法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2016-06-08
授权
授权
2013-10-16
实质审查的生效 IPC(主分类):B05D1/02 申请日:20111207
实质审查的生效
2013-09-11
公开
公开
交叉申请
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
本发明总体上涉及由矿物纤维例如纤维玻璃制成的绝缘产品，尤其 涉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。
背景技术
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。玻璃的熔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以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以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。更多的水可以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以固化粘合剂并且将玻璃纤 维以通常自由的称为“垫”的三维结构刚性地粘合在一起。足够的粘合剂 被施加和固化，从而纤维垫可以压缩用于包装、储存和运输，而在安装 时在已知为“放样（loft）恢复”的方法中恢复其厚度。
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 以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/或玻璃纤维可以移动到纤维束内，从而引起更高密度的湿点 或斑点。如果粘合剂太粘或发粘，则纤维束会表现不均匀密度（即竖向 重量分布）的迹象，并且可以在底部层变得“僵硬”和/或以其它方式在底 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。
这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 水或液体可以在这些纤维化单元处喷射到热纤维幕上，以便在施加粘合 剂之前冷却热纤维。这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，例如废水控制以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 维束被建立并且可以从排放流中过滤颗粒。
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90－120psi，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）。
Cooper的US专利公开2008-0156041和WO2008/085,461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。
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
本发明涉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。
在一个方面，本发明涉及制造纤维产品的方法，包括以下步骤：
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熔融材 料拉细成纤维，并且朝着传送带引导纤维以形成纤维束；
利用从冷却剂液体、粘合剂稀释液、可固化粘合剂的分散体及其混 合物中选择的至少一种液体来喷射纤维；
将粘合剂固化到纤维束中；
在固化之前或之后测量至少一个纤维束性质，以获得反馈测量值， 所述纤维束性质从以下选择：（a）未固化纤维束的厚度；（b）未固化 纤维束厚度的均匀性；（c）固化纤维束的厚度；（d）固化纤维束厚度 的均匀性；（e）未固化纤维束中的水分分布的均匀性；（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（h）固化纤维束中的固化程度；和
响应于反馈测量值控制在至少一个纤维化单元处喷射的至少一种液 体的流量。
在该方法的某些实施例中，控制至少一种液体的流量的步骤可以包 括控制冷却剂液体的流动和/或控制粘合剂稀释液（如果使用）的流动。 控制流量可以包含将至少流入一个纤维化单元的流动调节成不同于至少 另一个纤维化单元的流动；调节（如果授权）可以增加或减小流动。不 同的流动可以变为相同，并且相同的流动可以变为不同。在一些实施例 中，反馈测量值可以与目标流量进行比较，以便决定流量是否应当被向 上或向下调节。
多种反馈测量值是可能的。一种反馈测量值可以是未固化纤维束的 厚度。例如，如果厚度反馈测量值小于目标厚度，则该方法可以将液体 流动向上调节；如果纤维束厚度反馈测量值大于目标厚度，则流动可以 被向下调节。另一种测量是固化纤维束的固化程度。欠固化区域可以是 在纤维束中存在过量水分的标志。其他反馈测量值可以包括从以下选择 的那些：未固化纤维束的厚度；未固化纤维束中的水分分布的均匀性； 固化纤维束的厚度；和固化纤维束中的固化程度。可以使用一个或多个 反馈测量值。
有利地，反馈测量值可以在制造运行期间连续地设置，因此控制至 少一种液体的流量的步骤可以连续地重复。可替换地，反馈测量值可以 在制造运行期间设置在不连续的时间增量处，并且控制流量的步骤在每 个时间增量处被重复。
在另一个方面中，本发明涉及用于制造纤维产品的制造系统，所述 系统包括：
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）适于从熔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以形成纤维束的鼓风机；和（c）用于对纤维喷射液 体的液体分配系统，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；
在固化之前或之后用于测量至少一个纤维束性质以获得反馈测量值 的传感器，所述纤维束性质从以下选择：（a）未固化纤维束的厚度；（b） 未固化纤维束厚度的均匀性；（c）固化纤维束的厚度；（d）固化纤维 束厚度的均匀性；（e）未固化纤维束中的水分分布的均匀性；（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（h）固化纤维束中的固化程度；
位于纤维化单元下游用于固化纤维束中的粘合剂的炉；和
流体控制系统，其用于响应于与所述反馈测量值相关的信号改变在 至少一个纤维化单元处输送的至少一种液体的流量。
制造系统可以进一步包括比较器或处理器，例如计算机，以便将反 馈测量值与储存的目标值相比较并且响应于该比较产生信号。例如，比 较器可以产生传送偏离目标值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流量的 多个控制阀。该系统还可以进一步包括用于监测将冷却剂液体的独立流 量输送到多个纤维化单元的每个纤维化单元的多个测量计。类似测量计 和控制阀也可以可选择性地被设置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、或者上述流体的任一种或所有的流 量。
在另一个方面，本发明提供了用于制造纤维产品的工艺，该工艺包 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熔融材料 拉细成纤维；
朝着传送带引导纤维以形成纤维束；
利用从冷却剂液体、粘合剂稀释液、可固化粘合剂的分散体及其混 合物中选择的至少一种液体来喷射纤维；和
固化纤维束；
其中，喷射到纤维上的至少一种液体的流量被控制以通过绘制装料 高度和液体流动曲线图获得在用于该产品的S曲线上的最优水平处或接 近最优水平的液体流动。
在这方面，最优水平位于第一导数在S曲线上达到最大的反射点之 上。在一些实施例中，最优水平位于第二导数最小的点和第二导数再次 在更大流动处接近零的点之间。尽管任何流体的流动可以被绘制并且使 用该S曲线来控制，但是在一些实施例中冷却剂液体的流动是最为关注 的。
本发明涉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。
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：
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；
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，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。
上阵列和下阵列的一个或两个可以是圆形或环形环，喷嘴布置在该 环上。喷射喷嘴可以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，喷嘴可以以相同或不同角度倾斜到幕 内；例如，上喷嘴可以相对于水平（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以与其他流 体混合。例如，上喷嘴和下喷嘴的一个或两个的喷嘴可以连接到压缩气 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。
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以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以与喷嘴在第二个环上的角度不同。附加地， 一些喷嘴可以构造有狭窄倾斜或“挤压式”喷嘴，并且另一些喷嘴可以是 宽角度的喷射。在一些实施例中，第三环可以用于供给压缩流体，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。
在又一个方面，本发明涉及制造纤维产品的方法，该方法包括：
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熔融材 料拉细成纤维，并且朝着传送带引导纤维以形成纤维束；
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
将粘合剂固化到纤维束中。
