BR112014013186B1 - Forno para cozer um aglutinante de cura térmica presente em um tapete de fibras minerais, compartimento para um tal forno e método para fabricar um tapete de fibras de lã mineral - Google Patents

Abstract

1/1 resumo “forno para fabricar um produto de lã mineral” trata-se de um forno (12) para cozer um aglutinante termicamente curável presente em um tapete (11) de fibras minerais que compreende uma série de compartimentos (21-27) através dos quais o dito tapete de fibras passa sucessivamente, sendo que o dito tapete é comprimido e transportado através dos ditos compartimentos por esteiras transportadoras superiores (13) e esteiras transportadoras inferiores (14), permeáveis a gás, em que cada compartimento tem um comprimento l ao longo da direção do movimento (50) do tapete e compreende, ademais, meios (28) para introduzir um fluxo de ar quente, meios estes que estão localizados abaixo ou acima do dito tapete de fibra, e meios (29) para extrair o ar após o mesmo ter passado através do tapete, tais meios estão respectivamente dispostos acima ou abaixo da face oposta do dito tapete, de modo que o aglutinante seja levado progressivamente para uma temperatura maior do que sua temperatura de cura, em que o dito forno é caracterizado pelo fato de que tem pelo menos um compartimento (30) em que os ditos meios (28) para introduzir ar quente compreendem entradas de ar que se abrem parcialmente em aberturas (31a, 31b) formadas em um primeiro lado lateral (33) do dito compartimento e parcialmente em aberturas formadas no lado lateral oposto (34) do dito compartimento.

Description

“FORNO PARA COZER UM AGLUTINANTE DE CURA TÉRMICA PRESENTE EM UM TAPETE DE FIBRAS MINERAIS, COMPARTIMENTO PARA UM TAL FORNO E MÉTODO PARA FABRICAR UM TAPETE DE FIBRAS DE LÃ MINERAL” [0001] A invenção refere-se ao campo de produtos como painéis, cilindros ou carcaças à base de fibras minerais como fibras de vidro ou fibras de pedra. A mesma se aplica mais particularmente à fabricação de produtos de isolamento térmico e/ou acústico em particular para prédios. Mais precisamente, a presente invenção se refere aos fornos usados para obter esses produtos.

[0002] Os produtos de isolamento comercializados atualmente consistem em um tapete de fibras minerais, como fibras de vidro aglutinadas juntas por um aglutinante orgânico.

[0003] A fabricação desses tapetes de fibras isolantes compreende primeiramente a fibragem das fibras em uma esteira transportadora perfurada ou transportador móvel. A massa de fibras formadas recentemente é pressionada na esteira transportadora com o auxílio de compartimentos de sucção dispostos sob o transportador no qual as fibras são dispostas. Durante a fibragem, um aglutinante é aspergido no estado de uma solução ou suspensão em um líquido volátil como água nas fibras estiradas, em que esse aglutinante tem propriedades de adesão e compreende geralmente um material curável por calor, como uma resina termicamente curável, com máxima frequência até recentemente uma resina de fenol/formaldeído.

[0004] A camada primária de fibras relativamente soltas na esteira transportadora de coletor é, então, transferida para um dispositivo de aquecimento, denominado geralmente no campo como um forno de reticulação. O tapete de fibra passa através do comprimento inteiro do forno em virtude das esteiras transportadoras perfuradas adicionais. Existem, com frequência, duas esteiras transportadoras sem fim voltadas uma para a outra e separadas por uma distância ajustada a fim de determinar a espessura do tapete que é formado. Cada ramificação das esteiras transportadoras é construída a partir de paletas que consistem em grades mutuamente articuladas que são perfuradas a fim de serem permeáveis ao ar e aos outros gases resultantes do aquecimento do tapete. Esse tapete, portanto, tem uma densidade maior ou menor dependendo do grau de compressão exercido pelos dois transportadores no forno.

[0005] Durante sua passagem através do forno, o tapete é seco e submetido a um tratamento de calor específico, que causa a cura do aglutinante presente sobre a superfície das fibras. Essa cura também leva à reticulação das fibras entre si em uma estrutura tridimensional (isto é, uma ligação por meio do aglutinante termicamente curado aos pontos de contato entre as fibras) e, portanto, para estabilização e elasticidade do tapete com a espessura desejada, seja sob o efeito de flexão ou compressão.

[0006] O modo de operação usado a fim de ocasionar a cura do aglutinante consiste na passagem de ar aquecido através do tapete, de modo que o aglutinante presente por toda a espessura do tapete seja aquecido progressivamente para uma temperatura maior do que sua temperatura de cura. Para essa finalidade, o forno de reticulação é composto de um alojamento que constitui uma câmara fechada em que uma série de compartimentos, suprido por queimadores com ar quente circulado por ventiladores, são dispostos. Cada compartimento define, portanto, uma zona de aquecimento independente, em que condições de aquecimento específicas são reguladas. Os compartimentos são separados por paredes que têm aberturas para o tapete e as esteiras transportadoras superior e inferior. O uso de uma pluralidade de compartimentos permite, portanto, o aumento gradual da temperatura do tapete por toda sua passagem através do forno, e, portanto, evita a ocorrência de pontos quentes devido ao aquecimento excessivo local, ou alternativamente a presença no tapete das regiões em que o aglutinante não foi curado termicamente completamente. Um forno usado no processo de fabricação de lã mineral compreende, portanto, com muita frequência uma multiplicidade de compartimentos (por exemplo, entre 3 e 10), bem como meios conhecidos para estabelecer condições térmicas variáveis dentro de cada compartimento. É então possível regular a elevação de temperatura do tapete na sucessão de estágios de cozimento, ao longo do trajeto do tapete através do forno. Os exemplos desses fornos são descritos, em particular, nas publicações EP 000111A1, EP 619465A1 ou W02008/119778, às quais referência pode ser feita para informações adicionais. Em um forno de reticulação convencional, como é ilustrado na Figura 2 do pedido no EP 000111 ou Figuras 23 e 5 do pedido no EP 619465, os meios para introduzir ar quente são dispostos no mesmo único lado dos compartimentos, a extração dos gases após os mesmos terem passado através do tapete acontece no mesmo lado do dito compartimento. Uma modalidade alternativa consiste na extração do ar no lado oposto.

