HU226280B1

HU226280B1 - Berendezés és eljárás ásványi szálak képzésére belsõ centrifugálással, ezek alkalmazása ásványgyapot, valamint hõ- és/vagy hangszigetelõ anyag elõállítására, továbbá hõ- és/vagy hangszigetelõ termék

Info

Publication number: HU226280B1
Application number: HU0203462A
Authority: HU
Inventors: Daniel Guyot; Laurent Pierucci; Pascal Decker
Original assignee: Saint Gobain Isover
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2008-07-28
Also published as: PL197681B1; TR200201376T2; RU2252199C2; AR026601A1; FR2801301B1; KR20020049012A; RU2002116704A; NO20022394L; JP4842481B2; BR0015756A; JP2003514757A; DE60003953D1; CA2392338C; FR2801301A1; WO2001038245A1; NO20022394D0; AU778802B2; BR0015756B1; CA2392338A1; PL355499A1

Description

A leírás terjedelme 12 oldal (ezen belül 3 lap ábra)

1. ábra

HU 226 280 Β1 rendelkezik, amely a centrifuga (1) körül legalább annak peremtartományával (2) szemben fekvő módon van elrendezve.

A találmány tárgya továbbá egy eljárás ásványi szálak képzésére nagy hőmérsékletű gázáram általi szálkihúzással társított belső centrifugálással, aminek során a szálképzésre szánt anyagot egy függőleges tengely körül forgó centrifuga belsejébe öntjük, amelynek peremtartománya több átmenőfurattal van ellátva, amelyeken keresztül az anyag kinyomódik, amelyet ezután egy gyűrű alakú égőből kibocsátott, nagy hőmérsékletű gázáram segítségével szálakká kihúzunk, miközben a keletkező szálakat egy fúvókoszorúként kialakított pneumatikus szerkezettel vezetjük meg és állítjuk be a méretüket, és ezen eljárásnál a találmány értelmében a szálak méretének beállítását és megvezetését legalább egy másik szerkezet, előnyösen egy mechanikus szerkezet (12) segítségével tökéletesítjük, amely fizikai gátat képez a szálak sugárirányú szétterjedésének a centrifuga (1) hossztengelyéhez (X_d) képest.

A találmány ásványi szálak vagy egyéb hőre lágyuló anyagokból levő szálak belső centrifugálással történő gyártási technológiáján alapszik, amihez nagy hőmérsékletű gázáram általi szálkihúzás társul. A találmány különösen jól alkalmazható üveggyapot ipari előállításánál, amely például hő- és/vagy hangszigetelő termékek alkotórészét képezi.

A találmány pontosabban vett tárgya berendezés ásványi szálak képzésére belső centrifugálással, amely berendezés tartalmaz egy függőleges hossztengely körül forgatható centrifugát, amelynek peremtartománya több átmenőfurattal van ellátva, egy gyűrű alakú égőként kialakított, nagy hőmérsékletű gázzal működő szálkihúzó szerkezetet, továbbá egy, a szálak méretének beállítására és megvezetésére alkalmas, fúvókoszorúként kialakított pneumatikus szerkezetet.

A találmány tárgyát képezi továbbá egy eljárás ásványi szálak képzésére nagy hőmérsékletű gázáram általi szálkihúzással társított belső centrifugálással, aminek során a szálképzésre szánt anyagot egy függőleges tengely körül forgó centrifuga belsejébe öntjük, amelynek peremtartománya több átmenőfurattal van ellátva, amelyeken keresztül az anyag kinyomódik, amelyet ezután egy gyűrű alakú égőből kibocsátott, nagy hőmérsékletű gázáram segítségével szálakká kihúzunk, miközben a keletkező szálakat egy fúvókoszorúként kialakított pneumatikus szerkezettel vezetjük meg és állítjuk be a méretüket.

Ezt az eljárást már számos módon próbálták tökéletesíteni, így például az EP 0 189 354 számú szabadalmi leírás egy égőt ismertet, amely gyűrű alakú kihúzó légáramot hoz létre. Az égő egy belső égésű égő, amelynek gyűrű alakú égőkamrája van.

A WO 97/15532 számú szabadalmi leírás a fenti típusú égő tökéletesítésére vonatkozik, ami abból áll, hogy a kihúzógázoknak sugárirányban olyan hőmérséklet-gradiense van, hogy a centrifuga közelében a gázok melegebbek.

Az EP 0 519 797 számú szabadalmi leírás egy fúvókoszorú járulékos felszerelésére vonatkozik, amely a centrifuga hossztengelyétől sugárirányban nagyobb távolságban van elrendezve, mint a kihúzógázokat kibocsátó égő. A fúvókoszorú különálló és széttartó gázsugarakat bocsát ki, amelyek a centrifuga legalacsonyabban húzódó furatsora alatt egyesülnek, és amelyeknek az a szerepe, hogy egy hideg gázburkot hozzanak létre, amely a melegen kihúzott szálakat megvezeti.

A találmány különösen olyan hő- és/vagy hangszigetelő termékeknél alkalmazható, amelyeknek különösen jó mechanikus tulajdonságai vannak az ezt igénylő alkalmazásokhoz. Itt különösen olyan szigetelőtermékekről van szó, amelyek falazó elemeket hordoznak, és amelyeknek következésképpen nagy összenyomó hatásnak kell ellenállniuk, mint például a járkálásnak kitett tetőteraszok szigetelése.

