专利名称：将面层系统附着到绝缘产品上的技术的制作方法
技术领域：
这项发明涉及纤维绝缘产品，尤其涉及适用于绝缘建筑物的那类绝缘产品。更具体地说，这项发明涉及有面层系统的绝缘产品，这种面层系统可以提供隔汽层和/或有助于处理绝缘产品。该发明还涉及将面层系统附着到绝缘产品上的技术。
一项典型绝缘产品是绝缘板条，通常大约8英尺(2.44米)长，一般适于用作住宅的墙体绝缘材料，或建筑物的屋顶和楼板绝缘腔体内的绝缘材料。为墙腔体设计的绝缘板条宽度定为普通的绝缘腔体宽度，即分别为16英寸(40.64厘米)和24英寸(60.96厘米)的支撑间距所用的宽度为大约14.5英寸(36.83厘米)或22.5英寸(57.15厘米)。有些绝缘产品在较大表面之一上有一个面层。在许多情况下，面层起隔汽层的作用，在有些绝缘产品中，例如在无粘合剂产品中，面层使产品完整，便于处理。带面层的绝缘产品安装时把面层平放在绝缘腔体的边缘，通常放在绝缘腔体的内侧或边缘。
面层是隔汽层的绝缘产品通常用于绝缘墙、地板或天花板腔体，它们把温暖的内部空间与寒冷的外部空间隔开。通常要安放隔汽层，以防止温暖的室内的潮湿空气进入绝缘材料。否则，温暖的室内空气中的水汽将进入绝缘材料，然后在绝缘材料中冷却和冷凝。这将使绝缘产品受潮，从而不能以设计的系数起作用。在温暖气候下，有时最好在绝缘腔体的外侧安装隔汽层，以便在空气调节季节减少进入建筑物的水汽量。典型的沥青—牛皮纸面层的绝缘材料的刚度增加了这种安装的难度。
有些绝缘产品不要求不透汽的绝缘，而允许水汽通过。例如，为了在现有屋顶绝缘材料上面增加另外的绝缘材料而设计的翻新绝缘产品不应有隔汽层。另外，有单独的全墙隔汽层的墙腔体的绝缘，例如墙内侧或温暖侧上的4.0密尔(mil)聚乙烯薄膜，不需要在绝缘产品本身上面有隔汽层。
为了处理之目的，对纤维玻璃板条的密封是众所周知的。Schelhorn专利(颁发给Schelhorn等人的第5,277,955号美国专利)披露了一种密封板条，这种板条用粘有粘合剂的密封材料密封起来，粘合剂可涂成纵向条，或点状这样的形式，或粘合行列。Schelhorn等人的专利还披露，另一种附着方法是使粘合层成为密封薄膜的组成部分，当这种粘合层软化时密封薄膜就粘合到板条中的纤维上。
Syme专利(颁发给Syme等人的第5,733,624号美国专利)披露了一种浸渍有混合成型的聚合物分层系统的矿物纤维板条，并且Romes专利(颁发给Romes等人的第5,746,854号美国专利)披露了一种把矿物纤维板条浸渍上混合挤压成型的薄膜的方法。这两项专利都披露把复合薄膜附着到板条上，其方法是至少对混合挤压成型的薄膜进行加热，如果对板条不加热的话。热能主要在薄膜通过一个汽缸时，通过传导传给薄膜。选择红外线(IR)辐射加热器也作为一种补充热源作了披露。
用这一方法附着复合薄膜有一些缺点。加热不能突然终止或迅速变化。Syme专利和Romes专利的加热汽缸是一个大温度箱，它不能迅速改变它的温度。此外，目标区不能非常精确地得到能量。因为必须靠近加热汽缸的热面，所以靠近目标的地方也会因疏忽而变热，造成不想要的温度升高的明显的边缘区。
绝缘产品的隔汽层通常用沥青层连同牛皮纸或铝箔面层材料建造。沥青层以熔融方式涂上，它对着纤维绝缘材料被挤压，然后变硬，把牛皮纸面材料粘合到绝缘材料上。这一沥青和牛皮纸系统具有的优点是相对便宜。不过，这一面层系统缺少柔韧性，因为沥青/牛皮纸层不易弯曲，因此使用不易弯曲的沥青/牛皮纸面层工程会放慢绝缘产品的安装。另外，切割面层而又不撕破牛皮纸在凉爽的环境温度下是困难的，因为沥青是脆的。此外，沥青材料在热环境温度下有粘性，致使切割工具被粘住。
尽管板条是为适合普通的绝缘腔体制造的，但建筑物中的许多绝缘腔体尺寸不标准。窗框、门框边框、通风管、排气管和电气导线管是一些典型的障碍，会改变绝缘腔体的形状。在安装板条过程中，板条的一大部分必须加以切割，以适合这些非标准绝缘腔体。在某些住宅中，多达50％的绝缘腔体不标准。因此，带面层的建筑绝缘产品的一个重要特性是面层可容易地被切割，在面层被切割后，面层可以被平放在绝缘腔体的边缘。如果面层不平地放在绝缘腔体的边缘，则隔汽层只会部分有效。此外，绝缘材料的用户需要平滑的面层，它可以相当平整地放在绝缘腔体的边缘。
鉴于当前可用的绝缘产品有上述问题，如果能开发出一种带面层的绝缘产品(和这种产品的附着技术)，它有可容易地被切割以适合非标准绝缘腔体的面层材料，并有一种面层材料，其柔韧性大得足以使它适合把切割的绝缘产品更快地安装进非标准绝缘腔体，使面层在绝缘腔体的边缘处于平放状态，那将是有利的。