[0007] Atualmente, o uso de novos aglutinantes alternativos, como uma substituição para resinas formofenólicas, torna muito difícil controlar as condições do processo de cozimento de tapete de fibra em um forno convencional conforme descrito acima. Esses aglutinantes, denominados algumas vezes “aglutinantes verdes”, particularmente quando eles são obtidos a partir de uma fonte renovável, em particular uma fonte vegetal, em particular do tipo à base de açúcares hidrogenados ou não hidrogenados, por exemplo, conforme descrito nos pedidos no WO 2009/080938 e no WO 2010/029266, frequentemente requerem uma regulação muito boa das temperaturas de cozimento a fim de atingir o estado termicamente curado, sendo que a faixa de temperaturas de cozimento é mais limitada. Mais particularmente, o aglutinante deve ser submetido a uma temperatura que está entre uma mínima para alcançar sua cura e uma máxima acima da qual o aglutinante degrada rapidamente, que finalmente leva a propriedades mecânicas degradadas do produto final, mesmo após sua instalação. A diferença entre o mínimo e máximo pode ser da ordem de somente 20 °C, ou menos, dependendo do tipo do aglutinante verde. O controle da temperatura por toda a espessura do tapete de fibra requer, portanto, novas técnicas, e em particular mudanças no projeto real dos fornos.

[0008] É, portanto, o objetivo da presente invenção responder aos problemas supracitados e, em particular, fornecer um forno que é configurado a fim de regular a temperatura de cozimento “vista” pelo aglutinante termicamente curável com mais precisão, em qualquer ponto no tapete de fibra e por toda sua espessura. Em particular, essa regulação pode ser obtida de acordo com a invenção através de melhor controle das velocidades de passagem vertical através do tapete de fibra dos fluxos de ar quente usados a fim de ajustar a dita temperatura. Então, de acordo com a invenção, foi observado que a grande homogeneidade da dita velocidade vertical dos gases quando se passa através do tapete leva ao controle aprimorado de suas propriedades finais. Mais particularmente, contrário à opinião recebida como implantada nas publicações anteriores mencionadas acima, os estudos executados pela empresa depositante mostraram que uma maior homogeneidade das ditas velocidades é altamente dependente da localização dos pontos de introdução dos gases quentes dentro do forno, e particularmente dentro de cada um de seus compartimentos constituintes consecutivos.

[0009] Mais precisamente, a presente invenção se refere a um forno para cozer um aglutinante de cura térmica presente em um tapete de fibras minerais, em que compreende uma série de compartimentos através dos quais o dito tapete de fibras passes consecutivamente, sendo que o dito tapete é comprimento e transportado através dos ditos compartimentos por esteiras transportadoras superiores permeáveis a gás e esteiras transportadoras inferiores. Cada compartimento tem um comprimento L ao longo da direção do movimento do tapete e compreende meios para introduzir um fluxo de ar quente, cujos meios estão localizados acima ou abaixo do dito tapete de fibra, e meios para extrair o ar após o mesmo ter passado através do tapete, cujos meios são respectivamente dispostos abaixo ou acima da face oposta do dito tapete, de modo que o aglutinante seja levado progressivamente para uma temperatura maior do que sua temperatura de cura. O dito forno tem pelo menos um compartimento em que os ditos meios para introduzir ar quente compreendem entradas de ar que se abrem parcialmente em aberturas formadas em um primeiro lado lateral do dito compartimento e parcialmente em aberturas formadas no lado lateral oposto do dito compartimento.

