CN1037959C - 用于喷吹形成隔热体的玻璃棉的制造方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于制备用湿吹法形成隔热体的形状不规则小玻璃棉块的方法，它包括将熔融的玻璃制成纤维，在输送机上汇集玻璃纤维而形成玻璃棉，同时将一种处理剂喷洒到玻璃纤维上，该处理剂没有粘接性但具有排水性及防尘性，蒸发玻璃棉上处理剂中的水分，用锯齿短切机将该玻璃棉切短或形状不规则的小块，以及将该小玻璃棉块送入包装站的步骤。用硅酮和液体石蜡的混合物与水结合在一起作为处理剂，对加热及干燥后的液体石蜡及硅酮的沉积量进行调节，使之处于玻璃纤维重量的0.5%-3.0%之间。
Description
本发明涉及形状不规则的小玻璃棉块的制造方法及装置，这些玻璃棉块用湿吹法在建筑物的内外墙之间的空隙中及建筑物天花板中形成隔热体。
这类用于喷吹形成隔热体的玻璃棉通常是用这样一种方法制成的，该方法包括利用离心力将熔融玻璃制成纤维，在输送机上汇集该玻璃纤维形成玻璃棉，同时向它们喷洒一种粘接剂，固化该粘接剂以形成玻璃棉毡，将该玻璃棉毡捣碎成形状不规则的小玻璃棉块。
图3是传统的捣碎机的截面示意图，如图所示，由A表示的机器包括壳体B，其中配有一个旋转锤C，它将玻璃棉毡D打碎成小碎块，这些小碎块通过筛F中的孔E，从而制成形状不规则的小玻璃棉块，它们可以喷吹形成隔热体。
然而，这种玻璃棉在湿吹形成隔热体时存在下列问题。首先，通过用旋转锤C打击破碎该玻璃棉毡而形成的小块玻璃棉，其密度太大，以致于当为了达到预定隔热值时则需要比低密度产品进行更多的填充操作，这将使设备工作成本升高。
在湿吹过程中，小块玻璃棉通过软管靠压缩空气输送，在该软管的出口处，当将玻璃棉喷吹到要隔热的空间中时向该玻璃棉上喷洒一种定形用水溶液，其中含有冷却固化型粘接剂。在用捣碎机A形成的小玻璃棉块中的粘接剂没有较高的排水性，故所用的冷固型粘接剂的水溶液将充满玻璃棉，且增加其重量。这些重玻璃棉块在喷吹到所需空间中时将不会飞过足够长的距离。因此，如果将这些重玻璃棉块吹入一个水平空间中(例如天花板中的空间里)，则要想在整个水平空间中形成预定的隔热厚度就很困难。另一方面，如果要充填的空间是垂直的，则吹送的玻璃棉在粘接剂固化之前固自重而下沉，从而导致该空间的上部未填充玻璃棉。
人们要求被喷吹形成隔热体的玻璃棉能防尘，而目前用来满足此要求的方法是当在输送机上汇集玻璃纤维成为玻璃棉时或在小玻璃棉块从捣碎机A的筛F的开口处出来之后立刻喷洒一种防尘剂。但是如果不采用同时也能有效产生排水性的防尘剂时，则用防尘剂仅会产生低排水性。
此外，尚未通过筛F中孔E的玻璃棉块不适于受到旋转锤C的多次敲打作用，而且更容易“起尘”或尺寸变得更小。美国专利US4296164中描述了一种用来解决这种“起尘”问题的方案。但是，该方案仍不能解决由于排水性不足而引起的问题，而且在产量及操作效率上的改进尚不足以承受投资成本的增加。
传统的用于喷吹形成隔热体的这类玻璃棉的另一问题是由于使用矿物油以达到所需的性能如排水性、抗水性及防尘而引起的以及由于使用酚醛树脂作为粘接剂而引起的。如果将这类玻璃棉吹入内外墙壁之间的空间或天花板中，则矿物油或未固化的酚醛树脂可能会在墙或天花板表面上渗漏，而且在吹送操作过程中会发生大量起尘。
本发明在这些环境下已经完成，且其一个目的在于提供一种制造的玻璃棉块的有效方法，该玻璃棉块具有令人满意的低密度、高排水性及防尘，而且它能有效地喷吹形成隔热体，而不会引起任何实际上的起尘。
本发明的另一目的在于提供一种实施该改进方法的装置。
本发明的第一目的可以通过下面这种方法来实现，它包括将熔融的玻璃制成纤维，在输送机上汇集该玻璃纤维以形成玻璃棉，同时喷洒一种处理剂，该处理剂没有粘结性能但具有排水性及防尘性，蒸发加入到玻璃棉中处理剂的水分，用 锯齿短切机将该玻璃棉切碎成形状不规则的小块，以及将该小块输送到包装站。
在优选的实施方案中，采用液体石蜡和硅酮的混合物与水结合在一作起为处理剂，经过加热及干燥之后，液体石蜡及硅酮的沉积量被调整在玻璃纤维重量的0.5-3.0％范围内。
