專利名稱：可壓縮礦物纖維絕緣制品的制作方法
技術領域：
本發明關于礦物纖維絕緣制品。尤其是本發明涉及具有粘接覆蓋面的礦物纖維絕緣墊。
在由礦物纖維制成的絕緣墊中，通常所采用的做法是使礦物纖維纖維化，使其從熔化的礦物材料進而分布于集料傳送機上以形成一堆，通常，給纖維噴有機粘合劑，并使該纖維堆通過一固化爐，然后，將該纖維堆切成各個部分或墊。在某些情況下，要在切割步驟之前，對該堆施加蓋面材料。
絕緣墊的用途之一是對住宅居所的屋頂空間進行再絕緣。通常，再絕緣層是不加蓋面的，以便避免在屋頂內的絕緣層內產生新的防潮層。對于屋頂空間的再絕緣，制造商們建議采用無蓋面墊，或是在經蓋面的制品上通過在材料上提供刀縫或其它孔眼而對蓋面進行物理穿孔。
在屋頂空間安裝附加絕緣墊的問題之一是難以使絕緣墊放于適當位置。當未加蓋面的再絕緣墊沿現存表面即未加蓋面的屋頂現存絕緣推動時，其具有高的動摩擦系數，尤其是在屋頂空間的邊緣，即屋頂斜坡與屋頂底面的交接處。兩個礦物墊之間的摩擦量是相當可觀的，并且人們不容易將再絕緣墊沿現存墊的表面放入屋頂空間。
與再絕緣住宅屋頂空間相關的另一問題是現存的和新的絕緣層材料會產生顯著的灰塵量，這會給安裝者們帶來煩惱。通常，再絕緣是由住宅家庭的主人按自己的計劃來自己完成的。如果所制成的用來再絕緣屋頂空間的墊很容易地在屋頂內的現存絕緣上放入適當位置，那么它將是適用的。另外，提供某些裝置以便容納再絕緣的墊的灰塵也將是有利的。
在現有技術中已公知了采用封閉的絕緣組件，在Mclaughlin的美國專利2，113，068中和Parker的美國專利2，913，104中，分別公開了絕緣組件，其中礦棉是由包裝物來覆蓋的。
對于絕緣墊人們已提出了不同材料的蓋面，它們包括牛皮紙和聚乙烯薄膜，如Bullock的美國專利4，696，138中所公開的，Bullock指出了在墊的四側提供可透氣聚乙烯蓋面，Bullock蓋面的目的就是要防止在玻璃纖維絕緣制品中所出現的對流。
在Syme的美國專利4，927，705中公開了一種絕緣制品，它是用1-2mil聚乙烯的防潮層來覆蓋的。該制品是全封閉的，不存在使潮氣通過或在封裝期間便于壓縮的氣孔。壓縮絕緣墊以便封裝的能力，和絕緣墊包裝在屋頂安裝打開時絕緣墊恢復到合理厚度的能力是產品應具有的要求。
用于使環境狀況更新的任何絕緣產品的很重要方面，就是產品必須是非可燃的，即，它必須通過ASTM E84火焰蔓延試驗，并具有25或以下的火焰蔓延率。與現有技術的某些封裝礦物纖維絕緣墊相關的問題之一是用來粘接蓋面到墊上的粘合劑，它自身將會引起燃燒問題。粘合劑妨礙了產品通過火焰蔓延試驗及保持25或以下的火焰蔓延率。該產品為通過試驗總是需要昂貴的阻燃劑。資料所提供的封裝絕緣墊的另一問題是封裝材料過高地增加了絕緣墊的成本。
依照上述描述，本發明提供一種封裝的礦物纖維絕緣墊，它具有薄的蓋面，在現存屋頂絕緣上具有低的動摩擦系數，將蓋面粘接到墊上的措施以便可控制不采用昂貴的阻燃劑并且可通過ASTM火焰蔓延試驗。再有，絕緣產品應當部分地具有高的多孔性使得墊可迅速地壓縮以便包裝，并且墊在包裝打開后必須能夠幾乎完全地復原。人們可以理解，雖然本發明的產品是設計用來更新住宅屋頂的絕緣的，但產品還可以用于其它絕緣場合，例如絕緣壁腔體，地下室頂層，住宅新結構和商業建筑物絕緣。
