專利名稱:涂覆纖維結(jié)節(jié)和絕緣產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種適用于形成絕緣產(chǎn)品的涂覆纖維結(jié)節(jié)和一種由涂覆纖維結(jié)節(jié)形成的絕緣產(chǎn)品。
背景技術(shù):
可以將松散填充纖維絕緣材料泵入或者吹入到建筑物例如住宅的閣樓、墻壁或墻壁空腔中??梢詫⒏鞣N材料加入到纖維絕緣材料中以降低沉淀物和靜電放電,以及減少在安裝期間形成的灰塵量。在美國專利Nos.4,710,480、4,804,695、5,641,368和5,952,418中描述了用松散填充纖維絕緣材料形成絕緣產(chǎn)品的傳統(tǒng)系統(tǒng)和/或使用液態(tài)粘接劑分散體或水來激活粉末粘接劑。
用松散填充絕緣材料形成絕緣產(chǎn)品的傳統(tǒng)系統(tǒng)通常存在有各種各樣的缺點。例如,傳統(tǒng)系統(tǒng)往往會出現(xiàn)粘接劑噴嘴和/或從中噴吹松散填充絕緣材料的噴吹軟管局部或完全堵塞。另外,傳統(tǒng)系統(tǒng)通常采用了相對較高的含水量例如預(yù)安裝絕緣材料干重的50%,以便能夠在絕緣材料和基底之間實現(xiàn)正確的粘接。這種相對較高的含水量會造成與霉菌相關(guān)的問題例如在墻板的紙張飾面上的霉菌生長。另外,使所安裝的具有相對較高含水量的絕緣產(chǎn)品干燥會需要較長的時間例如兩天或多天。這種長期的干燥時間會減緩安裝進(jìn)程并且導(dǎo)致其整體效率不高。
使用噴涂纖維素松散填充絕緣材料的傳統(tǒng)系統(tǒng)通常采用高含水量來確保絕緣材料在空腔中的粘性。例如,纖維素絕緣材料通常包含有其重量為該絕緣材料的30%至50%的水。該水分量與與每標(biāo)準(zhǔn)八英寸高墻壁空腔即由8英寸高、標(biāo)準(zhǔn)2×4英寸中心距為16英寸結(jié)構(gòu)構(gòu)件(實際為1.5英寸×3.5英寸)的結(jié)構(gòu)限定的空腔的在安裝絕緣材料中的大約2至3磅水對應(yīng)。術(shù)語“中心距”指的是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的中央之間的距離。該水分量可以使得安裝物在干躁氣候區(qū)域例如Denver,Colorado中具有2至3天或更長的干燥時間。也就是說,壁板通常應(yīng)該在2至3天或更長時間之后安裝以降低霉菌生長的可能性。在更潮濕的區(qū)域例如Florida中,干燥時間通常明顯更長。在將安裝物安裝在更深的空腔結(jié)構(gòu)中時通常采用更長的干燥時間。
可以在加入水之前將干粉末粘接劑加入到纖維素安裝材料中以降低用來使得纖維素能夠粘附在墻壁空腔上的水量,如在美國專利No.4,773,960中所披露的一樣。但是,安裝物的含水量一旦在安裝之后通常保持相對較高,例如大約為15%的水或更多。
另外,纖維素絕緣材料通常具有相對較高的水分存儲能力,這會延長纖維素絕緣材料的干燥時間。給出了纖維素松散填充絕緣材料的規(guī)范的ASTM C739允許吸水率高達(dá)15%。給出了無機(jī)纖維松散填充材料的規(guī)范的ASTM C764允許只有高達(dá)5%的吸水率。
另外,由于纖維素材料的內(nèi)在密度和熱特性,所以難以用松散填充纖維素材料形成具有合格R值的絕緣產(chǎn)品。
在采用其預(yù)定含水量小于在纖維素絕緣中所采用的含水量的絕緣材料的傳統(tǒng)系統(tǒng)中,絕緣材料通常不能充分粘附在墻壁空腔的特定普通襯墊上,從而造成塌陷和生產(chǎn)率降低。
用于將松散填充絕緣材料安裝到垂直墻壁空腔中的其它系統(tǒng)采用了緊固部件例如網(wǎng)織品或紙板擋板來在噴吹期間保持松散填充絕緣材料。安裝約束部件通常需要額外的勞動,例如額外的工作日,并且會明顯增加安裝絕緣材料的成本。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個方面,提供了適用于形成絕緣產(chǎn)品的涂覆纖維結(jié)節(jié),它包括由無機(jī)纖維形成的纖維結(jié)節(jié),其中大部分纖維結(jié)節(jié)其最大尺寸大約為1/2英寸,并且其中這些纖維結(jié)節(jié)涂覆有包括水和水溶性粘接劑的溶液。
具體實施例方式
可以通過在其上要形成絕緣材料的基底處推動涂覆有粘接劑溶液的纖維結(jié)節(jié)來形成結(jié)節(jié)絕緣產(chǎn)品。涂覆結(jié)節(jié)可以粘附在基底表面上并且粘附在其它結(jié)節(jié)上以形成安裝好的絕緣產(chǎn)品。結(jié)節(jié)纖維絕緣材料可以用來提供隔熱和/或隔音,并且能夠形成為符合各種現(xiàn)有的以及新提出來的建筑規(guī)范要求。
在示例性實施方案中,使用纖維結(jié)節(jié)能夠使得剛剛安裝好的絕緣材料能夠抵抗滑塌和/或塌陷。這反過來能在絕緣材料充分干燥之后導(dǎo)致形成具有更高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的絕緣產(chǎn)品。如在這里所使用的一樣,術(shù)語“剛剛安裝好的”指的是在絕緣產(chǎn)品安裝好一個小時內(nèi)的時間。例如,絕緣材料通常能夠在一個小時內(nèi)更優(yōu)選在半小時內(nèi)變得充分干燥,從而能夠確定絕緣產(chǎn)品試樣的性能。例如,在一個實施方案中,絕緣材料在半小時之后可以具有大約5%至20%的含水量。這個時間段可以取決于例如溫度、濕度和周圍材料的滲透性、最初存在的水量和/或在絕緣材料周圍的氣流。雖然有時絕緣材料會需要半小時時間充分干燥以便測量,但是在一些情況中它會需要相對較短的時間例如10分鐘。
