專利名稱：形成礦棉和礦棉制品的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過內部離心結合高溫氣流拉伸的方法形成礦物纖維或其它熱塑性材料的技術。其特別應用于意欲用于例如隔熱和/或隔音制品的組合物中的玻璃棉的工業(yè)生產(chǎn)。
小直徑玻璃纖維和其它熱塑性材料已經(jīng)用于許多用途，包括隔音或隔熱材料。當小直徑玻璃纖維組合成網(wǎng)(在本文中可以互換地指“毯”、“氈”或“毛填充物”)時，各自缺少強度或剛性的玻璃纖維可以樹脂粘合并形成相當強、輕質、高度可壓縮的和有彈性的氈。隔熱氈可以用紙或塑料覆面，或者不用覆面。
本發(fā)明涉及的纖維形成方法由以下步驟組成向離心機中送入細熔融玻璃料流，所述離心機也稱為纖維化紡絲器，其高速旋轉并在其周邊上有非常多的噴嘴，玻璃在離心力的作用下通過這些噴嘴以單絲形式噴出。這些單絲然后經(jīng)過高溫和沿著離心機壁的高速環(huán)狀拉伸氣流的作用。該氣流使它們變細并把它們轉變成纖維。所形成的纖維被該氣態(tài)拉伸氣流攜帶到接受機構，所述接受機構通常由透氣性帶組成。當它們向下拉伸時，把粘合纖維成為棉制品所需的粘合劑噴灑到纖維上，然后收集纖維并形成氈。該方法稱為“內離心法”以上一般描述的離心噴吹、細化玻璃纖維化技術已經(jīng)在玻璃纖維建筑隔熱氈和毯生產(chǎn)中商業(yè)應用了許多年，目前制造的顯著百分數(shù)的玻璃纖維隔熱材料利用該技術制造。該方法的各種形式的細節(jié)公開在例如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，它們引入本文作為參考。
該方法已經(jīng)經(jīng)歷了許多改進，例如，其中一些特別涉及纖維化紡絲器，另一些涉及產(chǎn)生環(huán)狀拉伸氣流的方法，使用特定類型的燃燒器。關于最后一點，具體參見EP-B-0 189 354、EP-B-0 519 797、WO97/15532。
玻璃纖維化過程極其復雜并且要求大量變量參數(shù)的平衡。已知技術的許多細節(jié)本文不再重復，相反，對于這樣的公開內容參考上述專利。但是，將考慮現(xiàn)有技術的一些有限的方面，特別是與本發(fā)明相關的那些部分。
在離心噴吹細化方法中，燃燒器壓力以及靠近紡絲器壁的細化氣體速度對于纖維細化的優(yōu)化是重要的。紡絲器設計和操作也是重要的參數(shù)，特別是考慮到現(xiàn)有紡絲器設計的較短壽命和紡絲器更換的極高成本。
關于纖維化紡絲器，專利FR 1,382,917(1963年2月27日申請)描述了一種纖維化裝置，其原理仍然廣泛應用把熔融材料引導到一個其垂直壁含有噴嘴的籃子，通過這些噴嘴，所述材料被噴到連接到該籃子的旋轉體壁上，這些側壁含有許多噴嘴。該壁稱為纖維化紡絲器的“帶(band)”。為了獲得良好質量的纖維化，這些噴嘴分布在環(huán)狀的排中，噴嘴的直徑根據(jù)它們所屬的排而變化，該直徑從帶的頂部到底部減小。
在本發(fā)明的范圍內，離心機的“頂部”關于離心位置的離心機而定義，即根據(jù)基本垂直的軸(旋轉軸)。
在早期的離心噴吹細化設備中所用的紡絲器通常具有約200mm的直徑并且具有通常包括4,000-6000個孔的圓周壁，熔融玻璃通過這些孔形成最初的玻璃流，其由環(huán)形噴吹進行細化。已經(jīng)認識到，對于保持合格的纖維質量，對每個紡絲器噴嘴的拉絲速度存在實際上的極限，每個噴嘴的最大速度為約0.9-1.4千克/天。但是，增大一定生產(chǎn)線產(chǎn)量的經(jīng)濟要求導致拉絲速度增大，盡管產(chǎn)品質量降低。
在提高給定直徑的紡絲器產(chǎn)量的努力中，紡絲器周邊壁的孔數(shù)已經(jīng)被增大到約23,000個，紡絲器直徑已經(jīng)被增大到約400-600mm。參見U.S.4,759,974。盡管實現(xiàn)了拉絲速度的一些增加，但是在該工業(yè)中長期以來建立的信念是對于由一些因素控制的噴嘴密度增大存在實際的限制，這些因素如必需保持不連續(xù)的玻璃流從紡絲器周邊出現(xiàn)和其它潛在的制造問題。
對于該基本原理已經(jīng)進行了改進，如特別在專利FR 2,443,436中所示，其中，這些機理使得可以獲得來自紡絲器帶頂部和底部的熔融材料的層流。
另一個重要的因素是纖維的細度(平均直徑)。已經(jīng)良好地確定，對于給定密度的毯，纖維越細，層的耐熱性越大。因此，包含較細纖維的隔熱制品較薄，并具有與較粗纖維的較厚制品相同的隔熱值。或者類似地，較細纖維的制品可以比相同厚度的粗纖維的制品致密度低并具有相同的隔熱值。
在隔熱氈和毯制品的裝運和包裝中，高壓縮性能是優(yōu)選的。希望的是壓縮用于裝運的氈，然后使其快速可靠地恢復到希望的尺寸。目前的氈隔熱制品受同時保持足夠恢復率的可能壓縮量限制。在壓縮制品時，粘合劑保持固定而纖維本身折曲。隨著由于外加壓力在纖維上的應力增大，纖維破壞。當纖維破壞時，斷裂通常起始于“應力升高缺陷”的位置，如裂紋、瑕疵或纖維材料中的其它薄弱點。纖維直徑約小，裂紋從應力升高缺陷通過橫截面擴展越快并導致斷開。
雖然由于其經(jīng)濟效率和隔熱效率細纖維被認為是理想的，但是現(xiàn)代離心噴吹技術已經(jīng)不能生產(chǎn)平均纖維直徑遠小于3.9微米的毯而沒有不可接受地降低這樣的毯從壓縮狀態(tài)恢復的能力。雖然不限于任何一種理論，但是可以認為現(xiàn)有的紡絲器和燃燒器設計限制技術人員制造更細的纖維而沒有在纖維中產(chǎn)生大量應力升高缺陷。這些小的裂紋和不完整一般阻止用小纖維制成的毯或氈恢復合格量的其原始厚度。因此，工業(yè)上仍然需要纖維隔熱制品，如氈和毯，其含有平均直徑小于4微米的纖維，但是在壓縮后還提供足夠的恢復率，如包裝在卷中或聚合物薄膜中。在隔熱工業(yè)中還需要生產(chǎn)更高強度、更細的玻璃和聚合物纖維的離心噴吹細化方法。
因此，本發(fā)明的目的是改善通過礦物纖維的內離心進行纖維化的裝置和方法。這種改進特別集中在所獲得的纖維質量和該方法產(chǎn)量增大的方面。
