專利名稱：將面層系統(tǒng)附著到絕緣產(chǎn)品上的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這項發(fā)明涉及纖維絕緣產(chǎn)品，尤其涉及適用于絕緣建筑物的那類絕緣產(chǎn)品。更具體地說，這項發(fā)明涉及有面層系統(tǒng)的絕緣產(chǎn)品，這種面層系統(tǒng)可以提供隔汽層和/或有助于處理絕緣產(chǎn)品。該發(fā)明還涉及將面層系統(tǒng)附著到絕緣產(chǎn)品上的技術(shù)。
一項典型絕緣產(chǎn)品是絕緣板條，通常大約8英尺(2.44米)長，一般適于用作住宅的墻體絕緣材料，或建筑物的屋頂和樓板絕緣腔體內(nèi)的絕緣材料。為墻腔體設(shè)計的絕緣板條寬度定為普通的絕緣腔體寬度，即分別為16英寸(40.64厘米)和24英寸(60.96厘米)的支撐間距所用的寬度為大約14.5英寸(36.83厘米)或22.5英寸(57.15厘米)。有些絕緣產(chǎn)品在較大表面之一上有一個面層。在許多情況下，面層起隔汽層的作用，在有些絕緣產(chǎn)品中，例如在無粘合劑產(chǎn)品中，面層使產(chǎn)品完整，便于處理。帶面層的絕緣產(chǎn)品安裝時把面層平放在絕緣腔體的邊緣，通常放在絕緣腔體的內(nèi)側(cè)或邊緣。
面層是隔汽層的絕緣產(chǎn)品通常用于絕緣墻、地板或天花板腔體，它們把溫暖的內(nèi)部空間與寒冷的外部空間隔開。通常要安放隔汽層，以防止溫暖的室內(nèi)的潮濕空氣進入絕緣材料。否則，溫暖的室內(nèi)空氣中的水汽將進入絕緣材料，然后在絕緣材料中冷卻和冷凝。這將使絕緣產(chǎn)品受潮，從而不能以設(shè)計的系數(shù)起作用。在溫暖氣候下，有時最好在絕緣腔體的外側(cè)安裝隔汽層，以便在空氣調(diào)節(jié)季節(jié)減少進入建筑物的水汽量。典型的瀝青—牛皮紙面層的絕緣材料的剛度增加了這種安裝的難度。
有些絕緣產(chǎn)品不要求不透汽的絕緣，而允許水汽通過。例如，為了在現(xiàn)有屋頂絕緣材料上面增加另外的絕緣材料而設(shè)計的翻新絕緣產(chǎn)品不應(yīng)有隔汽層。另外，有單獨的全墻隔汽層的墻腔體的絕緣，例如墻內(nèi)側(cè)或溫暖側(cè)上的4.0密爾(mil)聚乙烯薄膜，不需要在絕緣產(chǎn)品本身上面有隔汽層。
為了處理之目的，對纖維玻璃板條的密封是眾所周知的。Schelhorn專利(頒發(fā)給Schelhorn等人的第5,277,955號美國專利)披露了一種密封板條，這種板條用粘有粘合劑的密封材料密封起來，粘合劑可涂成縱向條，或點狀這樣的形式，或粘合行列。Schelhorn等人的專利還披露，另一種附著方法是使粘合層成為密封薄膜的組成部分，當這種粘合層軟化時密封薄膜就粘合到板條中的纖維上。
Syme專利(頒發(fā)給Syme等人的第5,733,624號美國專利)披露了一種浸漬有混合成型的聚合物分層系統(tǒng)的礦物纖維板條，并且Romes專利(頒發(fā)給Romes等人的第5,746,854號美國專利)披露了一種把礦物纖維板條浸漬上混合擠壓成型的薄膜的方法。這兩項專利都披露把復(fù)合薄膜附著到板條上，其方法是至少對混合擠壓成型的薄膜進行加熱，如果對板條不加熱的話。熱能主要在薄膜通過一個汽缸時，通過傳導(dǎo)傳給薄膜。選擇紅外線(IR)輻射加熱器也作為一種補充熱源作了披露。
用這一方法附著復(fù)合薄膜有一些缺點。加熱不能突然終止或迅速變化。Syme專利和Romes專利的加熱汽缸是一個大溫度箱，它不能迅速改變它的溫度。此外，目標區(qū)不能非常精確地得到能量。因為必須靠近加熱汽缸的熱面，所以靠近目標的地方也會因疏忽而變熱，造成不想要的溫度升高的明顯的邊緣區(qū)。
絕緣產(chǎn)品的隔汽層通常用瀝青層連同牛皮紙或鋁箔面層材料建造。瀝青層以熔融方式涂上，它對著纖維絕緣材料被擠壓，然后變硬，把牛皮紙面材料粘合到絕緣材料上。這一瀝青和牛皮紙系統(tǒng)具有的優(yōu)點是相對便宜。不過，這一面層系統(tǒng)缺少柔韌性，因為瀝青/牛皮紙層不易彎曲，因此使用不易彎曲的瀝青/牛皮紙面層工程會放慢絕緣產(chǎn)品的安裝。另外，切割面層而又不撕破牛皮紙在涼爽的環(huán)境溫度下是困難的，因為瀝青是脆的。此外，瀝青材料在熱環(huán)境溫度下有粘性，致使切割工具被粘住。
盡管板條是為適合普通的絕緣腔體制造的，但建筑物中的許多絕緣腔體尺寸不標準。窗框、門框邊框、通風管、排氣管和電氣導(dǎo)線管是一些典型的障礙，會改變絕緣腔體的形狀。在安裝板條過程中，板條的一大部分必須加以切割，以適合這些非標準絕緣腔體。在某些住宅中，多達50％的絕緣腔體不標準。因此，帶面層的建筑絕緣產(chǎn)品的一個重要特性是面層可容易地被切割，在面層被切割后，面層可以被平放在絕緣腔體的邊緣。如果面層不平地放在絕緣腔體的邊緣，則隔汽層只會部分有效。此外，絕緣材料的用戶需要平滑的面層，它可以相當平整地放在絕緣腔體的邊緣。
鑒于當前可用的絕緣產(chǎn)品有上述問題，如果能開發(fā)出一種帶面層的絕緣產(chǎn)品(和這種產(chǎn)品的附著技術(shù))，它有可容易地被切割以適合非標準絕緣腔體的面層材料，并有一種面層材料，其柔韌性大得足以使它適合把切割的絕緣產(chǎn)品更快地安裝進非標準絕緣腔體，使面層在絕緣腔體的邊緣處于平放狀態(tài)，那將是有利的。
