CS260418B1 - Způsob výroby vláken, zejména keramických žáruvzdorných vláken - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby vláken, zejména keramických, žáruvzdorných, rozvlákňováním prudem plynného média nebo odstředivě.

Při výrobě keramických vláken z taveniny se užívá odstředivého nebo aerodynamického způsobu rozvlákňování. Při odstředivém způsobu působí na taveninu přetvářející odstředivá síla, kdežto při aerodynamickém způsobu je přetvářející silou působení proudu spalin, vzduchu nebo páry. Pro příznivý průběh rozvlákňování je nutné dodržet relaci mezi viskozitou, povrchovým napětím a rychlostí přetváření, vyjádřenou hodnotou rozvlákňovacího kritéria K.

kde v je rychlost přetváření, η je viskozita a <5 je povrchové napětí. Není-li hodnota K dostatečně vysoká, vzniká při výrobě mnoho nerozvlákněného odpadu a vlákno je nekvalitní. Hodnotu K lze ovlivnit chemickým složením taveniny. Oxid křemičitý, který je běžnou složkou keramických vláken, snižuje povrchové napětí a zvyšuje viskozitu η taveniny, čímž přispívá ke zlepšení rozvlákňovacího kritéria K.

Avšak vlákno se zvýšeným obsahem oxidu křemičitého má nižší žáruvzdornost. Vysoké žáruvzdornosti lze docílit vysokým obsahem oxidu hlinitého. Oxid hlinitý však snižuje viskozitu η taveniny a zvyšuje její povrchové napětí S, což se projeví nepříznivě na hodnotě rozvlákňovacího kritéria K a výtěžnosti výroby.

Zvyšování přetvářecí rychlosti je limitováno technickými možnostmi rozvlákňovacího zařízení. U odstředivého způsobu nelze již zvyšovat rychlost otáčení rozvlákňovacích kotoučů pro nebezpečí roztržení kotoučů. U aerodynamických způsobů se již dnes pohybuje plynné médium nadzvukovými rychlostmi, což klade značné nároky na spotřebu energie. Jsou používány přídavky různých oxidů, které působí příznivě na hodnotu rozvlákňovacího kritéria K, přičemž neovlivňují ve větší míře negativně žáruvzdornost vlákna. Jsou to například oxid chromitý, Jenž výrazně snižuje povrchové napětí S taveniny, působí však obtíže svým korozním vlivem na molybdenové součásti tavící pece.

Dále je to oxid boritý, působící příznivě na rozvlákňování, který je však poměrně drahý a používá se pouze v malých přídavcích. Dále připadá v úvahu oxid zirkoničitý, zvyšující viskozitu, ale jeho účinky nejsou tak výrazné, jako u oxidu chromitého.

Ve fyzikální chemii je popisován jev snižování povrchového napětí δ vlivem elektrického napětí. Působením elektrického napětí se na povrchu kapaliny shromáždí elektrické' náboje. Přítomnost elektrického náboje na povrchu snižuje povrchové napětí δ, protože odpuzování nábojů stejného znaménka zmenšuje práci, potřebnou ke zvětšení povrchu. Tento jev je příčinou elektrokapilarity roztoků ve styku se rtuťovou elektrodou. Prakticky se tohoto jevu využívá při elektrostatickém rozprašování nátěrové hmoty. Přitom se působí na povrch studené kapaliny tak silným elektrickým polem, že elektrické odpudivé síly převáži nad silami povrchového napětí a kapalina se rozpadá na drobné kapičky.

Uvedené nevýhody, se odstraní nebo podstatně omezí způsobem výroby vlákna podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že na povrch tvarující se taveniny se působí elektrickým polem vysoké intenzity, vyvolaným nejméně jednou budicí elektrodou.

Je výhodné, když elektrické pole v prostoru rozvlákňování má intenzitu až 3 kV na milimetr.

Vlivem působení elektrického pole vysoké intenzity dochází ke snížení povrchového· napětí taveniny a tím ke zvýšení hodnoty rozvlákňovacího kritéria K, což se projeví výhodně ve zvýšení výtěžnosti rozvlákňovacího procesu a kvalitě vlákna. Tímto postupem lze rozvlákňovat taveniny, jež nebylo možno stávajícími způsoby rozvláknit. Jedná se zejména o taveniny s vysokým obsahem oxidu hlinitého. Za běžných provozních podmínek je výhodné dosáhnout intenzity elektrického pole, přibližující se 3 kV na 1 mm.

Příkladná možná provedení vynálezu jsou popsána a schematicky znázorněna na připojených výkresech, z nichž představuje obr. 1 a 2 rozvlákňování odstředivým způsobem a obr. 3a, 3b v nárysu a bokorysu rozvlákňování prostřednictvím plynného média.

Na obr. 1 je zobrazen vytékající pramének taveniny 1 dopadající na rozvlákňovací kotouč 2, kde se rozděluje na svazek odletujících částic 3 vstupujících do komory 4. V komoře 4 jsou umístěny pevné budicí elektrody 5, vytvářející v místě dopadu taveniny a v prostoru rozvlákňování elektrické pole vysoké intenzity. Současně je do tohoto prostoru přiváděn separačními tryskami 6 vzduch, odnášející z rozvlákňovacího prostoru vzniklé vlákno a strhávající z povrchu pevné budicí elektrody 5 elektrostaticky zachycené vlákno.

Na obr. 2 je znázorněno rozvlákňování s rotující budicí elektrodou 7, která v tomto příkladném provedení současně zastává funkci rozvlákňovací. Pramének taveniny 1, dopadající na rozvlákňovací kotouč 2, vrhá svazek odletujících částic 3 proti rotující budicí elektrodě 7, odkud je vrhán na dokončovací kotouč 8, přičemž vznikající vlákno je odnášeno proudem vzduchu, přicházejícím ze separačních trysek 6.

Obr. 3a, 3b představují schematicky v nárysu a bokorysu rozvlákňování pomocí plynS ného média. Pramének taveniny 1 je rozfukován rozvlákňovacl tryskou 9 ve svazek odletujících částic, postupujících do prosto260418

B ru působení pevné budicí elektrody 5, která je od praménku taveniny 1 stíněná stínící elektrodou 10.

Claims (2)

1. pRedmEt

   1. Způsob výroby vláken, zejména keramických žáruvzdorných vláken, rozvlákňováním proudem plynného média nebo odstředivě, vyznačený tím, že na povrch tvarující se elektricky vodivé taveniny se půvynalezu sobí elektrickým polem vysoké intenzity, vyvolaným nejméně jednou budicí elektrodou.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že elektrické pole v prostoru rozvlákňování má intenzitu až 3 kV na mm.

   1 list výkresů