专利名称：热绝缘材料的制造方法
技术领域：
本发明涉及热绝缘材料及其制造方法。
更特别地，本发明涉及的方法和设备，是用于生产低密度热绝缘毡的，所述热绝缘毡包括低密度绝缘纤维和粘结纤维，粘结纤维可被软化而在毡子中与绝缘纤维相互结合。
在另一方面，本发明涉及的方法和设备，是用于生产由绝缘纤维制成的热绝缘毡，其中还包括支撑纤维，该纤维与绝缘纤维间隔互连，以限定绝缘纤维中的间隙气穴。
莱威林(Lewellin)的美国专利U.S.PatentNo.4，678，822描述了一种用于生产粘结纤维热绝缘毡的方法。在莱威林(Lenellin)的方法中，用梳理机制造纤维网带。纤维网带经过成网机被折叠成毡子。在纤维网带被折叠成毡子时，一种RHOPLEX树脂乳剂被喷涂到纤维网带上。由成网机制成的毡子被加热以便干燥所述树脂乳剂。被喷在毡子上的树脂是非常重要的，因为莱威林(Lewellin)依靠树脂来确保毡子保持其大小和结构的完整性。在其专利中，莱威林(Lewellin)指出，用他的方法制成的热绝缘毡具有两大优点，其一是该热绝缘毡不是对健康有害的玻璃纤维毡，其二是该热绝缘毡所占据的空间比玻璃纤维毡小。最后，莱威林(Lewellin)还指出，他的毡子的绝缘值与玻璃纤维的相等。莱威林(Lewellin)的毡子的密度大约是1.51bs/ft。树脂增加了莱威林(Lewellin)毡子的密度。
莱威林(Lewellin)在其专利中描述其热绝缘毡比现有传统的玻璃纤维毡有许多优点时，却没有提到生产一种低密度热绝缘毡的问题，这种低密度热绝缘毡无需喷涂树脂以把毡子中的绝缘纤维粘结到一起。显然，减小热绝缘毡的密度和不用喷涂树脂可减小生产和使用毡子的成本。一种低密度的热绝缘毡仅需较少的制造材料和较少的运输成本。
因此，人们渴望得到一种经改进的低密度热绝缘毡，这种热绝缘毡无需传统的用于把毡子中的绝缘纤维粘结到一起的树脂喷涂。
本发明的目的就是提供一种改进的方法和设备，用于生产热绝缘材料和提供一种改进的热绝缘毡。
本发明的另一个目的是提供一种改进的热绝缘毡，该热绝缘毡的密度比传统热绝缘毡的密度明显地低。
本发明的另一个目的是提供一种改进的生产热绝缘毡的方法，该方法不需要使用为把毡子中的绝缘纤维粘结到一起而对毡子进行树脂喷涂的喷涂设备。
本发明还有一个目的，就是提供一种改进的绝缘纤维混合物，该混合物使用相应的支撑纤维以使绝缘纤维相互间隔连结，从而确保绝缘纤维间的间隙气穴。
此外，本发明还有一个目的，是提供一种包括粘结纤维的改进的绝缘纤维混合物，所述粘结纤维的软化温度比在毡子中占大多数的绝缘纤维的熔化温度低，所述绝缘毡被加热到高于粘合纤维的软化温度、低于绝缘纤维的熔化温度，以便使粘结纤维软化并能够粘结到绝缘纤维上，使其相互结合。
本发明的这些及其他的目的和优点，对于本领域的技术人员来说，通过下述结合附图的详细描述将会更加明显。
图1是本发明热绝缘毡制造方法的流程说明示意图;
图2是本发明的一个替换实施例的热绝缘毡制造方法的流程说明示意图;
图3和4是本发明另一个替换实施例的示意图。
简而言之，本发明提供一种用于制造热绝缘毡的方法，该方法包括在第一选择温度把粘结纤维与绝缘纤维进行混合的步骤，粘结纤维具有粘结温度，当其处在该温度时，粘结纤维软化并粘结到绝缘纤维上，绝缘纤维是从一组具有比粘结纤维粘结温度高的熔化温度的合成和天然纤维中选出的，在其熔化温度，绝缘纤维中至少有一部分会熔化，所述的粘结温度高于130°F并且比第一选择温度高;在低于粘结温度的第二选择温度进行混合纤维工序以便形成毡子，加热所述毡子，使其温度高于或等于粘结温度而低于熔化温度，这样就能使粘结纤维软化并粘结到绝缘纤维上，把绝缘纤维相互结合到一起，和，冷却所述毡子，以便硬化已经软化了的粘结纤维。
