SK45594A3 - Method of producing mineral wool, and mineral wool produced thereby - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby minerálnej vlny z termoplastických minerálnych materiálov s vysokými bodmi topenia alebo s vysokými teplotami likvidu a konkrétnejšie, spôsobu používania zvlákňovacieho procesu spočívajúceho v tzv. vnútornom odstreďovaní roztaveného minerálneho materiálu.

Doterajší stav techniky

Uvedené termoplastické materiály sú konkrétnejšie čadičovité materiály, bud z prírodných alebo modifikovaných čadičov, alebo vedlajšie produkty z priemyslu výroby z vysokopecových strusiek. Vynález sa výrobu minerálnej vlny, tzv. čadičovej vlny, ktoré majú široký rozsah použitia, tepelných a akustických izolácií.

železa a ocele, hlavne všeobecne vzťahuje na (horninovej, skalnej”) hlavne v oblasti

Tieto materiály sa volia na jednej strane pre ich nízku cenu a na druhej strane pre ich vlastnosti, hlavne ich dobrú odolnosť voči vysokým teplotám. Táto výroba však vytvára konkrétne problémy. Tieto problémy vyplývajú z podmienok, v ktorých sú tieto materiály spracovateľné.

Vysoké teploty uvedených materiálov prinášajú samotné ťažkosti. Teplota topenia je teplota, na ktorú musia byť suroviny zahriate, aby sa zaručilo roztavenie. Z hľadiska výroby je to ďalej teplota, nad ktorou musí byť materiál udržiavaný, aby pretekal rozvláknovacím zariadením.

Ďalšou zvláštnosťou, ktorou sa tieto materiály odlišujú od sklárskych materiálov väčšinou používaných pre výrobu sklenenej vlny je to, že sú spravidla vysoko tekuté pri teplotách v tesnej blízkosti teploty likvidu.

Tiež vzhladom k požadovaným vysokým teplotám sú zariadenia, ktoré sa dostávajú do kontaktu s materiálmi, ktoré majú byť zvlákňované, vystavené velmi intenzívnemu pôsobeniu korózie. Operačná životnosť týchto zariadení predstavuje problém i u bežných skiel. Problém sa stáva ešte dôležitejší u materiálov s vysokou teplotou likvidu.

V minulosti vyššie uvedené ťažkosti znamenali, že sa na uvedené materiály mohli aplikovať len určité rozvlákňovacie postupy. Jedná sa v zásade o dva druhy postupov, a to postupy, pri ktorých sa rozvlákňuje odstreďovaním roztaveného materiálu a postupy, kde je materiál vedený do nepohyblivej trysky a je stenčovaný na vlákna plynnými prúdmi, často zrýchlovanými na nadzvukové rýchlosti (tzv. ťahanie fúkaním).

U postupov používajúcich pevnú trysku je treba používať trysku, ktorá je schopná odolávať napadnutiu roztaveným minerálnym materiálom. Tradične sa jedná o platinové trysky, schopné vzdorovať týmto napadnutiam i pri tak vysokých teplotách. Výrobná kapacita každej trysky je však obmedzená. Naviac vyvoláva použitie plynných prúdov na stenčovanie potrebu vynaložiť pomerne vysoké náklady na energiu.

Postupy používajúce odstreďovanie dovolujú dosiahnuť značné výrobné množstvá na jednotku. Tieto postupy možno zhrnúť pod všeobecným pojmom vonkajšie odstreďovanie, aby bolo zrejmé, že roztavený minerálny materiál zostáva mimo odstredivého zvlákňovača. Roztavený minerálny materiál je buď privádzaný na čelnú plochu kotúča alebo na obvodovú plochu valcového rotora, alebo niekolko takýchto rotorov. Výhodou týchto postupov je jednoduchosť častí zariadení, ktoré vstupujú do styku s roztaveným minerálnym materiálom. Vzhladom k tejto relatívnej jednoduchosti sú dotyčné časti a hlavne obruby odstredovacieho zvlákňovača relatívne lacné a môžu byt preto vymenené po relatívne krátkych časových obdobiach. Podiel takýchto materiálových nákladov na celkových výrobných nákladoch zostáva relatívne nízky. Skutočnosť, že tieto častice zariadenia sú vystavené velkému opotrebovaniu v dôsledku kontaktu s roztaveným minerálnym materiálom teda nie je na prekážku.

Hlavná nevýhoda výroby minerálnej vlny vonkajším odstreďovaním spočíva v tom, že vlastnosti konečného výrobku sú horšie ako sú vlastnosti sklenenej vlny, ktorá sa hlavne vyrába tzv. vnútorným odstreďovaním.

Pri vonkajšom odstreďovaní materiál tečie na točivé kolesá a je nimi odhadzovaný do množstva kvapiek. Vlákno sa zjavne vytvára po odhodení, a to medzi povrchom odstredivého zvlákňovača a kvapky ťahajúcej vlákno za sebou. Je zrejmé, že pri takomto zvlákňovanom mechanizme zostáva značná časť odstredených materiálov vo forme nezvláknených častíc. Ich podiel pre velkosť častíc väčších ako 100 gm môže predstavovať až 40 percent materiálu plneného do výrobného procesu. I keď je k dispozícii niekolko metód pre oddelovanie nezvláknených častíc, nie je dokončená minerálna vlna nikdy celkom zbavená takých častíc, ktoré v najlepšom prípade nie sú na úžitok a v obzvláštnych prípadoch použitie prináša velmi vela ťažkostí.

Je treba poznamenať, že tvorba kvapiek je nielen nutným výsledkom vonkajšieho odstreďovania, ale závisí tiež na reologických vlastnostiach dotyčných materiálov. Materiály spracovávané podlá vynálezu majú spravidla relatívne nízke viskozity, a to i pri teplotách len lahko nad teplotu likvidu. Roztavený minerálny materiál, ktorý je relatívne tekutý, sa dá ťažko zvlákňovať, pretože stužky majú tendenciu sa rozpadať a tvoriť kvapky a guličky. Určitým spôsobom postup vonkajšieho odstreďovania spolieha na túto tendenciu, avšak bez vylúčenia ich nevýhod.

Podstata vynálezu

Zásadným cieľom vynálezu je vytvoriť spôsob výroby minerálnej vlny z materiálu s vysokou teplotou likvidu a nízkou viskozitou, napríklad viskozitou pod 5 000 poise pri teplote likvidu a väčšinou pod 3 000 poise alebo i pod 1 0.00 poise pri teplote likvidu, a to v takých podmienkach, že sa dá vytvoriť minerálna vlna v podstate zbavená nezvláknených častíc. Súčasne si vynález kladie za úlohu zaručiť dostatočne dlhé životnosti použitých zariadení za účelom splnenia ekonomických požiadaviek, čo vytvára predpoklad pre nahradenie doposial používaných spôsobov týmto postupom.

Vynález umožňuje vyrábať minerálnu vlnu z takého materiálu, ktorý má vysokú teplotu likvidu, hlavne s likvidom nad 1 200 °C, odstreďovaním roztaveného minerálneho materiálu rozvlákňovačom s veľkým počtom otvorov malého priemeru v jeho obvodovej stene, pričom roztavený minerálny materiál vteká do rozvlákňovača po tom, čo boli rozrušené všetky jadrá kryštalizácie a teplota odstredivého rozvlákňovača v priebehu udržiavaná v takom teplotnom rozmedzí, definovaná teplotou, pri ktorej v podchladenom stave (undercooled state) a horná medza je definovaná teplotou, pri ktorej je viskozita roztaveného minerálneho materiálu 100 poise.

pokračujúceho chodu je ktorého dolná medza je . materiál kryštalizuje

V uvedenej definícii je treba rozumieť pojmu v priebehu pokračujúceho chodu v protiklade k prechodnej spúšťacej alebo zastavovacej fáze, alebo konkrétnejšie akémukoľvek časovému obdobiu, v priebehu ktorého nie je prietok roztaveného minerálneho materiálu konštantný. Pod teplotou odstredivého rozvlákňovača sa rozumie teplota v akomkoľvek mieste, schopnom byť v dotyku s roztaveným minerálnym materiálom v priebehu rozvlákňovania, hlavne na obvodovej stene po jej celej výške a časti výstužnej steny alebo dolnej a hornej výstužnej steny.

Pokial ide o dnovú stenu odstredivého rozvlákňovača, alebo rozdelovací prostriedok tvarovaný ako kôš alebo pohárik, ktorý okrem iného slúži tiež funkcii dnovej steny, je treba uvažovať len dolnú medzu, pretože môže byť akceptovaná velmi nízka viskozita, ak je kompenzovaná ochladením materiálu pred tým, ako sa materiál dostane na vlastný odstredovací rozvlákňovač. Je treba rozumieť tomu, že teplota materiálu vo vnútri odstredivého rozvlákňovača a konkrétnejšie v bode jeho vypustenia z otvoru, je totožná s teplotou odstredivého rozvlákňovača. Jedná sa teda obzvlášť o túto teplotu, ktorá má vzťah k zanášaniu otvorov, hlavne pokial sa materiál odskelňuje.