该发明也部分针对一项绝缘产品，它包括一块用纤维绝缘材料制造的延长板条和一个附在板条较大表面上的面层，其中面层是隔离层、支承层和粘合层的混合挤压成型的聚合物薄膜，粘合层的软化点低于隔离层的软化点，而支承层位于隔离层和粘合层之间，其中面层已被加热到超过粘合层的软化点但低于隔离层的软化点的温度，而因粘合层的软化之缘故，粘合层附着到板条的纤维中，从而使面层粘附到板条上。
该发明还部分针对一种制造绝缘产品的方法，包括放置面层使其与用纤维材料制造的延长板条的较大表面接触，其中面层是隔离层和粘合层的混合成型的聚合物薄膜，粘合层包括乙烯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种或几种，并且粘合层的软化点低于隔离层的软化点，并把面层加热到高于粘合层的软化点但低于隔离层的软化点(或粘合起始温度(bond initiation temperature)，BIT)的温度，而同时保持面层与板条的接触，以便把粘合层软化到足以把粘合层附着到板条中的纤维上，从而使面层粘附到板条上。
该发明还部分针对一种安装绝缘产品和相应的绝缘带支撑墙的方法。该方法包括提供一种绝缘产品，它包括一块用纤维绝缘材料制造的延长板条和一个粘附在板条较大表面上的面层。面层是隔离层和粘合层的混合挤压成型的聚合物薄膜，粘合层的软化点低于隔离层的软化点。面层已被加热到超过粘合层的软化点但低于隔离层的软化点的温度，而因粘合层的软化之缘故，粘合层附着到板条中的纤维上，从而使面层粘附到板条上。面层没有凸缘。该方法还包括通过把绝缘产品压进相对着的构件之间的位置上，将绝缘产品安装在绝缘腔体中。或者，共聚物面层可被安装，作为横跨带支撑墙体中的腔体的单独连续片材。
该发明还部分针对意识到可以实现薄膜的超声波粘合，而用不着已知超声波焊接技术的高压和硬相对表面(与超声波辐射源有关)。
该发明还部分针对一种把面层附着到矿物纤维板条上的方法(和实施该方法的设备)。该方法包括提供板条；提供面层；放置面层使其与板条接触；和用超声波使面层得到足够的能量，以便把面层的一部分软化到板条的面层纤维上。最好面层是混合挤压成型的共聚物薄膜，它的第一层是粘合层，该粘合层在第一超声波辐射频率上共振。第二层最好不在第一频率上共振。更可取的是，第二层是支撑层。
该发明还部分针对一种至少把两个面层附着到矿物纤维板条上的设备。该设备包括第一面层源；第一辊，其被设置成用来使来自第一面层源的第一面层与板条的第一侧面接触；第一加热源，其可以操作用来加热一区，第一面层通过这个区，同时与板条接触，靠第一热源的加热足以把第一面层的一部分软化到板条的纤维上；第二热源；第二辊，其被设置以用来使来自第二面层源的第二面层与板条的第二侧面接触；和第二加热源，其可以操作用来加热一个区，第二面层通过这个区，并同时与板条接触，靠第二热源的加热足以把第二面层的一部分软化到板条的纤维上。
通过下面的详细说明，本发明的上述和其他目的将变得更加清楚。不过，应当知道详细说明和具体实例虽然表明本发明的优选实施例，但只是用例证方法给出的，因为通过这一详细说明，在该发明的精神和范围内的各种修改和改进对那些本领域技术人员来说将是显而易见的。
通过下面的详细说明和所附的图纸，本发明将会更全面地被理解，这些图纸只是用例证给出的，因此不限制本发明。
图1是典型非标准墙体绝缘腔体的简要透视图。
图2是图1的墙腔体的简要透视图，墙腔体被部分切去，并且是用普通的现有技术绝缘产品绝缘的。
图3是根据本发明的带面层绝缘产品的简要透视图，该产品一部分被切去。
图4是图3的绝缘产品的简要透视图，该产品被部分切去，并被安装到图1的墙腔体中。
图5是根据本发明的绝缘产品另一实施例的简要透视图，类似于图3，该产品没有侧边伸或凸缘。
图6是根据本发明的绝缘产品另一实施例的简要透视图，该产品部分被切去，并且绝缘产品的背面和侧面有密封材料。
图7是根据本发明用来制造绝缘产品的第一套设备的简要透视图。
图8是说明该发明的带面层绝缘产品的简要透视图，该产品被纵向切开，以便提供适合于使图1的非标准绝缘腔体得以绝缘的部分板条。
图9是说明本发明的多层面层薄膜各层简要截面图。
图10是用来制造本发明的绝缘产品的第二套设备的简要透视图。
图11是根据本发明用来制造绝缘产品的第三套设备的简要透视图。
图12是更详细的图13的一个方面。
图13描述根据本发明制造绝缘产品的第四个实施例的简化了的简要透视图。
所附的图纸未必是按一致的比例绘制的。
