FI94749C - Menetelmä ja laite kuitujen valmistamiseksi sisäisellä sentrifugoinnilla sekä sovellutus tiettyjen lasien kuidutukseen - Google Patents

Description

1 94749

Menetelmä ja laite kuitujen valmistamiseksi sisäisellä sent- rifugoinnilla sekä sovellutus tiettyjen lasien kuidutukseen 5 Esillä oleva keksintö koskee kuitujen valmistustekniikoita lähtökohtana jokin korkean sulamispisteen omaava, esimerkiksi lasin tai basaltin tyyppiä oleva kestomuoviaine. Erityisesti keksintö koskee menetelmää mineraalikuitujen valmistamiseksi sisäisellä sentrifugoinnilla, jossa menetelmässä 10 kuidutettava aines kaadetaan sulassa tilassa sentrifugin sisäpuolelle, jonka sentrifugin ympäryskaista on heikosti lämpöä johtavaa materiaalia ja on lävistetty hyvin suurella määrällä poistoaukkoja.

15 Keksintö koskee myös kuidutuslaitetta ja laitteen käyttöä tiettyjen mineraalikuitujen valmistamiseksi sekä laitteella valmistettuja basalttikuituja.

Keksinnön tavoitteena on myös mainitun menetelmän soveltami-20 nen verrattain kovien lasien kuidutukseen, joiden lasien kohdalla kuidutukseen sopivaa viskositeettia vastaava lämpötila on hyvin lähellä niiden kiteytymislämpötilaa.

Joidenkin yksinomaan aeroynaamisia kuidutustekniikoita hy-25 väkseen käyttävien valmistusyksiköiden ulkopuolella pääosa ··. mineraalivillan tuotannosta tapahtuu sentrifugoinnilla. En-simmäiset, vuosisadan alussa kehitetyt tekniikat sisälsivät sulan aineksen valuttamisen suurella nopeudella pyörivän laitteen päälle, sulan aineksen irtaantuessa pyörivästä 30 laitteesta ja muuttuessa osittain kuiduiksi. Nämä yhä ulkopuolisella sentrifugoinnilla tapahtuviksi kutsutut kuidutus-. . menetelmät voidaan toimeenpanna kaikentyyppisillä materiaaleilla, erityisesti huomattavan korkean sulamispisteen omaavilla materiaaleilla, kuten basalttilaseilla, sillä pyörivä 35 laite voidaan jäähdyttää sisäpuolisella vedenkierrolla tai se voidaan toteuttaa tulenkestävään ainekseen, jota ei varusteta lävistysaukoin. Toisaalta venytys on jokseenkin het-,'· kellistä, mikä suo mahdollisuuden käyttää materiaaleja, jotka omaavat hyvin suuren kiteytymisnopeuden kuidutuslämpöti-40 laa lähellä olevien lämpötilojen kohdalla. Lisäksi saattaa 2 94749 olla, ettei sulaa lasia ole riittävästi konditioitu, toisin sanoen tämä menetelmä mahdollistaa sulatuksen ilman puhdistusta, mukana saattaa olla jopa jotakin sulamatonta eikä rakenne ei ole välttämättä jatkuvasti tasainen. On kuitenkin 5 otettava huomioon, että tämä vapaus tapahtuu kuitujen laadun huononemisen kustannuksella ja että sitä ei voida niin ollen käyttää hyväksi niin laajasti kuin haluttaisiin. Lisäksi sentrifugin päälle kaadetun sulan aineksen virta haittaa venytysolosuhteita niin, että kahden vierekkäisen säikeen 10 osaksi tuleva käsittely saattaa vaihdella suuresti, mikä luonnollisesti näkyy tuotteen lopullisessa ulkonäössä, jossa kuitujen eroavaisuudet ovat suuret.

Eräs toinen haitta on, että ulkopuolinen sentrifugointi ai-15 heuttaa aina huomattavan määrän kuituuntumattomia osia, jotka huonontavat tuotteiden termisen ja akustisen eristävyyden laatua ja pakottavat - jonkin tietyn eristyksen kohdalla -valmistamaan tiheämpiä tuotteita, koska ne sisältävät huomattavan määrän osasia, jotka eivät ole myötävaikuttamassa 20 eristyskykyyn. Toiseksi nämä kuituuntumattomat osat tekevät villasta karhean tuntuisen ja pölyiseltä vaikuttavan. Tästä johtuen ulkopuolisia sentrifugointitekniikota on nykyisin käytössä enää ainoastaan erittäin korkean sulamispisteen omaavien, kovaksi lasiksi luokiteltavien lasikoostumusten 25 yhteydessä, joiden kohdalla kuidutusalue on erityisen kapea.

• "Jalompien" ja pehmeämpien lasien yhteydessä käytetään säännöllisesti yllä esitetyn sisäpuolisen sentrifugoinnin välityksellä tapahtuvia kuidutustekniikoita, mikä johtaa edul-30 lisesti kuituuntumattomien osien lähes täydelliseen poissaoloon, pitempien kuitujen antaessa lopputuotteeseen lisääntyneen iskusitkeyden, mikä johtuu kuitujen paremmasta se- • · koittumisesta sekä valmistettujen kuitujen läpimitan suuremmasta täsmällisyydestä.

35

Mutta sisäpuolisen sentrifugoinnin suorittamista varten on välttämätöntä, että lasi käyttäytyy reologisesti tarkoituksenmukaisella tavalla. Ensiksikin lasin tulee voida esiintyä sellaisessa tilassa, että se voidaan venyttää, sentrifugin 40 aukkojen läpimitan ollessa millimetrin suuruusluokkaa tai 3 94749 hienoimmillaan joitakin millimetrin kymmenyksiä, kun taas valmistettujen kuitujen läpimitan tulee olla muutaman mikronin suuruusluokkaa. Sentrifugista poistuvat säikeet on siten ohennettava vähintään kertoimella sata. Mikäli lasin lämpö-5 tila on liian korkea tai toisin sanoen mikäli lasi on liian valuvaa, ei venytystä voida suorittaa ja lopulta muodostuu pintajännityksen johdosta pisaroita kuitujen sijaan (pisaroiksi hajottava lämpötila).

10 Tähän ensimmäiseen muodostustason määrityksen rajaamiseen liittyy kitetytymisongelma, sillä lasia ei tule sijoittaa olosuhteisiin, joissa se kiteytyy melko nopeasti ottaen huomioon sen sentrifugissa viipymisen ajan, joka aika ei ole yhteismitallinen lasin sekä ulkopuolisella sentrifugoinnilla 15 suoritetun kuidutuksen pyörivän elimen välisen kosketusajan kanssa. Työlämpötilan alue rajoitetaan siis myös nestelämpö-tilalla (lämpötila, joka vastaa nollan kiteytymisnopeutta lämpötasapainossa olevan lasin kohdalla) tai pikemminkin tämän tekniikan hyväksikäytön mukaisesti korkeimmassa kitey-20 tymislämpötilassa (lämpötila, joka vastaa kiteiden täydellistä liukenemista 30 minuutissa mitattuna etukäteen kiteytetty lasi lähtökohtana). Jatkossa käytetään siten ilmaisua "työalue" niiden lämpötila-asteikkojen määräämiseksi, joiden kohdalla venytys kuiduiksi on mahdollinen.

25

Sisäpuoliseen sentrifugointiin yleisesti käytettyjen lasien yhteydessä käytössä oleva korkein kiteytymislämpötila on pienempi kuin suurinta venytykseen hyväksyttävää viskositeettia vastaava lämpötila, niinpä työlämpötilan aluetta 30 eivät rajoita tai sitä rajoittavat vain hyvin vähän kiteyty-misongelmat.

Tilanne on kuitenkin aivan toinen, kun kyseessä ovat esimerkiksi basalttilasit tai muut lasit, joiden sulamispiste on 35 poikkeuksellisen korkea. Näiden kohdalla kiteytymislämpötila on paljon tätä korkeinta viskositeettia vastaavaa lämpötilaa korkeampi niin, että työaluetta rajoittavat kiteytyrnislämpötilat sekä hajoaminen pisaroiksi. Ja lisäksi näiden kahden lämpötilan välinen ero on usein paljon alle sadan asteen, 4 94749 jopa alle 50°C, kun taas jonkin pehmeän lasin työalue on yli 200 - 250°C.

Kun lasi lisäksi sulatetaan työlämpötilaa korkeammassa läm-5 pötilassa, eron ollessa sitä suurempi mitä kovempaa lasi on, mikä vaikeuttaa ongelmaa, tulee sen siis jäähtyä niiden toimenpiteiden aikana, jotka vievät sen uunista sentrifugin ym-päryskaistaan. Tästä johtuen on melkeinpä mahdotonta työskennellä jonkin lasin kanssa aivan täsmälleen jossain määrä-10 tyssä lämpötilassa koko sen sentrifugissa olon ajan, tähän mennessä ei tämäntyyppisen lasin kohdalla ole ollut mahdollista korvata sisäpuolisen sentrifugoinnin tekniikalla ulkopuolisen sentrifugoinnin tekniikkaa, jonka edellä esitetyt haitat ovat kuitenkin olleet jo pitkään tiedossa.

15

Lisäksi tähän Teologista käyttäytymistä koskevaan perusongelmaan liittyy muita ongelmia, jotka puolestaan ovat teknisiä. Itse asiassa nämä lasit ovat erityisen syövyttäviä ja on siis löydettävä sentrifugin valmistukseen materiaali, jo-20 ka kestää kemiallista syövytystä, joka on sitäkin nopeampaa, kun lämpötila ja virtaukset ovat erityisen suuria; lisäksi sentrifugien koko, joka on tavallisesti läpimitaltaan 200 -1000 mm, poistoaukkojen suuri määrä sekä muoto, joka on suunniteltu kestämään voimakkaita mekaanisia rasituksia, 25 jotka johtuvat rotaatioliikkeestä sekä pitkien käyttöaikojen kuluessa tapahtuvasta valumisesta, eivät anna mahdollisuutta suunnitella sentrifugin valmistamista tulenkestävistä seos-teista, esimerkiksi platinaseosteista. Tämän tekniikan piirissä tunnetaan erilaisia tulenkestäviä teräksiä mutta kaik-30 ki ne, jotka soveltuvat hyvin mekaniikan kannalta, omaavat maksimaalisen käyttölämpötilan (pitkän ajan kuluessa), joka ; , on suuruusluokkaa 1000°C, kun sen sijaan suuruusluokka • « 1100 -1200°C olisi toivottava.

