EA012109B1

EA012109B1 - Способ изготовления искусственного стеклянного волоконного продукта и устройство для его осуществления

Info

Publication number: EA012109B1
Application number: EA200800619A
Authority: EA
Inventors: Ларс Эльмекилле Хансен
Original assignee: Роквул Интернэшнл А/С
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2006-08-16
Publication date: 2009-08-28
Also published as: US20100170299A1; EA200800619A1; WO2007020065A1; UA89259C2; HRP20171043T1; CA2618825C; SI1928796T1; EP1928796A1; CA2618825A1; PL1928796T3; US8082760B2; EP1928796B1

Abstract

Нетканый продукт, содержащий средний слой (32) с плотной добавкой в виде частиц, расположенный между смежными слоями (33), которые, по существу, свободны от добавки, изготавливают путем формования волокна из расплава минералов с помощью фильеры (1), содержащей по меньшей мере один волокноформующий ротор (2, 3, 4), установленный с возможностью вращения относительно, по существу, горизонтальной оси и сбора полученного волокна в воздушных струях (5) в виде скопления волокон, которое перемещают по направлению к перемещаемому сборнику (11), на котором формируют волокнистое полотно (14) и выводят наружу из камеры (9) для формирования. Плотные частицы, например гидроксид магния, эжектируют из подходящего эжектора (15) на дефлектор (16), посредством которого их отклоняют по ширине камеры и вдоль длины промежуточной зоны сбора (В) для формирования среднего слоя (32), тогда как начальная и конечная зоны сбора (А и С) остаются, по существу, свободными от плотной добавки в виде частиц.

Description

Настоящее изобретение относится к искусственному стеклянному (ИС) волокнистому продукту, который изготавливают аэродинамической укладкой и который содержит добавку в виде частиц для улучшения характеристик продукта.

Продукты из ИС волокна данного общего типа хорошо известны, и обычно их выпускают в форме скрепленных связующим плит, обычно называемых «лист из волокна», или профилированных изделий, например секций труб.

Различные добавки в виде частиц включают для улучшения различных свойств. Например, огнезащитные свойства повышают включением огнестойкого материала в виде частиц; акустические свойства улучшают включением звукопоглощающего материала в виде частиц; а агротехнические свойства для садоводства улучшают включением гидрофильных добавок в виде частиц, например глины.

Известны предложения, заключавшиеся во включении добавок путем хаотического или, по существу, равномерного распределения по всему продукту, и известны предложения, заключавшиеся в попытке концентрирования добавок в определенной части продукта.

Во многих случаях желательно концентрировать добавку в определенной части толщины продукта. Например, огнестойкие частицы значительно более эффективны, если они сконцентрированы в средней части, чем если они рассеяны по всему продукту. Таким образом, желательно иметь возможность регулирования распределения добавок в виде частиц по продукту.

ИС волоконный продукт часто изготавливают способом центрифугального волокноформования из расплава, и существует два основных направления осуществления такого волокноформования. В одном способе расплав подвергают центрифугальному волокноформованию, используя фильеру, содержащую волокноформующий ротор, который вращают относительно, по существу, вертикальной оси, и волокна затем увлекают воздушным потоком, движимым, по существу, вертикально вниз в виде скопления волокон к перемещаемому воздухопроницаемому сборнику, на котором их собирают в волокнистое полотно. Волокноформующий ротор обычно представляет собой чашу, снабженную отверстиями в ее стенках, через которые расплав выбрасывают под действием центробежных сил для формования волокон. Патенты Великобритании СВ-Л-2173523, СВ-Л-926749 и европейский патент ЕР-А-672803 являются примерами таких способов, в которых добавку в виде частиц вводят в скопление волокон при его движении вертикально вниз к сборнику. В патенте США № 3743060 также предложены такие системы и раскрыт способ введения добавки в виде частиц таким образом, чтобы частицы были равномерно распределены по всему волокну.

Согласно другим основным способам волокно формуют посредством центрифугального волокноформования из расплава минералов с помощью фильеры, содержащей по меньшей мере один волокноформующий ротор, который вращают относительно, по существу, горизонтальной оси, и увлекают волокно воздушным потоком, перемещаемым, по существу, горизонтально, и, таким образом, формируют скопление волокон, которое перемещают по направлению к воздухопроницаемому сборнику, перемещаемому непрерывно вдоль тракта сбора волокон; при этом воздушный поток просасывают сквозь сборник, в результате чего волокно собирается на сборнике в виде волокнистого полотна при движении сборника вдоль тракта. Данный тип способа особенно предпочтителен для переработки многих типов расплавов, и в настоящем изобретении используют этот способ.

В данном способе фильера обычно содержит множество волокноформующих роторов; расплав льют на верхний ротор; каждый из роторов вращают относительно, по существу, горизонтальной оси; при этом роторы расположены каскадом таким образом, что расплав из одного волокноформующего ротора сбрасывают на следующий ротор. Данный тип фильеры известен как каскадная фильера.

Обычно связующее и другую добавку надлежит распределить как можно более равномерно по продукту, и поэтому обычной является подача связующего и любой добавки в фильеру таким образом, чтобы их увлекал воздушный поток в скопление волокна и чтобы они равномерно смешивались в скоплении. В результате этого связующее и любая добавка оказываются равномерно смешанными по всему волокнистому полотну, который собирают на сборнике.

В международной заявке \УО97/32068 описан способ данного общего типа. Однако данным способом достигают, по существу, равномерного распределения добавки в получаемом волокнистом полотне посредством вдувания добавки в скопление волокна вдоль направления, ведущего к фильере, т.е. против направления движения скопление волокна. В соответствии с этим добавка распределяется, по существу, равномерно по всему скоплению и волокнистому полотну.