[0010] De acordo com modalidades preferenciais e particulares da invenção, que podem, opcionalmente, ser combinadas entre si: - Os ditos meios para extrair o ar após o mesmo ter passado através do tapete compreendem saídas de ar que se abrem parcialmente em aberturas formadas no primeiro lado lateral e parcialmente em aberturas formadas no lado lateral oposto do dito compartimento. - Ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas formadas para as entradas de ar no primeiro lado são dispostas substancialmente voltadas para as aberturas formadas para as entradas de ar no lado oposto. - Ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas formadas para as entradas de ar em um primeiro lado e as aberturas formadas para as entradas de ar no lado oposto são desviadas. - Ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas no primeiro lado e as aberturas no lado oposto têm uma região de sobreposição entre 5 e 30% do comprimento L, em particular entre 10 e 20% do comprimento L. - Alternativamente, ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas no primeiro lado e as aberturas no lado oposto não têm uma região de sobreposição. - Ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas formadas para as entradas de ar nos dois lados são desviadas e são dispostas: - em um primeiro lado: de uma primeira extremidade do compartimento em direção à extremidade oposta do compartimento, sobre uma porção menor do que 80% do dito comprimento, preferencialmente sobre uma porção menor do que 60% do dito comprimento e com alta preferência sobre uma porção menor do que 50%, - no lado oposto: da extremidade oposta do comprimento em direção à outra extremidade, sobre uma porção menor do que 80% do dito comprimento, preferencialmente sobre uma porção menor do que 60%, e com alta preferência sobre uma porção menor do que 50% do dito comprimento. - Ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas formadas em um primeiro lado se estendem de uma primeira extremidade para o centro do dito compartimento, e em que as aberturas formadas no lado oposto se estendem da outra extremidade para o centro center do dito compartimento. - Ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas formadas para a extração de ar após o mesmo ter passado através do tapete de fibras são dispostas acima das aberturas de saída de ar. - Ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas formadas para a extração de ar após o mesmo ter passado através do tapete de fibras são desviadas em relação às aberturas de entrada de ar.

[0011] A presente invenção também se refere a um compartimento conforme descrito acima.

[0012] Ademais, a presente invenção também se refere a um método para fabricar um tapete de fibras de lã mineral, em particular fibras de lã de vidro, que compreende pelo menos uma etapa de fibragem das ditas fibras, na qual uma solução de aglutinante termicamente curável é aspergida, e uma etapa de aquecimento do aglutinante para uma temperatura que torna possível curar o aglutinante, em que a dita etapa de aquecimento é executada por meio de um forno conforme descrito acima.

[0013] A invenção encontra sua aplicação particularmente em um método de fibragem em que o dito aglutinante é obtido a partir de uma fonte vegetal, em particular à base de açúcares hidrogenados ou não hidrogenados. De acordo com uma modalidade vantajosa desse método, o ar quente cuja temperatura está entre 200 °C e 250 °C pode ser injetado no interior do forno.

[0014] As características das várias modalidades serão descritas agora com referência às Figuras 1 a 6 anexas. Claramente, essas várias modalidades são dadas somente a título de ilustração e em particular não restringem o escopo da presente invenção em qualquer um dos aspectos que serão descritos agora.

[0015] A Figura 1 descreve uma instalação atual para a fibragem de um produto de lã mineral, na qual o forno da presente invenção pode ser introduzido.

[0016] A Figura 2 ilustra esquematicamente o princípio de operação de um forno comparativo.

[0017] A Figura 3 gera uma representação esquemática de um dos compartimentos constituintes do forno de acordo com a Figura 2 [0018] A Figura 4 ilustra esquematicamente o princípio de operação de um compartimento de acordo com a primeira modalidade da presente invenção.

[0019] A Figura 5 ilustra esquematicamente o princípio de operação de um compartimento de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção. [0020] A Figura 6 ilustra esquematicamente o princípio de operação de um compartimento de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção.

[0021] Conforme representado na Figura 1, uma linha de produção para painéis de isolamento à base de lã de vidro compreende uma unidade de fibragem 1 conhecida inteiramente por si só, por exemplo, correspondente ao método de fibragem por centrifugação interna, cujas modalidades exemplificativas são descritas nos pedidos no EP 0 406 107 ou no EP 0 461 995. A unidade de fibragem compreende uma coifa (não representada na Figura 1), sobre a qual existe pelo menos um centrifugador 2. Cada centrifugador compreende um receptáculo (não representado na Figura 1) para recuperar um fio de vidro de previamente fundido e uma peça conformada em prato 8 cuja parede de perfil é fornecida com uma quantidade grande de orifícios. Durante a operação, o vidro fundido, formado em um fio 3 a partir de uma fornalha de fusão (não representada) e primeiramente recuperado no centrifugador receptáculo escapa através dos orifícios do prato 8 na forma de uma multidão de filamentos colocados em rotação. O centrifugador 2 é, ademais, circundado por um queimador anular 4 que cria, na periferia da parede da centrífuga, um fluxo de gás em alta velocidade e em uma temperatura suficientemente alta para traçar os filamentos de vidro em fibras na forma de um véu 107. A fibragem de acordo com esse método é integral, e produz 100% de fibras utilizáveis. O método, ademais, assegura garante fibras flexíveis e longas.

[0022] Os meios de aquecimento 5, por exemplo do tipo indutor, são usados para manter o vidro e o centrifugador na temperatura correta. O véu 107 é encerrado por um fluxo de gás do ar introduzido sob pressão, esquematizado pelas setas 6. O toro 107 é circundando por um dispositivo para aspergir um agente de ligação que contém um aglutinante termicamente curável em solução aquosa, somente dois elementos 7 dos quais são representados na Figura 1.