35 Esillä oleva keksintö pyrkii parantamaan mineraalikuitujen valmistustekniikoita sisäisen sentrifugointiprosessin avulla, tarkoituksena laajentaa niiden lasien valikoimaa, jotka soveltuvat venytettäviksi tällä tavoin vaatimuksia vastaavissa teollisissa olosuhteissa. Keksinnön tavoitteena on 40 myös uusi sentrifugi keksinnön mukaisen menetelmän toimeen- 5 94749 panoa varten. Nämä tavoitteet ovat toteutuneet keksinnön mukaisella menetelmällä, jonka pääasiallisimmat tunnusmerkit ilmenevät patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosasta, sekä keksinnön mukaisella kuidutuslaitteella, jonka pääasialli-5 simmat tunnusmerkit ilmenevät patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosasta .

Patenttivaatimuksen 1 mukaisesti keksinnön mukainen menetelmä käsittää sulassa tilassa olevan aineksen kaatamisen sentit) rifugin sisäpuolelle, jonka sentrifugin ympäryskaista on lävistetty syvin suurella määrällä poistoaukkoja ympäryskais-tan sisäseinämän ollessa merkittävästi korkeammassa lämpötilassa kuin ulkoseinämää. Keksinnön mukainen menetelmä toimii näin huomattavalla sisäpuolelta ulkopuolelle suuntautuvalla 15 lämpötilagradientilla.

Käytettyjen lasien mukaisesti lämpötilaero valitaan olemaan edullisesti välillä 50 - 300 °C ja edullisimmin välillä 100 - 200°C, mikä muutaman millimetrin paksuisen seinämän 20 kohdalla on tavallisesti likipitäen 5 mm.

Tämän lämpötilagradientin on edullista olla sellainen, että sisälämpötila on huomattavasti korkeampi sitä lämpötilaa, jonka kohdalla kuidutettava aines alkaa kiteytyä, kun taas 25 ulkolämpötila on riittävän matala pitämään lasin viskositeetin riittävän korkeana vetohetkellä.

Basalttilasin tai minkä tahansa muun sellaisen lasin yhteydessä, jonka työlämpötilojen alue on poikeuksellisen kapea, 30 työskennellään siis sentrifugin sisäpuolella lasilla, jonka lämpötila on tavallisesti korkeampi pisaroiksi hajoamisen lämpötilaa. Mutta hetkellä jolloin säie ilmaantuu sentrifugin poistoaukkojen kautta, sen lämpötila on juuri tällä työalueella, jolla viskositeetti on venytykseen sopiva. Lukuun 35 ottamatta sentrifugin erittäin tarkkaa lämpöjakautumaa, joka on aikaansaatu sopivalla sisäpuolisella ja ulkopuolisella lämmön tuonnilla esimerkiksi rengasmaisten polttimien avulla, keksintö mahdollistaa näin basalttilasien lämpöjakautu-v matilan ongelman ratkaisemisen.

40

Keksinnön mukaisessa menetelmässä säikeiden venytys tapah- β 94749 tuu aivan sentrifugin kehällä siis hetkellä, jolloin sopiva viskositeetti on saavutettu. Näin voidaan venyttää kaikentyyppisiä laseja, vaikka niiden työalue olisi niinsanotusti olematon, ilman että tarvitsisi pelätä tulpan modostumista 5 sentrifugin sisäpuolelle johtuen runsaasta lasin otosta ja lasin kiteytymisestä, eikä ole merkityksellistä vaikka lasin viskositeetti nousee rajusti juuri säikeen ilmaantumisen jälkeen.

10 Keksinnön mukaisen menetelmän eräs etu liittyy myös todennäköisesti siihen seikkaan, että lasi on suurimmalla osalla kulkureittiään aukkojen kautta vielä hyvin valuvaa ja omaa tästä johtuen suuren ja korkeana pysyvän virtausnopeuden koko tämän kulkumatkan ajan. Sen lisäksi että siis vältetään 15 sentrifugin sisäpuolinen kiteytymisvaara, lasin oloajat aukoissa ovat joka tapauksessa hyvin lyhyet, mikä on edelleen edullista kiteytymisen kannalta.

Keksintö mahdollistaa esimerkiksi työskentelyn luonnonkivil-20 lä, erityisesti basalteilla, jotka eivät vaadi sulatusainei-den lisäämistä, ja joiden hinta tästä johtuen on natronlasin hintaa edullisempi, ja jotka ovat lisäksi edullisesti tulenkestäviä ja johtavat sellaisen villan tuottamiseen, jonka kestävyys korkeassa lämpötilassa on parantunut, ja jota voi-25 daan käyttää eristämiseen korkeassa lämpötilassa tai tulelta . suojaavana tuotteena.

*

Venytys voi olla täysin keskipakoista ja siinä tapauksessa sentrifugi ympäröidään kaasuvirralla, joka etenee vähäisellä 30 nopeudella ja määrää lämpöjakautumati1an ulkopuoliselle ym-päryskaistalle sekä säikeille, ja johon mahdollisesti liittyy kauempana virtoja, jotka ovat tuotetut rengasmaisella kehällä ja tarkoitetut rikkomaan kuidut ja johtamaan ne kohti kuidutuskupua. Samoin voidaan työskennellä keskipakovoi-35 man ohella kaasuvenytyksellä, joka perustuu erittäin suurella nopeudella etenevään kaasuvirtaan, tämän kaasuvirran ollessa merkityksellinen paitsi lämpöjakautuman määrääjänä • myös valunnalla tapahtuvassa venytyksessä.

7 94749

On huomattavaa, että vaikka lämpötilagradientti on välttämätön säteen suuntaisesti, ei se suinkaan merkitse, etteikö olisi edullista säilyttää sekä sisä- että ulkoseinämä mahdollisimman vakiolämpöisenä; kuitujen, jotka perustuvat 5 ympäryskaistan alaosassa olevien aukkojen kautta poistuviin säikeisiin, tullessa omata mahdollisimman samankaltainen "menneisyys" kuin ympäryskaistan yläosasta poistuvien.

Esillä olevan keksinnön tekijät ovat kehittäneet myös sent-10 rifugin keksinnön toimeenpanoa varten, toisin sanoen sentri-fugin, joka soveltuu työskentelyyn ympäryskaistan seinämän paksuuden mukaisen lämpötilagradientin yhteydessä. Tämä ensimmäinen tavoite saavutetaan sentrifugi1 la, jonka ympä-ryskaista valmistetaan jostain sellaisesta materiaalista, 15 että yhdensuuntaisesti sentrifugin säteen kanssa mitattu lämmönjohtavuus on ainakin alle 20 Wm-iC'1 1000 C-asteessa ja edullisimmin alle 10 Wm-1C-1, ja jonka lämpötilan dif-fuusiokerroin, mitattuna edelleenkin säteen suuntaisesti ja 1000 C-asteessa, on edullisimmin alle 5 10-<> IPs-1, tämän 20 materiaalin tullessa lisäksi kestää välittömästi poikkeuksellisen korkeaa sisälämpötilaa, joka on yhteneväinen lasien, kuten esimerkiksi luonnollisten basalttien sulamislämpö-tilojen kanssa. Koska nämä lämpötilat ovat korkeampia kuin 1000°C, toisin sanoen tulenkestävien terästen käytön nykyi-25 sellä rajalla, ovat esillä olevan keksinnön tekijät turvau- . tuneet keraamisiin materiaaleihin.

«

Tutkittaessa tähän tarkoitukseen soveltuvia materiaaleja on otettava huomioon useita tunnusmerkkejä. Ensiksikin on vält-30 tämätöntä, ettei keramiikka syövy sulan aineksen aiheuttamasta hapettumisesta johtuen, oli tämä sula aines mikä tahansa ja siis erityisesti, kun kyseessä on jokin erityisen « ’ syövyttävä, basaltti lasin ja/tai masuunikuonan tyyppinen ai nes. Kappaleen mekaanisen lujuuden tulee samoin olla mahdol-35 lisimman suuri, vaikkakin on yleisesti tunnettua, että keramiikat omaavat tavallisesti sitkeyden, joka on noin kymmenen kertaa metallien sitkeyttä pienempi. Lämpötilasokkienkestä-• vyyden tulee olla hyvä, toisin sanoen kappaleen laajenemis- kertoimen tulee olla mahdollisimman vähäinen.

. 94749

Viimeksi mainittu seikka korostaa välittömästi sentrifugin keraamisten osien sekä metalliosien, kuten esimerkiksi sentrifugin pyörimisliikkeeseen saattavaan käyttöakseliin kytkettävien osien välisen liitoksen valintaongelman merkit-5 tävyyttä, sillä nämä osat kuumenevat väistämättä ja siis laajenevat, vaikka onkin mahdollista pitää niiden lämpötila ainoastaan muutamassa sadassa asteessa.

On suoritettu lukuisia koestuksia keraamisilla materiaaleille la, joiden tiedetään kestävän yli 1000 C-asteen käyttölämpötiloja ja verrattu niiden suoritusarvoja erilaisiin, kuidu-tussentrifugin tapauksessa erityisen kriittisiin tunnusmerkkeihin, joita ovat varsinkin kyky kestää lämpötilasokkeja (sulan lasin virtauksen pysähtymisen saattaessa tapahtua 15 joskus odottamatta ja aiheuttaessa lämmönannon äkillisen alenemisen), suuri mekaaninen lujuus (sentrifugi joutuu voimakkaisiin mekaanisiin rasituksiin johtuen sen pyörimisnopeudesta, joka lisäksi on pitkäkestoista)' sekä, kuten aiemmin on esitetty, riittävä lasien aiheuttaman korroosion 20 kestävyys.

