无机纤维幅材及制备和使用方法相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求2010年4月13日提交的美国临时专利申请No.
61/323,474的优先权，该专利的公开内容以全文引用方式并入本文中。
背景技术
包括无机纤维的湿法成网幅材和干法成网幅材一直以来都是已知的，
且已被用于各种应用，尤其是涉及抗高温的应用。
发明内容
公开了其中使用两个或更多个成形室来通过重力成网法加工无机纤维
的方法。所述方法可包括使用第一成形室来开松无机纤维和使用第二成形
室来加工所述经开松的无机纤维，任选地以共混所述经开松的无机纤维与
另外的无机纤维和/或粒状添加剂和以将所述无机纤维收集为垫。所述方法
可包括使用第一成形室来形成第一无机纤维层和使用第二成形室来形成第
二无机纤维层并加固所述第一和第二无机纤维层以提供多层重力成网无机
纤维幅材。
因此在一个方面，本文中公开了一种制备重力成网无机纤维幅材的方
法，所述方法包括：向第一成形室中引入无机纤维，所述第一成形室包括
多个以至少一排提供在所述第一成形室内的第一纤维分离辊，且所述第一
成形室包括第一移动的环形带筛网；用所述第一纤维分离辊机械地分离所
述无机纤维中的至少一些；通过所述第一移动的环形带筛网来捕获所述无
机纤维的任何残余的团聚物，并将所捕获的团聚物返回到所述第一纤维分
离辊，以由所述第一纤维分离辊机械地分离；收集所述机械分离的无机纤
维；向第二成形室中引入所述收集的机械分离的无机纤维中的至少一些，
所述第二成形室包括多个以至少一排提供在所述第二成形室内的第二纤维
分离辊，且所述第二成形室包括第二移动的环形带筛网；用所述第二成形
室的第二纤维分离辊机械地分离所述无机纤维中的至少一些；通过所述第
二移动的环形带筛网来捕获所述无机纤维的任何残余的团聚物，并将所捕
获的团聚物返回到所述第二纤维分离辊，以由所述第二纤维分离辊机械地
分离；将所述机械分离的无机纤维收集为重力成网无机纤维垫；从所述第
二成形室取出所述重力成网无机纤维垫；和加固所述重力成网无机纤维垫
以形成重力成网无机纤维幅材。
因此在另一方面，本文中公开了一种制备多层重力成网无机纤维幅材
的方法，所述方法包括：向第一成形室中引入第一无机纤维，所述第一成
形室包括多个以至少一排提供在所述第一成形室内的第一纤维分离辊，且
所述第一成形室包括第一移动的环形带筛网；用所述第一纤维分离辊机械
地分离所述第一无机纤维中的至少一些；通过所述第一移动的环形带筛网
来捕获所述第一无机纤维的任何残余的团聚物，并将所捕获的团聚物返回
到所述第一纤维分离辊，以由所述第一纤维分离辊机械地分离；将所述机
械分离的第一无机纤维收集为第一重力成网无机纤维垫层；从所述第一成
形室取出所述第一重力成网无机纤维垫层；向第二成形室中引入所述第一
重力成网无机纤维垫层，使其位于所述第二成形室的底部处的载体上；向
所述第二成形室中引入第二无机纤维，其中所述第二成形室包括多个以至
少一排提供在所述第二成形室内的第二纤维分离辊，且所述第二成形室包
括第二移动的环形带筛网；用所述第二成形室的第二纤维分离辊机械地分
离所述第二无机纤维中的至少一些；通过所述第二移动的环形带筛网来捕
获所述第二无机纤维的任何残余的团聚物，并将所捕获的团聚物返回到所
述第二纤维分离辊，以由所述第二纤维分离辊机械地分离；将所述机械分
离的第二无机纤维收集为位于所述第一重力成网无机纤维垫层之上的第二
重力成网无机纤维垫层，以形成多层重力成网无机纤维垫；从所述第二成
形室取出所述多层重力成网无机纤维垫；和加固所述第一重力成网无机纤
维垫层和所述第二重力成网无机纤维垫层以分别形成多层重力成网无机纤
维幅材的第一和第二重力成网无机幅材层。
因此在另一方面，本文中公开了一种多层无机纤维幅材，所述多层无
机纤维幅材包含具有第一组成及第一和第二相反朝向的主表面的第一重力
成网无机纤维幅材层；和具有第二组成及第一和第二相反朝向的主表面的
第二重力成网无机纤维幅材层，其中所述第一和第二重力成网无机幅材层
被结合在一起。
在以下具体实施方式中，本发明的这些方面和其他方面将显而易见。
然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的
限制，该主题仅由所附权利要求书限定，并且在审查期间可以进行修改。
附图说明
图1示出了可使用两个成形室来制备重力成网无机纤维幅材的示例性
工艺的示意性侧视图。
图2示出了包括重力成网无机纤维幅材的示例性制品的侧视图。
图3示出了可使用两个成形室来制备多层重力成网无机纤维幅材的示
例性工艺的示意性侧视图。
图4示出了包含多层重力成网无机纤维幅材作为多层制品的一部分的
示例性制品的侧视图。
在多张图中，类似的参考标号表示类似的元件。一些元件可以相同或
等同的多份存在。在这样的情况下，可能仅通过参考标号指示一个或多个
代表性元件，但应理解，这样的参考标号适用于所有这类相同的元件。除
非另外指明，否则本文档中的所有图和附图均未按比例绘制，并且被选择
用于示出本发明的不同实施例。具体地讲，除非另外指明，否则仅用示例
性术语描述各种部件的尺寸，并且不应从附图推断各种部件的尺寸之间的
关系。
具体实施方式
本文中公开了可通过使用两个成形室制备重力成网无机纤维幅材的工
艺和设备。图1为侧视图，示出了在一个实施例中可使用成形室2和102
（均以剖视图示出）来制备重力成网无机纤维幅材10的示例性设备1和工
艺。无机纤维3（可包括纤维块、大量纤维的团聚物等）例如通过纤维输入
装置131被引入成形室102中。
在第一成形室102内，无机纤维3被机械地分离（例如部分、多半、
或几乎完全地解聚）成单独的纤维和/或若干纤维或更少纤维的组。这通过
旋转各自包括凸起104（通用术语称钉齿(spike)，但这些凸起可以是任何合
适的设计）的纤维分离辊107来实现。相邻辊107的钉齿104为互相配合的
关系（但它们通常不彼此接触），因此可以对纤维3的团聚物施加剪切力
（尤其是在团聚物被暂时捕获在两个移动（例如反转）的钉齿之间时），
并且至少部分地将团聚物分离成单独的纤维或分离成较小数量纤维的团聚
物。在一些实施例中，纤维分离辊107可以上组辊排171和172及下组辊排
173和174存在，如图1所示。本领域中的普通技术人员将认识到，考虑到
特定组合物和/或即将加工的纤维的性质，可以对成形室2以及其中的纤维
分离辊7的设计和操作参数进行调控。例如，辊的间距、钉齿长度、钉齿
沿着辊和环绕辊的间距、钉齿的互相配合程度、不同辊的旋转速度、不同
辊的旋转方向等中的任何或全部可以改变，例如，以延长某些纤维在腔室2
内的停留时间，从而提高纤维的机械分离量等。纤维分离辊的作用可通过
任选的空气流得到增强，例如，通过使用（任选的）空气喷嘴来实现，这
些空气喷嘴适当地位于成形室102中，可使纤维团聚物在成形室102内翻
滚和/或再循环。（注意，尽管本文中使用术语空气，但该术语以其最广泛
的意义使用，且可涵盖对任何合适的气态流体的使用）。
纤维的团聚物和/或单独的纤维最终将在重力的影响下在成形室102内
向下降落。成形室102包括环形带筛网108（可以例如通过上组纤维分离辊
排171和172及通过下组纤维分离辊排173和174，总体上如图1所示）。
环形带筛网108可以包括具有所需尺寸或尺寸组合的通孔。因此，纤维团
聚物、纤维块等，如果存在且如果大于特定尺寸，则可被环形带筛网108
捕获，并且在成形室102内再循环，以通过所述纤维分离辊组中的一组或
两组，从而进行额外的机械分离（例如，解聚）。使用成形室来进行无机
纤维的这类加工的用途在已公布PCT专利申请WO 2009/048859中有更详
细的描述，该专利的公开内容以引用方式并入本文中。
避免被环形带筛网108再循环的机械分离纤维在重力推动下最终落在
载体105（其可便利地为环形带等）上以形成纤维垫106。载体105位于成
形室102的底部处，所述成形室102包围载体105，例如载体105穿过成形
室102的下部或者在成形室102的底部中的开口下方穿过，以使得在任一
情况下，纤维3均可沉积在其上。载体105可以是透气的；并且可以向载
体105的底部表面施加至少部分真空，以使得可以穿过载体105施加压
差，从而有助于沉积和保持纤维和粒状添加剂于载体105上。如果需要，
可以便利地在载体105上使用一次性透气层（例如，薄的一次性多孔纸衬
垫，例如薄页纸）。包含至少沉积的纤维3的纤维垫106可以在载体105上
