NO340364B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av et glassfiberisolasjonsprodukt, isolasjonsprodukt fra fibere av et glassmateriale samt isolasjonsplate eller -rull fremstilt av fibere av glassmateriale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår teknikker for fremstilling av mineralfibere eller andre termoplastiske materialer via en prosess med indre sentrifugering kombinert med trekking ved hjelp av en gass-strøm med høy temperatur. Oppfinnelsen angår særlig den industrielle fremstilling av glassull ment for anvendelse for eksempel ved fremstilling av termiske og/eller lydisolasjonsprodukter.

Fibere av glass og andre termoplastiske materialer med liten diameter benyttes i et antall anvendelser inkludert lyd- og termiske isolasjonsmaterialer. Når glassfibere med liten diameter samles til en bane (avvekslende kalt "teppe", "vatt" eller "ullpakke"), kan glassfibere som individuelt mangler styrke eller stivhet, harpiksbindes og omgjøres til et produkt som er sterkt, lett, meget sammenpressbart og elastisk. Isolasjons vann eller lignende kan belegges med papir eller plast eller forbli ubelagt.

Den fiberfremstillingsprosess som foreliggende søknad angår, består i å mate en tynn strøm av smeltet glass til en sentrifuge, også kalt en fibreringsspinner, og dreie denne med høy hastighet slik at, da den langs periferien er perforert med et meget stort antall munninger, glass slynges ut gjennom disse i form av filamenter under innvirkning av sentrifugalkraften. Disse filamenter underkastes så innvirkning av en ringformet gass-strøm med høy temperatur og høy hastighet langs veggene av sentrifugen. Denne strøm fortynner så filamentene og omdanner filamentene til fibere. De dannede fibere føres så videre av denne gassformige trekkestrøm mot en mottagermekanisme, generelt bestående av en gasspermeabel bane. Denne prosess er kjent som "indre sentrifugering".

Fibreringsteknikken som benytter en glasstrekkstråle som beskrevet ovenfor, har vært benyttet kommersielt i mange år ved fremstilling av glassfiberprodukter for isolasjon av bygninger, og en vesentlig andel av den glassfiberisolasjon som fremstilles i dag fremstilles ved bruk av denne teknikk. Detaljer av forskjellige former for denne prosess, er for eksempel beskrevet i US 24.708; 2.984.884; 2.991.507; 3.007.196; 3.017.663; 3.020.586; 3.084.381; 3.084.525; 3.254.977; 3.304.164; 3.819.345; 4.203.774; 4.759.974 og 5.743.932.

Prosessen har vært underkastet flere forbedringer, enkelte særlig i forbindelse med fibreringsspinneren eller sentrifugen, andre rettet mot midlene for å generere den ringformede trekkestrøm, for eksempel under anvendelse av en spesiell brennertype. Det skal særlig vises til EP 0.189.354; EP-B-0-519.797; WO 97/15532 når det gjelder dette siste punkt.

Glassfibrering er ekstremt kompleks, og krever en balansegang mellom et stort antall variable parametere. Mange av detaljene i den kjente teknikk skal ikke gjentas her, i stedet henvises det til patentene ovenfor for slike beskrivelser. Imidlertid vil enkelte begrensede aspekter ved den kjente teknikk betraktes, særlig de som har noe å gjøre med foreliggende oppfinnelse.

Ved den trekkeprosess som bruker sentrifugalstråle, er brennertrykket så vel som trekkgasshastigheten nær spinnerveggen viktig for optimalisering av fibertrekkingen. Spinnerkonstruksjon og operasjon er også viktige faktorer, særlig i lys av den relativt korte levetid for dagens spinnerkonstruksjoner og de ekstremt høye omkostninger i forbindelse med erstatning av disse spinnere eller sentrifuger.

Når det gjelder fibreringsspinneren eller sentrifugen, beskriver FR 1.382.917 av 27. februar 1963, en fibreringsinnretning hvis prinsipp fremdeles er i utstrakt bruk: Det smeltede materiale føres til en kurv hvis vertikale vegger inneholder munninger gjennom hvilke materialet sprayes mot veggen av et legeme i dreining, festet til kurven og inneholdende svært mange munninger. Denne vegg kalles "båndet" av fibreringsspinneren. For å oppnå fibrering med god kvalitet, er munningene fordelt i ringrekker og dia-meterne for munningene varierer i henhold til den rekke til hvilken de hører, idet diameteren synker ovenfra og nedover.

Innenfor oppfinnelsens kontekst er "toppen" av sentrifugen definert i forhold til sentrifugen i sentrifugeringsposisjon, det vil si i henhold til en i det vesentlige vertikal (om-dreinings) akse.

Spinnerne som ble benyttet ved tidlige sentrifugalstråletrekkeutstyr, hadde typisk en diameter på rundt 200 mm og hadde en perifer vegg som karakteristisk inkluderte 4.000

- 6.000 hull, gjennom hvilke smeltet glass passerte for å gi primærglass-strømmer underkastet trekking ved hjelp av ringstrålen. Man gikk ut fra at det var praktiske grenser

når det gjaldt trekkegraden per spinnermunning for å opprettholde en aksepterbar fiber-kvalitet, og den maksimale mengde per munning lå mellom 0,9 og 1,4 kg/dag. Ikke desto mindre resulterte de økonomiske krav for produksjonsøkning for en gitt produk-sjonslinje vanligvis i en økning i trekkemengden på tross av forringelsen når det gjaldt produktkvalitet.

I et forsøk på å øke utbyttet per spinner med en gitt diameter, ble antallet hull i den perifere vegg øket til rundt 23.000, og spinnerdiameteren har vært øket til rundt 400 - 600 mm, se for eksempel US 4.759.974. Selv om i enkelte tilfelle denne trekkemengde er oppnådd, har det vært en langtidsantagelse i industrien at det er praktiske grenser når det gjelder munningsdensitetsøkninger kontrollert av faktorer, som nødvendigheten av å opprettholde diskrete glass-strømmer fra periferien av spinneren og andre potensielle fremstillingsproblemer.

Forbedringer har vært gjort i forbindelse med dette basisprinsipp, og det skal særlig vises til FR 2.443.436, der mekanismen gjør det mulig å oppnå en laminær strøm av smeltet materiale fra toppen mot bunnen av spinnerbåndet.

En ytterligere viktig faktor er finheten (midlere diameter) for fibrene. Det er fastlagt at for en gitt densitet for et teppe gjelder at desto finere fibrene er, desto større er den termiske resistens i sjiktet. Et isolerende produkt omfattende finere fibere kan i henhold til denne være tynnere, og allikevel ha den samme isolasjonsverdi som et tykkere produkt med grovere fibere. På samme måte kan et produkt med finere fibere være mindre tett enn et med grovere fibere med samme tykkelse, og allikevel ha den samme isolasjonsverdi.

For transport og pakning av isolasjonsvatt og -tepper, er det foretrukket med høy kompressivitet. Det er ønskelig å kunne presse sammen produktet for skipning, og det er ønskelig at det derefter hurtig og pålitelig gjeninntar sin opprinnelige størrelse. Dagens isolasjonsprodukter er begrenset når det gjelder mengden sammenpressbarhet som er mulig og samtidig å oppnå tidligere tykkelse. Når produktet presses sammen, holder bindemidlet seg stivt, mens fibrene i seg selv bøyer seg. Efter hvert som belastningen på fibrene øker på grunn av stadig høyere sammenpressing, vil fibrene brekke. Når fibrene brekker, initieres sprekker typisk "belastningspålagte defekter" på forskjellige lokasjo-ner, for eksempel vanlige sprekker, blemmer eller andre svake punkter i fibermaterialet. Desto mindre fiberdiameteren er, desto hurtigere kan en sprekk propagere fra en belast-ningsdefekt opprinnelse gjennom tverrsnittet, og derved føre til brekkasje.

Mens finere fibere har vært ansett ønskelige på grunn av de økonomiske og isolerende

effektiviteter, har moderne sentrifugeteknikker ikke vært i stand til å gi fibertepper med midlere fiberdiametre særlig mindre enn 3,9 mikron uten på uaksepterbar måte å redusere evnen hos slike tepper til å gjenvinne sin form efter kompresjon. Uten å ønske å være bundet av noen spesiell teori, antas det at dagens spinnere og brennerkonstruksjoner er en begrensning for fagmannen når det gjelder å fremstille finere fibere uten at det samtidig oppstår et stort antall belastningsforårsakede defekter. Disse små sprekker og uper-fektheter forhindrer generelt at produktet fremstilt med små fibere kan gjenvinne en aksepterbar mengde av den opprinnelige tykkelse. I henhold til dette er det et behov i industrien for fiberisolasjonsprodukter som vatt og tepper, som inneholder fibere med en diameter på mindre enn 4 mikrometer i midlere diameter, men som også gir tilstrekkelig gjenvinning efter komprimering, for eksempel efter pakking i rull eller polymer-film. Det forblir også et behov i isolasjonsindustrien for en sentrifugalprosess med gass-stråletrekke for fremstilling av finere glass- og polymerfibere med høyere styrke.

