專利名稱：熱絕緣材料的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱絕緣材料及其制造方法。
更特別地，本發(fā)明涉及的方法和設備，是用于生產(chǎn)低密度熱絕緣氈的，所述熱絕緣氈包括低密度絕緣纖維和粘結纖維，粘結纖維可被軟化而在氈子中與絕緣纖維相互結合。
在另一方面，本發(fā)明涉及的方法和設備，是用于生產(chǎn)由絕緣纖維制成的熱絕緣氈，其中還包括支撐纖維，該纖維與絕緣纖維間隔互連，以限定絕緣纖維中的間隙氣穴。
萊威林(Lewellin)的美國專利U.S.PatentNo.4，678，822描述了一種用于生產(chǎn)粘結纖維熱絕緣氈的方法。在萊威林(Lenellin)的方法中，用梳理機制造纖維網(wǎng)帶。纖維網(wǎng)帶經(jīng)過成網(wǎng)機被折疊成氈子。在纖維網(wǎng)帶被折疊成氈子時，一種RHOPLEX樹脂乳劑被噴涂到纖維網(wǎng)帶上。由成網(wǎng)機制成的氈子被加熱以便干燥所述樹脂乳劑。被噴在氈子上的樹脂是非常重要的，因為萊威林(Lewellin)依靠樹脂來確保氈子保持其大小和結構的完整性。在其專利中，萊威林(Lewellin)指出，用他的方法制成的熱絕緣氈具有兩大優(yōu)點，其一是該熱絕緣氈不是對健康有害的玻璃纖維氈，其二是該熱絕緣氈所占據(jù)的空間比玻璃纖維氈小。最后，萊威林(Lewellin)還指出，他的氈子的絕緣值與玻璃纖維的相等。萊威林(Lewellin)的氈子的密度大約是1.51bs/ft。樹脂增加了萊威林(Lewellin)氈子的密度。
萊威林(Lewellin)在其專利中描述其熱絕緣氈比現(xiàn)有傳統(tǒng)的玻璃纖維氈有許多優(yōu)點時，卻沒有提到生產(chǎn)一種低密度熱絕緣氈的問題，這種低密度熱絕緣氈無需噴涂樹脂以把氈子中的絕緣纖維粘結到一起。顯然，減小熱絕緣氈的密度和不用噴涂樹脂可減小生產(chǎn)和使用氈子的成本。一種低密度的熱絕緣氈僅需較少的制造材料和較少的運輸成本。
因此，人們渴望得到一種經(jīng)改進的低密度熱絕緣氈，這種熱絕緣氈無需傳統(tǒng)的用于把氈子中的絕緣纖維粘結到一起的樹脂噴涂。
本發(fā)明的目的就是提供一種改進的方法和設備，用于生產(chǎn)熱絕緣材料和提供一種改進的熱絕緣氈。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進的熱絕緣氈，該熱絕緣氈的密度比傳統(tǒng)熱絕緣氈的密度明顯地低。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進的生產(chǎn)熱絕緣氈的方法，該方法不需要使用為把氈子中的絕緣纖維粘結到一起而對氈子進行樹脂噴涂的噴涂設備。
本發(fā)明還有一個目的，就是提供一種改進的絕緣纖維混合物，該混合物使用相應的支撐纖維以使絕緣纖維相互間隔連結，從而確保絕緣纖維間的間隙氣穴。
此外，本發(fā)明還有一個目的，是提供一種包括粘結纖維的改進的絕緣纖維混合物，所述粘結纖維的軟化溫度比在氈子中占大多數(shù)的絕緣纖維的熔化溫度低，所述絕緣氈被加熱到高于粘合纖維的軟化溫度、低于絕緣纖維的熔化溫度，以便使粘結纖維軟化并能夠粘結到絕緣纖維上，使其相互結合。
本發(fā)明的這些及其他的目的和優(yōu)點，對于本領域的技術人員來說，通過下述結合附圖的詳細描述將會更加明顯。


圖1是本發(fā)明熱絕緣氈制造方法的流程說明示意圖;
圖2是本發(fā)明的一個替換實施例的熱絕緣氈制造方法的流程說明示意圖;
圖3和4是本發(fā)明另一個替換實施例的示意圖。
簡而言之，本發(fā)明提供一種用于制造熱絕緣氈的方法，該方法包括在第一選擇溫度把粘結纖維與絕緣纖維進行混合的步驟，粘結纖維具有粘結溫度，當其處在該溫度時，粘結纖維軟化并粘結到絕緣纖維上，絕緣纖維是從一組具有比粘結纖維粘結溫度高的熔化溫度的合成和天然纖維中選出的，在其熔化溫度，絕緣纖維中至少有一部分會熔化，所述的粘結溫度高于130°F并且比第一選擇溫度高;在低于粘結溫度的第二選擇溫度進行混合纖維工序以便形成氈子，加熱所述氈子，使其溫度高于或等于粘結溫度而低于熔化溫度，這樣就能使粘結纖維軟化并粘結到絕緣纖維上，把絕緣纖維相互結合到一起，和，冷卻所述氈子，以便硬化已經(jīng)軟化了的粘結纖維。