在本发明的另一个实施例中，提供一种改进的生产热绝缘毡的方法。该方法包括(a)在第一选择温度实施把绝缘纤维制成具有一定选择厚度的纤维网带的步骤，绝缘纤维是从一组具有一定熔化温度的合成或天然纤维中选出的，在熔化温度，至少有部分绝缘纤维熔化，所述熔化温度高于第一选择温度;(b)在第二选择温度把纤维网带输送到成网机上折叠成具有比纤维网带的厚度更厚的毡子(c)在第三选择温度由成网机把纤维网带折叠成比纤维网带厚的毡子;(d)在第四选择温度把毡子从成网机输送到一加热装置上进行加热，使毡子的温度高于或等于选择软化温度而低于所述的熔化温度;(e)从由(b)、(c)和(d)组成的这组步骤中至少选出一个步骤，在该步骤进行时把粘结纤维置于毡子上，在选择软化温度粘结纤维软化并粘结到绝缘纤维上，该软化温度大于130°F、小于熔化温度，并且大于(b)、(c)和(d)步骤所选择的温度，在(b)、(c)和(d)步骤中的一个步骤，在其选择温度把粘结纤维置于毡子上;(f)通过一加热装置对毡子加热，使其温度高于或等于选择的软化温度而低于熔化温度，这样粘结纤维就可软化并粘结到绝缘纤维上并把绝缘纤维连结到一起;和(g)冷却毡子，以便使已软化的粘结纤维硬化。
现在来看附图，附图只是为了说明本发明优选实施例而并不限定本发明范围。图1说明一种生产热绝缘毡的方法，在图1中，棉包1或其它绝缘纤维或“散”纤维首先通过漏斗式打包机2被打包并分离成单个或小组份的纤维。另外的漏斗式打包机用于打开粘结纤维、支撑纤维或其它纤维，以便把这些纤维加入或混合到由上述漏斗式打包机2加工的纤维中去。由漏斗式打包机2提供的纤维直接被输送到混合开松机4中。粘结纤维、支撑纤维或其它绝缘纤维能与由漏斗式打包机2提供的绝缘纤维3以任何渴望的比例加入到混合开松机4中。从混合开松机4中输出的纤维被输送装置5输送到拣选机6中。拣选机6制成的松散纤维网带被绕成卷7、卷7由输送装置8输送并喂入到回转盖板梳理机9中。梳理机9包括带有针齿的喂料辊10，所述针齿撕除纤维网带上的小纤维束。主滚筒11也具有针齿用于剥除由喂料辊输入的纤维上的小纤维束。由环绕带13驱动的窄梳板12带有针齿，用于进行梳理工作和去除杂质。从主滚筒11输出的纤维网带绕小滚筒14运行并由输送装置15输入到成网机16中。成网机16把纤维网带15制成所需厚度的毡子。成网机16最好是重叠成网机，但也可以是任何传统的成网机。类似地，梳理机9，拣选机6，混合开松机4和打包机2也可以由任何传统的装置代替，但这些传统装置必须与本发明装置类似，能对绝缘纤维、支撑纤维和粘结纤维实施本发明方法的操作。由成网机16制成的毡子通过输送装置17被输送到粘结烘箱18中，把毡子加热到足以使毡子中的粘结纤维软化的温度。当粘结纤维软化时。粘结纤维就粘结到绝缘纤维上并使绝缘纤维相互粘结。粘结纤维可以在混合开松机4中与绝缘纤维混合，也可在把纤维网带由输送装置15输送到成网机16的过程中、或者在成网机16中进行折叠的过程中、以及在把折叠过的纤维网带或毡子由输送装置17输送到烘箱18的过程中把粘结纤维加到纤维网带上。在烘箱18中经过了热处理的毡子被冷却并由输送装置19输送到另外的工作站20上。工作站20能够通过喷涂或喷粉对毡子施加阻燃剂。普通的阻燃剂包括硼砂(borates)、氢氧化铝(aluminumhydrate)、卤化烃(halogonatedhgdrocarbons)和十溴二苯基醚(decabromodiphonsyldcther)，也能向毡子上加入化学防腐剂以防止霉变和虫咬。如果需要，可以在梳理机9制成纤维网带之前任意合适的工序或制成纤维网带之后把这些阻燃剂和化学防腐剂加入到纤维网带上。
工作站20的另一个工作程序是切割毡子，毡子可以被切割成短段、毡片和其它任何所希望的形状和尺寸。
图1所示被加入到混合开松机4中的绝缘纤维可以从下列天然纤维中选出，如从棉纤维、羊毛纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、安哥拉山羊毛纤维、真丝纤维、苎麻纤维、大麻纤维和石棉纤维选出，或者从下列合成纤维中选出，如从粘胶纤维、醋酸纤维、尼龙纤维、聚酯纤维、聚烯纤维、聚丙烯腈纤维、维尼伦纤维、聚对苯甲酰胺纤维或其它单体聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈纤维和聚酰胺纤维中选出。加入到混合开松机4中的绝缘纤维的比例可根据需要而变化，一般是重量百分比0至95%的范围。如上面已提到，粘结纤维将被加入到绝缘纤维中去。加到混合开松机4中的粘结纤维的比例范围是绝缘纤维重量的2%至8%。粘结纤维的软化温度比加入到混合开松机4中的任何绝缘纤维的熔化温度都低。当从成网机16送来的毡子通过烘箱18时，烘箱的温度加热到等于或高于粘结纤维的软化温度而低于绝缘纤维的熔化温度。这样，烘箱18中的粘结纤维就变软并粘到绝缘纤维上并把绝缘纤维相互粘连到一起。在本文中，术语“软化”用于粘结纤维时意为粘结纤维被加热到一选择温度而开始失去其硬度变软和/或熔化，从而粘连到绝缘纤维上并把绝缘纤维粘结到一起，随后再被冷却到室温78°F。某些粘结纤维在熔化前就能变得具有“粘性”并粘到绝缘纤维上。而另一些粘结纤维必须被熔化后才能粘结到绝缘纤维上。熔化的粘结纤维和软化的“粘性”粘结纤维都包括“软化”的粘结纤维。当前最好的粘结纤维是聚酯纤维。任何其它所希望的合成纤维或天然纤维都能用作粘结纤维。
