CN102575397B - 制备含有矿物纤维的部件的方法以及通过该方法制备的部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备含有矿物纤维的复合材料的方法以及通过该方法制备的新的含有矿物纤维的部件。本发明还涉及适于实施本发明方法的装置。

Description

制备含有矿物纤维的部件的方法以及通过该方法制备的部件

技术领域

本发明涉及一种制备含有矿物纤维的复合材料的方法以及通过该方法制备的新的含有矿物纤维的部件。本发明还涉及适于实施本发明的方法的装置。

本发明特别涉及含有矿物纤维的部件，该部件是通过以下方法制备的：将矿物纤维和粘结剂的混合物压制和固化，从而制备压制板，其厚度通常为4mm至25mm。这些板的密度通常为120kg/m³至1000kg/m³，例如170kg/m³至1000kg/m³，并且这些板可以用作建筑物外侧上的保护覆层或用作隔音/吸音的顶蓬或墙板。

背景技术

以前，这些产品已经通过以下方法来制备：对矿棉和粘合剂的组合进行混合和成形处理，接着将形成的混合物压制和固化至所需的密度。通常，要么将粘结剂以干态粘结剂的形式加到矿棉中；要么使用未固化的矿棉，其中在纤维形成和收集过程中已经引入了粘结剂。

这样的产品在技术和商业上都是成功的，但我们发现，还存在改进的空间。具体而言，我们发现，现有方法中存在的一个问题是，所用的混合和成形工艺往往会在混合物中产生一些致密的矿棉球，或者至少不会将压实的矿棉开松。另外，现有技术所用的方法不包括从混合物中除去压实矿棉的任何机构，因此，分布不均匀的状况会被带到最终的产品中。

如果在产品的某些区域具有较高密度的矿物纤维，则会导致在这些区域中具有较高的粘结剂浓度。由于多种原因的存在，在产品中矿棉和粘结剂分布不均匀会成为问题。

首先，产品中会具有这样的区域，在这些区域中，粘结剂未被彻底固化。这将降低板材的整体强度和刚性。

其次，如果组分分布不均匀，则有可能损害声学顶蓬或壁板的声学特性。

第三，由于这种类型的板材通常被用于板材的表面能被看见的应用场合，因此，面板具有令人愉悦的美感是重要的。在板材中具有不均匀的分布会导致表面上具有不希望的不一致性。如果高含量的粘结剂富集在一小块区域中，则会导致产品的表面上具有斑点。

在一些情况中，要对板材的表面进行涂漆，而组分分布不均匀或粘结剂未彻底固化的区域会导致油漆不能以均匀的方式涂布在整个表面上。

此外，在一些产品中，尤其是在那些用作建筑物外侧覆层的产品中，到目前为止还必须使用相对较高含量的粘结剂，从而使产品具有足够的强度和刚性。需要使用高含量的粘结剂的部分原因是：一些粘结剂被浪费掉了，这是因为在板材中那些在压制之前混合物就含有压实的矿棉的区域中，粘结剂不必要地以高浓度存在。如以上提及的那样，该粘结剂的益处并没有全部转移到产品中，其部分原因是：粘结剂倾向于不完全固化。

产品中含有高含量的粘结剂会使费用昂贵，并且这会降低产品的防火特性。因此，希望使用较少的粘结剂使板材具有同等的强度和刚性。

因此，本发明的一个目的是提供一种形成上述类型的含有矿物纤维的部件的方法，所述部件具有改进的强度和刚性或具有含量降低的粘结剂，或这两种特性都有。

本发明的另一个目的是提供一种形成上述类型的含有矿物纤维的部件的方法，所述部件是均质的，并且具有更均匀的组分分布。此外，本发明的一个目的是提供一种制备含有矿物纤维的部件的方法，所述部件的表面具有更好的一致性和均匀的外观。

美国专利No.2,682,085公开了一种用于清洁和开松脆性纤维(例如矿棉纤维)的设备。这是相当久远的现有技术(于1949年提交)，其提出了一种用于开松和清洁纤维以从中除去颗粒和灰尘的相对复杂的方法和设备。该方法是将成捆或成团的纤维装填到该设备中。在开松和清洁后，以轻质、蓬松、低密度毡状的层或网的形式收集纤维。

US 2,682,085的目的是清洁和开松用于形成轻质、蓬松、低密度的网的纤维。该文献没有讨论刚性板材的形成，也未指出将纤维解缠结并将其悬浮在气流中，对于用作建筑物的覆层或用作顶蓬或壁板的压制和固化型板材的强度、刚度或任何其他特性所产生的有益效果。