該發(fā)明也部分針對一項絕緣產(chǎn)品，它包括一塊用纖維絕緣材料制造的延長板條和一個附在板條較大表面上的面層，其中面層是隔離層、支承層和粘合層的混合擠壓成型的聚合物薄膜，粘合層的軟化點低于隔離層的軟化點，而支承層位于隔離層和粘合層之間，其中面層已被加熱到超過粘合層的軟化點但低于隔離層的軟化點的溫度，而因粘合層的軟化之緣故，粘合層附著到板條的纖維中，從而使面層粘附到板條上。
該發(fā)明還部分針對一種制造絕緣產(chǎn)品的方法，包括放置面層使其與用纖維材料制造的延長板條的較大表面接觸，其中面層是隔離層和粘合層的混合成型的聚合物薄膜，粘合層包括乙烯N-丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸甲酯、LDPE和乙烯丙烯酸乙酯中的一種或幾種，并且粘合層的軟化點低于隔離層的軟化點，并把面層加熱到高于粘合層的軟化點但低于隔離層的軟化點(或粘合起始溫度(bond initiation temperature)，BIT)的溫度，而同時保持面層與板條的接觸，以便把粘合層軟化到足以把粘合層附著到板條中的纖維上，從而使面層粘附到板條上。
該發(fā)明還部分針對一種安裝絕緣產(chǎn)品和相應(yīng)的絕緣帶支撐墻的方法。該方法包括提供一種絕緣產(chǎn)品，它包括一塊用纖維絕緣材料制造的延長板條和一個粘附在板條較大表面上的面層。面層是隔離層和粘合層的混合擠壓成型的聚合物薄膜，粘合層的軟化點低于隔離層的軟化點。面層已被加熱到超過粘合層的軟化點但低于隔離層的軟化點的溫度，而因粘合層的軟化之緣故，粘合層附著到板條中的纖維上，從而使面層粘附到板條上。面層沒有凸緣。該方法還包括通過把絕緣產(chǎn)品壓進相對著的構(gòu)件之間的位置上，將絕緣產(chǎn)品安裝在絕緣腔體中?；蛘?，共聚物面層可被安裝，作為橫跨帶支撐墻體中的腔體的單獨連續(xù)片材。
該發(fā)明還部分針對意識到可以實現(xiàn)薄膜的超聲波粘合，而用不著已知超聲波焊接技術(shù)的高壓和硬相對表面(與超聲波輻射源有關(guān))。
該發(fā)明還部分針對一種把面層附著到礦物纖維板條上的方法(和實施該方法的設(shè)備)。該方法包括提供板條；提供面層；放置面層使其與板條接觸；和用超聲波使面層得到足夠的能量，以便把面層的一部分軟化到板條的面層纖維上。最好面層是混合擠壓成型的共聚物薄膜，它的第一層是粘合層，該粘合層在第一超聲波輻射頻率上共振。第二層最好不在第一頻率上共振。更可取的是，第二層是支撐層。
該發(fā)明還部分針對一種至少把兩個面層附著到礦物纖維板條上的設(shè)備。該設(shè)備包括第一面層源；第一輥，其被設(shè)置成用來使來自第一面層源的第一面層與板條的第一側(cè)面接觸；第一加熱源，其可以操作用來加熱一區(qū)，第一面層通過這個區(qū)，同時與板條接觸，靠第一熱源的加熱足以把第一面層的一部分軟化到板條的纖維上；第二熱源；第二輥，其被設(shè)置以用來使來自第二面層源的第二面層與板條的第二側(cè)面接觸；和第二加熱源，其可以操作用來加熱一個區(qū)，第二面層通過這個區(qū)，并同時與板條接觸，靠第二熱源的加熱足以把第二面層的一部分軟化到板條的纖維上。
通過下面的詳細說明，本發(fā)明的上述和其他目的將變得更加清楚。不過，應(yīng)當知道詳細說明和具體實例雖然表明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但只是用例證方法給出的，因為通過這一詳細說明，在該發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種修改和改進對那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。


通過下面的詳細說明和所附的圖紙，本發(fā)明將會更全面地被理解，這些圖紙只是用例證給出的，因此不限制本發(fā)明。
圖1是典型非標準墻體絕緣腔體的簡要透視圖。
圖2是圖1的墻腔體的簡要透視圖，墻腔體被部分切去，并且是用普通的現(xiàn)有技術(shù)絕緣產(chǎn)品絕緣的。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的帶面層絕緣產(chǎn)品的簡要透視圖，該產(chǎn)品一部分被切去。
圖4是圖3的絕緣產(chǎn)品的簡要透視圖，該產(chǎn)品被部分切去，并被安裝到圖1的墻腔體中。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的絕緣產(chǎn)品另一實施例的簡要透視圖，類似于圖3，該產(chǎn)品沒有側(cè)邊伸或凸緣。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的絕緣產(chǎn)品另一實施例的簡要透視圖，該產(chǎn)品部分被切去，并且絕緣產(chǎn)品的背面和側(cè)面有密封材料。
圖7是根據(jù)本發(fā)明用來制造絕緣產(chǎn)品的第一套設(shè)備的簡要透視圖。
圖8是說明該發(fā)明的帶面層絕緣產(chǎn)品的簡要透視圖，該產(chǎn)品被縱向切開，以便提供適合于使圖1的非標準絕緣腔體得以絕緣的部分板條。
圖9是說明本發(fā)明的多層面層薄膜各層簡要截面圖。
圖10是用來制造本發(fā)明的絕緣產(chǎn)品的第二套設(shè)備的簡要透視圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明用來制造絕緣產(chǎn)品的第三套設(shè)備的簡要透視圖。
