CN105189382B - 用于通过内部离心式纺纱生产无机纤维的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过内部离心式纺纱生产无机纤维的装置，包括：‑ 设计成通过抽拉从熔融无机材料形成无机纤维的离心式纺纱机(1)，‑ 设计成在无机纤维形成时将水喷洒到无机纤维上的至少一个环(16,17)。本发明可以用于生产干的无机纤维同时节省能量。

Description

用于通过内部离心式纺纱生产无机纤维的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于通过内部离心式纺纱制造无机纤维以便尤其是制造适于真空隔热板（VIPs）的无机纤维的装置和方法。
背景技术
真空隔热板例如是由无机纤维制成的板，这些板被压紧并保持在真空中。
用于真空隔热板的无机纤维需要剥去粘合剂以避免生产后的脱气，因为这样的脱气会妨碍保持真空。但是，在纤维化期间需要润湿纤维以便冷却接纳区域中的空气，并因而使得抽烟更容易，或者替代地润滑纤维。可使用粘合剂涂覆环来将水输送到纤维上。然后在纤维被接纳到纤维接纳垫上之前将水喷洒到已经形成的纤维上。湿的纤维落在接纳垫上。
为了正确地实现真空，对于无机纤维有利的是越干越好。结果是，在它们被收集在接纳垫上之后，使它们穿过至少一个炉以便在它们可以用在真空隔热板中之前使它们干燥。但是，穿过炉代表着高能耗。
因而对于允许制造干的无机纤维从而实现能量节省的用于制造无机纤维的装置和方法存在需要。
发明内容
由于此原因，本发明提出了一种用于通过内部离心式纺纱制造无机纤维的装置，其包括：
- 设计用于通过纤维化从熔融无机材料形成无机纤维的离心式纺纱机，
- 设计用于将水喷洒到正在形成的无机纤维上的至少一个环。
根据另一个特定的特征，将环定位在离心式纺纱机下150到300mm之间，和/或将环定位在离心式纺纱机的紧上方。
根据另一个特定的特征，定位在该离心式纺纱机下的环喷水所处的角度包括在相对于水平方向-45°和+45°之间，优选地在-30°和+30°之间。
根据另一个特定的特征，定位在该离心式纺纱机上的环喷水所处的角度是竖直的，或者相对于竖直朝该离心式纺纱机的对称轴线倾斜小于或等于20°的角度。
根据另一个特定的特征，喷洒的水的总量包括在5 L/h和400 L/h之间，优选地在100 L/h和250 L/h之间。
根据另一个特定的特征，所喷洒的水的总量包括在5到500 L每公吨玻璃之间。
根据另一个特定的特征，由位于离心式纺纱机上的环喷洒的水量包括在总水量的0%和80%之间，且由位于离心式纺纱机下的环喷洒的水量包括在总水量的20%和100%之间。
根据另一个特定的特征，位于该离心式纺纱机上的环设计成在喷洒水的同时吹送压缩空气。
根据另一个特定特征，所喷洒的水是雾化水。
本发明也涉及一种用于使用以上所述的装置通过离心式纺纱制造无机纤维的方法，其包括如下步骤：
- 使用离心式纺纱机从熔融无机材料形成无机纤维，
- 使用环将水喷洒到正在形成的无机纤维上。
本发明也涉及一种用于制造真空隔热板的方法，包括以下步骤：
- 以上所述的用于制造无机纤维的方法，
- 将所获的无机纤维装袋，优选地在初级真空下，或者甚至在二次真空下，优选地插入干燥剂。
本发明也涉及使用以上所述的方法获得的产品，在没有穿过炉的情况下在制造后包含低于0.1%的湿气含量。
根据另一个特定的特征，该产品具有500到800N之间的渗透力。