发明内容

根据本发明，以上讨论的目的是通过一种制备含有矿物纤维的部件的方法来实现的，所述方法包括以下步骤：

提供聚集网(collected web)形式的矿物纤维，其量为起始物料总重量的90重量％至99重量％，

提供粘结剂，其量为起始物料总重量的1重量％至10重量％，

对所述纤维的聚集网进行解缠结处理，

使所述纤维悬浮在主气流(primary air flow)中，

在进行所述解缠结处理之前、期间或之后，将所述粘结剂与所述矿物纤维混合，从而形成矿物纤维与粘结剂的混合物，

收集所述的矿物纤维与粘结剂的混合物，并对所述混合物进行压制和固化，从而得到固结(consolidated)的复合材料，其密度为120kg/m³至1000kg/m³，例如是170kg/m³至1000kg/m³。

该方法可以用于制备新的含有矿物纤维的部件。

所提及的百分数是基于起始物料的干重计算的。

通过以上限定的本发明的方法，获得了应用广泛并且成本有效的制备含有矿物纤维的复合材料的方法。通过调整部件被压制而达到的密度，可以制备为了特定目的而定制的各种不同的复合材料。

此外，已经发现，对矿物纤维进行纤维解缠结处理，压实的矿物纤维能够被开松，并且矿物纤维和粘结剂能够更均匀地分布在所制备的部件中。部件均匀性的提高总体上使得其机械强度水平相对于现有技术的部件而提高。

纤维和粘结剂在部件中均匀分布还对部件的隔音特性具有有利作用。

此外，就整个单一部件的美学要求和特性一致性而言，通过本发明方法制备的部件是有利的。

还发现，由于本发明的复合材料具有均质性，因此该复合材料能够以与木材相似的方式进行机械加工。“能够机械加工”应当理解为该复合材料可以在普通的木材成形机械(例如锯和成型机，如开槽机、面铣刀等)中进行机械加工。

通过本发明方法制备的部件具有各种用途，主要是用作建筑部件。特别是，产品可以是板材的形式。总体上，所述产品被用于机械稳定性和均匀的表面光洁度以及阻隔(insulating)性能很重要的应用场合中。在一些应用中，板材可以用作吸音的顶蓬或壁板。在其他应用中，该板材可以用作建筑物的隔离外覆层。

优选的是，该复合材料是板材形式。优选板材的厚度为4mm至25mm。在一些实施方案中，尤其是在板材用作建筑物上的覆层的实施方案中，板材的厚度优选为4mm至12mm，更优选为5mm至10mm，最优选为6mm至8mm。在可供选择的其它实施方案中，尤其是在板材用作顶蓬壁的阻隔板的实施方案中，板材的厚度优选为12mm至25mm，更优选为15mm至23mm，最优选为18mm至21mm。

根据合适的应用来选择本发明方法中矿物纤维的精确用量，以保持合适的防火特性和合适的隔热和/或隔音值以及有限的成本，同时保持合适的内聚力水平。使用大量的纤维能够提高部件的防火性、提高其隔音和隔热特性并且使其成本得到限制，但是这会降低部件中的内聚力。这意味着90重量％的下限会使部件具有良好的内聚性和强度、以及刚刚够用的阻隔特性和防火性，这对阻隔特性和防火性不太重要的场合中的一些复合材料来说可能是有利的。如果阻隔特性和防火性是特别重要的，则纤维的量可以提高到上限99重量％，但这将导致刚刚够用的内聚性。对于大多数应用，合适的组成包含90重量％至97重量％或91重量％至95重量％的纤维量。最通常的是，合适的纤维量为92重量％至94重量％。

还可以根据所需的内聚性、强度和成本、以及诸如对火的反应和隔热值等特性来选择粘结剂的量。下限1重量％会使复合材料具有较低的强度和内聚性，而这对于某些应用来说就足够了，其优点在于成本相对低并且潜在地具有良好的隔热和隔音特性。在需要具有高的机械强度的应用中，根据粘结剂的选择，应当使用较高用量的粘结剂，例如最高达10重量％的上限，但这会增加所得产品的成本，并且通常还会使所得产品对火的反应较为逊色。对于大多数应用而言，合适的组成包含3重量％至10重量％或5重量％至9重量％的粘结剂量。最通常的是，合适的粘结剂量为6重量％至8重量％。

本发明使用的矿物纤维(也称为人造玻璃质纤维或MMVF)可以是任何矿物纤维，包括玻璃纤维、陶瓷纤维或石纤维，但优选使用石纤维。通常，石棉纤维包含至少3％含量的铁氧化物和10％至40％的碱土金属(氧化钙和氧化镁)，以及其他常见的矿棉氧化物成分。它们是二氧化硅、氧化铝、碱金属氧化物(氧化钠和氧化钾)，它们的量通常很低；并且还可包括二氧化钛和其他次要的氧化物。通常，纤维的直径一般在3微米至20微米的范围内，特别是在5微米至10微米的范围内。