Vyššie uvedená definícia sa tiež vzťahuje k dvom ďalším teplotám určujúcim vlastnosti roztaveného minerálneho materiálu: teplote likvidu a kryštalizačnej teplote v podchladenom stave. Teplota likvidu je hodnota tepelnej rovnováhy a zodpovedá najnižšej teplote, v ktorej nie sú v rovnováhe zisťované kryštály. Aby sa určila táto teplota, zahrieva sa vzorka rozlámaného materiálu na teplotu merania počas doby dostatočnej na dosiahnutie rovnovážneho stavu (napríklad 16 hodín pri praktických podmienkach). Vzorka sa potom odoberie z pece a prudko sa ochladí na okolnú teplotu, rozdrví sa na vytvorenie tenkých črepín a vyšetrí sa pod mikroskopom. Teplota likvidu potom zodpovedá prahovej teplote medzi horným teplotným rozpätím, kde neboli nájdené žiadne kryštály a dolným teplotným rozmedzím, kde bola prítomnosť kryštálov zistená. Pojem teplota likvidu samotný sa vzťahuje na najvyššiu teplotu, pri ktorej sa spozoroval prvý druh kryštálov. Konkrétnejšie môžu byť hodnoty likvidu merané na objavenie sa každého druhu kryštálov alebo aspoň prevládajúceho druhu pri vysokých teplotách, ktoré majú vzťah k vynálezu.

Kryštalizačná teplota v podchladenom stave (undercooled state) oproti tomu nezodpovedá skutočnej tepelnej rovnováhe, ale definuje parameter, ktorý sa meria v podmienkach relatívne blízkych podmienkam, ku ktorým dochádza v priebehu zvlákňovania a má pre tento dôvod zvláštny význam. Kryštalizačná teplota

NÁHRADNÁ STRANA v podchladenom stave je charakteristická pre to, čo sa deje, ak materiál, ktorý je ochladzovaný dole od začiatku chladiacej fázy, je zbavený všetkých jadier kryštalizácie. Za takejto podmienky sa vo väčšine prípadov pozoruje, že sa kryštáliky vytvárajú pri teplote pod teplotou likvidu.

Pod pojmom kryštalizačná teplota v podchladenom stave sa teda rozumie teplota pod teplotou likvidu, vymedzujúca teplotné rozmedzie medzi teplotou likvidu a touto kryštalizačnou teplotou, v ktorej rámci môže byt roztavená kompozícia ochladzovaná (podchladzovaná) pod teplotu likvidu, bez toho, aby sa objavili kryštály, a to za podmienky, že všetky jadra kryštalizácie boli zničené predchádzajúcim dostatočným zahriatím pred ochladzovaním roztavenej minerálnej kompozície. Pojem podchladený je teda treba chápať s ohladom na inak zvyčajnú teplotu, pri ktorej by materiál inak začínal byť nezvlákňovatelný, t.j. spravidla teplotu likvidu. Možnosť podchladzovania roztavených minerálov v rozmedzí medzi teplotou likvidu a uvedenou kryštalizačnou teplotou tak dovoluje vytvoriť bezpečnostné pásmo pre zvlákňovanie roztavenej kompozície spôsobom podlá vynálezu v podmienkach uspokojivých ako z hladiska viskozity hmoty, ktorá sa má rozvlákňovať, tak i z hladiska možnej redukcie pracovnej teploty s nižším koróznym napadnutím otvoru a zníženého zanášania otvorov, ako bude podrobnejšie vysvetlené nižšie.

Aby sa získal takýto materiál celkom zbavený všetkých jadier kryštalizácie, je treba uviesť roztavený materiál na vysokú teplotu po dostatočne dlhé časové rozpätie. Minimálne časové obdobie pre toto spracovanie závisí na teplote zvolenej pre vykonávanie tohto experimentu. V praktických podmienkach musí byť tak dlhé, ako je potrebné na to, aby opätovne rozpustili pri teplote pasivovania všetky kryštály, ktoré sa vytvorili pri nižšej teplote, kde materiál rýchlo kryštalizuje. Čím vyššia je teplota spracovania, tým kratšia je požadovaná teplota spracovania. Ak sa zvlákňovanie vykonáva bezprostredne po tavení, môže byť teplota tavenia dostatočne zvýšená, aby sa rozrušili všetky jadrá kryštalizácie, pretože dotyčné čadičové a minerálne

NÁHRADNÁ STRANA

6a materiály sú relatívne tmavé, s chovaním nie príliš nepodobným chovaniu čiernych telies, vyžadujúcich predhriatie pre tavenie. Ak sa rozvlákňovanie vykonáva z východiskového materiálu vo forme črepov alebo ak sa vykonáva tavenie veľmi rýchlo, napríklad indukčným ohrevom, môže byť inak nutné zvláštne spracovanie. V takomto prípade môže byť materiál spracovávaný v priebehu minimálnej doby 30 minút tým, že sa uvádza na teplotu T_SD (température supérieure de dévitrification - horná teplota devitrifikácie), ktorá zodpovedá úplnému rozpusteniu pred tým vytvorených kryštálov v priebehu 30 minút.

Kryštalizačná teplota v podchladenom stave nedefinuje hodnotu tepelnej rovnováhy do tej miery, že všetky počiatočné jadrá, ktoré boli schopné sa vyvinúť, sú zničené. V priebehu krátkych dôb spracovania sa kryštalizačná teplota v podchladenom stave postupne zvyšuje do tej miery, že doba spracovania materiálu na tejto teplote je predĺžená. Kvôli dlhšej dobe spracovania, v typickom prípade dlhšej ako 2 hodiny, sa podchladzovacia teplota stabilizuje a nezávisí už na dobe spracovania, ktorá bola overená experimentálne meraním počas doby 65 hodín a 65 hodín. Ako v prípade teploty likvidu, môže byť rozlišovanie vykonávané podlá druhu kryštálov a pojem podchladzovacia teplota ako taký charakterizuje stabilizovanú podchladzovaciu teplotu druhu s najvyššou teplotou.

Teploty kryštalizácie v podchladenom stave môžu byť velmi odlišné od hodnôt likvidu a. zreteľne nižšie ako tieto hodnoty. Pre určité materiály sú odchýlky v stovkách stupňov Celzia. Avšak predovšetkým je treba poznamenať, čo je pozoruhodnou skutočnosťou, že ked sa pracuje pri teplote medzi teplotou likvidu a kryštalizačnou teplotou v podchladenom stave, roztavený minerálny materiál vo vnútri odstredivého rozvlákňovača nestuhne a nebude dochádzať k zanášaniu otvorov odstredivého rozvlákňovača ani pri dlhodobom používaní v priemyselných podmienkach.

Podobné javy boli sledované pe tradičné sklárske suroviny, ktoré sa vyznačujú vysokým obsahom oxidu kremičitého a alkálií a ktorých rýchlosti kryštalizácie môžu okrem toho byť merané. Ale u materiálov podlá vynálezu sa tento jav ukázal do značnej miery neočakávane, lebo je známe, že väčšina materiálov, tu braných do úvahy, kryštalizuje mimoriadne rýchlo, a preto prakticky vylučujú akékolvek meranie ich rýchlosti kryštalizácie. Toto je vážnejší problém v prípade rozvlákňovacieho procesu vnútorným odstreďovaním, lebo musí byť uvažované, že i ked priemerná doba pobytu roztaveného minerálneho materiálu vo vnútri odstredivého rozvlákňovača je velmi krátka, nemôže byť vylúčené, že táto doba pobytu je v určitých miestach odstredivého rozvlákňovača dlhá, čo je, pravda, hlavne v podmienkach pokračujúceho priemyselného procesu.

Aby sme sa vrátili k jadru vynálezu, má voľba kryštalizačnej teploty v podchladenom stave ako dolnej medze určite prvý dôsledok v možnosti pracovať pri teplotách pod teplotou likvidu. Bolo uvedené, že teploty likvidu roztaveného materiálu, použité v rámci vynálezu, spravidla ležia nad 1 200 ’C. Teplotná medza v priebehu trvalej práce odstredivého rozvlákňovača je však rádovo 1 000 ’C až 1 100 ’C pre zliatiny tradične používané v priemysle na výrobu izolačných výrobkov zo sklenenej vlny v rozmedzí 1 200 ’C až 1 400 ’C pre disperzné spevnené zliatinové kovy označované ako ODS zliatiny (skratka pre Oxide Dispersion Strengthened) alebo tiež keramické materiály. Hodnoty likvidu sú tak celkom v blízkosti týchto pracovných medzných teplôt a možno ľahko vidieť výhody, ktoré možno odvodiť z možnosti pracovať pri nižších teplotách, hlavne z hľadiska pracovnej životnosti odstredivého rozvlákňovača a možnosti voliť zliatiny odstredivého rozvlákňovača, ktoré sú relatívne menej tepelne odolné, ale majú lepšie vlastnosti z hľadiska mechanickej pevnosti.

