專利名稱：制造礦物纖維產(chǎn)品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造礦物纖維產(chǎn)品，具體說是有有機(jī)或聚合物加在其中的礦物纖維產(chǎn)品。更具體地，本發(fā)涉及用一種新的方法把聚合物材料加到物纖維中來制造礦物纖維產(chǎn)品。
礦物纖維產(chǎn)品，特別是由玻璃纖維制的產(chǎn)品，典型地由連續(xù)的纖維或不連續(xù)的纖維制成。多種有機(jī)涂層可涂到這些纖維上保護(hù)纖維不受磨損，把礦物纖維相互連接起來形成結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，和給礦物纖維提供與其它材料的相容性，例如，在增強(qiáng)纖維和塑料基底之間的相容性。在絕熱產(chǎn)品的情況下，礦物纖維被有機(jī)材料(如酚/甲醛粘結(jié)劑)粘結(jié)在一起形成一個(gè)彈簧形的基底，在打包時(shí)受壓縮后可復(fù)原。
把有機(jī)材料加到礦物纖維上有幾種形式?？砂堰B續(xù)的礦物纖維通過一熔池或穿過一涂料器把涂層加到纖維上，例如對(duì)連續(xù)纖維上膠。有機(jī)材料也可噴到礦物纖維上。該方法一般用于制造絕熱產(chǎn)品，其中圓柱形的礦物纖維幕與酚/甲醛粘結(jié)劑噴霧接觸。典型地，酚/甲醛粘結(jié)劑含有尿素，在涂到玻璃纖維上的液體溶液中未固化狀態(tài)下分子量約為600。
把現(xiàn)有技術(shù)的液態(tài)有機(jī)粘結(jié)劑涂到圓柱形礦物纖維幕上的一個(gè)問題是在粘結(jié)液劑滴和幕狀的礦物纖維接觸前一部分粘結(jié)劑會(huì)蒸發(fā)。蒸發(fā)掉的結(jié)劑材料成為過程中排氣流中的沾污物必須除掉以避免污染問題。另外，在礦物纖維上的粘結(jié)劑材料傾向變稠，要求徹底地清理纖維收集裝置，以防止玻璃纖維絕熱材料的塊積聚，這些塊可能落到產(chǎn)品中，造成產(chǎn)品的缺陷。
把粘結(jié)劑涂到絕熱產(chǎn)品上的另一個(gè)問題是低分子量酚/甲醛粘結(jié)劑材料沒有其它的較高分子量的聚合物材料〔如對(duì)苯二甲酸乙二醇聚酯(PET)，聚丙烯，聚苯撐硫(PPS)〕要求的性能。低分子量粘結(jié)材料的一個(gè)主要問題是要有一個(gè)固化過程，這通常要有操作上的負(fù)擔(dān)，如固化爐的建造和操作成本，處理污染問題的成本，固化程度的問題及產(chǎn)品整體性問題。如果可把較高分子量的聚合物涂到礦物纖維上制造絕熱產(chǎn)品，則可有一些改進(jìn)的特點(diǎn)。
迄今，把較高分子量的粘結(jié)劑涂到礦物纖維上以制造絕熱產(chǎn)品的試圖還不很成功。涂較高分子量粘結(jié)劑的試圖的一個(gè)問題，也是把較低分子量的酚/甲醛粘結(jié)劑涂到玻璃纖維幕上的一個(gè)問題是材料的涂復(fù)很不均勻，導(dǎo)致涂到絕熱產(chǎn)品不同部分的粘結(jié)劑材料的量有差異。如果能以更均勻的方式涂粘結(jié)劑來制造粘結(jié)劑更均勻分布的產(chǎn)品則是有利的。
現(xiàn)在發(fā)展了一種制造礦物纖維產(chǎn)品的方法，包括把聚合物材料纖維射向礦物纖維流與礦物纖維纏結(jié)，把熱量加到聚合物纖維上使得一些纖維軟化到失去纖維狀的程度，并作為非纖維狀顆粒附著到礦物纖維上。一部分礦物纖維保持纖維狀。本發(fā)明方法可以涂上分子量超過1000的粘結(jié)材料，更好是超過10,000，最好超過100,000。
按照本發(fā)明，提供了一種制造礦物纖維產(chǎn)品的方法，包括提供一礦物纖維流；把聚合物纖維射向礦物纖維流使得聚合物材料與礦物纖維聚合；對(duì)聚合物纖維加熱使得一些聚合物纖維軟化到失去其纖維狀的程度，并成非纖維狀聚合物顆粒附著到礦物纖維上，而另一些聚合物纖維仍保持它們的纖維狀；并且把有非纖維狀聚合物顆粒附著在其上的礦物纖維和聚合物纖維聚集起來形成礦物纖維產(chǎn)品。已發(fā)現(xiàn)由本發(fā)明方法制造的產(chǎn)品能制造比典型的絕熱產(chǎn)品有更大柔性及可控制性的絕熱產(chǎn)品。另外，由本發(fā)明制造的產(chǎn)品比標(biāo)準(zhǔn)的絕熱產(chǎn)品有更好的復(fù)原性。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以涂復(fù)有高分子量的熱塑性粘結(jié)劑。迄今，由于溫度的限制，還沒有成功地從礦物纖維幕的外面涂復(fù)這些粘結(jié)劑。