如图1所示，一般表示为10的普通墙结构包括底板12，上面放置多根支撑14。底板、支撑和未表示出来的顶板确定绝缘墙腔体16、18和20的四个侧面。墙腔体的正面和背面通常是用里面的干墙板(drywall)和外面的泡沫保护层做的，而两者都没有表示出来。墙腔体16可以被认为是非标准墙腔体，因为它的宽度比标准的墙腔体的宽度窄得多。使墙腔体16将需要把绝缘产品切割成较窄的宽度。绝缘腔体18绝缘效果也不够好，因为腔体内有排气管22垂直通过，使腔体18成为非标准腔体。腔体18通常需要把绝缘板条(batt)纵向切成两个较窄的绝缘块，图l中没有表示。为了绝缘目的，绝缘腔体18可被认为包括两个部分腔体，在24和26位置上表示，必须使其中的每一个部分腔体绝缘。绝缘腔体20也是非标准腔体，因为绝缘材料必须被设置于电气引出盒28和导管30的周围。将绝缘材料安装在这些障碍物周围需要切割棉胎，使它适合安装在障碍物周围。其他典型障碍物包括门框边框、窗框、空气管和水管，这些都未表示。
如图2所示，典型的带凸缘的现有技术绝缘产品已被切成窄的部分的绝缘产品32，并被安装在绝缘腔体16中。另一现有技术绝缘产品34也已安装在非标准墙腔体18中，并且另一类似的现有技术绝缘产品36已安装在非标准墙腔体20中。绝缘腔体16、18和20的背面由外面保护层38确定。可以看出，为了把绝缘产品34安装进非标准绝缘腔体18，绝缘产品被纵向切成两个部分的板条40和42。此外，面层材料44是用沥青粘合到纤维绝缘材料的牛皮纸，其已被切割，以形成两个部分板条40和42的面层。
绝缘产品34的面层材料用卡钉46附着在支撑14上。虽然可以用卡钉把绝缘产品32的凸缘固定到支撑的端部，但最好用卡钉把凸缘侧着钉在支撑的两侧。这一方法使支撑的端部或露出的边缘平滑，可以更好地安装干墙板。不幸的是，凸缘的侧向或嵌入式钉住固定需要使沥青/牛皮纸面层弯曲，形成谷形凹陷或皱褶48，其沿其绝缘产品的长度延伸。这个皱褶48是不可取的，因为其妨碍绝缘材料与绝缘腔体的前缘平整、光滑地接触，另外，绝缘材料可能会被过分压缩，从而降低绝缘产品的绝缘值。还有，不易弯曲的沥青/牛皮纸面层44不能用卡钉总是平整地对着支撑14的侧面钉住固定，而会在面层和支撑侧面之间留下鱼口或开口50。
两个部分腔体的绝缘材料引起了一个问题。可以看出，两个部分板条40和42上的面层材料的部分稍微分开，形成一个缝隙52，水汽可以通过这个缝隙进入板条的绝缘材料。一般都会造成缝隙52因为当面层材料是沥青/牛皮纸系统时，切割板条和面层材料是困难的，如图2所示。开口50和缝隙52是图2所示的绝缘工程的不理想方面。
要把现有技术绝缘产品36安装进绝缘腔体20必须把电气引出盒28周围的纤维绝缘材料切去一部分。如果绝缘材料没有为电气引出盒切去一部分而作了安装，则绝缘材料将被过分压缩，并且甚至会影响干墙板。切割绝缘材料以适合安放引出盒，需要把凸缘的一部分去掉。用普通沥青/牛皮纸面层，如果凸缘的一部分缺掉，则很难达到良好的密封。因为为了引出盒和其他障碍物而切开，并因为结构上的其他缺陷，难以达到良好的密封，难于很好地密封又致使在面层材料44与支撑墙14之间出现了开口50。因为沥青/牛皮纸结合在一起不易弯曲，所以在支撑不平或没有对准的情况下，甚至对没有障碍物的标准绝缘腔体，也会出现与腔体50相类似的开口。
如图3所示，一般在位置60上表示的该发明的绝缘产品包括一块用纤维绝缘材料制造的加长板条62和一个粘附在较大表面即板条62的正面66上的面层64。纤维绝缘材料最好是纤维玻璃，它的密度在每立方英尺(pcf)大约0.3至大约15.0磅(每立方米大约4.80至大约240.2千克(kg/m3))的范围内，虽然其他密度也可以使用。另外，其他纤维，例如岩石、矿渣或玄武岩的矿物纤维，也可使用，以及其他有机纤维，例如聚合物纤维、聚丙烯、聚酯和聚硫化物，以及其他有机纤维也可使用。纤维可以用粘合材料，例如通常用于纤维玻璃绝缘材料的尿苯酚甲醛，粘合在一起，或者玻璃纤维可以是无粘合剂的。无粘合剂玻璃纤维在绝缘包结构(pack structure)内将能够比有粘合剂的绝缘包结构内的纤维进行更大的移动。在本说明书和权利要求中，“无粘合剂”一词指不存在粘合材料或只存在少量的这种粘合材料，其数量不超过绝缘产品重量的百分之一。为了控制灰尘或其他目的而添加的抑制物，例如油，不被认为是粘合剂。如上所述，密封的无粘合剂产品的一个实例在颁发给Schelhorn和其他人的第5,277,955号美国专利中作了公开。
面层64是双层面层，包括由隔离层70和粘合层72组成的混合挤压成型的聚合物薄膜。隔离层70的目的是为绝缘产品60提供坚固的但柔韧的外部表面。隔离层70是隔汽层，虽然在绝缘产品不需要提供防汽保护的其他绝缘材料的实施例中，隔离层可以是多气孔的。虽然面层64的优选形式是混合挤压成型的聚合物薄膜，但应知道在本发明的其他形式中，面层由双层薄膜构成，这种双层薄膜不是混合挤压成型的，而是以其他方法成形的，例如通过粘合、热层压或化学粘合而成形的。
隔离层70和粘合层72的软化温度相差大约100°F(38℃)，粘合层的软化点低于隔离层的软化点。在制造过程中，把面层加热到超过粘合层的软化点但低于隔离层的软化点的温度，使面层64粘附到板条62上。因粘合层的软化之缘故，粘合层72附着到板条中的纤维上，从而使面层粘附到板条62上。
