CN108779595A - 制造连续玻璃长丝的体系及方法 - Google Patents

制造连续玻璃长丝的体系及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108779595A
CN108779595A CN201680045166.2A CN201680045166A CN108779595A CN 108779595 A CN108779595 A CN 108779595A CN 201680045166 A CN201680045166 A CN 201680045166A CN 108779595 A CN108779595 A CN 108779595A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bushing
glass
rotary drum
drum
felt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680045166.2A
Other languages
English (en)
Inventor
查尔斯·道格拉斯·斯皮特勒
罗德尼·雷·威尔金斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of CN108779595A publication Critical patent/CN108779595A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • D04H3/07Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments otherwise than in a plane, e.g. in a tubular way
    • D04H3/073Hollow cylinder shaped
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/03Drawing means, e.g. drawing drums ; Traction or tensioning devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/08Bushings, e.g. construction, bushing reinforcement means; Spinnerettes; Nozzles; Nozzle plates
    • C03B37/083Nozzles; Bushing nozzle plates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/12General methods of coating; Devices therefor
    • C03C25/14Spraying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/24Coatings containing organic materials
    • C03C25/26Macromolecular compounds or prepolymers
    • C03C25/28Macromolecular compounds or prepolymers obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C03C25/285Acrylic resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/24Coatings containing organic materials
    • C03C25/26Macromolecular compounds or prepolymers
    • C03C25/32Macromolecular compounds or prepolymers obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C03C25/34Condensation polymers of aldehydes, e.g. with phenols, ureas, melamines, amides or amines
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/002Inorganic yarns or filaments
    • D04H3/004Glass yarns or filaments
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/12Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with filaments or yarns secured together by chemical or thermo-activatable bonding agents, e.g. adhesives, applied or incorporated in liquid or solid form

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

一种制造连续玻璃长丝玻璃纤维介质的系统和方法,包括在温度控制熔化器内熔融玻璃。熔融玻璃通过具有不同的行配置和取向的多个孔的漏板排出。将所获得的玻璃纤维长丝接收在转鼓上,并且用树脂和水溶液进行喷雾。将所获得的纤维玻璃毡放置在送经台上,然后在进一步工艺之前用水溶液进行喷雾。

