NO305747B1 - FremgangsmÕte og apparatur for fremstilling av fibre - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en apparatur for fremstilling av fibre fra glass eller andre termoplastiske materialer ved en indre sentrifugeringsprosess i forbindelse med gasstrekking ved høy temperatur.

Oppfinnelsen anvendes spesielt ved industriell f remstilli_ng av glassull ment for bruk for eksempel ved tildanning av varme- og/eller lydisolerende produkter.

Foreliggende oppfinnelse angår således primært en fremgangsmåte for fremstilling av fibre fra uorganisk, termoplastisk fiberdannende materialer, omfattende: helling av et uorganisk, plastisk materiale i flytende tilstand i en sentrifuge (1) som dreier seg rundt en i det vesentlige vertikal akse (3) der sentrifugen har en periferi gjennomhullet av et stort antall munninger

hvorfra materialet slynges i form av filamenter (8);

tilveiebringelse av en strøm av varm gass med høy temperatur langs periferien av sentrifugen og i en retning på tvers av lengden av filamentene (8) hvorved disse rives

med av gass-strømmen og trekkes til fibre; og

opprettelse av en strøm av kold gass som omhyller de

uttrukne fibre og kanaliserer strømmen av varm gass,

og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at trinnet med tildanning av strømmen av kold gass omfatter utslipp av divergerende stråler av kold gass rettet nedover idet strålene konvergerer til en kontinuerlig ringstrøm på et punkt umiddelbart under den laveste rekke av munninger.

Den fiberdannende prosess som foreliggende oppfinnelse angår består i å innføre en strøm av smeltet glass til en sentrifuge, også kalt en fiberdannende plattform, som dreier seg med høy hastighet og som langs periferien er utstyrt med et meget stort antall munninger gjennom hvilke glass sprøytes i form av filamenter under innvirkning av sentrifugalkraften. Disse filamenter underkastes så innvirkningen av en ringformet trekkestrøm ved høy temperatur og hastighet og som beveger seg langs veggen av sentrifugen og som trekker ut filamentene til fibre. Innenfor oppfinnelsens konsept menes med "høy temperatur og hastiget" en temperatur > 500°C og en ringstrømhastighet > 50 m/sek. De dannede fibre føres med av denne gasstrekkestrøm til en mottakerinnretning som generelt består av en bane som er permeabel for gasser. Denne metode har vært gjenstand for tallrike forbedringer, spesielt det som er beskrevet i US-A-2 991 507, FR-A-2 147 765, FR-A-2 459 783, FR-A-2 443 436, EP-A-91 381 og EP-A-91 866.

Selv om hastigheten for gass-trekkestrømmen er meget høy og systematisk høyere enn den hastighet med hvilke filamentene slynges ut, er den kinetiske energi i fibrene tilstrekkelig til at mange av dem trenger gjennom den gassformige trekke-strøm som omgir sentrifugen i en tykkelse på noen millimeter. Denne trekkestrøm spres så ut akkurat under sentrifugen og bevirker en dispergering av fibrene over et stort overflateareal. Til slutt endrer fibrene retning og faller mot en mottakerbane som befinner seg noen meter nedenfor. Således avskjærer mottakerbanen fibrene som er dispergert i en sylindrisk torus med en diameter som er liten i forhold til bredden av banen, noe som gjør det vanskelig å oppnå en helt enhetlig fordeling av fibrene over banen.

Videre blir den termiske balanse i sentrifugen som oftest opprettholdt ved hjelp av induksjonsoppvarmingsinnretninger som benytter en ringinduktor gjennom hvilken det føres en elektrisk strøm. Maksimal effektivitet oppnås når denne ringinduktor er meget nær sentrifugen. Da sentrifugene som benyttes som regel er sentrifuger uten bunn kan denne induktor kun installeres ved å anordne den konsentrisk akkurat utenfor sentrifugen. Derfor er kun et relativt snevert rom tilbake for passasje av fibrene, men dette må nødvendigvis bibeholdes for å unngå at induktoren utgjør en hindring som ellers ville forringe kvaliteten av sluttproduktet og i hvert tilfelle ikke ville virke riktig i lengre tid fordi den ville blokkeres av fibrene som slår an mot og adherer til den.

For å bøte på dette problem er det kjent å omgi den gassformige trekk-strøm ved hjelp av et sjikt av kolde gasser som omhyller og kanaliserer den på egnet måte. Dette gassformige sjikt dannes ved hjelp av en blåse-ring som omgir ringbrenneren. Da den er kold, muliggjør den videre å understøtte avkjølingen av fibrene hvis mekaniske styrke således forbedres ved en varmeherdingseffekt.

Dette gassformige sjikt dannes for eksempel av en blåse-ring tilsvarende den som er beskrevet i US-A-2 991 507, det vil si at den består av et ringrør utstyrt med en omkrets-spalt eller en serie av munninger som er nær hverandre og der divergensen av strålene sikrer kontinuitet for fluidbarrieren som dannes ikke senere enn på høyde med den første rekke av munninger i sentrifugen idet disse rekker systematisk telles fra topp til bunn av fagmannen. Således dannes det en tett barriere som ikke kan traverseres av fibrene, noe som betyr at fibrene kanaliseres.