В немецком патенте ΌΕ2223683 также описан способ с использованием каскадной фильеры, в котором добавки, включаемые в скопление, распределяют равномерно.

В международной заявке ХУО99/51536 описан способ обеспечения неравномерного распределения добавки по всей толщине продукта из ИС волокна, который может быть изготовлен различными способами.

В одном способе множество волокноформующих головок, каждая из которых содержит волокноформующий ротор, который вращают относительно, по существу, вертикальной оси, расположено вдоль продольного направления сборника, и добавку инжектируют вертикально вниз в перемещаемое скопление волокон только из одной из волокноформующих головок. В результате этого добавка концентриру

- 1 012109 ется в глубинной части волокнистого полотна, формируемого посредством данной фильера.

В других способах, описанных в международной заявке ^099/51536, волокнистое полотно формируют путем волокноформования, используя каскад фильер, где каждый из роторов установлен с возможностью вращения относительно, по существу, горизонтальной оси, и получаемое в результате первичное волокнистое полотно затем укладывают в поперечном направлении обычным способом для формирования вторичного волокнистого полотна. Требуемое неравномерное распределение добавки по толщине получаемого в результате вторичного волокнистого полотна достигают либо нанесением добавки только на часть площади первичного волокнистого полотна до его укладки в поперечном направлении для формирования вторичного волокнистого полотна, либо инжектированием добавки только в часть всего скопления волокон в центральной области первичного волокнистого полотна, например, посредством установки трех каскадов волокноформующих головок, расположенных в поперечном направлении волокнистого полотна, и введением добавки только в центральную каскадную фильеру.

Инжектирование добавки в скопление волокон предпочтительно производить изнутри фильеры или из места, расположенного рядом с фильерой, и, в любом случае, предпочтительно из положения, которое находится внутри скопления волокон, которое формируют с помощью фильеры.

Использование этих способов приводит к тому, что первичное волокнистое полотно должно содержать повышенную концентрацию добавки в средней области между его двумя краями, а затем можно производить поперечную укладку таким образом, чтобы достигать требуемую различную концентрацию добавки в средней части готового, вторичного волокнистого полотна.

В европейском патенте ЕР898103 описана подобная система для укладки в поперечном направлении, в которой графит может быть включен в весь продукт или в слой продукта инжектированием графита в скопление волокон.

Данные способы обладают рядом недостатков. При их использовании невозможно получить желаемое распределение по глубине в первичном волокнистом полотне и требуется поперечная укладка. При их использовании требуется регулирование распределения в желаемой средней области первичного волокнистого полотна таким образом, чтобы с помощью последующей поперечной укладки обеспечить требуемое окончательное распределение во вторичном волокнистом полотне. Поперечная укладка связана с риском, заключающимся в том, что частицы в первичном волокнистом полотне могут перемещаться или высыпаться во время поперечной укладки.

Было бы желательным создание способа изготовления продукта из ИС волокна, с помощью которого можно было бы регулировать распределение добавки по глубине и обеспечивать возможность более легкого и более точного регулирования распределения добавки, и можно было бы более легко осуществлять его на обычном устройстве, на котором используют центрифугальные волокноформующие головки, вращаемые относительно, по существу, горизонтальной оси, и создание устройства для осуществления этого способа.

Данным изобретением создан способ изготовления искусственного стеклянного (ИС) волокнистого продукта, содержащий средний слой между смежными слоями, включающий волокноформование из расплава минералов с использованием фильеры, содержащей один или более волокноформующих роторов, вращаемых относительно, по существу, горизонтальной оси, и увлечение волокон воздухом, движимым, по существу, горизонтально в виде скопления волокон;

сбор волокон из скопления в виде волокнистого полотна на проницаемый сборник, перемещаемый непрерывно вдоль тракта, содержащего последовательно начальную зону сбора, промежуточную зону сбора и конечную зону сбора, посредством чего волокно среднего слоя собирают на сборника в промежуточной зоне сбора, а волокно смежных слоев собирают на сборника в начальной и конечной зонах сбора;

формирование (ИС) волокнистого продукта из полотна; отличающийся тем, что средний слой содержит ИС волокна, смешанные с плотной добавкой в виде частиц, а смежные слои содержат ИС волокна, по выбору смешанные с плотной добавкой в виде частиц в количестве, которое, по существу, меньше, чем в среднем слое;

при этом плотную добавку в виде частиц направляют вниз через скопление волокон как область направляемых вниз частиц, которая у поверхности волокнистого полотна простирается поперек, по существу, полной ширины волокнистого полотна и простирается в продольном направлении, по существу, только в промежуточной зоне сбора.

Изобретением также создано устройство, подходящее для осуществления данного способа.

Устройство содержит фильеру, содержащую один или большее число волокноформующих роторов, установленных с возможностью вращения относительно, по существу, горизонтальной оси;

средства для подачи расплава в формующее устройство для центрифугального волокноформования с помощью фильеры или фильер;

средство для подачи воздуха вокруг формующего устройства и перемещения его, по существу, в горизонтальном направлении для сбора в виде скопления волокон, формуемых с помощью фильеры;

сборник для сбора волокна из скопления в виде волокнистого полотна, установленный для непре

- 2 012109 рывного перемещения в камере для сбора и выведения волокнистого полотна из камеры; и средства, расположенные в верхней зоне камеры, для направления плотной добавки в виде частиц вниз через скопление волокон в виде области выпадения частиц, которая у поверхности волокнистого полотна простирается поперек, по существу, всей ширины волокнистого полотна и простирается в продольном направлении, по существу, только в промежуточной зоне сбора.

Частицы направляют вниз таким образом, чтобы они все находились преимущественно в желаемой области и по всей желаемой области у поверхности волокнистого полотна. Таким образом, необходимо, чтобы они не выносились наружу из желаемой области под действием потока воздуха, которым переносят скопление волокон к сборнику.