Description

制造连续玻璃长丝的体系及方法
相关申请的交叉引用
本申请是2014年2月14日提交的美国专利申请No.14/181,426的部分延续案申请。本申请还要求2015年7月31日提交的美国临时申请No.62/282,444的权利。上述申请通过引用以其整体并入本文中。
技术领域
本发明涉及连续玻璃长丝束(continuous glass filament strand)的制造,更特别的是,其涉及用于制造连续玻璃长丝束和玻璃纤维过滤介质的改进装置以及方法。它特别适用于制造用于过滤或复合材料制造的膨体连续玻璃长丝玻璃纤维介质(loftedcontinuous glass filament fiberglass media)。
背景技术
本发明涉及对如美国专利No.2,081,060、2,546,230以及2,913,037中所概述的Modigliani工艺的改进。现已对Modigliani工艺做出后续改进和变形,并为本领域所知。通过新的控制方法或通过工艺改变来对制造方法和设备的效率加以改进的工作则做得很少。
Modigliani工艺及其衍生工艺通常涉及供给熔融玻璃的熔融炉,其排出细玻璃长丝。该玻璃纤维被依次缠绕在转鼓周围。在纤维放置于转鼓的期间,当其聚集在转鼓上时,树脂被施加到玻璃表面上。
熔融玻璃的丝束通过连接到熔融炉下侧的多孔金属板(漏板(bushing plate))离开熔融炉。丝束的直径通过设置在漏板内的孔的直径、位于熔融炉下方的转鼓(在其上玻璃长丝被拉伸和聚集)的表面速度、以及玻璃的化学组成的组合确定。
鼓长是产自玻璃纤维固化设备中的固化后的玻璃纤维介质的长度的决定因素。固化玻璃纤维的消费者通常要求卷长(roll length)高达1200英尺的轻量玻璃纤维。这些消费者还要求长度短至200英尺的较重卷。
固化玻璃纤维的膨体高度(loft height)是一个重要特征。消费者通常要求1/4英寸至6英寸的膨度(loft)。当被辊压时,膨体越薄则越容易压缩,而膨体越厚则越难以压缩。其理由在于,固化玻璃纤维中的交联树脂结合抗弯曲。这种抗弯曲性随在处理中压缩膨体时交联结合所必须移动的距离的增加而增加。如果结合经受太多的形变,则它最终会断裂,这会降低在辊开卷时固化玻璃纤维恢复到其特定的膨度的能力。
在鼓圆周长和固化设备宽度之间存在着相互相用,这会影响在最终产品中的长丝交联的几何形状。固化设备的设计受到许多因素的限制,其中之一是用于设置产品的膨度的上部设置膨度的输送带(或链)的宽度。因为膨度的用户产品规格具有窄公差,通常为+或–8分之一英寸或者4分之一英寸,上部设置膨度的输送器在其宽度上可以存在非常小的偏差。在设计宽度超过132英寸时,为充分限制偏差其将变得机械复杂并且极其昂贵。如果未扩展的纤维玻璃毡(unexpanded fiberglass mat)的宽度(其通常等于鼓的圆周长)大于22英尺,则固化长丝以使交联的长丝以大约90度的角度固化将变得非常困难。而该固化可使成品介质的纵向刚度和横向刚度接近相等(这是普遍的客户需求)。
纵向长丝粘结将在X或Y(水平)轴上导致刚度(stiffness)和刚性(rigidity)上的缺陷。它还减小压缩强度和降低介质捕获和保留固体液体颗粒的能力(特别是在空气过滤用途中)。
如果转鼓的圆周长(也就是近似的未扩展的毡宽度)小于12英尺或者大于22英尺的话,则当长丝被固化时,在X轴或者Y轴上这些长丝将会纵向地彼此粘结过长距离,这将会产生在这两个轴中的一个中的最终产品刚度不足。这种条件还引起在最终产品的膨体中的压缩强度(另一典型的客户需求)不足。在空气过滤用途中,这些状况将减少介质捕获和保留颗粒的能力。压缩强度不足会进一步导致外观缺陷,比如长丝的聚束(bunching),因而在空气过滤和光过滤用途中降低产品对消费者的吸引力。
圆周长在12~22英尺范围、长度在12英尺至24英尺范围的转鼓具有变化的鼓重量以及多种典型的转速。变化的转速与鼓长和鼓圆周长的组合产生振动,这将趋于导致鼓轴的过早损坏。无法正确地计算以各种表面速度安全操作各种尺寸的转鼓的所需的合适轴径,将导致轴故障,这会造成不安全情况。
本领域已知若干树脂粘合剂配方,并且该配方可被喷雾于玻璃纤维之上。通常,工艺被设计为,使成片(swath)的长丝放置于鼓上之后几乎立刻被喷洒粘合剂。树脂全面覆盖最新被施加的玻璃长丝,并使玻璃长丝粘结到长丝毡的其余部分。如果转鼓的离心力克服粘合剂的粘度并且使更靠近鼓的粘合剂进一步从鼓移向长丝,则可能无法实现适当的长丝的粘合剂覆盖度。
对能够改进连续玻璃长丝介质的制造的效率和质量的系统、设备和方法,仍然存在相当大的需求。
发明内容
在本发明中,术语长丝、纤维和丝束可互换使用,并且在所有场合下均是指连续的玻璃长丝,是与比如用于制造玻璃纤维绝缘体的玻璃短纤维相对的连续玻璃长丝。
在本发明中,玻璃熔融炉被设置成在特定范围尺寸的可转动空心鼓上横动。炉子包括温度控制熔融储罐(reservoir),该储罐邻接地连接至用特定数量范围的特定范围尺寸的沉头孔进行了穿孔的漏板。该漏板相邻地连接至冷却回路,且进一步连接至侧护罩。冷却回路连接至水和空气供给系统,其维持温度和压力的特定范围。带传感器的控制系统可以用来防止堵塞。炉组件被安装在轨道上,并且在转鼓上横动,以将一大片的特定范围直径的连续玻璃长丝放置在转鼓上。炉组件可通信地连接至用于控制横动的速度和转鼓的转速的控制系统和传感器。炉组件进一步与带喷嘴的喷臂(其将树脂粘合剂和可选的其它水溶液喷洒在放置于鼓上的连续玻璃长丝之上)连接。该鼓绕特定范围尺寸的轴(shaft)旋转。轴连接至负载传感器(load cell),这些负载传感器可通信地连接至控制系统。当这些负载传感器通知控制系统浸透粘合剂和可选的其它水溶液的连续纤维玻璃毡的总重量达到目标重量时,操作员停止鼓,在毡上进行纵向切割,并且从鼓上取下毡。然后将毡卷绕在杆上,随后在送经台(let-off table)之上进行展开,该送经台包括:具有从上下加热的链式输送器和当毡扩展时用于控制在毡上的拉伸的夹辊(nip roller)。当毡离开送经台时,其前往辊和喷水组件,然后前往固化设备。固化设备包括多个加热区域、一个下部传送带(或链)以及上部设置膨度的带(或链)。一旦毡离开固化设备,则它前往分切-收集机(slitter-accumulator)组件,然后前往缠绕机。操作员们从缠绕机中除去分切成辊的玻璃纤维介质,并且将辊包装以装运。