Ikke desto mindre løser denne begrensning av fibersjikt ikke problemene med fiberfordeling og spesielt problemene som skyldes dannelse av tufter på grunn av sammenfiltring av fibrene. Før det igjen skal henvises til denne tuftdannelse må det påpekes at disse lå bak mange feil som ble observert i slutt-produktene.

For det første utgjør disse tufter en lokalt heterogen fiberfordeling og jo større lengden av tuftene er, jo mer sjenerende er feilen idet disse tufter har en tendens til å rulles opp rundt seg selv og ved en slik akkumulering, å efterlate arealer som har for lite fibre. I disse områder har produktet en mindre vekt pr. overflateareal-enhet, noe som lokalt endrer produktets egenskaper. For å garantere et minste-ytelsesområde er det derfor nødvendig å kompensere for disse lokale f ibremangelarealer ved å tilveiebringe et overskudd av fibre, noe som øker omkostningene for produktet.

Videre skiller orienteringen av fibrene i tuftene seg fra den generelle orientering for isolerte fibre som i seg selv kan skille seg fra den orientering som er ønsket i sluttproduktet. Derfor vil tuftene komplisere kontrollen av denne slutt-orientering som særlig påvirker isolasjonsegenskapene, tilbøyeligheten til delaminering og motstandsevnen mot knusing.

I tillegg dannes disse tufter ofte meget langt oppstrøms i fiberdannelsesprosessen og i mottakerhetten før fibrene er besprøytet med bindemiddel. Hvis fibrene ikke er riktig isolert når limet påføres blir fordelingen av bindemidlet ikke helt homogent og de fibre som således ikke er limt har en tendens til å vise seg i sluttproduktet i form av hvite flekker i kontrast til fibrene som er farvet av bindemidlet. Utseende av produktet påvirkes sterkt men fremfor alt visse av de mekaniske egenskaper som for eksempel strekkstyrke, fibermotstandsevnen mot opprivning og stivhet, gjeninntak av tidligere størrelse og tendens til kutting vil alt påvirkes.

Alle disse parametre spiller en større eller mindre rolle i henhold til typen produkter som generelt klassifiseres som lette produkter der densiteten er mindre enn 25 eller sågar 15 kg/m3 , generelt tilgjengelig i form av ruller, eller tunge produkter der densiteten karakteristisk er større enn 30 kg/m<5>og som ofte underkastes bruksbetingelser som krever god mekanisk styrke. Det må videre påpekes at selv om egenskapene som er ønskelige for tunge eller lette produkter kun skiller seg lite er det ønskelig å ha polyvalente produksjonslinjer, med andre ord linjer som har midler som kan løse de stilte problemer så langt oppstrøms som mulig og ikke rent pallative som bøter på kun få defekter som er spesifikke for tunge eller alternativt lette produkter.

Tenker man langs disse retningslinjer er derfor løsningen ikke bare å finne kun i mekaniske eller pneumatiske for-del ingsinnretninger som de som er beskrevet i EP-A 69 321 og EP-A 125 963 og som tar sikte på å tilveiebringe en bevegelse som skal balansere fibertorusen. Således er slike hjelpemidler kun effektive ut fra et synspunkt for sluttfordelingen av flatevekten men ikke med henblikk på den virkelige tufting og de er heller uegnet når det gjelder problemene når det gjelder lange tufter.

Det skal videre påpekes at slike hjelpemidler ofte krever lang og delikat justering som kun kan utføres av fagfolk og som videre må gjentas hver gang det er en produksjonsendring. Videre må det påpekes at vanskeligheten ved en slik justering har en tendens til i virkeligheten å gjøre det umulig å isolere faktorene som er involvert i mekanismen som en helhet der blåse-ringen som særlig spiller en vesentlig rolle i prosessen for tildanning av fibre og tufter uadskillelig bidrar med sin rolle for begrensning av fibersjiktet.

I den fibertrekkingsprosess som er gjenstand for oppfinnelsen gjør forskjellige betraktninger som i detalj er diskutert i EP-B-91 866 det mulig å anta at selv om fibertrekkeprosessen åpenbart er et komplekst fenomen som medfører bevegelse av sentrifugen og av den oppvarmede trekkegass-strøm, er den mest sannsynlige reduserende hypotese at den oppnås ved en i det vesentlige mekanisk virkning fordi filamentet på den ene sider er "bundet" til sentrifugen og på den annen side trekkes ut ved den friksjon som utøves av gass-strømmen. Den forhøyede temperatur for denne sistnevnte gjør det videre mulig å holde filamentet i en fluiditetstilstand som muliggjør trekkingen. Denne mekaniske hypotese har selv-følgelig imidlertid en grense fordi den fortynnede filament blir sprøtt ved støtet mot gass-strømmen og mot hverandre, da densiteten for gjennomhull inger i sentrifugeveggen karakteristisk er 15 til 50 pr. cm<2>er det klart at antallet sammenstøt er tallrike. Videre avkjøler fluidbarrieren som dannes av blåse-ringen plutselig fibrene og reduserer trekkeprosessen. Videre synes det imidlertid som om fibrene som støter mot den og bringes tilbake i retning av filamentene som trekkes, gjør det lettere at fibrene sammen-filtres.