Vyššie bolo ďalej uvedené, že možnosť rozvlákňovania daného materiálu vnútorným odstreďovaním .nie je výlučne obmedzovaná vlastnosťami odstredivého rozvlákňovača, ale predovšetkým reologickými vlastnosťami materiálu. Na rozvlákňovanie materiálu je potrebné, aby nekryštalizoval vo vnútri odstredivého rozvlákňovača a aby mal viskozitu dovoľujúcu stenčovanie do vlákien. Je bežne známe, že na 80 000 poise sa viskozita stáva pre stenčovanie vlákien, aspoň neprekonateľnou prekážkou v priemyselných podmienkach, ale uvažovanými v rozsahu vynálezu s že v skutočnosti s materiálmi viskozitami nižšími ako 5 000 alebo i s 1 000/2 000 poise pri ich teplotách likvidu nemôže byť táto hodnota 80 000 poise v z takejto oveľa nižšej viskozity hodnoty viskozity. V takýchto praxi použitá, lebo materiál veľmi náhle prejde do neurčitej prípadoch je horná medza pre viskozitu tá, ktorá zodpovedá najnižším teplotám, pri ktorých viskozita μ materiálu sa stále ešte chová podľa tzv. Vogel - Fulcher - Tammannovej rovnice log μ = A + kde T predstavuje teplotu v stupňoch Celzia a A, Ba C predstavujú konštanty typické pre dotyčný materiál, vypočítané spôsobom, ktorý je sám o sebe známy, - z troch dvojíc merania μ a T tohto materiálu. Vo väčšine prípadov môže byt táto medza považovaná približne 3 500 alebo dokonca 3 000 poise (t.j. hodnota log μ medzi 3,47 a 3,54 a z tohto dôvodu bude ďalej udávaná teplota zodpovedajúca log μ = 3,5). Okrem toho komplikuje viskozita nad 3 000/3 500 poise priechod materiálu priechodovými otvormi rozvlákňovača.

Naproti tomu nesmie byt materiál v okamihu stenčovania do vlákien príliš tekutý. Pod hodnotou 100 poise (log μ - 2) a niekedy i experimentálne pod 200 - 320/350 poise (log μ = 2,3 až log μ = 2,5) bude minerálny materiál tvoriť kvapôčky, ktoré budú prítomné vo výrobku vo forme nezvláknených častíc. Pri praktickej práci podľa vynálezu boli pozorované miery výskytu nezvláknených častíc nižšie ako 10 % hmotnosti pri viskozitách okolo 100 poise a miery výskytu nezvláknených častíc nižšie ako 5 % hmotnosti pre viskozity vyššie ako 320/350 poise. Je treba poznamenať, že táto medza 100 poise je relatívne vysoká a charakteristická pre vynález. Pri vonkajšom odstreďovaní sa materiál spracováva pri viskozitách tak nízkych m ako je niekoľko desiatok poise a ako bolo uvedené, vytvára sa veľké množstvo nezvláknených častíc. Rad materiálov horninového typu vykazuje viskozity pod touto medznou hodnotou 100/320 (350) poise pri ich teplotách likvidu. Sú tak nezvlákniteľné, ak sa ako zvyčajne stanovuje teplota likvidu ako minimálna teplota pre rozvlákňovanie. Vynález dovoľuje pracovať pri oveľa nižších teplotách a pracovať tak v rozmedzí s dobrou viskozitou.

Uvedený problém materiálu separujúceho sa do kvapôčok a výsledná medza 100/320 (350) poise sa vzťahuje nielen na okamih, kedy materiál prechádza otvormi odstredivého rozvlákňovača, ale tiež v priebehu celej doby trvania jeho stenčovania do vlákien, ku ktorému dochádza mimo odstredivého rozvlákňovača. Musí byť tiež postarané o to, aby odstredivý rozvlákňovač nebol v nadmerne horúcom prostredí, ktoré by nežiaducim spôsobom znížilo viskozitu materiálu.

Vynález sa tiež vzťahuje na kompozície, ktoré sú vhodné pre rozvlákňovanie vnútorným odstreďovaním. Kompozície, ktoré uspokojujú kritériá vynálezu sú tie, ktoré majú teplotu likvidu nad 1 200 ’C a pri teplote likvidu viskozity pod 5 000 poise alebo i 3 000 poise a 2 000 poise a ktoré majú rozdiel najmenej 50 ’C medzi teplotou zodpovedajúcou viskozite 100 poise a kryštalizačnou teplotou v podchladenom stave. Toto bezpečnostné rozhranie najmenej 50 ’C kompenzuje nevyhnuteľné výchylky rovnovážnej teploty odstreďovaného rozvlákňovača. Hlavne je dávaná prednosť kompozíciám s rozdielom najmenej 50 ’C medzi teplotou zodpovedajúcou viskozite 3 20 poise a kryštalizačnej teplote v podchladenom stave. Prednosť je dalej dávaná kompozíciám, pre ktoré je pracovné pásmo definované na relatívne nÍ2kej úrovni, napríklad nižšej ako 1 350 ’C a s výhodou i nižšou ako 1 300 ’C, a to vzhľadom k problémom s tepelnou odolnosťou materiálu odstredivého rozvlákňovača. Takto vymedzené kompozície sú v typickom prípade tzv. horninové (skalné) kompozície získavané z jedného alebo viac prírodných minerálov a zbavené alebo aspoň takmer prísad a hlavne bez sodných prísad.

Aby sa udržiavala rovnovážna teplota odstredivého rozvlákňovača medzi týmito medznými hodnotami, je potrebné ho ohrievať, i ked roztavený minerálny materiál už sám tvorí veľmi značný zdroj tepla. Na tento účel sú s výhodou v kombinácii používané rôzne ohrievacie zariadenia.

Mimo odstredivého rozvlákňovača ide hlavne o prstencový horák, s výhodou s vnútorným spaľovaním a vytvárajúci prstencový plynný prúd s vysokou teplotou v susedstve hornej strany obvodovej steny odstredivého rozvlákňovača. S výhodou je horúci plynný prúd smerovaný nielen tak, aby prechádzal okolo obvodovej steny odstredivého rozvlákňovača, ale tak, aby tiež obklopoval časť spojovacieho pásu, alebo tulipánovitej plášťovej steny spájajúcej obvodovú stenu s prírubou, ktorá je použitá na upevnenie odstredivého rozvlákňovača na jeho nosnom hriadeli (v prípade odstredivého rozvlákňovača bez dna) alebo s hornou výstužnou objímkou (v prípade odstredivého rozvlákňovača poháňaného prostredníctvom jeho dnovej steny), takže tieto časti sú tiež zahrievané.

Na tento účel môžu byť použité prídavné horáky, ktorých plamene sú orientované na spojovaciu tulipánovitú stenu. Ďalším riešením je usporiadať vonkajší horák vo väčšej vzdialenosti od hornej strany obvodovej steny, takže prúd plynov je už trocha rozšírený pred tým, ako sa priblíži k odstredivému rozvlákňovaču a odtiahne zodpovedajúcu časť spojovacej steny. Tu je však treba udržiavať vzdialenosť tak malú, aby bolo možné udržať dobrú presnosť narážania plynného prúdu. Podlá tretieho variantu vynálezu môže byť použitý prstencový vonkajší horák, ktorého vnútorná kanálová časť má menší priemer ako je vonkajší priemer odstredivého rozvlákňovača. V tomto prípade môže byť napríklad použitý horák s predĺženými šikmými vypúšťacími hubicami na vymedzovanie rozširujúceho sa prúdu horúcich plynov.

Opäť na vonkajšej strane odstredivého rozvlákňovača je s výhodou umiestnený indukčný ohrievač opatrený prstencovitým magnetom pre priechod elektrického prúdu s vysokým alebo s výhodou stredne velkými kmitočtom. Ako je známe, prstencový magnet môže byť uložený bezprostredne pod odstredivým rozvlákňovačom a sústredne s ním. Kombinácia týchto dvoch ohrievacích zariadení podstatne prispieva k tepelnej rovnováhe odstredivého rozvlákňovača a je treba poznamenať, že účinnost týchto zahrievacích zariadení je tým lepšia, čím bližšie sú usporiadané v blízkosti odstredivého rozvlákňovača a že týmto spôsobom vonkajší horák prevažne zahrieva hornú časť odstredivého rozvlákňovača, zatial čo prstencový magnet sám prevažne zahrieva dolnú časť odstredivého rozvlákňovača. Pretože bolo zistené, že je velmi ťažké zahrievať hornú stranu obvodovej steny bez zahrievania všetkých okolných kovových časti, ktoré sú najmä obklopené horúcim plynným prúdom, popísaný podvojný zahrievací systém vylučuje technologické problémy.