被传送出成形室102或远离成形室102。如果需要，可以在纤维垫106离开
成形室102的点处提供辊123。
然后可将来自第一成形室202的收集为纤维垫106的纤维3引入（例
如通过纤维输入装置31）到第二成形室2中以与上面关于成形室102所述
类似的方式加工。成形室2与成形室102大体相似，上面对成形室102的部
件的描述适用于成形室2的对应物。成形室2可与成形室102串联（例如如
图1的示例性设计中那样）；或者成形室2可以是分开的，在被带到成形
室2之前，纤维垫106被暂时贮存和/或运输。在这样的情况下，纤维垫
106不在这样的贮存或运输中打捆或压缩可能是有利的。
在一些实施例中，可以向第二成形室2中引入其他纤维（无论无机还
是有机），在这种情况下，成形室2将用来把不同类型的纤维彼此共混在
一起以及进行前述纤维的机械分离。这样的其他纤维可由纤维输入装置31
引入；或者可以使用单独的纤维输入装置。在一些实施例中，可以向成形
室2中引入一种或多种类型的无机粒状添加剂21，在这种情况下，成形室
2将用来共混粒状添加剂21与无机纤维。粒状添加剂21可包括一种或多种
膨胀助剂、一种或多种吸热添加剂、一种或多种绝缘添加剂，以及一种或
多种粘结剂等，如下文详细描述。如果存在，则粒状添加剂21可通过纤维
输入装置31与纤维3一起引入成形室2中，或者可以（例如）通过颗粒输
入装置22单独地引入。纤维输入装置31可以有利地设置在成形室2的上部
中（如图1所示），例如，以使得纤维3可以轻松地送至纤维分离辊7附
近，从而如上所述进行加工。例如，如果需要将粒状添加剂21送至辊7附
近，颗粒输入装置22可以位于成形室2的上部中。或者，颗粒输入装置22
可以位于成形室2的下部中（例如，在辊7下方）。任何布置方式都是可
以的，只要能够针对特定应用使粒状添加剂21与纤维充分混合即可。
成形室2还可包括流体（液体）喷射系统32，该系统32可在纤维3被
引入到成形室2中之前向纤维3上喷射流体，可向成形室2的内部中喷射流
体以与其中的纤维接触，和/或可在纤维3已被沉积为垫并已离开成形室2
之后向纤维3上喷射流体。流体可用于任何用途。例如，所述流体可包括
水、水溶液，或无水流体或溶液，用于改进对纤维的加工。或者，所述流
体可包括溶液、分散体、乳胶等，例如，包括一种或多种粘结剂，以及/或
者包括一种或多种无机粒状添加剂，如下文详细描述。如果需要，所述流
体可包括无机粒状添加剂21。
在成形室2内，使用辊7（例如排71-74）、凸起4、带8等，无机纤
维3（和与其共混的任何其他纤维和/或粒状添加剂）以与上面关于成形室
102所述大体相似的方式被加工。在成形室2内，避免被环形带筛网8再循
环的无机纤维（和粒状添加剂，如果存在的话）在重力推动下最终落在载
体5上以形成纤维垫6。通常，纤维3落在一种构造中，该构造可以大体平
行于载体5的表面，且可以相对于载体5的顺维和横维轴而大体无规则。
载体5在成形室2的底部处，并可以是透气的，完全与关于载体105所述方
式相似。如果需要，可以便利地在载体5上使用一次性透气层（例如，薄
的一次性多孔纸衬垫）。重力成网工艺可有利地在跨过所形成的纤维垫6
的横维厚度上大体均匀地沉积纤维（和粒状添加剂，如果存在的话）。
纤维垫6可以在载体5上被传送到成形室2的外部，或离开成形室。
如果需要，辊23可以在纤维垫6离开成形室2时提供。辊23可以使纤维垫
6暂时压缩，但通常纤维垫6基本上可以回弹。本文中所有提及的纤维垫6
的初沉积厚度是指纤维垫6在辊23下通过后的厚度。然后可由例如加固单
元9加固纤维垫6以形成无机纤维幅材10。无机纤维幅材10可被进一步加
工，例如，通过后加工单元11进行进一步加工，以将幅材10分离成离散
的制品12。制品12（如图2的示例性实施例所示）可包括给定用途所需的
任何合适的形状、尺寸或构造。具体地讲，制品12可用于防火应用。
如本文所述第一和第二成形室102和2的使用可提供若干优势。第一
成形室102可用来例如自无机纤维3被接收时可能处于的起初较压缩的状
态开松无机纤维3。例如，无机纤维常被包装成压缩的捆以方便运送。虽然
可获得设计以自此压缩状态开松纤维的拆捆机，但由于无机纤维（特别是
陶瓷纤维）的相对脆性，这样的常规拆捆机常常导致这类纤维不可接受的
断裂。相比之下，成形室102可用来将无机纤维3开松（例如解压缩、抖
松等）为较不压缩的状态而断裂极少。让无机纤维3先通过成形室来开松
无机纤维的做法可增强单独的纤维3彼此的分离、改善（更均匀）第二成
形室2所产生的无机纤维垫6（和自其产生的无机纤维幅材10）等。当无
机纤维为较长的纤维如长玄武岩纤维、长玻璃纤维、长陶瓷纤维等时，让
无机纤维先通过成形室来开松纤维、然后后通过成形室来在其中共混所述
经开松的纤维与其他纤维和/或粒状添加剂的做法可能特别有用。但如果需
要，任何纤维，包括短玄武岩纤维、矿棉等，均可通过先通过成形室来开
松。如果沉积的无机纤维垫待通过针刺至少部分地加固，则先通过成形室
来开松的做法可能特别有用。
在一些实施例中，第一成形室102可主要用来开松纤维3，而第二成形
室2用来共混纤维3与其他纤维和/或粒状添加剂21及将该共混的混合物收
集为垫。因此，可能不需要像图1的示例性设计中在第二成形室2上提供
的那样为第一成形室102提供颗粒输入装置、喷射装置等。但如果需要，
可在第一成形室102中提供这样的能力，和/或可使用第一成形室102来共
混其他纤维和/或粒状添加剂。
在一些实施例中，可以使用第一成形室102和可能地第二成形室2来
减少纤维3中渣球的量，如果存在渣球的话。本领域中的普通技术人员熟
知渣球是有时形成于（例如）纤维的熔融加工过程中，且可产生不利影响
的颗粒，例如固体颗粒。通过纤维分离辊的剪切作用，渣球可从纤维群体
中去除并可然后与纤维分离，例如，通过筛子分离，如果成形室102或2
中提供了筛子的话。或者，渣球可以通过离心力与纤维分离，例如，使用
气旋分离装置来实现分离。虽然图1的示例性设计中仅示出了两个成形
室，但如果需要进一步增强某些纤维的开松，则可使用三个或更多个成形
室。此外，如上所述，在一些实施例中，开松可由两次或更多次相继通过
单个成形室来进行，而不是使用单独的室。
图3为侧视图，示出了在另一个实施例中可使用两个串联的成形室2
和202（均以剖视图示出）来制备多层重力成网无机纤维幅材310的示例性
设备201和工艺。向成形室2中引入无机纤维3和任选地其他纤维和/或粒
状添加剂，成形室2构造为如上面关于图1所述。以与上面所述相似的方
式将以此在成形室2中共混的无机纤维3和任何其他纤维或粒状添加剂在
载体5上沉积为纤维垫6。然后将纤维垫6直接带到与成形室2串联的成形
室202（这可如图3所示通过将纤维垫6从载体5转移到单独的载体205上
来进行）。成形室202可与成形室2大体相似，其部件203-205、222-223、
232和271-274及其运行应理解为以与成形室2中的对应物相似的方式起作
用。在这种运行模式下，纤维垫6被带到成形室202的底部中（例如，载
体205上），使得纤维（例如，无机纤维）203和任选地粒状添加剂221沉
积在纤维垫6（后文称纤维垫层6）上以形成纤维垫206（后文称纤维垫层
206）。这样可形成由重力成网纤维垫层6和重力成网纤维垫层206组成的
多层纤维垫306。
然后可例如由加固单元209（这将在后文描述）加固多层纤维垫306以
形成包含重力成网无机纤维幅材层10和210的多层重力成网无机纤维幅材
310，重力成网无机纤维幅材层10和210例如呈相连的关系并彼此粘附。
多层无机纤维幅材310可被进一步加工，例如，通过后加工单元211进行
进一步加工，以将多层幅材310分离成离散的多层制品312。制品312（如
图4的示例性实施例所示）可包括给定用途所需的任何合适的形状、尺寸
或构造。多层纤维垫306的纤维垫层6和纤维垫层206（及通过其加固形成
的相应幅材）可根据需要在组成、厚度和/或其他性质方面不同。任一层可
具有任何本文所述组分和组成的任意组合。应理解，本文中所含对（纤
维、颗粒等的）垫和/或幅材的任何描述均可适用于垫6或幅材10并也可分
别适用于垫层206或306及幅材层10和210。某些组成可能特别有利，例
如在特定的防火应用中，这将在后文讨论。可用在多层无机纤维幅材的一
个或多个层中的组合物的更多细节可见于2010年4月13日提交的标题为
INORGANIC FIBER WEBS AND METHODS OF MAKING AND USING（无
