ES2250618T3 - Procedimiento y dispositivo de formacion de lana mineral. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo de formacion de lana mineral.Info
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Abstract
Un dispositivo de centrifugación interna de fibras minerales que comprende un centrifugador (1) provisto de una banda periférica (7) perforada con orificios (14) repartidos en una pluralidad de zonas anulares (ZA) dispuestas unas por encima de las otras, considerando el centrifugador en posición de centrifugación, caracterizado porque las zonas anulares se superponen entre sí, estando repartidos los orificios a toda la anchura de cada zona anular, y porque comprende al menos dos zonas anulares (ZA1, ZA2) cuyo número de orificios por unidad de superficie (NS1, NS2) es diferente en un valor superior o igual a 5%, en particular superior o igual a 10%, e incluso a 20%.
Description
Procedimiento y dispositivo de formación de lana
mineral.
El invento se refiere a las técnicas de formación
de fibras minerales o de otros materiales termoplásticos por el
procedimiento de centrifugación interna asociado a un estirado por
una corriente gaseosa a alta temperatura. Se aplica en particular a
la producción industrial de lana de vidrio destinada a entrar por
ejemplo en la composición de productos de aislamiento térmico y/o
acústico.
El procedimiento de formación de fibras al que se
refiere el invento consiste en introducir una masa alargada de
vidrio fundido en un centrifugador, aún llamado plato de formación
de fibras (fibrage), girando a gran velocidad y perforado en su
periferia por un número de orificios muy grande por los que el
vidrio es proyectado en forma de filamentos bajo el efecto de la
fuerza centrífuga. Estos filamentos son entonces sometidos a la
acción de una corriente anular de estirado a temperatura y velocidad
elevadas que discurre a lo largo de la pared del centrifugador,
corriente que los adelgaza y los transforma en fibras. La fibras
formadas son arrastradas por esta corriente gaseosa de estirado
hacia un dispositivo de recepción generalmente constituido por una
banda permeable a los gases. Este procedimiento se denomina
"centrifugación interna".
Este procedimiento ha sido objeto de numerosos
perfeccionamientos, que recaen en particular para algunos sobre el
plato de formación de fibras, para otros sobre los medios de generar
la corriente anular de estirado, por ejemplo gracias a quemadores de
tipo particular. Véanse en especial los documentos
EP-B-0 189 354,
EP-B-0 519 797,
WO-A-97/15532 relativos a este punto.
WO-A-97/15532 relativos a este punto.
Con relación al plato de formación de fibras la
patente FR-A-1.382.917 (solicitada
el 27 de febrero de 1963) describe un órgano de formación de fibras
cuyo principio es siempre utilizado de modo abundante: la materia
fundida es llevada a una cesta que comprende en su pared vertical
orificios a través de los cuales la materia es proyectada sobre la
pared de un cuerpo giratorio, solidario de la cesta, y que comprende
un gran número de orificios. Se llama "banda" del plato de
formación de fibras a esta pared. A fin de obtener un formación de
fibras de calidad los orificios están repartidos sobre hileras o
filas anulares y los diámetros de los orificios son variables según
la hilera a la que pertenecen, yendo este diámetro en disminución
desde la parte alta de la banda hasta su parte inferior.
Se conoce por otra parte por el documento
US-A- 4.689.061 un centrifugador que comprende una
pluralidad de zonas anulares, que están espaciadas entre sí en un
paso constante que no contienen ningún orificio, y cuya anchura de
banda es constante, yendo el tamaño de los orificios en aumento a
partir de la zona inferior hacia la zona superior.
En el marco del invento, se define la "parte
alta" del centrifugador como comprendida en referencia al
centrifugador dispuesto en posición de centrifugación, es decir
según un eje (de rotación) sensiblemente vertical.
Se han aportado mejoras a este principio de base,
como se ha mostrado en particular en la patente
FR-A-2.443.436 donde medios permiten
obtener un flujo laminar de la materia fundida desde la parte alta
hacia la parte baja de la banda del plato.
El invento tiene entonces por propósito una
mejora del dispositivo y del procedimiento de formación de fibras
por centrifugación interna de fibras minerales, mejora que tiene en
cuenta en particular la calidad de la fibras obtenidas y el aumento
de rendimiento del procedimiento.
El invento tiene en primer lugar por objeto un
dispositivo de centrifugación interna de fibras minerales que
comprende un centrifugador provisto de una banda periférica
perforada con orificios repartidos en una pluralidad de zonas
anulares dispuestas unas por encima de las otras, considerando el
centrifugador en posición de centrifugación, cuyas zonas anulares se
superponen entre sí, estando repartidos los orificios a toda la
anchura de cada zona anular, y que comprende al menos dos zonas
anulares cuyo número de orificios por unidad de superficie (NS) es
diferente en un valor superior o igual a 5%, en particular superior
o igual a 10%, e incluso a 20%.
En un modo de realización preferido del invento,
la zona anular que comprende el mayor número medio de orificios por
unidad de superficie está situada bajo otra zona anular que
comprende un número medio de orificios por unidad de superficie
inferior, considerando el centrifugador en posición de formación de
fibras.