Iný ďalší podstatný rozdiel medzi týmito zahrievacími zariadeniami spočíva v ich účinku na teplotu plynu v okolí zvlákňovača. Indukčný ohrievač v tomto ohiade nemá praktický účinok a neprispieva preto ohrevu okolia okrem malej miery ohrevu sálaním. Prstencový vonkajší ohrievač naproti tomu musí nevyhnutne zahrievať okolie do značnej miery, hoci sekundárny vzduch nasávaný otáčavým pohybom odstredivého rozvlákňovača a vysokou rýchlosťou prstencového plynného prúdu sám potom narušuje privádzanie tepla prstencovým vonkajším horákom do okolia. Kvôli optimálnej kvalite vlákna, hlavne s ohladom na mechanickú odolnosť, však nie je výhodné, ak sú vlákna vystavené nadmerne horúcemu okoliu bezprostredne po výstupe z odstredivého rozvlákňovača. Z týchto hladísk je teplota plynu vypúšťaného z prstencového vonkajšieho horáku s výhodou obmedzená.

S ohladom na vysoké pracovné teploty nemusí vonkajšie zahrievacie zariadenie stačiť na udržovanie tepelnej rovnováhy odstredivého rozvlákňovača. Tento nedostatok môže byť odstránený tým, že je vo vnútri odstredivého rozvlákňovača umiestnené prídavné zahrievacie zariadenie. Tento prídavný prívod tepla je s výhodou dosiahnutý prostredníctvom rozbiehavého vnútorného horáka, usporiadaného sústredne s nosným hriadelom odstredivého rozvlákňovača, ktorého plamene sú orientované na vnútornú stranu obvodovej steny. S výhodou pomer paliva a vzduchu je zriadený tak, že koreň plameňa je uložený v bezprostrednom susedstve vnútornej steny. Ďalej je s výhodou uložený na vnútornej stene tulipánovitej plášťovej steny určitý počet výbežkov, slúžiacich ako prídržný prostriedok plameňa. Rozbiehavý vnútorný horák prispieva s výhodou medzi 3 a 15 % tepelného prívodu pri pokračujúcom plynulom chode, pokial nie je odvodzovaný od roztaveného minerálneho materiálu. Toto len menšieho významu, ale tento s mimoriadnou presnosťou, je usporiadaný presne v požadovanom mieste a je preto mimoriadne účinný.

sa ukazuje ako príspevok prívod tepla sa deje

Rozbiehavý vnútorný horák použitý v priebehu rozvlákňovania s výhodou doplňuje centrálny vnútorný horák známy zo známeho stavu techniky, kde je však výlučne používaný v priebehu spúšťacej fázy a v princípe je určený na zahrievanie dnovej steny odstredivého rozvlákňovača, alebo rozdelovacieho prostriedku slúžiaceho ako dnová stena a zvyčajne označovaného ako pohárik alebo všeobecnejšie stredná plocha odstredivého rozvlákňovača. Stredný vnútorný horák predohrieva pohárik alebo dnovú stenu pred tým, ako dôjde k privádzaniu roztaveného minerálneho materiálu. Podľa vynálezu je stredný horák s výhodou prstencový horák so zbiehavým plameňom, usporiadaný medzi nosným hriadeľom rozvlákňovača a rozbiehavým stredným vnútorným rozvlákňovačom.

V priebehu spúšťacej fázy sa rozumie, že sa používajú tiež vonkajšie ohrievacie zariadenia. V prípade potreby je možné použiť plameňové prívodné rúrky alebo podobné zariadenia ako prídavné horáky. Rozbiehavý vnútorný horák sa samozrejme tiež používa v priebehu kritickej spúšťacej fázy, kedy tepelný prívod roztaveného minerálneho materiálu ešte nie je k dispozícii.

Pretože spracovávané materiály v určitých prípadoch majú nízke viskozity v porovnaní s viskozitami skiel zvyčajne spracovávaných vnútorným odstreďovaním, je treba zriadiť výrobnú kapacitu každého otvoru odstredivého rozvlákňovača zodpovedajúcim zvolením rozmerov zodpovedajúcich otvorov. Otvory tak zvyčajne majú priemer medzi 0,7 a 1,2 m, za účelom udržiavania výrobnej kapacity okolo 1 kg na deň a na otvor skiel s viskozitami rádovo 1 000 poise. Pre materiály podľa vynálezu je dávaná prednosť používať odstredivý rozvlákňovač s priemermi otvorov medzi 0,15 mm a 0,7 mm a hlavne medzi 0,15 mm a 0,4 mm.

Odstredivé rozvlákňovače použité na vykonávanie procesu podľa vynálezu sú s výhodou založené na tepelne odolných zliatinách alebo keramických materiáloch. Použiteľné materiály sú monolitické keramické materiály, hlavne nitrid kremíka typu RBNS (reakčné spájaný nitrid kremíka - Reaction Bonded Silicon Nitride - získaný slinovaním kremíkového prášku v dusíkovej atmosfére) typu Si₃Na₄ alebo typu SIALON, napríklad nasledujúceho chemického zloženia vyjadreného v hmotnostných percentách:

- Si

- Al

- Y

- O

- N

- Fe

- Ca+Mg

49,4 hmotn. %

4,2 hmôt. %

7,25 hmotn. %

4,0 hmotn. %

35,0 hmotn. % < 2 000 dielov na milión < 1 000 dielov na milión

Tiež môžu byť použité iné nitridy kremíka. Výrobok môže byť napríklad zhotovený slinovaním, čo je výrobný postup, ktorý dovoluje získať výrobky s relatívne zložitými tvarmi a poskytuje možnosť pripravovať otvory od začiatku tým, že sú udržiavané volné prostredníctvom tyčí, ktoré sa vyťahujú po tom, čo boli výrobky zhotovené, pričom priemery otvorov sú nakoniec opracované diamantovým nástrojom. S výhodou sú použité neporézne keramické materiály, ktorých objemová hustota je čo možno najbližšie ich teoretickej maximálnej hustote, čo má za následok, že sa jedná o menej lahko korodujúce predmety. Tento druh materiálu môže byť použitý do teplôt okolo 1 300 ’C.

Ďalšia kategória keramických materiálov použitých v rámci vynálezu sú kompozity s keramickou základnou hmotou a vláknitou výstužou, ktoré majú značne zlepšenú tuhosť a tvrdosť v porovnaní s monolitickými keramickými materiálmi. Hlavne sa na tento účel hodia keramické materiály SiC-SiC alebo SiC-C so základnou hmotou karbidu kremíka, vystuženou vláknami tiež pozostávajúcimi z karbidu kremíka (SiC-SiC) alebo uhlíka (SiC-C). Výrobok sa napríklad vyrába počiatočným rozkladaním plynného predchodcu, ktorý sa po ukladaní keramizuje v predvýrobku zhotovenom impregnovaním stĺpca prilahlých tkanivových vrstiev z vlákien z karbidu kremíka alebo uhlíkových vlákien, pričom otvory v obvodovej stene sú s výhodou vytvorené prenikaním laserového zväzku. Takýto keramický materiál môže byť použitý v neoxidujúcich podmienkach pri teplotách vyšších ako 1 200 ’C pre SiC-SiC a vyšších ako 1 400 ’C pre SiC-C.

V určitom počte prípadov stačí, ak dovoľuje materiál teplotu

100 až 1 200 ’C pri plynulej prevádzke. V týchto prípadoch je napríklad možné používať zliatiny na báze kobaltu a zliatiny spevnené karbidom, hlavne karbidmi wolfrárau alebo zliatiny na báze niklu spevnených '. Napríklad môžu byť použité zliatiny

nasledujúceho	typu:
- Ni	10	hmôt.	%
- Cr	29	hmôt.	%
- w	7,5	hmôt.	%
- c	0,25	hmôt.	%
- Co	zvyšok
alebo
- Co	19	hmôt.	%
- Cr	22,5	hmôt.	%
- Al	3,7	hmôt.	%
- W	2	hmôt.	%
- Ti	2,9	hmôt.	%
- C	0,15	hmôt.	%
- Ta	1,4	hmôt.	%
- Nb	1	hmôt.	%
- Ni	zvyšok

Treťou kategóriou materiálov, voliteľných na použitie podlá vynálezu, sú vyššie zmienené zliatiny ODS (zliatiny spevnené disperziou oxidov). Tieto zliatiny ODS sú klasifikované do dvoch veľkých druhov materiálov, a to feritických zliatin, väčšinou založených na železe, ako uvádza ich meno, obyčajne čfalej obsahujúcich chróm a hliník a austenitické zliatiny založené na chróme a nikle.

Volba zliatiny sa vykonáva tak, že sa berie dobre do úvahy teplota odstredivého rozvlákňovača pri pokračujúcom plynulom chode, ale tiež pevnosť proti korózii spôsobená roztaveným minerálnym materiálom a jeho mechanickej pevnostnej vlastnosti.

