PL210100B1 - Sposób pianowego wytwarzania włókniny i urządzenie do pianowego wytwarzania włókniny - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pianowego wytwarzania włókniny i urządzenie do pianowego wytwarzania włókniny. Sposób i urządzenie według wynalazku są szczególnie odpowiednie do wytwarzania różnych produktów włóknistych z celulozy, włókna szklanego, poliamidu aromatycznego, sizalu lub innego, odpowiedniego, materiału włóknistego. Szczególnie przydatne do wytwarzania skomplikowanych, wielowarstwowych laminatów stosowanych, np. do wykonywania różnych części karoserii pojazdów, obudów urządzeń i w innych, niemal nieprzeliczalnych zastosowaniach. Sposób i urządzenie według wynalazku są przeznaczone do stosowania przy wytwarzaniu produktów wykorzystujących długie włókna lub nawet ciągłe włókna, taśmy lub siatki. Opisywana w wynalazku piana oznacza pianę złożoną głównie z wody i środka powierzchniowo czynnego.

Produkty według korzystnego przykładu wykonania wynalazku są w wielu przypadkach przeznaczone do zastępowania konstrukcji z arkuszy metalu, ponieważ konstrukcje z arkuszy metalu i inne, odpowiednie, konstrukcje z metalu wymagają nadzoru i konserwacji zarówno podczas wytwarzania jak i podczas użytkowania w celu uniknięcia, na przykład, rdzewienia.

Metalowe powierzchnie są również wrażliwe nawet na słabe uderzenia, gdyż uderzenia mogą spowodować albo zwykłe zmiany estetyczne, albo uszkodzenie warstwy farby. W konsekwencji może to spowodować rdzewienie, szczególnie w zastosowaniach, w których konstrukcje są poddawane działaniu substancji wywołujących korozję.

Różne laminaty i konstrukcje warstwowe są bardziej trwałe we wspomnianych powyżej zastosowaniach, ale ich cena jest w pewnych przypadkach nieco większa niż wspomnianych konstrukcji z arkuszy metalu. Jedną z przyczyn wyższego kosztu jest skomplikowana technologia produkcji. Poniższy przykład odnosi się do wytwarzania maski silnika lub błotnika samochodu.

Jest oczywiste, że część maski silnika lub błotnika samochodu, widoczna z zewnątrz, musi być bardzo gładka. W innym przypadku malowana powierzchnia - innym przykładem jest kadłub łodzi będzie nierówno odbijała światło, co jest uważane za oznakę niskiej jakości i niedokładnego wykonania. Inaczej mówiąc, laminaty muszą posiadać podobną gładkość powierzchni jak arkusze metalowe. W praktyce oznacza to, że jeśli produkt jest wytwarzany, na przykład, z włókna szklanego, to muszą być stosowane bardzo cienkie włókna. Charakterystyczną cechą takich cienkich włókien jest to, że wykonany z nich laminat nie jest dostatecznie trwały w eksploatacji, na przykład, jako błotnik samochodu. Dlatego błotnik z włókna szklanego musi być wytwarzany z kilku różnych warstw. Wymagana wytrzymałość i trwałość nakazują, aby występowała warstwa konstrukcyjna ze stosunkowo grubymi włóknami, o długości w przybliżeniu 45 - 50 mm, czasem większej, a czasem mniejszej.

Jako minimum, wspomniane dwie warstwy wystarczają aby osiągnąć wymagany wygląd i wytrzymałość, ale zautomatyzowanie produkcji wywołuje problemy. Po pierwsze, jest oczywiste, że proces wymaga zastosowania formy, aby dokładnie odtworzyć kształt produktu. Najłatwiej wykonać formę jednoczęściową, w której najpierw umieszczana jest mata powierzchniowa, a następnie żywica. Następnie kładziona jest mata wzmacniająca, na którą nakładana jest następna warstwa żywicy, po czym warstwy te są walcowane w celu usunięcia wszelkich pęcherzyków powietrza. Ten sposób wytwarzania jest jednak wytwarzaniem całkowicie ręcznym, gdyż zarówno rozkładanie żywicy jak i wyciskanie pęcherzyków powietrza musi być optycznie kontrolowane. Poza tym, taki proces laminowania jest szkodliwy dla zdrowia nawet w dobrych warunkach, ze względu na gazy powstające podczas produkcji.

Wspomniana ręczna praca została w przemyśle zastąpiona sposobem, w którym żywica jest nakładana na warstwę powierzchniową w formie, po czym na żywicę nakładana jest, na przykład, mata wzmacniająca. W ten sposób powstały laminat jest dociskany przez drugą połowę formy w celu nadania odpowiedniego kształtu, co również powoduje przeciśnięcie żywicy przez obie warstwy.

Amerykański patent o numerze 5 672 309 opisuje sposób wtryskiwania, w którym warstwa powierzchniowa jest najpierw umieszczana w formie, a na niej umieszczana jest inna warstwa. Jedna z warstw ma otwór w odpowiednim miejscu. Obie nałożone na siebie warstwy są następnie dociskane jedna do drugiej przy pomocy drugiej połowy formy, tak że krawędzie formy zaciskają się. W tej fazie, za pomocą dysz wtryskiwana jest między warstwy żywica przez otwór wykonany w jednej z warstw, umieszczony naprzeciwko dyszy w jednej z połówek formy, tak że kiedy forma jest w pełni zamknięta, to żywica rozprzestrzenia się w całej formie i impregnuje obie warstwy.

Dalszym udoskonaleniem tego sposobu jest sposób próżniowego formowania wtryskowego, w którym forma składa się z dwóch części, umieszczonych jedna na drugiej, przy czym wymagane

PL 210 100 B1 warstwy z włókna szklanego są umieszczone między nimi. Taką technikę produkcji wspomina publikowane japońskie zgłoszenie patentowe o numerze 58-168510. Oprócz tego, zostały rozmieszczone otwory w części lub w częściach formy, w celu wtryskiwania żywicy do formy i, odpowiednio, zostały rozmieszczone otwory w celu usuwania powietrza zastępowanego przez żywicę. Określenie próżniowego formowania wtryskowego jest stosowane w przypadkach, gdy do usuwania powietrza wykorzystywane jest ssanie.

Jeśli wspomniany produkt, tj. błotnik samochodu, jest wytwarzany ze wspomnianych dwóch warstw, to znaczy warstwy powierzchniowej i warstwy wzmacniającej, to można szybko zauważyć, że żywica nie rozprzestrzenia się równo w warstwach z włókien szklanych, chyba że żywica jest wprowadzana między warstwy, gdy forma jest lekko otwarta, jak opisano w amerykańskim patencie o numerze 5 672 309 lub wykonane są otwory, jeden bardzo blisko drugiego, przynajmniej w części formy zwróconej w stronę warstwy wzmacniającej. Jest to spowodowane tym, że podczas ściskania warstwy włókien szklanych nie pozwalają na swobodny przepływ żywicy wzdłuż warstwy i główny kierunek przepływu żywicy jest prostopadły do warstw. Zatem, jeśli trzeba wytwarzać produkt z dwóch warstw przy pomocy próżniowego formowania wtryskowego, to albo forma musi być częściowo otwarta, albo jedna z połówek formy musi być niemal całkowicie perforowana, aby żywica mogła równo rozprzestrzenić się wewnątrz formy. Ostatnia ewentualność jest jednak rozwiązaniem niepotrzebnie zwiększającym koszty, gdyż każdy otwór wlotowy żywicy musi w praktyce zawierać rurę doprowadzającą żywicę z dołączonym do niej przewodem.

Zasugerowano rozwiązanie tej niegodności w ten sposób, że zastosowano specjalną warstwę rozpływu, złożoną ze stosunkowo grubych, możliwie jednakowych, wnękowych włókien, które ułatwiają przepływ żywicy wzdłuż warstwy. Byłoby oczywiście korzystne, gdyby warstwa rozpływu mogła działać jako warstwa wzmacniająca produkt, ale w praktyce nie jest to możliwe, szczególnie w warstwie powierzchniowej, ze względu na dużą grubość włókien warstwy rozpływu. Gładkość warstwy powierzchniowej nie spełniałaby wymagań dla produktu. Grube i/lub wnękowe włókna nie wykazują maksymalnej wytrzymałości warstwy wzmacniającej, zatem nie mogą być używane jako warstwy wzmacniające przynajmniej w bardziej wymagających zastosowaniach.

Zatem, efektem jest sytuacja, w której przynajmniej trzy różne warstwy są potrzebne w tym przykładzie, chyba, że stosowany jest sposób z częściowo otwartą formą, jak opisano w amerykańskim patencie o numerze 5 672 309. W innych przypadkach, wymagane są następujące warstwy: warstwa powierzchniowa umieszczona na zewnątrz produktu, warstwa wzmacniająca umieszczona wewnątrz i warstwa rozpływu między tymi dwiema warstwami.

Jeśli proces produkcyjny, analizując cały ciąg produkcyjny, powinien zostać zautomatyzowany, to możemy opisać dotychczasowy sposób wytwarzania produktu. Jest to dobrze opisane we wspomnianym publikowanym zgłoszeniu japońskim o numerze JP 58-168510, gdzie każda warstwa jest oddzielnie kładziona do formy, następnie połówki formy są dociskane jedna do drugiej i żywica jest wtryskiwana do formy. Inaczej mówiąc, każda warstwa laminatu jest wkładana oddzielnie do formy. W praktyce oznacza to, że każda warstwa jest wytwarzana oddzielnie, przenoszona oddzielnie i każda warstwa jest odwijana do formy z własnej szpuli.

Powodem oddzielnego wytwarzania każdej warstwy jest to, że dotąd nie opracowano sposobów wytwarzania wielowarstwowych produktów, pozwalających osiągnąć odpowiednią jakość produktu końcowego zarówno pod względem zarówno wyglądu jak i wytrzymałości.

Należy wspomnieć o pośrednim sposobie produkcji, w którym oddzielnie wytwarzane włókniny są łączone przez igłowanie tak, że w najlepszym przypadku tylko jedna wielowarstwowa, włóknista mata musi zostać włożona do formy. Jednakże zauważono, że mimo ułatwionego transportu włóknistej maty i uproszczenia wytwarzania produktu, końcowy wynik nie jest tak dobry, jak można oczekiwać. Igłowanie różnych włóknin ze sobą wytwarza przemieszczenia również w warstwie powierzchniowej, przy czym ściegi są widoczne na powierzchni produktu końcowego, nawet jeśli sama powierzchnia jest gładka. Prowadzi to w efekcie do sytuacji, w której warstwa wzmacniająca i warstwa rozpływu mogą być igłowane jedna z drugą w przykładowym produkcie trój warstwowym, ale warstwa powierzchniowa musi być oddzielna. Inaczej mówiąc, dodatkowy etap igłowania zmniejsza liczbę oddzielnie przetwarzanych mat z trzech do dwóch. Wywołuje to pewien sceptycyzm odnośnie sensu stosowania igłowania.

Jest kilka sposobów wytwarzania włókniny używanej jako warstwy laminatu. Należą do nich tak zwany sposób wodny, najlepiej znany z układu wytwarzania włókniny, stosowanego w maszynie papierniczej, sposób pianowy, opracowywany przez Wiggins Teape od 1970 r., oraz tak zwany sposób

PL 210 100 B1 powietrzny. Wszystkie wspomniane sposoby mogą być używane w razie potrzeby do produkcji wielowarstwowych produktów, ale dotąd żaden ze sposobów nie pozwalał na wytwarzanie produktów o dostatecznej jakości dla produktów omawianych w tym zgłoszeniu.