Если частицы обладают существенной плотностью, то их падение не может быть в значительной степени или неупорядоченно отклонено этим потоком воздуха, и таким образом могут быть достигнуты удовлетворительные результаты путем рассеивания в виде частиц материала в направлении вниз через паз, имеющий, по существу, размеры области направленных вниз частиц у поверхности волокнистого полотна. Например, сборник обычно перемещают через камеру для сбора, а паз может проходить поперек большей части или всей ширины камеры в верхней области камеры при условиях (например, воздушного потока), посредством которых частицы, падающие через паз, по существу, все собираются в зоне сбора по площади, подобной или немного большей площади паза. Простой поперечный дефлектор может проходить поперек ширины волокнистого полотна непосредственно ниже паза для расширения потока падающих частиц в продольном направлении, если это требуется.

Однако обычно предпочтительно подавать частицы сначала (в камеру для формирования или в скопление) в струе воздуха, которой их увлекают и которой, таким образом, ускоряют движение частиц. Для обеспечения адекватно равномерного распределения частиц по ширине паза (так как волокнистое полотно может часто иметь ширину 2 м или больше) можно использовать устройство, которое не очень просто создать и эксплуатировать, особенно если подаваемые частицы вовлечены в струю воздуха. Таким образом, желательно обеспечение подачи вниз плотной добавки в виде частиц посредством эжектирования струи добавки в направлении нижней стороны дефлектора или множества струй в направлении нижних сторон множества дефлекторов (например, каждую струю направляют на нижнюю сторону другого дефлектора). Один дефлектор или каждый дефлектор располагают внутри или над верхней частью скопление. Дефлектор профилирован или дефлекторы профилированы таким образом, чтобы с их помощью можно было отклонять добавку вниз, образуя область отклонения частиц в направлении вниз, которая у поверхности волокнистого полотна простирается поперек, по существу, всей ширины волокнистого полотна и простирается в продольном направлении, по существу, только в промежуточной зоне сбора. Таким образом, вместо подачи частиц в скопление как область постоянной ширины, которая простирается по ширине волокнистого полотна, а также вдоль требуемой длины волокнистого полотна, согласно изобретению предпочтительно подавать частицы через подходящие маленькие устройства, например трубки, в виде относительно узкой струи частиц, а затем понуждать эту струю (или струи) к отклонению с помощью дефлектора (или дефлекторов), с помощью которого понуждают поток частиц к отклонению наружу в поперечном и продольном направлениях для того, чтобы поток имел требуемые размеры у поверхности волокнистого полотна.

Один дефлектор или каждый дефлектор и средства подачи струи к такому дефлектору должны быть установлены в верхней части скопления или над скоплением таким образом, чтобы уменьшить до минимума степень воздействия эжектирующего устройства и дефлектора на движение скопления волокон. В соответствии с этим дефлектор и эжектирующие средства обычно располагают либо в верхней части камеры для формирования, либо над отверстием в верхней части камеры. Эжектирующие средства удобно располагать над верхней частью камеры для формирования, а струю частиц удобно инжектировать через отверстие в верхней части камеры в направлении дефлектора, расположенного в верхней части камеры. Для того, чтобы одну и ту же камеру можно было использовать как для осуществления способов согласно изобретению, так и способов, в которых не требуется вносить добавку, может быть удобным выполнить таким образом, чтобы дефлектор был установлен с возможностью перемещения, чтобы он находился в камере, когда он требуется для использования согласно изобретению, и чтобы его можно было поднять так, чтобы вывести из камеры, когда он не требуется.

Соответствующей конструкцией дефлектора обеспечивают возможность инжектирования струи из любого удобного положения и при любой ориентации относительно фильеры. Однако обычно наиболее удобно инжектировать струю в продольном направлении относительно маршрута сборника и, так как маршрут сборника обычно проходит в продольном направлении относительно, по существу, горизонтальной оси фильеры, струю предпочтительно инжектируют в продольном направлении относительно фильеры. В международной заявке УО97/32068 инжектирование производят таким образом, чтобы частицы после инжектирования перемещались преимущественно по направлению к фильере, а согласно настоящему изобретению предпочтительно так, чтобы количество движения частиц по направлению к фильере после инжектирования было небольшим, так как это ведет к уменьшению любой тенденции частиц к равномерному распределению по всему скоплению. Таким образом, предпочтительно инжектировать струю в продольном направлении от фильеры, по существу, в продольном направлении маршрута

- 3 012109 сбора.

Таким образом, вместо достижения равномерного распределения добавок в виде частиц среди волокон вблизи фильеры, как это предложено в международной заявке ^097/32068 и в предпочтительном варианте исполнения международной заявки \У099/51536. согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы струя добавки только входила в скопление волокон на значительном расстоянии от фильеры и была направлена от фильеры.

Дефлектор (и особенно его нижняя сторона) может иметь любую форму, пригодную для преобразования струи добавки в виде частиц до желательного размера и формы области выпадения добавки на поверхность волокнистого полотна.

В соответствии с этим необходимо выбирать дефлектор согласно конфигурации струи частиц, направляемой на него, и при этом учитывать размеры области, по которой частицы должны быть распределены на поверхности волокнистого полотна.

Если волокнистое полотно имеет обычную ширину, составляющую не более 2 м, то соответствующее распределение может быть обычно достигнуто с помощью одного дефлектора для приема струи частиц, подаваемых из обычной трубы диаметром в несколько сантиметров. Однако можно использовать более одного дефлектора, направляя на каждый дефлектор частицы из различных труб; если требуется изготавливать волокнистое полотно шириной 2 м и более, то обычно удобно использовать по меньшей мере два дефлектора, расположенных по ширине волокнистого полотна, где на каждый подают частицы отдельной струей.