使用纖維結(jié)節(jié)會導(dǎo)致這樣一種絕緣產(chǎn)品,它具有良好絕緣性能、良好氣流阻力、相對較低密度、相對較低水分以利于干燥和/或相對較快安裝時間。例如,所得到的結(jié)節(jié)纖維絕緣材料會具有較低的吸水能力,這足以降低干燥時間和霉菌生長。該結(jié)節(jié)纖維絕緣材料在相對較低密度下還會具有相對較高的絕緣性能,從而使得在標(biāo)準(zhǔn)墻壁空腔深度中可以具有各種R值(耐熱值)。
可以在那里推動纖維結(jié)節(jié)的基底可以包括絕緣產(chǎn)品能夠形成在其上的任意材料。例如,基底可以包括至少一個表面并且優(yōu)選包括成預(yù)定角度取向的多個表面。在示例性實施方案中,基底可以包括在居住或商用建筑中的墻壁、地板或天花板空腔的至少一個表面。在一優(yōu)選實施方案中,基底可以包括至少由兩個結(jié)構(gòu)構(gòu)件(例如梁、壁柱等)限定的墻壁空腔的一表面和一后內(nèi)墻表面。這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以由任意合適的材料例如木頭和/或金屬例如鋼形成。后內(nèi)墻表面可以由任意合適的材料例如定向刨花板形成。這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以具有任意合適的尺寸,例如標(biāo)準(zhǔn)2×4英寸,或者標(biāo)準(zhǔn)2×6英寸,并且可以大約8英寸長或更長。在這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的間隔可以大約為中心距16英寸或更寬,優(yōu)選中心距為大約16或大約24英寸。在一示例性實施方案中,基底可以包括一標(biāo)準(zhǔn)墻壁空腔。如在這里所使用的一樣,術(shù)語“標(biāo)準(zhǔn)墻壁空腔”指的是由標(biāo)準(zhǔn)2×4英寸壁柱形成的8英尺高并且中心距為16英寸的空腔。
結(jié)節(jié)纖維絕緣材料可以至少由用粘接劑粘接在一起的纖維結(jié)節(jié)形成。這些纖維結(jié)節(jié)可以具有任意形狀例如大體上隨機(jī)的形狀,并且通??梢詾榫哂幸粋€或多個半徑的球形。纖維結(jié)節(jié)其尺寸可以相對較小,并且優(yōu)選的是這些結(jié)節(jié)其尺寸可以小于在傳統(tǒng)系統(tǒng)中所使用的絕緣材料的相對較大尺寸的結(jié)團(tuán)。由于使用了尺寸相對較小的結(jié)節(jié),所以這些結(jié)節(jié)其數(shù)量可以大于在傳統(tǒng)系統(tǒng)中所使用的尺寸相對較大的結(jié)團(tuán)。例如,這些纖維結(jié)節(jié)的最大尺寸可以大約為四分之三(3/4)英寸,優(yōu)選大約為二分之一(1/2)英寸,更優(yōu)選的是大約為四分之一(1/4)英寸。如在這里所使用的一樣,術(shù)語結(jié)節(jié)的“最大尺寸”指的是這個結(jié)節(jié)的寬度、長度、厚度或直徑中的最長尺寸。
這些結(jié)節(jié)的尺寸可以例如取決于所期望的隔熱性能、所期望的R值和所安裝的絕緣材料的密度、所要隔絕的空間的尺寸和形狀和/或相關(guān)的建筑規(guī)范要求。在一示例性實施方案中,優(yōu)選大約70%,更優(yōu)選至少大約80%,并且最優(yōu)選至少大約90%的大部分結(jié)節(jié)的最大尺寸可以大約為1/2英寸。在一優(yōu)選實施方案中,優(yōu)選大約70%,更優(yōu)選至少大約80%,并且最優(yōu)選至少大約90%的大部分結(jié)節(jié)的最大尺寸可以大約為1/4英寸。
結(jié)節(jié)纖維絕緣材料除了纖維結(jié)節(jié)之外還可以包含有比這些纖維結(jié)節(jié)更大的顆粒,這在下面被稱為“結(jié)團(tuán)”。優(yōu)選的是,結(jié)節(jié)纖維絕緣材料基本上沒有這些結(jié)團(tuán)或者只有少量的結(jié)團(tuán)。例如,這些結(jié)團(tuán)會由于降低熱性能、在絕緣材料中產(chǎn)生出孔隙、通過使其表面更不均勻而損害該絕緣材料的外觀和/或由于在刮擦絕緣材料期間更容易被拉出而對絕緣材料的性能造成不利影響。因此,在一示例性實施方案中,絕緣材料可以按照其中導(dǎo)致從中減少或基本上去除結(jié)團(tuán)的方式形成。
這些結(jié)節(jié)的尺寸可以通過任意合適的技術(shù)測量出,例如使用多個包括有各種篩眼尺寸的層疊分離篩來分離這些結(jié)節(jié);在水平平面上展開結(jié)節(jié)采樣并且用卷尺物理測量出在試樣內(nèi)的每個結(jié)節(jié);采用各種氣流阻力方法來使得結(jié)節(jié)尺寸與氣流阻力讀數(shù)相關(guān)聯(lián);和/或使用穿過試樣的超聲波能量測量來使聲能與結(jié)節(jié)尺寸相關(guān)聯(lián)。
