CZ20032047A3

CZ20032047A3 - Zařízení pro přípravu homogenní křemičitanové taveniny, zařízení pro kontinuální výrobu nekonečného minerálního nebo skleněného vlákna a způsob kontinuální výroby nekonečného minerálního nebo skleněného vlákna

Info

Publication number: CZ20032047A3
Application number: CZ20032047A
Authority: CZ
Inventors: Petr Jakeš Phd.; Michal Burda
Original assignee: Mdi Technologies, S. R. O.
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-03-16

Abstract

Zařízení pro přípravu homogenní křemičitanové taveniny, určené pro umístění do mikrovlnné pece obsahuje tavící komoru (3) s výpustným otvorem (5) pro odtékání taveniny do přehřívací komory (4), kde přehřívací komora (4)je tvořena nádobou, jejíž výtokový otvor (6)je uspořádán ve dně nádoby aje opatřen zvýšenou přepadovou hranou (7), situovanou s odsazením pod nejnižším bodem výpustného otvoru (5) tavící komory (3), přičemž výtokový otvor (6) přehřívací komory (4) je zaústěn do vertikálně uspořádané podlouhlé rozvlákňovací nádrže (8), opatřené vlastním ohřevem, v jejímž dně je výpusť. Tavící komora (3), přehřívací komora (4) a rozvlákňovací nádrže (8)jsou z keramického materiálu, například slinutého korundu, případně v kombinaci s SiO2. Trysky (9)jsou tvořeny keramickými tělísky nebo tělísky z keramických kovů, procházejícími s vnějším přesahem dnem rozvlákňovací nádrže (8). Předmětem řešeníje dále způsob kontinuální výroby nekonečného minerálního nebo skleněného vlákna, kde rozdrcená surovina, například bazalt, kterýje předehřátý na teplotu 400 až 600 °C, se vystavuje mikrovlnnému záření o frekvenci 2450 MHZ, čímž se roztavuje, roztavený materiál se nad oblastí sedimentace neroztavených zbytků průběžně přepouští do odděleného prostoru, ve kterém se opět působením mikrovlnného záření přihřívá na teplotu nejméně o 200 °C vyšší než je teplota liquidu taveniny, a z tohoto prostoru přes přepadovou hranu průběžně odtéká do prostoru ve tvaru sloupce, uspořádaného pod ním, mimo oblast působení mikrovlnného záření, ve kterém se elektrickým nebo vysokofrekvenčním ohřevem tavenina dohřívá a její teplota se stabilizuje na teplotu odpovídající požadované viskozitě, načež se tavenina protlačuje nejménějedním otvorem ve dně působením hydrostatického tlaku, úměrného celkové výšce taveniny nad tímto dnem, do vnějšího prostoru. Oblast otvorů u dna prostoru ve tvaru sloupce se přihřívá na teplotu v rozsahu od 1250 do 1700 °C.

Description

Zařízení pro přípravu homogenní křemičitanové taveniny, zařízení pro kontinuální výrobu nekonečného minerálního nebo skleněného vlákna a způsob kontinuální výroby nekonečného minerálního nebo skleněného vlákna.

Oblast techniky

Vynález se týká uspořádání zařízení pro přípravu homogenní křemičitanové, zejména bazaltové taveniny, zařízení pro kontinuální výrobu nekonečného minerálního nebo skleněného vlákna a způsobu kontinuální výroby nekonečného minerálního nebo skleněného vlákna.

Dosavadní stav techniky

Bazalt patří k nejrozšířenějším horninám zemského povrchu a vyskytuje se v nejrůznějších geologických prostředích, jsou to například středooceánské hřbety, oceánské ostrovy, ostrovní oblouky a kontinentální okraje, kontinentální bazalty, bazalty riftových zón.