根据另一个特定的特征，该产品包装成不透液体的包装，该包装包含数量上优选少于1g每kg产品的干燥剂。
附图说明
现在将参考附图描述本发明的其他特征和优点，其中：
• 该图形描绘了根据本发明用于制造无机纤维的装置的横截面视图。
具体实施方式
贯穿本专利申请，术语“上”和“下”参考离心式纺纱机处在纤维化位置时该纤维化位置而定义，即，当离心式纺纱机的旋转轴线沿着竖直轴线时。
另外，贯穿本说明书，表述“包括在……和……之间”包括端点。
本发明涉及一种用于通过离心式纺纱制造无机纤维的装置，包括设计成从熔融无机材料形成无机纤维的内部离心式纺纱机，以及设计成在无机纤维形成时将水（优选是雾化水）喷洒到正在被纤维化的无机纤维上的至少一个环。
因此，在正在形成无机纤维时将水喷洒到无机纤维上，即，在纤维正在被抽出时，然后一旦纤维已经被抽出，只要它们依然未完全被固化。由于正在被形成的纤维周围的空气非常热，水几乎立即被蒸发，使得可以在纤维接纳垫上获得干纤维。
此外，在纤维正在被形成时将水喷洒到纤维上的事实赋予了它们疏水特性，使得可以在纤维的制造后使用纤维时避免需要使用炉。如果需要，在存储时可以使用干燥剂以避免吸收湿气。但是，因为纤维具有疏水特性，所需的干燥剂的量很小。
图1描绘了根据本发明用于制造无机纤维的装置。
该装置包括离心式纺纱机1，也称作纤维化碟，其包括穿有多个孔11的环形壁10。为了形成该离心式纺纱机1的顶部，环形壁10以腹板13的形式延伸，腹板13终结于钟形件14。
该装置还包括具有轴线9的中空轴2，其适于由马达（未示出）旋转地驱动。离心式纺纱机1通过钟形件14固定到轴2上。当用于形成无机纤维的装置处在纤维化位置上时，轴线9是竖直的。在其上端处，轴2被连接到熔融玻璃供给器件上。在其下端处，如果离心式纺纱机没有底，则轴2连接到篮子3上，或者在有底的离心式纺纱机的情况下，轴2直接连接到离心式纺纱机1上。在如图所示带有篮子的装置的情况下，篮子3位于离心式纺纱机1内。篮子3包括穿有多个孔31的环形壁30。
当用于形成无机纤维的装置运行时，离心式纺纱机1，轴2以及可能篮子3围绕轴2的轴线9被旋转地驱动。熔融玻璃从和离心式纺纱机一样远的熔融玻璃供给器件流入轴2，熔融玻璃在轴2中散开。在离心式纺纱机带有篮子的情况下，熔融玻璃一直流到篮子3，且然后被抛到篮子的环形壁30上，穿过篮子的多个孔31，并且以大量细丝5的形式被抛到离心式纺纱机1的周边壁10上。因而在离心式纺纱机中形成熔融玻璃的永久储备，以便供给离心式纺纱机1的环形壁10中穿出的多个孔11。熔融玻璃穿过离心式纺纱机1的多个孔11以形成作为前纤维(avant-fibre)7而延展的溢出锥(cônes d'écoulement)6。
用于形成无机纤维的装置也包括生成高温气态抽吸射流的至少一个环形燃烧器4。气态抽吸射流是从环形燃烧器4经由其设有唇部41的出口40散发出的高温气态流，使得气态抽吸射流多少切向于离心式纺纱机1的环形壁10。在纤维化位置上，环形燃烧器4的出口40位于离心式纺纱机1的环形壁10上方。气态抽吸射流能够加热离心式纺纱机1的环形壁10，并且也能够在纤维形成的过程中当它们离开离心式纺纱机1时加热纤维。在环形燃烧器的气态抽吸射流的作用下，抽出了前纤维7，其末端部分形成不连续的纤维8，纤维8然后被收集在离心式纺纱机1下的接纳垫（未绘出）上。未使用粘合剂来产生根据本发明的产品，用于形成无机纤维的装置不包括粘合剂涂覆装置，并且尤其是没有粘合剂涂覆环。
