HUT75590A

HUT75590A - Method of making glass fiber insulation product

Info

Publication number: HUT75590A
Application number: HU9601174A
Authority: HU
Inventors: David P Aschenbeck; Clarke Ii Berdan
Original assignee: Owens Corning Fiberglass Corp
Priority date: 1993-11-05
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1997-05-28
Also published as: CN1090154C; JPH09506394A; HU9601174D0; CA2175381A1; DE69424999D1; WO1995012552A1; US5618327A; CZ125596A3; PL314292A1; CN1134689A; AU1044395A; BR9407980A; EP0726882B1; EP0726882A1; DE69424999T2

Description

A találmány ásványi anyagú szálakból álló rostos szerkezetű anyagokkal kapcsolatos. Közelebbről meghatározva a találmány tárgya üvegszálas szigetelőanyag és eljárás üvegszálas szigetelőanyag előállítására.

A kis átmérőjű üvegszálak igen jól használhatók egy sor területen, például hangszigetelő vagy hőszigetelő anyagok előállításánál. Ha ezekből a kis átmérőjű üvegszálakból megfelelő hálózatot vagy szövedéket hozunk létre, amelyet általában woolpack (rostbála) névvel illetünk, az egyébként önmagukban kellő szilárdsággal, illetve merevséggel nem rendelkező üvegszálak (rostok) meglehetősen teherbíró termékké állnak össze. Az ily módon előállított üvegszálas szigetelőelem • · · · · • · · · · · · • · · ···· ··· ·· könnyű, jól összenyomható és rugalmas. A jelen leírásban az üvegszál, üveg kompozíció és üveg kifejezéseket olyan értelemben használjuk, hogy ezek magukban foglalják az összes üvegszerű ásványi anyagot, például minden ilyen jellegű kőzetet, salakot és bazaltot, valamint a hagyományos üvegeket. Az üvegszálas szigetelőelemek hagyományos módon történő gyártása során az üvegszálakat általában rotari eljárással állítják elő. Ennek során egyetlen megolvasztott üveg kompozíciót centrifuga vagy fonótárcsa külső falában kialakított nyílásokon (fonófuratokon) kényszerítenek át, és ezáltal elsődlegesen egyenes üvegszálakat nyernek. Az üvegszálakat fúvó fonóelem húzza lefelé. A szálak lefelé húzása közben kötőanyagot permeteznek azokra, és a szálak összefogatásával egyesített rosttömeget (rostbálát) kapnak.

Üvegszálas szigetelőelemek gyártásánál az a szigetelés tekinthető ideálisnak, amelynél az egyes szálak között mindenhol azonos térköz van. A szigetelés lényegében oly módon jön létre, hogy a szálakból kialakított sűrű szövedék között a levegő mozgása nagy mértékben akadályozva van. A szövedék ugyanakkor a sugárzás szétszórása útján is gátolja a hőátvitelt. Ha a szálak közötti térközök egyformák, a szóródás maximális, és ennek megfelelően nő a szigetelőképesség.

Az üvegszálak szövedékéből álló szigetelőanyagok előállításánál lényeges, hogy a szálak (rostok) viszonylag rövidek legyenek. A hosszú rostok ugyanis hajlamosak az összefonódásra, miáltal fonadékok vagy kötegek jönnek létre. Ezek a fonadékok megbontják az egységes szövedék szerkezetét, és csökkentik az üvegrostbála szigetelőképességét. A rövid egyenes rostok azonban csupán véletlenszerű szerkezetű szövedéket hoznak létre, amelyben egyes szálak összesodródnak • · · · ·

- 3 egymással. Nyilvánvaló, hogy az ismert üvegszálas szigetelőanyagokon belül a szálak eloszlása nagy mértékben egyenlőtlen. Ezért ezekkel nem érhető el az ideálisnak megfelelő egyenletes szövedékszerkezet.

Ezen túlmenően egyenes szálak felhasználása esetén szerves kötőanyagot kell alkalmazni, hogy a szálak találkozási pontjainál történő ragasztás segítségével egyben tartsák a terméket. A kötőanyag egyrészt költséges, másrészt arra is különös figyelmet kell fordítani, hogy a gyártási folyamat során a legtöbb esetben felszabaduló szerves anyag szennyezi a környezetet. A kötőanyagot továbbá megfelelő kemence alkalmazásával ki is kell keményíteni, ami többletenergiát igényel, és növeli a környezetvédelmi költségeket.

További problémát jelet az ismert szigetelő termékeknél, hogy egyes üvegszálak az emberi bőrrel érintkezve kellemetlen érzést (irritációt) okoznak, különösen akkor, ha túl nagy a rostok átmérője. Ugyanakkor a törékeny üvegszálakból készült szigetelő termékek könnyen porladnak.

A szigetelőanyagok szállításánál és csomagolásánál előnyös a nagy mértékű összenyomhatóság. A bálákat szállításkor célszerű minél jobban összenyomni, viszont az a jó, ha a felhasználáskor ezek gyorsan és megbízhatóan visszanyerik összenyomás előtti méretüket. A hagyományos szigetelőanyagok csak korlátozott mértékben nyomhatok össze anélkül, hogy elvesztenék regenerálódási képességüket. Amikor a terméket összenyomják a kötőanyaggal összefogott részek merevek maradnak, míg a rostok szabad részei meghajlanak. Ha a rostokra ható nyomást túlságosan megnövelik, a szálak eltörnek.

Ismeretesek különféle kísérletek nem egyenes üvegszálak előállítására. Egy mechanikus gyűrési (hullámosítási) eljárás

V esetében például a textilhúzó elemen áthúzott üvegszálakat még igen magas hőmérséklet mellett vékonyítás és hullámosítás végett mechanikai eszközök segítségével áthúzzák egy sor egymással szemközt elrendezett fogaskerék vagy hullámosító eszköz között. A folyamat eredményeképpen egy köteg gyűrt (hullámosított) üvegszálat kapnak.

A mechanikus gyűrés legfőbb hátránya az, hogy a kapott rostokból nem állítható elő megfelelő üvegszálszövedék. Az ily módon nyert szálak alakja ugyanis egyforma, tehát a gyűrés nem éri el a kívánt célt, mivel a kapott rostbálán belül a rosteloszlás nem lesz egyenletes. Továbbá, mivel a gyártás nem rotari jellegű, a termelékenység túl alacsony, és a kapott rostok túl durvák ahhoz, hogy megfelelő szövedékes szerkezetű szigetelő anyagokat lehessen készíteni belőlük.

Az US-PS 2,998, 620 jelű szabadalmi leírás (Stalego) kétkomponensű üveg kompozíciókból készült csavart üvegszálakat ismertet. Ennél a megoldásnál fonógép nyílásain két, különböző hőtágulási képességű üveg kompozíciót átvezetve hoznak létre csavart szálakból álló pászmát. Az üveg kompozíciókat kettős üvegfolyamban, együtt vezetett egyesített elrendezésben extrudálják. így a lehűlés során a szálak természetes módon megcsavarodnak az alkotók eltérő hőtágulási együtthatói következtében. Ezen publikáció szerint azonban a csavart szálakat szövetek szövéséhez használt fonalak, valamint égetett agyagedények és kerámiák megerősítésére szolgáló elemek előállításánál alkalmazzák. Nem ad kitanítást ez a nyomtatvány a csavart szálaknak szigetelő termékekben való felhasználására.