在本發(fā)明的一個(gè)專門實(shí)施例中，礦物纖維流含有熱氣體，它使一部分聚合物纖維軟化到失去纖維狀，而成非纖維狀聚合物顆粒附著到礦物纖維上。在本發(fā)明另一個(gè)專門實(shí)施例中，從礦物纖維圓柱形幕內(nèi)的一個(gè)位置把聚合物纖維射向礦物纖維流使得聚合材料與礦物纖維混合。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，從一個(gè)噴絲頭中離心分離出礦物纖維，在離心分離出來后，礦物纖維被加熱，并改變方向朝下形成礦物纖維與熱氣體向下移動(dòng)的幕。熱氣體的熱量使與幕接觸的一些聚合物纖維軟化到失去纖維狀并附著到礦物纖維上。
按照本發(fā)明，還提供了一種由本發(fā)明方法制造的礦物纖維產(chǎn)品。礦物纖維產(chǎn)品包括與礦物纖維混合的聚合物纖維，其中一些礦物纖維有非纖維狀的聚合物顆粒附著在其上。
在本發(fā)明另一個(gè)專門實(shí)施例中，礦物纖維產(chǎn)品包括約5％至40％重量的聚合物材料。
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，附圖中

圖1是實(shí)施本發(fā)明方法的裝置的示意正視圖，用來離心分離出玻璃纖維；圖2是由本發(fā)明方法制造的礦物纖維產(chǎn)品。
雖然可以明白本發(fā)明可以用其它的可熱軟化的礦物材料(如石頭、渣和玄武巖)實(shí)施，但是下面參照玻璃纖維的成形操作來說明。
如圖1所示，玻璃噴絲頭10由軸14驅(qū)動(dòng)在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線12上轉(zhuǎn)動(dòng)。給噴絲頭提供熔融的玻璃流16，該流離心通過噴絲頭的壁形成玻璃纖維18。借助于環(huán)形燃燒器20的熱量在緊靠噴絲頭的外面把玻璃纖維保持在軟的可拉細(xì)的狀態(tài)。徑向移動(dòng)的玻璃纖維被鼓風(fēng)機(jī)21吹向下成為向下移動(dòng)(也就是沿噴絲頭的軸線方向移動(dòng))的圓柱形的纖維幕22。造成向下移動(dòng)的圓柱形的纖維幕的方法是現(xiàn)有技術(shù)已知的。
應(yīng)該明白，也可以通過其它方法得到礦物纖維，如用輪捻線的方法，或用吹氣法。在任一情況下，把聚合物纖維射向礦物纖維流形成混合。
在玻璃噴絲頭下面是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置用來從纖維幕的里面的一個(gè)位置分配聚合物纖維與纖維幕接觸。在圖1所示的實(shí)施例中，包括的是使用第二個(gè)噴絲頭，聚合物噴絲頭24，用來分配聚合物材料與纖維幕接觸。該聚合物噴絲頭安裝成可以任何形式轉(zhuǎn)動(dòng)。如所示，可以安裝支承件26與玻璃噴絲頭直接接觸，可一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
對(duì)聚合物噴絲頭供應(yīng)熔融聚合物材料流28。如所示，該流可通過玻璃噴絲頭軸的空心部分供入。該熔融聚合物可以用對(duì)聚合物材料(如PET)專業(yè)一般已知的擠出設(shè)備制造成供應(yīng)。
取決于聚合物材料的粘度、表面張力和其它參數(shù)，及聚合物噴絲頭的轉(zhuǎn)速和孔的尺寸，可從聚合物噴絲頭制造出聚合物纖維30，聚合物纖維徑向向外運(yùn)動(dòng)，在那里它們與礦物纖維會(huì)合及混和。