优选的是，矿物纤维和粘结剂总共占起始物料总重量的至少96％，更优选为起始物料总重量的至少98％，最优选基本上是起始物料总重量的全部。

在含有矿物纤维的部件中含有有机纤维会降低部件的防火性并且降低部件的阻隔特性。因此，优选起始物料包含小于5％的有机纤维。更优选，起始物料基本上不含有机纤维。

如本文所用，术语“聚集网”旨在包括任何已被收集聚拢在某一表面上的矿物纤维，即它们不再被气体携带，例如粒状、成簇或回收网废料。

聚集网可以是通过收集传送带上的纤维而形成的、并作为起始物料提供而未被交叉折叠(cross-lap)或以其它方式固结的初次网。或者，聚集网可以是通过将初次网交叉折叠或以其它方式固结而形成的二次网。优选的是，聚集网为初次网。

在一个实施方案中，解缠结处理包括：将矿物纤维网从具有较低的相对气流的管道供给至具有较高的相对气流的管道。在这个实施方案中，据信发生了解缠结，这是因为进入具有较高的相对气流的管道中的纤维首先受到拉力作用而与网中后续的纤维分开。这种类型的解缠结能够特别有效地制备开松的纤维簇，而不会产生可导致产品中的材料分布不均匀的致密团块。

优选的是，较高的相对气流的速度是20m/s至150m/s，或者是30m/s至120m/s。更优选的是，该速度是40m/s至80m/s，最优选的是50m/s至70m/s。可以将较高的相对气流和主气流分开，但更通常的是，将较高的相对气流供入主气流。

优选的是，较低的相对气流与较高的相对气流之间的速度差为至少20m/s，更优选为至少40m/s，最优选为至少50m/s。

如本文所用，术语“气流”应当被广泛地理解为不仅包括空气(其含有以在地球大气中的存在比例而存在的气体)的气流，还包括以任何合适的比例而存在的任何合适的一种或多种气体的气流。

根据特别优选的实施方案，解缠结处理包括：将聚集网供应到至少一个辊，所述的辊绕其纵轴旋转并具有从其圆周表面突出的尖状物。在本实施方案中，该旋转辊通常还至少部分地有助于产生所述较高的相对气流。通常，该辊的旋转是所述较高的相对气流的唯一源头。

在一些实施方案中，至少具有两个辊。这些辊可以以串联或依次的方式进行操作。

辊可以具有任何合适的尺寸，但在优选的实施方案中，基于尖状物的最外点，辊的直径为20cm至80cm或更优选为30cm至70cm。甚至更优选的是，其直径为40cm至60cm，最优选为45cm至55cm。

辊可以以任何合适的速度旋转。对于大部分实施方案而言，辊的合适的旋转速率为500rpm至5000rpm，优选为1000rpm至4000rpm，更优选为1500rpm至3500rpm，最优选为2000rpm至3000rpm。

可以选择辊的尺寸和其旋转速率，从而在辊的圆周上提供给定的速度。虽然该速度取决于所用矿物纤维网的类型以及辊的确切形式，但是，总体上，高的速度会导致更有效的解缠结处理。在大部分实施方案中，辊的尖状物的最外点以20m/s至150m/s、优选30m/s至120m/s、更优选40m/s至80m/s、最优选50m/s至70m/s的速度运动是合适的。

辊优选位于大体上为圆筒形的腔室的内部。该腔室具有入口，矿物纤维以及任选的粘结剂通过该入口被供应给辊。该腔室还具有出口，解缠结的矿物纤维和任选的粘结剂通过该出口被排出。优选的是，它们通过该出口被排放到主气流中。

在优选的实施方案中，从上方将矿物纤维和任选的粘结剂供应给辊。还优选的是，解缠结的矿物纤维和任选的粘结剂从辊的圆周的较低部分沿横向被抛出辊外。在最优选的实施方案中，在矿物纤维被抛出之前，其被辊携带约180度。

优选辊占据所述腔室的大部分空间。优选尖状物的顶端与大体上为圆筒形的腔室的曲面壁相距的距离小于10cm，更优选小于7cm，最优选小于4cm。这使得辊产生的气流更大，并且使纤维被气流和尖状物自身更彻底地解缠结。

优选的是，从上方将矿物纤维供应至辊。

通常，在主气流中，解缠结的纤维被抛出辊外。在一些实施方案中，该辊有助于产生主气流。在其他实施方案中，辊为主气流的唯一源头。

根据本发明，纤维悬浮在主气流中。悬浮在气流中的优点在于：不期望的颗粒或团块可以被筛选出去。所述颗粒是(例如)纤维的珠状物和诸如大块棉等团块，这些团块(如所谓的口香糖)还没有被适当地开松成纤维。