V Českém masivu jsou bazalty hojné v Českém středohoří, ale i ve starších útvarech. Ne všechny bazalty jsou však vhodné pro tavení a produkci vláken. Teplota tavení bazaltu za atmosférického tlaku je mezi 1150 - 1300°C. Pro užití v průmyslu jsou u bazaltových tavenin důležité reologické vlastnosti. Jsou to vlastnosti, které ovlivňují geologické chování bazaltů, ale zároveň jsou vlastnostmi důležitými pro technologické procesy. Tyto vlastnosti jsou funkcí chemického složení, teploty, tlaku a obsahu těkavých složek. Jsou to viskozita / viskoelasticita, hustota, stlačitelnost, obsah těkavých látek, difuzivita, povrchové napětí, pevnost (například vlákna). K tavení a produkci nekonečných vláken jsou vhodné jenom některé typy bazaltů určitého chemického složení..

Klasickým způsobem užití taveného bazaltu jsou odlitky - například dlaždice nebo trubky, které se využívají v průmyslu, protože mají některé vlastnosti lepší než kovové materiály, například bazaltové trubky pro přepravu sypkých materiálů. Krátká bazaltová vlákna se vyrábí rozfoukáním taveného čediče nebo jeho litím na rotující kotouč. Výrobky jsou známy pod řadou názvů, nejčastěji jako minerální vlna. Jsou to vynikající izolační materiály, které nacházejí využití ve stavebnictví.

Dlouhá, nekonečná bazaltová vlákna, se používají v textilním průmyslu, nazývají se hedvábí nebo nitě a jsou to vlákna určená ke skaní, posléze ke tkaní, či produkci netkaných textilií. Vyrábí se zejména v zemích bývalého SSSR, v Rusku, na Ukrajině a v Gruzínsku. Při srovnání bazaltových vláken s vlákny skleněnými (odolnost, pevnost) jsou vstupní suroviny u bazaltu podstatně levnější než vstupní suroviny pro výrobu skla. Výhodou bazaltových vláken oproti skleněným vláknům je větší teplotní rozsah použití (u skla do 400°C, zatímco u • · • · bazaltu do 700°C), větší odolnost vůči zásadám a kyselinám. Bazaltová vlákna mají rovněž o něco vyšší pevnost. Pro snadnou dostupnost surovin a zejména pro lepší vlastnosti (než mají v některých aplikacích skleněná vlákna) mají nekonečná bazaltová vlákna široké použití jako bazaltové kompozity, armování v betonech, isolační panely, filtry - sítě pro roztavený hliník, nosiče katalyzátorů v chemických procesech a podobně. Vlastnosti bazaltových tavenin, a tedy vlastnosti vlákna bazaltu, lze snadno měnit, jak chemicky, tak i teplotními podmínkami. Do značné míry tak lze přizpůsobit vlastnosti vlákna potřebám uživatele (například refraktorní vlákna pro výfuky automobilů). Jak skleněná, tak bazaltová vlákna jsou ve srovnání s asbesty přátelštější vůči prostředí. Byly provedeny epidemiologické studie, které neprokázaly karcinogenitu ani u bazaltových, ani u skleněných vláken, je-li zachován určitý poměr jejich délky a průměru. Navíc poskytují bazaltová vlákna stínění proti elektromagnetickému záření.

Klasická výroba nekonečných bazaltových vláken se v současné době provádí následovně. Bazalt se vkládá do pece v rozdrcené formě, ve formě štěrku nebo větších úlomků o velikost přibližně 18 cm. Taví se v klasických šachtových pecích ohřívaných spalováním plynu, nebo v odporově zahřívaných pecích. Aby došlo k dokonalé homogenizaci taveniny, pobyt bazaltu v peci je nejméně desetihodinový, v jiných případech trvá dokonce několik dnů (sebemenší obsah krystalků, neroztavených součástek vede k přetržení vlákna během tažení), některé způsoby produkce navíc uvádějí přehřátí taveniny až o 150°C nad liquidus taveniny. Tento způsob výroby se nahrazuje mikrovlnným ohříváním a tavením. Použití mikrovlnného ohřevu k tavení materiálu je známo a je v dostupné literatuře popsáno. Je uvedeno například v US patentech 4,061,451 (z 6.12.1977), 5,254,818 (z 19.10.1993), 5,653,778 (z 5.8.1997), 5,822,879 (z 20.10.1998), Evropském patentu 0 507 668, CZ patentech 288978, 289191 a 289193 a dalších. V klasickém tavení, například v odporové peci nebo peci vytápěné plynem, se přenos tepla uskutečňuje vedením od povrchu ke středu částic. V případě křemičitanů jde o velmi pomalý proces, protože křemičitany nejsou dobrými vodiči tepla. Obvod pece slouží jako „topení“, při použití elektrického proudu se spotřebovává na roztavení jednoho kilogramu horniny energie ve výši přibližně 4 kWh. Pro dobrou homogenitu taveniny je zapotřebí cca 10ti hodinového pobytu taveniny v peci. Rozvlákňovací jednotka je vyrobena z Pt-Rh materiálů.

