专利名称：可压缩矿物纤维绝缘制品的制作方法
技术领域：
本发明关于矿物纤维绝缘制品。尤其是本发明涉及具有粘接覆盖面的矿物纤维绝缘垫。
在由矿物纤维制成的绝缘垫中，通常所采用的做法是使矿物纤维纤维化，使其从熔化的矿物材料进而分布于集料传送机上以形成一堆，通常，给纤维喷有机粘合剂，并使该纤维堆通过一固化炉，然后，将该纤维堆切成各个部分或垫。在某些情况下，要在切割步骤之前，对该堆施加盖面材料。
绝缘垫的用途之一是对住宅居所的屋顶空间进行再绝缘。通常，再绝缘层是不加盖面的，以便避免在屋顶内的绝缘层内产生新的防潮层。对于屋顶空间的再绝缘，制造商们建议采用无盖面垫，或是在经盖面的制品上通过在材料上提供刀缝或其它孔眼而对盖面进行物理穿孔。
在屋顶空间安装附加绝缘垫的问题之一是难以使绝缘垫放于适当位置。当未加盖面的再绝缘垫沿现存表面即未加盖面的屋顶现存绝缘推动时，其具有高的动摩擦系数，尤其是在屋顶空间的边缘，即屋顶斜坡与屋顶底面的交接处。两个矿物垫之间的摩擦量是相当可观的，并且人们不容易将再绝缘垫沿现存垫的表面放入屋顶空间。
与再绝缘住宅屋顶空间相关的另一问题是现存的和新的绝缘层材料会产生显著的灰尘量，这会给安装者们带来烦恼。通常，再绝缘是由住宅家庭的主人按自己的计划来自己完成的。如果所制成的用来再绝缘屋顶空间的垫很容易地在屋顶内的现存绝缘上放入适当位置，那么它将是适用的。另外，提供某些装置以便容纳再绝缘的垫的灰尘也将是有利的。
在现有技术中已公知了采用封闭的绝缘组件，在Mclaughlin的美国专利2，113，068中和Parker的美国专利2，913，104中，分别公开了绝缘组件，其中矿棉是由包装物来覆盖的。
对于绝缘垫人们已提出了不同材料的盖面，它们包括牛皮纸和聚乙烯薄膜，如Bullock的美国专利4，696，138中所公开的，Bullock指出了在垫的四侧提供可透气聚乙烯盖面，Bullock盖面的目的就是要防止在玻璃纤维绝缘制品中所出现的对流。
在Syme的美国专利4，927，705中公开了一种绝缘制品，它是用1-2mil聚乙烯的防潮层来覆盖的。该制品是全封闭的，不存在使潮气通过或在封装期间便于压缩的气孔。压缩绝缘垫以便封装的能力，和绝缘垫包装在屋顶安装打开时绝缘垫恢复到合理厚度的能力是产品应具有的要求。
用于使环境状况更新的任何绝缘产品的很重要方面，就是产品必须是非可燃的，即，它必须通过ASTM E84火焰蔓延试验，并具有25或以下的火焰蔓延率。与现有技术的某些封装矿物纤维绝缘垫相关的问题之一是用来粘接盖面到垫上的粘合剂，它自身将会引起燃烧问题。粘合剂妨碍了产品通过火焰蔓延试验及保持25或以下的火焰蔓延率。该产品为通过试验总是需要昂贵的阻燃剂。资料所提供的封装绝缘垫的另一问题是封装材料过高地增加了绝缘垫的成本。
依照上述描述，本发明提供一种封装的矿物纤维绝缘垫，它具有薄的盖面，在现存屋顶绝缘上具有低的动摩擦系数，将盖面粘接到垫上的措施以便可控制不采用昂贵的阻燃剂并且可通过ASTM火焰蔓延试验。再有，绝缘产品应当部分地具有高的多孔性使得垫可迅速地压缩以便包装，并且垫在包装打开后必须能够几乎完全地复原。人们可以理解，虽然本发明的产品是设计用来更新住宅屋顶的绝缘的，但产品还可以用于其它绝缘场合，例如绝缘壁腔体，地下室顶层，住宅新结构和商业建筑物绝缘。
本发明提出的可压缩矿物纤维绝缘垫，具有很薄的盖面(厚度小于1mil)，它粘接到垫的两个主面上，其盖面具有相当低的质量，使得在粘接条件下和不含阻燃剂时显示出25或以下的火焰蔓延值，并且垫能够在释放以后，从压缩到预定厚度的四分之一恢复到预定的厚度。人们已经发现，通过采用很薄的盖面材料，即使盖面采用粘接剂接到矿物纤维垫上，产品也能通过ASTM火焰蔓延试验。
在本发明的一个实施例中，盖面是可透气的。
在本发明的另一实施例中，至少垫的相对侧表面之一是未覆盖的，或者是用高疏松性薄膜来覆盖的，使得其在快速压缩条件下空气能迅速地从垫中排出。
盖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。
本发明的纤维绝缘垫的重要特性之一是当覆有盖面的垫被拉过具有每立方英尺约0.5至约0.8磅密度的未覆盖面的玻璃纤维垫表面时，覆有盖面的垫的动摩擦系数小于1，该低的动摩擦系数使得安装者自己推或滑动本发明的垫通过屋顶上现存绝缘的顶面以进行屋顶安装，由此能很容易地进行更新的安装，使垫最大程度地延伸到屋顶。