For bedre å forstå det som kan være blåse-ringens rolle kan det være interessant å henvise til andre fibertrekkings-prosesser som er meget felles med den metode som her beskrives men som er lettere å tolke fordi de ikke har noen trekkende brenner slik at ringen virker på filamenter og ikke på fibre eller på en blanding av fibre eller filamenter.

Den første av disse metoder er beskrevet i US-A-4 302 234 og US-A-4 303 430 og består av en fremgangsmåte for trekking av fibre ved indre sentrifugering og en kold gasstrekkeprosess. I dette tilfellet blir filamentene som slynges ut av sentrifugen eventuelt holdt ved sin temperatur ved hjelp av en brenner med vide lepper som danner en gass-strøm som er oppvarmet men som ikke har vesentlig høy hastighet. Gass-strømmen opprettholder de sentrifugerte filamenter i en plastisk tilstand uten direkte å delta i selve trekkeprosessen. På den annen side gjennomføres denne trekking ved hjelp av separat turbulente gass-strømmer som avgis av en blåser-ring der innretningen for dannelse av strålen befinner seg i avstander på ca. 50 mm.

Den andre metode som kan nevnes er beskrevet i US-A-4 058 386 som presenteres som en fiberfremstillingsmetode som invol-verer ren sentrifugering. I dette tilfellet dannes filamentene fra en sentrifuge der det er munninger som er 3 til 10 ganger mindre enn de i de tidligere nevnte fibertrekkings-prosesser slik at sentrifugalkraften er tilstrekkelig direkte til å oppnå den endelige diameter uten behov for ytterligere trekketrinn. På den annen side må disse filamenter retnings-avbøyes retning mottakerinnretningene og så kuttes. Denne operasjon oppnås ved hjelp av en blåser-ring omfattende i omkrets anbragte dyser: filamentene passerer gjennom rolige soner mellom to stråler og treffes så på grunn av sentrifugens rotasjon av en stråle og brekker.

I det første tilfellet, med relativt grove filamenter, har blåse-ringen i det vesentlige en friksjonstrekkende virkning idet friksjonen forsterkes av den turbulente art av strålene. I det andre tilfellet der filamentene som allerede er fortynnet har blåse-ringen på den annen side en oppkuttende virkning på filamentene. Det er derfor klart at formålet med blåse-ringen er en funksjon i prosessen for tildanning og trekking av fibrene.

Ved arbeide i forbindelse med foreliggende oppfinnelse ble det studert en blåse-ring for intermittente stråler for fremstilling av fibre ved sentrifugering og varmgass-trekking for å fastslå hvorvidt den ene eller andre av fordelene som tilskrives ringene av den type som anvendes i andre fiber-trekkingsmetode, ble verifisert.

For det første må man merke seg at et slikt studium a priori kun kunne være rent teoretisk uten industriell anvendelse. I de to ovenfor nevnte prosesser virker således blåse-ringen på filamenter som fremdeles holdes fast i den ene ende av sentrifugen og som således kan sammenlignes med tråder av uendelig lengde. Virkningen av strålene på blåse-ringen er derfor direkte avhengig av sentrifugens rotasjon. Ved metoden for fiberdannelse som medfører indre sentrifugering og varmgasstrekking virker blåse-ringen på den annen side på fibrene som for det meste ikke er bundet til sentrifugen. Videre er det tilstrekkelig å stanse blåse-ringen i noen øyeblikk for å fastslå at gasstrekkestrømmen er tilstrekkelig for tildanning av fibre og for å føre dem med mot mottaker-innretningen selv om selvfølgelig man hurtig står overfor problemet med fordeling og passasje gjennom ringinduktoren. Under disse betingelser skulle man vente at en blåse-ring omfattende stråler som ikke er forseglingstett på høyde med sentrifugen, ville "tillate" at et stort antall fibre passerer gjennom og ville være totalt ineffektiv med henblikk på sin rolle for å kanalisere fibersjiktet.

Ikke desto mindre ble man overrasket ved å finne at meget gode resultater kun oppnås hvis man arbeidet med en blåse-ring hvis stråler er individuelle over hele den perforerte høyde av hovedoverflaten av sentrifugen og som forenes på en høyde som er nær men lavere enn høyden av den nederste rekke av munninger på den perifere overflate.

Generelt sagt foreslår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for fremstilling av fiber fra glass eller annet termoplastisk materiale avledet fra den prosess som er kjent fra FR-A-2 443 436 eller også fra EP-A-91 866, med andre ord en fremgangsmåte for trekking av fibre ved indre sentrifugering og gasstrekking ved høy temperatur der materialene fra hvilke fibrene skal dannes, i trekkbar tilstand, helles i en sentrifuge som dreies rundt en i det vesentlige vertikal akse og hvis perifere flate er gjennomhullet av et meget stort antall munninger hvorfra materialet slynges i form av filamenter som umiddelbart trekkes til fibre og føres med mot en mottaker ved hjelp av en strøm av gasser med høy temperatur og hastighet, rettet langs periferien av sentrifugen på tvers av den retning i hvilken fibrene slynges, idet gasstrekkestrømmen som river med fibrene kanaliseres av et omhyllende sjikt av kolde gasser som dannes over hele den perforerte høyde av den perifere overflate ved divergerende individuelle stråler idet disse stråler forenes kort efter den siste rekke av munninger på den perifere flate, hvorved disse rekker telles ovenfra og nedover.