圖12是更詳細的圖13的一個方面。
圖13描述根據(jù)本發(fā)明制造絕緣產(chǎn)品的第四個實施例的簡化了的簡要透視圖。
所附的圖紙未必是按一致的比例繪制的。
如圖1所示，一般表示為10的普通墻結(jié)構(gòu)包括底板12，上面放置多根支撐14。底板、支撐和未表示出來的頂板確定絕緣墻腔體16、18和20的四個側(cè)面。墻腔體的正面和背面通常是用里面的干墻板(drywall)和外面的泡沫保護層做的，而兩者都沒有表示出來。墻腔體16可以被認為是非標準墻腔體，因為它的寬度比標準的墻腔體的寬度窄得多。使墻腔體16將需要把絕緣產(chǎn)品切割成較窄的寬度。絕緣腔體18絕緣效果也不夠好，因為腔體內(nèi)有排氣管22垂直通過，使腔體18成為非標準腔體。腔體18通常需要把絕緣板條(batt)縱向切成兩個較窄的絕緣塊，圖l中沒有表示。為了絕緣目的，絕緣腔體18可被認為包括兩個部分腔體，在24和26位置上表示，必須使其中的每一個部分腔體絕緣。絕緣腔體20也是非標準腔體，因為絕緣材料必須被設(shè)置于電氣引出盒28和導(dǎo)管30的周圍。將絕緣材料安裝在這些障礙物周圍需要切割棉胎，使它適合安裝在障礙物周圍。其他典型障礙物包括門框邊框、窗框、空氣管和水管，這些都未表示。
如圖2所示，典型的帶凸緣的現(xiàn)有技術(shù)絕緣產(chǎn)品已被切成窄的部分的絕緣產(chǎn)品32，并被安裝在絕緣腔體16中。另一現(xiàn)有技術(shù)絕緣產(chǎn)品34也已安裝在非標準墻腔體18中，并且另一類似的現(xiàn)有技術(shù)絕緣產(chǎn)品36已安裝在非標準墻腔體20中。絕緣腔體16、18和20的背面由外面保護層38確定?？梢钥闯觯瑸榱税呀^緣產(chǎn)品34安裝進非標準絕緣腔體18，絕緣產(chǎn)品被縱向切成兩個部分的板條40和42。此外，面層材料44是用瀝青粘合到纖維絕緣材料的牛皮紙，其已被切割，以形成兩個部分板條40和42的面層。
絕緣產(chǎn)品34的面層材料用卡釘46附著在支撐14上。雖然可以用卡釘把絕緣產(chǎn)品32的凸緣固定到支撐的端部，但最好用卡釘把凸緣側(cè)著釘在支撐的兩側(cè)。這一方法使支撐的端部或露出的邊緣平滑，可以更好地安裝干墻板。不幸的是，凸緣的側(cè)向或嵌入式釘住固定需要使瀝青/牛皮紙面層彎曲，形成谷形凹陷或皺褶48，其沿其絕緣產(chǎn)品的長度延伸。這個皺褶48是不可取的，因為其妨礙絕緣材料與絕緣腔體的前緣平整、光滑地接觸，另外，絕緣材料可能會被過分壓縮，從而降低絕緣產(chǎn)品的絕緣值。還有，不易彎曲的瀝青/牛皮紙面層44不能用卡釘總是平整地對著支撐14的側(cè)面釘住固定，而會在面層和支撐側(cè)面之間留下魚口或開口50。
兩個部分腔體的絕緣材料引起了一個問題?？梢钥闯?，兩個部分板條40和42上的面層材料的部分稍微分開，形成一個縫隙52，水汽可以通過這個縫隙進入板條的絕緣材料。一般都會造成縫隙52因為當面層材料是瀝青/牛皮紙系統(tǒng)時，切割板條和面層材料是困難的，如圖2所示。開口50和縫隙52是圖2所示的絕緣工程的不理想方面。
要把現(xiàn)有技術(shù)絕緣產(chǎn)品36安裝進絕緣腔體20必須把電氣引出盒28周圍的纖維絕緣材料切去一部分。如果絕緣材料沒有為電氣引出盒切去一部分而作了安裝，則絕緣材料將被過分壓縮，并且甚至會影響干墻板。切割絕緣材料以適合安放引出盒，需要把凸緣的一部分去掉。用普通瀝青/牛皮紙面層，如果凸緣的一部分缺掉，則很難達到良好的密封。因為為了引出盒和其他障礙物而切開，并因為結(jié)構(gòu)上的其他缺陷，難以達到良好的密封，難于很好地密封又致使在面層材料44與支撐墻14之間出現(xiàn)了開口50。因為瀝青/牛皮紙結(jié)合在一起不易彎曲，所以在支撐不平或沒有對準的情況下，甚至對沒有障礙物的標準絕緣腔體，也會出現(xiàn)與腔體50相類似的開口。
如圖3所示，一般在位置60上表示的該發(fā)明的絕緣產(chǎn)品包括一塊用纖維絕緣材料制造的加長板條62和一個粘附在較大表面即板條62的正面66上的面層64。纖維絕緣材料最好是纖維玻璃，它的密度在每立方英尺(pcf)大約0.3至大約15.0磅(每立方米大約4.80至大約240.2千克(kg/m3))的范圍內(nèi)，雖然其他密度也可以使用。另外，其他纖維，例如巖石、礦渣或玄武巖的礦物纖維，也可使用，以及其他有機纖維，例如聚合物纖維、聚丙烯、聚酯和聚硫化物，以及其他有機纖維也可使用。纖維可以用粘合材料，例如通常用于纖維玻璃絕緣材料的尿苯酚甲醛，粘合在一起，或者玻璃纖維可以是無粘合劑的。無粘合劑玻璃纖維在絕緣包結(jié)構(gòu)(pack structure)內(nèi)將能夠比有粘合劑的絕緣包結(jié)構(gòu)內(nèi)的纖維進行更大的移動。在本說明書和權(quán)利要求中，“無粘合劑”一詞指不存在粘合材料或只存在少量的這種粘合材料，其數(shù)量不超過絕緣產(chǎn)品重量的百分之一。為了控制灰塵或其他目的而添加的抑制物，例如油，不被認為是粘合劑。如上所述，密封的無粘合劑產(chǎn)品的一個實例在頒發(fā)給Schelhorn和其他人的第5,277,955號美國專利中作了公開。
面層64是雙層面層，包括由隔離層70和粘合層72組成的混合擠壓成型的聚合物薄膜。隔離層70的目的是為絕緣產(chǎn)品60提供堅固的但柔韌的外部表面。隔離層70是隔汽層，雖然在絕緣產(chǎn)品不需要提供防汽保護的其他絕緣材料的實施例中，隔離層可以是多氣孔的。雖然面層64的優(yōu)選形式是混合擠壓成型的聚合物薄膜，但應(yīng)知道在本發(fā)明的其他形式中，面層由雙層薄膜構(gòu)成，這種雙層薄膜不是混合擠壓成型的，而是以其他方法成形的，例如通過粘合、熱層壓或化學粘合而成形的。