Обычно желательно, чтобы с помощью каждого отдельного дефлектора можно было расширять поток частиц по ширине по обе стороны дефлектора, и поэтому нижнюю сторону дефлектора следует конструировать таким образом, чтобы придать ей соответствующую форму (относительно струи частиц), чтобы понуждать частицы, которые ударяются о нижнюю сторону дефлектора, к отклонению дефлектором вниз в зоне отклонения, которая у поверхности волокнистого полотна простирается вдоль желательной протяженности ширины волокнистого полотна (обычно приблизительно вдоль всей ширины волокнистого полотна или половины ширины волокнистого полотна, если используют два дефлектора) и простирается вдоль, по существу, только избранной длины промежуточной зоны сбора. Дефлектор может быть сконструирован любым способом, при котором достигается этот желаемый эффект расширения.

В продольном сечении нижняя поверхность дефлектора должна проходить вниз таким образом, чтобы отклонять вниз струю частиц, которые ударяются о дефлектор. Наклоненная вниз поверхность может быть плоской, но обычно бывает изогнутой плавно вниз, чтобы отклонять частицы плавно вниз по направлению к желательной продольной области. Дополнительно она может быть изогнута по ширине для достижения расширения в поперечном направлении, как пояснено ниже. Для регулирования продольного расширения области отдаленный край дефлектора может быть изогнут вниз в большей степени, чем остальная часть дефлектора. Предпочтительно, чтобы на отдаленном краю дефлектора были продольно направленные пальцы, установленные на расстоянии друг от друга, образующие продолжение дефлектора в продольном направлении. Длина и/или форма пальцев могут быть регулируемыми для регулирования длины промежуточной зоны сбора. Обычно отдаленные концы пальцев изогнуты вниз в большей степени, чем остальная часть дефлектора (и обычно в большей степени, чем ближние концы пальцев).

Дефлектор должен также быть профилирован таким образом, чтобы отклонять частицы по ширине для того, чтобы выпадающие частицы падали в области, расходящейся как в продольном направлении, так и в поперечном направлении.

Расширение в поперечном направлении может быть достигнуто созданием ребер на нижней стороне дефлектора или каждого дефлектора, где ребра расходятся в стороны в направлении эжектирования для отклонения частиц в поперечном направлении волокнистого полотна.

Вместо или в дополнение к возлаганию надежды на ребра данного типа, нижняя поверхность дефлектора может быть профилирована таким образом, чтобы она имела форму неглубокой вогнутости V, в виде центрального основания и крыла, выступающего вверх с каждой стороны основания. Сочетание плавно вниз наклоненного в продольном и поперечном направлениях дефлектора с образованием формы крыла выбирают таким образом, чтобы получить желаемую степень расхождения наружу частиц. Наклон крыльев, даже в их наиболее глубокой точке вблизи основания, обычно очень небольшой, чтобы два крыла, в общем, образовывали угол, составляющий по меньшей мере 160°, а часто 165 или 170° до приблизительно 179°. При другом способе отсчета общий наклон крыльев от основания до наиболее удаленной наружной точки каждого крыла обычно составляет в пределах от 1 до 15%, часто приблизительно от 3 до 10%. Каждое крыло обычно отклонено так, чтобы способствовать расширению в поперечном направлении.

Выбором конфигурации каждого крыла в продольном направлении и в поперечном направлении, и в частности выбором кривизны или другим способом образованного наклона в каждой точке как в продольном, так и в поперечном направлениях, и/или положения и формы любых продольных ребер, можно легко обеспечить условия, при которых частицы, ударяющиеся о дефлектор, разлетались бы в поперечном направлении сборника таким образом, чтобы у поверхности волокнистого полотна область, в кото

- 4 012109 рой перемещаются частицы, по существу, была равна ширине волокнистого полотна. Подобным же образом, выбором наклона и кривизны в продольном направлении дефлектора (и пальцев, если они имеются) можно регулировать соответствующую длину промежуточной зоны сбора, вдоль которой добавку в виде частиц собирают на волокнистом полотне.

Добавку в виде частиц предпочтительно направляют на дефлектор в форме струи с относительно высокой скоростью, например со скоростью частиц от 10 до 100 м/с, часто от 20 до 50 м/с (предпочтительно приблизительно от 30 до 35 м/с), где скорость частицам обычно задают преимущественно вовлечением их в струю воздуха.

Известно, что обычно желательно снизить до минимума степень турбулентности в скоплении волокон вблизи сборного конвейера, и поэтому следует считать, что нежелательно инжектировать высокоскоростную воздушную струю. Однако эта воздушная струя не должна вызывать значительную турбулентность в скоплении воздуха, так как дефлектор расположен над верхней частью скопления или в верхней части скопления. Воздух воздушной струи рассеивается дефлектором, и в соответствии с этим воздух для вовлечения частиц не должен существенно взаимодействовать с потоком воздуха, идущим от фильера к сборнику.

Обычно струя частиц, когда она достигает дефлектора, имеет ширину от 30 до 100 мм, предпочтительно приблизительно от 50 до 70 мм. Струя может иметь малую высоту, например, из-за трубы, имеющей выход с шириной, большей высоты. Дефлектор обычно выполняют с увеличивающейся шириной от его переднего края к его заднему, или отдаленному, краю. Ширина отдаленного края обычно в 1,5-3,0 раза, часто в 2 раза больше ширины переднего края и обычно составляет приблизительно от 150 до 200 мм.

Дефлекторы с конструкцией и размерами, указанными выше, можно легко создавать для достижения удовлетворительного расширения потока частиц, наносимого на волокнистое полотно шириной 2 м, и в продольном направлении от 1,5 до 5,0 м, часто приблизительно от 3 до 4 м.