Under disse betingelser er det klart at sjiktet av kolde gasser i tilstrekkelig grad kanaliserer gass-trekkestrømmen til å unngå at sjiktene av fibrene ekspanderer for nær under sentrifugen og fra dette synspunkt er arbeidsmåten til-synelatende meget nær det som oppnås med ét kontinuerlig avtetningstettesjikt. Imidlertid blir denne overraskende funksjonsmåte kun verifisert hvis gass-sjiktet kun er intermittent på høyde med den perforerte overflate av sentrifugen og blir kontinuerlig kort efter den siste rekke av munninger, for eksempel på høyde med bunnen av den perifere overflate.

To stråler anses som kombinert hva angår virkning fra det sted der deres frontflater er tangente hvorved disse frontoverflater ifølge fluid-mekanikken defineres til den overflate som definerer ethvert rom som opptas av gassen i bevegelse eller med andre ord det sted der alle punkter på hvilke hastighetskomponenten i henhold til strålestrømnings-aksen er 0 eller i det minste neglisjerbar sammenlignet med hastigheten for det mediet der strålen strømmer hvorved strålene er betraktet i sitt prinsipale område på et tidspunkt der det kan anses som å stamme fra en uendelig liten punktkilde.

I praksis oppnås gode resultater når strålene forenes ca. 20 mm under den siste rekke av munninger, noe som i det vesentlige tilsvarer nivået for den elektromagnetiske induktor når en slik er i bruk. I ethvert tilfelle og for å sikre riktig funksjonering av den sistnevnte, vil nivået ved hvilket strålene forenes, fortrinnsvis ikke være under bunn-nivået av induktoren.

De individuelle stråler avgis fortrinnsvis med høy hastighet, fortrinnsvis en hastighet som ikke er mindre enn 250 m/sek. på høyde med stråledannelsesmidlene. Mellom 2 stråler er gass-hastigheten vanligvis i det vesentlige lik 0 men negative hastighetsverdier kan likeledes aksepteres når de tilsvarer nærværet av returstrømmer.

En absolutt bemerkelsesverdig virkning av blåser-ringen for individualiserte stråler er at den resulterer i mindre tufting på sentrifugenivået, noe som for det første kan observeres og fremfor alt kan verifiseres ved den målte ytelse for sluttproduktene. Mange hypoteser kan settes opp for å forklare dette fenomen men det er svært sikkert at det er sannsynlig at disse forklaringer ikke tar med i betraktning alle de fenomener som foreligger og at den gjensidige avhengighet av diverse parametre påvirker sluttproduktene og kompliserer enhver tolkning.

Den første hypotese ville være at fibrene blir kortere. I virkeligheten er, i den her beskrevne fibertrekkingsprosess, filamentene fortynnet på grunn av den ringformige gasstrekke-strøm og så vanligvis brukket. Ikke desto mindre kan det skje at eksepsjonelt lange filamenter dannes før de brekkes og at disse lange fibre med en lengde på 10 cm eller mer ganske naturlig vil ha en tendens til å rulles opp i tufter som, efter hvert som de dannes, vil "plukke opp" andre isolerte fibre. Med en blåser-ring som her beskrevet er det sannsynlig at en mekanisme nær den som er beskrevet i US-A-4 058 386 kan inntre og at disse få lange filamenter kan penetrere det kolde gass-sjikt i soner mellom strålene før de brekkes av en stråle. På den annen side vil fibrene som allerede er dannet for det meste rives med av gasstrekkestrømmen, noe som ville forklare den "avtetningstette" karakter for det intermittente sjikt. Videre kan denne virkning muligens bringes under trekkebetingelser som er relativt mindre heftige hvis en gasstrekketemperatur og trekkebrennertrykket kun velges som en funksjon av ønsket om å oppnå finhet for fibrene uavhengig av deres lengde som i det vesentlige kontrolleres av blåseringen.

Den andre hypotese som er forbundet med den første er at brekkasje ikke ville inntre uten at det først skjer en ytterligere trekking på grunn av den innvirkning som utøves av filamentene under aksellerering slik at fibrene med en gitt finhet kan oppnås med relativt lavere trekkende brennertrykk. Således ville man begrense det turbulente fenomen som følger med trekkebrenneren og som et resultat redusere tuftingen.