已知的聚酯纤维的应用是用于连结医用衬垫和妇女巾等产品。在这种应用中，聚酯纤维形成一层隔水层。例如，聚酯纤维在手术室用医用衬垫上形成背面。在DOTEX妇女卫生巾上，聚酯沿卫生巾的内吸附层部分形成隔水层。这种应用未涉及热绝缘产品，也未指出本发明方法的聚酯粘结纤维的作用。
可以先把粘结纤维加入到卷7上，或者在由梳理机9制成纤维网带到在烘箱18中加热毡子的过程任一步骤把粘结纤维加入到纤维网带上。粘结纤维的熔化温度可以在高于本发明方法中机器4、6、和16加工粘结纤维的温度的范围内变化，直到毡子被置入烘箱18中加热为止，而绝缘纤维的熔化温度高于粘结纤维的软化温度，所述软化温度至少是130°F。粘结纤维的软化温度若低于130°F将是不合适的，因为在夏季若把这种粘结材料保存在没有空调的库房内或没有空调的车厢内将会导致粘结材料软化或熔化。粘结纤维的最佳熔化温度范围是180°F至450°F。粘结纤维可以是实际纤维的型式，也可以是由纤维制成的粉末型式，或者是由用于制造纤维的材料制成的粉末。以粉末形式加入粘结纤维，特别是向混合开松机4中加入粘结纤维粉末具有许多优点。相反，包含在毡子中的大部分绝缘纤维应该是实际纤维形式。否则，打包机、混合开松机4、拣选机6和梳理机9等将不能对绝缘纤维进行加工。粘结纤维的长度范围是0.5至2.0英寸，最好是1.5英寸。伊斯曼·柯达410(Eastmankodak410)粘结纤维是本发明实施中的最好的粘结纤维。
实施本发明所用的绝缘纤维的长度是0.5英寸或更长些，其典型的长度范围是0.5英寸至1.5英寸长。绝缘纤维超过3.0旦，但最好是3.0旦或少些，因为所生产的热绝缘毡相当轻。当使用棉纤维时，最好选用2.4至3.0旦范围内的棉纤维。虽然梳理机能够生产更厚或更薄的纤维网带，由梳理机9生产的纤维网带，其厚度范围最好是1/16英寸至3/16英寸。如例示的方法，当使用Hollingsworth2.5米工作宽度MASTERCARD梳理机时，喂料辊10的针齿为每平方英寸40至50齿，最好是每平方英寸50齿，其工作角度为15°至25°度，最好是20°度;主滚筒11的针齿为每平方英寸300至700齿范围。最好是每平方英寸500齿，其工作角度为17°至27°度，最好是22°度;小滚筒14的针齿为每平方英寸150至250齿范围，最好是每平方英寸250齿，其工作角度为17°至27°度，最好是22°度。如果愿意，可以使用许多梳理机9生产纤维网带喂入成网机16中。也可以用气流成网机、碎呢开松机或比较成网织机代替梳理机9。气流成网机能生产出较重的不均匀纤维网带。碎呢开松机生产的纤维网带的气穴比由梳理机9生产的纤维网带的气穴大。在实施本发明时使用梳理机是最佳的，因为梳理机分别地分离纤维并能生产出相对均匀细质的包括有平行延伸的纤维的网状纤维网带。这些平行延伸的纤维束占整个纤维网带重量的80%至85%，或更多些，而纤维网带其余重量的纤维束则相对平行延伸的纤维束呈一定角度排列并与平行延伸的纤维束连接。因此，当由梳理机9制成的纤维网带穿过成网机16时，折叠成的毡子的每个接续层纤维网带都具有一平行于包含在纤维网带中大部分的平行延伸的纤维束的纵轴，该纵轴相对其在毡子中的前一层纤维网带层的纵轴旋转20°至60°度，最好是30°度。