傳統(tǒng)尺寸相對較大的結(jié)團(tuán)通常不能提供所期望的均勻性和美觀表面外觀以滿足檢測標(biāo)準(zhǔn)和/或規(guī)范,并且確保恒定的熱性能。另外,使用這些結(jié)團(tuán)會導(dǎo)致出現(xiàn)噴嘴堵塞的可能性相對較高,并且還會妨礙用粘接劑溶液充分潤濕。
雖然不希望受到任何特定理論約束,但是認(rèn)為尺寸相對較小的纖維結(jié)節(jié)與傳統(tǒng)尺寸相對較大的結(jié)團(tuán)相比能夠提供各種優(yōu)點。例如,纖維結(jié)節(jié)能夠增大在所安裝的絕緣材料和各種基底例如墻壁空腔表面之間的粘性。使用纖維結(jié)節(jié)還能夠改善在這些結(jié)節(jié)自身之間的粘性。
使用纖維結(jié)節(jié)例如能夠降低或防止出現(xiàn)用來在施加絕緣材料期間從中噴吹結(jié)節(jié)的噴嘴和/或軟管堵塞。通過降低或避免出現(xiàn)這種堵塞,可以減少所需的清潔量,和/或能夠提高施加絕緣材料的速率。例如,從噴吹機(jī)中射出的干結(jié)節(jié)的流速可以大約為10至大約50lbs/分鐘,更優(yōu)選大約為20至大約30lbs/分鐘。用絕緣產(chǎn)品填充空腔所需的時間可以至少取決于空腔體積。例如,充滿標(biāo)準(zhǔn)墻壁空腔所需的時間可以為大約5至30秒,例如長達(dá)大約20至大約30秒,或者短至大約5至大約15秒。如在這里所使用的一樣,術(shù)語“標(biāo)準(zhǔn)墻壁空腔”指的是由8英寸高并且中心距為16英寸的標(biāo)準(zhǔn)2×4英寸結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成的空腔。結(jié)節(jié)的相對較小尺寸可以改善由粘接劑溶液對它的潤濕。由結(jié)節(jié)形成的絕緣材料可以具有良好的聲熱性能以及美觀的表面外觀。使用結(jié)節(jié)還能夠改善絕緣材料的R值的恒定性。
在一示例性實施方案中,由纖維結(jié)節(jié)形成的絕緣材料由于使用了尺寸相對更小的結(jié)節(jié)所以會具有更少的間隙、孔隙和/或由結(jié)節(jié)形成的橋部。減少在所安裝的產(chǎn)品中的間隙、孔隙和/或橋部數(shù)量可以使對流熱交換最小。使用結(jié)節(jié)還能夠?qū)е绿畛淇涨坏慕Y(jié)構(gòu)表面中的均勻性增大。
例如,尺寸相對較小的結(jié)節(jié)可以使得能夠在建筑物空腔例如接線盒、布線和管道中的阻擋物周圍填充,由此提供了基本上均勻并且基本上無孔隙的填充。另外,尺寸相對較小的結(jié)節(jié)能夠使得安裝者在從空腔結(jié)構(gòu)表面中去除多余材料之后使在絕緣產(chǎn)品中保持相當(dāng)好的表面平坦度和均勻度。另外,纖維結(jié)節(jié)能夠形成在結(jié)構(gòu)上更加均勻的絕緣產(chǎn)品,例如在結(jié)構(gòu)上基本上均勻的產(chǎn)品。
使用尺寸相對較小并且輕型的纖維結(jié)節(jié)能夠使得絕緣材料具有相對較低的密度同時仍然保持合格的熱阻率或R值。如在這里所使用的一樣,術(shù)語“R值”指的是熱阻率乘以所安裝的絕緣材料的厚度。例如,絕緣材料在所安裝的密度大約為0.8至1.0lbs/英尺3(PCF)的情況下其熱阻率大約為3.4至大約4.0小時-英尺2-/(Btu-inch)。這對應(yīng)于在標(biāo)準(zhǔn)2×4英寸空腔(實際空腔深度為3.5英寸)中的大約12至大約14小時-英尺2-/Btu的R值??蛇x的是,絕緣材料在所安裝的密度大約為1.5至1.8lbs/英尺3的情況下其熱阻率大約為4.0至大約4.6小時-英尺2-(Btu-inch)。這對應(yīng)于在標(biāo)準(zhǔn)2×4英寸空腔(實際空腔深度為3.5英寸)中的大約14至大約16小時-英尺2-/Btu的R值。保持相對較低的密度可以使得該絕緣材料在使用廉價纖維素材料和其它類似材料的情況下在價格上有競爭力。絕緣材料的低密度也能有利于減少干燥時間。
纖維結(jié)節(jié)可以包含添加劑例如抗靜電劑、除塵油、防水劑例如硅酮、殺蟲劑、殺菌劑和/或阻燃劑。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用防水劑例如硅酮需要使用額外量的粘接劑。使用在這里所述的纖維結(jié)節(jié)能夠例如在無需使用過多粘接劑的情況下使用防水劑。殺菌劑例如包括可以從位于Tarrytown,New York的Ciba Specialty Chemicals,Inc以商標(biāo)名Irgaguard F3000得到的苯并米唑2(4-噻唑基)。
纖維結(jié)節(jié)可以包括用能夠提供例如絕緣和/或隔音的材料形成的無機(jī)纖維。例如,無機(jī)纖維可以由玻璃纖維、渣棉、礦渣棉、礦毛絕緣纖維、陶瓷纖維、碳纖維、復(fù)合纖維及其混合物形成。優(yōu)選的是,無機(jī)纖維可以具有相對較小的直徑,并且更優(yōu)選的是可以至少由具有相對較小直徑的玻璃纖維形成。