Hasonló a helyzet az olyan termékek esetében is, amelyeket külső szigetelésre használnak, és ezért ezeknek a leválással szemben kell ellenállóknak lenniük.

A fenti tulajdonságok biztosítása érdekében az ilyen típusú szigetelőtermékek általában nagy sűrűségű, például legalább 40 kg/m³ sűrűségű termékek, és a szálképzés művelete után egy olyan műveletnek vannak alávetve, amely azt a célt szolgálja, hogy a gyártott nemez belsejében lévő szálak a lehető legkülönbözőbb irányokat vegyék fel, anélkül, hogy a centrifugálásból származó szálpaplan szálainak technológiából adódó természetes orientációja észrevehetően módosulna. Ez a művelet (textilipari analógiából kiindulva) a szálak „kreppeléséből” áll, amit úgy valósítanak meg, hogy a szálpaplant két szállítószalagsor között vezetik át, amelyek annak alsó és felső felületeit határolják, és egy hosszanti összenyomást hoznak létre azáltal, hogy egy pár, bizonyos sebességgel mozgatott szállítószalagtól átvezetik egy másik pár szállítószalaghoz, amelynek sebessége kisebb, mint az előzőé. Ezt a műveletet ismerteti például az EP 0 133 083 számú szabadalmi leírás.

Mindamellett az volt a tapasztalat, hogy ezzel a kreppelési művelettel nem lehet mindig elérni a mechanikai tulajdonságok kellő javulását.

A találmány céljául a hő- és/vagy hangszigetelő termékek mechanikai tulajdonságainak javítását tűztük ki, vagy legalábbis ezen tulajdonságok nagyobb állandóságának a biztosítását az egyes termékeknél anélkül, hogy ezek szigetelő tulajdonságai romlanának, különös tekintettel az olyan nagy sűrűségű szigetelőtermékekre, amelyek kreppelésnek voltak alávetve.

Ahelyett, hogy a szokásos kreppelési eljárás paramétereinek a módosítását céloztuk volna meg, a találmány kapcsán azt kutattuk, hogy miért nem ad ez az

HU 226 280 Β1 eljárás kielégítő eredményeket. Arra a megállapításra jutottunk, hogy a kreppelés után a szálaknak nem volt meg a kívánt izotróp orientációja, ez pedig annak volt a következménye, hogy a szálak mérete nem volt megfelelő. A túl hosszú szálakat nehéz volt egyszerű kreppeléssel úgy orientálni, ami szükséges a jó szakító- és nyomószilárdság biztosításához.

A találmány kidolgozásánál úgy döntöttünk, hogy módosítjuk a szálképzés feltételeit, hogy a szálak méreteit úgy állíthassuk be, hogy azok alkalmasabbak legyenek a kreppelésre, azaz rövidebbek legyenek. Ezt a módosítást többek között oly módon hajtottuk végre, hogy a forró gáz általi kihúzásnak alávetett szálakat megfelelően megvezettük, amint azt az alábbiakban ismertetni fogjuk.

A találmány tárgya tehát elsősorban egy berendezés ásványi szálak képzésére belső centrifugálással, amely berendezés tartalmaz egy függőleges tengely körül forgatható centrifugát, amelynek peremtartománya több átmenőfurattal van ellátva, egy gyűrű alakú égőként kialakított, nagy hőmérsékletű gázzal működő szálkíhúzó szerkezetet, továbbá egy, a szálak méretének beállítására és megvezetésére alkalmas, fúvókoszorúként kialakított pneumatikus szerkezetet. A találmány lényege az, hogy a szálak méretének beállítására és megvezetésére szolgáló pneumatikus szerkezet legalább egy további szerkezettel, adott esetben egy mechanikus szerkezettel van kiegészítve, amely egy hűtött fallal rendelkezik, amely a centrifuga körül annak peremtartományával legalább részben szemben fekvő módon van elrendezve.

A gyűrű alakú égő olyan típusú lehet, mint amilyet az előzőekben említett EP 0 189 354 számú szabadalmi leírás ismertet.

A fúvókoszorú olyan típusú lehet, mint amilyet az előzőekben említett EP 0 519 797 számú szabadalmi leírás ismertet. Ebben már ismertetésre került, hogy a fúvókoszorú által kibocsátott gázburok, amelynek a környezeti hőmérséklettel azonos hőmérséklete van, beburkolja a gyűrű alakú égőből kilépő kihúzó gázsugarakat, és az a szerepe, hogy a szálakat megvezesse, és a szálak által képzett nyalábot összeszorítsa attól a pillanattól kezdve, hogy azokat a centrifuga kibocsátotta, egészen addig, amíg a centrifuga alatt elhelyezett fogadószerv azokat összegyűjti.

Valójában ez a gázburok nem képez egy tömör pneumatikus gátat olyan értelemben, hogy valamennyi szál, vagy a szálak egy része a centrifugális erő hatására azon át ne tudna hatolni. Ezzel szemben ez a pneumatikus gát a szálakat lefékezi, és adott esetben mozgásuk irányát is megváltoztatja, ugyanakkor a méreteikre is hatással van, amikor ugyanis a szálak a hideg gázburoknak ütköznek, az ebből származó erőhatás elegendően erős ahhoz, hogy a szálak összetörjenek.