WO 99/65835 A beskriver en innretning for indre sentrifugering av mineralfibere som har en diameter som er mindre enn eller lik 3 mikron. Innretningen omfatter en sentrifuge utstyrt med munninger som er gruppert sammen i rader, der minst to naborader har forskjellige munningsdiametre, og der en fiberdannende høyde av sentrifugen er mindre enn eller lik 35 mm.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å forbedre innretninger og prosesser for fibrering ved indre sentrifugering av mineralfibere. Denne forbedring fokuserer særlig på kvaliteten av de oppnådde fibere og på en økning av prosessutbyttet.

I forbindelse med dette formål kan det fremstilles fibere med en mindre aggressiv fiber-trekkomgivelse for å kunne muliggjøre at fibere med små diametere helt ned til 3,5 mikron kan benyttes i isolasjonsprodukter uten å gi avkall på høy kvalitet eller aksepterbar gjenvinning efter kompresjon. I en ytterligere utførelsesform av metodene ifølge oppfinnelsen, tilveiebringes det et glassmateriale som er smeltet og bragt til en spinner. Glassmaterialet sentrifugeres gjennom et antall munninger for å danne et antall glass-strømmer. Glass-strømmene trekkes ved hjelp av en gass-strøm- eller -stråle nær det ytre av spinneren, og danner glassfibere med en midlere diameter ikke større enn 3,5 mikron. Gass-strålen produseres av en brenner med et indre trykk ikke over 2490 - 6230 Pa (250 - 635 mm vannsøyle), og fortrinnsvis mindre enn 5730 Pa (580 mm vann-søyle). Disse tynne fibere kan så kombineres med en harpiks for å danne et isolasjonsprodukt med en ASTM C 686 skillestyrke på minst rundt 1 N/g (100 gf/g), og som videre oppviser en vesentlig gjenvinning av den nominelle tykkelse efter komprimering.

Sammenlignet med dagens isolasjonsprodukter kan en slik isolasjonsmasse fremstilles med glassfiber med en gjennomsnittlig diameter på rundt 3,9 mikron eller større, idet de angjeldende isolasjonsprodukter har et bomulls lignende grep som ikke forårsaker merkbar kløe eller irritasjon i kontakt med huden. Som benyttet her, inkluderer "isolasjonsprodukter" eller lignende uttrykk, belagt og ikke-belagtvatt, tepper og ruller. Isolasjonsprodukter inkluderer helst en harpiksbinder, men dette er ikke alltid nødvendig så lenge produktet har en viss kohesivitet, og ikke foreligger som en løs isolasjonsfyllmasse. Isolasjonsprodukter kan benyttes for komposittarmering, lydisolasjon og kan presses eller gjøres platelignende ved tilsetning av ytterligere materialer. Visse utførelsesformer av oppfinnelsen kan, sammenlignet med konvensjonelle isolasjonsmasseprodukter, tilveiebringe opptil 10 % høyere termisk isolasjonsydeise for den samme densitet, eller minst rundt 20% reduksjon i densiteten for den samme isolasjonsydelse eller R-verdi. Disse innovative produkter kan også gi en enorm kostnadsbesparelse sammenlignet med tilsvarende kommersielle R-verdi-masser på grunn av lavere glassmaterialeomkost-ninger.

I et aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse således en fremgangsmåte for fremstilling av et glassfiberisolasjonsprodukt, kjennetegnet ved den omfatter: a) å tilveiebringe minst ett glassmateriale;

b) smelting av glassmaterialet:

c) føre det smeltede glassmaterialet til en spinner eller sentrifuge med et antall spinnermunninger; d) sentrifugering av det smeltede glassmaterialet gjennom antallet spinnermunninger for å danne et antall glass-strømmer; e) å trekke glass-strømmene med en gass-strøm nær det ytre av spinneren for å danne glassfibere med en midlere diameter ikke over rundt 3,5 mikron, idet

gass-strømmen i det vesentlige tilveiebringes av en brenner med et brennertrykk rundt 2490 - 6230 Pa (250-635 mm vannsøyle) fortrinnsvis mindre enn 5730 Pa (580 mm vannsøyle), idet brenneren har et par brennerleppedeler i en avstand fra hverandre på minst 8 mm, fortrinnsvis mellom 8,1 og 8,5 mm;

f) å kombinere fibrene med et harpiksholdig bindemiddel for å danne et isolasjonsprodukt med en ASTM C 686-skillestyrke på minst rundt 1 N/g (100

gf/g) og som viser en vesentlig gjenvinning av den nominelle tykkelse efter kompresjon;

og hvori

spinneren eller sentrifugen i trinn (c) og (d) har et perifert bånd som er perforert med munninger fordelt i et antall ringsoner ZA, anordnet over hverandre når sentrifugen er i sentrifugeringsposisjon, og som inkluderer minst to ringsoner ZA1, ZA2 hvis antall munninger per overflatearealenhet NS1, NS2 skiller seg fra hverandre med en verdi større enn eller lik 5%, og ved at ringsonen som inneholder det største antall munninger per overflatearealenhet befinner seg under den andre ringsone med sentrifugen i sentrifugeringsposisjon.

I et annet aspekt ifølge oppfinnelsen, tilveiebringes det et isolasjonsprodukt fremstilt ifølge fremgangsmåten angitt over, fra fibere av et glassmateriale, der fibrene fremstilles ved å føre glassmaterialet i smeltet tilstand gjennom munninger anbragt på periferien av en spinner eller sentrifuge og trekkes ved hjelp av gass-stråler som omgir spinneren, kjennetegnet ved de følgende karakteristika: (a) glassfibrene har en midlere diameter ikke over rundt 3,0 mikron;

(b) minst 50% av fibrene er mindre enn 3,0 mikron; og

(c) produktet har følgende egenskaper:

(i) en AS TM C 686 skillestyrke på minst rundt 1 N/g (100 gf/g); og

(ii) en AS TM C 167 produktgramvekt på rundt 431 - 2260 g/m<2>(40-210 g/ft<2>), fortrinnsvis rundt 753 - 1076 g/m<2>(70-100 g/ft<2>); idet isola-sjonsproduktet oppviser en vesentlig gjenvinning av dets nominelle tykkelse efter kompresjon.

I et ytterligere aspekt vedrører oppfinnelsen isolasjonsplate eller -rull fremstilt ifølge fremgangsmåten over, av fibere av glassmateriale, der fibrene er fremstilt ved å føre glassmateriale i smeltet tilstand gjennom munninger anbragt på periferien av en spinner og trukket av gass-strømmer som omgir spinneren, kjennetegnet ved at isolasjonsplaten eller -rullen karakteriseres ved at den består av glassfibere med en midlere diameter ikke over 3 mikron, idet isolasjonsplaten eller -rullen har en AS TM C 167 tykkelsesgjenvinning og en R-verdi termisk resistensbedømmelse omtrent ekvivalent med, eller bedre enn, den til et isolasjonsprodukt med i det vesentlige tilsvarende ytre dimensjoner fremstilt fra glassfibere med en midlere diameter rundt 3,9 mikron.

Det beskrives et glassfiberisolasjonsprodukt ved å smelte et glassmateriale og sentrifu-gere dette gjennom et antall spinnermunninger for å danne et antall glass-strømmer. Glass-strømmene fortynnes så med en gass-strøm eller -ståle til glassfibere med en midlere diameter på ikke mer enn rundt 3,5 mikron, fulgt av en kombinering av fibrene til et isolasjonsprodukt med de følgende karakteristika: En ASTM C 686 skillestyrke på minst rundt 1 N/g (100 gf/g); en ASTM C 167 produktgramvekt på rundt 753 - 1076 g/m 2 (70-100 g/ft 2); og en ASTM C 167 tykkelsesgjenvinning ekvivalent med, eller bedre enn den til et isolasjonsprodukt med i det vesentlige tilsvarende ytre dimensjoner fremstilt fra glassfibere med en midlere diameter på rundt 3,9 mikron, med mindre kutt og støv enn et produkt med en midlere diameter på 3,9 mikron.

