CZ109596A3

CZ109596A3 - Process for producing non-woven web of mineral fibers, apparatus for producing the non-woven web of mineral fibers and a product from mineral fibers

Info

Publication number: CZ109596A3
Application number: CZ961095A
Authority: CZ
Inventors: Flemming Weis Tonder
Original assignee: Rockwool Int
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1996-11-13
Also published as: WO1995014135A1; CA2176119A1; AU8104594A; HUT73721A; HU9601197D0; SK45896A3; DK126593D0; EP0728246A1

Description

Způsob výroby netkaného rouna z minerálních vláken, zařízení pro výrobu netkaného rouna z minerálních vláken a produkt z minerálních vláken- - — ,— ......—-

Vynález se týká obecně oblasti výroby izolačních desek z minerálních vláken. Minerální vlákna obecně zahrnují vlákna, jako jsou vlákna z minerální vlny, skelná vlákna atd. Přesněji se vynález týká nové technologie výroby izolačního rouna z minerálních vláken, z něhož se vysekávají například izolační desky nebo produkty z minerálních vláken. Izolační desky nebo produkty, získávané z izolačního rouna z minerálních vláken, vyráběného podle vynálezu, vykazují výhodné charakteristiky z mechanického hlediska, jako je modul pružnosti a oevnosti, nízká hmotnost, snížený obsah pojiv a dobré tepežě izolační vlastnosti.

Dosavadní stav techniky

Izolační rouna z minerálních vláken se obvykle vyrábějí jako rouna z minerálních vláken, která jsou vypuzována ze zařízení pro vytváření minerálních vláken a přenášena proudem vzduchu na sběrný dopravník. Minerální vlákna, z nichž je izolační rouno složeno, jsou obvykle navzájem propojena pomocí kapiček a/nebo částic teplem tvrditelného pojivá, které se vytvrzují při vystavení teplu. Pro vznik rouna z minerálních vláken s adekvátními mechanickými vlastnostmi a mechanickou integritou, jako je pružnost a pevnost, musí být přítomno určité množství vytvrzeného pojivá. Dosud se pro dosažení adekvátních mechanických vlastností a integrity používá přebytek pojivá, například v množství řádc/é 10 až 30 % hmotnostních pojivá minerálního rouna.

S běžnými metodami výroby izolačních roun z minerálních vláken, která isou proudem vzduchu přenášena ze zařízení pro vytváření minerálních vláken na sběrný dopravník, jsou spojeny vážné problémy s odpadem nebo životním prostředím, poněvadž proud vzduchu, s jehož pomocí jsou minerální vlákna přenášena ze zařízení pro vytváření minerálních vláken na sběrný dopravník, obsahuje velké množství kapiček a/nebo částic teplem tvrditelného pojivá. Nedojde-li k oddělení kapiček a/nebo částic teplem tvrditelného pojivá, které jsou unášeny proudem vzduchu po přenesení minerálních vláken ze zařízení pro vytváření minerálních vláken na sběrný dopravník, od vzduchu, který je později komínem nebo podobným zařízením vypouštěn do atmosféry, mohou kapičky a/nebo částice tepelně tvrditelného pojivá, které jsou unášeny se vzduchem, způsobit vážné znečištění životního prostředí.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je nalézt nový způsob výroby rouna z minerálních vláken, z něhož je možno vyrábět produkty z minerálních vláken, který by podstatně omezoval výše uvedené problémy s odpady nebo znečištěním životního prostředí.

Dalším cílem vynálezu je nalézt nový způsob výroby rouna z minerálních vláken, z něhož je možno vyrábět produkty z minerálních vláken, který by radikálně omezoval nebo v podstatě odstraňoval nutnost oddělovat přebytečné kapičky a/nebo částice teplem tvrditelných pojiv, které jsou unášeny proudem vzduchu po vytvoření minerálního rouna.

Dalším cílem vynálezu je nalézt nový způsob výroby rouna z minerálních vláken, z něhož je možno vyrábět produkty z minerálních vláken, který by umožňoval vyrábět ve výrobní lince produkty z minerálních vláken, které by měly z mechanického hlediska stejnou strukturu jako dosavadní produkty z minerálních vláken a současně by měly snížené množství pojivá.

Dalším cílem vynálezu je nalézt nový způsob výroby rouna z minerálních vláken, z něhož je možno vyrábět produkty z minerálních vláken, který by umožňoval vyrábět ve výrobní lince produkty z minerálních vláken se zlepšenými mechanickými vlastnostmi, jako je modul pružnosti a pevnosti, oproti běžným produktům z minerálních vláken se stejným obsahem pojivá.

Zvláštní výhoda vynálezu souvisí se skutečností, že nový způsob výroby rouna z minerálních vláken podle vynálezu umožňuje v podstatě odstranit odpad teplem tvrditelného pojivá ze zařízení, v němž se způsob provádí, dále v podstatě odstranit problémy znečištění životního prostředí, způsobené odpadem přebytečného pojivá nebo vazebného prostředku ze zařízení do životního prostředí, a dále v podstatě odstranit nutnost oddělovat přebytečné tepelně tvrditelné pojivo z výstupu odpadního vzduchu ze zařízení.

Další výhoda vynálezu souvisí s novým produktem z minerálních vláken podle vynálezu, vyrobeným způsobem podle vynálezu, kterýžto produkt z minerálních vláken obsahuje v porovnání se známými produkty z minerálních vláken menší množství pojivá a je tedy méně nákladný než dosavadní produkty z minerálních vláken, přičemž má oproti dosavadním produktům z minerálních vláken výhody z hlediska mechanických a tepelně izolačních vlastností.

Další výhoda vynálezu souvisí se skutečností, že množství pojivá, používané pro výrobu produktu z minerálních vláken určitého typu, je způsobem podle vynálezu sníženo, protože v produktu z minerálních vláken podle vynálezu je možno snížit množství pojivá coroti dosavadním produktům z minerálních vláken s podobnými vlastnostmi z hlediska mecnanické pevnosti a tepelně izolačních vlastností.

Zvláštní znak vynálezu souvisí s jedinečným účinným využitím teplem tvrditelného pojivá, aplikovaného ve formě kapiček a/nebo částic na minerální vlákna, která jsou přenášena ze zařízení pro vytváření minerálních vláken pomocí proudu vzduchu, aniž by docházelo v podstatě k jakýmkoli problémům se životním prostředím, způsobeným přebytkem pojivá, vypouštěného do atmosféry.

Výše uvedených cílů, výhod a specifického znaku spolu s četnými dalšími cíli, výhodami a znaky, které budou zřejmé z dále uvedeného podrobného popisu výhodných provedení vynálezu, se podle prvního aspektu vynálezu dosahuje pomocí způsobu výroby netkaného rouna z minerálních vláken, zahrnujícího tyto stupně:

roztavení minerálního materiálu a vytvoření proudu roztaveného minerálního materiálu, uvádění uvedeného proudu roztaveného minerálního materiálu do zařízení pro vytváření minerálních vláken k vytváření minerálních vláken tuhnutím uvedeného roztaveného materiálu, vypuzování uvedeného ztuhlého minerálního materiálu ve formě minerálních vláken z uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, vedení nosného proudu vzduchu za tímto zařízením pro vytváření minerálních vláken pro unášení uvedených minerálních vláken od uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, vytváření a nastřikování kapiček a/nebo částic pojivá nebo vazebného prostředku na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu tak, aby uvedené kapičky a/nebo částice dopadaly na uvedená minerální vlákna, přičemž uvedené kapičky a/nebo částice mají převážně větší průměr než je minimální průměr odpovídající kapičce a/nebo částici v podstatě nevykazující tendenci dopadat na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu, a zachycování uvedených minerálních vláken z uvedeného nosného proudu vzduchu na sběrném povrchu rouna z minerálních vláken za vzniku uvedeného netkaného rouna z minerálních vláken.