隔離層70和粘合層72的軟化溫度相差大約100°F(38℃)，粘合層的軟化點低于隔離層的軟化點。在制造過程中，把面層加熱到超過粘合層的軟化點但低于隔離層的軟化點的溫度，使面層64粘附到板條62上。因粘合層的軟化之緣故，粘合層72附著到板條中的纖維上，從而使面層粘附到板條62上。
隔離層的優(yōu)選材料是高密度聚乙烯(HDPE)薄膜，它的軟化點在大約250°F(121℃)至大約280°F(138℃)的范圍內(nèi)，最佳溫度大約為275°F(135℃)。高分子量HDPE也可以使用，但成本更高。適用于隔離層的另一材料是聚丙烯薄膜，它的軟化點在大約330°F(166℃)至大約390°F(199℃)的范圍內(nèi)。其他聚合物薄膜，例如聚丙烯、聚酯和聚苯乙烯，也可以使用。
粘合層的優(yōu)選材料是由乙烯N-丙烯酸丁酯(Et-BA)、乙烯丙烯酸甲酯(EMA)、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)、低密度聚乙烯(LDPE)和乙烯乙酸乙烯酯(EVA)中的一種或幾種構(gòu)成的薄膜。這些材料可從俄亥俄州卡溫頓Newtech Plastics公司得到，它們可以單獨使用，互相結(jié)合在一起使用，或與其他材料，例如低熔點聚乙烯材料，結(jié)合在一起使用。這些材料的軟化點在大約100°F(38℃)至大約200°F(93℃)的范圍內(nèi)，并且在大約120°F(49℃)至大約180°F(82℃)的范圍內(nèi)最佳。最好是這些乙烯丙烯酸酯材料用金屬茂催化劑來合成，以降低軟化點。可用于低熔點粘合層的另一材料是低熔點或低密度聚乙烯，最好用金屬茂催化劑來合成，以降低軟化點。
隔離層和粘合層的軟化溫度之差最好在大約50°F(10℃)至大約225°F(107℃)的范圍內(nèi)，而若是HDPE/乙烯丙烯酸酯系統(tǒng)(即乙烯N-丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸甲酯和乙烯丙烯酸乙酯)，溫差是大約140°F(60℃)。該發(fā)明的HDPE/乙烯丙烯酸酯面層系統(tǒng)的極大優(yōu)點之一是面層和絕緣產(chǎn)品可以在很大的溫度范圍內(nèi)容易地切割。粘合層72甚至在大約為110°F(43℃)的溫暖溫度下也容易被切割，且不會把膠粘殘留物留在切割工具上。面層在低于大約110°F(43℃)的溫度下不軟化，并且在高于30°F(-1℃)的溫度下不會變脆易碎。該發(fā)明的帶面層的絕緣產(chǎn)品60的另一個優(yōu)點是，面層64比普通瀝青/牛皮紙面層更柔韌。正如由ASTM測試D-1388測量的那樣，該發(fā)明的面層的撓性剛度最好小于500gm cm，而標準的瀝青/牛皮紙面層的撓性剛度則大于大約2000gmcm。此外，正如由ASTM D-882測量的那樣，該發(fā)明的面層的彈性(切線)模量在每平方英寸(psi)大約25,000至大約200,000磅的范圍內(nèi)(大約0.172至大約1.38GPa)。典型的是，該發(fā)明的彈性模量大約為100,000psi(0.689GPa)。
在其最優(yōu)選的形式中，面層是多層薄膜78，如圖9所示，包括一個隔離層80，一個粘合層82和一個支承層84。隔離層80和粘合層82可以分別類似于HDPE和乙烯丙烯酸酯(即乙烯N-丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸甲酯和乙烯丙烯酸乙酯)層70和72。支承層可以是線狀的低密度聚乙烯(LLDPE)，其軟化點大約為230°F(110℃)，或高密度聚乙烯(HDPE)，并且支承層可以用任何合適的材料來加強。使用支承層特別有好處，因為隔離層與粘合層之間的軟化溫度之差很大。在聚合物薄膜混合擠壓成型過程中，支承層提供隔離層與粘合層之間的絕緣隔離，足可改進隔離層與粘合層之間的軟化溫度之容許差異，最好可至少改進30°F(-1℃)。使用支承層的另一個優(yōu)點是它允許面層的隔離層的隔汽性能的功能和面層的外部表面的功能分開，具體如下支承層(即三層中的中間層)可被構(gòu)造成實際的隔汽層，而外層可以是高摩擦表面，它不必是隔汽層，而是設(shè)計為具有良好的可印性的表面。高密度聚乙烯對良好的印刷來說也許過于光滑。
在沒有示出的另一實施例中，多層面層薄膜包括四個單層、兩個HDPE層、一個支承層和一個粘合層。在另一個實施例中，層數(shù)可多達十一層或更多。
遇火時，纖維包絕緣產(chǎn)品上的面層最好將會收縮和離開纖維包。通過拉離，面層阻止火焰的蔓延。面層收縮和拉離的速率，即分離速率最好在低于大約150°F(66℃)時應(yīng)當小，在高于大約180°F(82℃)，尤其在大約170°F-180°F(77℃-82℃)的范圍內(nèi)時應(yīng)當大。強調(diào)面層收縮和拉離的該發(fā)明的實施例最好構(gòu)成EMA、EEA、Et-BA、Surlyn或低熔點溫度聚乙烯的粘合層。當Surlyn(由Dupont銷售的一種離子共聚物)用作粘合層材料時，會產(chǎn)生火焰蔓延(FS)，這與普通箔面產(chǎn)品相類似。