本發明提出的可壓縮礦物纖維絕緣墊，具有很薄的蓋面(厚度小于1mil)，它粘接到墊的兩個主面上，其蓋面具有相當低的質量，使得在粘接條件下和不含阻燃劑時顯示出25或以下的火焰蔓延值，并且墊能夠在釋放以后，從壓縮到預定厚度的四分之一恢復到預定的厚度。人們已經發現，通過采用很薄的蓋面材料，即使蓋面采用粘接劑接到礦物纖維墊上，產品也能通過ASTM火焰蔓延試驗。
在本發明的一個實施例中，蓋面是可透氣的。
在本發明的另一實施例中，至少墊的相對側表面之一是未覆蓋的，或者是用高疏松性薄膜來覆蓋的，使得其在快速壓縮條件下空氣能迅速地從墊中排出。
蓋面材料的厚度小于或等于1mil，最好是其厚度小于或等于0.6mil，更佳值是其厚度小于或等于0.4mil。
本發明的纖維絕緣墊的重要特性之一是當覆有蓋面的墊被拉過具有每立方英尺約0.5至約0.8磅密度的未覆蓋面的玻璃纖維墊表面時，覆有蓋面的墊的動摩擦系數小于1，該低的動摩擦系數使得安裝者自己推或滑動本發明的墊通過屋頂上現存絕緣的頂面以進行屋頂安裝，由此能很容易地進行更新的安裝，使墊最大程度地延伸到屋頂。
采用連接物質將聚合蓋面粘接到墊的兩個主表面上，最好是連接方法只用少量粘合材料，粘合材料只用足夠少的量，使得絕緣墊能夠不超過ASTM E84火焰蔓延試驗的火焰蔓延值25，而足以將蓋面粘接到礦物纖維墊上，并使墊可以被包裝起來和由蓋面來操縱。
在本發明的另一特殊實施例中，是將聚合蓋面粘接到墊的一個或兩個相對側表面上，在該實施例中，不必將蓋面粘接到某一主表面上。
圖1是在主表面上具有蓋面材料的礦物纖維絕緣墊的透視圖。
圖2是在兩主表面和側表面上具有蓋面材料的礦物纖維絕緣墊。
圖3是用來測定覆有蓋面的絕緣墊動摩擦系數的試驗所用設備的示意圖。
本發明將以玻璃纖維絕緣墊來加以描述。人們可以理解，礦物纖維絕緣墊可以由其它類型的礦物纖維組成，它包括由巖石、礦渣和云武巖制成的纖維。
參照圖1，絕緣墊10通常為矩形的，并具有主表面12、側表面14和端面16。與主表面相接的是封裝材料或聚合蓋面材料18，該材料可以是適用于接納灰塵并提供低的動摩擦表面的任何材料，最好是聚合材料，更好是聚乙烯，已發現適用的特殊聚乙烯材料是高密度高分子量聚乙烯。
在本發明的其它實施例中，蓋面是由聚丙烯組成的，聚丙烯蓋面最好是雙軸取向的聚丙烯。
在主表面上的蓋面可以是透氣的，或不透氣的，不透氣薄膜是可以借助于給蓋面材料穿孔而變成可透氣的。
蓋面材料的厚度小于或等于1.0mil，其厚度最好是小于或等于0.6mil，最佳厚度是小于或等于0.4mil。蓋面材料必須是足夠薄，以避免高的材料花費，并且減小燃燒試驗期間的燃燒可能性。
蓋面材料可通過任何適用的連接物質而連接到墊的主表面上，如粘合劑20，連接方式還可以采用，如Velcro接合方法，粘接或熱封工藝。適用的粘合劑是壓敏熱熔的，如由H·B·Fuller公司提供的HL-2707，它是以每平方英尺0.2克的速率而施加的。
連接物質必須提供蓋面與礦物纖維墊的接合，從而足以使墊通過蓋面材料而操縱。因此，連接物質起著防止蓋面和墊之間相對運動的作用。