V kontextu vynálezu výraz kapičky a/nebo částice zahrnuje součásti kapalného nebo pevného materiálu malé velikosti, běžně známé jako kapičky, resp. částice, avšak rovněž zahrnuje malé částice obsahující směs kapalného nebo pevného materiálu. V kontextu vynálezu je výraz průměr obecný výraz, vztahující se nejen na konkrétní rozměr koule, ale zahrnující i celkový vnější rozměr jakéhokoli libovolného tělesa specifické geometrické konfigurace, zahrnující koule, krychle, elipsoidy atd. a jejich kombinace, a představuje relevantní vnější rozměr reprezentující celkové rozměry daného tělesa. Výraz pojivo nebo vazebný prostředek v kontextu vynálezu zahrnuje jakýkoli materiál schopný vázat nebo pojit minerální vlákna mezi sebou navzájem nebo vyvolat jejich vzájemnou adhezi a dále schopný dodávat minerálním vláknům před jejich vzájemným spojením nebo poté, co byla vzájemně spojena, jakoukoli specifickou charakteristiku nebo vlastnost, jako jsou charakteristiky nebo vlastnosti týkající se vazebné schopnosti, afinity, impregnace, jako je schopnost nasávat/absorbovat/odpuzovat vodu, a ochrany minerálních vláken atd. Příklady pojiv nebo vazebných prostředků jsou teplem tvrditelné pryskyřice, běžně používané v průmyslu pro výrobu produktů z minerálních vláken, a specifické typy olejů nebo tensidú (látek kontrolujících povrchové napětí), schopné dodávat specifické charakteristiky nebo vlastnosti.

V souvislosti s vynálezem bylo zjištěno, že kapičky a/nebo částice pojivá nebo vazebného prostředku, které jsou nastřikovány na minerální vlákna, která jsou unášena nosným proudem vzduchu, mají sníženou tendenci dopadat na minerální vlákna, pokud je průměr kapiček a/nebo částic menší než specifický minimální průměr kapičky a/nebo částice, určovaný v zásadě rychlostí nosného proudu vzduchu. V souladu s terminologií užívanou v oblasti aplikace hnojiv pomocí nosného proudu vzduchu může být kriterium podle vynálezu, podle něhož mohou být kapičky a/nebo částice pojivá nebo vazebného prostředku, nastřikovaného na minerální vlákna, unášená nosným proudem vzduchu, definovány jako kapičky a/nebo částice s průměrem větším než je specifický průměr kapiček a/nebo částic, kterýžto průměr odpovídá kapičce a/nebo částici, která je nesena při specifické rychlostí proudu vzduchu, jak je zřejmé z dále uvedené diskuse. Ve výše uvedené oblasti bylo zjištěno, že existuje specifický práh průměru, pod nímž jsou částice nebo kapičky, které jsou nastřikovány pomocí nosného proudu vzduchu, pouze unášeny nosným proudem vzduchu, aniž by dopadaly na jakékoli překážky, kterážto charakteristická vlastnost je charakterizována jako nesení kapičky a/nebo částice vzduchem.

V souladu s konvenčními technologiemi nanášení kapiček a/nebo částic pojivá nebo vazebného prostředku na minerální vlákna, která jsou unášena ze zařízení pro vytváření minerálních vláken nosným proudem vzduchu, kteréžto kapičky a/nebo částice mohou mít průměr v proměnlivém a nespecifickém rozmezí průměrů částic, je vynález založen na zjištění, že kapičky a/nebo částice pojivá nebo vazebného prostředku s průměrem menším než je specifický spodní práh průměru nemají tendenci dopadat na minerální vlákna unášená nosným proudem vzduchu, a jsou tedy podobně jako při výše uvedené technologii aplikace hnojiv ztráceny jako nesené kapičky a/nebo částice a musejí být oddělovány od odpadního vzduchu, který je vypouštěn do atmosféry například komínem nebo podobným zařízením, nebo jsou, v případě, že odpadní vzduch není čištěn, vypouštěny do atmosféry, což může samozřejmě způsobovat vážné problémy se znečištěním životního prostředí. Kapičky a/nebo částice uvedeného pojivá nebo vazebného prostředku tedy mohou mít průměr v rozmezí, jehož spodní hranice je rovná nebo větší než uvedený minimální průměr, nebo alternativně nebo navíc mohou mít kapičky a/nebo částice uvedeného pojivá nebo vazebného prostředku průměr v určitém rozmezí, přičemž střední hodnota uvedeného průměru je poněkud větší než uvedený minimální průměr a více než 75 až 90 %, například 80 až 95 %, přednostně 90 % uvedených kapiček a/nebo částic má průměr větší než je uvedený minimální průměr, přičemž uvedený minimální průměr je výhodně řádově 10 až 75 pm, například 25 až 50 pm.

Při konvenční metodě výroby netkaných roun z minerálních vláken, která jsou unášena nosným proudem vzduchu ze zařízení pro vytváření vláken do sběrného zařízení, jako je sběrný dopravník, je možno čistý objem pojivá nebo vazebného prostředku použitého pro konkrétní výrobu, rozdělit na první část objemu, odpovídající těm kapičkám a/nebo částicím, které unikají jako odpad, a na druhou část objemu, odpovídající kapičkám a/nebo částicím, které skutečně dopadnou na minerální vlákna a jsou ve větší či menší míře využity k vzájemnému propojení minerálních vláken v rounu. Kapičky a/nebo částice, které unikají jako odpad, mohou, jak bude podrobněji popsáno dále, být ztraceny z různých důvodů. I když jsou kapičky a/nebo částice, které tvoří výše uvedenou první část objemu, podstatně menší než kapičky a/nebo částice, které tvoří výše uvedenou d^ruhou část objemu, může poměr mezi první částí objemu a celkovým objemem, ρουζτ/m pro konkrétní výrobu, dosahovat řádově 1 až 2 %, což ve srovnání s celkovým množstvím pojiv nebo vazebných prostředků, používaných v průmyslu výroby minerálních vláken, může činit značně vysokou hodnotu, což především způsobuje vážné problémy se znečištěním životního prostředí v případě, že unikající kapičky a/nebo částice nejsou oddělovány od odpadního vzduchu, odvětrávaného z výrobního zařízení, a na druhé straně vyžaduje použití složité filtrační techniky k zamezení úniku odpadního pojivá nebo vazebného prostředku do atmosféry a vyvolání výše uvedených problémů se znečištěním životního prostředí.

Způsob podle vynálezu může být prováděn v souladu s jakoukoli známou výrobní technologií, tzn. minerální vlákna mohou být vytvářena technologií zvlákňovacího kotouče, odstředivého zvlákňování, trysky dávkující minerální vlákna apod. Jsou známy různé konstrukce zařízení pro vytváření minerálních vláken, přičemž se odkazuje na dále uvedené dokumenty, z nichž patenty US jsou tímto dále zahrnuty v přihlášce formou odkazu. Jedná se o tyto dokumenty: DK 158.612, US 4,434.299, EP 0 059 152, patentovou přihlášku GB 9001124.8 (zveřejněnou 18.7.1991), GB 1,515.511, GB 2,004.204, GB 2,004.205, GB 2,004.206, GB 2,026.104, GB 2,043.489, GB 2,1 18.866, GB 2,142.844, GB 93/00053, DD 155.897, SE 452.150, SE 463.817, DK 5318/89, EP 0 530 843 a US 5,123.949.

Příklad konvenční technologie nanášení kapiček a/nebo částic pojivá nebo vazebného prostředku na minerální vlákna, která jsou unášena ze zařízení pro vytváření minerálních vláken nosným proudem vzduchu, je popsán ve výše citované švédské patentové přihlášce č. 8,503.805, č. zveřejnění 452.150. V tomto dokumentu je uvedeno, že pojivo nebo vazebný prostředek, který je nanášen ve formě částic, je dávkován ze stejné strany jako minerální vlákna a místo jeho zavádění do nosného proudu vzduchu je situováno předtím, než nosný vzduch dopadá na minerální vlákna. V dokumentu však chybí jakákoli úvaha ohledně případné závislosti kapiček nebo částic pojivá nebo vazebného prostředku na nosném proudu vzduchu.