在这方面，粘合剂浓度可以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。粘合剂浓度可以在第三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三（或后续）稀释浓度。换句话 说，稀释分布曲线可以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，分布曲线可以提供增大的、减小的或增大和减小 的稀释液。第一稀释浓度可以小于第二稀释浓度或者反之亦然。稀释轮 廓可以以步进方式逐渐地或快速地改变。稀释分布曲线可以仅仅影响提 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以仍旧是基本上相等的；或者 也可以是变化的。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。
在还一方面，本发明涉及用于制造纤维产品的流体控制系统，所述 系统包括：
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 于从熔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以 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
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；
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。
本发明的流体控制系统可以包括连接到相应第一液体源和第二液体 源以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以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以是粘合剂稀释液和粘合剂浓缩 分散体。每个装置可以包括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。这种喷嘴 在液体分配时可以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。
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：
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熔融材 料拉细成纤维，并且将纤维引导到传送带上以形成纤维束；
对纤维喷射无甲醛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变化到另一个纤维化单元；和
将粘合剂固化到纤维束中。
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：
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 熔融玻璃拉细成纤维，并且朝着传送带引导纤维以形成纤维束；
对纤维喷射无甲醛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
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。
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以 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）可以通过多个纤维化单元逐渐地变化，以便在从第一纤 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 合剂的输送量可以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以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 可以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 以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 加可以是逐渐的或步进式的。
在后两个方面，粘合剂分散体可以通过空气雾化喷射，或者液体雾 化喷射或者两者进行输送。在某些实施例中，粘合剂分散体可以作为利 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 可以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。
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：
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熔融材料 拉细成纤维，并且将纤维引导到传送带上以形成纤维束；
对纤维喷射无甲醛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
将粘合剂固化到纤维束中。
在还一方面，本发明涉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熔融材料拉细成纤维，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以形成纤维 束；对纤维喷射无甲醛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：
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。
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以通过 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，或者通过这四种技术 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以 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 元可以包括至少开始的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，无甲醛的可固化粘合剂是酸性粘合剂，例如聚丙烯酸 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。
在另一方面，本发明涉及制造纤维产品的方法，该方法包括：
测量（a）大气温度，和（b）大气湿度中至少之一，以便获得模块 式输入测量；
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熔融材 料拉细成纤维，并且朝着传送带引导纤维以形成纤维束；
对纤维喷射从以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
将粘合剂固化到纤维束中。
在该方法中，控制至少一种流体的流量的步骤可以包括调节冷却剂 液体、粘合剂稀释液、粘合剂分散体或这些的任何组合的流动。如注意 的，模块化输入测量可以包括测量大气温度、或大气湿度、或两者。当 测量温度时，控制至少一种液体的流量的步骤可以包括下面中的一个或 两个：（a）响应于标识更高大气温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温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以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。
在另一方面，本发明涉及用于制造使用这些方法的纤维产品的制造 系统，所述系统包括：
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）适于从熔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以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；
传感器，其用于测量下面至少之一（a）大气温度；和（b）大气湿 度以获得模块式输入测量；
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
炉，其位于纤维化单元的下游，用于固化纤维束中的粘合剂。
制造系统还可以包括比较器或处理器，例如计算机，以便将模块式 输入测量值与储存的目标值相比较以便响应于该比较产生信号。例如， 比较器可以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 可以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。
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
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；
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；
图3是典型液体分配环的顶部平面图；
图4是根据本发明的液体分配环的部分截面侧视图；
图5是根据本发明的流体控制系统的示意性表示；
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
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
除非以其他方式限定，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涉及的相同含义。虽然在实践中或在本 发明的测试中可以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以 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。
在附图中，线、层和区域的厚度可以被扩大为了清楚表示。
除非以其他方式表示，描述大小例如角度、成分量、例如分子重 量的性质、反应条件的范围以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，除非以其他方 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以变化的近似值。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。
“矿物纤维”指的是可以熔化以形成可以被抽或拉细成纤维的熔融 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。
“产品性质”指的是绝缘毡具有的一连串可测试物理性质。这些可 以包括至少下面的一般性质：