W sposobie wodnym, problemy związane z włóknami stosowanymi we wspomnianych powyżej rozwiązaniach odnoszą się do niekontrolowanego kłaczkowania włókien znajdujących się już w skrzyni wlewowej, kędzierzawienia się włókien, otwierania kosmyków włókien, itd. Przyczyną wspomnianych problemów jest silna turbulencja, stosowana w sposobie wodnym, która z jednej strony otwiera już związane kosmyki o jednorodnych rozmiarach, a z drugiej strony kędzierzawi pojedyncze kosmyki i podczas mieszania zawiesiny kędzierzawione włókna mogą gromadzić się i wiązać również inne włókna w zamknięte kosmyki włókien. Ponadto, sposób wodny jest bardzo wrażliwy na zmiany konsystencji, co w efekcie oznacza, że trzeba starannie utrzymywać stałą konsystencję, aby sposób działał prawidłowo.

Podczas stosowania sposobu wodnego do wytwarzania wielowarstwowych produktów, warstwy włókien są za bardzo mieszane na skutek dużego poziomu turbulencji w sposobie wodnym, tak że różne warstwy nie mogą wykonywać swoich zadań w optymalny sposób. Należy ponadto zwrócić uwagę na to, że sposób wodny był od początku opracowany do wytwarzania włóknin z włókien celulozowych, dla których jest bardzo korzystny. Inaczej mówiąc, rozmiary i sztywność włókien celulozowych są odpowiednie dla zawiesin wodnych. Zatem turbulencja występująca w sposobie wodnym nie kędzierzawi włókien celulozowych i nie miesza ich nadmiernie, ale optymalnie, biorąc pod uwagę tworzenie włókniny i działanie skrzyni wlewowej. Ponieważ jednak w różnych laminatach i konstrukcjach warstwowych wykorzystywane są różne włókna, najczęściej począwszy od włókien szklanych, a kończąc czasem, na przykład, na włóknach z poliamidów aromatycznych, czasem włóknach węglowych, a nawet sizalowych lub jutowych, to wymagania odnośnie procesu wytwarzania włókniny, wynikające z różnych włókien, są często odmienne niż wymagania wynikające z przetwarzania włókien celulozowych. Na przykład, rozmiary i sztywność włókien stosowanych w laminatach i konstrukcjach warstwowych znacznie różnią się od rozmiarów i sztywności włókien celulozowych.

Poziom turbulencji występujący w sposobie wodnym znacznie zależy od lepkości wody, co w efekcie oznacza, że poziom turbulencji jest stosunkowo stały, przynajmniej odnośnie wymagań różnych włókien. To oczywiście oznacza, że w przypadku pewnych rodzajów włókien, na przykład, z poliestru lub wiskozy, turbulencje powodują zginanie i skręcanie włókien, co powoduje owijanie włókien jednego wokół drugiego, tworząc węzły i dużą akumulację włókien, które nie mogą zostać rozproszone w żadnym następnym etapie procesu.

W sposobie suchym, z drugiej strony, trudno jest ustalić jakikolwiek rodzaj naturalnych powiązań między warstwami włókien, ponieważ nie ma mieszającej turbulencji ani między pojedynczymi włóknami lub kosmykami, ani między warstwami włókien. Zamiast tego, każda warstwa tworzy własną, łatwą do oddzielenia warstwę, co w sposób nieunikniony wpływa na jakość produktu końcowego.

W sposobie powietrznym długość włókien jest ograniczona, ponieważ włókna są rozprowadzane na włókninie z ekranu, który nie może działać z długimi włóknami. Jeśli trzeba przymocować warstwy włókien jedną z drugą przy stosowaniu sposobu powietrznego, to warstwy muszą być igłowane, co wywołuje zmiany na powierzchni igłowanych warstw, lub trzeba stosować specjalne klejenie między warstwami. Powoduje to jednak usztywnienie produktu i utrudnia jego zwijanie. Ponadto, zwijanie sztywnego produktu może spowodować pęknięcia między warstwami, co również może pogorszyć jakość produktu. Ponadto typowe dla sposobu powietrznego jest, że występują stosunkowo duże lokalne fluktuacje gramatury.

Sposób pianowy jest usytuowany między powyższymi dwoma sposobami wytwarzania włókniny, jeśli chodzi o poziom turbulencji. Parametry turbulencji w sposobie pianowym są całkowicie inne niż w sposobie wodnym. W sposobie pianowym turbulencja jest zwykle używana tylko do wytwarzania piany, a nie po utworzeniu jednorodnej piany. Inaczej mówiąc, przy wytwarzaniu pianowej zawiesiny w urządzeniu mieszającym wykorzystywana jest duża turbulencja, chociaż poziom turbulencji jest, w stosunku do sposobu wodnego, mniejszy o rząd wielkości lub o kilka rzędów wielkości, co oznacza, że w pianowej zawiesinie włókna nie są kędzierzawione lub uszkadzane tak łatwo jak w sposobie wodnym. Przy przenoszeniu pianowej zawiesiny z urządzenia mieszającego do skrzyni wlewowej, przepływ jest praktycznie całkowicie laminarny, podobnie jak w samej skrzyni wlewowej. W pianowej zawiesinie włókna są wiązane z pęcherzykami piany i pozostają w zasadzie nieruchome jedno w stosunku do drugiego, aż piana zostanie usunięta na sitach urządzenia produkcyjnego pod wpływem działania skrzynek ssących.

PL 210 100 B1

W sposobie pianowym konsystencja nie jest krytyczna, jak w sposobie wodnym, chociaż konsystencja pianowej zawiesiny jest istotnym czynnikiem, biorąc pod uwagę optymalny sposób produkcji dla każdego zastosowania. Podstawową ideą w sposobie pianowym jest wiązanie indywidualnych włókien lub wiązek włókien o pożądanych rozmiarach z pęcherzykiem lub pęcherzykami piany tak, aby włókna lub wiązki włókien nie kontaktowały się jedno z drugim przed etapem tworzenia włókniny, gdyż mogło by to doprowadzić do powstawania niepożądanych kosmyków.

Zgłaszający zauważył, że w praktyce najbardziej użytecznym sposobem wytwarzania produktów zarówno jedno jak i wielo-warstwowych jest sposób pianowy, przy pomocy którego każdy z różnych rodzajów włókien może być przetwarzany w sposób optymalny. Sposób pianowy nie przypomina również sposobu oryginalnie opracowanego przez Wiggins Teape i opisanego, na przykład, w amerykańskim patencie o numerze 3 938 782. W sposobie tym materiał wyjściowy, na przykład włókna, środki powierzchniowo czynne, regulatory pH i stabilizatory itp. są wprowadzane do urządzenia mieszającego w starannie odmierzonych dawkach, przy czym do urządzenia jest wprowadzana zarówno piana z, na przykład, komory sita w urządzeniu produkcyjnym, jak i woda, również dostępna z krążenie płynu w urządzeniu produkcyjnym. W większości przypadków, wszystkie wyjściowe materiały potrzebne do wytwarzania włókniny nie mogą być, z różnych powodów, mieszane razem w tym samym urządzeniu mieszającym, ale trzeba użyć kilka urządzeń mieszających. Znane jest, że szczególnie przy wykonywaniu wielowarstwowej włókniny liczba urządzeń mieszających musi być równa przynajmniej liczbie warstw włókniny. W urządzeniu lub w urządzeniach mieszających z materiałów tych jest formowana pianowa zawiesina, która jest pompowana przy pomocy odpowiednio zaprojektowanej pompy albo do urządzenia produkcyjnego, albo tymczasowo do zbiornika magazynującego.

Pianowa zawiesina, wprowadzana do urządzenia produkcyjnego, jest zwykle wprowadzana do wejściowych przewodów rurowych skrzyni wlewowej przez komorę sita. W komorze sita konsystencja pianowej zawiesiny jest regulowana do pożądanego poziomu. Wejściowe przewody rurowe w skrzyni wlewowej obejmują rurę rozgałęźną, współpracujące z nią dysze i przewody rurowe prowadzące od dysz do rury rozgałęźnej. Tradycyjnie przewody rurowe obejmują liczne elastyczne rury wykonane z tworzywa sztucznego lub gumy, umieszczone tak, że tworzą pętle, jak opisano w amerykańskim patencie o numerze 3 938 782. Zadaniem przewodu rurowego jest wytworzenie i utrzymywanie turbulencji wraz z dyszami usytuowanymi w połączeniu między rurą rozgałęźną a przewodem rurowym, tak że pianowa zawiesina pozostaje jednorodna. Z rur, zawiesina pianowa jest wprowadzana do skrzyni wlewowej, której konstrukcja może być bardzo prosta.

Rozwiązania opisane w amerykańskich patentach o numerach 6 019 871, 6 136 153 i w kanadyjskim zgłoszeniu patentowym o numerze 2301995 mogą być przykładami dotychczasowych konstrukcji skrzyń wlewowych. Skrzynia wlewowa jest stosowana do dozowania piany w celu wytwarzania równej włókniny na sicie. Gramatura włókniny może być regulowana, na przykład, przy pomocy wprowadzania czystej piany do skrzyni wlewowej, zależnie od miejsca wprowadzania, albo w celu rozcieńczenia konsystencji oryginalnej zawiesiny pianowej, albo lokalnego zmniejszenia grubości warstwy oryginalnej włóknistej zawiesiny pianowej.

Przy wytwarzaniu wielowarstwowych produktów, tj. wytwarzaniu tak zwanej wielowarstwowej włókniny, skrzynia wlewowa może zawierać wiele pomieszczeń, z których każde działa niezależnie. Przykład takiej konstrukcji jest znany z amerykańskiego patentu o numerze 6 136 153. W pewnych przypadkach wytwarzanie wielowarstwowej włókniny może być również wykonywane tak, że specjalne rury doprowadzające opisane w amerykańskim patencie o numerze 6 238 518 albo usytuowane wewnątrz skrzyni wlewowej, albo przechodzące przez skrzynię wlewową, są stosowane do wprowadzania zawiesiny pianowej w pożądane miejsce wewnątrz włókniny wytwarzanej przez skrzynię wlewową.

Stwierdzono jednak w testach, że zarówno dotychczasowy proces wytwarzania piany jak i wprowadzanie pianowej zawiesiny do skrzyni wlewowej są niepotrzebnie skomplikowane. Co więcej, stwierdzono, że na przykład rury wprowadzające stwarzają problemy w urządzeniu wprowadzającym pianową zawiesinę. Zarówno rzeczywiste procesy jak i testy wykazały, że rury te są podatne na zatykanie. W praktyce zdarza się, że pojedyncze włókno, na przykład, skędzierzawione włókno lub kosmyk włókien, jest chwytane albo wewnątrz rury, albo w otworze rury i przytrzymane włókno lub kosmyk chwytają następnie więcej włókien, powiększając rozmiar kosmyka. Na początku kosmyk jest bardzo porowaty, tak że ciecz i/lub gaz mogą wciąż przepływać przez niego, powodując, że włókna i ewentualnie inne ciała stałe są chwytane w kosmyk, podczas gdy ciecz i/lub gaz wciąż przepływa przez niego. W miarę zwiększania rozmiarów i coraz silniejszego mocowania do rury lub jej otworu,

PL 210 100 B1 kosmyk zaczyna również wpływać na przepływ cieczy i/lub gazu, na koniec blokując przepływ przez rurę. Zatkanie jednej z rur układu natychmiast powoduje zmiany w skrzyni wlewowej, które mogą stać się na tyle duże ilościowo, że wpłynie to na włókninę opuszczającą skrzynię wlewową. Nawet jeśli można przepłukać zatkane rury, jeśli taka możliwość została przewidziana w konstrukcji urządzeń bez całkowitego zatrzymywania procesu produkcyjnego, w najlepszym przypadku będzie to wymagało wykonania dużej pracy, zaś w najgorszym przypadku spowoduje stosunkowo duże straty produkcyjne. Zauważono również, co jest dość naturalne, że im dłuższe są włókna materiału, tym łatwiej rury i rura rozgałęźna są blokowane. Naturalnie rodzaj stosowanych włókien, głównie kształt i sztywność włókien, mają wpływ zarówno na to, jak szybko powstają kosmyki włókien, jak i na tendencję do zatykania rur.

