SK280945B6 - Spôsob výroby umelých sklenených vláknových výrobkov - Google Patents

Abstract

Chemicky vyrobené sklené vlákna sú zhotovované použitím kaskády rotorov (4, 5, 6, 7) z taveniny nalievanej na najvyššie umiestnený rotor (4), pričom tavenina má nízku viskozitu (nie viac ako 18 poise) pri 1400 °C a má na najvyššie umiestnenom rotore (4) viskozitu neprekračujúcu 10 poise, najvyššie umiestnený rotor má obvodovú rýchlosť zrýchľovacieho poľa aspoň 30 km/s2 a druhý rotor (5) je umiestnený tak, že má stred na priamke vedenej zo stredu rotora (4) pod uhlom (C) od 0 do 20° a že obvodová rýchlosť jeho zrýchľovacieho poľa predstavuje 50 % až 150 obvodovej rýchlosti zrýchľovacieho poľa najvyššie umiestneného rotora (4), a obvodová rýchlosť nasledujúcich rotorov (6, 7) predstavuje 100 % až 250 % obvodovej rýchlosti zrýchľovacieho poľa najvyššie umiestneného rotora (4).ŕ

Description

Vynález sa týka výrobného postupu na výrobu výrobkov z chemicky vyrobených sklenených vlákien („MMVF“ - Man -made Vitreous Fibre). Medzi takéto výrobky patria dosky, listy, rúrky a ďalšie tvarované výrobky, ktoré sa používajú ako teplotné alebo protipožiarne izolácie alebo ochrany, obmedzovače hluku alebo protihlukové opatrenia, prípadne ako vláknové spevňovače cementových, plastových a ďalších materiálov alebo ako plnivo, alebo ako záhradnícke pestovateľské médium.

Doterajší stav techniky

V tejto oblasti je dobre známe vyhotovenie MMVF výrobkov z minerálnej taveniny, keď takáto minerálna tavenina je nalievaná na najvyššie umiestnený rotor kaskády otáčajúcich sa rotorov, ktoré sú otáčavo upevnené na rozdielnych, v podstate vodorovných osiach a ktoré sú usporiadané tak, aby tavenina bola odhadzovaná z najvyššieho rotora na nasledujúci rotor alebo na každý nasledujúci rotor v kaskádovej postupnosti, potom sú sklenené vlákna z druhého rotora alebo každého nasledujúceho rotora odhadzované a zhromažďované v podobe plsti zo sklenených vlákien (všeobecne za prítomnosti spojiva), ktorá je nakoniec spracovávaná do podoby požadovaného MMVF výrobku. Zariadenie, ktoré pracuje na uvedenom princípe, je opísané vo WO 92/06047.

V bežných výrobných postupoch, využívajúcich bežnú taveninu, je obvodová rýchlosť zrýchľovacieho poľa na najvyššom rotore typicky veľmi nízka, a to napríklad od 10 do 15 km/m², pretože prvotným zámerom je odhodiť taveninu na nasledujúci druhý rotor, kde je zrýchľovacie pole podstatne rýchlejšie.

V tomto zmysle je výrobný postup riadený tak, že na najvyššom rotore účinkuje zrýchľovacie pole s rýchlosťou okolo 15 km/s² a na nasledujúcich rotoroch sa rýchlosť stupňuje od 30 do 100 km/s², pričom najvyššiu hodnotu rýchlosti má najnižšie umiestený rotor.

Je žiaduce, aby množstvo odhodení (materiál majúci priemer viac ako 63 pm) bolo minimalizované, pretože v MMVF výrobku existuje potreba dosiahnuť pomerne jednotného priemeru vlákien. Preto je v doposiaľ používanom výrobnom spôsobe používané také riešenie, že najvyššie umiestnený rotor má účinok sily zrýchlenia podstatne menší, než majú nasledujúce rotory. V tomto zmysle bolo teda akceptované, že by bolo namáhavé vyrábať prijateľné vlákna už na najvyššom rotore a že tento horný rotor by mal byť pravdepodobne sprevádzaný dôležitou odhadzovacou formáciou, čo predurčuje najvyšší rotor na to, aby primáme slúžil na zrýchľovanie taveniny, ktorá je hádzaná na prvý nasledujúci rotor, pričom prvotné zhotovovanie konečnej podoby vlákien je presunuté na druhý, nasledujúci rotor a ďalšie rotory.