“恢复”－是毡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。恢复可以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。
“硬度”或“垂度”－指的是毡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。 可以使用其他手段。
“拉伸强度”－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（“CD”或“XMD”） 进行测量。
“横向重量分布”（LWD或“毛重”）－是产品通过其宽度的相对 均匀性或均一性。也可以考虑作为产品的密度的均匀性，并且可以通 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、 通过核心密度计量、或者通过其他合适手段进行测量。
“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。也可以考虑作为产品密度的均匀性，并且可以通过将产品水平地 截取成相同厚度（和尺寸）的层并且称重该层、通过核心密度计量、 或者通过其他合适手段进行测量。
当然，其他产品性质也可以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。
除非以其他方式限定，“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。
制造系统概述
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）流出的熔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允许熔融玻璃流24流入旋转器26，该旋转器可以通过燃烧 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，从而熔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以与本发明一起使用。
鼓风机32沿着基本上向下方向引导加热气流，典型地空气，以冲 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。纤维可以沿着横过机器方 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。
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，以 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1描述了三个这样的纤维化单元20，但是可以使 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 成形罩部件中可以使用2个到大约15个单元、典型地3个到大约12 个单元。
除了上面描述的成形罩部件以外，“下游空气部件”具有在链或传 送带64下面形成和维持负压，以便抽吸经由鼓风机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是多孔的并且还可以包括两个条板64A 和64B。上条板64A沿着机器方向19行进，围绕一个或更多个辊68 旋转至下条板64B，该下条板围绕其它辊68旋转以完成带。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以包括气旋分离器、 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中的空气移除以减小紊流的负压。 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72。
当传送带链64围绕其辊68旋转时，未固化纤维束66在排出辊 80下面排出成形段12，在排出辊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“毡”的更短段。 这些更短段可以被捆绑或卷拢以便于包装。
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 相对侧面上的两个这种罩壁）进一步限定，以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以露出 辊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 竖直辊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） 可以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的辊50、80可以相对于辊 42横向地取向。相似的端壁（未示出）可以位于成形区46的左端部 上。术语“成形罩壁”、“罩壁”和“罩的壁”可以在此互换使用，用以指 示限定和包围成形区46的壁。
质量和能量平衡模块
虽然在过去已经描述（参见例如Helbing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Freeman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。
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进入的熔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－按大小级别－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温度 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，并且所有这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这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温度和湿度的控制更容易。
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中以312表示）。这些因素又限定“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；以及纤维束在装料 台上的水分含量性质。
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，并且在升高温度下经历气流以将粘合剂 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））， 所有这些在上面进行描述。
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 冷却剂液体被喷射以冷却纤维和幕环境时，第三水源进入。第四水分 源来源于湿度和温度的局部条件，尤其是引入空气，该引入空气又会 依据天气模式和条件、附近的洗涤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，以便在排出成形罩时可以恢复其放样。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。
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，已知的温湿 图是可获得的，可以产生基于其他因素，例如干球温度、湿球温度、 露点温度、焓、饱和温度、和比容的湿度测量（绝对或相对）。利用 已知的这些因素中的任何其中两个因素，可以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”是包括前述温湿因素的任何一种的通用术语。
可以沿着气流使用这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。这是期望的，从而粘合剂粘 性保持足够低，并且这可以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（主要为温度和湿度）可能难于控制，但 是关于大气条件的信息的模块建议可以用于补偿工艺（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温 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温度 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 以外，还存在三个其他的调节（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。 这些可控制水分源的任一种的初始水平可以被设定和调节，以便补偿 大气条件的变化。
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。以类似方式，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）可以提供反馈信息 （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的因素大约以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，炉温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 温或气流增加的反馈328，但是它们已经被限制在最大能力，则炉可 以对成形罩区域输送反馈（线330），以减小水分输入或其他工艺变 化。
上面描述的模块可以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。这通过定位各个 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。
粘合剂
“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 的三维结构中将玻璃纤维彼此粘合。过去已经使用酚醛和甲醛粘合剂， 但是已经引起环境关注。一些制造商试图通过使用无甲醛粘合剂系统 来管理有害排放。目前为止这种无甲醛粘合剂系统利用包括聚丙烯酸 和多羟基化合物的酸性粘合剂。无甲醛粘合剂成分的一个示例是在 Chen等人的US专利6,884,849和6,699,945中公开的聚丙烯酸加上马 来酸（PAT/MA）粘合剂系统。一些聚丙烯粘合剂系统利用炳三醇 （PAG）或三乙醇胺（PAT）作为多羟基化合物。无甲醛树脂的其他方 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）以 及多官能羧基酸例如柠檬酸（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，所有这些结合在此作为参考。然而，这些羧酸基粘合剂系统最好 在低的pH值，例如小于大约pH3下使用。小至0.3的pH值的变化 可以导致粘合剂成分的不良固化。这又产生在固化时表现出差的性能 的玻璃纤维产品。