[0023] O fundo da coifa de fibragem consiste em um dispositivo para receber fibras, que compreende uma esteira transportadora que incorpora uma correia sem fim 9 que é permeável a gases e água, sob a qual os compartimentos 10 são dispostos para receber gases, como ar, os vapores e as composições aquosas em excesso do processo de fibragem descrito acima. Um tapete 11 de fibras de lã de vidro misturadas intimamente com a composição de ligação é então formado sobre a correia 9 da esteira transportadora. O tapete 11 é transportado pela esteira transportadora para um forno 12 para reticular o aglutinante termicamente curável. [0024] Conforme representado nas Figuras 1 e 2, esse forno 12 é circundado por um alojamento fechado 20 que delimita portas de entrada 17 e saída 18 e uma série de compartimentos 21-27 separados entre si por paredes e supridos individualmente por queimadores com ar quente circulado por ventiladores (não representado na Figuras 1 e 2). Duas esteiras transportadoras 13, 14 para transportar e calibrar o tapete 11 passam através do alojamento. Essas esteiras transportadoras 13, 14 são, por exemplo, colocadas em rotação por motores colocados no piso (15, 16 na Figura 1), e consistem em uma forma bem conhecida de uma série de paletas formadas por grades mutualmente articuladas que são perfuradas a fim de serem permeáveis a gases.

[0025] Embora assegurem a passagem dos gases quentes com a finalidade de promover o ajuste rápido do aglutinante, as esteiras transportadoras 13, 14 comprimem o tapete 11 a fim de gera-lo com a espessura desejada. A título de exemplo, para um painel laminado, esse fica tipicamente entre 10 e 450 mm, a densidade da camada de lã de vidro que fica, por exemplo, entre 5 e 150 kg/m3. A distinção é então feita, por exemplo, entre produtos assim chamados de baixa densidade, para os quais a densidade varia entre 5 e 20 kg/m3, e produtos assim chamados de alta densidade, em que a densidade varia entre 20 e 150 kg/m3.

[0026] A Figura 2 descreve a estrutura do forno de reticulação 12 em mais detalhes. O forno representado na Figura 2, embora não seja considerado como limitador do escopo da presente invenção, compreende sete compartimentos 21-27, cujos detalhes são ilustrados em mais detalhes nas Figuras subsequentes, além das portas de entrada e saída 18.

[0027] As portas de entrada e saída se abrem na coifa de extração de vapor 19 (cuja direção de extração é representada na Figura 2 por setas pretas sólidas), em que essas coifas são conectadas a um circuito (não representado nas Figuras) fornecido para o processamento dos ditos vapores.

[0028] Na primeira porta 17, a porta de entrada, o ar quente introduzido no tapete torna possível vaporizar a água que está presente. Após o mesmo ter passado através do tapete, o ar carregado de umidade é extraído através da coifa de extração de vapor 19.

[0029] Nas Figuras, a circulação do ar no forno é representada por setas pontilhadas 40. A direção do movimento do tapete é indicada pelas setas 50.

[0030] Nos primeiros compartimentos, por exemplo, os compartimentos 21-24, o ar quente é introduzido através do fundo do forno e extraído através do topo, após o mesmo ter passado através do tapete. O uso de uma pluralidade de compartimentos permite uma elevação de temperatura progressiva do tapete de fibra para uma temperatura maior do que a temperatura de cura do aglutinante presente nas fibras do tapete.

[0031] Nos compartimentos subsequentes, por exemplo, os compartimentos 2527, o ar quente é, desta vez, introduzido através do topo do forno e extraído a partir do fundo.

[0032] Os vapores adicionais gerados nos compartimentos são finalmente extraídos na porta de saída 19, por meio da coifa 19.

[0033] As propriedades mecânicas do produto final dependendo do controle da temperatura nos vários compartimentos, particularmente se um aglutinante verde for usado, conforme indicado acima.

[0034] A Figura 3 representa esquematicamente um compartimento 30 em mais detalhes.

[0035] No compartimento 30 representado na Figura 3, para maior clareza, os condutos de entrada 28 e saída 29 de ar não foram representados. Somente as aberturas 31 e 32 formadas no lado do compartimento, no qual os condutos de entrada de ar quente e os condutos de saída para o ar após o mesmo ter passado através do tapete de fibra aberto, são representados.

[0036] No sentido da presente descrição, uma “abertura” significa uma única abertura ao longo do comprimento inteiro em questão, ou uma série de aberturas para fendas que são próximas e respectivamente separadas por segmentos de reforço (não representados nas Figuras).

[0037] A Figura 3 representa uma configuração adicional de um compartimento 30 e seu sistema para suprir ar quente e extrair o ar após o mesmo ter passado através do tapete 11. O ar quente é introduzido nas aberturas 31 de acordo com as setas 40 dispostas em um primeiro lado 33 do compartimento, com referência à direção do movimento 50 do tapete, definindo o comprimento L de trânsito do tapete ao longo do compartimento. O ar quente, conforme esquematizado pelas setas 41, subsequentemente passa através das esteiras transportadoras perfuradas (não representado na Figura 3) e o tapete de fibra 11 a fim de aumentar progressivamente a temperatura dentro do mesmo. Após passar através, o ar é subsequentemente reciclado e extraído através das aberturas 32 (conforme simbolizado pelas setas 42) formadas no lado oposto 34 do compartimento. As aberturas 31 e 32 cobrem os comprimentos L1 e L2 que estão convencionalmente, por exemplo, entre 20 e 70% do comprimento L compartimento. De acordo com a modalidade ilustrada pela Figura 3, que é dada a título de comparação, a abertura de entrada de ar 31 se estende substancialmente a partir de uma primeira extremidade 35 do compartimento para a outra extremidade 36 do compartimento, sobre uma porção de comprimento L1 da ordem de 2/3 do comprimento total L do compartimento na direção do movimento do tapete de fibra. A abertura de saída de gás 32 se estende aproximadamente a partir da outra extremidade 36 do compartimento em direção à dita primeira extremidade 35 do compartimento, sobre uma porção de comprimento L2 também da ordem de 2/3 do comprimento total L do compartimento. Uma porta de acesso 39 para o compartimento 30 também é fornecida sobre a porção de comprimento que não compreende uma abertura, e pode ser usada para manutenção e limpeza do mesmo e das esteiras transportadoras.