Ako všeobecné pravidlo poskytujú feritické zliatiny najlepšiu odolnosť proti tečeniu pri vysokých teplotách, ale ich odpor proti tepelnému šoku je relatívne malý. Hlavnou príčinou tepelných šokov, pôsobiacich na odstredivý rozvlákňovač, je spúšťacia fáza, a preto predohrievanie odstredivého rozvlákňovača, ak je patrične vykonávané, silne zmenšuje riziká spojené s tepelným šokom. Oproti tomu sa udáva, že tieto feritické zliatiny musia byť nielen používané s materiálmi, ktoré sa majú rozvlákňovať, ktorých obsah železa a presnejšie povedané oxidov železa, je relatívne vysoký a v každom prípade vyšší ako 3 percentá hmotnosti, lebo inak budú tieto zliatiny veľmi rýchlo korodovať.

Austenitické zliatiny na nikel - chrómovej báze poskytujú oproti tomu výbornú odolnosť voči korózii v porovnaní s kompozíciami bohatými na železo, ako i pri porovnaní s kompozíciami chudobnými na železo. Tiež je ich odolnosť voči tepelnému šoku podstatne vyššia ako u feritických zlúčenín. Oproti tomu je teplotná medza na použitie týchto materiálov badateľne nižšia ako je medza použitia feritických ODS zliatin. Ako bude zrejmé ďalej, bolo však zistené, že táto medzná teplota je celkom často dostatočná.

Oxid dispergovaný v zliatine na vytvorenie spevnenia dispergovaným oxidom je s výhodou oxid yttritý. Obsah oxidu je v týchto materiáloch tradične veľmi nízky. Činí zvyčajne menej ako 1 hmotnostné percento zliatiny.

Feritické ODS zliatiny použiteľné v odstredivých rozvlákňovačoch na zvlákňovanie napríklad kompozícií bohatých na železo, obsahujú nasledujúce hlavné zložky:

C r	13 až 30 hmôt. %
Al	2 až 7 hmôt. %
Ti	menej ako 1 hmôt.
Y2O3	0,2 až 1 hmôt. %
Fe	zvyšok.

Výhodná	zliatina	pozostáva z:
- Fe	74,5	hmôt. %
- Cr	20	hmôt. %
- Al	4,5	hmôt. %
- Ti	0,5	hmôt. %
Y2°3	0,5	hmôt. %

Austenitické zliatiny vynálezu môžu mat napríklad vhodné na použitie pri spôsobe podlá nasledujúce zloženie:

- Cr

- C

- Al

- Ti

- Fe

- ^Y2' - Ni

15 až	35	hmôt.	%
0 až	1	hmôt.	%
0 až	2	hmôt.	%
0 až	3	hmôt.	%

menej ako 2 hmôt. % 0,2 až 1 hmôt. % zvyšok.

Výroba ODS zliatin a tvárnenie výrobkov z týchto zliatin môžu byt vykonávané podl’a postupov podlá známeho stavu techniky.

Materiály, ktoré sú použitelné podlá vynálezu, sú hlavne prírodné čadiče, ale tiež podobné kompozície, ako tie, ktoré sa získavajú pridávaním zložiek k čadiču za účelom ovplyvnenia jeho určitých vlastností, alebo kombináciou materiálov, čim je umožňované reprodukovanie hlavných vlastností čadičov, hlavne ich teplotné chovanie a predovšetkým skutočnosť, že sa topenie dosahuje pri teplotách spravidla nie pod 1 200 ’C. Sú to také minerálne kompozície, ako sú vysokopecové strusky alebo všetky kompozície používané pre výrobu tzv. minerálnej vlny. Dotyčné materiály tiež zahrňujú kompozície vhodné pre názov sklovité. Tieto kompozície sa označujú ako tvrdé sklá, aby sa ukázala obtiažnost vytváraná ich teplotami topenia.

Čadiče a minerály, ktoré sa majú používať v rámci vynálezu, sa v zásade vyznačujú tým, že na rozdiel od sklárskych kompozícii majú relatívne nízky obsah alkalických kovov. Tento obsah zvyčajne nepresahuje 10 % hmotnosti a väčšinou ležia pod 5% hmotnosti. Tento nízky obsah alkalických kovov je jeden z dôvodov, prečo k topeniu dochádza len pri relatívne vysokých Na druhej strane obsah kovov alkalických zemín, hlavne je vyšší ako v sklárskych kompozíciách, čo poskytuje teplotách. CaO + MgO, vysvetlenie pre vysokú teplotu likvidu materiálov pre použitie v rámci vynálezu. Takýto zvyčajne nižší ako 10 alkalických zemín môže obsah kovov alkalických zemín nie je % hmotnosti. Celkový obsah kovov dosiahnuť 35 % hmotnosti i viac.

V prednostných vyhotoveniach vynálezu je tento obsah v rozmedzí od 8,5 do 20 % hmotnosti.

Pokiaľ ide o zložky štruktúry SiO₂ alebo A1₂O₃, ku ktorým musí byť pridaný oxid fosforečný P₂O₅, ^ktorÝ určuje tvrdosť skla, prednostné pomery podlá vynálezu sú nižšie ako 75 %. Bolo zistené, že čadiče sú zvyčajne bohatšie na hliník a sú zodpovedajúcim spôsobom menej bohaté na oxid kremičitý ako sklárske kompozície. Oproti tomu, ako bolo uvedené vyššie, sú tvrdé sklá v rámci použiteľnosti vynálezu, pokial majú rovnaké znaky týkajúce sa ich teplotného chovania a v dôsledku toho potrebujú rovnaké podmienky pre ich výrobu.

Čadiče sa tiež značne odlišujú od sklárskych kompozícií vzhladom k ich vysokým obsahom oxidu železa. Pre pravé čadiče leží tento obsah nad 3 % hmotnosti a zvyčajne nad 6 % hmotnosti.

Ďalším predmetom vynálezu sú rohože z minerálnych vlákien vyrobené z materiálu majúceho vysokú teplotu likvidu, hlavne vyššiu ako 1 200 ’C a nízku viskozitu pri jeho teplote likvidu, ako je viskozita pri teplote likvidu nižšej ako 5 000 a zvyčajne nižšej ako 3 500 poise, majúce obsah nezvláknených častíc s veľkosťami presahujúcimi 100 p.m, ktorý je menší ako 10 % hmotnosti a s výhodou i dokonca menší ako je 5 % hmotnosti. Hlavne sa vynález vzťahuje na rohože s vyššie uvedenými vlastnosťami, ktorých zloženie obsahuje súhrnný obsah kremíka plus hliníka plus oxidu fosforečného v rozmedzí od 67 do 73 % hmotnosti a obsah taviacich prísad CaO + MgO v rozmedzí od 9 do 18 % hmotnosti.

Vynález sa zrejme vzťahuje na rohože s Micronairom F/5g menej ako 6 a s výhodou v rozmedzí od 2,5 do 4.

Vynález sa najmä zameriava na rohože zodpovedajúce kompozíciám definovaným v nasledujúcej tabulke, z ktorých všetky dovoľujú zvlákňovanie pri optimálnych podmienkach z hladiska viskozity vo vnútri zvlákňovača (v rozmedzí od 320/350 do 80 000 poise), bez problému kryštalizácie materiálu vo vnútri odstredivého rozvlákňovača, i ked sa pracuje pri teplote pod 1 300 ’C. Uvedené kompozície sú uvedené v percentách hmotnosti po

strát	e vyplývajúcej	z horenia.
sio2	50.45	51.5	52.9	52.65	54.93	52.60	46.55	48.77	50.80
Fe2°3	10.35	10.1	15.2	6.5	8.3	8.75	8.78	8.80	8.80
Al2°3	17.35	18.0	13.6	19.85	17.17	14.58	14.7	14.65	14.65
MnO	0.17	0.19	0.2	0.1	0.15	0.12	0.17	0.17	0.17
CaO	9.90	8.9	5.75	5.3	7.12	12.20	12.25	12.25	12.25
MgO	7.05	6.4	3.8	3.3	5.10	6.33	6.2	6.2	6.2
Na2O	3.35	3.5	2.7	6.1	3.55	2.24	2.2	2.2	2.2
K2O	0.45	0.61	2.2	5.5	2.19	1.05	1.02	1.02	1.01
TiO2	0.75	0.66	3.0	0.5	1.20	1.82	1.89	1.9	1.9
P2°5	0.15	0.12	0.6	0.1	0.28	0.30	6.21	4	2
	Pojem	rohož z	minerálnej	vlny	je mienený tak	že	zahrňuj

všetky výrobky z minerálnej vlny obsahujúce splstené vlákna bez ohladu na akékolvek nasledujúce spracovanie na zahusťovanie, úpravu do kompaktných útvarov, vytvrdzovanie a pod.

NAHRADNA STRANA

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie vysvetlený v nasledujúcom popise na príklade vyhotovenia s odvolaním na pripojené výkresy, v ktorých znázorňuje obr. 1 až 7 diagramy závislosti viskozity a teploty pre rôzne kompozície, obr. 8a schematický pozdĺžny rez zvlákňovacím zariadením na výrobu sklenenej vlny, známy zo stavu techniky·, obr. 8b schematický pozdĺžny rez, zodpovedajúci obr. 8a, vyhotovením zvlákňovacieho zariadenia podía vynálezu a obr.

diagram ukazujúcikrivku rozpustenia kryštálov ako funkciu času a teploty, obr. 10 diagram ukazujúcipodchladzovaciu teplotu ako funkciu času a obr. 11 diagram ukazujúci problémy spojené s objavovaním sa rôznych druhov kryštálov (diagram závislosti teploty na veíkosti kryštálov).