机纤维幅材及制备和使用方法）、代理人档案号为66305US002的美国临时
专利申请序列号61/323,425，该专利申请以引用方式并入本文中。其中所述
的任何组合物均可与其中多层无机纤维幅材的另一层中的任何其他组合物
组合地用在所述多层无机纤维幅材的层中。
上文描述的由成形室内的纤维分离辊（以较低的速度旋转并因此赋予
较低的剪切力）机械地分离（例如解聚）纤维团聚物、机械分离的纤维穿
过成形室下落在载体上且任何剩余的纤维团聚物（如果存在的话）由环形
带筛网再循环的工艺在本文中称为重力成网，自其形成的无机纤维垫称为
重力成网无机纤维垫。所述重力成网工艺可以不同于所谓的湿法成网幅材
成形工艺，该湿法成网幅材成形工艺依赖于造纸设备和方法。该工艺也可
以不同于梳理法、扯松法和气流成网法等公知的传统干法成网成形工艺。
梳理法或扯松法涉及纤维块的机械分离（例如，通过使梳理辊大体以相对
较高的速度旋转）以及将纤维定向成大体平行且顺维取向的构造。众所周
知，如果用于无机纤维，尤其是较长的陶瓷纤维和/或无机纤维，这种类型
的（剪切力较高）机械分离会导致实质性的断裂。气流成网工艺（例如使
用市售幅材成形机如由纽约州马其顿的兰多机器制造公司（Rando Machine
Corp,Macedon,N.Y.）以商品名“RANDO WEBBER”出售的那些幅材成形
机的那些气流成网工艺）通常涉及刺毛辊（通常以较高的速度旋转）以及
高速气流的使用来将纤维传送到收集表面上。类似于机械梳理法，已知气
流成网法导致无机纤维，尤其是相对较长的无机纤维和/或陶瓷无机纤维明
显破损。相比之下，重力成网工艺依赖于纤维分离辊，所述纤维分离辊
（例如，通过以远低于旋转刺毛辊、旋转梳理辊等的速度旋转）能够以最
小破损来加工无机纤维，尤其是长纤维和/或陶瓷纤维。
随着通过使用如上所述的成形室沉积在载体上，无机纤维将构成无机
纤维垫，该无机纤维垫可能几乎没有或者没有机械强度或完整性。然后可
例如由加固单元对这样的垫加固以便具有足够的机械完整性从而构成无机
纤维幅材。无机纤维幅材是指已得到加固（例如，通过直接或间接地使一
些或全部幅材纤维彼此缠结和/或彼此粘结）的无机纤维垫，以使得所述幅
材为自支承幅材，例如具有足够的机械强度（顺维、横维以及穿过幅材的
厚度上），以在轧制、切削、转化等操作中进行处理，从而使得无机纤维
幅材形成为本文所公开的各种产品。参照图1的实施例，纤维垫6可被加
固形成纤维幅材10。在例如通过加固单元9加固的过程中，纤维垫可留在
载体5上，或者可将纤维垫6转移到单独的载体以便加固。
参照图3所示例的类型的实施例，加固过程将使得纤维垫层6和纤维
垫层206分别转化为纤维幅材层10和纤维幅材层210。其还将使得纤维幅
材层10和纤维幅材层210令人满意地彼此粘附，除希望层10和210可在使
用中由最终使用者分开之外。可单独地或组合地使用任何下述加固方法来
实现这些功能。本文中描述为适用于纤维垫加固的这类做法应理解为也适
用于纤维垫层。使用这样的方法，在一些实施例中，两个（或更多个）垫
层可同时用同一方法进行加固。在其他实施例中，单独的纤维垫层可以在
不同的时间和/或用不同的方法加固（例如，一层可能进行针刺，而另一层
通过活化粘结剂来加固）。在一些实施例中，纤维垫层6可以在引入成形
室202中之前被至少部分地加固。
在一些实施例中，纤维垫可通过针刺（也称针缝合）加固。在这样的
情况下，加固单元9或209可包括针刺单元。针刺垫是指其中存在纤维物
理缠结的垫，该缠结是通过多次全部或部分穿透垫而（例如）通过倒刺针
形成的。特别参照图3的实施例，两个（或更多个）垫层的针刺可使得来
自不同的层的纤维彼此缠结，这可至少部分地将所述层彼此固定。可使用
具有倒刺针（例如，可从美国威斯康辛州马尼托沃克（Manitowoc）的福斯
特针公司（Foster Needle Company,Inc.）商购）的传统针刺设备（例如，德
国迪乐公司（Dilo）以商品名“DILO”销售的针刺机）来对纤维垫进行针
刺，从而得到针刺的纤维垫。每个垫区的针刺数可随特定应用而变，尤其
是取决于在执行针刺过程中需要的幅材厚度的减小。在多个实施例中，所
述纤维垫可以受到针刺，以提供约2到约2000针刺/cm2。本领域中的普通
技术人员将认识到，可以使用任何合适的针，包括已知尤其适用于加工无
机纤维的那些针。合适的针可以包括（例如）可从威斯康辛州马尼托沃克
的福斯特针公司以商品名15×18×32×3.5RB F20 9-6NK/CC、
15×18×32×3.5CB F20 9-6.5NK/CC、15×18×25×3.5RB F20 9-7NK和
15×18×25×3.5RB F20 9-8NK商购的针，或者它们的等效物。即便针未完全
刺穿纤维垫或多层垫的所有层，针刺工艺也可至少在邻近垫表面的层中提
供足够的纤维缠结，以提高纤维幅材在顺维和横维方向上的拉伸强度。在
这种类型的一些实施例中，所述针刺法可以形成大体致密的表面层，该层
中包括充分缠结的纤维。在此类致密表面层中，例如，每单位致密层体积
的纤维密度可以比幅材中未被针刺的内部的纤维密度大至少20%、至少
30%，或至少40%。在多个实施例中，垫（或统称垫层）可从一侧或从两
侧针刺。
在一些实施例中，可使用例如如美国专利No.4,181,514中所教导的技
术通过缝编法来加固纤维垫。例如，所述垫可以用有机线，或者玻璃、陶
瓷或金属（例如，不锈钢）等无机线进行缝编。
在一些实施例中，可以通过粘结工艺来加固纤维垫，在粘结工艺中，
垫含粘结剂，所述粘结剂被活化而将至少一些纤维粘结在一起。此类粘结
剂可以采用固体形式（例如，采用粉末的形式，作为纤维等）、液体形式
（例如，溶液、分散体、悬浮液、乳胶等）等引入。无论呈固体还是液体
形式，均可将一种或多种粘结剂通过在将纤维3引入成形室2中之前沉积
到纤维3上或与纤维3混合而引入成形室2中；或者可引入成形室2中以接
触其中的纤维3；或者可根据需要在形成纤维垫6后沉积到纤维垫6上/
中。在图3所示例的类型的实施例中，可以类似地向成形室202中引入一
种或多种粘结剂。在这样的实施例中，纤维垫层206中粘结剂的类型和/或
量可与纤维垫层6中的相同或不同。粘结剂的分布可以遍及纤维垫或纤维
垫层的内部，或者可以主要存在于其一个或多个主表面处（例如，如果粘
结剂沉积在纤维垫的主表面上，则从而基本上不渗入纤维垫中）。在这种
情况下，粘结剂可以提供粘合纤维的表面层，从而提高幅材的顺维和/或横
维拉伸强度。粘结剂可以是有机的或无机的。如果要向幅材或幅材层中引
入一种或多种无机粒状添加剂（例如，一种或多种膨胀助剂、一种或多种
吸热添加剂、一种或多种绝缘添加剂、或者它们的混合物），则粘结剂可
用来粘结所述无机粒状添加剂于幅材中。在一些实施例中，加固可以通过
结合使用针刺和一种或多种粘结剂的活化来实现。在此类实施例中，针刺
可以在粘结剂的活化之前或之后执行。
多种橡胶、水溶性聚合物配混料、热塑性树脂、热固性树脂等可适用
于作为有机粘结剂。橡胶的实例包括天然橡胶；诸如丙烯酸乙酯和氯乙烯
醚的共聚物以及丙烯酸正丁酯和丙烯腈的共聚物等的丙烯酸橡胶、例如丁
二烯和丙烯腈的共聚物等的丁腈橡胶、丁二烯橡胶等。水溶性聚合物配混
料的实例包括羧甲基纤维素、聚乙烯醇等。热塑性树脂的实例包括丙烯
酸、丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯等的均聚
物或共聚物形式的丙烯酸类树脂；丙烯腈苯乙烯共聚物；丙烯腈丁二烯苯
乙烯共聚物等。热固性树脂的实例包括双酚型环氧树脂、酚醛型环氧树脂
等。此类有机粘结剂可以采用粘结剂液体的形式使用（例如，水溶液、水
分散型乳液、使用有机溶剂的乳胶或溶液）。
粘合也可通过以下方式来实现：将采用粉末或纤维形式的有机聚合物
粘结剂材料包括在垫或垫层中，并对所述垫进行热处理，以使聚合物材料
熔融或软化，从而将至少一些垫纤维彼此粘合。在这样的情况下，加固单
元9或209可包括烘箱或任何其他合适的加热单元。在图3所示例的类型的
实施例中，这样的粘结剂还可提供纤维幅材层10和纤维幅材层210的彼此
粘结，例如通过在层6和206之间的界面处纤维垫层6的至少一些纤维3和
纤维垫层206的至少一些纤维203由粘结剂彼此粘结来实现。可以被包括
在垫中的合适的聚合物粘结剂材料包括热塑性聚合物，该热塑性聚合物包
括聚烯烃、聚酰胺、聚酯、醋酸乙烯酯乙烯共聚物，以及乙烯基酯乙烯共
聚物。或者，热塑性聚合物纤维可被包括在垫中。合适的热塑性聚合物纤
维的实例包括聚烯烃纤维（例如，聚乙烯或聚丙烯）、聚苯乙烯纤维、聚