[0038] A Figura 4, por sua vez, representa um compartimento 30 de acordo com a matéria da presente invenção, de acordo com uma primeira modalidade. Em todas as Figuras, os mesmos números denotam os mesmos elementos, ou substancialmente os mesmos elementos, sem ter a necessidade de repetir seus significados novamente. De acordo com a presente invenção, no compartimento 30, as entradas de ar se abrem parcialmente em aberturas 31 formadas em um primeiro lado lateral 33 e parcialmente no lado lateral oposto 34 do dito compartimento. Nas Figuras, 31a denota as aberturas no primeiro lado e 31b denota as aberturas no lado oposto. As aberturas de entrada de gás 31 (31a e 31b) se estendem substancialmente ao longo de um comprimento L1 a partir de uma primeira extremidade 35 do compartimento em direção à outra extremidade 36 do compartimento, sobre a maior parte, por exemplo, mais de 70% ou até mesmo mais de 80%, do comprimento total L do compartimento. O ar quente 40 é, nesse caso, introduzido através dos dois lados 33 e 34 do compartimento, abaixo do tapete de fibra 11, passa através do mesmo (setas 41) então é extraído (setas 42) na parte superior do compartimento através das aberturas 32 (32a e 32b) que são dispostas acima das aberturas 31 e cobre substancialmente a mesma área de superfície (L1 » L2). De acordo com essa primeira modalidade, as aberturas 31 e 32 são centralizadas no centro do forno.

[0039] A Figura 5 representa um compartimento 30 de acordo com uma segunda modalidade de acordo com a presente invenção. Essa configuração difere daquela descrita acima em conexão com a Figura 4 pela disposição diferente das aberturas 31 e 32. As aberturas de entrada de ar 31a e 31b, respectivamente, presentes nos lados laterais 33 e 34 dos compartimentos são nesse caso desviadas uma em relação à outra: no primeiro lado 33, as aberturas 31a se estendem de uma primeira extremidade 35 em direção à extremidade oposta 36, enquanto no segundo lado 34 as aberturas 31b se estendem nesse caso a partir da extremidade 36 em direção à extremidade 35. Conforme explicado com referência à Figura 1, de acordo com essa modalidade as aberturas 31 e 32 cobrem somente uma parte L1 do comprimento total L do compartimento da ordem de 50 a 80%, por exemplo cerca de 2/3 do comprimento L. De acordo com essa configuração, na parte central do forno e ao longo da direção dada pelo comprimento L existe, portanto, uma zona de sobreposição entre as aberturas opostas 31a e 31b, em que os fluxos de ar se encontram. Essa zona representa, por exemplo, entre 5 e 30% do comprimento L. [0040] Em cada lado, as aberturas 32 são formadas diretamente acima das aberturas 31, isto é, a abertura (ou a série de aberturas) 31a é disposta acima da abertura (ou a série de aberturas) 32a no lado lateral 33, e a abertura 31b é disposta acima da abertura 32b no lado lateral 34). Em um dado lado, as aberturas 31 e 32 não têm, portanto, um desvio ao longo do comprimento L e cobrem substancialmente a mesma área de superfície (L1 » L2). Durante a operação, o ar quente 40 é introduzido sob o tapete de fibra 11 através dos dois lados do compartimento por meio das aberturas 31a e 31b, passa através do mesmo (consulte as setas 41) então é extraído (consulte as setas 42) na parte superior do compartimento, através das aberturas 32a e 32b.

[0041] Como a configuração descrita acima com referência à Figura 1, essa modalidade tem a vantagem de permitir a presença de uma porta de acesso 39 ao compartimento 30, que pode ser usada para manutenção e limpeza do mesmo. [0042] A Figura 6 representa um compartimento 30 de acordo com uma terceira modalidade preferencial de acordo com a presente invenção. Essa configuração é diferente daquela descrita acima em conexão com as Figuras 4 e 5 por uma disposição alternativa das aberturas 31 e 32. As aberturas de entrada de ar 31a e 31b dispostas em cada lado, respectivamente 33 e 34, são nesse caso desviadas uma relação à outra ao longo da direção dada pelo comprimento L. Uma primeira abertura 31a é disposta no primeiro lado 33 a partir da primeira extremidade 35 do comprimento em direção ao centro do compartimento, sobre uma porção L1 menor do que 70% e preferencialmente menor do que 60%, ou até mesmo menor do que 50% do comprimento L. Conforme representado na Figura 6, as entradas de ar 31a e 31b em cada uma das respectivas faces 33 e 34 não estão voltadas uma para a outra, mas são desviadas uma em relação à outra, em que cada uma se estende , respectivamente, a partir de uma primeira extremidade 35 ou a partir da extremidade oposta 36 em direção ao centro do compartimento 30. De acordo com a configuração preferencial representada na Figura 2, em que L1 e L2 são menores do que 50% do comprimento L, não existe uma sobreposição entre as aberturas 31a e 31b na região central do compartimento. Sem sair do escopo da invenção, as aberturas 31a e 31b também podem se estender além do centro do compartimento, caso no qual uma zona de sobreposição é obtida entre o fluxo de ar proveniente da abertura 31a e o fluxo de ar proveniente da abertura 31b. Essa zona representa, por exemplo, entre 5 e 30% do comprimento L. Vantajosamente, essa configuração pode ser usada com uma intenção de homogeneizar os fluxos de ar provenientes das duas entradas de ar.