連接物質，特別是如果它是一種粘合劑的話，必須具有足夠低的質量以致不會過度增加在粘合條件下具有蓋面的墊的火焰蔓延。火焰蔓延試驗是ASTM E84試驗，在ASTM E84火焰蔓延試驗下的測量必須針對在粘合條件下蓋面材料進行。另外，蓋面材料和粘合材料的質量要足夠低，以便通過火焰蔓延試驗，并在不含阻燃劑時具有25以下的火焰蔓延數值。對本發明來說，術語“不含阻燃劑”意味著材料或是實際上不含阻燃劑，或是含有極少量的阻燃劑，使得在產品不包含阻燃劑的情況下，蓋面在粘合條件下，將仍可通過火焰蔓延試驗，并具有25或以下的火焰蔓延數值。由于不需要阻燃劑，所以對于材料成本來說，本發明的競爭力大為增強。試驗包括在產品的一端暴露于火焰時，確定火焰沿特殊條件下的產品傳播的程度。
如圖1所示，側面是未覆蓋的，這使得墊在包裝操作過程中能夠迅速地壓縮，由于許多絕緣墊在其包裝和運輸過程中可被高程度地壓縮，那么，在壓縮工藝過程中使絕緣包裝內的空氣迅速地被釋放將是重要的。
如圖2所示，絕緣墊可以提供側蓋面材料22，側蓋面材料可以是接納絕緣產品內灰塵的任何材料，而它仍具有足夠的多孔性使得在壓縮過程中墊內的空氣能夠迅速地排出。最便利的蓋面材料可以是與用于主表面上的材料相同的蓋面材料，具有許多孔。再有，蓋面材料可以切成片狀使得在壓縮過程中能夠排放空氣，但是在靜態條件下會出現看似固體的現象。可用于本發明的其它側蓋面材料可以是任何稀松布料或網狀編織材料，紡織或無紡材料，由聚合纖維或玻璃纖維制成的材料。側蓋面材料在其壓縮工藝過程中最好具有至少占其表面10%的開孔。在本發明的一個實施例中，側蓋面材料22，以及蓋面材料18，是粘接到墊上的。
將蓋面材料加到通常未加蓋的墊上，從而使具有該結構的墊提高了其在居所屋頂的可操縱性和可安裝性。另外，由于蓋面材料覆蓋了墊，所以任何表面的不平整，包括可見的表面缺陷，均可被覆蓋。再有，可以將一定量的廢的或回收的玻璃纖維材料加到產品中，而不損壞其表面美觀。還有，礦物纖維絕緣墊可以采用比其它情況下低的有機粘合劑材料數量來制成，最好是，粘合材料的數量是在未加蓋面墊重量的約1-7%范圍內，更好是，粘合劑的量為未加蓋面墊的重量的1-4.6%之間。該粘合劑對于本技術領域的普通人員來說是眾所周知的。
蓋面材料的特征之一是，它必須具有足夠的光滑度，使得墊能夠推入或滑入現存屋頂絕緣材料頂部的位置上，蓋面墊在其拉過或拖過未加蓋面的玻璃纖維墊時的動摩擦系數最好小于1.0，其中未加蓋面墊具有每立方英尺約05%-0.8磅的密度。
ASTM試驗D2534-88是一種用以確定蠟涂層動摩擦系數的標準試驗方法。類似于D2534-88的動態試驗可用來確定適用于礦物纖維絕緣的各種蓋面材料的動摩擦系數。可制成R-13玻璃纖維絕緣的基準墊，基準墊具有每立方英尺約0.7磅的密度，并且尺寸為1英尺×1英尺×約3-5/8英寸，基準墊是在頂面有蓋面，而在底面無蓋面。根據ASTM D2534-88的基本原理，將墊以每分鐘20英寸的速度拉過待測的各種表面，動摩擦系數可通過測量所遇到的摩擦阻力值來確定。
在圖3中示出了所用設備，其中將具有蓋面26的基準墊24拉過試驗表面28，借助于線30來拉基準墊，其中線通過滾輪32而轉向上，并且將其連接到力測量裝置上。可以采用適于測量線上負載的任何裝置，如力的傳感器或Instron負載測力器34。動摩擦系數就是測量基準墊底面與試驗表面或待測蓋面材料28的頂面之間的摩擦力。