Zatem dotychczasowy proces pianowy, lub w praktyce rozwiązanie stosowanej w nim skrzyni wlewowej nie zawsze jest odpowiednie dla przetwarzania pianowej zawiesiny z długimi włóknami. Poza tym faktem jest, że zależnie od rodzaju włókien tradycyjne skrzynie wlewowe używane w sposobie pianowym - a raczej układ rur - mogą przetwarzać włókna o długości mniejszej niż 50 - 100 mm.

W pewnych przypadkach, na przykład przetwarzając cienkie, miękkie i/lub długie włókna, np. poliestrowe i wiskozowe włókna 1,7 dtex o długości większej niż 30 mm, turbulencja w ogóle nie powinna być stosowana. W przypadku takich włókien, nawet dotychczasowy sposób pianowy nie może być stosowany, gdyż nawet stosunkowo mała turbulencja w urządzeniu mieszającym będzie zginała włókna i mieszała je tak, że będą owijały się jedne wokół drugich i tworzyły kosmyki, które negatywnie wpływają zarówno na proces jak i na końcowy produkt. Sposób wodny jest również całkowicie niedopuszczalny ze względu na występującą turbulencję, która jest w nim większa niż w tradycyjnym procesie pianowym.

Dodawanie pewnych absorbujących wodę materiałów do włókniny również okazało się problemem. Jest to omawiane np. w amerykańskim patencie o nr 6 019 871. W tym patencie stwierdzono, że sposób pianowy jest w zasadzie lepszy niż tradycyjny sposób wodny, ale ponieważ piana również zawiera wodę, to dotychczasowy sposób pianowy również ma niedogodności. Niedogodnością jest to, na przykład, że stosowany polimer absorbujący wodę jest poddawany przez długi czas działaniu wody w pianie, a zatem niemal całkowicie traci swoją cechę. Wspomniana powyżej publikacja przedstawia rozwiązanie tego problemu przez, na przykład, głębokie zamrożenie lub przynajmniej ochłodzenie polimeru, pokrycie polimeru lub po prostu przez wprowadzenie polimeru możliwie późno do zawiesiny pianowej wprowadzanej na sito. Wszystkie wymienione środki wymagają specjalnych urządzeń, co oczywiście zwiększa koszty produkcji.

Chociaż dotychczasowy sposób pianowy jest przydatny do produkcji produktów wielowarstwowych, takich jak produkty trójwarstwowe, stwierdzono, że niemożliwe jest produkowanie przy pomocy dotychczasowego sposobu pianowego produktów, w których wykorzystywane są długie włókna, ponieważ okazało się, że wspomniane wcześniej układy rurowe zatykają się nawet krótszymi włóknami. Jedną z przyczyn zatykania jest to, że mniej sztywne włókna są zginane, kędzierzawione i tworzą kosmyki już w urządzeniu mieszającym, podczas tworzenia zawiesiny pianowej.

We francuskiej publikacji patentowej nr 1 449 737, włókna i ciecz z sita są wprowadzane do miksera typu urządzenia mieszającego usytuowanego przed sitem. W procesie mieszania wykorzystywany jest albo mikser mechaniczny, albo ultradźwiękowy, które albo nie są użyteczne, albo nie są ekonomiczne przy wytwarzaniu piany, w której, na przykład, bardzo długie włókna lub nawet siatka są wprowadzane do skrzyni wlewowej. Działanie miksera typu urządzenia mieszającego według francuskiej publikacji patentowej, wspomnianego przy omawianiu budowy skrzyni wlewowej, służącego między innymi do równego rozprowadzania zawiesiny pianowej na sicie, pozostaje również niejasne.

Zgłaszający omawia wytwarzanie zderzaka do pojazdu, opisane w amerykańskim patencie o numerze 6 231 094, jako inny przykład problemów związanych z tradycyjnymi materiałami układanymi w warstwy. Zderzak ten składa się z dwóch włóknin, wykonanych korzystnie z obejmujących cały zderzak włóknin termoplastycznych zawierających włókna i z węższych taśm termoplastycznych, również zawierających włókna, które wzmacniają korpus zderzaka w odpowiednich miejscach. Według publikacji, wszystkie sześć włóknin lub taśm są wykonywane oddzielnie i łączone jedna z drugą dopiero w fazie produkcyjnej. Nietrudno wyobrazić sobie, jak precyzyjne i staranne musi być układanie włóknin, a szczególnie utrzymywanie ich w miejscu podczas zamykania formy.

Celem wynalazku jest sposób pianowego wytwarzania włókniny.

Celem wynalazku jest urządzenie do pianowego wytwarzania włókniny.

PL 210 100 B1

Sposób pianowego wytwarzania włókniny polegający na tym, że włóknistą zawiesinę pianową wprowadza się ze skrzyni wlewowej urządzenia produkcyjnego do sekcji wytwarzania włókniny urządzenia produkcyjnego i pianę usuwa się przez przynajmniej jedno sito, usytuowane w sekcji wytwarzania włókniny, dla wykonania włókniny, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przynajmniej część ciał stałych, potrzebnych do wykonania zawiesiny pianowej wprowadza się do skrzyni wlewowej w zasadniczo stałym stanie i miesza się z pianą w skrzyni wlewowej przez wprowadzanie piany pod wysokim ciśnieniem z dysz do skrzyni wlewowej.

Korzystnie wspomnianą pianę wytwarza się oddzielnie w urządzeniu mieszającym pianę.

Korzystnie część tej piany pobiera się z sekcji wytwarzania włókniny w urządzeniu produkcyjnym.

Korzystnie włóknisty materiał w postaci pociętej miesza się w skrzyni wlewowej z pianą i wytwarza się zawiesinę pianową.

Korzystnie do piany w skrzyni wlewowej dodaje się lepiszcza, wypełniacze, barwniki i inne materiały.

Korzystnie ciała stałe wprowadza się do skrzyni wlewowej z pianą wprowadzaną do skrzyni wlewowej dla utworzenia zawiesiny pianowej.

Korzystnie skrzynia wlewowa jest podzielona na kilka równoległych lub umieszczonych jedna nad drugą części dla wytwarzania wielowarstwowej włókniny.

Korzystnie ciągły materiał włóknisty wprowadza się do wytwarzanej włókniny przez skrzynię wlewową lub przynajmniej przez jedną jej część.

Korzystnie taśmę, siatkę, matę lub inny, w zasadzie płaski materiał, wprowadza się do wytwarzanej włókniny przez skrzynię wlewową lub przynajmniej przez jedną jej część.

Korzystnie przynajmniej częściowo różne ciała stałe wprowadza się do każdej części skrzyni wlewowej.

Korzystnie wspólne ciała stałe, wymagane w warstwach włókniny wytwarzanych przy pomocy części skrzyni wlewowej wprowadza się do dwóch lub więcej części skrzyni wlewowej z wprowadzaną do niej pianą.

Korzystnie ciągłe włókna, nici, kable i podobny materiał wprowadza się do wytwarzanej włókniny przez skrzynię wlewową lub przynajmniej przez jej część.

Korzystnie prędkość przemieszczania wspomnianego materiału reguluje się tak, aby była taka sama jak prędkość wytwarzanej włókniny.

Korzystnie prędkość przemieszczania materiału reguluje się tak, aby była większa niż prędkość wytwarzanej włókniny.

Korzystnie środki do wprowadzania materiału wprost do włókniny wykonywanej w sekcji wytwarzania włókniny wprowadza się przez skrzynię wlewową przynajmniej przez jej część.

Korzystnie położenie wspomnianych środków reguluje się w kierunku przesuwania włókniny i/lub w dowolnym kierunku prostopadłym do niego.

Korzystnie jako wspomniane środki stosuje się rury lub kanały z dyszami.

Korzystnie jako wspomniany materiał stosuje się cięte włókno, lepiszcze, wypełniacz lub podobny stały materiał lub zawiesinę pianową.

Korzystnie jako wspomniany materiał stały stosuje się suchy materiał, wymagany w podstawowej strukturze produktu.

Urządzenie do pianowego wytwarzania włókniny, które obejmuje skrzynię wlewową z otworami wylotowymi oraz sekcję wytwarzania włókniny, która zawiera również jedno lub więcej sit i środki do usuwania piany, umieszczone z boku sita usytuowanego z przeciwnej strony niż wytwarzanie włókniny, przy czym skrzynia wlewowa jest wyposażona w środki do odbierania piany i środki do wprowadzania przynajmniej jednego stałego materiału do skrzyni wlewowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że skrzynia wlewowa jest wyposażona w dysze, do wprowadzania piany pod ciśnieniem i mieszania przynajmniej jednego suchego stałego materiału z pianą wytwarzając zawiesinę pianową.

Korzystnie środki do odbierania piany i środki do mieszania stałego materiału obejmują zbiornik skrzyni wlewowej i dysze do wtryskiwania piany do skrzyni wlewowej.

Korzystnie środki do odbierania piany i środki do mieszania materiałów stałych dodatkowo obejmują przynajmniej rurę rozgałęźną piany, do rozprowadzania piany do dysz.

Korzystnie urządzenie zawiera również przynajmniej urządzenie mieszające pianę i pompę oraz układ rur, łączący ją z rurą rozgałęźną.

PL 210 100 B1

Korzystnie przynajmniej jedna rura rozgałęźna piany jest połączona za pomocą układu rur ze środkami do usuwania piany.

Korzystnie środki do wprowadzania materiału stałego obejmują przynajmniej urządzenie do dozowania materiału stałego.

Korzystnie urządzeniem do dozowania materiału stałego jest przenośnik lub urządzenie tnące połączone wagą.

Korzystnie środki do wprowadzania materiału stałego obejmują urządzenie doprowadzające, za pomocą którego materiał jest wprowadzany do przestrzeni z podwyższonym ciśnieniem, na przykład, dozownik obrotowy.

Korzystnie dysze są rozmieszczone na przeciwnych ściankach zbiornika skrzyni wlewowej, zaś wyloty dysz są ustawione przestawnie.

Korzystnie dysze są rozmieszczone na przeciwnych ściankach zbiornika skrzyni wlewowej, zaś wyloty dysz są rozmieszczone naprzeciwko siebie.

Korzystnie dysze są rozmieszczone na różnych wysokościach na przynajmniej jednej ściance zbiornika skrzyni wlewowej.

Korzystnie urządzenie do mieszania piany jest wyposażone w przynajmniej mikser i środki do dozowania środków powierzchniowo czynnych i wody do urządzenia mieszania piany.

Korzystnie urządzenie do mieszania piany jest wyposażone w środki do dozowania jednego materiału stałego lub pewnej liczby stałych materiałów do urządzenia do mieszania piany.

Korzystnie skrzynia wlewowa zawiera pewną liczbę części do wykonywania warstw w wytwarzanej włókninie rozmieszczonych jedna obok drugiej.

Korzystnie położenie w kierunku ruchu włókniny przynajmniej jednego otworu wylotowego przynajmniej jednej części skrzyni wlewowej jest regulowane w stosunku do innych otworów wylotowych.

Korzystnie skrzynia wlewowa lub przynajmniej jedna z jej części jest wyposażona w środki do wprowadzania materiału ciągłego przez skrzynię wlewową do wytwarzanej włókniny.

Korzystnie środki do wprowadzania materiału obejmują przynajmniej rolki regulujące lub rolki do regulowania prędkości wprowadzania materiału.

Korzystnie środki do wprowadzania materiału obejmują również środki do regulowania położenia materiału w wytwarzanej włókninie, rozmieszczone w skrzyni wlewowej bliżej otworu wylotowego.

