[发明专利]玻璃纤维成型操作中的固化监视与过程控制设备与方法

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年4月19日提交的共同拥有美国专利申请序列号13/089,457；于2011年5月26日提交的共同拥有美国专利申请序列号13/116,611；及于2011年11月3日提交的共同拥有美国专利申请序列号13/288,302的权益，这些申请都在此引入其全部作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及用于从像玻璃的纤维矿物制造粘合的绝缘制品的方法与装置，并且尤其是涉及用于确定固化状态——即，粘合剂在规格与过程控制限制内是固化不完全、过度固化还是适当固化——的质量控制方法，并且如果不在控制限制内的话就优化该过程。

背景技术

纤维玻璃绝缘制品通常包括通过固化的热固性聚合物粘合剂材料键合到一起的随机定向玻璃纤维。熔化的玻璃流被吸入随机长度的纤维中并且被吹到成型室或罩中，在那里它们作为一包随机淀积到多孔、移动的传送带或链上。在成型室中通过的同时及由于吸入操作而仍然还热的同时，纤维与水分散体或粘合剂溶液一起被喷射。来自玻璃纤维和燃烧气体的残余热量，连同成型操作中的气流一起，足以汽化并除去大多数被喷射的水，由此浓缩粘合剂分散体并且把粘合剂作为具有高固态成分的粘性液体淀积到纤维上。通风机在传送带下面产生负压力并且吸入空气，及未限定在包中的任何颗粒物质，通过传送带并最终把它释放到大气中。未固化的纤维包被传输到烘干与固化炉，在那里，气体，例如加热空气，被吹过该包，以便烘干包并且固化粘合剂，以在随机、三维结构中把玻璃纤维刚性键合到一起，这种随机、三维结构通常被称为“毯子”。足够的粘合剂被应用并固化，使得纤维包可以被压缩，用于打包、存储与运送，但是在除去压缩之后仍然可以恢复其厚度–一个称为“伸缩性恢复（loft recovery）”的过程。

尽管制造商为刚性过程控制而努力，但是，由于多种原因，贯穿整个包的粘合剂固化程度可能不总是均匀的。除其它原因之外，未固化的包的湿度的不规律、玻璃的不均匀的跨整机重量分布、固化炉中烘干气体的流或对流的不规律、来自像传送带这样的相邻装备的不均衡热传导及粘合剂的不均匀应用全都有可能造成过度固化或固化不完全的粘合剂区域。因此，期望对最终制品中的这些区域进行测试，以确保质量，并且如果需要的话就调节过程控制，以便将过程维持在控制限制内。

授予Trethewey的美国专利3,539,316和授予Garst的美国专利4,203,155都描述了固化炉，其中热电偶安装在固化炉内并且用于向加热器控制元素提供反馈，如果所感测到的温度不在预定的设定点就进行调整。虽然有用，但是这种方法也有缺陷，因为热电偶感测一般化的炉子气温并且不给出关于粘合剂所处的包温度的信息，而且因此不给出关于固化状态的信息。

授予Charbonneau等人的美国专利7,781,512描述了用于监视无甲醛玻璃纤维制品的固化状态的两种机制。在第一种实施例中，一个或多个光谱传感器，诸如红外线传感器，检测包在离开炉子时的辐射能量。在第二种实施例中，热电偶在进入炉子之前直接放到包中，而且信号通过电线引向外部设备或者引向可运输的存储设备，诸如记录器（虽然一般常常使用术语“炉子鼹鼠”）。在离开时，存储设备中收集到的信息被上载，而且在所有情况下，所测量到的温度都与标准值进行比较，以便确定固化。

这些方法也有缺陷。尽管“鼹鼠”提供了对实际包温度的良好估计，但是它有几个缺点。首先，它只在包的一个位置测量温度，从而只测试制品的一个采样。第二，它必须在进入炉子之前插入并且在离开炉子之后去除，而且这涉及劳动力密集的手动过程。第三，它不提供实时数据；存储设备被除去并进行评估，但这是在包出现之后很长时间才进行的，因此数据不能有效地用作调整任何过程参数的手段。最后，它只有在包在炉子中的时候才提供数据。换句话说，它所提供的数据不是连续的。另一方面，红外线表面测量可以是连续的，但是在离开炉子之后被测量时和在只从仅单个（通常是顶部）表面被取得时作为过程控制是不太有用的。

本发明寻求克服这些缺点并且提供把过程维持在控制限制内的手段。

发明内容

本发明涉及用于持续地监视纤维制品上粘合剂的固化状态并且把操作参数或变量控制在既定控制限制内以改进产品结果的装置与改进方法。一方面，本发明是控制施加到在生产线中制造的纤维制品的粘合剂的固化状态的装置，该装置包括：

固化炉，具有至少两个带用于使加热气体循环通过炉区的吹风机的区，用于改变生产线的至少一个操作参数的可操纵控制元素；