根據(jù)該目的，在較不激烈的纖維細化環(huán)境內生產(chǎn)纖維，以便能使小于3.5微米的小直徑纖維用在隔熱制品中，而沒有犧牲高質量或合格的壓縮后恢復量。在本發(fā)明方法的另一個實施方案中，提供一種玻璃材料，其被熔融并分布在紡絲器。玻璃材料通過許多其噴嘴離心，形成許多玻璃流。這些玻璃流用紡絲器外部附近的氣流細化，形成平均直徑不大于3.5微米的玻璃纖維。通過不大于約10-25(英寸水柱)(250-635mm CE“colonne d’eau”)，優(yōu)選小于23(英寸水柱)(580mmCE)的燃燒器內部壓力產(chǎn)生該氣流。這些小纖維然后與樹脂組合形成具有至少約100g/g的ASTM C686分離強度的隔熱制品，其表現(xiàn)出其壓縮后名義厚度的顯著恢復率。
與現(xiàn)有隔熱制品相比，如用平均直徑約3.9微米或更大的玻璃纖維制備的隔熱氈，本發(fā)明隔熱制品具有棉狀觸感，其在與人的皮膚接觸時不會引起明顯的發(fā)癢或刺激。本文所用的“隔熱制品”包括未覆面或覆面的氈、毯和卷。隔熱制品希望地包括樹脂粘合劑，但是這并不總是要求的，只要產(chǎn)品具有一些粘結性，并且不是疏松填充的隔熱制品即可。隔熱制品可以用于復合材料增強、隔音并且可能通過添加附加的材料壓縮或使其成板狀。本發(fā)明的一些實施方案，與傳統(tǒng)的氈隔熱制品相比時，對于相同的密度，可以提供最高為10％的更高隔熱性能，或者對于相同的隔熱性能或R值，可以提供至少約20％的密度減小。由于更小的玻璃材料成本，這些創(chuàng)新的制品相對于類似R值的商品氈，還產(chǎn)生大量的成本節(jié)約。
在本發(fā)明的另一個實施例中，通過熔融玻璃材料和使其通過許多紡絲器噴嘴離心形成許多玻璃流生產(chǎn)玻璃纖維隔墊制品。玻璃流然后用氣流細化成平均直徑不大于約3.5微米的玻璃纖維，然后把這些纖維組合成具有以下特性的隔熱制品至少約100g/g的ASTM C686分離強度；約70-100g/Ft2的ASTM C167產(chǎn)品克重；和約等于或優(yōu)于用平均直徑約3.9微米的玻璃纖維制成的具有基本類似的外部尺寸的隔熱制品的ASTM C167厚度恢復率，并具有比3.9微米平均直徑產(chǎn)品更小的切割和場地灰塵。
使用在本公開內容中描述的離心、噴吹細化、玻璃纖維化技術的優(yōu)選方法采用諸如提供更多更小的初始玻璃流的更多紡絲器噴嘴和/或更低的纖維細化熱氣體速度等改進，優(yōu)選使用傳統(tǒng)的燃燒空氣和玻璃流速。可以認為，這些技術使得纖維細化更溫和并且大大減小對玻璃纖維的沖擊，因此玻璃纖維脆性更低，即使以在玻璃纖維氈和卷隔熱制品制造中正常不用的非常細纖維直徑生產(chǎn)。
一種優(yōu)選的方法使用用于礦物纖維的內離心的由本發(fā)明提供的裝置，該裝置包括裝有周邊帶的離心機，周邊帶貫穿一些噴嘴，這些噴嘴分布在相互上下重疊排列的環(huán)形區(qū)域上(假定離心機處于離心位置)，其包括至少兩個環(huán)狀區(qū)域，其中單位表面積上的噴嘴數(shù)(NS)差別大于或等于5％，特別是大于或等于10％，甚至20％。
在實現(xiàn)本發(fā)明的一種優(yōu)選的方法中，含有單位表面積最大數(shù)量噴嘴的環(huán)形區(qū)域位于含有單位表面積較低平均噴嘴數(shù)的另一個環(huán)形區(qū)域之下，假定離心機處于纖維化位置。
術語“環(huán)形區(qū)域”用于定義在離心機(旋轉)軸的兩個垂直平面之間含有的離心機帶的區(qū)域。在本發(fā)明范圍內，這樣的環(huán)狀區(qū)域被定義為其中單位表面積噴嘴數(shù)在所述環(huán)形區(qū)域中所含的整個帶的周邊部分上基本恒定。
單位表面積的噴嘴數(shù)NS定義為在環(huán)狀區(qū)域表面單元中含有的與該表面單元的表面積相關的噴嘴數(shù)，特別是在平均厘米數(shù)量級上。如果單位表面積噴嘴數(shù)在單個環(huán)區(qū)域表面的所有單元上變化小于0.5％，則單位表面積噴嘴數(shù)被認為基本是恒定的。環(huán)狀區(qū)域可以包括每個垂直部分的單一噴嘴，但是它通常含有若干噴嘴，特別是4-15個。術語“垂直部分”是指由上面定義的每個平面限制在垂直軸上的一部分環(huán)形區(qū)域，只要觀察到在一個水平軸上平均只有一個噴嘴，假定離心機處于纖維化位置。
礦物纖維通常用離心機制造，其中，在離心機帶的整個高度上，單位表面積的噴嘴數(shù)是恒定的。事實上，傳統(tǒng)的離心機用電極間距恒定的直線分布的電極組成的梳狀電極(comb)通過放電加工打孔。在垂直排中的噴嘴同時打孔后，移動梳狀電極進行下一排的打孔，在沿著所述帶移動梳狀電極相當于相鄰孔中心之間的水平間隙的距離后進行打孔。
該技術可以進行非常精確的打孔，并且單位表面積噴嘴數(shù)的變化非常低，具體為小于1/1000。
傳統(tǒng)的離心機一般含有2000-40,000個噴嘴，離心機的平均直徑分別為200mm-800mm。
使用根據(jù)本發(fā)明制備的裝置，已經(jīng)證明可以顯著提高纖維氈的質量，特別是其力學性能，并獲得能量消耗的非常顯著的減少，因此提高纖維化方法的產(chǎn)率。
這個效果特別顯著，已知在恒定的拉絲速度下，當相同帶高度的噴嘴數(shù)增大時，能量消耗減小，因為熔融材料被分開得越多，需要更少的能量來拉它。但是，當用傳統(tǒng)離心機對于相同帶高度噴嘴數(shù)增加時，所生產(chǎn)的纖維氈質量不增大，甚至往往降低，而用根據(jù)本發(fā)明制備的裝置，可以同時改善產(chǎn)品質量和該方法的產(chǎn)率。