V patentu US 4,433.992 je popsána technika rozprašování pojivá nebo vazebného prostředku na minerální vlákna, unášená nosným proudem vzduchu. Podle tohoto dokumentu se kapalná kompozice, tvořící pojivo nebo vazebný prostředek, nastřikuje ve formě kapek do proudu plynu nesoucího vlákna, a to napříč k proudu, aby kapky měly dostatečnou energii k proniknutí do proudu plynu a aby došlo k je/ch jemnému rozptýlení v oůsledku vyšší rychlosti plynu. Při technologii popsané v tomto dokumentu US se předcokiádá, že plynný proud o vysoké energii nebo nosný proud vzduchu je schopen rozdělovat kapky o velkém průměru na jemné kapičky, pokud jsou kapky zaváděny do proudu plynu nebo nosného proudu vzduchu v příčném směru vzhledem ke směru jeho proudění. Údaje tohoto dokumentu US jsou naprosto v nesouladu se základním zjištěním podle tohoto vynálezu, že kapky pojivá nebo vazebného prostředku mají velmi malou tendenci k rozdělování na menší kapičky nebo částice, i když jsou vystaveny nosnému proudu vzduchu o vysoké energii, což vede k neadekvátnímu využití použitého množství pojivá nebo vazebného prostředku při výrobě rouna z minerálních vláken, pokud je pojivo nebo vazebný prostředek dodáván do nosného proudu vzduchu ve formě kapek.

V patentu US 5,032.334, patentu US 5,123.949 a patentu US 4,592.769 jsou popsány různé techniky výroby roun z minerálních vláken. Tyto techniky zahrnují rozprašování pojivá nebo vazebného prostředku ve formě částic na rouno z minerálních vláken, které se zachycuje na dopravníku. Odkazuje se zde na výše uvedený švédský patent a na výše uvedené patenty US, přičemž uvedené patenty US jsou tímto zahrnuty v tomto popisu formou odkazu.

V závislosti na specifickém typu zařízení pro vytváření vláken a na směru minerálních vláken, vypuzovaných ze zařízení pro vytváření minerálních vláken, vzhledem ke svislému směru může proud vzduchu plnit určité požadavky, pokud jde o přenos minerálních vláken ze zařízení pro vytváření minerálních vláken do sběrného místa, v němž jsou minerální vlákna zachycována pro vytvoření rouna z minerálních vláken. Nosný proud vzduchu tedy může definovat konkrétní směr a konkrétní rychlost vzduchu za zařízením pro vytváření minerálních vláken pro unášení minerálních vláken, vypuzovaných ze zařízení pro vytváření minerálních vláken, v převládajícím směru nebo převládajících směrech, protože konkrétní směr nosného proudu vzduchu může v podstatě souhlasit s převládajícím směrem nebo převládajícími směry, může být v podstatě kolmý k převládajícímu směru nebo převládajícím směrům, nebo alternativně může definovat úhel s převládajícím směrem nebo převládajícími směry.

V závislosti na rychlosti vzduchu v nosném proudu vzduchu, s jehož pomocí jsou minerální vlákna přenášena ze zařízení pro vytváření minerálních vláken na sběrný povrch rouna z minerálních vláken, musejí mít kapičky průměr nad specifickým minimálním průměrem, aby vyhověly charakteristickým požadavkům na minimální průměr podle vynálezu. Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu mají kapičky a/nebo částice průměr v rozmezí 10 až 300 pm, přednostně v rozmezí 25 až 200 pm, zejména v rozmezí 50 až 150 pm. Podle výše uvedeného výhodného provedení způsobu podle vynálezu je specifická rychlost vzduchu v nosném proudu vzduchu řádově 50 až 250 m/s.

Je nutno si uvědomit, že požadavky ohledně specifického minimálního průměru jsou v rozporu s určitými požadavky ohledně maximálního využití pojivá nebo vazebného prostředku dalším rozdělením kapiček a/nebo částic pojivá nebo vazebného prostředku na množství menších kapiček a/nebo částic ke zvýšení počtu propojení nebo vazeb v rounu z minerálních vláken v porovnání s rounem z minerálních vláken obsahujícím stejné množství vazebného prostředku nebo pojivá, avšak obsahujícím větší kapičky a/nebo částice. Určitá analýza konvenčních metod výroby roun z minerálních vláken, na níž je vynález založen, odhalila, že se vytvoří určitý kompromis mezi jednak požadavkem na odstranění kapiček s průměrem pod kritickým minimálním průměrem, charakteristickým pro řešení podle vynálezu, a jednak využitím celkového množství pojivá nebo vazebného prostředku dalším rozdělením kapiček a/nebo částic pojivá nebo vazebného prostředku na množství menších kapiček a/nebo částic, pokud mají kapičky a/nebo částice průměr v rozmezí 50 až 150 pm. Při použití dosti malých kapiček a/nebo částic je zvýšená vnitřní kohese v důsledku povrchového napětí uvedených kapiček a/nebo částic oproti větším kapičkám a/nebo částicím využita k zajištění, aby se kapičky a/nebo částice nechtěně nerozdělovaly na extrémně malé kapičky a/nebo částice, které by mohly unikat, jak popsáno výše, díky snížené tendenci menších kapiček a/nebo částic k dopadání na minerální vlákna. Podle zvlášť výhodného provedení způsobu podle vynálezu jsou kapičky a/nebo částice vydávány rotujícím dávkovačem kapek, protože použití rotujícího dávkovače kapek umožňuje vyrábět kapičky vykazující v podstatě konstantní průměr a nikoli pouze průměr ve specifickém rozmezí. S použitím rotujícího dávkovače kapek je možno získávat kapičky o specifickém průměru například 70 pm ± 10 pm, poněvadž počet částic, lišících se od specifického průměru kapiček produkovaných pomocí rotujícího dávkovače kapek o více než z 10 pm, tvoří méně než 1 % celkového množství kapiček produkovaných rotujícím dávkovačem kapek. Podle dalšího výhodného provedení způsobu podle vynálezu jsou kapičky a/nebo částice vyráběny pomocí odstředivého zvlákňovacího kotouče, produkujícího minerální vlákna. K dosažení výhodné distribuce kapiček a/nebo částic při míšení kapiček a/nebo částic s nosným proudem vzduchu, unášejícím minerální vlákna od odstředivého zvlákňovacího kotouče produkujícího minerální vlákna, jsou kapičky a/nebo částice v souladu s o sobě známými postupy výhodně vyráběny v rozmezí vnějšího průměru zvlákňovacího kotouče, aby kapičky a/nebo částice vznikaly co nejblíže vzniku minerálních vláken. Kapičky a/nebo částice jsou tedy přednostně vytvářeny v oblasti 50 až 100 % průměru zvlákňovacího kotouče, například v rozmezí 80 až 100 % průměru zvlákňovacího kotouče.

K zamezení toho, aby kapičky a/nebo částice, které jsou nastřikovány na minerální vlákna, která jsou vypuzována ze zařízení pro vytváření minerálních vláken po ztuhnutí roztaveného minerálního materiálu, se v důsledku vysoké teploty minerálních vláken nebo vzduchu v proudu vzduchu, který byl ohřát minerálními vlákny, nevytvrzovaly, jsou minerální vlákna, vypuzovaná ze zařízení pro vytváření minerálních vláken, výhodně dále chlazena uvedeným proudem vzduchu, zvláštním chladicím proudem vzduchu, popřípadě obsahujícím vodní páru nebo alternativní chladicí médium,

ΙΟ nebo nastřikováním kapiček vody na tato minerální vlákna v tomto nosném proudu vzduchu.