Se denomina "zona anular" una zona de la
banda del centrifugador comprendida entre dos planos perpendiculares
del eje (de rotación) del centrifugador. En el marco del invento, se
define tal zona anular como una región en la que el número de
orificios por unidad de superficie es sensiblemente constante en
toda la parte de la periferia de la banda comprendida en dicha zona
anular.
Se define el número de orificios por unidad de
superficie, NS, como el número de orificios comprendido en un
elemento de superficie de la zona anular, en particular del orden
del centímetro cuadrado, referido a la superficie de este elemento
de superficie. Se considera que el número de orificios por unidad de
superficie es sensiblemente constante si varía en menos del 0,5%
sobre el conjunto de los elementos de superficie de una misma zona
anular. Una zona anular puede comprender un sólo orificio por
segmento vertical pero comprender usualmente varios, en particular
entre 4 y 15. Se denomina "segmento vertical" una parte de una
zona anular, limitada sobre el eje vertical por cada uno de los
planos definidos anteriormente, tal como se observa por término
medio como un sólo orificio sobre un eje horizontal observando el
centrifugador en posición de formación de fibras.
Tradicionalmente, se fabrican fibras minerales
con un centrifugador en el que el número de orificios por unidad de
superficie es constante en toda la altura de la banda el
centrifugador. En efecto, un centrifugador tradicional es perforado
por electroerosión, con un peine compuesto por electrodos repartidos
en línea en el que el paso entre electrodos es constante. Se procede
por perforación simultánea de los orificios de una columna vertical
de orificios, luego se desplaza al peine para proceder a la
perforación de la columna siguiente después de haber desplazado el
peine a lo largo de la banda en una distancia correspondiente a la
separación horizontal entre el centro de agujeros consecutivos.
Esta técnica permite una perforación muy precisa
y las variaciones del número de orificios por unidad de superficie
son extremadamente pequeñas, en particular de menos de 1 por
mil.
Un centrifugador comprende en general entre 2000
y 40.000 orificios, en particular para diámetros medios del
centrifugador respectivamente comprendidos entre 200 y 800 mm.
Se ha revelado que se podría aumentar
considerablemente la calidad de los colchones o capas fibrosos, en
particular sus propiedades mecánicas obteniendo al mismo tiempo una
reducción muy significativa del consumo energético, por tanto del
rendimiento del procedimiento de formación de fibras, utilizando un
dispositivo según el invento.
Este efecto es particularmente notable pues es
conocido disminuir, a tirada constante, el consumo energético cuando
el número de orificios para una misma altura de banda aumenta pues
cuanto más se divide la materia fundida, menos energía es necesario
para estirarla. Sin embargo cuando se aumenta el número de orificios
para una misma altura de banda con un centrifugador tradicional, la
calidad de las capas fibrosas producidas no aumenta, antes bien
tiene tendencia a disminuir, mientras que con el dispositivo según
el invento es posible mejorar conjuntamente las propiedades de los
productos y el rendimiento del procedimiento.
Se recuerda que en el texto se hace referencia a
un centrifugador observado en la posición de centrifugación es decir
con la banda, que comprende los orificios, dispuesta de manera
sensiblemente vertical, alrededor del eje por el que el material
fundido es aportado durante la formación de fibras. El material
fundido es aportado por la "parte alta" del centrifugador en
esta posición. El fondo del centrifugado es sensiblemente horizontal
y las zonas anulares son paralelas a este fondo y se superponen
entre sí en este modo de observación.
Un centrifugador según el invento comprende al
menos dos zonas anulares superpuestas, teniendo la más baja un mayor
número de orificios por unidad de superficie que la que está situada
por encima de esta última. En un modo de realización preferido el
centrifugador comprende al menos tres zonas anulares superpuestas en
las que cada una de estas zonas comprende un número de orificios por
unidad de superficie superior al de la zona anular más próxima y
situada por encima de la zona anular considerada.
Según un modo de realización preferido los
orificios de cada zona anular están reagrupados en hileras, con un
diámetro de orificio (d) sensiblemente constante en cada zona anular
y decreciente de una zona anular a otra, de la parte alta hacia
abajo de la banda periférica del centrifugador en posición de
centrifugación.
En el invento, es entonces ventajoso que al menos
dos hileras adyacentes tengan orificios de diámetros diferentes, y
más precisamente, que las hileras tengan, desde la parte alta hacia
abajo de la banda periférica, diámetros de orificios decrecientes
(generalmente todos los orificios de una misma hilera tienen el
mismo diámetro). Se pueden así prever, desde la parte alta hacia
abajo, n hileras de orificios de un diámetro lado, luego p hileras
de orificios de un diámetro menor, luego t hileras de orificios de
un diámetro aún reducido, etc., con n, p y t \geq 1.
Se podrá por ejemplo tener así una primera zona
anular, ZA1, constituida por n hileras, una segunda ZA2, constituida
por p hileras, una tercera, ZA3, constituida por t hileras.
