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，具體說是有有機或聚合物加在其中的礦物纖維產(chǎn)品。更具體地，本發(fā)明涉及用一種新的方法把聚合物材料加到礦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。多種有機涂層可涂到這些纖維上保護纖維不受磨損，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，礦物纖維被有機材料(如酚/甲醛粘結(jié)劑)粘結(jié)在一起形成一個彈簧形的基底，在打包時受壓縮后可復(fù)原。
把有機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，例如對連續(xù)纖維上膠。有機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)有機粘結(jié)劑涂到圓柱形礦物纖維幕上的一個問題是在粘結(jié)劑液滴和幕狀的礦物纖維接觸前一部分粘結(jié)劑會蒸發(fā)。蒸發(fā)掉的粘結(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)材料的一個主要問題是要有一個固化過程，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，則可有一些改進的特點。
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)在已發(fā)展了一種制造礦物纖維的方法，包括在礦物纖維圓柱形幕內(nèi)噴射聚合物材料與礦物纖維纏結(jié)以便制造改進的礦物纖維產(chǎn)品。通過從幕中的一個位置噴射粘結(jié)劑材料，使該材料可與礦物纖維混合得更均勻以提供一種特別均勻的粘結(jié)產(chǎn)品。本發(fā)明的方法可以使用分子量超過1000的粘結(jié)劑材料，較好地為分子量超過10000，最好超過100000。
按照本發(fā)明，提供了一種制造礦物纖維產(chǎn)品的方法，包括用噴絲頭離心分離出礦物纖維；形成一個沿噴絲頭軸向移動的礦物纖維幕；在所述的幕中的一個位置把分子量大于1000的聚合物材料噴射向所述的幕，使聚合物材料和礦物纖維混合；聚集已混合的聚合物材料與礦物纖維形成礦物纖維產(chǎn)品。已發(fā)現(xiàn)由本發(fā)明的方法制造的產(chǎn)品比典型的絕熱產(chǎn)品有更大的柔性及可處理性。另外，由本發(fā)明制造的產(chǎn)品比標(biāo)準(zhǔn)的絕熱產(chǎn)品有改進的回復(fù)性。
在本發(fā)明的一個專門實施例中，在噴射步驟中包括用第二噴絲頭離心分離聚合物材料。第二噴絲頭可形成噴射向所述的幕的聚合物纖維?；蛘叩诙娊z頭可把聚合物材料以非纖維形式噴射向礦物纖維。
在本發(fā)明的一個專門實施例中，聚合物材料，不管是纖維或顆粒狀噴射到與在加熱區(qū)的礦物纖維纏結(jié)，使得聚合物材料或聚合物纖維在與所述的幕的礦物纖維混合時成軟化狀態(tài)。在本發(fā)明的另一個實施例中聚合物材料以薄膜形式噴射向所述的幕。
在本發(fā)明的一個新方面，把第一聚合物材料離心分離形成第一聚合物纖維，在所述的幕中的一個位置把分子量大于1000的第二聚合物材料噴射向所述的幕與第一聚合物纖維混合。最終產(chǎn)品包括第一聚合物纖維和混合的第二聚合物材料。
在本發(fā)明的一個專門實施例中，第一聚合物纖維是聚苯撐硫(PPS)，而第二聚合材料是PET。
下面通過附圖及實施例說明本發(fā)明，附圖中

圖1是實施本發(fā)明方法的裝置的示意正視圖，該裝置正用來使離心分離出玻璃纖維；圖2是本發(fā)明用的聚合物噴絲頭的另一實施例的示意的正視圖；圖3是本發(fā)明用的聚合物噴絲頭再一個實施例的示意的正視圖；和圖4是本發(fā)明另一實施例的示意的正視圖，其中從第一聚合物噴絲頭離心分離出第一聚合物，而從第一聚合物纖維的幕中離心分離出第二聚合物材料。
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)動在轉(zhuǎn)動軸線12上轉(zhuǎn)動。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)。徑向移動的玻璃纖維被鼓風(fēng)機21吹向下成為向下移動也就是沿噴絲頭的軸線方向移動)的圓柱形的纖維幕22。造成向下移動的圓柱形的纖維幕的方法是現(xiàn)有技術(shù)已知的。
在玻璃噴絲頭下面是一個轉(zhuǎn)動裝置用來從纖維幕的里面的一個位置分配聚合物纖維與纖維幕接觸。在圖1所示的實施例中，包括的是使用第二個噴絲頭，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。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。
對聚合物噴絲頭供應(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聚合物材料(如PET)專業(yè)一般已知的擠出設(shè)備制造或供應(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動，在那里它們與礦物纖維會合及混和。
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。可能是一些聚合物纖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?，雖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最終分散的水份供入運動的聚合物材料附近的合適的裝置，冷卻裝置的另一個實例是一個氣流裝置(未示出)，它把空氣噴向聚合物顆粒或纖維來控制聚合物材料與礦物纖維會合處的溫度。
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。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是它可以用高分子量的熱塑性粘結(jié)劑。迄今，這些粘結(jié)劑還不能成功從幕外涂上，因為受溫度的限制。
聚合物材料沒有必要以纖維狀供應(yīng)以便與礦物纖維纏在一起。聚合物材料可用帶槽縫40的聚合物噴絲頭24A(如圖2所示)制造的顆?；驇罟?yīng)。
如圖3所示，聚合物噴絲頭24B可設(shè)有槽縫44，制造徑向移動的聚合物材料薄膜，它與礦物纖維結(jié)合形成附著有聚合物纖維的礦物纖維。