具有相對較小直徑的無機(jī)纖維可以提供更好的紅外輻射吸收度和分散能力,因為無機(jī)纖維與由更大纖維形成的纖維材料相比其單位質(zhì)量表面比更高。另外,具有相對較小直徑的無機(jī)纖維可以產(chǎn)生出較小的靜態(tài)氣穴,這些氣穴能夠降低固體材料通過這些纖維的傳導(dǎo)率。
無機(jī)纖維可以具有任意適用于提供隔熱和/或隔音的尺寸。例如,無機(jī)纖維其平均直徑大約為3微米或更小,優(yōu)選的是大約為2.5微米或更小,更優(yōu)選大約為2微米或更小,更優(yōu)選大約為1.5微米或更小,并且更優(yōu)選大約為1微米或更小。在一示例性實施方案中,無機(jī)纖維可以具有相對較低的吸水率和吸附能力,例如優(yōu)選小于大約5wt%的濕度增加。這種低吸水能力使得干燥更快,并且能夠限制水分存儲能力,這反過來能夠抑制霉菌生長。
無機(jī)纖維可以包括添加劑以改善絕緣性能。一些研究已經(jīng)表明,如果使對流最小,則紅外線輻射占據(jù)流經(jīng)纖維絕緣產(chǎn)品的熱量的大約30至40%。在一示例性實施方案中,無機(jī)纖維可以包括反射、散射和/或吸收類型的紅外線輻射阻隔劑。在一示例性實施方案中,紅外線輻射阻隔劑可以例如包括至少大約8%的B2O3。
可以按照任意合適的方式包括例如將添加劑加入在玻璃化學(xué)品中、將添加劑作為涂層例如表面涂層施加在無機(jī)纖維上、將添加劑與無機(jī)纖維混合和/或?qū)⑻砑觿?dǎo)入進(jìn)粘接劑溶液中來將用于改善絕緣性能的這些添加劑加入到絕緣材料中。
可以通過加工包含有無機(jī)纖維的纖維原材料來形成纖維結(jié)節(jié)。在一示例性實施方案中,纖維原材料可以按照具有相對較大尺寸的物質(zhì)或多個顆粒的形式提供,并且可以減小這些物質(zhì)或顆粒的尺寸以形成纖維結(jié)節(jié)。
例如,纖維原材料可以按照任意適用于減小至相對較小尺寸的結(jié)節(jié)的形式提供。纖維原材料例如可以包括纖維毛氈例如纖維玻璃毛氈,其中玻璃纖維與固化樹脂、原玻璃纖維毛氈或其組合物粘接在一起。另外的或者可選的,纖維原材料可以包含基本不含粘結(jié)劑的純凈噴吹玻璃棉。纖維原材料可以包含至少一種添加劑例如紅外阻隔劑、防靜電劑、硅酮、潤滑油、抗菌劑、殺蟲劑、除塵劑例如碳?xì)浠衔?、涂料或著色劑?或填充劑顆粒。在將粘接劑溶液涂覆到纖維結(jié)節(jié)上之前,這些結(jié)節(jié)如在ASTM C764中所提出的燒失量測試測量的一樣其有機(jī)物含量大約為0.1至10wt%,例如大約為2.0至10wt%。
可以使用任意合適的方法和設(shè)備來形成纖維結(jié)節(jié)。在一示例性實施方案中,用于形成結(jié)節(jié)的系統(tǒng)可以包括用于減小纖維原材料的尺寸以形成結(jié)節(jié)的設(shè)備以及具有多個用來基本上控制離開該系統(tǒng)的結(jié)節(jié)尺寸的具有規(guī)定尺寸的開口的排出篩網(wǎng)。
例如,可以使用錘磨機(jī),它能夠撕裂并且剪切纖維顆?;蚶w維板,并且能夠?qū)⑦@些顆粒輾成大體上不規(guī)則的球形或圓形結(jié)節(jié)。錘磨機(jī)可以將大部分顆粒保持在磨機(jī)中直到它們到達(dá)規(guī)定尺寸。在錘磨機(jī)中進(jìn)行加工期間可以將添加劑加入到材料中,例如紅外阻隔劑、抗靜電劑、抗菌劑、殺蟲劑、除塵劑、涂料和/或著色劑??蛇x的是,可以使用切片-切塊設(shè)備,該設(shè)備能夠?qū)⒁黄AЮw維絕緣材料切割或剪切成較小的顆粒,例如成為立方狀顆粒。
排出篩網(wǎng)的多個開口的尺寸可以預(yù)先選擇以形成所期望的結(jié)節(jié)尺寸。多個開口的尺寸例如取決于所使用的纖維原材料的類型以及加工結(jié)節(jié)的方式。在一示例性實施方案中,對于玻璃纖維材料而言,多個開口可以基本上為方形,并且其尺寸大約為1至3英寸以產(chǎn)生出其尺寸大約為1/8英寸至大約3/4英寸的顆粒。在一優(yōu)選實施方案中,可以使用這樣一種排出篩網(wǎng),它包括2英寸×2英寸基本上方向開口或者2英寸直徑基本上為圓形的開口的圖案。這種排出篩網(wǎng)例如可以生產(chǎn)出包括其最大尺寸為1/4英寸的結(jié)節(jié)的顆粒。
可以將粘接劑溶液涂覆在結(jié)節(jié)上,這使得結(jié)節(jié)能夠粘附在在那里推動結(jié)節(jié)的基底上。粘接劑溶液還可以使得結(jié)節(jié)一起附著以在基底上和/或基底上方形成絕緣產(chǎn)品。粘接劑溶液例如可以包括水溶性粘接劑和水。粘接劑溶液可以提供作為預(yù)混合溶液,或者可以通過將水和粘接劑材料加入到容器中并且任選攪拌所得到的混合物來生產(chǎn)出粘接劑溶液。粘接劑材料能夠以濃縮溶液或粉末形式提供。在使用粉末粘接劑材料的情況中,可以將該混合物攪拌更長時間以確保這些材料的正確混合??梢匀芜x將該混合物加熱至至少室溫。