Ez tehát az egyik lehetséges mód arra, hogy a szálak hosszát szabályozzuk. Azonban a valóságban ez nem mutatkozott kielégítőnek ahhoz, hogy elegendően rövid szálakat kapjunk abból a célból, hogy a kreppelés a legkedvezőbb feltételek mellett menjen végbe, anélkül, hogy a hőszigetelő képességet rontaná. A találmány értelmében javasolt kiegészítő mechanikus szerkezet nagyon hatékonynak bizonyult abban, hogy kiegészítse a fúvókoszorú hatását, és több lehetőséget adjon a szálak méreteinek szabályozására. Itt lényegében arról van szó, hogy a fúvókoszorú pneumatikus gátjához egy másik gátat társítunk, amely jelen esetben egy mechanikus gát, és a centrifuga körül van elhelyezve, a pneumatikus gáton kívül, és amely kiegészítő gát szintén kettős szerepet tölt be: egyrészt valamennyi szálat, amely át tudott jutni az első pneumatikus gáton, megvezeti a szálak fogadószerve felé, másrészt lehetővé teszi az összegyűjtött szálak hosszának finomabb beállítását, mert a szálak fizikai falnak való ütközése lehetővé teszi azok igen hatékony megrövidítését, hogy optimális kreppelést lehessen elérni. A kreppelés megkönnyítésén túl a találmány lehetővé teszi olyan szálak létrehozását, amelyeknek a méretei kevésbé eltérőek egymástól, ami azt jelenti, hogy a méretek hisztogramja tömörebbé válik. Végül pedig a rövidebb szálak kevésbé tudnak egymással összeragadt szálagglomerátumokat képezni. Az ilyen összeragadt szálak a végterméknek mind a hőtani, mind a mechanikai tulajdonságait rontják, különösen pedig a szakítószilárdságát csökkentik.

Valójában nagy sűrűségű szigetelőtermékek gyártásánál a szálak átmérője kevésbé kritikus paraméter a jó hőszigetelő tulajdonságok elérése érdekében, mint a könnyebb termékek esetén. így tehát megengedhető kissé vastagabb szálak alkalmazása is a jobb mechanikai szilárdság érdekében. A szálátmérő egy olyan jellemző, amelyet szabályozni lehet a gyűrű alakú égő működési paramétereinek megválasztásával és a centrifugába betáplált üveg mennyiségével. Általában minél vastagabbak a szálak, annál hosszabbak. Itt avatkozik be a találmány, mert a mechanikus gát lehetővé teszi ezeknek a vastag szálaknak a feldarabolását, hogy megkönnyítsük azok kreppelését mechanikai tulajdonságaik megőrzése mellett.

Természetesen a találmány alkalmazható mindenféle méretű és átmérőjű szál esetében.

A pneumatikus gátat és a mechanikus gátat egymással kombinálva alkalmazzuk, amelyek közül az első a szálak mozgásának a sebességet, valamint irányát módosítja, különösen a már darabolt szálakét, a második pedig megakadályozza azok sugárirányú mozgását és befejezi hosszuk beállítását. Általában a centrifugából kibocsátott szálak nagy többsége, mintegy legalább 80-90%-a nekiütközik a hűtött falnak, a maradékot pedig a fúvókoszorúból kilépő gázok állítják meg. Éppúgy, mint a pneumatikus gát esetében, ennek a hűtött falnak a paramétereit és alakját is szabadon lehet változtatni, nevezetesen a geometriáját, valamint a centrifugához, a gyűrű alakú égőhöz és a fúvókoszorúhoz képesti viszonylagos helyzetét. A falat úgy hűtjük, hogy a szálak, amelyek azzal érintkezésbe kerülnek és még viszonylag melegek, ne legyenek annak a veszélynek kitéve, hogy a falhoz hozzátapadjanak.

Előnyösen a hűtött falnak a centrifuga felé néző külső felülete alapvetően fémből, főként rozsdamentes acélból van készítve.

HU 226 280 Β1

Előnyösen ez a külső felület a centrifuga tengelye körül koncentrikusan van elrendezve, egyetlen részből vagy mechanikus kötőelemek által összeerősftett több részből. Ez a külső felület előnyösen legalább részben hengeres vagy csonka kúp alakú. (Ez utóbbi esetben a kúp felső részén kiszélesedő. Egyébként az egész leírásban az „alsó” és „felső megjelölés egy függőleges tengely mentén vett magasságra vonatkozik.) Ez a kúposság azért előnyös, mert lehetővé teszi a szálak jobb összegyűjtését, és megkönnyíti a kölcsönhatást a fúvókoszorú által kibocsátott gázokkal, amint azt a későbbiekben részletesen ismertetjük. Előnyösen a hűtött fal legalább részben csonka kúp formájában van kiképezve, amelynek ferde oldala a centrifuga X! hossztengelyéhez képest 0° és 30° közötti a₁ szögben meg van döntve, mégpedig szigorúan 0°-nál nagyobb szögben, például 2° és 20° közötti szögben, vagy 5° és 15° közötti szögben. (A leggyakoribb esetekben a centrifuga tengelye függőleges vagy közel függőleges.)

A hűtött falat a fúvókoszorúból kibocsátott gázsugarak X₂ kilövellési tengelyéhez viszonyított helyzetével is jellemezni lehet. így előnyösen a csonka kúp ferde fala az X₂ kilövellési tengellyel a₂ szöget zár be, amely szög 0° és 60° illetve 70° között van, főként 2° és 20° illetve 30° között, vagy 5° és 15° között.