Stupeň chlazení minerálních vláken se výhodně provádí před stupněm nastřikování kapiček a/nebo částic na minerální vlákna v nosném proudu vzduchu, aby se předešlo extrémně vysoké teplotě minerálních vláken při dopadu kapiček a/nebo částic, což by mohlo působit nežádoucí vypaření nebo ztuhnutí kapiček a/nebo částic.

Chlazení minerálních vláken pomocí kapiček vody může být přednostně prováděno v souladu se základním principem vynálezu, protože podle prvního výhodného provedení způsobu podle vynálezu mají kapičky vody větší průměr než je minimální průměr kapičky vody v podstatě nevykazující tendenci dopadat na minerální vlákna. K chlazení minerálních vláken tedy dochází tak, že se kapičky vody nechají dopadat na minerální vlákna. V souladu s výše uvedeným výhodným provedením způsobu podle vynálezu mají kapičky vody výhodně průměr v rozmezí 10 až 300 pm, přednostně v rozmezí 25 až 200 pm a zejména v rozmezí 50 až 150 pm.

V souladu s alternativním výhodným provedením způsobu podle vynálezu mají kapičky vody průměr menší než je minimální průměr kapičky vody v podstatě nevykazující tendenci dopadat na minerální vlákna. Podle výše uvedeného alternativního výhodného provedení způsobu podle vynálezu dochází k chlazení minerálních vláken tak, že se kapičkám vody brání, aby dopadaly na minerální vlákna, a místo toho jsou kapičky vody unášeny spolu s nosným proudem vzduchu a dochází tak k chlazení nosného proudu vzduchu mlhou kapiček chladící vody. Podle výše uvedeného alternativního výhodného provedení způsobu podle vynálezu mají kapičky vody výhodně průměr menší než 250 pm, přednostně menší než 200 pm, zejména menší než 150 pm, například mají průměr v rozmezí 10 až 250 pm, přednostně v rozmezí 20 až 150 pm, zejména v rozmezí 30 až 100 p. Pokud jsou kapičky vody, nastřikované na vlákna v nosném proudu vzduchu, produkovány pomocí odstředivého zvlákňovacího kotouče produkujícího minerální vlákna, vyrábějí se kapičky vody v souladu s o sobě známými technologiemi v rozmezí vnějšího průměru zvlákňovacího kotouče, aby docházelo ke vzniku kapiček chladící vody co nejblíže vzniku minerálních vláken a v důsledku toho k co nejrychlejšímu chlazení minerálních vláken po jejich vytvoření zvlákňovacím kotoučem. Kapičky chladicí vody jsou tedy výhodně vytvářeny v oblasti 50 až 100 % průměru zvlákňovacího kotouče, například v rozmezí 80 až 100 % průměru zvlákňovacího kotouče.

Výše uvedených cílů, výhod a znaku spolu s četnými dalšími cíli, výhodami a znaky, které budou zřejmé z dále uvedeného podrobného popisu výhodných provedení vynálezu, se podle druhého aspektu vynálezu dosahuje pomocí způsobu výroby rouna z minerálních vláken, zahrnujícího tyto stupně:

roztavení minerálního materiálu a vytvoření proudu roztaveného minerálního materiálu, uvádění uvedeného proudu roztaveného minerálního materiálu do zařízení pro vytváření minerálních vláken k vytváření minerálních vláken tuhnutím uvedeného roztaveného materiálu, vypuzování uvedeného ztuhlého minerálního materiálu ve formě minerálních vláken z uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, vedení nosného proudu vzduchu za tímto zařízením pro vytváření minerálních vláken pro unášení uvedených minerálních vláken od uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, vytváření a nastřikování kapiček a/nebo částic teplem tvrditelného pojivá nebo vazebného prostředku na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu tak, aby uvedené kapičky a/nebo částice dopadaly na uvedená minerální vlákna, přičemž uvedené kapičky a/nebo částice mají převážně větší průměr než je minimální průměr odpovídající kapičce a/nebo částici v podstatě nevykazující tendenci dopadat na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu, zachycování uvedených minerálních vláken z uvedeného nosného proudu vzduchu na sběrném povrchu rouna z minerálních vláken za vzniku netkaného rouna z minerálních vláken a zahřívání uvedeného netkaného rouna z minerálních vláken na zvýšenou teplotu za účelem vytvrzení kapiček a/nebo částic uvedeného tepelně tvrditelného pojivá pro vzájemné propojení uvedených minerálních vláken v uvedeném netkaném rounu z minerálních vláken, čímž se vytvoří uvedené rouno z minerálních vláken.

Výše uvedených cílů, výhod a znaku spolu s četnými dalšími cíli, výhodami a znaky, které budou zřejmé z dále uvedeného podrobného popisu výhodných provedení vynálezu, se podle třetího aspektu vynálezu dosahuje pomocí zařízení pro výrobu netkaného rouna z minerálních vláken, zahrnujícího:

taviči zařízení pro roztavení minerálního materiálu a vytvoření proudu roztaveného minerálního materiálu, zařízení pro vytváření minerálních vláken, zařízení pro vedení uvedeného proudu roztaveného minerálního materiálu do uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken za účelem vytváření minerálních vláken tuhnutím uvedeného minerálního materiálu a jeho vypuzováním ve formě minerálních vláken z uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, zařízení pro vytváření a vedení nosného proudu vzduchu specifického směru a se specifickou rychlostí vzduchu za uvedeným zařízením pro vytváření minerálních vláken pro unášení uvedených minerálních vláken od uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, zařízení pro vytváření a nastřikování kapiček a/nebo částic tepelně tvrditelného pojivá nebo vazebného prostředku na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu tak, aby uvedené kapičky a/nebo částice dopadaly na uvedená minerální vlákna a přilnuly k nim, přičemž vytvářené kapičky mají převážně větší průměr než je minimální průměr odpovídající kapičce v podstatě nevykazující tendenci dopadat na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu, a zařízení pro zachycování uvedených minerálních vláken, unášených uvedeným proudem vzduchu, za vzniku uvedeného netkaného rouna z minerálních vláken.

Výše uvedených cílů, výhod a znaku spolu s četnými dalšími cíli, výhodami a znaky, které budou zřejmé z dále uvedeného podrobného popisu výhodných provedení vynálezu, se podle čtvrtého aspektu vynálezu dosahuje pomocí zařízení pro výrobu netkaného rouna z minerálních vláken, zahrnujícího:

tavící zařízení pro roztavení minerálního materiálu a vytvoření proudu roztaveného minerálního materiálu, zařízení pro vytváření minerálních vláken, zařízení pro vedení uvedeného proudu roztaveného minerálního materiálu do uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken za účelem vytváření minerálních vláken tuhnutím uvedeného minerálního materiálu a jeho vypuzováním ve formě minerálních vláken z uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, zařízení pro vytváření a vedení nosného proudu vzduchu specifického směru a se specifickou rychlostí vzduchu za uvedeným zařízením pro vytváření minerálních vláken pro unášení uvedených minerálních vláken od uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, zařízení pro vytváření a nastřikování kapiček a/nebo částic tepelně tvrditelného pojivá nebo vazebného prostředku na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu tak, aby uvedené kapičky a/nebo částice dopadaly na uvedená minerální vlákna a přilnuly k nim, přičemž vytvářené kapičky mají převážně větší průměr než je minimální průměr odpovídající kapičce v podstatě nevykazující tendenci dopadat na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu, zařízení pro zachycování uvedených minerálních vláken, unášených uvedeným proudem vzduchu, za vzniku uvedeného netkaného rouna z minerálních vláken a zařízení pro tepelné vytvrzování uvedených kapiček a/nebo částic uvedeného tepelně tvrditelného pojivá nebo vazebného prostředku k vytvrzení uvedených kapiček a/nebo částic za účelem vzájemného propojení uvedených minerálních vláken v uvedeném netkaném rounu z minerálních vláken za vzniku uvedeného rouna z minerálních vláken.