Během mikrovlnného tavení se teplo přenáší zářením a zahřívání materiálu závisí na charakteru materiálu, jeho schopností absorbovat mikrovlnné záření, na příkonu, množství hmoty. Jedná se objemové ohřívání a teplota je nejvyšší ve středu ohřívaného tělesa. Potřebná energie je nižší, elektrický výkon k roztavení jednoho kilogramu vyvřelé horniny je u tohoto způsobu přibližně 1,5 kWh.

Pro potřeby tažení nekonečných vláken je zapotřebí dokonalá homogenní tavenina jak v ohledu složení, tak distribuce teploty. Cílem tohoto vynálezu je dosáhnout stavu, kdy bazaltová tavenina je homogenní, bez nukleačních center krystalizace, tak aby tažené bazaltové vlákno bylo rovnoměrné, bez výkyvů ve složení a tloušťce.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je zařízení pro přípravu homogenní křemičitanové, například bazaltové taveniny, určené pro umístění do mikrovlnné pece. Podstata vynálezu spočívá v tom, že zařízení obsahuje tavící komoru s výpustným otvorem pro odtékání taveniny do přehřívací komory, kde přehřívací komora je tvořena nádobou, jejíž výtokový otvor je uspořádán ve dně nádoby a je opatřen zvýšenou přepadovou hranou, situovanou s odsazením pod nejnižším bodem výpustného otvoru tavící komory. Výtokový otvor přehřívací komory je přitom zaústěn do vertikálně uspořádané podlouhlé rozvlákňovací nádrže, opatřené vlastním ohřevem, v jejímž dně je výpusť. V jednom z možných provedení tohoto vynálezu může být samostatná tavící komora alespoň ve své části usazena na samostatné přehřívací komoře.

V jiném provedení může být oddělená samostatná tavící komora spojena trubkou se samostatnou přehřívací komorou.

V přehřívací komoře se tavenina přehřívá na vysoké teploty, nejméně 200°C nad liquidus, čímž zde vzniká tavenina bez úlomků horniny nebo krystalů a dochází k rozpuštění resp. roztavení všech nukleárních center v tavenině. Tavící komora a/nebo přehřívací komora jsou s výhodou shora alespoň v části otevřené. Je tak možno pozorovat a vyhodnocovat proces přípravy homogenní bazaltové taveniny.

Tavící komora a přehřívací komora mohou být v alternativním provedení vytvořeny rovněž vcelku jako jedna nádoba, opatřená vnitřní přepážkou s alespoň jedním výpustným otvorem. Rozvlákňovací nádrž může být tvořena trubicí vhodného průřezu a vytvořena spolu s nádobou přehřívací komory jako integrální celek. Výtokový otvor přehřívací komory může být opatřen směrem do rozvlákňovací nádrže přesazenou výtokovou hranou.

Výpusť rozvlákňovací nádrže může být tvořena soustavou trysek pro tažení nekonečných minerálních a skleněných vláken, zejména bazaltových vláken.