Добавка в виде частиц должна быть плотной в том смысле, что она должна обладать существенной плотностью (с учетом ее формы) для транспортирования ее через движущееся скопление волокон без добавки в виде частиц, неконтролируемо отклоняемых скоплением. В большинстве способов, по существу, не наблюдают отклонений движущихся частиц движущимся скоплением. Однако некоторое отклонение добавки в виде частиц в продольном направлении движущимся скоплением волокон является приемлемым в том случае, если обеспечено его постоянство, так как дефлектор может быть при этом сконструирован таким образом, чтобы с его помощью обеспечивалось желательное общее расширение потока в продольном направлении, даже если такое расширение вызывается скоплением.

На практике, отклонение воздушным потоком в скоплении обычно является незначительным, так как, по существу, все добавки в виде частиц, использование которых может быть предусмотрено согласно изобретению, обычно имеют минимальные размеры частиц, составляющие по меньшей мере 0,5 мм, часто по меньшей мере 1,0 мм. Частицы добавки обычно обладают неволокнистой структурой, благодаря чему три их размера обычно не значительно отличаются друг от друга. Частицы добавки обычно обладают размерами, определяемыми размером ячейки сита, при которых по меньшей мере 70 вес.% добавки, предпочтительно по меньшей мере 80 вес.%, а наиболее предпочтительно по меньшей мере 90 вес.% добавки проходит через сито с размером ячейки от 0,5 до 10 мм, наиболее предпочтительно от 2 до 5 мм.

Объемная плотность добавки (например, плотность добавки, собранной в контейнере известного объема без приложения вибрации или внешнего давления, направленного вниз) обычно составляет по меньшей мере 50 кг/м³, а наиболее предпочтительно по меньшей мере 100 кг/м³, обычно более 500 кг/м³, типично от 1200 до 2000 кг/м³.

Добавки в виде частиц подходящей плотности включают гидрофильные материалы, например глину, или измельченные минералы, или их смеси, добавляемые для придания гидрофильных свойств (например, в садоводческой и других областях). Плотные, тяжелые добавки можно использовать для акустических изоляционных изделий. Предпочтительно добавки являются огнезащитными добавками.

Подходящие предпочтительные огнезащитные добавки описаны в международных заявках АО-А97/20780 и АО 99/51536.

Предпочтительные материалы включают карбонаты и гидраты, которые разлагаются эндотермически при температуре выше 200°С. Подходящими материалами являются гидроксид магния, кальцит (карбонат кальция), доломит, сидерит, арагонит, магнезит, бруцит, карбонат магния, карбонат бария, гидроксид бария, гидроксид железа, гидрат закиси железа, пирит и соединения кремния с водой кристаллизации. Гидроксид магния является предпочтительным.

Можно использовать термостойкие эндотермические материалы в форме частиц. Они являются материалами, которые обладают химическим свойством, заключающимся в том, что молекулы поддаются эндотермическому разложению при температурах ниже 200°С, но их вводят в такой форме, что они защищены от воздействия высокой температуры, и частицы не поддаются существенному разложению, когда продукт, в котором они содержатся, подвергают воздействию температур до 200°С. Предпочтительно материалами этого типа являются гидроксид алюминия, из которого выделяется вся его вода кристаллизации при приблизительно 185°С, когда он находится в тонкоизмельченной форме, но в форме крупных гранул стабилен вплоть до 200°С.

- 5 012109

Относительные длины промежуточной и конечной зон сбора выбирают в соответствии с желательными относительными толщинами среднего и смежного слоев. Если толщину волокнистого полотна увеличивают, по существу, линейно вдоль большей части длины перемещения конвейера, то длина каждой зоны будет прямо пропорциональна желаемой толщине в каждой зоне. Если скорость сбора вдоль длины сборника не прямо пропорциональна длине перемещения, то длину каждой зоны следует выбирать соответствующим образом так, чтобы требуемая относительная глубина достигалась в каждой зоне.

Обычно требуется, чтобы средний слой (а часто, таким образом, длина промежуточной зоны сбора) составлял по меньшей мере 20%, а часто 30% всего полотна, но обычно не более 80% и обычно менее 70% всего полотна, при толщине приблизительно от 30 до 60%, например, от 40 до 50%, которая часто бывает предпочтительной. Средний слой обычно составляет, по существу, центральную часть, так что каждый лицевой слой имеет, по существу, одинаковую толщину, но, если желательно, лицевые слои могут иметь различные толщины, например, в соотношении, обычно составляющем не более 1:3.

Непрерывно перемещаемый сборник обычно является плоским сборником, который обычно перемещают непрерывно от фильеры таким образом, чтобы на нем нести волокнистое полотно от фильеры к последующему устройству для преобразования его в готовый продукт. Сборник обычно расположен, по существу, горизонтально, но может быть обычно отклонен вверх под углом, например, от 10 до 60°, но обычно не более приблизительно 45°. В альтернативном варианте исполнения сборник может быть выполнен в форме приемного барабана, поверхность которого перемещают по направлению к/или/от фильеры.

Хотя можно осуществлять изобретение, используя один волокноформующий ротор, вращаемый относительно, по существу, горизонтальной оси, для формирования скопления волокон, на практике, формующее устройство обычно содержит множество волокноформующих роторов. Предпочтительно используют каскад фильер, содержащих по меньшей мере два, а предпочтительно три или четыре, формующих ротора, каждый из которых установлен с возможностью вращения относительно, по существу, горизонтальных осей, где второй ротор расположен таким образом, чтобы он получал расплав, сбрасываемый с верхнего (первого) ротора, и последующие роторы, если они имеются, расположены таким образом, чтобы они получали расплав, последовательно сбрасываемый с предыдущего ротора. Подходящий каскад волокноформующих головок описан в международных заявках А092/06047, А096/02068, А096/05299 и А096/18585. Может быть установлен один каскад фильер для образования скопления волокон, собираемых на сборнике, или может быть установлено два или большее число каскадов волокноформующих головок, расположенных бок о бок. Расплавом обычно является расплав камня, каменной ваты или шлака.