A fúvókoszorúból kilépő gázsugarak X₂ kilövellési tengelye a függőlegessel a₃ szöget zár be, amely 0° is lehet. Ebben az esetben a fent leírt és/vagy a₂ értékek figyelembevételével a fúvókoszorúból kilépő gáz a hűtött fal felé összetartó lesz.

Azonban az a₃ értéke a O-tól eltérő is lehet, előnyösen +30° és -30° közötti. Ekkor a fenti eset áll fenn, és a fúvókoszorúból kilépő gázok a hűtött fal felé összetartóak. Ezzel ellentétben, ha az a₃ szög 30°-nál nagyobb, egészen 90°-ig, akkor a fúvókoszorúból kilépő gázok nem konvergálnak szükségszerűen a hűtött fal felé, hanem a gázok azon sík felé összetartóak, amelynek mentén a centrifuga átmenőfuratokkal ellátott peremtartománya van elrendezve.

Előnyösen a hűtött fal magassága, egy függőleges tengely mentén mérve, nagyobb, mint a centrifuga peremtartományáé, és a hűtött fal alsó vége és a centrifuga legalsó sorban levő átmenőfuratai közötti távolság, függőleges irányban mérve, a peremtartomány magasságának legalább a felével egyenlő, főként a magasság fele és kétszerese között van.

A fal így elegendő felületet biztosít ahhoz, hogy a szálaknak helyet biztosítson a centrifuga alatt, hogy azokat jobban kísérje és vezesse a fogadó szerv felé, és biztosítsa, hogy a fal jelenléte minden szálra, vagy legalább majdnem minden szálra hatást gyakoroljon, még a centrifuga legalsó sorban lévő átmenőfurataiból származókra is.

A hűtött fal legegyszerűbb kiviteli alakja esetében azt egy mechanikus szerkezetbe integráljuk, amelyben egy üreg van, és ez egy folyadékkeringtetéses hűtőrendszerrel, előnyösen egy vízköpenyes típusú hűtőrendszerrel van ellátva. Ez azt jelenti, hogy egy gyűrű alakú vízköpenyt alkalmazunk a centrifuga körül és az alatt is.

Előnyösen a pneumatikus szerkezet és a fal kialakítása olyan, hogy a fúvókoszorúból kilépő gázsugarak kilépési iránya a fúvókoszorúból való kilépésnél a hűtött fal felé összetartó, amely összetartás előnyösen olyan magasságban valósul meg, amely kisebb, mint a peremtartomány közepének a magassága. Valójában ezek a gázsugarak úgy lehetnek irányítva, hogy legalább részben a fal mentén haladjanak. Mivel a gázsugarak általában függőlegesen haladnak, a fal fentebb említett kúpossága felfelé egy progresszív összetartást tesz lehetővé, és a gázokat a fal menti haladásra kényszeríti, legalábbis annak alsó részén. Amint azt az előzőekben említettük, ez az összetartás nem elengedhetetlen feltétel, és a találmány egyes kiviteli alakjai széttartást is lehetővé tehetnek, emellett a fúvókoszorúból kilépő gázsugarak a centrifuga fala felé is irányulhatnak a hűtött fal helyett.

Előnyösen a hűtött fal felső széle távolabb van a centrifuga tengelyétől, mint a fúvókoszorúból kibocsátott gáz kilépési pontjai. Előnyösen a hűtött falat úgy lehet kialakítani, hogy a felső széle a fúvókoszorúból kilépő gázsugarak kilépési pontjaihoz kapcsolódjon, amely kilépési pontok például egy gyűrű alakú csővezeték nyílásai, vagy fúvófejek, vagy fúvókák lehetnek, amint azt a későbbiekben ismertetjük. Ezt a felső szélt egy kissé el is lehet távolítani, úgy hogy előnyösen x-| távolságban legyen a gázsugarak kibocsátási tengelyeitől (a centrifuga tengelyétől sugárirányban mérve, vagy más szavakkal, a gázsugarakat kibocsátó nyílások középpontjaitól mérve) és ez az x₁ távolság legfeljebb 40 mm, előnyösen legfeljebb 20 mm és legalább 0,5 mm.

A fúvókoszorú előnyösen különálló és széttartó gázsugarakat kibocsátó elemeket tartalmaz, amely gázsugarak a peremtartomány legalsó furatsora alatt egyesülnek. Két előnyös kivitel lehetséges, vagy egy csőgyűrű, amely nyílásokkal van ellátva, és ezekben fúvófejek vannak rögzítve, vagy fúvókák sorozata.

Előnyösen a gyűrű alakú égő kilépési pontjainál kibocsátott kihúzó gáz hőmérséklete maximum 1600 °C, főként 1350 °C és 1450 °C között van. Ez tehát egy olyan hőmérséklet, amely alacsonyabb, mint amely a belső centrifugálásnál szokásosan előfordul, ahol a kihúzó gázok hőmérséklete általában legalább 1500 °C, és leginkább 1600 °C körüli. A „hidegebb kihúzógázok az energetikai nyereségen kívül azzal az előnnyel is járnak, hogy kevésbé károsítják a kötőanyagot, amelyet a centrifuga alatt a szálakra poriasztunk, és a szálak hőmérséklete is alacsonyabb lesz a porlasztás alatt. Magától értetődik, hogy a szokásosan alkalmazott hőmérsékleteknél alacsonyabb hőmérsékleten húzott szálak mechanikailag törékenyebbek lesznek, ami megkönnyíti azok rövid szálakká való feldarabolását a fúvókoszorúból kibocsátott hideg gázburkon való áthaladásuk, majd a hűtött falon való felütközésük során. A húzási hőmérséklet ily módon való megválasztása tehát indirekt módon hozzájárul a szálak méretének szabályozásához.