V jednom z provedení vynálezu má výpustný otvor tavící komory průměr v rozsahu od 1 do 5 cm a je uspořádán nad dnem nádoby této komory ve vzdálenosti okolo čtvrtiny její světlé výšky, přesazení přepadové hrany výtokového otvoru přehřívací komory nad dnem její nádoby je v oblasti 1 cm, průměr výtokového otvoru je v rozmezí od 3 do 10 cm a vnitřní průměr rozvlákňovací nádrže ve tvaru trubice je v rozmezí od 10 do 20 cm.

Tavící komora, přehřívací komora a rozvlákňovací nádrž jsou z keramického materiálu, například slinutého korundu, případně v kombinaci s SiO2. Trysky jsou tvořeny keramickými tělísky nebo tělísky z keramických kovů, procházejícími s vnějším přesahem dnem rozvlákňovací nádrže. Mohou být z refraktorního keramického materiálu nebo kovu, vybraného například ze skupiny zahrnující oxidy Al, Mg, Cr, Zr, silicidy Mo a nitridy Si, W, Ti, Al. Toto řešení je podstatně levnější než dosud používané trysky z materiálu na bázi platina - rhodium (např. slitiny Pt 90% Rh 10% nebo Pt 80% Rh 20%). Trvanlivost keramických trysek je ve srovnání s platinou kratší, avšak cena oxidu hlinitého a ostatních keramických kovů ve srovnání s cenou platiny je o pět řádů nižší. Keramické trysky se tak stávají „spotřebním“ materiálem. Navíc, při použití korundových trysek (AI2O3) dochází v trysce reakcí MgO,Cr2O3, FeO s korundem k vytvoření nové minerální fáze - nerostu ze skupiny spinelu. Refraktorní povaha spinelu brání další reakci roztaveného bazaltu s korundem a v trysce se vytváří ochranná vrstva spinelu, která výrazně prodlužuje životnost trysky (taková reakce není u skleněných vláken možná, protože žádné ze skel neobsahuje komponenty, které v reakci s korundem tvoří spinel).

Trysky mohou být tvořeny trubičkami o vnitřním průměru v oblasti 4 mm; mohou být s výhodou opatřeny prostředkem pro jejich přihřívání. Tím, že trysky zůstávají horké a nechladnou (jejich teplota se udržuje vyšší než je teplota taveniny), zůstává původní viskozita bazaltu zachována a bazalt jimi lépe protéká. Zvyšuje se tak rychlost tažení vlákna a produktivita celého výrobního procesu.

Zařízení pro kontinuální výrobu nekonečného minerálního nebo skleněného vlákna, například bazaltového vlákna podle tohoto vynálezu, které zahrnuje tavící komoru a přehřívací komoru, umístěné v mikrovlnné peci, jak bylo výše popsáno, se dále vyznačuje tím, že obě tyto komory jsou v peci umístěny v oblasti mikrovlnného záření, zatímco rozvlákňovací nádrž s vlastním ohřevem je uspořádána mimo tuto oblast. Rozvlákňovací nádrž je ohřívána konvenčním odporovým nebo vysokofrekvenčním ohřevem, kdy se stabilizuje teplota taveniny na teplotou vhodnou pro tažení.