Výše uvedených cílů, výhod a znaku spolu s četnými dalšími cíli, výhodami a znaky, které budou zřejmé z dále uvedeného podrobného popisu výhodných provedení vynálezu, se podle pátého aspektu vynálezu dosahuje pomocí produktu z minerálních vláken, obsahujícího minerální vlákna, přičemž uvedená minerální vlákna jsou spolu propojena do integrální struktury pouze prostřednictvím pojivá nebo tvrdidla původně přítomného v nevytvrzených netkaných rounech z minerálních vláken, z nichž je uvedený produkt vyráběn, ve formě kapiček o průměru v rozmezí 10 až 300 pm, přednostně v rozmezí 25 až 200 pm, zejména v rozmezí 50 až 150 pm.

Produkt z minerálních vláken podle vynálezu vykazuje vlastnosti, vyjadřované například jako mechanické charakteristiky nebo mechanická integrita, jako je pružnost a pevnost, které tvoří podstatné zlepšení produktu z minerálních vláken v porovnání s podobnými konvenčními produkty z minerálních vláken nebo alternativně, pokud je charakteristika produktu z minerálních vláken podle vynálezu identická s charakteristikou podobného konvenčního produktu z minerálních vláken, vyjadřovanou například v souladu s výše uvedenými charakteristikami, přičemž produkt podle vynálezu obsahuje radikálně snížené množství vytvrzeného pojivá nebo vazebného prostředku, vede to k příznivější ceně produktu v porovnání s konvenčním produktem a také snižuje odolnost produktu proti hoření ve srovnání s konvenčním produktem.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže popsán s odkazem na připojené výkresy, kde:

Obr. 1 schematicky znázorňuje zařízení podle vynálezu pro výrobu netkaného izolačního rouna z minerálních vláken.

Obr. 2 schematicky znázorňuje část zařízení, znázorněného také na obr. 1, představující specifické výrobní parametry.

Obr. 3 je schematický částečný řez zvlákňovacím kotoučem, znázorněným také na obr. 1 a 2.

Obr. 4 je schematický řez obvodovým segmentem zvlákňovacího kotouče, znázorněného na obr. 3.

Obr. 5 až 7 jsou reprodukce fotografií, znázorňujících vytváření kapiček pojivá nebo vazebného prostředku pomocí zvlákňovacího kotouče, znázorněného na obr. 3.

Obr. 8 a 9 jsou perspektivní pohledy, znázorňující alternativní provedení zařízení podle vynálezu pro výrobu netkaného rouna z minerálních vláken.

Obr. 10 graficky znázorňuje tendenci kapičky konkrétního průměru dopadat na objekt při vystavení konkrétnímu nosnému proudu vzduchu.

Na obr. 1 je znázorněno první provedení zařízení k provádění způsobu podle vynálezu pro výrobu netkaného rouna z minerálních vláken. Zařízení centrálně obsahuje rotující zvlákňovací kotouč IQ, rotující s vysokou rychlostí otáčení, jako je 5 až 15000 min'¹, kolem v podstatě vodorovného výstupního hřídele 12 motoru 14 generujícího otáčky. Zvlákňovací kotouč IQ definuje vnější válcový povrch 15, který je používán pro výrobu minerálních vláken z proudu roztaveného minerálního materiálu, který je vypuzován z výpusti 18 jako proud 20 roztaveného minerálního materiálu. Zvlákňovací kotouč IQ se otáčí ve směru znázorněném šipkou 15. Zvlákňovací kotouč IQ je, jak je dále podrobněji popsáno, chlazen na teplotu pod teplotou tání minerálního materiálu v roztaveném proudu 2Q, a proto způsobuje tuhnutí roztaveného materiálu při styku s vnějším válcovým povrchem 15 zvlákňovacího kotouče IQ.

• Při tuhnutí minerálního materiálu v proudu 2Q vznikají minerální vlákna, která jsou nucena se pohybovat od zvlákňovacího kotouče IQ směrem ke sběrači 22 minerálních vláken, tvořenému perforovaným dopravním pásem 24, který je veden kolem dvou válců 25 nebo 25 ve směru označeném šipkou 25. Minerální vlákna, vytvořená pomocí zvlákňovacího kotouče IQ, jsou nesena nosným proudem vzduchu, vznikajícím pomocí výstupů 22 a 34 vzduchu, pohybujícím se ve směru šipek 25, a shromažďována do proudu 30 minerálních vláken. Výstupy 32 a 24 nosného proudu vzduchu jsou výhodně umístěny po obvodu kolem zvlákňovacího kotouče IQ, neboť přednostně je upraveno více než dva výstupy nosného proudu vzduchu, například 4 až β nebo více. Zvlákňovací kotouč IQ slouží kromě účelu tuhnutí roztaveného minerálního materiálu z proudu 2Q pro vytvoření minerálních vláken v proudu 2Q dvěma dalším účelům, totiž účelu vytvoření a nastřikování kapiček pojivá nebo vazebného prostředku na minerální vlákna v proudu minerálních vláken a účelu rozstřikování kapiček vody na proud minerálních vláken k vyvolání chlazení minerálních vláken. Kapičky pojivá nebo vazebného prostředku jsou vytvářeny zubatým čelem 40 zvlákňovacího kotouče IQ, které obsahuje ozubený vnitřní věnec 42, tvořící podstatný prvek tvorby kapiček pojivá nebo vazebného prostředku. Z kapiček pojivá nebo vazebného prostředku je vytvářen postřik 44 kapiček.

Chlazení minerálních vláken v proudu 30 se provádí pomocí kapiček vody, tvořících postřik 45. Postřik 46 kapiček vody je vytvářen z vody, která je čerpána do vnitřku rotujícího zvlákňovacího kotouče 10 za účelem chlazení vnějšího válcového povrchu 15 zvlákňovacího kotouče 10, přičemž tato voda je vytlačována větším množstvím otvorů 48, upravených v povrchové části válcového povrchu 15 zvlákňovacího kotouče IQ, kterážto povrchová část sousedí s ozubeným vnitřním věncem 42 čela 4Q, vytvářejícího kapičky pojivá nebo vazebného prostředku.

Postřik 45 slouží v zásadě účelu ochlazení minerálních vláken na teplotu pod teplotou vytvrzování pojivá nebo vazebného prostředku v postřiku 44, aby nedocházelo k vytvrzování kapiček pojivá nebo vazebného prostředku v postřiku 44 při jejich styku s minerálními vlákny v proudu 3Q, aniž by se vytvořila vazba se sousedními minerálními vlákny po zachycení minerálních vláken na dopravníku 22 ve formě netkaného rouna 5Q.

Kromě tvorby kapiček pojivá nebo vazebného prostředku pomocí čela 4Q zvlákňovacího kotouče IQ jsou upraveny dvě nebo více směrově nastavitelných trysek 52 pro vytváření kapiček pojivá nebo vazebného prostředku, které tvoří postřik 54 kapiček pojivá nebo vazebného prostředku. Kapičky postřiků 44 a 54 a přednostně také kapičky postřiku 45 chíac^;cí vody vykazují podle vynálezu specifické charakteristiky, pokud jde o jejich minimální a maximální průměr. Alternativně mohou mít kapičky postřiku 45 chladicí vody takovou charakteristiku, pokud jde o maximální průměr, že kapičky vyvolávají chladící efekt vytvořením mlhy kapiček.

Na obr. 2 je ve větším měřítku znázorněn segment zařízení podle obr. 1. Postřik 44 je na obr. 2 znázorněn podrobněji s dvěma čárkovanými mezními křivkami 5Q a 52, jejichž význam je popsán dále. Dále jsou na obr. 2 znázorněny tři čerchované čáry 64, 65 a 5S, které rozdělují proud 5Q minerálních vláken na dvě části A a B.