醚纤维、聚酯纤维（例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或聚对苯二甲酸
丁二醇酯（PBT））、乙烯基聚合物纤维（例如，聚氯乙烯和聚偏二氟乙
烯）、聚酰胺（例如，聚己内酰胺）、聚氨酯、尼龙纤维和聚芳酰胺纤
维。用于纤维垫热粘合的尤其有效纤维还包括所谓的双组分粘合纤维，该
纤维通常包括组成不同或具有不同物理性质的聚合物。通常，此类纤维是
芯/外皮纤维，其中，例如，芯的聚合物组分具有较高熔点并提供机械强
度，而外皮具有较低熔点，以实现粘合，例如熔融粘合。例如，在一个实
施例中，双组分粘合纤维可以是芯/外皮聚酯/聚烯烃纤维。可使用的双组分
纤维包括可以商品名“TREVIRA 255”从德国博宾根（Bobingen）的特雷
维拉公司（Trevira GmbH）商购，以及以商品名“FIBER VISION CREATE
WL”从丹麦瓦德（Varde）的维顺公司（FiberVisions）商购的那些双组分
纤维。
此类有机粘结剂（如果存在的话）能够以任何合适的量使用。在多个
实施例中，基于无机纤维幅材10的总重量，有机粘结剂的量可以小于约20
重量%、10重量%、5重量%、2重量%、1重量%或0.5重量%。在一些实
施例中，有机粘结剂的量可以为至少0.2%、0.5%或1.0%。在一些实施例
中，无机纤维幅材基本上不含有机粘结剂。本领域的普通技术人员将认识
到，此处以及本文的其他上下文中所用的术语“基本上无”并不排除存在
一些极少量（例如，0.1重量%或更小）的材料，这可能在（例如）使用受
到惯常清洗工序的大规模生产设备时发生。此类有机粘结剂可以根据需要
单独使用、彼此结合使用，和/或与一种或多种无机粘结剂结合使用。此类
有机粘结剂可与任何合适的无机纤维结合使用，包括，例如，陶瓷纤维、
生物可溶性纤维、玄武岩纤维、矿棉纤维，以及它们的任意组合。此类有
机粘结剂也可与任何合适的无机粒状添加剂结合使用，包括，例如，膨胀
助剂、吸热添加剂，和/或绝缘添加剂，以及它们的混合物。
无机粘结剂可根据需要使用（例如，替代上述有机粘结剂或与其相结
合），并且可提供有利的高温性能，例如，在某些防火应用中提供该性
能。合适的无机粘结剂可包括，例如，碱金属硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、
粘土等。因此，合适的无机粘结剂可包括，例如，硅酸钠、硅酸钾、硅酸
锂、硅磷酸盐、磷酸铝、磷酸、磷酸盐玻璃（例如，水溶性磷酸盐玻
璃）、硼砂、硅溶胶、膨润土、锂蒙脱石等。此类粘结剂可根据需要单独
使用、彼此结合使用，和/或与一种或多种有机粘结剂结合使用。此类无机
粘结剂可与任何合适的无机纤维结合使用，包括，例如，陶瓷纤维、生物
可溶性纤维、玄武岩纤维、矿棉纤维，以及它们的任意组合。此类无机粘
结剂也可与任何合适的无机粒状添加剂结合使用，包括，例如，膨胀助
剂、吸热添加剂，和/或绝缘添加剂。
此类无机粘结剂（如果存在的话）能够以任何合适的量使用。在多个
实施例中，基于无机纤维幅材10的总重量，无机粘结剂的量可以为至少
0.1重量%、0.5重量%或1.0重量%。在另外的实施例中，无机粘结剂的量
可以为至多20%、10%或5%。无论是有机的还是无机的，上述粘结剂通常
将被活化，以将至少一些纤维3彼此粘合，从而将无机纤维垫6加固成无
机纤维幅材10，和/或将一种或多种无机粒状添加剂粘结到无机纤维幅材10
中。此类活化工艺可包括热曝露（例如，就双组分有机聚合物粘合纤维而
言）。或者，此类活化工艺可包括去除液体，例如，溶剂（例如，就硅酸
钠等无机粘结剂而言，去除水）。如果需要，此类通过去除溶剂实现的活
化可由热曝露辅助。此类工艺的任何组合均属于在此所用的术语活化。
如上所述，如果使用热活化的粘结剂，则可通过让无机纤维垫6穿过
活化单元9（例如烘箱或任何其他合适的热源，包括例如红外光等）而加固
成无机纤维幅材10。如果需要，可在纤维幅材10离开活化单元9的点处提
供辊。这样的辊可使得纤维幅材10至少瞬时压缩。在某些情况下，例如在
其中到幅材通过辊下之时粘结剂尚未完全冷却和固化的情况下，纤维幅材
10不能完全回弹至其过烘箱前的厚度。这样，可以改变或设置纤维幅材10
的最终厚度。在一些情况下，例如在其中需要非常厚的幅材的情况下，可
移除这样的辊。在图3所示例的类型的实施例中，类似的考虑适用于多层
无机纤维垫306的加固。
上述进行重力成网、然后加固的工艺可用来生产重力成网无机纤维幅
材。在图3所示意的类型的实施例中，可以存在两个或更多个重力成网无
机纤维幅材作为多层幅材的一部分。本文中对无机纤维、粘结剂、粒状添
加剂等的使用的所有描述应理解为适用于这类材料向重力成网幅材中的引
入，而无论所述幅材为单层还是为多层结构中的一个层。本文所定义的术
语重力成网无机纤维幅材意指一种非织造幅材，在该幅材中，至少约80重
量%的幅材纤维是无机纤维，且该幅材是对通过上述工艺制成的无机纤维垫
进行加固而制成的，在上述工艺中，通过纤维分离辊的机械作用来分离纤
维（例如，从最初至少部分成块或团聚状态进行分离），机械分离的纤维
能够在重力作用下落到收集表面上以形成垫，任何残余的纤维块或团聚物
（如果存在的话）再循环以再次经历机械分离过程。在多个实施例中，至
少约90重量%、或至少约95重量%的幅材纤维是无机纤维。
本领域的普通技术人员将认识到，本文所定义和描述的重力成网无机
纤维幅材可在幅材的若干可测量性质中的任何性质或所有性质上区别于传
统的湿法成网幅材。例如，本领域中的普通技术人员将认识到，传统的湿
法成网幅材将包括指示湿法成网工艺的结构特征，和/或将包括各种辅助剂
（例如，可包括粘结剂、加工助剂、絮凝剂、消泡剂等），这些辅助剂即
使仅以微观量存在于最终烘干的幅材中，也可被识别成指示湿法成网工
艺。
本领域中的普通技术人员还将认识到，本文所公开和描述的重力成网
无机纤维幅材与传统的梳理成网幅材的不同之处可能在于，例如，本文所
述的幅材可包括以大体无规则的纤维取向进行取向的纤维（相对于幅材的
长度和宽度），相比之下，传统的梳理成网幅材通常呈现出幅材纤维沿着
幅材顺维轴大体彼此平行地取向的构造。在一些情况下，本文所公开的重
力成网无机幅材与梳理成网幅材的不同之处可能在于，重力成网幅材包括
长度类似于（即，平均至少80%，或者甚至90%）用于制备幅材的无机纤
维的长度的无机纤维。相比之下，如上所述，传统的梳理工艺通常生产无
机纤维长度显著小于（例如，小于80%）梳理前长度的幅材。这些不同之
处在使用长无机纤维（本文将长定义成意指长度为至少约5cm）时，和/或
在使用陶瓷纤维时尤为明显，如本领域中的普通技术人员所知，陶瓷纤维
极易碎且脆弱。重力成网幅材出于类似原因以类似方式区别于传统的气流
成网幅材（例如，通过Rando-Webber型设备制成）。
本领域中的普通技术人员还将认识到，本文所定义和描述的重力成网
无机纤维幅材可区别于通过生成并直接收集无机纤维制成的无机纤维幅材
（例如，通过将矿物熔体提供给旋转转子并直接收集由此制成的硬化纤维
而制成）。重力成网无机纤维幅材与此类直接收集的幅材的不同之处可能
在于，例如，重力成网幅材与传统直接收集的无机纤维幅材相比包括极少
或不包括渣球，与传统直接收集的无机纤维幅材相比包括少量或不包括纤
维块或团聚物，包括离散长度的纤维（例如，短纤维），包括两种或更多
种不同群体的纤维（例如，不同尺寸、长度、组成等），和/或包括组成和/
或量与直接收集方法不相容的粒状添加剂和/或粘结剂。具体地讲，重力成
网无机纤维幅材与此类直接收集的幅材的不同之处可能在于，高横维厚度
均匀性，这种均匀性可通过重力成网幅材（例如，厚度可从距幅材的横维
边缘不足10%到幅材中心变化）呈现出。本领域中的普通技术人员将认识
到，对于直接收集的幅材，向横维边缘通常明显比沿着中心线处薄，这归
因于熔融形成/直接收集工艺的性质。
如图1所示意的类型的实施例中所公开的重力成网无机纤维幅材为单
片幅材，意指该幅材由一个连续的层（例如，大体均匀的组成的连续的
层）制成。在图3所示意的类型的实施例中，多层幅材310的各个重力成
网纤维幅材层10和210均是单片的。（可根据需要向任一幅材中加入其他
层）。在一些实施例中，重力成网无机纤维幅材或多层重力成网无机纤维
幅材的厚度可在约0.5cm至约20cm范围内。如本文所述，无机纤维幅材的
厚度指幅材的第一和第二主外表面之间沿幅材的最短维度的距离，并可通