Az US-PS 3,073,005 jelű szabadalmi leírás (Tiede) nem rotari rendszerű eljárást ismertet kétkomponensű hullámos üvegszálak előállítására. A szálakat oly módon állítják elő, • · • · hogy két különböző üvegkompozíciót vezetnek egy közös nyíláshoz, éspedig egymás mellett, egymással érintkezve, miáltal a vékonyítás során egyetlen szál keletkezik. A leírás szerint ezeket az üvegszálakat textíliák, valamint abszorbens és flotációs anyagok előállításánál alkalmazzák. Ebben a publikációban sem történik említés hullámosított üvegszálakból előállított szigetelőelemekről.

Az US-PS 2,927,621 jelű szabadalmi leírás (Slayter és mások) szintén hullámosított szálak előállításával foglalkozik. Ennél a megoldásnál egyetlen üvegkompozícióból álló üvegszálakat egymással szemközt elrendezett kontúros peremeken vezetnek át forró gázok segítségével történő lágyítás után. A szálak ennek során felveszik a peremek kontúrjának alakját. A kapott vastag, hosszú szálakból azonban nem készíthetők megfelelő szigetelő anyagok. Az ily módon előállított szálak inkább szűrőanyagok készítésére alkalmasak, ugyanakkor kötőanyagot is igényelnek.

Fentiek miatt igény mutatkozik olyan, tökéletesített, szövedékes szerkezetű szigetelőanyag iránt, amely a rendelkezésre álló teret egyenletesen tölti ki, amelynek jobb a rugalmas alak-visszanyerési képessége, kisebb a hővezető képessége, és amely nem igényel kötőanyagot. Emellett célszerű lenne az is, ha az új anyaggal kiküszöbölhetők lennének az ismert üvegszálas szigetelő termékeknél fennálló irritációs és porlékonysági problémák is.

A fenti igényt a találmány értelmében olyan szigetelő termékkel elégítjük ki, amelyet szabálytalan alakú ásványi szálakból (rostokból) állítunk elő. Azáltal, hogy egyenes, csavart vagy hullámosított szálak helyett szabálytalan alakú szálakat alkalmazunk, egyenletesebb szövedékszerkezetet tudunk

- 6 elérni. Ezt nevezzük egyenletes térkitöltésnek. A térkitöltés egyenletesebbé tételével meg tudjuk növelni az alakvisszanyerési tényezőt is. Ennél is fontosabb azonban, hogy az egyenletesebb térkitöltés jelentős mértékben csökkenti a hővezető képességet. Azáltal, hogy a szabálytalan alakú szálak jobban összeakaszkodnak, a rostbála (wool pack) integritása szerves kötőanyag alkalmazása nélkül is megfelelő lehet. (Megfelelő integritáson azt értjük, hogy a bála (vatta) szálai nem válnak el egymástól, ha egy 2,4 m-es bálát hosszában vagy széltében felfüggesztve saját súlya húzóhatásának tesszük ki. (A hosszirány a gyártás irányának, a másik az erre merőleges iránynak felel meg.) Szükség esetén természetesen ragasztóanyag alkalmazásával is megerősíthetjük a kapott szövedékes szerkezetű szigetelőanyagot. A találmány szerinti szabálytalan alakú szálak csökkentik az irritációs és porlékonysági problémákat is.

A találmány szerinti termék előnyös megvalósítási formája tehát szabálytalan alakú üvegszál, illetve ilyen üvegszálakat tartalmazó szigetelőanyag. A szabálytalan alakú üvegszálakból álló szigetelőanyagnál lényegében egyenletes a térkitöltés. A szabálytalan alakú üvegszálakat előnyösen kötőanyag alkalmazása nélkül egyesítjük. (Ezen azt értjük, hogy a termékben legfeljebb 1 tömeg% mennyiségű kötőanyag van. Nem tekintjük kötőanyagnak szabálytalan a porlekötő-, illetve kenőanyagokat.) A alakú üvegszálak mindegyike két különböző üvegkompozícióból áll, amelyeknek eltérőek a hőtágulási tényezőik. A két üvegkompozíció hőtágulási tényezői közötti eltérés előnyösen nagyobb 2,0 ppm/°C (ppm = parts per millión), még előnyösebben 4,0 ppm/°C, és legelőnyösebben 5,0 ppm/°C értéknél.

A jelen találmány egy másik aspektusa szerint olyan, szabálytalan alakú üvegszálakból álló, lényegében egyenletes térkitöltésű szigetelőanyagot hozunk létre, amelynek 96 és 288 kg/m³ komprimált sűrűségig történő összenyomás után 4,8 és 9,6 kg/m³ között van a visszanyert (regenerálódás, kiengedés utáni) sűrűsége.

egyenletes vattaszerű) szabálytalan amelynél a egy első

A jelen találmány egy további aspektusa szerint olyan, szabálytalan alakú üvegszálakat tartalmazó, lényegében térkitöltésű szövedékes szerkezetű (bála alakú, szigetelőanyagot hozunk létre, alakú üvegszálak legalább üvegkompozícióból és egy második üvegkompozícióból állnak. Az első üvegkompozíció a szálak teljes üvegtartalmának 15 - 85 %át teszi ki. A fennmaradó részt a második üvegkompozíció alkotja. A szálak egy kis frakciója egyetlen üvegkompozícióból is lehet.

A találmányt az alábbiakban a csatolt rajzokon vázolt példák kapcsán ismertetjük. Az

1. ábra a jelen találmány szerinti szigetelőanyag előállítására alkalmas hőkezeléses eljárás sematikus képe; a

2. ábra a jelen találmány szerinti szigetelőanyag előállítására alkalmas közvetlen formázásos eljárás vázlatos perspektivikus képe; a

3. ábra a jelen találmány szerinti szigetelőanyag egy kiviteli alakjának perspektivikus képe; a

4. ábra a jelen találmány szerinti szálak előállítására alkalmas szálképző egység elölnézeti hosszmetszete; az

5. ábra a 4. ábra szerinti szálképző egység egy részének

5- 5 metszete; a

6. ábra a szálképző egység 5. ábra szerinti részletének

6- 6 metszete; a

7. ábra a találmány szerinti szabálytalan alakú, 50:50

A/B üveg arányú üvegszál metszete; a

8. ábra a találmány szerinti szabálytalan alakú, 50:50 alatti A/B üveg arányú üvegszál metszete; a

9. ábra egy ismert csavart üvegszál perspektivikus képe;

a

10. ábra a találmány szerinti szabálytalan alakú üvegszál vázlatos perspektivikus képe, természetes, feszültségmentes állapotban; a

11. ábra a 10. ábra szerinti szál vázlatos perspektivikus képe, nyújtott állapotban; a

12. ábra a 10. ábra szerinti szabálytalan alakú üvegszál kinagyított vázlatos perspektivikus képe; és a

13. ábra egy csavart 112 szál és egy szabálytalan alakú

122 szál R elcsavarodását (y tengely) a mm-ben kifejezett szálhossz (x tengely) függvényében mutató diagram.

A jelen találmány szerinti, szabálytalan alakú üvegszálakból álló szigetelőanyagot például az 1. ábra szerinti rotari rendszerű szálképzéssel és ezt követő bála-hőkezeléses módszerrel állíthatjuk elő.

Mint az 1. ábrán látható, 10 kemencék két különböző olvadt üvegkompozíciót továbbítanak 12 előmelegítő egységeken át 14 szálképzőkbe. A kapott szabálytalan alakú üvegszálakból álló 18 termékáramokat 16 szállítószalag 20 rostbála formájában fogja fel a szállítószalag alatt létrehozott vákuum segítségével. A • · · · · · · • · · · · · · ······· ·· ·· ·· _ 9 szálakat a 14 szálképzőkhöz tartozó 22 fúvóeszközök által kibocsátott levegő vagy más gázok lefelé fújják, és közben ezek elvékonyodnak, és felveszik szabálytalan alakjukat.