實施例按照上述試驗步驟，將基準墊拉過五種不同材料，其結果如下。
試樣 摩擦系數未穿孔的0.4mil高密度高分子量聚乙烯 0.826穿孔的0.4mil高密度高分子量聚乙烯 0.735牛皮紙 0.186
AC膠合板 2.5未加蓋面的玻璃纖維墊 7.73上述數據表明，蓋面墊具有由將一未加蓋面墊滑過另一個時所顯示的摩擦小得多的值。動摩擦系數最好是在約0.7-0.9范圍內，總之是其小于或等于1.0。
墊的側面情況是高多孔的，這不僅可以使墊在其壓縮過程中使空氣排出而能夠迅速壓縮，而且還可使其在所設計使用的位置上在產品打開包裝以后便于產品的回復。最好是，墊能夠從壓縮到預定厚度的1/4后釋放復原到預定的厚度。例如，如果R-19玻璃纖維絕緣墊的所需標稱厚度是6英寸，那么就可將墊壓縮到1.5英寸的厚度，在包裝材料除去以后，墊自行回復到6英寸厚度。最好墊能夠在壓縮到預定厚度的1/6后而釋放回復到預定厚度。
從前述事實可以很明顯地看到，可以對本發明進行各種改型，然而，這些改型仍屬于本發明的范圍。
本發明的礦物纖維絕緣墊可以用于已經絕緣的住宅居所頂樓空間的附加絕緣。
權利要求
1.一種可壓縮的礦物纖維絕緣墊，它具有相反的主表面和相反的側表面，和施加到兩主表面上的聚合蓋面，該蓋面粘接到墊上，以防止蓋面與墊之間的相對運動，蓋面厚度小于或等于1mil，并且蓋面具有足夠低的質量，以便在粘接條件下的火焰蔓延值可呈現為25或以下，所述墊可以在壓縮到所述預定厚度的1/4以后能夠釋放回復到其預定的厚度。
2.按權利要求1的墊，其特征在于蓋面是可透氣的。
3.按權利要求2的墊，其特征在于可將蓋面粘接到至少一個主表面上。
4.按權利要求3的墊，其特征在于蓋面具有足夠低的質量，以顯示出，在粘接有蓋面的主表面上，在粘接條件下和不含阻燃劑的情況下，其具有25或以下火焰蔓延值。
5.按權利要求4的墊，其特征在于蓋面是由高密度高分子量的聚乙烯組成的。
6.按權利要求2的墊，其特征在于相對的側表面覆蓋有高疏松性薄膜，使得在快速壓縮條件下能夠將空氣從墊中排出。
7.按權利要求6的墊，其特征在于可將高疏松性薄膜粘接到至少一個側表面上。
8.按權利要求7的墊，其特征在于蓋面厚度小于或等于0.6mil。
9.按權利要求8的墊，其特征在于在將蓋面墊拉過具有每立方英尺約0.5-0.8磅密度的無蓋面玻璃纖維墊表面時，蓋面墊的動摩擦系數小于1.0。
10.按權利要求9的墊，其特征在于蓋面具有小于或等于0.4mil的厚度。
全文摘要
一種可壓縮礦物纖維絕緣墊，它具有相反的主表面和相反的側表面，以及可采用連接物質將聚合蓋面粘接到兩主表面上以防止蓋面與墊之間的相對運動，其中蓋面厚度小于或等于1mil，并且蓋面具有足夠低的質量，以便在粘接條件下顯示出25或以下的火焰蔓延值。
文檔編號E04B1/74GK1096069SQ9310828
公開日1994年12月7日 申請日期1993年6月4日 優先權日1993年6月4日
發明者H·L·霍爾, C·伯丹, J·W·施科特, S·H·威廉斯, J·E·塞爾霍恩 申請人:歐文斯-科寧纖維玻璃公司