用來形成粘接劑溶液的粘接劑可以包括使得結(jié)節(jié)能夠基本上粘附在基底表面以及其它結(jié)節(jié)上的任意材料,并且例如可以包括樹脂固體。優(yōu)選的是,粘接劑可以提供足夠的粘性以降低或防止所安裝的絕緣材料沉降、塌陷或滑塌。粘接劑可以包括可溶于液體的粘接劑,優(yōu)選為水溶性粘接劑。例如,粘接劑可以包括水溶性聚合物、樹脂或齊聚物,例如水溶性部分水解聚酯齊聚物、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或其混合物。在一示例性實施方案中,粘接劑可以包括部分水解聚酯齊聚物例如可以從位于Greenville,South Carolina的SovereignSpecialty Chemicals買到的S-14063和/或SA-3915。S-14063樹脂包含23%至36%的固體,并且能夠以大約0.5∶1至大約2∶1優(yōu)選大約為1∶1的水-粘接劑比與水混合。SA-3915粘接劑包含有10%至15%的固體,并且可以在沒有進(jìn)一步添加水的情況下使用。
粘接劑溶液任選可以包括至少一種添加劑例如防凍劑、粘性改性劑、殺蟲劑、涂料。
粘接劑可以以使得結(jié)節(jié)能夠基本上粘附在基底表面和其它結(jié)節(jié)上的量位于粘接劑溶液中。優(yōu)選的是,粘接劑可以以提供足夠的粘性以降低或防止所安裝絕緣材料的沉降、塌陷或滑塌的量存在。例如,粘接劑可以根據(jù)粘接劑溶液的體積以大約10%至大約50%優(yōu)選大約為10%至大約20%的量存在。
在絕緣材料的安裝和干燥之后,粘接劑在干燥絕緣產(chǎn)品中存在的量在烘干基礎(chǔ)上可以為其安裝密度大約為0.8至1.0PCF的安裝產(chǎn)品的小于約6wt%,優(yōu)選為大約2wt%至大約6wt%,更優(yōu)選為大約2wt%至大約4wt%,最優(yōu)選大約為3wt%。如在這里所使用的一樣,術(shù)語“烘干基礎(chǔ)”和“烘干”指的是在基本上沒有水分的情況下測量出的所述材料。另外,如在這里所使用的一樣,術(shù)語“空氣干燥基礎(chǔ)”和“空氣干燥”指的是在與大氣條件均衡之后測量出的所述材料,在該情況中該材料可以包含一定量水分。
結(jié)節(jié)可以與粘接劑溶液接觸以生產(chǎn)出涂覆結(jié)節(jié)。術(shù)語“涂覆結(jié)節(jié)”涵蓋部分或基本上完全涂覆有粘接劑溶液的結(jié)節(jié)。粘接劑溶液可以位于涂覆結(jié)節(jié)的外部區(qū)域處,例如位于涂覆結(jié)節(jié)的表面處。在正在推動這些結(jié)節(jié)期間,這些結(jié)節(jié)可以與粘接劑溶液接觸。例如,在從噴嘴噴射出結(jié)節(jié)期間或者在這之后但是在結(jié)節(jié)接觸基底之前,這些結(jié)節(jié)可以與粘接劑溶液接觸。
涂覆結(jié)節(jié)可以用來在墻壁空腔中形成絕緣產(chǎn)品。為了確保空腔完全填充,可以按照這樣一種量來施加涂覆結(jié)節(jié),從而絕緣材料從空腔中溢出。例如,所安裝的絕緣產(chǎn)品可以延伸越過限定了空腔的框架表面。之后,例如可以去除、滾壓和/或壓縮多余絕緣材料以基本上使絕緣材料與限定了墻壁空腔的框架表面齊平。使絕緣材料平整可以使得壁板或其它面板安裝成與框架表面基本上齊平。在一示例性實施方案中,在沒有滾壓或壓縮絕緣材料的情況下可以去除多余絕緣材料。
用結(jié)節(jié)和粘接劑溶液形成的絕緣材料可以使用任意適用于將纖維絕緣材料施加到基底上的系統(tǒng)安裝。例如,可以使用市售噴吹系統(tǒng)例如專門設(shè)計用于纖維素噴吹的系統(tǒng)來施加絕緣材料。
在一示例性實施方案中,可以將結(jié)節(jié)提供給噴吹機(jī)的料斗。噴吹機(jī)可以使這些結(jié)節(jié)與氣體混合,并且將這種混合物作為迅速運動空氣懸浮體從出口噴射出。一軟管可以與出口連接并且將結(jié)節(jié)輸送給其上將要形成絕緣材料的基底上。可以采用任意合適的軟管,例如直徑大約為2.5英寸至大約4英寸長約300英尺的軟管。
軟管可以具有安裝在其一端上的噴嘴,通過它噴射出結(jié)節(jié)??梢栽O(shè)置手柄以幫助操作人員在施加結(jié)節(jié)期間保持并且瞄準(zhǔn)噴嘴。噴嘴可以具有至少一個射流噴嘴梢,用于使粘接劑溶液在噴嘴的出口端附近優(yōu)選在出口端處或前面與結(jié)節(jié)接觸。在一示例性實施方案中,可以使用兩個或三個橫越運動懸浮結(jié)節(jié)流彼此相對的射流噴嘴梢。例如,可以使用的示例性射流噴嘴梢可以為從位于Wheaton,lllinois的SprayingSystems Co.得到的商標(biāo)名為Unijet(25度或65度噴射)的產(chǎn)品。例如在美國專利Nos.5,614,368和5,921,055中描述了可以使用的其它示例性噴嘴。泵例如速度可調(diào)泵可以與裝有粘接劑溶液的容器連接以在預(yù)定流速和壓力下通過一根或多根柔性軟管將粘接劑溶液提供給噴嘴的射流噴嘴梢。粘接劑溶液的流速和壓力優(yōu)選預(yù)先選擇為能夠用粘接劑溶液充分涂覆結(jié)節(jié)。
在基底上會形成多余量的絕緣材料,并且可以使用任意合適的裝置來去除這些多余絕緣材料。例如,可以去除一定量的絕緣材料以使絕緣產(chǎn)品與限定了其中形成絕緣產(chǎn)品的空腔的結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本上對準(zhǔn)。使用尺寸相對較小的結(jié)節(jié)能夠去除多余的材料,同時保持基本上平滑均勻的絕緣產(chǎn)品表面。