附图说明
具体说明引用下述附图,其中:
图1示出带有相关部件的横动玻璃熔融炉(traversing glass meltingfurnace)。
图2示出玻璃熔融炉的顶视图。
图3示出炉漏板上的孔放置的底视图。
图4示出漏板的底部孔图案的截面图。
图5A示出孔尖端的截面图。
图5B示出孔尖端的可选截面图。
图6示出漏板的正面剖视图。
图7示出用于冷却回路组件的跑道形(racetrack)图案。
图8示出鼓相对于熔融炉的端部剖视图。
图9示出显示有鼓轴的位置的鼓的前视图。
图10示出具有上下热源的送经台。
图11示出水和树脂喷雾装置。
图12示出固化炉组件。
这些图只是为了便于描述本文所述的原理。这些图没有图示本文所述的主旨的每个方面,并且不限制本文所述的主旨的范围。结合下述具体说明,其他目的、特征和特性将变得更加清楚。
具体实施方式
原料输入包含:各种配置的回收玻璃碎片或者在有些情况下的非回收玻璃,脲甲醛或者苯乙烯树脂和可选的丙稀酸共聚物、丙烯酸酯聚合物、水或者其它添加剂或者稀释剂。混合树脂被称为粘合剂。回收玻璃碎片根据纯度和净度或浊度分拣,对其进行筛选以获得尺寸为1/2英寸至11/4英寸的最大尺寸。参照图1,玻璃碎片从玻璃料斗1下落到固定的玻璃进料器2上,然后使用振动器3使其振动以除去任何微粒或多余的玻璃粉尘。然后,将振动的玻璃碎片从玻璃进料器2下落至连接至熔融炉10顶部的第二斜槽4。玻璃熔融工艺涉及由基于火焰温度传感器6的反馈回路控制的天然气和助燃空气混合物的使用。在操作期间和系统启动、关闭时,空气/燃料混合物可以根据需要手动控制。基于设定点控制器8,控制熔融玻璃液位以保持炉内的最低液位。一旦达到设定点控制器的最小值,则通过玻璃料斗1将更多的玻璃自动送入炉子,该玻璃料斗1连接到安装在固定玻璃进料器2下方的振动器3,所有这些都由基于设定点控制器8的反馈回路控制。
参照图2,熔融炉10被安装在沿轨道16移动的横向推车20上。轨道16运行鼓12的纵向长度18,该鼓位于熔融炉10的横向路径的下方。漏板22被设置成相对于与鼓12的纵轴垂直的线为6度角±1度,如箭头14所示。
熔融玻璃通过铬镍铁合金(Inconel)漏板离开熔融炉10。图3描绘了漏板22中的孔的示例性配置34。优选地,孔图案被配置成具有至少7行且不超过10行。孔的数量也可以变化,其中,7行平板优选具有298个孔,10行平板优选具有425个孔。根据所期望的最终产品,漏板22提供直径约为20至35微米的连续丝束长丝。最终产品规格决定漏板22的配置。通过改变漏板设计和调整漏板相对于其下方的转鼓的纵轴的取向,来完成设计更改。例如,供给到转鼓上的玻璃纤维的相对图案可以通过调整漏板的取向来调整。改变孔直径将改变长丝直径,从而导致形成用于增强强度和/或改善颗粒捕获的纤维玻璃毡的层。
参照图4,根据产品不同,漏板孔36各具有范围从0.14英寸到0.19英寸的孔尺寸。在一些实施方式中,孔可以具有可选的孔洞尺寸。不同实施方式中的各种图案可使这些孔具有从0.313英寸至0.500英寸(中心到中心)的间隔。优选地,漏板的深度为大约3/8-英寸。
如图5A所示,将这些孔进行沉头(countersunk)以除去多余的质量,从而减少向孔尖端38的热传递,这有利于离开孔尖端的玻璃长丝更快冷却。另外,孔尖端的长度和孔尖端相互之间的排列允许熔融玻璃的更快冷却。在一些实施方式中,取决于所制造的产品,将孔的入口喉(entry throat)以70度至100度范围内的角度沉头,这会除去质量,从而减少来自漏板区域的热传递。在一些实施方式中,孔尖端长度在.095英寸至多达.25英寸的范围,这允许离开熔融玻璃熔炉的熔融玻璃的更快速冷却。
图5B示出一种可选的实施方式,其中,孔在漏板的入口侧和出口侧的两侧进行沉头。提供沉头出口喉,这会减少暴露于玻璃纤维的表面积。结果,离开加热漏板的玻璃纤维长丝更冷。孔的这种构造可以被用于如不采用则离开漏板的玻璃长丝将会过热的用途中。在另一实施方式中,可以仅在漏板的出口侧将漏板的孔进行沉头。
为了适应连续玻璃长丝的各种用途,需要控制玻璃纤维束的最终直径。较细直径的玻璃纤维束提高了膨体玻璃纤维空气过滤介质捕获和保留较小直径的固体和液体颗粒的效率。较大直径的玻璃纤维束在捕获和保留较大的固体和液体颗粒方面优异,并且还提高了最终玻璃纤维介质的刚性和压缩强度。对于复合用途来说,需要更细的直径来包绕锐角,而较大的玻璃纤维束直径增强拉伸强度。在其他用途中,例如光过滤中,玻璃纤维束直径影响光漫射的美观。使用其中孔直径最小的0.14英寸的漏板,来生产用于实现ASHRAEMERV 8规格的玻璃纤维股束。使用孔直径最大的0.19-英寸的漏板,来生产连续玻璃长丝,该玻璃长丝可存留最大和最重的颗粒(比如涂料液滴),并且保持充分的刚性和压缩强度。
图6示出漏板22和冷却回路组件24的正面剖视图。正面剖视图示出冷却回路组件24的回路(或线圈)26。冷却回路组件24在连续长丝的丝束离开漏板之后将这些连续长丝丝束冷却至触碰感觉凉爽而略高于环境温度的温度。冷却回路组件24包括7~15行的四分之一英寸的包绕在熔融炉10底部的铜管,与漏板22相对。这些冷却线圈在漏板的1英寸范围内以跑道或矩形图案(如图7所示)环圈。衬套冷却回路组件(bushing cooling loopassembly)24实行至少15英寸长和其内径为3以上英寸宽的回路。回路26的角度(标记为角度28)相对于水平为60-90度。60-90度或接近60-90度的角度可使线圈的底部远离下落的玻璃长丝,这将防止长丝接触线圈,并且提供改进的漏板22的底部周围的热损耗。