本发明的第二个目的通过一种短切机而获得，该短切机包括：
一个壳体；
一个锯齿(Garnett)短切辊；
一个位于该锯齿短切辊对面的用来喂送玻璃棉的辊，
一块用于引导该玻璃棉的板，它延伸到用来输送玻璃棉的输送机的输送端，该导板在位于两辊之间的间隙中有一个输送端，该导板安装在壳体上，但其位置可以沿机器方向而调整，以使调整位于其输送端与喂料辊园周表面之间的间隙中，该锯齿短切机的轴承安装在壳体上，其位置可以沿机器方向而调整，从而调节与导板输送端的间距；
喂料辊的一个驱动单位，其旋转速度可调；
锯齿短切辊的一个驱动单位，其旋转速度亦可调。
根据本发明的方法，汇集在输送机上的玻璃棉仅被用一种处理剂处理，该处理剂具有排水性及防尘性，但它不具有粘结性能。因此，即使经过加热及干燥过程，该玻璃棉也不会产生由于用粘接剂而产生的结合结构。当该玻璃棉被送入锯齿 短切机时，它可以被一次作用切割成尺寸基本均匀但形状不规则的小块。由于该玻璃棉不会受多次短切作用，因此，所产生的小玻璃棉块其密度不会高于该整体玻璃棉时的密度，且发生起尘的机会被降至最少。以保证较高的生产率。
作为最终产品的小玻璃棉块由于在熔融玻璃形成纤维时使用了排水处理剂而具有令人满意的排水性。因而即使在用来喷吹形成隔热体的软管的出口处向玻璃棉上喷洒含有冷固型粘接剂的水溶液，该溶液也不会充满这些小玻璃棉块，从而也就确保了其有效应用。
根据本发明的装置，按照小玻璃棉块的特定尺寸及密度以及喷吹形成隔热体的最终产物的尺寸及密度，适宜用来实现高效连续操作的切短不含粘接剂的玻璃棉的最佳条件可以较容易地确定
图1是根据本发明第二目的的短切机的纵截面示意图。
图2是利用图1所示的机器通过本发明的方法制造玻璃棉的流程示意图。
图3是传统的捣碎机的纵截面示意图。
如图2所示，在炉1中熔化的玻璃被送入供料槽2，然后通过喷嘴3送入旋转玻璃成纤器4，从而在来自成纤燃烧器的火焰中形成玻璃纤维5。同时，向该玻璃纤维上喷洒一种处理剂，该处理剂没有粘接性能但具有排水性及防尘性。该处理剂通过喷嘴6供给。在真空箱7的作用下经过处理的玻璃纤维汇集在输送机8上，形成玻璃棉9。
将玻璃棉9输送到输送机10上，通过在干燥器11中加热并干燥使其水分蒸发。没有粘接剂，所得到的干玻璃棉12就不会使玻璃纤维粘连在一起。然后将该玻璃棉12送到短切机13，并切短成各个小块14，小块14在鼓风机15的驱使下通过输送管16和17进入包装机18。在这里这些小块被压入包装袋19。
图1更为详细地描述了短切机13，它包括壳体20，轴向支撑在轴承21上的锯齿 短切辊22，轴向支撑在轴承23上与短切辊22相对的喂料辊24，导板26在两辊22和24之间的间隙25中有一个输送端27。
短切辊22的轴承21通过一种已知的位置调整机构(末示出)安装在壳体20上，其位置通过壳体20中的滑动口28可以沿机器方向(即垂直于辊轴)而调整。辊22的旋转速度可以自由调整，这是因为它通过传输电路30与一个转速可调的驱动单元(在所示的情况下，该驱动单元是一个直流电动机29)相耦合。
弹簧32位于喂料辊24的轴承23和壳体20顶内表面31之间，通过用螺栓33调节弹簧32的长度，轴承23可以沿壳体上，下移动，从而自由地调节作用在位于喂料辊24与导板26的上表面之间的下玻璃棉12的压力。
喂料辊24的旋转速度也是可自由调节的，因为它通过传输电路35与一个转速可调的驱动单元相耦合(在所示的情况下，该驱动单元是一个直流电动机34)。
导板26在靠近短切辊22的末端有一个弯曲的上表面，从而使导板26与喂料辊25之间的间隙36朝板26的输送端27的方向逐渐减小。
导板26通过螺栓39固定到壳体20的托架38上，螺栓39可旋紧或旋栓，以调节位于输送端27和喂料辊24园周表面之间的间隙X。
通过调节该短切辊22的轴承21沿机器方向(垂直于该辊轴)的位置，输送端27与短切辊22上每个齿40之间的间隙Y也可调。
短切辊22配有装置41，以除去粘连到辊齿上的纤维，还配有螺栓42以调节装置41的位置。