当由梳理机9生产的纤维网带被成网机16折叠时，支撑纤维能够在成网机16把另一层纤维网带盖在第一个已经折叠过的那层纤维网带上之前扩散到折叠过的那层纤维网带上。这种支撑纤维是1/16英寸至3/8英寸长，最好是1/8英寸至1/4英寸长。支撑纤维的作用是通过扩散支撑使毡子中的已折叠的相邻纤维网带层之间间隔开一定空间。当毡子在烘箱18中被加热时，软化了的粘结纤维粘到支撑纤维和绝缘纤维上并使它们相互连结。当向纤维网带上施加支撑纤维时，也可以把额外的粘结纤维与支撑纤维一起施加，以利于支撑纤维与绝缘纤维混合。最好在成网机16折叠纤维网带的过程中把支撑纤维放置到纤维网带层上，因为这样支撑纤维易于依靠在下层纤维网带的上面，以便把下层纤维网带与其上面相邻的那层纤维网带隔开，从而形成支撑层。当毡子在烘箱18中被加热时，支撑层连接到绝缘纤维上，并且居于相邻两层纤维网带间的支撑纤维保持一范围在1/32英寸至1/8英寸之间，最好是1/16英寸的空间。根据本发明生产的绝缘材料，其中由支撑纤维产生的位于纤维网带间的空间明显地增加了绝缘材料的体积而减小了绝缘材料的重量。如果愿意，支撑纤维能被置于混合开松机4中与较长的绝缘纤维混合，或者在纤维网带被制成并离开梳理机9之后的本发明工序过程中的任一步骤把支撑纤维扩散或施加到纤维网带上。KODAFIL435是一种能够用作支撑纤维的合成纤维，如棉纤维一样，它具有1/8英寸至3/8英寸范围的长度。如同绝缘纤维一样，支撑纤维也具有一熔点或熔化温度，该熔点或熔化温度高于本发明热绝缘毡中使用的粘结纤维的软化温度。
图2说明本发明的另一个实施例，其中棉包1或其它绝缘纤维或“散”纤维首先通过漏斗式打包机2被打包并分离成单个或小组份的纤维束。另外的漏斗式打包机用于打开粘结纤维、支撑纤维或其它纤维，以便把这些纤维加入或混合到由上述漏斗式打包机2产生的纤维中去。由漏斗式打包机2提供的纤维直接被输送到混合开松机4中。粘结纤维、支撑纤维或其它绝缘纤维能与由漏斗式打包机2提供的绝缘纤维3以任何渴望的比例加入到混合开松机4中。从混合开松机4中输出的纤维通过输送装置5被输送到开松机21的分散漏斗23处。通过漏斗掉入开松机21的混合室33的纤维36被由至少一束输入气流22产生的涡流37混合、撕拉和分离。气流22也可通过使纤维冲击如开松机4中所示的搅拌器或格栅或某些其它结构部件来开松纤维。气流22进入室33后沿箭头24所指的方向进入室34。进入室34的气流24分成两路，一路气流26通过排气孔25排出，另一路气流28通过排气孔38排出。铰接的风门27盖着排气孔38。由气流24带入室34中的混合纤维36被置于或带到长方形钢板31上。振动装置32振动钢板31，以便夯实集中在钢板31上的纤维36。当钢板31上的纤维达到了足够的重量，输送机30将开动把由夯实的纤维形成的毡子29沿箭头40的方向通过排气孔38向外输出。气流28相对于钢板31上的纤维36的压力也促进集中在钢板31上的纤维夯实。气流28的夯实压力可能免除振动装置32的使用。其它夯实装置也可以与气流28和振动装置32联合或分开使用，以便夯实和混合纤维。钢板31支靠在秤或重量装置上，以便确定收集在钢板31上的纤维的重量。当重量装置测出的重量达到了选择值，则输送机30开始工作，把在钢板31上形成的毡子29沿箭头A的方向输出室34。如果愿意，输送机30可以连续地把由开松机21制成的毡子呈单向延伸的长毡子状输出。毡子29被输送机30送入烘箱18中进行热处理。从烘箱中输出的经热处理过的毡子29将被冷却并被输送到附属工作站20中。在附属工作站20中通过喷涂或喷粉方式对毡子施加阻燃剂，或者向毡子上施加化学防腐剂以防霉变或被虫子叮咬。由工作站20从事的其它工作程序是切割毡子。可以把毡子切割成短段、毡片和其它任何所希望的形状和尺寸。
生产热绝缘毡的传统方法是使用梳理机9。而图2所示的工艺不用使用梳理机，其生产率比由使用梳理机的传统方法来生产热绝缘毡的生产率高五倍。图2所示方法的基本特征是使用一个或多个开松机制成热绝缘毡并把热绝缘毡直接送入烘箱18。如本文所述，开松机是一种使用气体涡流和搅拌器、格栅或其它装置混合和分离纤维，而且还可以包括用于收集和至少部分地夯实混合过的无规则朝向的纤维以形成疏松的毡子的装置。开松机21和开松机4是开松机的例子。
图1所示方法所使用的绝缘纤维、粘结纤维和支撑纤维的规格、数量和比例同样可以用于图2所示的方法中。根据图2的方法生产出的毡子中的支撑纤维的重量百分比范围最好是5%至20%。
根据图2的方法生产出的3.5英寸厚的热绝缘毡，其重量大约是每平方英尺2至2.5盎司和R值为11(RValueof11)。
毡子29的厚度范围是1至8英寸。
开松机21包括由Johnd.HollingsworthonWhecls，Inc.ofGreenville，sc29602-0516，U.S.A生产的VIBRACHUTECARDFEEDER.
