DE1089522B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasermaterial aus Steinen, Schlacke oder Glas - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fasermaterial aus Steinen, Schlacke oder Glas, bei dem die Schmelze auf die Mantelfläche einer Scheibe fällt und in faseriger Form von den Mantelflächen einer oder mehrerer Scheiben abgeschleudert wird.

Es sind derartige Verfahren bekannt, bei denen die Schmelze auf die Seitenfläche eines rotierenden Tellers fällt, von der sie abgeschleudert wird. Bei diesen Anordnungen ist jedoch ein kräftiger Luftstrom auf der Seitenfläche des Tellers unvermeidlich. Dadurch wird ein genügender Kontakt 'der Schmelze mit der Tellerfläche verhindert. Es ist daher unmöglich, auf diese Weise die Schmelze so weit zu beschleunigen, daß feine Fasern erzeugt werden.

Es ist weiter bekannt, die Schmelze in das Innere einer rotierenden Schale mit Randlöchern fallen zu lassen. Auch hiermit können keine feinen Fasern erzeugt werden, da es bisher noch kein Material gibt, das die erforderliche Rotationsgeschwindigkeit bei den hohen auftretenden Temperaturen zuläßt.

In diesen beiden Fällen ist es also notwendig, daß man die Schmelze nach Verlassen des Tellers oder der Schale weiter beschleunigt, soll das Endprodukt nicht ausschließlich aus groben Fasern bestehen. Für diesen Zweck wird daher ein gesonderter Gasstrom vorgesehen.

Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen die Schmelze auf die Mantelflächen einer oder mehrerer Scheiben aufgebracht und in faseriger Form von diesen abgeschleudert wird.

Hierdurch kann, insbesondere wenn mehrere Scheiben verwendet werden, wobei die Schmelze von der einen nach der anderen abgegeben wird, der Schmelze eine genügende Geschwindigkeit gegeben werden, um die Abschleuderung in Form feiner Fasern zu ermöglichen. Die abgeschleuderte Fasermasse wird bei diesem Verfahren durch einen von hinten gegen die Schleuderräder aufgeblasenen Wind wegtransportiert. Dieser Wind hat jedoch keinen Einfluß auf die Geschwindigkeit der Schmelze oder der Fäden in der Nähe der Schleuderräder, wo die Geschwindigkeit der Fäden noch nahezu dieselbe ist wie diejenige, mit welcher die Schmelze das Rad verläßt.

Bei diesen Verfahren ist es nun wünschenswert, einen möglichst großen Teil des Rohmaterials von langen, dünnen und festen Fasern zu erhalten; es ist jedoch unvermeidlich, daß in dem Material Partikelchen in Form von erstarrten Tropfen oder schweren, perlenähnlichen Faserenden vorkommen.

Obwohl diese gröberen Partikelchen außerordentlich wenig Raum in dem Material beanspruchen und obwohl ihre Einwirkung auf die Isolierfähigkeit belanglos ist, erhöhen sie unnütz das Gewicht des Mate-Verfahren und Vorrichtung

zur Herstellung von Fasermaterial

aus Steinen, Schlacke oder Glas

Anmelder:

H. J. Henriks en Sd G. Kahler,
Korser (Dänemark)

Vertreter: Dr. M. Eule, Patentanwalt,
München 13, Kurfürstenplatz 2

Beanspruchte Priorität:
Dänemark vom 8. August 1956

rials, und man versucht daher, sie soweit wie möglich zu vermeiden.

Es hat sich nun erwiesen, daß man bei Verfahren der eingangs gekennzeichneten Art ein wesentlich verbessertes Verhältnis zwischen den Gewichtsmengen der feineren und gröberen Teile des Materials erreichen kann, wenn man gemäß Erfindung dafür sorgt, daß die abgeschleuderte Schmelze unmittelbar nach Verlassen der Scheibe oder Scheiben von einem starken Wind durchquert wird, der in einer schmalen Zone entlang dem Umfang der betreffenden Scheibe lokalisiert ist, wobei der Wind aus atmospärischer Luft oder einem Gas, ζ. Β. Wasserdampf, besteht, welches das Material nicht wesentlich beeinflußt und eine Temperatur hat, die niederer ist als die Temperatur der von der jeweiligen Scheibe abgegebenen Schmelze.