Monoliittisten keramiikkojen joukosta, joiden perusetu on, että ne voidaan valmistaa sintrauksella, joka on ammattimiesten yleisesti tuntema tekniikka, esillä olevan keksin-25 nön tekijät ovat lopulta työntäneet syrjään kromioksidipoh- . jäiset keramiikat, joita kuitenkin käytetään yleisesti lasi- • > uuneissa, mutta jotka eivät sovellu johtuen niiden huonosta lämpötilasokkien kestokyvystä. Jotkut keramiikat, kuten esimerkiksi mulliitti, kordieriitti tai alumiinititaniitti 30 omaavat aivan riittämättömät mekaaniset lujuudet. Myöskään piikarbidi ei ole tyydyttävä, sillä sen lämpötilasokkienkes-tävyys osoittautuu riittämättömäksi. Esillä olevan keksinnön tekijät ovat lopulta kuitenkin todenneet, että piinitridien ryhmä, joka monien tunnusmerkkiensä puolesta kuitenkin on 35 suuresti piikarbidin kaltainen, on ainoa yhtenäisiin kappaleisiin soveltuva aines, edellyttäen, että otetaan huomioon tiettyjä varotoimenpiteitä jotka luetellaan tuonnempana.

II

9 94749 Käytetyt piinitridikeramiikat ovat väriltään harmaita. Hyväksi on käytetty erityisesti piinitridiä tai sen johdannaisia kuten Sialon-nimistä, joka vastaa esimerkiksi seuraavaa kemiallista koostumusta esitettynä painoprosentteina: 5 Si 49,4 % AI 4,2 % Y 7,25 % 0 4 % N 35 % 10 Fe < 2000 ppm

Ca + Mg < 1000 ppm

Myös muita piinitridejä voidaan käyttää.

15 Kappale toteutetaan esimerkiksi sintrauksella. On edullista käyttää ei-huokoisia keramiikkoja, joiden keskitiheys on mahdollisimman lähellä niiden teoreettista maksimitiheyttä, mikä johtaa kappaleisiin, jotka eivät syövy yhtä helposti. Tällainen keramiikka kestää erittäin hyvin ilman hapen aihe-20 uttamaa ruostumista. Tämän suotuisan käyttäytymisen selittää ulkopuolisesta hapettumisesta johtuvan, suojaavan piikerrok-sen muodostuminen keramiikkakappaleen pinnalle. Sulien lasien yhteydessä on aivan erityisen edullista työskennellä jonkin sellaisen sulan aineksen kanssa, jonka koostumuus on 25 melko hapan, jossa toisin sanoen happamien ainesten, esi-: merkiksi alumiinin, boorin, piidioksidin, fosforin pitoi- suus on verrattain korkea korroosioilmiöiden rajoittamiseksi .

30 Eräs toinen tutkittu keraamisten ainesten kategoria ovat keraamisen matriisin sekä kuituvahvikkeita omaavat yhdisteet, joissa sitkeys monoliittisten keramiikkojen sitkeyteen nähden on merkittävästi lisääntynyt. Valinta on kohdistunut vielä erityisemmin keramiikkoihin SiC-SiC tai SiC-C, jotka 35 omaavat piikarbidimatriisin vahvistettuna piikarbidia (SiC-SiC) tai hiiltä (SiC-C) olevilla kuiduilla. Lisätietojen saamiseksi näistä materiaaleista viittaamme esimerkiksi : Alain Lacomben artikkeliin "Les matäriaux cäramiques ä mat- rice cäramique", joka on julkaistu kesäkuussa 1989 lehdessä 10 ,94749 "Mat6riaux et Techniques". Kappale toteutetaan jonkin kaasumaisen, keramisoidun esiasteen kyllästämisellä krakkauksella piikarbidi-tai hii1ikuitukudosten toisiaan koskettavien kerrosten pinoamisella aikaansaatuun esimuottiin varastoinnin 5 aikana. Tekniikat, jotka ovat samankaltaisia kuin polymeeri-yhdisteiden yhteydessä käytetyt, mahdollistavat tällaisten kappaleiden teollisen valmistuksen myös silloin, kun niiden läpimitat ovat verrattain suuria ja esimerkiksi yli 600 mm.

10

Voidaan todeta, että käytetty keraaminen aines, jonka valu-mistaipumus on erittäin vähäinen metal 1iainesten valumis-taipumukseen nähden tässä käytetyissä lämpötiloissa, sentri-fugin muoto voi olla jossain määrin yksinkertaistettu ja 15 pyöreämpi, sillä jopa pyörimisnopeuden ollessa korkea, pysytään tavallisesti jännitystasoi1 la, jotka eivät ylitä aineksen kimmorajaa. Vahvikekuidut antavat mahdollisuuden toteuttaa energiaa absorboiva mekanismi, joka rajoittaa mikrohal-keamien leviämisen ja sallii tietyn kimmoisen muodonmuutok-20 sen. Tällainen keramiikka voi toimia hapettamattomissa olosuhteissa lämpötilassa, joka on yli 1200°C, kun kysymyksessä on SiC-SiC ja yli 1400°C, kun kyseessä on SiC-C. Aukot, joiden kautta lasi poistuu, voidaan toteuttaa laserporauk-sella.

25 . Keramiikka SiC-SiC tuottaa materiaalin, jonka sitkeys on aivan erityisen suuri, ollen suuruusluokkaa 30 MPa -fm, mikä antaa sille hyvän lämpötilasokkien kestävyyden. Saatettuna kosketukseen lasin kanssa hapessa tai ilmanhapessa kanssa 30 piikarbidi hapettuu ja, samoin kuin piinitridin kohdalla, muodostuu passiivinen, suojaava piikerros.

On kuitenkin todettava, että tämä passivoittamisilmiö ei ole täysin neutraali, ja että se johtaa poikkeuksellisten 35 lasikoostumusten valintaan. Ensiksikin piidioksidi voidaan tehdä liukoiseksi lasilla ja on siis vältettävä, ettei viimeksi mainittu uuta ajan pitkään sentrifugia.

•

II

n 94749

Edellä on esitetty mahdollisena laserporaus. On osoittautunut, että tämä porausmuoto jättää täysin tasaisen pinnan, jolloin on hyvin pieni määrä paljastuneita kuituja, joiden huononeminen sulan lasisäikeen kulkiessa on hämmästyttävän 5 vähäinen syvyyssuunnassa, vaikkakin kuitujen korroosionkestävyys on alhaisempi kuin matriisin. Tästä johtuen riittää, että käytetään aluksi aukkoja, jotka on lävistetty läpimittaan, joka on hieman haluttua pienempi ja aukkojen laajennuttua, mikä tapahtuu valun ensi hetkinä, havaitaan että 10 aukkojen läpimitta säilyy vakiona, eikä sentrifugin nopeaa kulumista niin ollen tapahdu.

Keramiikkojen SiC-SiC eräs toinen merkittävä tuntomerkki on niiden lämmönjohtavuus, joka on paljon heikompi kuin 15 tulenkestävien terästen, mihin liittyy lisäksi erittäin heikko diffuusiokerroin, joka seuraa melko heikkoa termistä inertiaa, joka johtuu vain suuruusluokkaa 2,5 olevasta tiheydestä. Paksuudessa, siis kudoskerrosten tasoihin kohtisuoraan olevassa tasossa mitataan siten suuruusluokkaa 20 4-5 Wm-iC-1 oleva lämmönjohtavuus, kun taas samaa 1000 C-asteen lämpötilaa kohden tämä lämmönjohtavuus on suuruusluokkaa 22 Wm-iC-i traditionaalisiin sentrifugeihin käytetyn tulenkestävän teräksen kohdalla, jotka tulenkestävät teräkset ovat kuitenkin erittäin huonoja lämmönjohtajia verrat-25 tuina tavalliseen teräkseen. Toiseksi tämä vähäinen tiheys . merkitsee, että näin toteutetut sentrifugit ovat huomattavan t kevyitä, mistä johtuen tarvitaan vähäisempiä rasituksia käyttöakselin sekä asennuselinten tasolle. Mutta termiseen käyttäytymiseen palataksemme havaitaan, että keramiikka 30 SiC-SiC soveltuu aivan erityisen hyvin keksinnön mukaisen menetelmän toimeenpanoon johtuen siitä, ettei sillä ole todellakaan taipumusta homogenoida lämpötilaansa edes verrattain pitkän ajan kuluttua. Voidaan siis työskennellä sellaisen lämpötilagradientin kanssa, joka kehittyy vähän, ja 35 jota voidaan niin ollen ylläpitää ilman, että sentrifugin sisäosaa tarvitsisi kuumentaa liikaa.

: Tämän poikkeuksellisen termisen käyttäytymisen eräs negatii visempi näkökohta on, että sentrifugin esi lämmitys on poik- i2 94749 keuksellisen vaikeaa kuidutusprosessin aloituksen aikana; on kuitenkin havaittu, että isoterminen kuumennus ympärys-kaistan koko korkeudella, mutta ei paksuuden mukaisesti, voidaan aikaansaada rengasmaisella polttimella, joka omaa 5 edullisesti useita erisuuntaisia suihkuja suunnattuina kohti ympäryskaistan sisäseinämää sekä ulkopuolisilla polttimilla, täydennettynä mahdollisesti yhdellä tai useammalla happiase-tyleenipolttimella, kuumennuksen tullessa olla säädelty jatkuvasti esimerkiksi optisen pyrometrin avulla liikakuumen-10 nuksen välttämiseksi. Esikuumennus sisäpuolisella polttimella antaa mahdollisuuden vähentää vedossa olevien vyöhykkeiden lukumäärää aivan erityisesti kaikkien lävistettyjen aukkojen tasolla.

