DE2638412C2

DE2638412C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Mineralwolle

Info

Publication number: DE2638412C2
Application number: DE2638412A
Authority: DE
Inventors: Verner Hellerup Nielsen; Hobert Manfred Hvidovre Rasmussen
Original assignee: Rockwool International AS
Current assignee: Rockwool AS
Priority date: 1975-09-01
Filing date: 1976-08-26
Publication date: 1983-05-11
Also published as: FR2322114A1; SE7604304L; FR2322114B1; YU212276A; NO140419B; NL179809C; AT371082B; FI60189B; SE416295C; BE845718A; DK391675A; ATA645776A; DK146297B; DE2638412A1; FI60189C; CS209487B2; IT1069695B; CA1079069A; NL7609744A; DK146297C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Mineralwolle, wobei ein Strom flüssiger Schmelze auf die Umfangsoberfläche mindestens eines schnell drehenden Rotors in der Weise gerichtet wird, daß die Schmelze an dieser Fläche haftet und in Form von Fasern hiervon abgeschleudert wird, und wobei die Fasern durch einen mindestens entlang eines Teiles des Umfangs jedes Rotors eingeführten Luftstrom abgekühlt und zum Sammeln weiter gefördert werden, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Bei der Herstellung von Mineralwolle wird ein Strom von flüssiger Schmelze bei einer Temperatur erzeugt, welche normalerweise im Bereich von 1000⁰C bis 1400⁰C liegt, und zwar erfolgt die Produktion durch Schmelzen von Gestein, Schlacken, glasbildenden Rohmate;ialien und anderen anorganisches Materialien in einem Ofen, normalerweise in einem Kupolofen. Die ίο Schmelze wird zu einer Umfangsoberfläche einer Anzahl, üblicherweise vier, schnell drehender Rotoren geleitet Die paarweise angeordneten Rotoren drehen in entgegengesetzten Richtungen zueinander, wobei der Hauptstrom der Schmelze jeweils von dem oberen Rotor zu dem nächsten folgenden Rotor geschleudert wird usw, bis alle Schmelze von den Rotoren in Form von Schmelzfasern ausgeschleudert ist Dieses Verfahren wird üblicherweise als Kaskaden-Spinnverfahren bezeichnet

Um die Fasern abzukühlen, sowie um sie zu einer Fördervorrichtung zu bewegen, auf welcher sie gesammelt und zu einem weiteren Verarbeitungsverfahren für die Herstellung von Matten, Platten usw. für thermische und akustische Isolation weitertransportiert werden, wird ein Luftstrom entlang des Umfanges des Rotors von einer Luftverteilereinrichtung eingeführt. Um ein zu starkes Abkühlen des Schmelzstromes zwischen den Rotoren zu vermeiden, wird in den Zwischenraum zwischen den Rotoren keine Luft eingeführt Die Luft wird annähernd parallel zu den Rotorachsen eingeführt

Produkte, die aus nach dem oben erläuterten Verfahren hergestellter Mineralwolle gearbeitet werden, besitzen meist eine nicht zufriedenstellende Zugfestigkeit, was zu einem Nachteil für die Endprodukte führt, die leicht während des Transportes und der Anbringungen bzw. Montage beschädigt oder zerstört werden. Dieser Mangel an ausreichender Zugfestigkeit kann aber ebenfalls nachteilig bei finigen Weiterverarbeitungsverfahren sein, durch welche die Mineralwolle auf einer ersten Fördervorrichtung zu einer verhältnismäßig dünnen Lage gesammelt wird, wobei dann die Mineralwolle nach dieser ersten Fördervorrichtung in einem Überlappungsvorgang zu einer dickeren Matte geschichtet wird. Die geringe Zugfestigkeit findet sich meistens bei Produkten, die ein geringes spezifisches Gewicht aufweisen, und hat zur Folge, daß das Mineralwollprodukt mit einer Dichtigkeit von etwa 20 kg/m³, was andererseits ökonomisch sehr günstig ist, 'M nicht mit einer Zugfestigkeit hergestellt werden kann, welche für die Behandlung während des Transportes und der Installation ausreichen würde.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Mineralwolle zu schaffen, durch welches Produkte mit einer wesentlich verbesserten Zugfestigkeit gewonnen werden können.

Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausgegangen, daß die verhältnismäßig geringe Zugfestigkeit von Mineralwolle, die in einem Kaskaden-Spinnvorgang gewonnen wird, auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die bearbeitete Mineralwolle aus Faserbüscheln besteht und nicht aus gleichmäßig verteilten Fasern. Die Büschel können Abmessungen von wenigen Zentimetern aufweisen, und meist ist die Dichtigkeit der Faserbüschel größer als die durchschnittliche Dichtigkeit der Mineralwolle.

Die Anzahl der Fasern in den Bereichen zwischen den

Büscheln ist daher zu gering, um eine ausreichende und zufriedenstellende Verbindung zwischen den Fasern in diesen Bereichen herzustellen und um zu verhindern, daß die Mineralwolle während der normalen Behandlung auseinandergerissen wird.

Nach Untersuchungen, was bei dem Kaskaden-Spinnvorgang im 3ereich rund um einen Rotor geschieht, ist die Bildung der Faserbfische! auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Fasern durch das Spinnen bzw. während der Faierherstellung einen zusammenhängenden Schleier ausbilden, welcher in einem gewissen Ausmaße durch die Drehbewegung des Rotors mitgerissen wird, und zwar durch den mechanischen Zusammenhalt mit der auf den Rotoren haftenden Schmelze. Zu gleicher Zeit wird der Schleier in einem gewissen Grad in axialer Richtung des Rotors ausgeschleudert, bis der Schleier durch den Luftstrom auscinandergerissen wird und sich so zusammenhängende Faserbüschel bilden, bei denen die Fasern untereinander verwirrt bzw. verfilzt sind.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Luftstrom aus Teilhifttirömen gebildet wird, die Seite an Seite nahe der äußeren Koriiur jedes Rotors eingeführt werden, und jedem Teilstronj an der Einführungsstelle neben einer axialen auch eine tangentiale Geschwindigkeit in Bewegungsrichtung des Rotors erteilt wird.

Infolge der tangentialen Geschwindigkeitskomponente des Luftstromes rund um den Rotor wird erreicht, daß der Faserschleier geöffnet wird, bevor er weggerissen wird und Faserbüschel bildet Auf diese Weise wird die Dichtigkeit der Faserbüschel 2:u einem solchen Ausmaß verringert, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Mineralwolle hergestellt werden kann.

Es hat sich in der Praxis erwiesen, daß die so hergestellten Mineralwollprodukte eine Zugfestigkeit erhalten, welche nahezu doppelt so groß wie die Zugfestigkeit von Produkten ist, die nach dem bekannten Verfahren gewonnen werden. Die wesentlich verbesserte Zugfestigkeit ist darauf zurückzuführen, daß die Fasern wesentlich gleichmäßiger in der Mineralwolle verteilt sind, und zwar begründet durch die Verringerung der Dichte der Mineralfaserbüschel.

Die Erfindung hat ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des vorerläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand. Ausgegangen wird von einer Vorrichtung, welche mindestens einen schnell drehenden Rotor aufweist, auf dessen Umfangsoberfläche ein Strom flüssiger Schmelze in der Weise gerichtet ist, daß die Schmelze an dieser Fläche haftet und in Form von Fasern hiervon abgeschleudert wird, und wobei die Fasern durch einen mindestens entlang eines Teiles des Umfangs jedes Rotors eingeführten Luftstrom abgekühlt und zum Sammeln weitergefördert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß nahe jedem Rotor und zu mindestens einem Teil seines Umfangs ein Schlitz konzentrisch zu dem Rotor vorgesehen ist, daß in dem Schlitz Flügel zur Bildung von Teilluftströmen derart angeordnet sind, daß diese Teilluftströme an ihrer Einführungsstelle neben einer axialen Geschwindigkeitskomponente auch eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente entsprechend der Bewegungsrichtung des Rotors aufweisen, und daß der Abstand zwischen den Flügeln so gewählt ist, daß die Teilluftströme den Luftstrom zum Kühlen und Fördern ergänzen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemä-Qen Vorrichtung ergibt sich dadurch, daß ein Flansch am Umfang des betreffenden Rotors die eine Begrenzung und eine Wand der Luftverteilerkammer die andere Begrenzung des Schlitzes bilden, und daß die Flügel auf dem Flansch des Rotors und im wesentlichen parallel zur Rotorachse befestigt sind. Durch diese Ausbildung erhält man eine gute Übereinstimmung zwischen der tangentialen Geschwindigkeit und der Drehgeschwindigkeit des Rotors.