Som nevnt innledningsvis angår oppfinnelsen også en apparatur for gjennomføring av den innledningsvis nevnte fremgangsmåte, altså en apparatur for tildanning av fibre fra uorganisk, termoplastisk, fiberdannende materiale, omfattende: en sentrifuge som kan dreies rundt en i det vesentlige vertikal akse og med en perifer flate gjennomhullet av et

stort antall munninger;

en ringformet brenner, posisjonert for fremstilling av en nedover rettet strøm av varm gass forbi den perifere

flate; og

en blåsering anordnet for å tildanne en strøm av kold

gass konsentrisk med strømmen av varm gass,

og denne apparatur karakteriseres ved at blåseringen omfatter midler for å tildanne individuelle, divergerende, gassformige stråler som konvergerer til en kontinuerlig ringstrøm på en høyde umiddelbart under den nederste rekke av munningene;

idet midlene omfatter gassutslippselementer anbragt fra hverandre i en avstand d der d = 2.h.tana der a er divergeringsvinkelen for strålene og h er en avstand mellom 1 og 2 ganger avstanden mellom bunnen av gassutslippselementene og den nederste rekke av munninger.

Når først avstanden for strålene er bestemt kan blåseringen ifølge oppfinnelsen konstrueres på forskjellige måter. I en første alternativ utførelsesform der enkelheten er hovedfor-delen, består blåseringen av en enkelt rørformet ring der det er tildannet munninger hvis diameter for eksempel ligger mellom 2 og 3 mm. I denne alternative utførelsesform skiller blåseringen ifølge oppfinnelsen seg således ikke fra den kjente ring ifølge US-A-2 991 507 bortsett fra avstanden mellom munningene og diameteren for disse som er øket med 50 til 100 %.

I en andre alternativ utførelsesform kan blåseringen bestå av en serie dyser som mates fra en lagringstank i en avstand fra sentrifugen for å understøtte induksjon av ekstern luft på grunn av blåsringen.

I en spesielt foretrukket utførelsesform av oppf innels_en består oppfinnelsen av en rørformet ring hvis munninger er tilveiebragt med nipler som er festet for eksempel ved sveising og som består av et ikke-ferromagnetisk materiale for å unngå enhver interferens med den elektromagnetiske induksjonsprosess. Ved å tillate en forlenget føring av strålene fører niplene til en stabilitet av betingelsene under hvilke de individualiserte stråler avgis og derfor en øket regularitet når det gjelder blåseringens funksjon.

Ytterligere detaljer og fordelaktige karakteristiske trekk vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til de ledsagende tegninger der: figur 1 er et diagramatisk tverrsnitt gjennom alle hovedelementene i en apparatur for trekking av fibre ved indre sentrifugering og trekking ved hjelp av gass-strømmer ved høy temperatur og hastighet,

figur 2 viser to diagrammer som illustrerer prinsippet for en blåsering ifølge US-A-2 991 507 (figur 2-A) og i

henhold til oppfinnelsen (figur 2-B),

figur 3 er et diagram av en gass-stråle,

figur 4 viser et tverrsnitt av en ring av typen gjennomhullet ringformet rør,

figur 5 er et tverrsnitt av en ring med dyse og også et

vertikalsnitt (figur 5a),

figur 6 er et tverrsnitt av en ring med nipler, og figur 7 er et tverrsnitt som viser tverrfordelingen av

produktet.

Figur 1 viser meget skjematisk en fiberfremstillingsinstalla-sjon som kan benyttes ifølge oppfinnelsen og som, med unntak av blåseringen, er for eksempel i overenstemmelse med det som er beskrevet i EP-A-91 866. Denne installasjon består i det vesentlige av en bunnløs sentrifuge 1 hvis perifere overflate er gjennomhullet av et meget stort antall munninger, festet til en hette 2 montert på en vertikal roterende aksling 3 som drives av en motor 4. Strømmen av smeltet glass 5 mates til sentrifugen ved føring gjennom den hule aksling 3 _og glasset strømmer så gjennom en fastbundet kurv 6 ustyrt med en sylindrisk vekt der det er et lite antall relativt store munninger, for eksempel munninger med en diameter på ca. 3 mm, ved hjelp av hvilke det smeltede glass fordeles i form av primærstrømmer 7 som rettes mot innsiden av den perifere flate hvorfra glasset under innvirkning av sentrifugalkraften avgis i form av filamenter 8.

Sentrifugen omgis av en ringbrenner 9, i dette tilfellet med en vannavkjølt metallhus som definerer et brennkammer 10 som står i forbindelse med en munning 11 som danner trekke-strømmen. Munningen 11 tildannes av indre og ytre lepper 12 og 13 som også er avkjølt og som munner akkurat over den perifere vegg av sentrifugen.

Akkurat under og konsentrisk med sentrifugen er det anordnet en ring-induktor 14 som understøtter opprettholdelse av den termiske balanse for brenneren, spesielt for å kompensere for den relative kulde til bunnen av den perifere flate som er oppvarmet mindre av trekkegassene fordi de ligger fjernere fra leppene 12 og 13 i ringbrenneren. Ytterligere detaljer når det gjelder den ringinduktor finnes spesielt i US-A-3 077 092.