Egy további eszköz a szálak méreteinek beállítására és megvezetésére egy olyan szerkezeti kialakítás,

HU 226 280 Β1 ahol a peremtartomány koncentrikus sorokban elrendezett átmenőfuratainak mérete úgy van meghatározva, hogy az centrifugálási helyzetben felülről lefelé oly módon változik, hogy az átmenőfuratok mérete a peremtartomány magassága mentén először csökken, majd pedig ismét nő.

Egy előnyös kivitel szerint az átmenőfuratok koncentrikus furatsorai csoportokba vannak osztva, ahol felülről lefelé a legalább egy első csoport felső n₁ furatsoraihoz tartozó kör alakú átmenőfuratok átmérője d-|, egy második csoport közbenső n₂ furatsoraihoz tartozó kör alakú átmenőfuratok átmérője d₂, amely kisebb, mint di, míg egy harmadik csoport alsó n₃ furatsoraihoz tartozó kör alakú átmenőfuratok d₃ átmérője nagyobb, mint d₂, amikor η_υ n₂, n₃>1, főként 3 és 10 között van. Előnyösen a d^ d₂ és d₃ közötti viszony a következő:

1) d·, közel azonos d₃-mal és d.|=d₃±0,2 mm, előnyösen d-|=d₃±0,1 mm,

2) d₃-d₂»d₁-d₂,

3) d₃-d₂ értéke 0,1 és 0,5 között van, előnyösen d₃-d₂>0,1 vagy >0,2 mm.

A találmány tárgyát képezi továbbá egy eljárás ásványi szálak képzésére belső centrifugálással, a fentebb ismertetett találmány szerinti berendezés segítségével, amely belső centrifugálás nagy hőmérsékletű gáz általi kihúzással van társítva, aminek során a szálképzésre szánt anyagot egy függőleges tengely körül forgó centrifuga belsejébe öntjük, amelynek peremtartománya több átmenőfurattal van ellátva, amelyekből az anyag kinyomódik, amelyet ezután egy gyűrű alakú égőből kibocsátott, nagy hőmérsékletű gázáram segítségével szálakká kihúzunk, miközben a keletkezett szálakat egy fúvókoszorúként kialakított pneumatikus szerkezettel vezetjük meg és állítjuk be a méretüket. A találmány lényege az, hogy a szálak méretének beállítását és a szálak megvezetését legalább egy további szerkezet, előnyösen egy mechanikus szerkezet alkalmazásával egészítjük ki, amely fizikai gátat képez a szálak sugárirányú szétterjedésének a centrifuga tengelyéhez képest. Itt a fentebb ismertetett hűtött falról van szó.

A találmány szerinti megoldáshoz tartozik a mechanikus szerkezet kialakításának, továbbá a kihúzógáz és a fúvókoszorúból kibocsátott gázok paramétereinek, valamint adott esetben a centrifuga peremtartományában kialakított átmenőfuratoknak a hozzáigazítása egy 5 grammra vonatkoztatott 3 és 8 közötti mikronaire értékű ásványgyapot létrehozásához. Az ásványgyapotot képező szálak átlagos átmérője előnyösen 4 és 13 pm között van.

A találmány tárgyát képezi továbbá a fent leírt eljárás és berendezés alkalmazása hő- és/vagy hangszigetelő anyagok előállítására, amelyeknek sűrűsége nagyobb, mint 40 kg/m³, főként 40 és 160 kg/m³ közötti, és amelyeknél az ásványgyapot kreppelve van.

A találmány vonatkozik továbbá magukra a nagy sűrűségű hő- vagy hangszigetelő termékekre is, különösen azokra, amelyek alkalmasak arra, hogy belőlük szigetelőlapokat készítsenek autótetők számára. Általában egy 50 mm-es vastagságú, 80 kg/m³ sűrűségű, és 6% kötőanyagot tartalmazó üveggyapot tulajdonságai a következők:

- szakítószilárdság 20±3 kPa,

- nyomószilárdság 10%-tól kb. 60±5 kPa,

- hővezető képesség legfeljebb 38 W/(m.K).

A találmányt részletesebben a csatolt rajz alapján ismertetjük, amely a találmány szerinti berendezés példaként! kiviteli alakjait tünteti fel. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti szálképző berendezés vázlatos függőleges metszetét tünteti fel, a 2. ábra a centrifuga egy első lehetséges kiviteli alakjának vázlatos függőleges metszete, nagyobb léptékben, míg a 3. ábra a centrifuga egy második lehetséges kiviteli alakjának vázlatos függőleges metszete, nagyobb léptékben.

