[发明专利]收集长毛状纤维的直接生成法及其装置与产品

说明书

本发明涉及收集长毛状纤维的直接生成法，涉及用于实施这一生产方法的装置，本发明还涉及通过实施这一生产方法制成的毛状纤维束。

小直径的玻璃纤维适用于包括隔音材料或绝热材料在内的各种应用场合。当这些小直径的玻璃纤维适当地组合成网络结构或丝网，通常称之纤维束，单根缺乏强度或刚度的玻璃纤维可以制成一种特别强的产品。生产的玻璃纤维绝缘材料是轻量的，可高压缩的和有弹性的。对于本发明说明书来说，在使用的术语“玻璃纤维”和“玻璃组合物”中，“玻璃”意味包括任何玻璃质形式的无机材料，如岩石、矿渣和玄武岩，以及通常的玻璃。

一般的现有生产玻璃纤维绝缘产品的方法涉及由旋转法生产玻璃纤维。迫使单一的熔融玻璃组合物通过离心机或旋转器外壁上的口，主要生成直的玻璃纤维。这些纤维由鼓风机向下拉细。当纤维被向下拉细时，将这些纤维粘接成毛状产品所需要的粘接剂喷射在所述的纤维上。然后收集纤维并制成纤维束。采用在炉中加热纤维束再用机械方法制成一定形状，和切纤维束进一步将纤维束加工成绝缘产品。

理论上，玻璃纤维绝缘产品在组合成网络结构的纤维之间应该具有均匀的间隔。玻璃纤维绝缘材料基本上是将空气捕集在纤维之间，防止空气循环，以便阻止传热的网络结构。同样，网络结构还通过使热辐射散开而减缓传热。比较均匀的纤维间隔应该使散射达到最大限度，因此具有较大的绝热能力。

在生产玻璃纤维毛状绝缘材料时，必需使用相对短的纤维以便达到所要求的网络结构性能。长纤维容易相互缠绕，生成索、线或更细微的缠结。长纤维的空气动力学性质使得其难以分配，通常的重叠技术在处理长纤维时在很大程度上是无效的。长纤维的索产生工业上不希望的外观，更重要地，造成偏离理想的均匀网络结构，还降低玻璃纤维的绝缘能力。对于本发明说明书来说，在使用的“短纤维”和“长纤维”术语中，“短纤维”意指包括长约25.4毫米(1英寸)或25.4毫米以下的纤维，“长纤维”意指包括约50.8毫米(2英寸)以上的纤维。

然而，直的平滑短纤维仅生成杂乱的网络结构，一些纤维粘接在一起。因此，现有的玻璃毛状绝缘材料在产品中在纤维分布方面仍然具有很大的非均匀性。这样，不可能达到理想的均匀网络结构。

此外，在制成的短纤维中，在拉细过程中达到了最后的纤维抗拉强度。结果，还产生了许多非常短的，“粉状的”颗粒。最好是将这种粉尘含量降低到最低水平，以便降低装配时的刺激作用。

使用短的直纤维的另一个问题是为了达到产品的完整性必需往纤维中添加粘合剂材料。粘合剂提供了网络结构中纤维与纤维交叉点的粘接，但是，这种粘合剂很贵，还有几个环境方面的缺陷。由于大多数粘合剂包含有机化合物，应该下大力气处理这种生产过程排放的流出液，以便改善这些化合物对环境的负影响。另外，这种粘合剂应该用炉子处理，这时使用额外的能量，还产生附加的环境净化费用。长纤维即使在不使用粘合剂的情况下也出现一些纤维与纤维的缠绕，生成的纤维束的不均匀性长久以来一直使其不被工业生产所需要。

最后，除了均匀性和完整性的性能之外，最好是纤维束能从压缩状态复原。在船运和包装绝缘产品时，高度可压缩性是更可取的。希望的是将纤维压缩供船运，然后将它快速可靠地复原到所要求的大小。当产品被压缩时，粘合剂牢固地保持纤维与纤维的交叉，此时玻璃纤维本身弯曲。如果因过分压缩而增加对纤维的压力，则纤维断裂。因此，现在的绝缘产品被限制在一定的可能压缩量的范围内，这时仍可达到适当的复原。

因此，玻璃纤维的工业毛状绝缘产品集中使用短的直纤维，尽管所述纤维存在网络结构非均匀性、需要粘合剂和与此相关的环境问题以及有限的压缩性方面的各种缺陷。当然，需要对毛状绝缘产品作进一步改进，提高纤维束的性能、降低成本和消除环境方面的问题。

本发明通过提供一种收集长玻璃纤维的方法和体系可满足这种需要，这种方法和系统提供了基本的网络结构均匀性，排除了对粘合剂的要求，还达到了展示很强的可压缩性和复原能力，以及符合对工业产品所要求较少的粉尘的纤维束结构。

正如在生产通常的纤维束时所知道的，短纤维会集聚、缠绕和掺杂而形成一种结构。根据本发明，造成纤维表现很不相同，收集往往会使这些纤维沿着彼此的侧边简单叠加，因此通过缠绕未形成什么结构。