在本發(fā)明的另一個實施例中，提供一種改進的生產(chǎn)熱絕緣氈的方法。該方法包括(a)在第一選擇溫度實施把絕緣纖維制成具有一定選擇厚度的纖維網(wǎng)帶的步驟，絕緣纖維是從一組具有一定熔化溫度的合成或天然纖維中選出的，在熔化溫度，至少有部分絕緣纖維熔化，所述熔化溫度高于第一選擇溫度;(b)在第二選擇溫度把纖維網(wǎng)帶輸送到成網(wǎng)機上折疊成具有比纖維網(wǎng)帶的厚度更厚的氈子(c)在第三選擇溫度由成網(wǎng)機把纖維網(wǎng)帶折疊成比纖維網(wǎng)帶厚的氈子;(d)在第四選擇溫度把氈子從成網(wǎng)機輸送到一加熱裝置上進行加熱，使氈子的溫度高于或等于選擇軟化溫度而低于所述的熔化溫度;(e)從由(b)、(c)和(d)組成的這組步驟中至少選出一個步驟，在該步驟進行時把粘結纖維置于氈子上，在選擇軟化溫度粘結纖維軟化并粘結到絕緣纖維上，該軟化溫度大于130°F、小于熔化溫度，并且大于(b)、(c)和(d)步驟所選擇的溫度，在(b)、(c)和(d)步驟中的一個步驟，在其選擇溫度把粘結纖維置于氈子上;(f)通過一加熱裝置對氈子加熱，使其溫度高于或等于選擇的軟化溫度而低于熔化溫度，這樣粘結纖維就可軟化并粘結到絕緣纖維上并把絕緣纖維連結到一起;和(g)冷卻氈子，以便使已軟化的粘結纖維硬化。
現(xiàn)在來看附圖，附圖只是為了說明本發(fā)明優(yōu)選實施例而并不限定本發(fā)明范圍。圖1說明一種生產(chǎn)熱絕緣氈的方法，在圖1中，棉包1或其它絕緣纖維或“散”纖維首先通過漏斗式打包機2被打包并分離成單個或小組份的纖維。另外的漏斗式打包機用于打開粘結纖維、支撐纖維或其它纖維，以便把這些纖維加入或混合到由上述漏斗式打包機2加工的纖維中去。由漏斗式打包機2提供的纖維直接被輸送到混合開松機4中。粘結纖維、支撐纖維或其它絕緣纖維能與由漏斗式打包機2提供的絕緣纖維3以任何渴望的比例加入到混合開松機4中。從混合開松機4中輸出的纖維被輸送裝置5輸送到揀選機6中。揀選機6制成的松散纖維網(wǎng)帶被繞成卷7、卷7由輸送裝置8輸送并喂入到回轉蓋板梳理機9中。梳理機9包括帶有針齒的喂料輥10，所述針齒撕除纖維網(wǎng)帶上的小纖維束。主滾筒11也具有針齒用于剝除由喂料輥輸入的纖維上的小纖維束。由環(huán)繞帶13驅動的窄梳板12帶有針齒，用于進行梳理工作和去除雜質(zhì)。從主滾筒11輸出的纖維網(wǎng)帶繞小滾筒14運行并由輸送裝置15輸入到成網(wǎng)機16中。成網(wǎng)機16把纖維網(wǎng)帶15制成所需厚度的氈子。成網(wǎng)機16最好是重疊成網(wǎng)機，但也可以是任何傳統(tǒng)的成網(wǎng)機。類似地，梳理機9，揀選機6，混合開松機4和打包機2也可以由任何傳統(tǒng)的裝置代替，但這些傳統(tǒng)裝置必須與本發(fā)明裝置類似，能對絕緣纖維、支撐纖維和粘結纖維實施本發(fā)明方法的操作。由成網(wǎng)機16制成的氈子通過輸送裝置17被輸送到粘結烘箱18中，把氈子加熱到足以使氈子中的粘結纖維軟化的溫度。當粘結纖維軟化時。粘結纖維就粘結到絕緣纖維上并使絕緣纖維相互粘結。粘結纖維可以在混合開松機4中與絕緣纖維混合，也可在把纖維網(wǎng)帶由輸送裝置15輸送到成網(wǎng)機16的過程中、或者在成網(wǎng)機16中進行折疊的過程中、以及在把折疊過的纖維網(wǎng)帶或氈子由輸送裝置17輸送到烘箱18的過程中把粘結纖維加到纖維網(wǎng)帶上。在烘箱18中經(jīng)過了熱處理的氈子被冷卻并由輸送裝置19輸送到另外的工作站20上。工作站20能夠通過噴涂或噴粉對氈子施加阻燃劑。普通的阻燃劑包括硼砂(borates)、氫氧化鋁(aluminumhydrate)、鹵化烴(halogonatedhgdrocarbons)和十溴二苯基醚(decabromodiphonsyldcther)，也能向氈子上加入化學防腐劑以防止霉變和蟲咬。如果需要，可以在梳理機9制成纖維網(wǎng)帶之前任意合適的工序或制成纖維網(wǎng)帶之后把這些阻燃劑和化學防腐劑加入到纖維網(wǎng)帶上。
工作站20的另一個工作程序是切割氈子，氈子可以被切割成短段、氈片和其它任何所希望的形狀和尺寸。
圖1所示被加入到混合開松機4中的絕緣纖維可以從下列天然纖維中選出，如從棉纖維、羊毛纖維、亞麻纖維、黃麻纖維、安哥拉山羊毛纖維、真絲纖維、苧麻纖維、大麻纖維和石棉纖維選出，或者從下列合成纖維中選出，如從粘膠纖維、醋酸纖維、尼龍纖維、聚酯纖維、聚烯纖維、聚丙烯腈纖維、維尼倫纖維、聚對苯甲酰胺纖維或其它單體聚丙烯腈纖維、聚丙烯腈纖維和聚酰胺纖維中選出。加入到混合開松機4中的絕緣纖維的比例可根據(jù)需要而變化，一般是重量百分比0至95%的范圍。如上面已提到，粘結纖維將被加入到絕緣纖維中去。加到混合開松機4中的粘結纖維的比例范圍是絕緣纖維重量的2%至8%。粘結纖維的軟化溫度比加入到混合開松機4中的任何絕緣纖維的熔化溫度都低。當從成網(wǎng)機16送來的氈子通過烘箱18時，烘箱的溫度加熱到等于或高于粘結纖維的軟化溫度而低于絕緣纖維的熔化溫度。這樣，烘箱18中的粘結纖維就變軟并粘到絕緣纖維上并把絕緣纖維相互粘連到一起。在本文中，術語“軟化”用于粘結纖維時意為粘結纖維被加熱到一選擇溫度而開始失去其硬度變軟和/或熔化，從而粘連到絕緣纖維上并把絕緣纖維粘結到一起，隨后再被冷卻到室溫78°F。某些粘結纖維在熔化前就能變得具有“粘性”并粘到絕緣纖維上。而另一些粘結纖維必須被熔化后才能粘結到絕緣纖維上。熔化的粘結纖維和軟化的“粘性”粘結纖維都包括“軟化”的粘結纖維。當前最好的粘結纖維是聚酯纖維。任何其它所希望的合成纖維或天然纖維都能用作粘結纖維。