Связующее обычно инжектируют в фильеру или в каждую фильеру, а также по выбору вокруг фильер, таким образом, чтобы достигалось равномерное распределение связующего в скоплении, обычным образом.

Общие условия волокноформования, воздушный поток в скоплении, сбор на сборнике и эжектирование добавки в виде частиц обычно регулируют таким образом, чтобы плотная добавка в виде частиц была расположена, по существу, только в зоне, где это требуется. В соответствии с этим добавку предпочтительно распределяют, по существу, равномерно по концентрации на единицу площади, по ширине вплоть до краев, которые могут быть отрезаны и повторно переработаны обычным образом, если это требуется.

Концентрация на единицу площади в продольном направлении предпочтительно показывает очень отчетливое увеличение в промежуточной зоне сбора и в получаемой в результате средней части в сравнении с точками, отстоящими от данного места. Хотя может быть, например, «фоновая» концентрация добавки в части или по всей начальной и конечной зоне и, таким образом, в смежных слоях, установка предпочтительно выполнена таким образом, чтобы было легко наблюдать как в зонах, так и в слоях область, содержащую по меньшей мере 70% общей массы, а предпочтительно по меньшей мере от 80 до 90% общей массы плотной добавки в виде частиц (которая, таким образом, является средним слоем или промежуточной зоной сбора), и другие области, которые, в общем, предпочтительно не содержат более 10% или, самое большее, 20% общего количества добавки. Предпочтительно способ выполняют таким образом, чтобы можно было легко наблюдать область, содержащую по меньшей мере 90%, а предпочтительно по меньшей мере 95% общей массы добавки, и данная область является промежуточной зоной сбора и средним слоем.

После сбора волокнистого полотна, содержащего средний слой между смежными слоями, волокнистое полотно затем превращают в продукт из ИС волокнистый продукт, обычно представляющий собой спеченный лист волокна, который может быть плоским или профилированным (например, в виде секции трубы). В соответствии с этим волокнистое полотно содержит термофиксируемое связующее, и продукт изготавливают из волокнистого полотна обычным способом, используя процесс, включающий термофиксацию связующего, часто после промежуточных стадий, например спрессовывания и/или ламинирования по меньшей мере двух слоев волокнистого полотна или ламинирования волокнистого полотна с лицевым волокнистым полотном из ИС волокна или с листом обычной конструкции, с любой одной или с обеих сторон. Спеченный продукт может быть превращен обычным образом в противопожарные двери, стеновые панели, среду для проращивания семян или другую промышленную продукцию.

- 6 012109

Плотность готового продукта при отсутствии добавки в виде частиц обычно составляет по меньшей мере 30 кг/м³, а типично по меньшей мере 60 или 100 кг/м³, а наиболее предпочтительно по меньшей мере 130 кг/м³. Например, плотность минеральной ваты обычно составляет 160 кг/м³, хотя она может быть вплоть до 200 или даже до 250 кг/м³ или больше.

Концентрация материала добавки в виде частиц в среднем слое (и, таким образом, дополнительная плотность в этой части, прибавляемая к плотности волокна) предпочтительно составляет от 10 до 250 кг/м³, предпочтительно от 50 до 200 кг/м³. При использовании огнезащитных добавок количество обычно составляет от 100 до 200 кг/м³, например от 130 до 180 кг/м³. Все эти объемы представлены в расчете на массу единицы объема добавки в области, определенной как полный продукт. Обычно добавка в виде частиц составляет от 20 до 60 вес.%, предпочтительно от 40 до 50 вес.%, готового продукта. Средний слой содержит ИС волокно (из скопления волокон), которое располагается в среднем слое и которое перепутано и скреплено с волокном в смежных слоях. ИС волокно в среднем слое обычно составляет по меньшей мере 5 вес.%, например от 10 до 50 вес.%, а предпочтительно от 20 до 40 вес.% среднего слоя.

Изобретение ниже описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

на фиг. 1 - схематически (не в масштабе) устройство для использования в способе согласно изобретению;

на фиг. 2 - схематически два положения, между которыми дефлектор и эжектирующее устройство можно перемещать;

на фиг. 3 - вид в перспективе нижней стороны дефлектора для использования в изобретении;

на фиг. 4 - вид сбоку того же дефлектора;

на фиг. 5 - вид снизу другого дефлектора для использования в изобретении;

на фиг. 6 - вид сбоку того же дефлектора;

на фиг. 7 - вид со стороны отдаленного конца выступающих частей, показанных на дефлекторе на фиг. 6;

на фиг. 8 - поперечное сечение продукта, изготовленного согласно изобретению; и на фиг. 9 - схематически (не в масштабе) вид сбоку дефлектора для использования в изобретении.

Устройство на фиг. 1 содержит каскад фильер 1, содержащих множество роторов 2, 3 и 4, расположенных обычным образом в виде каскада, где каждый ротор вращают относительно, по существу, горизонтальной оси и где каскад снабжен трубами 5 для подачи воздуха, через которые воздух нагнетают, по существу, горизонтально вокруг роторов и, таким образом, вокруг всей фильеры. Расплав минеральных веществ подают вниз по желобу 6 из печи 7 на верхний ротор, с которого его сбрасывают под действием центробежных сил последовательно на другие роторы, посредством чего сбрасывают волокна с роторов и вовлекают их в воздушный поток из одной или большего числа труб 5 для подачи воздуха. Волокна уносят вперед от роторов в виде скопления волокон в камеру 8 для сбора, содержащую крышу 9 и основание 10, определенное непрерывно перемещаемым воздухопроницаемым сборником. Сборник перемещают, по существу, горизонтально от фильера и, таким образом, волокно постепенно собирают на сборнике при его движении от начального положения 12 (ниже которого, по существу, волокно не собирают) к конечному положению 13, в котором волокнистое полотно 14 достигает конечной максимальной глубины.