Ezt követően a kapott rostbála 371 - 593 °C közötti hőkezelési hőmérséklet mellett 24 kemencén halad át. A kívánt hőkezelési hőmérséklet vagy azáltal biztosítható, hogy a szálképzési eljárás során közölt hő egy részének visszatartásával késleltetjük a lehűlési folyamatot, vagy azáltal, hogy a hőkezelő kemencében újra felmelegítjük a szálakat. A kemencén való áthaladás során a rostbálát felső 26 szállítószalag és alsó 28 szállítószalag formázza (nem ábrázolt) oldalsó vezetőelemek közreműködésével. A kemencében való tartózkodás során forró gázáram segítségével melegíthetjük fel egyenletesen az üvegszálakat. Legfeljebb 10 perc elteltével a rostbála 30 szigetelőanyagként hagyja el a kemencét.

Amikor a 26, 28 szállítószalagok formázott szigetelőanyaggá nyomják össze az üvegszálakat, a szálak összenyomott rugókként viselkednek. Ha az összenyomott szálakat hőkezelésnek vetjük alá, ezek - adott esetben csúsztató mechanizmus alkalmazása mellett - lényegében feszültségmentessé válnak. Feszültségmentesítés után a rostbála nem expandál, hanem megtartja a kívánt alakot. Mivel lehűlésük során a szálak meghajlanak, fokozott mértékben kapcsolódnak egymáshoz, és javítják a szigetelőanyag szerkezeti integritását.

Meg kell jegyezni, hogy a hőkezelés opcionális aspektusa a jelen találmánynak. A találmány szerinti szigetelőanyag például tűzéses, kötéses, folyadék segítségével történő összefogásos és kapszulázásos módszerrel is előállítható.

A 2. ábra egy új, közvetlen formázási módszert mutat be a találmány szerinti szigetelőanyag gyártására. Ennél 40

- 10 • · · · · ··· ·· ·· • · · 9 9

99 99 illetve a meghatározott szálképző egység segítségével szabálytalan alakú üvegszálakat állítunk elő. A kapott üvegszálakból álló 42 termékáramot a szálképző egység fúvóeszközei lefelé fújják. A legfeljebb 593 °C hőmérsékletű üvegszálakat egymással szemközt elrendezett, lefelé haladva összetartó gyűjtő 44 szállítószalagok gyűjtik össze. Az összegyűjtött szálak hőkezelő kemencén haladnak át, amely az adott esetben bálaképző és hőkezelő 46 szállítószalagokból áll. Ezek a szálakat 371 és 593 °C közötti hőmérsékleten szigetelőanyaggá formázzák. A hőkezelő kemence, hőkezelő szállítószalagok előnyösen előre keresztmetszeti alakot határoznak meg. A szálaknak a kemencében történő hőkezeléséhez szükséges hőt bármely alkalmas eszköz szolgáltathatja. Az adott esetben forró gázt szolgáltató (nem ábrázolt) egységhez csatlakoztatott 47 csővezetékeket alkalmazunk, amelyek forró gázokat vezetnek át keresztirányban a 48 rostbálán.

A találmány egy kiviteli alakjánál a felfogó (összegyűjtő) szállítószalagok perforált, illetve likacsos szerkezetűek, és a szálakból álló termékárammal együtt áramló gázok a felfogó szállítószalagokon át távoznak, hogy a gázok el legyenek választva a szálaktól. Ezek a gázok jelentős mennyiségű hőt tartalmaznak, ezért az eltávozó gázok nagy részét a felfogó szállítószalagoktól 49 csővezetékek visszavezetik a felfogó szállítószalagok felső széleihez, hogy a hő ne vesszen el. A távozó gázok ezen recirkulációja a felfogó szállítószalagot elhagyó üvegszálakat ideális esetben 204 és 482 °C közötti hőmérsékleten tartják. A kemencéből távozó forró gázok szintén visszavezethetők a felfogó szállítószalagok felső széleihez.

A hőkezelő szállítószalagok formázó és hőkezelő zónáiból a szigetelőanyag 50 kapszulázó (burkoló) egységbe jut, ahol a • ·

- 11 szigetelőanyag bármely alkalmas 52 fóliával (filmmel) körbevehető. A mozgó termék csomagolás előtt egyedi részekre (például szigetelő paplan darabokra) vágható. A termék csomagolása bármely alkalmas eszközzel elvégezhető. Az ábrán bemutatott esetben 54 tekercselőgépet alkalmazunk.

Mint a 3. ábrán látható, a jelen találmány szerinti szigetelőanyag szabálytalan alakú üvegszálakból álló 56 rostbála (paplan, matrac) formájában is gyártható. A bála külső 58 burkolattal van ellátva, amely bármely szokásos anyagból kialakítható.

A 4. ábrán bemutatott 60 szálképző fejnek alsó 62 fala és kerületi 64 fala van. A 60 szálképző fej szokásos módon 66 tengelyen forog. A 60 szálképző fej forgása következtében üvegolvadék centrifugálódik ki a 60 szálképző fej kerületi falán át, és ily módon primer 68 szálak képződnek. A primer szálakat gyűrűs 70 égőfej által szolgáltatott hő lágy, vékonyításra alkalmas állapotban tartja. A találmány egy előnyös kiviteli alakja esetében (nem ábrázolt) belső égőfej szolgáltatja a hőt a 60 szálképző fej belső tere számára. A primer szálakat bevezetett 74 levegőt felhasználó gyűrűs 72 fúvóegység segítségével lefelé húzatva és tovább vékonyítva 76 szekunder szálakat hozunk létre, amelyekből szövedékes szerkezetű szigetelőanyagokat állíthatunk elő. A kapott másodlagos szálak vagy ikerüveges szabálytalan alakú üvegszálakat összegyűjtjük és rostbálává (paplanná) formázzuk.

A szálképző fej belső terébe két különálló sugárban üvegolvadékot vezetünk. Az első 78 sugár A üvegből, a második 80 sugár B üvegből van. A 78 sugár üveganyaga közvetlenül a szálképző fej alsó falára ömlik, és a centrifugális erő hatása alatt a szálképző fej kerületi fala felé folyva A üvegből álló • ··· ·· · · ·· • · · · · · · ······· ·· ·· ·· anyagtömböt alkot. Az olvadt B üvegből álló 80 sugár közelebb van a szálképző fej kerületi falához, mint a 78 sugár, és a 80 sugár üvegáramát vízszintes 82 perem segítségével megszakítjuk, mielőtt az elérné a szálképző fej alsó falát. Ily módon a vízszintes perem fölött B üvegből álló anyagtömb alakul ki.

Mint az 5. ábrán látható, a szálképző fejnek függőleges hengeres belső 84 fala van, amely a szálképző fej kerületi falától radiális irányban befelé helyezkedik el. A szálképző fej kerületi fala és a függőleges belső fal között egy sor függőleges 86 terelőlap van elrendezve, amelyek az adott teret egy sor 88 rekeszre osztják. A rekeszek felváltva A üveget, illetve B üveget tartalmaznak.

A szálképző fej kerületi fala 90 nyílásokkal van ellátva, amelyek a függőleges terelőlapok radiális irányban külső végei tartományában vannak elrendezve. Ezen nyílások szélessége nagyobb mint a függőleges terelőlapoké, miáltal a nyílásokon át az A üveg és a Β üveg együtt lép ki egyetlen, kétféle üvegből (ikerüvegből) álló primer szálat alkotva. Mint a 6. ábrán látható, a 88 rekeszek a szálképző fej kerületi 64 falának teljes hosszára kiterjednek, és a rekeszeket elválasztó függőleges terelőlapok teljes hossza mentén vannak nyílások. Természetesen más szálképző fej kialakítások is alkalmasak lehetnek arra, hogy kettős üvegáramokat hozzanak létre a szálképző fej nyílásainál.