线圈26的顶部7~15层由携带冷却水的1/4-英寸铜制冷管30组成。冷却水由冷却器(chiller)或者来自接近恒温的水井提供。由控制器46监测和控制的压力传感器检测冷却水回路是否堵塞。温度传感器通过控热软件(thermal software)和控制器46的传感器控制向冷却器提供反馈,以控制冷却回路组件24的温度。
底部线圈是3/8-英寸的铜管32,其穿孔有向上指向漏板22的直径1/32英寸的侧气孔(side air hole)。冷却回路32包括直径为3/8-英寸的单一铜空气线圈,并且允许排出空气,以快速冷却离开漏板的玻璃长丝,并且根据需要阻碍通过漏板的玻璃的流动。
防护罩40最好由金属板组成,并放置在漏板下方的区域周围,以防止环境空气流引起长丝在长丝离开漏板孔时发生碰撞。优选地,防护罩放置在漏板下方的三个侧面上,留下一侧敞开,以允许作业员的访问。优选地,防护罩为6~24英寸长。在一些实施方式中,可以使用更短或更长的防护罩,并且防护罩可以被放置成环绕漏板下方的整个区域,或者被放置为适合于防止在长丝离开漏板之后气流使长丝断裂的其他配置。
图8描绘转鼓12和控制器46的端视图,该控制器46操作性地控制喷臂42和44。控制器46还控制离开玻璃熔融炉10并且被置于转鼓12上的长丝48的制造。控制器46包括计算机的硬件和软件用于例如监视、测量和控制玻璃纤维长丝的制造。如图8所示,喷臂42和44连接至熔融炉10。在一些实施方式中,喷臂可与炉分离,并且驱动以独立于炉子地横贯鼓。
转鼓12用塑料片材进行包覆,以使纤维玻璃毡能够从鼓上移除。当塑料片材包覆鼓后,将脱模油薄薄地施加在片材表面。当长丝丝束从漏板落下时,操作员协助将熔融玻璃的下落长丝丝束贴附到包覆塑料片材的鼓上的过程。另外,操作员可以将已经从转鼓上脱离的长丝再次贴附。转鼓12具有周向增大的表面和纵向延伸的长度,其具有延伸轴50(如图9所示)。这允许控制器46对鼓12的旋转进行实质且可持续的控制,这使得控制器46能够控制玻璃纤维在转鼓上的形成层(layering)的速度。
理想的是将玻璃纤维介质卷绕到特定长度的鼓上,以制造所期望的辊长。使用特定的鼓长度,这将避免破坏交联树脂粘合(cross-linked resin bonds)。长度至少12英尺的鼓被用于生产卷长较短的、用于较重重量和较高膨度的玻璃纤维产品的连续玻璃长丝介质。长达24英尺的鼓被用来生产卷长较长的、较轻重量、较低膨度的玻璃纤维介质。
小于12英尺的鼓圆周长产生玻璃纤维毡,当将该纤维玻璃毡扩展时,其显示接近平行的树脂粘合长丝交联。这种锐角使介质的横向刚度最小化,从而致使更高故障的状态。交联长丝的角度接近90度在X轴和Y轴两轴上提供了刚度,提供了更高的压缩强度,在空气和光线过滤用途的两个用途中提高了过滤效率,并且改善了外表美观。最佳的是,由固化的长丝的交叉形成的锐角均不应该小于60度,并且大部分应接近90度。
大于22英尺的鼓圆周长不允许玻璃纤维介质或者毡的充分的膨胀。这导致长丝纵向地彼此粘结过长的距离。长丝纵向粘结导致横向刚度和刚性方面的缺陷,降低压缩强度,并且降低了介质(特别是在空气过滤用途中)捕获并保留固体和液体颗粒的能力。它进一步还带来外观缺陷,比如长丝的聚束,因而在空气过滤和光过滤用途中降低产品对消费者的吸引力。
圆周长在12~22英尺范围、长度在12英尺~24英尺范围的转鼓具有不同的鼓重量,并且以各种转速进行操作。鼓长、鼓圆周长和转速的特定组合会产生振动,其趋于导致鼓轴的过早毁损。为了避免轴振动,根据鼓重量和旋转表面速度来计算轴直径,其最佳的钢轴直径最小为2.5英寸且不大于4.5英寸。
熔融炉按照着横向轨道16的特定的纵向连续路径,相对鼓的长度18反复横移(如图2所示)。这用一层玻璃纤维覆盖鼓12。在一些实施方式中,当玻璃被施加到鼓12上时,从连接到横向推车的树脂臂(resin arm)42中喷洒树脂混合物。从连接到横向推车的喷水臂44中,喷洒水。通过在树脂喷雾臂42和水喷雾臂44上的喷嘴,将树脂和水喷雾到在鼓12上的玻璃纤维之上,喷嘴位于和对准鼓12的前部,略低于鼓12的最顶端区段。喷雾嘴与炉子横移的移动相联系,并且与炉子在鼓12上方的横移同步地在鼓12的前方横移。该工艺的物理要素由计算机和软件程序通过控制器46来控制,该控制器46控制炉子移动或炉子横移的数目和速度、鼓12的转速以及树脂喷雾混合物和水喷雾混合物的施加。计算机通过软件程序控制这些参数,并通过控制器46控制这些变量和操作参数,这使毡在毡扩展时具有渐进的密度。伴随这些长丝在转鼓12上卷绕,横动熔融炉10沿着横向轨道16横移。对这些长丝采用来自水喷雾臂44(其随沿鼓12的纵向长度移动的炉子的横移而沿鼓12移动)的水溶液进行喷雾。对这些长丝还采用来自树脂喷雾臂42(其随沿鼓12的纵向长度移动的炉子的横移而沿鼓12移动)的粘合剂(或主要由树脂、化学添加剂和稀释剂组成的粘合剂物种)进行喷雾。通过控制器46,将储罐中的粘合剂的温度控制在华氏72度±7度。经温度控制的粘合剂或组合粘合剂物种可以与来自树脂喷雾臂42和水喷雾臂44的水或者水溶液同时被喷雾到转鼓12之上。
将用于过滤用途的脲甲醛树脂与特定的添加剂和稀释剂混合,最优选在剪切混合器条件下混合。稀释剂百分比被控制在粘合剂重量的5%至10%的范围内。通过冷却和加热在配料罐中的线圈,将粘合剂保持在室温,并在配料罐中搅拌。监测pH,并将其控制在7.0~7.8的范围内。对粘合剂固体成分百分比进行取样、测试并将其控制在60%~68%固体的范围。另外,粘合剂温度由作为用于经温度控制的粘合剂的存放处的储罐来控制,该粘合剂通过树脂喷雾臂42(图8所示)喷雾。