Takéto výrobné postupy sú vhodné pri spracovaní tavenín takého typu, ktorý je tradične používaný na zhotovovanie MMVF výrobkov, a to najmä z hornín, minerálov alebo trosky. Ďalšie výrobné postupy, ktoré sú určené na použitie v súvislosti s bežnými taveninami, sú opísané v WO92/12939 a WO92/12941. V týchto výrobných postupoch je zrýchľovacie pole na najvyššom rotore nad 50 km/s², napríklad nad 100 km/s², a akceleračné pole každého z nasledujúcich rotorov je dokonca vyššie, a to napríklad viac než 150 km/s². Vo W092/12939 je priamka spájajúca stred osi prvého rotora so stredom osi druhého rotora vedená v uhle od 0 do 20° pod vodorovnou priamkou pre chádzajúcou cez stred osi prvého, najvyššieho rotora, zatiaľ čo v bežne používaných zariadeniach je tento uhol obvykle väčší.

Všetky tieto výrobné postupy sú určené na použitie pri spracovaní konvenčných tavenín majúcich bežné taveninové vlastnosti. Takéto taveniny napríklad obsahujú významné množstvo oxidu hlinitého a sú zhotovované z materiálov ako čadič alebo diabas. Technická literatúra vo všeobecnosti opisuje takéto taveniny ako taveniny, ktoré prichádzajú do styku s najvyšším rotorom pri teplote v rozsahu od 1350 alebo 1400 °C do 1600 °C, ale v praxi je bežné privádzať taveninu majúcu teplotu približne od 1420 do 1480 °C. Použitie vyšších teplôt na najvyššom rotore má za následok to, že viskozita taveniny je tak nízka, že nevyhovuje kvalitatívnym požiadavkám výroby.

Pri ochladzovaní z jedného rotora na ďalší sa tavenina ochladzuje a spomenutá viskozita sa významne zvyšuje s klesajúcou teplotou. Viskozita (v poise) bežne používanej taveniny sa môže napríklad zdvojnásobiť, keď teplota klesne z 1450 °C na 1400 °C. Preto je normálne nutné vytvoriť také podmienky, aby pokles teploty taveniny od jej styku s najvyšším rotorom až po opustenie posledného rotora v kaskádovej postupnosti nebol väčší ako približne 200 °C. Hlavne teplota na poslednom rotore musí byť dostatočne vysoká, aby stále existovala schopnosť vytvárať z taveniny vlákna. Viskozita taveniny pri styku s najvyšším rotorom má typicky hodnotu aspoň 15 poise a často aspoň 30 poise, ale pri opúšťaní posledného rotora by nemala byť napríklad vyššia než približne 200 poise. Predovšetkým je dôležité, aby teplota taveniny bola pri opúšťaní posledného rotora vyššia, než teplota kryštalizácie taveniny.

Je bežné určovať charakteristiku taveniny v pojmoch jej viskozity pri teplote 1400 °C a na tomto základe majú bežné taveniny, používané v práve opisovanom výrobnom postupe, normálne viskozitu prinajmenšom 20, typicky 25 až 40 poise pri 1400 °C.

Malo by sa vziať do úvahy, že je nutné taveninu opatrne odvodzovať od rôznych minerálov, z ktorých je vytvorená, aby bola získaná taká tavenina, ktorá bude spĺňať požiadavku vzťahu viskozity a teploty.

Je známe, že rôzne zložky taveniny môžu mať premenlivé fyzikálne vlastnosti, ako je odolnosť proti horeniu alebo schopnosť tepelnej izolácie MMVF výrobkov zhotovovaných týmto výrobným postupom, ale zloženie taveniny je obyčajne diktované prvotnou potrebou dosiahnuť požadovaný vzťah viskozity a teploty.

V súčasnosti existuje v priemysle potreba vytvoriť také zloženie taveniny, ktoré bude mať zvláštne chemické a rozpúšťacie vlastnosti, napríklad rozpustnosť v Gamblesovom roztoku pri pH 7,5. Niektoré vlákna sú napríklad vyrábané na základe analýzy, ktorá zaisťuje malé množstvo hliníka a ktorá pripúšťa určité množstvo fosforu. Veľa tavenín, ktoré sú v súčasnosti komerčne zaujímavé napríklad svojimi rozpustnými vlastnosťami, majú pri 1400 °C nižšiu viskozitu než tradičné taveniny. Dá sa očakávať, že takéto zníženie viskozity taveniny môže uľahčiť vytváranie výrobkov, ale zistili sme, že Činnosť kaskádového rozmetača v takých podmienkach, ktoré sú podobné opisovaným podmienkam, v praxi vedie k vytvoreniu výrobku, ktorý má neprijateľne vysokú mieru odhodenia a/alebo neprijateľne malú priemernú hodnotu priemeru vlákna. Preto je naším cieľom poskytnúť výrobný spôsob, ktorý je výhodný na zhotovovanie MMVF výrobkov s použitím kaskády rotorov a ktorý môže poskytnúť dobré výrobky i vtedy, keď má tavenina neobyčajne nízku viskozitu pri 1400 “C.