Estableciendo así una especie de "gradiente"
decreciente en el tamaño de orificios desde la parte alta hacia
abajo, se ha comprobado una mejora en la calidad de formación de
fibras. Se han podido así reducir las diferencias en la manera en la
que los filamentos extraídos de las hileras más altas eran extruídos
con relación a los de las hileras más bajas: este "gradiente"
permite un desarrollo de los filamentos primarios a la salida de
orificios y un estirado que limita los cruces de las trayectorias, y
por tanto los choques, entre las fibras en curso de estirado que
provienen de hileras de orificios diferentes de donde se desprende
la ganancia de calidad observada.
Esta configuración está adaptada particularmente
para la producción de lanas minerales poco densas.
En ciertos casos, por el contrario, se desea
favorecer los choques de la fibras entre sí a fin de reducir su
longitud. Estos casos corresponden a la producción de lanas
minerales densas, particularmente adaptadas para los paneles
utilizados como elementos de tejado. En estos casos se podrá, por
ejemplo, hacer alternar el tamaño de los orificios de una zona a
otra, y se puede así prever, desde la parte alta hacia abajo n
hileras de orificios de un diámetro dado, luego p hileras de
orificios de un diámetro superior, luego t hileras de orificios de
un diámetro inferior al de los orificios de la hilera situada por
encima, etc.
Ventajosamente, las hileras están espaciadas
entre sí en una distancia comprendida entre 1 y 2 mm, en particular
entre 1,2 y 1,8 mm, de preferencia con un paso de desplazamiento de
una hilera a la otra comprendido entre 1 y 2 mm, por ejemplo entre
1,2 y 1,6 mm.
De preferencia, el diámetro (d) de al menos una
parte de los orificios del centrifugador es como máximo de 1,5 o 1,2
mm, en particular comprendido entre 1,1 y 0,5 mm, por ejemplo entre
0,9 y 0,7 mm.
Según otro modo de realización del dispositivo
según el invento, la distancia, D, entre los centros de orificios
contiguos más próximos de una misma zona anular es sensiblemente
constante en el conjunto de una misma zona anular y esta distancia,
D, varía de una zona a otra en al menos un 3%, o sea en al menos un
5% e incluso un 10% o más, y éste decrecimiento desde la parte alta
hacia abajo, considerando el centrifugador en posición de formación
de fibras.
De preferencia la distancia, D, está comprendida
entre 0,8 y 3 mm, por ejemplo entre 1 y 2 mm e incluso entre 1,4 y
1,8 mm.
Ventajosamente, el centrifugador según el invento
es elegido de diámetro medio, designado DM, inferior o igual a 800
mm, en particular de al menos 200 mm.
De preferencia el centrifugador está desprovisto
de fondo en su parte baja (opuesta a la "parte alta" del
centrifugador tal como se ha definido anteriormente).
Según el modo realización precedente, el
centrifugador está asociado, en particular por ensamblaje mecánico,
con una cesta en la que se expande el vidrio fundido, y que es
arrastrada a la misma velocidad que el centrifugador.
Según un modo de realización preferido, el
dispositivo según el invento comprende al menos un medio que genera
un chorro de estirado gaseoso a alta temperatura en forma de un
quemador anular, en particular según las enseñanzas de las patentes
EP-A-0.189.354 y
EP-A-0.519.797 de la
solicitante.
Ventajosamente, el quemador anular es un quemador
tangencial que comprende medios para dar al chorro de estirado
gaseoso una componente tangencial con relación al borde horizontal
exterior del centrifugado, y en particular según la enseñanza de la
patente EP-A-0.189.354 de la
solicitante.
Se obtiene así un ángulo de inclinación del
chorro de estirado gaseoso con relación al eje del quemador.
Puede también ser utilizado un medio de
calefacción "interno" al centrifugador, del tipo quemador
interno. Este puede desempeñar diferentes misiones en particular
terminar el acondicionamiento térmico del vidrio fundido en la
"cesta" de centrifugador (término explicado más abajo con ayuda
de las figuras), mantener a temperatura apropiada la reserva de
vidrio en el centrifugador a fin de volver a fundir de modo continuo
la fibras susceptibles de quedar pegadas sobre las paredes externas
de centrifugador.
El medio de calefacción "externo" del tipo
inductor anular puede ser ventajosamente combinado con este medio de
calefacción interno, permite igualmente controlar mejor la
temperatura de la reserva de vidrio y la nueva fusión de las fibras
pegadas. Se ha comprobado de hecho que, generalmente, para pequeñas
tiradas era suficiente haber recurrido simplemente a un quemador
interno, mientras que para tiradas elevadas, el inductor anular se
revelaba necesario, viniendo el quemado interno opcionalmente a
completarlo ventajosamente.