Príklady vyhotovenia vynálezu

V prvej fáze sa určuje, ktoré kompozície môžu byť použiteľné podía vynálezu. V tabulkách kompozícii na konci popisu sú udané skúšané kompozície (zložky sú udávané v percentách hmotnosti po strate spálením). Pokiaí ide o viskozitu, je udaná teplota zodpovedajúca dekadickému logaritmu hustoty (lg μ) v poisoch.

S výnimkou kompozície 0, ukazujúcej bežnú sklenenú kompozíciu, aká sa zvyčajne rozvlákňuje vnútorným odstreďovaním, majú všetky ďalšie materiály zvýšené teploty likvidu a nízku viskozitu.

Okrem toho ukazujú body v diagramoch závislosti viskozity a teploty na obr. 1 až 7 v týchto tabuľkách, s dekadickým logaritmom viskozít v poisoch a s obmedzením pre každú kompozíciu na teplotné rozmedzie, pre ktoré je experimentálne preukázané, že materiál sa chová podľa Vogel - Fulcher - Tammanovho zákona. Na týchto diagramoch sú medze použitia vynálezu udávané čiarkovanými čiarami. Maximálna použiteľná teplota závisí od odolnosti zliatin rozvlákňovača. Kvôli prijateľnej pracovnej životnosti zliatin typu ODS alebo i keramických typov je horná medza 1 400 ’C.

Hodnota 1 200 'C reprezentujúca dolnú medzu nie je prísna hraničná čiara, ale je založená na skutočnosti, že ide o konečnú medzu dosiahnuteľnú prostredníctvom známych zvyčajných postupov vnútorného odstreďovania, ak je okrem iných nevýhod akceptovaná velmi krátka pracovná životnosť rozvlákňovača.

Nad 3 000 poise (log μ =3,47) nemôže byť kompozícia už uspokojivo spracovávaná dotyčnými postupmi, pretože materiál už netečie otvormi požadovaným spôsobom. Táto horná medza neznamená prakticky dôležité obmedzenie, pretože vyšetrované kompozície majú ovela nižšie viskozity v teplotnom pásme uvažovanom vynálezom.

Dolná medza 100 poise je velmi dôležitá,. Ako bolo uvedené vyššie, stáva sa prakticky nemožným v akomkoľvek prípade pod touto viskozitou, ale často už pri viskozitách menších ako 200 poise (logu = približne 2,3) alebo dokonca 320/350 poisov (log μ = približne 2,5) úspešne stenčovať stužky vystupujúce z otvorov na vlákna. Aby sa dosiahlo rozumné bezpečnostné rozhranie smerom k týmto nízkym viskozitám zabraňujúcim rozvlákňovaniu vnútorným odstreďovaním, je vhodné pracovať s tými kompozíciami, ktoré dovoľujú spracovanie pri viskozitách od 300 do 350 poise.

Pre väčšinu kompozícií sú tiež udávané teploty likvidu, s hodnotami T_L1 a T_L2 zodpovedajúcimi hodnotám teplôt likvidu pre prvé dva pozorované kryštálové druhy. Okrem prípadu kompozície č. 12, kde sú výsledky obrátené, zodpovedá prvá teplota tomu, že sa objavujú spinely a druhá teplota silikátovej fázy. Tieto teploty likvidu boli merané nasledujúcim spôsobom; vzorka 5 gramov rozlámaného materiálu sa zahreje v a zlata počas časového rozpätia rovnovážneho stavu (16 hodín v praktických podmienkach). Táto vzorka sa potom odoberie z pece, nechá sa prudko ochladiť na teplotu okolného prostredia a vyšetruje sa pod mikroskopom. Teplota likvidu potom zodpovedá prahovej teplote medzi horným teplotným rozmedzím, kde nemôžu byt nájdené žiadne kryštály kelimku zo zliatiny platiny dostatočného na vytvorenie a dolným rozmedzím, kde je možné zistiť prítomnosť kryštálov.

V tabuľkách na konci popisu je udaný zvláštny bod na krivke rozpustenia kryštálov ako funkcie času a teploty, ktorý zodpovedá trvaniu 30 minút, t. j. teplote T_gD, ako je vysvetlené vyššie. Celkový tvar tejto krivky je znázornený na obr. 9. Veľmi vysoké teploty zodpovedajú veľmi krátkym časovým rozpätiam. Inými slovami, ked sa vykonáva zvlákňovanie bezprostredne po tavení, t. j. po tom, čo bol materiál uvedený na teploty typicky presahujúce 1 500 ’C počas doby viac ako 30 minút v prípade čadičových materiálov, potom nie je potrebné vykonávať akékoľvek zvláštne spracovanie kvôli rozrušeniu všetkých jadier kryštalizácie. Na druhom konci má táto krivka sklon sa priblížiť k teplote likvidu, čo by zodpovedalo čas rozpustenia rovný nekonečnu. ...

Hodnoty T_gD boli namerané nasledovným spôsobom: Granulárny materiál bol uvedený na teplotu, kde kryštalizovaná. Pe tieto skúšky bol tak teplotu okolo 1 150 ’C na dobu jednej hodiny.

je vzorka vysoko materiál uvedený na S takto vytvorenými kryštálmi bol materiál zahrievaný na teplotu merania a takáto z teplôt merania bola označená ako T_gD, pri ktorej všetky z pred tým vytvorených kryštálov sa rozpustili za 30 minút. Táto hodnota preto udáva teplotu, na ktorú musí byť kompozícia zahriata, aby sa rozpustili vytvorené kryštály, napríklad v chladnom pásme odstredivého rozvlákňovača. V rámci vynálezu je teplota T_gD významná predovšetkým v tom, že zodpovedá minimálnej teplote, na ktorej musí byť vzorka zahrievaná, aby sa rozrušili kryštalizačné jadra v časovom rozpätí 30 minút.

Na obr. 10 je znázornená povaha krivky reprezentujúca podchladzovaciu teplotu ako funkciu času. Najdôležitejšia je skutočnosť, že tento diagram obsahuje prah, nad ktorý môže byť podchladzovacia teplota považovaná za stabilizovanú, kde podchladzovacia teplota môže by považovaná za takú stabilizovanú teplotu pri dvoch hodinách. Stabilizované teploty kryštalizácie podchladením sú pri porovnaní s priebehom čiar T_gurfl a T_gurf₂·

Boli merané nasledujúcim spôsobom: 5 gramov materiálu sa uvedie na teplotu 1 500 ’C, t.j. na teplotu približne 100 - 200 ’C nad teplotou T_TSD1 v kelimku zo zliatiny platiny a zlata, počas doby 30 minút. Teplota pece sa potom zníži na teplotu merania. Zotrvačnosť alebo časová odozva pece je taká, že sa teplota merania dosiahne po nanajvýš štvrť hodine. Po dvoch hodinách zotrvávania na tejto teplote sa roztavený materiál prudko ochladí a vzorka sa pozoruje kvôli prítomnosti kryštálov pod mikroskopom. Pre kompozíciu č. 10 bola nameraná podchladzovacia teplota pre spinelovú fázu, ktorá je vyššia ako je teplota likvidu, t.j. niečo, čo je teoreticky nemožné. Táto nenormálna hodnota je s ohladom na vysoký obsah oxidu boru pravdepodobne dôsledkom zmeny skúšanej kompozície vo fáze predhrievania na 1 500 ’C.

Teplotný rozdiel medzi podchladzovacou teplotou a teplotou likvidu môže byť podlá počiatočnej hypotézy autorov vysvetlený s odvolaním na obr. 11, kde je znázornená povaha kriviek rýchlosti rastu kryštálov (plnými čiarami) a tvorby jadier (čiarkovanými čiarami). Diagram zodpovedajúci tvorbe jadier je posunutý smerom k nižším teplotám vzhladom k diagramu reprezentujúcemu rast kryštálov. Ked sa potom začína na vysokej teplote, ako je vyznačené šípkou na obr. 11, pri ktorej boli všetky jadrá rozrušené (teplota vyššia ako je horná teplota devitrifikácie T_SD), prejde sa najprv pásmom A, kde rýchlosť rastu kryštálov nie je nula s výnimkou bodu likvidu (ktorý prísne zodpovedá nulovej rýchlosti kryštalizácie), ale kde sa tieto kryštály nemôžu vyvinúť vzhladom na nedostatok jadier. Bez reakcie s materiálom kelimku alebo odstredivého rozvlákňovača alebo tiež znečistením z okolia, napríklad vzduchom nesenými časticami, je preto neprítomnosť kryštálov časovo stály jav.

