用于制造纤维产品的制造系统的制作方法

用于制造纤维产品的制造系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于制造纤维产品的制造系统，所述制造系统包括多个纤维化布置，所述多个纤维化布置与能沿着机器方向移动的传送带相关联，每个纤维化布置包括：构造成用于从熔融材料源形成纤维的成纤器；多个粘合剂分配器，构造成使粘合剂分散体雾化并且对冷却的纤维喷射雾化的粘合剂分散体；以及控制处理器，所述控制处理器被编程，以调节到所述粘合剂分配器中的至少一个粘合剂分配器的流动以提供雾化的粘合剂分散体流体滴，所述粘合剂分散体流体滴的尺寸与由至少一个另外的粘合剂分配器提供的雾化的粘合剂分散体流体滴的尺寸不同。
【专利说明】
用于制造纤维产品的制造系统
[0001 ] 本申请是国际申请号为PCT/US2011/063720、国际申请日为2011年12月07日、国家 申请号为201180059458.9、进入国家阶段日期为2013年06月09日、发明名称为"用于控制玻 璃纤维绝缘体的制造中的水分的装置和方法"的发明专利申请的分案申请。
[000^ 交叉申请
[0003] 本申请要求2010年12月9日提交的U.S.临时申请系列号61/421,306的优先权，该 申请的整个内容通过引用结合在本申请。还全部结合在本申请中的是均于2010年12月9日 提交的系列号为61/421,301、61/421，304和61/421,310的U.S.临时申请。
技术领域
[0004] 本发明总体上设及由矿物纤维例如纤维玻璃制成的绝缘产品，尤其设及用于通过 监测和控制成形罩中的水分(moisture)来控制产品性质的方法和装置。本发明还设及用于 制造纤维产品的制造系统。
【背景技术】
[0005] 纤维玻璃绝缘产品一般包括通过固化的热固聚合材料结合在一起的自由取向的 玻璃纤维。玻璃的烙融流被拉成自由长度的纤维内并且吹入成形腔室或罩内，在成形腔室 或罩中纤维W纤维束的形式任意地沉积在移动传送带或链上。在输送中处于成形腔室中并 且从拉入操作中仍旧是热的纤维喷射有粘合剂的含水分散体或溶剂。在成形操作期间从玻 璃纤维和热气体流动中产生的残余热量足W使来自粘合剂的大量的水蒸发，籍此使粘合剂 分散体浓缩并且将粘合剂作为具有高的固体含量的粘性液体沉积在纤维上。更多的水可W 通过使粘合剂在纤维上干燥来移除。当水蒸发时，能量输送也使玻璃纤维冷却。未固化的纤 维束被输送到固化炉，在固化炉中加热空气例如被吹过纤维束W固化粘合剂并且将玻璃纤 维W通常自由的称为"垫"的=维结构刚性地粘合在一起。足够的粘合剂被施加和固化，从 而纤维垫可W压缩用于包装、储存和运输，而在安装时在已知为"放样（Ioft)恢复"的方法 中恢复其厚度。
[0006] 粘合剂分散体在成形罩中的蒸发或"急骤蒸发"是一个由于多种原因造成的明显 问题。粘合剂排放的环境影响是首要问题，导致一些州和联邦管理机构禁止释放粘合剂固 体或蒸发气体到大气中。其次，粘合剂可W积聚在成形罩中的设备上，包括链、侧罩壁和下 游空气排放设备，从而引起提高粘合剂使用率和清洁设备中的粘合剂的更高成本。最后，绝 缘纤维束的物理性质会受到粘合剂浓度和粘性的不利影响。粘结到罩壁的粘合剂和/或玻 璃纤维可W移动到纤维束内，从而引起更高密度的湿点或斑点。如果粘合剂太粘或发粘，贝U 纤维束会表现不均匀密度（即竖向重量分布）的迹象，并且可W在底部层变得"僵硬"和/或 W其它方式在底部附近表现增加的密度。此外，产品在炉中固化之前不会获得所需的厚度， 并且不会满足R值的预期说明。
[0007] 运些问题中的一些问题在现有技术中已经部分地被解决。由于增长的纤维束厚 度，粘合剂颗粒趋于与初始纤维化单元相比在后面的纤维化单元中被更大程度地捕获。穿 过纤维束并进入排放流内的固体趋于主要来源于最初纤维化单元。作为对消除该问题的一 个解决方案，牺牲冷却水或液体可W在运些纤维化单元处喷射到热纤维幕上，W便在施加 粘合剂之前冷却热纤维。运趋于使粘合剂的蒸发最小化。然而，冷却水的添加引起其他问 题，例如废水控制W及需要进一步能量来在干燥炉中固化的润湿纤维束。因此，为了方便排 放和水控制，制造商倾向于优选在初始纤维化单元中使用冷却水并且在后续纤维化单元处 减少水的使用率，其中在初始纤维化单元中没有纤维束被形成，而在后续纤维化单元处纤 维束被建立并且可W从排放流中过滤颗粒。
[000引 Borst的U.S.专利3，877,911(1975)描述了布置在可枢转研磨机吊桶74的排出端 部周围的多环歧管。第一环106供给冷却水，第二环108供给气压来雾化水。Borst公开了（第 6栏)水压力为90-12化Si,气压为5-15psi，几乎没有雾化发生并且排放流具有足够的动 能来穿透幕并且在幕的内部彼此冲击（图4)。在相同水压处但在16-50psi的气压下，发生 一些雾化，但是蒸汽仍旧能够穿透幕并且冷却幕(图5)。
[0009] Cooper的US专利公开2008-0156041和W02008/085,461描述了具有围绕环间隔开 的不同类型喷嘴的冷却剂喷射环和粘合剂喷射环。不同喷嘴具有不同的喷射角度性质并且 包括雾化帽。
[0010] Freeman等人的U.S.专利7,435,444公开了一种用于使用水分传感器来测量未固 化纤维束在离开成形区时的水分水平的方法。如果水分水平相比于预设值太高，则控制单 元改变一个或更多个方法条件来减小残余水分。

【发明内容】

[0011] 本发明设及用于在矿物纤维绝缘产品的制造中监测和控制引入到成形罩区域内 的水分量，从而产品具有改进特性的装置、系统和方法。
[0012] 在一个方面，本发明设及制造纤维产品的方法，包括W下步骤：
[0013] 在与沿机器方向移动的传送带相关联的多个纤维化单元处将烙融材料拉细成纤 维，并且朝着所述传送带引导所述纤维W形成纤维束；
[0014] 对所述纤维喷射可蒸发冷却剂液体和可固化粘合剂分散体，所述可固化粘合剂分 散体可选地混合有粘合剂稀释液；
[0015] 将所述粘合剂固化到所述纤维束中；
[0016] 其中，对于结合的所有纤维化单元，所喷射的可蒸发冷却剂液体与包括任何可选 粘合剂稀释液的总喷射液体的百分比的平均值在大约35%至大约80%之间。
[0017] 在第二方面，本发明设及一种在制造纤维产品过程中改进装料高度与装料含水量 比率的方法，该方法包括：
[0018] 在与沿机器方向移动的传送带相关联的多个纤维化单元处将烙融材料拉细成纤 维，并且朝着所述传送带引导所述纤维W形成纤维束；
[0019] 对所述纤维喷射可蒸发冷却剂液体和可固化粘合剂分散体，所述可固化粘合剂分 散体可选地混合有粘合剂稀释液；
[0020] 将所述粘合剂固化到所述纤维束中；
[0021 ]其中，通过喷射冷却剂液体或者对粘合剂分散液具有有利贡献的粘合剂稀释液而 提高装料高度与装料含水量比率。
[0022] 在本发明的上述两个方面，对于结合的所有纤维化单元，所喷射的可蒸发冷却剂 液体与包括任何可选粘合剂稀释液的总喷射液体的百分比的平均值至少是35%，并且该平 均值大致在大约35%至大约80%之间。在一些实施例中，冷却剂液体与总液体的百分比的 平均值在大约40%至大约80%之间。在另一些实施例中，冷却剂液体与总液体的百分比的 平均值在大约45%至大约60%之间。冷却剂水与总的水的相对高的比例有时被称作"牺牲 的"或"优选的"使用冷却剂水，因为冷却剂水作为冷却纤维幕和周围环境的手段被有利地 用到粘合剂水。
[0023] 冷却剂液体的流动在所有纤维化单元处基本上是恒定的并且一直具有该高的"牺 牲"比例。可选择地，冷却剂液体地流动在初始纤维化单元处高达50%、75%或者100%，比 在随后的纤维化单元处大。流动也可在纤维化单元上被曲线分布或者是可变的。例如，所述 冷却剂液体的流动在初始纤维化单元处和最后的纤维化单元处高达25%或50%，而在中间 的纤维化单元处更低，产生在绘出的流量中的"微笑"。在其它实施例中，所述冷却剂液体的 流动在初始纤维化单元处低达10%，而在随后的纤维化单元处基本上是常数。
[0024] 在许多实施例中，通过雾化喷嘴例如空气雾化或LP雾化喷嘴输送被输送到所述纤 维的液体中的至少一种液体。在运种情况下，冷却剂液体的雾化程度可W在一个纤维化单 元和至少一个另外的纤维化单元之间改变，并且通过改变雾化气体的流量或压力，或者通 过改变所述冷却剂液体的流量或压力来改变所述雾化程度
[0025] 在另一个方面，本发明包括用于将液体分配到纤维矿物材料幕内的装置，纤维矿 物材料被纤维旋转器拉细，该装置包括：
[0026] 多个上喷射喷嘴的第一阵列，上喷嘴流体地连接到液体源并且具有用于将液体分 配到幕内的孔口；
[0027] 多个下喷射喷嘴的第二阵列，下喷嘴流体地连接到液体源并且具有用于将液体分 配到幕内的孔口；
[0028] 其中，所述第一阵列和第二阵列沿着幕轴线彼此间隔开，每个阵列的喷嘴朝着幕 向内指向。
[0029] 上阵列和下阵列的一个或两个可W是圆形或环形环，喷嘴布置在该环上。喷射喷 嘴可W为相同类型或不同类型，例如狭小角度的"挤压式"喷射或宽角度的分散喷射。而且， 喷嘴可W W相同或不同角度倾斜到幕内；例如，上喷嘴可W相对于水平(或幕轴线)布置在 比下喷嘴的角度更小(或更大）的角度处。从上喷嘴和下喷嘴分配的液体可W与其他流体混 合。例如，上喷嘴和下喷嘴的一个或两个的喷嘴可W连接到压缩气体源，该压缩气体源在液 滴被分配到幕内时能够使液滴雾化。
[0030] 在一个实施例中，喷射装置包括:两个基本上同轴的彼此间隔开的管状环，环的每 一个具有内部，该内部经由入口连接到液体源并且经由出口连接到具有用于将液体分配到 幕内的孔口的多个喷嘴。在一些实施例中，喷嘴中的至少一些，典型地所有喷嘴相对于由环 限定的平面向下倾斜，所述喷嘴被附接到所述环W提供向下引导的喷射轨迹;尽管喷嘴在 一个环上的向下角度可W与喷嘴在第二个环上的角度不同。附加地，一些喷嘴可W构造有 狭窄倾斜或"挤压式"喷嘴，并且另一些喷嘴可W是宽角度的喷射。在一些实施例中，第=环 可W用于供给压缩流体，例如用于雾化从前两个环分配的液体的空气。环大体上间隔开并 且位于环绕纤维罩的大致平行平面中。
[0031] 在又一个方面，本发明设及制造纤维产品的方法，该方法包括：
[0032] 在与沿机器方向移动的传送带相关联的多个纤维化单元处将烙融材料拉细成纤 维，并且朝着传送带引导纤维W形成纤维束；
[0033] 使纤维喷射有可固化粘合剂的分散体，其中，粘合剂分散体通过在喷射至少一个 纤维化单元之前利用粘合剂稀释液稀释粘合剂浓度而混合;和
[0034] 将粘合剂固化到纤维束中。