面層的收縮不會立即出現(xiàn)，因此該發(fā)明的另一在多層面層上增加了防火層。在面層分離并然后收縮的過程中，防火層阻止了火焰蔓延。當這一層包括例如氧化銻和鹵素，可以實現(xiàn)低FS值。以磷酸鹽為基礎(chǔ)的防火層也可以使用。包括surlyn粘合層和防火層的多層面層應(yīng)達到更低的FS值(flame spread rating)。
該發(fā)明的另一實施例選擇粘合層，使它構(gòu)成的凸緣在重疊時將粘合在一起。當帶凸緣絕緣產(chǎn)品安裝在帶支撐墻腔體時，凸緣通常用卡釘釘住固定在支撐上。位于鄰近腔體之間的支撐將通常地使一個腔體中絕緣材料的凸緣被用卡釘釘住固定在另一腔體中絕緣材料的凸緣頂上。根據(jù)該發(fā)明的混合擠壓成型的薄膜面層可以配制成使得，粘合層在覆蓋的石膏墻板的壓力作用下，當如前所說重疊時將粘合在一起。
在某些北方地區(qū)，建筑法規(guī)要求由厚聚乙烯薄膜構(gòu)成的單獨連續(xù)隔汽層用卡釘固定并用粘合劑粘合在安裝的(通常是無面層的)絕緣產(chǎn)品上。
根據(jù)該發(fā)明，單獨連續(xù)隔汽層最好由這里討論的共聚物薄膜而不是厚聚乙烯薄膜構(gòu)成。
或者，根據(jù)該發(fā)明裝有混合擠壓成型的薄膜面層的絕緣產(chǎn)品消除這一分散隔離層的必要性，因為單個面層粘合在一起，尤其如果重疊凸緣被加熱，例如用加熱槍或加熱輥加熱的話。作為進一步的替代方案，可以把粘合層配制成使其在冷卻時稍有粘著性，以便增強措接凸緣的粘著力。
在另一實施例中，混合擠壓成型的薄膜面層的最上一層覆蓋上一層金屬，而另一層，或者最好是幾層(以防止不同層中的釘孔對準)被選來起隔汽層的作用。外表上，這一產(chǎn)品似乎像普通的鋁箔-紗布-牛皮紙(foil-scrim-kraft)(FSK)面層。該實施例的這一類似外表將使它容易進入FSK面層絕緣產(chǎn)品的市場。雖然外表上相似，但與FSK面層產(chǎn)品相比，這一產(chǎn)品具有較好的不透汽性和機械強度。
絕緣產(chǎn)品60的面層64和多層產(chǎn)品的面層78在粘合工序之前都有總厚度，在大約0.4至大約4密爾(大約10至大約100微米)的范圍內(nèi)，并且最好在大約0.5至1.5密爾(大約12.5至大約37.5微米)的范圍內(nèi)。雙層面層64的兩層最好有同樣的厚度。關(guān)于多層面層78，其三層中的每一層最好大致是面層厚度的三分之一。各層厚度可以不同—例如為0.25、0.25和0.50英寸(0.635、0.635和1.27厘米)。
如圖4所示，該發(fā)明的絕緣產(chǎn)品60適用于施加到非標準絕緣腔體16、18和20內(nèi)。在絕緣腔體18中，絕緣產(chǎn)品已分成或切成部分板條，以便配合固定在排氣管22周圍。不過，因為面層64的柔韌性和可切割性，絕緣產(chǎn)品60被分成兩個部分板條這一事實的唯一表現(xiàn)是面層64中的接縫88。如圖所示，這一接縫可有最小寬度，實際上沒有縫隙。此外，與圖2中所示的現(xiàn)有技術(shù)切割瀝青/牛皮紙面層44中的凹凸不平的縫隙48形成鮮明對比，接縫88相對的較直。以類似的方式，為了適合配電盒28而切割絕緣產(chǎn)品60可以不留接縫地完成。配置了柔韌的面層64的絕緣產(chǎn)品60的腔體16、18和20的絕緣材料使其本身具有絕緣產(chǎn)品的平滑外表，并且絕緣產(chǎn)品60的摩擦配合使得能夠安裝，而不必使用卡釘或其他緊固件?；蛘?，接縫88可以用條帶蓋住，以提供絕對隔汽層，但對該發(fā)明的面層來說來，這通常不是必要的。
如圖3和圖4所示，面層64可以配置伸出折翼92，它能在絕緣產(chǎn)品60和支撐14之間折起來，以便在絕緣產(chǎn)品的側(cè)邊提供更好的汽密封。普通瀝青-牛皮紙面層太硬，實際上不能進行這樣的折疊。伸出折翼92可用于用卡釘固定之目的，因此也應(yīng)被認為是用卡釘固定的凸緣。伸出折翼最好延伸到板條側(cè)邊緣外面大約0.50至1英寸(1.27至2.54厘米)。當面層是混合擠壓成型的雙層或三層薄膜，該薄膜在對著纖維絕緣板條的側(cè)面上有低軟化點粘合層時，兩層之間的軟化點和熱膨脹系數(shù)之差使伸出折翼向著絕緣材料卷起。當伸出折翼在面層與支撐之間折起時，這種卷起有助于提供良好的密封。
該發(fā)明的絕緣產(chǎn)品和方法的一個特別優(yōu)點是減少絕緣材料的安裝時間。該發(fā)明的產(chǎn)品不需要用卡釘固定凸緣，從而大大減少了安裝時間，使該發(fā)明的產(chǎn)品的安裝時間比標準瀝青/牛皮紙面層絕緣材料快至少10％，并且可能快到5％。之所以節(jié)省時間，是因為消除了用卡釘固定的作業(yè)以及取消使用難以處理和安裝到墻上的堅硬牛皮紙。
如圖5所示，該發(fā)明的另一實施例在各方面都類似于圖3所示的絕緣產(chǎn)品，只是沒有伸出折翼。
在圖6所示的該發(fā)明的又一實施例中，絕緣產(chǎn)品94有在板條98上的一個較大表面上的與面層64相似的面層96。這一絕緣產(chǎn)品配有密封薄膜100，其在板條的側(cè)邊102和背面較大面104上。密封薄膜可以用任何合適方法，例如用粘合層或條，附著在纖維板條上。例如，在制造絕緣產(chǎn)品過程中，可用液體形式的熱熔粘合劑條帶。例如，頒發(fā)給Schelhorn等人的第5,277,955號美國專利公開了一種被密封的板條，密封材料用粘合劑來粘合，這種粘合劑可采用縱向條帶，或點狀這樣的模式，或行列形式的粘合劑?；蛘撸芊獗∧た梢岳喂痰卣澈系絺?cè)邊的整個表面和背面的較大表面上，例如使用類似于面層64的多層混合擠壓成型的薄膜。例如，這一薄膜可以是HDPE和聚乙烯(PE)的雙層薄膜，其厚度如果不在大約0.3至1.5密爾(大約7.5至大約37.5微米)的范圍內(nèi)，則在至少大約0.5至大約0.8密爾(大約12.5至大約20微米)的范圍內(nèi)。雖然圖6所示的該發(fā)明的實施例包括在板條98的側(cè)邊和背面較大表面上的密封，但應(yīng)當知道沒有表示的該發(fā)明的另一實施例只在背面提供密封材料，而側(cè)邊沒有密封材料。