在某些情况下,将用于复合用途的苯乙烯树脂与其它稀释剂混合,最优采用剪切混合器以更好地进行混合,并且通过加热和冷却在储存器和/或配料罐中的线圈进行温度控制。稀释剂百分比被控制在粘合剂重量的1%~5%的范围内。监测pH,并将其控制在7.0~7.8的范围内,并且连续搅拌罐以确保苯乙烯粘合剂在储存器和/或配料罐中以均匀温度完全混合。对粘合剂固体成分百分比进行取样、测试并将其控制在60%~68%固体的范围。
对水实施软化,并且在某些情况下,将其与树脂混合以形成水溶液。如图8所示,当水通过水喷雾臂44被施加到长丝上时,该水可以被喷雾到树脂之上。这控制了所形成的制备纤维玻璃毡的湿度水平。当长丝聚集在鼓上时,喷嘴可将水和粘合剂施加到纤维玻璃毡上,以将湿度控制在目标湿度水平±5.0%。另外,参照图11,在纤维玻璃毡进入工序的下一个阶段之前,可将水或水溶液作为喷雾、作为雾或细雾施加在,或者用辊涂在扩展纤维玻璃毡的任一个或两个表面之上。通过水雾喷嘴将水施加到平坦的毡表面上将更持久地施加水,从而产生更高质量的外层(skin)。
参照图8,通过在树脂喷雾臂42和树脂喷雾组件的喷嘴处,用压缩空气雾化粘合剂制剂,来实现树脂粘合剂的覆盖均匀性。因为粘合剂配方可以含有水,所以当它雾化时会被蒸发。为了控制施加到在转鼓上的连续玻璃长丝上的粘合剂的粘度,优选使用计算机硬件和软件来控制压缩空气的压力,随外界相对湿度发生变化而对粘合剂进行雾化。控制器46(其控制用于监视和执行测试的传感器)将来自传感器的信息提供给计算机硬件和软件。
由于转鼓的离心力,粘合剂粘度不足使得粘合剂从靠近鼓表面的长丝迁移到远离鼓表面的长丝。当纤维玻璃毡被固化时,这种迁移导致在最靠近鼓的毡的一侧上的纤维交联不充分,并且在离鼓最远的一侧上的粘合剂的量过多。这导致最终玻璃纤维介质的一侧缺乏外层、刚性和刚度,而另一侧外层过剩,具有过度的刚性和刚度。此外,具有过量粘合剂的一侧将趋于有固化树脂颗粒脱离。任何这些状态都将使得最终玻璃纤维介质不太理想,甚至无法被客户使用。
此外,过度的粘合剂粘度导致粘合剂喷雾不均匀并且导致雾化的粘合剂颗粒彼此粘合,而不能以均匀的覆盖率流过玻璃长丝。这导致长丝的粘合剂交联,既不均匀,也不具有充分刚性而具有有效的表面外层或压缩强度。至少,在外界相对湿度的极端情况下,在非常低的相对湿度下控制粘合剂粘度需要树脂喷雾嘴处的空气压力低至6磅/平方英寸。此外,对于高相对湿度,在树脂喷雾嘴处的空气压力要求高达32磅/平方英寸。
为了实现粘合剂的适当覆盖度,粘合剂喷射图案的宽度由操作员监测和控制。在一些实施方式中,粘合剂喷射图案宽度通过使用传感器由控制器46来监测和控制。因为玻璃熔融炉10连续在转鼓12上方来回横移,并且因为横移速度可以随产品不同而不同,所以锥形喷雾图形的宽度必须由操作者或控制器46控制,以确保合适的涂覆和一片纤维的粘合。优选地,喷雾宽度范围为2英寸到6英寸。
当玻璃纤维、树脂混合物和水的总重量测量达到在用于各特定产品的配方中规定的重量时,纤维玻璃毡制品完成。在某些情况下,可以通过负载传感器或者通过计算所要实现的产品特定重量所需的时间,来实现对产品的特定重量的控制。负载传感器重量控制的公式由获取鼓上的毡的重量并减去鼓重量来实现。当毡达到产品特定重量时,鼓的卷绕完成,操作员操纵鼓驱动器上的制动机构。鼓具有从一端到另一端跨越鼓的宽度地纵向平行于鼓的旋转轴的V形槽,并由此跨越放置于鼓上的连续丝束长丝毡的宽度。操作员使用该槽从鼓上切除毡。此时,立即从鼓上取下毡,放在平坦的表面上,并用塑料片材覆盖。从那里,毡以平行于鼓纵轴的方向被卷绕在钢条上。通过称重成卷后的毡并计算净成卷重量,来确认和记录毡的重量。
参照图10,成卷后的毡被运送到送经台,该送经台包括由平坦表面54支撑的缓动输送器52,所述平整表面54比展开的毡稍大。毡(在箭头58的方向上)在移动输送器上展开,塑料的顶层被移除。展开工序要求毡被展开时没有褶皱或折叠,直且边缘与传送带两侧等距。否则,展开后的毡无法适当地扩展。涂覆玻璃束的树脂被从上面和下面加热。如果环境温度需要,则使用加热来软化树脂。送经台的该侧剖视图示出在纤维玻璃毡下方的气体燃烧器60和在纤维玻璃毡上方的辐射加热器56,其中,箭头74指示纤维玻璃毡的行进方向。随着展开的毡的前缘出现在输送器的出口边缘62之外,塑料的底层从毡上落下,并且毡的前缘沿箭头64所示的方向被引导。
参照图11,纤维玻璃毡沿箭头70的方向被引导通过辊66。纤维玻璃毡行驶通过水喷雾器68,该水喷雾器68将水或其他水溶液施加到纤维玻璃毡上。通过采用喷水以使长丝的排列更加均一,并且在顶部或底部表面或两个表面上形成更刚性的外层。然后,通过使用连接到毡前缘的导向绳,将毡移送到底部输送链上。当各毡离开送经台时,它用绳子连接到其前面的毡的末端上,从而连续的毡在行进方向上连续地被牵拉。用绳子连接毡,这是因为绳子不会损坏稍后在加工中使用的分切刀。然后,将纤维玻璃毡进料至具有多区域温度配置的强制空气加热系统的固化炉中。
图12是具有烘炉的控制器和温度区域76的、固化烘炉(curing oven)80和传送机组件的侧视图剖面。毡通过具有上部链式输送器74和下部链式输送器72的输送器系统,沿着方向78进料入固化烘炉中。上部输送器74相对于下部链式输送器72以不同的速度移动,以使毡免于聚束并且防止毡的伸展(stretching)。通过具有计算机、软件、温度传感器以及在输送器上方和下方的独立加热区域的控制器,控制工艺参数。
通过联机和后固化质量控制工序步骤的扩展工序,来维持最终产品的质量。这样的步骤包括:通过使用切割出单平方英尺样品的固定装置,来测量膨度和辊宽度。另一固定装置被用来测量平方英尺样品的压缩强度。各平方英尺样品被称重。此外,将样品的底部外层和(可选包括的)顶部外层移除,并且使用天平盘(scale)来确定外层的重量百分比。
具体说明并非用于对本文所述的主旨进行限定或穷尽列举。在不脱离本文所述的主旨精神的情况下,可以上述细节上做出大量改变,这对本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims (19)