Předmětem tohoto vynálezu je dále způsob kontinuální výroby nekonečného minerálního nebo skleněného, například bazaltového vlákna, jehož podstata spočívá v tom, že rozdrcená surovina, například bazalt, který je předehřátý na teplotu 400 až 600°C, se vystavuje • · ·· · · • · · · · mikrovlnnému záření o frekvenci 2450 MHz, čímž se roztavuje, roztavený materiál se nad oblastí sedimentace neroztavených zbytků průběžně přepouští do odděleného prostoru, ve kterém se opět působením mikrovlnného záření přihřívá na teplotu nejméně o 200°C vyšší než je teplota liquidu taveniny, a z tohoto prostoru přes přepadovou hranu průběžně odtéká do prostoru ve tvaru sloupce, uspořádaného pod ním, mimo oblast působení mikrovlnného záření, ve kterém se elektrickým nebo vysokofrekvenčním ohřevem tavenina dohřívá a její teplota se stabilizuje na teplotu odpovídající požadované viskozitě, načež se tavenina protlačuje nejméně jedním otvorem ve dně působením hydrostatického tlaku, úměrného celkové výšce taveniny nad tímto dnem, do vnějšího prostoru. Výška sloupce taveniny v rozvlákňovací nádrži se udržuje pomocí hladinoměru, případně je kontrolována množstvím přisypávaného materiálu a intenzitou mikrovlnného záření. Velká plocha hladiny taveniny umožňuje eliminovat rozdíly v hydrostatickém tlaku na dně rozvlákňovací nádrže. Oblast otvorů u dna prostoru ve tvaru sloupce se přihřívá na teplotu v rozsahu od 1250 do 1700°C. Po protlačení taveniny do vnějšího prostoru se zde zachycují a tažením se vytvářejí jednotlivá vlákna, která na vzduchu okamžitě chladnou a tuhnou, načež se navíjejí.

Přehled obrázků na výkresech

Na připojeném výkrese je pro lepší pochopení vyobrazen ve zjednodušeném provedení příklad vynálezu, který je pak podrobněji popsán. Tavící komora a přehřívací komora jsou zde vytvořeny vcelku jako jedna nádoba, opatřená vnitřní přepážkou s jedním výpustným otvorem. Rozvlákňovací nádrž je tvořena trubicí a je vytvořena spolu s nádobou přehřívací komory jako integrální celek.

Příklady provedení technického řešení

V mikrovlnné peci je uspořádána nádoba 1 z keramického materiálu (například z SiO2, AI2O3 apod., který je v podstatě transparentní pro mikrovlnné záření) ve tvaru kruhové nebo obdélníkové vany, která je opatřena vnitřní dělící přepážkou 2. Jestliže je vana ze slinutého korundu, má tloušťku stěny přibližně 5 mm, pokud je z páleného lupku, má tloušťku asi 2 až 3 cm. Vana sestává z tavící komory 3 a přehřívací komory 4, oddělených přepážkou 2 s alespoň jedním výpustným (resp.přepouštěcím) otvorem 5 o průměru 1 až 5 cm pro tok taveniny z tavící komory 3 do přehřívací komory 4. Výtokový otvor 6 vany je uspořádán ve dně přehřívací komory 4 a je opatřen zvýšenou přepadovou hranou 7, situovanou s odsazením pod nejnižším bodem výpustného otvoru 5. Tento výtokový otvor 6 je zaústěn do podlouhlé, vertikálně uspořádané rozvlákňovací nádrže 8, opatřené vlastním ohřevem (odporovým nebo vysokofrekvenčním), v jejímž dně je soustava trysek 9 pro tažení nekonečných bazaltových vláken. Tavící komora 3 a přehřívací komora 4 jsou v tomto provedení vytvořeny vcelku jako jedna nádoba, rozvlákňovací nádrž 8 je tvořena trubicí a je ·· · · • · · · · ·

vytvořena spolu s nádobou přehřívací komory 4 rovněž jako integrální celek. Tavící komora 3 a přehřívací komora 4 jsou v peci umístěny v oblasti mikrovlnného záření, zatímco rozvlákňovací nádrž 8 s vlastním ohřevem je uspořádána mimo tuto oblast.

Výpustný otvor 5 tavící komory 3 má průměr v rozsahu od 1 do 5 cm a je uspořádán nad dnem nádoby této komory ve vzdálenosti okolo čtvrtiny její světlé výšky, nad oblastí sedimentace neroztavených součástí v tavící komoře 3. Přesazení přepadové hrany 7 výtokového otvoru 6 přehřívací komory 4 nad dnem její nádoby je v oblasti 1 cm, průměr výtokového otvoru 6 je v rozmezí od 3 do 10 cm, vnitřní průměr rozvlákňovací nádrže 8 ve tvaru trubice je v rozmezí od 10 do 20 cm. Výška rozvlákňovací nádrže 8 závisí na požadovaném hydrostatickém tlaku, která má být v oblasti jejího dna, ve kterém je soustava trysek 9.(10 až 100 trysek), je přibližně 30 cm.