在本文本中，參考了在離心位置觀察的離心機，即具有在軸周圍以基本垂直的方式排列的包括噴嘴的帶，在纖維化過程中熔融材料沿著所述軸被攜帶。熔融材料通過該位置的離心機“頂部”被攜帶。離心機的底基本是水平的并且環(huán)形區(qū)域平行于該底，并且在這種排列中相互重疊。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選離心機含有至少兩個重疊的環(huán)狀區(qū)域，下面的一個環(huán)狀區(qū)域的單位表面積噴嘴數(shù)比其上面的環(huán)狀區(qū)域的單位面積噴嘴數(shù)更多。在一種優(yōu)選的方法中，離心機包括至少三個重疊的環(huán)狀區(qū)域，這些區(qū)域每一個比位于所考慮的環(huán)狀區(qū)域上方最近的環(huán)狀區(qū)域中單位表面積噴嘴數(shù)更多。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的方法，每個區(qū)域的噴嘴分組成排，噴嘴直徑(d)在每個環(huán)狀區(qū)域中基本恒定并且從離心位置的離心機周邊帶的頂部到底部從一個環(huán)狀區(qū)域到另一個環(huán)狀區(qū)域減小。
在本發(fā)明中，至少兩個相鄰的排有不同直徑的噴嘴是有利的，更具體地，這些排從周邊帶的頂部到底部，噴嘴直徑減小(單排的所有噴嘴一般具有相同的直徑)。因此，人們可以預料到，從頂部到底部，有n排給定直徑的噴嘴，然后是p排更小直徑的噴嘴，然后是t排仍然更小直徑的噴嘴，等等，n、p和t≥1。
例如，可以有第一個環(huán)狀區(qū)域ZA1，由n排組成，第二個環(huán)狀區(qū)域ZA2，由p排組成，第三個環(huán)狀區(qū)域，由t排組成。
通過從頂部到底部這樣建立噴嘴尺寸的一種減小“梯度”，觀察到纖維化質量的改善。因此已經(jīng)可以減小來自最高排的單絲與來自最低排的單絲的差異；這種“梯度”允許排出噴嘴的初級單絲展開和限制軌跡交叉的拉絲過程，因此限制在從不同排噴嘴拉出的纖維之間的碰撞，因此觀察到改善的質量。
這種離心過程特別適用于更不致密的礦棉的生產(chǎn)。
另一方面，在某些情況下，人們想要促進纖維之間的碰撞，以減小其長度。這些情況對應于生產(chǎn)致密礦棉，特別適合于用在屋頂中的板。在這些情況下，例如，人們可以改變從一個區(qū)域到另一個區(qū)域的噴嘴尺寸，人們因此可以預料，從頂部到底部，n排具有給定直徑的噴嘴，然后是p排更大直徑的噴嘴，然后是t排比位于其上的一排噴嘴直徑更小的噴嘴，等等。
使這些排相互間隔1-2mm，特別是1.2-1.8mm的距離是有利的，優(yōu)選的是從一排到另一排的間距為1-2mm，例如1.2-1.6。
優(yōu)選地，離心機的至少一部分噴嘴的直徑(d)最大為1.5-1.2mm，特別是1.1-0.5mm，例如0.9-0.7mm。
根據(jù)實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選裝置的另一種方法，在最靠近單個環(huán)狀區(qū)域的相鄰噴嘴中心之間的距離D在整個單一環(huán)狀區(qū)域中是基本恒定的，并且該距離D從一個區(qū)域到另一個區(qū)域變化至少3％，或甚至至少5％且甚至10％或更多，從頂部到底部減小，假定離心機處于纖維化位置。
距離D優(yōu)選為0.8-3mm，例如1-2mm，甚至1.4-1.8mm。
選擇根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選離心機具有小于或等于800mm，特別是至少200mm的平均直徑DM是有利的。
優(yōu)選的離心機優(yōu)選在其最低部分沒有底。根據(jù)這種實現(xiàn)方法，離心機與一個其中鋪展熔融玻璃的籃子結合，優(yōu)選通過機械組裝進行結合。
根據(jù)優(yōu)選的實現(xiàn)方法，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選裝置包括至少一個產(chǎn)生高溫氣態(tài)拉伸射流的機構，其是環(huán)狀燃燒器形式的，特別是如本發(fā)明人的專利EP 0 189 354和EP 0 519 797中所述。
環(huán)狀燃燒器是切向燃燒器是有利的，其包括相對于離心機的外水平邊緣賦予氣態(tài)拉伸射流切向分量的機構，特別是如本申請人的專利EP 0 189 354中所述。
因此，可以相對于燃燒器的軸獲得一定傾斜角度的氣態(tài)拉伸射流。
也可以使用對離心機為“內部的”加熱機構，即內部燃燒器型的離心機。這可以起不同的作用，特別是終止在離心機“籃子”中的熔融玻璃的熱調節(jié)(術語在下面解釋，使用附圖)，保持離心機中的玻璃儲備在合適的溫度，以便連續(xù)地重新熔化容易粘附在離心機外壁上的纖維。
結合環(huán)狀感應器型的“外部”加熱方法與這種內部加熱方法可能是有利的；這還允許更好地控制玻璃儲備的溫度和重新熔化粘附的纖維。實際上，已經(jīng)觀察到，在低拉絲速度下，依賴于內部燃燒器一般是足夠簡單的，而在高拉絲速度下，環(huán)狀感應器證明是必需的，內部燃燒器的可能增加是有益的。
當使用上文提到的優(yōu)選離心機時，通過環(huán)形燃燒器完成熱氣體拉絲是有利的，其操作參數(shù)可以選擇如下-優(yōu)選可以把離開燃燒器的溫度調節(jié)到至少1350℃，特別是至少1400℃，例如在1400-1500℃之間，特別是在1430-1470℃之間。然后根據(jù)礦物纖維的組成類型調節(jié)溫度，特別是根據(jù)其粘度行為。
-有利的是把離開燃燒器的氣體速度調節(jié)到至少200m/s，恰好在燃燒器嘴出口處測定，特別是在200-295m/s之間的值。
可以依賴于感應器加熱離心機的最下部區(qū)域并避免或限制在離心機高度上產(chǎn)生溫度梯度。
與具有平均直徑為3.5微米或更小的纖維的樹脂粘合氈相比，在其表面和截面上具有更少應力升高缺陷的纖維被認為在壓縮時更有回彈性，產(chǎn)生更高的厚度恢復率測量值。因此，用這些方法制成的產(chǎn)品對于現(xiàn)代隔熱制品包裝的高壓縮儲存和輸送需要是理想的。
以下將使用由下列


的非限制性實施例詳細說明。