1.用于制造连续玻璃长丝的装置,其包括:
储罐,其包含粘合剂且配置成控制所述粘合剂的温度;
转鼓;
横动熔融炉,其配置成在平行于所述转鼓的旋转轴的第一方向上移动;
漏板;
粘合剂喷雾器,其连接至所述横动熔融炉;以及
一个以上防护罩,其至少部分地位于所述漏板下方。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述漏板相对于所述转鼓的旋转轴以5~7度角取向。
3.根据权利要求1所述的装置,
其中,所述转鼓的长度为12英尺~24英尺;并且
其中,所述转鼓的圆周长为12英尺~22英尺。
4.根据权利要求3所述的装置,其中,所述转鼓包括直径为2.5英寸~4.5英寸的轴。
5.根据权利要求1所述的装置,其中,所述一个以上防护罩围绕所述漏板下方的三个侧面。
6.根据权利要求5所述的装置,其中,所述一个以上防护罩在所述漏板下方延伸6英寸~24英寸。
7.根据权利要求1所述的装置,其中,所述漏板包括至少一个具有沉头开口的孔。
8.根据权利要求7所述的装置,其中,所述至少一个孔具有70度~100度的入口喉角度。
9.根据权利要求7所述的装置,其中,所述至少一个孔具有0.095英寸~0.25英寸的尖端长度。
10.根据权利要求1所述的装置,其还包括连接至所述横动熔融炉的水溶液喷雾器。
11.根据权利要求1所述的装置,其还包括连接至所述横动熔融炉的粘合剂喷雾器。
12.根据权利要求11所述的装置,其中,所述粘合剂喷雾器被配置成,将粘合剂喷雾到在所述转鼓上的一片玻璃纤维长丝上。
13.根据权利要求12所述的装置,其中,所述粘合剂包含由脲甲醛、苯乙烯、丙稀酸共聚物以及丙烯酸酯聚合物构成的组中的至少一种。
14.根据权利要求1所述的装置,其还包括冷却回路组件。
15.根据权利要求14所述的装置,其中,所述冷却回路组件包括:
多个含有冷冻液体的管;以及
包含多个开口的空气管。
16.根据权利要求15所述的装置,其中,
所述多个管包括铜管;以及
所述多个管中的至少一个位于漏板的一英寸之内。
17.根据权利要求1所述的装置,其中,所述漏板包括298~425个孔。
18.根据权利要求17所述的装置,其中,所述孔的每个具有0.14英寸~0.19英寸的直径。
19.根据权利要求17所述的装置,其中,所述孔配置为7~10行。
CN201680045166.2A 2015-07-31 2016-07-29 制造连续玻璃长丝的体系及方法 Pending CN108779595A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562282444P 2015-07-31 2015-07-31
US62/282,444 2015-07-31
PCT/US2016/044846 WO2017027233A1 (en) 2015-07-31 2016-07-29 System and method of continuous glass filament manufacture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108779595A true CN108779595A (zh) 2018-11-09