过将幅材置于平硬表面上并在幅材的0.6米×0.6米部分上放一0.6米×0.6
米的2.0kg平面板（例如平金属面板）（以使载荷为约0.54克/cm2）而方便
地获得。此类加重的板可以补偿任何厚度变化（例如，当样本在实验规模
设备上制成时），且可提供幅材的“总”厚度。（在某些情况下，例如，
在评估横维上的幅材厚度变化时，如果缺乏此类重量，则优选测量多个幅
材部分的厚度）。除非另外特别指明，否则本文中对纤维垫的刚沉积厚度
的所有参考，以及对纤维幅材的最终厚度的所有参考，是指用2kg板测量
的厚度。
在一些实施例中，重力成网无机纤维幅材或多层重力成网无机纤维幅
材的厚度可为至少约5cm。在一些实施例中，所述幅材的堆密度可为约0.1
克/cm3或更小。在其他实施例中，幅材可包括大于0.1到0.3克/cm3的堆密
度。在另一些实施例中，幅材可包括大于0.3到1.0克/cm3的堆密度。在特
定实施例中，幅材可包括大于1.0克/cm3的堆密度。在一些实施例中，如本
文所公开的重力成网无机纤维幅材或多层重力成网无机纤维幅材的每单位
面积重量可在约500g/m2至约20000g/m2范围内。
重力成网无机纤维幅材10或多层重力成网无机纤维幅材310可被进一
步加工，例如，分别通过后加工单元11或211进一步加工，以将幅材10分
离成离散的制品12（如图2的示例性实施例所示）或312（如图4的示例
性实施例所示）。这样的制品可包括给定用途所需的任何合适的形状、尺
寸或构造。具体地讲，这样的制品可用于防火应用中，这将在下文详细讨
论。
如上所述，重力成网幅材的至少约80重量%的纤维为无机纤维（例如
含小于2重量%的碳）。在一些实施例中，基本上所有的幅材纤维均为无机
纤维。本领域的普通技术人员将认识到，此处以及本文的其他上下文中所
用的术语“基本上所有”并不排除存在一些极少量（例如，0.1重量%或更
小）的其他纤维，这可能在（例如）使用受到惯常清洗工序的大型生产设
备时发生。在本文所公开的重力成网无机纤维幅材中，无机纤维被机械地
分离（例如，从块分离，如果存在的话）成单独的纤维，或者至少分离成
只有若干纤维的团聚物，如上所述。因此，根据定义，重力成网无机纤维
幅材并不涵盖无机纤维仅以粒状、具有大量纤维的大体未分离块等存在于
幅材中的幅材。同样根据定义，重力成网无机纤维幅材基本上不含有机填
料，有机填料在本文中被定义成意指切碎的织物材料、橡胶残余或来自橡
胶轮胎的任何其他材料等。（该前提并不排除存在任何上述有机粘结剂，
无论该粘结剂是否采用纤维、粉末、乳胶等形式）。
用于本文所公开的方法和制品中的无机纤维可包括任何此类能够满足
特定应用所需的性能标准的纤维。此类无机纤维可从（例如）以下项中选
择：耐火陶瓷纤维、生物可溶性陶瓷纤维、玻璃纤维、多晶无机纤维、矿
棉（石棉）、玄武岩纤维等。可单独使用特定类型的无机纤维；或者可组
合使用至少两种或更多种不同类型的无机纤维。
在一些实施例中，无机纤维可包括陶瓷纤维。例如，耐火陶瓷纤维可
适用于特定应用。合适的耐火陶瓷纤维可得自多个商业源，包括可以商品
名“FIBERFRAX”得自纽约州尼亚加拉瀑布的奇耐联合纤维公司（Unifrax,
Niagara Falls,NY）、以商品名“CERAFIBER”和“KAOWOOL”得自乔
治亚州奥古斯塔的热陶瓷公司（Thermal Ceramics Co.,Augusta,GA）、以商
品名“CER-WOOL”得自田纳西州欧文的高级耐火材料公司（Premier
Refractories Co.,Erwin,TN）、和以商品名“SNSC”得自Shin-Nippon Steel
Chemical(Tokyo,Japan)的难熔陶瓷纤维。
可用的一些陶瓷纤维包括多晶氧化物陶瓷纤维，例如，莫来石、氧化
铝、高铝硅铝酸盐、硅铝酸盐、氧化锆、二氧化钛、氧化铬等等。这种类
型的特定纤维包括高氧化铝晶体纤维，该纤维包括在约67重量%至约98重
量%范围内的氧化铝和约33重量%至约2重量%范围内的氧化硅。这些纤
维可例如以商品名“NEXTEL 550”自3M公司（3M Company）商购获
得、以商品名“SAFFIL”自英国雪菲尔德的戴森集团（Dyson Group PLC,
Sheffield,UK）商购获得、以商品名“MAFTEC”自日本东京的三菱化工股
份有限公司（Mitsubishi Chemical Corp.,Tokyo,Japan）商购获得、以商品名
“FIBERMAX”自纽约州尼亚加拉瀑布的奇耐联合纤维公司商购获得和以
商品名“ALTRA”自德国的拉特有限公司（Rath GmbH,Germany）商购获
得。
合适的多晶氧化物陶瓷纤维还包括铝硼硅酸盐纤维，优选地包括在约
55重量%至约75重量%范围内的氧化铝、在小于约45重量%至大于0重量
%（优选地，小于44重量%至大于0重量%）范围内的氧化硅，以及在小
于25重量%至大于0重量%（优选地，约1重量%至约5重量%）范围内的
氧化硼（分别基于如Al2O3、SiO2和B2O3的理论氧化物计算）。此类纤维
优选地为至少约50重量%的晶体，更优选地为至少75%，并且最优选地为
约100%（即，晶体纤维）。铝硼硅酸盐纤维可例如以商品名“NEXTEL
312”和“NEXTEL 440”自3M公司商购获得。
在一些实施例中，无机纤维可包括从溶胶凝胶工艺中获得的陶瓷纤
维，其中所述纤维通过旋转或挤出溶液或分散体，或者纤维或纤维前体的
构成组分的大体粘性浓缩物来形成。在一些实施例中，所用的无机纤维可
包括经过热处理的陶瓷纤维，有时称为退火的陶瓷纤维，例如，如美国专
利No.5,250,269所公开。
可单独使用特定类型的陶瓷纤维；或者可组合使用至少两种或更多种
不同类型的陶瓷纤维。在多个实施例中，陶瓷纤维可以与任何其他所需的
无机纤维或有机纤维混合，包括生物可溶性纤维、玻璃纤维、玄武岩纤
维、矿棉纤维、无机粘结剂、双组分纤维等。
在一些实施例中，无机纤维可包括生物可溶性纤维（也称作主体可溶
性纤维），例如，生物可溶性陶瓷纤维。在一些实施例中，幅材中基本上所
有的无机纤维均为生物可溶性陶瓷纤维。在其他实施例中，幅材中基本上所
有的纤维均为生物可溶性陶瓷纤维。如本文所用，生物可溶性纤维是指在生
理介质或模拟的生理介质中可分解的纤维。通常，在约1年的时间内，生物
可溶解纤维可溶解或基本上可溶解在生理介质中。如本文所用，术语“基本
上可溶解”是指纤维溶解了至少约75重量%。估计纤维的生物可溶性的另
一个方法是基于纤维的组成。例如，德国提出了根据致癌指数（KI值）的
分类。KI值的计算方法为，将碱性和碱土氧化物的重量百分比相加，再减
去无机氧化物纤维中的氧化铝的重量百分比的两倍。生物可溶性无机纤维通
常具有约40或更大的KI值。
本发明适用的生物可溶性无机纤维可包括无机氧化物，例如，Na2O、
K2O、CaO、MgO、P2O5、Li2O、BaO或它们与二氧化硅的组合。其他金属
氧化物或其他陶瓷组分可被包括在生物可溶性无机纤维中，即使这些组分
（本身）缺乏所需的溶解度，但其含量却低到足以使得纤维（就整体而言）
在生理介质中仍然可分解。此类金属氧化物包括（例如）Al2O3、TiO2、
ZrO2、B2O3，以及氧化铁。生物可溶性无机纤维也可包括金属组分，其含量
使得纤维可在生理介质中或模拟的生理介质中分解。
在一个实施例中，生物可溶性无机纤维包括二氧化硅、镁和钙的氧化
物。这些类型的生物可溶性陶瓷纤维可称为（例如）硅酸钙镁纤维，或碱土
硅酸盐矿棉等。硅酸钙镁纤维通常含有小于约10重量%的氧化铝。在一些
实施例中，该纤维包括约45重量%至约90重量%的SiO2、高达约45重量%
的CaO、高达约35重量%的MgO以及小于约10重量%的Al2O3。例如，该
纤维可含有约55重量%至约75重量%的SiO2、约25重量%至约45重量%
的CaO、约1重量%至约10重量%的MgO和小于约5重量%的Al2O3。
在另外的实施例中，生物可溶性无机纤维包括二氧化硅和氧化镁的氧
化物。这些类型的纤维可称为硅酸镁纤维。硅酸镁纤维通常含有约60重量
%至约90重量%的SiO2、高达约35重量%的MgO（通常约15重量%至约
30重量%的MgO），以及小于约5重量%的Al2O3。例如，该纤维可含有约
70重量%至约80重量%的SiO2、约18重量%至约27重量%的MgO，以及
小于约4重量%的其他微量元素。合适的生物可溶性无机氧化物纤维在例如
美国专利No.5,332,699（Olds等人）、No.5,585,312（Ten Eyck等人）、No.