采用连接物质将聚合盖面粘接到垫的两个主表面上，最好是连接方法只用少量粘合材料，粘合材料只用足够少的量，使得绝缘垫能够不超过ASTM E84火焰蔓延试验的火焰蔓延值25，而足以将盖面粘接到矿物纤维垫上，并使垫可以被包装起来和由盖面来操纵。
在本发明的另一特殊实施例中，是将聚合盖面粘接到垫的一个或两个相对侧表面上，在该实施例中，不必将盖面粘接到某一主表面上。
图1是在主表面上具有盖面材料的矿物纤维绝缘垫的透视图。
图2是在两主表面和侧表面上具有盖面材料的矿物纤维绝缘垫。
图3是用来测定覆有盖面的绝缘垫动摩擦系数的试验所用设备的示意图。
本发明将以玻璃纤维绝缘垫来加以描述。人们可以理解，矿物纤维绝缘垫可以由其它类型的矿物纤维组成，它包括由岩石、矿渣和云武岩制成的纤维。
参照图1，绝缘垫10通常为矩形的，并具有主表面12、侧表面14和端面16。与主表面相接的是封装材料或聚合盖面材料18，该材料可以是适用于接纳灰尘并提供低的动摩擦表面的任何材料，最好是聚合材料，更好是聚乙烯，已发现适用的特殊聚乙烯材料是高密度高分子量聚乙烯。
在本发明的其它实施例中，盖面是由聚丙烯组成的，聚丙烯盖面最好是双轴取向的聚丙烯。
在主表面上的盖面可以是透气的，或不透气的，不透气薄膜是可以借助于给盖面材料穿孔而变成可透气的。
盖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。盖面材料必须是足够薄，以避免高的材料花费，并且减小燃烧试验期间的燃烧可能性。
盖面材料可通过任何适用的连接物质而连接到垫的主表面上，如粘合剂20，连接方式还可以采用，如Velcro接合方法，粘接或热封工艺。适用的粘合剂是压敏热熔的，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。
连接物质必须提供盖面与矿物纤维垫的接合，从而足以使垫通过盖面材料而操纵。因此，连接物质起着防止盖面和垫之间相对运动的作用。
连接物质，特别是如果它是一种粘合剂的话，必须具有足够低的质量以致不会过度增加在粘合条件下具有盖面的垫的火焰蔓延。火焰蔓延试验是ASTM E84试验，在ASTM E84火焰蔓延试验下的测量必须针对在粘合条件下盖面材料进行。另外，盖面材料和粘合材料的质量要足够低，以便通过火焰蔓延试验，并在不含阻燃剂时具有25以下的火焰蔓延数值。对本发明来说，术语“不含阻燃剂”意味着材料或是实际上不含阻燃剂，或是含有极少量的阻燃剂，使得在产品不包含阻燃剂的情况下，盖面在粘合条件下，将仍可通过火焰蔓延试验，并具有25或以下的火焰蔓延数值。由于不需要阻燃剂，所以对于材料成本来说，本发明的競争力大为增强。试验包括在产品的一端暴露于火焰时，确定火焰沿特殊条件下的产品传播的程度。
如图1所示，侧面是未覆盖的，这使得垫在包装操作过程中能够迅速地压缩，由于许多绝缘垫在其包装和运输过程中可被高程度地压缩，那么，在压缩工艺过程中使绝缘包装内的空气迅速地被释放将是重要的。
如图2所示，绝缘垫可以提供侧盖面材料22，侧盖面材料可以是接纳绝缘产品内灰尘的任何材料，而它仍具有足够的多孔性使得在压缩过程中垫内的空气能够迅速地排出。最便利的盖面材料可以是与用于主表面上的材料相同的盖面材料，具有许多孔。再有，盖面材料可以切成片状使得在压缩过程中能够排放空气，但是在静态条件下会出现看似固体的现象。可用于本发明的其它侧盖面材料可以是任何稀松布料或网状编织材料，纺织或无纺材料，由聚合纤维或玻璃纤维制成的材料。侧盖面材料在其压缩工艺过程中最好具有至少占其表面10%的开孔。在本发明的一个实施例中，侧盖面材料22，以及盖面材料18，是粘接到垫上的。
将盖面材料加到通常未加盖的垫上，从而使具有该结构的垫提高了其在居所屋顶的可操纵性和可安装性。另外，由于盖面材料覆盖了垫，所以任何表面的不平整，包括可见的表面缺陷，均可被覆盖。再有，可以将一定量的废的或回收的玻璃纤维材料加到产品中，而不损坏其表面美观。还有，矿物纤维绝缘垫可以采用比其它情况下低的有机粘合剂材料数量来制成，最好是，粘合材料的数量是在未加盖面垫重量的约1-7%范围内，更好是，粘合剂的量为未加盖面垫的重量的1-4.6%之间。该粘合剂对于本技术领域的普通人员来说是众所周知的。