El invento tiene por objeto un procedimiento de
formación de fibras minerales por centrifugación interna asociado a
un estirado gaseoso a alta temperatura, que pone en práctica el
dispositivo anterior. El material a conformar en fibras es vertido
en un centrifugador cuya banda periférica está perforada con
orificios repartidos en una pluralidad de zonas anulares dispuestas
unas encima de las otras considerando el centrifugador en posición
de centrifugación. Comprende al menos dos zonas anulares, ZA1 y ZA2,
cuyo número de orificios por unidad de superficie NS1, NS2, es
diferente en un valor superior o igual a 5%, en particular superior
o igual a 10%, e incluso a 20%, y la zona anular que comprende el
mayor número de orificios por unidad de superficie está situada bajo
la otra zona anular considerando el centrifugador en posición de
formación de fibras.
El centrifugador es ventajosamente aquél cuyas
características han sido descritas más arriba.
El estirado gaseoso en caliente es operado
ventajosamente por un quemador anular del que se pueden elegir los
parámetros de funcionamiento de la manera siguiente:
- se puede regular de preferencia la temperatura
de los gases a la salida del quemador al menos a 1.350ºC, en
particular al menos a 1.400ºC y por ejemplo entre 1.400 y 1.500ºC,
en particular entre 1.430 y 1.470ºC. Se adapta a continuación la
temperatura en función del tipo de composición mineral de fibras,
según en particular su comportamiento al viscosímetro.
- ventajosamente, se regula también la velocidad
de los gases emitidos por el quemador al menos a 200 m/s, medida
justo a la salida de los labios del quemador, en particular a
valores comprendidos entre 200 y 295 m/s,
- finalmente se regula de preferencia la anchura
anular de los gases a la salida del quemador a valores comprendidos
entre 5 mm y 9 mm.
Cuando el procedimiento del invento ha recurrido
a un medio para canalizar los gases de estirado en caliente y/o el
material expulsado por los orificios de centrifugador bajo el efecto
de la fuerza centrífuga, se trata ventajosamente de una corona de
soplado de gas que está como máximo a temperatura ambiente, y a una
presión de gas de alimentación comprendida entre 0,5 y 2,5.10^{5}
Pa, en particular 0,7 a 2.10^{5} Pa.
Se puede recurrir a un inductor para calentar la
zona más baja del centrifugador y evitar o limitar la creación de un
gradiente de temperatura sobre la altura del centrifugador.
El invento tiene igualmente por objeto la
utilización de las fibras minerales obtenidas por el dispositivo y/o
el procedimiento descrito más arriba para fabricar productos de
aislamiento térmico y/o acústico.
El invento será detallado continuación con ayuda
de ejemplos no limitativos ilustrados por las figuras
siguientes:
La fig. 1: una vista parcial del dispositivo de
centrifugación según el invento,
La fig. 2: una vista parcial del centrifugador
según el invento,
La fig. 1 representa por tanto una vista parcial
de un sistema de centrifugador interno con estirado por gas caliente
adaptado a partir de los conocidos de la técnica anterior y
descritos en particular, en las patentes
EP-A-91.866,
EP-A-189.354 y
EP-A-519.797, a las que se hará
referencia para más detalles sobre la generalidad de este modo de
formación de fibras.
El sistema comprende un centrifugador 1 fijado
sobre un árbol 2. El árbol y el centrifugador están animados de un
movimiento de rotación rápido por medio de un motor no representado.
El árbol 2 es hueco y el vidrio en estado fundido fluye desde los
medios de alimentación no representados en el árbol 2 hasta la
"cesta" 3 en la que se expande el vidrio fundido. La cesta 3 es
igualmente arrastrada en rotación de manera que el vidrio fundidos
proyectado sobre la pared periférica 4 que está perforada con
orificios y, desde ella, en forma de masas alargadas voluminosas 6
sobre la pared periférica 7, usualmente denominada "banda", del
centrifugador 1, que van a formar sobre esta pared una reserva
permanente de vidrio fundido que viene a alimentar los orificios
circulares 14 perforados en dicha pared. Esta pared 7 está inclinada
aproximadamente de 5 a 10º con relación a la vertical. Numerosos
orificios circulares 14 dispuestos en hileras, salen de los conos de
circulación 8 prolongándose en ante-fibras 15,
proyectadas en la corriente gaseosa anular emitida por el quemador
9. Bajo la acción de esta corriente, éstas
ante-fibras se estiran, generando su parte terminal
fibras 10 discontinuas recogidas a continuación y bajo
centrifugador. El sistema comprende además una corona de soplado 11
que crea una "capa gaseosa" que rodea la corriente gaseosa
anular generada por el quemador 9. Se utiliza igualmente de modo
opcional una corona de inducción 12 bajo el centrifugador 1 y/o un
quemador interno no representado.
En las condiciones estándar, la separación entre
las líneas que pasan por el centro de dos hileras paralelas de
orificios, denominada paso de desplazamiento, es constante en toda
la altura de la banda. En estas condiciones, la distancia entre los
centros de los orificios contiguos de una misma hilera es igualmente
constante.
Por tanto, en un centrifugador estándar el número
de orificios por unidad de superficie es constante en el conjunto de
la superficie de la banda.