Из трубы 15 эжектируют струю плотных частиц, направляемую на нижнюю сторону дефлектора 16, расположенного в проеме 20 в крыше 9 для отклонения частиц вниз к сборнику. Расположение эжектора и дефлектора таково, что струя 34 частиц расширяется по ширине и в продольном направлении таким образом, чтобы она простиралась поперек, по существу, полной ширины волокнистого полотна и, таким образом, чтобы, по существу, все частицы можно было собирать на волокнистом полотне между точками 17 и 18. В соответствии с этим начальная зона сбора (А) простирается между точками 12 и 17; промежуточная зона сбора (В) простирается между точками 17 и 18; и конечная зона сбора (С) простирается между точками 18 и 13.

Дефлектор 16 может быть расположен частично внутри и частично снаружи камеры во время действия, но обычно он, в основном или полностью, находится внутри камеры. Для того, чтобы камеру можно было использовать для нормального производства, когда дефлектор не требуется, предпочтительно положение дефлектора можно регулировать, переводя его из рабочего положения в неактивное положение, и обратно. Эти два положения показаны на фиг. 2, где неактивное положение изображено сплошной линией, а рабочее положение - пунктирной линией. Предпочтительно имеется задвижка 17, которую можно отодвигать назад для обеспечения проема 20, когда требуется, и которую можно перемещать вперед для закрывания проема, когда дефлектор 16 поднят в неактивное положение.

Один предпочтительный дефлектор показан на фиг. 3 и 4, и он содержит плиту 21 дефлектора, посредством которой дефлектор можно устанавливать на подходящем открытом каркасе 22, жестко присоединяя дефлектор к выходу 23 эжектора 15. Как показано на фиг. 3 и 4, дефлектор изогнут книзу и несет на его нижней стороне отклоняющие ребра 24 для способствования расширению в поперечном направлении этой струи частиц. Отдаленный конец 25 дефлектора несет отстоящие друг от друга выступающие части, или пальцы, 26, подобным же образом изогнутые книзу. Варьированием длины и наклона

- 7 012109 нижней стороны дефлектора, с которой сталкивается струя частиц, приводят к увеличению продольного расширения (например, увеличению расстояния между точками 17 и 18), которое может достигаться, если отдаленный край является равномерным прямым краем.

На фиг. 4 и 6 показаны выступающие части 26 на отдаленном конце 25 дефлектора, изогнутые книзу под тем же углом, что и плита. Однако, как показано на фиг. 9, предпочтительно, чтобы выступающие части 26 были изогнуты книзу более сильно, чем остальная часть дефлектора.

Вместо или в дополнение к имеющимся ребрам 24, нижняя сторона плиты может быть такой, как это показано на фиг. 5-7. Нижняя сторона плиты на фиг. 5 показана как имеющая центральное основание 27 и крылья 28 и 29, которые проходят немного вверх от основания 27. На фиг. 7 представлен вид (концов пальцев 26), на котором показана степень отклонения вверх. Очевидно, что оно может быть очень небольшим, так как сочетание изогнутости в продольном направлении и расширения наружу дефлектора между передним краем, содержащим опору 21, и отдаленным краем 25 может, таким образом, легко приводить в результате к желательному расширению в поперечном и продольном направлениях струи частиц. В типичном примере ширина отдаленного края 25 по всему дефлектору обычно составляет от 150 до 200 мм, а величина отклонения вверх каждого крыла 28 и 29 от основания 30 определяется маленьким расстоянием «б» между точкой 30 и точкой 31. Обычно отклонение является таким, что расстояние между точками 30 и 31 (например, величина отклонения вверх каждого крыла) составляет от 2 до 15 мм, обычно приблизительно от 5 до 10 мм, когда ширина отдаленного края 25 составляет от 150 до 200 мм.

На фиг. 8 показано поперечное сечение спеченного настила, содержащего средний слой 32, расположенный между двумя лицевыми слоями 33. Средний слой 32 и лицевые слои 33 содержат, по существу, одинаковое количество связующего и минерального волокна, но средний слой 32 обладает значительно более высокой концентрацией частиц гидроксида магния или другой добавки в виде частиц, чем лицевые слои, которые предпочтительно, по существу, свободны от добавки.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ изготовления искусственного стеклянного (ИС) волокнистого продукта, при котором средний слой (32), расположенный между смежными слоями (33), включающий волокноформование из расплава минералов с использованием фильеры, содержащей один или более волокноформующих роторов (1, 2, 3, 4), которые вращаются относительно, по существу, горизонтальной оси;

вовлечение волокон в воздух (5), перемещаемый, по существу, горизонтально в виде скопления волокон;

сбор волокон из скопления в виде волокнистого полотна (14) на проницаемом сборнике (11), который перемещают непрерывно по маршруту, содержащему последовательно начальную зону сбора (А), промежуточную зону сбора (В) и конечную зону сбора (С), за счет чего волокна среднего слоя (32) собирают на сборнике (11) в промежуточной зоне сбора (В), а волокна смежных слоев (33) собирают на сборнике (11) в начальной и конечной зонах сбора (А, С); и формирование ИС волокнистого продукта из полотна (14);

отличающийся тем, что средний слой (32) содержит ИС волокна, смешанные с плотной добавкой в виде частиц, а смежные слои содержат ИС волокна, по выбору смешанные с плотной добавкой в виде частиц в количестве, которое, по существу, меньше, чем в среднем слое; и при этом плотную добавку в виде частиц направляют вниз через скопление волокон как область направляемых вниз частиц (34), которая простирается у поверхности полотна (14) по ширине полотна и в продольном направлении, по существу, только в промежуточной зоне сбора (В).