为了达到切短玻璃棉12的目的，最好是在辊22上的Gar-nett线其周边具有高密度地较大的齿。如果导板26输送端27与辊22上每个齿之间的间隙Y较小，则获得的玻璃棉块的尺寸将减小，如果Y较大，则尺寸将增加。合适的Y值将根据锯齿线在旋转过程中在离心力的作用下凸起的程度以及根据要获得的玻璃棉块的尺寸而选择确定。
为了保证由脆玻璃纤维形成的玻璃棉12能连续地送入而不中断，该喂料辊24最好是由硬橡胶制成，并在其沿轴向方向的园周表面上带有沟槽。选择导板26的输送端27与辊24的园周之间的间隙X的值时应保证玻璃棉(其中各个纤维丝之间很弱地粘连在一起)被有效地夹持在辊24与导板26的输送端27之间，且保证该玻璃棉整体12可以连续持久无间断地送入。通过沿机器方向前后移动螺母39可以调节间隙X。
导板26的上表面与硬的有些滑的玻璃纤维接触。因此，导板26最好由全属制成，其上表面有一层陶瓷涂层。导板26输送端27的厚度Z越小则切短的效果越好。但为了保证必要的机械强度，Z值通常在约1毫米左右。
下列实施例仅用来进一步描述本发明，而不对其进行限制。实施例
以225公斤/小时的产量制备玻璃纤维，向玻璃纤维上以130升/小时喷洒处理剂，该处理剂由0.93％硅酮，7.60％液体石蜡和91.47％水(余量)组成，然后将它们加热并干燥，得到玻璃棉12。玻璃棉中硅酮和液体石蜡的含量在0.5-3.0％之间(重量比)
在表1所示的条件下将这些玻璃棉切短。把这些切短的产品吹入空隙中。得到的隔热体所具有的密度亦示于表1中。
表 1试样号 间隙X 间隙Y 喂料辊速度V1 短切混速度V2 V1/V2 喷吹玻璃
(mm) (mm) (米/分) (米/分) 棉的密度
(kg/m3)1 1.5 1.5 4.5 21.6 1∶4.8 39.62 1.0 2.0 7.5 25.2 1∶3.36 35.73 1.0 2.0 7.5 33.8 1∶4.51 32.44 1.0 2.0 7.5 36.0 1∶4.8 32.0对比实施例
以225公斤/小时的产量制备玻璃纤维，向该玻璃纤维上喷洒矿物油、酚醛树脂等等，随后将其固化形成玻璃棉。用如图3所示的机器将该玻璃棉整体捣碎。将该捣碎产物吹入空隙中，得到的隔热体其密度为37.1公斤/米3。隔热性能和起尘性能的比较：
在平均测试温度为30℃且试样密度为35公斤/米3的条件下测定导热性能，试样No.4(见表1)的导热率为0.0314千卡/米·小时·℃，而对比例的导热性能为0.0364千卡/米·小时·℃.按照JISA9523-1990进行振动筛测试，结果试样No.4通过量为0.24％。而对比例的通过量为1.8％。排水性能的比较：
将2克切短的或捣碎的玻璃棉(试样No.4或对比试样)和1升自来水装入混合器中并以1500转/分速度搅拌30秒。将该混合物移入量筒(1000毫升)中并放置15分钟。试样No.4切短的玻璃棉漂浮在水里，而对比试样则吸水并沉于筒底。
这些测试结果说明如下。试样2-4可以被吹入空隙形成低密度的隔热体。它们不仅具有良好的排水性具“起尘“的趋向较小。当满足下列条件时也能获得类似的结果：导板26的输送端27与喂料辊24园周表面之间的间隙X在0.5-1.5毫米之间；导板26的输送端27与短切辊22上每个齿40之间的间隙Y在1-3毫米之间；喂料辊24和短切辊22的园周速度比在1∶4-1∶6之间，而短切辊22以25-35米/秒的园周速度旋转；以及由硅酮及液体石蜡组成的处理剂在玻璃棉中的含量在干燥后为0.5-3.0％。
当间隙X小于0.5毫米时，不仅被玻璃棉被切短成太小的块，而且也不可能以均匀的量且不粘连地送入该玻璃棉整体。所发生的另一个问题是玻璃纤维断裂。当间隙X超过1.5毫米时，玻璃棉整体就不能充分有效地保持在导板26和喂料辊24之间，以防止将该玻璃棉整体切短成不合适的大块。
当间隙Y小于1毫米时，该玻璃棉整体被切短成太小的块。而且短切辊22上的锯齿线在高速旋转过程中受离心力的作用将径向向外凸出，这将有可能使齿40与导板26的输送端27发生接触。当间隙Y超过3毫米时，该玻璃棉整体有可能被切短成不合适的大块。
