CN1137261A - 用于制造双玻璃纤维的装置 - Google Patents

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Abstract

用于制备双组分的热塑性纤维，如玻璃纤维的装置，它包括用于将热塑性材料离心成纤维的具有带孔周壁的旋转喷头，该喷头具有垂直对准的腔室，第一和第二种热塑性材料在交替的腔室中以及在周壁中和两种相邻腔室的每一个相通的一系列孔，以使第一种和第二热塑性材料可以由单个孔离心。

Description

用于制造双玻璃纤维的装置
本发明涉及用于由热塑性材料，如玻璃纤维和其它矿物纤维(如用作保温产品)制造纤维的装置，更进一步地说涉及用于由两股具有不同热塑性材料组合物的熔融热塑性材料离心制造双组分纤维的旋转喷头。
玻璃和其它热塑性材料的纤维可以用于多种应用中，包括隔音或隔热材料。用于生产玻璃纤维保温产品的普通现有技术方法包括利用旋转法制备玻璃纤维。单一的熔融玻璃组分被强迫通过在离心或旋转喷头外壁中的孔，产生主要是直的玻璃纤维。
常规玻璃纤维(通常是直的纤维)的一个改进在于采用螺旋或不规则形状的纤维。可以通过将两股不同的玻璃纤维(称为玻璃A和玻璃B)连接在一起并且将双玻璃流离心成螺旋纤维或不规则形状的双玻璃纤维而形成这些纤维。在本专利说明书中，所用的术语“玻璃纤维”和“玻璃组合物”中，“玻璃”将包括任何玻璃类矿物材料，如岩石、矿渣和玄武岩以及传统玻璃。热塑性材料和热塑性纤维除了玻璃和其它矿物纤维以外还包括由聚合物材料形成的纤维，如聚酯纤维和聚丙烯纤维。
Stalego在USP2998620中公开了双组分玻璃组合物的卷曲玻璃纤维。Stalego指出通过将具有不同热膨胀性的两种玻璃组合物通过旋转喷头的孔而生产定长卷曲纤维。将这些玻璃作为两个玻璃流以对准的整体关系挤出，从而在冷却时由于不同的热膨胀性而使这些纤维自然卷曲。Stalego公开的旋转喷头在该喷头周围具有垂直对准的室，用竖直挡板隔开的交替室中含有不同的玻璃，Stalego还指出在挡板分隔喷头周壁的地方要钻比挡板更宽的孔。由于孔比挡板宽，孔在该挡板的两侧与垂直室相连，并且玻璃A和玻璃B由该孔离开该喷头，形成双玻璃流。人们要求改进熔融玻璃或其它热塑性材料的双玻璃料流的输送以形成螺旋或不规则形状的玻璃或其它热塑性纤维。
这一需要通过本发明可以满足，其中在旋转喷头周壁上有一系列与挡板对准的孔，这些孔是细长形的，其长宽比大于约4∶1。孔的延伸可以使这些孔伸过挡板的宽度并且与两种不同的热塑性材料的每一种相通。此外，采用细长孔可以使流动控制或经过孔的熔融热塑性材料的测量容易进行，从而可以控制热塑性材料在该旋转喷头中的堆积。
根据本发明，它提供了一种用于制备双组分的热塑性纤维的装置，它包括具有带孔周壁的旋转喷头，该喷头用于将热塑性材料的纤维离心，该喷头由挡板分成一系列垂直对准的腔室，这些腔室沿着周壁的内部分布在四周；用于向该喷头中提供第一种熔融热塑性材料和第二种熔融热塑性材料的玻璃输送装置；用于将第一种热塑性材料导入交替的腔室中和用于将第二种热塑性材料导入余下的腔室中从而使相邻的腔室含有不同性能的热塑性材料的分开装置，以及在周壁中与挡板对准的一系列孔，这些孔比挡板宽，从而可以和两种相邻腔室的每一个相通，以使第一种和第二热塑性材料由单个孔离心，这些孔是细长形的，其长宽比为约4∶1-30∶1。与现有技术采用圆形孔相比，采用细长的孔可以将更多的孔放入旋转喷头的周壁中。细长孔的填充密度比圆形孔的填充密度至少高25％。
在本发明的一个优选的应用中，该热塑性材料是玻璃，该喷头适于接收两种分开的玻璃料流以形成双玻璃纤维。
在本发明的另一个优选方案中，孔的长宽比为约6∶1-25∶1。更优选地，长宽比为约6∶1-20∶1。