[0035] 在运方面，粘合剂浓度可W在一个纤维化单元处被稀释到第一稀释浓度，并且在 不同的第二纤维化单元处被稀释到不等于第一稀释浓度的第二稀释浓度。粘合剂浓度可W 在第=或后续纤维化单元处被稀释到不等于第一稀释浓度或第二稀释浓度的第=(或后 续)稀释浓度。换句话说，稀释分布曲线可W从任何一个纤维化单元到任何其他的纤维化单 元改变。根据任务不同，分布曲线可W提供增大的、减小的或增大和减小的稀释液。第一稀 释浓度可W小于第二稀释浓度或者反之亦然。稀释轮廓可W W步进方式逐渐地或快速地改 变。稀释分布曲线可W仅仅影响提供在每个纤维化单元处的稀释量而不是粘合剂固体的 量。因此，输送到每个纤维化单元的粘合剂化学品的流量可W仍旧是基本上相等的；或者也 可W是变化的。在一些实施例中，粘合剂稀释液的流动在最初纤维化单元处可高达100%， 比在后续单元处高;在一些实施例中，粘合剂稀释液的流量在最初纤维化单元处和在最后 单元处可高达50 %，并且在中间纤维化单元处更低;在其他实施例中，粘合剂稀释液的流动 在最初纤维化单元处低达20%，然后在后续单元处基本上是恒定的。在一些实施例中，粘合 剂稀释液通过雾化在任何独立的成纤器处雾化的液体或气体进行喷射。
[0036] 在还一方面，本发明设及用于制造纤维产品的流体控制系统，所述系统包括：
[0037] 与传送带相关联的多个纤维化单元，每个纤维化单元包括：（a)适于从烙融材料源 形成纤维的成纤器；（b)用于将纤维引导到传送带上W形成纤维束的鼓风机；（C)至少一个 液体分配系统，其连接到液体源，用于对纤维喷射所述液体;和
[0038] 多个控制阀，其用于设定通过一个纤维化单元的独立于输送到不同纤维化单元的 液体分配系统的液体流动的液体分配系统输送的液体流动；
[0039] 其中，所述至少一个液体分配系统由用于输送冷却剂液体、粘合剂分散体、粘合剂 稀释液或其组合的系统中选择。
[0040] 本发明的流体控制系统可W包括连接到相应第一液体源和第二液体源W便对纤 维喷射所述液体的至少第一液体分配系统和第二液体分配系统，其中每个液体分配系统具 有多个控制阀的独立组，该多个控制阀用于设定通过一个纤维化单元的独立于输送到不同 纤维化单元的液体分配系统的液体流动的液体分配系统输送的液体流动。第一液体分配系 统和第二液体分配系统可W是例如用于冷却剂液体和粘合剂分散体的分配系统。可替换 地，第一液体和第二液体可W是粘合剂稀释液和粘合剂浓缩分散体。每个装置可W包括2至 大约15个纤维化单元，每个纤维化单元具有通过多个控制阀连接到分离的流体控制系统的 至少第一液体分配系统和第二液体分配系统。在一些实施例中，装置还包括用于监测对于 每个纤维化单元的每种液体的流量的测量计。在一些实施例中，装置还在每个纤维化单元 处包括用于将液体分配到纤维上的多个喷嘴。运种喷嘴在液体分配时可W可选择地适于使 用液体自身或第二雾化流体例如空气使液体雾化。
[0041 ]在又一方面，本发明提供了制造纤维产品的方法，该方法包括：
[0042] 在与沿机器方向移动的传送带相关联的多个纤维化单元处将烙融材料拉细成纤 维，并且将纤维引导到传送带上W形成纤维束；
[0043] 对纤维喷射无甲醒的可固化粘合剂的分散体，其中所述粘合剂输送的流量从一个 纤维化单元到另一个纤维化单元变化;和
[0044] 将粘合剂固化到纤维束中。
[0045] 在本发明的另一个方面，提供了改进硬度、玻璃纤维绝缘产品的竖向重量分布或 表面质量的方法，所述方法包括：
[0046] 在系列地布置在沿机器方向移动的传送带上的多个纤维化单元处将烙融玻璃拉 细成纤维，并且朝着传送带引导纤维W形成纤维束；
[0047] 对纤维喷射无甲醒的可固化粘合剂的分散体，其中粘合剂输送的流量从第一纤维 化单元到后续纤维化单元增加;和
[0048] 将粘合剂固化到纤维束中，其中玻璃纤维绝缘产品具有从与在其中粘合剂输送量 在所有纤维化单元处是恒定的工艺中制造的玻璃纤维绝缘产品相比具有改进的硬度、竖向 重量分布或表面质量中选择的至少一个性质。
[0049] 在后两个方面的实施例中，粘合剂在一个纤维化单元的输送量可W与粘合剂在不 同的第二纤维化单元处的输送量不同，而没有改变在两个纤维化单元处输送的总的液体。 粘合剂的输送量(与前几个方面的粘合剂稀释液相比）可W通过多个纤维化单元逐渐地变 化，W便在从第一纤维化单元到最后一个纤维化单元的粘合剂输送中产生逐渐变化，或者 粘合剂的输送量可W通过多个纤维化单元递增式变化，籍此在从第一纤维化单元到最后一 个纤维化单元的粘合剂输送中产生步进式变化。在任一方面，在第一纤维化单元处的粘合 剂输送量可W相对于在最后一个纤维化单元处的输送量减小;或者在最后一个纤维化单元 处的粘合剂输送量可W比第一个纤维化单元处的粘合剂输送量大。在一些实施例中，在最 后一个纤维化单元处的粘合剂输送量比在中间纤维化单元处的粘合剂输送量大，并且在中 间纤维化单元处的粘合剂输送量比在第一纤维化单元处的粘合剂输送量大。在第二个描述 方面，粘合剂的输送量总体上变化W便使粘合剂输送从第一纤维化单元到后续纤维化单元 增加，但是该增加可W是逐渐的或步进式的。
[0050] 在后两个方面，粘合剂分散体可W通过空气雾化喷射，或者液体雾化喷射或者两 者进行输送。在某些实施例中，粘合剂分散体可W作为利用粘合剂稀释液稀释的粘合剂浓 缩物被输送;并且在该示例中，粘合剂可W在分布曲线的速率下进行输送，而没有改变被输 送的水的总量。
[0051 ]在再一方面，本发明提供了制造纤维产品的方法，该方法包括：
[0052] 在与沿机器方向移动的传送带相联的多个纤维化单元处将烙融材料拉细成纤维， 并且将纤维引导到传送带上W形成纤维束；
[0053] 对纤维喷射无甲醒的可固化粘合剂的雾化流，其中雾化将粘合剂流打碎成液滴， 并且液滴的平均尺寸从一个纤维化单元到另一个纤维化单元变化;和
[0054] 将粘合剂固化到纤维束中。
[0055] 在还一方面，本发明设及减小用于制造纤维产品的制造工艺的下游空气部件的腐 蚀的方法，该制造工艺包括在与沿机器方向移动的传送带相联的多个纤维化单元处将烙融 材料拉细成纤维，并且使用通过包含抽吸风扇的下游空气部件形成的负压将纤维引导到传 送带上W形成纤维束;对纤维喷射无甲醒的可固化粘合剂分散体的雾化流;和将粘合剂固 化到纤维束中；本发明的方法包括：
[0056] 在一个纤维化单元处将粘合剂分散体流雾化至平均液滴尺寸，该平均液滴尺寸根 据在不同纤维化单元处雾化的平均液滴尺寸变化。
[0057] 在上述提及的后两个方面，粘合剂分散体的平均液滴尺寸可W通过改变粘合剂分 散体的流量或压力中至少之一，或者通过改变在粘合剂分散体处引导的雾化气体的流量或 压力中至少之一，或者通过运四种技术的组合而变化。在一些实施例中，在初始纤维化单元 处的平均液滴尺寸大于在后续纤维化单元处的平均液滴尺寸。虽然纤维化单元的数量可W 从一个制造生产线到另一个制造生产线明显地变化，但是初始纤维化单元可W包括至少开 始的1至2个单元，可选择地开始的1至4个单元。在许多实施例中，无甲醒的可固化粘合剂是 酸性粘合剂，例如聚丙締酸类粘合剂或天然的或由碳水化合物和酸性交联剂制成的"生物 基"粘合剂。
[0058] 在另一方面，本发明设及制造纤维产品的方法，该方法包括：
[0059] 测量(a)大气溫度，和(b)大气湿度中至少之一，W便获得模块式输入测量；
[0060] 在与沿机器方向移动的传送带相关联的多个纤维化单元处将烙融材料拉细成纤 维，并且朝着传送带引导纤维W形成纤维束；
[0061] 对纤维喷射从W下选择的至少一种液体，即可蒸发的冷却剂液体、粘合剂稀释液、 可固化的粘合剂的分散体及其混合物;其中，喷射在纤维上的至少一种液体的流量响应于 模块化输入测量进行控制;和
[0062] 将粘合剂固化到纤维束中。
[0063] 在该方法中，控制至少一种流体的流量的步骤可W包括调节冷却剂液体、粘合剂 稀释液、粘合剂分散体或运些的任何组合的流动。如注意的，模块化输入测量可W包括测量 大气溫度、或大气湿度、或两者。当测量溫度时，控制至少一种液体的流量的步骤可W包括 下面中的一个或两个：（a)响应于标识更高大气溫度的模块式输入增加液体的流量;和(b) 响应于标识更低大气溫度的模块式输入减小液体的流量。当测量湿度时，控制至少一种液 体的流量的步骤可W包括下面中的一种或两种：（a)响应于标识更低大气湿度的模块式输 入增加液体的流量;和(b)响应于标识更高大气湿度的模块式输入减小液体的流量。
[0064] 在另一方面，本发明设及用于制造使用运些方法的纤维产品的制造系统，所述系 统包括：
[0065] 与能沿机器方向移动的传送带相关联的多个纤维化单元，每个纤维化单元包括： (a)适于从烙融材料源形成纤维的成纤器；（b)用于使纤维朝着传送带引导W形成纤维束的 鼓风机;和（C)用于利用至少一种液体喷射纤维的液体分配系统，其中液体选自冷却剂液 体、粘合剂稀释液、可固化粘合剂的分散体及其混合物；
[0066] 传感器，其用于测量下面至少之一 (a)大气溫度;和(b)大气湿度W获得模块式输 入测量；
[0067] 流体控制系统，其用于响应于与所述模块式输入测量相关的信号改变在至少一个 纤维化单元处输送的至少一种液体的流量;和
[0068] 炉，其位于纤维化单元的下游，用于固化纤维束中的粘合剂。
[0069] 制造系统还可W包括比较器或处理器，例如计算机，W便将模块式输入测量值与 储存的目标值相比较W便响应于该比较产生信号。例如，比较器可W产生输送偏离目标的 大小和方向的信号，因此对工艺控制提供更好的引导。在系统的一些实施例中，流体控制系 统还包括多个控制阀，该多个控制阀用于独立地设定输送到纤维化单元的每个的冷却剂分 配系统的冷却剂液体的流量。该系统还包括用于监测冷却剂液体到多个纤维化单元的每个 的独立流量的多个测量计。类似的测量计和控制阀还可W可选择地提供用于独立地设定粘 合剂分散体、粘合剂稀释液、和雾化空气或其他流体、或上述流体的任一种或所有的流量。
[0070] 本发明的各种其他方面在根据附图阅读时将从优选实施例的下面详细描述中对 于本领域技术人员来说变得明了。
【附图说明】
[0071] 图1是用于制造纤维产品的制造生产线的成形罩部件的部分截取的侧面平面图；
[0072] 图2是示出主成形罩和炉能量因素和影响蒸发能量平衡和产品性质的反馈回路的 示意性表示；
[0073] 图3是典型液体分配环的顶部平面图；
[0074] 图4是根据本发明的液体分配环的部分截面侧视图；
[0075] 图5是根据本发明的流体控制系统的示意性表示；
[0076] 图6A-6D是代表在示例中描述的某些数据、参数或关系的图表;和
[0077] 图7是代表在成形罩水分输入和"装料高度"之间的大致S曲线关系的图表。
【具体实施方式】