5,714,421（Olds等人）和No.5,874,375（Zoitas等人）中有述。可用于形成
生物可溶性无机纤维的多种方法包括，但不限于，溶胶凝胶形成法、结晶生
长工艺和熔融形成技术（如纺丝或吹制）。生物可溶性纤维可（例如）以商
品名“ISOFRAX”和“INSULFRAX”从纽约州尼亚加拉瀑布的奇耐联合
纤维公司（Unifrax Corporation）商购获得，以商品名“SUPERMAG
1200”从墨西哥蒙特雷（Monterrey）的努恩纤维科技公司（Nutec
Fiberatec）商购获得，以及以商品名“SUPERWOOL”从乔治亚州奥古斯塔
的热陶瓷公司（Thermal Ceramics）商购获得。“SUPERWOOL 607”生物
可溶性纤维（例如）含有60重量%至70重量%的SiO2、25重量%至35重
量%的CaO、4重量%至7重量%的MgO以及微量的Al2O3。
“SUPERWOOL 607MAX”生物可溶性纤维（例如，可在略微较高的温度
下使用）含有60重量%至70重量%的SiO2、16重量%至22重量%的
CaO、12重量%至19重量%的MgO，以及微量的Al2O3。
在多个实施例中，如果存在于无机纤维幅材中，则生物可溶性陶瓷纤
维可构成幅材的无机纤维的至少约20重量%、至少约50重量%、至少约80
重量%、至少约90重量%，或至少约95重量%。可单独使用特定类型的生
物可溶性纤维；或者可组合使用至少两种或更多种不同类型的生物可溶性
纤维。在一些实施例中，生物可溶性陶瓷纤维可为长纤维（即，长度为至
少约5cm）。在多个实施例中，生物可溶性陶瓷纤维可以与任何其他所需
的无机纤维或有机纤维混合，包括耐火陶瓷纤维、玻璃纤维、玄武岩纤
维、矿棉纤维、无机粘结剂、双组分纤维等。使用生物可溶性陶瓷纤维的
重力成网无机纤维幅材组合物在2010年4月13日提交的名称为
INORGANIC FIBER WEBS COMPRISING BIOSOLUBLE CERAMIC
FIBERS,AND METHODS OF MAKING AND USING（包含生物可溶性陶瓷
纤维的无机纤维幅材及制备和使用方法）、代理人档案号为66308US002的
美国临时专利申请序列号61/323,526中有更详细的讨论，该专利申请以引
用方式并入本文中。
在一些实施例中，无机纤维可包括玻璃纤维。在特定实施例中，无机
纤维可包括硅酸镁铝玻璃纤维。可使用的硅酸镁铝玻璃纤维的实例包括具
有10重量%到30重量%的氧化铝、52重量%到70重量%的氧化硅，以及1
重量%到12重量%的氧化镁（基于Al2O3、SiO2和MgO的理论量）的玻璃
纤维。还应当理解，硅酸镁铝玻璃纤维可含有额外的氧化物，例如，氧化
钠或氧化钾、氧化硼和氧化钙。硅酸镁铝玻璃纤维的具体实例包括：E-玻
璃纤维，其组成通常为约55%的SiO2、15%的Al2O3、7%的B2O3、19%的
CaO、3%的MgO和1%的其他氧化物；S和S-2玻璃纤维，其组成通常为
约65%的SiO2、25%的Al2O3和10%的MgO；以及R-玻璃纤维，其组成通
常为60%的SiO2、25%的Al2O3、9%的CaO和6%的MgO。E-玻璃、S-玻
璃和S-2玻璃可得自（例如）高级玻璃纤维纱公司（Advanced Glassfiber
Yarns LLC），R-玻璃可得自圣戈班维托特克斯公司（Saint-Gobain
Vetrotex）。玻璃纤维可以是短玻璃纤维，且可以基本上无渣球，即，所含
的渣球不超过5重量%。在一些实施例中，可使用经过热处理的纤维。可单
独使用特定类型的玻璃纤维；或者可组合使用至少两种或更多种不同类型
的玻璃纤维。在多个实施例中，玻璃纤维可以与任何其他所需的无机纤维
或有机纤维混合，包括陶瓷纤维、生物可溶性纤维、玄武岩纤维、矿棉纤
维、无机粘结剂、双组分纤维等。
在一些实施例中，无机纤维可包括通常通过熔融或挤出玄武岩以形成
纤维来制成的玄武岩纤维。因为该纤维衍生自矿物，所以纤维的组成可以
变化，但一般来说其组成为约45重量%到约55重量%的SiO2、约2重量%
到约6重量%的碱、约0.5重量%到约2重量%的TiO2、约5重量%到约14
重量%的FeO、约5重量%到约12重量%的MgO、至少约14重量%的
Al2O3以及通常几乎约10重量%的CaO。该纤维通常不含渣球，或含有非常
少量的渣球（通常小于1重量%）。在多个实施例中，长玄武岩纤维可具有
（例如）从约1微米到约5微米，从约2微米到约14微米，或从约4微米
到约10微米的平均直径。通常，玄武岩纤维具有从5微米到22微米的直
径。
所述纤维可以制成大体连续的，和/或可以短切成所需的长度，本文所
用术语长玄武岩纤维定为长度为至少约5cm的玄武岩纤维。此类长玄武岩
纤维可从（例如）得克萨斯州休斯顿市（Houston）的苏达格拉斯纤维技术
公司（Sudaglass Fiber Technology）以及俄罗斯杜布纳（Dubna）的卡莫尼
维克（Kamenny Vek）商购获得。基于它们的长度，长玄武岩纤维可以有利
地提高无机纤维幅材的强度，同时提供比玻璃纤维等高的耐温性，同时与
某些陶瓷纤维等相比较不易碎。在多个实施例中，长玄武岩纤维可以与任
何其他所需的无机纤维或有机纤维混合，包括陶瓷纤维、生物可溶性纤
维、玻璃纤维、矿棉纤维、无机粘结剂、双组分纤维等。在多个实施例
中，如果存在于幅材中，则长玄武岩纤维可构成幅材的无机纤维的至少约2
重量%、至少约5重量%，或至少约10重量%。在另外的实施例中，长玄
武岩纤维可构成幅材的无机纤维的至多约90重量%、至多约70重量%，或
至多约50重量%。在另一些实施例中，幅材中基本上所有的无机纤维均为
玄武岩纤维。包含玄武岩纤维的重力成网无机纤维幅材组合物在2010年4
月13日提交的名称为INORGANIC FIBER WEBS COMPRISING LONG
BASALT FIBERS,AND METHODS OF MAKING AND USING（包含长玄
武岩纤维的无机纤维幅材及制备和使用方法）、代理人档案号为
66309US002的美国临时专利申请序列号61/323,531中有更详细的讨论，该
专利申请以引用方式并入本文中。
在一些实施例中，无机纤维可包括矿棉，也称为石棉或渣棉。矿棉可
得自多种来源，例如，美国亚拉巴马州利兹（Leeds）的石棉制造公司
（Rock Wool Manufacturing Co.）。此类材料可由再加工的矿渣等制成，且
通常在相当短的纤维长度（例如，1厘米或更小）下可用。由于纤维长度通
常较短，因此，此类材料可有助于将矿棉与长度为至少5cm的长无机纤维
（例如，长玄武岩纤维、长玻璃纤维、长生物可溶性纤维，和/或长陶瓷纤
维，如果可用的话）混合，和/或与有机或无机粘结剂混合。在多个实施例
中，如果存在于幅材中，则矿棉纤维可构成幅材的无机纤维的至少约30重
量%、至少约50重量%，或至少约80重量%。在另外的实施例中，矿棉纤
维可构成幅材的无机纤维的至多约100重量%、至多约90重量%，或至多
约85重量%。
任何或所有上文提及的一般类别以及特定类型和组成的无机纤维可单
独用于本文所公开的重力成网无机纤维幅材中，或者与本文提及的一种或
多种其他无机纤维组合地用于本文所公开的重力成网无机纤维幅材中。此
外，任何或所有本文提及的无机纤维可单独使用，或可与本文提及的一种
或多种无机粘结剂和/或有机粘结剂结合使用。
在多个实施例中，无机纤维的平均直径可为例如约1微米至约50微
米、约2微米至约14微米、或约4微米至约10微米。在多个实施例中，无
机纤维的平均长度可为约0.01mm至100cm、约1mm至约30cm、或约
0.5cm至约10cm。在特定的实施例中，至少一些无机纤维可以是长无机纤
维，意指长度为至少约5cm。此类长无机纤维在需要通过针刺来至少部分加
固无机纤维幅材时尤为有用。在一些实施例中，具有不同平均长度的纤维可
以混合成共混物。在特定实施例中，重力成网无机纤维幅材可由包括短
（即，约1cm或更小）和长（即，约5cm或以上）无机纤维的共混物制
成。短纤维和长纤维可包括相同的组成；或者短纤维可由一种材料（例如，
短陶瓷纤维、矿棉纤维等）组成，而长纤维可由另一种材料（例如，长生物
可溶性陶瓷纤维、长玄武岩纤维、长玻璃纤维等）组成。
所述重力成网无机纤维幅材可含任何合适的无机粒状添加剂，所述添
加剂可通过上文所公开的方法引入成形室2中并与无机纤维3共混（例
如，大体均匀地共混）且固持在加固的纤维幅材10内（例如，粘结到无机
纤维3）。在多个实施例中，此类添加剂可以干燥形式与纤维3一起引入成
形室2中（例如，通过纤维输入装置31引入），或者可以干燥形式单独地
引入成形室2中（例如，通过颗粒输入装置22引入）。在其他实施例中，
此类添加剂可在被液体载体携载（例如，作为悬浮液、溶液、分散体、乳
胶等）时引入成形室2中。此类液体载体可以在将纤维引入成形室2之前
喷射到纤维上（例如，通过液体喷射单元32进行喷射）。或者，此类液体
载体可以直接喷射到成形室2中。载液可例如通过蒸发（例如借助于通过
烘箱等）从纤维垫6去除。如果粒状添加剂21以干燥形式引入成形室2
中，则可能需要将液体（例如，水）引入成形室2中（通过使液体沉积到
纤维3上，或通过将液体喷射到成形室2中），以增强粒状添加剂21与纤
维3的分散和接触。
在多个实施例中，无机粒状添加剂的平均颗粒尺寸可为至少约0.1微
米、至少约0.5微米、至少约1.0微米，或至少约2.0微米。在另外的实施
例中，无机粒状添加剂的平均颗粒尺寸可为至多约1000微米、至多约500
