形成矿棉和矿棉制品的方法和装置制造方法及图纸

提供了玻璃纤维隔热制品和制造具有更少应力升高缺陷的小直径玻璃纤维的方法。本发明专利技术的隔热制品可以用至少约２０％或更多的纤维密度减小提供相同的热阻或Ｒ－值，并且获得可接受的压缩后标称厚度恢复率。本发明专利技术提供的方法通过组合较低细化气体速度和使用具有更多更小孔的纺丝器可以生产具有更少缺陷的细直径玻璃纤维。本发明专利技术的一种优选方法使用一种矿物纤维的内部离心装置，包括装备周边带的离心机，周边带贯穿了分布在许多环形区域（ＺＡ）中的喷嘴，这些环形区域相互上下重叠布置，假定离心机处于离心位置。根据本发明专利技术，该装置还包括至少两个环形区域（ＺＡ１，ＺＡ２），其单位表面积的喷嘴数相差大于或等于５％，特别是大于或等于１０％，甚至２０％。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Method and apparatus for forming mineral wool and mineral wool products

Glass fiber heat insulation articles and methods of manufacturing small-diameter glass fibers with less stress rise defects are provided. The heat insulation article of the present invention can provide the same thermal resistance or R value by reducing the fiber density of at least about 20% or more, and obtain an acceptable nominal thickness recovery rate after compression. The method provided by the invention can produce a fine diameter glass fiber with less defects by combining a lower refining gas velocity and using a spinning machine having more smaller apertures. The internal centrifugal device a preferred method of the invention use a mineral fibre, including the surrounding equipment centrifuge zone, peripheral zone throughout the distribution in many annular region (ZA) in the annular region between the nozzle, overlapping up and down, assumed in centrifuge centrifugal position. According to the invention, the device also includes at least two annular region (ZA1, ZA2), the unit surface area difference of nozzle number is greater than or equal to 5%, is greater than or equal to 10%, or even 20%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过内部离心结合高温气流拉伸的方法形成矿物纤维或其它热塑性材料的技术。其特别应用于意欲用于例如隔热和/或隔音制品的组合物中的玻璃棉的工业生产。小直径玻璃纤维和其它热塑性材料已经用于许多用途，包括隔音或隔热材料。