[0078] 除非W其他方式限定，在此使用的所有技术和科学术语具有本领域技术人员通常 理解的本发明设及的相同含义。虽然在实践中或在本发明的测试中可W使用与在此描述的 那些相同或等同的任何方法和材料，但是在此描述的是优选的方法和材料。在此引用的所 有参考，包括书、杂志、公开的美国或外国专利申请、授权的美国或外国专利W及任何其他 参考的每个均通过引用被全体结合在此，包括体现在现有技术中的所有数据、图表、附图和 文本。
[0079] 在附图中，线、层和区域的厚度可W被扩大为了清楚表示。
[0080] 除非W其他方式表示，描述大小例如角度、成分量、例如分子重量的性质、反应条 件的范围W及在说明书和权利要求书使用的所有范围被理解为在所有示例中通过术语"大 约"修改。因此，除非W其他方式表示，在说明书和权利要求书中设定的数字性质是取决于 在本发明的实施例中获得的期望性质可W变化的近似值。尽管设定本发明宽范围的数字范 围和参数是近似值，但是在特定示例中设定的数字值尽可能精确地给出。然而，任何数字值 固有地包含必然由在它们的各自测量中发生的误差引起的某些误差。所有数字范围被理解 为包括在范围的外边界内的所有的可能递增的子范围。因此，30度到90度的范围公开了例 如35度到50度、45度到85度和40度到80度，等等。
[0081] "矿物纤维"指的是可W烙化W形成可W被抽或拉细成纤维的烙融矿物的任何矿 物材料。玻璃是最普遍使用的用于纤维绝缘目的的矿物纤维并且随后的描述将主要指的是 玻璃纤维，但是其他有用的矿物纤维包括岩石、矿渣和玄武岩。
[0082] "产品性质"指的是绝缘拉具有的一连串可测试物理性质。运些可W包括至少下面 的一般性质：
[0083] "恢复"一是拉或毯在包装或储存期间在从压缩释放后回复其原始或设计厚度的 能力。恢复可W通过测量具有已知或预期公称厚度的产品的压缩后高度或者通过其他合适 手段进行测试。
[0084] "硬度"或"垂度"一指的是拉或毯保留刚性和保持其线性形状的能力。"硬度"或 "垂度"通过在支点上悬挂固定长度的节段并且测量弯曲偏转的角度或垂度进行测量。较低 值指示更硬或更期望的产品性质。可W使用其他手段。
[0085] "拉伸强度"一指的是需要将纤维产品剪切成两部分的作用力。拉伸强度典型地沿 机器方向(MD)和沿横过机器方向（"C护或"XM护）进行测量。
[0086] "横向重量分布"（LWD或"毛重"）一是产品通过其宽度的相对均匀性或均一性。也 可W考虑作为产品的密度的均匀性，并且可W通过将产品纵向地截取成相同宽度(和尺寸） 的带条并且称重该带条、通过核屯、密度计量、或者通过其他合适手段进行测量。
[0087] "竖向重量分布"（VWD)是产品通过其厚度的相对均匀性或均一性。也可W考虑作 为产品密度的均匀性，并且可W通过将产品水平地截取成相同厚度(和尺寸）的层并且称重 该层、通过核屯、密度计量、或者通过其他合适手段进行测量。
[0088] 当然，其他产品性质也可W用于最终产品的评估中，但是上述产品性质是发现对 于绝缘产品的消费者重要的性质。
[0089] 除非W其他方式限定，"蒸汽"和"水蒸汽"被互换地使用来指示在气相状态下的冷 却剂或粘合剂稀释液液体、典型地水。
[0090] 制造系统概述
[0091] 图1示出包括前炉床10、形成罩部件或部分12、装料(ramp)传送带部分14和固化炉 16的玻璃纤维绝缘产品制造生产线。从炉(未示出）流出的烙融玻璃被引导通过流动路径或 通道18进入相对于传送带64系列地布置的多个成纤站或单元20,传送带沿着图1中箭头19 所示的机器方向是可移动的。在每个成纤站处，在流动通道18中的垫圈或孔22允许烙融玻 璃流24流入旋转器26,该旋转器可W通过燃烧器(未示出）加热。成纤旋转器26借助于马达 30围绕轴28在高速下旋转，从而烙融玻璃被迫通过旋转器26的周向侧壁中的小孔口来形成 初始纤维。虽然旋转器26被示出为本实施例中的纤维化单元，但是将理解的是纤维化单元 的其他类型可W与本发明一起使用。
[0092] 鼓风机32沿着基本上向下方向引导加热气流，典型地空气，W冲击纤维，从而使纤 维向下转向并且将纤维拉细成形成幕60的第二纤维，幕被迫沿着传送带64的方向向下运 动。纤维可W沿着横过机器方向通过机械或气动"研磨机"（未示出）分布，从而在多孔传送 带64上逐渐形成纤维层62。层62通过从系列纤维化单元的附加纤维的沉积来增加质量(典 型地厚度），因此当层沿着机器方向19行进通过成形区46时变为纤维"束"66。
[0093] 一个或更多个冷却环34将冷却剂液体例如水喷射到幕60上，W便冷却成形区，尤 其是幕内的纤维。当然，其他的冷却剂喷射器构造是可行的，但是环具有从多个方向和角度 将冷却剂液体输送到整个幕60的纤维的优点。粘合剂分配系统包括将粘合剂喷射到幕60上 的粘合剂喷射器36。合适的冷却剂喷射环和粘合剂喷射环在结合在此作为参考的Cooper的 US专利公开2008-0156041中公开。特定的喷射环在下面结合图3和4进行讨论。因此，每个纤 维化单元20包括旋转器26、鼓风机32、一个或更多个冷却剂液体喷射器34、和一个或更多个 粘合剂喷射器36。图I描述了 =个运样的纤维化单元20,但是可W使用任何数量的纤维化单 元。对于绝缘产品，在用于一个生产线的一个成形罩部件中可W使用2个到大约15个单元、 典型地3个到大约12个单元。
[0094] 除了上面描述的成形罩部件W外，"下游空气部件"具有在链或传送带64下面形成 和维持负压，W便抽吸经由鼓风机32注射到成形区46的空气的主要目的。因此，"下游空气 部件"包括传送带64下游的包含传送带64自身的空气处理系统。注意，"下游"指的是气流方 向，而不是机器方向19。传送带64是多孔的并且还可W包括两个条板64A和64B。上条板64A 沿着机器方向19行进，围绕一个或更多个漉68旋转至下条板64B，该下条板围绕其它漉68旋 转W完成带。其他的下游空气部件被发现位于传送带链64的上条板64A下面。在此，一个或 更多个抽吸盒70经由管72连接到排出盒74(见图5)。排出盒74仅仅是一种类型的颗粒分离 器，该分离器使空气流动减速，从而允许颗粒落下并且与空气流分离。其他的颗粒分离器可 W包括气旋分离器、除雾器和等等。另一个下游的成形风扇或鼓风机76及其壳体最终在抽 吸盒70中提供辅助将进入成形区46中的空气移除W减小素流的负压。下游的空气部件还包 括另一个管道，例如引导至风扇或鼓风机(未示出）、排出盒、分离器和最终的排放堆的管 12。
[0095] 当传送带链64围绕其漉68旋转时，未固化纤维束66在排出漉80下面排出成形段 12,在排出漉处没有向下引导的气流和负压(可选择地由纤维束提升风扇辅助，未示出）允 许纤维束恢复其自然的未压缩高度或厚度。随后的支承传送带或"装料台"82将未固化的纤 维纤维束朝着固化炉16引导并且位于另一组多孔压缩传送带84之间，用于将纤维束成形到 在炉16中固化的期望厚度。在从炉16排出时，固化纤维束或"毯"（未示出）向下游传送用于 切割和包装步骤。对于一些产品而言，毯被纵向地分离成多条道，然后切成已知为"拉"的更 短段。运些更短段可W被捆绑或卷犹W便于包装。
[0096] 成形罩段或部件12由至少一个罩壁40(通常位于传送带链64的相对侧面上的两个 运种罩壁)进一步限定，W便限定成形腔室或区域46。为了清楚起见，在图1中，罩壁40在仅 仅一个侧面上(在传送带链64后面)表示，并且壁40的位于左端部上的一部分被移除W露出 漉42。典型地，罩壁40的每个采取具有向内指向的条板和外侧条板的环或带的形式。向内指 向的条板限定成形区46的侧壁并且通过围绕竖直漉42旋转而移动通过成形区；尽管外侧条 板封闭成形区46外部的环。相似带构造的端壁48(在成形区46的右端部处示出的一个)可W 进一步利用面向内的条板48A和向外返回的条板48B包围成形区46。然而，如图1和2所示，用 于端壁48的漉50、80可W相对于漉42横向地取向。相似的端壁(未示出）可W位于成形区46 的左端部上。术语"成形罩壁"、"罩壁"和"罩的壁"可W在此互换使用，用W指示限定和包围 成形区46的壁。
[0097] 质量和能量平衡模块
[0098] 虽然在过去已经描述(参见例如化化ing的U.S.专利5,601，629)在施加粘合剂之 前用于冷却玻璃幕的冷却水喷射的使用并且还已经描述了（参见例如化eeman等人的U.S. 专利7,435,444)对成形操作工艺提供反馈机构的装料水分传感器的使用，但是在所有变量 中保留了对于关系的更严紧分析的需要。图2的一部分表示质量和能量平衡模块300并且示 出了影响在纤维绝缘体制造中成形和固化操作的一些关键变量或因素。
[0099] 块310表示用于成形操作的成形罩区域46和一些关键输入和输出。如上所述，从纤 维化单元20进入的烙融玻璃和纤维化单元自身利用成纤冷却液体在内部冷却。排出旋转器 26的主要纤维典型地利用由残留氧气含量监测和按需调节的贫燃料混合比与混合有空气 的燃烧气体燃料加热。然后，那些主要纤维通过从鼓风机32吹送的空气基本上向下散布和 引导。空气流动的另一种潜在源是上面描述的气动研磨机。然而，气流的最重要源一按大小 级别一是通过抽吸盒70引入成形罩内的强迫混入或诱导外围空气。引入到成形罩内的所有 空气源结合溫度和湿度性质，但是通过诱导外围空气的该影响是最大的。成形罩区域46还 接纳从喷射器34喷射的冷却剂液体流和从喷射器36喷射的粘合剂，并且所有运些依据成形 区和线速度的大小发生停留时间。块310的因素在近似地表示制造商控制运些因素的能力 的组中列出。例如，对粘合剂流和冷却剂的控制比对停留时间的控制更容易，对停留时间的 控制比对燃烧参数、玻璃或气流的控制更容易，而对燃烧参数、玻璃或气流的控制比对大气 溫度和湿度的控制更容易。
[0100] 结果是形成包含玻璃纤维、粘合剂、一些空气间隙和水分的未固化纤维束（图2中 W312表示）。运些因素又限定"装料高度"，即未固化纤维束在离开成形区的厚度，由块314 表示；W及纤维束在装料台上的水分含量性质。
[0101] 纤维束供给到由块316表示的固化炉内，并且依据线速度和炉长度在固化炉内停 留一段时间，并且在升高溫度下经历气流W将粘合剂固化在纤维束中。排出炉的最终产品 或"毯"（在图2中318处示出）将基本上所有水分去除并且由玻璃、固化粘合剂和空气构成。 毯具有某些可测量特征，该可测量特征的一些在块324中列出，包括厚度或"机器高度"、固 化状态，和物理性质，例如放样恢复、硬度/垂度和密度均匀性(包括竖向重量密度(VWD)和 横向重量密度(LWD ))，所有运些在上面进行描述。