En condiciones estándar de funcionamiento, tal
dispositivo permite obtener fibras de diámetro medio de al menos 2
\mum, en particular del orden de 3 hasta 12 \mum.
El invento ha consistido por tanto en optimizar
el procedimiento de formación de fibras modificando la repartición
de los orificios sobre la banda 7 del centrifugador.
La adaptación más significativa hecha en el marco
del invento aparece en la fig. 2.
La fig. 2 representa una vista parcial de cara de
la banda 7 del centrifugador 1 donde están representados de manera
sombreada los orificios 14 perforados en dicha banda.
En esta figura se representan dos zonas anulares
superpuestas ZA1 y ZA2, estando ZA2 bajo ZA1 cuando se observa el
dispositivo en posición de formación de fibras. En el caso
representado, cada una de estas zonas anulares comprende tres
hileras de edificios circulares 14. En la zona anular ZA1 las
hileras presentan un paso de desplazamiento P1, los orificios un
diámetro d1, la distancia D1 separa los centros de los orificios 14
más próximos, y distancia entre bordes más próximos de orificios
contiguos vale DB1, y el número de orificios por unidad de
superficie vale NS1 en la zona ZA1. En la zona anular ZA2, estos
parámetros son respectivamente P2, d2, D2, DB2 y
NS2.
NS2.
El paso de desplazamiento entre ZA1 y ZA2 es
designado P 1/2.
Se observa que por una parte d2 es inferior a d1,
y por otra parte que P2 y D2 son respectivamente inferiores a P1 y
D1. En consecuencia, NS2 es muy superior a NS1.
Esta representación no es en ninguna forma
limitativa y una banda 7 de un centrifugador 1 puede comprender más
de dos zonas anulares, comprendiendo cada una de dichas zonas al
menos una serie de orificios 14.
A fin de ilustrar el interés del centrifugador
según el invento se han efectuado ensayos comparativos por una parte
con un centrifugado estándar, por otra parte con un centrifugador
según el invento. Las características de los dos centrifugadores que
han sido elegidos para tener el mismo diámetro medio, DM, y la misma
superficie de banda, o sea una altura de banda perforada idéntica,
están presentadas en la tabla 1. Cada uno de centrifugadores
comprende tres zonas anulares constituidas cada una por varias
hileras de orificios de diámetro y de separaciones constantes en una
hilera.
El número de orificios por hilera es designado
NO, y el número de orificios por unidad de superficie, NS, se
calcula según: NS = NO/(\pi.D.P). Es expresado aquí en número de
orificios por mm^{2}.
Se comprueba que el número de orificios por
unidades superficie es constante para el centrifugador estándar. En
el caso del centrifugador según el invento, es variable por zona
anular y este número, NS, es inferior al del centrifugador estándar
para la zona anular más alta, ZA1, y luego superior al del
centrifugador estándar para las otras zonas anulares, ZA2 y ZA3. Se
observa que para el centrifugador según el invento, el número de
orificios por unidad de superficie es creciente por zona, desde la
parte alta hacia abajo del centrifugador en aproximadamente 25 a 30%
de una zona a
otra.
otra.
Los dos centrifugadores han sido fabricados a
partir de la misma aleación, conocida bajo la referencia SG30,
producida en particular por la sociedad SEVA. El centrifugador
estándar ha sido perforado por la técnica de electroerosión descrita
anteriormente, mientras que los orificios del centrifugador según el
invento han sido perforados por bombardeo electrónico. Puede
considerarse igualmente una perforación por láser.
Se han fabricado productos con cada uno de los
centrifugadores en condiciones de tiradas equivalentes.
Los tipos de productos fabricados, las
condiciones de formación de fibras y las propiedades mecánicas
medidas sobre los productos obtenidos han sido recogidas en la tabla
2.
La finura de las fibras es determinada por el
valor de su micronaire (F) en 5 g. La medida del micronaire llamada
también "índice de finura" da cuenta de la superficie
específica gracias a la medida de la pérdida de carga aerodinámica
cuando una cantidad dada de fibras extraídas de una capa no
lubricada es sometida a una presión dada de un gas - en general aire
o nitrógeno. Esta medida es usual en las unidades de producción de
fibras minerales, es normalizada para la medida de fibra de algodón
(DIN 53941 o ASTM D 1448) y utiliza un aparato llamado "aparato
micronaire". En el caso presente se asegura que los productos
tienen el mismo índice de finura lo que aquí se traduce por un mismo
caudal (l/min).
Los productos obtenidos son del mismo tipo, es
decir del mismo espesor nominal, de la misma masa volumétrica. Para
obtenerlos, se ha utilizado un mismo quemador, en este caso un
quemador tangencial, con una inclinación del chorro gaseoso de
aproximadamente 10º. Las cestas utilizadas son de la misma
geometría. La presión del quemador está expresada en milímetros de
columna de agua (mm CE).
Estos productos están todos impregnados con el
mismo aglutinante formofenólico, con 4,7% del aglutinante con
relación al peso de fibras.