圖1根據(jù)本發(fā)明的離心裝置的局部視圖，圖2是表示在輸送機上方的許多本發(fā)明紡絲器的示意圖；圖3是圖2的紡絲器裝置的示意側視圖；圖4根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選離心機的局部視圖，圖5是產(chǎn)品中的平均纖維直徑與每個纖維尺寸的百分數(shù)的關系圖，表明使用2.1微米平均纖維直徑的本發(fā)明隔熱制品的優(yōu)選的纖維分布；圖6是對于典型的商品氈隔熱制品和根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的高性能氈隔熱制品，R值變化與平均纖維直徑的關系圖；和圖7是對于典型的商品氈隔熱制品和根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的高性能氈隔熱制品，密度變化與纖維平均直徑的關系圖。
對于本說明書的目的，使用術語“玻璃”是包括任何玻璃礦物材料，如巖石、礦渣和玄武巖，以及傳統(tǒng)的玻璃，例如E-玻璃、S-玻璃、C-玻璃、E-CR-玻璃、A-玻璃、A.R.玻璃(耐堿的)、L-玻璃(鉛)、D-玻璃(介電的)、M-玻璃(高模量)、商品C-玻璃是最優(yōu)選的。雖然玻璃材料是優(yōu)選的，但是本發(fā)明對于熱塑性材料具有有用的用途，除了玻璃和其它礦物纖維以外，還包括聚合材料如聚酯、聚乙烯和聚丙烯纖維。期望的是聚合物和玻璃纖維可以同時用在本發(fā)明的隔熱制品中。最后，盡管這里可以使用均勻的直纖維，但是本發(fā)明還考慮使用“不規(guī)則的纖維”，如空心的、扭結的和卷曲的纖維，以及具有不規(guī)則或不同截面尺寸和/或幾何形狀的纖維，例如小和大的圓形、圓和三角形、不規(guī)則和圓形、方形和空心的、扭結和圓形的等等。這樣的不規(guī)則形狀和幾何形狀已知用來生產(chǎn)更均勻的格子結構和體積填充，這可以產(chǎn)生更高的壓縮后恢復比，而與纖維本身中的缺陷數(shù)量無關。不規(guī)則形狀纖維還減少刺激，并可以使產(chǎn)品灰塵更少。也可以同時或交替在全部纖維中或者在不同纖維組之間使用一種以上具有不同熱膨脹系數(shù)、不同熔點、不同粘度或不同機械強度的熔融玻璃組合物來產(chǎn)生“不規(guī)則性”。
還應當理解，本發(fā)明的隔熱制品可以包封在外部的塑料層中，如由Schelhorn等人的美國專利No.5,277,955中所公開的，其整體引入本文作為參考。本發(fā)明的隔熱制品例如可以密封、包裝或卷起。
圖1因此代表基于由現(xiàn)有技術已知的和特別是在專利EP 91 866、EP 189 354和EP 519 797中所述的使用熱空氣拉絲的內離心系統(tǒng)的局部視圖，其可以更詳細地參考該纖維化方法的一般方面。
該系統(tǒng)包括連接到軸2上的紡絲器或離心機1。軸和離心機使用未示出的發(fā)動機驅動而快速轉動。軸2是空心的，熔融態(tài)的玻璃從未示出的喂料機構流入軸2中，到達“籃子”3，熔融玻璃在籃子3中鋪展。籃子3還被旋轉攜帶使得熔融玻璃鋪展到周邊壁4上，周邊壁4上貫穿有噴嘴，許多玻璃流6在周邊壁7(通常稱為離心機的“帶”)上形成，并在該壁上形成熔融玻璃的持久儲存以供給到在側壁上貫穿的圓形噴嘴14。該壁7相對于垂直方向傾斜約5-10°。從按行排列的非常多的圓形噴嘴14出來，流動錐8延伸成預制纖維15，投射到從燃燒器9噴出的環(huán)狀氣流中。在該氣流的作用下，這些預制纖維伸長，其末端部分產(chǎn)生不連續(xù)的纖維10，然后纖維10被收集在這些離心機之下。該系統(tǒng)還包含噴吹柱11，其在燃燒器9所產(chǎn)生的環(huán)狀氣流周圍產(chǎn)生“氣體云”。還有一個選擇是使用在離心機1之下的感應電流環(huán)12和/或未示出的內部燃燒器。
在標準條件下，在通過兩個平行的噴嘴排中心的線之間的間隙，稱為間距，在整個帶高度上是恒定的。在這些條件下，在相同排中相鄰噴嘴中心之間的距離也是恒定的。
因此，在標準的離心機中，單位表面積的噴嘴數(shù)在整個帶表面上是恒定的。
在標準操作條件下，這樣的裝置允許獲得平均直徑至少為2微米，特別是約3-12微米的纖維。
如下文所討論的，紡絲器噴嘴14的數(shù)量、尺寸和密度以及細化氣體參數(shù)對于高強度的平均尺寸小于約3.5微米的小纖維的纖維化是重要的，優(yōu)選平均直徑小于約3.0微米。這樣的纖維希望的是分布在隔熱制品中，使得至少約40％，優(yōu)選約50-75％的纖維具有小于目標平均直徑或尺寸的截面尺寸或直徑。對于2.1平均直徑的玻璃纖維的典型分布，根據(jù)本發(fā)明的原理制成的隔熱制品描述在下表1中。
表1纖維分布(2.1微米平均直徑樣品)
“燃燒器”如電阻加熱器、廢氣循環(huán)供應、煤、氣體或燃油爐或燃燒器、壓縮空氣、蒸汽或燃燒產(chǎn)物的任何氣態(tài)產(chǎn)物都可以用來提供氣流。但是，在該優(yōu)選的實施方案中，期望的是具有基本為傳統(tǒng)結構的環(huán)狀內燃燃燒器9布置在紡絲器壁上方。燃燒器9包括在紡絲器周邊壁7上方隔開的環(huán)狀噴吹噴嘴64，使得優(yōu)選地引導環(huán)狀噴吹氣體向下到圓周壁7附近，以截斷并細化從噴嘴14流出的大量玻璃預制纖維15。燃燒器9包括優(yōu)選的金屬鑄件，其包圍耐火材料襯里，限定了環(huán)狀燃燒室，在進口處向其中引入空氣-燃料混合物。噴吹噴嘴與燃燒室相連并由內外噴嘴嘴子54和56形成。噴嘴嘴子54和56各自包括優(yōu)選的內冷通道，通過入口向其中引入冷卻液體如水循環(huán)到出口。