[0102] 因此，进入成形区46的水分从五个潜在源升高。首先，水用来形成第一含水分散体 或粘合剂浓度，如下面讨论的。当粘合剂浓度被水"稀释液"稀释时，第二水源潜在地进入， 也如下面讨论的。当分离的冷却剂液体被喷射W冷却纤维和幕环境时，第=水源进入。第四 水分源来源于湿度和溫度的局部条件，尤其是引入空气，该引入空气又会依据天气模式和 条件、附近的洗涂用水和其他局部大气参数而定。最终，成形区中的第五水分源是作为燃烧 产物形成的水。纤维束中需要一些水分，W便在排出成形罩时可W恢复其放样。然而，在成 形纤维束312中使用了更多水分，需要更多能量来将其在干燥和固化炉316中移除，从而在 成形罩中使用过多水分被大体上避免。
[0103] 关于大气湿度，存在多种方式来测量湿度，一些方式测量绝对或特定湿度，其他测 量方式测量湿度比或相对湿度。此外，已知的溫湿图是可获得的，可W产生基于其他因素， 例如干球溫度、湿球溫度、露点溫度、洽、饱和溫度、和比容的湿度测量(绝对或相对）。利用 已知的运些因素中的任何其中两个因素，可W确定在模块中有用的湿度测量。除非特别指 出是"相对的"或"特定的"，在此用作模块输入的术语"大气湿度"是包括前述溫湿因素的任 何一种的通用术语。
[0104] 可W沿着气流使用运些水分源的一些或甚至更多来平衡或补偿由热玻璃和燃烧 气体带入成形罩内的热能。运是期望的，从而粘合剂粘性保持足够低，并且运可W主要通过 将热能传送到水或水分的蒸发热量中来完成。虽然大气条件(主要为溫度和湿度)可能难于 控制，但是关于大气条件的信息的模块建议可W用于补偿工艺（由图2的箭头320表示）。其 他因素相同时，在成形区中大气湿度的增加或大气溫度的减小用于减小蒸汽压力，并且因 此减小用于蒸发的驱动力，籍此需要更少的冷却剂水分作为补偿。相反，大气湿度的减小或 大气溫度的增加用于增加蒸汽压力，并且因此增加用于蒸发的驱动力，籍此需要更多的冷 却剂水分作为补偿。如上所描述的，除了大气和燃烧水分W外，还存在=个其他的调节(粘 合剂、粘合剂稀释液和冷却剂)的潜在可控制水分源，尽管冷却剂液体/水是最有效的，如下 面描述的。运些可控制水分源的任一种的初始水平可W被设定和调节，W便补偿大气条件 的变化。
[0105] 仍旧参考图2,纤维束312的因素限定装料高度314。该信息作为反馈信息（线322) 是有用的，用于将水分输入精确地调整到成形罩46内，如下面进一步讨论的。W类似方式， 毯的反馈测量值(方框324,例如厚度或"机器高度"，固化状态和/或物理性质）可W提供反 馈信息（线326)给成形区46和/或炉316(经由反馈信息线328)。对于成形罩310,炉316的因 素大约W与可控制性的相反顺序表示，即一旦线速度和炉长度已经被指定，炉溫和气流比 停留时间更容易控制。最后，如果最终产品反馈测量值，例如"欠固化"的固化状态输送一个 建议炉溫或气流增加的反馈328,但是它们已经被限制在最大能力，则炉可W对成形罩区域 输送反馈(线330)，W减小水分输入或其他工艺变化。
[0106] 上面描述的模块可W用于估计需要多少冷却剂液体来补偿引入的热能，包括通过 蒸发传热从大气条件引入到冷却剂液体的能量。当冷却剂液体离开成形罩区域时，冷却剂 液体的大部分被用于该目的，仅仅非常小的部分作为水分保留在纤维束中。理想地，从冷却 剂液体获得水分比在粘合剂分散体中获得的水分优先地蒸发。运通过定位各个喷射器且通 过冷却剂液体和粘合剂液体的相对量获得，如在此讨论的。
[0107] 粘合剂
[0108] "粘合剂"在工业中是公知的，指的是热固化有机试剂或化学品，通常为聚合树脂， 被用于在可压缩的且在去除压缩时仍旧恢复其放样的=维结构中将玻璃纤维彼此粘合。过 去已经使用酪醒和甲醒粘合剂，但是已经引起环境关注。一些制造商试图通过使用无甲醒 粘合剂系统来管理有害排放。目前为止运种无甲醒粘合剂系统利用包括聚丙締酸和多径基 化合物的酸性粘合剂。无甲醒粘合剂成分的一个示例是在化en等人的US专利6，884,849和 6,699,945中公开的聚丙締酸加上马来酸(PAT/MA)粘合剂系统。一些聚丙締粘合剂系统利 用炳S醇(PAG)或S乙醇胺(PAT)作为多径基化合物。无甲醒树脂的其他方法包括由天然淀 粉(或改变长度的糊精、麦芽糊精或其他多聚糖）W及多官能簇基酸例如巧樣酸(MD/CA)制 成的粘合剂，例如2010年10月8日提交的共同拥有US专利申请12/900,540中描述的那些粘 合剂，所有运些结合在此作为参考。然而，运些簇酸基粘合剂系统最好在低的抑值，例如小 于大约抑3下使用。小至0.3的pH值的变化可W导致粘合剂成分的不良固化。运又产生在固 化时表现出差的性能的玻璃纤维产品。
[0109] 对"巧樣酸粘合剂"或"低pH值粘合剂"的提及是指具有离解常数Ka的粘合剂使得 在水分散体中pH值小于7、一般小于大约6并且典型地小于大约4。
[0110] "粘合剂输送"指的是被输送到玻璃纤维的"粘合剂化学品"，例如"粘合剂固体"的 质量或量。运典型地在工业中通过对将烧掉纤维矿物的有机材料的测量的烧失量或"Lor 而测得。纤维纤维束被称重，然后经受极热来烧掉有机粘合剂材料，然后重新称重。重量差 除W初始重量^100)为％11)1。
[0111] 作为固体，粘合剂输送的比例在质量/时间单元，例如克/分钟中被合理考虑。然 而，粘合剂典型地作为粘合剂化学品的水分散体输送，该粘合剂化学品可溶于水或者不可 溶于水。因此，"粘合剂分散体"指的是粘合剂化学品在媒介或介质中的混合物，事实上，粘 合剂"分散体"的输送在容积/时间的流量中给出，例如升/分钟或分散体的LPM。两种输送描 述通过每单位容积的粘合剂质量，即粘合剂分散体的浓度相关联。因此，每分钟Z升的输送 速率下流动的每升具有X克粘合剂化学品的粘合剂分散体输送X*Z克/分钟的粘合剂化学 品。依据粘合剂的溶解性和颗粒尺寸，分散体可W包括真溶液，W及胶质物、乳状液或悬浮 液。
[0112] 粘合剂分散体的一个具体类型-称为"粘合剂浓度是具有相对高的固定浓度、例 如20-40%的粘合剂固体的浆料分散体，可W随后利用粘合剂"稀释液"（典型地更多水)被 稀释，W产生具有较低浓度，例如10 %粘合剂的稀释的"粘合剂分散体"。该稀释的"最终"粘 合剂分散体然后被喷射或分配到玻璃纤维上。通过更稀释的粘合剂分散体的较高流量仍可 W获得粘合剂化学品的恒定输送(克/分钟）。术语"粘合剂分散体"对于最终的稀释形式"被 喷射的"和浓缩浆料形式来说是上位的。25-30%固体的粘合剂分散体可W用于某些商业产 品，而5-15%固体的粘合剂分散体可W用于其他产品，例如住宅产品。成形罩中的粘合剂胶 粘性和粘性是影响产品性质的重要特性，并且视浓度（％固体）、特殊粘合剂化学品和溫度 而定。
[0113] 流体分配系统
[0114] 流体分配系统包括:多个上喷射喷嘴的第一阵列，上喷嘴流体地连接到液体源并 且具有用于将液体分配到幕内的孔口；和多个下喷射喷嘴的第二阵列，下喷嘴流体地连接 到液体源并且具有用于将液体分配到幕内的孔口；其中，第一阵列和第二阵列沿着幕轴线 彼此分隔开，每个阵列的喷嘴朝着幕向内引导。喷嘴还可W可选择地连接到压缩气体源W 便雾化，如下面讨论的。在一些实施例中，喷嘴轴线向下指向，如下面讨论的。支撑运些阵列 并且将液体和/或压缩气体输送到喷嘴的结构的性质不是关键的，只要不阻碍幕的流动。特 定实施例在本文中详细描述。
[0115] 现在参考图3和4,特殊粘合剂或冷却剂环系统100被示出。一个或更多个管状环 102形成为限定环形内部104,该环形内部经由环入口 108与液体源106流体连通。为了简化 起见，环是管状的，尽管任何横截面区域是可行的。环102大体上限定典型地垂直于玻璃纤 维的向下流动的幕60的轴线取向的环平面，然而，术语"平面"和"垂直"应当理解为仅仅是 大约如此。环102包括与环内部流体连通并且将液体向内喷射到玻璃幕上的多个射流口或 喷嘴110。被喷射的液体典型地为冷却剂液体，像例如水、或含水粘合剂分散体，或两者。
[0116] 图4示出了可W用于粘合剂分散体和/或冷却剂液体的液体分配系统100的一个实 施例。冷却剂水在此被描述为示例性液体。系统100包括同轴布置但彼此间隔开的=个管状 环装置102A、102B和102C。环的每个与另两个间隔开大约1英寸到大约6英寸范围的距离，更 典型的大约2英寸到大约5英寸的距离。管状横截面的中屯、限定=个大约平行平面;平行于 环平面、但是位于管周围处的平面在图4中被指定为P1、P2和P3。每个管状环限定环形内部 空间104。S个同轴环的中间环102B经由入口 120 (示意性示出）连接到压缩气体源122，典型 的压缩空气。上环和下环（102A和102C)经由入口 124(示意性示出）连接到冷却剂液体源 106,例如水。
[0117] 第一或上喷嘴IlOA(示出一个)安装到其上的多个支承挡块126将上环102A和中间 环102B桥接，该第一或上喷嘴具有朝着环轴线向内指向的喷嘴或孔口轴线。第二或下喷嘴 IlOB(示出一个)安装到其上的多个支承挡块128将中间环102B和下环102C桥接，该第二或 下喷嘴也具有朝着环轴线向内指向的喷嘴或孔口轴线。支承挡块126、128可W围绕环环形 地延伸，或者它们可W仅仅存在于喷嘴的位置处并且W其他方式围绕环是不连续的。事实 上，在其最宽泛构造中，根本不需要环;环仅仅是用于将流体支承和输送到上喷嘴和下喷嘴 的阵列的方便手段。
[0118] 在所示的实施例中，中间环102B的直径稍微大于上环102A的直径，从而引起支承 挡块126和第一喷嘴IlOA向下倾斜，从而位于第一喷嘴孔口轴线和平面P2之间的角度A2大 约为10度。该角度A2可W在从大约0度到20度的范围内，或者从大约5度到大约15度的范围 内变化。类似地，下环102C的直径稍微大于中间环102B的直径，从而引起支承挡块128和第 二喷嘴IlOB向下倾斜，从而位于第二喷嘴孔口轴线和平面P2之间的角度A3大约为25度。该 角度A3可W在从大约15度到40度的范围内，或者从大约15度到大约30度的范围内变化。应 当理解的是，改变环102的直径仅仅是使喷嘴轴线IlOAaiOB获得向下角度的一种方式，其 他方式是可行的。例如，环102可W都具有相同直径并且安装挡块126和128可W包含喷嘴 110安装到其内的倾斜表面。然而，一般来说，上环喷嘴IlOA比下环喷嘴IlOB向下倾斜略微 更小的角度。
[0119] 第一喷嘴IlOA和与上环102A相联的支承挡块126的数量可W从大约3到大约12变 化，更典型的从大约6到大约10变化。由空气帽114的选择限定的第一喷嘴IlOA的喷射图案 和喷嘴构造可W全部是相同的或不同的。第二喷嘴IlOB和与下环102C相关联的支承挡块 128的数量可W从大约3到大约12变化，更典型的从大约6到大约10变化。由空气帽114的选 择限定的第二喷嘴IlOB的喷射图案和喷嘴构造可W全部是相同的或不同的。在一些实施例 中，第一喷嘴IlOA的至少一些的喷射图案与第二喷嘴IlOB的至少一些的喷射图案是不同 的。例如，第一或上喷嘴IlOA可W包括非常适于快速冷却幕60中的外部纤维的宽角度或平 的喷射，下或第二喷嘴IlOB可W包括非常适于冷却幕60的内部环境的窄的角度或冲压式喷 射。