Blåseringen 15 som er konsentrisk med ringbrenneren avgir en strøm av kold luft ved en temperatur i det vesentlige nær omgivelsestemperatur. Figur 2A viser geometrien for strålene i en blåserring i henhold til kjent teknikk, for eksempel i henhold til US-A-2 991 507: således blir strålene 16 avgitt av munninger som er meget nær hverandre, for eksempel med en avstand E mellom sentrene på 7,4 mm for munninger med diameter 1,5 mm og en tilstrekkelig stor avstand fra den første rekke av munninger, her vist skjematisk ved en stiplet linje 17 slik at strålene blandes på høyde med denne og så danner et kontinuerlig sjikt. Ifølge oppfinnelsen er på den annen side, som vist i figur 2b, formålet å bevare den maksimale grad av individualitet av strålen på høyde med den perforerte overflate av sentrifugen, hvorfor munningene i kronen kan senkes noe og strålene avgis meget nær den første rekke, et arrangement som gir meget kraftfull stråling der den maksimale hastighet oppnås ved emisjon. Videre er munningene markert lenger fra hverandre (for eksempel i en avstand e' mellom sentrene på 25 mm for en perforerings-diameter på 2,5 mm) slik at strålene kun forenes efter å ha beveget seg i en avstand nær 60 mm og derfor fremdeles er individuelle på høyde med den siste rekke av munninger i den perforerte overflate av sentrifugen, her vist skjematisk ved linjen 18. På den annen side forsvinner denne individualitet nær induktoren 19 og derfra er sjiktet kontinuerlig.

I figurene 2a og 10b er strålene vist skjematisk som om de stammer fra en uendelig liten punktformet kilde mens de i realiteten dannes av en kilde som har et tverrsnitt på noen mm2 . Ikke desto mindre og da det vesentlige punkt ifølge oppfinnelsen angår sammentreffet av to stråler og i den grad dette punkt befinner seg langt fra avgivelsessonen, er denne tilnærming intet problem slik man ser fra figur 3 som viser et diagram av en stråle oppnådd fra en kilde S som gir en stråle som inntar en aksialsymmetri rundt aksen A. Som fluidmekanikken beskriver omfatter denne stråle 3 forskjellige områder: et første konisk formet område 20, et mellom-område 21 og et hovedområde 22 som defineres av strålens grenseflate, det vil si av lokasjonen av punktene med hastighet lik 0. I hovedsonen er denne grenseflate bundet opp av en asymptotisk kurve 23 slik at strålen i denne sone kan anses som identisk med en kon med akse A og med en vinkel a med sitt topp-punkt i et punkt på aksen A assimilert til et punkt ved kilden S. Innenfor oppfinnelsens kontekst er a definert som divergeringsvinkelen for strålen og den maksimale hastighet for strålen er den hastighet som måles på aksen A på høyde med kilden S og to ved siden av hverandre liggende stråler anses å være forenet når deres respektive grenseflater skjærer hverandre.

Blåseringen ifølge oppfinnelsen er prøvet i henhold til forskjellige alternative utførelsesformer som vist skjematisk i figurene 4 til 6. Figur 4 tilsvarer en ring av typen perforert ringformet rør bestående av en enkelt torus av rektangulært tverrsnitt 24 der bunnveggen er gjennomhullet av en serie forskjellige munninger 25. Ringene Cl og C2 tilsvarer denne første type. Figurene 5 og 5a viser en ring med dyser eller mere nøyaktig dobbeltdyser slik man ser av tverrsnittet i figur 5a. Denne stråle dannes så av en dyse 26 som mates av et rør 27. I motsetning til de ovenfor nevnte tilfeller er derfor tilmatningen til hver gruppe på 2 dyser individualisert. Ringene C4 og C5 tilsvarer denne type.

Til slutt viser figur 6 en alternativ utførelsesfor avledet fra figur 4 der en nippel 28 er anordnet overfor hver munning eller hull. Ringen C3 er konstruert i henhold til denne modell. De karakteristiske trekk ved ringene som ble utprøvet er som følger:

TABELL I

Type Antall Avstand mellom Perforering Ring

hull sentra (mm) (mm) (mm)

Cl 290 7,43 1,5 686

C2 86 25 2,5 686

C3 86 25 2,5 686

C4 86 25 2,5 686

C5 43 50,1 3 686

Ringen Cl er en standardring ifølge US-A-2 991 507. Ringen C2 skiller seg fra ringen Cl kun ved den større avstand mellom hullene, delvis forskutt ved en økning av munningsdiameteren. Ringen C3 er basert på ringen Cl bortsett fra at munningene er erstattet med nipler av rustfritt stål eller et annet ikke-ferromagnetisk materiale som er sveiset til ringen og som fortrinnsvis fører strålen til en høyde på ca. minst 10 mm men, når det gjelder et perforert ringformet rør, en slik føring kan gjennomføres høyst over en høyde tilsvarende tykkelsen av rørveggen. Med nipler er det videre meget enkelt å gi strålene en skrå retning for å gi dem en orientering som ikke er parallell med sentrifugeaksen. Til slutt er ringene C4 og C5 ringer som består av en serie ekvidistante dyser.