通常，主气流并不是没有湍流。在优选的实施方案中，主气流中存在明显的湍流，因为这会促进成束的纤维开松并且能够提高筛选出不期望的颗粒和团块的效果。根据本发明，主气流在其源头处的速度优选为20m/s至150m/s，更优选为30m/s至120m/s，还更优选为40m/s至80m/s，最优选为50m/s至70m/s。

主气流优选进入筛选室。在筛选室中，主气流中的湍流使得较致密的颗粒可以被筛落到该室的底部，并促进成束纤维的开松。

为了实现彻底筛选纤维的目的，优选将装置构造为使得纤维在筛选室中的平均停留时间为至少0.5s，更优选为至少2s，或甚至为至少3s。

然而，纤维在筛选室中的平均停留时间大于10s通常不是必要的。更通常的是，该平均停留时间小于7s，最通常的是该平均停留时间小于5s。

当使用筛选室时，筛选室中的环境温度通常为20℃至100℃，更通常为30℃至70℃。该温度可以取决于外部气温，即冬季时较冷，夏季时较热。可以采用升高的温度，最高达100℃，从而使粘结剂在筛选室中预固化。

在具体实施方案中，粘结剂是这样的材料：在特定条件下，该粘结剂干燥、硬化或变得固化。为了方便起见，这些以及类似的这种过程在本文中称为“固化”。优选的是，这些“固化”过程是不可逆的，并且能够得到内聚性复合材料。

可以使用无机粘结剂和有机粘结剂。优选有机粘结剂。另外，可以使用干态的粘结剂和湿态的粘结剂。粘结剂材料的具体例子包括但不限于酚醛粘结剂、脲甲醛粘结剂、苯酚脲甲醛粘结剂、三聚氰胺甲醛粘结剂、缩合树脂、丙烯酸酯以及其他胶乳组合物、环氧聚合物、硅酸钠、聚氨酯的热熔物、聚乙烯的热熔物、聚丙烯的热熔物以及聚四氟乙烯聚合物的热熔物等。

在一个实施方案中，使用干态粘结剂。可以使用任何合适的干态粘结剂，但优选使用酚醛粘结剂，因为这种类型的粘结剂易于获得并且已经证明是有效的。使用干态粘结剂可能是有利的，这是因为在一些情况中，可能易于进行混合，并且对设备进行维护的需求较低。此外，这种粘结剂相对稳定并且可储存。

根据可供选择的实施方案，可以使用湿态的粘结剂。湿态的粘结剂的优点在于，其成本比干态粘结剂低，并且与使用干态粘结剂相比，使用湿态的粘结剂通常可降低粘结剂的量。降低粘结剂的量还会使复合材料对火的反应更为优异。可以使用任何合适的湿态的粘结剂，但优选使用酚醛粘结剂，因为这种类型的粘结剂易于获得并且已经证明是有效的。

可以在解缠结处理之前、期间或之后将粘结剂与矿物纤维混合。在一些实施方案中，尤其是在使用湿态的粘结剂的实施方案中，优选在解缠结处理之前将粘结剂与纤维混合。特别是，纤维可以是未固化的含有湿态粘结剂的聚集网的形式。

当使用干态的粘结剂时，可以(例如)在解缠结处理之前，将该粘结剂与矿物纤维的聚集网预混合。可以在解缠结处理期间和之后进行进一步的混合。或者，可以将该粘结剂单独提供至主气流并在主气流中混合。

在一些实施方案中，当矿物纤维和粘结剂悬浮在主气流中时，使它们经受方向与主气流的方向不同的附加气流(further air flow)。这有助于在主气流中产生附加湍流，这有助于混合、筛选和开松成束的纤维。通常，主气流是总体上横向的，而附加气流是总体上向上的。在一些实施方案中，提供多股附加气流。

优选附加气流的速度为1m/s至20m/s，更优选为1m/s至13m/s，还更优选为2m/s至9m/s，最优选为3m/s至7m/s。

通过任何合适的方式从主气流收集矿物纤维与粘结剂的混合物。在一个实施方案中，将主气流引入旋风室(cyclone chamber)的顶部，该旋风室的下端是打开的，并且从该旋风室的下端收集混合物。

在可供选择的实施方案中，引导主气流通过有孔的表面，当该气流通过时，该有孔的表面捕获该混合物。

优选的是，在矿物纤维与粘结剂的混合物已经悬浮在主气流中之后，但在压制和固化该混合物之前，对该混合物进行额外的纤维解缠结处理。

所述额外的解缠结处理可以具有以上所述的解缠结处理的任何优选的特征。

在特别优选的方法中，将矿物纤维与粘结剂的混合物从主气流中移出，优选在旋风室中移出，并供给至旋转辊，其中该旋转辊具有从其圆周表面突出的尖状物。所述额外的解缠结机构的辊可以具有以上针对聚集网最初可被供给的那种辊所述的任何特征。