Die Ursache der hierdurch erreichten Verbesserung ist nicht klar und läßt sich kaum in einem einzelnen Umstand allein suchen, aber eine mäßige Abkühlung des Materials, die auf eine Zone lokalisiert ist, in welcher das Material noch eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit und Schwungkraft hat, scheint eine günstige Einwirkung auf die Fähigkeit des Materials zu haben, sich zu feinen und festen Fäden ziehen zu lassen.

Die Windrichtung in der Windzone kann in bezug auf die Scheiben verschieden orientiert sein. So kann die Windzone kegelförmig sein, indem die Spitze des Kegels vor oder hinter der betreffenden Scheibe liegen

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kann, und die Windrichtung kann auch so sein, daß pherieteilen der Scheiben abgeschleudert wird, die der der Wind die Scheibenperipherien mehr oder weniger Umgebung zugekehrt sind. Bei einer derartigen Ausschräg in Richtung zu oder gegen die Bewegungsrich- bildung der Windzone tritt keine unnötige Abkühlung tung der betreffenden Scheibe passiert. des Materials vor dem endgültigen Ausschleudern ein.

Es scheint indessen, daß man die stärkste ver- 5 Die Erfindung umfaßt auch eine Zerfaservorrich-

teilende und zerteilende Wirkung auf das Material tung bei dem voraus beschriebenen Verfahren mit

erzielt, wenn die Windrichtung in der Windzone vor- einer oder mehreren rotierenden Scheiben, welche da-

wiegend senkrecht zur Ebene der Scheibe(n) ist. durch gekennzeichnet ist, daß hinter den Scheiben in

Außerdem ist die Windgeschwindigkeit in der einer Ebene oder in Ebenen parallel zu denselben ein Windzone von Bedeutung, weil das Verhältnis zwi- io Windkanal oder Windkanäle mit runden oder spaltschen den Gewichtsmengen der gröberen Partikelchen förmigen Düsen angebracht sind, die so gegen die und der feineren Fasern innerhalb gewisser Grenzen Ebene der Scheiben gerichtet sind, daß ein von dort um so günstiger wird, je höher die Windgeschwindig- kommender Windstrahl die genannte Ebene innerhalb keit ist. Es hat sich erwiesen, daß eine zweckmäßige einer Zone trifft, die dicht außerhalb der Scheiben-Windgeschwindigkeit in der Windzone von derselben 15 peripherie liegt.

Größenordnung und vorwiegend größer ist als die Mit Hilfe dieses Systems läßt sich die vorliegende

Peripheriegeschwindigkeit der Scheibe(n), deren Rand Erfindung auf einfache Weise zur Ausführung

der Wind passiert. bringen.

Die Windzone hat nur eine geringe Breite im Ver- Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der Er-

hältnis zum Durchmesser der Zerfaservorrichtung, 20 findung sowie ein Diagramm zum Vergleich der Re-

aber ihre Breite und Windgeschwindigkeit müssen sultate, die mit oder ohne Anwendung der Erfindung

zweckmäßig so aneinander angepaßt werden, daß die erzielt sind.

Windmenge in der Windzone gewichtsmäßig von der Fig. 1 zeigt in vertikaler Projektion von vorn eine

gleichen Größenordnung ist und vorwiegend die Ge- aus vier Scheiben bestehende Zerfaservorrichtung

wichtsmenge des nach der Windzone abgegebenen 25 nach einer Ausführungsform der Erfindung;

zerfaserten Materials übersteigt. Fig. 2 zeigt einen vertikalen Schnitt nach der Linie

Die Schmelze wird öfters den rotierenden Scheiben H-II in Fig. 1, indem jedoch der rechte Windkanal

oder einer der rotierenden Scheiben, aus denen die weggenommen ist;