根據(jù)本發(fā)明的重要的主要方面，外噴嘴嘴子54和56相互之間按預定間隔布置，如圖1所示，以提供來自傳統(tǒng)燃燒空氣的較不激烈的纖維細化環(huán)境和傳統(tǒng)使用的燃燒器的氣體流量。可以通過略微擴展燃燒器嘴子寬度，從約7.7mm到大于8.0mm，優(yōu)選約8.1～8.5mm，可以實現(xiàn)這一點，這減小了細化熱空氣的速度，即使進入燃燒器的空氣流和氣體流不會從傳統(tǒng)范圍發(fā)生明顯變化。例如，如果傳統(tǒng)的燃燒器使用寬度為7.7mm的燃燒器嘴子，空氣流量為64,938ft3/hr(1840m3/h)和氣體流量為4,038ft3/hr(114m3/h)，如下表2所示，則通過增大燃燒器嘴子寬度到8.2mm，本發(fā)明的燃燒器可以減小氣流流量，甚至使用相同的空氣和氣體流量，(分別為67,600ft3/hr(1915m3/h)和4,000ft3/hr(113m3/h))。這可以由燃燒器內壓證明，燃燒器內壓通過實驗已知，對于2.9微米纖維，從約21.8英寸水柱(555mm CE)降低到約18(英寸水柱)(480mm CE)，對于2.1微米纖維，降低到約21.6(英寸水柱)(550mm CE)。這是未預料到的，因為早期認為提高燃燒器壓力和噴吹速度以獲得更大程度的細化是生產(chǎn)更細的纖維的唯一適當?shù)拇胧⒁娒绹鴮＠鸑o.4,759,974；第7欄第49-57行。當然，降低空氣流量、氣體流量，增大燃燒室的尺寸和/或降低燃燒量或速度，對于降低細化氣體速度也有影響，并且應當認為是與增大燃燒器嘴子寬度實際上等效的。所有這些氣流速度調節(jié)技術可以一起或分開使用。對比實施例在表2中給出并且說明了這些未預料到的結果。
表2實施例A纖維化條件
(1)隨著產(chǎn)品密度減小，該玻璃拉伸速度保持用平方英尺表示的相等的生產(chǎn)能力。
(2)估計的數(shù)據(jù)。
(3)克重量和厚度恢復ASTM C 167-毯或氈隔熱制品的厚度和密度的標準實驗方法(4)熱導率ASTM C 518-利用熱流計裝置進行穩(wěn)態(tài)熱通量測量和傳熱性質測量標準實驗方法和ASTM C 653-低密度氈型礦物纖維隔熱制品的熱阻測定的標準指南。
(5)分離強度ASTM CSP686-礦物耐火氈和毯型隔熱制品的分離強度標準測試方法(也稱為礦物隔熱氈和毯的CertainTeed測試方法T-502分離強度)。
(6)切割灰塵、場地灰塵和飛灰內部標準(使用Gullfiber灰塵振動機進行的灰塵測量，纖維用相襯光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡計數(shù)。使用空氣流量為18m3/hr的吸塵器收集刀具和場地粉塵。纖維收集在玻璃纖維WHATMAN GF/A 70mm過濾器上。一個37mm過濾器用于收集飛灰。所有的過濾器在收集前后稱重。使用28cm的刀具，最大樣品厚度為150mm)。
(7)這些結果在相同的生產(chǎn)線上用紡絲器IS-4以14MT/天的玻璃拉出速度獲得。
為了保持細化過程中的紡絲器和纖維的熱含量，可以在紡絲器正下面以與其同心的關系提供一個任選的高頻感應電流環(huán)12，其內徑略大于紡絲器，以避免干擾由環(huán)狀噴吹所攜帶的向下的纖維流。任選的輔助噴吹可以通過環(huán)狀噴吹冠(crown)64產(chǎn)生，其布置在噴嘴嘴子54和56外側并連接到壓縮氣體源如空氣、蒸汽或燃燒產(chǎn)物。空心軸2優(yōu)選包括若干固定的同心內管。這些管的最內一對限定了一個環(huán)形冷卻通道，冷卻水通過該通道循環(huán)，最外的一對限定了一個環(huán)形通道，可燃混合物可以通過該通道并點燃以便在紡絲器啟動之前預熱籃子3。由紡絲器產(chǎn)生的纖維41和氣態(tài)噴吹氣流向下進入接收腔或接收捕集器70并以氈71的形式沉積在輸送網(wǎng)帶72上，如圖2和3示意表示的。在輸送機72之下的任選吸纖維箱74用傳統(tǒng)方法抽出通過輸送機的大體積氣體。如圖2和3所示，許多纖維化工位，每個工位有紡絲器20，通常用于生產(chǎn)氈71，并且在本發(fā)明的優(yōu)選方式中沿著輸送機72的縱軸排列。在工業(yè)裝置中，引導纖維到輸送機上的紡絲器20的數(shù)量通常可以為6-10個或更多的紡絲器。
對于所述設備的操作，包括其籃子3的離心機1以眾所周知的方式利用通過軸2的氣體的燃燒、燃燒器9的熱量和感應電流環(huán)12以及類似的按需要的輔助源預熱。當紡絲器以預定速度旋轉并且調節(jié)燃燒器9以提供燃燒腔壓力產(chǎn)生足以提供希望的細化和纖維細度的噴吹速度的情況下，容榕玻璃流從前爐或布置在紡絲器組件上方的其他熔融玻璃源引入到空心紡絲器軸2中。熔融玻璃流在到達籃子3時在離心力的作用下沿著籃子底部流動并以玻璃流6的形式通過籃子3的噴嘴，玻璃流被引導到紡絲器周邊壁7上部。
在作用在壁7上的更強離心力作用下，玻璃通過許多小噴嘴14并在周邊壁7的外面以許多料流或預制纖維15形式流出，預制纖維15優(yōu)選立即經(jīng)過來自內燃燒器9指向所述壁外面的噴吹氣流的細化作用。預制纖維15由噴吹氣流的較高溫度保持在細化狀態(tài)一定時間，該時間足以進行其細化。細化纖維的細度主要通過控制噴吹速度來調節(jié)，噴吹速度又是燃燒器壓力的函數(shù)。本發(fā)明已經(jīng)證明，相等的或更低的燃燒器壓力和噴吹速度不僅產(chǎn)生更細的纖維，而且產(chǎn)生具有更少應力上升缺陷的更細的纖維。這些技術出乎意料地在優(yōu)選的實施方案中實現(xiàn)而沒有明顯改變到達燃燒器9的燃燒空氣和氣體流量、玻璃組成或現(xiàn)有設備的總體性質。結果，小纖維，明顯比目前在氈或毯中所用的平均更小的纖維，可以使用而沒有犧牲厚度恢復性，即使密度或克重至少小了約15％。
紡絲器孔數(shù)、尺寸和分布在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案方法中是重要的參數(shù)。雖然在本發(fā)明的實施例A1和A2中紡絲器速度(rpm)希望的是從約1,975增大到約2,250，還沒有證明這樣會降低紡絲器壽命，但是提供了更長的纖維。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以通過使總孔數(shù)從約23,000增大到至少約25,000個孔，優(yōu)選約25,000-40,000個孔，最優(yōu)選到至少約30,000個孔，同時把孔的平均直徑從約0.86mm減小到小于約.8mm，優(yōu)選到約0.78mm，可以大大改善小于約3.5微米平均直徑的小玻璃纖維的纖維化。另外，希望的是所有的孔具有小于1mm的最大截面尺寸。這些紡絲器參數(shù)產(chǎn)生許多更多更小的熔融玻璃流，用于生產(chǎn)更多更小的纖維。目前生產(chǎn)(“對比”)性能的氈紡絲器技術指標的實例描述在下表3中。