[0120] -个运种喷嘴的操作在下面详细描述，应当理解的是每个喷嘴的操作基本上是相 同的。冷却水(或者，可替换地，粘合剂分散体)经由管线从源106被加压或累送到上环102A 和下环102C的入口 124,该入口通向环的内部104,从而液体通过上环和下环分配。支承挡块 126和128包括内部液体孔或通道，该内部液体孔或通道通向上环和下环的内部104,并且引 导到喷嘴的中屯、孔口和喷嘴出口 112,如箭头125示意性示出的。压缩气体(空气)从源122经 由管线引导到中间环102B的入口 120,该入口通向环的环形内部，从而空气通过中间环分 配。支承挡块126和128包括内部空气通道，该内部空气通道通向中间环102B的内部，并且经 由喷嘴孔(未示出，但是由箭头123示意性代表）引导到喷嘴110的中屯、孔口的出口 112附近 的空气帽114中的环形空间。在此，压缩空气被允许在第一喷嘴IlOA和第二喷嘴IlOB的每个 处与冷却水混合，W便将水雾化到小液滴或颗粒。支承挡块126、128的内部空气通道和内部 液体通道被区分开，从而空气和冷却水不允许在支承挡块中混合。依据选择的喷嘴类型，空 气和液体可W在喷嘴内混合（"内部混合"）或在液体离开喷嘴孔口之后混合（"外部混合"）。 当离开喷嘴时，冷却液体W小颗粒或液滴形式被分配到布置在同屯、环系统100内的玻璃幕 60内。
[0121] 根据本发明，空气雾化的外部混合喷嘴已经发现适于将液体喷射到纤维上。运些 喷嘴具有中屯、孔口和用于液体被输送的通道的出口 112，和围绕液体出口 112引导到空气帽 114内的环形空间的孔。空气和液体不被混合，直到液体已经排出喷嘴孔口，从而对液滴尺 寸进行更好的控制。空气帽114可W被选择成形成液体的分布:例如，窄角度的挤压喷射、宽 角度喷射、扁平喷射等等。运种喷嘴对于本领域技术人员来说是公知的。
[0122] 当上面描述的分配系统被用于冷却剂液体时，相同或不同的第二分配系统被用于 粘合剂分配。典型地，冷却剂分配系统位于粘合剂分配系统之上，W便在施加粘合剂分散体 之前使成形罩环境的冷却最大化。由于粘合剂粘性对于溫度是敏感的并且产品性质对于粘 合剂粘性是敏感的，因而运是期望的。
[0123] 雾化
[0124] 快速冷却纤维，即W形成从纤维成形到粘合剂施加的非常睹的溫度梯度曲线是有 利的。不仅仅粘合剂表现更好(更少蒸发和粘性改变），而且被拉动通过传送带上的纤维束 的空气具有更一致的溫度并且导致更少的润湿点和更均匀的重量分布。纤维在成形时的溫 度可W高达1600-2000F，该溫度可W随着纤维被下面的鼓风机散布时的时间下降大约 50%。该溫度对于粘合剂施加仍旧是非常热的，因此施加冷却水来快速冷却纤维幕（内部和 外部)和周围的空气环境至大约300到600F或大约400至550F，运对于粘合剂施加是优选溫 度。运种大的溫度下降在可W小到12英寸的距离上发生，从而导致非常睹的梯度。
[0125] 可W从烙融纤维和成形罩环境中移除的总的热量是引入成形罩内冷却剂液体蒸 发热量和质量的函数。然而，该热量移除反应率-即其效率-部分地至少是与热纤维或空气 分子碰撞获得的冷却液滴的总表面区域的函数。因此，增加冷却液滴的表面区域/质量比是 获得具有较小冷却剂质量的可比较的蒸发冷却的一种方式。所述另一种方式是加速蒸发冷 却反应。相反地，减小冷却剂液滴的表面区域/质量比降低了蒸发冷却的效率。
[0126] 冷却剂液体流量可W被保持(或改变）W控制可能的总的传热(每单位时间）。但是 改变液滴从一个喷嘴到另一个喷嘴，或者从一个纤维化单元到另一个纤维化单元的尺寸能 够控制表面区域/质量比，藉此控制在不同喷嘴/纤维化单元处的蒸发传热的效率。因为人 们可W希望在初始纤维化单元处更快速地形成蒸发传热W便减小被雾化、预固化或产生的 如此粘W至于引起排放问题或下游部件问题或产品性质问题的粘合剂的风险，因而运是重 要的。可替换地，人们可W希望在后续纤维化单元处减小冷却剂的流量，而不会牺牲蒸发传 递来使总的水输人最小化。上述两种在本发明中均是可行的，能够允许液滴尺寸的差异控 审IJ。液滴尺寸可W通过不同空气雾化或不同液体流压力或者两者进行控制。
[0127] 在一些实施例中，输送液体的喷嘴110是输送小的液滴的雾化喷嘴。"雾化"和"使 雾化"指的是使用作用力(典型地流体压力)来将液体流分解成更小尺寸的液滴或"微粒"的 工艺。施加压力的流体可W是流体本身，在该示例中，该工艺是"液体压力雾化"或"LP雾 化"，并且液滴或微粒的平均直径对于水来说典型地从大约50到大约300微米的范围变化。 对于LP雾化粘合剂分散体来说，液滴尺寸可W从大约100到大约600微米的范围变化，更可 能的从大约150到大约400微米的范围。可替换地，流体压力可W通过分离的流体/气体，典 型的空气供给，在该示例中，该工艺是"空气雾化"，并且液滴或微粒的平均直径对于水来说 可W从大约5到大约100微米的范围，更可能的从大约10到大约50微米的范围。对于空气雾 化粘合剂分散体来说，液滴尺寸可W从大约10到大约300微米的范围变化，更可能的从大约 30到大约150微米变化。
[0128] 雾化液滴尺寸取决于下面几个因素：（1)喷嘴自身的尺寸和构造；（2)液体粘性和 表面张力；（3)流体流量(液体流和雾化流体/气体两者）；（4)流体压力(液体流和雾化流体/ 气体两者）。一旦其他因素被指定或固定时，流体流动和压力是优选的控制。应当理解的是， 雾化大体上产生液滴尺寸的宽范围分布，并且液滴直径的精确测量是困难的。"液滴尺寸" 的两个普遍使用的定义不是严格的平均直径，而是例如由表面区域对体积比（"沙得 (Sauter)平均直径"）确定的尺寸，；或者在液滴体积的分布中的中间液滴的直径（"体积中 间直径"）。经常的两者将改变，体积中间直径典型的大于沙得平均直径。考虑到运些困难， 在本领域中惯用的是依赖喷嘴制造商的所有权数据，用于由在流体的特殊条件和压力范围 下的特定喷嘴产生的平均液滴直径的估计。如在此使用的"平均液滴尺寸"包含中屯、趋势的 运些典型测量的任一种。
[0129] 重要的是，液滴尺寸的选择设及权衡。对于给定的初始速度，更大的液滴具有更大 质量和因此更大动量;但是却具有更小的表面区域/质量比。相反，更小的液滴具有更少质 量和动量，和更大的表面区域/质量比。在一些情况下，例如用于在初始纤维化单元处和用 于幕穿透的粘合剂分散体，更大的液滴可能更合适;在其他情况下，例如，对于更快速的传 热，较小液滴的更大表面区域可能更合适。应当添加足够的水来充分冷却烙融纤维和周围 环境，但是添加太多的水会引起在后续干燥和固化炉中的能量浪费，W及废水废物。细小液 滴尺寸冷却非常有效，从而与更大的液滴相比需要更少的冷却剂用量，W获得相当的冷却 效果。但是细小液滴尺寸不会具有足够动量来穿透幕内部。因为大量被俘获空气必须被冷 却（与烙融材料一起），因而高程度的雾化允许使用更少水来冷却到相同程度，从而提高了 冷却剂系统的效率。
[0130] 相反，大的液滴与细小液滴相比(对于相同质量)具有用于蒸发冷却的更少表面区 域。因为运个原因，可W需要更大量液滴用于相同的蒸发冷却，并且更大的液滴从不完全蒸 发，而是在纤维束中形成附加的水分。然而，运对于一些纤维化单元来说是期望的，并且具 有使用更少压缩空气的成本节省的优点。如上所述，更大液滴尺寸可W在初始纤维化单元 处，例如在成形罩中的第一 1-4或第一 1-2单元的酸性粘合剂施加来说是有用的。运些可 W甚至具有由LP雾化获得的尺寸，W便具有重力使液滴下落离开空气流且不被携带到会产 生腐蚀的下游空气部件的足够质量。
[0131] 流体控制系统装置
[0132] 图5描述了用于监测和控制成形罩中水或水分量的控制系统200。虽然系统将使用 空气作为压缩气体并且水作为冷却剂液体来进行描述，但是应当理解的是，可W使用其他 压缩气体或冷却剂液体来替代。一系列冷却剂喷射环202被示意性示出作为纤维化单元的 一部分，并且运些喷射环可W可选择地由类似如图3和4中的装置构造。冷却剂水源106经由 管线204引导到每个纤维化单元的冷却剂环202的入口206。=个纤维化单元被示出，虽然仅 仅第一个纤维化单元被详细描述，但是应当理解的是第二和后续纤维化单元被类似地构造 和操作。流动至所有运种冷却剂环的水在主可变控制阀208和主测量计210处被总体上控制 和监测。此外，流动到每个单个纤维化单元的水可W通过单个可变的控制阀212和测量计 214被控制和监测，单个可变的控制阀和测量计的每个被插入将输送至顺序纤维化单元的 冷却剂环的管线内。
[0133] 加压空气源122提供了经由管线216引导至与纤维化单元的每个处的冷却剂环202 相关联的空气环上的入口 218的空气，并且该空气可W用于雾化喷射到幕内的冷却剂液体， 如上所述。流动至所有运些冷却剂环的空气在主可变控制阀220和主测量计222处被总体上 控制和监测。此外，单个阀211和可选测量计213被布置在引导至每个冷却剂环系统202的管 线216中。运些单个阀和测量计能够对各种纤维化单元的冷却剂喷嘴进行不同控制，如在早 前段落中进行描述的。
[0134] 粘合剂分散体源224(典型地粘合剂浓缩物)被引导经由管线226,最终引导至每个 纤维化单元的粘合剂环230的入口 228。再次的，虽然示出了 =个纤维化单元，但是仅仅详细 描述了第二个纤维化单元，应当理解的是第一个纤维化单元和其他纤维化单元相同地被构 造和操作。粘合剂环可W包括2或3个环并且可W可选择地类似图3和4中的装置构造，如上 所述。流动至所有运种粘合剂环的粘合剂在主可变控制阀232和主测量计234处被总体上控 制和监测。在每个单个的纤维化单元(例如第二个)处，粘合剂浓缩物管线226首先引导至单 独的可变控制阀242和相联测量计244,然后在到达粘合剂环230的入口 228之前引导至静态 混合器246。附加地，水源106也被经由管线236引导至每个纤维化单元的粘合剂环230作为 用于粘合剂浓缩物的可能稀释液。流动至所有运种粘合剂环的稀释液在主可变控制阀238 和主测量计240处被总体上控制和监测，并且流动至每个单独的纤维化单元(例如第二个） 的流动在到达粘合剂环230的静态混合器246和入口 228之前被单独的可变控制阀248和相 联测量计250控制。离开静态混合器246的流动是"混合流"，该混合流的流量是在测量计244 和250处测量的流量总和。如果需要，测量计(未示出）可W用于记录该混合流量。如前面所 述，压缩空气源122经由管线216被引导至每个纤维化单元处的与粘合剂环230相联的空气 环的入口 252,该空气可W用于雾化喷射到幕内的粘合剂分散体。单个阀215和可选测量计 217被布置在空气源122和每个单个的粘合剂环系统230之间。运些阀215能够对各种纤维化 单元的粘合剂分配喷嘴进行不同控制。