絕緣產(chǎn)品94可選擇在面層100的側(cè)面上配置開口106，以露出板條98中的玻璃纖維。玻璃纖維本身固有高摩擦力成分，因此開口106提供板條的摩擦加強方面，以幫助通過摩擦配合使絕緣產(chǎn)品94安裝于絕緣腔體。另一個摩擦加強因素是對面層100的側(cè)邊進行摩擦面處理，例如半粘性涂層。
密封材料可以用任何合適方法貼到絕緣板條。適用于指引和引導(dǎo)密封材料進入玻璃纖維包的設(shè)備在頒發(fā)給Hall等人的第5,545,279號美國專利中作了披露，特此收錄其全部供參考。如圖7所示，玻璃纖維包110在傳送帶112上運送。玻璃纖維包110的制造是公知技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員都會知道制造玻璃纖維包的幾種普通方法。玻璃纖維包最好是高密度絕緣材料，其密度在大約0.3至大約1.0pcf(大約4.8至大約16.01千克/立方米)的范圍內(nèi)。玻璃纖維包可以用粘合材料，例如尿苯酚甲醛粘合劑，來粘合，就像在本領(lǐng)域中眾所周知的那樣?；蛘撸ＡЮw維包可以是無粘合劑的。
使面層材料片64從輥114上放出來，并引導(dǎo)其與玻璃纖維包110接觸。通過軸頸支承的壓輥116和118的作用，面層材料64被擠壓，與包有力地接觸，壓輥116和118按高達大約25∶1的比例，并最好按5∶1的比例壓縮玻璃纖維包。需要的壓縮量是密度的函數(shù)。上壓輥116被加熱，以使面層64的溫度將升高到高于粘合層軟化點的點。壓輥116的加熱可以用多種方法來完成，例如通過電阻加熱或通過熱油循環(huán)。軟化的粘合層和兩予壓輥116和118施加的極端壓力相結(jié)合使粘合層把隔離層牢固地粘合到玻璃纖維包110上。加熱粘合層的一種替代方法是用紅外線加熱器120，如圖所示，這一加熱器將必須緊密地設(shè)置于類似于輥116和118的一對壓輥的上游，這對壓輥未表示出來，以使軟化的粘合層能被壓進纖維板條，并完整地與板條粘合在一起成一個整體?；蛘撸暡?、激光和微波粘合也可使用。超聲波粘合的替代辦法將在下面參照圖10作更詳細的討論。可以選擇，在粘合過程之后，圖中沒有表示的冷卻部分可被用來冷卻軟化的層。
也如圖7所示，纖維包110的表面剩余部分，即側(cè)邊102和背面較大表面104，可以用密封材料或薄膜100來密封，它們可以由密封薄膜卷122提供。薄膜100可以通過使用折疊管靴124加以應(yīng)用，它的一個實例在上面提到的頒發(fā)給Hall等人的第5,545,279號美國專利中作了披露。正如上面所披露的，密封薄膜可與少量分散粘合帶粘合。粘合劑可用各種方法加上，例如用粘合劑噴嘴126，其配有來自料源的合適粘合劑，未表示出料源。在替代方案中，密封薄膜100可以牢固地粘合到側(cè)邊的整個表面，而背面較大表面上粘合有類似于面層64的多層復(fù)合薄膜，如前面所披露的那樣。另外，應(yīng)當了解，密封材料也可以只貼于背面，讓側(cè)邊不被密封。
如圖8所示，該發(fā)明的帶面層絕緣產(chǎn)品60已被縱向切割，以便提供適合于使非標準絕緣腔體的部分板條130和132。絕緣產(chǎn)品60配有該發(fā)明的面層64做面層，但沒有密封材料。絕緣產(chǎn)品是粘合在一起的產(chǎn)品，因此部分板條即使被切割時仍將保持它們的形狀和可處理性。這兩個部分板條中的任何一個都適用于使非標準絕緣腔體絕緣，例如圖1中所示的部分腔體26，或者例如圖1中所示的狹窄腔體16。
圖10是用來制造該發(fā)明的絕緣產(chǎn)品的第二套設(shè)備的簡要透視圖。圖10與圖7相似。下列討論將著重于圖10與圖7之間的差別。最大的差別是在圖10中，用來熔化面層材料，例如混合擠壓成型的聚合物64，的能量是作為超聲波能量而不是經(jīng)過傳導(dǎo)加熱提供的。這有這樣的好處，即能量可以精確地施加于所需地方，即局部地方，而沒有傳導(dǎo)加熱時產(chǎn)生的不可避免的加熱邊緣區(qū)。同樣，超聲波加熱比紅外線(IR)加熱更有選擇性。此外，超聲波供能可以突然打開和關(guān)閉，而相位差很小至沒有。相比之下，進行傳導(dǎo)加熱所需要的設(shè)備不能迅速冷卻或加熱。
在圖10中，加熱壓輥116和互補輥118已由非加熱壓輥116A及其互補非加熱壓輥118A代替。它們合在一起構(gòu)成第一壓區(qū)或壓緊區(qū)?？蛇x的、但卻是優(yōu)先的第二壓緊區(qū)由非加熱壓輥116B和118B提供。第一和第二壓區(qū)用一個距離隔開，這個距離足以安放至少位于面層材料64上面的第一超聲波輻射源128A。這個距離最好還足以安放位于面層材料64上面的第二超聲波輻射源128B。第二個源128B最好被認為是第一個源128A的多余備份，以便使得如果第一個源128A失靈或必須維修則整個生產(chǎn)線不必失去功效。
或者，一對超聲波輻射源128C和128D可位于纖維包或板條110的下面。源128C和128D的下面位置不如源128A和128B的上面位置可取，因為超聲波輻射必須通過纖維包110才能傳送到面層材料64。此外，重力效應(yīng)往往使源128A和128B比源128C和128D更清潔。另外，或者源128C和128D可用輥代替。