Čárkovaná křivka 5Q představuje křivku, podél níž se pohybuje kapička pojivá nebo vazebného prostředku, pokud má tato kapička průměr menší než je minimální průměr kapičky pojivá nebo vazebného prostředku, v podstatě nevykazující tendenci dopadat na minerální vlákna při rychlosti vzduchu v nosném proudu vzduchu, vytvářeném ve výstupu 32 a znázorněném šipkou 35. Pokud má kapička menší průměr než je výše uvedený minimální průměr, nevykazuje v podstatě tendenci dopadat na minerální vlákna v proudu 3Q, neboť je pouze unášena nosným proudem vzduchu. Čárkovaná křivka 52 představuje křivku, podél níž se pohybuje kapička pojivá nebo vazebného prostředku, pokud má tato kapička extrémně velký průměr, vedoucí k tomu, že tato kapička může vlivem svého extrémně velkého průměru a dále vlivem své velké hmoty a setrvačnosti prolétnout proudem 3Q minerálních vláken, aniž by na nějaké minerální vlákno dopadla.

Křivky 6Q a 62 tedy představují mezní čáry, odpovídající specifickému rozmezí průměru kapiček, v němž se mají pohybovat kapičky pojivá nebo vazebného prostředku, vytvářené pomocí zvlákňovacího kotouče IQ. Výhodně by neměly být vytvářeny kapičky pojivá nebo vazebného prostředku s průměrem menším než má kapička odpovídající křivce 6Q a s průměrem větším než má kapička odpovídající křivce 02, protože takové kapičky velice pravděpodobně uniknou, poněvadž budou pouze unášeny nosným proudem vzduchu, resp. prolétnou díky vysoké setrvačnosti proudem 3Q, aniž by dopadly na minerální vlákna.

Podobně jako kapičky pojivá nebo vazebného prostředku mají i kapičky postřiku 40 chladicí vody výhodně větší průměr než je minimální průměr kapičky vody, v podstatě nevykazující tendenci dopadat na minerální vlákna při rychlosti nosného proudu vzduchu, aby bylo dosaženo maximální chladící účinnosti kapiček chladicí vody. Alternativně mohou kapičky chladicí vody tvořit vodní mlhu, která ochlazuje nosný proud vzduchu a obklopuje minerální vlákna v proudu 3Q, pokud mají kapičky chladicí vody průměr menší než ,e výše uvedený minimální průměr.

Sekce A a B, definované čerchovanými čarami 54, 55 a 6S, výhodně tvoří oddělené oblasti proudu 3Q minerálních vláken, v nichž probíhá chlazení minerálních vláken, resp. dopadání kapiček pojivá nebo vazebného prostředku na minerální vlákna v proudu 3Q.

Na obr. 3 je podrobněji znázorněn zvlákňovací kotouč IQ se zobrazením některých jeho součástí. Jak je z obr. 3 zřejmé, tvoří výstupní hřídel 12 dutý hřídel, jímž procházejí dvě trubky 2Q a 22, jejichž účelem je dodávat chladicí vodu, resp. pojivo nebo vazebný prostředek. Chladicí voda, dodávaná trubkou 70, je vypuzována do vnitřku válcového bubnu 24, definujícího vnější válcový povrch 15 zvlákňovacího kotouče 10. Válcový buben 24 obsahuje vnitřní vodicí klapky, na obr. 3 neznázorněné, pro vedení chladicí vody, dodávané trubkou 70, k vnitřnímu válcovému povrchu válcového bubnu naproti vnějšímu válcovému povrchu 16 a pro vypouštění chladicí vody ve formě kapiček chladicí vody z otvorů 43. Trubkou 22 je dodáváno pojivo nebo vazebný prostředek do vnitřku čela 4Q, přičemž působením odstředivé síly dopadá na okraj vnějšího ozubeného věnce 42 a je vypuzováno ve formě kapiček pojivá nebo vazebného prostředku se specifickým rozmezím průměrů.

Na obr. 4 je znázorněn segment vnitřního povrchu ozubeného věnce 47 čela 40 zvlákňovacího kotouče IQ, obsahující radiálně vybíhající zubové povrchy 76, které na jedné straně komunikují s radiálně vystupujícím povrchem 78, podél něhož -je z dávkovači štěrbiny SQ dodáváno pojivo nebo vazebný prostředek ve formě kapalného filmu, a na druhé straně komunikují se zubatými okraji 82, které vyvolávají rozdělování filmu pojivá nebo vazebného prostředku do kapiček se specifickým rozmezím průměrů.

Obr. 5, 6 a 7 jsou reprodukce fotografií zvlákňovacího kotouče, podobného jako zvlákňovací kotouč IQ, popsaný výše v souvislosti s obr. 1 až 4, rotujícího vysokou rychlostí řádově 8 až 15000 min'¹ a majícího ozubenou věncovou část, podobnou okrajové části věnce 42 podle obr. 1 až 4, pro vytváření kapiček pojivá nebo vazebného prostředku, které jsou -vytvářeny nejprve jako pramínek kapaliny, který se pak rozpadá na jednotlivé kapičky. Bylo překvapivě zjištěno, že výše uvedený ozubený věnec 42 zvlákňovacího kotouče IQ umožňuje velice přesně stanovit průměr vytvářených kapiček pojivá nebo vazebného prostředku. Základní technologie vytváření kapiček o specifickém průměru pomocí rotujícího ozubeného věnce je popsána ve výše citovaných patentových dokumentech, na něž se zde odkazuje a jejichž US analogy jsou zde tímto zahrnuty v popisu formou odkazu.

Na obr. 8 a 9 jsou znázorněna dvě alternativní zařízení pro výrobu netkaného rouna z minerálních vláken podle vynálezu. Na obr. 8 zařízení, které má v zásadě podobnou konstrukci jako zařízení popsané v patentu US č. 5,123.949, na nějž se zde odkazuje a který je tímto zahrnut v popisu formou odkazu, zahrnuje zvlákňovací kotouč 110, který je uložen na svislém hřídeli 112. Z dávkovače 113 ve tvaru kotouče je vypuzován proud 130 minerálních vláken. Na postupu ke sběrnému povrchu 122 může být proud 130 minerálních vláken hnán pomocí nosného proudu vzduchu. Zvlákňovací kotouč 110 zahrnuje dvě další sekce 116 a 140, sloužící k vytváření postřiku 1.46 kapiček chladicí vody, resp. postřiku 144 kapiček pojivá nebo vazebného prostředku. Sekce 140 má ozubený věnec 142, podobný jako ozubený věnec 42, popsaný v souvislosti s obr. 1 až 4. Kapičky postřiku 144 pojivá nebo vazebného prostředku a kapičky postřiku 146 chladicí vody mají průměry v relevantních rozmezích průměrů, stanovených v souladu s vynálezem tak, aby kapičky pojivá nebo vazebného prostředku dopadaly na minerální vlákna v proudu 130 a aby kapičky chladicí vody dopadaly na minerální vlákna v proudu 130 nebo alternativně, aby se zamezilo dopadání kapiček chladicí vody na minerální vlákna v proudu 13Q a místo toho se vytvářela vodní mlha, obklopující minerální vlákna v proudu minerálních vláken. Kromě postřiku 144 kapiček pojivá nebo vazebného prostředku je znázorněn dávkovač pojivá nebo vazebného prostředku nebo směrově nastavitelná tryska 152, podobná jako tryska 52, popsaná výše s odkazem na obr. 1 a 2, pro vytváření postřiku 154 kapiček pojivá nebo vazebného prostředku podle vynálezu způsobem popsaným výše s odkazem na obr. 1.

