專利名稱：隔熱板的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于建筑物隔熱的隔熱板或毛氈(batt)的制造。
本發(fā)明尤其涉及但不是唯一涉及一種用作隔熱材料的羊毛/聚酯摻混物的制造方法。
羊毛材料的隔熱性能和耐火性能是公知的，尤其就服裝和床上用品而言。其一個缺點在于，羊毛纖維除非經(jīng)過適當處理否則容易遭受昆蟲幼蟲的物理損壞以及易于被包括細菌和真菌在內的微生物介質化學分解。
合成纖維例如聚酯材料作為隔熱件相當有效，另外還能夠抵抗昆蟲和微生物的破壞。然而，大多數(shù)合成纖維是非常易燃的，因此如果不經(jīng)過非常昂貴的防火處理話，一般不適合用來隔熱。
已知可將羊毛和聚酯纖維結合成為摻混物，以力圖從每種纖維的合乎需要的性能中得到好處，同時將各種纖維的不合乎需要的性能降至最小。
一般來講，這種羊毛/聚酯摻混物隔熱材料是由約30％-50％羊毛纖維和70％-50％的聚酯纖維形成的，將其進行處理以降低聚酯纖維的易燃性和羊毛纖維的易被昆蟲/微生物破壞的性質。
實際上，羊毛纖維和聚酯纖維被結合成為層狀纖維材料，其厚度是75mm-125mm，然后如此形成的織物(matt)緩慢通過一個空氣溫度約為110℃的非常長的爐，以使得聚酯纖維部分熔化到羊毛纖維上，從而形成最終產品的整體結構。
這種制造方法和由此獲得的產品還存在著許多缺點。
熔化爐通常采用空氣平順流進行操作，該空氣平行流在110℃下進入該爐的上游端，并使織物的溫度逐漸升高到約110℃，在這個溫度下聚酯纖維充分軟化以附著在羊毛纖維上。因為羊毛/聚酯織物是相當好的隔熱材料，所以需要一段長的駐留時間，以使得該織物在其整個厚度上被均勻加熱。
任何試圖通過提高入口空氣溫度來加速熔化粘結過程的做法都會導致聚酯纖維向織物外表面的過度熔化，并且該織物“體”或其厚度會有一定程度的破壞，而且在織物中央?yún)^(qū)的不充分熔化會導致弱粘結和加工過程中的層分離。
當在熔化爐中長時間駐留時，羊毛纖維會發(fā)生熱降解，因此爐內駐留時間、入口空氣溫度和線速度等特征應當進行最佳的綜合考慮。
一旦該織物已經(jīng)被充分加熱足以開始熔化粘結，長時間的冷卻是必要的，這同樣是因為該粘結后的織物的隔熱性能。當在包裝之前對隔熱毛氈進行壓縮時，必須對其進行充分的冷卻，以避免它被永久“定型”在一個薄的厚度處。
這些競爭性因素和需要全面考慮的操作參數(shù)使得熔化爐的長度提高到長達20米，操作線速度為2米/分鐘或更低。加熱的入口空氣一旦為熔化釋放其部分熱能后，在排放到大氣之前是向爐下游端冷卻熔化產品的低效手段。
以上描述的現(xiàn)有技術中的高資本支出、高占地面積需求、低生產效率和高能量消耗結合一起轉換成為一種相對昂貴的隔熱產品。
除了上述缺點之外，含有35-50％羊毛纖維的摻混物沒有給聚酯組分帶來顯著的耐火性能，因為該摻混物幾乎與單獨的聚酯一樣的燃燒。因此需要昂貴的耐火劑以給產品增加一些耐火性。
因此，本發(fā)明的一個目的是克服或改善至少一些與現(xiàn)有技術的羊毛/聚酯隔熱材料制造中相關的問題。
一方面，本發(fā)明涉及一種包含羊毛纖維和熱塑性合成纖維的混合物的隔熱材料的制備方法，所述方法包括以下步驟形成一個具有預定厚度的基本上連續(xù)的纖維織物，所述織物包含一種含有65％到85％羊毛纖維和15％到35％耐火合成熱塑性纖維的摻混物；把所述纖維織物送進一個熔化爐中，讓熱空氣流從所述織物的一側穿到另一側，所述熱空氣的溫度在120℃到180℃之間的范圍內以實現(xiàn)所述合成纖維的至少部分熔化并粘結到相鄰的纖維上；接著通過引導冷空氣流從所述織物的一側穿過到另一側來冷卻所述織物；并且把所述織物切成預定尺寸的板。