ίο Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Flügel an der Luftverteilerkammer angeordnet sind und einen Winkel zu der Rotorachse bilden. Mit dieser Ausbildung ist es möglich, den Luftstrom zu ändern und auch dessen Richtung auf dem Umfang des Rotors, und des weiteren kann der Luftstrom in dem Zwischenraum zwischen den Rotoren vermindert werden, um die Kühlwirkung auf den Strom der Schmelze zu verringern.

Schließlich wird noch im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß in dem Bereich, '-.-·. dem der Strom der Schmelze zugeführt wird, zur Verhinderung eines zu starken Abkühlens des Schmelzstromes ein Schirm vorgesehen ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schema dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Rotors zur Erzeugung von Mineralfasern, wobei das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht ist, jo F i g. 2 einen Axiaischnitt durch einen Rotor und eine Verteilerkammer mit einer Anordnungsweise, bei welcher die Blätter bzw. Flügel auf dem Rotor angeordnet sind,

Fig.3 eine Einzelheit eines Rotors und einer j5 Verteilerkammer im Schnitt, wobei die Blätter bzw. Flügel in dem Lufteinführungsschlitz angeordnet sind und

Fig.4 und 5 Schnitte gemäß den Schnittlinien A-A und B-B in den entsprechenden F i g. 2 und 3. F i g. 1 zeigt einen Rotor 1, der in Richtung des Pfeiles O rotiert. Ein Strom von flüssiger Schmelze fällt auf die Umf^iigsoberfläche 10 des Rotors, wobei die Schmelze zunächst auf der Oberliäche haftet und von dem Rotor über eine gewisse Wegstrecke mitgeführt wird, bevor sie von dem Rotor in Form von Fasern ausgeschleudert wird. Entlang der Umfangsoberfläche des Rotors ist konzentrisch mit diesem ein Schlitz 11 angeordnet, durch welchen ein Luftstrom eingeführt wird, der zürn Transport und zum Kühlen der Fasern dient. In dem so Schlitz 11 sind Blätter bzw. Flügel 8 so angeordnet, daß sie einen Luftstrom erzeugen, der eine axiale Geschwindigkeitskomponente V_a mit einer tangentialen Geschwindigkeitskomponente V, in der Drehrichtung des Rotors lufweist.

■55 Durch Einführung von Kühlluft in dieser Weise wird der Schleier von Fas-vn, der den Rotor umgibt, geöffnet bzw. aufgelockert, bevor die Fasern in Form von Büscheln zu einer Sammelvorrichtung in Form eines perforierten Bandes transportiert werden. Von der Unterseite des perforierten Bandes wird die Luft abgesaugt, um die Fasern oder Faserbüschel als Mineralwolimatte zur Ablage zu bringen.

Fig.2 zeigt einen Axialschnitt durch einen Rotor 1, welcher auf einer Welle 5 montiert ist, die in einem es Lager 6 umläuft. Der Rotor 1 weist eine Trommel mit einer Umfangsoberfläche 10 auf sowie Flansche bzw. Scheiben 2 und 3. Die Flansche bzw. Scheiben und die Trommel sind mittels einer Schraubenmutter 4 gegen

fine Schulter 5.? der Welle 5 angezogen. Entlang dem Umfang der Trommel ist ein Schlitz 11 vorgesehen, und zwar zwischen einem Kragen des inneren Flansches bzw. der Scheibe 3 einerseits und einer Wand 7 einer Luftverteilerkammer andererseits. Die Luftverteilerkammer umgibt das Lager 6. In dem Schlitz Il sind Blätter bzw. Flügel 8 auf dem Rand des Kragens angeordnet. Die Blätter bzw. Flügel 8 verlaufen im wesentlichen parallel zu der Rotorachse, und sie erzeugen einen Luftstrom mit tangentialer Geschwindigkeit V₁, und zwar aufgrund der Rotation der Flügel mit dem Rotor.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der /um Einführen der Kühl- und Forcier-1.lift bestimmten Bauteile. Der Schlitz ist hierbei zwischen zwei koaxial zueinander angeordneten Flanschen der Wand 7 der Luftverteilerkammer angeordnet. In dem Schlitz 11 sind Blatter bzw. Flügel 9 angeordnet, die einen Winkel mit

Fig.4 zeigt einen Schnitt gemäß Schnittlinie A-A in F i g. 2. Hieraus kann man erkennen, daß die Flügel 8 im wesentlichen parallel /u der Rotorachse verlaufen, während Fig. 5 gemäß Schnitt B-B in F i g .3 verdeutlicht, daß die Flügel 9 unter einem Winkel /u der Rotorachse angestellt sind.