Na obr. 9 je znázorněno další zařízení pro výrobu netkaného rouna z minerálních vláken podle vynálezu. Zařízení zahrnuje zásobník 160, v němž je obsažen roztavený minerální materiál 162. Z dávkovačích trysek 164 roztaveného minerálního materiálu je vytlačován proud 166 minerálních vláken. Proud 166 minerálních vláken putuje ke sběrnému dopravníku 172, podobnému jako sběrný povrch 122, popsaný výše s odkazem na obr. S, a je hnán nosným proudem vzduchu, který unáší minerální vlákna směrem ke sběrnému dopravníku 177. Proud 166 minerálních vláken je chlazen pomocí postřiku nebo mlhy chladicí vody, vytvářené tryskami 163. Postřik nebo mlha obsahuje kapičky chladicí vody přednostně s průměrem větším než je výše uvedený průměr kapičky vody, unášené vzduchem při specifické rychlosti nosného proudu vzduchu. Pomocí dávkovačích trysek 152 pojivá nebo vazebného prostředku je postřik 154 kapiček pojivá nebo vazebného prostředku nastřikován na minerální vlákna v proudu 166 tak, aby kapičky pojivá nebo vazebného prostředku dopadaly na minerální vlákna v proudu 166, nesená nosným proudem vzduchu. S použitím sběrného dopravníku 172 je zachycováno netkané rouno 174 z minerálních vláken a dopravováno od zařízení ve směru označeném šipkou 175 k dalšímu zpracování, jako je skládání, stlačování, zhutňování, dělení, vytvrzování atd., podobně jako rouno 5Q z minerálních vláken, vyráběné podle obr. 1. Nosný proud vzduchu prochází sběrným dopravníkem 172 ve směru šipek 177.

Na obr. 10 je uveden diagram, znázorňující charakteristickou vlastnost kapiček konkrétního materiálu, jako je kapička vody nebo kapička pojivá nebo vazebného prostředku, sedimentující vertikálně v gravitačním poli v atmosféře, pohybující se horizontálně konkrétní rychlostí. Na ose úseček je znázorněna vzdálenost v libovolných jednotkách, například cm nebo m, označená symbolem L. Na ose souřadnic je znázorněna vertikální výška. Je znázorněno celkem šest křivek, představujících dráhu kapičky, mající průměr, znázorněný kruhovým symbolem na příslušné křivce. Křivka C tedy představuje velmi malou kapičku, například malou kapičku pojivá nebo vazebného prostředku, která je vypuzena z dávkovače pojivá nebo vazebného prostředku. Tato kapička, stejně jako ostatní kapičky, znázorněné křivkami D až H, je vystavena nosnému proudu vzduchu a urazí pouze malou vzdálenost, než se vypaří nebo ztuhne v důsledku tepla ze sousedících minerálních vláken. Křivka D představuje poněkud větší kapičku, která urazí před vypařením nebo ztuhnutím poněkud delší dráhu. Křivky E a F představují kapičky, které jsou schopny dospět s nosným proudem vzduchu za vzdálenost, v níž se vypaří nebo ztuhne kapička, jíž přísluší křivka C, aniž by se vypařily nebo ztuhly. Kapičky, jimž příslušejí křivky F, G a H, mají dostatečnou setrvačnost, aby dosáhly styku se zemí, zatímco kapička, jíž přísluší křivka E, nedosáhne styku se zemí v rozsahu vzdáleností, znázorněných na ose úseček.

Křivky C až H, znázorněné na obr. 10, tedy představují pravděpodobnost, že kapička a/nebo částice jakéhokoli konkrétního průměru urazí v nosném proudu vzduchu konkrétní vzdálenost, než se odpaří nebo ztuhne a než dosáhne styku se zemí. Na základě podobných souborů křivek, představujících kapičky specifických průměrů, vystavené specifické rychlosti nosného proudu vzduchu, je možno vypočíst nebo stanovit relevantní rozsah průměrů kapiček a/nebo částic, které mají jednak dostatečnou hmotu a setrvačnost, aby nemohlo dojít k vypaření nebo ztuhnutí dané kapičky a/nebo částice nebo k jejímu pouhému nesení nosným proudem vzduchu, a jednak mají hmotu menší než je hmota částice, která pouze sama putuje se sníženou pravděpodobností dopadu na minerální vlákno, nesené nosným proudem vzduchu.

Příklad provedení vynálezu

Zvlákňovací kotouč o konstrukci znázorněné na obr. 3 a o vnějším průměru 332 mm byl použit ve výrobním zařízení pro výrobu netkaného rouna z minerálních vláken, které bylo finálně použito k výrobě tepelně izolačních desek. Zvlákňovací kotouč IQ byl použit jako náhrada za běžný zvlákňovací kotouč, používaný přihlašovatelem, a množství pojivá nebo vytvrzovacího prostředku, použitého pro výrobu netkaného rouna z minerálních vláken, bylo upraveno tak, že množství pojivá nebo vytvrzovacího prostředku bylo sníženo, ale tak, aby byly ještě získány desky z minerálních vláken, nevykazující horší mechanické vlastnosti ve srovnání s běžnými deskami z minerálních vláken, vyráběnými s použitím běžného zvlákňovacího kotouče.

Tabulka 1

	GLT	hustota	SRL	σ	(7norm
%	kg/m^d	kg/nr?	kN/m^z	kN/m^z
běžná tepelně izolační deska	2,57	34,1	31,1	12,1	9,1
tepelně izolační deska podle vynálezu experiment 1	2,36	32,2	33,3	12,3	10,9
	(- 8 %)	(-6%)		(⁺ 2 %)	(+ 20 %)
experiment 2	2,00	33,5	31,6	12,5	10,0
	(- 22 %)	(- 2 %)		(+ 3 %)	(+ 10 %)

Poznámky:

GLT představuje obsah ztuhlého pojivá, vyjádřený v hmotnostních procentech celkového produktu z minerálních vláken.

Hustota představuje hustotu desky z minerálních vláken.

SRL (standard air resistence density) je hodnota podle průmyslové normy, reprezentující koeficient propustnosti vzduchu u tepelně izolačního produktu. Míra SRL je výhodně stejná nebo vyšší než je hustota daného produktu nebo desky.

σ je pevnost v tahu produktu nebo desky.

o_n0rm J^e normalizovaná pevnost v tahu, tj. pevnost v tahu převedená na míru reprezentující pevnost v tahu srovnatelných produktů, tedy pevnost v tahu daného produktu nebo desky ,e převedena na normalizovanou míru, reprezentující pevnost v tahu produktu obsahujícího 2,4 % GLT.

Celkové výsledky obou experimentů byly velmi slibné, protože podle experimentu 1 vedlo snížení obsahu pojivá o 8 % ke zlepšenému izolačnímu produktu (zvýšení SRL v porovnání s běžnou deskou) a radikálně zvýšené pevnosti v tahu (+ 20 % v porovnání s běžným produktem). Podle experimentu 2 vedlo radikální snížení obsahu pojivá (o 22 % v porovnání s běžným produktem) k produktu se v zásadě stejnou hodnotou SRL jako u běžného produktu (31,6 u desky podle experimentu 2 oproti 31,1 u běžného produktu) a ke zvýšení pevnosti v tahu oproti běžnému produktu (pevnost v tahu zvýšena o 10 % v porovnání s běžným produktem).

Ačkoliv je vynález výše popsán s odkazem na konkrétní a v současnosti výhodná provedení způsobu a zařízení pro výrobu netkaného rouna z minerálních vláken, budou průměrnému odborníkovi, pochopivšímu smysl vynálezu, zřejmé četné jejich modifikace a obměny. Tyto modifikace a obměny jsou'zamýšleny jako součást vynálezu, jak je definován v připojených patentových nárocích. Dále se předpokládá, že přesnější a exaktnější dávkování kapiček a/nebo částic pojivá nebo vazebného prostředku v předem zvoleném rozmezí průměrů může zlepšit charakteristiky produktů, vyráběných z netkaného minerálního rouna podle vynálezu, poněvadž je možno snížit obsah pojivá nebo vytvrzovacíhc prostředku, a přitom získávat produkt adekvátních mechanických vlastností v porovnání s podobnými konvenčními produkty, nebo alternativně je možno získávat produkty s lepšími mechanickými vlastnostmi v porovnání s podobnými konvenčními produkty se stejným obsahem pojivá nebo vazebného prostředku.