[0135] 上面描述的流体控制系统的一个优点是它对于需要因为任何原因关闭（或者关闭 后重新启动），例如用于维修或对于要求工作变化到不同产品的不同成纤器构造的纤维化 单元来说容易调节。对于酸性或其他腐蚀粘合剂分散体来说，用于构造管线、阀、测量计、环 和喷嘴的材料的选择应当考虑运些粘合剂分散体的腐蚀性质。
[0136] 对于所有可变控制阀来说，可W使用简单的手动旋钮来改变从不流动状态到最大 流动状态的流动，运由管线的横截面和流体系统中已知的初始压力指示。该可变控制阀还 可W包括更复杂的电动操作阀系统，如果需要。使用的测量计可W测量每个位置处的压力 和/或流动。合适的流动测量计包括例如Rotameter品牌W及其他供应商的Dwyer测量计。可 W利用任何合适的阀或测量计，并且运些阀或测量计对于本领域技术人员来说是公知的。
[0137] 流体控制系统一使用方法
[0138] 流体控制系统200可W操作来控制或"分布"在独立于其他纤维化单元的每个纤维 化单元20处的流体输送，因此提供了对成形罩中的水分主源的更大控制:冷却剂水、粘合剂 稀释液和粘合剂分散体。如上所述，冷却剂水被总体上由阀208控制并且粘合剂稀释液总体 上由阀238控制。更重要地，冷却剂水的引入在每个单独的纤维化单元20处通过阀212系列 更精确地控制，该阀系列可W独立地使用来调节提供给每个冷却剂环202的冷却剂水的量。 冷却剂液体的流动控制可W形成对于所有纤维化单元(例如在任何两个单元中改变不大于 10%)来说基本上平的或恒定的流动分布曲线，或者基本上在至少两个单元之间变化的流 动分布曲线。类似地，粘合剂稀释液水(和/或粘合剂分散体)的引入在每个单独的纤维化单 元20处通过阀248系列更精确地控制，该阀系列可W使用来不同地调节提供给每个粘合剂 环230的粘合剂稀释液水的量。阀212和阀248的任何一种可W被调节成改变或"分布"在每 个纤维化单元处输送的水量，W便改进产品性质。
[0139] 值得注意的是，粘合剂稀释液可W在改变或不改变粘合剂化学品的输送量的情况 下被改变。例如，20 %粘合剂浓缩物的3 .化PM的流量输送稀释到与10 %浓度的分散体的7 升/分钟化PM)相同量的粘合剂化学品，但是输送大约一半水到粘合剂环。通过改变每个纤 维化单元处的稀释程度，如示例中所示，人们可W在不会(或会)影响每个纤维化单元处的 粘合剂化学品输送的情况下"分布"每个纤维化单元处的水输入。
[0140] "分布"指的是改变在一个纤维化单元处喷射的与在另一个纤维化单元处喷射的 量不同的成分的量，该成分通常为冷却剂水（但是可选择地粘合剂分散体或粘合剂稀释 液）。运种改变可W反应增加量，减小量或者两者；可W本质上逐渐增加或显著增加。而且， 纤维化单元被分成两个或更多个组并且"分布"可W包括从一个组到另一个组的增加或减 小。每个组可W包含从1到大约10个单元，典型地从1到大约4个单元。如下面的示例1和图表 1所示，设定点1、5、7和9是"分布"的表示。在设定点1和9处，冷却剂水对于初始2-3个纤维 化单元W大约7升/分钟化PM)流动，然后逐渐地向下减小至在第10个单元处的大约1LPM。在 设定点5和7处，粘合剂稀释液对于最初几个纤维化单元为大约化PM,然后向下减小到对于 单元8、9和10的1或1.化PM。粘合剂稀释液或粘合剂化学品本身的输送可W被类似地分布， 如果需要。
[0141] 分布对于每种液体可W被分别控制并且可W在许多图案中形成，包括但不限于具 有W下的图案：
[0142] 在纤维化单元#1和#2之间的微小增加或减小，跟着是稳定增加或减小流动水平；
[0143] 穿过几乎所有单元的基本上恒定水平；
[0144] 从具有初始值的初始单元到具有初始值的0-70%，更典型地从具有初始值的 15-50%的最后值的最后单元逐渐减小；
[0145] 逐渐减小直到单元的最后组，在单元的最后组处的流动在最小值处保持恒定；
[0146] 在初始单元处高达100 %的大流量，该大流量大于中间或最后单元处的流量;和
[0147] 从初始单元到中间单元的减小跟随到最后单元的增加，其中第一单元和第二单元 将具有相同的流量，并且中间单元将具有典型地1-50%低的、更典型地5-20%低的流量。
[0148] 相反，"喷嘴分布"指的是在此描述的、但是在各个喷嘴水平下的分布，即控制在相 同纤维化单元内至少一种流体从一个喷嘴到另一个喷嘴的不同流动。喷嘴分布可W是明显 的，例如当控制W下部件之间不同流动时：（1)宽角度喷嘴与窄角度喷嘴；（2)上阵列喷嘴与 下阵列喷嘴；（3)更向内倾斜的喷嘴与不太向内倾斜的喷嘴；（4)更下向倾斜的喷嘴与不太 向下倾斜的喷嘴；（5)在阵列的一个侧面上的喷嘴与在阵列的另一个侧面上的喷嘴一沿机 器方向和横过机器方向；和(6)运些喷嘴的任何组合。
[0149] 在描述纤维化单元的文本中，提到"第一"、"第二"、"一个"和"另一个"纤维化单元 时仅仅是用来将一个单元与另一个单元区分开并且不指定任何特定的坐标位置，例如"下 一个"，并且不明确地限定到特定单元或位置#1和#2。提到初始的、中间的、最后的、后面的 或后续单元指的是仅仅相关坐标位置，但指的不是任何特定单元或位置。当预期使用特定 纤维化单元时，将使用术语"位置r或"单元r，#脚旨的是在系列顺序中离位置#1更远的位 置。然而，传送带64之上的纤维化单元的系列取向是重要的，当单元#1进入成形区时，单元# 1为空的传送带64之上的单元，当传送带64在单元#2、#3和#4等到最后纤维化单元#N的下面 移动时纤维束66逐渐增长。纤维化单元的系列取向可W与机器方向相对应，但是在分裂成 形的情况下不必与机器方向相对应。
[0150] 除了能够更精确地控制每个纤维化单元处的流动W外，还已经发现冷却剂流动对 总液体流动的明显更大比例是可行的，并且期望产生更大的装料高度和改进的产品性质。 如示例1和5中所示，现有技术产品管线具有通常使用的冷却剂水和其他液体，冷却剂水和 其他液体成比例从而在平均穿过所有纤维化单元时，冷却剂水补偿成形区中总液体的大约 15%到大约30%。
【申请人】已经发现使用冷却剂液体的从总液体的大约35%到大约80%、更 典型地从大约40%到大约60%的相当高的平均值可W产生有益效果。表1和图6A示出该现 象，该现象也可W描述为在粘合剂水之上"优选地"或"牺牲地"使用冷却剂水，用于成形罩 的目的。
[0151] 有些惊奇的是，冷却剂水与总液体的该更大比例产生更大的装料高度，而没有在 装料水分中产生相应大的增加。示例4和图6D示出了该增加。因此，使用如上所述的阀系统 的另一种方法是改进了装料高度/装料水分比。
[0152] 在相关方面，已经发现存在液体流动（典型地冷却剂水流动)值，该液体流动值对 于改进均匀性和产品性质来说是最优的。考虑足够的固化能力，当纤维束尽可能的厚进入 炉时均匀性和产品性质通常是最好的。而且，作为一个规则，纤维束厚度或装料高度在使更 多的水用在成形工艺中一但仅仅达到一个点时增加。运由图7表示，其中装料高度被图解为 相对于抗冷却剂水流动的从属变量。运被发现产生S状或S曲线A、B，C，该曲线依据形成产品 的厚度和类型在位置和形状方面变化，并且对于每种类型的绝缘产品必须凭经验确定。例 如，对于R-12绝缘体的曲线可W比对R-20或R-31的曲线更平;并且商业绝缘产品产生与住 宅用绝缘体不同的更弯的曲线。但是曲线的一般S形性质对于每种类型的绝缘体来说是真 实的。
[0153] 而且，展现液体(水)流动的最优值的S曲线B对于每个产品可W被确定。当曲线的 突然上升部分开始减速并且达到稳定时，更多冷却剂水的添加达到去除返回的点。S曲线在 该区域中的冷却剂流动被定义为液体流动的"最优"值。虽然每个S曲线的精确参数被经验 地确定，但是最优流动区域可W利用导数函数来确定。例如，S状曲线在升高部分中间附近 具有变形点402,在该点第一导数达到最大，第二导数为零。最优流动范围404将位于该变形 点之上，在该处第一导数从其最大值下降。而且，虽然第二导数在该最优区域总是负的，但 是第二导数在第二变形点406处达到最小点（最大负值），而第=导数为零。在优选实施例 中，优选的最优流动水平范围408甚至在该点之上，而第二导数达到其最小值。冷却剂流动 从该点406到点410,在点410处，第一导数和第二导数接近零被认为是优选的最优流动水平 408。
[0154] 通过本发明的流动控制系统的另一个方法是能够限定制造生产线的下游空气部 件的腐蚀。许多粘合剂分散体是酸性的（例如由于热固试剂，例如聚丙締酸、聚簇酸和等等， 或者用于抑调节的矿物酸），并且运些酸性粘合剂对金属可能是非常腐蚀性的。当运些酸性 粘合剂分散体的一部分逃离纤维束并且被吸入通过传送带进入落下盒、管道、成形风扇和 其他下游空气部件时，明显腐蚀问题发生。运最可能发生在纤维束还没有获得更大质量来 捕获粘合剂的初始纤维化单元处。通过使用对粘合剂分散体自身或施加到粘合剂分散体的 雾化气体的流动或压力控制，液滴在初始纤维化单元处的平均尺寸可W与在后续纤维化单 元处的液体尺寸分开地调节。已经发现更大的液滴尺寸，例如可W由LP雾化获得的那些液 滴尺寸，如果它们穿过传送带，则趋向于收集在壁上并且排到抽吸盒区域中而不是被捕获 在分散到下游空气部件的气流中。运被认为是它们的质量和动量的函数，但是该理论对于 本发明来说不是必要的。酸性粘合剂可W从抽吸盒排出管中冲洗掉，如例如Cline等人的 U.S.专利7,754,020中教导的，因此避免下游空气部件被过度腐蚀。
[01W]调节更均匀VWD的可替换方式
[0156] 对于改进产品性质而言，例如竖向重量分布（"VW护）的多种可替换方式是可行的。 例如，增加纤维直径。考虑到玻璃的相同总量，具有更大纤维的纤维束比具有更小纤维的纤 维束对在成形链上通过的气流的阻力更小。运就意味着与具有更小纤维的纤维束相比，具 有更大纤维的纤维束将被压缩更少，并且趋于具有从成形罩形成的更大的放样恢复。更大 纤维还比更小纤维更初，并且与更小纤维相比，还能够抵抗粘性的粘合剂分散体而恢复得 更好，再次导致从成形罩形成的更大的放样恢复。
[0157] 改进VWD的另一个可替换方式是改变成形吸入，或者被拉入通过纤维束和链的空 气。成形吸入在纤维束恢复中起到重要角色。一方面，更大的吸入意味着更大的大气空气被 拉入通过成形罩和纤维束W进行冷却/干燥，因此减小/增加从粘合剂分散体的蒸发。运通 过大气条件指示:在更热的、干燥天气，更大吸入将驱动在罩中的附加蒸发。而在更冷的、更 潮湿天气，更大吸入将倾向于减少罩中的蒸发。另一方面，更大吸入将更压缩纤维束，并且 该气动压缩趋于非线性地影响纤维束中的重量分布，从而更多纤维朝着纤维束的底部移 动，从而引起更坏的VWD。
