способ изготовления изоляционного материала

Формула изобретения

1. Способ изготовления изоляционного материала из органических и/или неорганических волокон, снабженных или не снабженных органическими и/или неорганическими связующими, причем к связующим добавляют термоактивные компоненты, и изоляционный материал может изменять свой цвет и/или форму за счет тепловой энергии и, по меньшей мере, на одной его поверхности выполняют, по меньшей мере, одну маркировку в виде обозначения продукта и/или в виде разметки для разрезания, отличающийся тем, что изоляционный материал подвергают воздействию, по меньшей мере, одного лазерного луча, которым на поверхности изоляционного материала выполняют маркировки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изоляционный материал подают к лазерному лучу в полотнообразом виде.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что изоляционный материал разделяют лазерным лучом на отрезки.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерный луч изменяют по его ширине и/или интенсивности.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что вырабатывающий лазерный луч лазер перемещают в продольном, поперечном и/или вертикальном направлении, а также при необходимости в его угловом положении относительно поверхности полотна.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерный луч вырабатывают твердотельным или стеклянным лазером.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что мощность лазерного луча устанавливают в зависимости от величины и интенсивности требуемых изменений материала.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что маркировки выполняют в виде контуров.

9. Способ по п.2, отличающийся тем, что лазер перемещают, по меньшей мере, в направлении транспортировки полотна со скоростью, большей, чем скорость транспортировки.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что посредством лазерного луча за счет тепловой энергии обесцвечивают связующее в изоляционном материале из органических и/или неорганических волокон, представляющих собой минеральные волокна.

11. Способ по п.2, отличающийся тем, что лазерный луч во время разделения полотна на отрезки перемещают в направлении транспортировки со скоростью, совпадающей со скоростью транспортировки полотна.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемещениями и/или мощностью лазерного луча управляют посредством вычислительной установки, входные данные которой берут из системы управления производством.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу изготовления изоляционного материала из органических и/или неорганических волокон, снабженных или не снабженных органическими и/или неорганическими связующими, причем изоляционный материал может изменять свой цвет и/или форму за счет тепловой энергии, и по меньшей мере, на одной поверхности которого выполняют, по меньшей мере, одну маркировку в виде обозначения продукта и/или в виде разметки для разрезания.

Из заявки ЕР 0 795 424 А1 известны изоляционные материалы, изготовленные, например, в виде полотен или плит, при их изготовлении расплав из стекла или породы и загружают в измельчитель. В измельчителе расплав измельчают на микротонкие волокна, которые затем смачивают связующим и, при необходимости, другими пропиточными составами. Подготовленные таким образом минеральные волокна имеют в этом состоянии определенную температуру. Благодаря температуре волокон и, в особенности, благодаря связующим минеральные волокна склонны к сцеплению между собой. Поэтому минеральные волокна непосредственно после их смачивания, по меньшей мере, связующими укладывают на транспортирующее устройство, как правило, ленточный транспортер. Образованное из минеральных волокон такого рода полотно может быть затем обработано разными способами. Например, полотно из минеральных волокон по достижении определенной прочности материала может быть подвергнуто колебательному воздействию. Как правило, полотно из минеральных волокон проходит через компрессионные устройства, режущие устройства для обрезания боковых кромок, а также, по меньшей мере, через одну печь для отжига для отверждения связующего.

После выхода из печи рулонообразное полотно из минеральных волокон подают к месту намотки или разрезают на отдельные пластины, которые затем направляют к упаковочному устройству и упаковывают в стандартные упаковочные элементы.

Из уровня техники, в частности из ДЕ 298 22 362 U1, известно, что полотнообразный изоляционный материал, например в виде пластин из минеральных волокон, пластин из жесткого пенопласта или поробетона, снабжают маркировкой. Эту маркировку наносят, как правило, в виде цветной маркировки с помощью шаблонов и окрашивания распылением или посредством струйных принтеров. Цветная маркировка имеет недостаток, а именно она влияет на класс строительных материалов, т.е. горючесть изделий.

Во избежание этого влияния, в частности, в изоляционных материалах из минеральной ваты, содержащих органическое связующее, используют маркировочные валики с электро- или газонагревом, по окружности которых нанесены маркировочные изображения или надписи. Маркировочные валики периодически или постоянно размещают на полотне из минеральных волокон, при этом нагретые валики обесцвечивают связующее в изделии из минеральных волокон. Этот процесс может происходить периодически, как при нанесении обозначения, или непрерывно, так что на изоляционном материале можно выполнить непрерывную надпись с возможностью обесцвечивания связующего горячими зонами на поверхности изоляционного материала, в результате чего надпись или изобразительный знак становятся видимыми на поверхности.