A jelen találmány szerinti szabálytalan alakú szálak ikerüvegből készült szálak, vagyis a szálak két különböző üvegkompozícióból· (A üvegből és Β üvegből) vannak kialakítva. Ha a jelen találmány szerinti szabálytalan alakú üvegszál egy ideális kiviteli alakjából metszetet készítenénk, a szál egyik fele A üvegből, a másik fele B üvegből lenne. A valóságban az A • * • ·«· ··· » ·· • ♦ · 9 9 9 · ······· ·· ·· ·· üveg és a Β üveg részaránya széles tartományban változhat a szövedékes szerkezetű szigetelőanyag egyes szabálytalan alakú üvegszálai tekintetében (vagy esetleg egy egyedi szál hossza mentén is) . Az A üveg százalékos részaránya az egyes szabálytalan alakú üvegszálak teljes üveganyagán belül mintegy 15 és 85 % között változhat, míg a B üveg a fennmaradó részt alkotja. Általában a szabálytalan alakú üvegszálakból készült szigetelőanyag az A és B üveg százalékos arányainak szinte minden lehetséges kombinációját felmutató szálakból állhat, beleértve azt is, hogy a szálak egy kis része egyetlen tiszta komponensből is állhat.

Az A üveg és a B üveg aránya például oly módon mérhető, hogy megvizsgáljuk több szál metszetét. Ha az A/B arány 50:50, akkor a két üveg, a 94 A üveg és a 96 B üveg közötti 92 határfelület átmegy a szál metszetének 98 középpontján (7. ábra). A kétféle üveg közötti határfelületet általában olyan vonal jelképezi, amely nem megy át a szál metszetének középpontján. Mint a 8. ábrán látható, a 104 A üveg és a 106 B üveg közötti 102 határfelület nem megy át a szál 108 középpontján.

A szálakról oly módon készíthetünk metszeti fényképeket, hogy egy szálköteget műgyantába ágyazunk, a szálakat lehetőség szerint egymással párhuzamosan tartva. A műgyanta tömböt gyémánt élű fűrészlappal elvágjuk, és a kapott vágási felületek egyikét különféle csiszolóanyagokkal polírozzuk. A polírozott mintafelületet vékony szénréteggel vonjuk be, hogy vezetővé tegyük azt elektron-mikroszkópos elemzés (SEM) céljából. A mintát ezután visszaszórt elektron detektor segítségével megvizsgáljuk az elektron-mikroszkópon (a detektor az átlagos atomszámot a szürke szín különféle árnyalataiként jelzi ki). Az • _ · ······ • ··« ··· ·· ·· * · · · · « · ···· ··· ·· * ·<»

- 14 elemzés a szál metszetén megjelenő sötétebb és világosabb tartományok formájában mutatja ki a két különböző üveganyag jelenlétét, és megmutatja a kétféle üveganyag közötti határfelületet.

Az eltérési arány r és R százalékban kifejezett arányszáma, ahol R a szál keresztmetszetének sugara, és r a szál középpontja és a két üveganyag határfelülete közötti legkisebb távolság. Ha a szál keresztmetszete nem kör alakú, a sugarakat a határfelületre merőlegesen mérjük. Ha a határfelület görbült, egyenes vonallal közelítjük azt.

Az eltérési arány azt fejezi ki, hogy az A/B üvegek aránya milyen távol van az 50:50 értéktől. Minél nagyobb az eltérés az 50:50 értéktől, annál nagyobb az r az R százalékában. Vizsgálataink eredménye értelmében a találmány szerinti szabálytalan alakú üvegszálak átlagos eltérési aránya tipikusan 5 % fölött, általában 15 % fölött és sok esetben 30 % fölött van.

Az ikerüveg szálak a kétféle üveganyag hőtágulási együtthatóinak eltérő volta miatt nem egyenesek. Amikor az ikerüveg szál lehűl, az egyik üvegkompozíció gyorsabban húzódik össze mint a másik. Ez feszültséget eredményez a szálon belül. A feszültség oldása végett a szál meghajlik. Ha a szálat nem fordítjuk el a hossztengelye körül, nagyjából állandó görbületi sugarú lapos tekercset kapunk, amely egy síkban órarugóhoz hasonlóan helyezkedik el. Az ikerüveg szálak elfordulásának mértéke a két üvegkomponens határfelülete elfordulásának meghatározásával mérhető. Ahhoz, hogy kilépjünk a síkból, bizonyos mértékű elfordításra van szükség. Ha a szál elfordífásának mértéke állandó, akkor állandó menetemelkedésű spirált kapunk. A spirált alkotó szál elfordításának iránya • · • ··· ··· ·· ·· « · ·<'··· ······· ·· ·· · ·

- 15 állandó (az óramutató 'járásával megegyező vagy azzal ellenkező). A spirál görbületi sugara is általában állandó. A

9. ábra a hagyományos spirális 112 szál háromdimenziós vázlatos képét mutatja. A szemléletesség kedvéért a szál 114 árnyékát is feltüntettük, felülről jövő fényt feltételezve.

A találmány szerinti szabálytalan alakú szál abban különbözik a spirális száltól, hogy a szál elfordításának mértéke nem állandó, hanem szabálytalanul változó mind irányát (az óramutató járásával megegyező, illetve azzal ellenkező), mind pedig nagyságát tekintve. A szál elfordításának nagysága (abszolút értéke) azt fejezi ki, hogy a szál egységnyi hosszára vonatkoztatva mekkora (milyen gyors) az elfordulás. A görbületi sugár általában állandó, mivel azt a hőtágulási együtthatók közötti eltérés és az A/B arányszám határozza meg.

A 10. ábra a találmány szerinti szabálytalan alakú 122 szál háromdimenziós képét mutatja. A szemléletesség kedvéért a szál 124 árnyékát is feltüntettük, felülről jövő fényt feltételezve. Amikor a 122 szálat megfeszítjük, a nyújtott 122A szál megőrzi szabálytalan alakját, amint azt a 11. ábra és az azon feltüntetett 124A árnyék mutatja.

A 12. ábrán feltüntetett szabálytalan alakú 122B szál a

10. ábra szerinti 122 szál mesterséges torzított képe, amelyen a vastagság erősen túlzott, és a jobb perspektíva érdekében rövid szakaszonként metszési vonalakat is feltüntettünk.

Az állandóan változó vékonyítási (fúvási, húzási) feltételek miatt minden szabálytalan alakú szál különbözőképpen csavarodik. Nincs két pontosan azonos alakú szál. A szálak végső alakját az ikerüveg természetéből adódó alapvonali görbület határozza meg, amelyet az elcsavarodás (a görbület síkjának az állandóan változó, sztochasztikus vékonyítási » · · · · • · · · · · · • * * · • · · · a ·

- 16 háromdimenziós térben koordinátakészletet két, feltételekből eredő szabálytalan elfordulása) módosít. A szál alapvonali görbülete három dimenzióban szenved elcsavarodást. Ezért általában nem lesz spirális alakú. A szál szabálytalan jellegéből eredően a szabálytalan alakú üvegszálak taszítják egymást, és így egyenletesen töltik ki a rendelkezésre álló teret. A szabálytalan alakú üvegszálakból készült szövedékes szerkezetű szigetelőanyagok ugyanakkor kevésbé irritálják az emberi bőrt (nem okoznak olyan mértékű viszketést), mint az eredendően egyenes szálakból készült szövedékes szerkezetű szigetelőanyagok, és nem annyira porlékonyak.