下面所提供的实例不是为了限定本发明的范围，而是为了向本领域的技术人员说明本发明优选实施例在实施中的各种变化及其与现有技术的区别。
实例1选择具有7/8英寸长的棉纤维作为绝缘纤维。具有1/8英寸至1/4英寸长的轧棉籽绒和棉短绒被选择作为支撑纤维。杜邦D-262(E.I.dupontDacronD-262)聚酯纤维被选作粘结纤维。绝缘纤维和支撑纤维是2.8旦。聚酯纤维为1.8旦、伸长百分比为200、长度1.5英寸、熔点142℃(在78℃时软化)和相对棉花的粘结温度为155℃(表面)，即当加热到155℃时DacronD-262聚酯粘结到棉纤维上。绝缘纤维的熔点高于160℃。
用图1的方法制造毡子。把绝缘纤维、支撑纤维和粘结纤维置于混合开松机4中混合，并由拣选机6和梳理机9加工成纤维网带，再经输送装置15把制成的纤维网带送到成网机16中。绝缘纤维占整个混合纤维重量的60%;棉籽绒(支撑纤维)占整个混合纤维重量的20%;而粘结粒子占整个混合纤维重量的20%由成网机16加工过的毡子由输送装置17送到烘箱18中。在烘箱18中，毡子被加热到等于或高于155℃的温度以使聚酯粘结纤维软化并粘结到绝缘纤维和支撑纤维上。毡子从烘箱18中移走并冷却了之后，再用切割装置把毡子切割成6英尺长的段并包装好。这样毡子具有2.9英寸厚、1英尺宽和每立方英尺重8盎司的密度。毡子的厚度、长度和宽度可根据需要变化。毡子的绝缘值或称“R值”是R-11。绝缘材料的“R值”表示当绝缘体相对的两个外表面间存在着1°F华氏温度的差别时1BTU通过1平方英尺面积所需的小时数。
由本实例生产的2.9英寸厚R-11的毡子比相同尺寸的玻璃纤维毡子轻且R值大。
实例2选择1英寸长的棉纤维、7/8英寸长的羊毛纤维和1.5英寸长的粘胶纤维作为绝缘纤维。选择其长度范围在1/8英寸至1/4英寸范围内的棉籽绒和聚丙烯腈纤维作为支撑纤维。选择杜邦D-262(E.I.dupontD-262)聚酯纤维作为粘结纤维。所述绝缘纤维和支撑纤维为2.6旦。所述聚酯纤维为2.2旦、伸长百分率为200、其长度为1英寸，其熔点为142℃(在78℃时软化)，该聚酯纤维相对于棉纤维的粘结温度是155℃(表面)，相对于粘胶纤维的粘结温度是120℃。绝缘纤维的熔点高于160℃。
用图1的方法生产毡子。把绝缘纤维和粘结纤维置于混合开松机4中混合并由拣选机6和梳理机9加工成纤维网带，通过输送装置15把纤维网带送入成网机16。在混合开松机4中使支撑纤维与粘结纤维单独混合形成支撑-粘结纤维混合物。由梳理机9制成的纤维网带中绝缘纤维占整个重量的70%，而粘结纤维占由梳理机9制成的纤维网带整个重量的30%。支撑纤维占支撑-粘结纤维混合物整个的60%，而粘结纤维占支撑-粘结纤维混合物整个重量的40%。在由梳理机9制成的纤维网带被成网机16折叠的同时，把一层具有1/8英寸至1/4英寸厚的支撑-粘结纤维混合物扩展到位于成网机1.6中纤维网带每层的水平上表面上。在成网机16把下一层纤维网带折叠到已折叠好的那层纤维网带水平上表面之前把一层支撑-粘结纤维混合物扩展到该层已折叠好的那层纤维网带水平上表面上。这样，经成网机16加工后的毡子为层状夹层结构，其每相邻对水平走向的纤维网带层间都夹着一层1/8英寸至1/4英寸厚的支撑-粘结纤维层。
把由成网机16制成的毡子放入烘箱18中加热至120℃，以使粘结纤维软化并粘到棉和粘胶绝缘纤维两者上去。在粘结纤维已粘到绝缘纤维上之后，把毡子从烘箱中移出并冷却。在工作站20把毡子切割成50英寸长的段，并卷成卷进行包装。这种毡子有2.9英寸厚、1英尺宽，其R值大约是12。可根据需要改变毡子的厚度、宽度和长度。在毡子中支撑纤维使相邻的纤维网带层间保持大约1/8英寸的空间。加入到毡子中的支撑-粘结纤维混合物占制造好的毡子总重量的15%，纤维网带中的绝缘-粘结纤维混合物占整个毡子重量的85%。毡子的密度是每立方英尺重7盎司。