对“柠檬酸粘合剂”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。
“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。这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“LOI”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。重量差除以初始 重量（x100）为%LOI。
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，分散体可以包括真溶液，以及胶质物、乳状液 或悬浮液。
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，可以随后利 用粘合剂“稀释液”（典型地更多水）被稀释，以产生具有较低浓度， 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 较高流量仍可以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以用于某些商业产品，而 5-15%固体的粘合剂分散体可以用于其他产品，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温度而定。
流体分配系统
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。喷嘴还可以可选择地连接到压缩气 体源以便雾化，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。支撑这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。
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。
图4示出了可以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三个管状环装置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。管状横截面的中心限定三个大 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。三个同轴环 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。
第一或上喷嘴110A（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110B（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可以围绕环环形地延伸，或者它们可以仅仅存在于喷嘴的位置处 并且以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。
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110A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 可以在从大约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110B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可以在 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110A、 110B获得向下角度的一种方式，其他方式是可行的。例如，环102可 以都具有相同直径并且安装挡块126和128可以包含喷嘴110安装到 其内的倾斜表面。然而，一般来说，上环喷嘴110A比下环喷嘴110B 向下倾斜略微更小的角度。
第一喷嘴110A和与上环102A相联的支承挡块126的数量可以从 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110A的喷射图案和喷嘴构造可以全部是 相同的或不同的。第二喷嘴110B和与下环102C相关联的支承挡块 128的数量可以从大约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110B的喷射图案和喷嘴 构造可以全部是相同的或不同的。在一些实施例中，第一喷嘴110A 的至少一些的喷射图案与第二喷嘴110B的至少一些的喷射图案是不 同的。例如，第一或上喷嘴110A可以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110B可以包括非常 适于冷却幕60的内部环境的窄的角度或冲压式喷射。
一个这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被加压或泵送到上环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心孔口和喷嘴出口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的中心孔口的出口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110A和第二喷嘴 110B的每个处与冷却水混合，以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 以在喷嘴内混合（“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，冷却液体以小颗粒或液滴形式被分配到布 置在同心环系统100内的玻璃幕60内。
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。这些喷嘴具有中心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可以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。这种喷嘴对于本领域技 术人员来说是公知的。
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，以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温度是敏感的并且产品性质对于粘合剂粘性 是敏感的，因而这是期望的。
雾化
快速冷却纤维，即以形成从纤维成形到粘合剂施加的非常陡的温 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温度并且导致 更少的润湿点和更均匀的重量分布。纤维在成形时的温度可以高达 1600-2000F，该温度可以随着纤维被下面的鼓风机散布时的时间下降 大约50%。该温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，这对于粘合剂施加是优选温度。这种大的温度下 降在可以小到12英寸的距离上发生，从而导致非常陡的梯度。
可以从熔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。
冷却剂液体流量可以被保持（或改变）以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。因为人们可以希望 在初始纤维化单元处更快速地形成蒸发传热以便减小被雾化、预固化 或产生的如此粘以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，因而这是重要的。可替换地，人们可以希望在后续 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 异控制。液滴尺寸可以通过不同空气雾化或不同液体流压力或者两者 进行控制。
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。施加压力的流体可以是 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，液滴尺寸可以从大约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，流体压力可以通过分离的流体/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 对于水来说可以从大约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 以从大约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。
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 这些困难，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”包含中心趋势的这些典型测量的 任一种。
重要的是，液滴尺寸的选择涉及权衡。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 够的水来充分冷却熔融纤维和周围环境，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，以及废水废物。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，以获得相 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（与熔融材料一起），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。
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。因为这个原因，可以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，这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，更大液滴尺寸可以在 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。这些可以甚至具有由LP雾化获得的 尺寸，以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。