Způsob kontinuální výroby nekonečného minerálního nebo skleněného, s výhodou bazaltového vlákna, podle tohoto vynálezu probíhá následovně. Rozdrcený bazalt sypké štěrkovité konzistence o velikosti 4 až 20 mm, který je předehřátý na teplotu 400 až 600°C, se přidává do tavící komory 3. Tato komora je umístěna v mikrovlnné peci se dvěma generátory o výkonu 3,5 kW (na každý generátor). Zde je bazalt vystaven po dobu přibližně 20 až 30 minut mikrovlnnému záření o frekvenci 2450 MHz, čímž se roztavuje. Roztavený materiál se nad oblastí sedimentace neroztavených zbytků horniny průběžně přepouští do odděleného prostoru, do přehřívací komory 4 (která může být samostatná, situovaná odděleně od tavící komory 3, případně může být alespoň ve své části usazena na samostatné přehřívací komoře 4; v alternativním provedení mohou být obě komory 3,4 součástí integrálního celku, viz výše uvedený popis).

V přehřívací komoře 4 se opět působením mikrovlnného záření o frekvenci 2450 MHz bazaltová tavenina přihřívá na teplotu nejméně o 200°C vyšší než je teplota liquidu taveniny. Dochází zde k roztavení všech nukleárních center v tavenině, bez úlomků horniny či krystalů. Z tohoto prostoru pak přes přepadovou hranu 7 tavenina průběžně odtéká do prostoru ve tvaru sloupce v rozvlákňovací nádrži 8, uspořádaného pod ním, mimo oblast působení mikrovlnného záření, ve kterém se elektrickým nebo vysokofrekvenčním ohřevem tavenina dohřívá a její teplota se stabilizuje na teplotu odpovídající požadované viskozitě, vhodné pro tažení. Ve dně rozvlákňovací nádrže 8 jsou umístěny trysky 9 ve tvaru válce o délce asi 2 cm a vnitřním průměru přibližně 4 mm. Jsou z refraktorního keramického materiálu nebo keramického kovu, vybraného ze skupiny zahrnující oxidy Al, Mg, Cr, Zr, silicidy Mo a nitridy Si, W, Ti, Al a jsou přitmeleny k nádobě rozvlákňovací nádrže 8. Tavenina se působením hydrostatického tlaku, úměrného celkové výšce taveniny nad dnem rozvlákňovací nádrže 8, protlačuje tryskami 9 do vnějšího prostoru (přitom velká plocha hladiny taveniny v přehřívací ·«· · • · · · · · ·· • · · · • ··· · · • · · · · • · · · komoře 4, spojené s rozvlákňovací nádrží 8, umožňuje eliminovat rozdíly v hydrostatickém tlaku na dně rozvlákňovací nádrže 8). Po protlačení taveniny do vnějšího prostoru se zde zachycují a tažením se vytvářejí jednotlivá vlákna, která na vzduchu okamžitě chladnou a tuhnou, načež se navíjejí. Zachycená kapka bazaltu tažením vytváří vlákno, které se navíjí na otáčející se buben. Oblast otvorů u dna prostoru ve tvaru sloupce v rozvlákňovací nádrži 8 se přihřívá na teplotu v rozsahu od 1250 do 1700°C. Původní viskozita bazaltu je tak zachována a bazalt lépe protéká tryskami 9 (ve dně rozvlákňovací nádrže 8 může být přibližně 200 trysek 9, i více). Zvyšuje se rychlost tažení vlákna a produktivita celého výrobního procesu.