隔离层的优选材料是高密度聚乙烯(HDPE)薄膜，它的软化点在大约250°F(121℃)至大约280°F(138℃)的范围内，最佳温度大约为275°F(135℃)。高分子量HDPE也可以使用，但成本更高。适用于隔离层的另一材料是聚丙烯薄膜，它的软化点在大约330°F(166℃)至大约390°F(199℃)的范围内。其他聚合物薄膜，例如聚丙烯、聚酯和聚苯乙烯，也可以使用。
粘合层的优选材料是由乙烯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)中的一种或几种构成的薄膜。这些材料可从俄亥俄州卡温顿Newtech Plastics公司得到，它们可以单独使用，互相结合在一起使用，或与其他材料，例如低熔点聚乙烯材料，结合在一起使用。这些材料的软化点在大约100°F(38℃)至大约200°F(93℃)的范围内，并且在大约120°F(49℃)至大约180°F(82℃)的范围内最佳。最好是这些乙烯丙烯酸酯材料用金属茂催化剂来合成，以降低软化点。可用于低熔点粘合层的另一材料是低熔点或低密度聚乙烯，最好用金属茂催化剂来合成，以降低软化点。
隔离层和粘合层的软化温度之差最好在大约50°F(10℃)至大约225°F(107℃)的范围内，而若是HDPE/乙烯丙烯酸酯系统(即乙烯N-丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸甲酯和乙烯丙烯酸乙酯)，温差是大约140°F(60℃)。该发明的HDPE/乙烯丙烯酸酯面层系统的极大优点之一是面层和绝缘产品可以在很大的温度范围内容易地切割。粘合层72甚至在大约为110°F(43℃)的温暖温度下也容易被切割，且不会把胶粘残留物留在切割工具上。面层在低于大约110°F(43℃)的温度下不软化，并且在高于30°F(-1℃)的温度下不会变脆易碎。该发明的带面层的绝缘产品60的另一个优点是，面层64比普通沥青/牛皮纸面层更柔韧。正如由ASTM测试D-1388测量的那样，该发明的面层的挠性刚度最好小于500gm cm，而标准的沥青/牛皮纸面层的挠性刚度则大于大约2000gmcm。此外，正如由ASTM D-882测量的那样，该发明的面层的弹性(切线)模量在每平方英寸(psi)大约25,000至大约200,000磅的范围内(大约0.172至大约1.38GPa)。典型的是，该发明的弹性模量大约为100,000psi(0.689GPa)。
在其最优选的形式中，面层是多层薄膜78，如图9所示，包括一个隔离层80，一个粘合层82和一个支承层84。隔离层80和粘合层82可以分别类似于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)层70和72。支承层可以是线状的低密度聚乙烯(LLDPE)，其软化点大约为230°F(110℃)，或高密度聚乙烯(HDPE)，并且支承层可以用任何合适的材料来加强。使用支承层特别有好处，因为隔离层与粘合层之间的软化温度之差很大。在聚合物薄膜混合挤压成型过程中，支承层提供隔离层与粘合层之间的绝缘隔离，足可改进隔离层与粘合层之间的软化温度之容许差异，最好可至少改进30°F(-1℃)。使用支承层的另一个优点是它允许面层的隔离层的隔汽性能的功能和面层的外部表面的功能分开，具体如下支承层(即三层中的中间层)可被构造成实际的隔汽层，而外层可以是高摩擦表面，它不必是隔汽层，而是设计为具有良好的可印性的表面。高密度聚乙烯对良好的印刷来说也许过于光滑。
在没有示出的另一实施例中，多层面层薄膜包括四个单层、两个HDPE层、一个支承层和一个粘合层。在另一个实施例中，层数可多达十一层或更多。
遇火时，纤维包绝缘产品上的面层最好将会收缩和离开纤维包。通过拉离，面层阻止火焰的蔓延。面层收缩和拉离的速率，即分离速率最好在低于大约150°F(66℃)时应当小，在高于大约180°F(82℃)，尤其在大约170°F-180°F(77℃-82℃)的范围内时应当大。强调面层收缩和拉离的该发明的实施例最好构成EMA、EEA、Et-BA、Surlyn或低熔点温度聚乙烯的粘合层。当Surlyn(由Dupont销售的一种离子共聚物)用作粘合层材料时，会产生火焰蔓延(FS)，这与普通箔面产品相类似。
面层的收缩不会立即出现，因此该发明的另一在多层面层上增加了防火层。在面层分离并然后收缩的过程中，防火层阻止了火焰蔓延。当这一层包括例如氧化锑和卤素，可以实现低FS值。以磷酸盐为基础的防火层也可以使用。包括surlyn粘合层和防火层的多层面层应达到更低的FS值(flame spread rating)。