Ak by sa uskutočňovali nejaké zmeny konvenčných a známych výrobných postupov zamerané na ich prispôsobe2

SK 280945 Β6 nie taveninám s nízkou viskozitou, mohlo by sa očakávať, že jednou z týchto zmien by mohlo byť zníženie teploty taveniny na prvom rotore do tej miery, aby viskozita taveniny na spomenutom prvom rotore stúpla späť na hodnoty, ktoré sú typické pre takéto konvenčné použitie. Ďalšou možnou zmenou by mohlo byť zmenšenie zrýchľovacieho poľa do tej miery, aby bol dosiahnutý obdobný stupeň rozvlákňovania napriek nízkej viskozite. Ale žiadna z týchto zmien neprináša uspokojujúce výsledky, a preto postupujeme v tomto vynáleze presne opačne.

Podstata vynálezu

Podľa prihlasovaného vynálezu sme vyvinuli spôsob na zhotovovanie MMVF výrobkov z minerálnej taveniny s použitím kaskády otáčajúcich sa rotorov, kde táto kaskáda rotorov obsahuje najvyšší, prvý rotor a nasledujúce rotory, pričom tieto rotory sú otáčavo upevnené na rôznych vodorovných osiach a sú usporiadané tak, aby tavenina, ktorá je nalievaná na najvyššie umiestnený rotor, bola z neho odhadzovaná na nasledujúci, druhý rotor a z neho na zostávajúci rotor alebo rotory a z týchto nasledujúcich rotorov bola odhadzovaná v podobe vlákien, a spomenutý spôsob obsahuje nalievanie taveniny na najvyšší rotor a zberné zachycovanie vlákien odhodených z rotorov a tento spôsob sa vyznačuje tým, že viskozita kvapaliny pri 1400 °C nie je väčšia než približne 18 poise, viskozita taveniny na najvyššom rotore nie je vyššia než približne 10 poise, zrýchľovacie pole na najvyššom rotore je prinajmenšom 30 km/s², obvodová rýchlosť zrýchľovacieho poľa na druhom rotore predstavuje približne 50 % až 150 % obvodovej rýchlosti zrýchľovacieho poľa na najvyššom, prvom rotore, zrýchľovacie pole na treťom a ktoromkoľvek ďalšom, nasledujúcom rotore je približne o 100 až 250 % rýchlejšie než zrýchľovacie pole prvého rotora a osi prvého rotora a druhého rotora sú usporiadané tak, aby priamka, ktorá je vedená od stredu osi prvého rotora do stredu osi druhého rotora, vytvorila uhol od približne 0 do 20° pod vodorovnou priamkou prechádzajúcou stredom osi prvého rotora.

Podľa tohto vynálezu je možné jednoducho zhotovovať MMVF výrobky, v ktorých je podiel odhodenia, ktorý má priemer nad 63 pm, nižší než 35 % celkovej hmotnosti anorganického materiálu. Navyše je jednoduchšie možné vykonávať tento spôsob tak, že priemer vlákien je väčšinou v rozsahu od 2 do 5 pm, a tým zaistiť vyrábanie výrobkov, ktoré majú veľmi uspokojivé izolačné hodnoty (pri danej hustote) a veľmi uspokojivé hodnoty hustoty pri štandardnej odolnosti proti prechodu vzduchu.

Hoci vo WO92/12939 a WO92/12941 je opisované použitie prvého (najvyššieho) rotora majúceho zrýchľovacie pole najmenej 50 km/s², neexistuje v týchto dokumentoch žiadny návrh, ktorý by bol použiteľný na zvláštne taveniny určené na tento vynález a ktorý by riešil konkrétny vzťah zrýchľovacích polí a vlastností taveniny tak, ako je to v tomto vynáleze.

Viskozita tavenín, ktoré sú použiteľné v prihlasovanom vynáleze, nie je všeobecne pri 1400 °C vyššia než 15 poise a výhodne nie viac než 13 poise. Všeobecne to je minimálne 3 poise, často minimálne 5 poise a veľmi často minimálne 9 poise. V tejto patentovej špecifikácii je viskozita taveniny určovaná podľa vedeckotechnickej publikácie Američan Joumal Science, vydanie 272, 1972, strana 438 až strana 475.

Najvyšší, prvý rotor pracuje pri teplote taveniny, ktorá je vyššia než 1400 °C, výsledkom čoho je, že viskozita taveniny na najvyššom rotore je nižšia než viskozita pri 1400 °C. To je príčinou stavu, že viskozita na najvyššom rotore je podstatne nižšia než obyčajne. Pokiaľ konvenčné výrobné spôsoby pracujú napríklad pri viskozite prinajmenšom 20 poise na najvyššom rotore, potom v tomto vynáleze je táto hodnota nižšia než 10 poise a často nižšia než 8 poise a najčastejšie nižšia než 6 poise. Môže byť dokonca nižšia než 1 poise, ale obyčajne je to viac ako 3 poise.