Korzystnie skrzynia wlewowa lub przynajmniej jedna jej część jest wyposażona w środki do wprowadzania materiału do wytwarzanej włókniny aż w sekcji wytwarzania włókniny.

Korzystnie wspomniany materiał jest pociętym włóknem, lepiszczem, wypełniaczem lub podobnym stałym materiałem lub zawiesiną pianową, zawierającą przynajmniej pianę i materiał stały.

Korzystnie wspomniane urządzenia są jedną lub kilkoma rurami itp., albo nieruchomymi, albo umieszczonymi przesuwanie przynajmniej we wzdłużnym kierunku włókniny.

Korzystnie w skrzyni wlewowej jest ciśnienie atmosferyczne.

Korzystnie w skrzyni wlewowej jest podwyższone ciśnienie, a skrzynia jest wyposażona w środki doprowadzające odporne na wysokie ciśnienie.

Sposób i urządzenie według wynalazku rozwiązuje, między innymi, wspomniane powyżej problemy, przy czym charakterystyczną cechą wynalazku jest to, że suche materiały i piana nie są mieszane w celu utworzenia zawiesiny pianowej do momentu, aż znajdą się w skrzyni wlewowej, tuż przed wprowadzeniem zawiesiny na sito urządzenia produkcyjnego przez wprowadzanie piany pod wysokim ciśnieniem z dysz do skrzyni wlewowej.

Zatem w sposobie według wynalazku nie jest potrzebne urządzenie rozdrabniające do mieszania włóknistego materiału z pianą. Zatem nie są potrzebne pompy piany lub przewody rurowe z rury rozgałęźnej, nie mówiąc o rurach usytuowanych między rurą rozgałęźną a skrzynią wlewową.

Ponadto, sposób według wynalazku jest całkowicie niewrażliwy na materiały stosowane w sposobie pianowym. Długość lub sztywność włókien mogą być dowolnie dobierane, ponieważ włókna nie mogą zatykać cienkich rur, gdyż nie ma takich rur na drodze włókna do sita.

Wykorzystując sposób i urządzenia według wynalazku można wprowadzać do jednej lub więcej warstw tworzonej włókniny na przykład ciągłe włókna, przędzę, taśmy, siatki lub niemal dowolne składniki, wymagane w końcowym produkcie.

Inne charakterystyczne cechy sposobu i urządzenia według wynalazku staną się widoczne z dołączonych zastrzeżeń.

Poniżej urządzenie i sposób według wynalazku są opisane dokładniej w odniesieniu do dołączonych rysunków, na których fig. 1 schematycznie przedstawia dotychczasowe urządzenie sposobu

PL 210 100 B1 pianowego, fig. 2 przedstawia detal skrzyni wlewowej związany z dotychczasowym sposobem pianowym, fig. 3 przedstawia skrzynię wlewową używaną w dotychczasowym sposobie pianowym, fig. 4 przedstawia skrzynię wlewową, używaną w odniesieniu do innego dotychczasowego sposobu pianowego, fig. 5 przedstawia skrzynię wlewową, używaną w odniesieniu do trzeciego dotychczasowego sposobu pianowego, fig. 6 przedstawia skrzynię wlewową używaną w odniesieniu do czwartego dotychczasowego sposobu pianowego, fig. 7 odnosi się do wytwarzania korpusu zderzaka do pojazdu według dotychczasowego sposobu, fig. 8 przedstawia skrzynię wlewową według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 9 przedstawia skrzynię wlewową według innego korzystnego przykładu wykonania wynalazku, fig. 10 przedstawia skrzynię wlewową według trzeciego korzystnego przykładu wykonania wynalazku, fig. 11 przedstawia skrzynię wlewową według czwartego korzystnego przykładu wykonania wynalazku, fig. 12 przedstawia skrzynię wlewową według piątego korzystnego przykładu wykonania wynalazku, fig. 13 przedstawia skrzynię wlewową według szóstego korzystnego przykładu wykonania wynalazku, fig. 14 przedstawia skrzynię wlewową według siódmego korzystnego przykładu wykonania wynalazku.

Figura 1 przedstawia dotychczasowy proces pianowy, w którym można przyjąć, że rozpoczyna się od urządzenia mieszającego 10, w którym wytwarzana jest piana z przynajmniej cieczy, korzystnie wody, gazu, korzystnie powietrza i środka powierzchniowo czynnego, przy czym do piany są wprowadzane włókna, wypełniacze, regulatory pH, stabilizatory, barwniki i lepiszcza i inne dodatki, w celu utworzenia zawiesiny pianowej. Woda jest wprowadzana do urządzenia mieszającego 10 przez przewód 14, pompę 14 i miernik przepływu 16. Woda może pochodzić, na przykład, z układu oddzielania wody w urządzeniu produkcyjnym lub z innego odpowiedniego źródła, włącznie ze źródłem świeżej wody. Środki powierzchniowo czynne 20 są dodawane do urządzenia mieszającego 10 przy pomocy wagi 18 lub podobnego urządzenia, odpowiedni materiał włóknisty 24 jest wprowadzany przy pomocy wagi 22 lub podobnego urządzenia, zaś wypełniacze, stabilizatory, barwniki, lepiszcza i regulatory pH są dozowane przy pomocy wagi lub wielu wag 26. Korzystnie każdy składnik jest wprowadzany za pomocą własnego układu odmierzającego. Zawartość gazu w wytworzonej w ten sposób zawiesinie pianowej przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym i zakresie temperatury powinna być w zakresie od 50% do 80%, w pewnych przypadkach nawet poza tym szerokim zakresem. Zawartość ciał stałych w zawiesinie pianowej jest między 2% a 25%, czasem nawet mniejsza, zależnie od gęstości piany, rodzaju i długości włókien i wytwarzanego produktu. Zawiesina pianowa jest następnie wprowadzana z urządzenia mieszającego 10 przez skrzynię wlewową 40 na sito 30, tworzące włókninę w urządzeniu produkcyjnym, w celu wytworzenia pożądanego produktu. W opisywanym dotychczasowym procesie pianowym ciała stałe, obejmujące wspomniany powyżej materiał włóknisty, środki powierzchniowo czynne i wypełniacze, itd. są wprowadzane do urządzenia mieszającego 10. Proporcje mieszania materiałów są określone, na przykład, przez wprowadzanie każdego materiału przez przeznaczonego do tego celu urządzenie wprowadzające, połączone z wagą w celu dodawania ilości koniecznej dla uzyskania właściwego stosunku w jednostce czasu (kg/min). Konieczna ilość wody jest wprowadzana również do urządzenia mieszającego przez miernik przepływu 16, tak że woda i środki powierzchniowo czynne tworzą pianę, w której ciała stałe są jednorodnie dyspergowane w urządzeniu mieszającym.

W pewnych przypadkach materiał może być wprowadzany do urządzenia mieszającego tylko w etapie, w którym ilość może być mierzona na podstawie piany w urządzeniu mieszającym. Może to odnosić się, na przykład, do regulatora pH. W tym przypadku pH piany w urządzeniu jest mierzone i, odpowiednio do wyniku pomiaru, wartość pH jest modyfikowana przez wprowadzanie związku albo kwasowego, albo zasadowego do urządzenia mieszającego.

W zasadzie piana bez włókien może być również wprowadzana do urządzenia mieszającego 10 przewodem 38, przy czym piana jest odprowadzana ze skrzynek ssących 32 sekcji wytwarzania włókniny za pomocą pompy 36, albo bezpośrednio, albo przez komorę sita 34.

Pianowa zawiesina opuszcza urządzenie mieszające 10 jako stały strumień, przepływający przez pompę 42, specjalnie dostosowaną do tego celu. Pompa może być albo pompą odśrodkową, albo pompą wyporową. Zawiesina pianowa może być pompowana również bezpośrednio do skrzyni wlewowej 40, jeśli jej konsystencja jest właściwa. Może być również pompowana do komory sita 34, gdzie konsystencja zawiesiny pianowej jest regulowana do właściwej wielkości i skąd zawiesina jest dalej pompowana do skrzyni wlewowej 40 lub może być również pompowana do zbiornika magazynującego 44, jeśli używanie go jest pożądane. Ze zbiornika magazynującego 44 zawiesina pianowa jest korzystnie wyprowadzana, w celu wykorzystania, za pomocą pompy 46.

PL 210 100 B1

Kiedy zawiesina pianowa jest wprowadzana do skrzyni wlewowej 40, według dotychczasowego stanu techniki, najpierw jest wprowadzana do rury rozgałęźnej 50, gdzie zawiesina pianowa jest rozprowadzana przy pomocy dysz 52 w układzie rurowym 54, przy pomocy którego zawiesina pianowa jest wprowadzana do skrzyni wlewowej 40. Dysze 52 i układ rur 54 są opisane dokładniej w odniesieniu do fig. 2.

W zasadzie piana bez włókien może być również pobierana, na przykład, z komory sita 34 do skrzyni wlewowej 40 i/lub do układu rur doprowadzających, w celu regulowania konsystencji zawiesiny pianowej i/lub gramatury produktu.

Ze skrzyni wlewowej 40 zawiesina pianowa jest wprowadzana na sito 30 w części wytwarzania włókniny, przy czym skrzynki ssące 32 są rozmieszczone pod tą częścią - lub w szerszym rozumieniu - od strony przeciwnej względem zawiesiny pianowej, w celu usuwania piany z sita 30 przy pomocy ssania. Piana usuwana z wytwarzanej w ten sposób włókniny jest kierowana do komory sita 34 lub alternatywnie, bezpośrednio do urządzenia mieszającego 10, wytwarzającego pianową zawiesinę.

Włóknina wytwarzana na sicie 30 jest kierowana do suszenia, a następnie, ewentualnie, do pokrycia. Dalsza obróbka włókniny zależy oczywiście od wymagań dla danego produktu, zatem nie trzeba jej omawiać tutaj.

Dysze wejściowe 52 i układ rurowy 54, pokazane na fig. 2 są usytuowane między rurą rozgałęźną 50 a skrzynią wlewową 40. Liczne dysze 52 zostały rozmieszczone w rurze rozgałęźnej 50, której wewnętrzna powierzchnia nie jest cylindryczna, ale zawiera krawędzie lub podobne konstrukcje zwiększające poziom turbulencji zawiesiny pianowej przed układem rurowy 54. Liczba rur w układzie rurowym 54 jest równa liczbie dysz 52 w rurze rozgałęźnej 50. Rury układu rurowego 54 są zwykle ułożone w kształcie pętli, jak pokazano na figurze. Uważa się, że taki kształt rury i dyszy utrzymuje jednorodność zawiesiny pianowej i utrzymuje jednakową turbulencję we wszystkich rurach układu rurowego 54. Celem jest oczywiście wprowadzanie z rur do skrzyni wlewowej 40 zawiesiny pianowej, w której włókna nie tworzą kosmyków, ale mogą być łatwo rozmieszczone na sicie urządzenia produkcyjnego.

W praktyce jednak stwierdzono, że dysze 52 i układy rurowe 54 bardzo łatwo się zatykają. Takie niebezpieczeństwo występuje szczególnie, gdy zwiększana jest długość włókien w zawiesinie pianowej. Obecnie staje się to problemem, gdy sposób pianowy jest wprowadzany do przemysłu i gdy okazało się, że duża liczba różnych produktów może być wytwarzana przy jego pomocy. Odnosi się to również, między innymi, do produktów wielowarstwowych, w których jedna z warstw może być, na przykład, warstwą wzmacniającą. Maty wzmacniające, wytwarzane przy pomocy innych sposobów mają długości włókien równe około 5 do 50 mm, głównie zależnie od rodzaju włókien, zatem również w sposobie pianowym wymagane jest używanie podobnych długości włókien. Okazało się jednak, że w praktyce jest to trudne, gdyż włókna o takiej długości, zależnie od rodzaju włókien, łatwo tworzą kosmyki i po dostaniu się do cienkich rur łatwo zatykają całą rurę.