流体控制系统装置
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，可以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 且这些喷射环可以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。三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 至所有这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以通过单 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。
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 可以用于雾化喷射到幕内的冷却剂液体，如上所述。流动至所有这些 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。这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。
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 然示出了三个纤维化单元，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。粘合剂环可以包括2或3个环并且可以可选择地类似图3和4中 的装置构造，如上所述。流动至所有这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。流动至所有这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）可以用于记 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 气可以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。这 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。
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这些粘合剂分散体的腐蚀性质。
对于所有可变控制阀来说，可以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，这由管线的横截面和流体系统中已 知的初始压力指示。该可变控制阀还可以包括更复杂的电动操作阀系 统，如果需要。使用的测量计可以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品牌以及其他供应商的Dwyer 测量计。可以利用任何合适的阀或测量计，并且这些阀或测量计对于 本领域技术人员来说是公知的。
流体控制系统－使用方法
流体控制系统200可以操作来控制或“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，该阀系列可以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以形 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，该阀系列可以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的任何一种可以被调节成改变或“分 布”在每个纤维化单元处输送的水量，以便改进产品性质。
值得注意的是，粘合剂稀释液可以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3.5LPM的流 量输送稀释到与10%浓度的分散体的7升/分钟（LPM）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，人们可以在不会（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。
“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）。这种改变可以反应增加量，减 小量或者两者；可以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”可以包括从一个组到另一个组的增 加或减小。每个组可以包含从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 元以大约7升/分钟（LPM）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5LPM，然后向下减小到对于单元8、9和10的 1或1.5LPM。粘合剂稀释液或粘合剂化学品本身的输送可以被类似地 分布，如果需要。
分布对于每种液体可以被分别控制并且可以在许多图案中形成， 包括但不限于具有以下的图案：
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；
穿过几乎所有单元的基本上恒定水平；
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；
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；
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
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。
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。喷嘴分布可以是明显的，例如当控制以下部件之间 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－沿机器方向和横过机器方向； 和（6）这些喷嘴的任何组合。
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＃”或“单元＃”，＃ N指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 元的系列取向可以与机器方向相对应，但是在分裂成形的情况下不必 与机器方向相对应。
除了能够更精确地控制每个纤维化单元处的流动以外，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 当高的平均值可以产生有益效果。表1和图6A示出该现象，该现象 也可以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。
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。
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－但仅仅达到一个点时增加。这由图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。这被发现产生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绝缘体的曲线可以比对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。
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 以被确定。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以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），而第三导数 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。
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，例如聚丙烯酸、聚羧酸和等等，或者用于pH调节的矿物酸）， 并且这些酸性粘合剂对金属可能是非常腐蚀性的。当这些酸性粘合剂 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。这最可能发生 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以与在后续纤维 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 以由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。这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。酸性粘合剂可以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。
调节更均匀VWD的可替换方式
对于改进产品性质而言，例如竖向重量分布（“VWD”）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。这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韧，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。
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以 进行冷却/干燥，因此减小/增加从粘合剂分散体的蒸发。这通过大气 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。
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 这些比直接将冷却剂施加到幕涉及的机械结构更多，并且这些机械结 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，所有这 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以管输送到成形罩内，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。这就需要对成 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。这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。