A szabálytalan alakú szálak természetét irányvektoranalízissel vizsgáltuk. A szabálytalan alakú szálnak a leírt nyomvonalát meghatározó egymással 90°-os szöget bezáró irányból vett fényképekkel állítottuk elő. A koordinátákat úgy állítottuk be, hogy azonos háromdimenziós távolságok adódjanak a szál hossza mentén kijelölt adatpontok között, és ily módon szabályozott koordinátájú adatpontokat (ACD) kaptunk. Minden ACD-hez meghatároztuk az alábbi három vektort:

V_± = szálirány vektor (az adott ACD-ből a következőhöz mutató egységvektor);

^Fi ^{= v}i ^első derivált vektora az ACD-k közötti távolság intervallumra vonatkoztatva;

S-l = V_± második derivált vektora az ACD-k közötti távolság intervallumra vonatkoztatva.

Az Ri elfordulás nagysága (abszolút értéke) az egyes ACDkre vonatkozóan a következő:

R_± = S± · U_± (pontos vektorszorzat), ahol υ_± = V_± X V-j^! (keresztes vektorszorzat)

Vi X Vi_i

U± a V_±-t és ^vi-i~et tartalmazó síkra merőleges egységvektor.

Az R elfordulás (y tengely) nagysága a szál hossza mentén vett távolság (x tengely) függvényében ábrázolható (13. ábra). A bemutatott diagram a 10. ábra szerinti szabálytalan alakú szál (A szál) és a 9. ábra szerinti spirális szál (B szál) elfordulási értékeit szemlélteti. A 13. ábra adatait ötpontos súlyozott mozgó (gördülő) átlaggal simítottuk, hogy csökkentsük a deriválásból eredő zajokat (csúcsokat). Mint a diagramból látható, a találmány szerinti szabálytalan alakú szál (A szál) elfordulása feszültségmentes állapotban szabálytalanul változik a szál hossza mentén mind abszolút értékét, mind előjelét tekintve. Az átmeneti pontok (ahol az elfordulás előjelet vált) frekvenciája az öt mikron átmérőjű A szál esetében centiméterenként körülbelül egy. Ezzel szemben a spirális szálnak (B szál) azonos hosszon nincs egy átmeneti pontja sem. A találmány szerinti szabálytalan alakú szálak esetében 5 mikron szálátmérő mellett az átmeneti pontok száma centiméterenként legalább 0,3. Igen valószínű azonban, hogy ez az érték 0,5 és 5,0 közé esik.

A szálak szabálytalan jellegének mértéke más módon úgy számszerűsíthető, hogy a szálak hossza mentén kiszámítjuk az elfordulás abszolút értékének átlagát, valamint az elfordulási abszolút értékek standard eltérését. Mint a 13. ábrán látható, a spirális szál (B szál) esetében az R elfordulás abszolút értékének átlaga jóval zérus fölött (illetve ellentétes értelmű elfordulás esetén jóval zérus alatt) van. Az R elfordulás abszolút értékének standard eltérése a spirális szál esetében kisebb az R elfordulás abszolút értékének átlagánál. A 13. ábra • · esetében a spirális szálra (B szál) vonatkozó standard eltérés és az elfordulás abszolút értékének átlaga közötti arány 0,25.

Ezzel szemben a találmány szerinti szabálytalan alakú szál (A szál) esetében az R elfordulás abszolút értékének átlaga igen kicsi, általában igen közel van zérushoz. Az elfordulás abszolút értékének standard eltérése legalábbis összevethető az R elfordulás abszolút értékének átlagával, ha nem lényegesen nagyobb mint az R elfordulás abszolút értéke. Az arány előnyösen nagyobb 0,75-nél. Még előnyösebb esetben nagyobb 1,0nél, és a legelőnyösebb esetben nagyobb 5,0-nél. Az A szál esetében a standard eltérés és az R elfordulás abszolút értékének átlaga közötti arány 8,3.

A szálak szabálytalan alakja következtében a szövedékes szerkezetű szigetelőanyag térkitöltése egyenletesebb lesz. Az eredetileg egyenes hagyományos szálak a rostbálán belül véletlenszerűen helyezkednek el. A teret nem egyenletesen töltik ki. Egyenletes térkitöltésen azt értjük, hogy a szálak igyekeznek szétszóródni, és egyenletesen kitölteni a rendelkezésükre álló teret. Ha egyenletesebb a térkitöltés, az üvegszálak hatékonyabban gátolják a hőáramlást.

Röntgensugaras számítógépes tomográfiái vizsgálatok (CAT scan) kimutatták, hogy a találmány szerinti szabálytalan alakú szálak, mivel természetükből eredően taszítják egymást, sokkal egyenletesebb térkitöltést eredményeznek, mint a hagyományos normál üvegszálak. A rostbálák CAT scan vizsgálatai szerint a hagyományos normál üvegszálakból álló rostbáláknál a standard eltérés durván kétszer akkora mint a szabálytalan alakú szálakból álló rostbáláknál. Tehát a szabálytalan alakú szálakból előállított rostbáláknál lényegesen kisebb mértékben változik a sűrűség, ami lényegesen egyenletesebb térkitöltésre utal.

A szövedékes szerkezetű szigetelőanyag térkitöltésének egyenletességét a hővezető-képesség mérésével is jellemezhetjük. Az épületek szigetelésénél használt termékek minősége a hőáram-visszatartó képességgel számszerűsíthető. A hőárammal szembeni ellenállás R értéke a legáltalánosabban használt mérőszám abban a tekintetben, hogy milyen mértékben képes visszatartani a szigetelőanyag egy adott szerkezetből kiinduló hőáramot. Az R értéket a következő képletből lehet meghatározni: R érték = t/k, ahol az R érték a hőárammal szembeni ellenállás (m^2oC/Watt-ban); t a visszanyert vastagság (mm-ben); és k a hővezető-képesség (Watt/m°C-ban).

A hővezető-képesség vagy k érték azt fejezi ki, hogy milyen mértékben képes az adott anyag vezetni a hőt. Tehát minél kisebb egy anyag k értéke, annál jobb szigetelő. Ugyanakkor minél egyenletesebb az anyag szövedék (háló) szerkezete, annál jobb a szigetelő-képesség. Következésképpen a hővezető-képesség értéke alkalmas mérőszám a szigetelőanyag térkitöltése egyenletességének meghatározására.

A jelen találmány szerinti szigetelő termékek k értéke lényegesen kisebb, mint az azonos sűrűségű és azonos átmérőjű szálakból álló hagyományos szigetelőanyagoké. Egy rögzített ( 4,8 és 9,6 kg/m³ közötti) sűrűségű és rögzített szálátmérőjű találmány szerinti szövedékes szerkezetű szigetelőanyag esetében a rostpaplan k értéke 10 - 17 k ponttal kisebb, mint a legjobb hagyományos termékeké. Ennél a sűrűségnél egy k pont (egy ezred k) mintegy 1/2 % üvegszál-sűrűségnek felel meg, tehát azonos hőszigetelés eléréséhez ennyivel kevesebb anyag kell. így a találmány szerinti szövedékes szerkezetű • · szigetelőanyag a hagyományos anyagokhoz viszonyítva mintegy 5 8 1/2 %-kal kevesebb üveganyagot igényel azonos k érték eléréséhez, illetve a megfelelő R érték biztosításához. Közepes és nagy sűrűségű szigetelőanyagok esetében ezzel összemérhető súlycsökkenés mutatkozik. A találmány szerinti szigetelőanyag javított k értéke 8,0 kg/m³ sűrűség és 5 mikron effektív szálátmérő mellett előnyösen kisebb 0,0432 Watt/m°C-nál. Még előnyösebben a javított k érték 8,0 kg/m³ sűrűség és 5 mikron effektív szálátmérő mellett kisebb 0,0425 Watt/m°C-nál.