Bolo overené experimentálne, že hodnota podchladzovacej teploty je totožná pre meranie pri 2, 10 alebo 65 hodinách. Pri podchladzovacej teplote sa začínajú objavovať jadrá. Rýchlosť tvorby jadier však môže byt relatívne nízka pre teploty, ktoré nie sú oveľa nižšie ako je podchladzovacia teplota. Dôsledkom je, že sa oneskorene objavujú kryštály, a to s ešte väčším oneskorovaním, pretože je rýchlosť ich rastu stále nízka. To vedie k vysvetleniu, prečo je možné merať viskozitu materiálu i pri teplotách velmi nízko pod teplotou kryštalizácie v podchladenom stave, s krivkami viskozity dosahovanými postupným ochladzovaním materiálu. Ak chladenie pokračuje, dochádza ku konkurencii s inými druhmi kryštálov, ale tie budú rásť počínajúc od prvých už vytvorených kryštálov, s rýchlosťou, ktorá je niekedy velmi vysoká. To je dôvod, prečo by mali byť všetky zahrievacie zariadenia použité tak, aby teplota materiálu nemohla nikdy, ani náhodou a hlavne v priebehu spúšťacej fázy, poklesnúť pod teplotu T^2·

S výnimkou kompozície č. 26, ktorá predstavuje sklenenú kompozíciu, zodpovedajú všetky kompozície v tabulke, použité podlá vynálezu, materiálom s vysokými bodmi topenia, v typickom prípade s teplotami likvidu od 1 200 do 1 400 ’C.

Väčšina skúšaných kompozícii má teploty likvidu (T_L1) mimo rozvlákňovacieho alebo pracovného pásma, alebo aspoň mimo prednostného rozvlákňovacieho pásma. Oproti tomu majú všetky tieto kompozície teplotu kryštalizácie v podchladenom stave, ktorá je zlúčitelná s pásmom rozvlákňovania, ak je toto pásmo definované širokým spôsobom (viskozita od 100 do 3 500 poise). Kompozície č. 3 a 10 však vyžadujú prácu pri viskozitách pod 350 poise, ktoré značne podporujú, ako bolo uvedené vyššie, výskyt guličiek.

Oproti tomu je treba poznamenať, že kompozícia č. 8 je celkom obzvlášť tvrdá s teplotou likvidu nad 1 300 ’C, ale môže byť používaná pre rozvlákňovanie pri relatívne vysokej viskozite, pričom viskozita 3 200 poise sa dosahuje pri teplote 1 268 ’C, ktorá poskytuje prídavné hraničné pásmo väčšie ako 50 ’C pri porovnaní s teplotou kryštalizácie v podchladenom stave.

Výhodné kompozície podlá vynálezu, ktoré tiež dovolujú prácu v teplotnej oblasti najmenej 50 ’C, sú kompozície č. 1, 2, 4, 5, 8, 13, 14, 15 a 16. Pre tieto prednostné kompozície leží celkový obsah oxidu kremičitého plus oxidu hlinitého plus oxidu fosforečného v rozmedzí od 67 do 73 hmotnostných percent. Pre tieto kompozície leží množstvo taviacich činidiel CaO + MgO v rozmedzí od 8,5 do 18 hmôt. %.

Použitie vynálezu je znázornené prostredníctvom obr. 8a a 8b, ukazujúcich schematické znázornenie zariadenia podlá známeho stavu techniky (obr. 8a) a podlá vynálezu (obr. 8b).

Zariadenie použité podlá vynálezu je odvodené od zariadenia tradične použitého na výrobu sklenenej vlny vnútorným _; odstreďovaním, ktoré je podrobne popísané hlavne vo francúzskom patentovom spise FR-B1-2 442 436 a európskom patentovom spise EP-B1-91 382. Toto bežné zariadenie, znázornené schematicky na obr. 8a, pozostáva predovšetkým z odstredivého rozvlákňovača 1, ktorého obvodová stena 2 má väčší počet vypúšťacích otvorov. Obvodová stena 2 je pripojená k prírube 3 cez spojovací pás 4., označovaný ako tulipán vzhladom na jeho tvar. Ako je znázornené na výkresoch, sú obvodová stena 2, tulipán 4 a príruba 3. vytvorené ako celok v jedinom jednotkovom dieli.

Príruba 2 j® uložená na nosnom hriadeli 5, ktorý je v znázornenom vyhotovení dutý a ktorého dutinou je roztavený minerálny materiál privádzaný.

Nosný hriadel 5, alebo i príruba 3, ďalej nesie sústredný rozdelovací prostriedok 6, zvyčajne označovaný ako pohárik alebo kôš. Rozdelovací pohárik 6 s obvodovou stenou, ktorá má relatívne malý počet otvorov s porovnateľne velkými priemermi, slúži ako dnová stena odstredivého rozvlákňovača a rozdeľuje roztavený minerálny materiál tak, že centrálne dodávaný prúd roztaveného minerálneho materiálu je rozdelovaný do väčšieho počtu dielčich malých prúdov a je rozdelovaný na vnútorný obvod obvodovej steny 2.

Odstredivý rozvlákňovač 1 je obklopovaný rôznymi ohrievacími zariadeniami, a to prstencovým magnetom 2 indukčného ohrievača, ktorý obzvlášť zahrieva dnovú čast odstredivého rozvlákňovača 1, hlavne kvôli kompenzovaniu chladenia chladiacim kontaktom okolným vzduchom, ktorý je silne chladený značnými množstvami vzduchu nasávanými otáčaním odstredivého rozvlákňovača 1 a vodou chladeným prstencovým vonkajším horákom 8. Konce kanálových stien 9a 10 vonkajšieho horáku 8 sú usporiadané v malej zvislej vzdialenosti h od odstredivého rozvlákňovača 1, napríklad približne 5 mm, ako je znázornené zjednodušene skicou na hornej ľavej strane obr. 8a.

Prstencový vonkajší horák 8 vyvíja vysokú teplotu a plynný prúd s vysokou rýchlosťou, v podstate orientovaný dole, takže prechádza pozdĺž obvodovej steny 2. Plynný prúd jednak slúži na ohrievanie alebo udržiavanie teploty obvodovej steny 2 a na druhej strane prispieva k stenčovaniu stužiek odstreďovaného zvlákneného roztaveného minerálu na vlákna.

Ako je znázornené na výkresoch, vonkajší horák 8 je s výhodou obklopovaný fúkacím prstencom 11 na chladný vzduch, napríklad stlačený vzduch, ktorého hlavným účelom je obmedzovať radiálne rozpínanie prúdu horúceho plynu, a tým i udržiavať vytvorené vlákna proti tomu, aby sa dostali do styku s prstencovým magnetom.

Tieto prstencové ohrievače odstredivého rozvlákňovača 1 sú doplnené na svojej vnútornej strane vnútorným prstencovým horákom 12, ktorý je uložený vo vnútri nosného hriadeľa 5 a je používaný len v priebehu spúšťacej fázy rozvlákňovačej jednotky pre predohrievanie pohárika 6.

Ako je znázornené na obr. 8b, rozvlákňovacie zariadenie podľa vynálezu pozostáva z rovnakých súčiastok a ďalej budú vysvetlené len rozdiely.

Najnápadnejší rozdiel sa týka polohy prstencového vonkajšieho horáka 13 s kanálovými stenami 14 a 15, ktorých konce sú uložené vo vzdialenosti h¹ nad obvodovou stenou 19, ktorá je zreteľne väčšia ako je vzdialenosť h podľa obr. 8a. Tieto vzťahy sú tiež zjednodušene znázornené skicou na hornej pravej strane obr. 8b. Napríklad je vzdialenosť h' v rozpätí od 15 do 30 mm, pričom hlavne výhodne je rozmedzie od 20 do 25 mm, pretože takáto vzdialenosť ešte dovoľuje vysokú presnosť prietoku plynného prúdu. Ďalej má vnútorná kanálová stena 14 priemer, ktorý je zreteľne menší ako je priemer hornej strany obvodovej steny 19. Pre vedenie plynného prúdu pri jeho vypustení je výstupný otvor vonkajšieho horáka 13 obmedzovaný dvoma šikmými plochami 16 a 17 vzájomne v pravom uhle, napríklad s naklonením smerom von v uhle približne 45°. Aby sa obmedzili problémy s radiálnym rozťahovaním horúceho plynu od vonkajšieho horáka 13., má vonkajšia šikmá plocha len polovičnú dľžku, ako vnútorná šikmá plocha 16 a konči na v podstate zvislej stene 18. Steny 16 a 18 končia vo výške nad odstredivým rozvlákňovačom, ktorá v podstate zodpovedá zvislej vzdialenosti h kanálových stien 9 a 10 bežného vonkajšieho horáku 8 (porov. obr. 8a).