已知的聚酯纖維的應用是用于連結醫(yī)用襯墊和婦女巾等產(chǎn)品。在這種應用中，聚酯纖維形成一層隔水層。例如，聚酯纖維在手術室用醫(yī)用襯墊上形成背面。在DOTEX婦女衛(wèi)生巾上，聚酯沿衛(wèi)生巾的內(nèi)吸附層部分形成隔水層。這種應用未涉及熱絕緣產(chǎn)品，也未指出本發(fā)明方法的聚酯粘結纖維的作用。
可以先把粘結纖維加入到卷7上，或者在由梳理機9制成纖維網(wǎng)帶到在烘箱18中加熱氈子的過程任一步驟把粘結纖維加入到纖維網(wǎng)帶上。粘結纖維的熔化溫度可以在高于本發(fā)明方法中機器4、6、和16加工粘結纖維的溫度的范圍內(nèi)變化，直到氈子被置入烘箱18中加熱為止，而絕緣纖維的熔化溫度高于粘結纖維的軟化溫度，所述軟化溫度至少是130°F。粘結纖維的軟化溫度若低于130°F將是不合適的，因為在夏季若把這種粘結材料保存在沒有空調(diào)的庫房內(nèi)或沒有空調(diào)的車廂內(nèi)將會導致粘結材料軟化或熔化。粘結纖維的最佳熔化溫度范圍是180°F至450°F。粘結纖維可以是實際纖維的型式，也可以是由纖維制成的粉末型式，或者是由用于制造纖維的材料制成的粉末。以粉末形式加入粘結纖維，特別是向混合開松機4中加入粘結纖維粉末具有許多優(yōu)點。相反，包含在氈子中的大部分絕緣纖維應該是實際纖維形式。否則，打包機、混合開松機4、揀選機6和梳理機9等將不能對絕緣纖維進行加工。粘結纖維的長度范圍是0.5至2.0英寸，最好是1.5英寸。伊斯曼·柯達410(Eastmankodak410)粘結纖維是本發(fā)明實施中的最好的粘結纖維。
實施本發(fā)明所用的絕緣纖維的長度是0.5英寸或更長些，其典型的長度范圍是0.5英寸至1.5英寸長。絕緣纖維超過3.0旦，但最好是3.0旦或少些，因為所生產(chǎn)的熱絕緣氈相當輕。當使用棉纖維時，最好選用2.4至3.0旦范圍內(nèi)的棉纖維。雖然梳理機能夠生產(chǎn)更厚或更薄的纖維網(wǎng)帶，由梳理機9生產(chǎn)的纖維網(wǎng)帶，其厚度范圍最好是1/16英寸至3/16英寸。如例示的方法，當使用Hollingsworth2.5米工作寬度MASTERCARD梳理機時，喂料輥10的針齒為每平方英寸40至50齒，最好是每平方英寸50齒，其工作角度為15°至25°度，最好是20°度;主滾筒11的針齒為每平方英寸300至700齒范圍。最好是每平方英寸500齒，其工作角度為17°至27°度，最好是22°度;小滾筒14的針齒為每平方英寸150至250齒范圍，最好是每平方英寸250齒，其工作角度為17°至27°度，最好是22°度。如果愿意，可以使用許多梳理機9生產(chǎn)纖維網(wǎng)帶喂入成網(wǎng)機16中。也可以用氣流成網(wǎng)機、碎呢開松機或比較成網(wǎng)織機代替梳理機9。氣流成網(wǎng)機能生產(chǎn)出較重的不均勻纖維網(wǎng)帶。碎呢開松機生產(chǎn)的纖維網(wǎng)帶的氣穴比由梳理機9生產(chǎn)的纖維網(wǎng)帶的氣穴大。在實施本發(fā)明時使用梳理機是最佳的，因為梳理機分別地分離纖維并能生產(chǎn)出相對均勻細質(zhì)的包括有平行延伸的纖維的網(wǎng)狀纖維網(wǎng)帶。這些平行延伸的纖維束占整個纖維網(wǎng)帶重量的80%至85%，或更多些，而纖維網(wǎng)帶其余重量的纖維束則相對平行延伸的纖維束呈一定角度排列并與平行延伸的纖維束連接。因此，當由梳理機9制成的纖維網(wǎng)帶穿過成網(wǎng)機16時，折疊成的氈子的每個接續(xù)層纖維網(wǎng)帶都具有一平行于包含在纖維網(wǎng)帶中大部分的平行延伸的纖維束的縱軸，該縱軸相對其在氈子中的前一層纖維網(wǎng)帶層的縱軸旋轉20°至60°度，最好是30°度。