优选将矿物纤维与粘结剂的混合物从所述额外的解缠结处理过程投入到成形室中。

进行所述额外的解缠结处理之后，收集矿物纤维与粘结剂的混合物并进行压制和固化。优选的是，将该混合物收集到在其下方设置有抽吸机构的有孔的传送带上。

在本发明优选的方法中，粘结剂与矿物纤维的混合物被收集之后，在固化和压制之前，除去该混合物的表皮层。

可以以分批方式实施所述方法，但是，根据一个实施方案，该方法是在矿棉生产线上进行的，其中将初次矿棉网或二次矿棉网供应到纤维分离处理工序中，这提供了特别成本有效且用途广泛的方法，该方法用以提供在广泛的密度范围内具有良好的机械特性和隔热特性的复合材料。

根据特定的实施方案，该方法在矿棉生产线上以在线的方式进行。

一旦矿物纤维与粘结剂的混合物被收集后，则进行压制和固化从而制备具有所需密度的部件。

固化和压制采用的压力、温度和保持时间尤其取决于所用粘结剂的类型。

本发明一方面涉及可通过本发明方法获得的含有矿物纤维的部件。

优选该部件是基本上均质的。

术语“基本上均质”应当被理解为：该复合材料在毫米级上是均质的，即在显微镜下，(例如)1mm²的面积与该混合物的其他样品(基本上)一致。

本发明还涉及适于实施本发明方法的装置，该装置包括：

矿物纤维形成设备，其用于制备由气体携带的纤维供料，

粘结剂供给设备，其用于向所述纤维供应粘结剂，

第一收集器，其被布置为接收来自所述纤维形成设备的纤维，

抽吸设备，其通过所述收集器进行抽吸，并由此将所述纤维以网的形式收集在所述收集器上，

解缠结设备，其用于对所述网进行解缠结，从而提供解缠结的纤维，

网供给设备，其用于向所述解缠结设备提供所述网，

气体供给设备，其用于供应使解缠结的矿物纤维悬浮于其中的主气流，

第二收集器，其用于收集解缠结的矿物纤维和粘结剂，以及

压机，其用于压制所收集的解缠结的矿物纤维和粘结剂。

矿物纤维形成设备可以是适于此目的的任何设备，例如，级联纺丝机(cascade spinner)或纺杯。在该设备的优选实施方案中，矿物纤维形成设备为级联纺丝机。在每种情况中，供应矿物熔融物，并通过设备的离心作用制备纤维。

粘结剂供给机构将粘结剂供应给矿物纤维。其可以位于第二收集器之前的任何位置，但优选位于纤维形成设备和第一收集器之间。在另一个实施方案中，粘结剂供给设备位于第一收集器和第二收集器之间。在另一个优选实施方案中，粘结剂供给机构位于第一收集器和解缠结机构之间。

可以将粘结剂供给机构调整成供给湿态的粘结剂或调整成供给干态的粘结剂。

优选第一收集器是连续操作的第一传送带的形式。该传送带可使气体穿过。纤维在该传送带上形成初次网。抽吸机构位于第一收集器的后面，使气流可穿过该收集器。

该装置可以任选地包括用于以本领域的技术人员已知的任何方式处理初次网的机构。例如，该装置可以包括摆动带(pendulum belt)，其用于使初次网交叉折叠到另一连续操作的传送带上，从而形成二次矿物纤维网。

在优选的实施方案中，第一收集器是通向输入管道的传送带的形式。该输入管道可以在其上边缘具有传送辊，以有助于矿物纤维移动通过该输入管道。

在一些实施方案中，在第一收集器和解缠结设备之间具有基本垂直的管道。通常，该基本垂直的管道的下端要比其上端窄。

该装置包括解缠结设备，其用于对初次网或二次网进行解缠结，从而形成解缠结的纤维。在一个实施方案中，解缠结设备具有用于传送初次网或二次网的第一管道以及与第一管道相连的第二管道。在本实施方案中，解缠结设备包括用于以比在第一管道中的速度更高的速度将气流提供到第二管道中的机构。

特别是，如对本发明方法所描述的那样，解缠结机构可以是辊的形式。在本发明方法中所述的辊的任何优选或任选的特征都同样适用于本发明的第一新装置。

此外，第一装置可以包括容纳辊的圆筒形腔室。在本发明方法中描述的圆筒形腔室的任何特征都同样适用于本发明的第一装置。

本发明的装置还需要用于供给主气流的气体供给机构。该气体供给机构可以形成为解缠结设备的一部分。例如，用于以比第一管道中的速度更高的速度将气流供给到第二管道中的机构也可以是主气流的供给源。