根据本发明方法制成的绝缘毡，其中的支撑纤维占毡子重量的1%至50%。最好支撑粒子占毡子重量的5%至20%。
当实例2的棉毡是5英寸厚时，该毡子的R值大约是19。而一个玻璃纤维毡子必须是6英寸厚时，其R值才能达到19。当实例2的棉毡是7.9英寸厚时，其R值是30。当实例2的棉毡是2.9英寸厚时，其R值如所述是11。3.5英寸厚的玻璃纤维毡子重量为每平方英尺绝缘纤维0.23lbs。2.9英寸厚的实例2的棉绝缘毡重量为每平方英尺绝缘材料0.12lbs。
实例3选择7/8英寸长的棉纤维作为绝缘纤维。选择长度范围在1/8英寸至1/4英寸内的棉籽绒作为支撑纤维。选择杜邦D-262(E.I.duPontDacronD-262)聚酯纤维作为粘结纤维。绝缘纤维和支撑纤维是2.8旦。聚酯纤维为1.8旦，伸长百分率为200，长度为1.5英寸，其熔点为142℃(在78℃软化)，它相对于棉纤维的粘结温度是155℃(表面)，即当被加热到155℃时DacronD-262聚酯纤维粘结到棉纤维上。绝缘纤维的熔点高于160℃。
利用图2所示的设备生产一种毡子。如果愿意并且合适，可使用漏斗式打包机2开松绝缘纤维、支撑纤维或粘结纤维。在混合开松机4中把绝缘纤维、支撑纤维和粘结纤维混合，并由拣选机6和梳理机9加工制成纤维网带，通过输送装置15把所述纤维网带送入成网机16中。绝缘纤维占整个混合纤维重量的55%;棉籽绒占整个混合纤维重量的15%;而粘结纤维占整个混合纤维重量的30%。从混合开松机4中输出的混合纤维由输送装置5送到开松机21的分散漏斗23处。通过漏斗23掉入室33的纤维36被前述那种方式的气流22混合搅拌。气流22进入室33后沿箭头24所指的方向进入室34。进入室34的气流24分成两路，一路气流26通过排气孔25排出，另一路气流28通过排气孔38排出。由气流24带入室34中搅拌过的混合纤维36被置于或带到长方形钢板31上。振动装置32振动钢板31，以便夯实集中在钢板31上的纤维36。当钢板31上的纤维达到了足够的重量，输送机30将开动把由夯实的纤维形成的毡子29沿箭头40的方向通过排气孔38向外输出。由输送机30输出的毡子29再由输送装置35送入烘箱18。在烘箱18中把毡子29加热到等于或高于155℃的温度，以使聚酯纤维软化并粘结到绝缘纤维和支撑纤维上。当烘箱18中的温度高于n155°F时，该温度并不能熔化绝缘纤维和支撑纤维。毡子29从烘箱18中移出之后被冷却到室温。此后毡子29将被切割装置20切割或进行其它选择的工艺步骤。
在图3和4中说明的本发明的实施例中，由开松机4输出的混合纤维被高压气流5从导管41吹入保持箱42。所使用的高压气流的压力相当高，通常为每分钟3000至7000立方英尺。这么高的气流压力是非常重要的，因为高压气流可把纤维捣实在保持箱42中。在图3、4中，气体通过网壁50沿箭头A所指方向从保持箱42中排出。针齿辊子43松弛地把夯实的纤维57从保持箱42中拖出。辊子44外圆周面上向外伸展的齿条54拖拉着由针齿辊43送来的纤维57，把它们送入滑槽喂料成形箱45。重力和辊子43、44、47和48把纤维向下移动到通过滑槽喂料成形箱45。当纤维57移动通过滑槽喂料成形箱45时，拍击板46沿箭头C所指方向做往复拍击运动，把纤维51相对滑槽喂料成形箱45的前壁56挤压拍实而形成毡子51。槽纹辊47把毡子51从滑槽喂料成形箱45中拖出。槽纹辊48继续拖拉由辊47送来的毡子51，使毡子51在辊子48和固定的弧形支板55之间被压缩。压缩的毡子51运行到皮带输送机30上并由皮带输送机30沿箭头35所示方向送到烘箱18中(图3和图4中未示)。皮带输送机30以每分钟20英尺至60英尺的速度输送毡子51。相反，用于从梳理机中输出材料的皮带输送机只以每分钟10英尺至15英尺的速度运行。在图3中，辊子43的向外伸出的针齿、辊子44的向外伸出的齿条和辊子47和48上外延的槽纹为了清楚起见就简化处理了。辊子47和48的每个槽纹都包括延伸的长槽，这些长槽基本上垂直于辊子上某一点的切线，这些长槽连接成辊子的外圆周表面，并且随着离辊子外圆周表面距离的减小，长槽的侧壁倾斜伸展逐渐汇集呈锥形。图4中明显地示出了每个槽纹的锥形。板46的振动速度是每分钟往复运动40至80次。辊子43、44、47和48以每分钟20英尺至60英尺的速度运动毡子51。