[0043] De acordo com essa modalidade, de acordo com o mesmo princípio, as aberturas para as saídas de ar 32a e 32b em cada uma das respectivas faces 33 e 34 não estão voltadas uma para a outra, mas são desviadas uma em relação à outra da mesma forma que explicado acima. Portanto, as saídas de ar 32 (32a e 32b) não são, em um dado lado, dispostas diretamente acima das aberturas de entrada de ar 31 (respectivamente 31a e 31b), mas também são desviadas uma em relação às mesmas. Desta forma, um compartimento é finalmente obtido em que ambas as aberturas 31a e 31b, respectivamente, para as entradas de ar e as aberturas 32a e 32b para as saídas de ar não estão voltadas uma para a outra, mas são desviadas uma em relação à outra ao longo da direção do movimento do tapete.

[0044] Os exemplos são dados a título de ilustração e a fim de avaliar o desempenho das várias modalidades explicadas acima e compará-las com sistemas de forno atuais.

[0045] Mais precisamente, nos exemplos a seguir, a modelagem dessas várias modalidades foi executada em um único compartimento que tem uma das configurações acima. As condições da simulação e os resultados obtidos são dados abaixo.

[0046] A fim de executar esse estudo comparativo, um modelo aerólico para estudar os fluxos de ar quente dentro de um compartimento conforme descrito acima foi usado com base nas seguintes suposições e aproximações: - As trocas de calor dentro do tapete são levadas em conta através de um termo fonte que modela a perda de calor geral. A diferença de temperatura entre as partes superior e inferior do tapete é ajustada por meio desse termo fonte. - Uma ausência de inércia dos componentes é presumida (nenhum aquecimento das correias, esteiras transportadoras, lâminas de metal, etc.). - Os gases quentes do forno são é comparável a ar quente, sendo que o ar é considerado como um gás ideal. - Presume-se que a permeabilidade do produto seja isotrópica, e as regiões de vazamento entre as paletas são modeladas com o auxílio de um meio poroso, cuja permeabilidade é variada a fim de obter o nível de vazamentos. - As perdas de calor nas paredes não são levadas em consideração. [0047] Embora esse modelo possa ser considerado como aproximado em relação às trocas de calor entre o tapete e os gases quentes que fluem no compartimento de modelo, ter precisão suficiente para analisar a distribuição da pressão sobre as faces superior e inferior do tapete em termos relativos. Em particular, torna possível analisar as diferenças relativas na distribuição de velocidade quando se passa através do tapete para as várias configurações descritas acima com referência às Figuras anexas 3 a 6.

[0048] Além disso, as simulações executadas com uma taxa de fluxo ajustada constante e com permeabilidade constante do tapete, que permite que a queda de pressão gerada no forno seja visualizada diretamente e comparada entre as várias configurações. A queda de pressão está diretamente relacionada ao consumo de energia da instalação.

[0049] Os seguintes parâmetros são usados para as simulações: As simulações empregam o software Fluent, usado em estado contínuo. O dispositivo de resolução é baseado na pressão, de acordo com um algoritmo desacoplado do tipo “SIMPLES”.

Um fluxo de ar de espécie única comparável a um gás ideal com termodinâmicas variáveis é presumido, em que λ (condutividade térmica), cp (calor específico) e μ (viscosidade) são funções de temperatura. A turbulência é modelada pelo modelo k-w SST fornecido pelo software Fluent®.

[0050] As seguintes condições limites foram ajustadas: Para as entradas de ar quente na saída do ventilador: - Taxa de fluxo de ar total ajustada: 5 kg/s - Temperatura total: 235 °C.

[0051] Os gases do queimador são comparáveis a ar quente.

[0052] No que se refere a tapete de lã de vidro: - Permeabilidade K do tapete para ar, em que o índice “perpendicular” index significa que é medido através da espessura do produto e o índice “paralelo” indica que é medido no plano do tapete de lã de vidro: a) para um produto de densidade superior (densidade maior do que 20 kg/m3): b) para um produto de densidade inferior (densidade menor do que 20 kg/m3): - Espessura: 100 mm, - Perdas de calor: Δ T = 30 °C, - Velocidade do movimento: 0,18 m/s.

[0053] No que se refere a grades perfuradas: - Permeabilidade transversal alta: presume-se que a queda de pressão gerada pelo fluxo através das grades seja desprezível em comparação com a queda de pressão gerada no tapete. - Permeabilidade longitudinal baixa: a permeabilidade longitudinal é 10 vezes menor do que no tapete.

[0054] As perdas de calor das paredes do forno são desprezadas.

[0055] A largura das aberturas é igual a 12% da altura total do compartimento.