De foretrukne metoder som benytter gassfibreringsteknikker med sentrifugalstråletrek-king som beskrevet her, benytter slike forbedringer som flere spinnermunninger for å oppnå flere og tilsvarende initalglass-strømmer og/eller lavere varmgasshastigheter for fibertrekking, og benytter fortrinnsvis konvensjonelle forbrenningsluft- og/eller gass-strømningshastighet. Det antas at disse teknikker gjør fibertrekkingen mildere, og der ved sterkt reduserer sjokk for glassfibrene slik at de er mindre sprø, selv når de fremstilles med meget små fiberdiametre som tidligere ikke har vært benyttet ved fremstilling av glassfibervatt- og -rullisolasjon.

En foretrukket metode benytter en innretning tilveiebragt ifølge oppfinnelsen for indre sentrifugering av mineralfibere inkludert en sentrifuge utstyrt med et perifert bånd perforert med munninger fordelt over et antall ringsoner anbragt over hverandre (sett mot en sentrifuge i sentrifugeringsposisjon), som inkluderer minst to ringsoner der antallet munninger per overflatearealenhet (NS) skiller seg ved en mengde større eller lik 5%, og fortrinnsvis større enn eller lik 10%, eller sogar 20%.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er ringsonen som inneholder det største antallet munninger per overflateenhet, anordnet under en annen ringsone inneholdende et lavere gjennomsnittlig antall munninger per overflateenhet med sentrifugen i fibreringsposisjon.

Uttrykket "ringsone" benyttes for å definere en sone av sentrifugebåndet mellom to plan av sentrifugen loddrett på (rotasjons) aksen. Innenfor oppfinnelsens kontekst, er en slik ringsone definert som et område der antallet munninger per overflateenhet er i det vesentlige konstant over hele periferien av båndet i denne ringsone.

Antall munninger per overflateenhet (NS) er definert som det antall munninger som inneholdes i et element av overflaten av ringsonen, særlig i størrelsesorden kvadratcen-timeter, i forhold til overflatearealet av dette element av overflaten. Antallet munninger per overflateenhet anses å være i det vesentlige konstant hvis det varierer med mindre enn 0,5% over alle overflateelementene av en enkelt ringsone. En ringsone kan inkludere en enkelt munning per vertikalt segment, men inneholder vanligvis flere av disse, og særlig fra 4 til 15. Uttrykket "vertikalt segment" henviser til en del av ringsonen begrenset langs vertikalaksen av hvert av planene som definert ovenfor, så lenge et gjennomsnitt på kun én munning på en horisontal akse er observert, under antagelse av sentrifugen i fibreringsposisjon.

Vanligvis fremstilles mineralfibere med en sentrifuge der antallet munninger per overflateenhet er konstant over hele høyden av sentrifugebåndet. Således er en konvensjonell sentrifuge perforert via elektrisk utladningsmaskinering med en kam bestående av elektroder fordelt i linje der stigningen mellom elektrodene er konstant. Efter samtidig perforering av munninger i en vertikal kolonne, beveges kammen for å gjennomføre perforeringen i den neste kolonne efter å ha beveget kammen langs kolonnen i en lengde tilsvarende det horisontale gap mellom sentrum for efter hverandre følgende hull.

Denne teknikk tillater meget nøyaktig perforering, og variasjonen i antall munninger per overflateareal er ekstremt lav, og særlig mindre enn én per tusen.

En sentrifuge inneholder vanligvis generelt mellom 2000 og 40.000 munninger, spesielt for midlere diametre på sentrifugen fra 200 mm til 800 mm.

Det har vist seg å være mulig vesentlig å kunne øke kvaliteten på fibermatten, særlig de mekaniske egenskaper, mens man samtidig oppnår en meget signifikant reduksjon av energiforbruket og derved også utbyttet av fibreringsprosessen ved å benytte en innretning fremstilt ifølge oppfinnelsen.

Effekten er særlig merkbar i det at ved konstant trekkehastighet, er det kjent at energiforbruket synker når antallet munninger for den samme båndhøyde øker, fordi desto mer det smeltede materiale oppdeles, desto mindre energi kreves for å trekke det. Når antallet munninger økes for den samme båndhøyde med en konvensjonell sentrifuge, vil imidlertid kvaliteten på fibermattene som fremstilles ikke øke, og sogar heller ha en tendens til å synke, mens det med innretningen som fremstilles ifølge oppfinnelsen, er mulig å forbedre egenskapene for produktene og utbyttet av prosessen samtidig.

Ovenfor er det henvist til en sentrifuge observert i sentrifugeringsposisjon, det vil si med båndet inkludert munningene, anordnet i det vesentlige vertikalt rundt den akse langs hvilken det smeltede materialet bringes under fibrering. Det smeltede materiale bringes gjennom "toppen" av sentrifugen i denne posisjon. Bunnen av sentrifugen er i det vesentlige horisontal, og ringsonene er parallelle med denne bunn og ligger over hverandre i dette arrangement.

En foretrukket sentrifuge ifølge oppfinnelsen inneholder minst to på hverandre lagte ringformede soner, den nedre med et større antall munninger per overflateenhet enn den som ligger over. I en foretrukket utførelsesform inkluderer sentrifugen minst tre på hverandre lagte ringsoner, og hver av disse soner inkluderer et større antall munninger per overflateenhet enn den nærmest liggende ringsone over den angjeldende ringsone.

I henhold til en foretrukket utførelsesform, er munningene i hver sone gruppert i rekker der en munningsdiameter (d) i det vesentlige er konstant i hver ringsone og synker fra én sone til den neste fra toppen til bunnen av det perifere bånd av sentrifugen i sentrifugeringsposisj on.

Ifølge oppfinnelsen er det også fordelaktig at minst to naborekker har munninger med forskjellige diametre, og spesielt at rekkene ovenfra og nedover på det perifere bånd har synkende munningsdiametre (generelt har alle munninger i en enkel rekke samme diameter). Man kan således ovenfra og nedover angi en rekker av munninger med en gitt diameter, så p rekker av munninger med en mindre diameter, og så t rekker med munninger med en ennu mindre diameter og så videre, der n, p og t > 1.

For eksempel kan man ha en første ringsone, ZA1, bestående av n rekker, en andre, ZA2, bestående av p rekker og en tredje, ZA3, bestående av t rekker.

Ved således å etablere en slags synkende "gradient" i størrelsen av munningene ovenfra og nedover, har man observert en forbedring i fibreringskvaliteten. Således har det vært mulig å redusere differensene i den måte på hvilken filamentene fra de øverste rekker fibreres i forhold til de fra de nederste: Denne "gradient" tillater en utvikling av primær-filamenter fra munningene og en trekkeprosess som begrenser kryssing av bevegelses-veiene og således støt mellom fibrene som trekkes fra forskjellige munningsrekker, noe som muliggjør observasjon av forbedret kvalitet.

Denne konfigurasjon er spesielt tilpasset fremstilling av mineralull med lavere densitet.

I visse tilfeller kan man på den annen side ønske å oppmuntre til støt mellom fibrene for å redusere lengden. Dette tilsvarer fremstilling av mineralull med høyere densitet, særlig egnet for takplater. I disse tilfeller kan man for eksempel alternere størrelsen av munningene fra én sone til den neste, og man kan derfor fra topp til bunn sette n rekker av munninger med en gitt diameter, så p rekker av munninger med en større diameter, så t rekker av munninger med en mindre diameter enn de i munningene i rekken ovenfor og så videre.

Det ville være fordelaktig å ha rekkene i avstand fra hverandre i en dimensjon mellom 1 og 2 mm, særlig 1,2 til 1,8 mm med en foretrukket stigning fra én rekke til den neste på 1 til 2 mm, for eksempel 1,2 til 1,6 mm.

Fortrinnsvis er diameteren (d) - for i det minste en del av munningene i sentrifugen - minst 1,5 eller 1,2 mm, og særlig fra 1,1 til 0,5 mm, for eksempel mellom 0,9 og 0,7 mm.

I henhold til en annen utførelsesform av innretningen ifølge oppfinnelsen, er avstanden D mellom sentrene for nabomunninger nærmest en enkel ringsone i det vesentlige konstant over hele ringsonen, og denne avstand D varierer fra én sone til den neste med minst 3%, eller sogar minst 5% eller sogar 10% eller mer, og synker ovenfra og nedover med sentrifugen i fibreringsposisjon.