用于形成无机纤维的装置还包括至少一个环16，17，其在纤维正在被形成时将优选为雾化水的水喷洒到纤维上。正在被形成的纤维是没有完全固化的纤维。环16位于离心式纺纱机的紧上方和/或环17位于离心式纺纱机的下方。每个环16,17都大致水平并且具有多个雾化水出口孔。
位于离心式纺纱机1的紧上方的环16的孔指向下方并且和唇部41布置在相同的高度上，气体通过唇部41离开燃烧器4。由环16雾化的水竖直地或者朝向离心式纺纱机的轴线9以一倾斜度喷洒。喷洒角度β相对于竖直包括在0°和+20°之间。环16的布局和雾化水射流的定向为使得在形成纤维的过程中（即，不连续的纤维8还没有固化）雾化水被喷洒到纤维上。
位于离心式纺纱机1下的环17的孔大致水平地定向。环17以这样的方式定位，使得其孔位于距离心式纺纱机1的底部100到300mm之间的距离处，优选地在距离心式纺纱机1的底部150到300mm之间的距离处，或者换言之在距燃烧器4的唇部41包括在350到500mm之间的距离处。由环17喷洒雾化水所处的角度包括在相对于水平-45°到+45°之间，并且优选地在-30°到+30°之间，并且又更优选地在0°和+45°之间，或者甚至在0°和+30°之间，即优选地水平或者朝上。环17和其孔的喷洒角度α为使得在形成纤维的过程中雾化水被喷洒到纤维上，即喷洒到还没有完全固化的不连续的纤维8上。
水的总量包括在5 L/h和400 L/h之间，优选地在100 L/h和250 L/h之间。换言之，所喷洒的水的总量优选地包括在5和550 L水每公吨玻璃之间。由位于离心式纺纱机上的环16喷洒的水量包括在总水量的0%和80%之间，且由位于离心式纺纱机下的环17喷洒的水量包括在总水量的20%和100%之间。
位于离心式纺纱机1上的环16处的温度大约为在唇部处离开燃烧器的气体的温度，即例如在1400℃附近。环17处的温度包括在650℃和1100℃之间。在其中喷洒水的空气因而非常热，这意味着在形成纤维的过程中水几乎在接触到纤维后立刻蒸发，纤维本身也非常热。然后干的纤维到达接纳垫，即，具有小于0.1%的湿气含量。作为对比，在根据现有技术的设施中，水在空气中被喷洒到已经形成的纤维上，该空气中充满湿气，空气中的温度为大约200℃。因而湿的纤维落在接纳垫上。根据本发明的装置使得可以制造干的产品，其避免了炉的使用，并且因此允许实现能量节省。
在非常热的空气中喷洒或者蒸发雾化水使得可以产生水蒸气，并且这使得空气冷却并使得纤维更容易朝接纳垫抽吸，并且也改善了纤维在接纳垫上的分布。
此外，在纤维形成的过程中（纤维因而至少在内部上还没有固化）在非常热的纤维上喷洒或者蒸发雾化水意味着纤维被回火。这改善了纤维的机械特性尤其是冲压特性。对于相同的密度，这使得可以改善真空隔热板承受真空抽拉工艺的能力。这也使得可以改善真空隔热板的热传导性。
冲压特性根据以下程序测量：将4g纤维卷成雪茄状并引入圆柱状小室。然后将杆引入该圆柱状小室并压缩纤维。然后以牛顿为单位测量纤维的穿透力。使用根据本发明的方法获得的产品的穿透力包括在500和800N之间。
湿气含量使用以下程序测量：准备横截表面积为305 mm×305 mm的三个测试样品。每个测试样品都进行称重并记下其初始质量Pini。在180℃下使测试样品在炉中穿行30分钟，然后在干燥机中穿行1小时。每个测试样品都再称重一次并记下其最终质量Pfin。对于每个测试样品，湿气含量等于： (Pini - Pfin)/Pfin.