Trysky 9 jsou tvořeny keramickými tělísky nebo tělísky z keramických kovů, procházejícími s vnějším přesahem dnem rozvlákňovací nádrže 8. Mohou být z refraktorního keramického materiálu nebo kovu, vybraného například ze skupiny zahrnující oxidy Al, Mg, Cr, Zr, silicidy Mo a nitridy Si, W, Ti, Al. Toto řešení je podstatně levnější než dosud používané trysky z materiálu na bázi platina - rhodium (např. slitiny Pt 90% Rh 10% nebo Pt 80% Rh 20%). Trvanlivost keramických trysek je ve srovnání s platinou kratší, avšak cena oxidu hlinitého a ostatních keramických kovů ve srovnání s cenou platiny je o pět řádů nižší. Keramické trysky se tak stávají „spotřebním“ materiálem. Navíc, při použití korundových trysek (AI2O3) dochází v trysce reakcí MgO,Cr2O3, FeO s korundem k vytvoření nové minerální fáze nerostu ze skupiny spinelu. Refraktorní povaha spinelu brání další reakci roztaveného bazaltu s korundem a v trysce se vytváří ochranná vrstva spinelu, která výrazně prodlužuje životnost trysky (taková reakce není u skleněných vláken možná, protože žádné ze skel neobsahuje komponenty, které v reakci s korundem tvoří spinel).

Průmyslová využitelnost

Vynález je určen pro přípravu homogenní křemičitanové taveniny, zejména kontinuální výrobu nekonečného bazaltového nebo skleněného vlákna. Pro snadnou dostupnost surovin a zejména pro lepší vlastnosti, než mají v některých aplikacích skleněná vlákna, mají nekonečná bazaltová vlákna široké použití jako bazaltové kompozity, armování v betonech, isolační panely, filtry - sítě pro roztavený hliník, nosiče katalyzátorů v chemických procesech a podobně. Vlastnosti bazaltových tavenin, a tedy vlastnosti vlákna bazaltu, lze snadno měnit, jak chemicky, tak i teplotními podmínkami. Do značné míry tak lze přizpůsobit vlastnosti vlákna potřebám uživatele, například refraktorní vlákna pro výfuky automobilů. Navíc poskytují bazaltová vlákna stínění proti elektromagnetickému záření.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro přípravu homogenní křemičitanové taveniny, určené pro umístění do mikrovlnné pece, vyznačující se tím, že obsahuje tavící komoru (3) s výpustným otvorem (5) pro odtékání taveniny do přehřívací komory (4), kde přehřívací komora (4) je tvořena nádobou, jejíž výtokový otvor (6) je uspořádán ve dně nádoby a je opatřen zvýšenou přepadovou hranou (7), situovanou s odsazením pod nejnižším bodem výpustného otvoru (5) tavící komory (3), přičemž výtokový otvor (6) přehřívací komory (4) je zaústěn do vertikálně uspořádané podlouhlé rozvlákňovací nádrže (8), opatřené vlastním ohřevem, v jejímž dně je výpusť.
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že samostatná tavící komora (3) je alespoň ve své části usazena na samostatné přehřívací komoře (4).
3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, samostatná tavící komora (3) je spojena trubkou se samostatnou přehřívací komorou (4)
4. Zařízení podle některé z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že tavící komora (3) a/nebo přehřívací komora (4) jsou shora alespoň v části otevřené.
5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že tavící komora (3) a přehřívací komora (4) jsou vytvořeny vcelku jako jedna nádoba, opatřená vnitřní přepážkou (2) s alespoň jedním výpustným otvorem (5).
6. Zařízení podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že rozvlákňovací nádrž (8) je tvořena trubicí vhodného průřezu a je vytvořena spolu s nádobou přehřívací komory (4) jako integrální celek.
7. Zařízení podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že výtokový otvor (6) přehřívací komory (4) je opatřen směrem do rozvlákňovací nádrže (8) přesazenou výtokovou hranou (10).
8. Zařízení podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že výpusť rozvlákňovací nádrže (8) je tvořena soustavou trysek (9) pro tažení nekonečných minerálních nebo skleněných vláken.