15 Hiilikuiduin vahvistetun piikarbidimatriisin omaavat keramiikat ovat myös aivan erityisen edullisia, niiden ominaisuuksien, kun kyseessä ovat korkean lämpötilan kestävyys, sitkeys, lämmönjohtavuus sekä niiden toimeenpano, ollessa aivan verrattavissa piikarbidikuiduin vahvistettujen kera-20 miikkojen ominaisuuksiin, jopa hieman niitä parempia. Nämä hiilikuiduin vahvistetut keramiikat ovat lisäksi hyviä sähkön johtimia, mikä mahdollistaa mahdollisen kuumennuksen sähkömagneettisella induktiolla. On kuitenkin edullista järjestää sentrifugin suojaus, esimerkiksi keraamisoinnin 25 tyyppinen, ohuella piikarbidikerroksella tai jollain muulla . vastaavanlaisella kerroksella, joka suojaa edullisesti pal- jastuneet kuidut. Mikäli valittu lasi on riittävän pelkistävä, voidaan tästä suojaavasta keraamisointivaiheesta mahdollisesti luopua, suorittaen kuitenkin sentrifugin esikuumen-30 nus polttimilla, jotka lähettävät pelkistettyjä kaasuja.

Viimeinen tarkasteltu seikka on sentrifugin keraamisen osan ja välttämättömien metalliosien välinen liitos, joka sentri-fugi on tavalla tai toisella yhdistettävä käyttöakseliinsa.

35 Tämä liitos voidaan suorittaa esimerkiksi lukitsemalla keraamisen osan litteä reunus kahden toisiinsa kiinnitetyn, metallin metallia vasten olevan, metal 1ilaipan väliin, ja • asettamalla keraamisen osan ja metallilaippojen väliin jous tavia liitoksia, esimerkiksi alumiinikuituja tai muita tu- 13 94749 lenkestäviä kuituja olevien mattojen muodossa tai lehtinaisten grafiittipaperien muodossa. Tämä joustava kiinnitys sallii suhteelliset liukumat suuresti laajenevien metalliosien sekä ei juurikaan laajenevan keraamisen osan välissä. Tätä 5 liitoselintä täydentää keskityselin, jonka voi edullisesti muodostaa kolmen keramiikkaliittimen kokonaisuus, jotka liittimet ovat yhden metal 1ilaipan päällä ja sijoitetaan säteen suuntaisiin, pitkänomaisiin, keraamisen osan reunukselle asetettuihin tiloihin, joiden välinen etäisyys on 120°.

10

Keksinnön muita yksityiskohtia ja edullisia tunnusmerkkejä käy ilmi alla olevasta selityksestä, jossa viitataan liitteenä oleviin piirroksiin, jotka esittävät: 15 Kuvio 1 esittää eri lasien viskositeetti- ja lämpötilakäy-riä.

Kuvio 2 on kaava, joka havainnollistaa keksinnön mukaisen kuidutusprosessin.

20

Kuvio 3 on kaavamainen puolikaskuva keksinnön mukaisesta sentrifugista.

Eristävää kuitua valmistava teollisuus tuottaa olennaisesti 25 kahdentyyppisiä tuotteita, lasivillaa ja vuorivillaa, kum-. mankin tyypin käsittäessä luonol1isesti suuren joukon väri- • antteja. Tavallisesti lasivilla valmistetaan lasikoostumuk-sesta, joka on seuraavien rajojen sisällä: S1O2 61-66 (painoprosenttia) 30 Na20 12-17 AI2O3 2-5 K20 0-3 ” CaO 6-9 B203 0-7,5 35 MgO 0-5

Fe203 alle 0,6 • Nämä rajat eivät ole aina kovin jyrkkiä ja myös muita aineosia voi tulla laskelmariviin, varsinkin vähäisinä määrinä.

i4 94749

Verrattain korkea piidioksidipitoisuus verrattuna muiden tässä tarkastelussa esitettyjen lasien piidioksidipitoisuu-teen edellyttää korkeaa sulatusaineiden, kuten esimerkiksi natriumin tai boorin pitoisuutta. Natrium (ja vielä suurem-5 maila syyllä boori) on kuitenkin melko kallis aineosa, ja koostumuksen hintaa saattavat nostaa huomattavasti vielä boorioksidien kaltaiset aineosat. Lisäksi tällaisen koostumuksen omaava lasi on yli 400 - 500 C-asteessa muovautuvaa, mikä rajoittaa sen käyttömahdollisuuksia.

10

Sen sijaan katsottaessa tällaisen lasin viskositeetti- ja lämpötilakäyrää, joka on esitetty kuviossa 1 viittausnume-rolla 1, havaitaan, että viskositeetti on välillä 300 -3000 poisia silloin, kun lämpötila on suunnilleen välillä 15 1050 - 1300°C. Tähän kuvioon on toisaalta varjostettu ne lämpötilavyöhykkeet, jotka ovat kyseisten lasien korkeimpien kiteytymislämpötilojen alapuolella. Toisaalta korkein kitey-tymislämpötiia on tämän vyöhykkeen ulkopuolella (960°C). Työalue on siis poikkeuksellisen laaja ja nämä lasit sovel-20 tuvat niin ollen aivan erityisen hyvin kuiduiksi muuntamiseen, sillä niitä voidaan työstää verrattain pitkiä aikoja optimaalisissa venytysolosuhteissa, jotka tuottavat erityisen korkealaatuisia kuituja mitä tulee nimen omaan termisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin, jotka ovat olennaisia ominai-25 suuksia, ja joita pyritään aikaansaamaan jotain eristävää • tuotetta valmistettaessa.

« •

Toinen tuotetyyppi on vuorivilla, joka on saanut nimensä siitä, että sitä valmistetaan usein basalttityyppisistä 30 luonnonkivistä, vaikkakin muita koostumuksia, erityisesti terästeollisuuden johdannaistuotteita, kuten esimerkiksi masuunikuonia on myös käytössä.

• · Nämä lasikoostumukset, jotka on aikaansaatu nimen omaan nat-35 riumia lisäämättä, ja jotka tästä johtuen eivät ole kovin kalliita, vastaavat esimerkiksi seuraavia koostumuksia, jotka on esitetty painoprosentteina, numeroiden 2, 3 ja 4 • viitatessa vastaaviin viskositeetti- ja lämpötilakäyriin, jotka on esitetty kuviossa 1, missä näkyvät abskissoina is 94749 lämpötilat ja ordinaattoina viskositettien desimaalilogaritmit ilmaistuina poisina (1 poisi = 1 dPas).

: yleistapaus : (2) : (3) : (4) : 5 - -------------- -------------- : Si02 : 40-54 : 52,0 : 44,5 : 46,6 : : Na20 : 0-5 : 4,4 : 4,2 : 3,2 : 10 : A1203 : 8-18 : 16,9 : 14,7 : 13,7 : : K20 : 0-2 : 0,6 : 0,9 : 1,5 : : CaO : 7-42 : 7,6 : 10,5 : 10,3 : 15 : MgO : 3-11 : 7,3 : 8,9 : 9,1 : : Fe 2O 3 : 0-17 : 10,1 : 12,5’ : 12,6 : 20 : Muita : : 1,3: 3,8: 3 : Nämä arvot vastaavat suhteellisen tulenkestäviä laseja, joita voidaan siis edullisesti käyttää sovellutuksiin kor-25 keissa lämpötiloissa tai sellaisten elementtien valmistuk-. seen, jotka ovat tarkoitetut hidastamaan tulen leviämistä • jossain rakennuksessa. Mutta tämä tulenkestävä ominaisuus edellyttää ennen kaikkea hyvin korkeaa sulamislämpötilaa, joka on esimerkiksi yli 1400°C, mikä johtaa usein melko 30 karkeiden sulatusmenetelmien käyttöön - esimerkiksi kupoli-uunissa koksin ollessa polttoaineena - mistä aiheutuu usein lasin lämpöjakauman epätäsmällisyyttä.

• «

Ennen Teologisen käyttäytymisen tarkastelua on lisäksi 35 korostettava, että näihin laseihin liittyy myös erityisiä kemiallisen korroosion ongelmia, ja että jonkin tietyn lasin valinnassa on myös otettava huomioon kuidutukseen käytetty-• jen työkalujen korroosionäkökohta. On tunnettua, että piidi- oksidipohjaisi1 la materiaaleilla, kuten esimerkiksi yllä i6 94749 mainituilla, lasi tulee omaamaan piidioksidin hapettumista lisäävän taipumuksen. Sen tähden on aivan erityisen edullista käyttää sellaisia lasikoostumuksia, joiden piidioksidipi-toisuus on yli 45 % ja edullisesti yli 50 % ja sulatusainei-5 den (MgO-CaO) pitoisuus alle 20 % ja edullisesti alle 15 % (koostumus jota löytyy vielä joistakin runsaasti piidioksidia sisältävistä basalteista, mutta joka on erityisen vähän piidioksidia sisältävä, kun sitä verrataan tavallisiin laseihin, jotka siis ovat tätä halvempia). Tästä vielä verrat-10 tain alhaisesta piidioksidipitoisuudesta johtuen voidaan käyttää alhaista emäspitoisuutta, toisin sanoen sulatusai-nepitoisuutta. Lisäksi hapettimien, kuten esimerkiksi fer-rioksidien tai jopa ferro-oksidien ja rikin pitoisuuden tulee olla mahdollisimman alhainen niin että saadaan lasi, 15 joka on mahdollisimman pelkistävä ja hapan, ja jonka taipumus yhtäältä tehdä piidioksidi liukenevaksi on siis pieni johtuen sen alhaisesta emäs luonteesta, ja joka toisaalta ei edistä hapettumista piikarbidiksi, joka tosin on hyödyllinen, kun kyse on suojaavan pintakerroksen muodostuksesta, 20 mutta joka on kuitenkin tulos sentrifugin syövytyksestä, mikä ei saa edetä kohti sen sisintä.