优选地，位于离心式纺纱机1上的环16除了喷洒水还能够吹送压缩空气。吹送压缩空气使得可以防止纤维从离心式纺纱机1的旋转轴线9分散太远。
用于形成无机纤维的装置可选地也包括在离心式纺纱机下的感应环20，和/或用于加热离心式纺纱机的最下方区域并防止或者限制在离心式纺纱机的顶部产生温度梯度的内部燃烧器。
本发明也涉及一种用于使用以上所述的装置通过离心式纺纱制造无机纤维的方法，其包括如下步骤：
- 使用离心式纺纱机装置从熔融无机材料形成无机纤维，
- 将水喷洒到正在被形成的无机纤维上。
在制造之后，无机纤维例如优选地在初级真空下或者甚至在二次真空下装袋，如果需要的话在包装中插入干燥剂，优选地数量少于1g每kg产品。
使用根据本发明的方法获得的产品在不通过炉的情况下在制造后包含低于0.1%的湿气。
在以下条件下使用根据本发明的装置生产产品的一个示例：
- 每天10公吨的总吨数，
- 对于在唇部41处离开燃烧器的气体1400℃的温度，
- 400 mmH2O(水柱)的燃烧器压力，
- 对于位于离心纺纱机下150mm处的环17而言70 L/h的水流率，环17在处于700℃温度下的空气中，
- 对于位于离心式纺纱机紧上方与燃烧器的唇部齐平的环16而言130 L/h的水流率。
获得的产品具有0.05%的湿气含量以及650N的穿透力。
作为比较，在如下纤维化条件下获得的标准产品具有0.35%的湿气含量和400N的穿透力，该纤维化条件与以上条件类似，但在离心式纺纱机的紧上方不喷洒水，且水在离心式纺纱机下320mm在位于纤维抽拉和形成区域下的位置处，在温度为200℃的空气中以350L/h的流率喷洒，在该空气中玻璃纤维不再变形或者被抽拉。
根据本发明的产品因而实际上是干燥的产品，并且具有增强的机械特性，而情况对于以标准方式生产的产品并非如此。

Claims (18)

1.一种用于通过内部离心式纺纱制造无机纤维的装置，包括：
- 设计用于通过纤维化从熔融无机材料形成无机纤维的离心式纺纱机(1)，
- 设计用于将水喷洒到正在形成的所述无机纤维上的至少一个环(16, 17)，所述环(17)定位在所述离心式纺纱机(1)下150到300mm之间，
- 用于收集纤维的接纳垫，抵达所述接纳垫的所述纤维具有小于0.1%的湿气含量；
其中，所述装置不包括粘合剂涂覆装置。
2.如权利要求1所述的装置，其中定位在所述离心式纺纱机下的环(17) 喷水的角度包括在相对于水平方向-45°和+45°之间。
3.如权利要求2所述的装置，其中定位在所述离心式纺纱机下的环(17) 喷水的角度包括在相对于水平方向-30°和+30°之间。
4.如权利要求1或2所述的装置，其中定位在所述离心式纺纱机(1)上的环(16)喷水的角度是竖直的，或者相对于竖直朝所述离心式纺纱机的对称轴线(9)倾斜小于或等于20°的角度。
5.如权利要求1或2所述的装置，其中喷洒的水的总量包括在5 L/h和400 L/h之间。
6.如权利要求5所述的装置，其中喷洒的水的总量包括在100 L/h和250 L/h之间。
7.如权利要求1或2所述的装置，其中喷洒的水的总量包括在5和550 L每公吨玻璃之间。
8.如权利要求6所述的装置，其中由位于所述离心式纺纱机(1)上的环(16)喷洒的水量包括在总水量的0%和80%之间，且由位于所述离心式纺纱机(1)下的环(17)喷洒的水量包括在总水量的20%和100%之间。
9.如权利要求1或2所述的装置，其中位于所述离心式纺纱机(1)上的环(16)设计成在喷洒水的同时吹送压缩空气。
10.如权利要求1或2所述的装置，其中喷洒的水是雾化水。
11.一种用于使用如权利要求1到10的任一项所述的装置通过内部离心式纺纱制造无机纤维的方法，包括以下步骤：
- 使用离心式纺纱机(1)从熔融无机材料形成无机纤维，
- 使用环(16, 17)将水喷洒到正在形成的无机纤维上。
12.一种用于制造真空隔热板的方法，包括以下步骤：
- 如权利要求11所述的用于制造无机纤维的方法，
- 将所获的无机纤维装袋。
13.如权利要求12所述的方法，其中，在初级真空下将所获的无机纤维装袋。
14.如权利要求12所述的方法，其中，在二次真空下将所获的无机纤维装袋。
15.如权利要求12所述的方法，其中，将所获的无机纤维装袋并插入干燥剂。
16.使用如权利要求11或12所述的方法获得的产品，在制造后未通过炉的情况下包含少于0.1%的湿气含量。
17.如权利要求16所述的产品，具有500到800N之间的穿透力。
18.如权利要求16或17所述的产品，其包装成不透液体的包装，所述包装包含数量上少于1g每kg产品的干燥剂。
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