Ponadto należy zauważyć, że chociaż opis fig. 1 wspomina tylko jedno urządzenie mieszające, jest oczywiste, że w pewnych przypadkach większa liczba urządzeń jest potrzebna w procesie produkcji. Na przykład, przy wytwarzaniu produktu wielowarstwowego, wymagana liczba urządzeń mieszających jest równa zwykle liczbie warstw. Ponadto, jeśli w procesie biorą udział materiały, które nie mogą kontaktować się jeden z drugim, to zalecane jest wykonywanie oddzielnej zawiesiny pianowej z danego materiału i materiałów neutralnych względem niego i dodanie uzyskanej zawiesiny pianowej dopiero w etapie tworzenia piany, korzystnie tuż przed skrzynią wlewową. Inaczej mówiąc, w przypadku wykonywania wielowarstwowej włókniny, potrzebnych może być nawet sześć urządzeń mieszających.

Figura 3 przedstawia schematycznie dotychczasowy proces pianowy: skrzynia wlewowa 40, układ rurowy 54 poprzedzający ją, zaś za skrzynią wlewową 40 sekcja wytwarzania włókniny z jej sitem 30 i skrzynkami ssącymi 32. Na fig. 3 pokazano również, oznacznik 48, pompę odpowiadającą pompie 48 na fig. 1. Za pompą 48 znajduje się zarówno rura rozgałęźna 50 jak i układ rurowy 54 z fig. 2. Na fig. 3 pokazano również, jak skrzynia wlewowa 40 dostarcza zawiesinę pianową bezpośrednio do części wytwarzania włókniny, do szczeliny między dwoma sitami 30, przeciwnie niż na fig. 1, która pokazuje bardziej tradycyjną część wytwarzania włókniny, zawierającą sito Fourdriniera. Figura 3 pokazuje również jak piana, dostępna w skrzynkach ssących 32, rozmieszczonych poza sitami 30 lub piana ogólnie dostępna w części wytwarzania włókniny, może być wprowadzana przy pomocy pompy 56 przewodem 58 w celu wymieszania z zawiesiną pianową w rejonie między pompą 48 a skrzynią wlewową 40.

PL 210 100 B1

Korzystnie jest to realizowane za rurą rozgałęźną 50, w połączeniu z dyszami 52 lub rurami zasilającymi 54 lub w skrzyni wlewowej 40. Korzystnie ilość dodawanej piany może być regulowana.

Figura 4 pokazuje bardzo podobną skrzynię wlewową 140, mającą przewody wlotowe piany 158' współpracujące z przewodami 154 zawiesiny pianowej w celu albo rozcieńczania zawiesiny pianowej, albo wyrównywania gramatury produktu przez dodawanie piany. Przewód 158 jest funkcjonalnie podobny i dostarcza pianę w górną część skrzyni wlewowej 140, przy czym piana z przewodu 158 jest kierowana wzdłuż wierzchołka skrzyni wlewowej 40 w kierunku sita 130. Piana działa również jako środek poślizgowy, zapobiegający ustawianiu się włókien w zawiesinie pianowej w kierunku przepływu zawiesiny.

Figura 5 przedstawia trzecie dotychczasowe rozwiązanie skrzyni wlewowej 240, umożliwiające wytwarzanie produktu trójwarstwowego. Jak pokazano na figurze, skrzynia wlewowa 240 jest w kierunku pionowym podzielona na trzy komory 242, 244 i 246, z których każda otrzymuje własną zawiesinę pianową ze źródeł 248, 250 i 252. Jest jednak możliwe, że obie warstwy powierzchniowe (wytwarzane z zawiesiny pianowej w komorach 242 i 246), a nawet wszystkie warstwy, są podobne, ale pokazana technologia umożliwia wytwarzanie również trzech różnych warstw. Figura pokazuje jak zawiesina pianowa wprowadzana do każdej komory 242, 244 i 246 jest jednocześnie kierowana do części wytwarzania włókniny między sitami 30. Włóknina jest szybko tworzona przez usuwanie piany w dwóch kierunkach przy pomocy skrzynek ssących 32 i różne warstwy włókniny są łączone jedna z drugą w wyniku mieszania włókien różnych warstw w strefie granicznej między warstwami.

Figura 6 przedstawia jeszcze inne dotychczasowe rozwiązanie skrzyni wlewowej 340. W tym przypadku trzy komory 342, 344 i 346 zostały umieszczone w skrzyni wlewowej 340 albo jedna nad drugą, albo jedna obok drugiej, zależnie od ustawienia skrzyni wlewowej 340. Każda z komór 342, 344 i 346 może wprowadzać własną warstwę do włókniny, jak zostało to opisane w odniesieniu do poprzedniej figury. Rozwiązanie to umożliwia jeszcze inny sposób, oprócz wykorzystania komór, wytwarzania oddzielnej warstwy lub pasa we włókninie. Jest to wykonywane przy pomocy rur 348 i 350, biegnących przez komorę 344, wprowadzających zawiesinę pianową, która tworzy własne warstwy we włókninie, jeśli, z jednej strony rury doprowadzające 348, a z drugiej strony rury doprowadzające 350 są usytuowane równolegle w kierunku wzdłużnym skrzyni wlewowej (prostopadle do płaszczyzny figury) lub własne pasy, jeśli jest wolna przestrzeń między rurami doprowadzającymi 348 i/lub rurami doprowadzającymi 350, gdzie zawiesina pianowa nie jest wprowadzana z rur 348 i 350. Odpowiednio do korzystnego przykładu wykonania, rury doprowadzające, oprócz umieszczenia w każdej komorze, jeśli jest to potrzebne, mogą zostać przesunięte przynajmniej w kierunku wzdłużnym. W praktyce, wzdłużne położenie rury doprowadzającej określa rodzaj warstwy lub pasa, które tworzy zawiesina pianowa opuszczająca rurę. Im dalej od otworów w komorach usytuowany jest koniec rury, tym dłuższą drogę ma włóknina tworzona z dostarczanej zawiesiny pianowej i tym ostrzejsza jest granica z włókniną wytwarzaną z zawiesiny pianowej dostarczanej z rury. Jeśli zawiesina jest wprowadzana z rur zaraz za miejscem, w którym komory otwierają się do włókniny, to piana dostarczana z rury jest wydajnie mieszana z pozostałą pianą i granice pasa wytwarzanego z piany dostarczanej z rur jest bardzo słabo odróżnialna od reszty włókniny.

Figura 7 przedstawia dotychczasowy sposób wytwarzania produktu. Figura ilustruje wytwarzanie korpusu zderzaka pojazdu. Według figury, forma obejmuje, oczywiście, dwie części 60 i 62 odpowiednio dopasowane do kształtu korpusu zderzaka. Odpowiednio do technologii opisanej w publikacji, pierwsza termoplastyczna mata włóknista jest umieszczana na dolnej części formy 62, po czym dwie węższe maty z włókniny 66 i 68 są umieszczane na macie 64 przy obu krawędziach maty. Mata odpowiadająca najniższej macie, jest umieszczana na wspomnianych matach, zaś termoplastyczny materiał 72. Jest umieszczany na ostatniej warstwie 70. Kiedy części formy 60 i 62 są ściskane jedna z drugą, to wspomniany materiał termoplastyczny 72 jest rozprowadzany we wszystkich warstwach mat 64 - 70.

Można łatwo zauważyć w technice wytwarzania pokazanej na fig. 7, że wymaga ona dużej precyzji i wykonania wielu prac przygotowawczych, aby wszystkie warstwy 64 - 70 zostały umieszczone we właściwych położeniach i pozostawały w nich w czasie procesu produkcyjnego. Ponadto, w fabryce muszą być oddzielne urządzenia magazynujące, transportujące i doprowadzające dla wszystkich wymaganych włóknin, a w tym przypadku jest sześć różnych włóknin. Ponadto, maty muszą być cięte do odpowiednich rozmiarów albo w fabryce, albo przez producenta mat. W praktyce oznacza to, że sześć włóknin o określonej szerokości musi być gdzieś cięte, zamiast używania tylko jednej włókniny,

PL 210 100 B1 gdyby był sposób łączenia wszystkich wzmacniających włóknin w jeden produkt już na etapie wytwarzania produktu.

Figura 8 pokazuje urządzenie 76 do wytwarzania świeżej piany i skrzynię wlewową 78 urządzenia produkcyjnego według wynalazku. Jak można zauważyć na figurze, skrzynia wlewowa 78 w tym przykładzie wykonania zawiera głównie otwarty od góry lub przynajmniej atmosferyczny zbiornik 80, dysze pianowe 94, dolną część 98 i otwór wylotowy 100. Zawiesina pianowa jest wytwarzana w zbiorniku 80, do którego wprowadzana jest większość ciał stałych potrzebnych do wytwarzania produktu, zgodnie z zasadami, stosowanymi w dotychczasowych rozwiązaniach odnośnie wprowadzania materiału do urządzenia mieszającego. Inaczej mówiąc, ilości ciał stałych wprowadzanych do zbiornika są odmierzane zależnie od wykonywanego produktu, zaś włókna lub mata włóknista są cięte do pożądanej długości za pomocą urządzenia tnącego. Włókna mogą być wprowadzane do zbiornika bezpośrednio z urządzenia tnącego (nie pokazane), jeśli ilość materiału włóknistego wprowadzanego do urządzenia tnącego może być dokładnie regulowana. Włókna mogą być również wprowadzane do zbiornika przy pomocy kalibrowanego przenośnika 82, tak że jednorodna ilość pociętych włókien jest stale wrzucana do zbiornika 80. Figura 8 pokazuje również jak inny, kalibrowany przenośnik 83 jest używany do wprowadzania np. wypełniacza, lepiszcza, barwników, itp. lub ich mieszaniny do zbiornika 80. Istotną cechą wynalazku jest to, że przynajmniej część wspomnianych części stałych jest wprowadzana do zbiornika w zasadzie w stanie suchym, a nie w postaci zawiesiny w cieczy. Ciała stałe mogą, jeśli trzeba, zostać zwilżone, ale w każdym przypadku tak, że wolna woda nie jest wprowadzana do zbiornika z ciałami stałymi.

Charakterystyczną cechą korzystnego przykładu wykonania wynalazku jest to, że znaczna część włókien wykorzystywanych w konstrukcji produktu jest wprowadzana do zbiornika w stanie suchym. Konstrukcja produktu oznacza w tym kontekście strukturę włóknistą typową dla produktu, a nie komponenty ewentualnie należące do produktu i mające wpływ na jego właściwości podczas użytkowania, na przykład, węgiel aktywny lub pewne materiały absorbujące ciecz.

Poza tym, piana wytwarzana w specjalnym urządzeniu mieszającym 84 jest wprowadzana do zbiornika 80. Jak pokazano już na fig. 1, piana jest tworzona w urządzeniu mieszającym 84 z wody, środków powierzchniowo czynnych i gazu, korzystnie powietrza, z tą różnicą, że w tym sposobie żadne inne materiały nie muszą być wprowadzane do urządzenia mieszającego. Jednakże, jeśli pożądane jest mieszanie ciał stałych z pianą przed zbiornikiem 80, można to realizować wraz z tworzeniem piany w urządzeniu mieszającym 84. Ilości wody i środków powierzchniowo czynnych są ustalane jedna względem drugiej przy wprowadzaniu do urządzenia mieszającego 84 w celu wytwarzania optymalnej piany. Mieszanina wody i środków powierzchniowo czynnych jest mieszana przy pomocy miksera, tak że powietrze jest wprowadzane do mieszaniny w ilościach odpowiednich dla wytwarzania pożądanej zawartości gazu i rozmiarów pęcherzyków.