该发明的另一实施例选择粘合层，使它构成的凸缘在重叠时将粘合在一起。当带凸缘绝缘产品安装在带支撑墙腔体时，凸缘通常用卡钉钉住固定在支撑上。位于邻近腔体之间的支撑将通常地使一个腔体中绝缘材料的凸缘被用卡钉钉住固定在另一腔体中绝缘材料的凸缘顶上。根据该发明的混合挤压成型的薄膜面层可以配制成使得，粘合层在覆盖的石膏墙板的压力作用下，当如前所说重叠时将粘合在一起。
在某些北方地区，建筑法规要求由厚聚乙烯薄膜构成的单独连续隔汽层用卡钉固定并用粘合剂粘合在安装的(通常是无面层的)绝缘产品上。
根据该发明，单独连续隔汽层最好由这里讨论的共聚物薄膜而不是厚聚乙烯薄膜构成。
或者，根据该发明装有混合挤压成型的薄膜面层的绝缘产品消除这一分散隔离层的必要性，因为单个面层粘合在一起，尤其如果重叠凸缘被加热，例如用加热枪或加热辊加热的话。作为进一步的替代方案，可以把粘合层配制成使其在冷却时稍有粘着性，以便增强措接凸缘的粘着力。
在另一实施例中，混合挤压成型的薄膜面层的最上一层覆盖上一层金属，而另一层，或者最好是几层(以防止不同层中的钉孔对准)被选来起隔汽层的作用。外表上，这一产品似乎像普通的铝箔-纱布-牛皮纸(foil-scrim-kraft)(FSK)面层。该实施例的这一类似外表将使它容易进入FSK面层绝缘产品的市场。虽然外表上相似，但与FSK面层产品相比，这一产品具有较好的不透汽性和机械强度。
绝缘产品60的面层64和多层产品的面层78在粘合工序之前都有总厚度，在大约0.4至大约4密尔(大约10至大约100微米)的范围内，并且最好在大约0.5至1.5密尔(大约12.5至大约37.5微米)的范围内。双层面层64的两层最好有同样的厚度。关于多层面层78，其三层中的每一层最好大致是面层厚度的三分之一。各层厚度可以不同—例如为0.25、0.25和0.50英寸(0.635、0.635和1.27厘米)。
如图4所示，该发明的绝缘产品60适用于施加到非标准绝缘腔体16、18和20内。在绝缘腔体18中，绝缘产品已分成或切成部分板条，以便配合固定在排气管22周围。不过，因为面层64的柔韧性和可切割性，绝缘产品60被分成两个部分板条这一事实的唯一表现是面层64中的接缝88。如图所示，这一接缝可有最小宽度，实际上没有缝隙。此外，与图2中所示的现有技术切割沥青/牛皮纸面层44中的凹凸不平的缝隙48形成鲜明对比，接缝88相对的较直。以类似的方式，为了适合配电盒28而切割绝缘产品60可以不留接缝地完成。配置了柔韧的面层64的绝缘产品60的腔体16、18和20的绝缘材料使其本身具有绝缘产品的平滑外表，并且绝缘产品60的摩擦配合使得能够安装，而不必使用卡钉或其他紧固件。或者，接缝88可以用条带盖住，以提供绝对隔汽层，但对该发明的面层来说来，这通常不是必要的。
如图3和图4所示，面层64可以配置伸出折翼92，它能在绝缘产品60和支撑14之间折起来，以便在绝缘产品的侧边提供更好的汽密封。普通沥青-牛皮纸面层太硬，实际上不能进行这样的折叠。伸出折翼92可用于用卡钉固定之目的，因此也应被认为是用卡钉固定的凸缘。伸出折翼最好延伸到板条侧边缘外面大约0.50至1英寸(1.27至2.54厘米)。当面层是混合挤压成型的双层或三层薄膜，该薄膜在对着纤维绝缘板条的侧面上有低软化点粘合层时，两层之间的软化点和热膨胀系数之差使伸出折翼向着绝缘材料卷起。当伸出折翼在面层与支撑之间折起时，这种卷起有助于提供良好的密封。
该发明的绝缘产品和方法的一个特别优点是减少绝缘材料的安装时间。该发明的产品不需要用卡钉固定凸缘，从而大大减少了安装时间，使该发明的产品的安装时间比标准沥青/牛皮纸面层绝缘材料快至少10％，并且可能快到5％。之所以节省时间，是因为消除了用卡钉固定的作业以及取消使用难以处理和安装到墙上的坚硬牛皮纸。
如图5所示，该发明的另一实施例在各方面都类似于图3所示的绝缘产品，只是没有伸出折翼。
在图6所示的该发明的又一实施例中，绝缘产品94有在板条98上的一个较大表面上的与面层64相似的面层96。这一绝缘产品配有密封薄膜100，其在板条的侧边102和背面较大面104上。密封薄膜可以用任何合适方法，例如用粘合层或条，附着在纤维板条上。例如，在制造绝缘产品过程中，可用液体形式的热熔粘合剂条带。例如，颁发给Schelhorn等人的第5,277,955号美国专利公开了一种被密封的板条，密封材料用粘合剂来粘合，这种粘合剂可采用纵向条带，或点状这样的模式，或行列形式的粘合剂。或者，密封薄膜可以牢固地粘合到侧边的整个表面和背面的较大表面上，例如使用类似于面层64的多层混合挤压成型的薄膜。例如，这一薄膜可以是HDPE和聚乙烯(PE)的双层薄膜，其厚度如果不在大约0.3至1.5密尔(大约7.5至大约37.5微米)的范围内，则在至少大约0.5至大约0.8密尔(大约12.5至大约20微米)的范围内。虽然图6所示的该发明的实施例包括在板条98的侧边和背面较大表面上的密封，但应当知道没有表示的该发明的另一实施例只在背面提供密封材料，而侧边没有密封材料。