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50000個孔并在生產(chǎn)率為約495kg/小時(或1100磅/小時)條件下工作。PET材料供到裝來在玻璃噴絲頭下面轉(zhuǎn)動的聚合物噴絲頭。聚合物噴絲頭有約7000個孔，產(chǎn)量為約22.5kg/小時(或50磅/小時)。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物纖維。發(fā)現(xiàn)該試驗的產(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，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，這優(yōu)點是明顯的，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。
本發(fā)明的方法可用來制造由兩種不同的聚合物材料制成的纖維產(chǎn)品。最好，這兩種聚合物材料通過使用同軸離心法或噴絲頭的共同形成纖維的方法來混合。如圖4所示，第一聚合物纖維50可以由第一聚合物噴絲頭52離心分離出，并用合適的裝置如環(huán)形風(fēng)扇54把方向轉(zhuǎn)向下形成第一聚合物纖維的幕。在幕中設(shè)有第二聚合物噴絲頭58，把第二聚合物纖維分配入幕中，應(yīng)該明白任何把第二聚合物纖維分配成與第一聚合物纖維接合起來的裝置都可以用。最好，第二聚合物材料制成纖維，并成聚合物纖維噴向第一聚合物材料幕。無論對第一聚合物纖維或第二聚合物纖維，把熱量供應(yīng)到纖維化過程中是有利的。這一點可用任何合適的裝置，如環(huán)形燃燒器62提供。
由本發(fā)明實施例制造的一種最佳的纖維產(chǎn)品包括由聚苯撐硫(PPS)制的第一聚合物纖維和混合量的PET材料。最好，PPS纖維比PET纖維更厚使纖維產(chǎn)品有更大的頂層。PET纖維對纖維產(chǎn)品提供了強度。應(yīng)該明白PET材料可以以這種方式加進，也就是使它有部分熔化，形成在PPS纖維上的顆料物。
從上述很明顯，本發(fā)明可以作出各種改型。但是這些都應(yīng)考慮在本發(fā)明精神范圍內(nèi)。
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?？捎酶咝阅艿木酆衔锢w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，包括以下步驟a.用一個噴絲頭離心出礦物纖維；b.形成一個沿噴絲頭軸向移動的礦物纖維幕；c.在所述的幕中的一個位置把分子量大于1000的聚合物材料噴射向所述的幕，使聚合物材料和礦物纖維混合；d.聚集已混合的聚合物材料與礦物纖維形成礦物纖維產(chǎn)品。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述的噴射步驟中包括用第二噴絲頭離心分離出聚合物材料。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述的噴射步驟中包括由聚合物材料形成聚合物纖維和把聚合物纖維射向所述的幕。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于還包括加熱至少一部分聚合物纖維使得它們與所述的幕混合時是成軟化狀態(tài)。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的聚合物成薄膜狀噴射向所述的幕。
6.按照權(quán)利要求的方法，其特征在于所述的聚合物材料的分子量大于10000。
7.按照權(quán)利要求的方法，其特征在于所述的聚合物材料的分子量大于100000。
8.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的聚合物材料包括至少為礦物纖維產(chǎn)品重量的50％。
9.一種制造礦物纖維產(chǎn)品的方法，包括下列步驟a.用噴絲頭離心分離礦物纖維；b.形成一個沿噴絲頭軸向移動的礦物纖維幕；c.用設(shè)在所述的幕中的第二噴絲頭離心分離出具有分子量大于1000的聚合物材料形成聚合物纖維，把聚合物纖維噴射向所述的幕，使聚合物材料和礦物纖維混合；d.聚集已混合的聚合物材料與礦物纖維形成礦物纖維產(chǎn)品。
10.按照權(quán)利要求8的方法，其特征在于還包括加熱至少一部分聚合物纖維使得它們與所述的幕纏結(jié)時是成軟化狀態(tài)。
11.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述的聚合物分子量大于10000。
12.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述的聚合物分子量大于100000。
13.一種制造礦物纖維產(chǎn)品的方法，包括下列步驟a.用噴絲頭從第一聚合物材料離心分離出聚合物纖維；b.形成一個沿噴絲頭軸向移動的第一聚合物纖維的幕；c.在所述的幕中的一個位置把分子量大于1000的第二聚合物材料噴射向所述的幕，使第二聚合物材料和第一聚合物纖維混合；d.聚集已混合的第二聚合物材料和第一聚合物纖維形成纖維產(chǎn)品。
14.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的噴射步驟包括用第二噴絲頭離心分離出第二聚合物材料。
15.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述的噴射步驟中包括由第二聚合物材料形成第二聚合物纖維和把第二聚合物纖維噴射向所述的幕。
16.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于還包括加熱至少一部分第二聚合物纖維使得它們與所述的幕混合時是成軟化狀態(tài)。
17.按照權(quán)利要求的方法，其特征在于所述的第二聚合物材料成薄膜狀噴射向所述的幕。
18.按照權(quán)利要求13-17的方法。其特征在于所述的第二聚合物材料的分子量大于10000。
19.按照權(quán)利要求13的方法，其特征在于所述的第二聚合物材料的分子量大于100000。
20.按照權(quán)利要求13的方法，其特征在于所述的第一種聚合物材料是PPS和第二聚合物材料是PET。
全文摘要
一種制造礦物纖維產(chǎn)品(36)的方法，包括用一個噴絲頭(10)離心出礦物纖維；形成一個沿噴絲頭(10)軸向移動的礦物纖維幕(22)；在所述的幕(22)中的一個位置把分子量大于1000的聚合物材料噴射向所述的幕(22)使聚合物材料和礦物纖維混合；聚集已混合的聚合物材料與礦物纖維形成礦物纖維產(chǎn)品(36)。
文檔編號E04B1/76GK1133030SQ9419253
公開日1996年10月9日 申請日期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 申請人:歐文斯-科爾寧格·費伯格拉斯公司