Jest możliwe i również jest przewidywane zastępowanie przynajmniej części piany pianą zawracaną z procesu produkcyjnego przewodem 86, jak pokazano linią przerywaną na fig. 8. Zarówno piana wytwarzana w urządzeniu mieszającym 84 i pompowana do przewodu 92 przy pomocy pompy 90, jak i piana zawracana z procesu przewodem 86, są korzystnie wtryskiwane w pożądanych ilościach na jednostkę czasu do zbiornika 80 przy pomocy dysz 94, tak że ciała stałe są efektywnie mieszane w wyniku turbulencji wywoływanej przez strumienie piany, tworząc jednorodną zawiesinę pianową. Kiedy zawiesina pianowa zostanie utworzona, jest wprowadzana w postaci przepływu laminarnego przez dolną część 98 zbiornika w kierunku otworu wylotowego 100.

Piana jest wprowadzana z dysz 94 korzystnie z prędkością odpowiednią dla każdego rodzaju włókien; inaczej mówiąc, prędkością, która zapewnia jednorodną zawiesinę pianową, ale nie na tyle dużą, aby spowodować zbyt dużą turbulencję we włóknach. Mieszanie może być w pewnych sytuacjach zwiększone przez umieszczenie w zbiorniku albo mechanicznego miksera (nie pokazany), albo przez użycie mieszania ultradźwiękowego lub mikrofalowego (nie pokazane).

Ten przykład wykonania wynalazku różni się od dotychczasowych urządzeń mieszających, wytwarzających zawiesinę pianową tym, że ciała stałe muszą być wprowadzane ciągłym strumieniem korzystnie na całej długości zbiornika 80, odpowiadającej szerokości sita urządzenia produkcyjnego. Zatem również piana jest wprowadzana do zbiornika 80 z dysz 94 usytuowanych w odstępach równych około 10 cm. Piana jest korzystnie pompowana do rur rozgałęźnych 96 usytuowanych po obu stronach zbiornika 80 (w pewnych przypadkach jednak rura rozgałęźna i dysze są potrzebne tylko z jednej strony zbiornika), skąd dysze 94 prowadzą do zbiornika, przy czym dysze mogą oczywiście mieć dłuższe rury dyszowe, a faktyczne dysze są usytuowane na końcach rur. Według innego przyPL 210 100 B1 kładu wykonania rury rozgałęźne są usytuowane w zasadzie na jednym poziomie z górną krawędzią zbiornika 80, podczas gdy rury dysz z dyszami mogą zostać wprowadzone do zbiornika 80 od góry bez wykonywania otworów w ściance zbiornika. Dysze 94 mogą, jeśli trzeba, zostać rozmieszczone po przeciwnych stronach zbiornika 80 albo zwrócone jedna w stronę drugiej, albo jedna nad drugą, zależnie od wymaganej turbulencji. Dysze 94 mogą być również rozmieszczone na kilku poziomach albo po jednej, albo po dwóch stronach zbiornika 80, przez co możliwe jest uzyskanie wielostopniowego mieszania się włókien z pianą. Ponadto, wszystkie dysze 94 na jednej ściance zbiornika 80 mogą być jednokierunkowe, lub ich kierunki mogą być zmieniane zależnie od potrzeb. Zbiornik 80 według korzystnego przykładu wykonania wynalazku zwęża się w kierunku do dołu, jak pokazano na fig. 8, także dno 98 zbiornika w praktyce tworzy lej, z którego zawiesina pianowa jest wprowadzana w postaci w zasadzie laminarnego przepływu na sito lub między sita urządzenia produkcyjnego. Jednak w pewnych przypadkach zbiornik może mieć jednorodną szerokość aż do otworu wylotowego 100, usytuowanego w jego dnie 98.

Dla procesu wytwarzania włókniny istotne jest utrzymywanie stałego poziomu powierzchni zawiesiny pianowej w zbiorniku 80. Poziom powierzchni pozostaje stały ze względu na to, że wszystkie komponenty, tj. wprowadzane ciała stałe i piana wprowadzana przewodem 92 są wprowadzane do zbiornika w ściśle odmierzanych ilościach. Ponadto, można oczywiście umieścić urządzenie regulujące poziom w zbiorniku w celu regulowania zarówno szybkości wprowadzania ciał stałych jak i piany i, jeśli trzeba, wytwarzania świeżej piany.

Konstrukcja skrzyni wlewowej odpowiedniej do wytwarzania trójwarstwowej włókniny jest pokazana w odniesieniu do korzystnego przykładu wykonania na fig. 9. W praktyce, w przykładzie wykonania, skrzynia wlewowa jest jedynie podzielona na trzy równoległe części 78' 78 i 78' odpowiednio do fig. 8. Biorąc pod uwagę skończony produkt trójwarstwowy, części 78', 78 i 78' mogą zostać umieszczone również jedna nad drugą. W tym przypadku otwory wylotowe 101, 102 i 103 dolnych części zbiorników 80', 80 i 80' części 78', 78 i 78' skrzyni wlewowej są równoległe i każda wprowadza własną zawiesinę pianową do sekcji wytwarzania włókniny między sitami 30. Jeden lub więcej otworów wylotowych 101, 102 i 103 może zostać rozmieszczonych tak, aby nie otwierały się między sitami 30 jednocześnie z innymi otworami, ale nieco wcześniej lub później. Umożliwia to kontrolowanie, na ile różne warstwy włókniny mieszają się jedna z drugą. Na przykład, im później środkowy otwór wylotowy 102 otwiera się w sekcji wytwarzającej włókninę, tym dłużej trwa formowanie warstw powierzchniowych i mniej włókien warstwy środkowej zostanie zmieszanych z włóknami warstwy powierzchniowej.

Przy pomocy urządzenia pokazanego na fig. 9 możliwe jest wytwarzanie trójwarstwowej włókniny nawet z trzech różnych materiałów. Różne ciała stałe mogą być wprowadzane do każdego ze zbiorników 80', 80 i 80' przy użyciu, na przykład, urządzenia opisanego na fig. 8. Jednak korzystne jest wprowadzanie tej samej świeżej piany do wszystkich zbiorników z rur rozgałęźnych 96, dzięki czemu możliwe jest używanie tylko jednego urządzenia do wytwarzania piany. Można w tym kontekście stwierdzić, że w pewnych przypadkach korzystne jest mieszanie, w odniesieniu do wytwarzania piany, ciał stałych w urządzeniu do wytwarzania piany, przy czym ciała stałe są dodawane jednakowo do wszystkich warstw włókniny. Przykładem może być lepiszcze lub komponent włóknisty, wspólny dla wszystkich warstw.

Jednakże należy również wspomnieć, że w pewnych przypadkach materiały używane w różnych warstwach włókniny różnią się na tyle jeden od drugiego, że nie jest korzystne stosowanie dokładnie takiej samej piany we wszystkich warstwach. W tym przypadku różne piany są oczywiście wytwarzane w różnych urządzeniach mieszających i są wprowadzane do zbiorników skrzyń wlewowych przez odpowiednie układy rur. Taki układ umożliwia wprowadzanie, na przykład, pewnego lepiszcza do pewnych warstw włókniny ze świeżą pianą, przy czym lepiszcze jest odpowiednie tylko dla włókien wykorzystywanych w tych warstwach.

Należy jednak zauważyć, że urządzenie może być wykorzystywane do wytwarzania produktów z jedną, dwiema, trzema lub wieloma warstwami. Zatem powyższy opis należy rozważać tylko jako przykład wielu odmian wynalazku. W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 8 i 9, zbiorniki są rozmieszczone w zasadzie w pionie. Sekcja wytwarzania włókniny, obejmująca dwa przeciwnie usytuowane sita 30 i skrzynki ssące 32 rozmieszczone poza sitami 30, jest również w zasadzie pionowa.

Figura 10 przedstawia również jak sito 30 i skrzynki ssące 32 mogą być rozmieszczone poziomo, jeśli jest to korzystniejsze, w wyniku pochylenia dolnych części 98', 98' i 98' skrzyni wlewowej, nawet jeśli skrzynia wlewowa lub przynajmniej górne jej części 80', 80 i 80', używane do mieszania zawiesiny pianowej, są pionowe.

PL 210 100 B1

Konstrukcje skrzyni wlewowej według wynalazku, pokazane powyżej na fig. 8 - 10, wyraźnie ilustrują, że skrzynia wlewowa jest od góry całkowicie otwarta w tych przykładach wykonania. Umożliwia to wprowadzanie różnych materiałów i ułatwia wykonywania włókniny. Jest całkowicie możliwe wprowadzanie, na przykład, włókien szklanych, włókien metalowych, gumy lub podobnych materiałów do jednej lub więcej warstw produktu. Inne odpowiednie materiały, które mogą być wprowadzane do produktu, według wynalazku, przy pomocy powyższej skrzyni wlewowej, na przykład, różne taśmy z materiałów włókienniczych, włókien węglowych, włókien z poliamidu aromatycznego i włókien poliestrowych, itp., przewodzące prąd elektryczny nici, taśmy lub kable, włókna optyczne, itp., różne druty lub siatki oporowe, inne siatki, materiały zmieniające kolory w funkcji temperatury itd.

Jest to pokazane na fig. 11, która przedstawia produkcję produktu według korzystnego przykładu wykonania wynalazku przy użyciu urządzenia o podstawowej konstrukcji, jak pokazana na fig. 8. Figura pokazuje, że ciągłe włókno, przędza, taśma, itp. są wprowadzane do włókniny przez zbiornik 80. W przykładzie wykonania pokazanym na figurze, ciągłe włókno 106, itp. jest odwijane ze szpuli lub podobnego urządzenia (nie pokazane) lub, w pewnych przypadkach, nawet bezpośrednio z urządzenia wytwórczego, z rolki odginającej 108 między dwiema rolkami regulującymi 110. Rolki regulujące 110 regulują prędkość wprowadzania przędzy 106 tak, że odpowiada ona prędkości włókniny w urządzeniu produkcyjnym. Jest zatem charakterystyczną cechą tego przykładu wykonania, że przędza, itp. jest ustawiona wzdłuż linii równoległej do włókniny. Wyprostowana postać przędzy nawet w takiej podstawowej konstrukcji skrzyni wlewowej jest utrzymywana dzięki temu, że turbulencja potrzebna do wytwarzania zawiesiny pianowej jest tak słaba, że nie może znacznie odchylać przędzy od pożądanego kierunku. Wprowadzanie przędzy w ten sposób w sposobie wodnym nie jest możliwe, gdyż w sposobie wodnym turbulencja w skrzyni wlewowej powoduje kołysanie przędzy tak silne, że jego końcowe miejsce w produkcie jest przypadkowe. Sposobem zapewnienia tego, że przędza dociera dokładnie do właściwego miejsca w produkcie, jest kierowanie przędzy, itp. przez strefę turbulencji w skrzyni wlewowej do miejsca o przepływie laminarnym przy pomocy odpowiednich rur.

Poza przędzą 106, rozwiązanie pokazane na fig. 11 może być używane do wprowadzania produktu znacznie szerszego w kierunku szerokości włókniny lub urządzenia produkcyjnego. Przykładem może być siatka, rozciągająca się w zasadzie na całą szerokość wytwarzanego produktu, przy czym siatka może być wykonana niemal z dowolnego materiału. Przykładem jest siatka z drutu oporowego, służąca do łączenia końcowego produktu z elektrycznym układem w celu ostrzegania. Inną alternatywą spośród licznych możliwości jest prefabrykowana mata wzmacniająca, która z pewnych powodów nie może być wytwarzana jednocześnie z produktem wytwarzanym przy pomocy danego sposobu. Mata jest kierowana ze szpuli przez rolki regulujące do zbiornika, a z niego dalej do włókniny. Trzecią alternatywą jest, na przykład, wprowadzanie perforowanej, cienkiej płytki stalowej lub wąskiego pasa stalowego przez zbiornik do włókniny. Wiązanie stalowej płyty z włókniną jest zapewniane przez wiązanie włókien i żywicy przez otwory w płycie.