绝缘产品94可选择在面层100的侧面上配置开口106，以露出板条98中的玻璃纤维。玻璃纤维本身固有高摩擦力成分，因此开口106提供板条的摩擦加强方面，以帮助通过摩擦配合使绝缘产品94安装于绝缘腔体。另一个摩擦加强因素是对面层100的侧边进行摩擦面处理，例如半粘性涂层。
密封材料可以用任何合适方法贴到绝缘板条。适用于指引和引导密封材料进入玻璃纤维包的设备在颁发给Hall等人的第5,545,279号美国专利中作了披露，特此收录其全部供参考。如图7所示，玻璃纤维包110在传送带112上运送。玻璃纤维包110的制造是公知技术，本领域技术人员都会知道制造玻璃纤维包的几种普通方法。玻璃纤维包最好是高密度绝缘材料，其密度在大约0.3至大约1.0pcf(大约4.8至大约16.01千克/立方米)的范围内。玻璃纤维包可以用粘合材料，例如尿苯酚甲醛粘合剂，来粘合，就像在本领域中众所周知的那样。或者，玻璃纤维包可以是无粘合剂的。
使面层材料片64从辊114上放出来，并引导其与玻璃纤维包110接触。通过轴颈支承的压辊116和118的作用，面层材料64被挤压，与包有力地接触，压辊116和118按高达大约25∶1的比例，并最好按5∶1的比例压缩玻璃纤维包。需要的压缩量是密度的函数。上压辊116被加热，以使面层64的温度将升高到高于粘合层软化点的点。压辊116的加热可以用多种方法来完成，例如通过电阻加热或通过热油循环。软化的粘合层和两予压辊116和118施加的极端压力相结合使粘合层把隔离层牢固地粘合到玻璃纤维包110上。加热粘合层的一种替代方法是用红外线加热器120，如图所示，这一加热器将必须紧密地设置于类似于辊116和118的一对压辊的上游，这对压辊未表示出来，以使软化的粘合层能被压进纤维板条，并完整地与板条粘合在一起成一个整体。或者，超声波、激光和微波粘合也可使用。超声波粘合的替代办法将在下面参照图10作更详细的讨论。可以选择，在粘合过程之后，图中没有表示的冷却部分可被用来冷却软化的层。
也如图7所示，纤维包110的表面剩余部分，即侧边102和背面较大表面104，可以用密封材料或薄膜100来密封，它们可以由密封薄膜卷122提供。薄膜100可以通过使用折叠管靴124加以应用，它的一个实例在上面提到的颁发给Hall等人的第5,545,279号美国专利中作了披露。正如上面所披露的，密封薄膜可与少量分散粘合带粘合。粘合剂可用各种方法加上，例如用粘合剂喷嘴126，其配有来自料源的合适粘合剂，未表示出料源。在替代方案中，密封薄膜100可以牢固地粘合到侧边的整个表面，而背面较大表面上粘合有类似于面层64的多层复合薄膜，如前面所披露的那样。另外，应当了解，密封材料也可以只贴于背面，让侧边不被密封。
如图8所示，该发明的带面层绝缘产品60已被纵向切割，以便提供适合于使非标准绝缘腔体的部分板条130和132。绝缘产品60配有该发明的面层64做面层，但没有密封材料。绝缘产品是粘合在一起的产品，因此部分板条即使被切割时仍将保持它们的形状和可处理性。这两个部分板条中的任何一个都适用于使非标准绝缘腔体绝缘，例如图1中所示的部分腔体26，或者例如图1中所示的狭窄腔体16。
图10是用来制造该发明的绝缘产品的第二套设备的简要透视图。图10与图7相似。下列讨论将着重于图10与图7之间的差别。最大的差别是在图10中，用来熔化面层材料，例如混合挤压成型的聚合物64，的能量是作为超声波能量而不是经过传导加热提供的。这有这样的好处，即能量可以精确地施加于所需地方，即局部地方，而没有传导加热时产生的不可避免的加热边缘区。同样，超声波加热比红外线(IR)加热更有选择性。此外，超声波供能可以突然打开和关闭，而相位差很小至没有。相比之下，进行传导加热所需要的设备不能迅速冷却或加热。
在图10中，加热压辊116和互补辊118已由非加热压辊116A及其互补非加热压辊118A代替。它们合在一起构成第一压区或压紧区。可选的、但却是优先的第二压紧区由非加热压辊116B和118B提供。第一和第二压区用一个距离隔开，这个距离足以安放至少位于面层材料64上面的第一超声波辐射源128A。这个距离最好还足以安放位于面层材料64上面的第二超声波辐射源128B。第二个源128B最好被认为是第一个源128A的多余备份，以便使得如果第一个源128A失灵或必须维修则整个生产线不必失去功效。