Claims

PATENTOVÉ NA‘ROK^< < — , vyznačující se tím, že

1. Způsob výroby netkaného rouna z minerálních vláken zahrnuje tyto stupně:

roztavení minerálního materiálu a vytvoření proudu roztaveného minerálního materiálu, uvádění uvedeného proudu roztaveného minerálního materiálu do zařízení pro vytváření minerálních vláken k vytváření minerálních vláken tuhnutím uvedeného roztaveného materiálu, vypuzování uvedeného ztuhlého minerálního materiálu ve formě minerálních vláken z uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, vedení nosného proudu vzduchu za tímto zařízením pro vytváření minerálních vláken pro unášení uvedených minerálních vláken od uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, vytváření a nastřikování kapiček a/nebo částic pojivá nebo vazebného prostředku na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu, přičemž uvedené kapičky a/nebo částice mají převážně větší průměr než je minimální průměr odpovídající kapičce a/nebo částici v podstatě nevykazující tendenci dopadat na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu, tak, aby uvedené kapičky a/nebo částice, převážně mající průměr větší než uvedený minimální průměr, dopadaly na uvedená minerální vlákna a přilnuly k nim a zachycování uvedených minerálních vláken z uvedeného nosného proudu vzduchu na sběrném povrchu rouna z minerálních vláken za vzniku uvedeného netkaného rouna z minerálních vláken.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené kapičky a/nebo částice uvedeného pojivá nebo vazebného prostředku mají průměr v rozmezí průměrů, jehož spodní hranice je stejná nebo větší než uvedený minimální průměr.

3. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že uvedené kapičky a/nebo částice uvedeného pojivá nebo vazebného prostředku mají průměr v rozmezí průměrů, kde střední hodnota těchto průměrů je poněkud větší než uvedený minimální průměr, a více než 75 až 95 %, například 80 až 95 %, zejména 90 % těchto kapiček a/nebo částic má průměr větší než uvedený minimální průměr.

4. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že uvedený minimální průměr je řádově 10 až 75 pm, například 25 až 50 pm.

5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedená minerální vlákna jsou vytvářena pomocí zvlákňovacího kotouče, odstředivého zvlákňovacího zařízení, trysky vytlačující tato minerální vlákna nebo podobného zařízení pro vytváření minerálních vláken.

δ.

Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že uvedený nosný proud vzduchu definuje specifický směr a specifickou rychlost vzduchu za uvedeným zařízením pro vytváření minerálních vláken pro unášení uvedených minerálních vláken, vypuzovaných z uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, v převládajícím směru nebo směrech, přičemž uvedený specifický směr uvedeného nosného proudu vzduchu je v podstatě shodný s uvedeným převládajícím směrem nebo směry, v podstatě kolmý na uvedený převládající směr nebo směry nebo alternativně definuje úhel s uvedeným převládajícím směrem nebo směry.

7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že uvedené kapičky a/nebo částice mají průměr v rozmezí 10 až 300 pm, výhodně v rozmezí 25 až 200 pm, zejména v rozmezí 50 až 150 pm.

8. Způsob'podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že uvedená specifická rychlost vzduchu v uvedeném nosném proudu vzduchu je řádově 50 až 250 m/s.

9. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že uvedené kapičky a/nebo částice jsou dávkovány z rotujícího dávkovače kapek.

10. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že dále zahrnuje stupeň chlazení uvedených minerálních vláken, vypuzovaných z uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken uvedeným proudem vzduchu, odděleným proudem vzduchu, popřípadě obsahujícím vodní páru nebo alternativní chladicí médium, nebo nastřikováním kapiček vody na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu.

11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že uvedený stupeň chlazení minerálních vláken se provádí před nastřikováním uvedených kapiček a/nebo částic na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu.

12. Způsob podle kteréhokoli z nároků 10 nebo 11, vyznačující se tím, že uvedené kapičky vody mají průměr větší než je minimální průměr kapičky vody v podstatě nevykazující tendenci dopadat na uvedená minerální vlákna.

13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že uvedené kapičky vody mají průměr v rozmezí 10 až 300 pm, přednostně v rozmezí 25 až 200 pm, zejména v rozmezí 50 až 150 pm.

14. Způsob podle kteréhokoli z nároků 10 nebo 11, vyznačující se tím, že uvedené kapičky vody mají průměr menší než je minimální průměr kapičky vody v podstatě nevykazující tendenci dopadat na uvedená minerální vlákna.

15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že uvedené kapičky vody mají průměr menší než 250 pm, přednostně menší než 200 pm, zejména menší než 150 pm, například mají průměr v rozmezí 10 až 250 pm, přednostně v rozmezí 20 až 150 pm, zejména v rozmezí 30 až 100 pm.

16. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 15, vyznačující se tím, že uvedené pojivo nebo vazebný prostředek je teplem tvrditelný, přičemž se dále provádí zahřívání uvedeného netkaného rouna z minerálních vláken na zvýšenou teplotu za účelem vytvrzení kapiček a/nebo částic uvedeného tepelně tvrditelného pojivá pro vzájemné propojení uvedených minerálních vláken v uvedeném netkaném rounu z minerálních vláken, čímž se vytvoří uvedené rouno z minerálních vláken.

17. Zařízení pro výrobu netkaného rouna z minerálních vláken, vyznačující se tím, že zahrnuje:

tavící zařízení pro roztavení minerálního materiálu a vytvoření proudu roztaveného minerálního materiálu, zařízení pro vytváření minerálních vláken, zařízení pro vedení uvedeného proudu roztaveného minerálního materiálu do uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken za účelem vytváření minerálních vláken tuhnutím uvedeného minerálního materiálu a jeho vypuzováním ve formě minerálních vláken z uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, zařízení pro vytváření a vedení nosného proudu vzduchu specifického směru a se specifickou rychlostí vzduchu za uvedeným zařízením pro vytváření minerálních vláken pro unášení uvedených minerálních vláken od uvedeného zařízení pro vytváření minerálních vláken, zařízení pro vytváření a nastřikování kapiček a/nebo částic tepelně tvrditelného pojivá nebo vazebného prostředku na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu, přičemž uvedené vytvářené kapičky a/nebo částice mají převážně větší průměr než je minimální průměr odpovídající kapičce v podstatě nevykazující tendenci dopadat na uvedená minerální vlákna v uvedeném nosném proudu vzduchu, tak, aby uvedené kapičky a/nebo částice, převážně mající průměr větší než uvedený minimální průměr, dopadaly na uvedená minerální vlákna a přilnuly k nim a zařízení pro zachycování uvedených minerálních vláken, unášených uvedeným proudem vzduchu, za vzniku uvedeného netkaného rouna z minerálních vláken.

18. Zařízení podle nároku 17, vyznačující se tím, že dále zahrnuje kteroukoli z charakteristik způsobu podle kteréhokoli z nároků 1 až 16.

19. Produkt z minerálních vláken, obsahující minerální vlákna, vyznačující se tím, že uvedená minerální vlákna jsou spolu propojena do integrální struktury pouze prostřednictvím pojivá nebo tvrdidla původně přítomného v nevytvrzených netkaných rounech z minerálních vláken, z nichž je uvedený produkt vyráběn, ve formě kapiček o průměru v rozmezí 10 až 300 pm, přednostně v rozmezí 25 až 200 pm, zejména v rozmezí 50 až 150 pm.

20. Produkt z minerálních vláken podle nároku 19, vyznačující se tím, že je dále získán způsobem podle kteréhokoli z nároků 1 až 16 nebo s použitím zařízení podle kteréhokoli z nároků 17 až 18.