[0158] 改进VWD的另一种可行方式是改变进入成形罩中的外围混入空气。因为用于散布 和冷却成纤器中的纤维的鼓风机空气射流，存在典型地从工厂内的外围空气的主要量混入 成形罩内。该空气是主要被拉入通过抽吸风扇。更多的该空气被冷却和润湿，更小的驱动力 用于粘合剂分散体在成形罩中的蒸发。存在多种机械结构用于该蒸发，所有运些比直接将 冷却剂施加到幕设及的机械结构更多，并且运些机械结构对于操作者来说更难于接近和保 持成纤器和成形罩。而且，所有运些方法不是能量有效的或不如冷却剂到幕的直接施加容 易控制。一个方法是直接从工厂外面将空气W管输送到成形罩内，因为工厂中的热工艺通 常在它使空气进入成形罩内之前加热外部空气。运就需要对成形罩进行明显的管道疏通和 改变。另一个方法是在成形罩的入口附近使用类似于空气调节器的冷却剂盘管。运会在成 形罩周围形成附加的堵塞。在成形罩入口附近的水雾喷射是另一种选择，并且被认为是用 于调节混入空气的最实践的实施例，尽管仍旧不如直接在幕上进行冷却剂喷射更容易控 制。
[0159] 类似地，从空气研磨机形成的空气射流可W用于辅助改进VWD。在运些装置中的空 气可W被冷却W减小蒸发。如果空气是热的/干燥的，则空气流可W被减小，如果空气是冷 的/湿的，则空气流可W被增加。空气研磨机大体上对总的热量平衡具有小的影响，但是空 气研磨机甚至可W被去除并且可W使用横向重量分布的可替换方式。
[0160] 改进VWD的另一种可行方式是沿着成形罩从将纤维向下放置在链上的第一单元处 的最低拉力到将纤维向下放置在链上的最后单元处的最大拉力分布玻璃拉力(无论一个或 更多个成形链存在W形成最终的纤维束）。在该示例中，目的是使成形罩中的纤维束的停留 时间最小，从而从上流单元获得的更少玻璃（和粘合剂分散体)经受下游成纤器的蒸发效 果。在该示例中，纤维束的体积也在排出罩之前经历从吸入的最大气动压缩的更短时间段。 清楚地，在极限处，拉动可W被分布从而仅仅最后单元在排出罩之前进行成纤。因为它与穿 过罩的均匀拉动相比总体上限定总产量，尤其与如在获得纤维束性质的最优选方法中的直 接冷却剂喷射结合时，因而运不是最期望的操作成形罩的方式。而且，利用在不同拉力下行 进的每个成纤器，罩的控制会更复杂。
[0161] 条件反馈传感器
[0162] 仍旧参考图5,大气传感器260和纤维束条件传感器262被示出连接到控制处理器 264。大气传感器260能够感测局部条件，例如大气溫度或大气湿度，或者两者，并且产生表 示大气条件的至少一个输出信号266,该信号被馈送作为对控制处理器264的输入。大气溫 度传感器的示例包括溫度计和数字溫度探头。大气湿度传感器的示例包括湿度计或干湿球 湿度计。
[0163] 此外，纤维束条件传感器262能够感测纤维束在装料台82上、在成形罩12和炉16之 间的条件，或者可替换地在排出炉16时。传感器可W监测的有用的纤维束条件包括(a)未固 化纤维束的厚度（"装料高度"）、（b)未固化纤维束厚度的均匀性、（C)固化纤维束的厚度 ("机器高度"）、（d)固化纤维束厚度的均匀性、（e)未固化纤维束中水分分布的均匀性、（f) 未固化纤维束中的竖向纤维束密度的均匀性、（g)固化纤维束中的竖向纤维束密度的均匀 性，和化)固化纤维束中的固化程度。
[0164] 运些纤维束条件(尤其是装料高度）已经发现与最终绝缘产品的某些期望性质相 关联。传感器产生表示纤维束条件的反馈输出信号268,该信号作为对控制处理器264的输 入输送。装料高度传感器的示例包括由眼睛、激光光束、或光学光束在改变高度下观察的简 单标尺。连续的测量或观察提供了历史数据和用来评估纤维束厚度的均匀性的能力。装料 水分含量传感器的示例包括用于在线测量的微波和红外传感器，或者通过对纤维束取样、 称重湿和干样品来通过不同确定含水量。在横过纤维束的宽度或高度的多个位置处的测量 或观察提供了综合数据和确定纤维束水分和/或密度的均匀性的条件的能力。
[0165] 在固化的毯W与纤维束条件的测量类似的方式从炉16排出之后可W对固化的 "毯"产品使用附加的纤维束条件测量(或"毯条件"测量）。如参考图2所示出的，也可W W与 装料高度信号类似的方式使用毯厚度、"机器高度"的测量作为对水分控制处理器264的反 馈。而且，可W获得对固化程度(或固化状态）的测量并且将该测量输送到控制处理器264用 于液体输入的调节。例如，如果产品被感测到为欠固化，则限制对成形区的液体输入是期望 的。
[0166] 从大气和纤维束传感器260、262的输出被用作反馈W设定或重新设定可变控制阀 W控制各种液体进入成形罩内的流动。为此，控制处理器264包括用于控制负责经由冷却剂 环202引入水的可变控制阀208、212的第一输出270;和用于负责经由粘合剂环230引入水的 可变控制阀232、238、242、248的第二输出272。为了清楚起见，仅仅对每个流体分配系统示 出单个的输出管线270、272,然而在实践中期望多个信号管线，每个管线用于被控制的每个 阀。因此，控制处理器264可W用于调节上述的流体中的任何一种，该调节总体上（经由阀 208、238或232)穿过所有成纤器位置，或者分别在一个或更多个单独的纤维化单元处。响应 于运种反馈的反馈信号和调节可W被连续地提供或者在预定时间增加处提供，取决于对工 艺中的可变性的容忍度。
[0167]可W利用控制信号270J72W在条件具备时形成特定流体的曲线流动或均匀流 动。例如，如果条件传感器262指示小于期望目标高度的装料高度，则传感器264可W要求打 开阀208,或某些阀212, W便增加进入成形区12内的冷却剂水。作为另一个示例，如果操作 者观察到具有可接受装料高度的绝缘纤维束66，但是具有"粗硬底部"时，他可W采取两种 可能动作的任一种：（a)他可W增加冷却剂水经由初始阀212到初始纤维化单元的流动，同 时维持或减小在后续阀212处的流动;或(b)他可W减小粘合剂经由阀242到初始纤维化单 元的流动并且维持或增加其在后续纤维化单元的阀242处的流动。作为进一步示例，如果水 分均匀性反馈指示纤维束的顶层相对于下层包含高度水分，则合理的反馈控制将减少水 (冷却剂或粘合剂稀释液)在(沿机器方向）成形罩的下游端部附近定位的纤维化单元处的 流动。
[016引在一些实施例中，控制处理器264包括另一输入W容纳从炉274的反馈（图2中管线 328)，并且用于进入目标或预定点276处。炉反馈328可W指示任何容量限定条件，例如最大 气流、溫度或风扇速度。最后，如果超过炉274的容量，结果很可能是产品不完全被固化。在 运种条件下，操作者可W在一个或更多个纤维化单元处向回拨动液体流动，从而完全消除 一个或更多个单元，或者减小输送能力（停留时间），W将总水分带入炉的容量内。目标276 可W被预先编程到处理器内或经由输入器件（未示出），例如键盘或触摸屏局部地输入。然 后，处理器264将传感器输出266、268与预定目标276相比较，来确定什么样的反应应当被引 导通过输出270、272。用于装料高度(纤维束厚度）的目标值将取决于被制造的特定产品和 其预期R值。均匀性目标将设定类似的工艺控制限制，籍此可W建立目标之上和之下的可接 受范围（例如+/-特定百分比）。用于水分含量的目标值可W通过可接受水分含量的范围被 确定，该可接受水分含量由下端部上的恢复/厚度损失并由炉在上端部上的干燥/固化容量 限定。
[0169] 上面描述的反馈控制的任一种可W通过用于通过该反馈进行调节的操作者手动 地进行。可替换地，当可W连续地进行线上测试或测量时，例如利用大气溫度或湿度，装料 高度或机器高度W及其他，反馈可W通过可能存在于水分处理器264中的逻辑回路被自动 化和控制。
[0170] 示例
[0171] 示例 1
[0172] 利用改变输送到10个纤维化单元的每个的水量进行实验。下面根据表1指示了 10 个设定点或示例。液体作为粘合剂分散体、作为用于粘合剂分散体的稀释液，或者作为冷却 剂水进入成形罩内，每种的值如表1中所示改变或保持恒定。设定点1和9被设计为在低的平 均值处利用减小或被分布稀释液和冷却剂水进行控制，W代表现有技术的当前状态。其他 设定点保持各种水源恒定或者在更高平均值处是平坦的，而其他设定点从一个单元到下一 个单元变化或分布。流动W升每分钟LPM给出。
[017引表1:用于液体控制(如指定的的流动唯定点
[017^1
[0176] *不同于其他百分比计算，上面表中给出的流动W升/每分钟或LPM给出。
[0177] **不是所有的设定点实验均被精确完成。
[017引表示冷却剂水部分作为总水量的百分比在图6A中给出。控制设定点1和9示出使用 在初始纤维化单元处(主要用于排放控制）的水的高值和在后一单元处使水逐渐变少W避 免过量水分和干燥时间的现有技术。相反，实验设定点2-8和10都描述了冷却剂液体如何 作为总液体的百分比从初始纤维化单元单一地增加到后一个纤维化单元。"单一增加"指的 是值从不减小；它连续地增加或至少保持稳定。在数学领域，第一导数可W是正的或为零， 但是从不是负的。
[0179]从表1的数据和图6A的第二观察是两个控制设定点(设定点1和9)具有冷却剂对总 液体的29%的平均百分比。运与现有技术的使用率是一致的，在现有技术中穿过成形区域 中的所有单元的冷却剂水平均百分比为大约25-35%，在任一个单元处均很少超过40%。 相反，在本实验的设定点处，冷却剂水百分比在任何一个单元处很少低于40%，并且对于所 有的实验设定点的平均值在大约44%到大约60%的范围内，更高于现有技术值。明显地比 W前使用更多的冷却剂水，都是绝对值并且作为从粘合剂稀释液/粘合剂分散体和冷却剂 的总液体的百分比。
[0180] 对于一些设定点测量的装料台和端部管线rEOL")产品性质在下面表2中表示。
[0181] 表2:选择的装料台和EOL测量值
[0182]
[0183] 示例2
[0184] 已经发现在表2中表示的多个变量之间存在重要的关系。例如，已经发现竖向重量 分布(VWD)，还理解为竖向密度分布的产品性质、恢复测量值和硬度测量值均利用在纤维束 排出成形区且恢复其未压缩状态即"装料高度"时的纤维束增加厚度而被显著改善。
[0185] 具有R12和R20的R值绝缘拉在标准商业操作中制备。质量控制数据从运些制造运 行线检验W获得在改变运行时间处的EOL恢复和硬度/垂度的值。产品数据被发掘W获得装 料高度，并且运些装料高度与对于每个选择的运行时间的相应产品性质相匹配。已经发现 对于Rl 2和R20拉恢复和硬度/垂度表现出与装料高度相关。图6B和6C描述了该关系。恢复厚 度对于R12的平均值为大约98mm，对于R20的平均值为大约160mm。当装料高度增加时，对所 有R值的放样恢复也增加（图6B)。相反，对于所有R值的拉来说，当装料高度增加时，垂度偏 斜角度减小(表示更硬的拉）（图6C)。