盖面材料的特征之一是，它必须具有足够的光滑度，使得垫能够推入或滑入现存屋顶绝缘材料顶部的位置上，盖面垫在其拉过或拖过未加盖面的玻璃纤维垫时的动摩擦系数最好小于1.0，其中未加盖面垫具有每立方英尺约05%-0.8磅的密度。
ASTM试验D2534-88是一种用以确定蜡涂层动摩擦系数的标准试验方法。类似于D2534-88的动态试验可用来确定适用于矿物纤维绝缘的各种盖面材料的动摩擦系数。可制成R-13玻璃纤维绝缘的基准垫，基准垫具有每立方英尺约0.7磅的密度，并且尺寸为1英尺×1英尺×约3-5/8英寸，基准垫是在顶面有盖面，而在底面无盖面。根据ASTM D2534-88的基本原理，将垫以每分钟20英寸的速度拉过待测的各种表面，动摩擦系数可通过测量所遇到的摩擦阻力值来确定。
在图3中示出了所用设备，其中将具有盖面26的基准垫24拉过试验表面28，借助于线30来拉基准垫，其中线通过滚轮32而转向上，并且将其连接到力测量装置上。可以采用适于测量线上负载的任何装置，如力的传感器或Instron负载测力器34。动摩擦系数就是测量基准垫底面与试验表面或待测盖面材料28的顶面之间的摩擦力。
实施例按照上述试验步骤，将基准垫拉过五种不同材料，其结果如下。
试样 摩擦系数未穿孔的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牛皮纸 0.186
AC胶合板 2.5未加盖面的玻璃纤维垫 7.73上述数据表明，盖面垫具有由将一未加盖面垫滑过另一个时所显示的摩擦小得多的值。动摩擦系数最好是在约0.7-0.9范围内，总之是其小于或等于1.0。
垫的侧面情况是高多孔的，这不仅可以使垫在其压缩过程中使空气排出而能够迅速压缩，而且还可使其在所设计使用的位置上在产品打开包装以后便于产品的回复。最好是，垫能够从压缩到预定厚度的1/4后释放复原到预定的厚度。例如，如果R-19玻璃纤维绝缘垫的所需标称厚度是6英寸，那么就可将垫压缩到1.5英寸的厚度，在包装材料除去以后，垫自行回复到6英寸厚度。最好垫能够在压缩到预定厚度的1/6后而释放回复到预定厚度。
从前述事实可以很明显地看到，可以对本发明进行各种改型，然而，这些改型仍属于本发明的范围。
本发明的矿物纤维绝缘垫可以用于已经绝缘的住宅居所顶楼空间的附加绝缘。
权利要求
1.一种可压缩的矿物纤维绝缘垫，它具有相反的主表面和相反的侧表面，和施加到两主表面上的聚合盖面，该盖面粘接到垫上，以防止盖面与垫之间的相对运动，盖面厚度小于或等于1mil，并且盖面具有足够低的质量，以便在粘接条件下的火焰蔓延值可呈现为25或以下，所述垫可以在压缩到所述预定厚度的1/4以后能够释放回复到其预定的厚度。
2.按权利要求1的垫，其特征在于盖面是可透气的。
3.按权利要求2的垫，其特征在于可将盖面粘接到至少一个主表面上。
4.按权利要求3的垫，其特征在于盖面具有足够低的质量，以显示出，在粘接有盖面的主表面上，在粘接条件下和不含阻燃剂的情况下，其具有25或以下火焰蔓延值。
5.按权利要求4的垫，其特征在于盖面是由高密度高分子量的聚乙烯组成的。
6.按权利要求2的垫，其特征在于相对的侧表面覆盖有高疏松性薄膜，使得在快速压缩条件下能够将空气从垫中排出。
7.按权利要求6的垫，其特征在于可将高疏松性薄膜粘接到至少一个侧表面上。
8.按权利要求7的垫，其特征在于盖面厚度小于或等于0.6mil。
9.按权利要求8的垫，其特征在于在将盖面垫拉过具有每立方英尺约0.5-0.8磅密度的无盖面玻璃纤维垫表面时，盖面垫的动摩擦系数小于1.0。
10.按权利要求9的垫，其特征在于盖面具有小于或等于0.4mil的厚度。
全文摘要
一种可压缩矿物纤维绝缘垫，它具有相反的主表面和相反的侧表面，以及可采用连接物质将聚合盖面粘接到两主表面上以防止盖面与垫之间的相对运动，其中盖面厚度小于或等于1mil，并且盖面具有足够低的质量，以便在粘接条件下显示出25或以下的火焰蔓延值。
文档编号E04B1/74GK1096069SQ9310828
公开日1994年12月7日 申请日期1993年6月4日 优先权日1993年6月4日
发明者H·L·霍尔, C·伯丹, J·W·施科特, S·H·威廉斯, J·E·塞尔霍恩 申请人:欧文斯-科宁纤维玻璃公司