Hvis ikke det motsatte er sagt er herefter alle prøver gjennomført med en sentrifuge med diameter 600 mm med en perforeringsfordeling basert på det som er beskrevet i FR-A-1 182 917 og med driftsbetingelser som beskrevet i EP-A-91 866, særlig med henblikk på glass-sammensetningen. Ringbrenneren gir en gass-stråle der temperaturen i brennerleppene er ca. 1430 til 1450°C. Finheten for fibrene bestemmes ved deres såkalte mikronærverdi 50 eller titer under 5 gram. Titer-målingene kalles også "finhetsindeksen" og tar med i betraktning det spesifikke overflateareal takker være måling av tapet av aerodynamisk ladning når en gitt mengde fibre som trekkes av fra en ikke limt matte underkastes et gitt gasstrykk, generelt luft eller nitrogen. Denne måling er vanlig ved mineralfiberfremstilling og er standardisert (DIN 53941 eller ASTM D 1448) og man benytter en såkalt "mikronær-apparatur". Prøvene ifølge oppfinnelsen ble gjennomført med en SHEFFIELD-maskin av typen FAM 60 P. Denne maskin omfatter et innløp for luft (eller nitrogen) under trykk, en ventil for å regulere dette trykk, en strømningsmåler, et sylindrisk kammer med en vertikal akse med et gassinnløp ved bunnen. De veiede fibre (som oftest) presses inn i bunnen av kammeret ved hjelp av en kalibrert plugg som tillater at gassene utslipper. En preliminær prøve gjør det mulig å justere strømningshastigheten for luft til en gitt verdi, alltid den samme før man begynner testen. Måling av mikronæren eller finhetsindeksen består i å notere avlesningene på standard- strømningsmåleren når fibrene er på plass. For å arbeide innen det samme trykktapsområde er det nødvendig å tilpasse mengden av de prøvede fibre ved å redusere mengden når diameteren synker. Det er derfor nødvendig å nevne dette samtidig som man nevner resultatet av strømningsmålingen. Det skal påpekes at jo finere fibrene er, jo større er deres ev_ne til å motstå gjennomløp av en gass-strøm og ved korrelasjon deres isolasjonskapasitet, og derfor vil mikronæren eller titeren være tilsvarende mindre.

I et første trinn ble disse prøver gjennomført ved fremstilling av tungt produkt for hvilke behovet for mekanisk styrke er minst like viktig som de som gjelder isolasjonskapasitet. Prøvene ble gjennomført med et dynamisk trykk på 32 500 Pa på brennerni vået for en sentrifugehastighet på 1450 omdreininger pr. minutt, noe som ga fibre med en mikronær på 4 under 5 gram. Densiteten for produktet var 84 kg/m<3>og bindemiddelinnholdet 6,8

I disse avlesninger antyder siget sammenfallet av en 1,2 meters plate som kun hviler på sine longitudinelle ener og jo lavere avlesningen er, jo mere vil produktet oppføre seg som et stiv plate, noe som forenkler installeringen. Uttrykket "rivegrad", målt i Newton/dm2 , angir den kraft som må utøves for å rive av en strimmel på 1 dm<2>av produktet. Kompresjons-verdien i kg Pa tilsvarer det som må utøves for å redusere tykkelsen i produktet med 1/4. X, den termiske konduktivitet, målt ved 24°C, er gitt i Watt pr. meter og c C (W/m°C). Til slutt uttrykker fordelingen prosentandelen av målinger for hvilke overflatevekten som ble målt var lik 10 # for midlere overflatevekt (her 2270 g/m2 , noe som tillater en tykkelse på 27 mm), idet hver måling gjennomføres på en lengdestrimmel av produktet og 8 strimler er nødvendig for å rekonstituere produktet til den opprinnelige bredde.

Figur 7 muliggjør en tydeligere visualisering av denne gevinst med henblikk på fordelingen. Også der er produktet skåret i 8 lengdestrimler og overflatevekten for hver ble målt. Grafene trukket med stiplet strek tilsvarer produktene oppnådd med en ring av typen Cl. De heltrukne grafer oppnås med ringer av typen C3. Irregularitetene fra en strimmel til den andre er mindre utpreget med ringen ifølge oppfinnelsen.

Det fremgår av den foregående tabell at i ethvert tilfelle gir ringene ifølge oppfinnelsen (C2 til C4) verdier som minst er like gode som de verdier som oppnås med en standardring_og langt bedre resultater oppnås med en ring som har nipler (C3), særlig med henblikk på rivestyrke og tallene for sig.

På den annen side er resultatene som oppnås med C5-ringen der strålene fremdeles er individualisert lenge efter passasje under sentrifugen, dårlig. Et annet viktig trekk ved produktene ifølge oppfinnelsen er den heller vesentlige reduksjon i antallet hvite flekker, noe som viser en mere homogen gjennomføring av limingen. Det er derfor klart at ved å arbeide ifølge oppfinnelsen er det mulig å oppnå en virkning for skjæring av fibertorusen i relativt korte tufter.

I et andre trinn angår disse prøver et lett-vektsprodukt som oppnås med et dynamisk trykk på brennernivået på 45 500 Pa for en sentrifugehastighet på 1900 omdr./min. Flatevekten er 880 g/m<2>og densiteten 11 kg/m5 , mikronæren F/5 g er 3,0 og fenol/formaldehyd bindemiddelinnholdet er 4,5 %. Denne type produkt markedsføres generelt i form av ruller og benyttes for isolasjon av vertikale vegger eller under tak.