当短切辊22的圆周速度小于25米/秒时，其切短行为将下降，且即使调整喂料辊24以减小玻璃棉整体12的喂入速度也不可能获得尺寸较小的玻璃棉块。另一方面，当短切辊22的园周速度超过35米/秒，其切短行为将过量，且在该玻璃棉整体中的玻璃纤维将断裂。
当喂料辊24和短切辊22的周边速度比处在1∶4-1∶6之外时，将会产生与短切辊22的园周速度超出25-35米/秒范围相似的问题。
当干燥后玻璃棉整体中硅酮和液体石蜡组成的处理剂的残余量小于0.5％时，它就不能有效地获得必需的排水性及防尘性。即使当该处理剂的残余量超过3.0％时，作为最终产品的玻璃棉的性能不会获得与此相应的提高。
根据本发明的方法，汇集在输送机上的玻璃棉不具有玻璃纤维彼此粘连在一起的结构，这一点与用粘接剂的情况不同。因此，当将该玻璃棉送入锯齿 短切机中时，就可以一次作用将它切短成形状不规则的小块，其尺寸基本均匀，且不会发生不需要的影响，例如，玻璃纤维的起尘，或小块料密度的不需要的增加。简而言之，本发明的方法能够有效地制造用来吹入内外墙壁之间或天花板中以形成高质量隔热层的玻璃棉，它们具有良好的排水性和防尘性，且不会污染墙壁或天花板表面或引起细小颗粒起尘。
根据本发明的装置，可以采用一种不含粘接剂的玻璃棉，而且切该玻璃棉整体的最佳条件容易确定，这些条件适宜用来实现高效制备小玻璃棉块，这些玻璃棉块具有预定的尺寸及密度。
Claims (12)
1制备用于喷吹形成隔热体的玻璃棉的方法，该方法包括将熔融玻璃制成纤维，在输送机上汇集玻璃纤维以形成玻璃棉，同时向玻璃纤维上喷洒无粘结性能但具有排水性和防尘性的处理剂，蒸发玻璃棉上处理剂中的水分，用锯齿短切机将该玻璃棉切短成形状不规则的小块，以及将该小块送入包装站的步骤。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于硅酮和液体石蜡的混合物与水结合在一起被用作处理剂，对加热及干燥后的液体石蜡和硅酮的沉积量进行调节，使之处于玻璃纤维重量的0.5-3.0％范围内。
3.用于制造用来喷吹形成隔热体的玻璃棉的短切机，该短切机包括：
一个壳体，
一个锯齿短切辊，其特征在于还包括：
一个位于所述的锯齿短切辊对面用来喂送玻璃棉的辊；
一块用来引导玻璃棉连续输送到输送机输送端的导板，该导板在位于这两辊之间的间隙中有一个输送端，且以使其位置可以沿短切机方向调整的方式安装在该壳体上，以便调整位于其输送端和喂料辊圆周表面之间的间隙，锯齿短切辊的轴承以使其位置可以沿短切机方向调整的方式安装在该壳体上，以便调整与导板输送端之间的间隙；
一个用于喂料辊的驱动单元，其转速可调；以及
一个用于锯齿短切辊的驱动单元，其转速同样可调。
4.根据权利要求3的短切机，其特征在于还包括：用来调节提升喂料辊的装置，以便调节作用在处于喂料辊和导板上表面之间玻璃棉上的压力。
5.根据要求3的短切机，其特征在于还包括用来除去粘连到锯齿短切辊齿上纤维的装置，所述的除去装置通过调节该除去装置相对锯齿短切辊的位置的调节装置被安装在壳体上。
6.根据权利要求3的短切机，其特征在于所述的喂料辊由硬橡胶制成，其圆周表面上沿轴向方向带有沟槽。
7.根据权利要求3的短切机，其特征在于，所述导板在靠近短切辊的输送端有弯曲的上表面，以致该导板与喂料辊间的间隙朝导板的输送端的方向逐渐减小。
8.根据权利要求3的短切机，其特征在于，所述的导板由金属制成，其上表面有一层陶瓷涂层。
9.根据权利要求3的短切机，其特征在于，所述导板的输送端厚度为1毫米。
10.根据权利要求3的短切机，其特征在于，处于导板输送端和喂料辊圆周表面之间的间隙在0.5-1.5毫米的范围。
11.根据权利要求3的短切机，其特征在于，处于导板输送端和锯齿短切辊每个齿之间的间隙在1-3毫米的范围。
12.根据权利要求3的短切机，其特征在于，喂料辊和锯齿短切辊之间的圆周速度之比在1∶4-1∶6范围内，而锯齿短切辊的圆周速度在25-35米/秒范围内。
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