或者，一对超声波辐射源128C和128D可位于纤维包或板条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，因为超声波辐射必须通过纤维包110才能传送到面层材料64。此外，重力效应往往使源128A和128B比源128C和128D更清洁。另外，或者源128C和128D可用辊代替。
作业中，第一个压区(在辊116A和118A之间)以高达25∶1的比例，并最好以大约5∶1的比例将面层材料64压贴在纤维包110上。被压缩的包110和面层材料64在第一个超声波辐射源128A前面通过。源128释放足够的能量，以使面层系统的一部分充分熔化，以便使纤维板条110的一部分能够被压进软化的面层材料64中。最好是，根据1998年6月2日申请的第09/088,990号普通转让的和共同待决的美国专利申请中所公开的技术，面层材料以交叉状或网状得到能量。这项专利的发明者是Bharat Patel，Larry J.Grant，Dallas L.Dudgeon，Matthew L.Brokaw，Weigang Qi和Russell Marsh Potter，特此结合其全部供参考。以交叉状或网状软化面层材料64的优选方法同样对图7的实施例也是优选的。
一旦面层材料64和纤维板条110离开第一压区(在辊116A和118A之间)，它们就开始减压。这种减压阻止纤维板条110压进软化面层材料110，即减压致使分离。幸运的是，超声波加热给予面层材料64最少的能量，从而使它在明显的分离能够发生之前迅速地重新固化。可选的，但却是更可取的方案是第二压区(在辊116B和118B之间)足够近地紧靠着第一压区，以便使得在软化面层材料64能重新固化之前，减压的有害影响可以减到最低程度。第二压区的压缩与第一压区相似。
压紧区辊116A、118A、116B和118B的替代品包括扁平件或履带式输送带，它们与传送带112相似。
还有，在图10中，面层材料64最好是混合挤压成型的聚合物薄膜，就像在图7的实施例中一样。各层材料的选择取决于该发明将应用于的具体环境。不过，粘合层，例如图9的粘合层82应在超声波辐射的第一个频率上共振，而其他层在这个频率上不共振。此外，其他层的熔点应加以选择，以便使其他层不因粘合层的温度升高而通过传导加热共振感应地熔化。
图11是制造该发明绝缘产品的第三套设备的示意透视图。图11与图10相似。下列讨论将着重于图11与图10之间的差别。
图11不是只有面层64的一个卷114，而是有面层64A和64B，例如混合挤压成型的聚合物，的两个卷，即卷114A和114B。第一面层64A用超声波附着在纤维包110的顶上。第二面层64B用超声波附着在纤维包110的底上。在图11中，超声波辐射源128C是用来加热面层64B的主要能源。超声波辐射源128D最好像源128B与源128A的关系一样是源128C的多余备份。
如果希望有双面层产品作为最后产品，则人们可以选择使面层64A和64B有所不同。在这种情况下，面层64A也许可配制成为隔汽层，而面层64B可配制成能够透水汽。侧面可以用下面图17和15的讨论中说明的技术进行密封。
图11的双面可以用图7的传导加热系统加以附着。在这种情况下，超声波源128A、128B、128C和128D将不存在，而辊116A和116B将被加热。
图13描述制造该发明绝缘产品的第四个实施例的简化了的简要透视图。图13描述一种设备，它在面层64A和64B或通过传导加热(没有表示，但见图7)或通过超声波加热(没有表示，但见图10)被贴上以前，用单个纤维包110构成纤维包分道1708、1710和1712。纤维包110经刀片1714和1716被垂直切成分道1708、1710和1712。只有三个分道在图13中作了描述。不过，根据技术应用的环境情况，可以形成任何数量的分道。
在面层64A和64B被贴上之前，缝隙1732和1734在分道1708、1719和1712之间形成。只有面层64A和64B在缝隙1732和1734中存在。缝隙1732和1734中的面层64A和64B通过加热压区1736粘合在一起，然后通过(最好是加热的)刀1718和1720被切开，以便形成被缝隙1738和1740隔开的密封产品1722、1724和1726。
图12更详细地把图13的加热压区1736描绘成加热压区1504。在图12中，双面层绝缘产品1502有缝隙1509，它已在纤维包分道1514和1512之间形成。加热辊1506和1508形成一个把面层64A和64B压缩在一起的压区。辊1506和1508的温度足以把面层64A和64B部分地熔化在一起，以形成一个熔融部分。或者，面层64A和64B可以用超声波熔化，如图10所示。还有，或者并且最好辊1506和1508中的一个可以是图13的辊1704中的一个。