Viimeksi mainitun seikan tärkeys käy ilmi esimerkiksi seu-raavasta koestuksesta. Ensimmäinen koe, joka suoritettiin 25 basaltilla, jonka piidioksidipitoisuus oli 45 % ja ferriok-. · sidipitoisuus 12 % paljasti näet, että piinitriditanko me- netti painostaan 80 % oltuaan 48 tuntia lasisulakylvyssä 1300 C-asteessa, painonmenetyksen ollessa 5 % pienempi saman ajan kuluttua, kun kyseessä oli identtinen tanko upotettuna 30 basalttisulakylpyyn, jonka basaltin koostumus oli identtinen yllä mainitun Mei1leraie-basaltin kanssa. "Tavallisen" lasin yhteydessä, jonka piidioksidipitoisuus on esimerkiksi 63 % ja Na;0-pitoisuus 15 %, on painohäviön todettu olevan alle 5 % 125 tunnin jälkeen 1100 C-asteessa (lämpötila, jonka 35 kohdalla "tavallinen" lasi jo sulaa, ja jonka ylittäminen siis on tarpeetonta). Samanlaisia tuloksia saatiin piikar-bidipohjaisi1 la keramiikoilla.

17 94749

Samoin korroosiotestit osoittavat, että on edullista käyttää lasikoostumuksia, joissa ei ole rikkiä tai mitä tahansa yhdistettä, joka pyrkii nostamaan niiden emäksisyyttä.

5 Nyt palaamme jälleen itse kuidutusongelmaan. Verrattaessa käyriä 2, 3 ja 4 käyrään 1 havaitaan välittömästi, että basaltti lasien työalueet ovat huomattavan kapeat, ja että ne sijaitsevat paljon korkeammilla lämpötilavyöhykkei1lä.

Mikäli rajoitutaan korkeimman kiteytymislämpötilan määrää-10 mään teoreettiseen rajaan ja jäädään 100 poisin minimivisko-siteettiin, voidaan käyttää ainoastaan käyrää 2 vastaavaa Mei1leraie-basalttia ja sitäkin vain vaivoin 30 C-asteen alueella (1330 - 1360°C).

15 Itse asiassa tämä raja koskee todellisuudessa ainoastaan aikaa, jonka lasi viipyy sentrifugissa, sillä venytyksen - ja tällöin kuidulla tapahtuvan jäähtymisen - nopeus on sellainen, että venytys on täysin mahdollista ilman kiteytymisen tapahtumista. Tässä yhteydessä voidaan panna merkil-20 le, että kuidutus tapahtuu lasilla jäähtymisen aikana, kun taas korkein kiteytymislämpötila mitataan kiteytyneestä lasista. Näin ollen ei rajalämpötilojen täydellistä yhteen-osumista esiinny, mitä lähempänä korkeinta kiteytymislämpö-tilaa työlämpötila kuitenkin on, sitä suurempi on työsken-25 telyn estymisen vaara. Joka tapauksessa on välttämätöntä, : < että sopiva viskositeetti saavutetaan kuidutuksen hetkellä *' ja että lasi ei ole lämpötilassa, joka on sentrifugin sisä puolen korkeinta kiteytymislämpötilaa pienempi.

30 Mei1leraie-basaltti on keksinnön mukaan edullisin, sillä suotuisamman reologisen käyttäytymisensä ohella se syövyttää vähemmän keraamisia sentrifugeja.

• *

Mikäli jonkin tällaisen basaltti lasin kuidutus pyritään 35 suorittamaan sisäpuolisella sentrifugoinni1 la metalliselle sentrifugi1 le tavanomaisissa olosuhteissa, siis paksuuden mukaan käytännöllisesti katsoen vakiolämpöisellä seinämällä, mitä voidaan kokeilla mal1ilasi 1 la, toisin sanoen lasilla, jonka viskositeetti- ja lämpötilakäyrä on sovellettavissa 94749 18 valittuun basalttiin, mutta jonka muotoilualue on merkittävästi alempien lämpötilojen välillä, jotta voitaisiin työskennellä metal 1isentrifugi1 la, todetaan pisroiksi hajaantuminen eikä kuiduiksi venytystä.

5 Tällaisen koostumuksen kuidutuksen suorittamiseksi kuitenkin lävistetyllä sentrifugi1 la esitetään keksinnön mukaisesti ja kuten kuviossa 2 on kaaviomaisesti kuvattu, työskentelyä lämpötilagradienti1la sisäpuolelta kohti seinämän ulkopuol-10 ta. Näin voidaan Mei1leraie-basaltin yhteydessä lähettää sula ainesvirta esitetyssä tapauksessa 1470 C-asteessa (aines tuodaan sulatuskammiosta esimerkiksi kourun välityksellä, mikä selittää tämän melko alhaisen lämpötilan sulatuslämpö-tilaan verrattuna). Lasi jatkaa jäähtymistään laskeutuessaan 15 sentrifugiin.

Sentrifugi1 la, jonka sisäseinä esikuumennetaan esimerkiksi suunnilleen 1300 C-asteeseen, työskennellään siten lasilla, joka puolestaan on suuruusluokkaa 1350°C olevassa lämpöti-20 lassa, mikä poistaa sentrifugissa kiteytymisen vaaran, ja jonka kohdalla aineksen valuvuus on liian suuri moitteettomaan venytykseen, ja joka aiheuttaisi hajaantumisen pisaroiksi muttei kuiduiksi. Sen sijaan ulkoseinämän, jonka kautta säikeet poistuvat, lämpötila on lähellä 1140°C vastaten vis-25 kositeettia, joka todellisuudessa mahdollistaa venytyksen, : joko yksinomaan keskipakovoimasta johtuen tai keskipakovoi- * man ja kaasuvenytyksen yhteisvaikutuksesta.

Yleisemmin keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa hyvin 30 suuren lasimäärän kuidutuksen, joiden lasien Teologinen käyttäytyminen on poikeuksel1isen kriittinen johtuen niiden työalan kapeudesta joko siksi, että sen rajaavat kiteytymis- • t ongelmat kuten on laita basaltti lasien kohdalla tai siksi, että sen rajaavat ainoastaan viskositeettiongelmat, kun 35 viskositeetti alenee hyvin voimakkaasti lämpötilan mukana. Kapealla ymmärretään esimerkiksi poikkeamaa, joka on alle 100°C, jopa alle 50°C.

i9 94749

Keksinnön mukaisen menetelmän toimeenpanoa varten tekijät ovat kehittäneet uudentyyppisen sentrifugin, joka soveltuu toimimaan lämpötilagradienti1la, joka saattaa nousta jopa 200 C-asteeseen sisä- ja ulkoseinien välillä, vaikkakin on 5 selvää, ettei esillä olevan keksinnön mukainen sentrifugi mitenkään rajoitu mainitun kuidutusprosessin toimeenpanoon, ja että sitä voidaan käyttää myös isotermisemmissä olosuhteissa, vähemmän tulenkestävien lasikoostumusten yhteydessä, ja saada silti joukko etuja, jotka esitetään tuonnempana.

10

Huomattavan lämpötilapoikkeaman aikaansaamiseksi paksuudelle, joka ei ole esimerkiksi yli 5 mm, oli välttämätöntä käyttää sellaista ainesta, joka on erittäin hyvä terminen eriste ja omaa vähäisen lämpöhitauden, joka estää lämmön 15 leviämistä. Eräs toinen edellytys lähtien hetkestä, jolloin sulan lasin tulee ylittää sentrifugin seinämä on, että tätä eristettä ei voida asettaa yksinkertaisesti yhden ohuen päällystekerroksen muodossa, vaan sitä on käytettävä koko kappaleen toteuttamiseen; tämä ehto alistaa toteutusehdot 20 samanaikaisesti kappaleiden muotoilun tasolle ja lävistyksen tasolle. Lisäksi materiaalin tulee olla kyllin tulenkestävää ja kestää jatkuvasti lämpötiloja, jotka ovat esimerkiksi välillä 1200 - 1300°C, sekä vielä viimeinen vaikkei vähäisin vaatimus, että materiaalin tulee kestää lasin aiheuttamaa 25 korroosiota.

« ·· Ensimmäinen valittu ainestyyppi on piinitridi, esimerkiksi tyyppiä RBSN (Reaction Bonded Silicium Nitrure, joka on toteutettu sintraus-reaktiolla typen läsnäollessa piidiok-30 sidijauheesta), tyyppiä S13N4 tai tyyppiä SIALON, joka on sintrattu aines omaten hyvät termiset ominaisuudet aina 1300 C-asteen tienoilla oleviin lämpötiloihin, ja jota on v edullisesti suhteellisen helppo työstää. Sen mekaaninen lujuus 1000 C-asteessa on 450 MPa ja sen pituuden lämpötila-35 kerroin 3 10_fcC-1- välillä 20 - 1000°C. Tämän aineksen läm-mönjohtavuus on 20 Wm_1 1000 C-asteessa, mikä tekee siitä erittäin hyvän eristeen. Lisäksi tämä aines omaa suuruusluokkaa 3,2 olevan tiheyden, siis hyvin vähäisen tiheyden yhtyneenä heikkoon diffuusiokykyyn. Sintraustekniikka 20 94749 mahdollistaa jopa melko monimutkaisen muodon omaavien kappaleiden toteuttamisen, aukkojen voidessa olla valmistetut jo heti alussa, niiden ollessa toteutetut raakaan ainekseen puikoilla, jotka poistetaan kappaleen ollessa muodostettu, 5 aukkojen läpimitan ollessa mahdollisesti hiottu timantilla.