表3附加的紡絲器技術指標
*實施例A1采用在表4中更詳細描述的紡絲器。
進入接收腔或接收捕集器70中的細化纖維流，如圖2和3所示，伴隨著大量空氣的引入。盡管引入的空氣往往開始時限制從紡絲器流出的纖維幕膨脹，但是纖維在接收腔內的迅速減速產(chǎn)生纖維幕的顯著膨脹并提供纖維在產(chǎn)品中和在輸送機寬度上的相對均勻的分布。盡管粘合劑噴灑，如酚醛樹脂，通常用傳統(tǒng)的方法在接收腔頂部施加到細化的纖維上，但是施加粘合劑的裝置在圖2和3中被省略。
對比實施例A1和A2在根據(jù)表2的纖維化條件、表3的紡絲器技術要求制備的隔熱氈上進行。雖然對于克重和厚度恢復測量、熱導率和分離強度可以利用ASTM標準，但是對于切割粉塵、場地粉塵和飛灰，沒有類似的標準，所以，這些測量根據(jù)內部工廠標準使用Gullfiber粉塵振動機進行。
還應當注意到，用傳統(tǒng)的3.9微米直徑玻璃纖維制備的相同形狀的R-13制品和用2.9微米平均直徑(實施例A1)和2.1微米平均直徑(實施例A2)纖維制備的那些制品的克重在密度值方面表現(xiàn)出顯著的減小，即克重對于實施例A1從約104g/ft2減小到89g/ft2，對于實施例A2減小到81g/ft2。克重的這種減小代表有意義的潛在的材料成本節(jié)約。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中，纖維化過程使用離心機的帶7上的改進的噴嘴分布。在本發(fā)明的該目的范圍內進行的顯著改進表示在圖4中。
圖4表示離心機1的帶7的局部正面視圖，其中，貫穿所述帶的噴嘴14周陰影表示。
在該圖中，圖示的是兩個上下重疊的環(huán)形區(qū)域ZA1和ZA2，當在纖維化位置觀察該裝置時，ZA2在ZA1下面。在圖示的情況下，這些環(huán)形區(qū)域的每一個包括三個圓形排的噴嘴14。在環(huán)形區(qū)域ZA1中，這些排存在間距P1，噴嘴具有直徑d1，距離D1分開最靠近的噴嘴14的中心，在相鄰的噴嘴的最靠近邊緣之間的距離為DB1，單位表面積的噴嘴數(shù)在區(qū)域ZA1中為NS1。在環(huán)形區(qū)域ZA2中，這些參數(shù)分別為P2、d2、D2、DB2和NS2。
在ZA1和ZA2之間的間距稱為P1/2。
應當注意，一方面d2小于d1，并且P2和D2分別小于P1和D1。結果，NS2遠遠大于NS1。
這種關系無論如何不是限制性的并且離心機1的帶7可以含有兩個以上區(qū)域，每個所述區(qū)域包含至少一個系列的噴嘴14。
為了說明根據(jù)本發(fā)明的離心機的價值，一方面用標準離心機而另一方面用根據(jù)本發(fā)明的離心機進行了對比試驗。選擇具有相同的平均直徑DM和相同的帶表面積以及相同的帶孔的帶高度的兩種離心機的特性在表4中給出。這些離心機的每一個包括三個環(huán)形區(qū)域，每個有若干排在排內具有恒定直徑和間距的噴嘴組成。
表4實施例B的離心機設計
每排的噴嘴數(shù)記為NO，單位表面積的噴嘴數(shù)NS在這里表示為每平方毫米的噴嘴數(shù)，其中NS＝NO/(π.D.P)應當注意，對于標準離心機，單位表面積的噴嘴數(shù)是恒定的。在根據(jù)本發(fā)明的離心機的情況下，其按著環(huán)形區(qū)域而變化，并且對于最高的環(huán)形區(qū)域ZA1，該噴嘴數(shù)小于標準離心機的噴嘴數(shù)，對于其它環(huán)形區(qū)域ZA2和ZA3，其高于標準離心機的噴嘴數(shù)。應當注意，對于根據(jù)本發(fā)明的離心機，單位表面積的噴嘴數(shù)隨著區(qū)域從離心機頂部到底部增加，從一個區(qū)域到另一個區(qū)域增加約25-30％。
兩種離心機用相同的合金制造，已知標記為SG30，特別由SEVA公司生產(chǎn)。標準離心機使用上述的電侵蝕技術打孔，而根據(jù)本發(fā)明的離心機的噴嘴使用電子轟擊打孔。也可以考慮激光打孔。
用每種離心機在相同的拉制條件下制造產(chǎn)品。所制造的產(chǎn)品種類、纖維化條件和在本實施例所獲得的產(chǎn)品上測量的力學性能報告在下表5中表5實施例B的產(chǎn)品性質
用每個離心機生產(chǎn)的相同種類的產(chǎn)品上測定的性能也在表5中進行比較。
厚度恢復率定義為在壓縮試驗后的厚度與標稱厚度之間的比值(用％表示)。必須注意，壓縮試驗前的所制備產(chǎn)品的厚度大于標稱厚度。在所述試驗的情況下，對于80mm的標稱厚度，所制造產(chǎn)品的厚度為144mm。
從表5中可以看出，用根據(jù)本發(fā)明的離心機，壓縮12天后卸載的纖維氈的厚度為纖維氈原始厚度(制造厚度)的約90％，用標準離心機為原始厚度的約80％。
為了進行上述壓縮試驗，在制造后制造纖維氈板并加負載以獲得8/1的壓縮比，即在所述情況下，壓縮后的厚度為約18mm。在指定的壓縮時間(12天，1個月)后，把所述板卸載(每個壓縮時間試驗4塊板)并測定壓縮后的平均厚度。
基于在纖維制品的氈上用沖頭切成的環(huán)形測試樣品測定拉伸強度。“拉伸強度”表示為相對于測試樣品質量的拉伸力極限(通過半徑為12.5mm的兩個圓形和平行的心軸撕裂該環(huán)的破壞力，負載速度為300mm/min)并且表示為gf/g。
在測試開始時加載的測試樣品是122×76mm長短軸和具有乇(torr.)的26mm厚度的基本橢圓形的復曲面環(huán)，由產(chǎn)品測試torr.15個樣品。該測試稱為標準BIFT 5012-76和ASTM C 681-76。