Teplota najvyššieho rotora je volená tak, aby tavenina mala požadovanú nízku viskozitu na tomto najvyššom rotore, a v praxi to vo všeobecnosti znamená, že najvyšší rotor a tavenina na ňom by mali mať teplotu od 1480 do 1600 °C. Bežná úroveň teploty je minimálne 1490 °C a najvýhodnejšie je to 1500 °C. Obyčajne to nebýva viac ako 1550°C.

Ak uvádzame v tejto patentovej špecifikácii údaje o teplote alebo viskozite na rotore, myslíme tým priemernú teplotu alebo viskozitu taveniny, ktorá je meraná v oblasti nachádzajúcej sa od 0 do 10 cm od rotora.

Ziýchľovacie pole na najvyššom rotore musí byť rýchlejšie, ako je bežné, a preto musí byť prinajmenšom 30 km/s². Obyčaj neje to prinajmenšom 30 km/s². Výhodne je to menej ako 48 km/s², hoci pri uskutočňovaní niektorých výrobných postupov môže byť rýchlosť vyššia, napríklad do 70 km/s², niekedy dokonca až do 100 km/s². Ale hodnoty nad 48 km/s² sú obyčajne nežiaduce.

V bežne uplatňovaných výrobných spôsoboch a v spôsobe podľa W092/12939 a WO92/12941 má zrýchľovacie pole na druhom rotore podstatne vyššiu uhlovú rýchlosť, než akú má akceleračné pole na prvom, najvyššom rotore. Znakom prihlasovaného vynálezu je však skutočnosť, že zrýchľovacie pole na druhom rotore môže byť často výhodne pomalšie než zrýchľovacie pole na prvom rotore a pokiaľ je rýchlejšie, nemala by byť jeho rýchlosť oveľa väčšia než rýchlosť zrýchľovacieho poľa na prvom rotore. Tento znak poskytuje zlepšené výsledky, pretože umožňuje dobré formovanie vlákien na tomto i nasledujúcich rotoroch napriek pomerne vysokej rýchlosti najvyššieho rotora a nízkej viskozite taveniny. Rýchlosť zrýchľovacieho poľa na druhom rotore je obyčajne aspoň 50 %, výhodnejšie aspoň 70 % alebo 80 % rýchlosti zrýchľovacieho poľa prvého rotora. Môže byť viac než 150 %, ale obyčajne nie viac ako 130 % alebo výhodne 110 % rýchlosti zrýchľovacieho poľa na prvom rotore.

Zrýchľovacie pole na treťom rotore a ktoromkoľvek nasledujúcom rotore má obyčajne 100 % až 250 % uhlovej rýchlosti zrýchľovacieho poľa na prvom rotore. Iný spôsob definovania zrýchľovacieho poľa na treťom a ktoromkoľvek ďalšom nasledujúcom rotore je odvodený od zrýchľovacieho poľa na druhom rotore. Na tomto základe obyčajne dosahuje zrýchľovacie pole tretieho a ktoréhokoľvek nasledujúceho rotora aspoň 130 % a výhodne aspoň 170 % uhlovej rýchlosti zrýchľovacieho poľa na druhom rotore, ale obyčajne nebýva vyššie než 300 %, prípadne častejšie vyššie než 230 % uhlovej rýchlosti zrýchľovacieho poľa na druhom rotore.

Konkrétne uhlová rýchlosť zrýchľovacieho poľa na druhom rotore je obyčajne aspoň 20 alebo 25 km/s² a výhodne aspoň 30 km/s². Môže byť až 100 km/s², ale obyčajne je nižšia než 70 km/s² a výhodne nižšia než 50 km/s². Uhlová rýchlosť zrýchľovacieho poľa na treťom a ktoromkoľvek ďalšom rotore je obyčajne aspoň 40 km/s² a výhodne aspoň 50 km/s². Môže byť až 100 km/s², ale výhodne nie je vyššia ako 80 km/s².

Priemer najvyššieho rotora je výhodne v rozsahu od

130 mm do 230 mm, najvýhodnejšie v rozsahu od 160 mm do 200 mm. Priemer druhého rotora je všeobecne v rozsahu od 150 mm do 300 mm, výhodnejšie od približne 200 mm

SK 280945 Β6 do 250 mm. Priemer tretieho a ktoréhokoľvek nasledujúceho rotora je všeobecne od 250 mm do 400 mm, výhodne potom približne 300 mm až 350 mm.

Obyčajne bývajú použité štyri rotory.

Zrýchľovacie pole alebo dostredivé zrýchlenie rotora je pole G, kde G = γΩ², kde r je polomer rotora a

Ω je uhlová rýchlosť rotora, pričom q-^{2 πη} , kde n je počet otáčok za minútu.