Family

ID=57983654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680045166.2A Pending CN108779595A (zh) 2015-07-31 2016-07-29 制造连续玻璃长丝的体系及方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3329045B1 (zh)
CN (1) CN108779595A (zh)
WO (1) WO2017027233A1 (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2574221A (en) * 1946-03-16 1951-11-06 Johns Manville Method of forming a multilayered mat of intercrossed filaments
US3082615A (en) * 1960-11-25 1963-03-26 Owens Corning Fiberglass Corp Apparatus for forming mineral fibers
US3459613A (en) * 1965-07-29 1969-08-05 American Air Filter Co Method and apparatus for making filamentous mat
US4121918A (en) * 1976-07-23 1978-10-24 Nitto Boseki Co., Ltd. Orifice plate for use in glass-fiber spinning hearth
US5695848A (en) * 1994-12-21 1997-12-09 Nicofibers, Inc. Panel formed from molded fiberglass strands
CN1401023A (zh) * 2000-02-16 2003-03-05 法国圣戈班韦特罗特斯有限公司 用于制造热塑料材料的切割线的系统
US20090226732A1 (en) * 2008-03-10 2009-09-10 H.B. Fuller Licensing & Financing, Inc. Wound glass filament webs that include formaldehyde-free binder compositions, and methods of making and appliances including the same
CN102317226A (zh) * 2008-12-22 2012-01-11 Ocv智识资本有限责任公司 以直接熔化操作制造高强度玻璃纤维的方法以及由此形成的产品
CN202440432U (zh) * 2012-02-25 2012-09-19 湖南省晟晖玻纤有限公司 拉丝机的安全防护罩