Se compara la energía necesaria para obtener
productos del mismo tipo, es decir en particular la cantidad de aire
y de gas aportados para la combustión. El caudal de aire o de gas
está expresado en normo-metro cúbico por hora
(Nm^{3}/h).
Se comparan igualmente las propiedades medidas
sobre los productos del mismo tipo con cada uno de los
centrifugadores.
La recuperación de espesor es definida como la
relación (en %) entre el espesor después del ensayo de compresión y
el espesor nominal. Hay que observar que el espesor del producto
fabricado antes del ensayo de compresión, es superior al espesor
nominal. En el caso de los ensayos mencionados, el espesor del
producto fabricado es de 144 mm para un espesor nominal de 80
mm.
Se deduce por tanto de la tabla 2 que el espesor
de la capa fibrosa descargada después de 12 días de ensayos de
compresión es de aproximadamente el 90% del espesor inicial (espesor
de fabricación) de la capa fibrosa con el centrifugador según el
invento, y de aproximadamente el 80% del espesor inicial con un
centrifugador
estándar.
estándar.
Para proceder al ensayo de compresión anterior se
preparan paneles de capas fibrosas después de fabricación que se
cargan para obtener un índice de compresión de 8/1, o sea en el caso
mencionado un espesor comprimido de aproximadamente 18 mm. Después
del tiempo de compresión mencionado (12 días, 1 mes) se descargan
los paneles (4 paneles son ensayados por tiempo de compresión) y se
determina el espesor medio después del ensayo de compre-
sión.
sión.
La "resistencia a tracción" es determinada a
partir de una probeta en forma de anillo cortado con un porta piezas
en una capa de producto fibroso. La "resistencia a tracción" se
expresa como el límite de la fuerza de tracción (fuerza de rotura
del anillo separado por dos mandiles circulares y paralelos de 12,5
mm de radio, con una velocidad de carga de 300 mm/min) referida a la
masa de la probeta y se expresa en gf/g.
La probeta, cargada al comienzo del ensayo, es un
anillo tórico sensiblemente elíptico de 122 x 76 mm de ejes grande y
pequeño y de 26 mm de espesor del toro. 15 probetas son ensayadas
por producto. Este ensayo se refiere a las normas BIFT
5012-76 y ASTM C 681-76.
La resistencia a tracción es medida sobre el
producto después de fabricación y, a fin de estimar la aptitud al
envejecimiento del producto después de un ensayo de autoclave. La
duración de ensayo de autoclave es de 15 minutos, a una temperatura
de 107ºC, una presión de 0,8 bar y 100% de humedad.
De la tabla 2 se comprueba que para un producto
del mismo tipo se obtienen propiedades mecánicas netamente mejoradas
con el dispositivo según el invento comparado con el dispositivo
estándar y conjuntamente la energía necesaria para producir la
fibras es reducida significativamente.
En efecto la presión del quemador es menor,
inferior aproximadamente en un 20% con el centrifugador según el
invento comparado con los resultados con el centrifugador estándar.
Conjuntamente los caudales de fluido, aire y gas son inferiores
relativamente en un 10% aproximadamente. El rendimiento energético
del procedimiento es por tanto aumentado muy ventajosamente con el
centrifugador según el invento.
La mejora de las propiedades mecánicas recae a la
vez sobre la recuperación de espesor, que es aproximadamente 10%
superior con el centrifugador según el invento comparado con los
productos obtenidos con un centrifugador estándar, e igualmente
sobre la resistencia a tracción que es mejorada en aproximadamente
20%.
Además de estos resultados notables, se ha podido
comprobar que, de manera inesperada, el aumento del número de
orificios del centrifugador no tiene incidencia negativa sobre la
duración de vida del centrifugador, cuando éste está realizado según
las enseñanzas del invento.
En las condiciones de formación de fibras
definidas en la tabla 2, la duración de vida del centrifugador según
el invento ha sido de aproximadamente 370 horas y la del
centrifugador estándar de 300 horas aproximadamente.
Igualmente se comprueba que la calidad de los
productos no varía significativamente con el tiempo de utilización
en formación de fibras de un plato mientras se podría temer que el
aumento del número de agujeros por unidad de superficie podría
conducir a un envejecimiento acelerado del centrifugador acompañado
de una degradación rápida de las propiedades del producto en el
curso de la formación de fibras con un mismo plato.
Se observa que la configuración descrita para el
centrifugador según el invento en la tabla 1 es particularmente
ventajosa desde un punto de vista geométrico. En efecto, al aumentar
el número de orificios en el centrifugador, los inventores han
sabido definir una configuración geométrica en la que la separación
entre bordes de orificios, DB1, está aumentada con relación a la del
centrifugador estándar en la zona anular, ZA1, en que los orificios
presentan el mayor diámetro, D1, y en que la corrosión y la erosión
son las más activas. En la zona anular intermedia, ZA2, La
separación entre bordes de orificios, DB2, es idéntica en las dos
configuraciones, y en la zona anular, ZA3, de diámetro inferior, D3,
la configuración elegida permite disminuir la distancia entre bordes
de orificios, DB3, lo que no es perjudicial pues la corrosión y la
erosión son menores en ella. Se preservan así, muy ventajosamente,
las cualidades mecánicas del centrifugador según el invento y se
puede mantener, e incluso aumentar su duración de vida con relación
a un centrifugador estándar, aumentando al mismo tiempo
considerablemente el número de
orificios.
orificios.