Os prvého nasledujúceho rotora je umiestnená tak, aby priamka vedená od stredu osi horného rotora do stredu osi tohto prvého nasledujúceho rotora tvorila uhol od približne 0 do 20° pod vodorovnou rovinou. Tento uhol je výhodne od 5 do 10 alebo 15°. To je obzvlášť výhodné vtedy, keď tavenina zasiahne prvý či najvyšší rotor v polohe, ktorá vytvára uhol od 40 do 60°, výhodne od 45 do 40°, nad vodorovnou rovinou. Takto sa tavenina pohybuje po uhlovej vzdialenosti celkovo od 45 do 80°, výhodne od 50 do 70°, od bodu, v ktorom zasiahla najvyšší rotor k priamke spájajúcej osi najvyššieho rotora a druhého rotora.

Každý nasledujúci rotor a často i prvý rotor je výhodne vybavený vzduchovými štrbinami tam, kde vnútorný priemer štrbiny je v podstate rovnaký ako vonkajší priemer rotora a vzduch prudko preniká cez štrbinu v axiálnom smere alebo môže prúdiť z drážky pod vplyvom tangenciálnej zložky a zložky rýchlosti. Každá vzduchová štrbina sa môže skladať z vnútorných a vonkajších štrbín. Lopatky v drážke alebo iné smerovacie prostriedky môžu byť umiestnené tak, aby viedli prúd vzduchu v axiálnom smere, ktorý sa mení po dĺžke štrbiny. V súvislosti s tým je možné viesť vzduch podľa potreby akýmkoľvek zvoleným axiálnym, radiálnym alebo tangenciálnym smerom. V tomto prípade môže byť urobený odkaz na dokumenty W092/06047 a WO92/12939, v ktorých sú uvedené informácie o výhodných vzduchových prúdových prostriedkoch.

Vlákna môžu byť spracované do MMVF výrobkov bežne používaným spôsobom. V tejto súvislosti môže byť do vlákien primiešané spojivo už v priebehu ich vytvárania alebo po ich vytvorení a vlákna môžu byť zhromaždované v podobe plsti na priepustnom site a takto vytvorená plsť môže byť spracovaná do podoby požadovaného výrobku s použitím konvenčných technických postupov, ako sú laminovanie, kalandrovanie, priečne stláčanie a pozdĺžne stláčanie a vytvrdzovanie.

Výrobky majú zvláštnu hodnotu ako termálne, ohňovzdorné alebo zvukove izolácie alebo ochrany či regulácie.

Celkové výrobné podmienky použité v tomto výrobnom spôsobe spolu s výberom zložiek taveniny sú výhodne také, aby množstvo odhodenia majúceho priemer vlákna viac než 63 pm bol nižší než 35 % a najvýhodnejšie menej než 30 % celkovej hmotnosti anorganického materiálu. Obyčajne to je nad 20 % tejto celkovej hmotnosti. Výsledkom uskutočňovania výrobného postupu podľa takto definovaných podmienok je možnosť získania takého výrobku, ktorý má výhodný priemer vlákien, bez rizika vyprodukovania vlákien s tak malým priemerom, ktorý by spôsoboval predčasné lámanie a spôsobil by vytvorenie chybného výrobku. Všeobecne je priemer vlákien hlavne v rozsahu od 2 do 5 pm. Obyčajne je to aspoň 2,5 pm, ale nie viac než 4 pm. Uprednostňované výrobky podľa tohto vynálezu majú priemer vlákien v rozsahu od 2,5 do 3,5 pm. V tejto patentovej špecifikácii je priemer vlákien ponímaný ako priemerná hodnota priemeru vlákien meraná prístrojovým zariadením SEM podľa meracieho spôsobu na základe dĺžky tak, ako je to predpísané publikáciou organizácie ΤΙΜΑ Analytical Chimica Acta”, vydanej v roku 1993, strana

280 až strana 288, pod názvom Meranie priemeru vlákien objemových chemicky vyrobených sklenených vlákien. Výhodný stupeň geometrického rozťahovania je približne

2.

Výsledná účinnosť realizácie výrobného spôsobu podľa tohto vynálezu umožňuje vytváranie MMVF výrobkov, zaisťuje viac než 85 % využitia prvotne spracovaného materiálu. Preto menej než 15 % pôvodnej taveniny je považovaných ako odpadové, a potom recyklovateľné.

Je dobre známe, že nevýhodou MMVF výrobkov zhotovených z horninových, troskových a podobných materiálov je tendencia závislosti izolačnej hodnoty od jednotky hustoty, čo je neuspokojivé v prípade izolačnej hodnoty na jednotku hustoty, ak ide o MMVF výrobky vyrobené zo skla. Výhoda prihlasovaného vynálezu je v tom, že umožňuje dosiahnuť veľmi dobré a uspokojivé izolačné hodnoty. Konkrétne je možné pri uplatňovaní výrobného spôsobu podľa tohto vynálezu ľahko získať MMVF výrobok zhotovený z nesklenej taveniny, v ktorej je hodnota hustoty vo vzťahu k akejkoľvek zvláštnej hodnote termálnej vodivosti lambda veľmi uspokojivá. Preto je možné podľa tohto vynálezu vyrábať MMVF výrobky, v ktorých je vzťah medzi určitou hodnotou lambda a rozsahom hodnoty hustôt definovaný v nasledujúcej tabuľke. Lambda je meraná v MW/m° K a hustota v kg/m³.