Fortrinnsvis er avstanden D mellom 0,8 og 3 mm, for eksempel mellom 1 og 2 mm, eller sogar mellom 1,4 og 1,8 mm.

Det ville være fordelaktig at sentrifugen ifølge oppfinnelsen velges med en midlere diameter, DM, mindre enn eller lik 800 mm, særlig minst 200 mm.

I henhold til en foretrukket utførelsesform inkluderer innretningen ifølge oppfinnelsen minst én mekanisme som genererer en gassformig trekkestrøm med høy temperatur i form av en ringbrenner, særlig som beskrevet i søkerens EP 0.189.354 og EP 0.519.797.

Det ville være fordelaktig at ringbrenneren er en tangential brenner som inkluderer en mekanisme som gir den gassformige trekkestrøm en tangentialkomponent i forhold til den ytre horisontale kant av sentrifugen, særlig som beskrevet i søkerens EP 0.189.354.

Således er det mulig å oppnå en skråvinkel for den gassformige trekkestrøm i forhold til brenneraksen.

Det er også mulig å benytte en oppvarmingsmekanisme "inne i" sentrifugen av typen indre brenner. Denne kan spille forskjellige roller, særlig å avslutte den termiske kondi-sjonering av det smeltede glass i "kurven" i sentrifugen (uttrykket forklares nedenfor under henvisning til figurene), og opprettholde en riktig temperatur i glassreserven i sentrifugen for kontinuerlig å omsmelte fibere som ellers ville kunne adherere til de ytre vegger av sentrifugen.

Det kan være fordelaktig å kombinere den "ytre" oppvarmingsmetode av ringinduktor-typen med den indre oppvarmingsmetode. Dette tillater også bedre kontroll av temperaturen i glassreserven og omsmelting av adherende fibere. Således er det observert generelt at ved lave trekkhastigheter var det ganske enkelt tilstrekkelig å kunne ty til en indre brenner, mens med høy trekkhastighet var det nødvendig med en ringinduktor og den mulige tilføyelse av den indre brenner er fordelaktig.

Når man benytter den her beskrevne foretrukne sentrifuge, er det fordelaktig at varm-gasstrekkingen gjennomføres ved hjelp av en ringbrenner hvis driftsparametere er som angitt nedenfor: fortrinnsvis er det mulig å regulere temperaturen i gassene som forlater bren neren til minst 1350°C, helst minst 1400°C, for eksempel mellom 1400 og 1500°C, og spesielt mellom 1430 og 1470°C. Temperaturen justeres så i hen hold til typen sammensetning av mineralfibrene, særlig når det gjelder deres viskosimetriske oppførsel;

det er fordelaktig å regulere hastighetene for gassene som trer ut av brenneren til minst 200 m/sek., målt akkurat ved utløpet fra brenneleppene, særlig til verdier mellom 200 og 295 m/sek.

Man kan ty til en induktor for å varme opp den laveste sone av sentrifugen, og derved unngå eller begrense dannelsen av en temperaturgradient over sentrifugehøyden.

Fibere med færre belastningsforårsakende defekter i overflate og tverrsnitt, antas å være mer elastiske under kompresjon, og gir en høyere tykkelsesgjenvinning enn det man skulle forvente med harpiksbundet vatt med fibere med diametre på 3,5 mikron eller mindre. I henhold til dette, er produktene som fremstilles ved disse prosesser ideelle for høy-kompresjonslagring og -transport slik kravene i dag er for moderne emballasje av isolasj onsprodukter.

Oppfinnelsen skal forklares i større detalj under henvisning til de vedlagte ikke-begensende eksempler under samtidig henvisning til figurene: FIG. 1: er et partialriss av sentrifugeringsinnretningen ifølge oppfinnelsen; FIG. 2: er et skjematisk planriss som viser et antall spinnere ifølge oppfinnelsen anordnet over en transportør; FIG. 3: er et skjematisk sideoppriss av spinnerarrangementet i FIG. 2;

FIG. 4: er et partialriss av den foretrukne sentrifuge ifølge oppfinnelsen,

FIG. 5: er en grafisk angivelse av midlere fiberdiametre versus numerisk prosentandel av hver fiberstørrelse i produktet, og representerer et foretrukket fiberspektrum for et isolasjonsprodukt ifølge oppfinnelsen som benytter en midlere fiberdiameter på 2,1 mikron; FIG. 6: er en grafisk angivelse av R-verdivariasjonene versus midlere fiberdiameter for et typisk kommersielt isolasjonsvattprodukt og et høy-ydelsesvattisolasjonsprodukt fremstilt ifølge oppfinnelsen; og FIG. 7: er en grafisk angivelse av densitetsvariasjonen versus midlere fiberdiameter for et typisk kommersielt isolasjonsvattprodukt og et høy-ydelsesvattisolasjonsprodukt fremstilt ifølge oppfinnelsen.

For oppfinnelsens formål er bruken av uttrykket "glass" ment å inkludere et hvilket som helst av glass-mineralmaterialene som sten, slagg og basalt så vel som tradisjonelle glass som for eksempel E-glass, S-glass, C-glass, E-CR-glass, A-glass, A.R.-glass (al-kaliresistent) L-glass (bly), D-glass (dielektrisk), M-glass (høymodul), der kommersielt C-glass er det mest foretrukne. Mens glassmateriale er foretrukket, har oppfinnelsen anvendelse for "termoplastiske materialer" som, i tillegg til glass og andre mineralfibere, inkluderer polymermaterialer som polyester-, polyetylen- og polypropylenfibere. Det er ventet at både polymer- og glassfibere kan benyttes samtidig i isolasj onsproduktene ifølge oppfinnelsen. Til slutt, og selv om enhetlige rette fibere kan benyttes, omfatter oppfinnelsen også bruken av "irregulære fibere" som hule, bøyde og krøllete fibere, og fibere med irregulære eller varierende tverrsnittsstørrelser og/eller -geometrier, som for eksempel små og store runde, runde og triangulære, irregulære og runde, kvadratiske og hule, snodde og runde fibere og så videre. Slike irregulære former og geometrier er kjent for å gi en mer enhetlig nettverksstruktur og volumoppfyIling, noe som tillater bedre gjenvinningsforhold efter kompresjon, uavhengig av antallet defekter i fibrene per se. Irregulært formede fibere reduserer også irritasjon, og kan gjøre produktet mindre støvet. "Irregularitet" kan også benyttes ved å benytte mer enn én smeltet glassblanding, med varierende koeffisienter for termisk ekspansjon, varierende smeltepunkter og varierende viskositet, eller varierende mekaniske styrker, benyttet i alle fibrene samtidig eller alternativt blant forskjellige fibergrupper.

Det skal videre være klart at isolasj onsproduktene ifølge oppfinnelsen kan innkapslet i et ytre plastsjikt som beskrevet i US 5.277.955, hvortil det vises når det gjelder detaljer. Isolasjonsproduktene ifølge oppfinnelsen kan for eksempel forsegles, pakkes eller rul-les.

Figur 1 viser således et delriss av et system for indre sentrifugering ved bruk av varm-trekkgass basert på det som er kjent fra den kjente teknikk og beskrevet særlig i EP-

91.866, EP 189-354 og PE 519-797, hvortil det vises når det gjelder detaljer for de generelle aspekter for denne fibreringsmetode.

Systemet inkluderer en sentrifuge 1 festet til en aksling 2. Akslingen og sentrifugen dri-ves i hurtig omdreining ved hjelp av en ikke vist motor. Akselen 2 er hul og glasset i smeltet tilstand strømmer fra en ikke vist matemekanisme i akslingen 2 opp i "kurven" 3 der det smeltede glass spres ut. Kurven 3 er også satt i rotasjon slik at det smeltede glass bringes mot den perifere vegg 4 som er perforert med munninger og, hvorfra glasset i form av voluminøse tråder 6 slynges mot den perifere vegg 7, vanligvis kalt "båndet" av sentrifugen 1, og som på denne vegg danner en permanent reserve av smeltet glass for å mate de sirkulære munninger 14 i veggen. Denne vegg 7 er skrådd cirka 5 til 10° i forhold til vertikallinjen. Et stort antall sirkulære munninger 14 er anordnet i rekker, og ut av disse kommer strømningskonusene 8 som forlenges til prefibere 15, og gripes av ring-gass-strømmen fra brenneren 9. Under innvirkning av denne strøm strek-kes disse prefibere, og deres terminale del genererer diskontinuerlige fibere 10 som så samles under sentrifugen. Systemet inneholder også en blåsekolonne 11 som skaper en "gass-sky" som omgir ring-gass-strømmen fra brenneren 9. Det er også mulig å benytte en induksjonstrøm 12 under sentrifugen 1 og/eller en indre, ikke vist brenner.