当小直径玻璃纤维组合成网(在本文中可以互换地指“毯”、“毡”或“毛填充物”)时，各自缺少强度或刚性的玻璃纤维可以树脂粘合并形成相当强、轻质、高度可压缩的和有弹性的毡。隔热毡可以用纸或塑料覆面，或者不用覆面。本专利技术涉及的纤维形成方法由以下步骤组成向离心机中送入细熔融玻璃料流，所述离心机也称为纤维化纺丝器，其高速旋转并在其周边上有非常多的喷嘴，玻璃在离心力的作用下通过这些喷嘴以单丝形式喷出。这些单丝然后经过高温和沿着离心机壁的高速环状拉伸气流的作用。该气流使它们变细并把它们转变成纤维。所形成的纤维被该气态拉伸气流携带到接受机构，所述接受机构通常由透气性带组成。当它们向下拉伸时，把粘合纤维成为棉制品所需的粘合剂喷洒到纤维上，然后收集纤维并形成毡。该方法称为“内离心法”以上一般描述的离心喷吹、细化玻璃纤维化技术已经在玻璃纤维建筑隔热毡和毯生产中商业应用了许多年，目前制造的显著百分数的玻璃纤维隔热材料利用该技术制造。该方法的各种形式的细节公开在例如U.S.RE 24,708、2,984,864、2991,507、3,007,196、3,017,663、3,020,586、3,084,381、3,084,525、3,254,977、3,304,164、3,819,345、4,203,774、4,759,974和5,743,932中，它们引入本文作为参考。该方法已经经历了许多改进，例如，其中一些特别涉及纤维化纺丝器，另一些涉及产生环状拉伸气流的方法，使用特定类型的燃烧器。关于最后一点，具体参见EP-B-0 189 354、EP-B-0 519 797、WO97/15532。玻璃纤维化过程极其复杂并且要求大量变量参数的平衡。已知技术的许多细节本文不再重复，相反，对于这样的公开内容参考上述专利。但是，将考虑现有技术的一些有限的方面，特别是与本专利技术相关的那些部分。在离心喷吹细化方法中，燃烧器压力以及靠近纺丝器壁的细化气体速度对于纤维细化的优化是重要的。纺丝器设计和操作也是重要的参数，特别是考虑到现有纺丝器设计的较短寿命和纺丝器更换的极高成本。关于纤维化纺丝器，专利FR 1,382,917(1963年2月27日申请)描述了一种纤维化装置，其原理仍然广泛应用把熔融材料引导到一个其垂直壁含有喷嘴的篮子，通过这些喷嘴，所述材料被喷到连接到该篮子的旋转体壁上，这些侧壁含有许多喷嘴。该壁称为纤维化纺丝器的“带(band)”。为了获得良好质量的纤维化，这些喷嘴分布在环状的排中，喷嘴的直径根据它们所属的排而变化，该直径从带的顶部到底部减小。在本专利技术的范围内，离心机的“顶部”关于离心位置的离心机而定义，即根据基本垂直的轴(旋转轴)。在早期的离心喷吹细化设备中所用的纺丝器通常具有约200mm的直径并且具有通常包括4,000-6000个孔的圆周壁，熔融玻璃通过这些孔形成最初的玻璃流，其由环形喷吹进行细化。已经认识到，对于保持合格的纤维质量，对每个纺丝器喷嘴的拉丝速度存在实际上的极限，每个喷嘴的最大速度为约0.9-1.4千克/天。但是，增大一定生产线产量的经济要求导致拉丝速度增大，尽管产品质量降低。在提高给定直径的纺丝器产量的努力中，纺丝器周边壁的孔数已经被增大到约23,000个，纺丝器直径已经被增大到约400-600mm。参见U.S.4,759,974。尽管实现了拉丝速度的一些增加，但是在该工业中长期以来建立的信念是对于由一些因素控制的喷嘴密度增大存在实际的限制，这些因素如必需保持不连续的玻璃流从纺丝器周边出现和其它潜在的制造问题。对于该基本原理已经进行了改进，如特别在专利FR 2,443,436中所示，其中，这些机理使得可以获得来自纺丝器带顶部和底部的熔融材料的层流。另一个重要的因素是纤维的细度(平均直径)。已经良好地确定，对于给定密度的毯，纤维越细，层的耐热性越大。因此，包含较细纤维的隔热制品较薄，并具有与较粗纤维的较厚制品相同的隔热值。或者类似地，较细纤维的制品可以比相同厚度的粗纤维的制品致密度低并具有相同的隔热值。在隔热毡和毯制品的装运和包装中，高压缩性能是优选的。希望的是压缩用于装运的毡，然后使其快速可靠地恢复到希望的尺寸。