Lanbda	Maximálna hustota	Minimálna hustota
40 38 36 34 33	22 25 30 40 55	20 23 38 37 47

Stredné hodnoty sú vypočítané interpoláciou.

Prvotná hodnota vynálezu je dosahovaná vtedy, keď je použitá tavenina takého typu, ktorý sa všeobecne týka horninovej, minerálnej alebo struskovej taveniny na rozdiel od sklenej taveniny. Preto celkový obsah alkalického kovu (vyjadreného ako Na₂O + K₂O) je všeobecne nižší než 15 % a obyčajne nižší než 10 % a celkové množstvo CaO + + MgO je prinajmenšom 15 % a obyčajne prinajmenšom 20 %.

Vynález je obzvlášť hodnotný, keď tavenina je zložená tak, aby sa vyznačovala zvýšenou rozpustnosťou v roztoku podľa Gamblesa pri pH 7,5. Bolo zistené, že taveniny majúce dobrú rozpustnosť v takýchto roztokoch by mali mať hodnotu K aspoň 30 a výhodne aspoň 40, kde hodnota K je vypočítaná z percentuálneho hmotnostného zastúpenia určitých oxidov nasledujúco:

K = CaO + MgO+Na₂O + K₂O + BaO + Ba₂O₃ - 2 x (A1₂O₃)

Nasledujúca tabuľka predstavuje analýzu rozsahu percentuálneho hmotnostného zastúpenia hlavných zložiek obsiahnutých v typických výrobkoch, pričom výrobky 6 a 7 sú konvenčné výrobky vyrobené zmiešaním čadiča a diabasu.

Tavenina	Si02	*12O3	TiO2	FeO	CaO	MgO
1	54.2	1.5	0	0,5	29,5	8.7
2	50.8	2.0	0	0,S	30.5	9.9
3	49,1	0.8	0.1	0,6	29,9	16,4
4	53.2	2.1	0.2	4,5	22.5	12.5
5	53.5	2.0	o.i	6.0	23,2	11,0
6	47.6	12.2	1.8	6,9	14,3	11,7
7	48,5	12,8	1.9	6,6	13,1	11,3

SK 280945 Β6

Tavenina	NajO	K2O	hodnota K	Viskozita (poise)
1400’C	1500*C
1	4,8	0.8	40,8	13	4.3
2	4.6	0.7	41.7	11	4.6
3	1.0	0.2	44,7	9	3
4	3.5	0.8	33,6	10,7	5.4
5	2.0	0.8	33,0	12,3	6,0
6	2,4	1.1	< 30	28	13
7	2,4	l.l	< 30	35	18

Prehľad obrázkov na výkrese

Vynález bude teraz opísaný s odkazom na pripojený výkres, ktorým je čelný nárys kaskády rotorov zostavených na použitie v prihlasovanom vynáleze.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Zariadenie obsahuje kaskádu 1 rotorov, ktoré sú otočné upevnené na prednom čele 2 bloku 3. Kaskáda 1 je umiestnená na jednom konci konvenčnej komory na zhromažďovanie vlákien, pričom najvyšší rotor 4 je umiestnený tak, aby mohol prijímať taveninu z taviacej pece. Každý rotor je konvenčným spôsobom namontovaný na hnanom hriadeli, ktorý umožňuje otáčanie pri vysokej obvodovej rýchlosti. Kaskádová zostava obsahuje štyri rotory, a to najvyšší rotor

4, ktorý sa otáča proti smeru pohybu hodinových ručičiek, a tri nasledujúce vláknotvomé rotory, menovite druhý rotor

5, ktorý sa otáča v smere pohybu hodinových ručičiek, tretí rotor 6, ktorý sa otáča proti smeru pohybu hodinových ručičiek, a štvrtý rotor 7, ktorý sa otáča v smere pohybu hodinových ručičiek. Ložiská a hnacie mechanizmy nie sú predvedené.

Vzduchové štrbiny 8, 9, 10 a 11 sú vytvorené na príslušných rotoroch 4, 5, 6 a 7, pričom každá z týchto štrbín je vedená iba na časti príslušného rotora. Každá štrbina jc všeobecne vedená aspoň na 1/3 obvodu príslušného rotora, a to všeobecne okolo vonkajšej časti zostavy rotorov. Všeobecne je vedená nie viac ako 2/3 alebo 3/4 obvodu. Každá štrbina je prepojená so vzduchovou zásobnou komorou nachádzajúcou sa v bloku 3.