微米、至多约200微米、至多约100微米、至多约100微米、至多约50微
米，或至多约10微米。
在多个实施例中，无机粒状添加剂包括一种或多种膨胀助剂、一种或
多种吸热添加剂、一种或多种绝缘添加剂，以及它们的混合物。
在一些实施例中，无机粒状添加剂可包括一种或多种无机膨胀助剂。
可用于制备膨胀材料幅材的可用膨胀材料包括，但不限于，可膨胀蛭石、
经处理的可膨胀蛭石、部分脱水的可膨胀蛭石、可膨胀珍珠岩、可膨胀石
墨、可膨胀水合碱金属硅酸盐（例如，可膨胀的颗粒状硅酸钠，例如，属
于美国专利4,273,879所述一般类型，并且例如，可以商品名
“EXPANTROL”得自明尼苏达州圣保罗市3M公司），以及它们的混合
物。（在该上下文中，石墨被视为无机的）。特定的市售膨胀助剂的实例
是可以商品名GRAFGUARD Grade 160-50从俄亥俄州克利夫兰的UCAR碳
公司（UCAR Carbon Co.）商购的可膨胀石墨片。在多个实施例中，基于无
机纤维幅材的总重量，膨胀助剂可以占0重量%、至少约2重量%、至少约
5重量%、至少约10重量%、至少约20重量%，或至少约30重量%。在另
外的实施例中，基于无机纤维幅材的总重量，膨胀助剂可以占至多约80重
量%、至多约60重量%，或至多约50重量%。
在一些实施例中，无机粒状添加剂可包括一种或多种无机吸热添加
剂。合适的吸热添加剂可包括例如任何能在例如200℃至600℃之间的温度
下释出水（例如水合水）的无机化合物。合适的吸热添加剂可因而包括材
料如氧化铝三水合物、氢氧化镁等。可单独使用特定类型的吸热添加剂；
或者可组合使用至少两种或更多种不同类型的吸热添加剂。在多个实施例
中，基于无机纤维幅材的总重量，吸热添加剂可以占0重量%、至少约2重
量%、至少约5重量%、至少约10重量%、至少约20重量%，或至少约30
重量%。
在一些实施例中，无机粒状添加剂可包括一种或多种无机绝缘添加
剂。合适的绝缘添加剂可包括，例如，当存在于无机纤维幅材中时，能够
提高幅材的绝热性质，例如，而不以不可接受方式增大幅材的重量或密度
的任何无机化合物。包括相对较高孔隙度的无机粒状添加剂可以尤其适用
于这些目的。合适的绝缘添加剂可包括热解法二氧化硅、沉淀二氧化硅、
硅藻土、漂白土、膨胀珍珠岩、硅酸盐粘土和其他粘土、硅胶、玻璃泡、
陶瓷微球、滑石粉等材料。（本领域中的普通技术人员将认识到，绝缘添
加剂与（例如）某些吸热或膨胀助剂之间可能没有明确的分界线）。可单
独使用特定类型的绝缘添加剂；或者可组合使用至少两种或更多种不同类
型的绝缘添加剂。在多个实施例中，基于无机纤维幅材的总重量，绝缘添
加剂可以占0重量%、至少约5重量%、至少约10重量%、至少约20重量
%、至少约40重量%，或至少约60重量%。
本领域中的普通技术人员将认识到，本发明的方法使得能够制造多种
重力成网无机纤维幅材，所述幅材包含多种纤维组成和纤维性质（例如，
纤维直径和/或长度），与本文所述的任何粘结剂、膨胀助剂、吸热添加剂
和/或绝缘添加剂结合使用。任何如本文所公开的重力成网无机纤维幅材或
多层重力成网无机纤维幅材均可用于形成防火制品，如防火枕块、毯、
带、填料等。这样的防火制品在2010年4月13日提交的标题为
INORGANIC FIBER WEBS AND METHODS OF MAKING AND USING（无
机纤维幅材及制备和使用方法）、代理人档案号为66305US002的美国临时
专利申请序列号61/323,425中有更详细的讨论，该专利申请同前面提到的
一样以引用方式并入本文中。
本领域中的普通技术人员将认识到，特别地，具有不同的特定组成和/
或性质的层的多层重力成网无机纤维幅材可特别适合某些防火应用。现在
将介绍一些这种应用，但并不详尽或限定。例如，可有利地提供这样的多
层制品，其第一幅材层具有较高的承受高温的能力且其面向可能的热源布
置，第二幅材层具有较低的承受高温的能力但其由所述第一层与所述热源
隔开并可提供额外的机械强度、绝缘能力等。本领域技术人员还将认识
到，不同的无机材料的绝缘能力（即其导热性）随温度的变化是不同的。
因此，提供在高温下（例如在538-1093℃下）具有良好的绝缘能力的第一
面向热的层（例如具有显著部分的生物可溶性陶瓷纤维）和在较低温度下
（例如在低于538℃下）具有良好的绝缘能力的第二冷侧层（例如具有显著
部分的玻璃纤维）可能有用。使一层（例如面向热的层）具有一种或多种
膨胀助剂或吸热添加剂而第二层无这样的添加剂可能有用。使一层基本上
不含有机粘结剂而另一层含有机粘结剂可能有用。
参照图3所示意的实施例，预期可串联地使用任何数量的成形室，以
一起提供任何所需数量的重力成网无机纤维幅材层作为多层幅材。例如，
可以预见三层幅材和制品，例如，内部的芯层被夹在外层之间，设计为主
要提供机械强度（例如包含纤维如矿棉、玄武岩、玻璃等），而外层设计
为主要提供高温性能（例如，主外层或表面层包含纤维如生物可溶性纤
维，包含一种或多种膨胀助剂或吸热添加剂等）。在一些实施例中，这样
的制品可包括主表面层，与中间的芯区相比，所述主表面层具有大量的双
组分有机粘结纤维。这样的表面官能可使得制品的主表面在升高的温度下
较为发粘并可使得制品可用来用作例如具有提高的粘附于一起的能力并提
供相互增强的防火枕块。
在其中无机纤维幅材或纤维幅材层含一种或多种膨胀助剂的防火制品
中，在多个实施例中，所述无机纤维幅材或纤维幅材层能够在暴露于足够
高的温度下时在厚度上膨胀至少50%、100%或200%（但使用中的实际膨
胀可能受限于此类膨胀可用的空间）。
示例性实施例的列表
实施例1。一种制备重力成网无机纤维幅材的方法，所述方法包括：
向第一成形室中引入无机纤维，所述第一成形室包括多个以至少一排提供
在所述第一成形室内的第一纤维分离辊，且所述第一成形室包括第一移动
的环形带筛网；用所述第一纤维分离辊机械地分离所述无机纤维中的至少
一些；通过所述第一移动的环形带筛网来捕获所述无机纤维的任何残余的
团聚物，并将所捕获的团聚物返回到所述第一纤维分离辊，以由所述第一
纤维分离辊机械地分离；收集所述机械分离的无机纤维；向第二成形室中
引入所述收集的机械分离的无机纤维中的至少一些，所述第二成形室包括
多个以至少一排提供在所述第二成形室内的第二纤维分离辊，且所述第二
成形室包括第二移动的环形带筛网；用所述第二成形室的所述第二纤维分
离辊机械地分离所述无机纤维中的至少一些；通过所述第二移动的环形带
筛网来捕获所述无机纤维的任何残余的团聚物，并将所捕获的团聚物返回
到所述第二纤维分离辊，以由所述第二纤维分离辊机械地分离；将所述机
械分离的无机纤维聚集成重力成网无机纤维垫；从所述第二成形室取出所
述重力成网无机纤维垫；和加固所述重力成网无机纤维垫以形成重力成网
无机纤维幅材。
实施例2。根据实施例1所述的方法，其中所述自第一成形室收集的机
械分离的无机纤维在被引入到第二成形室中之前不被打捆。
实施例3。根据实施例2所述的方法，其中所述第二成形室与所述第一
成形室串联在单一生产线中。
实施例4。根据实施例1-3中的任一项所述的方法，其中在所述第二成
形室中将自所述第一成形室收集的所述机械分离的无机纤维与引入到所述
第二成形室中且组成不同于自所述第一成形室收集的所述机械分离的无机
纤维的至少一种其他类型的无机纤维共混。
实施例5。根据实施例4所述的方法，其中引入到所述第一成形室中的
所述无机纤维为长无机纤维，而其中所述其他类型的无机纤维为短无机纤
维。
实施例6。根据实施例5所述的方法，其中所述长无机纤维选自长玄武
岩纤维、长生物可溶性陶瓷纤维和长玻璃纤维。
实施例7。根据实施例1-6中的任一项所述的方法，其进一步包括向所
述收集的机械分离的无机纤维添加至少一种粘结剂或向所述重力成网无机
纤维垫添加至少一种粘结剂，其中所述加固通过活化所述粘结剂来进行。
实施例8。根据实施例7所述的方法，其中所述粘结剂是无机粘结剂。
实施例9。根据实施例1-8中的任一项所述的方法，其进一步包括向所
述第二成形室中引入至少一种无机粒状添加剂并将所述添加剂与所述无机
纤维共混。
实施例10。根据实施例9所述的方法，其中所述无机粒状添加剂包括
膨胀助剂。
实施例11。根据实施例9-10中的任一项所述的方法，其中所述无机粒
状添加剂包括吸热添加剂，所述吸热添加剂包括能在200℃至600℃之间的
温度下释出水的无机化合物。
实施例12。根据实施例9-11中的任一项所述的方法，其中所述无机粒
状添加剂包括绝缘添加剂。
实施例13。根据实施例9-12中的任一项所述的方法，其进一步包括向
所述第二成形室中引入至少一种粘结剂并将所述粘结剂与所述无机纤维和
所述无机粒状添加剂共混，且其中所述加固用于通过所述粘结剂将所述无
机粒状添加剂粘结在所述无机纤维幅材内。
实施例14。根据实施例13所述的方法，其中所述粘结剂为无机粘结
剂。
实施例15。一种制备多层重力成网无机纤维幅材的方法，所述方法包
括：向第一成形室中引入第一无机纤维，所述第一成形室包括多个以至少
一排提供在所述第一成形室内的第一纤维分离辊，且所述第一成形室包括
第一移动的环形带筛网；用所述第一纤维分离辊机械地分离所述第一无机
纤维中的至少一些；通过所述第一移动的环形带筛网来捕获所述第一无机
纤维的任何残余的团聚物，并将所捕获的团聚物返回到所述第一纤维分离
辊，以由所述第一纤维分离辊机械地分离；将所述机械分离的第一无机纤
维收集为第一重力成网无机纤维垫层；从所述第一成形室取出所述第一重
力成网无机纤维垫层；向第二成形室中引入所述第一重力成网无机纤维垫
层，使其位于所述第二成形室的底部处的载体上；向所述第二成形室中引