所述合成熱塑性纖維可以從任何合適的聚合材料中選擇，該聚合材料包括聚烯烴、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、粘膠人造絲、丙烯酸酯、乙烯基聚合物、尼龍或其任意合適的混合物或共聚物。
熱塑性纖維優(yōu)選為聚酯。
如果需要的話，可以把聚酯纖維制成為帶鞘的芯纖維，其中外鞘的熔體指數(shù)比內芯的要小。
該羊毛纖維/聚酯摻混物可以由任意合適的機械混合工藝制成。
適合地，可以通過一個斷開和混合工藝接著進行梳理來形成該摻混物。
該織物可以適合地由多層交叉重疊在一起的梳理層制成。
合適的是，所述合成纖維至少部分熔化并粘結到所述相鄰纖維上是在一個熔化爐中進行的。
所述熱空氣優(yōu)選在所述爐和熱源之間循環(huán)流通。
所述熱源可以包含可燃燃料的燃燒產物。
所述織物的冷卻可以合適地在一個冷卻段中進行的。
如果需要的話，用來冷卻所述織物的冷空氣包括處于室溫下的空氣流。
優(yōu)選通過一種旋轉刀裝置把所述織物切斷成預定尺寸的板。
預定尺寸的板可以包括成卷的隔熱織物?；蛘咴摪蹇梢园ň匦蚊珰帧?br> 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種根據(jù)本發(fā)明方法制成的纖維隔熱材料。
合適地，用阻燃材料來處理所述羊毛纖維。
優(yōu)選地把該羊毛纖維處理成能夠抵抗昆蟲的破壞。
該羊毛纖維還可以被處理成能抵抗微生物的破壞。
為了可以使本發(fā)明更容易理解并更容易實施，現(xiàn)參照在附圖中所示的優(yōu)選實施方案，其中

圖1示意說明根據(jù)本發(fā)明制造羊毛/聚酯摻混物隔熱毛氈的工藝流程圖。
圖2示意說明適合供本發(fā)明使用的熔化爐。
圖3示意說明供本發(fā)明使用的冷卻段。
在圖1中把洗刷并處理過的羊毛1以及帶鞘的芯部聚酯熔化纖維2加入到普通打漿機3以便把這些纖維斷開并混合，從而形成一種含有80％羊毛和20％聚酯纖維的均勻摻合物。在常規(guī)的洗刷工藝之后，羊毛纖維要經(jīng)過一次或多次化學處理工藝以增加耐火性、抵抗幼蟲破壞的殺蟲性以及防霉的殺霉性。在德國專利申請4339078中披露了一種具體采用硼酸鹽作為活性成分的合適的處理工藝。
在斷開和混合工藝之后，把該混合的纖維混合物傳送到一臺常規(guī)類型的梳理機4上，在那里形成一種疏松的、基本上連續(xù)的纖維混合物毛氈5，其厚度大致均勻。將該毛氈5輸送到一個重迭裝置6中，在該裝置中毛氈5的層通過交叉鋪網(wǎng)工藝相互連續(xù)地疊在一起以根據(jù)隔熱材料所要求的厚度而形成一個具有多層毛氈5的織物。
然后使織物7通過壓實輥8形成一種具有所要求厚度和纖維密度的隔熱材料的均勻織物9，所述織物7是毛氈5以多層疏松疊在一起形成的。
然后將該經(jīng)壓實的織物9輸送到一個多孔輸送帶10上并引導通過一個熔化爐，該熔化爐在織物9的兩個相對側面上具有一個上壓力通風裝置12和一個下壓力通風裝置13。通過泵14迫使熱空氣源從壓力通風裝置12通過織物9吹到壓力通風裝置13上，從而充分加熱聚酯纖維以至少使外鞘部分充分軟化，以熔化到鄰近的羊毛或其它聚酯纖維上而形成一個三維粘接的纖維基體。
在離開熔化爐11之后，馬上將該熱結合的纖維基體輸送到冷卻段15上，在該冷卻段處迫使通常處于室溫狀態(tài)下的冷空氣穿過纖維織物，從而將該羊毛和聚酯纖維冷卻到室溫或正好稍高于室溫，但無論如何要低于聚酯纖維的玻璃轉變溫度。