On merkittävää, että käytetty keraaminen aines omaa hyvin vähäisen huokoisuuden, sen keskitiheyden ollessa edullisesti yli 97 % teoreettisesta maksimitiheydestä. Tämä ehto, jonka 10 täyttyminen on jokseenkin helppo tarkistaa kokeellisesti, muodostaa kappaleen laadun ei-tuhoavan koestuksen, ja on merkki virheiden melko täydellisestä poissaolosta ja varmistaa hyvän valumisenkestävyyden sekä hyvän taivutuslujuuden.

15 Piinitridi on erittäin tyydyttävää mitä tulee sen lämpötila-sokin kestävyyteen ja kovuuteen, mutta sen sitkeys on kuitenkin verrattain vähäinen (suuruusluokkaa 5,4 MPa -fm), minkä johdosta suuren läpimitan, esimerkiksi 400 mm tai sitä suuremman läpimitan omaavien sentrifugien valmistus on vai-20 keaa, sentrifugien ollessa selityksen mukaan viedyt liikkeeseen suurella nopeudella, keskipakokiihdytyksi1lä, jotka ovat esimerkiksi välillä 4000 - 20 000 m/s2, mikäli ollaan kuitujen laadun kannalta suotuisissa olosuhteissa, jotka on esitetty eurooppalaisessa patentissa EP-B1- 91 381.

25 ; Tämän vuoksi on edullista käyttää sekamuotoisia keramiikkoja *' omaten piikarbidimatriisin vahvistettuna piikarbidikuiduin tai hiilikuiduin, joiden keramiikkojen sitkeydet ovat vastaavasti suuruusluokkaa 25-30 ja 45-52 MPa -fm, viimeksi 30 mainittujen arvojen lähetessä suuresti metallien arvoja.

Nämä sekamuotoiset keramiikat eivät siis omaa käytännöllisesti katsoen enää haurautta, joka normaalisti on tunnusomaista tämäntyyppiselle materiaalille.

35 Nämä sekamuodot toteutetaan valmistamalla esimuotteja pinoamalla mahdollisimman tiiviisti piidioksidikuiduista tai hiilikuiduista olevia kudoskerroksia. Kuituverkosto joutuu sitten imeytyksellä tapahtuvaan kyllästykseen tai edullisesti kyllästysten sarjaan kaasufaasissa, korkeassa lämpötilassa

It 2i 94749 esiasteen pyrolyyttisen krakkauksen aikaansaamiseksi; käytetyn kaasumaisen esiasteen ollessa tavallisesti trikloori-metoksyyli-silaania. Kun matriisi on näin asetettu paikoilleen kuitujen ympärille, aihio mahdollisesti työstetään 5 viimeistelemiseksi ja aukot tehdään esimerkiksi laserporauk-sella.

Näiden ainesten mekaaninen lujuus on sitäkin merkittävämpi, kun piikarbidi itsessään on hieman vähemmän kestävää kuin 10 piinitridi, mikä selittää, että tätä ainesta ei ole valittu sintrattuja kappaleita varten. Käsillä on siis yhdiste tyyppiä hauras-hauras, jonka harvinainen mekaaninen lujuus johtuu kuitujen läsnäolosta, mikä estää halkeamien leviämisen, iskuenergian hajottavat lukuisat mikrohalkeamat ja sen imee 15 kuitujen ja matriisin välissä oleva pinta ilman että ensi-halkeamat leviäisivät merkittävästi.

Keramiikan SiC-SiC kohdalla mekaaniset ominaisuudet ovat seuraavat: vetolujuus 200 MPa 1000 C-asteessa, tämän lujuu-20 den ollessa rajoittunut arvoon 150 MPa 1400 C-asteessa, mistä aiheutuu käytännössä käytön rajalämpötila 1200 -1300°C, kimmokerroin 200 GPa 1000 C-asteessa, 170 GPa 1400 C-asteessa, puristusmuotolujuus paksuudessa (kohtisuorassa kudoskerroksiin) 380-250 MPa, kudoskerrosten tasossa 480-25 300 MPa.

« * Keramiikalla SiC-C aikaansaadaan vielä korkeampia arvoja, jotka tässä annetaan vastaavasti lämpötilojen 1000°C ja 1400°C kohdalla, vetomurtolujuus 350 MPa (330 MPa), kimmo-30 kerroin 100 GPa (100 GPa), puristusmuotolujuus paksuudessa 450 MPa (500 Mpa) ja tasossa 600 MPa (700 MPa).

Sekamuotoisesta keramiikasta olevat kappaleet eivät ole isotrooppeja, niiden ominaisuuksien ollessa erilaiset sen 35 mukaan, mitataanko ne kudoskerrosten suuntaisesti tai kohtisuorassa niihin, viimeksi mainittujen ollessa sentrifugin ympärysseinän suuntaisia, mikä on sitäkin edullisempaa keksinnön mukaisen menetelmän toimeenpanon puitteissa, kun aineksen lämmönjohtavuus on kaikkein suurin nimen omaan pak- 22 94749 suudessa, kohtisuorassa kudoskerroksiin, sillä kuituverkosto ei voi toimia lämmönjohtimena. Sen sijaan on merkille pantavaa, että suurin lämmönjohtavuus kudoskerrosten tasossa on · pikemminkin edullista, sillä se edistää, ettei lämpögradi-5 entteja muodostu kaistan korkeuden mukaisesti.

Yksityiskohtaisemmin 40 %:n kuitupitoisuutta kohden keramiikka SiC-SiC omaa välillä 1000 - 1400°C olevassa lämpötilassa vakaan lämpötilan diffuusiokertoimen 5 10"& M2 s"1 10 kudoskerrosten suuntaisessa tasossa ja tähän tasoon kohtisuorassa olevassa suunnassa 2 10"fc M- s-1. Ilmiö on vielä korostuneempi johtavilla hiilikuiduilla vahvistetun keramiikan yhteydessä, missä lämpötilan diffuusiokerroin välillä 1000 - 1400°C on vastaavasti 7-8 10" *> M? s-1 samansuuntai-15 sessa tasossa ja 2 10" M2 s-1 paksuudessa, lämmönjohtavuuden ollessa 17 WmK paksuudessa ja 33 WmK tasossa. Kuten piinitridin yhteydessä, seuraa tätä erittäin heikkoa diffuu-siokerrointa erittäin pieni tiheys, vastaavasti 2,5 keramiikan SiC-SiC kohdalla ja 2,1 keramiikan SiC-C kohdalla, mikä 20 tiheys johtaa hyvin keveiden kappaleiden valmistukseen, jotka tästä johtuen on helpompi viedä rotaatioon.

Mekaanisesti ja termisesti keramiikkojen SiC-C suoritusarvot ovat keramiikkojen SiC-SiC suoritusarvoja paremmat. Kokonaan 25 piikarbidia olevaa keramiikkaa olevien sentrifugien valmis-. tus on kuitenkin yksinkertaisempaa, sillä aukkoja lävistet- ‘ täessä paljastuneet kuidut SiC voidaan saattaa kosketuksiin sulan lasin kanssa toisin kuin hiilikuitujen yhteydessä, jotka hiilikuidut muuttuisivat hiilidioksidiksi, kun taas 30 piikarbidikuidut kuluvat kuten matriisi, omaten kuitenkin hajoamisreaktiokinetiikan, joka saattaa olla hieman nopeampi johtuen kuitujen hienoudesta, piikarbidin muuttuessa piidi-

• I

oksidiksi, joka muodostaa sitten suojaavan kerroksen. Keramiikan SiC-C käyttöä varten on niin ollen tarpeen suorittaa 35 seinämän läpi lävistettyjen aukkojen suojauskäsittely esimerkiksi keraamisoinni1 la piikarbidin tai jonkin muun keramiikan avulla, joka levitetään ohueksi kerrokseksi, joka on lasien aiheuttaman korroosion kestävää.

II

23 9 4 7 4 9

Kuviossa 3 on esitetty kaavamaisesti keksinnön mukaisen sentrifugin täydellinen asennus, joka tässä erityistapauksessa on toteutettu keramiikasta SiC-SiC. Keramiikkasentri-fugilla tarkoitetaan ainoastaan sentrifugin osaa, joka so-5 veltuu olemaan kosketuksissa sulan lasin kanssa tai suorassa yhteydessä kaasumaiseen ympäristöön korkeassa lämpötilassa. Kaikki muut osat ovat edullisesti, kustannus- ja toteutet-tavuussyistä metallia. Varsinaisen keramiikkaa olevan osan muodostaa .siis rengasmainen pinta 5 jaettuna kolmeen osaan: 10 varsinainen ympäryskaista 6 lävistettynä esimerkiksi 20 000 aukolla, joiden läpimitta on esimerkiksi välillä 0,2 - 0,7 mm ja edullisesti suunnilleen 0,5 halkaisijaltaan 400 mm olevan sentrifugin kohdalla, kaistan korkeuden ollessa suuruusluokkaa 50 mm. Rengasmainen pinta 5 käsittää myös 15 selkäpuolen 7, joka antaa kappaleeseen hyvän mekaanisen lujuuden, sekä tasaisen osuuden 8, joka vastaanottaa sulan lasisäikeen 9, ja johon muodostuu mahdollisesti sulan lasin varasto. Tämä osuus 8, joka muodostaa siis sentrifugin pohjan, kiinnitetään metal 1ikeskiöön 9 kiinnitystavalla, joka 20 esitetään yksityiskohtaisesti tuonnempana. Esitetty kaavio ei täysin mukaile todellista kappaletta, jonka kulmat ovat edullisesti hieman vähemmän pyöristetyt, mutta se antaa jo mahdollisuuden havaita, että keksinnön mukaiset kappaleet omaavat melko puhtaat linjat, paikalliset vahvistavat ele-25 mentit eivät ole tässä välttämättömiä johtuen keramiikkaa ; olevan kappaleen käytännöllisesti katsoen olemattomasta laajentumisesta. Varsinkaan ei ole välttämätöntä, niin kuin on metallisten sentrifugien kohdalla, järjestää "tulppaanin" muotoista kaltevaa osaa, sillä valumisilmiöitä ei ole todet-30 tu tai ne eivät ainakaan johda merkittäviin deformaatioihin.