在制造后的制品上測定拉伸強度，并且為了估計老化后的產(chǎn)品能力，在高壓釜試驗后測定拉伸強度。高壓釜試驗的時間為15分鐘，在107℃的溫度下，壓力為0.8巴，濕度為100％。
從表5中可以觀察到，對于相同種類的產(chǎn)品，與標準裝置相比，用根據(jù)實施例A的裝置獲得急劇改善的力學性質，同時，生產(chǎn)纖維所需要的能量明顯減少。
實際上，與用標準離心機的結果相比，用根據(jù)實施例A的離心機，燃燒器的壓力降低約20％。同時，流體、空氣和氣體的輸出相對較小，約減少10％。因此用根據(jù)該實施例的離心機，該方法的能量產(chǎn)量非常有利地增大。
力學性能的改善與厚度恢復率以及拉伸強度有關，與用標準離心機獲得的制品相比，用根據(jù)本發(fā)明的離心機厚度恢復率增大約10％，拉伸強度改善約20％。
除了這些明顯的結果，還注意到，當離心機根據(jù)該實施例的說明制造時，離心機噴嘴數(shù)的增加出乎意料地對離心機的使用壽命沒有不利的影響。
在表5定義的纖維化條件下，根據(jù)本發(fā)明的離心機使用壽命為約370小時，而標準離心機的使用壽命為約300小時。
同樣，應當注意，產(chǎn)品質量不隨紡絲器纖維化的使用時間而顯著變化，盡管可能擔心單位表面積噴嘴數(shù)增加可能導致離心機的加速老化，伴隨用同一紡絲器纖維化過程中產(chǎn)品性質的迅速降低。
應當注意，在表4中對于根據(jù)該實施例所述的結構從幾何觀點上看是特別有利的。實際上，雖然增加了離心機中的噴嘴數(shù)，但是本發(fā)明人能夠限定一種幾何結構，其中在環(huán)形區(qū)域ZA1中，相對于標準離心機來說，在環(huán)形區(qū)域ZA1中，噴嘴邊緣之間的間距DB1增大，其中噴嘴具有最大的直徑D1并且這里腐蝕和侵蝕最活躍。在中間的環(huán)形區(qū)域ZA2中，在兩種結構中噴嘴邊緣之間的間距DB2是相同的，具有最小直徑D3的環(huán)形區(qū)域ZA3中，所選擇的結構允許減小在噴嘴邊緣之間的距離DB3，這不是有害的，因為這里的腐蝕和侵蝕不太大。
因此，非常有利地，保護了離心機的力學性質，與標準離心機相比，其使用壽命可以保持或者增大，并且明顯增加了噴嘴數(shù)。
本發(fā)明的一般優(yōu)點也可以通過熱性能(對于固定的密度)的估算或對于隨平均纖維直徑的固定R值變化的密度的估算來說明。高性能氈制品(“HPB”)和商品建筑隔熱制品(“目前的BI”或“對比”)的克重比較可以估算如下，對于某些更常見的R-額定的制品(熱阻或按制品厚度測定的“R-等級”)(英寸)/熱導率(BTU·in/ft·hr·))，例如A1和A2。對于目前生產(chǎn)的建筑氈隔熱制品(“目前的BI”)和高性能氈隔熱制品(“HPB”)制品的結果在圖6和7中提供。對于固定制品密度，平均玻璃纖維直徑的減小可以提供R-值的增大。圖6表示對于相同密度計算的隔熱性能的估計變化(R值的變化，用％表示)與玻璃纖維平均直徑(微米)的關系。范圍“目前的BI”代表市場上CertainTeed氈隔熱制品生產(chǎn)的實際情況。范圍“HPB”表示由本發(fā)明提供的估計熱阻性能增大。與圖6非常一致，圖7表示對于固定的R-值的估計密度變化(用％表示)與玻璃纖維平均直徑(用微米表示)的關系對于固定的R-值，當平均玻璃纖維直徑減小時，可以推斷產(chǎn)品克重或密度。用根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的氈制品，更小的玻璃纖維導致產(chǎn)品克重降低并改善隔熱性能。圖6和7的曲線一般遵循表6中提供的估計數(shù)據(jù)點的圖形。
表6氈克重比較
實施例A1和A2的工藝參數(shù)生產(chǎn)觸摸非常柔軟且結構為棉花球狀的氈，并具有皮膚接觸時非常小的癢感。它們都產(chǎn)生高熱阻值，與目前生產(chǎn)的3.9微米平均直徑纖維類似，導致測試結果具有相同的R-值，并且克重或密度減小至少12％，優(yōu)選約15-28％。實施例A1和A2的隔熱制品還與目前生產(chǎn)的氈隔熱制品的ASTM C167厚度恢復率相近或更好。這是重要的，因為密度小于2.5lbs./ft3的氈和卷制品通常高度壓縮到遠低于其標稱厚度的厚度，至少為其標稱厚度的約1/2，優(yōu)選約1/7-1/12，例如當為了減小儲存和運輸成本而包裝時。這些制品在打開包裝后在其工作現(xiàn)場需要恢復其標稱厚度。雖然以前相信氈和卷制品中纖維直徑的減小可以改善這些制品的隔熱和隔音性能，但是在實踐中很少嘗試，因為小平均纖維直徑的隔熱制品通常不能在壓縮后恢復其標稱厚度。如本發(fā)明的實施例A1和A2所反映的，對于這兩種制品都能獲得充分的厚度恢復率，即使產(chǎn)品克重隨著平均纖維直徑減小而顯著減小。
由上述內容可以認識到，本發(fā)明提供了由具有更少缺陷的細玻璃纖維構成的改善的隔熱制品。這些制品生產(chǎn)成本更低并且在壓縮后恢復其全部厚度，并且還提供與更高密度、更大平均直徑纖維隔熱制品相同的R-等級。由于具有更多更小噴嘴的紡絲器和/或更柔和噴吹速度的組合，本發(fā)明的加工技術能夠生產(chǎn)具有更少應力升高缺陷的小于約3.5微米平均直徑的小纖維。盡管已經(jīng)說明了許多實施方案，但是這僅僅是為了描述而不是為了限制本發(fā)明。例如，由本發(fā)明要求保護的方法生產(chǎn)的高強度纖維可以用于生產(chǎn)復合增強材料，輸送填充隔熱制品、織造和非織造織物，并且還可以用于塑性樹脂組合物以改善纖維性能。各種其它改進對于本領域技術人員是顯而易見的，并且在所附權利要求所述的本發(fā)明范圍內。
權利要求
1.一種制造玻璃纖維隔熱制品的方法，其特征在于a)提供至少一種玻璃材料；b)熔化該玻璃材料；c)使所述熔融玻璃材料分布在具有許多紡絲器噴嘴(14)的紡絲器(離心機)(1)中；d)離心該熔融玻璃材料通過所述許多紡絲器噴嘴(14)形成許多玻璃流(15)；e)用靠近紡絲器(1)外面的氣流細化所述玻璃流(15)形成平均直徑不大于約3.5微米的玻璃纖維(10)，所述氣流基本由燃燒器(9)提供，燃燒器壓力為約10-25英寸水柱(250-635mmCE)，優(yōu)選小于25英寸水柱(580mm CE)，所述燃燒器有一對燃燒器嘴子部分(54，56)，它們分開至少8mm的寬度，優(yōu)選為8.1-8.5mm；f)把纖維(10)與樹脂粘合劑結合在一起形成隔熱制品，該隔熱制品的ASTM C 686分離強度為至少約100g/g，并且在壓縮后基本恢復其標稱厚度。