I denne tabell angir RT motstanden under strekk, her uttrykt i gram-kraft/gram, det vil si den kraft som er nødvendig for å bryte en prøve som er festet i begge ender av to kjefter: RE tilsvarer gjeninntaket av opprinnelig tykkelse (uttrykt som prosent) for et produkt som er sammenpresset med en faktor 6 der verdien 100 tilsvarer produktets nominelle tykkelse, ikke den effektive tykkelse som forklarer hvorfor det kan oppnås verdier på over 100 i dette tilfellet. Den termiske konduktivitet og fordeling er uttrykt i de samme enheter som i det foregående eksempel.

De antydede verdier synes å vise en meget lett innflytelse av blåseringen på blåseringen. Det er imidlertid verdt å merke seg at alle disse tall er tilfredsstillende bortsett fra forringen der strålene ved sin utgang befinner seg 50 mm fra hverandre og derfor kun smelter sammen langt under induktoren.

Videre viser produktene som oppnås ifølge oppfinnelsen en vesentlig reduksjon i antallet hvite flekker. Selv om imidlertid det når det gjelder lettvektsprodukter oppnås resultater som ikke klart er forbedret, viser dette en gunstig virkning. Videre, også meget fordelaktig, er produktene oppnådd ved å modifisere kun noen få driftspara-metre sammenlignet med det foregående eksempel men med en strikt identisk produksjonslinje. Polyvalensen for linjen er derfor vesentlig forbedret på grunn av forbedringen som finnes når det gjelder de tunge produkter.

Til slutt skal det påpekes at disse blåseringer ifølge oppfinnelsen også kan benyttes under meget gode betingelser med noe forskjellige gasstrekkebetingelser, for eksempel med en trekkegass-temperatur på ca. 800°C for en trekkegass-strøm hastighet på ca. 50 m/sek. der sentr ifugeringen i dette tilfellet er utstyrt med mindre munninger enn i det tidligere nevnte tilfellet for å bøte på den relative reduksjon av trekkingen på grunn av gass-strømmen.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av fibre fra uorganisk, termoplastisk fiberdannende materialer, omfattende: helling av et uorganisk, plastisk materiale i flytende tilstand i en sentrifuge (1) som dreier seg rundt en i det vesentlige vertikal akse (3) der sentrifugen har en periferi gjennomhullet av et stort antall munninger hvorfra materialet slynges i form av filamenter (8); tilveiebringelse av en strøm av varm gass med høy temperatur langs periferien av sentrifugen og i en retning på tvers av lengden av filamentene (8) hvorved disse rives med av gass-strømmen og trekkes til fibre; og opprettelse av en strøm av kold gass som omhyller de uttrukne fibre og kanaliserer strømmen av varm gass,karakterisert vedat trinnet med tildanning av strømmen av kold gass omfatter utslipp av divergerende stråler av kold gass rettet nedover idet strålene konvergerer til en kontinuerlig ringstrøm på et punkt umiddelbart under den laveste rekke av munninger.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at strålene forenes ca. 20 mm under den nederste munningsrekke.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert veden emmisjonshastighet for strålene på over 250 m/sek.

4 . Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav der sentrifugen oppvarmes ved elektromagnetisk induksjon,karakterisert vedat strålene forenes på høyde med den ringformede induktor.

5 . Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat strålene avgis med en horisontal hastighetskomponent forskjellig fra 0.

6. Apparatur for tildanning av fibre fra uorganisk, termoplastisk, fiberdannende materiale, omfattende: en sentrifuge (1) som kan dreies rundt en i det vesentlige vertikal akse (3) og med en perifer flate gjennomhullet av et stort antall munninger; en ringformet brenner (9), posisjonert for fremstilling av en nedover rettet strøm av varm gass forbi den perifere flate; og en blåsering (15) anordnet for å tildanne en strøm av kold gass konsentrisk med strømmen av varm gass,karakterisert vedat blåseringen (15) omfatter midler for å tildanne individuelle, divergerende, gassformige stråler (16) som konvergerer til en kontinuerlig ringstrøm på en høyde umiddelbart under den nederste rekke av munningene; idet midlene omfatter gassutslippselementer anbragt fra hverandre i en avstand d der d = 2.h.tana der a er divergeringsvinkelen for strålene og h er en avstand mellom 1 og 2 ganger avstanden mellom bunnen av gassutslippselementene og den nederste rekke av munninger.

7. Apparatur ifølge krav 6,karakterisertved at h med ca. 20 mm overskrider høyden mellom bunnen av gassutslippselementene og den siste rekke av munninger i den perifere flate.

8. Apparatur ifølge krav 6 eller 7,karakterisertved at blåseringen består av en perforert rør-ring.

9. Apparatur ifølge krav 6 eller 7,karakterisertved at blåseringen består av en rør-ring på hvilken det er anordnet nipler.

10. Apparatur ifølge krav 6 eller 7,karakterisertved at blåseringen består av en serie dyser.