當由梳理機9生產(chǎn)的纖維網(wǎng)帶被成網(wǎng)機16折疊時，支撐纖維能夠在成網(wǎng)機16把另一層纖維網(wǎng)帶蓋在第一個已經(jīng)折疊過的那層纖維網(wǎng)帶上之前擴散到折疊過的那層纖維網(wǎng)帶上。這種支撐纖維是1/16英寸至3/8英寸長，最好是1/8英寸至1/4英寸長。支撐纖維的作用是通過擴散支撐使氈子中的已折疊的相鄰纖維網(wǎng)帶層之間間隔開一定空間。當氈子在烘箱18中被加熱時，軟化了的粘結纖維粘到支撐纖維和絕緣纖維上并使它們相互連結。當向纖維網(wǎng)帶上施加支撐纖維時，也可以把額外的粘結纖維與支撐纖維一起施加，以利于支撐纖維與絕緣纖維混合。最好在成網(wǎng)機16折疊纖維網(wǎng)帶的過程中把支撐纖維放置到纖維網(wǎng)帶層上，因為這樣支撐纖維易于依靠在下層纖維網(wǎng)帶的上面，以便把下層纖維網(wǎng)帶與其上面相鄰的那層纖維網(wǎng)帶隔開，從而形成支撐層。當氈子在烘箱18中被加熱時，支撐層連接到絕緣纖維上，并且居于相鄰兩層纖維網(wǎng)帶間的支撐纖維保持一范圍在1/32英寸至1/8英寸之間，最好是1/16英寸的空間。根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的絕緣材料，其中由支撐纖維產(chǎn)生的位于纖維網(wǎng)帶間的空間明顯地增加了絕緣材料的體積而減小了絕緣材料的重量。如果愿意，支撐纖維能被置于混合開松機4中與較長的絕緣纖維混合，或者在纖維網(wǎng)帶被制成并離開梳理機9之后的本發(fā)明工序過程中的任一步驟把支撐纖維擴散或施加到纖維網(wǎng)帶上。KODAFIL435是一種能夠用作支撐纖維的合成纖維，如棉纖維一樣，它具有1/8英寸至3/8英寸范圍的長度。如同絕緣纖維一樣，支撐纖維也具有一熔點或熔化溫度，該熔點或熔化溫度高于本發(fā)明熱絕緣氈中使用的粘結纖維的軟化溫度。
圖2說明本發(fā)明的另一個實施例，其中棉包1或其它絕緣纖維或“散”纖維首先通過漏斗式打包機2被打包并分離成單個或小組份的纖維束。另外的漏斗式打包機用于打開粘結纖維、支撐纖維或其它纖維，以便把這些纖維加入或混合到由上述漏斗式打包機2產(chǎn)生的纖維中去。由漏斗式打包機2提供的纖維直接被輸送到混合開松機4中。粘結纖維、支撐纖維或其它絕緣纖維能與由漏斗式打包機2提供的絕緣纖維3以任何渴望的比例加入到混合開松機4中。從混合開松機4中輸出的纖維通過輸送裝置5被輸送到開松機21的分散漏斗23處。通過漏斗掉入開松機21的混合室33的纖維36被由至少一束輸入氣流22產(chǎn)生的渦流37混合、撕拉和分離。氣流22也可通過使纖維沖擊如開松機4中所示的攪拌器或格柵或某些其它結構部件來開松纖維。氣流22進入室33后沿箭頭24所指的方向進入室34。進入室34的氣流24分成兩路，一路氣流26通過排氣孔25排出，另一路氣流28通過排氣孔38排出。鉸接的風門27蓋著排氣孔38。由氣流24帶入室34中的混合纖維36被置于或帶到長方形鋼板31上。振動裝置32振動鋼板31，以便夯實集中在鋼板31上的纖維36。當鋼板31上的纖維達到了足夠的重量，輸送機30將開動把由夯實的纖維形成的氈子29沿箭頭40的方向通過排氣孔38向外輸出。氣流28相對于鋼板31上的纖維36的壓力也促進集中在鋼板31上的纖維夯實。氣流28的夯實壓力可能免除振動裝置32的使用。其它夯實裝置也可以與氣流28和振動裝置32聯(lián)合或分開使用，以便夯實和混合纖維。鋼板31支靠在秤或重量裝置上，以便確定收集在鋼板31上的纖維的重量。當重量裝置測出的重量達到了選擇值，則輸送機30開始工作，把在鋼板31上形成的氈子29沿箭頭A的方向輸出室34。如果愿意，輸送機30可以連續(xù)地把由開松機21制成的氈子呈單向延伸的長氈子狀輸出。氈子29被輸送機30送入烘箱18中進行熱處理。從烘箱中輸出的經(jīng)熱處理過的氈子29將被冷卻并被輸送到附屬工作站20中。在附屬工作站20中通過噴涂或噴粉方式對氈子施加阻燃劑，或者向氈子上施加化學防腐劑以防霉變或被蟲子叮咬。由工作站20從事的其它工作程序是切割氈子?？梢园褮肿忧懈畛啥潭巍制推渌魏嗡Ｍ男螤詈统叽?。
生產(chǎn)熱絕緣氈的傳統(tǒng)方法是使用梳理機9。而圖2所示的工藝不用使用梳理機，其生產(chǎn)率比由使用梳理機的傳統(tǒng)方法來生產(chǎn)熱絕緣氈的生產(chǎn)率高五倍。圖2所示方法的基本特征是使用一個或多個開松機制成熱絕緣氈并把熱絕緣氈直接送入烘箱18。如本文所述，開松機是一種使用氣體渦流和攪拌器、格柵或其它裝置混合和分離纖維，而且還可以包括用于收集和至少部分地夯實混合過的無規(guī)則朝向的纖維以形成疏松的氈子的裝置。開松機21和開松機4是開松機的例子。
圖1所示方法所使用的絕緣纖維、粘結纖維和支撐纖維的規(guī)格、數(shù)量和比例同樣可以用于圖2所示的方法中。根據(jù)圖2的方法生產(chǎn)出的氈子中的支撐纖維的重量百分比范圍最好是5%至20%。
根據(jù)圖2的方法生產(chǎn)出的3.5英寸厚的熱絕緣氈，其重量大約是每平方英尺2至2.5盎司和R值為11(RValueof11)。
氈子29的厚度范圍是1至8英寸。
開松機21包括由Johnd.HollingsworthonWhecls，Inc.ofGreenville，sc29602-0516，U.S.A生產(chǎn)的VIBRACHUTECARDFEEDER.