目前的毡隔热制品受同时保持足够恢复率的可能压缩量限制。在压缩制品时，粘合剂保持固定而纤维本身折曲。随着由于外加压力在纤维上的应力增大，纤维破坏。当纤维破坏时，断裂通常起始于“应力升高缺陷”的位置，如裂纹、瑕疵或纤维材料中的其它薄弱点。纤维直径约小，裂纹从应力升高缺陷通过横截面扩展越快并导致断开。虽然由于其经济效率和隔热效率细纤维被认为是理想的，但是现代离心喷吹技术已经不能生产平均纤维直径远小于3.9微米的毯而没有不可接受地降低这样的毯从压缩状态恢复的能力。虽然不限于任何一种理论，但是可以认为现有的纺丝器和燃烧器设计限制技术人员制造更细的纤维而没有在纤维中产生大量应力升高缺陷。这些小的裂纹和不完整一般阻止用小纤维制成的毯或毡恢复合格量的其原始厚度。因此，工业上仍然需要纤维隔热制品，如毡和毯，其含有平均直径小于4微米的纤维，但是在压缩后还提供足够的恢复率，如包装在卷中或聚合物薄膜中。在隔热工业中还需要生产更高强度、更细的玻璃和聚合物纤维的离心喷吹细化方法。因此，本专利技术的目的是改善通过矿物纤维的内离心进行纤维化的装置和方法。这种改进特别集中在所获得的纤维质量和该方法产量增大的方面。根据该目的，在较不激烈的纤维细化环境内生产纤维，以便能使小于3.5微米的小直径纤维用在隔热制品中，而没有牺牲高质量或合格的压缩后恢复量。在本专利技术方法的另一个实施方案中，提供一种玻璃材料，其被熔融并分布在纺丝器。玻璃材料通过许多其喷嘴离心，形成许多玻璃流。这些玻璃流用纺丝器外部附近的气流细化，形成平均直径不大于3.5微米的玻璃纤维。通过不大于约10-25(英寸水柱)(250-635mm CE“colonne d’eau”)，优选小于23(英寸水柱)(580mmCE)的燃烧器内部压力产生该气流。这些小纤维然后与树脂组合形成具有至少约100g/g的ASTM C686分离强度的隔热制品，其表现出其压缩后名义厚度的显著恢复率。与现有隔热制品相比，如用平均直径约3.9微米或更大的玻璃纤维制备的隔热毡，本专利技术隔热制品具有棉状触感，其在与人的皮肤接触时不会引起明显的发痒或刺激。本文所用的“隔热制品”包括未覆面或覆面的毡、毯和卷。隔热制品希望地包括树脂粘合剂，但是这并不总是要求的，只要产品具有一些粘结性，并且不是疏松填充的隔热制品即可。隔热制品可以用于复合材料增强、隔音并且可能通过添加附加的材料压缩或使其成板状。本专利技术的一些实施方案，与传统的毡隔热制品相比时，对于相同的密度，可以提供最高为10％的更高隔热性能，或者对于相同的隔热性能或R值，可以提供至少约20％的密度减小。由于更小的玻璃材料成本，这些创新的制品相对于类似R值的商品毡，还产生大量的成本节约。在本专利技术的另一个实施例中，通过熔融玻璃材料和使其通过许多纺丝器喷嘴离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造玻璃纤维隔热制品的方法，其特征在于：　　　　ａ）提供至少一种玻璃材料；　　　　ｂ）熔化该玻璃材料；　　　　ｃ）使所述熔融玻璃材料分布在具有许多纺丝器喷嘴（１４）的纺丝器（离心机）（１）中；　　　　ｄ）离心该熔融玻璃材料通过所述许多纺丝器喷嘴（１４）形成许多玻璃流（１５）；　　　　ｅ）用靠近纺丝器（１）外面的气流细化所述玻璃流（１５）形成平均直径不大于约３．５微米的玻璃纤维（１０），所述气流基本由燃烧器（９）提供，燃烧器压力为约１０－２５英寸水柱（２５０－６３５ｍｍ　　ＣＥ），优选小于２５英寸水柱（５８０ｍｍ　　ＣＥ），所述燃烧器有一对燃烧器嘴子部分（５４，５６），它们分开至少８ｍｍ的宽度，优选为８．１－８．５ｍｍ；　　　　ｆ）把纤维（１０）与树脂粘合剂结合在一起形成隔热制品，该隔热制品的ＡＳＴＭ　　Ｃ６８６分离强度为至少约１００ｇ／ｇ，并且在压缩后基本恢复其标称厚度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M特拉波尔德，A杨，S贝奥费尔斯，C瓦纳，
申请(专利权)人：圣戈班伊索福公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]