A szigetelőanyagokat nagy nyomás alatt csomagolják, hogy egy adott térfogatban (például egy kamion rakterében) minél több termék legyen szállítható. Az alkalmazási helyen a kicsomagolt szigetelőanyag kitágul, és visszanyeri eredeti térfogatát. Azt a vastagságot, amelyet ekkor a szigetelőanyag elér visszanyert vastagságnak nevezik. Ahhoz, hogy a szigetelőanyagnak előírt R értéke legyen, megfelelő vastagság szükséges.

Az, hogy a szigetelőanyag milyen mértékben nyeri vissza az összenyomás előtti vastagságát, egyrészt az összenyomás előtti sűrűség értékétől, másrészt az összenyomás utáni sűrűség értékétől függ. A szövedékes szerkezetű szigetelőanyagok sűrűségük szerint általában három csoportba oszthatók: kis, közepes és nagy sűrűségű termékek. Kis sűrűségű szigetelőanyagok azok, amelyeknek sűrűsége 4,8 és 9,6 kg/m³között van. Közepes sűrűségű szigetelőanyagok azok, amelyeknek sűrűsége 9,6 és 14,4 kg/m³ között van. Nagy sűrűségű szigetelőanyagok azok, amelyeknek sűrűsége 16 kg/m³ fölött van.

Az összenyomási sűrűség az a sűrűségérték, amelyre szállításkor anélkül nyomható össze a rostpaplan, hogy elveszítené alak-visszanyerési képességét. Ha a terméket túl nagy sűrűségig nyomják össze, az üvegszálak jelentős része eltörhet. Ennek következtében a nyomás megszüntetése után a termék nem nyeri vissza a megfelelő vastagságot. A hagyományos, egyenes szálakból álló kis sűrűségű szigetelőanyagok esetében a gyakorlatban elérhető maximális összenyomási sűrűség a késztermék sűrűségétől függően 48 és 96 kg/m³ között van.

A jelen találmány szerinti kis sűrűségű szövedékes szerkezetű szigetelőanyagok alakvisszanyerő képessége lényegesen jobb mint a hagyományos termékeké. Ez a szabálytalan alakú szálak különleges formájának és egyedi tulajdonságainak köszönhető. Arra való tekintettel, hogy a jelen találmány szerinti szabálytalan alakú szálaknál nem alkalmazunk kötőanyagot, azt várnánk, hogy a szálak - a kötőanyag nélküli egyenes szálakhoz hasonlóan - nyomás hatására elcsússzanak egymáson. A szabálytalan alakú szálak azonban nem tudnak nagy mértékben elcsúszni, mivel a szomszédos szabálytalan alakú szálak egymásba akaszkodnak, és nem engednek meg jelentős mértékű elmozdulást. Ezen túlmenően nincs kötőanyag, amely feszültséget keltene a szálakban a metszéspontok tartományában. A jelen találmány szerinti szabálytalan alakú szálak a feszültségek oldása végett elcsavarodnak és meghajlanak. Ily módon a szálak helyzete lényegében nem változik, és a szálak tárolják az alak visszanyeréséhez rendelkezésre álló Összes energiát. Amikor az összenyomás megszűnik, ez a tárolt energia felszabadul, és a szálak visszatérnek feszültségmentes helyzetükbe.

A jelen találmány kapcsán bevezetjük az alak-visszanyerési (regenerálódási) hányadost, amelyet a visszanyert sűrűség és az összenyomási sűrűség viszonyaként definiálunk oly módon, hogy a szigetelőanyagot összenyomjuk az összenyomási sűrűségre, majd • · • · · · · · _ 9 0 ··········· ζ_ Ζ ~ kicsomagoljuk, és hagyjuk, hogy regenerálódjék a visszanyert sűrűségig, az ASTM C167-90 előírásainak megfelelően. Például egy olyan szigetelőanyagnak, amely 96 kg/m³ sűrűségig történő összenyomás után 8 kg/m³ sűrűségre regenerálódik, 12:1 a regenerálódási hányadosa. A jelen találmány szerinti kis sűrűségű rostpaplanok 96 és 288 kg/m³ közötti összenyomási sűrűségig nyomhatok össze, és 4,8 és 9,6 kg/m³ közötti visszanyert sűrűségre regenerálódnak. Ez 12:1 és 50:1 közötti alak-visszanyerési hányadosnak felel meg. Előnyösen a jelen találmány szerinti szigetelőanyagokat 144 és 288 kg/m³ közötti összenyomási sűrűségig nyomjuk össze, és azok 4,8 és 9,6 kg/m³közötti visszanyert sűrűségre regenerálódnak. Még előnyösebben a jelen találmány szerinti kis sűrűségű szigetelőanyagokat 144 és 240 kg/m³ közötti összenyomási sűrűségig nyomjuk össze, és azok 4,8 és 8 kg/m³ közötti visszanyert sűrűségre regenerálódnak.

/innak, hogy nagy mértékben nő az a nyomás, amely a jelen találmány szerinti kis sűrűségű szigetelőanyagokra gyakorolható anélkül, hogy azok elvesztenék regenerálódási képességüket, igen nagy a jelentősége. A szabványos R19 jelű szigetelőanyagoknál az összenyomási sűrűség mintegy 64 kg/m³ről mintegy 192 kg/m³-re növelhető, ha a találmány szerinti szabálytalan alakú üvegszálakat alkalmazzuk. Ily módon mintegy háromszor annyi szigetelőanyag szállítható azonos térfogatú konténerben kamionon vagy vasúton. Ezáltal tetemes költségmegtakarítás érhető el a szállításnál. Ugyanakkor a nagyobb mértékben összenyomható szigetelőanyag előnyösebben tárolható, könnyebben kezelhető, forgalmazható és használható.

A jelen találmány szerinti különleges, szabálytalan alakú üvegszálak előállításához egy sor különféle követelménynek • ·

- 23 megfelelő egyedi kompozíciókat alkalmazunk. Az első követelmény a hőtágulási együtthatókra vonatkozik. Konkrétan nem írjuk elő sem az A üveg, sem a B üveg hőtágulási együtthatójának értékét. Előnyös azonban, ha az A üveg és a B üveg szabványos pálcás módszerrel mért hőtágulási együtthatója között legalább 2,0 ppm/°C eltérés van.

A szabálytalan alakú üvegszálak megfelelő minőségben történő előállításának másik követelményét a viszkozitási hőmérséklet vonatkozásában támasztjuk. A viszkozitási hőmérséklet az a hőfok, amelynél az üvegnek a szabványos forgóhengeres módszerrel mért viszkozitása 1000 poise. Ezt szokás log3 viszkozitási hőmérsékletnek is nevezni. A log3 viszkozitási hőmérséklet előnyösen 1010 °C és 1121 °C között, még előnyösebben 1037 °C és 1093 °C között, legelőnyösebben pedig 1065 °C körül van.

Egy másik követelmény az üveganyaggal szemben a liquidus hőmérséklet. Az üveganyag liquidusa az a legmagasabb hőmérséklet, amelynél az üvegolvadékban a kristályok stabilok. A liquidus alatti hőmérsékletű üveg elégséges idő elteltével kristályosodik. A kemencében bekövetkező kristályosodás szilárd részecskék keletkezéséhez vezethet. Ezek a szilárd részecskék a szálképző egységbe jutva a szálképző fej nyílásainak eltömődését eredményezik. A jelen találmány szerinti ikerüveg kompozíció A üvegének és B üvegének vonatkozásában a liquidus előnyösen legalább 28 °C, még előnyösebben legalább 111 °C értékkel van a log3 viszkozitási hőmérséklet alatt. Ha ez a követelmény nem teljesül, a szálképző egység alsó (hidegebb) részén kristályosodás következhet be, ami a szálképző fej nyílásainak eltömődését eredményezi.