Roztavená minerálna tavenina je nalievaná na najvyšší rotor 4 podľa znázornenej dráhy a dopadá na najvyšší rotor v bode A, ktorý sa nachádza v takej polohe, aby uhol B (to znamená uhol, ktorý tvorí spojnice bodu A so stredom osi najvyššieho rotora a vodorovnou priamkou prechádzajúcou stredom najvyššieho rotora smerom k druhému rotoru) mal hodnotu od 40 do 65° vo vzťahu k vodorovnej priamke, najčastejšie od 45 do 60°. Druhý rotor 5 by mal byť umiestnený iba o niečo málo nižšie než prvý rotor, a preto je typicky rozmer uhla C od 0 do 20°, najčastejšie od do 10°

Uplatnením uvedených prostriedkov je možné zaistiť to, že tavenina, ktorá je odhadzovaná z prvého rotora na druhý rotor, dopadá na obvodový povrch druhého rotora v podstate v pravom uhle (napríklad od 75 do 105° ku kolmici). Podobne by mal byť súčet uhlov D, E a F výhodne čo najmenší, nakoľko je to len možné. F je uhol vytvorený vodorovnou priamkou, ktorá prechádza stredom osi tretieho rotora 6, a priamkou spájajúcou stred osi tretieho rotora 6 so stredom osi štvrtého rotora 7, uhol E je uhol vytvorený priamkou spájajúcou stredy osí tretieho a štvrtého rotora 6 a 7 a priamkou spájajúcou stredy osí druhého a tretieho rotora 5 a 6, zatiaľ čo uhol D je vytvorený priamkou spájajúcou stredy osí prvého a druhého rotora 4 a 5 a priamkou spájajúcou stredy osí druhého a tretieho rotora 5 a 6. Súčet C + D + E + Fje výhodne menší než 150°, ale mal by byť všeobecne väčší než 120°, a najvýhodnejšie je v rozsahu od 125 do 142°, pričom najlepšie výsledky boli dosiahnuté v rozsahu od 135 do 140°.

Časť taveniny dopadajúca na najvyšší rotor 4 v bode A je odhadzovaná z tohto rotora 4 v podobe vlákien, ale ďalšia časť je odhadzovaná na nasledujúci rotor 5. Nejaká tavenina je rozvlákňovaná týmto otvorom, kým zvyšok je odhadzovaný po dráhe 13 na nasledujúci rotor 6. Podstatné množstvo taveniny je rozvlákňované rotorom 6, a to hlavne v oblasti, kde sa nachádza štrbina 9, ale dostatočná časť je odhadzovaná po dráhe 14 na nasledujúci rotor 7. Najväčšie množstvo vlákien je produkované vo všeobecnom smere 15, ale tavenina tiež rozvlákňovaná okolo väčšej časti zvyšku povrchu rotora v oblasti, kde sa nachádza štrbina 10. Tavenina na rotore 7 je rozvlákňovaná v oblasti, kde sa nachádza štrbina 11.

Pretože štrbiny 8, 9, 10 a 11 nie sú vedené po celom obvode príslušných rotorov, môže byť prúdenie vzduchu v úsekoch dráh 12, 13 a 14 riadené a samozrejme môže byť nulové. Lopatky v štrbinách môžu byť nastavované v uhloch vo vzťahu k axiálnemu smeru typicky v rozsahu od nuly do 42°, ako je to napríklad uvedené vo W092/06047.

Vlákna, ktoré sú utvárané na rotoroch, sa vzďaľujú od rotorov v podstate v axiálnom smere, a to čiastočne ako výsledok účinku vzduchu prúdiaceho cez štrbiny a čiastočne ako výsledok účinku ďalšieho vzduchového prúdenia, ktoré je vedené v podstate rovnakým smerom a ktoré je privádzané napríklad prostredníctvom sústavy otvorov 23. Na oblak vlákien, ktorý sa v komore vytvára, môže byť známym spôsobom rozprašované spojivo. Oblak vlákien môže byť zhromažďovaný a ukladaný na vhodnej zhromažďovanej podložke, ktorou obyčajne býva priepustné sito, bežne používaným spôsobom v základňovej oblasti alebo na konci komory, a potom je premiestňovaný mimo komoru.