Для разделения полотна изоляционного материала на отдельные элементы в виде пластин известно, что в зоне производственной линии предусматриваются соответствующие распиливающие устройства, например маятниковые, циркулярные или ленточные пилы, используемые в зависимости от производимого изделия. Подобными пилами можно выполнять, однако, только прямолинейные надрезы.

Исходя из этого уровня техники, задачей изобретения является разработка способа, согласно которому маркировка и/или разделение изоляционного материала возможно осуществлять простым и экономичным образом, причем могут быть выполнены также сложные по своим контурам маркировки и/или надрезы.

Поставленная задача решается тем, что изоляционный материал подвергают воздействию, по меньшей мере, одного лазерного луча, которым на поверхности изоляционного материала наносят маркировки.

Вследствие этого способ, согласно изобретению, отличается тем, что вместо прежней техники маркировку наносят на поверхность изоляционного материала лазерным лучом. Лазерный луч имеет при этом существенное преимущество, а именно им можно легко управлять, в частности наводить его, и настраивать в зависимости от природы изоляционного материала. Способом, согласно изобретению, могут быть обработаны волокнистые изоляционные материалы из органических и неорганических волокон, связанных органическими связующими, например изоляционные материалы, содержащие стеклянные волокна или органические вещества, изоляционные материалы с органическими покрытиями или компонентами, которые за счет тепловой энергии изменяют свой цвет и/или свою форму, а также изоляционные материалы из жесткого пенопласта, маркировка которых выражается в изменении цвета и/или вздутии поверхности или частичном спекании или расплавлении углублений на поверхности.

При непрерывном процессе изготовления изоляционный материал полотнообразной формы направляют к лазерному лучу, с тем чтобы обеспечить непрерывность изготовления изоляционного материала. Однако существует возможность обработки лазерным лучом уже изготовленных элементов из изоляционного материала, например пластин, оболочек труб, сегментов или прочих фасонных изделий, причем здесь возможна ручная или автоматическая подача подобных фасонных изделий в устройство для обработки лазерным лучом. Непрерывной обработки изоляционного материала, как правило, не происходит. Напротив, речь идет при этом об индивидуальной обработке отдельных фасонных изделий, например оболочек труб, пластин и т.п.

Согласно другому признаку изобретения, предусмотрено, что лазерным лучом разделяют изоляционный материал, в частности полотно, на отрезки, в частности пластины. Благодаря этому существует возможность не только снабжать полотно изоляционного материала маркировками, но и с помощью того же устройства разрезать полотна изоляционного материала на пластины. При этом экономят расходы на производственные линии. Кроме того, оказалось предпочтительным, что уход за лазерным лучом из-за меньшего по сравнению с обычными компонентами числа механических элементов существенно проще.

Вырабатывающий лазерный луч лазер перемещают преимущественно в продольном, поперечном и/или вертикальном направлении, а также, при необходимости, в угловом положении относительно поверхности изоляционного материала. Лазерный луч наводят на поверхность изоляционного материала посредством вращающегося по трем главным осям зеркала и линзовой системы. Привод зеркала осуществляется серводвигателями с электроприводом, получающими свои приводные сигналы от блока управления. Сам блок управления связан с установкой электронной обработки данных (компьютер), в которой хранятся данные определенных положений и/или выполнений маркировки на изоляционных материалах. Эти данные необходимы для управления лазерным лучом в отношении его перемещений и/или интенсивности. В качестве альтернативы может быть предусмотрено, что вырабатывающее лазерный луч устройство установлено с возможностью перемещения с подключенными к нему оптическими устройствами по трем пространственным осям. За счет большого числа степеней подвижности лазерного луча могут быть выполнены маркировки и надрезы самой разной формы. Кроме того, преимущество состоит в том, что, например, все буквы и цифры, а также пиктограммы могут быть выполнены с управлением от компьютера и попеременно. Далее преимущество заключается в том, что могут быть изготовлены пластины из минеральных волокон, которые, например, на двух противоположных сторонах имеют контур краев, отличающийся от прямолинейного ограничения. Таким образом, могут быть изготовлены, например, пластины из минеральных волокон с определенными полукруглыми выемками в соответствии с требованиями заказчика.

Лазерный луч вырабатывают твердотельным или стеклянным лазерным устройством, преимущественно с помощью СO ₂-лазера.

Световую мощность лазерного луча устанавливают посредством оптических устройств в зависимости от величины и интенсивности требуемых изменений материала, в частности при выполнении маркировок. Преимущественно лазерный луч перемещают относительно поверхности изоляционного материала с разной скоростью. Относительная скорость составляет, например, около 5 м/с.