缝隙1510留在面层64A和64B、熔融部分1516和纤维包分道1514及1512之间。一把(最好是加热的)刀1520垂直切开熔融部分1516。只邻近某一个其它分道的那些分道被认为是边部分道。通过仔细地设置面层64A和64B相对于边缘分道的伸出，不需要切割最外面的熔融部分。图13有一个优点，即只有边部分道与面层的边缘之间的对准必须是非常准确的。相比之下，普通工艺将单一分离的面层贴在第一分道上，这要求每一分道都非常准确。
例如，如果每个侧面上需要1英寸凸缘，那么分道之间的缝隙应当是大约3.5英寸(8.89厘米)，这相当于纤维包的恢复减压高度加2英寸。加热压区1504应当是大约2英寸宽，刀1520将以把熔融部分一切为二。
第四个实施生产一项绝缘产品，它有一个粘合在两个较大表面上的面层，其中面层连接在一起，以包住纤维包。虽然被包住，但较小表面不附着在面层64A和64B上。这代表了图7的密封技术的一个备选方案。
本发明的原理和实施方式已在它的优选实施例中作了描述。不过，应当指出，除了专门说明和描述的以外，在不背离其范围的情况下，本发明可加以实践。
权利要求
1.一种用于把至少两个面层附着到矿物纤维板条(110)上的设备，该设备包括第一面层源(64A)；第一辊(114A)，其被设置成使来自于所述第一面层源的第一面层与所述板条的第一侧面接触；第一加热源(128A)，其可以被操作用来加热一个区，所述第一面层通过这个区，同时与所述板条接触，靠所述第一加热源的加热足以把所述第一面层的一部分熔化到该板条的纤维上；第二面层源(64B)；第二辊(114B)，其被设置成使来自于所述第二面层源的第二面层与所述板条的第二个侧面接触；以及第二加热源(128B)，其可以操作用来加热一个区，所述第二面层通过这个区，同时与该板条接触，靠所述第二加热源的加热足以把所述第二面层的一部分熔化到所述板条的纤维上。
2.如权利要求1的设备，其特征在于所述第一和第二加热源(128A、128B)提供传导加热和超声波加热中的一种。
3.如权利要求1的设备，其特征在于所述第一面层和所述第二面层(64A、64B)被贴于所述板条(110)的两个相对着的侧面，从而形成双面层的板条(1424)。
4.如权利要求3的设备，其特征在于该设备进一步包括至少一个预切装置，用来在所述板条到达所述第一和第二辊(1506、1508)之前，把所述板条(110)切成至少两个分道(1708、1710)，它们之间至少有一个缝隙(1732)。
5.如权利要求4的设备，其特征在于所述第一和第二辊(1506、1508)使所述至少一个缝隙(1509)被所述第一和第二面层(64A、64B)和所述板条的对应分道的边缘包围，所述设备进一步包括至少一个压区(1504)，其把所述第一和第二面层在所述至少一个缝隙中压缩在一起；以及至少一个第三加热源，用来加热一个区，所述第一面层与所述第二面层接触着通过这个区，造所述第三加热源的加热足以把所述第一面层的一部分和所述第二面层的一部分熔化在一起，以形成一个熔融面层部分(1516)。
6.如权利要求5的设备，其特征在于所述设备进一步包括至少一个后切装置(1520)，把相应的熔融面层部分(1516)切开。
7.如权利要求5的设备，其特征在于所述至少一个第三加热源提供传导加热和超声波加热中的一种。
8.如权利要求1的设备，其特征在于所述第一和第二面层(64A、64B)的边部伸出该板条(110)的边缘之外，所述设备进一步包括至少一个压区(1504)，其位于所述板条的至少一个边缘附近，以把所述第一和第二面层的伸出部分一压缩在一起；以及至少一个第三加热源，其用来加热一个区，所述第一面层与所述第二面层相接触着通过这个区，靠所述第三加热源的加热足以把所述第一面层的一部分和所述第二面层的一部分熔化在一起。
全文摘要
一种绝缘产品包括一块用纤维绝缘材料制造的延长板条(110)和一个附在板条较大表面上的面层(64)。面层是隔离层(80)和粘合层(82)(以及最好是支承层(84))的混合挤压成型的聚合物薄膜,粘合层的软化点低于隔离层的软化点。粘合层可包括乙烯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种或几种。当面层被加热到超过粘合层的软化点但低于隔离层的软化点的温度时,因粘合层的软化之缘故,粘合层附着到板条中的纤维上,从而使面层粘附到板条上。加热可以是传导加热或超声波加热。若是超声波加热,粘合层在与隔离层不同的超声波频率上共振。绝缘产品可以是单面层的(60)或双面层的(1424),双面层的边缘可以接合起来,形成一种密封产品。
文档编号D04H13/00GK1365412SQ00810997
公开日2002年8月21日 申请日期2000年7月5日 优先权日1999年7月29日
发明者巴拉特·D·帕特尔, 戚伟刚 申请人:欧文斯科尔宁格公司