通过导管21向保持箱42中喂入纤维的量应是生产出具有每立方英尺所需重量的毡子51。例如，如果滑槽喂料成形箱45的宽度D为90英寸，那么由此滑槽喂料成形箱45生产出的毡子51的宽度就是90英寸，因此需要通过导管21以每小时1124磅的输入量向保持箱42中输入纤维才能生产出90英寸宽、4英寸厚并以每分钟20英尺的速度输出的每立方英尺重6盎司的毡子51。由图4和5的设备生产出的毡子必须为每立方英尺毡子至少重6盎司，最好是每立方英尺6至15盎司。当想要生产每立方英尺重量较轻的毡子时，则输入到滑槽喂料成形箱45的纤维将不用被拍击板46夯实。如果图4中箭头T所示的毡子的厚度等于4英寸，则4英寸毡子的每平方英尺至少重2盎司，即，毡子51至少每立方英尺重6盎司。
通过滑槽喂料成形箱45制成的毡子51的厚度T，其范围是大约1/4英寸至保持箱的宽度。图3中由箭头F表示的滑槽喂料成形箱45的宽度是大约8英寸，由箭头E表示的滑槽喂料成形箱45的高度是大约18英寸。
图4和5的方法和设备的最大优点是，它能够生产例如4英寸厚的每立方英尺重6盎司的以每分钟20英尺或更大的速度输出的毡子。而用梳理机生产相似的毡子，其梳理机的输出速度必须是每分钟10英尺并交替折叠四次以生产出有8层、4英寸厚、每立方英尺重大约3.6至4.5盎司的毡子。
随着毡子51被加工移动通过滑槽喂料成形箱45的速度增加，毡子51上出现部分“弱化”区域的可能性也将增大，所述“弱化”区域的密度或重量比毡子的其它部分小。在高速生产毡子的速度超过每分钟50英尺时特别容易出现上述现象。当毡子51以这样高的速度运动通过图4和5所示的机器，可以把两台或多台图4和5所示的机器同时使用，这样从一台机器中输出的毡子就可以对齐叠置在从其它机器上输出的毡子上，以此制成具有两层或多层的毡子。这样就不用把一张毡子折叠在其它部分毡子上而是简单地把这张毡子放到其它毡子上形成一无折叠的长片。该种毡子的每层都与其邻接层一样有近似相同的长条形状和尺寸。当多层毡子被置于烘箱18中加热时，粘结纤维粘接相互叠置的各层。在这种结构中，其中的一层无缺陷层可以盖住并补偿其它具有低于所需重量或密度的区域的有缺陷的层。每层都不会与邻层在相同区域有同样的“弱化”或低重量区域。如果因为某种原因，而相邻层在沿其纵长方向相同区域内出现了同样的低重量缺陷区域，则应在把其中一层置于另一层上面时，使其中一层的低重量区域与其相邻那层的低重量区域错开。图4和5所示多台机器生产的叠层毡子补偿了单层毡子的结构缺陷，并易于高速生产厚的或高密度毡子。高密度毡子能够通过制成厚毡子并用辊子把厚毡子压缩而生产出来。
本文已详细描述了本发明及其优选实施例，对于本领域的技术人员来说能够明白上述描述并能够实施本发明。可以理解，根据本发明的实质还可以对本发明进行各种改变，这些都将属于本发明及其附后的权利要求所限定的范围。
权利要求
1.一种用于生产热绝缘毡的方法，其特征包括如下步骤(a)在开松装置中以第一选择温度把粘结纤维和绝缘纤维混合，其中粘结纤维具有一粘结温度，在该温度下粘结纤维软化并粘连到绝缘纤维上，所述绝缘纤维是从一组包括合成纤维和天然纤维中选出的，该纤维具有比所述粘结温度高的熔化温度，在该温度下至少部分绝缘纤维熔化，所述粘结温度高于所述选择的混合温度。