下面所提供的實例不是為了限定本發(fā)明的范圍，而是為了向本領域的技術人員說明本發(fā)明優(yōu)選實施例在實施中的各種變化及其與現(xiàn)有技術的區(qū)別。
實例1選擇具有7/8英寸長的棉纖維作為絕緣纖維。具有1/8英寸至1/4英寸長的軋棉籽絨和棉短絨被選擇作為支撐纖維。杜邦D-262(E.I.dupontDacronD-262)聚酯纖維被選作粘結纖維。絕緣纖維和支撐纖維是2.8旦。聚酯纖維為1.8旦、伸長百分比為200、長度1.5英寸、熔點142℃(在78℃時軟化)和相對棉花的粘結溫度為155℃(表面)，即當加熱到155℃時DacronD-262聚酯粘結到棉纖維上。絕緣纖維的熔點高于160℃。
用圖1的方法制造氈子。把絕緣纖維、支撐纖維和粘結纖維置于混合開松機4中混合，并由揀選機6和梳理機9加工成纖維網(wǎng)帶，再經(jīng)輸送裝置15把制成的纖維網(wǎng)帶送到成網(wǎng)機16中。絕緣纖維占整個混合纖維重量的60%;棉籽絨(支撐纖維)占整個混合纖維重量的20%;而粘結粒子占整個混合纖維重量的20%由成網(wǎng)機16加工過的氈子由輸送裝置17送到烘箱18中。在烘箱18中，氈子被加熱到等于或高于155℃的溫度以使聚酯粘結纖維軟化并粘結到絕緣纖維和支撐纖維上。氈子從烘箱18中移走并冷卻了之后，再用切割裝置把氈子切割成6英尺長的段并包裝好。這樣氈子具有2.9英寸厚、1英尺寬和每立方英尺重8盎司的密度。氈子的厚度、長度和寬度可根據(jù)需要變化。氈子的絕緣值或稱“R值”是R-11。絕緣材料的“R值”表示當絕緣體相對的兩個外表面間存在著1°F華氏溫度的差別時1BTU通過1平方英尺面積所需的小時數(shù)。
由本實例生產(chǎn)的2.9英寸厚R-11的氈子比相同尺寸的玻璃纖維氈子輕且R值大。
實例2選擇1英寸長的棉纖維、7/8英寸長的羊毛纖維和1.5英寸長的粘膠纖維作為絕緣纖維。選擇其長度范圍在1/8英寸至1/4英寸范圍內(nèi)的棉籽絨和聚丙烯腈纖維作為支撐纖維。選擇杜邦D-262(E.I.dupontD-262)聚酯纖維作為粘結纖維。所述絕緣纖維和支撐纖維為2.6旦。所述聚酯纖維為2.2旦、伸長百分率為200、其長度為1英寸，其熔點為142℃(在78℃時軟化)，該聚酯纖維相對于棉纖維的粘結溫度是155℃(表面)，相對于粘膠纖維的粘結溫度是120℃。絕緣纖維的熔點高于160℃。
用圖1的方法生產(chǎn)氈子。把絕緣纖維和粘結纖維置于混合開松機4中混合并由揀選機6和梳理機9加工成纖維網(wǎng)帶，通過輸送裝置15把纖維網(wǎng)帶送入成網(wǎng)機16。在混合開松機4中使支撐纖維與粘結纖維單獨混合形成支撐-粘結纖維混合物。由梳理機9制成的纖維網(wǎng)帶中絕緣纖維占整個重量的70%，而粘結纖維占由梳理機9制成的纖維網(wǎng)帶整個重量的30%。支撐纖維占支撐-粘結纖維混合物整個的60%，而粘結纖維占支撐-粘結纖維混合物整個重量的40%。在由梳理機9制成的纖維網(wǎng)帶被成網(wǎng)機16折疊的同時，把一層具有1/8英寸至1/4英寸厚的支撐-粘結纖維混合物擴展到位于成網(wǎng)機1.6中纖維網(wǎng)帶每層的水平上表面上。在成網(wǎng)機16把下一層纖維網(wǎng)帶折疊到已折疊好的那層纖維網(wǎng)帶水平上表面之前把一層支撐-粘結纖維混合物擴展到該層已折疊好的那層纖維網(wǎng)帶水平上表面上。這樣，經(jīng)成網(wǎng)機16加工后的氈子為層狀夾層結構，其每相鄰對水平走向的纖維網(wǎng)帶層間都夾著一層1/8英寸至1/4英寸厚的支撐-粘結纖維層。
把由成網(wǎng)機16制成的氈子放入烘箱18中加熱至120℃，以使粘結纖維軟化并粘到棉和粘膠絕緣纖維兩者上去。在粘結纖維已粘到絕緣纖維上之后，把氈子從烘箱中移出并冷卻。在工作站20把氈子切割成50英寸長的段，并卷成卷進行包裝。這種氈子有2.9英寸厚、1英尺寬，其R值大約是12?？筛鶕?jù)需要改變氈子的厚度、寬度和長度。在氈子中支撐纖維使相鄰的纖維網(wǎng)帶層間保持大約1/8英寸的空間。加入到氈子中的支撐-粘結纖維混合物占制造好的氈子總重量的15%，纖維網(wǎng)帶中的絕緣-粘結纖維混合物占整個氈子重量的85%。氈子的密度是每立方英尺重7盎司。