然后把該冷卻的結合織物16送到切割段17上，在該切割段處在常規(guī)類型的包裝段19進行壓實和包裝之前旋轉刀18把織物16切成長方形織物(未示出)。
在所描述和說明的工藝中，在熔化爐11中流過織物9的熱空氣的溫度可以在125℃到180℃之間，這取決于輸送帶10的線速度。通常在一個在155℃下工作、體積流量為300m3/min并且輸送帶10以5米/分鐘的線速度工作的熔化爐中，織物在該爐中的滯留時間只有大約20秒。
同樣對于同樣的5米/分鐘的輸送帶速度以及采用大約25℃的冷卻空氣源而言，在冷卻段的滯留時間大約為20秒以把纖維溫度降低到30℃或更低。
圖2顯示熔化爐11的放大的示意圖。
從一個熱交換裝置20中把一股熱空氣抽進泵14中，該熱交換裝置與一個燃燒裝置21相連，該燃燒裝置21和可燃燒液體源22如燃油或氣體相連。處于室溫下的干凈干燥空氣可以由熱交換裝置20進行間接加熱。或者該熱交換裝置20可以包括一個燃燒室，在該燃燒室中燃料的氣體燃燒產物、CO2和水蒸汽在被并列的壓力通風裝置12和13吹過織物9之前與泵14中氣體混合。在壓力通風裝置13中收集的熱空氣通過管道14a進行再循環(huán)以保存系統(tǒng)中能量。
在不希望受到任何特定的假設條件的約束下，根據(jù)本發(fā)明的工藝和裝置的效率被認為是基于兩個主要特征中的一個或兩個。
通過使大量被加熱到聚酯纖維玻璃轉變溫度以上的空氣直接穿過織物，從而這些纖維在整個織物上就可以迅速地達到一個均勻的溫度，因此聚酯纖維的熔化就會均勻地發(fā)生。一旦發(fā)生聚酯纖維熔化到相鄰羊毛纖維中，就將該加熱的織物以相對較高的線速度輸送到冷卻段中，在該冷卻段迫使冷空氣通過該織物以迅速冷卻該纖維摻混物，從而固化這些聚酯纖維，另外防止羊毛纖維的熱降解。
受熱織物的快速且有效的加熱和冷卻使得熔化爐尺寸能夠降低到長度約為2米，冷卻段的尺寸可以降低到長度約為1.5米，這樣不僅顯著地降低了能量成本而且也降低了資本支出和車間面積的管理費用。
迅速冷卻也允許一個采用重疊旋轉刀的緊湊的切割段，這些旋轉刀進行干凈利落的切割，而不會粘上半熔化或軟化的聚酯纖維，并且不會出現(xiàn)隨之出現(xiàn)的織物撕裂現(xiàn)象，這在織物沒有被充分冷卻的現(xiàn)有技術系統(tǒng)中是常見的。
然后把通常長1200mm，寬450mm或600mm且厚度為100mm或125mm的經(jīng)切斷的毛氈以16個毛氈一摞進行組裝，一摞的總厚度為2米高，然后在插入進一個塑料薄膜包裝紙中之前將該摞毛氈壓縮到450mm高。在包裝之前對毛氈進行有效冷卻意味著當從壓縮包中取出這些毛氈時，它們會完全回復到其原始厚度。如果在熱的或甚至在一個相當熱的狀態(tài)下以壓縮狀態(tài)包裝的話，那么纖維物質內部的熱空氣會使部分軟化的聚酯纖維變形，這樣該毛氈會接受一種永久定型，該定型具有一個減小的厚度低的隔熱效率。
在采用現(xiàn)有技術系統(tǒng)的極端情況中，這些羊毛織物可能會熱降解和劇烈水解，因此當被熱包裝時，該壓縮的毛氈在其以大量摞疊存儲時會是自發(fā)燃燒的主體。
圖3是圖1的冷卻段15的示意圖。
在由多孔輸送帶10支承的熱的纖維毛氈9離開熔化爐11之后，它就被直接送進冷卻段15。
冷卻段15包括一個上腔室23和一個下腔室26，上腔室23通過一條管道24與一個空氣泵或吹風機25的出口相連，下腔室26通過一條管道27與吹風機25的入口相連。熱交換裝置28可以定位于管道27中以回收被抽取的熱能將其應用在別處，例如干燥器(未示出)中或熔化爐11的再循環(huán)管道(14a)中。
權利要求