其中所述开松装置包括(ⅰ)混合室；(ⅱ)用于把所述粘结纤维和绝缘纤维喂入混合室的装置，(ⅲ)引导一束气流进入所述混合室以便在其中产生涡流用于搅拌混合粘结纤维和绝缘纤维的装置；(ⅳ)一束输出气流运载着所述混合了的粘结纤维和绝缘纤维；(b)引导所述输出气流进入毡子形成装置以形成包括绝缘纤维和粘结纤维的毡子，所述毡子形成装置包括(ⅰ)保持箱，用于接收所述输出气流并收集所述绝缘纤维和粘结纤维；(ⅱ)用于把绝缘纤维和粘结纤维从保持箱输送到滑槽喂料成形箱中的装置；(ⅲ)用于移动所述纤维通过滑槽喂料成形箱的装置；(ⅳ)用于在所述纤维运动通过滑槽喂料成形箱时把所述纤维压缩成毡子的装置；(ⅴ)用于把所述毡子从所述滑槽喂料成形箱中排出的装置，所述输出气流运载进入所述毡子形成装置的一定量纤维应足以生产出具有每立方英尺重量超过6盎司的毡子，所述排出装置把毡子从所述滑槽喂料成形箱中排出的速度应大于每分钟20英尺；(c)把所述排出的毡子加热到等于或高于所述粘结温度、低于所述熔化温度，以使所述粘结纤维软化并粘连到所述绝缘纤维上并把所述绝缘纤维相互粘连；和(d)冷却所述毡子以硬化所述软化了的粘结纤维。
2.根据权利要求1的方法，其特征是，在步骤(a)中把支撑纤维与所述绝缘纤维和粘结纤维混合，所述支撑纤维具有第二熔化温度，所述粘结纤维在所述选择软化温度软化并粘连到所述绝缘纤维上，所述软化温度小于第一和第二熔化温度。
3.根据权利要求2的方法，其特征是，所述支撑纤维各具有1/8至3/8英寸长。
4.根据权利要求3的方法，其特征是，所述绝缘纤维是棉纤维。
5.根据权利要求1的方法，其特征是，所述绝缘纤维是棉纤维。
6.根据权利要求2的方法，其特征是，所述绝缘纤维是棉纤维。
7.根据权利要求4的方法，其特征是，所述毡子的厚度大于2英寸。
8.根据权利要求5的方法，其特征是，所述毡子的厚度大于2英寸。
9.根据权利要求6的方法，其特征是，所述毡子的厚度大于2英寸。
10.一种用于生产热绝缘毡的方法，其特征包括如下步骤(a)在开松装置中以第一选择温度把粘结纤维和绝缘纤维混合以形成无规则排列的粘结纤维和绝缘纤维混合物，所述绝缘纤维具有一以容化温度，在该熔化温度至少有部分所述绝缘纤维熔化，所述熔化温度高于所述第一选择温度，所述粘结纤维具有一粘结温度，在该温度所述粘结纤维软化并粘结到所述绝缘纤维上，所述粘结温度高于130°F、高于所述选择混合温度而低于所述熔化温度;(b)把所述混合纤维喂入到加工装置中加工成纤维网带;(c)在第二选择温度把所述纤维网带输送到成网机中折叠成毡子，所述毡子具有(ⅰ)许多相互重叠的纤维网带层，和(ⅱ)其厚度比纤维网带的厚度厚;(d)在第三选择温度用成网机折叠所述纤维网带以形成所述重叠纤维网带层之一;(e)把一层不规则排列的间隔支撑纤维放到重叠纤维网带层中的一层上并紧靠在该层的顶面上;(f)用所述成网机折叠所述纤维网带，形成所述重叠纤维网带层的另一层覆盖住所述支撑纤维层并与之接合;(g)在第四选择温度把从成网机输出的毡子输送到加热装置中，把毡子加热到粘结温度，所述毡结温度是;(ⅰ)低于所述支撑纤维的熔化温度，和(ⅱ)高于所述第二、第三和第四选择温度;(h)用所述加热装置把毡子加热到粘结温度使所述粘结纤维软化并粘连到所述绝缘纤维上，所述支撑纤维是至少部分所述的支撑纤维从所述纤维网带层中的一层上的绝缘纤维上伸出连到所述纤维网带层中的另一层上的绝缘纤维上，和所述支撑纤维在所述纤维网带层中的一层和另一层间保持一定空间，(ⅰ)冷却所述毡子以硬化已经软化了的粘结纤维。
11.根据权利要求10的方法，其特征是，所述绝缘纤维是棉纤维。
12.根据权利要求10的方法，其特征是，所述冷却后的毡子，其密度小于每立方英尺1磅。
全文摘要
一种用于生产低密度热绝缘毡的方法和装置。毡子包括可被软化并粘连毡子中的绝缘纤维的粘结纤维，和间隔绝缘纤维以便在其中产生气穴的支撑纤维。
文档编号D04H1/42GK1068375SQ9210549
公开日1993年1月27日 申请日期1992年7月7日 优先权日1991年7月10日
发明者P·M·蒙克里夫 申请人:无限棉业有限公司