- 24 • · · · • · ···· ··*

További követelmény a találmány szerinti üvegkompozicióvai szemben az üveganyag tartóssága (időállósága). A tartósság az üvegszálbála (paplan) két tulajdonságára vonatkozik. Az egyik az, hogy mennyire képes regenerálódni (visszanyerni méretét, illetve alakját) beépítés előtti kicsomagoláskor. A másik az, hogy hosszú távon mennyire képes megőrizni fizikai integritását (előírt minőségét) az üvegszálbála. Ha az üveg kémiai tartóssága nem megfelelő, beépítéskor az üvegszálbála nem nyeri vissza azt a vastagságot, amelyet a tervezésnél alapul vettek. Ha az üvegszálbála nem regenerálódik teljes mértékben vagy túl gyorsan elveszíti integritását, a rostbála nem fog megfelelően szigetelni.

A szigetelési célokra használt üvegszálak kémiai tartósságát például oly módon számszerűsíthetjük, hogy megmérjük 1 grammnyi 10 mikrométer átmérőjű üvegszál százalékos súlyveszteségét 2 óra elteltével 0, 1 liter desztillált vizben, 96 °C mellett. Az ily módon meghatározott tartósság nagy mértékben függ az üvegszálak anyagösszetételétől, továbbá kisebb mértékben a szál termikus előéletétől (az alkalmazott hőkezelésektől). Annak érdekében, hogy a rostbála megfelelőképpen teljesítse feladatát, az ikerüveget alkotó mindkét kompozíciója vonatkozásában 4 % alatt, előnyösen 2,5 % kell lennie a fenti vizsgálat során mutatkozó súlyveszteségnek. Az üvegszál kémiai tartóssága az üvegkompozíció összetételétől való jelentős mértékű függés mellett kisebb mértékben függ a szál termikus előéletétől is. így például ha az üvegszálat néhány percig 538 °C mellett hevítjük, ez némiképp javítja a kémiai tartósságot. Természetesen a kémiai tartósságra vonatkozóan itt közölt értékek arra az esetre vonatkoznak, ha • «· · · * · · « ··· ··· ·· ·· • · · · · · ······· ·· ·· ·· az üvegszál az eredeti vékonyítás során alkalmazotton kívül más hőkezelésnek nincs kitéve.

Mivel az üvegszálas szigetelőanyagokban általában előfordulnak olyan vékony rostok is, amelyek rövid darabokra törve belélegezhetővé válnak, ha a levegőbe kerülnek. Az emberi test belsejében ezek különféle fiziológiai folyadékok hatásának vannak kitéve. Minthogy a belélegzett rostoknak a szervezetre gyakorolt biológiai hatása nagy mértékben függ a rostok feloldódási sebességétől, előnyös lehet olyan üvegszálak alkalmazása, amelyek viszonylag gyorsan feloldódnak ezekben a folyadékokban. Az üvegszálak feloldódási sebességét azzal a feloldódási sebesség tényezővel fejezzük ki, amelyet szimulált tüdőfolyadékban 37 °C mellett mérünk. Ennek értéke az üvegszál anyagának összetételétől nagy mértékben, termikus előéletétől kisebb mértékben függ. Előnyös olyan üvegkompozíciókat alkalmazni, amelyeknek feloldódási sebesség tényezőjük valamennyi szigetelő szál esetében legalább 100 ng/cm²óra. Ezért a szálakat alkotó ikerüveg kompozíciók mindegyikénél előnyösen legalább 100 ng/cm²óra a feloldódási sebesség tényező értéke. A feloldódás! sebesség, ugyanúgy mint a kémiai tartósság, csökken a szál utólagos hőkezelése esetén. A 100 ng/cm²óra határérték a szövedékes szigetelőbála (paplan) végtermékké alakított rosttömegre vonatkozik.

A találmány szerinti ikerüveg kompozíciók közül az A üveg magas boráttartalmú, alacsony szódatartalmú mész-alumíniumszilikát, a B üveg pedig magas szódatartalmú, alacsony boráttartalmú mész-alumínium-szilikát. Ez az összetétel biztosítja a kívánt szabálytalan alakú szálak kialakulását. Magas boráttartalmú, alacsony szódatartalmú mész-alumíniumszilikát anyagnak azt tekintjük, amelynél az üvegkompozíció • · · · · · ··· ·· ·· • · · · · · ·· · · · · · boráttartalma az összes komponensre vonatkoztatva mintegy 14 és 24 tömeg% között van. Magas szódatartalmú, alacsony boráttartalmú mész-alumínium-szilikát anyagnak azt tekintjük, amelynél az üvegkompozíció szódatartalma az összes komponensre vonatkoztatva mintegy 14 és 25 tömeg% között van.

Az első üvegkompozíció előnyösen mintegy 50 és 61 tömeg% közötti mennyiségben tartalmaz szilícium-dioxidot (SiO₂), mintegy 0 és 7 tömeg% közötti mennyiségben alumínium-dioxidot (A1₂O₃) , mintegy 9 és 13 tömege közötti mennyiségben meszet (CaO), mintegy 0 és 5 tömeg% közötti mennyiségben magnézium-

oxidot	(MgO) ,	mintegy 14	és 24	tömeg%	közötti	mennyiségben
borátot	(B₂O₃)	, mintegy 0	és 10	törne g%	közötti	mennyiségben
szódát	(Na₂0),	és mintegy	0 és 2	tömeg%	közötti	mennyiségben

káliumoxidot (K₂O).

A második üvegkompozíció előnyösen mintegy 52 és 60 tömege közötti mennyiségben tartalmaz szilícium-dioxidot (SiO₂), mintegy 0 és 8 tömeg% közötti mennyiségben alumínium-dioxidot (A1₂O₃) , mintegy 6 és 10 tömeg% közötti mennyiségben meszet (CaO) , mintegy 0 és 7 tömeg% közötti mennyiségben magnéziumoxidot (MgO), mintegy 0 és 6 tömeg% közötti mennyiségben borátot (B₂O₃), mintegy 14 és 25 tömeg% közötti mennyiségben szódát (Na₂0) , és mintegy 0 és 2 tömeg% közötti mennyiségben káliumoxidot (K₂O). Meg kell jegyezni, hogy valamennyi kompozícióban mintegy 1 tömeg% alatt van az összes egyéb , az üveganyaghoz nem szándékosan adagolt, a felhasznált nyersanyagokból adódó összetevő, például Fe₂O₃, TiO₂ és SrO.

Még előnyösebben a találmány szerinti ikerüveg anyagot alkotó első kompozíció mintegy 52-57% szilícium-dioxidot, 4-6% alumínium-dioxidot, 10-11% meszet, 1-3% magnézium-dioxidot, 1922% borátot, 4-6% szódát és 0-2% kálium-oxidot, a második • ·

- 2 7 kompozíció pedig mintegy 57-65% szilícium-dioxidot, 2-6% alumínium-dioxidot, 8-9% meszet, 4-6% magnézium-dioxidot, 0-6% borátot, 15-21% szódát és 0-2% kálium-oxidot tartalmaz.

1. példa

A jelen találmány szerinti kialakítású, szabálytalan alakú üvegszálakat állítunk elő a jelen találmány szerinti eljárással kis termelékenységű laboratóriumi szálképző egységgel. A rostbála (paplan) 50 gramm tömegű részéből 203 mm x 203 mm méretű szálmetszet-mintákat készítünk. Megmérjük a szálmetszetminták alak-visszanyerési képességét oly módon, hogy összehasonlítjuk a visszanyert vastagságot az összenyomási vastagsággal. Az összenyomási sűrűségérték 192 kg/m³ volt, amelyet egy hétig tartottunk fenn.