2. Способ по п.1, в котором подачу вниз плотной добавки в виде частиц осуществляют эжектированием струи добавки в виде частиц в воздух в направлении нижней стороны дефлектора (16) или эжектированием множества струй в воздухе, причем каждую струю направляют на нижнюю сторону другого дефлектора (16), при этом дефлектор или каждый дефлектор расположен в верхней части скопления или над скоплением волокон, причем дефлекторы выполнены с возможностью отклонения плотной добавки в виде частиц вниз в виде отклоняющей области (34) падающих частиц, которая у поверхности полотна простирается, по существу, по ширине полотна и простирается в продольном направлении, по существу, только в промежуточной зоне сбора.

3. Способ по п.2, в котором струю или каждую струю частиц эжектируют, по существу, в продольном направлении маршрута от фильерного устройства.

4. Способ по п.3, в котором нижняя сторона дефлектора или каждого дефлектора содержит отстоящие друг от друга выступающие части (26) на его отдаленном краю (25) для увеличения длины промежуточной зоны сбора.

5. Способ по любому из пп.2-4, в котором дефлектор или каждый дефлектор (16) имеет ребра (24) на его нижней стороне, которые расходятся наружу в направлении эжектирования для отклонения частиц в поперечном направлении по ширине полотна и/или нижняя сторона дефлектора или каждого дефлектора содержит основание (27) и крыло (28, 29), простирающееся вверх с одной или обеих сторон основания

6. Способ по любому предыдущему пункту, в котором по меньшей мере 70 вес.% плотной добавки в виде частиц имеет минимальный размер, составляющий по меньшей мере 0,5 мм, и/или обладает объемной плотностью, составляющей по меньшей мере 500 кг/м³.

7. Способ по любому предыдущему пункту, в котором промежуточная зона сбора имеет такую длину, что от 20 до 70% толщины полотна собирают в промежуточной зоне сбора и от 10 до 40% толщины полотна собирают в каждой из промежуточной и конечной зонах сбора.

8. Способ по любому предыдущему пункту, в котором скопление волокон включает отверждаемое связующее и единый слой полотна пропускают через камеру для термофиксации для изготовления скрепленного листа из волокна, обладающего плотностью волокна от 30 до 200 кг/м³, и в котором дополнительная плотность благодаря добавке в виде частиц составляет от 20 до 60 вес.% продукта.

- 8 012109 и выполненное с возможностью отклонять частицы в поперечном направлении по ширине полотна.

9. Способ по любому предыдущему пункту, в котором волокно изготавливают из камня, шлака или каменной ваты, а добавку выбирают из огнезащитных добавок для улучшения огнезащитных свойств, из акустических добавок для улучшения акустических свойств или из гидрофильных добавок для улучшения свойств, относящихся к садоводству.

10. Устройство для формирования искусственного стеклянного волокнистого продукта, содержащее средний слой между смежными слоями, при этом средний слой содержит плотную добавку в виде частиц, а смежные слои, по существу, свободны от добавок; фильеру (1), содержащую по меньшей мере один волокноформующий ротор (2, 3, 4), установленный с возможностью вращения относительно, по существу, горизонтальной оси; средства (6, 7) для подачи расплава на фильеру; средство (5) для подачи воздуха вокруг фильеры, перемещаемого, по существу, горизонтально, для сбора в виде скопления волокон, сформованных на фильере; сборник (11) для сбора волокон из скопления в виде полотна (14), установленный для транспортирования непрерывно через камеру (8) для сбора и выведения полотна (14) из камеры (8), отличающееся тем, что оно содержит средства (15, 16) в верхней части камеры или над камерой для направления плотной добавки в виде частиц вниз через скопление волокон в виде области (34) падающих частиц, которая у поверхности полотна простирается, по существу, по ширине полотна и простирается в продольном направлении, по существу, только в промежуточной зоне сбора (В) между начальной и конечной зонами сбора (А, С), которые, по существу, свободны от добавки в виде частиц.

11. Устройство по п.10, в котором средства (15, 16) для направления добавки вниз содержат дефлектор или множество дефлекторов и средство для эжектирования струи добавки в виде частиц в воздух на нижнюю сторону дефлектора (16) или для эжектирования каждой из множества струй в воздух на нижнюю сторону другого дефлектора (16), при этом дефлекторы выполнены с возможностью отклонения плотной добавки в виде частиц вниз в виде отклоняющей области (34) падающих частиц, которая у поверхности полотна простирается, по существу, по ширине полотна и простирается в продольном направлении, по существу, только в промежуточной зоне сбора.

12. Устройство по п.11, в котором нижняя сторона дефлектора или каждого дефлектора содержит отстоящие друг от друга выступающие части (26) на его отдаленном краю (25).

13. Устройство по п.11 или 12, в котором дефлектор или каждый дефлектор (16) имеет ребра (24) на его нижней стороне, которые расходятся наружу по направлению к отдаленному краю.

14. Устройство по любому из пп.11-13, в котором нижняя сторона дефлектора или каждого дефлектора содержит основание (27) и крыло (28, 29), простирающееся вверх с одной или обеих сторон основания и выполненное с возможностью отклонять частицы в поперечном направлении по ширине полотна.

15. Устройство по любому из пп.11-14, в котором положение дефлектора (16) или каждого дефлектора (16) можно регулировать между рабочим положением, которое частично находится в камере, и неактивным положением, которое находится над камерой.