根據(jù)本發(fā)明方法制成的絕緣氈，其中的支撐纖維占氈子重量的1%至50%。最好支撐粒子占氈子重量的5%至20%。
當實例2的棉氈是5英寸厚時，該氈子的R值大約是19。而一個玻璃纖維氈子必須是6英寸厚時，其R值才能達到19。當實例2的棉氈是7.9英寸厚時，其R值是30。當實例2的棉氈是2.9英寸厚時，其R值如所述是11。3.5英寸厚的玻璃纖維氈子重量為每平方英尺絕緣纖維0.23lbs。2.9英寸厚的實例2的棉絕緣氈重量為每平方英尺絕緣材料0.12lbs。
實例3選擇7/8英寸長的棉纖維作為絕緣纖維。選擇長度范圍在1/8英寸至1/4英寸內(nèi)的棉籽絨作為支撐纖維。選擇杜邦D-262(E.I.duPontDacronD-262)聚酯纖維作為粘結纖維。絕緣纖維和支撐纖維是2.8旦。聚酯纖維為1.8旦，伸長百分率為200，長度為1.5英寸，其熔點為142℃(在78℃軟化)，它相對于棉纖維的粘結溫度是155℃(表面)，即當被加熱到155℃時DacronD-262聚酯纖維粘結到棉纖維上。絕緣纖維的熔點高于160℃。
利用圖2所示的設備生產(chǎn)一種氈子。如果愿意并且合適，可使用漏斗式打包機2開松絕緣纖維、支撐纖維或粘結纖維。在混合開松機4中把絕緣纖維、支撐纖維和粘結纖維混合，并由揀選機6和梳理機9加工制成纖維網(wǎng)帶，通過輸送裝置15把所述纖維網(wǎng)帶送入成網(wǎng)機16中。絕緣纖維占整個混合纖維重量的55%;棉籽絨占整個混合纖維重量的15%;而粘結纖維占整個混合纖維重量的30%。從混合開松機4中輸出的混合纖維由輸送裝置5送到開松機21的分散漏斗23處。通過漏斗23掉入室33的纖維36被前述那種方式的氣流22混合攪拌。氣流22進入室33后沿箭頭24所指的方向進入室34。進入室34的氣流24分成兩路，一路氣流26通過排氣孔25排出，另一路氣流28通過排氣孔38排出。由氣流24帶入室34中攪拌過的混合纖維36被置于或帶到長方形鋼板31上。振動裝置32振動鋼板31，以便夯實集中在鋼板31上的纖維36。當鋼板31上的纖維達到了足夠的重量，輸送機30將開動把由夯實的纖維形成的氈子29沿箭頭40的方向通過排氣孔38向外輸出。由輸送機30輸出的氈子29再由輸送裝置35送入烘箱18。在烘箱18中把氈子29加熱到等于或高于155℃的溫度，以使聚酯纖維軟化并粘結到絕緣纖維和支撐纖維上。當烘箱18中的溫度高于n155°F時，該溫度并不能熔化絕緣纖維和支撐纖維。氈子29從烘箱18中移出之后被冷卻到室溫。此后氈子29將被切割裝置20切割或進行其它選擇的工藝步驟。
在圖3和4中說明的本發(fā)明的實施例中，由開松機4輸出的混合纖維被高壓氣流5從導管41吹入保持箱42。所使用的高壓氣流的壓力相當高，通常為每分鐘3000至7000立方英尺。這么高的氣流壓力是非常重要的，因為高壓氣流可把纖維搗實在保持箱42中。在圖3、4中，氣體通過網(wǎng)壁50沿箭頭A所指方向從保持箱42中排出。針齒輥子43松弛地把夯實的纖維57從保持箱42中拖出。輥子44外圓周面上向外伸展的齒條54拖拉著由針齒輥43送來的纖維57，把它們送入滑槽喂料成形箱45。重力和輥子43、44、47和48把纖維向下移動到通過滑槽喂料成形箱45。當纖維57移動通過滑槽喂料成形箱45時，拍擊板46沿箭頭C所指方向做往復拍擊運動，把纖維51相對滑槽喂料成形箱45的前壁56擠壓拍實而形成氈子51。槽紋輥47把氈子51從滑槽喂料成形箱45中拖出。槽紋輥48繼續(xù)拖拉由輥47送來的氈子51，使氈子51在輥子48和固定的弧形支板55之間被壓縮。壓縮的氈子51運行到皮帶輸送機30上并由皮帶輸送機30沿箭頭35所示方向送到烘箱18中(圖3和圖4中未示)。皮帶輸送機30以每分鐘20英尺至60英尺的速度輸送氈子51。相反，用于從梳理機中輸出材料的皮帶輸送機只以每分鐘10英尺至15英尺的速度運行。在圖3中，輥子43的向外伸出的針齒、輥子44的向外伸出的齒條和輥子47和48上外延的槽紋為了清楚起見就簡化處理了。輥子47和48的每個槽紋都包括延伸的長槽，這些長槽基本上垂直于輥子上某一點的切線，這些長槽連接成輥子的外圓周表面，并且隨著離輥子外圓周表面距離的減小，長槽的側壁傾斜伸展逐漸匯集呈錐形。圖4中明顯地示出了每個槽紋的錐形。板46的振動速度是每分鐘往復運動40至80次。輥子43、44、47和48以每分鐘20英尺至60英尺的速度運動氈子51。