例如,可以使用包括旋轉(zhuǎn)刷狀裝置的動力洗滌器來減少或去除多余絕緣材料。動力洗滌器可以跨過兩個相鄰的壁柱。動力洗滌器優(yōu)選不使用水或其它液體。在傳統(tǒng)的絕緣系統(tǒng)中,動力洗滌器的旋轉(zhuǎn)動作會導(dǎo)致絕緣材料的損壞例如大塊絕緣材料從空腔中撕開。在由當(dāng)前方法形成的絕緣材料中使用動力洗滌器可以降低或避免出現(xiàn)大塊絕緣材料從空腔中撕裂。這例如會是由于在結(jié)節(jié)之間的粘性更高,結(jié)節(jié)尺寸更小和/或在絕緣產(chǎn)品中的孔隙減少而導(dǎo)致的。
剛剛安裝好的絕緣產(chǎn)品可以具有相對較低的含水量,這反過來會有助于減少干燥時間和/或降低霉菌生長的可能性。例如,在結(jié)節(jié)的干重基礎(chǔ)上,涂覆結(jié)節(jié)其含水量小于大約25wt%,優(yōu)選小于20wt%,更優(yōu)選小于大約15wt%,更優(yōu)選小于大約10wt%。例如,在結(jié)節(jié)的干重基礎(chǔ)上,在剛剛安裝好的絕緣材料中的水可以為大約10wt%至大約30wt%,優(yōu)選為大約10wt%至大約20wt%。
在剛剛安裝好的絕緣產(chǎn)品中的含水量可以小于每標(biāo)準(zhǔn)墻壁空腔的大約2.0lbs的水。例如,對于R值為13并且烘干密度大約為0.8至大約1.0PCF的安裝絕緣產(chǎn)品而言,含水量可以在標(biāo)準(zhǔn)墻壁空腔中的水的小于大約0.75lbs,更優(yōu)選小于大約0.50lbs,并且最優(yōu)選小于大約0.25??蛇x的是,對于R值為15并且烘干密度大約為1.5至大約1.8PCF的安裝絕緣產(chǎn)品而言,含水量可以在標(biāo)準(zhǔn)墻壁空腔中的水的小于大約2.0lbs,更優(yōu)選小于大約1.5lbs,并且最優(yōu)選小于大約0.50lbs。
雖然不希望受到任何特定理論的約束,但是申請人相信在標(biāo)準(zhǔn)墻壁空腔或其它單位體積中的水重量可以精確表示出使絕緣材料充分干燥所需的時間。例如,在標(biāo)準(zhǔn)墻壁空腔或其它單位體積中的水量可以比在絕緣材料中的水分百分比含量更加精確地表示出干燥時間,因為干燥時間通常取決于所存在的水總量。在這一點上,水分百分比含量與材料自身的重量相關(guān),并且不必表示出所存在的總水量。
對于安裝密度大約為0.8至大約1.0PCF而言,基于結(jié)節(jié)的干重,所得到的無機(jī)纖維絕緣材料的涂覆結(jié)節(jié)其粘接劑固體量可以小于大約6wt%,優(yōu)選小于大約4wt%,并且更優(yōu)選小于大約3wt%。
絕緣產(chǎn)品其密度優(yōu)選可以大約為3PCF或更小,更優(yōu)選大約為2PCF或更少,并且更優(yōu)選大約為1PCF或更少。密度在一定程度上取決于所期望的R值。絕緣產(chǎn)品的R值例如可以大約為12至16。例如,在標(biāo)準(zhǔn)墻壁空腔中,干燥的安裝絕緣產(chǎn)品其密度大約為0.8至1PCF并且其R值大約為13,或者其密度大約為1.5至1.8PCF并且其R值大約為15。絕緣產(chǎn)品的相對較低密度和較低含水量會導(dǎo)致與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比成本降低并且干燥時間改善。
在一示例性實施方案中,推動結(jié)節(jié)的距離可以選擇為實現(xiàn)結(jié)節(jié)絕緣材料的預(yù)定密度。例如,結(jié)節(jié)可以保持在離基底特定距離處以便實現(xiàn)結(jié)節(jié)絕緣材料的預(yù)定密度。
實施例實施例1提供由玻璃纖維形成的結(jié)節(jié),它們主要大致為球形并且其平均直徑或長度大約為1/4英寸。大部分結(jié)節(jié)其最大尺寸為1/2英寸或更小。玻璃纖維其平均直徑為2.0微米并且包含有8.7wt%的B2O3?;诓AЮw維的重量,玻璃纖維在其表面上具有0.05wt%的硅酮試劑和0.06wt%的除塵油。
使用可以從Unisul以商標(biāo)名VolumaticIII買到的噴吹機(jī)來在墻壁空腔處噴吹結(jié)節(jié)。噴吹機(jī)配備有150英尺長直徑為4英寸的軟管,并且提供了大約為18lbs/分鐘的結(jié)節(jié)質(zhì)量流量。噴吹機(jī)在將100%可用鼓風(fēng)機(jī)氣體提供給旋轉(zhuǎn)氣鎖組件的第三檔傳動比并且滑門(進(jìn)料閘門)設(shè)定在12英寸處的情況下操作。將在噴吹機(jī)上的鼓風(fēng)機(jī)和副齒輪箱速度(rpm設(shè)置值)分別設(shè)定為制造商所推薦的設(shè)定值1425rpm和1050rpm。
結(jié)節(jié)流動穿過噴吹軟管并且從噴嘴離開。使用噴射組件來在結(jié)節(jié)離開軟管時將粘接劑溶液施加在結(jié)節(jié)上。噴射組件包括與粘接劑溶液源連接的直徑為4英寸的管道。使用可以從Spray Tech買到的型號為0295003的泵來產(chǎn)生出粘接劑溶液流。噴嘴由包含有可以從SpraySystem Co.買到的型號為TPU-65-015的兩個噴嘴梢的環(huán)形歧管包圍。這些噴嘴梢擰入到在歧管上間隔180度布置的螺紋口中。這些端口設(shè)定為與結(jié)節(jié)流方向的中心線成30度夾角。噴嘴梢的布置使得粘接劑溶液能夠與結(jié)節(jié)接觸,并且基本上不會干擾結(jié)節(jié)流。