由于玻璃纖維及玻璃噴絲頭在約927℃(1700°F)的溫度下工作，聚合物纖維迅速刺入高溫區(qū)，使聚合物纖維軟化。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些聚合物纖維熔化，形成液滴或其它顆粒，它們附著到一些礦物纖維上。另一些聚合物纖維保持它們的纖維形狀，結(jié)果有聚合物纖維在礦物纖維包32中。一些聚合物材料保持它們的纖維形狀，而另一些聚合物材料部分形成聚合物顆粒附著到礦物纖維的理由還不清楚?？赡苁且恍┚酆衔锢w維并不軟化到使它們失去纖維形狀轉(zhuǎn)為更成球形所需的程度?；蛘撸m然全部聚合物纖維軟化，而只有一部分是軟化狀態(tài)與礦物纖維接觸。
為了確保聚合物材料不經(jīng)受超過降解或氧化極限的溫度，可用一個(gè)冷卻裝置(如噴水器34)來控制聚合物纖維或聚合物材料經(jīng)受的溫度制度。噴水器可以是任何一種可把精細(xì)分散的水份供入運(yùn)動(dòng)的聚合物材料附近的合適的裝置，冷卻裝置的另一個(gè)實(shí)例是一個(gè)氣流裝置(未示出)，它把空氣噴向聚合物顆?；蚶w維來控制聚合物材料與礦物纖維會(huì)合處的溫度。
在混合后，聚合物材料及礦物纖維聚集起來形成一個(gè)包，任選地，該包可穿過一爐子34，使礦物纖維包的形狀重新固定下來以便制造礦物纖維產(chǎn)品36。
如圖2所示，該玻璃纖維產(chǎn)品包括礦物纖維18和聚合物纖維30。一些礦物纖維有附著在其上的顆粒狀聚合物材料，而另一些礦物纖維完全被聚合物材料包復(fù)著。
雖然圖1所示的本發(fā)明使用PET聚合物材料，應(yīng)該明白，其它高分子量聚合物材料也可以用在本發(fā)明。實(shí)例包括聚碳酸酯材料，聚丙烯，聚苯乙烯，和聚硫化物。
應(yīng)該明白各種量的聚合物材料和礦物纖維材料可以提供到最終的礦物纖維產(chǎn)品中。例如，典型的建筑絕熱材料有5％(重量)的酚/甲醛，而本發(fā)明制造的絕熱產(chǎn)品可以有同樣的聚合物材料與礦物纖維產(chǎn)品的重量比。絕熱的模制介質(zhì)產(chǎn)品的聚合物材料范圍約為礦物纖維產(chǎn)品重量的5％到40％，最好為約10％到30％。其它的礦物纖維產(chǎn)品可包括聚合物材料的量超過礦物纖維產(chǎn)品的50％，甚至可以超過70％。實(shí)例本發(fā)明的方法可用于制造PET/玻璃纖維產(chǎn)品。玻璃纖維噴絲頭有5000個(gè)孔并在生產(chǎn)率為約495kg/小時(shí)(或1100磅/小時(shí))條件下工作。PET材料供到裝來在玻璃噴絲頭下面轉(zhuǎn)動(dòng)的聚合物噴絲頭。聚合物噴絲頭有約7000個(gè)孔，產(chǎn)量為約22.5kg/小時(shí)(或50磅/小時(shí))。PET材料分子量超過200,000。噴絲頭保持在不同的溫度以便分別成功地處理玻璃和聚合物材料。
最終產(chǎn)品為玻璃纖維和聚合物纖維均勻的混合物，一些聚合物材料附著在玻璃纖維上，而保持另一些聚合物作為混合的聚合的纖維。發(fā)現(xiàn)該試驗(yàn)的產(chǎn)品比傳統(tǒng)的玻璃纖維毛模制介質(zhì)柔性更好，在撓曲下有更大的抗裂性。當(dāng)在典型的玻璃纖維毛模制介質(zhì)裝置中成型時(shí)，本發(fā)明的產(chǎn)品有更優(yōu)越的結(jié)果，主要在撓曲下有更大的抗裂性。當(dāng)模制時(shí)，這優(yōu)點(diǎn)是明顯的，無論如制造出，或者用如酚/甲醛之類樹脂后處理。在成形前，該產(chǎn)品也顯示出比標(biāo)準(zhǔn)的酚/甲醛產(chǎn)品有更好的回收特征。另外，對(duì)產(chǎn)品施以紫外光更清楚地指出PET/玻璃纖維產(chǎn)品比典型的酚/甲醛產(chǎn)品有更均勻的混合分布。
很明顯從上面所述對(duì)本發(fā)明可以作各種改型。但是這些改型也應(yīng)屬于本發(fā)明的范圍。
工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明在制造礦物纖維產(chǎn)品時(shí)很有用，如制造用作絕熱產(chǎn)品和玻璃纖維結(jié)構(gòu)產(chǎn)品之類的玻璃纖維產(chǎn)品。可用高性能的聚合物纖維(如PPS)代替礦物纖維制造全聚合物纖維。
權(quán)利要求