辊在产生悬浮在气流中的解缠结的矿物纤维流的时候，还可以充当自身产生主气流的机构。

在所述装置中，可以存在附加气流供给机构以用于向主气流提供附加气流。

本发明的装置优选包括本发明方法中所描述的筛选室。当使用附加气流供给机构时，该附加气流供给机构优选位于该筛选室的下端，并设置成向该筛选室内供给向上的气流。主气流供给机构优选位于筛选室的侧面并设置成横向提供气流使其横穿该室。

当存在附加气流供给机构时，该附加气流供给机构可以具有横跨其开口而设置的纱网以防止固体材料进入。

在筛选室的下端，优选具有排放口，重球粒或压实的纤维落入该排放口。

在优选的实施方案中，悬浮在主气流中的矿物纤维和粘结剂一起进入筛选室的一侧。然后所得混合物被位于该室的下端的附加气体供给机构向上吹并进一步混合。随后该混合物经由位于筛选室上端的排出管道而离开筛选室。

该排出管道最终通向第二收集器。该收集器可以是有孔的带的形式，抽吸机构位于该收集器的后面。

可供选择的其它方式是，收集机构可以包括能够将矿物纤维的混合物与主气流分开的旋风室。在本实施方案中，该旋风室在其下端具有开口，混合物通过该开口排出，同时通过位于其上端的管道排出该气流。该旋风室上端的直径大于其下端的直径。

在一个实施方案中，混合物从旋风室被排放到传送带上。

优选设置额外的解缠结设备来接收矿物纤维与粘结剂的混合物。所述额外的解缠结设备可以具有针对用于对矿物纤维的聚集网进行解缠结的解缠结设备所述的任何优选的特征。

优选的是，设置有额外的解缠结设备以接收来自旋风室下端开口的矿物纤维与粘结剂的混合物。

优选设置有成形室以接收来自所述额外的解缠结设备的纤维和粘结剂。优选的是，成形室包括有孔的传送带，其用于收集矿物纤维与粘结剂的混合物。

优选在压制之前提供除表皮机构。可以将该设备构造为回收被除去的表皮材料。

本发明的装置包括用于压制和固化所收集的矿物纤维与粘结剂的混合物的压机。该压机适于将部件压制成密度为120kg/m³至1000kg/m³，例如170kg/m³至1000kg/m³。通常，该压机适于加热部件从而固化粘结剂。

在本发明的方法中所述的任何优选的特征同样适用于装置。与此类似，上述装置的任何特征同样也适用于本发明的方法。

附图说明

以下将参照附图通过实例对本发明进行描述，其中：

图1为用于分离纤维和混合原材料的装置的示意图。

图2为如上所述的额外的解缠结设备的示意图。

图3为示出了弯曲强度的图。

图4为示出了老化(aged)弯曲强度的图。

具体实施方式

适用于本发明方法的装置可参见图1，其中纤维形成设备和收集器被构造成将矿物纤维网传送至输入管道1，粘结剂供给机构被设置为将粘结剂供应给被导向输入管道的矿物纤维，所示的设备还可以形成本发明新装置的一部分。

该装置包括输入管道1，其用于起始物料，例如粘结剂和矿物纤维，并且对于特定的原材料，该装置可以包括位于输入管道1处的粉碎机(图中未示出)，以至少部分切碎大体积的料块。在输入管道的下边缘处具有传送装置2，其携带起始物料通过输入管道1。在输入管道的上边缘处，传送辊3协助将起始物料供送通过输入管道1。在输入管道1的端部，第一套相互隔开的细长部件4横跨输入管道1的端部而延伸。这些细长部件4用来将较大片的起始物料(例如矿物纤维网)破碎。在一些实施方案中，该细长部件4是旋转刷的形式，当该旋转刷旋转时，位于它们之间的起始物料就会受到拉伸。

通过输入管道的端部的起始物料随后向下落入基本垂直的管道5。在所示实施方案中，第二套相互间隔的细长部件6横跨该管道的上端而延伸。该第二套细长部件通常比第一套间隔得更密。在所示实施方案中，该第二套细长部件旋转以使足够小片的矿物纤维网可以通过，而将较大片的矿物纤维网经由起始物料再循环管7带走。

垂直管道5的下端通常会变窄。在所示的实施方案中，该垂直管道的下端形成通向大体上为圆筒形的腔室9的入口8。如所示的那样，入口8在大体上为圆筒形的腔室9的上部。在使用时，起始物料通过垂直的管道5并经过入口8进入圆筒形腔室9。

作为可供选择的实施方案，省略了垂直的管道5。取而代之的是，提供供料机构以将纤维网直接供入到圆筒形腔室9中。该供料机构可以(例如)包括传送带和任选的一个或多个喂料辊，所述的辊布置为控制性地推动和引导网进入该圆筒形腔室9中。