Tämä keksinnön mukaisten keramiikkasentrifugien piirre on « riippumaton tavasta, jolla kuidutus tapahtuu ja käytetyn lasin koostumuksesta, mikä selittää tämän uuden sentrifugi-35 tyypin edullisuuden myös tavanomaisen kuidutuksen ja koostumuksen yhteydessä. On todellakin tunnettua, että metal-1isentrifugin valuminen aiheuttaa muutoksen kuitujen muodos-tumisolosuhteisiin, kun säikeet lähetetään esimerkiksi venytyspoltinta lähempänä olevalta etäisyydeltä; jokaista 24 94749 kuitujen muodostusolosuhteiden muutosta seuraa kuitenkin vähäinen muutos kuitujen laadussa, esimerkiksi niiden läpimitan vaihtelu, mikä on valmistajan kannalta negatiivinen seikka, sillä hänen tavoitteenaan on tavallisesti täysin 5 muuttumattomana pysyvä laatu.

Aiemmin on lisäksi mainittu ympäryskaistan suuruusluokkaa 50 mm oleva korkeus, tätä korkeutta voidaan kuitenkin lisätä varsin paljon. Itse asiassa edellä on kyseessä korkeus, jota 10 on vaikea ylittää metal 1isentrifugi1 la, sillä kaikkien aukkojen syöttämiseksi olisi välttämätöntä lisätä keskipakovoimaa, siis sentrifugin pyörimisnopeutta ja tästä johtuen jännityksiä, jotka ilmenevät sentrifugi1 la aiheuttaen tietyllä tasolla materiaalin kimmorajan ylittymisen sekä palautumat-15 tornia deformaatioita. On selvää, että sellaisen sentrifugin yhteydessä, joka ei muuta muotoaan, pyörimisnopeutta voidaan lisätä huomattavasti. Ja sitäkin suuremmalla syyllä, että keksinnön mukaisesti valitut keramiikat omaavat hyvin pienet tiheydet, ja että ne niin muodoin aiheuttavat vähäisempiä 20 rasituksia muihin osiin, varsinkin akseliin ja keskiöön.

Tämän traditionaalisen kuidutuksen piirteen yhteenvetoa varten voidaan lopuksi huomauttaa, että koska keksinnön mukaiset sentrifugit joutuvat kestämään välittömästi korke-25 ampia lämpötiloja kuin metal 1isentrifugit, voidaan myös va-; Iita työskentely laseilla, joiden koostumus on tavanomai nen, mutta joka lasi on hieman kuumempaa ja siis valuvampaa ja vaatii siis vähemmän energiaa kaasuvenytyksessä ja korostaa siten sentrifugoinnin osuutta venytyksessä.

30

Nyt palataan kuvioon 3 ja tarkemmin sanoen käyttöakselin 10 välittömästi rotaatioon viemän metal 1ikeskiön 9 sekä pohjan 8 välisen liitoksen ongelmaan. Kiinnityksessä tulee huomioida kolme välttämätöntä seikkaa: joustava liitos, joka 35 ottaa huomioon metalliosien ja keraamisten osien erilaisen laajentumisen; sentrifugin erittäin hyvä keskiöinti, jonka sentrifugin kehänopeus on esimerkiksi yli 50 ms-1 ja edullisimmin välillä 50 - 90 ms-1, jotta se vastaisi asiakirjasta EP-B-91 866 tunnettuja edullisia olosuhteita sekä viimeksi,

II

25 94749 ettei keramiikkaa työstetä milloinkaan jännitteessä vaan aina puristuksessa.

Nämä ehdot täyttää esimerkiksi tässä esitetty liitos, mutta 5 luonnollisesti voidaan käyttää myös muita asennustapoja, mikäli ne ottavat huomioon yllä esitetyt ehdot. Tätä varten sijoitetaan vähintään kolme toisistaan tasaisin välein olevaa pitkänomaista tilaa 11 pohjan 8 sisäpinnalle. Näihin pitkänomaisiin tiloihin pannaan liittimet 12, jotka myös 10 ovat keramiikkaa, ja ne vannehditaan kuumassa metal 1ikeskiö-ön 9, vannehtimisen mahdollistaessa erittäin tarkan sijoituksen. Nämä liittimet siirtyvät säteen suuntaisesti keskiön 9 laajentuessa ja varmistavat näin sentrifugin hyvän keski-öinnin. Lisäksi pohjan 8 vangitsee pyöreä metal 1ilaippa 13 15 kiinnitettynä metalliseen keskiöön 9 esimerkiksi pulteilla 14, kiinnittäen metallin metallia vasten. Yhtäältä pohjan 8 ja laipan 13 välillä oleva välys ja toisaalta keskiö 9 täytetään tulenkestävällä eristeellä, joka pitää keraamisen osan paikallaan puristamalla muttei kiristäen, rasituk-20 sen ollessa näin jakaantunut hyvin suurelle pinnalle. Tähän voidaan käyttäää alumiinikuiduista tai muista tulenkestävistä kuiduista olevaa mattoa; edullisimpia ovat kuitenkin grafiittieristeet, erityisesti lehtimäistä grafiittipaperia olevat, jotka ovat kimmoisia ja voivat näin seurata palautu-25 vasti kappaleiden deformaatioita, tässä voidaan käyttää . grafiittia, sillä se on vangittuna suljettuun tilaan vailla ilmanvaihtoa.

Sentrifugia ympäröivät polttimet, jotka hoitavat esikuumen-30 uksen, lämpötlan ylläpitämisen ja kuuman ympäristön ja/tai ympärysseinämää seuraavien kaasuvenytysvirtojen muodostamisen. Ympäryskaistan sisäseinämä kuumennetaan kehään asenne-' tuilla sisäpuolisilla polttimilla 15, näiden sisäpuolisten polttimien omatessa edullisesti erisuuntaisia suihkuja sei-35 nämän koko korkeuden kattamiseksi. Ulkoseinä taas kuumennetaan rengasmaisen polttimen 17 ulokkeella 16. Lisäksi saattaa olla edullista asettaa myös yksi liikkuva ulkopuolisten polttimien sarja 18, joita polttimia käytetään esikuumennuk-sen ulkopuolella, ja jotka poistetaan heti kun sulan lasin 26 94749 valu alkaa.

Esikuumennus suoritetaan lämpötilan nousukäyrää seuraten, keramiikan lämpötilasokkienkestävyyden huomioon ottaen, 5 vähintään 1000 C-asteen ylittävän seinämän lämpötilan tullessa esimerkiksi olla saavutettu ennen valun alkamista, mikäli valitaan kuidutuksen suorittaminen välillä 1200 -1300°C olevalla sentrifugin lämpötilalla. Jotta estettäisiin liian suurien lämpötilagradienttien ilmaantuminen, tulee 10 tämä esikuumennus suorittaa mahdollisimman vakiolämpöisissä olosuhteissa, paksuuden mukaan sektoreihin leikattuina (siis kudoskerrosten suuntaisesti kun kyseessä on sekamuotoinen keramiikka); tässä esitetty ongelma liittyy keramiikkojen erittäin alhaiseen lämpötilan diffuusiokertoimeen, jotka 15 keramiikat eivät käytännöllisesti katsoen kuljeta jossain kohdassa vastaanotettua lämpöä viereisiin osiin. Johtuen aukkojen läsnäolosta, joiden kautta polttimen kaasut raivaa-vat paikallisesti tien seinämän läpi, on siis edullista esi-kuumentaa sentrifugi sekä ulkopuolelta että sisäpuolelta, 20 sisäpuolisen kuumennuksen alkaessa esimerkiksi silloin, kun 500 - 600 C-asteen lämpötila on saavutettu. Lisäksi sisäpuolinen kuumennus mahdollistaa konvektiosta johtuvan jäähtymisen seurausten minimoinnin.

25 Kuidutusvaiheessa ulkopuolisen rengasmaisen polttimen 17 ; tulee edullisimmin kyetä lähettämään kaasuvirtoja, joiden lämpötila vastaa ympäryskaistan ulkoseinämälle haluttua lämpötilaa, ja joiden nopeus on vähintään yhtä suuri kuin sentrifugin kehänopeus, siis edellä esitetyn esimerkin kohdalla 30 vähintään 50 ms_i, nämä olennaisesti kohtisuoraan lasisäi-keisiin lähetetyt virtaukset myötävaikuttavat siten niiden venytykseen ja vievät ne kohti kuitujen vastaanottolaitetta. Jotta vältettäisiin jonkin tietyn säiemäärän kulun jatkuminen vaakasuoraan näiden kaasuvirtojen rajaaman vyöhykkeen 35 yli, kuidutuslaitetta täydennetään vielä puhalluskehällä 18, joka lähettää aukon 19 kautta suhteellisesti nopeampia suihkuja lämpötilassa, joka on alle kaasuvenytystä varten tarvittavan lämpötilan, ja jotka suihkut tämän tekniikan yleisesti tunnetulla tavalla rikkovat säikeet kuiduiksi ja it 27 94749 aiheuttavat niiden laskeutumisen kohti vastaanottoa.

Tällaisella laitteistolla on mahdollista kuiduttaa hyvin suuri lasivalikoima vastaten koostumuksia, joiden piidiok-5 sidipitoisuus voi vaihdella esimerkiksi välillä 50 - 70 %, mikä mahdollistaa erittäin laajan tuotevalikoiman valmistamisen, mahdollisen luonnonkiven käytön ilman natriumlisää ja kuitujen laadun ollessa ainakin yhtä hyvä kuin sisäpuolisella sentrifugoinni1 la saatujen kuitujen tavanomainen 10 laatu.