1.一種制造礦物纖維產(chǎn)品的方法，包括a.提供一礦物纖維流；b.把聚合物纖維流射向礦物纖維流使得聚合物纖維與礦物纖維混合；c.對(duì)聚合物纖維加熱使得一些聚合物纖維軟化到失去其纖維狀的程度，并成非纖維狀聚合物顆粒附著到礦物纖維上，而另一些聚合物纖維仍保持它們的纖維狀；和d.把有非纖維狀聚合物顆粒附著在其上的礦物纖維，和聚合物纖維聚集起來形成礦物纖維產(chǎn)品。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的礦物纖維流含有熱氣體，它使一部分聚合物纖維軟化而失去纖維狀，并以非纖維狀的聚合物顆粒附著到礦物纖維上。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于包括從礦物纖維圓柱形幕內(nèi)的一個(gè)位置把聚合物纖維射向礦物纖維流，使得聚合物纖維與礦物纖維混合。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述的聚合物材料的分子量為大于1000。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的聚合物材料的分子量為大于1000。
6.一種制造礦物纖維產(chǎn)品的方法，包括a.用一噴絲頭離心分離出礦物纖維，b.加熱礦物纖維，并改變它們的方向形成礦物纖維與熱氣體的向下移動(dòng)的幕；c.把聚合物纖維射向該幕，使聚合物材料與礦物纖維混合，其中熱氣體的熱量使一些聚合物纖維軟化劑到失去纖維狀的程度，并以非纖維狀的聚合物顆粒附著到礦物纖維上，而另一部分聚合物纖維保持它們的纖維狀，和d.把有非纖維狀聚合物顆粒附著在其上的礦物纖維和聚合物纖維聚集起來形成礦物纖維產(chǎn)品。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于包括從礦物纖維圓柱幕內(nèi)的一個(gè)位置把聚合物纖維射向該幕使得聚合物纖維與礦物纖維混合。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述的聚合物材料的分子量大于1000。
9.按照權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述的聚合物材料的分子量大于10000。
10.由權(quán)利要求1所述的方法制造的礦物纖維產(chǎn)品，包括與附著有非纖維狀聚合物顆粒的礦物纖維混合的聚合物纖維。
11.按照權(quán)利要求10的礦物纖維產(chǎn)品，其特征在于包括約5％至40％重量的聚合物材料。
12.由權(quán)利要求2所述的方法制造的礦物纖維產(chǎn)品，其特征在于包括與附著有非纖維狀聚合物顆粒的礦物纖維混合的聚合物纖維。
13.按照權(quán)利要求12的礦物纖維產(chǎn)品，其特征在于包括的5％至40％重量的聚合物材料。
14.由權(quán)利要求4所述的方法制造的礦物纖維產(chǎn)品，其特征在于包括與附著有非纖維狀聚合物顆粒的礦物纖維混合的聚合物纖維。
15.按照權(quán)利要求14的礦物纖維產(chǎn)品，其特征在于包括約5％至40％重量的聚合物材料。
16.由權(quán)利要求8所述的方法制造的礦物纖維產(chǎn)品，其特征在于包括與附著有非纖維狀聚合物顆粒的礦物纖維混合的聚合物纖維。
17.按照權(quán)利要求16的礦物纖維產(chǎn)品，其特征在于包括約5％至40％重量的聚合物材料。
全文摘要
一種制造礦物纖維產(chǎn)品(36)的方法，包括提供一礦物纖維流(18)，把聚合物纖維射向礦物纖維流(18)使得與聚合物混合，對(duì)聚合物纖維(30)加熱使得一些聚合物纖維軟化到失去其纖維狀的程度，并成非纖維狀聚合物顆粒附著到礦物纖維(18)上，而另一些聚合物纖維仍保持它們的纖維狀。
文檔編號(hào)D06M101/16GK1133031SQ94192533
公開日1996年10月9日 申請(qǐng)日期1994年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月21日
發(fā)明者夏夫·K·巴克西, 斯蒂芬·H·威廉姆斯, 詹姆斯·W·斯科特, 蘭德爾·M·海尼斯, 拉爾夫·D·麥克拉斯 申請(qǐng)人:歐文斯-科爾寧格·費(fèi)伯格拉斯公司