El invento no se limita a estos tipo de
realización y debe ser interpretado de manera no limitativa, y
englobando cualquier dispositivo de centrifugación interna de fibras
minerales que comprende un centrifugador provisto de una banda
periférica perforada con orificios repartidos en una pluralidad de
zonas anulares dispuestas unas por encima de las otras, considerando
el centrifugador en posición de centrifugación, con al menos dos
zonas anulares de las que el número de orificios por unidad de
superficie (NS) de un valor superior o igual a 5%, en particular
superior o igual a 10%, e incluso a 20%, así como cualquier
procedimiento que utilice tal dispositivo de centrifugación
interna.
interna.
| Centrifugador | Centrifugador | |
| estándar | según el invento | |
| Diámetro (mm) | 600 | 600 |
| Altura de banda perforada (mm) | 34,25 | 34,25 |
| Número de zona anular (ZA) | 3 | 3 |
| Primera zona anular ZA1 | ||
| \hskip0,5cm \rightarrow número de hileras | 4 | 6 |
| \hskip0,5cm \rightarrow diámetro d1 | 1,0 | 0,9 |
| \hskip0,5cm \rightarrow distancia D1 | 1,7 | 1,8 |
| \hskip0,5cm \rightarrow distancia entre bordes DB1 | 0,7 | 0,9 |
| \hskip0,5cm \rightarrow paso de desplazamiento P1 | 1,49 | 1,56 |
| \hskip0,5cm \rightarrow número de orificios por hilera NO1 | 1100 | 1047 |
| \hskip0,5cm \rightarrow orificios/superficie NS1 | 0,39 | 0,36 |
| \hskip0,5cm \rightarrow paso de desplazamiento P 1/2 | 1,49 | 1,75 |
| Segunda zona anular ZA2 | ||
| \hskip0,5cm \rightarrow número de hileras | 7 | 8 |
| \hskip0,5cm \rightarrow diámetro d2 | 0,9 | 0,8 |
| \hskip0,5cm \rightarrow distancia D2 | 1,7 | 1,6 |
| \hskip0,5cm \rightarrow distancia entre bordes DB2 | 0,8 | 0,8 |
| \hskip0,5cm \rightarrow paso de desplazamiento P2 | 1,49 | 1,39 |
| \hskip0,5cm \rightarrow número de orificios por hilera NO2 | 1100 | 1178 |
| \hskip0,5cm \rightarrow orificios/superficie NS2 | 0,39 | 0,45 |
| \hskip0,5cm \rightarrow paso de desplazamiento P 2/3 | 1,49 | 1,55 |
| Tercera zona anular ZA3 | ||
| \hskip0,5cm \rightarrow número de hileras | 13 | 12 |
| \hskip0,5cm \rightarrow diámetro d3 | 0,8 | 0,7 |
| \hskip0,5cm \rightarrow distancia D3 | 1,7 | 1,4 |
| \hskip0,5cm \rightarrow distancia entre bordes DB3 | 0,9 | 0,7 |
| \hskip0,5cm \rightarrow paso de desplazamiento P3 | 1,49 | 1,22 |
| \hskip0,5cm \rightarrow número de orificios por hilera NO3 | 1100 | 1345 |
| \hskip0,5cm \rightarrow orificios/superficie NS3 | 0,39 | 0,58 |
| Centrifugador | Centrifugador | |
| estándar | según el invento | |
| Tipo de producto: | ||
| \hskip0,5cm Espesor nominal (mm) | 80 | 80 |
| \hskip0,5cm Densidad (Kg/m^{3}) | 9,5 | 9,5 |
| \hskip0,5cm Micromaire (1/mm, 5 g) | 13,4 | 13,5 |
| \hskip0,5cm \Lambda (mW/mK) | 41,6 | 41,2 |
| Condiciones de formación de fibras | ||
| \hskip0,5cm Tirada (t/j) | 23 | 23 |
| \hskip0,5cm Quemador | tangencial | tangencial |
| \hskip0,5cm Cesta | estándar | estándar |
| \hskip0,5cm Presión quemador (mm CE) | 668 | 562 |
| \hskip0,5cm Caudal de aire (Nm^{3}/h) | 1953 | 1743 |
| \hskip0,5cm Caudal de gas (Nm^{3}/h) | 120 | 111 |
| Propiedades mecánicas de los productos | ||
| \hskip0,5cm Recuperación de espesor a los doce días | 126 | 131 |
| \hskip0,5cm Recuperación de espesor al mes | 116 | 126 |
| \hskip0,5cm Resistencia a tracción después de fabricación (gf/g) | 180 | 220 |
| \hskip0,5cm Resistencia a tracción después de 15 minutos de autoclave (qf/g) | 126 | 150 |
Claims (14)
1. Un dispositivo de centrifugación interna de
fibras minerales que comprende un centrifugador (1) provisto de una
banda periférica (7) perforada con orificios (14) repartidos en una
pluralidad de zonas anulares (ZA) dispuestas unas por encima de las
otras, considerando el centrifugador en posición de centrifugación,
caracterizado porque las zonas anulares se superponen entre
sí, estando repartidos los orificios a toda la anchura de cada zona
anular, y porque comprende al menos dos zonas anulares (ZA1, ZA2)
cuyo número de orificios por unidad de superficie (NS1, NS2) es
diferente en un valor superior o igual a 5%, en particular superior
o igual a 10%, e incluso a 20%.