Lisäksi keksinnön mukainen sentrifugi voi työskennellä paksuuden mukaisella lämpötilagradienti1 la (siis kohtisuorassa kudoskerroksiin nähden), joka voi olla jopa esimerkiksi 15 200°C, tällaisen poikkeaman mahdollistaessa kuviossa 1 suo sitellun lämpötilaprofiilin laatimisen vaikeuksitta, tämä lämpötilaprofiili on siten tehnyt mahdolliseksi kuiduttaa hyvissä olosuhteissa Mei1leraie-basalttia, jonka koostumus on esitetty yllä. Suuremman läpimitan (30 ja 35 mikronia) 20 omaavat kuidut on toteutettu vetämällä 30 kg päivässä ja aukkojen kautta, kuituuntumattomien pitoisuuden ollessa käytännöllisesti katsoen nolla, mikä on erityisen merkittävää basaltti lasin yhteydessä. Pienemmän läpimitan omaavat kuidut vetämällä 0,1 kg päivässä ja aukkojen kautta, sekä 25 lasilla, jonka viskositeetti- ja lämpötilakäyrä vastaa ; käyrää 1, on lisäksi valmistettu erittäin hienoja kuituja, *’ joiden keski läpimitta on 1,75 mikronia. Kaikki muut väliar- vot soveltuvat toteutettavaksi vaihtelemalla vetoa päivässä ja aukkojen kautta esitettyjen arvojen välissä. 1

Claims (19)

2β 94749

1. Menetelmä mineraalikuitujen valmistamiseksi sisäisellä sentrifugoinnilla, jossa menetelmässä kuidutettava aines kaadetaan sulassa tilassa sentrifugin sisäpuolelle, jonka 5 sentrifugin ympäryskaista on heikosti lämpöä johtavaa materiaalia ja on lävistetty hyvin suurella määrällä poistoauk-koja, tunnettu siitä, että ylläpidetään mainitun ympärys-kaistan sisäseinämän ja ulkoseinämän välinen lämpötilagra-dientti siten, että lämpötilapoikkeama sisä- ja ulkoseinämän 10 välillä on 50-300°C, ja edullisesti 100-200°C.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä mineraalikuitujen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että lämpötilapoikkeama sisä- ja ulkoseinämän välillä on sellainen, että si- 15 sälämpötila on korkeampi kuin se lämpötila, jossa kuidutettava aines alkaa kiteytyä, ja että ulkolämpötila on riittävän matala, jotta lasin viskositeetti on riittävän suuri venytyshetkellä.

3. Förfarande för framställning av mineralfibrer enligt patentkrav 1 och 2, kännetecknat av att innerväggen och yt-terväggen har konstant temperatur över det periferiella bandets hela höjd. 5

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä mineraa likuitujen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että sisäseinänä ja ulkoseinänä ovat vakiolämpöisiä ympäryskaistan koko korkeudelta.

4. En fiberbildande apparat, kännetecknad av att den inne-fattar en centrifug vars periferiella band har en värmeled-ningsförmaga som är under 20 Wm^C'1 vid 1000°C, företrädesvis under 10 Wnr'C'1 vid 1000°C. 10

4. Kuidutuslaite, tunnettu siitä, että se käsittää sent- : rifugin, jonka ympäryskaista omaa lämmönjohtavuuden, joka on alle 20 Wm'C'1 1000°C-asteessa, ja edullisesti alle 10 Wm^Cr1 1000°C: ssa.

5. En fiberbildande apparat enligt patentkrav 4, kännetecknat av att den innefattar en centrifug med ett perife-riellt band, vars temperaturdiffusionskoefficient är under 510‘6 M2 s1 vid 1000°C. 15

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kuidutuslaite, tunnettu siitä, että se käsittää sentrifugin, jonka ympäryskaista .1 omaa lämpötilan dif f uus ioker toimen, joka on alle 5xl0'6 M2 s'1 1000°C:ssa.

6. En fiberbildande apparat enligt patentkrav 4 eller 5, kännetecknad av att det periferiella bandet är tillverkat av sintrad kiselnitridkeramik.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen kuidutuslaite, tunnettu siitä, että ympäryskaista valmistetaan sintratusta piinitridikeramiikasta. 29 94749

7. En fiberbildande apparat enligt patentkrav 4 eller 5, kännetecknad av att det periferiella bandet är tillverkat av en blandkeramik med en kiselkarbidmatris förstärkt med ki-selkarbidfibrer.

7. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen kuidutuslaite, tunnettu siitä, että ympäryskaista valmistetaan seoskeramii-kasta, jossa on piikarbidimatriisi vahvistettuna piikarbidi-kuiduilla. 5

8. En fiberbildande apparat enligt patentkrav 4 eller 5, kännetecknad av att det periferiella bandet är tillverkat av en keramikblandning med en kiselkarbidmatris förstärkt med kolfibrer.

8. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen kuidutuslaite, tunnettu siitä, että ympäryskaista valmistetaan seoskeramii-kasta, jossa on piikarbidimatriisi vahvistettuna hiilikuiduilla. 10

9. En fiberbildande apparat enligt patentkrav 8, känne tecknad av att centrifugen är utrustad med ett kiselkarbid-• baserat skyddande skikt.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kuidutuslaite, tunnettu siitä, että sentrifugi varustetaan piikarbidipohjaisella suojaavalla kerroksella.

10. En fiberbildande apparat enligt nägot av patentkraven 35 4-9, kännetecknad av att den innefattar inre och yttre brän- nare. t . · 32 94749

10. Jonkin patenttivaatimuksen 4-9 mukainen kuidutuslaite, tunnettu siitä, että se käsittää sisäpuolisia ja ulkopuolisia polttimia.

11. En fiberbildande apparat enligt patentkrav 10, känne-tecknad av att de inre brännarna har olikriktade jetsträlar.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen kuidutuslaite, tunnettu 20 siitä, että sisäpuoliset polttimet omaavat erisuuntaisia suihkuja.

12. En fiberbildande apparat enligt nägot av patentkraven 5 6-11, kännetecknad av att centrifugens periferiella band fästes i drivaxelns mitt med en metallfläns samt centreras till mitten medelst pämonterade fäststycken av keramik, vil-ken mittpunkt kommer att glida i längsträckta utrymmen anordnade i det periferiella bandet. 10

12. Jonkin patenttivaatimuksen 6-11 mukainen kuidutuslaite, tunnettu siitä, että sentrifugin ympäryskaista kiinnitetään 25 käyttöakselin keskiöön metallilaipalla ja keskitetään päälle asennetuilla keramiikkaliittimillä keskiöön, joka tulee liukumaan mainittuun ympäryskaistaan järjestetyissä pitkänomaisissa tiloissa.

13. Tillämpning av den fiberbildande apparaten enligt nägot av patentkraven 4-12, för att bilda fibrer av ett sädant glas vars arbetsomrädes utsträckning är under 100°C.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 4-12 mukaisen kuidutuslait- teen sovellutus jonkin sellaisen lasin kuidutukseen, jonka ! työalueen laajuus on alle 100°C.

14. Tillämpning av den fiberbildande apparaten enligt nägot av patentkraven 4-12 för att bilda fibrer av ett sädant glas vars arbetsomrädes utsträckning är över 1100°C.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 4-12 mukaisen kuidutuslait-35 teen sovellutus jonkin sellaisen lasin kuidutukseen, jonka työalue on 1100 C-asteen yläpuolella. . · 30 9 4 7 4 9

15. Tillämpning av den fiberbildande apparaten enligt nägot 20 av patentkraven 4-12 för att bilda fibrer av ett sädant glas vars kiseldioxidhalt i viktprocent är över 45 %, företrädes-vis över 50 %, och kalkhalt under 20 %, företrädesvis under 15 %.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 4-12 mukaisen kuidutuslait-teen sovellutus jonkin sellaisen lasin kuidutukseen, jonka piidioksidipitoisuus painoprosentteina on yli 45 %, ja edullisesti yli 50 %, ja kalkkipitoisuus alle 20 % ja edullises- 5 ti alle 15 %.

16. Tillämpning av den fiberbildande apparaten enligt nägot av patentkraven 4-12 för att bilda fibrer av basaltglas.

16. Jonkin patenttivaatimuksen 4-12 mukaisen kuidutuslait-teen sovellutus basalttilasien kuidutukseen.

17. Tillämpning av den fiberbildande apparaten enligt nägot av patentkraven 4-12 för att bilda fibrer av Meilleraie-ba-30 sait. : 18. Basaltfibrer tillverkade i den fiberbildande apparaten enligt nägot av patentkraven 4-12.

17. Jonkin patenttivaatimuksen 4-12 mukaisen kuidutuslait- teen sovellutus Meilleraie-basaltin kuidutukseen.

18. Jonkin patenttivaatimuksista 4-12 mukaisella kuidutus-laitteella toteutetut basalttikuidut. 15

19. Patenttivaatimuksen 18 mukaiset basalttikuidut, tunnetut siitä, että ne eivät sisällä kuituuntumattomia osia. 20 1. Förfarande för framställning av mineralfibrer genom inre centrifugering, i vilket förfarande det fiberbildande materialet hälles i smält tillständ pä insidan av en centri-fug, vars periferiella band är av ett material som leder värme illa och är perforerat med ett mycket stort antal ut-25 loppshäl, kännetecknat av att det upphälles en värmegradient mellan det periferiella bandets innervägg och yttervägg sä att temperaturavvikelsen mellan inner- och ytterväggen är 50-300°C, företrädesvis 100-200°C 30 2. Förfarande för framställning av mineralfibrer enligt patentkrav 1, kännetecknat av att temperaturavvikelsen mel-: lan inner- och ytterväggen är sadan att innertemperaturen är högre än den temperatur vid vilken det fiberbildande materialet börjar kristalliseras och att yttertemperaturen är 35 tillräckligt läg för att glasets viskositet skall vara till-räckligt hög i sträckningsögonblicket. • ^ ♦ 94749

19. Basaltfibrer enligt patentkrav 18, kännetecknade av att de saknar delar som inte blivit fibrer. • *