圆筒形腔室9容纳辊10，辊10具有从其圆周表面12突出的尖状物11。图1所示的辊10沿如图中所示的逆时针方向旋转，使得起始物料从入口8被传送绕过辊10的左侧(如图所示)并在主气流中被横向抛出而进入筛选室14。圆筒形腔室9和辊10一起形成解缠结机构。

尖状物可以永久地固定在辊上，从而实现最佳的耐磨性和抗撕裂性。例如，可以通过将尖状物粘合或焊接到设置在辊外周的盲孔中来固定该尖状物。可供选择的其它方式是，尖状物可以是可更换的。这可以通过(例如)下述的辊来实现，该辊为中空的圆筒体，并且在该圆筒体的壁上具有通孔。而尖状物可以(例如)具有头部，并且尖状物从内部插入而穿过这些孔。这样的话，如果这些尖状物破裂或磨损，可以更换这些尖状物。通过采用可更换的尖状物，还可以改变尖状物的样式。因此，可以针对不同类型的要被解缠结的材料(例如松散的矿棉纤维、或浸渍有液态粘结剂的矿棉纤维的聚集网)来优化该样式。

在所示的实施方案中，通过辊10在圆筒形腔室9内旋转来产生主气流，特别是，通过尖状物11和起始物料穿过介于辊的圆周表面与圆筒形腔室9的曲面壁13之间的空间的运动来产生主气流。

图1所示的筛选室14包括排放口16和附加气流供给机构15。附加气流供给机构15包括开口，附加气流通过该开口而供入。纱网17横跨附加气流供给机构15的开口而设置。这些纱网允许附加气流通过而进入筛选室14，但旨在防止物质进入供给机构。所示附加气流供给机构15将附加气流向上引入筛选室14。

在筛选室中，附加气流与含有解缠结纤维的主气流相遇。在筛选室14的内部，附加气流起到向上携带解缠结的纤维与粘结剂的混合物的作用。在筛选室中，一些较致密的纤维和矿物材料珠状物不会被向上携带，而是落到下端并通过排放口16。

所需的解缠结纤维与粘结剂的混合物被带到筛选室14的上部，在此设置有排出管18以将该混合物从筛选室14带出。第一气体再循环管19连接至排出管18并将来自排出管18的一些气体再循环至附加气体供给机构15。

排出管通向旋风室20。旋风室20具有第二气体再循环管22，其从旋风室的上端通向附加气体供给机构15。过滤器21连接至第二气体再循环管。在使用时，过滤器21将任何零散的矿物纤维和粘结剂从第二气体再循环管22中除去。当气体从旋风室20的上端排出时，解缠结纤维与粘结剂的混合物下落通过位于旋风室20下端的旋风室出口23。

收集器24位于旋风室出口23的下面。在所示的实施方案中，收集器24是传送装置的形式，其将所收集的纤维和粘结剂传送到压制和固化设备中(图中未示出)。

图2示出了额外的解缠结设备的实施方案，该设备可任选地用于本发明的方法中。该额外的解缠结设备可以设置为代替图1所示的收集器24。所示的额外的解缠结设备包括辊25，该辊的结构与辊10相同。各组分的混合物从上方被供应给辊25，并被抛出而进入成形室26。成形室26的下端包括有孔的传送带27，在传送带27的下面设有抽吸机构28。设置除皮器(scalper)29，以除去混合物的顶部，从而提供平坦的表面。然后可以将除去的表皮材料再循环。

有孔的传送带27将混合物传送到压机(图中未示出)。

图3示出了根据本发明制备的板材(称为“Binos”)的初始弯曲强度与根据现有技术制备的板材(称为RPP(Rockpanel法))的对比情况。在制备之后、但在进行任何老化处理之前测量初始弯曲强度。可以看出，与根据现有技术制备的板材相比，根据本发明制备的板材的弯曲强度得到提高。

类似的是，图4示出了根据本发明制备的板材(称为“Binos”)的老化弯曲强度与根据现有技术制备的板材(称为RPP(Rockpanel法))的对比情况。对老化后的板材测量老化弯曲强度，即这些板材已经经历了不利条件的循环以模拟板材的正常老化。可以看出，与根据现有技术制备的板材相比，根据本发明制备的板材老化后的弯曲强度提高得甚至更多。应当注意的是，现有技术的方法中密度在950kg/m³以下时没有数据。

Claims (38)