入第二无机纤维，其中所述第二成形室包括多个以至少一排提供在所述第
二成形室内的第二纤维分离辊，且所述第二成形室包括第二移动的环形带
筛网；用所述第二成形室的所述第二纤维分离辊机械地分离所述无机纤维
中的至少一些；通过所述第二移动的环形带筛网来捕获所述第二无机纤维
的任何残余的团聚物，并将所捕获的团聚物返回到所述第二纤维分离辊，
以由所述第二纤维分离辊机械地分离；将所述机械分离的第二无机纤维收
集为位于所述第一重力成网无机纤维垫层之上的第二重力成网无机纤维垫
层，以形成多层重力成网无机纤维垫；从所述第二成形室取出所述多层重
力成网无机纤维垫；和加固所述第一重力成网无机纤维垫层和所述第二重
力成网无机纤维垫层以分别形成多层重力成网无机纤维幅材的第一和第二
重力成网无机幅材层。
实施例16。根据实施例15所述的方法，其中所述第一无机纤维垫层的
无机纤维在被引入到所述第二成形室中之前不被打捆。
实施例17。根据实施例16所述的方法，其中所述第二成形室与所述第
一成形室串联在单一生产线中。
实施例18。根据实施例15-17中的任一项所述的方法，其中所述第一
无机纤维垫层在被引入到所述第二成形室中之前不被加固，且其中所述第
一无机纤维垫层在与所述第二无机纤维垫层的加固相同的步骤中被加固。
实施例19。根据实施例15-17中的任一项所述的方法，其中所述第一
无机纤维垫层在被引入到所述第二成形室中之前被至少部分地加固。
实施例20。根据实施例15-19中的任一项所述的方法，其中所述多层
重力成网无机纤维垫被针刺以加固所述无机纤维垫层二者和将所述无机纤
维垫层彼此固定。
实施例21。根据实施例15-19中的任一项所述的方法，其中所述第一
无机纤维垫层包含粘结剂，其中所述第二无机纤维垫层包含粘结剂，且其
中通过活化所述粘结剂而进行的加固用来加固所述第一和第二无机纤维垫
层中的每一个并还用来将所述第一和第二无机纤维垫层彼此固定。
实施例22。根据实施例15-21中的任一项所述的方法，其中所述第一
无机纤维垫层的所述第一无机纤维在组成上不同于所述第二无机纤维垫层
的所述第二无机纤维。
实施例23。根据实施例22所述的方法，其中所述第一无机纤维垫层包
含生物可溶性陶瓷纤维且其中所述第二无机纤维垫层包含矿棉。
实施例24。一种多层无机纤维幅材，所述多层幅材包括：具有第一组
成及第一和第二相反朝向的主表面的第一重力成网无机纤维幅材层；和具
有第二组成及第一和第二相反朝向的主表面的第二重力成网无机纤维幅材
层，其中所述第一和第二重力成网无机幅材层被结合在一起。
实施例25。根据实施例24所述的多层幅材，其中所述第一重力成网无
机纤维幅材层包含生物可溶性陶瓷纤维，且其中所述第二重力成网无机纤
维幅材层不包含生物可溶性陶瓷纤维。
实施例26。根据实施例25所述的多层幅材，其中所述第二重力成网无
机纤维幅材层包含矿棉纤维。
实施例27。根据实施例24-26中的任一项所述的多层幅材，其中所述
第一重力成网无机纤维幅材层包含有机粘结剂，且其中所述第二重力成网
无机纤维幅材层不包含有机粘结剂。
实施例28。根据实施例24-27中的任一项所述的多层幅材，其中所述
第一重力成网无机纤维幅材层包含膨胀助剂，且其中所述第二重力成网无
机纤维幅材层不包含膨胀助剂。
实施例29。根据实施例24-28中的任一项所述的多层幅材，其中所述
第一和第二重力成网无机纤维幅材层通过所述第一幅材层的第一表面处的
第一幅材层纤维与所述第二幅材层的第一表面处的第二幅材层纤维结合而
结合在一起。
实施例30。根据实施例24-29中的任一项所述的多层幅材，其中所述
第一和第二重力成网无机纤维幅材层通过各个幅材层中的至少一些纤维被
针刺使得所述第一幅材层的纤维与所述第二幅材层的纤维缠结而结合在一
起。
实例
虽然例如不串联地使用两个单独的成形室，但下面的实例示意了使无
机纤维多次相继通过单个成形室来证实在最后通过之前一次或多次通过成
形室以开松纤维的有用性，在所述最后通过中，纤维被收集（和任选地与
其他纤维和/或粒状添加剂共混）并然后被加固。
使用图1中示意为成形室2的一般类型的成形室。该成形室以与图1
所示类似的方式在室的上部中含两排布置为彼此靠近的纤维分离旋转（钉
齿）辊并在室的下部中含两排布置为彼此靠近的钉齿辊。每行含有五个钉
齿辊。环形带在腔室的内部以类似于图1所示的方式运行，在上组钉齿辊
排和下组钉齿辊排之间移动。所述带包括固体金属板条，所述板条的长轴
相对于带的移动方向而横向取向，这些板条隔开，以提供宽度为约1英寸
（在带的移动方向上）的横向延伸的通孔。成形室的底部包括约75cm长
（在所形成的纤维垫的移动方向上）且约60cm宽的区域。载体（环形透气
带）布置成沿着成形室的底部水平地移动。载体约60cm宽，以与成形室的
底部的宽度大体匹配，而且可沿着成形室的底部的长轴方向移动。一次性
透气纸（基重在约18克/平方米的范围内）被设置在载体的顶面上。
生物可溶性陶瓷纤维可以商品名SMG 1200从纽泰克/雷特克公司
（Nutec/Fibratec）（墨西哥蒙特雷）商购获得。生物可溶性陶瓷纤维被供
应商记录成标称纤维长度为约20cm且标称纤维直径为约3μm（定性地，可
直接使用的纤维似乎比标称长度短）的非晶态硅酸钙镁纤维。玄武岩纤维
可以商品名BCS13-KV12从俄罗斯联邦莫斯科杜布纳的卡莫尼维克公司
（Kamenny Vek）商购获得。玄武岩纤维被供应商记录成标称纤维长度为约
6.4cm且标称纤维直径为约13μm的短纤维。可膨胀石墨可以商品名
NORD-MIN 351从德国汉堡（Hamburg）的高加索拉斯曼公司（Nordmann-
Rassmann）商购获得。双组分有机聚合物（粘结剂）纤维以商品名131-
00251从斯坦纤维公司（Stein Fibers）（纽约州奥尔巴尼）商购获得。所述
纤维被供应商记录成标称长度为55mm的聚酯/共聚酯2旦尼尔纤维。
在该实验的进行中，玄武岩纤维作为散纤维以压缩的捆得到。该玄武
岩纤维通过如下程序开松。按量配给玄武岩纤维并手动置于进料传送带
上。在含有所述设备的房间中使用滤水机，以降低静电，从而方便处理纤
维。让传送带开始移动并将玄武岩纤维带到纤维进料站，该纤维进料站包
括含有单组两个钉齿辊的室。玄武岩纤维被拉入该室中，穿过钉齿辊组，
并通过由鼓风扇施加的部分真空经由导管从该室排出。随后，玄武岩纤维
在由鼓风扇施加的正压下被传送到并注入成形室的上部中。成形室的顶篷
是多孔的，以使得可以将任何多余的压力抽出。
在成形室中，玄武岩纤维以与本文前面所述类似的方式被机械地分
离。此经机械分离的玄武岩纤维在重力作用下向成形室的底部降落（如本
文前面所述，其中捕集和再循环任何较大的团聚物）以随着透气纸以约1
米/分钟的速度移动（在载体上）穿过成形室的底部以落到该纸上。向载体
下侧施加部分真空，以帮助使玄武岩纤维沉积和使沉积的玄武岩纤维固持
在多孔纸上。纸/载体将沉积的玄武岩纤维带至成形室外。然后将此经开松
的玄武岩纤维返回到进料传送带并与适宜的量的陶瓷纤维和有机粘结剂纤
维一起置于其上。
该纤维混合物然后以与上面所述类似的方式被传送到成形室中。可膨
胀石墨颗粒被置于颗粒注射单元的料斗中，该料斗以特定速率将颗粒注入
成形室的下部（钉齿辊的下方），该速率经过校准，以提供下文列出的组
成。
各种纤维及颗粒的量受到控制以形成标称组成如下的纤维垫：约25重
量%的可膨胀石墨、约20重量%的玄武岩、约50重量%的陶瓷纤维和约5
重量%的有机粘结剂纤维。在成形室中，生物可溶性陶瓷纤维和玄武岩纤维
各自以类似于上述的方式机械地分离，彼此混合，且与粘结剂纤维混合。
此经机械分离并共混的纤维在重力作用下向成形室的底部降落（如上所
述，其中捕集和再循环任何较大的团聚物）并与石墨颗粒共混，随着透气
纸以约1米/分钟的速度移动（在载体上）穿过成形室的底部，共混的纤维
和颗粒落到该纸上以形成纤维垫。向载体下侧施加部分真空，以有助于使
材料沉积并将沉积的垫固持在多孔纸上。纸/载体将沉积的纤维垫带至成形
室外。压缩辊被设在腔室出口处，该压缩辊在纤维垫离开所述腔室时暂时
对其进行压缩。估计纤维垫的刚沉积厚度为约8.9cm。
纤维垫以约1米/分的速度送入烘箱中。烘箱保持在约154℃的温度
下。烘箱的长度为约5.5米，纤维垫在烘箱中的停留时间为约5.5分钟。烘
箱被布置成引导受热空气向下流至纤维垫上，该垫位于多孔载体上，其中
向该载体的下侧施加部分真空。通过这种方式，受热空气可以被引导穿过
纤维垫，从而将垫固定在载体上，而不移动纤维，直到纤维粘合在一起为
止。
粘结剂纤维在高温作用下活化可将纤维垫加固成自支承幅材。烘箱出
口处设有辊，该辊可以进行设置，从而以所需的量暂时压缩所述幅材。在
该实验中，该辊可以被设置成不压缩所述幅材。由此形成的重力成网无机
纤维幅材的最终厚度为约8.9cm。幅材的堆密度为约0.021克/cm3。
上述测试和测试结果仅旨在举例说明而并非预测，且测试工序的变型
可预计得到不同的结果。实例部分中的所有定量值均应理解为根据所用工
序中涉及的通常所知公差的近似值。给出上述详细说明及实例仅为清楚地
理解本发明。这些说明和实例不应被理解成对本发明进行不必要的限制。
本领域的技术人员将显而易见的是，本文所公开的具体示例性结构、
特征、细节、构造等在许多实施例中可修改和/或组合。发明人所设想的所
有此类变型和组合均在所构思的发明的范围内。因此，本发明的范围不应
限于本文所述的具体说明性结构，而应由权利要求书的语言所描述的结构
以及这些结构的等同形式来限定。如果在本说明书和通过引用而并入本文
的任何文件中的公开内容之间存在冲突或矛盾之处，则以本说明书为准。