在本发明的另一个方案中，孔的长宽比设定成限制熔融热塑性材料通过孔的流动从而使熔融热塑性材料的源头在该旋转喷头中形成。
图1是制造本发明的玻璃纤维的装置的正视图。
图2是本发明的成纤器正视图的横截面图。
图3是沿3-3线获得的图2中的旋转喷头部分的平面图。
图4是沿4-4线获得的图3中的旋转喷头的正视图。
根据用于制造不规则形状的双玻璃纤维的装置来描述本发明，尽管应该明白本发明不仅包括用于制造其它类型的双玻璃纤维，如螺旋纤维的装置，还包括用于制造其它热塑性材料，如聚酯或聚丙烯的纤维的装置。
利用如图1中所示的旋转纤维成型和块热定型工艺可以制备不规则形状的玻璃纤维的保温产品。两种不同的熔融玻璃组合物(玻璃A和玻璃B)通过任何一种合适的玻璃输送装置，如窑炉10和工作区12送入成纤器14。由成纤器形成的双玻璃纤维帘18(如不规则形状的玻璃纤维)通过位于传送机下面的真空作为棉块20收集在传送机16上。当纤维通过在成纤器中的吹头22利用空气或气体向下吹落在传送机上时，它们会变细并且形成不规则的形状。
然后在加热定型温度700-1100°F(371-593℃)下将棉块通过炉24。通过将在纤维形成之后的冷却工艺延迟从而从纤维形成工艺中获得部分热量，或者通过在热定型炉中重新加热该纤维可以获得热定型温度。在炉中通过的同时，利用上输送机26和下输送机28以及导边器(未示出)形成棉块。在炉中时，可以将热气流加到玻璃纤维上以促进均匀加热。应当明白热定型是本发明的一个任选的一个方面。在经过十分钟以下的一段时间以后，该棉块作为保温产品30而离开炉子。如图2中所示，旋转喷头60由旋转喷头底壁62和旋转喷头周壁64组成。该旋转喷头在心轴66上旋转，正如在现有技术中已知的那样旋转喷头的旋转使熔融玻璃离心通过旋转喷头周壁而形成初级纤维68。该初级纤维通过管状燃烧器70的热量而保持在柔软易变细的状态下。可以采用一种内部燃烧器(未示出)向旋转喷头的内部提供热量。管状吹头72采用强制空气74，用来将初级纤维拉丝并进一步使之变细成为二级纤维76，该纤维适用于棉保温材料。然后向二级纤维或双玻璃不规则形状的玻璃纤维收集起来用于形成棉块。
该旋转喷头的内部供以两股熔融玻璃液流，第一种液流78含有玻璃A而第二种液流80含有玻璃B。在液流78中的玻璃直接落在旋转喷头底壁上，并且由于离心力而朝着旋转喷头周壁向外流动形成玻璃A头。在熔融玻璃液流80B比液流78更靠近旋转喷头周壁，液流80中的玻璃在到达旋转喷头底壁之前被水平侧板82拦截。因此，在水平侧板的上面形成了玻璃壁堆积体或头。
如图3中所示，旋转喷头上有垂直内壁84，它通常是圆形的并且位于旋转喷头周壁径向里面。一系列位于旋转喷头周壁和垂直内壁之间的垂直挡板86将空间分成多个通常垂直对准的腔88。交替的腔含有玻璃A或玻璃B。可以看出，水平侧板，垂直内壁和挡板包括分开装置用于将玻璃A导入交替的腔室中并且将玻璃B导入余下的腔室中，从而使相邻的腔室含有不同的玻璃。
该旋转喷头周壁配有孔90，它们位于垂直挡板的径向外端附近。这些孔的宽度大于垂直挡板的宽度，从而与两个相邻的腔室每一个相通，以使玻璃A和玻璃B从单个孔中离心。可以通过任何一种已知的钻孔技术，如激光、电子、电子放电研磨(EDM)或电子光束钻孔可以将孔钻入该喷头中。
正象在图4中所看到的那样，每个腔88占有旋转喷头周壁64的整个高度，孔沿着分开该腔室的整个垂直挡板分布。也可以采用其它的旋转喷头结构来向旋转喷头孔提供双股玻璃。
本发明的细长孔的长宽比为约4∶1-30∶1，优选地孔的长宽比为约6∶1-25∶1。最优选地，孔的长宽比为约6∶1-20∶1。这些孔通常是水平的。
使用本发明的细长孔的用处在于狭长的孔可以限制或测定流过孔的玻璃。适当尺寸的孔的宽度可以控制流量，从而在该喷头中产生每一种玻璃的头。

Claims (16)

1.一种用于制备双玻璃纤维的装置，它包括：
a.用于将玻璃纤维离心的具有带孔周壁的旋转喷头，该喷头由挡板分成一系列垂直对准的腔室，这些腔室沿着周壁的内部分布在四周；
b.用于向该喷头中提供第一种熔融玻璃和第二种熔融玻璃的玻璃输送装置；
c.用于将第一种玻璃导入交替的腔室中和用于将第二种玻璃导入余下的腔室中从而使相邻的腔室含有不同玻璃的分开装置；以及
d.在周壁中与挡板对准的一系列孔，这些孔比挡板宽，从而可以和两种相邻腔室的每一个相通，以使第一种和第二玻璃由单个孔离心，这些孔是细长形的，其长宽比为约4∶1-30∶1。
2.权利要求1的装置，其中孔的长宽比为约6∶1-25∶1。
3.权利要求2的装置，其中孔的长宽比为约6∶1-20∶1。
4.权利要求1的装置，其中这些孔基本上是水平的。
5.权利要求1的装置，其中这些孔的宽度设定成限制熔融玻璃通过孔的流动从而使熔融玻璃的源头在该旋转喷头中形成。
6.权利要求5的装置，其中孔的长宽比为约6∶1-25∶1。
7.权利要求6的装置，其中孔的长宽比为约6∶1-20∶1。
8.权利要求5的装置，其中这些孔基本上是水平的。
9.一种用于制备双组分热塑性材料纤维的装置，它包括：
a.用于将热塑性材料离心成纤维的具有带孔周壁的旋转喷头，该喷头由挡板分成一系列垂直对准的腔室，这些腔室沿着周壁的内部分布在四周；
b.用于向该喷头中提供第一种熔融热塑性材料和第二种熔融热塑性材料的热塑性材料输送装置；
c.用于将第一种热塑性材料导入交替的腔室中和用于将第二种热塑性材料导入余下的腔室中从而使相邻的腔室含有不同热塑性材料的分开装置；以及
d.在周壁中与挡板对准的一系列孔，这些孔比挡板宽，从而可以和两种相邻腔室的每一个相通，以使第一种和第二热塑性材料由单个孔离心，这些孔是细长形的，其长宽比为约4∶1-30∶1。
10.权利要求9的装置，其中孔的长宽比为约6∶1-25∶1。
11.权利要求10的装置，其中孔的长宽比为约6∶1-20∶1。
12.权利要求9的装置，其中这些孔通常是水平的。
13.权利要求9的装置，其中这些孔的宽度设定成限制熔融热塑性材料通过孔的流动从而使熔融热塑性材料的源头在该旋转喷头中形成。
14.权利要求13的装置，其中孔的长宽比为约6∶1-25∶1。
15.权利要求14的装置，其中孔的长宽比为约6∶1-20∶1。
16.权利要求13的装置，其中这些孔通常是水平的。
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