粘接劑溶液由水和可以從Sovereign Chemical買到的商標(biāo)名為S-14063的丙烯酸樹脂溶液的1∶1體積混合物形成。粘接劑溶液的流速為0.5加侖/分鐘。
通過使噴嘴從底部朝向空腔的頂部并且進(jìn)行左右運動將絕緣材料施加在墻壁空腔上。在該實施例中,噴嘴在安裝過程期間保持與打開空腔表面距離大約6英尺。涂覆結(jié)節(jié)在空腔中形成基本上一致的填充物,并且大約2至3英寸厚的多余材料延伸超過木質(zhì)梁的表面。
緊接著在安裝之后,使用可以從位于Delphos,Ohio的KrendlMachine Co.買到的型號為No.349B的商用旋轉(zhuǎn)墻壁洗滌器去除多余的絕緣材料。使用與可以從Wm.W.Meyer&Sons,Inc.買到的商標(biāo)名為Versa-Vac(11)的離心真空扇連接的50英尺長直徑為4英寸的軟管將所去除的多余材料抽真空。
分別將具有不同尺寸的四個墻壁空腔絕緣,之后分別被稱為試樣1至4。試樣1由中心距為16英寸的垂直高度為8英尺的2×4英寸木梁限定。試樣2由中心距為24英寸的垂直高度為8英尺的2×4英寸木梁限定。試樣3由中心距為16英寸的垂直高度為8英尺的2×6英寸木梁限定。試樣4由中心距為24英寸的垂直高度為8英尺的2×6英寸木梁限定。使用標(biāo)準(zhǔn)SPF木質(zhì)結(jié)構(gòu)來形成每個空腔的側(cè)壁和頂壁,并且使用定向刨花板(OSB)包套作為每個空腔的背墻。在下面的表1中顯示出這些結(jié)果。
在這些實施例中,粘接劑溶液與干燥結(jié)節(jié)的比值表示以重量計粘接劑溶液的流速與干燥結(jié)節(jié)的流速的比值。使用與鏈?zhǔn)狡鹬貦C(jī)連接的測力計測量出剛剛安裝好的絕緣材料的含水量。在獲取初始重量之后使用大型爐子來干燥這些試樣。在烘干質(zhì)量基礎(chǔ)上測量出剛剛安裝好的絕緣材料的含水量。
表1使用了離空腔6英尺設(shè)置的噴嘴進(jìn)行安裝
在實施例中,燒失量(LOI)測試表明,在所安裝的材料中存在大約2至3%的粘接劑固體。在試樣1至4的每一個中,所安裝的材料保留在空腔中并且不會出現(xiàn)沉降。
實施例2在將涂覆結(jié)節(jié)施加在空腔上的期間按照如在實施例1中所述的相同方式形成絕緣材料,除了噴嘴設(shè)置成離空腔2英尺,而不是離空腔6英尺。在下面的表2中給出了這些結(jié)果。
表2使用了離空腔2英尺設(shè)置的噴嘴進(jìn)行安裝
與在表1和2中所示的結(jié)果相比,在噴嘴和空腔之間的距離為6英尺的情況下施加涂覆結(jié)節(jié)導(dǎo)致絕緣材料密度為0.8至0.9PCF,而在噴嘴和空腔之間的距離為2英尺的情況下施加涂覆結(jié)節(jié)導(dǎo)致絕緣材料密度為1.7至1.8PCF。按照如在實施例1中所述的相同方式進(jìn)行額外試驗,但是在噴嘴和空腔之間的距離為4英尺的情況下施加涂覆結(jié)節(jié)。由這些額外試驗形成的絕緣材料的密度為1.3至1.5PCF。上述試驗結(jié)果表明,可以通過改變在噴嘴和其上形成絕緣材料的基底之間的距離來控制所安裝的絕緣材料的密度。
實施例3按照如在實施例1中所述一樣的方式形成絕緣材料,但是將在噴吹機(jī)上的滑門設(shè)定為7英寸,即打開大約40%。在這種設(shè)定下,干燥結(jié)節(jié)的質(zhì)量流量大約為10lbs/分鐘,而不是在實施例1中所采用的18lbs/分鐘流量。在下面的表3中給出了這些試驗的結(jié)果。
表3使用了更小結(jié)節(jié)流量進(jìn)行安裝
從表3中可以看出,由于干燥結(jié)節(jié)的流量降低,所以粘接劑溶液與干燥結(jié)節(jié)的比值與在實施例1中所獲得的比值相比更高。另外,剛安裝的產(chǎn)品具有額外的水量,因此需要額外的時間來將絕緣材料安裝在每個空腔中。上面的結(jié)果表明使用更小的干燥結(jié)節(jié)流量由于粘接劑溶液使用率增大以及安裝時間增大而導(dǎo)致安裝成本增加。
實施例4按照與上面實施例1所述的相同方式形成絕緣材料,除了代替水和S-14063粘接劑的1∶1體積混合物,使用2∶1的水與粘接劑比值來形成粘接劑溶液。在下面的表4中給出了這些試驗的結(jié)果。
表4使用稀釋粘接劑溶液進(jìn)行安裝
在該實施例中,水與粘接劑固體的比值增大,但是沒有導(dǎo)致干燥時間的明顯差別。粘接劑量的降低與實施例1相比導(dǎo)致成本降低。使用更少的粘接劑會導(dǎo)致在結(jié)節(jié)和空腔之間的粘性更小。
實施例5按照如在實施例1中所述一樣的方式形成絕緣材料,但是將在噴吹機(jī)上的滑門打開至15英寸(打開86%),結(jié)果干燥結(jié)節(jié)的質(zhì)量流量增大至22lbs/分鐘。另外,粘接劑溶液的流量從0.5加侖/分鐘增大至0.7加侖/分鐘。在下面表5中顯示出這些結(jié)果。
表5采用了更大的干燥結(jié)節(jié)流量和更大的粘接劑溶液流量進(jìn)行安裝
在該實施例中,與在實施例1中給出的試樣相比,安裝時間得到改善。