Zerfaservorrichtung besteht, durch direkten Zulauf Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Vordervon dem Ofen, wo die Schmelze gebildet wird, durch 30 seite und einen Teil der einen Kantfläche des Windeinen Ausguß zugeleitet, von dem das Material auf kanals in Fig. 1 nach der Linie IH-III in vergrößerdie Kante der betreffenden Scheibe hinabfließt. Doch tem Maßstab, und

lassen sich auch in an und für sich bekannter Weise Fig. 4 zeigt ein Diagramm der Verteilung der Körandere Zuleitungsanordnungen anwenden, z. B. eine ner bei Materialien, die mit oder ohne Anwendung des solche, bei welcher pulverförmiges Rohmaterial zu 35 erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt sind,
kleinen Tropfen in einem heißen Luft- oder Gasstrom In der Fig. 1 bezeichnen 1, 2, 3 und 4 die Scheiben geschmolzen wird und gegen die Scheibenkante oder in einer Zerfaservorrichtung von an sich bekannter gegen den Zwischenraum zwischen zwei nebenein- Art. Die Treiborgane dieser Scheiben sind hinter ander rotierenden Scheiben herangeleitet wird, deren einer Wand 5 in der Fig. 2 angebracht und sind, wie Kanten einander zugewandt sind, und welche in 40 auch die Treibwellen, in der Zeichnung weggelassen, gleicher Ebene rotieren oder in Ebenen, die zuein- Der Rand der Scheibe 1 ist in der gezeigten Ausfühander nur einen kleinen Winkel bilden, rotieren. Eine rungsform gegen die mittlere Ebene der Scheibe verdritte bekannte Zuleitungsweise der Schmelze besteht tieft, und diese Scheibe nimmt die Schmelze auf, die darin, daß dieselbe durch einen Ausguß gegen die auf an sich bekannte Weise, z. B. durch einen nicht flache Seite einer rotierenden Scheibe ausströmt, die 45 gezeigten Ausguß zugeleitet wird, der die Schmelze horizontal oder schräg angebracht sein kann, und von als in Form eines Stranges aus einem Ofen auf den dieser Scheibe auf die Peripherie einer Anzahl um- Rand der Scheibe 1 an dem oberen Punkt derselben gebender Scheiben hinausverteilt wird. leitet. Die Scheiben 1 bis 4 können z. B. in den durch

Ohne Rücksicht darauf, ob man eine oder die andere die Pfeile angedeuteten Drehrichtungen rotieren. Von

dieser oder anderer ähnlichen Auftragungsmethoden 50 der Scheibe 1 wird hierdurch der größere Teil der

verwendet, ist es aber dennoch zweckmäßig, daß die Schmelze auf die Scheibe 2 hinübergeschleudert, wäh-

Windzone an dem Teil der Peripherie unterbrochen rend der überschüssige Teil die linke, abwärts gehende

ist, der die mineralische Schmelze vom Ofen empfängt. Kante der Scheibe 4 trifft. Ein Teil der Schmelze, der

Hierdurch erreicht man, daß der Wind die Schmelze die zylindrische Kantfläche der Scheibe 2 getroffen

nicht zu einem Zeitpunkt beeinflußt, wo sie keine ge- 55 hat, wird auf die Scheibe 3 und weiter auf die

nügende Geschwindigkeit erreicht hat, um das Aus- Scheibe 4 treffen. Die Schmelze verteilt sich hierdurch

schleudern in Form von feinen, festen Fäden zu zwischen den drei Scheiben 2, 3 und 4, so daß eine

sichern. gleichmäßige, dünne Schicht auf jede derselben ge-

Bei solchen Zerfaservorrichtungen, die aus meh- langt, die erst dann abgeschleudert wird, wenn ihr

reren Scheiben bestehen, muß die Windzone übrigens 60 wegen der Friktion an der Scheibenkante eine genü-

die ganze Zerfaservorrichtung außen umspulen, also gende Bewegungsgeschwindigkeit erteilt worden ist,

nicht zwischen die Scheiben und den einander züge- um die Adhäsion zur Scheibe zu überwinden. Dies

kehrten Peripherieteilen derselben, wo die Abgabe -wird der Fall sein, wenn sie die gegenüber den System

der Schmelze von einer der Scheiben zu einer anderen als Totalität nach außen gekehrten Peripherieteile, die

erfolgt, hindurchführen. 65 Gebiete 2', 3' und 4', erreicht, die in Fig. 1 durch einen