1.一種包含羊毛纖維和熱塑性合成纖維的混合物的隔熱材料的制造方法，所述方法包括以下步驟形成一種具有預定厚度的基本上連續(xù)的纖維織物，所述織物包含一種摻混物，該摻混物含有65％到85％羊毛纖維和35％到15％合成熱塑性纖維；直接在一個熔化爐中，讓熱空氣流從所述織物的一側穿到另一側，所述熱空氣的溫度在120℃到180℃之間以實現(xiàn)所述合成纖維至少部分熔化并粘結到相鄰的纖維上；接著通過引導冷空氣流從所述織物的一側穿過到另一側來冷卻所述織物；并且把所述織物切成預定尺寸的板。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述合成熱塑性纖維可以從任何合適的聚合材料中選擇，該聚合材料包括聚烯烴、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、粘膠人造絲、丙烯酸類、乙烯基聚合物、尼龍或其任意合適的混合物或共聚物。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于熱塑性纖維為聚酯。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于聚酯纖維被制成為帶鞘的芯纖維，其中外鞘的熔體指數(shù)比內芯的要小。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于通過斷開和混合工藝并接著進行梳理來形成所述摻混物。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于織物是由多層交叉重疊的梳理層制成的。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述合成纖維至少部分熔化并粘結到所述相鄰纖維上是在一個熔化爐中進行的。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于所述熱空氣在所述爐和熱源之間循環(huán)流通。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于所述熱源包括可燃燃料的燃燒產物。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述織物的冷卻是在冷卻段中實現(xiàn)的。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于用來冷卻所述織物的冷空氣包括處于室溫下的空氣流。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述織物通過一種旋轉刀裝置被切斷成預定尺寸的板。
13.一種隔熱介質，包括根據(jù)權利要求1到12中任一方法制備的把羊毛和合成熱塑性纖維混合在一起的纖維織物。
全文摘要
一種由羊毛和熱塑性合成纖維的混合物制備隔熱材料的方法,其中在一個熔化爐中加熱含有65%到85%羊毛和35%到15%合成纖維的基本上連續(xù)的織物,所述加熱是通過使大約120℃－180℃的熱空氣流從所述織物的一側穿到另一側以實現(xiàn)合成纖維至少部分熔化并粘結到相鄰纖維上;然后通過使冷空氣流從所述織物的一側穿過到另一側來冷卻所述織物以從中把熱量去除。
文檔編號D04H1/542GK1361321SQ0013690
公開日2002年7月31日 申請日期2000年12月28日 優(yōu)先權日2000年12月28日
發(fā)明者H·W·E·希金斯 申請人:希金斯制造集團有限公司