Mit der Ausführungsform gemäß F i g. 2 wird erreicht. daß die tangentiale Geschwindigkeit der Luft genau der Geschwindigkeit der äußeren Oberfläche des Rotors entspricht. Ferner kann das Gehäuse des Lagers als Luflverteilerkammer genutzt werden, wodurch sich dieser Teil der Maschine leichter reinigen und warten läßt. Ein gewisser Nachteil dieser Atisführungsform besteht darin, daß der unvermeidliche Abstand /wischen den Rändern der Flügel in der Formation eine unbeabsichtigte Turbulenz des l.uftstromes ergeben kann. Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 hat diesen Nachteil nicht und macht außerdem möglich, daß der Luftstrom entlang dem Schlitz variiert werden kann, z. B. ist es möglich, den Luftstrom auf die Einfuhrungsstelle lies Schi">'l/.flusses zu reduzieren, um die Kiihlwirkiing an diesem Punkt zu vermindern.

Ein wärmeisoliercmli.'s. ein Bindemittel enthaltendes Material, welches nach dem errindungsgemäMen Verfahren hergestellt wird, hat eine Dichte bzw. ein spezifisches Gewicht von 24 kg/m¹. Normalerweise enthält Isoliermaterial ein Bindemittel, welches die FüSern :i!1 ihrCP UiTüliruniJsniinlctiMi ηιίΐέ*ίη:ιηι lpr verbindet. Das Rindemittel im Isoliermaterial ist ein Phenolharz, welches bis zu 1.45'Vn des Gesamtgeu ichtes des Materials ausmacht. Die Zugfestigkeit dieses Isoliermaterial* beträgt 11.0 kN7m-. Im Vergleich hierzu beträgt bei einem Isoliermaterial, welches nach einem bekannten Kaskadcn-Faserherstellungsverfahrcn gewonnen wird und welches gleiche Dichte und einen gleichen prozentualen Anteil an Bindemittel enthält, die Zugfe· l-jkeit 6.3 kN/m'.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Palentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Mineralwolle, wobei ein Strom flüssiger Schmelze auf die Umfangoberfläche mindestens eines schnell drehenden Rotors ii> der Weise gerichtet wird, daß die Schmelze an dieser Fläche haftet und in Form von Fasern hiervon abgeschleudert wird, und wobei die Fasern durch einen mindestens entlang eines Teiles des Umfangs jedes Rotors eingeführten Luftstrom abgekühlt und zum Sammeln weiter gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom aus Teilluftströmen gebildet wird, die Seite an Seite nahe der äußeren Kontur jedes Rotors eingeführt werden, und jedem Teilstrom an der Einführungsstelle neben einer axialen auch eine tangentiale Geschwindigkeit in Bewegungsrichtung des Rotors erteilt wird.

Z Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, weiche mindestens einen sehne!! drehenden Rotor aufweist, auf dessen Umfangsoberfläche ein Strom flüssiger Schmelze in der Weise gerichtet ist, daß die Schmelze an dieser Fläche haftet und in Form von Fasern hiervon abgeschleudert wird, und wobei die Fasern durch einen mindestens entlang eines Teiles des Umfangs jedes Rotors eingeführten Luftstrom abgekühlt und zum Sammeln weitergefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß nahe jedem Rotor (1) und zumindestens einem Teil seines Umfangs (10) ein Schlitz (11) konzentrisch zu dem Rotor vorgesehen ist, daß in dem Schlitz Flügel (8) zur Bildung von Teilluftströmen derart angeordnet sind, daß diese Teilluftströme an ihrer Einfühningsstelle neben einer axialen Geschwindigke.«komponente (V₁) auch eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente (V) entsprechend der Bewegungsrichtung des Rotors aufweisen, und daß der Abstand zwischen den Flügeln (8) so gewählt ist, daß die Teilluftströme den Luftstrom zum Kühlen und Fördern ergänzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flansch (3) am Umfang de.s betreffenden Rotors (1) die eine Begrenzung und eine Wand der Luftverteilerkammer (7) die andere Begrenzung des Schlitzes (11) bilden, und daß die Flügel (8) auf dem Flansch (3) des Rotors (1) und im wesentlichen parallel zur Rotorachse befestigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (9) an der Luftverteilerkammer (7) angeordnet sind und einen Winkel zu der Rotorachse bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich, in dem der Strom der Schmelze zugeführt wird, zur Verhinderung eines zu starken Abkühlens des Schmelzstromes ein Schirm vorgesehen ist.