Hierdurch wird auf denselben Zweck abgezielt, Punktstrich innerhalb der Scheibenperipherie bezeichindem das Material in der Regel zuerst durch Passage net sind. Hinter den Scheiben 1 bis 4 ist ein Windvon mehreren Scheiben mit wachsender Peripherie- kanal angebracht, der in der gezeigten Ausführungsgeschwindigkeit die gewünschte endgültige Geschwin- form aus zwei Teilen 5 und 6 besteht und welcher in digkeit erzielt, mit welcher es von denjenigen Peri- 70 einer zu den Scheiben parallelen Ebene ausgebreitet

ist. Die der Vorrichtung zugekehrten Kanten des Windkanals 5 und 6 sind nach einer Linie abgeschnitten, die der Zerfaservorrichtung folgt oder sie umspült. Auf derjenigen Seite des Windkanals 5, 6, die der Ebene der Scheiben zugekehrt ist, ist entlang dem Rand eine Randplatte 7 (vgl. auch Fig. 3) von solcher Stärke eingeschweißt, daß sich darin spaltenförmige Düsen 8 ausbilden lassen, deren Axialebene die Ebene der Scheiben dicht außerhalb der Peripheriegebiete 2', 3' und 4' trifft,

Heiße Luft oder überhitzter Dampf,, der unter Druck in den Windkanal eingelassen wird, wird durch die Düsen 8 zur Scheibenebene ausströmen und wird eine schmale Windzone bilden, die 'dicht an den genannten Peripherieteilen vorbeipassiert.

9 ist ein Schirm, der vor der Zerfaservorrichtung eine Aussparung 10 hat, und 11 ist eine Wand, die zusammen mit der Wand 5 einen Luftkanal 12 abgrenzt. Der obere Rand der Wand 11 wird aus einem wassergekühlten Mantel 13 gebildet. Durch den Luftkanal 12 kann Luft geblasen werden, wodurch das Fasermaterial nach vorn über den Kasten 14 gehoben und auf eine nicht gezeigte Fördervorrichtung vor demselben herabgelassen wird, oder das Material kann durch den Kanal 12 abgesaugt werden und wird dann unter der Zerfaservorrichtung in rückwärts gehender Richtung mittels einer am Boden des Kanals 12 angebrachten, nicht gezeigten Fördervorrichtung fortgeführt.

Es leuchtet ohne weiteres ein, daß, falls die Zerfaservorrichtung nur eine oder zwei Scheiben umfaßt oder die Scheiben nicht in derselben Ebene rotieren, die Windkanäle demgemäß angepaßt und vielleicht in mehrere Teile geteilt werden müssen, die in einer Ebene liegen, welche zu jeder der betreffenden Scheibe parallel ist, so daß mittels der Düsen eine Windzone gebildet wird, die die Ebene der Scheibe unmittelbar vor der Peripherie derselben passiert. Falls das System eine große Anzahl Scheiben umfaßt, die um die Peripherie einer Verteilungsscheibe so angebracht sind, wie eingangs erwähnt, soll die Windzone in der Regel nur entlang den äußeren Peripherien der Faserisierungsscheiben, aber nicht entlang der Peripherie der Verteilungsscheibe angelegt werden.

In Fig. 4 bezeichnet die Ordinate den prozentualen Inhalt an Material, dessen Stärkedimension unter den Werten liegt, die als Abszisse angegeben sind. Diese Werte sind ermittelt durch Schlämmen und Absetzen des Fasermaterials nach Vermählen unter standardisierten Bedingungen, so daß man ein Pulver erreicht, dessen Partikeln vorwiegend aus Kurzfasern von variierender Stärke bestehen. Die Stärkedimension ist aus den Resultaten des Schlämmvorganges errechnet.

Unter Anwendung der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Vorrichtung sind drei Versuche ausgeführt worden, die durch die Kurvenstücke 14 bzw. 15 und 16 vertreten sind. Bei all diesen Versuchen war die Peripheriegeschwindigkeit der Scheiben die gleiche, und zwar bei den Scheiben 3 und 4 etwa 100m je Sekunde, und die je Stunde zugeführte Menge der Schmelze betrug etwa 1400 kg. Das Material bestand aus Schlacken, und die Temperaturverhältnisse waren die gleichen bei allen drei Versuchen und waren auf an und für sich bekannte Weise diesem Material angepaßt. Bei dem Versuch, der das von den Kurvenstücken 14 vertretene Kornbild ergab, wurde kein Wind durch die Windkanäle 5 und 6 geblasen, wohingegen bei den Kurvenstücken 15 Wind unter einem Druck von 1500 mm und bei den Kurvenstücken 16 Wind unter einem Druck von 2200 mm Wassersäule zugeleitet wurde. Bei dem letztgenannten Druck betrug die Windgeschwindigkeit in der Windzone etwa m je Sekunde und die Luftmenge etwa 500Om³ je Stunde.