[0056] A avaliação de desempenho entre as várias configurações é tornada possível comparando-se os valores diferentes finalmente obtidos com: - A queda de pressão gerada nos dutos de ventilação, durante a passagem através do compartimento e do tapete de fibra. - A homogeneidade da distribuição da velocidade de passagem vertical média através do tapete de fibra. Essa homogeneidade é medida calculando-se a variância da dita velocidade vertical ao longo da largura do tapete de fibra e integrada ao longo de seu comprimento inteiro.

[0057] A Tabela 1 abaixo resume todos os resultados encontrados para as várias configurações simuladas em conexão com as Figuras 3 a 6.

Tabela 1 [0058] As Figuras 7 e 8 anexas relatam os perfis de velocidade verticais ao longo da largura do tapete de fibra que são obtidos para os Exemplos 1 (comparativo), 3 e 4, integrados ao longo do comprimento inteiro do compartimento, no case do tapete de fibra de densidade inferior (Figura 7) e no case do tapete de fibra de densidade superior (Figura 8).

[0059] Os seguintes comentários são feitos: 1°) No que se refere aos resultados obtidos com o tapete de densidade inferior: [0060] Os resultados relatados na Tabela 1 indicam uma diminuição substancial na queda de pressão ΔΡ gerada nos dutos de ventilação para todas as várias configurações de acordo com a invenção, em comparação com a configuração de referência (Exemplo 1 ilustrado pela Figura 3), em que o suprimento de ar quente é executado em somente um lado do compartimento.

[0061] Mais particularmente, a configuração de acordo com o Exemplo 4 (ilustrada pela Figura 6) se prova particularmente vantajosa, visto que uma diminuição na queda de pressão por um fato quase igual a 2 é observada, para produtos de densidade baixa.

[0062] Para a configuração de acordo com Exemplo 2, a diminuição na queda de pressão é bem significativa, mas menos pronunciada do que aquela obtida para a configuração de acordo com o Exemplo 4.

[0063] Um aprimoramento na queda de pressão também é medido para as configurações de acordo com o Exemplo 3, embora mais limitado.

[0064] Ademais, um aprimoramento da ordem de 80% no desvio padrão da velocidade padrão da velocidade vertical é observado para o Exemplo 4 quando os perfis de velocidade são integrados ao longo da direção do movimento do produto, isto é, ao longo do comprimento do forno.

[0065] Conforme representado na Figura 7, de acordo com a configuração do Exemplo comparativo 1, uma diferença de 3,9% pode ser calculada entre a velocidade mínima e máxima com uma disparidade de direita/esquerda muito grande (eliminando efeitos de borda). Deve ser observado que tal diferença é da ordem daquela que é, de fato, observada em tal compartimento que equipa um forno em linhas de produção).

[0066] De acordo com a configuração de acordo com a invenção, vê-se que essa diferença pode ser levada para um valor menor do que 1% com uma disparidade muito pequena entre o lado direito e o lado esquerdo do tapete. 2°) No que se refere aos resultados obtidos com o tapete de densidade inferior: [0067] As tendências observadas são as mesmas que aquelas descritas acima para o produto de densidade baixa. Um aprimoramento levemente menos significativo na queda de pressão é observado. A homogeneidade das velocidades de passagem vertical também é aprimorada (consulte Figura 8), embora as disparidades de direita/esquerda obtidas para a configuração de referência sejam menos críticas para o produto mais denso.

[0068] Em suma, os testes de simulação indicam de modo inequívoco que as configurações de acordo com a presente invenção, em particular as configurações de acordo com os Exemplos 2 e 4, e mais particularmente a configuração do Exemplo 4, funcionam melhor do que a configuração comparativa considerada como representativa da técnica anterior.

[0069] Para os produtos de densidade baixa, o suprimento dos dois lados de acordo com a invenção torna possível homogeneizar a distribuição de velocidade de direita/esquerda, o que permite uma regulação melhor da temperatura “vista” pelo aglutinante em qualquer ponto no tapete de fibra, e consequentemente torna possível aprimorar a qualidade de cozimento do produto e, portanto, suas propriedades finais.

[0070] Ademais, a implantação da invenção também leva a uma diminuição consequente na queda de pressão, que será manifestada especificamente por um aumento na capacidade do forno e/ou ganhos de eficácia de energia.

[0071] Para os produtos de densidade alta, o aprimoramento na homogeneidade da velocidade também é observado, embora menos significante, na resistência à passagem de ar pelo tapete tornando possível homogeneizar o campo de velocidade se o mesmo for inicialmente muito heterogêneo. Um ganho significativo na queda de pressão, da ordem de 40%, também é observado.

[0072] Nas modalidades e nos exemplos acima, as aberturas para as entradas de ar quente foram representadas abaixo do tapete de fibra, de modo que o fluxo de ar que passa através do mesmo seja para cima, em que as aberturas para as saídas de ar são dispostas na parte superior do compartimento. Evidentemente, se as aberturas para a entrada de ar quente forem dispostas acima do tapete de fibra, de modo que o fluxo de ar que passam através do mesmo seja para baixo, em que as aberturas para saídas de ar são então dispostas na parte inferior do compartimento, isso não se afastaria da invenção.

[0073] Sem se afastar do escopo da invenção, o forno de acordo com a invenção pode compreender somente os compartimentos aprimorados descritos acima. Alternativamente, o forno de acordo com a invenção pode compreender compartimentos aprimorados e compartimentos de acordo com a técnica anterior equipados com aberturas somente em um lado. Em particular, os compartimentos aprimorados de acordo com a invenção podem ser posicionados no forno somente nas posições em que a cura do aglutinante é executada, em que o controle aprimorado da temperatura e da homogeneidade das velocidades de passagem através do tapete é então essencial.