Согласно другому признаку изобретения, предусмотрено, что лазер, по меньшей мере, в направлении транспортировки полотна перемещают с большей скоростью по сравнению со скоростью транспортировки, преимущественно 5 м/с. Эта повышенная скорость требуется при выполнении большого числа маркировок в виде букв, цифр и/или пиктограмм, с тем чтобы всю маркировку можно было выполнить на определенном участке пути транспортируемого материала.

Во время разделения полотна на отрезки лазерный луч перемещают в направлении транспортировки, напротив, со скоростью, совпадающей со скоростью транспортировки полотна, с тем, чтобы можно было выполнить, например, прямолинейно ограниченный надрез.

Наконец, согласно другому признаку изобретения, предусмотрено, что перемещениями и/или мощностью лазерного луча управляют посредством вычислительной установки, входные данные которой берут из системы управления производством. Подобная связь системы управления производством с управлением маркировкой или надрезами имеет преимущество, а именно в соответствии с пожеланием заказчика простым и надежным образом можно изготовлять товарный продукт.

Извлеченное из печи для отжига полотно из минеральной ваты определенной толщины и определенной кажущейся плотности подают в примере выполнения изобретения к маркировочно-режущему устройству. Маркировочно-режущее устройство содержит СO₂-лазер переменной мощности до 1500 Вт и длиной волны 1-12 мкм, преимущественно 9-12 мкм. Лазерный луч наводят на полотно из минеральной ваты зеркалом. В качестве альтернативы может быть предусмотрено, что вырабатывающий лазерный луч лазер смонтирован над транспортирующим устройством, по которому транспортируют полотно из минеральной ваты, на двухкрестовых салазках с электроприводом, так что выработанный лазером лазерный луч может быть наведен на поверхность полотна из минеральной ваты под определенным углом, отличающимся от вертикали.

Далее лазерный луч можно отклонять нужным образом с помощью электронно-юстируемых оптических устройств, таких как линзы, линзовые системы, решетки оптического действия или зеркала, и, тем самым, перемещать по маркируемой поверхности. За счет этих оптических вспомогательных устройств, а также варьирования расстояния от них до маркируемой поверхности, за счет изменения угла наклона и интенсивности лазерного луча можно изменять ширину и интенсивность маркировки.

При расположении лазера на двухкрестовых салазках лазерный луч на первом этапе устанавливают с возможностью его попадания под прямым углом на поверхность полотна из минеральной ваты. Двухкрестовые салазки связаны при этом с компьютером, с помощью которого управляют перемещениями двухкрестовых салазок. Данные для управления перемещением двухкрестовых салазок компьютер получает из блока координации выполнения заказов, в который введены вид и число изготовляемых пластин из минеральной ваты.

Полотно из минеральной ваты поступает в зону маркировочно-режущего устройства, причем маркировочно-режущее устройство находится в своем максимальном положении в направлении набегающего полотна из минеральной ваты. Непосредственно по достижении маркировочно-режущего устройства оно начинает выполнять маркировки на поверхности полотна из минеральной ваты. При этом маркировочно-режущее устройство движется в направлении транспортировки полотна. Как только маркировки полностью выполнены, маркировочно-режущее устройство движется в заданную зону резки, с тем чтобы укоротить предварительно маркированное полотно из минеральной ваты на длину пластины. Затем маркируют следующий отрезок полотна из минеральной ваты и по окончании маркировки отрезают.

Скорость перемещения лазера выбрана таким образом, что она существенно выше скорости транспортировки. Кроме того, мощность лазера устанавливается автоматически в зависимости от маркировок или процесса резки. Во время маркировочного процесса устанавливается, например, мощность 250 мВт, а процесс резки осуществляют при мощности 1500 Вт.

Маркировку выполняют таким образом, что лазером с малой энергией излучения форму надписи или изображения переносят на изоляционный материал. При этом посредством энергии лазерного излучения в узком диапазоне связующее в изоляционном материале из минеральной ваты выцветает, так что по окончании процесса можно прочесть надпись на полотне из минеральной ваты. Затем энергию лазерного излучения повышают, с тем, чтобы перпендикулярно поверхности вырезать определенные контуры, которые могут представлять собой также прямолинейные надрезы. Существует также возможность устанавливать энергию лазерного излучения таким образом, чтобы лазер разрезал полотно из минеральной ваты не полностью, а только на определенный размер.

Края полотна из минеральной ваты могут быть за счет опрокидывания лазера частично или полностью скошены или могут принимать произвольную форму.