin mainitun säteilyn taajuus valitaan hypertaajuusalu-eelta (300 MHz - 30 GHz), jolloin kentän intensiteetti saa suhteellisen korkean tason saavuttaen aineen keskeltä kuumenemisen ainakin mainittuun minimilämpötilaan ja lämmin pyyhkäisevä kaasuvirta saavuttaa ainakin mainitun lämpötilan mainitun säteilyn aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu , 3 siitä, että vesipitoisuus säädetään arvoon 0,7-5 kg/m , . 3 edullisimmin 1-3 kg/m .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsiteltävään tuotteeseen kohdistettava mikroaaltoteho on vähintään 2 kW/kg ainetta vesipitoisuuden ollessa n. 2 paino-%.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mineraalikuituperustaisen aineen sideaine-pitoisuus on 1-20 % mainitun aineen painosta.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun sitä käytetään mainitusta aineesta tehtyjen erillisten kappaleiden käsittelyyn, mainitut kappaleet saatetaan siirtymään säteilykentässä. 9 78309

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu siirtyminen on siirtymistä säteilyn ete-nemissuuntaa vastaan kohtisuorassa tasossa, edullisimmin yhdistettynä kappaleiden pyörimiseen itsensä ympäri pyörintäak- o sellin nähden, joka akseli muodostaa edullisimmin 90 kulman mainitun suunnan kanssa.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 2-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsiteltävään aineeseen kohdistettu mikroaaltoenergia on vähintään 0,1 kWh/kg ainetta.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsiteltävään aineeseen puhallettu kuumennettu kaasuvirtaus edustaa energialisäystä, joka on 1/2 - 1/4 lähetetystä mikroaaltoenergiasta.

8 78309

9. Laite mineraalikuituihin perustuvan aineen lämpökä-sittelemiseksi, joka aine sisältää vesipohjaisena liuoksena lisättyä sideainetta, joka kovettuu lämpötilan vaikutuksesta polymerointi ja/tai polykondensointireaktioissa, käsittäen mikroaaltotiiviin metallikammion (1), joka on varustettu ainetta kammion läpi siirtävällä elimellä (4), ainakin yhdellä ainetta kohti suunnatulla hypertaajuussäteilylähteellä (11) ja lämminkaasulähteellä (9a-9d), joka on suunnattu aineen pintaan, tunnettu siitä, että lämminkaasulähteen kaasuvirtauk- o sella on ainakin minimilämpötila välillä 150 ja 200 C ko-vettumisreaktioiden käynnistämiseksi, että kaasun tuoma teho on 1/4 - 1/2 mikroaaltotehosta, ja että siirtoelin käsittää erillisten lieriömäisten pyörähdyskappaleiden (7) käsittelemistä varten elimiä (4, 8) mainittujen kappaleiden pyörittämiseksi niiden pyörintäakselin ympäri, joka akseli muodostaa mikroaaltojen suunnan kanssa nollasta poikkeavan, edullisesti o 90 kulman, ja elimiä mainittujen esineiden kannattamiseksi kosketuksella näihin niiden alimman puoliskon ainakin yhdellä emäviivalla, vaikuttaen siten esineiden lieriömäisen muodon korjaamiseen. 10 78309

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää useita mikroaaltogeneraattoreita (11), joista kutakin ohjaa ilmaisin, joka ilmaisee käsiteltävän aineen läsnäolon sen kattamalla alueella.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että siirtoelin ja kääntöelimet muodostuvat kannatusalustan ja työntöelinten, jotka saavat lieriömäiset esineet pyörimään alustalla, yhdistelmästä.

12. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että siirtoelin ja kääntöelimet muodostuvat liikkuvan hihnan (4) ja katon tai kiinteiden jalasten (8) yhdistelmästä, joiden välissä ja joihin kosketuksessa esineet ovat, hihna (4) liikkeen aikaansaadessa kappaleiden (7) siirtymisen puolella hihnan nopeudesta ja niiden kääntymisen ympäri.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 9-12 mukainen laite, tunnettu siitä, että aineeseen kohdistetaan teho, joka on vähintään 2 kW mikroaaltoja/kg ainetta, jonka vesipitoisuus on 2 %.