1.一种制备含有矿物纤维的部件的方法，所述方法包括以下步骤：

提供聚集网形式的矿物纤维，其量为起始物料总重量的90重量％至99重量％，

提供粘结剂，其量为起始物料总重量的1重量％至10重量％，

对所述纤维的所述聚集网进行解缠结处理，

使所述纤维悬浮在主气流中，

在进行所述解缠结处理之前、期间或之后，将所述粘结剂与所述矿物纤维混合，从而形成矿物纤维与粘结剂的混合物，

收集所述的矿物纤维与粘结剂的混合物，并对所述混合物进行压制和固化，从而得到固结的复合材料，其密度为120kg/m³至1000kg/m³，

其中当所述矿物纤维和粘结剂悬浮在所述主气流中时，使所述矿物纤维和粘结剂经受方向与所述主气流的方向不同的附加气流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述解缠结处理包括：将所述网从具有较低的相对气流的管道供应至具有较高的相对气流的管道。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述较高的相对气流的速度为20m/s至150m/s。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述解缠结处理包括：将所述聚集网供应到至少一个辊，所述辊绕其纵轴旋转并具有从其圆周表面突出的尖状物。

5.根据权利要求4所述的方法，其中基于所述尖状物的最外点，所述辊的直径为20cm至80cm。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述辊的旋转速率为500rpm至5000rpm。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述辊的所述尖状物的所述最外点的运动速度为20m/s至150m/s。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述矿物纤维是以含有湿态粘结剂的未固化的网的形式提供的。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在矿棉生产线上进行，所述矿棉生产线将初次矿棉网或二次矿棉网供应到所述纤维解缠结处理中。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述主气流总体上是横向的，并且所述附加气流总体上是向上的。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述主气流的初始速度为20m/s至150m/s。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述附加气流的速度为1m/s至20m/s。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘结剂是以干态的形式提供的。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘结剂是以湿态的形式提供的。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述矿物纤维和粘结剂不与有机纤维混合。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述矿物纤维和粘结剂共计占起始物料总重量的至少96％。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述矿物纤维和粘结剂共计占起始物料总重量的至少98％。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述矿物纤维和粘结剂共计基本上占起始物料总重量的全部。

19.根据权利要求3所述的方法，其中所述较高的相对气流的速度为30m/s至120m/s。

20.根据权利要求3所述的方法，其中所述较高的相对气流的速度为40m/s至80m/s。

21.根据权利要求3所述的方法，其中所述较高的相对气流的速度为50m/s至70m/s。

22.根据权利要求5所述的方法，其中基于所述尖状物的最外点，所述辊的直径为30cm至70cm。

23.根据权利要求5所述的方法，其中基于所述尖状物的最外点，所述辊的直径为40cm至60cm。

24.根据权利要求5所述的方法，其中基于所述尖状物的最外点，所述辊的直径为45cm至55cm。

25.根据权利要求6所述的方法，其中所述辊的旋转速率为1000rpm至4000rpm。

26.根据权利要求6所述的方法，其中所述辊的旋转速率为1500rpm至3500rpm。

27.根据权利要求6所述的方法，其中所述辊的旋转速率为2000rpm至3000rpm。

28.根据权利要求7所述的方法，其中所述辊的所述尖状物的所述最外点的运动速度为30m/s至120m/s。

29.根据权利要求7所述的方法，其中所述辊的所述尖状物的所述最外点的运动速度为40m/s至80m/s。

30.根据权利要求7所述的方法，其中所述辊的所述尖状物的所述最外点的运动速度为50m/s至70m/s。

31.根据权利要求11所述的方法，其中所述主气流的初始速度为30m/s至120m/s。

32.根据权利要求11所述的方法，其中所述主气流的初始速度为40m/s至80m/s。

33.根据权利要求11所述的方法，其中所述主气流的初始速度为50m/s至70m/s。

34.根据权利要求12所述的方法，其中所述附加气流的速度为1m/s至13m/s。

35.根据权利要求12所述的方法，其中所述附加气流的速度为2m/s至9m/s。

36.根据权利要求12所述的方法，其中所述附加气流的速度为3m/s至7m/s。

37.根据权利要求1所述的方法，其中所述复合材料的密度为170kg/m³至1000kg/m³。

38.一种用于制备含有矿物纤维的部件的装置，其包括：

矿物纤维形成设备，其用于制备由气体携带的纤维供料，

粘结剂供给机构，其用于向所述纤维供应粘结剂，

第一收集器，其被布置为接收来自所述纤维形成设备的纤维，

抽吸机构，其通过所述收集器进行抽吸，由此将所述纤维以网的形式收集在所述收集器上，

解缠结设备，其用于对所述网进行解缠结，从而提供解缠结的纤维，

网供给机构，其用于向所述解缠结设备提供所述网，

气体供给机构，其用于供应使解缠结的矿物纤维悬浮于其中的主气流，

第二收集器，其用于收集所述解缠结的矿物纤维和粘结剂，

压机，其用于对收集的解缠结的矿物纤维和粘结剂进行压制，以及

附加气体供给机构，其被布置为当所述纤维和粘结剂悬浮在所述主气流中时，将附加气流导向所述纤维和粘结剂。