Under standardbetingelser er gapet mellom linjene som passerer gjennom sentrum av to parallelle munningsrekker kalt stigningen, konstant over hele båndets høyde. Under disse betingelser er avstanden mellom sentra for nabomunninger i samme rekke også konstant.

I en standardsentrifuge er således antallet munninger per overflatearealenhet konstant over hele båndoverflaten.

Under standardarbeidsbetingelser tillater en slik innretning at det oppnås fibere med en midlere diameter på minst 2 um, særlig rundt 3 til 12 um.

Som diskutert nedenfor er antallet, størrelsen og tettheten av spinnermunningene 14, så vel som trekkgassparametrene, viktige for fibreringen av små fibere med høy styrke og med en midlere dimensjon på mindre enn 3,5 mikron, og fortrinnsvis mindre enn rundt 3,0 mikron i midlere diameter. Slike fibere blir fortrinnsvis fordelt i isolasjonsprodukter, slik at minst 40% og helst rundt 50-75% av fibrene har en tverrsnittsdimensjon eller diameter som er mindre enn den tilsiktede midlere diameter eller dimensjon. En typisk fordeling for et glassfibervattisolasjonsprodukt med en midlere diameter på 2,1, fremstilt i henhold til prinsippene ifølge oppfinnelsen, er beskrevet i tabell 1.

En "brenner", for eksempel en elektrisk motstandsvarmer, en spillgassresirkuleringstil-førsel, kull-, gass- eller brenselsolj eovn eller -brenner, trykkluft, damp eller en hvilken som helst gass fra forbrenningsprodukter, kan benyttes for å tilveiebringe gass-strøm-men eller strålen. Det er imidlertid tatt sikte på at ringbrenneren 9 av i det vesentlige konvensjonell funksjon, anordnes over spinnerveggen i denne foretrukne utførelses-form. Brenneren 9 inkluderer en ringdyse 64 anordnet over den perifere spinnervegg 7 for fortrinnsvis å rette en ringstrøm nedover nær den perifere vegg 7 for å avskjære og trekke antallet glassprefibre 15 som kommer fra munningene 14. Brenneren 9 omfatter et forlukket metallhus som omhyller en ildfast foring som definerer et ringformet for-brenningskammer hvortil det mates en luftbrennstoffblanding. Stråledysen står i forbindelse med forbrenningskammeret og er tildannet av indre og ytre dyselepper 54 og 56. Stråledyseleppene 54 og 56 inkluderer respektivt foretrukne indre avkjølingskanaler i hvilke en kjølevæske som vann sirkuleres fra et innløp til et utløp.

I henhold til et vesentlig hovedaspekt ved oppfinnelsen, er dyseløpene 54 og 56 i en gitt avstand fra hverandre som angitt i FIG. 1, for å tilveiebringe en mindre aggressiv omgi-velse for fibertrekkingen fra brennere som benytter konvensjonell forbrenningsluft- og varmgass-strømningshastigheter. Dette kan oppnås ved å spre brenneleppene fra rundt 7,7 mm til mer enn rundt 8,0 mm, og fortrinnsvis rundt 8,1 til 8,5 mm, noe som reduserer trekkgasshastigheten selv om luftstrøm og gass-strøm til brenneren ikke forandres signifikant fra konvensjonelle områder. Hvis for eksempel en konvensjonell brenner benytter brennerlepper med rundt 7,7 mm avstand, en luftstrømningshastighet på 1840 m<3>/time og en gass-strømningshastighet på 114 m<3>/time som vist i tabell 2, kan brenneren ifølge oppfinnelsen redusere gass-strømmens strømningshastighet, selv med ekvivalente luft- og gass-strømningshastigheter, 1915 m<3>/time henholdsvis 113 m<3>/time ved å øke avstanden mellom brenneleppene til rundt 8,2 mm. Dette kan verifiseres ved det innvendige brennertrykk som ved forsøk er vist å redusere fra rundt 5430 Pa (555 mm vannsøyle) til rundt 4682 Pa (480 mm vannsøyle) for 2,9 mikronfibre, og rundt 5380 Pa (550 mm vannsøyle) for 2,1 mikron fibre. Dette er uventet fordi det tidligere er antatt at en økning av brennertrykket og strålehastigheten var den eneste farbare vei for å produsere finere fibere ved større trekking, se for eksempel US 4.759.974; kolonne 7, linjene 49-57. Selvfølgelig vil også en reduksjon av luftstrømningshastigheten, gass-strømningshastigheten, økning av størrelsen av forbrenningskammeret og/eller reduksjon av mengden eller hastigheten av forbrenningen, også ha en innflytelse på reduksjonen av trekkgasshastighet, og bør betraktes som praktisk ekvivalent ved å øke brenner-leppeavstanden. Alle disse justeringsteknikker for gass-strømhastigheten kan benyttes samtidig eller separat. Sammenlignende eksempler er gitt i Tabell 2 og illustrerer disse uventede resultater.

For å opprettholde varmeinnholdet i spinneren og i fibrene under trekkingen, kan en eventuell høyfrekvent induksjonsstrømring 12 tilveiebringes akkurat under spinneren i konsentrisk sammenheng med denne og med en indre diameter som er noe større enn spinnerens for å unngå interferens med den nedoverrettede strøm av fibere som trekkes med av ringstrålen. En eventuell hjelpestråle kan genereres ved en ringblåsekrone 64 anordnet utenfor stråledyseleppene 54 og 56 og forbundet med en kilde for trykkgass som luft, damp eller forbrenningsprodukter. Den hule akse 2 inkluderer fortrinnsvis

flere faste konsentriske indre rør. Det innerste par av disse rør definerer en ringformet kjølepassasje gjennom hvilen kjølevann sirkulerer mens det ytre par definerer en ring-passasje gjennom hvilken en brennbar blanding kan føres og forbrennes for å forvarme kurven 3 før oppstart av spinneren. Fibrene 41 som genereres av spinneren og gass-strålen passerer nedover inn i et mottakskammer eller en mottakshette 70 og avsettes i form av et teppe 71 på en egnet transport 72 som skjematisk vist i figurene 2 og 3. En eventuell sugekasse 74 under transportøren 72, trekker av det høye volum gasser som passer gjennom transportøren på konvensjonell måte. Som vist i figurene 2 og 3, er et antall fibreringsstasjoner som hver har en spinner 20, konvensjonelt benyttet for fremstilling av teppet 71 og i den foretrukne form av oppfinnelsen arrangert i en linje langs

lengdeaksen av transportøren 72. Antallet spinnere 20 som retter fibere mot en transportør i en industriell installasjon, kan karakteristisk være seks til ti eller sogar flere.

For å benytte apparaturen som beskrevet, blir sentrifugen 1 inkludert kurven 3 forvar-met på i og for seg kjent måte under bruk av forbrenningsgasser ført gjennom akselen 2, varmen fra brenneren 9 og induksjonsringen 12, og tilsvarende ytterligere kilder hvis nødvendig. Med spinneren i rotasjon ved på forhånd bestemt hastighet og brenneren 9 justert for å gi et forbrenningskammertrykk som resulterer i en strålehastighet som er tilstrekkelig til å tilveiebringe den ønskede trekking og finhet for fibrene, blir den smeltede glass-strøm innført i den hule spinneraksen 2 fra en glass-smelteovn eller annen kilde for smeltet glass anordnet over spinnerenheten. Strømmen av smeltet glass strømmer når den når kurven 3 langs bunnen av kurven under innvirkning av sentrifugalkraft og passerer gjennom munningene i kurven 3 i form av glass-strømmer 6 som rettes mot den øvre del av den perifere spinnervegg 7.