Die Kurven zeigen, daß sich die Dimension auf zwei Gebiete verteilt, und zwar feinere Fasern mit einer Stärke von etwa 1 bis 16 μ und gröbere innerhalb des Gebietes 75 bis 250 μ, während Material mit dazwischenliegenden Stärkedimensionen sparsamer vorhanden ist (die Kurventeile verlaufen steiler zwischen und 16 μ bzw. 75 und 250 μ als zwischen 16 und μ). Die Kurven sind daher in dem genannten mittleren Stück asymptotisch zu Asymptoten 17, 18 und parallel zur Abszissenachse gezeichnet, welche Asymptoten so gelegt sind, daß die Kurven einen einheitlichen Verlauf aufweisen. In der Praxis kann man sagen, daß sie die gröberen Teile des Materials des die sogenannten Perlen enthaltenden Teils von dem feineren Fasernteil unterscheiden, und die Kurvenstücke 14, die einen »Perlenprozentsatz« von 62 aufweisen, sind typisch für ein an und für sich ausgezeichnetes Material der betreffenden Mineralwolle. Die Lage des Asymptoten 18 und 19 zeigt aber, daß man bei Anwendung der vorliegenden Erfindung Materialien mit wesentlich kleinerem Perlenprozentsatz und somit niedrigerem spezifischem Gewicht erlangt. Hierdurch wird das Material nicht nur zweckmäßiger in bezug auf seine Anwendung, weil es bei dergleichen Isolationsstärke weniger wiegt und billiger zu transportieren ist, sondern außerdem wird die Volumenausbeute einer gegebenen Schmelzmenge größer.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Fasermaterial aus Steinen, Schlacke oder Glas, bei dem die Schmelze auf die Mantelfläche einer Scheibe fällt und in faseriger Form von den Mantelflächen einer oder mehrerer Scheiben abgeschleudert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschleuderte Schmelze unmittelbar nach Verlassen der Scheibe oder Scheiben von einem starken Wind durchquert wird, der in einer schmalen Zone entlang dem Umfang der betreffenden Scheibe lokalisiert ist, wobei der Wind aus atmosphärischer Luft oder einem Gas, z. B. Wasserdampf, besteht, das das Material nicht wesentlich beeinflußt und eine Temperatur hat, welche niedriger ist als die Temperatur der von der jeweiligen Scheibe abgegebenen Schmelze.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wind in der Windzone vorwiegend senkrecht zur Ebene der jeweiligen Scheibe gerichtet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windgeschwindigkeit in der Windzone von derselben Größenordnung ist wie die Peripheriegeschwindigkeit der jeweiligen Scheibe, deren Rand vom Wind passiert wird, und vorwiegend diese Geschwindigkeit übersteigt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windmenge in der Windzone gewichtsmäßig von derselben Größenordnung ist wie die Gewichtsmenge der im Windgebiet befindlichen zerfaserten Schmelze und vorwiegend diese übersteigt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Windzone vor demjenigen Teil der Peripherie eine Unterbrechung hat, der die mineralische Schmelze vom Ofen empfängt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Windzone bei aus mehreren Scheiben bestehenden Zerfaserungssystemen im übrigen so geformt ist, daß sie das Zerfaserungssystem als Ganzes umfaßt und zwischen einander zugekehrten Peripherieteilen der Scheiben, wo Abgabe der Schmelze von einer der Scheiben zu einer anderen erfolgt, eindringt.

7. Zerfaserungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer oder mehreren rotierenden Scheiben, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Scheiben (2, 3) ein Windkanal oder Windkanäle mit runden oder spaltenförmigen Düsen (8) so angebracht sind, daß ein daraus ausströmender Windstrahl die Mantelflächen der Scheiben (2, S) trifft.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 804112, 860696, 641;

USA.-Patentschrift Nr. 2 561843.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1 015 373.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©1009 608/89 9.60