Rozwiązanie wykorzystujące rolki regulujące 110 do wprowadzania najpierw przędzy, taśmy, siatki lub podobnych materiałów do włókniny z taką samą prędkością z jaką przesuwana jest włóknina, może być podane tutaj jako dodatkowy przykład wykonania. Po rozpoczęciu produkcji, wspomniane rolki regulujące mogą nieco hamować przesuwanie przędzy, itp. Pomaga to zapewnić naciąg przędzy, itp., tak że jest kierowana w stronę właściwego miejsca w produkcie i nie może zostać przesunięta w żadnym innym kierunku. Innym sposobem uniemożliwienia przesunięcia przędzy, itp. w kierunku prostopadłym do kierunku wprowadzania jest umieszczenie prowadnic względem otworu wylotowego 100 w celu prowadzenia przędzy itp. do właściwego miejsca we włókninie. Jest oczywiście możliwe również wprowadzanie przędzy, taśm, sieci itp. przy pomocy prowadnicy tylko do rejonu przepływu laminarnego w dolnej części zbiornika, lub, jeśli trzeba, dość głęboko w sekcji wytwarzania włókniny, między sitami.

Figura 12 pokazuje korzystną konstrukcję skrzyni wlewowej według wynalazku, w której ciągłe włókna, przędza 112, itp. są wprowadzane przez środkowy zbiornik 80 do wytwarzanej włókniny. Figura pokazuje, jak rolki regulujące 110 wprowadzają przędzę 112, itp. z prędkością przekraczającą prędkość włókniny. Idea polega na formowaniu oddzielnej warstwy z przędzy 112, itp., korzystnie, na przykład, z włókna szklanego, przy czym w warstwie tej przędza, włókna, itp. są równo rozmieszczone. Wprowadzanie luźnej przędzy lub podobnego elementu do włókniny nie może być realizowane w sposobie wodnym, ponieważ w sposobie wodnym włókna w zawiesinie zostałyby pochwycone przez przędzę ze względu na dużą turbulencję, tak że jednorodne rozmieszczenie włókien w produkcie byłoby niemożliwe. Również w przypadku tego przykładu wykonania urządzenia wprowaPL 210 100 B1 dzające 82 i 83 są również używane do wprowadzania do zbiornika 80 innych ciał stałych, takich jak wypełniacze, lepiszcza i/lub pewne nieciągłe komponenty włókniste.

Jest oczywiste, że przypadku rozwiązań pokazanych na fig. 11 i 12 może być jedna lub więcej nici, itp. Umieszczonych wzdłuż szerokości produktu. Jak już wspomniano powyżej, przędza, itp. może być wprowadzana w ilości dostatecznej, aby utworzyć całą warstwę w laminacie. Możliwe jest również wprowadzanie indywidualne włókien, przędzy, itp. między dwie lub więcej warstw bez piany lub zawiesiny pianowej. Możliwe jest również wprowadzanie ciągłego włókna, przędzy, siatki, włókniny, itp. do wytworzonej włókniny, jak pokazano na fig. 11, przez zbiorniki 80' i/lub 80', używając, np. konstrukcji pokazanej na fig. 12. Odpowiednio jest oczywiste, że ciągła przędza, itp. może być wprowadzana do dowolnej warstwy włókniny również z prędkością większą niż prędkość włókniny. Zatem wylot zbiornika 80 pokazany na fig. 12 może zostać umieszczony w połączeniu z innymi otworami 80' i/lub 80', jeśli trzeba.

Figura 13 przedstawia inny korzystny przykład wykonania skrzyni wlewowej i sposobu wytwarzania włókniny, według wynalazku. Figura pokazuje wytwarzanie korpusu zderzaka, omawiane już w odniesieniu do fig. 7 przy użyciu nowego sposobu pianowego, tak że wszystkie warstwy, wymagane w korpusie zderzaka są wprowadzane w tej samej włókninie, dzięki czemu korpus zderzaka może być wytwarzany po prostu w jednej fazie produkcyjnej z jednej maty laminatu po prostu przez dodanie żywicy.

Figura 13 pokazuje, jak dwie rury doprowadzające 114 i 116 zostały poprowadzone przez środek zbiornika 80 skrzyni wlewowej, nieco za otwór wylotowy 100 skrzyni wlewowej, do sekcji wytwarzania włókniny. Dla produktu pokazanego na fig. 7, materiał na warstwę powierzchniową 64 jest wyprowadzany ze zbiornika 80', zaś materiał na warstwę powierzchniową 70, jest wyprowadzany z komory 80'. Ponadto, możliwe jest wprowadzanie tak zwanej warstwy rozpływu między warstwami powierzchniowymi 64, 70 ze środkowej komory 80, przy czym w warstwie tej żywica jest równo rozprowadzona w całym produkcie. Z drugiej strony, rury 114, których pewna liczba jest korzystnie rozmieszczona poprzecznie do szerokości produktu, tj. w kierunku wzdłużnym skrzyni wlewowej, są używane do wprowadzania innej zawiesiny pianowej, potrzebnej do wytwarzania włókniny złożonej z węższych włóknin 66 i 68 wskazanych przez oznacznik 66 na fig. 7, umieszczonej między warstwami powierzchniowymi 64 i 70. Rura doprowadzająca 116 jest odpowiednio używana do wprowadzania zawiesiny pianowej, tworzącej matę 68 w pełnym produkcie. Figura pokazuje sytuację, w której rury doprowadzające 114, 116 są używane do wprowadzania zawiesiny włókien w postaci piany. Taki sam wynik końcowy można osiągnąć poprzez wprowadzanie wąskiej włókniny lub taśmy do wspomnianych powyżej miejsc we włókninie, jak pokazano na fig. 11. Włóknina z pewną liczbą półproduktów, rozmieszczonych jeden obok drugiego, może być wytwarzana przez umieszczenie rur doprowadzających 114, 116 pokazanych na figurze, w odpowiednich odstępach, wzdłuż całej długości skrzyni wlewowej. Półprodukty mogą zostać później pocięte na oddzielne, węższe włókniny, na przykład, przy zwijaniu produktu.

Nawet, jeśli przedstawiono powyżej, że ta sama zawiesina pianowa jest wprowadzana przez rury doprowadzające 114, 116, oczywiście możliwe jest wprowadzanie innej zawiesiny pianowej w każdą z rur. Odpowiednio możliwe jest wykonywanie jednej z wąskich warstw przy pomocy zawiesiny pianowej, a innej przy pomocy gotowej włókniny. Skrzynia wlewowa, według wynalazku, umożliwia dowolny wybór sposobu produkcji zależnie od wymagań i możliwości produktu.

Jest oczywiście możliwe, że jeśli potrzebny jest produkt według fig. 7, mający warstwy wzmacniające w rejonach krawędzi między dwiema warstwami powierzchniowymi, to można wykonywać produkt nie tylko przy pomocy urządzenia według fig. 13, ale również poprzez uformowanie końca jednej rury doprowadzającej tak, że zmienia się grubość wtryskiwanej zawiesiny pianowej. W takim przypadku, grubsza część natrysku odpowiada dwóm nałożonym jedna na drugą włóknin lub taśm, zaś cieńsza część odpowiada tylko szerszej spośród włóknin lub taśm.

Figura 13 pokazuje również, jak zawiesina pianowa jest wprowadzana do skrzyni wlewowej przez rury doprowadzające 114, 116. Inaczej mówiąc, zawiesina pianowa została oddzielnie utworzona, w małym urządzeniu mieszającym, dostosowanym do tego celu, jeśli trzeba. Inną możliwością jest umieszczenie małego zbiornika na zawiesinę pianową, przy czym zawiesina jest wytwarzana w zbiorniku i wprowadzana z niego do włókniny formowanej między warstwami.

Ponadto, rury prowadzące przez komorę lub komory skrzyni wlewowej mogą być używane do wprowadzania do włókniny, oprócz gotowej włókniny lub zawiesiny pianowej, również ciał stałych, wymaganych w produkcie. Ciałami stałymi mogą być, na przykład, zwykłe, pocięte włókna, lepiszcze,

PL 210 100 B1 mieszanka lepiszcza i pociętych włókien lub jakiś inny materiał, nie związany z formowaniem warstwy. Na przykład, materiałem takim może być SAP (polimer superabsorbcyjny), który jest używany w celu absorbowania cieczy, lub np. taśma z nasionami przymocowanymi do niej w określonych odstępach.

Ponadto jest oczywiste, że rury doprowadzające 114 i/lub 116 mogą zostać zastąpione przez kanały z płaskimi dyszami, biegnące wzdłuż szerokości włókniny, które mogą tworzyć szeroki pas we włókninie. I, jak opisano we wcześniejszych publikacjach, rury lub kanały strumieniowe mogą być przesuwane wzdłużnie, dzięki czemu punkt wprowadzania materiału do sekcji wytwarzania włókniny może być regulowany odpowiednio do zastosowania. Rury i/lub kanały z dyszami mogą być oczywiście również ruchome w kierunku prostopadłym i/lub w kierunku grubości włókniny, jeśli z jakiegoś powodu jest pożądane wykonywanie falistych pasów we wzdłużnym kierunku włókniny.

Figura 14 pokazuje również inne rozwiązanie skrzyni wlewowej 178 odpowiednio do korzystnego przykładu wykonania wynalazku. Główną różnicą w stosunku do skrzyń wlewowych opisanych powyżej jest to, że w tym przykładzie wykonania skrzynia wlewowa jest zamknięta, tj. wytwarzane jest w niej ciśnienie, podczas gdy w innych przykładach wykonania w skrzyni wlewowej jest ciśnienie atmosferyczne. W praktyce jedyną różnicą między przykładem wykonania pokazanym na fig. 14, a przykładem wykonania pokazanym na przykład na fig. 8, jest to, że cięte włókna i inne ciała stałe są teraz wprowadzane przez pokrywę 179 skrzyni wlewowej 178 przy pomocy obrotowych dozowników 182 i 183 lub innych odpowiednich urządzeń do wprowadzania pod wysokim ciśnieniem. Odpowiednio, jeśli zastosowanie wymaga wprowadzania ciągłej przędzy, kabla, włókna, itp. przez skrzynię wlewową do formowanej przędzy, to materiał musi zostać wprowadzony przewodem odpornym na wysokie ciśnienie. Szpule uszczelniające, dociśnięte powietrzno - szczelnie do pokrywy skrzyni wlewowej, mogą stanowić przykłady odpornych na ciśnienie przewodów, z przędzą, taśmą itp. przechodzącą od ciśnienia atmosferycznego do skrzyni wlewowej z podwyższonym ciśnieniem. Innym rozwiązaniem jest oczywiście umieszczenie całej szpuli z materiałem w przestrzeni z podwyższonym ciśnieniem.

Wspomniane powyżej przykłady wykonania pokazują, że omawiana nowa odmiana sposobu pianowego umożliwia produkcję niemal dowolnego rodzaju produktu wykonywanego z włóknin. Zatem zarówno nieorganiczne jak i organiczne włókna mogą być używane jako materiały włókniste albo samodzielnie, albo jeden z drugim. Różne włókna szklane, włókna węglowe, włókna kwarcowe, włókna ceramiczne, włókna cyrkonowe, włókna borowe, włókna wolframowe, włókna molibdenowe, włókna berylowe i różne włókna stalowe mogą być przykładami włókien nieorganicznych. Przykłady włókien organicznych obejmują włókna poliamidowe, włókna poliestrowe, włókna polietylenowe, włókna octanowe, włókna akrylowe, włókna melaminowe, włókna nylonowe, włókna modakrylowe, włókna olefinowe, celulozowe włókna typu lyocell, włókna ze sztucznego jedwabiu, włókna z poliamidu aromatycznego i różne włókna naturalne, takie jak sizalowe, czy jutowe. Wspomniane powyżej włókna mogą być używane albo jako oddzielne, pojedyncze włókna, albo jako różne wiązki włókien. Mogą być również wykorzystywane włókna o różnych długościach, od bardzo krótkich, o długości zaledwie kilku milimetrów, do włókien ciągłych.