Under innflytelse av den sterkere sentrifugalkraft som utøves ved veggen 7, passerer glasset gjennom antallet små munninger 14 og trer ut på utsiden av den perifere vegg 7 i form av et antall strømmer eller prefibere 15 som fortrinnsvis umiddelbart underkastes den trekkende innvirkning av strålen fra forbrenningsbrenneren 19 rettet over den ytre

vegg. Prefibrene 15 opprettholdes i trekkbar tilstand på grunn av den høye temperatur i strålen i et tidsrom tilstrekkelig til å kunne oppnå trekking. Finheten for de trukne fibere reguleres primært ved kontroll av strålehastigheten, som i sin tur er en funksjon av

brennertrykket. Oppfinnelsen har vist at like eller lavere brennertrykk og strålehastighet ikke bare resulterer i finere fibere, men også finere fibere som har færre belastningsforårsakede defekter. Disse teknikker er uventet benyttet i den foretrukne utførelsesform uten signifikant å endre forbrenningsluft- og gass-strømhastigheten til brenneren 9, glass-sammensetningen eller den totale art av det eksisterende utstyr. Som et resultat kan mindre fibere, vesentlig mindre i gjennomsnitt enn de som vanligvis benyttes i isolasj onsvatt og -tepper, benyttes uten å gi avkall på tykkelsesgjenvinning, selv om densiteten eller gramvekten er minst 15% lavere.

Spinnerhullantallet, størrelse og fordeling er viktige faktorer i den foretrukne utførelses-form av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Mens spinnerhastigheten i omdreininger per minutt helst økes fra rundt 1.975 til rundt 2.250 i eksemplene Al og A2 ifølge oppfinnelsen, er dette ikke vist å redusere spinnerlevetiden, men tvert imot å gi lengre fibere. Det er funnet at fibreringen av små glassfibere med diameter mindre enn rundt 3,5 mikron i gjennomsnitt, generelt kan forbedres ved å øke det totale antall hull fra rundt 23.000 til minst rundt 25.000, fortrinnsvis til rundt 25.000-40.000, og aller helst til minst rundt 30.000 hull, mens den midlere diameter for hullene reduseres fra rundt 0,86 mm til mindre enn rundt 0,8 mm, fortrinnsvis rundt 0,78 mm. I tillegg er det ønskelig at alle hullene har et maksimalt tverrsnitt på mindre enn 1 mm. Disse spinnerparametere skaper mange flere smelteglass-strømmer som er mindre, for å produsere meget mindre fibere. Eksempler på produksjonsydeisen ("kontroll") er spesifikasjoner for vatt oppnådd ved spinnerne beskrevet i tabell 3.

Strømmen av trukkede fibere inn i mottagerkammeret eller mottagerhetten 70, som vist i figurene 2 og 3, ledsages av induksjonen av vesentlige mengder luft. Selv om den in-duserte luft har en tendens til å begrense ekspansjonen av sløret av fibere som strømmer fra spinneren, gir den hurtige deselerasjon av fibere i mottakskammeret vesentlig ekspansjon av fibers løret og gir en relativt enhetlig fordeling av fibrene i produktet over bredden av transportøren. Selv om en bindemiddelspray, som for eksempel en fenolhar-piks, vanligvis bringes på de trukne fibere ved toppen av mottakskammeret på konvensjonell måte, er apparaturen for å påføre bindemiddel utelatt fra figurene 2 og 3. Sammenlignende eksempler Al og A2 ble gjennomført på isolasjonsvatt-typer fremstilt i henhold til fibreringsbetingelsene i tabell 2, og spinnerspesifikasj onene i tabell 3. Mens ASTM-spesiifkasjonene var tilgjengelig for måling av gramvekt og tykkelsesgjenvinning, termisk konduktivitet og skillestyrke, var tilsvarende spesifikasjoner ikke tilgjengelige for kuttestøv, gulvstøv og flyvestøv, slik at disse målinger ble foretatt ved anleggsinterne prosedyrer ved bruk av en "gullfiber"-støvrystemaskin.

Det skal videre påpekes at gramvekten for identisk formede R-13-produkter fremstilt med konvensjonelle 3,9 mikron diameter glassfibere og de som ble fremstilt fra midlere diameter 2,9 mikron (eksempel Al) og fibere med midlere diameter 2,1 mikron (eksempel A2) viste vesentlige reduksjoner i densitetsverdi, således ble nemlig gramvekten redusert fra rundt 1119 g/m<2>(104 g/ft<2>) til 958 g/m<2>(89 g/ft<2>) for Eksempel Al, og 872 g/m2 (81 g/ft<2>) for Eksempel A2. Denne reduksjon i gramvekt representerer en signifikant potensiell materialomkostningsbesparelse.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen benytter fibreringsprosessen en modifi-sert fordeling av munninger på båndet 7 i sentrifugen. En signifikant tilpasning foretatt innen denne kontekst av oppfinnelsesgjenstanden, er vist i figur 4.

Figur 4 viser et partielt frontriss av båndet 7 på sentrifugen 1, der munningene 14 som perforerer båndet er skyggelagt.

I denne figur er det vist to over hverandre lagte ringsoner ZA1 og ZA2, der ZA2 ligger under ZA1 når innretningen betraktes i fibreringsposisjon. I det viste tilfellet inkluderer hver av disse ringsoner tre sirkulære munningsrekker 14.1 ringsonen ZA1 oppviser rekkene en stigning Pl, munningsdiameter dl, en avstand Dl som skiller sentra av de nærmestliggende munninger 14, avstanden mellom de nærmeste kanter for nabomun-ningene er DB1, og antallet munninger per overflatearealenhet er NS1 i sonen ZA1.1 ringsonen ZA2 er de respektive parametere Pl, d2, D2, DB2 og NS2.

Stigningen mellom ZA1 og ZA2 er kalt Pl/2.

Det skal her påpekes at på den ene side er d2 mindre enn dl, og at P2 og D2 respektivt er mindre enn Pl og Dl. Som et resultat er NS2 meget større enn NS1.

Presentasjonen er ikke på noen måte noen begrensning, og et bånd 7 i sentrifuge 1 kan inneholde mer enn to ringsoner, der hver av sonene inneholder minst én serie munninger 14.

For å illustrere verdien av sentrifugen ifølge oppfinnelsen, ble det gjennomført sammenlignende utprøving med på den ene side en standardsentrifuge, og på den annen side en sentrifuge ifølge oppfinnelsen. Egenskapene for de to sentrifuger som ble valgt med samme diameter, DM og samme båndoverflateareal og en identisk høyde for det perfo-rerte bånd, er vist i tabell 1. Hver av disse sentrifuger inkluderer tre ringsoner, hver bestående av flere munningsrekker med konstant diameter og avstand i en rekke.

Antallet munninger per rekke angis som NO, og antallet per overflatearealenhet, NS, beregnes som følger: NS = NO/(7t.D.P). Den uttrykkes her som antallet munninger per mm<2>.

Det skal påpekes at antall munninger per overflateenhet er konstant for standardsentrifugen. Når det gjelder sentrifugen ifølge oppfinnelsen, varierer antall med ringsoner og antallet NS er lavere enn ett for en standardsentrifuge for den høyeste ringsone, ZA1, og så høyere enn den for standardsentrifugen for de andre ringsoner ZA2 og ZA3. Videre skal det påpekes at for sentrifugen ifølge oppfinnelsen øker antallet munninger per arealenhet med sonen ovenfra og nedover på sentrifugen, og økningen er cirka 25 til 30% til den neste.

De to sentrifuger ble fremstilt fra den samme legering, kjent under betegnelsen SG30, fremstilt særlig av firmaet SEVA. Standardsentrifugen ble perforert ved bruk av den ovenfor angitte elektroerosjonsteknikk, mens munningene på sentrifugen ifølge oppfinnelsen ble perforert ved hjelp av elektronbombardering. Laserperforering kan også komme i betraktning.

Produkter ble fremstilt med hver av sentrifugene under ekvivalente betingelser for øv-rig-

Typene produkter som ble fremstilt, fibreringsbetingelsene og de mekaniske egenskaper som ble målt på produktene oppnådd ved dette eksempel, er angitt i tabell 5 nedenfor:

Egenskapene som ble målt på produkter av samme type med hver sentrifuge er også sammenlignet i tabell 5.

Tykkelsesgjenvinning er definert som forholdet (i %) mellom tykkelsen efter kompresjonstesten og den nominelle tykkelse. Det må påpekes at tykkelsen for produktet som fremstilles før kompresjonstestingen, er større enn den nominelle tykkelse. Når det gjelder de nevnte tester, er tykkelsen av produktet som fremstilt, 144 mm for en nominell tykkelse på 80 mm.

Fra tabell 5 kan man se at tykkelsen av fibermatten i ubelastet form efter 12 dagers kompresjonstesting er rundt 90% av den opprinnelige tykkelse (fremstillingstykkelse) av fibermatten med sentrifugen ifølge oppfinnelsen, og rundt 80% av initialtykkelsen med en standardsentrifuge.