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2913037A (en) * 1953-12-29 1959-11-17 Johns Manville Method and apparatus for forming condensed glass fiber mats
US3526557A (en) * 1966-11-18 1970-09-01 American Air Filter Co Method for making filamentous mats
NL131842C (zh) * 1967-04-04
US4227906A (en) * 1976-07-09 1980-10-14 Owens-Corning Fiberglas Corporation Environmental control for mineral fiber-forming

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2574221A (en) * 1946-03-16 1951-11-06 Johns Manville Method of forming a multilayered mat of intercrossed filaments
US3082615A (en) * 1960-11-25 1963-03-26 Owens Corning Fiberglass Corp Apparatus for forming mineral fibers
US3459613A (en) * 1965-07-29 1969-08-05 American Air Filter Co Method and apparatus for making filamentous mat
US4121918A (en) * 1976-07-23 1978-10-24 Nitto Boseki Co., Ltd. Orifice plate for use in glass-fiber spinning hearth
US5695848A (en) * 1994-12-21 1997-12-09 Nicofibers, Inc. Panel formed from molded fiberglass strands
CN1401023A (zh) * 2000-02-16 2003-03-05 法国圣戈班韦特罗特斯有限公司 用于制造热塑料材料的切割线的系统
US20090226732A1 (en) * 2008-03-10 2009-09-10 H.B. Fuller Licensing & Financing, Inc. Wound glass filament webs that include formaldehyde-free binder compositions, and methods of making and appliances including the same
CN102317226A (zh) * 2008-12-22 2012-01-11 Ocv智识资本有限责任公司 以直接熔化操作制造高强度玻璃纤维的方法以及由此形成的产品
CN202440432U (zh) * 2012-02-25 2012-09-19 湖南省晟晖玻纤有限公司 拉丝机的安全防护罩

Also Published As

Publication number Publication date
EP3329045B1 (en) 2020-03-18
WO2017027233A1 (en) 2017-02-16
EP3329045A4 (en) 2019-04-03
EP3329045A1 (en) 2018-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10487427B2 (en) System and method for continuous strand fiberglass media processing
JP6143307B2 (ja) ガラス繊維断熱材の製造中における水分の制御装置及び方法
US8357256B2 (en) Process for the manufacture of a three-dimensional nonwoven, manufacturing line for implementing this process and resulting three-dimensional, nonwoven product
US2927621A (en) Apparatus for producing curly glass fibers in mat form
RU2523575C2 (ru) Новый промежуточный материал постоянной ширины для изготовления композитных деталей при помощи прямого способа
CN103958755B (zh) 从纤维材料形成幅材的方法
CN101351315B (zh) 用于玻璃纤维颗粒的粒化涂布机
US20050160711A1 (en) Air filtration media
RU2454376C2 (ru) Способ изготовления пряди композиционного материала и устройство для его осуществления
CN107923095B (zh) 纺粘无纺布的制造方法及制造装置
CN103998885A (zh) 用于制造矿物棉制品的烤炉
TW200415287A (en) Method for controlling a functional property of an industrial fabric and industrial fabric
CN101173419A (zh) 纺粘涤纶厚型针刺非织造布的生产方法
US10106452B2 (en) System and method of continuous glass filament manufacture
KR101609209B1 (ko) 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템
CN108779595A (zh) 制造连续玻璃长丝的体系及方法
CN115262081A (zh) 一种高强度连续玻纤防火保温板的生产工艺和生产线
US20190119152A1 (en) System and Method of Continuous Glass Filament Manufacture
CN100484606C (zh) 一种熔喷滤布及其成布方法和生产设备
AU2019410391A1 (en) Method for adjusting the amount of dilution water of a sizing composition, and corresponding calculcating unit
RU2736925C2 (ru) Аппарат для обработки мата из минерального волокна посредством обнаружения и удаления локализованных дефектов и соответствующий способ
CN111020884B (zh) 形成玻璃纤维的分层叠毡的连续方法及其模塑叠毡
KR20230072287A (ko) 부직포, 그 제조방법, 그 제조장치 및 물품
CN113463271A (zh) 一种r-pet循环利用再生无纺布制备方法
KR19980025816A (ko) 콤비네이션매트의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 40000017

Country of ref document: HK

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181109

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication