形成耐火和耐热玻璃纤维产品的方法和相关的设备的制作方法
【专利摘要】提供了一种用于形成玻璃纤维产品的方法，所述方法包括形成第一混合物，其包括干燥的耐熔融丝状玻璃纤维、阻燃溶液、和增稠剂；形成第二混合物，其包括所述第一混合物和粘合剂，其中将所述第一混合物和粘合剂构成成形成膨胀泡沫；和在所述第二混合物形成膨胀泡沫之前，将所述第二混合物施涂至表面。还提供了用于形成玻璃纤维产品的方法，所述方法包括将增稠剂添加至阻燃溶液来形成第一混合物；将硬化剂添加至所述第一混合物来形成第二混合物；和将干燥的耐熔融丝状玻璃纤维添加至第二混合物来形成浆料混合物。还提供了相关的设备。
【专利说明】形成耐火和耐热玻璃纤维产品的方法和相关的设备
[0001] 发明的【背景技术】 发明领域
[0002] 本发明的一些方面涉及形成改进的玻璃纤维产品的方法，更具体地，涉及形成耐 熔融或其他耐热玻璃纤维产品的方法，及其相关设备。
[0003] 相关技术的描述
[0004] 有时候可能希望特定的玻璃纤维基产品除了耐火性之外还具有耐热性，例如对于 偶发火所产生的热量的耐热性。在一些情况下，此类玻璃纤维基绝热产品可在形成之后具 有施涂的阻燃产品，为其提供一些耐火能力。也就是说，示例性的刚形成的丝状玻璃纤维基 绝热产品可经过表面处理，例如施涂液态阻燃剂，从而使经过处理的产品至少具有部分耐 火性。但是，例如在房屋构造中使用的这种基于玻璃纤维的绝热产品，可包括在存在过量热 量时趋于熔融的丝状玻璃纤维。因而，虽然刚形成的玻璃纤维基绝热产品的处理可能对于 耐火性是稍微有效的，但是对于液态阻燃剂，可能难以对该产品实现均匀和一致的耐火性 处理，或者是低效的，并且此类处理可能不一定赋予产品耐热性/抗热性。更具体来说，一 些涉及向刚形成的玻璃纤维基绝热产品施涂液态阻燃剂的阻燃处理过程的结果可能是不 均匀的，或者阻燃剂对于产品的覆盖是不一致的，对于耐热性/抗热性的提升是不明显的。 在这些情况中，玻璃纤维产品可能在火灾事件中造成危害，在所述火灾事件中，所述产品旨 在延缓或提供一些耐热性和/或抗火性。另外，这类处理过程在对于向玻璃纤维基产品施 涂阻燃剂方面可能不一定是有效的，可能不包括对阻燃剂产品过量部分进行捕获或回收的 设备，并且可能不具有防止或限制阻燃剂的损失（例如蒸发过程）的能力。
[0005] 因此，存在对将阻燃剂特别是液体阻燃剂均匀和一致地施涂至基于丝状玻璃纤维 的产品的方法及其相关设备的需求。在某些情况下，可期望形成整体玻璃纤维产品，与用于 相同或相似目的的现有玻璃纤维产品或者常规产品相比，其具有增强的特征和物理性质， 同时还提供增强强度的耐热性和/或耐火性。在一些情况下，可能还希望具有这样一种玻 璃纤维基产品形成方法，该方法在后续玻璃纤维产品制造循环中具有捕获过量阻燃剂和回 收捕获的过量阻燃剂的能力，无论是以液态或其他形式（如蒸气）捕获过量的阻燃剂。 [0006] 发明简述
[0007] 本发明的一些方面满足了上述和其他需求，其中一个所述方面涉及形成玻璃纤维 产品的方法。这种方法包括形成第一混合物，其包括干燥的耐熔融丝状玻璃纤维、阻燃溶 液、和增稠剂；形成第二混合物，其包括所述第一混合物和粘合剂，其中将所述第一混合物 和粘合剂构成成形成膨胀泡沫；和在所述第二混合物形成膨胀泡沫之前，将所述第二混合 物施涂至表面。
[0008] 本发明的另一个方面涉及用于形成玻璃纤维产品的方法。这种方法包括将增稠剂 添加至阻燃溶液来形成第一混合物；将硬化剂添加至所述第一混合物来形成第二混合物； 和将干燥的耐熔融丝状玻璃纤维添加至第二混合物来形成浆料混合物。
[0009] 在一些方面，阻燃溶液可以是水性阻燃溶液。优选的阻燃溶液可以是无毒和/或 具有中性pH和/或低变应原性（hypoallergenic)和/或具有任意数量的其他所需性质。 在一些方面，阻燃溶液可包括下述的任意一种或更多种：磷化合物、氯化合物、氟化合物、锑 化合物、齒素化合物、无机水合物、溴化合物、氢氧化镁、水合菱镁矿、三氧化二锑、鱗盐、磷 酸铵、磷酸二铵、溴代甲烷、碘代甲烷、溴氯二氟甲烷、二溴四氟乙烷、二溴二氟甲烷、四氯化 碳、尿素-碳酸氢钾及其组合。
[0010] 又在另一方面中，增稠剂可包括瓜尔胶（guar gum)和/或其它合适的材料。硬化 剂可包括液态聚氨酯、丙烯酸类和/或其它合适的材料。粘合剂可包括亚甲基二苯基二异 氰酸酯（MDI)和/或其它合适的材料。
[0011] 本文还揭示了构造、排布和/或适于执行本发明的各种方法方面的相关设备。
[0012] 因此，本发明的各方面解决了所确定的需要并提供本文另有详细描述的其他优 点。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 以上概括地描述了本发明，下面将结合附图进行描述，附图不一定按照比例绘制， 其中：
[0014] 图1显示根据本发明的一个方面的用于形成玻璃纤维产品的设备示意图；
[0015] 图2显示根据本发明的一个方面的用于形成玻璃纤维产品的方法的示意图；和
[0016] 图3显示根据本发明的另一个方面的用于形成玻璃纤维产品的方法的示意图。
[0017] 发明详述
[0018] 在此将参照附图更完整地描述本发明，它们显示了本发明的一些而非全部的方 面。实际上，本发明可以以许多不同的形式实施，不应看作仅限于本文所述方面；并且，这些 方面用来使得本发明的揭示内容可以满足法律上的要求。通篇中同样的数字表示同样的元 件。
[0019] 本发明的一些方面一般地涉及用于形成耐点燃（耐火）和/或耐熔融（耐热）丝 状玻璃纤维产品的设备和方法。如上文所述，使得刚形成的丝状玻璃纤维产品（例如玻璃 纤维基绝热或板产品）具有耐火性的处理（特别是用液态阻燃剂进行的处理）的可能的限 制包括难以实现该玻璃纤维产品的均匀和一致处理，以及难以实现刚形成的产品中的耐热 性/抗热性。也就是说，一些耐火表面处理过程的结果可能是不均匀的、不均一或者不一致 的，或者向玻璃纤维产品施涂阻燃剂是不完全的。在这些情况下，此类不均匀表面处理可能 导致经处理的玻璃纤维产品的耐火强度的改变，进而在产品旨在延缓或以其他方式提供一 些耐火性的火灾事件中遭遇危险。此外，此类阻燃剂表面处理可能对于刚形成的产品的总 体耐热性/抗热性是几乎没有效果的。
[0020] 在本发明的一方面中，可结合丝状玻璃纤维、阻燃溶液和增稠剂（参见例如图2中 的方框1200)来制备具有淤浆形式的第一混合物。这种形式的第一混合物可较稳定，且可 在无限（indefinite)时期内保持淤浆形式。当把粘合剂添加至第一混合物（参见图2中的 方框1300)形成第二混合物时，在第一混合物和粘合剂之间进行反应来制备处于泡沫材料 形式（在某些情况下是膨胀泡沫材料）的第二混合物。泡沫材料后续地固化成固体材料， 其具有不同的硬度，例如取决于形成第二混合物时泡沫材料膨胀的量级。第二混合物形成 泡沫材料的膨胀的量级可取决于一个或多个因素，例如，丝状玻璃纤维的平均长度。例如， 在一方面中，较长平均长度的丝状玻璃纤维可降低泡沫材料膨胀的量级，而较短的平均长 度的丝状玻璃纤维（例如，通过切碎、研磨或粉碎较长丝状玻璃纤维来制备）可增加泡沫材 料膨胀的量级。在其它情况下，丝状玻璃纤维平均长度的变化可影响泡沫材料的密度，类似 于对膨胀量级的影响。因为第二混合物固化来形成泡沫材料，所以可在第二混合物形成膨 胀泡沫材料之前或相应地将第二混合物施涂至表面，在任何情况下，都在第二混合物固化 来形成泡沫材料之前（参见，例如图2中的方框1400)。通过这种方式，施涂的第二混合物 可在选定的表面上固化，例如作为保护涂层，其是耐热、耐火和/或耐点燃和/或可用作涂 覆表面的热阻挡物。本领域普通技术人员将理解，可以很多不同方式例如用喷涂、刷涂、抹 光，将第二混合物施涂至表面。
[0021] 丝状玻璃纤维的长度可变化。这些丝状玻璃纤维可以由如下材料构成，例如： E-玻璃（即，具有小于约1 %重量/重量的碱性氧化物的铝-硼硅酸盐玻璃），A-玻璃（即， 几乎没有或没有氧化硼的碱-石灰玻璃），E-CR-玻璃（S卩，具有小于1 %重量/重量的碱性 氧化物的铝-石灰硅酸盐），C-玻璃（S卩，具有高含量氧化硼的碱石灰玻璃），D-玻璃（即， 硼硅酸盐玻璃），R-玻璃（即，不含MgO和CaO的铝硅酸盐玻璃）和/或S-玻璃（S卩，不含 CaO但是具有高含量MgO的铝硅酸盐玻璃）。可以采用例如，直接熔融法或者大理石重熔法 来形成此类丝状玻璃纤维，其中，块状玻璃材料熔融然后通过合适的衬套或喷嘴挤出。在连 续长丝过程中，可以在纤维缠绕前向拉制的纤维施加胶料（sizing)。在切断纤维过程中，可 以在离开成形机器之后用热量或蒸汽对玻璃材料进行吹风或鼓风。例如，在旋转法成形机 中，熔融的玻璃进入旋转的纺纱机，因为离心力被水平/横向地向外甩，其中空气喷嘴可垂 直向下压玻璃。在某些情况下，可将粘合剂施涂至刚制备的玻璃细丝，其中所得纤维垫可真 空吸附至筛网，粘合剂随后在烘箱中固化形成粘结的垫。这样，本文实施的丝状玻璃纤维可 相对于其对所揭示方法的适用性而显著变化。本领域普通技术人员还将理解可以各种方式 控制或以其它方式测定丝状玻璃纤维的平均长度，例如通过切碎、研磨、粉碎和/或任何其 它动作，机械的或其它的，其可用于较长的丝状玻璃纤维来制备较短的丝状玻璃纤维。
[0022] 在某些方面中，在结合进入第一混合物/淤浆之前，丝状玻璃纤维可首先与相同 或不同的阻燃溶液相互作用。具体来说，可首先形成润湿的混合物，包括丝状玻璃纤维和阻 燃溶液。在某些情况下，润湿的混合物排他地包括与阻燃溶液相互作用的丝状玻璃纤维。可 这样形成润湿的混合物：阻燃溶液的固含量基本上均匀且充分地分散在整个阻燃溶液中。 在某些情况下，阻燃溶液可基本上涂覆各丝状玻璃纤维，其中涂层包括至少一些阻燃溶液 的固含量。润湿的混合物可随后进行去液化，例如通过加热或其它合适的干燥方法，来形成 干燥的耐熔融丝状玻璃纤维。可以通过玻璃纤维的涂层使干燥的丝状玻璃纤维变得耐熔融 的，所述玻璃纤维的涂层由加热/去液化/干燥过程之后留在玻璃纤维上的阻燃溶液的特 定固体组分形成，和/或通过使得所述固体组分与玻璃纤维的暴露表面结合来形成。在该 情况下，固体涂层可以形成能够扩散意外热量的绝热阻隔物（即，为玻璃纤维提供耐热性/ 抗热性/耐熔融性），同时还阻止意外火焰的点燃（即，为玻璃纤维提供耐点燃性/耐火性 /耐火焰性）。
[0023] 在此基础上，根据一些方面，干燥的耐熔融丝状玻璃纤维自身可实施作为玻璃纤 维最终产品。例如，干燥的耐熔融丝状玻璃纤维可用作毡或卷形式的吹入绝热物或绝热板。 在其它方面中，如有需要或期望，可以如上所述的相同类似的方式加工这种"预处理"的丝 状玻璃纤维，从而制备具有特定平均长度的预处理的丝状玻璃纤维。但是，本领域普通技术 人员将理解，本文所述的丝状玻璃纤维的"平均长度"不必要求较小或窄范围的纤维长度。 即，本文所用的玻璃纤维的平均长度只是用于概括的指导，并没有排除如果在较大范围的 丝状玻璃纤维长度实施时本文所述的方法和设备的有效性。
[0024] 此外，在一些情况下，用于形成所得玻璃纤维产品的玻璃纤维可以仅由或者基本 仅由本文揭示类型的丝状玻璃纤维构成（即，排除了除这种丝状玻璃纤维以外的材料）。但 是，通过本发明，本领域技术人员应理解，在一些方面，在丝状玻璃纤维中的合理水平的污 染物几乎不可能会（如果有的话）对所得的刚形成的玻璃纤维产品产生任何有害影响。因 此，不一定要考虑（例如丝状玻璃纤维的）去污过程/设备，但是如果需要或者希望不含污 染物的玻璃纤维产品的话，就可以包括去污过程/设备来进行这种去污。
[0025] 在一些方面，用来预处理丝状玻璃纤维和/或与丝状玻璃纤维形成第一混合物 (淤浆）的阻燃溶液，可包括例如下述的任意一种或更多种：磷化合物、氯化合物、氟化合 物、锑化合物、齒素化合物、无机水合物、溴化合物、氢氧化镁、水合菱镁矿、三氧化二锑、鱗 盐、磷酸铵、磷酸二铵、溴代甲烷、碘代甲烷、溴氯二氟甲烷、二溴四氟乙烷、二溴二氟甲烷、 四氯化碳、尿素-碳酸氢钾及其组合。就此而言，本领域技术人员应理解，溶液形式的各种 阻燃或耐火物质（无论是目前已知或者之后开发或发现的）都可用于本发明范围内的本文 所揭示的方法和设备。
[0026] 在具体方面，阻燃溶液可以是水性阻燃溶液。阻燃溶液可优选是无毒和/或具有 中性pH和/或低变应原性和/或具有任意数量的其他所需的影响人类/动物和/或环境 安全的性质，同时在丝状玻璃纤维和/或玻璃纤维产品与热和/或火焰实施和接触之后维 持所必需的功效。在一些方面，阻燃溶液可以包括成分，其中，独立存在时该成分可能不必 呈现一种或多种之前揭示的优选或需要的性质。然而，本领域技术人员会想到阻燃溶液的 其他不同成分可以与所提到的成分相互作用以中和、最小化、或以其他方式消除，化学上的 或其他的所提到的成分的非优选或不需要的性质，以至阻燃溶液整体呈现出一种或多种优 选的或需要的性质。
[0027] 在一些方面，增稠剂可包括例如瓜尔胶、玉米淀粉和/或能对丝状玻璃纤维和阻 燃溶液的第一混合物淤浆带来增稠效果的任意其它合适的材料。
[0028] 又在另一方面中，粘合剂可包括树脂材料和粘附材料中的一种。在个特定的不 例中，粘合剂可以包括亚甲基二苯基二异氰酸酯（MDI)。但是，本领域技术人员应理解的是， 粘合剂260可适当地明显变化，并且可包括其他合适的材料，例如脲甲醛（UF)或苯酚甲醛 (PF)。
[0029] -旦形成了第二混合物，可将膨胀/可膨胀的泡沫施涂到含第一端面（facing) 元件的表面。这种第一端面元件可包括例如牛皮纸（Kraft)、装箱纸、铝箔、中密度纤维板 (MDF)板材、定向结构刨花板（0SB)板材、刨花板板材、金属板材，或者任意其它合适的板材 元件或其组合。如有需要，在施涂第二混合物之前，可将连接材料（例如胶黏剂或环氧化 物）施涂至端面元件，从而促进它们之间的粘附。在其它方面中，还可将第二端面元件施加 到第二混合物，从而第二混合物设置在第一端面元件和第二端面元件之间，其中第二端面 元件可与第一端面元件相同或不同。
[0030] 在第一端面元件和第二端面元件中任一种包括包装纸或牛皮纸（或者含纤维素 纤维的任意其它"纸张"）的情况下，该纸张可包括纤维素纤维和"预处理"的丝状玻璃纤维， 如上所述。在特定的情况下，如本领域普通技术人员所理解，可在造纸工艺中将预处理的丝 状玻璃纤维和纤维素纤维结合。在其它情况下，可在造纸工艺中将阻燃溶液引入纤维素纤 维和丝状玻璃纤维的混合物中，而不是使用预处理的丝状玻璃纤维或者作为使用预处理的 丝状玻璃纤维的补充。纸张中包括的丝状玻璃纤维的量可在约为5重量％ -50重量％的量 级。包含丝状玻璃纤维可例如增加纸张产品的拉伸强度和/或撕裂强度。但是，在某些情 况下，在造纸工艺中包括预处理的丝状玻璃纤维和/或使用阻燃溶液，可用来增强所得纸 张的机械性能。此外，当该产品作为第一端面元件和/或第二端面元件施加至膨胀泡沫时， 在形成纸张产品时包括阻燃溶液可额外地促进更加耐点燃/阻燃和/或耐热/耐热量的丝 状玻璃纤维产品。当然，本领域普通技术人员将理解包括丝状玻璃纤维的纸张产品可自身 实施作为独立的耐点燃/阻燃和/或耐热/耐热量的产品，如有需要或有所期望。
[0031] 当使用第一端面元件和/或第二端面元件形成时，包括泡沫材料的组件可额外地 平坦化，以形成具有整齐厚度的板材。例如，可使用压制辊排布或其它合适的机械成形方法 来实现这种平坦化。当进行平坦化时，例如可将具有泡沫材料和第一端面元件或者在那啮 合的第一端面元件和第二端面元件的所得板材用作常规的基于石膏的干燥壁的壁板替代 物。
[0032] 鉴于上述，本发明的一方面可涉及用于形成耐点燃/阻燃和/或耐热/耐热量/ 耐熔融丝状玻璃纤维产品的设备，这种设备在图1中表示为元件100。例如，这种设备100 可包括第一混合装置300,其构造成从丝状玻璃纤维225和第一阻燃溶液250形成润湿的混 合物275,从而所述润湿的混合物275具有基本均匀和充分地分散于其中的阻燃溶液250的 固体含量。还可提供第一加工设备500来对润湿混合物进行去液化，从而形成干燥的、处理 的丝状玻璃纤维。然后，可将第二加工设备350构造成接收干燥的、处理的丝状玻璃纤维， 和/或在某些情况下是未处理的丝状玻璃纤维。还可将第二加工设备350构造成加工丝状 玻璃纤维，从而将丝状玻璃纤维精制到所需的平均长度。将第二混合设备400构造成从加 工的丝状玻璃纤维、第二阻燃溶液360和增稠剂370形成粘结的混合物。在某些情况下，可 将粘结的混合物导向构造成向其添加粘合剂260的第三混合设备425,其中随后可将所得 活化混合物325导向成形设备700,从而向其施加一个或多个端面元件和/或平坦化所得形 成的包括膨胀的泡沫材料的玻璃纤维产品750。
[0033] 在形成润湿的混合物275时，第一混合设备300可以构造成用第一阻燃溶液250 基本饱和丝状玻璃纤维225,其中第一阻燃溶液250具有第一浓度的颗粒固含量，和/或第 一混合设备300可以构造成从丝状玻璃纤维225和第一阻燃溶液250形成淤浆。在一些情 况下，第一混合装置300也可构造成向丝状玻璃纤维225和第一阻燃溶液250加入水和/ 或其他合适的液体或化学物，以形成浆料。
[0034] 此外，本领域技术人员还应理解，可通过向与丝状玻璃纤维混合的液体（例如， 水）或其它化学物中加入固体阻燃剂产品来形成阻燃溶液（不管是第一阻燃溶液还是第二 阻燃溶液，如本文所述），使得固体阻燃剂产品与包括丝状玻璃纤维225的淤浆的液体或其 他化学物形成溶液。在其他情况下，由固体阻燃剂产品和液体或其他化学物形成的溶液可 以用于与丝状玻璃纤维225形成润湿的混合物275。在一些方面，第一混合设备300可以被 构造成搅拌浆液或润湿的混合物，以使阻燃溶液在其中基本均匀分布。在其他方面，第一混 合装置300可构造成操控润湿的混合物275,使得阻燃溶液的固体含量基本均匀和充分分 散在润湿的混合物中。第一混合装置300可以是适合以各种所述方式从丝状玻璃纤维和阻 燃溶液形成润湿的混合物和/或浆料的任意机器。
[0035] 在另一个方面，第一混合装置300可构造成使得丝状玻璃纤维225与阻燃溶液225 相互作用，从而使得阻燃溶液基本涂覆各个丝状玻璃纤维。又在另一个方面，阻燃溶液其自 身可构造成当与丝状玻璃纤维相互作用时，基本涂覆各个丝状玻璃纤维。在该情况下，阻燃 溶液可以与丝状玻璃纤维相互作用，例如使得阻燃溶液或其组分对玻璃纤维的接触表面进 行蚀刻，从而促进和/或有助于阻燃溶液的特定固体组分与玻璃纤维的接触表面结合，和/ 或在接触表面上形成涂层。
[0036] 在一些特定的方面，为了促进阻燃溶液和玻璃纤维之间的相互作用，可以提供加 工设备500,以对润湿的混合物275进行去液化，以形成干燥的耐熔融丝状玻璃纤维。从而 可根据需要和本领域技术人员应理解的那样，提供加工设备500,如干燥器，以对润湿的混 合物275进行加工，以形成干燥的耐熔融丝状玻璃纤维。在一个方面，加工设备500可构造 成，例如通过加热的空气（例如，通过燃烧天然气或其他合适的燃料源加热的空气）或者 通过任意多种加热/去液化/干燥方法，例如，本领域技术人员会理解的微波或红外干燥技 术，向润湿的混合物275提供热量。
[0037] 在第一混合装置300构造成从丝状玻璃纤维和阻燃溶液形成浆料的情况下，加工 设备500可构造成对浆料进行脱水，之后对脱水的浆料进行干燥以形成干燥的耐熔融丝 状玻璃纤维。该脱水过程可以通过，例如，合适的改良的长网造纸机型机器，或其他本领 域技术人员会想到的合适的工艺完成。也可以例如使用双丝形成段（twin wire forming section)和/或合适的网印设备（screening devices)对楽料进行脱水。此外，如上文所 述，为了对脱水的浆料进行干燥，加工设备500可构造成例如通过加热的空气（例如，通过 燃烧的天然气或其他合适的燃料源加热的空气）或者通过任意多种加热/去液化/干燥方 法，例如，本领域技术人员会理解的微波或红外干燥技术，向润湿的混合物提供热量。本领 域技术人员也应理解加工设备500可构造成许多不同的方式。例如，适当构造的筛网装置 可被构造为接受浆料，其中所述筛网装置可包括一定数量的穿孔。一旦在筛网装置中沉积， 浆料可通过相对的压板接合，其也可以是穿孔的。穿孔可用于对浆料进行脱水，而压板和/ 或筛网装置可以被加热以提供脱水浆料的干燥。在其它情况下，加工设备500可包括例如 构造成向淤浆施加压力以逼出其液体部分的挤压装置。
[0038] 在一些方面，设备100也可包括回收装置600,其构造成在加工设备500对润湿的 混合物275进行去液化/干燥之后，回收液态或蒸气形式中的一种形式的过量的阻燃溶液。 在一些情况下，回收装置600也可构造成接合第一混合装置300,以完成过量阻燃溶液的回 收。也就是说，回收装置600可构造成：在通过加工设备500对润湿的混合物进行去液化之 后，将从其中去除的回收的过量阻燃溶液导向混合装置300,例如，在闭合回路的阻燃溶液 回收过程中。在通过回收装置600回收包括液体和蒸气的过量部分之后，回收的过量阻燃 溶液可以是经粗滤的、过滤的或其他方式纯化的，然后重新引入第一混合装置300以形成 润湿的混合物275的后续部分，从而基本或完全防止阻燃溶液作为废弃产物离开设备100。
[0039] 然后，可将第二加工设备350构造成接收干燥的、处理的丝状玻璃纤维，和/或在 某些情况下是未处理的丝状玻璃纤维。即，下文讨论的所揭示的方法构造成实施用阻燃溶 液"预处理"的丝状玻璃纤维，未处理的丝状玻璃纤维或其组合。这样，在一些方面中，可省 略第一混合设备300/加工设备500,特别是当实施未处理的丝状玻璃纤维时。还可将第二 加工设备350构造成加工丝状玻璃纤维，从而将丝状玻璃纤维精制到所需的平均长度。如 有需要或所期望，可将第二加工设备350构造成例如切碎、研磨、粉碎或以其它方式操控干 燥的丝状玻璃纤维（不管是否用阻燃溶液处理），从而将具有较长平均纤维长度的丝状玻 璃纤维降低成具有较短平均纤维长度的丝状玻璃纤维。在一些方面中，如果丝状玻璃纤维 开始时就提供了必需的或所需的平均纤维长度，第二加工设备350可不是必需的。
[0040] 然后，可将第二混合设备400构造成从加工的丝状玻璃纤维（用第二加工设备350 加工的）、第二阻燃溶液360和增稠剂370形成粘结的混合物。第二阻燃溶液可与第一阻燃 溶液相同或不同。如果第二阻燃溶液和第一阻燃溶液不同，优选地第二阻燃溶液增强第一 阻燃溶液的阻燃性质，或者至少对第一阻燃溶液具有有限的或没有负面的相互作用。在一 些方面，增稠剂可包括例如瓜尔胶、玉米淀粉和/或能对丝状玻璃纤维和阻燃溶液的第一 混合物淤浆带来增稠效果的任意其它合适的材料。一旦通过第二混合设备400结合，粘结 的混合物可以刚刚混合的形式保持稳定特定的时间段。在某些情况下，所述时间段是无限 的。
[0041] 在某些情况下，可将粘结的混合物导向第三混合设备425,其构造成向其中添加粘 合剂260来形成第二混合物325。例如，粘合剂可包括树脂材料、环氧材料和粘附材料中的 一种。在一个特定的示例中，粘合剂可以包括亚甲基二苯基二异氰酸酯（MDI)。但是，本领 域技术人员应理解的是，粘合剂可适当地明显变化，并且可包括其他合适的材料，例如脲甲 醛（UF)或苯酚甲醛（PF)。可将第三混合设备构造成搅拌或以其它方式搅拌第二混合物，从 而将粘合剂和粘结的混合物充分混合。在具体的方面，粘合剂可与粘结的混合物反应形成 泡沫材料，其中泡沫材料可因为反应可呈现特定量的膨胀。如上所述，膨胀的量级取决于不 同的因素，例如方法中实施的丝状玻璃纤维的平均长度。
[0042] 在包括第三混合设备425/粘结的混合物325/粘合剂260的方面中，粘结的混合 物和粘合剂开始反应后时间段短，且固化时间也短。因此，在某些情况下，可将第三混合设 备紧密接近待施涂第二混合物/活化的泡沫材料的表面设置。在其它情况下，可将所得活 化的混合物从第三混合设备导向成形设备700,例如向其施加一个或多个端面元件（即，作 为施涂"表面"）和/或平坦化所得成形的含膨胀的泡沫材料的玻璃纤维产品750。
[0043] 在其它方面中，可以不同方式实施成形设备700,来将粘结的混合物成形为成形的 玻璃纤维产品750。例如，成形设备700可构造成通过如下方式来形成成形的玻璃纤维产 品：压制第二混合物（泡沫材料）以形成致密的玻璃纤维产品，挤出第二混合物以形成成 形的玻璃纤维产品，喷涂第二混合物以形成成形的玻璃纤维产品和/或将第二混合物模塑 成成形的玻璃纤维产品。通过本发明，本领域技术人员应理解的是，第二混合物、以及由其 生产的玻璃纤维产品，不同于纤维玻璃（也称作玻璃增强塑料（GRP)、玻璃纤维增强塑料 (GFRP)或者纤维增强塑料（FRP))。也就是说，"纤维玻璃"通常表征为由塑料制得的纤维增 强聚合物或玻璃的细纤维增加的聚合基质，其中塑料/聚合物基质可以是例如环氧化物、 热固性塑料（即，聚酯或乙烯基酯）或者热塑性塑料。相反，本发明的方面实施了第二混合 物，当其组分发生反应时，形成泡沫材料，其中膨胀的量级可操控或以其它方式控制。这样， 例如所得玻璃纤维产品特征可在于作为丝状玻璃纤维网络，其中通过阻燃溶液、增稠剂和/ 或粘合剂以及丝状玻璃纤维之间的反应，将用阻燃溶液处理的玻璃纤维以粘结的方式固定 在一起。
[0044] 本领域技术人员还应理解的是，根据本发明的一些方面，由于玻璃纤维的耐点燃/ 耐熔融特性，第二混合物自身可以是耐点燃/耐熔融的，其中，在一些情况下，可以通过选 定的粘合剂的耐热性和/或阻燃性来促进这种耐点燃性/耐熔融性（即，第二混合物其自 身可以提供耐热性/抗热性/耐熔融性的保护特性）。第二混合物也能够抵抗意外火焰的 燃烧（即，提供耐点燃性/耐火性/耐火焰性特性）。在此基础上，根据一些方面，第二混合 物其自身可实现作为全部或部分的玻璃纤维最终产品。例如，可通过成形设备700或者独 立地将第二混合物施涂到各种刚形成的产品作为"涂层"，该"涂层"是在向产品施涂合适的 粘合混合物以及粘合剂起作用之后形成的。例如，在一种情况下，可以将第二混合物施涂到 各种产品以形成其"保护"涂层。例如，可以将第二混合物施涂到建筑的各种部件上，例如 地板、内壁或外壁或者甚至是单独的支撑梁，无论是木基或金属，或者用作套元件（在任意 情况下，在粘合剂适当起作用之后）。
[0045] 本领域技术人员还应理解的是，在一些情况下，可以采用成形设备700的变化形 式，以各种方式对第二混合物进行操作，以实现不同的最终产品。例如，在某些情况下，第二 混合物可形成所得产品的一种或更多种层，其可为复合材料或准层压材料的形式。
[0046] 在一些方面，玻璃纤维产品750可形成为具有所希望的长度、宽度和厚度的板或 板材；或者稍后再细分成具有所希望的长度的区段的连续板。在一些情况下，成形设备700 可构造成使第二混合物与阴模和阳模中的一种接合，从而形成一种玻璃纤维产品，该玻璃 纤维产品的表面被所述阴模和阳模中的一种的负压痕所限定。也就是说，例如，可以用凸起 和/或下凹的图案来使各个压盘适当地图案化，从而使得成形的玻璃纤维产品会具有限定 了该图案的负压痕的相应表面。本领域技术人员还应理解，在这种方式下处理第二混合物 的能力表明玻璃纤维产品的最终形式不一定必须是平面形式的，而是可以具有除了本文所 公开之外的许多不同的形状、轮廓和尺寸。例如，可通过成形、模塑、挤出、压制、压印或通过 任意其它合适的操控技术/生产方法来决定玻璃纤维产品的最终形式。
[0047] 此外，在一些情况下，根据本发明的一些方面成形的玻璃纤维产品，特别是通过用 阻燃溶液对丝状玻璃纤维进行处理，可以使阻燃溶液更均匀和彻底地分散和分布在成形的 玻璃纤维产品中，从而增强耐火性（火焰蔓延）以及隔热性（耐热性/绝热）和/或其他 特性。
[0048] 因为本发明的一方面涉及用于常规基于石膏干燥壁的壁板替代物，优选地还可使 壁建筑系统的其它方面也变成耐点燃/阻燃和/或耐热/耐加热/耐熔融的。这样，本发 明的另一方面包括"干壁泥浆"或接合化合物材料，其中本领域普通技术人员将理解这种材 料的特征。例如，一旦将干壁板材安装到壁结构时，用"干壁泥浆"或者接合化合物有时用 纤维"接合胶带"，来覆盖和平滑常规干壁板材之间的缝隙。一旦将泥浆施涂至缝隙，粗略 光滑并允许干燥，可打磨施涂泥浆的缝隙来隐藏缝隙，并随后喷漆（如有需要或期望）。这 样，这种泥浆可能必需是可平滑的、可打磨的和/或可喷漆的。在某些情况下，可期望这种 泥浆是耐水的、耐霉菌（mold)的和/或耐白蚁的。此外，可期望这种泥浆成形某些拉伸强 度（即，在膨胀/收缩事件或者其它机械事件中，在缝隙处耐断裂），并是耐点燃/阻燃和/ 或耐热/耐加热/耐熔融的。
[0049] 因此，这样一种方面涉及干壁泥浆或者接合化合物，其包括丝状玻璃纤维、阻燃溶 液、增稠剂和硬化剂。阻燃溶液可包括如上所述的特定材料。具体来说，阻燃溶液可包括下 述的一种或更多种：磷化合物、氯化合物、氟化合物、锑化合物、齒素化合物、无机水合物、溴 化合物、氢氧化镁、水合菱镁矿、三氧化二锑、鱗盐、磷酸铵、磷酸二铵、溴代甲烷、碘代甲烷、 溴氯二氟甲烷、二溴四氟乙烷、二溴二氟甲烷、四氯化碳、尿素-碳酸氢钾及其组合。就此而 言，本领域技术人员应理解，溶液形式的各种阻燃或耐火物质（无论是目前已知或者之后 开发或发现的）都可用于本发明范围内的本文所揭示的方法和设备。
[0050] 可使用与用来形成化合物的阻燃溶液相同或不同的阻燃溶液，以类似于如上所述 的方式来预处理丝状玻璃纤维（或者在一些方面中可仍然保持未处理的）。在一特定的情 况下，用阻燃溶液预处理丝状玻璃纤维（即，润湿和去液化，在如上所述的方法中），并随后 加工来获得所需的平均纤维长度。在一些方面，增稠剂可包括例如瓜尔胶、玉米淀粉或能对 丝状玻璃纤维和阻燃溶液的第一混合物淤浆带来增稠效果的任意其它合适的材料。硬化剂 可包括例如液体聚氨酯（即，用于涂覆和保护外部木材的透明聚氨酯密封物）、丙烯酸类和 /或任意其它合适的硬化剂。本领域普通技术人员将理解适当时硬化剂可变化，但通常是在 被容纳在容器中时仍为液体形式但暴露于大气或环境时发生硬化的液体产品。
[0051] 在一方面中，丝状玻璃纤维、阻燃溶液、增稠剂和硬化剂当结合时产生柔软浆料形 式的混合物，其可抹光或是以其它方式可铺展的、可平滑的、可打磨的（干燥/硬化之后）， 且是可喷漆的。在某些情况下，制备的混合物可具有更稀的稠度，其允许例如将混合物作为 撇渣面层（skim coating)施涂至表面，或者通过喷雾器导向施涂至表面。在其它情况下， 更稠的混合物涂层可为待施涂它的表面提供热（隔绝）阻挡。这种施涂是以混合物暴露于 导致混合物干燥和硬化的大气或者环境为前提条件。但是，只要将混合物和大气或环境隔 离（即，容纳在容器中），以与干壁泥浆/结合化合物类似的方式，化合物可仍然在延长的时 间段内处于柔软的、未硬化的状态。
[0052] 在另一方面中，可按特定顺序结合指出的化合物组分，来制备具有所需特征的化 合物。例如，以阻燃溶液的重量计，可首先将约1重量％-10重量％的增稠剂（即瓜尔胶） 添加至阻燃溶液（参见例如，图3中的方框1500)。在一种情况下，以阻燃溶液的重量计，可 将约等于2重量％的增稠剂（即瓜尔胶）添加至阻燃溶液。
[0053] 然后，以阻燃溶液的重量计，将约5重量％ -65重量％的硬化剂添加至阻燃溶液/ 增稠剂混合物（参见例如，图3中的方框1600)。在一种情况下，以阻燃溶液的重量计，可将 约等于50重量％的硬化剂添加至阻燃溶液/增稠剂混合物。
[0054] 最后，以阻燃溶液的重量计，将约35重量％ -65重量％的丝状玻璃纤维添加至阻 燃溶液/增稠剂/硬化剂混合物（参见例如，图3中的方框1700)。在一种情况下，以阻燃 溶液的重量计，可将约等于50重量％量的丝状玻璃纤维添加至阻燃溶液/增稠剂/硬化剂 混合物。为了获得所需或所期望平均长度的丝状玻璃纤维，可适当的加工处理或未处理的 丝状玻璃纤维，例如通过起毛（fluffing)、切碎、研磨、粉碎等。在某些情况下，已发现短的平 均纤维长度（即，研磨的丝状玻璃纤维）可提供粘度更小的所得混合物，而较长平均纤维长 度（即，起毛的丝状玻璃纤维）可提供粘度更大的所得混合物。
[0055] 在某些情况下，提供粘度更小的所得混合物可施涂作用用于特定表面的保护涂层 (即，作为现有常规基于石膏干壁板材之上的贴胶（skim coat))。因此，贴胶可为下面的常 规干壁提供耐点燃性/阻燃性。在所得混合物更稠涂料中，涂层可额外地用作例如下面表 面的热阻挡或绝热层。在其它情况下，可将所得混合物作为"干壁泥浆"施涂，可将混合物 施涂至纤维状接合胶带之上，或者和它一起施涂。又在其它情况下下，纤维状接合胶带自身 可包括用本文所述类型的阻燃溶液处理的丝状玻璃纤维，由此将该接合胶带变得耐点燃/ 阻燃和/或耐热/耐加热/耐熔融的。因此，本发明的方面还设想了实施本文所述的一种 或更多种终端产品的结构构造系统。例如，可将可膨胀的泡沫和包装纸终端产品用来制备 壁板替代物，其随后可连接至壁的框架结构。在某些情况下，可将膨胀泡沫喷涂至框架结 构作为其耐点燃/阻燃和/或耐热/耐加热/耐熔融的涂层。又在其它情况下，可用本文 所述类型的阻燃溶液处理的丝状玻璃纤维填充框架结构的空穴，其中这种处理的玻璃纤维 (即，棉絮状或松散填充形式）可为其提供耐点燃/阻燃和/或耐热/耐加热/耐熔融的绝 热产品。壁板替代物的板材之间的缝隙可用包括本文所述类型的阻燃溶液处理的丝状玻璃 纤维的纤维状接合胶带覆盖，且然后用本文所述的作为本发明的方面的"干壁泥浆"或接合 化合物泥涂该胶带/缝隙。在某些情况下，本文所述的接合化合物可作为贴胶施涂在壁板 替代物之上，来为壁结构提供额外的耐点燃/阻燃和/或耐热/耐加热/耐熔融性质。然 后可对该接合化合物进行打磨和喷漆，与常规的壁结构类似。
[0056] 通过以上描述和相关图所示内容中呈现的教导的益处，本发明相关领域技术人员 可以想到本发明的许多改良和其它的方法。在一些情况下，第一混合装置300可构造成添 加和/或接收其他合适的物质/材料/化学物，以加入到丝状玻璃纤维中。例如，第一混合 装置300可构造成接收防霉剂、拒水剂、防水剂和/或其他耐水物质。在某些情况下，丝状 玻璃纤维自身可提供耐白蚁性质，或者可独立的添加白蚁抑制剂。在任意情况下，可优选丝 状玻璃纤维中接收到的任意额外的物质是适合用第一混合装置300进行加工的，从而基本 均匀和充分地分布和分散在丝状玻璃纤维中。因此，应当理解，本发明不仅限于本发明所述 的具体方面，以上各种改良和其它的方面也包括在所附权利要求书限定的范围之内。尽管 在本发明中使用了具体的术语，但是这些术语仅以通用和描述性意义使用，而不用于对本 发明构成限制。
【权利要求】
1. 一种形成玻璃纤维产品的方法，所述方法包括： 形成第一混合物，其包括干燥的耐熔融丝状玻璃纤维、阻燃溶液、和增稠剂； 形成第二混合物，其包括所述第一混合物和粘合剂，其中将所述第一混合物和粘合剂 构成成形成膨胀泡沫；和 在所述第二混合物形成为膨胀泡沫之前，将所述第二混合物施涂至表面。
2. 如权利要求1所述的方法，所述方法还包括： 形成润湿的混合物，其包括丝状玻璃纤维和阻燃溶液，所述润湿的混合物具有基本均 匀和充分地分散于其中的阻燃溶液的固体含量；和 对润湿的混合物进行去液化，以形成干燥的耐熔融丝状玻璃纤维。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，形成润湿的混合物包括使丝状玻璃纤维与 阻燃溶液相互作用，从而阻燃溶液基本涂覆各个丝状玻璃纤维。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，形成润湿的混合物包括排他地使丝状玻璃 纤维与阻燃溶液相互作用。
5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，形成第一混合物和润湿的混合物中的一种 包括使用阻燃溶液来形成第一混合物和润湿的混合物中的一种，该阻燃溶液包括下述中的 一种：磷化合物、氯化合物、氟化合物、锑化合物、齒素化合物、无机水合物、溴化合物、氢氧 化镁、水合菱镁矿、三氧化二锑、鱗盐、磷酸铵、磷酸二铵、溴代甲烷、碘代甲烷、溴氯二氟甲 烷、二溴四氟乙烷、二溴二氟甲烷、四氯化碳、尿素-碳酸氢钾及其组合。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成第一混合物包括形成第一混合物，该第 一混合物包括干燥的耐熔融的丝状玻璃纤维、阻燃溶液和含瓜尔胶的增稠剂。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成第二混合物包括形成第二混合物，该第 二混合物包括所述第一混合物和含树脂材料和粘附材料中的一种的粘合剂。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成第二混合物包括形成第二混合物，该第 二混合物包括所述第一混合物和含亚甲基二苯基二异氰酸酯（MDI)的粘合剂。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第二混合物施涂至表面包括将所述 第二混合物施涂至含第一端面元件的表面。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括将第二端面元件施加至所述第二混 合物，从而所述第二混合物设置在所述第一端面元件和第二端面元件之间。
11. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第二混合物施涂至表面还包括下述 的一种：将第二混合物喷涂、将第二混合物刷涂和将第二混合物抹光至所述表面上。
12. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在形成所述第一混合物之前，起毛、 切碎、研磨和粉碎所述干燥的耐熔融丝状玻璃纤维中的一种。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括改变干燥的耐熔融丝状玻璃纤维 的平均长度从而改变膨胀泡沫的膨胀量级，且膨胀泡沫的膨胀量级和平均纤维长度成反 比。
14. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成第一混合物和润湿的混合物中的一种 还包括使用水性阻燃溶液、无毒液态阻燃溶液和中性pH液态阻燃溶液中的一种来形成第 一混合物和润湿的混合物中的一种。
15. -种形成玻璃纤维产品的方法，所述方法包括： 将增稠剂添加至阻燃溶液来形成第一混合物； 将硬化剂添加至所述第一混合物来形成第二混合物；和 将干燥的耐熔融丝状玻璃纤维添加至第二混合物来形成浆料混合物。
16. 如权利要求15所述的方法，所述方法还包括： 形成润湿的混合物，其包括丝状玻璃纤维和阻燃溶液，所述润湿的混合物具有基本均 匀和充分地分散于其中的阻燃溶液的固体含量；和 对润湿的混合物进行去液化，以形成干燥的耐熔融丝状玻璃纤维。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，形成润湿的混合物包括使丝状玻璃纤维 与阻燃溶液相互作用，从而阻燃溶液基本涂覆各个丝状玻璃纤维。
18. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，形成润湿的混合物包括排他地使丝状玻 璃纤维与阻燃溶液相互作用。
19. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，将增稠剂添加至阻燃溶液和形成润湿的 混合物包括使用阻燃溶液来将增稠剂添加至阻燃溶液和形成润湿的混合物，该阻燃溶液包 括下述中的一种：磷化合物、氯化合物、氟化合物、锑化合物、齒素化合物、无机水合物、溴化 合物、氢氧化镁、水合菱镁矿、三氧化二锑、鱗盐、磷酸铵、磷酸二铵、溴代甲烷、碘代甲烷、溴 氯二氟甲烷、二溴四氟乙烷、二溴二氟甲烷、四氯化碳、尿素-碳酸氢钾及其组合。
20. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，添加增稠剂包括添加含瓜尔胶的增稠剂。
21. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，添加硬化剂包括添加含液体聚氨酯和丙 烯酸类中的一种的硬化剂。
22. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，添加增稠剂包括以所述阻燃溶液的重量 计，添加等于约1重量％ -10重量％的增稠剂。
23. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，添加硬化剂包括以所述阻燃溶液的重量 计，添加等于约5重量％ -65重量％的增稠剂。
24. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，添加干燥的耐熔融丝状玻璃纤维包括以 所述阻燃溶液的重量计，添加等于约35重量％ -65重量％的干燥的耐熔融丝状玻璃纤维。
25. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括在将干燥的耐熔融丝状玻璃纤维 添加至第二混合物之前，起毛、切碎、研磨和粉碎所述干燥的耐熔融丝状玻璃纤维中的一 种。
26. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括改变干燥的耐熔融丝状玻璃纤维 的平均长度从而改变浆料混合物的粘度量级，且将干燥的耐熔融丝状玻璃纤维添加至第二 混合物的粘度量级和平均纤维长度成正比。
27. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，将增稠剂添加至阻燃溶液和形成润湿的 混合物中的一种包括使用水性阻燃溶液、无毒液态阻燃溶液和中性pH液态阻燃溶液中的 一种来将增稠剂添加至阻燃溶液和形成润湿的混合物。
28. -种设备，其构造成来实施上述权利要求中任一项所述的方法。
【文档编号】C03B37/01GK104203849SQ201380015751
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年1月30日 优先权日:2012年1月30日
【发明者】D·巴鲁 申请人:Blh科技股份有限公司