通過導管21向保持箱42中喂入纖維的量應是生產(chǎn)出具有每立方英尺所需重量的氈子51。例如，如果滑槽喂料成形箱45的寬度D為90英寸，那么由此滑槽喂料成形箱45生產(chǎn)出的氈子51的寬度就是90英寸，因此需要通過導管21以每小時1124磅的輸入量向保持箱42中輸入纖維才能生產(chǎn)出90英寸寬、4英寸厚并以每分鐘20英尺的速度輸出的每立方英尺重6盎司的氈子51。由圖4和5的設備生產(chǎn)出的氈子必須為每立方英尺氈子至少重6盎司，最好是每立方英尺6至15盎司。當想要生產(chǎn)每立方英尺重量較輕的氈子時，則輸入到滑槽喂料成形箱45的纖維將不用被拍擊板46夯實。如果圖4中箭頭T所示的氈子的厚度等于4英寸，則4英寸氈子的每平方英尺至少重2盎司，即，氈子51至少每立方英尺重6盎司。
通過滑槽喂料成形箱45制成的氈子51的厚度T，其范圍是大約1/4英寸至保持箱的寬度。圖3中由箭頭F表示的滑槽喂料成形箱45的寬度是大約8英寸，由箭頭E表示的滑槽喂料成形箱45的高度是大約18英寸。
圖4和5的方法和設備的最大優(yōu)點是，它能夠生產(chǎn)例如4英寸厚的每立方英尺重6盎司的以每分鐘20英尺或更大的速度輸出的氈子。而用梳理機生產(chǎn)相似的氈子，其梳理機的輸出速度必須是每分鐘10英尺并交替折疊四次以生產(chǎn)出有8層、4英寸厚、每立方英尺重大約3.6至4.5盎司的氈子。
隨著氈子51被加工移動通過滑槽喂料成形箱45的速度增加，氈子51上出現(xiàn)部分“弱化”區(qū)域的可能性也將增大，所述“弱化”區(qū)域的密度或重量比氈子的其它部分小。在高速生產(chǎn)氈子的速度超過每分鐘50英尺時特別容易出現(xiàn)上述現(xiàn)象。當氈子51以這樣高的速度運動通過圖4和5所示的機器，可以把兩臺或多臺圖4和5所示的機器同時使用，這樣從一臺機器中輸出的氈子就可以對齊疊置在從其它機器上輸出的氈子上，以此制成具有兩層或多層的氈子。這樣就不用把一張氈子折疊在其它部分氈子上而是簡單地把這張氈子放到其它氈子上形成一無折疊的長片。該種氈子的每層都與其鄰接層一樣有近似相同的長條形狀和尺寸。當多層氈子被置于烘箱18中加熱時，粘結纖維粘接相互疊置的各層。在這種結構中，其中的一層無缺陷層可以蓋住并補償其它具有低于所需重量或密度的區(qū)域的有缺陷的層。每層都不會與鄰層在相同區(qū)域有同樣的“弱化”或低重量區(qū)域。如果因為某種原因，而相鄰層在沿其縱長方向相同區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了同樣的低重量缺陷區(qū)域，則應在把其中一層置于另一層上面時，使其中一層的低重量區(qū)域與其相鄰那層的低重量區(qū)域錯開。圖4和5所示多臺機器生產(chǎn)的疊層氈子補償了單層氈子的結構缺陷，并易于高速生產(chǎn)厚的或高密度氈子。高密度氈子能夠通過制成厚氈子并用輥子把厚氈子壓縮而生產(chǎn)出來。
本文已詳細描述了本發(fā)明及其優(yōu)選實施例，對于本領域的技術人員來說能夠明白上述描述并能夠實施本發(fā)明?？梢岳斫猓鶕?jù)本發(fā)明的實質(zhì)還可以對本發(fā)明進行各種改變，這些都將屬于本發(fā)明及其附后的權利要求所限定的范圍。
權利要求
1.一種用于生產(chǎn)熱絕緣氈的方法，其特征包括如下步驟(a)在開松裝置中以第一選擇溫度把粘結纖維和絕緣纖維混合，其中粘結纖維具有一粘結溫度，在該溫度下粘結纖維軟化并粘連到絕緣纖維上，所述絕緣纖維是從一組包括合成纖維和天然纖維中選出的，該纖維具有比所述粘結溫度高的熔化溫度，在該溫度下至少部分絕緣纖維熔化，所述粘結溫度高于所述選擇的混合溫度。