Ako príklad realizovania prihláseného vynálezu je možné uviesť nasledujúce. Tavenina 2, ktorej zloženie, hodnota K a viskozita majú vlastnosti definované v predchádzajúcom texte, bola nalievaná v pomere 5 ton za hodinu na kaskádu rotorov, ktoré boli ukázané na výkrese. Najvyšší, prvý rotor 4 mal priemer 185 mm a bol roztáčaný tak, aby uhlová rýchlosť jeho zrýchľovacieho poľa dosahovala 38 km/s². Druhý rotor, rotor 5, mal priemer 225 mm a bol roztáčaný tak, aby jeho zrýchľovacie pole dosahovalo obvodovú rýchlosť 32 km/s². Tretí rotor 6, rovnako ako štvrtý rotor 7, mali rovnaký priemer 330 mm a príslušné zrýchľovacie polia týchto rotorov 6 a 7 dosahovali obvodovú rýchlosť 65 km/s², respektíve 69 km/s². Teplota taveniny na najvyššom rotore 4 bola 1490°C, a teda tavenina mala viskozitu približne 5 poise na najvyššom rotore.

Tento výrobný spôsob poskytol výrobok majúci priemernú hodnotu priemeru vlákien od 2,5 do 3,5 pm, odhodenie s priemerom väčším ako 63 pm bol menší než 35 % celkovej hmotnosti anorganického materiálu a účinnosť využitia taveniny bola 85 %.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob výroby umelých sklenených vláknových výrobkov z minerálnej taveniny s použitím kaskády (1) otáčajúcich sa rotorov (4, 5, 6, 7), kde táto kaskáda (1) rotorov (4, 5, 6, 7) obsahuje najvyšší prvý rotor (4) a nasledujúce rotory (5, 6 ,7), pričom tieto rotory sú otáčavo upevnené na rozdielnych vodorovných osiach a sú usporiadané tak, aby tavenina, ktorá je nalievaná na najvyššie umiestnený rotor (4), bola z neho odhadzovaná na nasledujúci druhý rotor (5) a z neho na zostávajúci rotor alebo rotory (6, 7) a z

   SK 280945 Β6 týchto nasledujúcich rotorov bola odhadzovaná v podobe vlákien, pričom spôsob obsahuje nalievanie taveniny na najvyšší rotor (4) a zberné zachytávanie vlákien, odhodených z rotorov, vyznačujúci sa tým, že viskozita taveniny pri 1400 °C je najviac 1,8 Pa.s, viskozita taveniny na najvyššom rotore je najviac 1 Pa.s, zrýchľovacie pole na najvyššom rotore má obvodovú rýchlosť najmenej 30 km/s², obvodová rýchlosť zrýchľovacieho poľa na druhom rotore predstavuje 50 % až 150 % obvodovej rýchlosti zrýchľovacieho poľa na najvyššom prvom rotore (4), zrýchľovacie pole na treťom a ktoromkoľvek ďalšom nasledujúcom rotore (6, 7) je o 100 % až 250 % rýchlejšie ako zrýchľovacie pole prvého rotora (4) a osi prvého rotora (4) a druhého rotora (5) sú usporiadané tak, aby priamka, vedená od stredu osi prvého rotora k stredu osi druhého rotora vytvorila uhol 0° až 20° pod vodorovnou priamkou, prechádzajúcou stredom osi prvého rotora.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že obvodová rýchlosť zrýchľovacieho poľa na najvyššom rotore (4) je 30 až 48 km/s².
3. 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že obvodová rýchlosť akceleračného poľa na druhom rotore (5) je 70 % až 110 % obvodovej rýchlosti zrýchľovacieho poľa na prvom rotore.
4. 4. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov laž 3, vyznačujúci sa tým, že obvodová rýchlosť zrýchľovacieho poľa každého z rotorov (4, 5, 6, 7) je najviac 100 km/m² a obvodová rýchlosť zrýchľovacieho poľa každého z nasledujúcich rotorov (5, 6, 7) je 70 % až 200 % obvodovej rýchlosti zrýchľovacieho poľa prvého rotora (4).
5. 5. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1, 3 alebo 4, vyznačujúci sa tým, že obvodová rýchlosť zrýchľovacieho poľa na prvom rotore (4) je 30 km/s² až 70 km/s², na druhom rotore (5) 20 km/s² až 70 km/s² a na nasledujúcich rotoroch (6, 7) je 50 km/s² až 80 km/s² až 80 km/s².
6. 6. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že umelé sklenené vláknové výrobky obsahujú menej ako 35 % odhodenia s priemerom nad 63 mikrometrov.
7. 7. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že umelé sklenené vláknové výrobky majú priemernú hodnotu priemeru vlákna 2,5 až 4 mikrometrov.
8. 8. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že umelé sklenené vláknové výrobky majú termálnu vodivosť lambda (MW/m°K) vztiahnutú na hustotu (kg/m³) podľa nasledujúcej tabuľky:

   Lambda Maximálna hustota Minimálna hustota 40 38 36 34 33 22 2$ 30 40 55 20 23 38 37 47
9. 9. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že tavenina má hodnotu K najmenej 40.
10. 10. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým , že tavenina má pri teplote 1400 °C viskozitu od 0,3 Pa.s do 1,5 Pa.s, výhodne od 0,3 Pa.s do 1,3 Pa.s.