Az 1. ábrán, nagyon vázlatosan ábrázolva, egy szálképző berendezés látható, amely alkalmas a találmány szerinti megoldás megvalósítására, és közel áll az EP 0 519 797 számú szabadalmi leírás kitanításához, ami a centrifuga, a gyűrű alakú égő, valamint a fúvókoszorú felépítését és működését illeti. Ez a szálképző berendezés lényegében egy fenék nélküli 1 centrifugából áll, amelynek 2 peremtartománya nagyszámú átmenőfurattal van ellátva. Az 1 centrifuga egy agyra van felerősítve, amely egy függőleges X₃ hossztengely mentén felszerelt forgatható 3 csőtengellyel van összekötve, amelyet egy, a rajzon nem ábrázolt motor hajt. Az 1 centrifugába üvegolvadékot táplálunk oly módon, hogy az áthalad a forgatható 3 csőtengely belsejében, és alatta szétfolyik egy 5 kosárban, amelynek teli feneke és hengeres fala van, mely utóbbiban kis számú, de viszonylag nagyméretű furat van kiképezve, ahol ezeknek a furatoknak az átmérője 3 mm nagyságrendű. Ezeknek a furatoknak köszönhetően az üvegolvadék a 2 peremtartomány belseje felé irányuló 7 primer szálak alakjában oszlik szét, ahonnan a centrifugális erő hatására 8 egyedi szálak alakjában nyomódik ki.

Az 1 centrifuga egy gyűrű alakú 9 égővel és egy 10 fúvókoszorúval van körülvéve. A 2 peremtartományban kiképzett átmenőfuratok sorai felülről lefelé három csoportra vannak osztva, ahol a középső furatsoroknak a lyukátmérője legalább 0,1 vagy 0,2 mm-rel kisebb, mint a felső és alsó furatsoroké.

A gyűrű alakú 9 égő, amely lényegében az EP 0 189 354 számú szabadalmi leírásban leírtnak felel meg, egy úgynevezett lefúvó gázsugarat hoz létre, amelynek hőmérséklete a 9 égő szájánál 1450 °C nagyságrendű.

A szálak finomságát 5 grammra vonatkoztatott micronaire értékük (F) határozza meg. A micronaire érték, vagy más néven „ finomság index „ mérése a fajlagos felületről ad számot az aerodinamikus nyomásveszteség mérésének köszönhetően, aminek során egy nem beolajozott szálpaplanból vett szálak adott mennyiségét egy gáz - általában levegő vagy nitrogéngáz adott nyomásának vetjük alá. Ez a mérés szokványos az ásványi szálak termelési egységeinél, és szabvá5

HU 226 280 Β1 nyosítva is van (DIN 53941 vagy ASTM D 1448), és ehhez a méréshez egy külön berendezést alkalmaznak, amelyet micronaire mérő berendezésnek neveznek.

A 10 fúvókoszorút egy csőgyűrű képezi, amelynek nyílásai 11 fúvófejekkel vannak ellátva, amelyek például hegesztéssel vannak rögzítve. Ezek a 11 fúvófejek, a sugarak meghosszabbított megvezetését megvalósítva, a különálló sugarak kibocsátási feltételeinek nagyobb stabilitását biztosítják, és ennek következtében előnyösen befolyásolják a 10 fúvókoszorú működésének szabályosságát.

A találmány értelmében, mint ahogy az különösen jól látható a 2. ábrán, a 10 fúvókoszorú alatt egy gyűrű alakú 12 mechanikus szerkezet van elrendezve, amelynek 13 fala kívül rozsdamentes acélból van készítve, és az 1 centrifuga felé néz, emellett felfelé kiszélesedő csonka kúp alakja van. Ez a 13 fal a függőlegessel kb. 5-12°-os aj szöget zár be. A 2. ábrán látható, korlátozást nem jelentő kiviteli alaknál a függőleges tengely egy irányba esik az 1 centrifuga X! hossztengelyével és a 10 fúvókoszorúból származó gázsugarak X₂ kilövellést tengelyével.

A 13 fal 14 felső széle egy síkba esik a 10 fúvókoszorú 11 fúvófejeinek falával. Az alsó széle ugyanakkor sokkal alacsonyabban van, mint az 1 centrifuga legalsó furatsora.

A 13 fal tehát egy lényegében gyűrű alakú 12 szerkezethez tartozik, amely az 1 centrifugával szemben helyezkedik el és vízköpeny jellegű. Az üregében egy vízcirkulációval működő hűtőrendszer van elrendezve, amely biztosítja, hogy a fal, amellyel a szálak érintkezésbe kerülnek, kielégítően alacsony hőmérsékleten maradjon, hogy a szálak ne ragadjanak rajta meg, hanem leváljanak róla, és az ütközés hatására összetörjenek.

A működés során a képződött szálak legnagyobb részének sikerül áthatolnia a 10 fúvókoszorú által kibocsátott hideg gázburkon, és ezek oly módon ütődnek neki a hűtött 13 falnak, hogy egy, a rajzon nem ábrázolt fogadószerv (gyűjtőkamra) felé összetartó irányban verődnek vissza.

Ugyancsak nem ábrázoltuk, mivel ismert kivitelű, a centrifuga alatt helyet foglaló, kötőanyagot porlasztó koszorút sem. A szálpaplan formában összegyűjtött ásványgyapotot ezt követően szokásos módon hőkezeljük, annak érdekében, hogy a kötőanyagot kivonjuk, majd kreppeljük az EP 0 133 183 számú szabadalmi leírás kitanítása szerint.

Az így kapott szálak micronaire értéke 5 grammra vonatkoztatva kb. 7. Ezen szálak 80 kg/m³-en érvényes termikus és mechanikai tulajdonságait az előzőekben már említettük.