For å gjennomføre sammenligningstesten ovenfor, fremstilles det plater av fibermatte efter fremstilling, og disse belastes for å oppnå et kompresjonsforhold på 8:1, det vil i det nevnte tilfellet si en sammenpresset tykkelse på rundt 18 mm. Efter den angitte kompresjonstid (12 dager, 1 måned), avlastes platene (4 per kompresjonstid) og den midlere tykkelse efter kompresjonstesten bestemmes.

Strekkstyrken bestemmes basert på et teststykke i form av en ring som er skåret med en stanse i en matte av fibrøst produkt. "Strekkstyrken" uttrykkes som den grense for strekk-kraften (bruddkraften for ringen revet ut av to sirkulære og parallelle spindler med 12,5 mm radius, med en belastningshastighet på 300 mm/min.) i forhold til massen av testprøvestykket og uttrykkes i gf/g.

Testprøvestykket, belastet ved starten av testen, er i det vesentlige en elliptisk torisk ring med 122 mm x 76 mm lang henholdsvis kort akse og 26 mm tykkelse. De 15 test-prøvestykker testes ved produkt. Denne test refererer til normene BIFT 5012-76 og ASTM C 681-76.

Strekkstyrken måles på produktet efter fremstilling og for å estimere produktets evne for aldring efter en autoklavtest. Varigheten for autoklavtesten er 15 minutter ved en temperatur på 107°C, et trykk på 0,8 bar og en fuktighet på 100%.

Fra tabell 5 kan man observere at for et produkt av samme type oppnås det vesentlig forbedrede mekaniske egenskaper med innretningen ifølge oppfinnelsen sammenlignet med standardinnretningen, og samtidig blir den energi som var nødvendig for å produsere fibrene vesentlig redusert.

Således er trykket i brenneren lavere, rundt 20% mindre med sentrifugen ifølge Eksempel A, sammenlignet med resultatene med bruk av standardsentrifugen. Samtidig er ut-gangen av fluid, luft og gass relativt mindre, nemlig rundt 10%. Energiutbyttet for prosessen blir derfor øket på meget fordelaktig måte med sentrifugen ifølge dette eksempel.

Forbedringen i de mekaniske egenskaper gjelder både tykkelsesgjenvinningen som er rundt 10% høyere med sentrifugen ifølge oppfinnelsen sammenlignet med produkter oppnådd med en standardsentrifuge, og også strekkstyrken som forbedres med rundt 20%.

I tillegg til disse bemerkelsesverdige resultater, er det ganske uventet funnet at økningen i antallet munninger i sentrifugen ikke har noen negativ innvirkning på levetiden for selve sentrifugen, når den sistnevnte fremstilles ifølge oppfinnelsens instruksjoner.

Under de fibreringsbetingelser som er definert i tabell 5, er levetiden for sentrifugen ifølge oppfinnelsen rundt 370 timer, og den for en standardsentrifuge rundt 300 timer.

På samme måte er det bemerket at kvaliteten for produktene ikke varierer signifikant med brukstiden ved fibrering av en spinner, selv om det har vært fryktet at økningen av antallet hull per overflateareal kan føre til en akselerert endring av sentrifugen, ledsaget av en hurtig forringelse i egenskapene for produktet under fibrering med den samme spinner.

Det skal påpekes at den konfigurasjon som er beskrevet for sentrifugen ifølge oppfinnelsen i tabell 1, er spesielt fordelaktig ut fra et geometrisk synspunkt. Når man øker antallet munninger i sentrifugen, er således oppfinnerne i stand til å definere en geometrisk konfigurasjon der avstanden mellom kantene av munningen, DB1, økes i for hold til det som gjelder for standardsentrifugen i ringsonen, ZA1, der munningene har den største diameter, Dl, og der korrosjon og erosjon er mest aktiv. Den midlere ringsone, ZA2, med avstanden DB2 mellom munningskantene, er identiske i begge konfigu-rasjoner, og i ringsonen ZA3 med den minste diameter, D3, tillater den valgte konfigurasjon å redusere avstanden mellom munningskantene DB3, noe som ikke er skadelig fordi korrosjon og erosjon ikke er så stor. På meget fordelaktig måte bevares de mekaniske egenskaper for sentrifugen ifølge oppfinnelsen og dens arbeidslevetid kan opprettholdes eller sogar økes sammenlignet med en standardsentrifuge, mens man samtidig i betydelig grad øker antall munninger.

Således bevares på meget fordelaktig måte de mekaniske egenskaper for sentrifugen, og dennes levetid kan opprettholdes eller økes sammenlignet med en standardsentrifuge mens man betydelig øker antallet munninger.

De generelle fordeler ved oppfinnelsen kan også illustreres ved anslag over den termiske ydelse (for fast densitet) eller densitet for faste R-verdivariasjoner med midlere fiberdiameter. "High Performance Batt"-produktet ("HPB") og kommersielle bygnings-isolasjonsprodukter ("CurrentBl" eller "Control") gramvektsammenligning, kan esti-meres som følger for noen av de mer populære R-angitte produkter (termisk resistens eller "R-bedømmelse" målt i henhold til produkttykkelse) (in)/termisk konduktivitet (BTU in/fttime" °F)), for eksempel Al og A2. Resultater for dagens fremstilte byg-ningsisolasjonsmasse ("Current BI") og høy-ydelsesisolasjonsmasse ("HPB") produkter er gitt i figurene 6 og 7. For en fast produktdensitet, kan en reduksjon av den midlere glassfiberdiameter gi en økning i R-verdi. Figur 6 viser den anslåtte variasjon av den termiske isolasjonsydelse (variasjon av R-verdier i %) beregnet for den samme densitet som funksjonen av midlere glassfiberdiameter (i mikrometer). Området "Current BI" betyr den virkelige situasjon for CertainTeed-isolasjonsmasseproduksjon på markedet. Området "HPB" angir den estimerte termiske resistensydelsesøkning som oppnås ved oppfinnelsen. På samme måte som figur 6, viser figur 7 den estimerte variasjon for densitet (i %) for en fast R-verdi, som funksjon av den midlere glassfiberdiameter (i mikrometer) : for en fast R-verdi kan produktgramvekten eller densiteten reduseres når den midlere glassfiberdiameter reduseres. Med slike produkter fremstilt i henhold til oppfinnelsen, resulterer mindre glassfibere i redusert produktgramvekt for forbedret isolasj onsydelse. Kurvene i figurene 6 og 7 følger generelt mønsteret for de estimerte datapunkter som er tilveiebragt i Tabell 6.

Prosessparametrene for Eksemplene Al og A2, ga isolasjonsmasser som hadde et meget mykt grep og en bomullsball-lignende tekstur, med så å si intet ubehag ved hudkontakt. De ga begge høye verdier for termisk resistens, tilsvarende dagens kommersielle pro-duksjon av fibere med midlere diameter 3,9 mikron, noe som ga testresultater med samme R-verdi med en gramvekt- eller densitetsreduksjon på minst 12%, og fortrinnsvis rundt 15-28%. Isolasj onsproduktene i eksemplene Al og A2 var også sammenlign-bare eller bedre når det gjaldt ASTM C 167 tykkelsesgjenvinning sammenlignet med dagens fremstilte isolasj onsmasse. Dette er viktig fordi vatt- og rullprodukter med densiteter mindre enn 40 kg/m 3 (2,5 lbs./ft3) ofte er sterkt sammenpresset til en tykkelse meget lavere enn deres nominelle tykkelse, minst rundt Yt, og fortrinnsvis rundt l/ j60* 6 til 1/ 12^ av den nominelle tykkelse når de for eksempel pakkes for å redusere lag-rings- og transportomkostninger. Produktene kreves å gjenvinnes i sin nominelle tykkelse på arbeidsstedet efter åpning av pakken. Mens det tidligere var antatt at reduksjoner i fibrenes diameter når det gjaldt vatt- og rullprodukter ville forbedre den termiske og akustiske isolasjonsegenskaper for disse produkter, ble det sjelden foretatt forsøk i prak-sis, fordi isolasj onsfibere med liten midlere diameter karakteristisk sviktet når det gjaldt å gjeninnta den nominelle tykkelse efter kompresjon. Som reflektert i Eksemplene Al og A2 ifølge oppfinnelsen, oppnås full tykkelsesgjenvinning for begge produkter, selv om produkt-gramvekten dramatisk ble redusert med reduksjonen av den midlere fiberdiameter.