Egy hagyományos, szabványos, kötőanyag alkalmazásával készült terméknél 18:1 alak-visszanyerési tényezőt mértünk. Egy hagyományos, szabványos, kötőanyag alkalmazása nélkül készült terméknél 14,4:1 alak-visszanyerési tényezőt állapítottunk meg. A jelen találmány szerinti szabálytalan alakú rostokból álló szövedékes szigetelőanyagnál három vizsgált minta esetében 32:1 és 34:1 közötti alak-visszanyerési tényezőt kaptunk.

2. példa

8,0 kg/m³ sűrűségű, 5 mikron átmérőjű szálakból álló szövedékes szigetelőanyag hővezető-képességét mértük a C518 jelű ASTM vizsgálat szerint. Egy hagyományos, szabványos, kötőanyag alkalmazásával készült rostpaplan esetében 0,308-as k értéket határoztunk meg húsz mintára vonatkozóan. A jelen találmány • · ·· ···· ··

- 28 szerinti szabálytalan alakú rostokból álló szövedékes szigetelőanyagnál húsz minta vonatkozásában 0,291-es átlagos k értéket kaptunk, ami 17 k pontnak (ezrednek) felel meg. Mivel egy pontnyi k érték durván 1/2 % üveganyag-mennyiséget reprezentál, a jelen találmány szerinti szövedékes szigetelőanyag ugyanazon R érték eléréséhez 8 1/2 %-kal kevesebb üveganyagot igényel mint a hagyományos szigetelőanyag.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Eljárás üvegszálas szigetelőanyag előállítására, azzal jellemezve, hogy szálképző egységbe két különböző összetételű és eltérő hőtágulási együtthatójú üveganyagbói álló ömledéket vezetünk, a két ömledék egyesítésével kettős üvegáramot hozunk létre, a kettős üvegáramot centrifugálva szabálytalan alakú ikerüveg szálakat állítunk elő, az üvegszálakat összegyűjtve rostbálát hozunk létre, és a rostbálát hőkezelő kemencén vezetjük át, amelyben az üvegszálak lágyításához elégséges hőmérsékletet tartunk fenn, és a rostbálának a kemence keresztmetszeti alakjának megfelelő formát adunk.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hőkezelő kemencében az üvegszálakat 371 és 593 °C közötti hőmérsékletre melegítjük fel.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rostbálát kötőanyag alkalmazása nélkül hozzuk létre.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a centrifugálással nyert üvegszálakat lefelé irányítjuk, majd lefelé haladó folyamban vezetjük át a hőkezelő kemencén.
5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az üvegszálak összegyűjtését egymással szemközt elrendezett, lefelé összetartó szállítószalagokkal végezzük.
6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az üvegszálakat egymással szemközt elrendezett, lefelé összetartó felfogó szállítószalagokkal gyűjtjük össze.
7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az összegyűjtést likacsos felfogó szállítószalagok segítségével végezzük, a felfogó szállítószalagokon az üvegszálakat a gázoktól elkülönítő gázokat vezetünk át, és az átvezetett gázok • « * · · · • ··· 949 ·· ·· • · · » · · ······· ·· ·* ··

- 30 legalább egy részét - előnyösen nagyobb részét - visszavezetjük a felfogó szállítószalagok felső végeihez.
8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a felfogó szállítószalagok közül kilépő üvegszálak hőmérsékletét 204 és 482 °C között tartjuk.
9. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hőkezelő kemencén való átvezetést egymással szemközt elrendezett likacsos szállítószalagokkal valósítjuk meg, és a kemencén való átvezetés közben felmelegített gázokat engedünk át keresztirányban a rostbálán.
10. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az egymással szemközt elrendezett felfogó szállítószalagok likacsosak, továbbá a felfogó szállítószalagokon a gázokat az üvegszálaktól elválasztó kibocsátott gázokat vezetünk át, és a kibocsátott gázok legalább egy részét - előnyösen nagyobb részét - visszavezetjük a felfogó szállítószalagok felső végeihez.
11. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hőkezelő kemencét egymással szemközt elrendezett likacsos szállítószalagokkal valósítjuk meg, és a kemencén való átvezetés közben felmelegített gázokat engedünk át keresztirányban a rostbálán.
12. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az üvegszálak feszültségmentesítéséhez elégséges mértékű hőkezelést végzünk.
13. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rostbála üvegszálai alakjának szabálytalanságát fokozó mértékű hőkezelést alkalmazunk.
14. Eljárás üvegszálas szigetelőanyag előállítására, azzal jellemezve, hogy szálképző egységbe két különböző összetételű ii « · · « a ««· ·« ·· • · · · « ·« ·· ·· « 4 · • · · ·

- 31 és eltérő hőtágulási együtthatójú üveganyagból álló ömledéket vezetünk, a két ömledék egyesítésével kettős üvegáramot hozunk létre, a kettős üvegáramot centrifugálva szabálytalan alakú ikerüveg szálakat állítunk elő, az üvegszálakat lefelé vezetjük, majd az üvegszálakat egymással szemközt elrendezett, lefelé összetartó szállítószalagok segítségével felfogva rostbálává gyűjtjük össze, és a rostbálát előre meghatározott alakú keresztmetszettel rendelkező hőkezelő kemencén vezetjük át, miközben az üvegszálakat 371 és 593 oC közötti hőmérsékletnek kitéve kilégyítjuk, és a rostbálát a kemence keresztmetszeti alakjának megfelelő alakra hozzuk.
15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egymás szemközt elrendezett likacsos szállítószalagok álló hőkezelő kemencét alkalmazunk, és a kemencén való átvezetés közben felmelegített gázokat engedünk át keresztirányban a rostbálán.
16. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az egymással szemközt elrendezett felfogó szállítószalagok likacsosak, továbbá a felfogó szállítószalagokon a gázokat az üvegszálaktól elválasztó kibocsátott gázokat vezetünk át, és a kibocsátott gázok legalább egy részét - előnyösen nagyobb részét - visszavezetjük a felfogó szállítószalagok felső végeihez.
17. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a felfogó szállítószalagok közül kilépő üvegszálak hőmérsékletét 204 és 482 °C között tartjuk.
18. Eljárás üvegszálas szigetelőanyag előállítására, azzal jellemezve, hogy szálképző egységbe két különböző összetételű és eltérő hőtágulási együtthatójú üveganyagból álló ömledéket vezetünk, a két ömledék egyesítésével kettős üvegáramot hozunk létre, a kettős üvegáramot centrifugálva szabálytalan alakú ikerüveg szálakat állítunk elő, az üvegszálakat lefelé vezetjük, majd az üvegszálakat egymással szemközt elrendezett, lefelé összetartó szállítószalagok segítségével felfogva rostbálává gyűjtjük össze, és a rostbálát előre meghatározott alakú keresztmetszettel rendelkező hőkezelő kemencén vezetjük át lefelé, a kemencén áthaladó rostbálán felmelegített gázokat átvezetve az üvegszálakat 371 és 593 °C közötti hőmérsékletre melegítjük, miközben a szálakat kilágyítjuk, és a rostbálát a kemence keresztmetszeti alakjának megfelelő alakra hozzuk.
19. A 18. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az egymással szemközt elrendezett felfogó szállítószalagok likacsosak, továbbá a felfogó szállítószalagokon a gázokat az üvegszálaktól elválasztó kibocsátott gázokat vezetünk át, és a kibocsátott gázok legalább egy részét - előnyösen nagyobb részét - visszavezetjük a felfogó szállítószalagok felső végeihez.
20. A 18. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rostbálát kötőanyag alkalmazása nélkül hozzuk létre.