2. Un dispositivo según la reivindicación 1ª,
caracterizado porque la zona anular que comprende el mayor
número medio de orificios por unidad de superficie está situada bajo
otra zona anular que comprende un número medio de orificios por
unidad de superficie inferior, considerando el centrifugador en
posición de formación de fibras.
3. Un dispositivo según una de la
reivindicaciones 1ª o 2ª, caracterizado porque los orificios
(14) de cada zona anular están reagrupados en hileras, con un
diámetro de orificio (d) sensiblemente constante en cada zona anular
y decreciente de una zona anular a otra, de la parte alta hacia
abajo de la banda periférica del centrifugador (7) en posición de
centrifugación.
4. Un dispositivo según la reivindicación 3ª,
caracterizado porque las hileras están espaciadas unas de
otras en una distancia comprendida entre 1 y 2 mm, en particular
entre 1,2 y 1,8 mm, de preferencia con un paso de desplazamiento de
una hilera a la otra comprendido entre 1 y 2 mm, por ejemplo entre
1,2 y 1,6 mm.
5. Un dispositivo según una de la
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
diámetro (d) de al menos una parte de los orificios (14) del
centrifugador (1) es como máximo de 1,5 o 1,2 mm, en particular
comprendido entre 1,1 y 0,5 mm, por ejemplo entre 0,9 y 0,7 mm.
6. Un dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
distancia (D) entre los centros de los orificios más próximos
contiguos de una misma zona anular (ZA) es sensiblemente constante
en el conjunto de una misma zona anular y porque esta distancia (D)
varía de una zona a otra en al menos 3%, o al menos 5%, e incluso
10% o más, y que es decreciente de la parte alta hacia abajo,
considerando el centrifugador (1) en posición de formación de
fibras, con una distancia D en particular comprendida entre 0,8 y 3
mm, por ejemplo entre 1 y 2 mm, e incluso entre 1,4 y 1,8 mm.
7. Un dispositivo según una de la
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
centrifugador (1) presenta un diámetro medio (DM) inferior o igual a
800 mm, en particular de al menos 200 mm.
8. Un dispositivo según una de la
reivindicaciones precedentes caracterizado porque el
centrifugador (1) está asociado a una cesta (3) en la que se expande
el vidrio fundido.
9. Un dispositivo según una de la
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
al menos un medio que genera un chorro de estirado gaseoso a alta
temperatura en forma de un quemador anular (9).
10. Un dispositivo según la reivindicación 9ª,
caracterizado porque el quemador anular (9) es un quemador
tangencial que comprende medios para dar al chorro de estirado
gaseoso una componente tangencial con relación al borde exterior
horizontal del centrifugador.
11. Un centrifugador (1) provisto de una banda
periférica (7) perforada con orificios (14) repartidos en una
pluralidad de zonas anulares (ZA) dispuestas unas por encima de las
otras considerando el centrifugador en posición de centrifugación,
caracterizado porque las zonas anulares se superponen entre
sí, estando repartidos los orificios en toda la anchura de cada zona
anular, y porque el centrifugador (1) comprende al menos dos zonas
anulares (ZA1, ZA2) cuyo número de orificios por unidad de
superficie (NS1, NS2) es diferente en un valor superior o igual a
5%, en particular superior o igual a 10%, e incluso a 20%.
12. Un centrifugador (1) según la reivindicación
11ª, caracterizado porque está desprovisto de fondo.
13. Un procedimiento de formación de fibras
minerales por centrifugación interna asociado a un estirado gaseoso
a alta temperatura, en que el material a formar en fibras es vertido
en un centrifugador (1) cuya banda periférica está perforada con
orificios (14) repartidos en una pluralidad de zonas anulares (ZA)
dispuestas unas por encima de las otras considerando el
centrifugador en posición de centrifugación, caracterizado
porque pone en práctica el dispositivo según una de la
reivindicaciones 1ª a 10ª.
14. Utilización de las fibras minerales obtenidas
por el dispositivo según una de las reivindicaciones 1ª a 10ª y/o
por el procedimiento según la reivindicación 13ª para fabricar
productos de aislamiento térmico y/o acústico.
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