雖然上面已經(jīng)對本發(fā)明優(yōu)選實施方案的幾個實施例和參數(shù)范圍進(jìn)行了說明,但是對于在絕緣材料領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員而言顯而易見的是,可以采用通過操縱這些參數(shù)得出的許多其它實施方案。例如,雖然只是具體披露了幾個不同的樹脂粘接劑,但是在上面披露的發(fā)明中可以使用許多水溶性粘接劑以產(chǎn)生出具有足夠粘度值的有用結(jié)果。雖然大部分上面說明涉及將本發(fā)明用在大體上垂直的墻壁空腔中,但是可以使用絕緣產(chǎn)品來使閣樓或任意其它合適區(qū)域絕緣。
權(quán)利要求
1.適用于形成絕緣產(chǎn)品的涂覆纖維結(jié)節(jié),它包括由無機(jī)纖維形成的纖維結(jié)節(jié),其中大部分纖維結(jié)節(jié)其最大尺寸大約為0.5英寸,并且其中纖維結(jié)節(jié)涂覆有包括水和水溶性粘接劑的溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的涂覆纖維結(jié)節(jié),其中無機(jī)纖維包括玻璃纖維。
3.如權(quán)利要求1所述的涂覆纖維結(jié)節(jié),其中至少大約70%的涂覆結(jié)節(jié)其最大尺寸為0.5英寸。
4.如權(quán)利要求3所述的涂覆纖維結(jié)節(jié),其中至少大約80%的涂覆結(jié)節(jié)其最大尺寸為0.5英寸。
5.如權(quán)利要求4所述的涂覆纖維結(jié)節(jié),其中至少大約90%的涂覆結(jié)節(jié)其最大尺寸為0.5英寸。
6.如權(quán)利要求1所述的涂覆纖維結(jié)節(jié),其中水溶性粘接劑包括部分水解聚酯齊聚物。
7.如權(quán)利要求1所述的涂覆纖維結(jié)節(jié),其中基于干燥固體,粘接劑在涂覆結(jié)節(jié)中的量小于大約6wt%。
8.如權(quán)利要求1所述的涂覆纖維結(jié)節(jié),其中所述無機(jī)纖維其平均纖維直徑為3微米或更小。
9.如權(quán)利要求1所述的涂覆纖維結(jié)節(jié),其中所述結(jié)節(jié)包括在兩根或多根纖維相互交叉的一個或多個位置處用固化樹脂粘接在一起的玻璃纖維。
10.一種由權(quán)利要求1的涂覆纖維結(jié)節(jié)形成的絕緣產(chǎn)品。
11.如權(quán)利要求10所述的絕緣產(chǎn)品,其中所述無機(jī)纖維包括玻璃纖維。
12.如權(quán)利要求10所述的絕緣產(chǎn)品,其中至少大約70%的涂覆結(jié)節(jié)其最大尺寸為0.5英寸。
13.如權(quán)利要求12所述的絕緣產(chǎn)品,其中至少大約80%的涂覆結(jié)節(jié)其最大尺寸為0.5英寸。
14.如權(quán)利要求13所述的絕緣產(chǎn)品,其中至少大約90%的涂覆結(jié)節(jié)其最大尺寸為0.5英寸。
15.如權(quán)利要求10所述的絕緣產(chǎn)品,其中水溶性粘接劑包括部分水解的聚酯齊聚物。
16.如權(quán)利要求10所述的絕緣產(chǎn)品,其中基于干燥固體,粘接劑在絕緣產(chǎn)品中的量小于6wt%。
17.如權(quán)利要求10所述的絕緣產(chǎn)品,其中所述無機(jī)纖維其平均纖維直徑為3微米或更小。
18.如權(quán)利要求10所述的絕緣產(chǎn)品,其中當(dāng)所述絕緣產(chǎn)品形成在標(biāo)準(zhǔn)墻壁空腔中時,剛安裝好的絕緣產(chǎn)品的含水量小于大約1.5磅。
19.如權(quán)利要求10所述的絕緣產(chǎn)品,其中每個涂覆纖維結(jié)節(jié)與另一個涂覆纖維結(jié)節(jié)接觸以形成絕緣產(chǎn)品。
20.如權(quán)利要求10所述的絕緣產(chǎn)品,其中所述絕緣產(chǎn)品在干燥之后其R值為大約12至大約16。
21.如權(quán)利要求10所述的絕緣產(chǎn)品,其中所述絕緣產(chǎn)品在干燥之后其密度大約為3PCF或更小。
22.如權(quán)利要求10所述的絕緣產(chǎn)品,其中所述絕緣產(chǎn)品形成在墻壁、地板或天花板空腔的表面上。
23.如權(quán)利要求22所述的絕緣產(chǎn)品,其中所述墻壁、地板或天花板空腔為開放式空腔。
24.如權(quán)利要求10所述的絕緣產(chǎn)品,其中所述結(jié)節(jié)包括在兩根或多根纖維相互交叉的一個或多個位置處用固化樹脂粘接在一起的玻璃纖維。
全文摘要
適用于形成絕緣產(chǎn)品的涂覆纖維結(jié)節(jié),它包括由無機(jī)纖維形成的纖維結(jié)節(jié),其中大部分纖維結(jié)節(jié)其最大尺寸大約為0.5英寸,并且其中纖維結(jié)節(jié)涂覆有包括水和水溶性粘接劑的溶液。還提供了一種由涂覆纖維結(jié)節(jié)形成的絕緣產(chǎn)品。
文檔編號C08K3/40GK1906239SQ200480040886
公開日2007年1月31日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者托馬斯·約翰·費林格爾, 拉爾夫·邁克爾·法伊, 約翰·布魯克斯·史密斯 申請人:約翰斯·曼維爾