♦ · ···· ·· • · · 9 9
9 999 9 9

9 9 9 9 9

9 9 9 9

99 9 9 9 9 9 99 9

9 9 9 9

9 9 9 9

9 9 9 9 9

9 9 9 9 9

9 99 99

9. Zařízení podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že výpustný otvor (5) tavící komory (3) má průměr v rozsahu od 1 do 5 cm a je uspořádán nad dnem nádoby této komory (3) ve vzdálenosti okolo čtvrtiny její světlé výšky, přesazení přepadové hrany (7) výtokového otvoru (6) přehřívací komory (4) nad dnem její nádoby je v oblasti 1 cm, průměr výtokového otvoru (6) je v rozmezí od 3 do 10 cm a vnitřní průměr rozvlákňovací nádrže (8) ve tvaru trubice je v rozmezí od 10 do 20 cm.
10. Zařízení podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že tavící komora (3), přehřívací komora (4) a rozvlákňovací nádrž (8) jsou z keramického materiálu, například slinutého korundu, případně v kombinaci s SiO2.
11. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že trysky (9) jsou tvořeny keramickými tělísky nebo tělísky z keramických kovů, procházejícími s vnějším přesahem dnem rozvlákňovací nádrže (8).
12. Zařízení podle nároku 8 nebo 11, vyznačující se tím, že trysky (9) jsou z refraktorního keramického materiálu nebo kovu, vybraného například ze skupiny zahrnující oxidy Al, Mg,

Cr, Zr, silicidy Mo a nitridy Si, W, Ti, Al.
13. Zařízení podle některého z nároků 8, 11 nebo 12, vyznačující se tím, že trysky (9) jsou tvořeny trubičkami o vnitřním průměru v oblasti 4 mm.
14. Zařízení podle některého z nároků 8, 11, 12 nebo 13, vyznačující se tím, že trysky (9) jsou opatřeny prostředkem pro jejich přihřívání.
15. Zařízení pro kontinuální výrobu nekonečného minerálního nebo skleněného vlákna, zahrnující tavící komoru (3) a přehřívací komoru (4), umístěné v mikrovlnné peci, vyznačující se tím, že obě tyto komory (3,4) podle některého z nároků 1 až 14 jsou v peci umístěny v oblasti mikrovlnného záření, zatímco rozvlákňovací nádrž (8) s vlastním ohřevem je uspořádána mimo tuto oblast.
16. Způsob kontinuální výroby nekonečného minerálního nebo skleněného vlákna, vyznačující se tím, že rozdrcená vstupní surovina, například bazalt, který je předehřátý na teplotu 400 až 600°C, se vystavuje mikrovlnnému záření o frekvenci 2450 MHz, čímž se roztavuje, roztavený materiál se nad oblastí sedimentace neroztavených zbytků průběžně přepouští do odděleného prostoru, ve kterém se opět působením mikrovlnného záření φφ φφφφ φφ φφφφ • φ φ φ φ φ • φ · φ · φ φ φ φφφφφ φ φφφφ φφφφ φ

φ přihřívá na teplotu nejméně o 200°C vyšší než je teplota liquidu taveniny, a z tohoto prostoru přes přepadovou hranu průběžně odtéká do prostoru ve tvaru sloupce, uspořádaného pod ním, mimo oblast působení mikrovlnného záření, ve kterém se elektrickým nebo vysokofrekvenčním ohřevem tavenina dohřívá a její teplota se stabilizuje na teplotu odpovídající požadované viskozitě, načež se tavenina protlačuje nejméně jedním otvorem ve dně působením hydrostatického tlaku, úměrného celkové výšce taveniny nad tímto dnem, do vnějšího prostoru.
17. Způsob podle nároku 16, vyznačující se tím, že po protlačení taveniny do vnějšího prostoru se zde zachycují a tažením se vytvářejí jednotlivá vlákna, která na vzduchu okamžitě chladnou a tuhnou, načež se navíjejí.
18. Způsob podle nároku 16 nebo 17, vyznačující se tím, že oblast otvorů u dna prostoru ve tvaru sloupce se přihřívá na teplotu v rozsahu od 1250 do 1700°C.