2.權利要求1的方法，其中所述細化步驟(e)包含約50,000-100,000ft3/hr的空氣流。
3.前述權利要求任一項的方法，其中所述細化步驟(e)包括約3,000-6,000ft3/hr的氣體流量。
4.前述權利要求任一項的方法，其中步驟(c)和(d)的紡絲器(離心機)(1)具有貫穿噴嘴(14)的周邊帶，噴嘴(14)分布在許多環(huán)形區(qū)域(ZA)中，當離心機在離心位置時，這些環(huán)形區(qū)域相互上下重疊，并且包含所述周邊帶至少兩個環(huán)形區(qū)域(ZA1，ZA2)，其單位表面積的噴嘴數(shù)(NS1，NS2)相差大于或等于5％的值。特別是大于或等于10％，并且甚至20％，并且含有單位表面積最大噴嘴數(shù)的環(huán)形區(qū)域位于另一個環(huán)形區(qū)域之下，假定離心機處于離心位置。
5.權利要求4的方法，其中含有單位表面積最大噴嘴數(shù)的紡絲器(1)的環(huán)形區(qū)域位于含有單位表面積較低平均噴嘴數(shù)的紡絲器(1)的另一個環(huán)形區(qū)域之下。
6.權利要求4或5的方法，其中紡絲器(1)的每個環(huán)形區(qū)域的噴嘴(14)按排分組，在每個環(huán)形區(qū)域中噴嘴的直徑(d)基本恒定并且從離心機(7)的周邊帶的頂部到底部從一個環(huán)形區(qū)域到另一個環(huán)形區(qū)域減小。
7.權利要求6的方法，其中前述的排相互間距為1-2mm，特別是1.2-1.8mm，優(yōu)選從一排到下一排的間距為1-2mm，例如1.2-1.6mm。
8.權利要求4-7的方法，其中紡絲器離心機(1)的至少一部分噴嘴(14)的直徑最大為1.5或1.2mm，特別是1.1-0.5mm，例如0.9-0.7mm。
9.權利要求4-8的方法，其中靠近紡絲器(1)的相同環(huán)形區(qū)域(ZA)的最靠近噴嘴的中心之間的距離(D)在整個環(huán)形區(qū)域中基本恒定并且該距離(D)從一個區(qū)域到另一個區(qū)域變化至少3％，甚至至少5％，且甚至10％或更多，并從頂部到底部減小，特別是距離D為0.8-3mm，例如1-2mm，甚至為1.4-1.8mm。
10.權利要求1-9的方法，其中離心機(1)的平均直徑(DM)小于或等于800mm，特別是至少200mm。
11.權利要求1-10的方法，其中步驟(e)的高溫氣態(tài)拉伸射流由環(huán)形燃燒器(9)產(chǎn)生。
12.權利要求11的方法，其中環(huán)形燃燒器(9)是一種切向燃燒器，其包括相對于離心機的外部水平邊緣賦予氣態(tài)拉伸射流切向分量的機構。
13.一種由玻璃材料纖維形成的隔熱制品，該纖維通過使熔融態(tài)的玻璃材料通過放置在紡絲器周邊上的噴嘴并通過包圍紡絲器的氣流細化而生產(chǎn)，其中所述隔熱制品特征在于a)所述玻璃纖維的平均直徑不大于約3.0微米；b)至少50％的所述纖維小于3.0微米；和c)所述制品具有下列特征i.ASTM C 686分離強度至少約100g/g；和ii.ASTM C 167制品克重約40-210g/ft2，優(yōu)選約70-100g/ft2；所述隔熱制品在壓縮后明顯恢復其標稱厚度。
14.權利要求13的隔熱制品，其中所述隔熱制品的熱阻值約等于由平均直徑約3.9微米的玻璃纖維制成的具有基本類似外部尺寸的隔熱制品的熱阻值，但是具有比用平均直徑約3.9微米的纖維制成的所述隔熱制品低至少12％的克重。
15.權利要求13的隔熱制品，其中所述隔熱制品具有比用平均直徑約3.9微米的玻璃纖維制成的隔熱制品更大的熱阻值，并且具有明顯類似的外部尺寸和明顯類似的克重。
16.用權利要求1-12的任一項的方法和小于約23英寸水柱(585mm CE)的燃燒器內壓制成的權利要求13-15的隔熱制品。
17.一種由玻璃材料的纖維形成的隔熱氈或卷，所述纖維通過使熔融態(tài)的所述玻璃材料通過布置在紡絲器周邊上的噴嘴并利用包圍紡絲器的氣流細化來生產(chǎn)。所述隔熱氈特征在于由平均直徑不大于約3微米的玻璃纖維組成，所述隔熱氈具有約等于或優(yōu)于用平均直徑約3.9微米的玻璃纖維制成的外部尺寸明顯類似的隔熱產(chǎn)品的ASTM C167厚度恢復率和R-值熱阻等級。
18.權利要求17的隔熱氈或卷，其具有約50-150g/ft3的ASTM C167制品克重。
19.權利要求17或18的隔熱氈或卷，其具有柔軟的棉花狀感覺。
20.用權利要求1-12的任一項的方法制備的隔熱氈或卷。
全文摘要
提供了玻璃纖維隔熱制品和制造具有更少應力升高缺陷的小直徑玻璃纖維的方法。本發(fā)明的隔熱制品可以用至少約20％或更多的纖維密度減小提供相同的熱阻或R－值，并且獲得可接受的壓縮后標稱厚度恢復率。本發(fā)明提供的方法通過組合較低細化氣體速度和使用具有更多更小孔的紡絲器可以生產(chǎn)具有更少缺陷的細直徑玻璃纖維。本發(fā)明的一種優(yōu)選方法使用一種礦物纖維的內部離心裝置，包括裝備周邊帶的離心機，周邊帶貫穿了分布在許多環(huán)形區(qū)域(ZA)中的噴嘴，這些環(huán)形區(qū)域相互上下重疊布置，假定離心機處于離心位置。根據(jù)本發(fā)明，該裝置還包括至少兩個環(huán)形區(qū)域(ZA1，ZA2)，其單位表面積的噴嘴數(shù)相差大于或等于5％，特別是大于或等于10％，甚至20％。
文檔編號C03B37/083GK1906134SQ02804980
公開日2007年1月31日 申請日期2002年2月13日 優(yōu)先權日2001年2月14日
發(fā)明者M·特拉波爾德, A·楊, S·貝奧費爾斯, C·瓦納 申請人:圣戈班伊索福公司