Megállapítottuk, hogy ennek a nagy sűrűségű hőés hangszigetelő terméknek a mechanikai tulajdonságai ugyanolyan jók, vagy esetleg még jobbak, mintha ugyanazon centrifuga esetében a 22 t/nap hozamot 35 t/napra emelnénk. Ez figyelemre méltó, tekintve, hogy általában fordított tendencia figyelhető meg, azaz a mechanikai tulajdonságok fokozatosan romlanak, ha a termelékenység hozamát növeljük az úgynevezett könnyű vagy kis sűrűségű termékek esetében, amelyeknél a sűrűség 40 kg/m³-nél kisebb. Ez egy meglepő és előnyös eredmény a találmány szerinti megoldásnál, amit talán azzal a ténnyel lehet magyarázni, hogy minél nagyobb a centrifuga által kibocsátott üvegmennyiség, annál jelentősebb a szálak ütközése a hűtött falon, így tehát annál kisebb lesz a szálak mérete.

A 3. ábrán a 2. ábrán már Ismertetett szerkezeti elemek láthatók. Ennél a kivitelnél a 10 fúvókoszorúból jövő gázsugarak egy X₂ kilövellési tengely mentén lépnek ki, amely a függőlegessel kb. 60°-os a₃ szöget zár be. Ezek a gázsugarak az 1 centrifuga 2 peremtartománya felé irányulnak, nem pedig a hűtött 13 fal felé.

A 2. és 3. ábrán ábrázolt két kiviteli alak nem korlátozó jellegű a találmányra nézve, hanem sok más kiviteli változat is lehetséges. így például a 12 szerkezetet, valamint a 10 fúvókoszorút és a 11 fúvófejeket úgy is kialakíthatjuk, hogy a 12 szerkezet felső részének lényegében vízszintes felülete a függőlegeshez képest magasabb szinten helyezkedjék el, mint a 11 fúvófejek vége, vagy oly módon, hogy a fúvókák geometriáját módosítjuk úgy, hogy például azokat megdöntjük, vagy úgy, hogy a 12 szerkezet felső szakaszának geometriáját módosítjuk, különösen annak 14 felső szélét, így például a 12 szerkezetet a 11 fúvófejekhez képest felemeljük. Választhatjuk ennek a fordítottját is, azaz a 12 szerkezetet kissé lesüllyesztjük a 11 fúvófejekhez képest. Az egyetlen feltétel, hogy megakadályozzuk, hogy a szálak el tudjanak haladni a hűtött 13 fal fölött.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Berendezés ásványi szálak képzésére belső centrifugálással, amely berendezés tartalmaz:

- egy függőleges hossztengely (X^) körül forgatható centrifugát (1), amelynek peremtartománya (2) több átmenőfurattal van ellátva,

- egy gyűrű alakú égőként (9) kialakított, nagy hőmérsékletű gázzal működő szálkihúzó szerkezetet, továbbá

- egy, a szálak méretének beállítására és megvezetésére alkalmas, fúvókoszorúként (10) kialakított pneumatikus szerkezetet, azzal jellemezve, hogy a szálak méretének beállítására és megvezetésére szolgáló pneumatikus szerkezet legalább egy további szerkezettel, adott esetben egy mechanikus szerkezettel (12) van kiegészítve, amely egy hűtött fallal (13) rendelkezik, amely a centrifuga (1) körül annak peremtartományával (2) legalább részben szemben fekvő módon van elrendezve.

2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hűtött falnak (13) a centrifuga (1) felé néző felülete alapvetően fémből, főként rozsdamentes acélból van.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hűtött fal (13) a centrifuga (1) tengelye körül koncentrikusan van elrendezve, és a centrifuga (1) felé néző külső felülete legalább részben

HU 226 280 Β1 hengeres, vagy csonka kúp alakú, a felső részén előnyösen kiszélesedő.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hűtött fal (13) legalább részben csonka kúp formájában van kiképezve, amelynek ferde oldala a centrifuga (1) hossztengelyéhez (X·,) képest 0° és 30° közötti szögben (a^, főként alapvetően pozitív szögben, előnyösen 2° és 20° közötti szögben van megdöntve.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hűtött fal (13) legalább részben csonka kúp formájában van kiképezve, amelynek ferde oldala a fúvókoszorúból (10) kilépő gázsugarak kilövellési tengelyével (X₂) olyan szöget (a₂) zár be, amely szög 0° és 60° illetve 70° között van, főként 0-val egyenlő, vagy 2° és 20° illetve 30°, vagy 5° és 15° között van.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fúvókoszorúból (10) kilépő gázsugarak kilövellési tengelye (X₂) a függőlegessel olyan szöget (a₃) zár be, amely 0-val egyenlő, vagy a O-tól eltérő, mégpedig főként ±30°-kal, vagy ennél nagyobb eltéréssel.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hűtött fal (13) magassága egy függőleges tengely mentén mérve nagyobb, mint a centrifuga (1) peremtartományáé (2), míg a hűtött fal (13) alsó vége és a centrifuga (1) legalsó sorban levő átmenőfuratai közötti távolság, függőlegesen mérve, a peremtartomány (2) magasságának legalább a felével egyenlő, és főként ezen magasság fele és kétszerese között van.