作業(yè)中，第一個壓區(qū)(在輥116A和118A之間)以高達25∶1的比例，并最好以大約5∶1的比例將面層材料64壓貼在纖維包110上。被壓縮的包110和面層材料64在第一個超聲波輻射源128A前面通過。源128釋放足夠的能量，以使面層系統(tǒng)的一部分充分熔化，以便使纖維板條110的一部分能夠被壓進軟化的面層材料64中。最好是，根據(jù)1998年6月2日申請的第09/088,990號普通轉(zhuǎn)讓的和共同待決的美國專利申請中所公開的技術(shù)，面層材料以交叉狀或網(wǎng)狀得到能量。這項專利的發(fā)明者是Bharat Patel，Larry J.Grant，Dallas L.Dudgeon，Matthew L.Brokaw，Weigang Qi和Russell Marsh Potter，特此結(jié)合其全部供參考。以交叉狀或網(wǎng)狀軟化面層材料64的優(yōu)選方法同樣對圖7的實施例也是優(yōu)選的。
一旦面層材料64和纖維板條110離開第一壓區(qū)(在輥116A和118A之間)，它們就開始減壓。這種減壓阻止纖維板條110壓進軟化面層材料110，即減壓致使分離。幸運的是，超聲波加熱給予面層材料64最少的能量，從而使它在明顯的分離能夠發(fā)生之前迅速地重新固化?？蛇x的，但卻是更可取的方案是第二壓區(qū)(在輥116B和118B之間)足夠近地緊靠著第一壓區(qū)，以便使得在軟化面層材料64能重新固化之前，減壓的有害影響可以減到最低程度。第二壓區(qū)的壓縮與第一壓區(qū)相似。
壓緊區(qū)輥116A、118A、116B和118B的替代品包括扁平件或履帶式輸送帶，它們與傳送帶112相似。
還有，在圖10中，面層材料64最好是混合擠壓成型的聚合物薄膜，就像在圖7的實施例中一樣。各層材料的選擇取決于該發(fā)明將應(yīng)用于的具體環(huán)境。不過，粘合層，例如圖9的粘合層82應(yīng)在超聲波輻射的第一個頻率上共振，而其他層在這個頻率上不共振。此外，其他層的熔點應(yīng)加以選擇，以便使其他層不因粘合層的溫度升高而通過傳導(dǎo)加熱共振感應(yīng)地熔化。
圖11是制造該發(fā)明絕緣產(chǎn)品的第三套設(shè)備的示意透視圖。圖11與圖10相似。下列討論將著重于圖11與圖10之間的差別。
圖11不是只有面層64的一個卷114，而是有面層64A和64B，例如混合擠壓成型的聚合物，的兩個卷，即卷114A和114B。第一面層64A用超聲波附著在纖維包110的頂上。第二面層64B用超聲波附著在纖維包110的底上。在圖11中，超聲波輻射源128C是用來加熱面層64B的主要能源。超聲波輻射源128D最好像源128B與源128A的關(guān)系一樣是源128C的多余備份。
如果希望有雙面層產(chǎn)品作為最后產(chǎn)品，則人們可以選擇使面層64A和64B有所不同。在這種情況下，面層64A也許可配制成為隔汽層，而面層64B可配制成能夠透水汽。側(cè)面可以用下面圖17和15的討論中說明的技術(shù)進行密封。
圖11的雙面可以用圖7的傳導(dǎo)加熱系統(tǒng)加以附著。在這種情況下，超聲波源128A、128B、128C和128D將不存在，而輥116A和116B將被加熱。
圖13描述制造該發(fā)明絕緣產(chǎn)品的第四個實施例的簡化了的簡要透視圖。圖13描述一種設(shè)備，它在面層64A和64B或通過傳導(dǎo)加熱(沒有表示，但見圖7)或通過超聲波加熱(沒有表示，但見圖10)被貼上以前，用單個纖維包110構(gòu)成纖維包分道1708、1710和1712。纖維包110經(jīng)刀片1714和1716被垂直切成分道1708、1710和1712。只有三個分道在圖13中作了描述。不過，根據(jù)技術(shù)應(yīng)用的環(huán)境情況，可以形成任何數(shù)量的分道。
在面層64A和64B被貼上之前，縫隙1732和1734在分道1708、1719和1712之間形成。只有面層64A和64B在縫隙1732和1734中存在?？p隙1732和1734中的面層64A和64B通過加熱壓區(qū)1736粘合在一起，然后通過(最好是加熱的)刀1718和1720被切開，以便形成被縫隙1738和1740隔開的密封產(chǎn)品1722、1724和1726。
圖12更詳細地把圖13的加熱壓區(qū)1736描繪成加熱壓區(qū)1504。在圖12中，雙面層絕緣產(chǎn)品1502有縫隙1509，它已在纖維包分道1514和1512之間形成。加熱輥1506和1508形成一個把面層64A和64B壓縮在一起的壓區(qū)。輥1506和1508的溫度足以把面層64A和64B部分地熔化在一起，以形成一個熔融部分?；蛘撸鎸?4A和64B可以用超聲波熔化，如圖10所示。還有，或者并且最好輥1506和1508中的一個可以是圖13的輥1704中的一個。
縫隙1510留在面層64A和64B、熔融部分1516和纖維包分道1514及1512之間。一把(最好是加熱的)刀1520垂直切開熔融部分1516。只鄰近某一個其它分道的那些分道被認為是邊部分道。通過仔細地設(shè)置面層64A和64B相對于邊緣分道的伸出，不需要切割最外面的熔融部分。圖13有一個優(yōu)點，即只有邊部分道與面層的邊緣之間的對準必須是非常準確的。相比之下，普通工藝將單一分離的面層貼在第一分道上，這要求每一分道都非常準確。