[0186] 没有预期通过任何特殊理论来限定，相信在再压缩W桥接用于在炉中固化的高度 时，通过更厚的装料高度的任何初始密度变化比通过更薄的装料高度的任何初始密度变化 更容易被最小化。不均匀密度分布的"粗的"底部的特定形式也利用增加的装料高度被减小 或消除。
[0187] 示例3
[0188] 实验还进行W确定粘合剂流动和冷却剂水流动的相对量的影响。用于4、5和化PM 的粘合剂流动设定点，粘合剂浓度被调节用于粘合剂化学品的相等输送(相同固体/相同 LOI含量）。冷却剂水的流动被改变并且装料高度被监测。对于每个粘合剂流动值(4、5或 化PM)，最小和最大的装料高度大约是相等的，粗略地最小值为250mm和最大值为450mm。但 是在每个不同粘合剂流动(4、5或化PM)处，采用冷却剂流动的不同值W获得相同的装料高 度值。如预期的，当粘合剂流动向下流动时，冷却剂流动的值不得不被增加W获得相当的装 料高度。因此，装料高度与设置给成形罩的总水量相关。
[0189] 示例4
[0190] 如从示例3中看出的，在成形罩中更多的水分导致更高的装料高度。然而，令人惊 讶的发现，运没有伴随装料水分中的相应增加。表2的最后一栏对此进行了证明。
[0191] 装料高度通过计算装料高度(mm)与水分含量（％ )的比对水分含量标准化。运就表 现了由增加的装料高度形成的冷却剂水的更大百分比，而不需要过度地增加水分含量。图 6D将该数据描绘成一个示例。当冷却剂水的百分比增加时，用于装料水分的给定量的装料 高度也增加。
[0192] 示例 5
[0193] 为了示出水分的更大值被使用到其上的程度，
【申请人】研发了产品数据来产生下面 表3中的数据。具有改变R值的产品和粘合剂成分被识别。对于各种现有技术产品(PUF和PA) 的冷却剂水/总的水百分比从大约13%到大约30%变化，组的平均值为20%。相反，根据本 发明（NS)的各种产品的冷却剂水/总的水百分比从大约44%到大约51%变化，组的平均值 为49%。冷却剂水的恒定的更大的平均值W几乎平坦分布被使用。
[0194] 表3-平均冷却剂含水量水平与总含水量的百分比 [010"
[0196] 说明：NS =天然淀粉;PA =聚丙締酸；
[0197] PUF =酪醒/甲醒;nr =未记录
[0198] 当增加的冷却剂水的使用产生改进的装料高度和期望性质时，最终引入充足装料 水分使得炉干燥容量会被超过。然而，如果冷却剂水的水平被设定得太低，则产品遇到包括 "粗硬底部"和减小硬度和恢复的密度分布问题。在运些限制内，存在可容许的水输入范围， 在该容许的水输入范围顶部处为产生最大装料高度和最好产品性质的最优水值404(或者 优选范围408)。超过该最优水平的附加冷却剂水不会进一步改进装料高度。图7描绘了示出 相同数据的S-曲线400。
[0199] 示例6
[0200] 在进一步的实验中，已经认识到由于大量引入或混入空气被引入成形罩内，因而 大气条件(特别是溫度和湿度)还影响装料高度和产品性质。用于纤维束成形工艺的质量和 能量平衡模块被用来分析冷却剂流动的敏感度W改变大气条件。增加蒸发的任何大气条件 变化(例如，溫度增加或湿度减小)趋于减小装料高度和水分，并且可W通过调节引入成形 罩内的液体流动来补偿改变大气条件的影响。另外，可W确定运种补偿关系。例如，每纤维 化单元的冷却剂流动可W通过大气溫度的大约+0.05到大约+0.3LPM每度C变化调节，并且 可W通过大气比湿的大约一0.05到大约一0.2化PM每0.0 OUkg水分Ag干燥空气）变化调 节，符号(+/-)指示相对于大气变化的方向的调节方向。由热量平衡确定的敏感度可W用作 对于水分控制的开始点，受到基于反馈测量值，例如装料高度或如在此讨论的其他方面的 精细生产。
[0201] 附加地，示例5和图7的S-曲线B被发现随着大气条件的变化向右或向左移动。为了 描述的简化起见，假设其他大气条件保持恒定。大气溫度的增加将曲线向右移动(如从曲线 B到曲线C)，从而冷却剂液体的相等流动由于增加的干燥/蒸发产生更低的装料高度。相反 地，大气湿度的增加将曲线向左移动（如从曲线B到曲线A)，从而冷却剂液体的相等流动产 生更高的装料高度。明显地，当曲线从B移动到A或从B移动到別寸，最优冷却剂流动范围404、 408也移动。已知上面讨论的关系W及它们如何受大气条件影响允许对成形工艺进行更精 细控制，运产生具有改进产品性质的更加均匀的产品。
[0202] 本发明的操作原理和模式已经在本发明的优选实施例中被解释和示出。然而，应 理解的是，本发明可W W除了被特别解释和示出的其他方式实践，而没有背离本发明的精 神或范围。
【主权项】
1. 一种用于制造纤维产品的制造系统，所述制造系统包括： 多个纤维化布置，所述多个纤维化布置与能沿着机器方向移动的传送带相关联，每个 纤维化布置包括： 构造成用于从熔融材料源形成纤维的成纤器； 多个粘合剂分配器，构造成使粘合剂分散体雾化并且对冷却的纤维喷射雾化的粘合剂 分散体；以及 控制处理器，所述控制处理器被编程，以调节到所述粘合剂分配器中的至少一个粘合 剂分配器的流动以提供雾化的粘合剂分散体流体滴，所述粘合剂分散体流体滴的尺寸与由 至少一个另外的粘合剂分配器提供的雾化的粘合剂分散体流体滴的尺寸不同。2. 如权利要求1所述的制造系统，其中，所述控制处理器被编程，以提供到第一粘合剂 分配器的流动以提供比在所述第一粘合剂分配器下游的至少一个另外的粘合剂配器提供 的雾化的粘合剂分散体流体滴大的雾化的粘合剂分散体流体滴。3. 如权利要求1所述的制造系统，还包括用于使粘合剂固化在纤维束中的炉。4. 如权利要求1所述的制造系统，其中，每个纤维化布置的粘合剂分配器包括多个粘合 剂喷射环。5. -种用于制造纤维产品的制造系统，该制造系统包括： 多个纤维化布置，所述多个纤维化布置与能沿着机器方向移动的传送带相关联，每个 纤维化布置包括： 构造成用于从熔融材料源形成纤维的成纤器； 多个冷却剂流体分配器，构造成用于使冷却剂流体雾化并且对纤维喷射雾化的冷却剂 以冷却纤维； 控制处理器，所述控制处理器被编程，以调节到所述冷却剂流体分配器中的至少一个 冷却剂流体分配器的流动，以提供雾化的冷却剂流体滴，所述冷却剂流体滴的尺寸与由至 少一个另外的冷却剂流体分配器提供的雾化的冷却剂流体滴的尺寸不同。6. 根据权利要求5所述的制造系统，其中，所述控制处理器被编程，以提供到第一冷却 剂分配器的流动以提供比在所述第一冷却剂分配器下游的至少一个另外的冷却剂流体分 配器提供的雾化的冷却剂流体滴大的雾化的冷却剂流体滴。7. 如权利要求6所述的制造系统，其中，所述冷却剂液体是水。8. 如权利要求6所述的制造系统，还包括用于使粘合剂固化在纤维束中的炉。9. 如权利要求6所述的制造系统，其中，每个纤维化布置的粘合剂分配器包括多个粘合 剂喷射环，并且其中所述控制处理器被编程，以提供到所述粘合剂喷射环中的两个或更多 个的流动，从而以不同的流量喷射粘合剂。10. 如权利要求9所述的制造系统，其中，每个纤维化布置的冷却剂流体分配器包括多 个冷却剂喷射环。11. 一种用于制造纤维产品的制造系统，该制造系统包括： 多个纤维化布置，所述多个纤维化布置与能沿着机器方向移动的传送带相关联，每个 纤维化布置包括： 构造成用于从熔融材料源形成纤维的成纤器； 第一冷却剂流体分配环； 控制处理器，所述控制处理器被编程，以调节到所述第一冷却剂流体分配环的流动，以 雾化冷却剂流体，从而形成第一尺寸的冷却剂流体滴，并且采用具有第一尺寸的雾化的冷 却剂流体滴喷射纤维，从而冷却所述纤维； 第二冷却剂流体分配环； 其中，所述控制处理器被编程，以调节到所述第二冷却剂流体分配环的流动，以雾化冷 却剂流体，从而形成第二尺寸的冷却剂流体滴，并且采用具有第二尺寸的雾化的冷却剂流 体滴喷射纤维，从而冷却所述纤维，其中所述第一尺寸不同于所述第二尺寸； 粘合剂分配器，构造成用于对已冷却的纤维喷射粘合剂分散体。12. 根据权利要求11所述的制造系统，其中，所述控制处理器所述粘合剂分配器以控制 所述粘合剂分散体的流量。13. 如权利要求11所述的制造系统，其中，所述冷却剂液体是水。14. 如权利要求13所述的制造系统，其中，所述控制处理器控制所喷射的冷却剂液体的 流量，使得冷却剂液体被维持在施加到纤维的总液体的大约44%至大约60%的范围内。15. 如权利要求11所述的制造系统，还包括用于使粘合剂固化在纤维束中的炉。16. 如权利要求11所述的制造系统，其中，每个纤维化布置的粘合剂分配器包括多个粘 合剂喷射环，并且所述控制处理器被编程，以提供到两个或更多个粘合剂喷射环的流动，从 而以不同的流量喷射粘合剂。17. 如权利要求11所述的制造系统，其中，所述第一冷却剂流体分配环被所述控制处理 器控制成以不同于所述第二冷却剂流体分配环的流量喷射冷却剂流体。18. -种用于制造纤维产品的制造系统，该制造系统包括： 多个纤维化布置，所述多个纤维化布置与能沿着机器方向移动的传送带相关联，每个 纤维化布置包括： 构造成用于从熔融材料源形成纤维的成纤器； 冷却剂流体分配器，构造成用于对所述纤维喷射冷却剂以冷却纤维； 第一粘合剂分配环； 第一控制处理器，所述第一控制处理器被编程，以调节到所述第一粘合剂分配环的流 动，以雾化粘合剂分散体，从而形成具有第一尺寸的粘合剂分散体滴，并且对所述纤维喷射 具有第一尺寸的雾化的粘合剂分散体滴； 第二粘合剂分配环； 第二控制处理器，所述第二控制处理器被编程，以调节到所述第二粘合剂分配环的流 动，以雾化粘合剂分散体，从而形成具有第二尺寸的粘合剂分散体滴，并且对所述纤维喷射 具有第二尺寸的雾化的粘合剂分散体滴，其中所述第一尺寸不同于所述第二尺寸。19. 根据权利要求18所述的制造系统，还包括用于使粘合剂固化在纤维束中的炉。
【文档编号】C03C25/14GK106064894SQ201610366261
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2011年12月7日 公开号201610366261.4, CN 106064894 A, CN 106064894A, CN 201610366261, CN-A-106064894, CN106064894 A, CN106064894A, CN201610366261, CN201610366261.4
【发明人】T·J·约翰逊, D·R·米斯, M·T·佩尔格兰, F·B·英格利斯, T·伯恩
【申请人】欧文斯科宁知识产权资产有限公司