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hűtött fal (13) egy mechanikus szerkezet (12) részét képezi, amelyben olyan üreg van kiképezve, amely egy folyadékkeringtetéses hűtőrendszerrel, előnyösen egy vízköpenyes típusú hűtőrendszerrel van ellátva.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a pneumatikus szerkezet a hűtött falhoz (13) képest úgy van kialakítva, hogy a fúvókoszorúból (10) származó gázsugarak kibocsátási iránya a hűtött fal (13) felé összetartó.

10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fúvókoszorú (10) különálló, széttartó gázsugarak létrehozására alkalmas elemeket tartalmaz, amely sugarak a peremtartomány (2) legalsó sorában levő átmenőfuratok alatt egyesülnek, és a fúvókoszorút (10) főként egy csőgyűrű képezi, amely nyílásokkal van ellátva, amelyekben fúvófejek (11) vannak rögzítve, vagy a fúvókoszorú egy sorozat fúvókából áll.

11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gyűrű alakú égő (9) kimeneténél kibocsátott kihúzó gáz hőmérséklete maximum 1600 °C, főként 1350 °C és 1450 °C között van.

12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy egy kiegészítő szerkezeti kialakítással van ellátva a szálak méreteinek beállítására és megvezetésére, ahol a peremtartomány (2) átmenőfuratainak mérete úgy van meghatározva, hogy az centrifugálási helyzetben felülről lefelé oly módon változik, hogy a peremtartomány (2) magassága mentén először csökken, majd pedig nő.

13. A 12. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a peremtartomány (2) átmenőfuratai három csoportra vannak felosztva, felső furatsorokra, közbenső furatsorokra és alsó furatsorokra, amelyeknek átmérői (d_1t d₂, d₃) a következő összefüggésekkel jellemezhetők:

1) di=d₃±0,2 mm, előnyösen d₁=d₃±0,1 mm,
2) d₃-d₂<»di—d₂,
3) d₃-d₂ értéke 0,1 és 0,5 között van, előnyösen nagyobb, mint 0,1 vagy 0,2 mm.

14. Eljárás ásványi szálak képzésére nagy hőmérsékletű gázáram általi szálkihúzással társított belső centrifugálással, aminek során a szálképzésre szánt anyagot egy függőleges tengely körül forgó centrifuga belsejébe öntjük, amelynek peremtartománya több átmenőfurattal van ellátva, amelyeken keresztül az anyag kinyomódik, amelyet ezután egy gyűrű alakú égőből kibocsátott, nagy hőmérsékletű gázáram segítségével szálakká kihúzunk, miközben a keletkező szálakat egy fúvókoszorúként kialakított pneumatikus szerkezettel vezetjük meg és állítjuk be a méretüket, azzal jellemezve, hogy a szálak méretének beállítását és a szálak megvezetését legalább egy további szerkezet, előnyösen egy mechanikus szerkezet (12) alkalmazásával egészítjük ki, amely fizikai gátat képez a szálak sugárirányú szétterjedésének a centrifuga (1) hossztengelyéhez (X-0 képest.

15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fizikai gátat olyan mechanikus elemmel képezzük, amely egy, a centrifuga (1) körül a peremtartománnyal (2) szemben fekvő módon elrendezett fallal (13) rendelkezik, amelyet hűtünk, és amely legalábbis a felületén lényegében fémből van.

16. Az 14. vagy 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hűtött falat (13) legalább részben hengeresre, vagy a felső részén előnyösen kiszélesedő csonka kúp alakúra képezzük ki.

17. A 14-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fúvókoszorú (10) által kibocsátott gázsugarakat a fal (13) felé összetartó módon és/vagy legalább részben annak mentén vezetjük meg.

18. A 14-17. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fúvókoszorúból (10) különálló és széttartó gázsugarakat bocsátunk ki, és ezeket a centrifuga (1) legalsó sorának átmenőfuratai alatt egyesítjük.

19. A 14-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fúvókoszorú (10) által kibocsátott gázokat a centrifuga (1) peremtartománya (2) felé összetartó módon vezetjük meg.

20. A 14-19. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kihúzó gázokat a gyűrű alakú égő (9) kilépésénél maximum 1600 °C hőmérsékleten, főként 1350 és 1450 °C közötti hőmérsékleten bocsátjuk ki.

HU 226 280 Β1

21. A 15-20. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a centrifugából (1) kibocsátott szálak többségét a falnak (13) ütköztetjük.

22. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, illetve a 14-21. igénypontok bármelyike szerinti eljárás alkalmazása olyan ásványgyapot előállításánál, amelynek 5 grammra vonatkoztatott micronaire értéke 3 és 8 között van.

23. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, illetve a 14-21. igénypontok bármelyike szerinti eljárás alkalmazása hő- és/vagy hangszigetelő anyag előállítására, amelynek sűrűsége nagyobb, mint

40 kg/m³.

24. Hő- vagy hangszigetelő termékek, amelyeknek sűrűsége legalább 40 kg/m³, főként 40-160 kg/m³, 5 amelyet az 1-13. igénypontok szerinti berendezéssel kapott ásványgyapotból nyerünk, vagy a 14-22. igénypontok szerinti eljárással kreppesítünk, és amelyeknek a végén kb. 20 kPa szakítószilárdsága és kb. 60 kPa nyomószilárdsága van 50 mm vastagság, kb. 10 6%-os kötőanyaghányad és kb. 80 kg/m³ sűrűség esetén.