Ut fra det foregående kan man erkjenne at oppfinnelsen tilveiebringer forbedrede isolasjonsprodukter bestående av fine glassfibere med færre defekter. Disse produkter er mindre kostbare å fremstille og gjenvinner sin fulle tykkelse efter kompresjon, mens de også tilveiebringer den samme R-bedømmelse som høyere densitetsisolasjonsprodukter med fibere med høyere diameter. Prosessteknikkene for oppfinnelsen er istand til å gi små fibere midlere diameter på mindre enn rundt 3,5 mikron med færre belastnings-defekter på grunn av en kombinasjon av en spinner med flere og mindre munninger og/eller en mildere strålehastighet. Selv om forskjellige utførelsesformer er vist, er dette for illustrerende formål, og de skal ikke anses som begrensende. For eksempel kan høy-styrkefiberen som fremstilles ved de krevede prosesser ifølge oppfinnelsen være bruk-bare ved fremstilling av komposittarmering, løsfyllisolasjon, woven og non-woven tek-stiler, og kan også bringes på harpikskompositter for å forbedre fiberydelsen.

Claims (19)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et glassfiberisolasjons produkt,karakterisert vedat den omfatter: a) å tilveiebringe minst ett glassmateriale; b) smelting av glassmaterialet: c) føre det smeltede glassmaterialet til en spinner eller sentrifuge (1) med et antall spinnermunninger (14); d) sentrifugering av det smeltede glassmaterialet gjennom antallet spinnermunninger (14) for å danne et antall glass-strømmer (15); e) å trekke glass-strømmene (15) med en gass-strøm nær det ytre av spinneren (1) for å danne glassfibere (10) med en midlere diameter ikke over rundt 3,5 mikron, idet gass-strømmen i det vesentlige tilveiebringes av en brenner (9) med et brennertrykk rundt 2490 - 6230 Pa (250-635 mm vannsøyle) fortrinnsvis mindre enn 5730 Pa (580 mm vannsøyle), idet brenneren har et par brennerleppedeler (54, 56) i en avstand fra hverandre på minst 8 mm, fortrinnsvis mellom 8,1 og 8,5 mm; f) å kombinere fibrene (10) med et harpiksholdig bindemiddel for å danne et isolasjonsprodukt med en ASTM C 686-skillestyrke på minst rundt 1 N/g (100 gf/g), og som viser en vesentlig gjenvinning av den nominelle tykkelse efter kompresjon; og hvori spinneren eller sentrifugen (1) i trinn (c) og (d) har et perifert bånd som er perforert med munninger (14) fordelt i et antall ringsoner (ZA), anordnet over hverandre når sentrifugen er i sentrifugeringsposisjon, og som inkluderer minst to ringsoner (ZA1, ZA2) hvis antall munninger per overflatearealenhet (NS1, NS2) skiller seg fra hverandre med en verdi større enn eller lik 5%, og ved at ringsonen som inneholder det største antall munninger per overflatearealenhet befinner seg under den andre ringsone med sentrifugen i sentrifugeringsposisj on.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat trekketrinnet (e) omfatter en luftstrøm på rundt 1415,8 - 2831,6 m<3>/time (50.000-100.000 fVVtime).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat trekketrinnet (e) omfatter en gass-strømningshastighet på rundt 84,9 - 169,9 m<3>/time (3.000-6.000 fVVtime).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat antall munninger per overflatearealenhet (NS1, NS2) skiller seg fra hverandre med en verdi større enn eller lik 10%, eller sogar 20%.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-4,karakterisert vedat ringsonen på spinneren (1) inneholdende det største antall munninger per overflatearealenhet befinner seg under en annen ringsone av spinneren (1), inneholdende et mindre antall munninger per overflatearealenhet.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-5,karakterisert vedat munningene (14) i hver ringsone av spinneren (1) er gruppert i rekker, med en diameter for munningene (d) i det vesentlige er konstant i hver ringsone, og synkende fra én ringsone til den neste, ovenfra og nedover på det perifere bånd av sentrifugen (7).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert vedat de foregående rekker er adskilt fra hverandre i en avstand på mellom 1 og 2 mm, og særlig mellom 1,2 og 1,8 mm, fortrinnsvis med en stigning fra én rekke til den neste på mellom 1 og 2 mm, for eksempel mellom 1,2 og 1,6 mm.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 7,karakterisert vedat diameteren (d) for minst en del av munningene (14) på spinnersentrifugen (1), er høyst 1,5 eller 1,2 mm, særlig mellom 1,1 og 0,5 mm, for eksempel mellom 0,9 og 0,7 mm.

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8,karakterisert vedat avstanden (D) mellom sentra for de nærmeste nabomunninger i den samme ringsone (ZA) på spinneren (1), i det vesentlige er konstant over en fullstendig ringsone, og at denne avstand (D) varierer fra én sone til en annen med minst 3%, eller til og med minst 5%, og sogar 10% eller mer, og synker ovenfra og nedover med særlig en avstand D mellom 0,8 og 3 mm, for eksempel mellom 1 og 2 mm, og sogar mellom 1,4 og 1,8 mm.

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9,karakterisert vedat sentrifugen (1) har en midlere diameter (DM) på mindre enn eller lik 800 mm, og særlig minst 200 mm.

11. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 10,karakterisert vedat gasstrekkestrømmen med høy temperatur i trinn (e) oppnås fra en ringbrenner (9).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat ringbrenneren (9) er en tangentialbrenner som inkluderer en mekanisme for å gi den gassformige trekkestråle en tangential komponent i forhold til den ytre horisontale kant av sentrifugen.

13. Isolasjonsprodukt fremtilt ifølge fremgangsmåten ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 12, fra fibere av et glassmateriale, der fibrene fremstilles ved å føre glassmaterialet i smeltet tilstand gjennom munninger anbragt på periferien av en spinner eller sentrifuge og trekkes ved hjelp av gass-stråler som omgir spinneren,karakterisert vedde følgende karakteristika: (a) glassfibrene har en midlere diameter ikke over rundt 3,0 mikron; (b) minst 50% av fibrene er mindre enn 3,0 mikron; og (c) produktet har følgende egenskaper: (i) en ASTM C 686 skillestyrke på minst rundt 1 N/G (100 gf/g); og (ii) en ASTM C 167 produktgramvekt på rundt 431 - 2260 g/m<2>(40-210 g/ft<2>), fortrinnsvis rundt 753 - 1076 g/m<2>(70-100 g/ft<2>); idet isolasj onsproduktet oppviser en vesentlig gjenvinning av dets nominelle tykkelse efter kompresjon.

14. Isolasjonsprodukt ifølge krav 13,karakterisert vedat det har en termisk resistensverdi rundt ekvivalent den til et isolasjonsprodukt av i det vesentlige tilsvarende ytre dimensjoner fremstilt fra glassfibere med en midlere diameter på rundt 3,9 mikron, men som viser minst 12% lavere gramvekt enn nevnte isolasjonsprodukt fremstilt av fibere med en midlere diameter rundt 3,9 mikron.

15. Isolasjonsprodukt ifølge krav 13,karakterisert vedat det har en større termisk resistensverdi enn den til et isolasjonsprodukt fremstilt fra glassfibere med en midlere diameter på rundt 3,9 mikron, og viser i det vesentlige tilsvarende ytre dimensjoner og i det vesentlige tilsvarende gramvekt.

16. Isolasjonsprodukt ifølge hvilket som helst av kravene 13 til 15,karakterisert vedat det er fremstilt ved fremgangsmåten ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 12, og med et innvendig brennertrykk på mindre enn rundt 5730 Pa (580 mm vannsøyle).

17. Isolasjonsplate eller -rull fremstilt ifølge fremgangsmåten ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 12 av fibere av glassmateriale, der fibrene er fremstilt ved å føre glassmateriale i smeltet tilstand gjennom munninger anbragt på periferien av en spinner og trukket av gass-strømmer som omgir spinneren,karakterisertv e d at isolasjonsplaten eller -rullen består av glassfibere med en midlere diameter ikke over 3 mikron, idet isolasjonsplaten eller -rullen har en ASTM C 167 tykkelsesgjenvinning og en R-verdi termisk resistensbedømmelse omtrent ekvivalent med, eller bedre enn, den til et isolasjonsprodukt med i det vesentlige tilsvarende ytre dimensjoner fremstilt fra glassfibere med en midlere diameter rundt 3,9 mikron.

18. Isolasjonsplate eller-rull ifølge krav 17,karakterisertved at det har en ASTM C 167 produktgramvekt rundt 538 - 1615 g/m<2>(50-150 g/ft<2>)-

19. Isolasjonsplate eller-rull ifølge krav 17 eller 18,karakterisertv e d at den har et mykt bomullslignende grep.