REIVINDICAÇÕES

Claims (14)

1. Forno (12) para cozer um aglutinante de cura térmica presente em um tapete (11) de fibras minerais que compreende uma série de compartimentos (21-27) através dos quais o dito tapete de fibras passa sucessivamente, sendo que o dito tapete é comprimido e transportado através dos ditos compartimentos por meio de esteiras transportadoras superiores (13) e esteiras transportadoras inferiores (14), permeáveis a gás, sendo que cada compartimento tem um comprimento L ao longo da direção do movimento (50) do tapete e, ainda, compreende meios (28) para introduzir um fluxo de ar quente, cujos meios estão localizados abaixo ou acima do dito tapete de fibra, e meios (29) para extrair o ar após o mesmo ter passado através do tapete, cujos meios são dispostos, respectivamente, acima ou abaixo da face oposta do dito tapete, de modo que o aglutinante é levado progressivamente a uma temperatura superior a sua temperatura de cura, sendo que o dito forno é caracterizado pelo fato de que tem pelo menos um compartimento (30) no qual os ditos meios (28) para introduzir ar quente compreendem entradas de ar que se abrem parcialmente nas aberturas (31a, 31b) formadas sobre um primeiro lado lateral (33) do dito compartimento e parcialmente nas aberturas formadas sobre o lado lateral oposto (34) do dito compartimento.

2. Forno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, dentro do dito compartimento ou compartimentos, os ditos meios para extrair o ar após o mesmo ter passado através do tapete compreendem saídas de ar que se abrem parcialmente nas aberturas (32a, 32b) formadas no primeiro lado lateral (33) e parcialmente nas aberturas formadas no lado lateral oposto (34) do dito compartimento.

3. Forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas (31a) formadas para as entradas de ar no primeiro lado (33) são dispostas substancialmente voltadas para as aberturas (31 b) formadas para as entradas de ar no lado oposto.

4. Forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas (31a) formadas para as entradas de ar no primeiro lado (33) e as aberturas (31b) formadas para as entradas de ar no lado oposto (34) são desviadas.

5. Forno, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que, ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas (31a) no primeiro lado (33) e as aberturas (31b) no lado oposto (34) têm uma região de sobreposição entre 5 e 30% do comprimento L.

6. Forno, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que, ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas (31a) no primeiro lado (33) e as aberturas (31b) no lado oposto não têm uma região de sobreposição.

7. Forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que, ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas (31a, 31b) formadas para as entradas de ar nos dois lados (33, 34) são desviadas e são dispostas: - em um primeiro lado (33): de uma primeira extremidade (35) do comprimento em direção à extremidade oposta (36) do compartimento, sobre uma porção menor do que 80% do dito comprimento, - no lado oposto (34): da extremidade oposta (36) do comprimento em direção à outra extremidade (35), sobre uma porção menor do que 80% do dito comprimento.

8. Forno, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas (31a) formadas em um primeiro lado (33) se estendem de uma primeira extremidade (35) para o centro do dito compartimento, e em que as aberturas (31b) formadas no lado oposto (34) se estendem da outra extremidade (36) para o centro do dito compartimento.

9. Forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que, ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas (32a) formadas para a extração de ar após o mesmo ter passado através do tapete de fibras são dispostas acima das aberturas de saída de ar (31a).

10. Forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que, ao longo da direção dada pelo comprimento L do dito compartimento ou compartimentos, as aberturas (32a) formadas para a extração de ar após o mesmo ter passado através do tapete de fibras são desviadas em relação às aberturas de entrada de ar (31a).

11. Compartimento (30) para um forno (12) para cozer um aglutinante de cura térmica presente em um tapete (11) de fibras minerais conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, o dito compartimento possuindo um comprimento L ao longo da direção de movimento (50) do tapete e ainda compreendendo meios (28) para introduzir um fluxo de ar quente, cujos meios estão localizados abaixo ou acima do dito tapete de fibras, e meios (29) para extrair o ar após o mesmo ter passado pelo tapete, cujos meios estão, respectivamente, dispostos acima ou abaixo da face oposta do dito tapete, de modo que o aglutinante é progressivamente levado a uma temperatura superior a sua temperatura de cura, o dito compartimento sendo caracterizado pelo fato de que os ditos meios (28) para introduzir ar quente compreendem entradas de ar que se abrem parcialmente nas aberturas (31a, 31b) formadas em um primeiro lado lateral (33) do dito compartimento e parcialmente nas aberturas formadas no lado lateral oposto (34) do dito compartimento.

12. Método para fabricar um tapete de fibras de lã mineral, em particular fibras de lã de vidro, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma etapa de fibragem das ditas fibras, na qual uma solução de aglutinante termicamente curável é aspergida, e uma etapa de aquecimento do aglutinante para uma temperatura que torna possível curar o aglutinante, em que a dita etapa de aquecimento é executada por meio de um forno conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dito aglutinante é obtido a partir de uma fonte vegetal, em particular à base de açúcares hidrogenados ou não hidrogenados.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o ar quente, cuja temperatura está entre 200 °C e 250 °C é injetado no interior do forno.