类似地，从空气研磨机形成的空气射流可以用于辅助改进VWD。 在这些装置中的空气可以被冷却以减小蒸发。如果空气是热的/干燥 的，则空气流可以被减小，如果空气是冷的/湿的，则空气流可以被增 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 机甚至可以被去除并且可以使用横向重量分布的可替换方式。
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以形成最终 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，拉动可以被 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，因而这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。
条件反馈传感器
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 气温度或大气湿度，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。大气温度 传感器的示例包括温度计和数字温度探头。大气湿度传感器的示例包 括湿度计或干湿球湿度计。
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 可以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（h）固化纤 维束中的固化程度。
这些纤维束条件（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。
在固化的毯以与纤维束条件的测量类似的方式从炉16排出之后 可以对固化的“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，也可以以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，可以获得对固化程度（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。
从大气和纤维束传感器260、262的输出被用作反馈以设定或重新 设定可变控制阀以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可以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。响应于这种反馈的反馈信号和调节可以被连续地 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。
可以利用控制信号270、272以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可以要求打开阀208，或某些阀212，以便 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 可以采取两种可能动作的任一种：（a）他可以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）他可以减小粘合剂经由阀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。
在一些实施例中，控制处理器264包括另一输入以容纳从炉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可以指示任何容量限定条件，例如最大气流、温度或风扇速 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。 在这种条件下，操作者可以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），以将总水分带入炉的容量内。目标276可以被预先编程到处 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，籍此可以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以通过 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。
上面描述的反馈控制的任一种可以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，当可以连续地进行线上测试或测量 时，例如利用大气温度或湿度，装料高度或机器高度以及其他，反馈 可以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。
示例
示例1
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，以代表现有技术的 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。流动以升每 分钟LPM给出。
表1：用于液体控制（如指定的**）的流动*设定点
*不同于其他百分比计算，上面表中给出的流动以升/每分钟或 LPM给出。
**不是所有的设定点实验均被精确完成。
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以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，第一导数可以是正的或为零，但是从不是负的。
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。这与现有技术的使 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。明显地比以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。
对于一些设定点测量的装料台和端部管线（“EOL”）产品性质在 下面表2中表示。
表2：选择的装料台和EOL测量值
示例2
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。
具有R12和R20的R值绝缘毡在标准商业操作中制备。质量控 制数据从这些制造运行线检验以获得在改变运行时间处的EOL恢复 和硬度/垂度的值。产品数据被发掘以获得装料高度，并且这些装料高 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 R12和R20毡恢复和硬度/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值的毡来说，当装料高度增 加时，垂度偏斜角度减小（表示更硬的毡）（图6C）。
没有预期通过任何特殊理论来限定，相信在再压缩以桥接用于在 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。
示例3
实验还进行以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6LPM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 6LPM），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 6LPM）处，采用冷却剂流动的不同值以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以 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。
示例4
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，这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。
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。这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。
示例5
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以几 乎平坦分布被使用。
表3－平均冷却剂含水量水平与总含水量的百分比
说明：NS＝天然淀粉；PA＝聚丙烯酸；
PUF＝酚醛/甲醛；nr＝未记录
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。在这些限制内，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。
示例6
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（特别是温度和湿度）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 剂流动的敏感度以改变大气条件。增加蒸发的任何大气条件变化（例 如，温度增加或湿度减小）趋于减小装料高度和水分，并且可以通过 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 以确定这种补偿关系。例如，每纤维化单元的冷却剂流动可以通过大 气温度的大约＋0.05到大约＋0.3LPM每度C变化调节，并且可以通 过大气比湿的大约－0.05到大约－0.25LPM每0.001（kg水分/kg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以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。
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。 大气温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C时，最优冷却剂流动范围404、408也移动。 已知上面讨论的关系以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，这产生具有改进产品性质的更加均匀的产品。
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，本发明可以以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。
机译： 用于在玻璃纤维绝缘体的制造过程中控制水分的设备和方法
机译： 用于在玻璃纤维绝缘体的制造过程中控制水分的设备和方法
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