其中所述開松裝置包括(ⅰ)混合室；(ⅱ)用于把所述粘結纖維和絕緣纖維喂入混合室的裝置，(ⅲ)引導一束氣流進入所述混合室以便在其中產(chǎn)生渦流用于攪拌混合粘結纖維和絕緣纖維的裝置；(ⅳ)一束輸出氣流運載著所述混合了的粘結纖維和絕緣纖維；(b)引導所述輸出氣流進入氈子形成裝置以形成包括絕緣纖維和粘結纖維的氈子，所述氈子形成裝置包括(ⅰ)保持箱，用于接收所述輸出氣流并收集所述絕緣纖維和粘結纖維；(ⅱ)用于把絕緣纖維和粘結纖維從保持箱輸送到滑槽喂料成形箱中的裝置；(ⅲ)用于移動所述纖維通過滑槽喂料成形箱的裝置；(ⅳ)用于在所述纖維運動通過滑槽喂料成形箱時把所述纖維壓縮成氈子的裝置；(ⅴ)用于把所述氈子從所述滑槽喂料成形箱中排出的裝置，所述輸出氣流運載進入所述氈子形成裝置的一定量纖維應足以生產(chǎn)出具有每立方英尺重量超過6盎司的氈子，所述排出裝置把氈子從所述滑槽喂料成形箱中排出的速度應大于每分鐘20英尺；(c)把所述排出的氈子加熱到等于或高于所述粘結溫度、低于所述熔化溫度，以使所述粘結纖維軟化并粘連到所述絕緣纖維上并把所述絕緣纖維相互粘連；和(d)冷卻所述氈子以硬化所述軟化了的粘結纖維。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征是，在步驟(a)中把支撐纖維與所述絕緣纖維和粘結纖維混合，所述支撐纖維具有第二熔化溫度，所述粘結纖維在所述選擇軟化溫度軟化并粘連到所述絕緣纖維上，所述軟化溫度小于第一和第二熔化溫度。
3.根據(jù)權利要求2的方法，其特征是，所述支撐纖維各具有1/8至3/8英寸長。
4.根據(jù)權利要求3的方法，其特征是，所述絕緣纖維是棉纖維。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其特征是，所述絕緣纖維是棉纖維。
6.根據(jù)權利要求2的方法，其特征是，所述絕緣纖維是棉纖維。
7.根據(jù)權利要求4的方法，其特征是，所述氈子的厚度大于2英寸。
8.根據(jù)權利要求5的方法，其特征是，所述氈子的厚度大于2英寸。
9.根據(jù)權利要求6的方法，其特征是，所述氈子的厚度大于2英寸。
10.一種用于生產(chǎn)熱絕緣氈的方法，其特征包括如下步驟(a)在開松裝置中以第一選擇溫度把粘結纖維和絕緣纖維混合以形成無規(guī)則排列的粘結纖維和絕緣纖維混合物，所述絕緣纖維具有一以容化溫度，在該熔化溫度至少有部分所述絕緣纖維熔化，所述熔化溫度高于所述第一選擇溫度，所述粘結纖維具有一粘結溫度，在該溫度所述粘結纖維軟化并粘結到所述絕緣纖維上，所述粘結溫度高于130°F、高于所述選擇混合溫度而低于所述熔化溫度;(b)把所述混合纖維喂入到加工裝置中加工成纖維網(wǎng)帶;(c)在第二選擇溫度把所述纖維網(wǎng)帶輸送到成網(wǎng)機中折疊成氈子，所述氈子具有(ⅰ)許多相互重疊的纖維網(wǎng)帶層，和(ⅱ)其厚度比纖維網(wǎng)帶的厚度厚;(d)在第三選擇溫度用成網(wǎng)機折疊所述纖維網(wǎng)帶以形成所述重疊纖維網(wǎng)帶層之一;(e)把一層不規(guī)則排列的間隔支撐纖維放到重疊纖維網(wǎng)帶層中的一層上并緊靠在該層的頂面上;(f)用所述成網(wǎng)機折疊所述纖維網(wǎng)帶，形成所述重疊纖維網(wǎng)帶層的另一層覆蓋住所述支撐纖維層并與之接合;(g)在第四選擇溫度把從成網(wǎng)機輸出的氈子輸送到加熱裝置中，把氈子加熱到粘結溫度，所述氈結溫度是;(ⅰ)低于所述支撐纖維的熔化溫度，和(ⅱ)高于所述第二、第三和第四選擇溫度;(h)用所述加熱裝置把氈子加熱到粘結溫度使所述粘結纖維軟化并粘連到所述絕緣纖維上，所述支撐纖維是至少部分所述的支撐纖維從所述纖維網(wǎng)帶層中的一層上的絕緣纖維上伸出連到所述纖維網(wǎng)帶層中的另一層上的絕緣纖維上，和所述支撐纖維在所述纖維網(wǎng)帶層中的一層和另一層間保持一定空間，(ⅰ)冷卻所述氈子以硬化已經(jīng)軟化了的粘結纖維。
11.根據(jù)權利要求10的方法，其特征是，所述絕緣纖維是棉纖維。
12.根據(jù)權利要求10的方法，其特征是，所述冷卻后的氈子，其密度小于每立方英尺1磅。
全文摘要
一種用于生產(chǎn)低密度熱絕緣氈的方法和裝置。氈子包括可被軟化并粘連氈子中的絕緣纖維的粘結纖維，和間隔絕緣纖維以便在其中產(chǎn)生氣穴的支撐纖維。
文檔編號D04H1/42GK1068375SQ9210549
公開日1993年1月27日 申請日期1992年7月7日 優(yōu)先權日1991年7月10日
發(fā)明者P·M·蒙克里夫 申請人:無限棉業(yè)有限公司