Jak wyraźnie wynika z powyższego, opracowano nowe rodzaje szeregu produktów, które mogą być wytwarzane tylko przy pomocy przedstawionej powyżej nowej odmiany pianowego formowania włóknin. Należy zauważyć, że w powyższym określenie piana jest używane w tekście w sensie albo świeżej piany, wytworzonej z wody i środków czynnych powierzchniowo, albo piany ponownie używanej, odbieranej ze skrzynek ssących urządzenia produkcyjnego, w wyniku znaczna część ciał stałych jest zatrzymywana w produkcie na sicie. Zatem piana może oznaczać w zasadzie pianę bez włókien. Określenie zawiesina pianowa, z drugiej strony, oznacza pianę zawierającą włókna i/lub ciała stałe, tj. w zasadzie pianę wprowadzaną do urządzenia produkcyjnego w celu dostarczenia istotnej części ciał stałych na sito.

Claims (42)

1. Sposób pianowego wytwarzania włókniny polegający na tym, że włóknistą zawiesinę pianową wprowadza się ze skrzyni wlewowej urządzenia produkcyjnego do sekcji wytwarzania włókniny urządzenia produkcyjnego i pianę usuwa się przez przynajmniej jedno sito, usytuowane w sekcji wytwarzania włókniny, dla wykonania włókniny, znamienny tym, że przynajmniej część ciał stałych, potrzebnych do wykonania zawiesiny pianowej wprowadza się do skrzyni wlewowej (78, 178) w zaPL 210 100 B1 sadniczo stałym stanie i miesza się z pianą w skrzyni wlewowej (78, 178) przez wprowadzanie piany pod wysokim ciśnieniem z dysz (94) do skrzyni wlewowej (78, 178).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wspomnianą pianę wytwarza się oddzielnie w urządzeniu mieszającym pianę (84).

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że część tej piany pobiera się z sekcji wytwarzania włókniny w urządzeniu produkcyjnym.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że włóknisty materiał w postaci pociętej miesza się w skrzyni wlewowej (78, 178) z pianą i wytwarza się zawiesinę pianową.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do piany w skrzyni wlewowej (78, 178) dodaje się lepiszcza, wypełniacze, barwniki i inne materiały.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciała stałe wprowadza się do skrzyni wlewowej (78, 178) z pianą wprowadzaną do skrzyni wlewowej (78, 178) dla utworzenia zawiesiny pianowej.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że skrzynia wlewowa (78, 178) jest podzielona na kilka równoległych lub umieszczonych jedna nad drugą części (78', 78, 78') dla wytwarzania wielowarstwowej włókniny.

8. Sposób według zastrz. 1 albo 7, znamienny tym, że ciągły materiał włóknisty wprowadza się do wytwarzanej włókniny przez skrzynię wlewową (78, 178) lub przynajmniej przez jedną jej część (78', 78, 78').

9. Sposób według zastrz. 1 albo 7, znamienny tym, że taśmę, siatkę, matę lub inny, w zasadzie płaski materiał, wprowadza się do wytwarzanej włókniny przez skrzynię wlewową (78, 178) lub przynajmniej przez jedną jej część (78', 78, 78').

10. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że przynajmniej częściowo różne ciała stałe wprowadza się do każdej części (78', 78, 78') skrzyni wlewowej (78, 178).

11. Sposób według zastrz. 7 albo 10, znamienny tym, że wspólne ciała stałe, wymagane w warstwach włókniny wytwarzanych przy pomocy części (78', 78, 78') skrzyni wlewowej (78, 178) wprowadza się do dwóch lub więcej części (78', 78, 78') skrzyni wlewowej (78, 178) z wprowadzaną do niej pianą.

12. Sposób według zastrz. 1 albo 7, znamienny tym, że ciągłe włókna, nici, kable i podobny materiał wprowadza się do wytwarzanej włókniny przez skrzynię wlewową (78, 178) lub przynajmniej przez jej część (78', 78, 78').

13. Sposób według zastrz. 8 albo 9, albo 12, znamienny tym, że prędkość przemieszczania wspomnianego materiału reguluje się tak, aby była taka sama jak prędkość wytwarzanej włókniny.

14. Sposób według zastrz. 8 albo 9, albo 12, znamienny tym, że prędkość przemieszczania materiału reguluje się tak, aby była większa niż prędkość wytwarzanej włókniny.

15. Sposób według zastrz. 1 albo 7, znamienny tym, że środki do wprowadzania materiału wprost do włókniny wykonywanej w sekcji wytwarzania włókniny wprowadza się przez skrzynię wlewową (78, 178) lub przynajmniej przez jej część (78', 78, 78').

16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że położenie wspomnianych środków reguluje się w kierunku przesuwania włókniny i/lub w dowolnym kierunku prostopadłym do niego.

17. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że jako wspomniane środki stosuje się rury lub kanały z dyszami.

18. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że jako wspomniany materiał stosuje się cięte włókno, lepiszcze, wypełniacz lub podobny stały materiał lub zawiesinę pianową.

19. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako wspomniany materiał stały stosuje się suchy materiał, wymagany w podstawowej strukturze produktu.

20. Urządzenie do pianowego wytwarzania włókniny, które obejmuje skrzynię wlewową z otworami wylotowymi oraz sekcję wytwarzania włókniny, która zawiera również jedno lub więcej sit i środki do usuwania piany, umieszczone z boku sita usytuowanego z przeciwnej strony niż wytwarzanie włókniny, przy czym skrzynia wlewowa jest wyposażona w środki do odbierania piany i środki do wprowadzania przynajmniej jednego stałego materiału do skrzyni wlewowej, znamienne tym, że skrzynia wlewowa (78, 178) jest wyposażona w dysze (94), do wprowadzania piany pod ciśnieniem i mieszania przynajmniej jednego suchego stałego materiału z pianą wytwarzając zawiesinę pianową.

21. Urządzenie według zastrz. 20, znamienne tym, że środki do odbierania piany i środki do mieszania stałego materiału obejmują zbiornik (80, 80', 80, 80', 180) skrzyni wlewowej (78, 178) i dysze (94) do wtryskiwania piany do skrzyni wlewowej (78, 178).

PL 210 100 B1

22. Urządzenie według zastrz. 20, znamienne tym, że środki do odbierania piany i środki do mieszania materiałów stałych dodatkowo obejmują przynajmniej rurę rozgałęźną piany (96), do rozprowadzania piany do dysz (94).

23. Urządzenie według zastrz. 20, znamienne tym, że urządzenie zawiera również przynajmniej urządzenie mieszające pianę (84) i pompę (90) oraz układ rur (92), łączący ją z rurą rozgałęźną (96).

24. Urządzenie według zastrz. 22, znamienne tym, że przynajmniej jedna rura rozgałęźna piany (96) jest połączona za pomocą układu rur (86, 92) ze środkami (32) do usuwania piany.

25. Urządzenie według zastrz. 20, znamienne tym, że środki do wprowadzania materiału stałego obejmują przynajmniej urządzenie (82, 83, 182, 183) do dozowania materiału stałego.

26. Urządzenie według zastrz. 25, znamienne tym, że urządzeniem do dozowania materiału stałego jest przenośnik (82, 83) lub urządzenie tnące połączone wagą.

27. Urządzenie według zastrz. 20, znamienne tym, że środki do wprowadzania materiału stałego obejmują urządzenie doprowadzające (182, 183), za pomocą którego materiał jest wprowadzany do przestrzeni z podwyższonym ciśnieniem, na przykład, dozownik obrotowy.

28. Urządzenie według zastrz. 21, znamienne tym, że dysze (94) są rozmieszczone na przeciwnych ściankach zbiornika (80, 80', 801, 80') skrzyni wlewowej (78, 178), zaś wyloty dysz (94) są ustawione przestawnie.

29. Urządzenie według zastrz. 21, znamienne tym, że dysze (94) są rozmieszczone na przeciwnych ściankach zbiornika (80, 801 80, 80') skrzyni wlewowej (78, 178), zaś wyloty dysz (94) są rozmieszczone naprzeciwko siebie.

30. Urządzenie według zastrz. 21, znamienne tym, że dysze (94) są rozmieszczone na różnych wysokościach na przynajmniej jednej ściance zbiornika (80, 80', 80, 80', 180) skrzyni wlewowej (78, 178).

31. Urządzenie według zastrz. 23, znamienne tym, że urządzenie (84) do mieszania piany jest wyposażone w przynajmniej mikser i środki do dozowania środków powierzchniowo czynnych i wody do urządzenia (84) mieszania piany.

32. Urządzenie według zastrz. 23, znamienne tym, że urządzenie (84) do mieszania piany jest wyposażone w środki do dozowania jednego materiału stałego lub pewnej liczby stałych materiałów do urządzenia (84) do mieszania piany.

33. Urządzenie według zastrz. 20, znamienne tym, że skrzynia wlewowa (78, 178) zawiera pewną liczbę części (78', 78, 78') do wykonywania warstw w wytwarzanej włókninie rozmieszczonych jedna obok drugiej.

34. Urządzenie według zastrz. 33, znamienne tym, że położenie w kierunku ruchu włókniny przynajmniej jednego otworu wylotowego (101, 102, 103) przynajmniej jednej części (78, 78, 78') skrzyni wlewowej (78, 178) jest regulowane w stosunku do innych otworów wylotowych (101, 102, 103).

35. Urządzenie według zastrz. 20 albo 33, znamienne tym, że skrzynia wlewowa (78, 178) lub przynajmniej jedna z jej części (78', 78, 78') jest wyposażona w środki (108, 110) do wprowadzania materiału ciągłego (106, 112) przez skrzynię wlewową (78, 178) do wytwarzanej włókniny.

36. Urządzenie według zastrz. 35, znamienne tym, że środki do wprowadzania materiału obejmują przynajmniej rolki regulujące lub rolki (110) do regulowania prędkości wprowadzania materiału (106, 112).

37. Urządzenie według zastrz. 35, znamienne tym, że środki do wprowadzania materiału (106,112) obejmują również środki do regulowania położenia materiału (106, 112) w wytwarzanej włókninie, rozmieszczone w skrzyni wlewowej (78, 178) bliżej otworu wylotowego (100, 101, 102, 103).

38. Urządzenie według zastrz. 20 albo 33, znamienne tym, że skrzynia wlewowa (78, 178) lub przynajmniej jedna jej część (78', 78, 78') jest wyposażona w środki (114, 116) do wprowadzania materiału do wytwarzanej włókniny aż w sekcji wytwarzania włókniny.

39. Urządzenie według zastrz. 38, znamienne tym, że wspomniany materiał jest pociętym włóknem, lepiszczem, wypełniaczem lub podobnym stałym materiałem lub zawiesiną pianową, zawierającą przynajmniej pianę i materiał stały.

40. Urządzenie według zastrz. 35 albo 38, znamienne tym, że wspomniane urządzenia są jedną lub kilkoma rurami (114, 116) itp., albo nieruchomymi, albo umieszczonymi przesuwanie przynajmniej we wzdłużnym kierunku włókniny.

PL 210 100 B1

41. Urządzenie według zastrz. 20, znamienne tym, że w skrzyni wlewowej (78) jest ciśnienie atmosferyczne.

42. Urządzenie według zastrz. 20, znamienne tym, że w skrzyni wlewowej (178) jest podwyższone ciśnienie, a skrzynia (178) jest wyposażona w środki doprowadzające odporne na wysokie ciśnienie (182, 183).