例如，如果每個側(cè)面上需要1英寸凸緣，那么分道之間的縫隙應(yīng)當是大約3.5英寸(8.89厘米)，這相當于纖維包的恢復(fù)減壓高度加2英寸。加熱壓區(qū)1504應(yīng)當是大約2英寸寬，刀1520將以把熔融部分一切為二。
第四個實施生產(chǎn)一項絕緣產(chǎn)品，它有一個粘合在兩個較大表面上的面層，其中面層連接在一起，以包住纖維包。雖然被包住，但較小表面不附著在面層64A和64B上。這代表了圖7的密封技術(shù)的一個備選方案。
本發(fā)明的原理和實施方式已在它的優(yōu)選實施例中作了描述。不過，應(yīng)當指出，除了專門說明和描述的以外，在不背離其范圍的情況下，本發(fā)明可加以實踐。
權(quán)利要求
1.一種用于把至少兩個面層附著到礦物纖維板條(110)上的設(shè)備，該設(shè)備包括第一面層源(64A)；第一輥(114A)，其被設(shè)置成使來自于所述第一面層源的第一面層與所述板條的第一側(cè)面接觸；第一加熱源(128A)，其可以被操作用來加熱一個區(qū)，所述第一面層通過這個區(qū)，同時與所述板條接觸，靠所述第一加熱源的加熱足以把所述第一面層的一部分熔化到該板條的纖維上；第二面層源(64B)；第二輥(114B)，其被設(shè)置成使來自于所述第二面層源的第二面層與所述板條的第二個側(cè)面接觸；以及第二加熱源(128B)，其可以操作用來加熱一個區(qū)，所述第二面層通過這個區(qū)，同時與該板條接觸，靠所述第二加熱源的加熱足以把所述第二面層的一部分熔化到所述板條的纖維上。
2.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于所述第一和第二加熱源(128A、128B)提供傳導(dǎo)加熱和超聲波加熱中的一種。
3.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于所述第一面層和所述第二面層(64A、64B)被貼于所述板條(110)的兩個相對著的側(cè)面，從而形成雙面層的板條(1424)。
4.如權(quán)利要求3的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備進一步包括至少一個預(yù)切裝置，用來在所述板條到達所述第一和第二輥(1506、1508)之前，把所述板條(110)切成至少兩個分道(1708、1710)，它們之間至少有一個縫隙(1732)。
5.如權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征在于所述第一和第二輥(1506、1508)使所述至少一個縫隙(1509)被所述第一和第二面層(64A、64B)和所述板條的對應(yīng)分道的邊緣包圍，所述設(shè)備進一步包括至少一個壓區(qū)(1504)，其把所述第一和第二面層在所述至少一個縫隙中壓縮在一起；以及至少一個第三加熱源，用來加熱一個區(qū)，所述第一面層與所述第二面層接觸著通過這個區(qū)，造所述第三加熱源的加熱足以把所述第一面層的一部分和所述第二面層的一部分熔化在一起，以形成一個熔融面層部分(1516)。
6.如權(quán)利要求5的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備進一步包括至少一個后切裝置(1520)，把相應(yīng)的熔融面層部分(1516)切開。
7.如權(quán)利要求5的設(shè)備，其特征在于所述至少一個第三加熱源提供傳導(dǎo)加熱和超聲波加熱中的一種。
8.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于所述第一和第二面層(64A、64B)的邊部伸出該板條(110)的邊緣之外，所述設(shè)備進一步包括至少一個壓區(qū)(1504)，其位于所述板條的至少一個邊緣附近，以把所述第一和第二面層的伸出部分一壓縮在一起；以及至少一個第三加熱源，其用來加熱一個區(qū)，所述第一面層與所述第二面層相接觸著通過這個區(qū)，靠所述第三加熱源的加熱足以把所述第一面層的一部分和所述第二面層的一部分熔化在一起。
全文摘要
一種絕緣產(chǎn)品包括一塊用纖維絕緣材料制造的延長板條(110)和一個附在板條較大表面上的面層(64)。面層是隔離層(80)和粘合層(82)(以及最好是支承層(84))的混合擠壓成型的聚合物薄膜,粘合層的軟化點低于隔離層的軟化點。粘合層可包括乙烯N－丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸甲酯、低密度聚乙烯和乙烯丙烯酸乙酯中的一種或幾種。當面層被加熱到超過粘合層的軟化點但低于隔離層的軟化點的溫度時,因粘合層的軟化之緣故,粘合層附著到板條中的纖維上,從而使面層粘附到板條上。加熱可以是傳導(dǎo)加熱或超聲波加熱。若是超聲波加熱,粘合層在與隔離層不同的超聲波頻率上共振。絕緣產(chǎn)品可以是單面層的(60)或雙面層的(1424),雙面層的邊緣可以接合起來,形成一種密封產(chǎn)品。
文檔編號D04H13/00GK1365412SQ00810997
公開日2002年8月21日 申請日期2000年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月29日
發(fā)明者巴拉特·D·帕特爾, 戚偉剛 申請人:歐文斯科爾寧格公司