Pri takomto usporiadaní vonkajšieho horáka 12 je zahrievaná nielen obvodová stena 19 odstredivého rozvlákňovača 1¹, ale tiež tulipán, teraz označený ako stena 20, sa zahrieva. Plynný prúd by však nemal stúpať pozdĺž steny 20 a ohrievať nosný hriadeľ, teraz označený ako hriadeľ 22, odstredivého rozvlákňovača, teraz označeného ako rozvlákňovač 1' . Aby sa tomu predišlo, môže byť použitý prstencový výbežok 21 alebo otáčavý tesniaci prvok, umiestnený napríklad v polovici výšky steny 20, pričom táto poloha určuje dĺžku steny 20., ktorá je zahrievaná prstencovým plynným prúdom. Je tiež treba stláčať medzeru medzi podporným hriadeľom 22 a obvodovou stenou 23. Na tento účel môže byť napríklad zavádzaný studený vzduch na hornej strane nosného hriadeľa 22, pričom je dávaná prednosť tomuto zavádzaniu hlavne v smere kolmom na smer osi otáčania, lebo sa tak získa tekutinová bariéra a nie chladný vzduch smerovaný na stenu 20.

Porovnanie medzi obr. 8a a 8b ukazuje ďalší podstatný rozdiel v tom, že je použitý druhý vnútorný horák 25, ktorý je uložený sústredne okolo stredného vnútorného prstencového horáku, slúžiaceho pre ohrev Druhý vnútorný horák plameňmi, ktoré sú teraz označeného ako horák 26 a zvyčajne pohárika, teraz označeného ako pohárik 27.

je prstencový horák s rozbiehavými orientované na vnútorné plochy obvodovej steny 19 a na stenu 20. Usporiadanie plameňov je s výhodou optimalizované výbežkami 29 na vnútornej strane steny 20, ktoré slúžia ako prostriedky na zadržiavanie plameňa.

V prípade vyhotovenia z obr. 8b má pohárik 27 relatívne hrubú dnovú stenu 28., ktorá je napríklad vytvorená z keramickej dosky alebo tepelne odolného betónu za účelom rýchlej erózie roztaveným minerálnym materiálom. Okrem toho slúži táto hrubá dnová stena 28 ako tepelná izolácia a zabraňuje preto ochladzovaniu vnútra dnovej steny vzhľadom k plynnému alebo vzduchovému prúdu vyvolávanému alebo nasávanému otáčaním odstredivého rozvlákňovača ľ.

boli doby pobytu rozvlákňovača čo

Konečne je možné si všimnúť to, že tvar odstredivého rozvlákňovača bol s výhodou trochu obmenený za tým účelom, aby roztaveného materiálu vo vnútri odstredivého možno najkratšie. Táto obmena môže hlavne spočívať v zmenšení celkovej výšky obvodovej steny, pre totožnú celkovú výšku perforáciou, a to takým spôsobom, aby sa udržiaval posledný rad otvorov blízko pri dne odstredivého rozvlákňovača za účelom vylúčenia pásiem, kde by mohlo dochádzať k uviaznutiu materiálu.

Boli vykonané skúšky rozvlákňovaný, zodpovedajúci zariadenia a odchýlkami v v nasledujúcich tabuľkách, s odstredivými rozvlákňovačmi s materiálom, ktorý má byť kompozícii č. 2 s vlastnosťami pracovných podmienkach zhrnutými Tieto skúšky boli vykonané len s priemerom 200 mm a s vonkajším horákom so vzdialenosťou kanálovej steny 6,5 mm. Roztavený minerálny materiál tečie na kôš alebo pohárik s priemerom 70 mm s obvodovou steou perforovanou 150 otvormi. Prietokový rozsah rozbiehajúcich sa vnútorných horákov IB je uvedený v normových kubických metroch za hodinu. Zbiehavý vnútorný horák bol použitý len v priebehu predhrievacieho obdobia.

Horúce a nízkoteplotné body zodpovedajú extrémnym teplotám zaznamenaným na obvodovej stene.

Je treba poznamenať, že teplota roztaveného materiálu alebo skla bola meraná termoólánkom umiestneným na výstupe z pece v okolo 2 metroch od dna pohárika, pred tým správne kalibrovaným. Teploty udávané pre odstredivý rozvlákňovač a prúd plynu vonkajšieho horáku sú naproti tomu merané pomocou optického pyrometra s miznúcim vláknom, kalibrovaným vzhladom k čiernemu telesu. Vzhladom k násobným turbulenciám vyplývajúcim z plynných prúdov nemôžu byť merané hodnoty úplne presné, na druhej strane však určite zodpovedajú v relatívnych hodnotách porovnaniu medzi rôznymi skúškami.

Na druhej strane musí byť brané na zreteí, že zaznamenávané hodnoty zodpovedajú hodnotám v rovnováhe merané po najmenej 15 minútach napájania, pri odstredivom rozvláknovači a poháriku predohriatymi prostredníctvom všetkých dostupných ohrevových zariadení (s výnimkou rozbiehavého vnútorného horáka pre prvú skúšku).

Odstredivé rozvlákňovače použité pre tieto skúšky boli vyrobené zo zliatin ODS na báze niklu, austenitického typu, s 30% chrómu, teplotou topenia 1 380 ’C, pevnosťou v pretrhnutí 130 MPa pri 1 150 ‘C, odolnosťou voči tečeniu 70 alebo 55 MPa po 1 000 hodinách pri 1 150 ’C a 1 250 ’C a ťažnosti 5 % pri teplote 1 250 ’C.

V prípade feritickej zliatiny obsahuje zliatina ODS železný základ s 20 % chrómu a 5 % hliníka. Jej teplota topenia je 1 480’C, jej pevnosť v pretrhnutí 110 MPa pri 1 150 ’C, jej odolnosť voči tečeniu po 1 000 hodinách rovná 60 alebo 50 MPa po 1 000 hodinách pri 1 150 ’C a 1 250 ’C a jej ťažnosť je 3 % pri 1 250 ’C.

Pokiaľ ide o kvalitu vyrobených vlákien, hodnota F/5g zodpovedá metóde Micronaire. Micronaire je štandardná metóda pre charakterizovanie jemnosti vlákien a bežne používaná výrobcami minerálnej vlny. Pokiaľ ide o podrobnosti, je možné sa odvolať na nemeckú normu DIN 53941 Bestimmung des Micronairu) a americkú normu ASTM D 1448 cotton fibers (Určovanie Micronairu Napríklad tzv. ľahké izolačné výrobky

Micronaire (Určovanie Micronaire reading of bavlnených vlákien), zo sklenenej vlny, u ktorých je hlavné kritérium tepelný odpor (zvitkové výrobky s hustotou menej ako 40 kg/m³) sú často založené na minerálnej vlne s Micronaire 3, zatiaľ čo ťažšie výrobky, pre ktoré sa požaduje značná mechanická odolnosť, sú založené na vláknach s Micronaire 4.

Prvá skúška s veľmi horúcim sklom a odstredivým rozvlákňovačom, v podstate zahrievaným prstencovým vonkajším horákom konštruovaným podľa obr. 8a, umožnila výrobu minerálnej vlny dobrej kvality s malým obsahom nezvláknených kusov, ale s veľmi krátkou životnosťou odstredivého rozvlákňovača. Po len 30 minútach muselo byť rozvlákňovanie zastavené, pretože väčšina otvorov bola zanesená. V priebehu analýzy bolo prídavné zistené, že sa odstredivý rozvlákňovač v niektorých miestach roztavil. Teplotné podmienky tak boli súčasne príliš vysoké (veľmi vysoká teplota skla) a príliš nízke (odstredivý zvlákňovač s len 1 200 ’C).

Ďalším pozoruhodným bodom je teplota odstredivého rozvlákňovača pri spustení. Pri usporiadaní skúšky 1 bolo totiž predhrievanie odstredivého zvlákňovača dosiahnuté len pomocou vonkajších ohrievacích zariadení a zbiehajúceho sa vnútorného horáku. Za týchto podmienok bola najteplejším bodom teplota nižšia ako 950 ’C a boli dalej pozorované nízke body pod 900’C, takže začiatok prívodu vyvoláva veľký tepelný šok a konkrétne riziká zanášania.

Z tohto dôvodu bol v priebehu predohrevu a v priebehu rozvlákňovania v nasledujúcich skúškach použitý rozbiehavý vnútorný horák. Za týchto podmienok bolo možné zvýšiť teplotu obvodovej steny odstredivého rozvlákňovača o okolo 200 ‘C, čím sa uviedla na približne 1 150 ’C, takže len -čo napájanie začalo, bola teplota materiálu vždy vyššia ako kryštalizačná teplota v podchladenom stave pre spinelovú fázu (1 250 ’C).

Následné pokusy boli inak vykonávané s vonkajším horákom podlá vynálezu. Ako je zrejmé z tabuliek, toto usporiadanie dovolilo zvýšenie teploty perforovanej steny odstredivého rozvlákňovača velmi podstatne, zatial čo súčasne došlo k zníženiu teploty skla. Obe použité zliatiny poskytli uspokojivé výsledky, t.j. niečo, čo bolo relatívne neočakávané pre najmenej tepelne odolnú austenitickú zliatinu.

Účinnosť takýchto opatrení bola okamžitá, so životnosťou odstredivého rozvlákňovača trvajúcou od 13 hodín 30 minút v skúške 2 a 26 hodín v skúške 3, s nižšou teplotou skla, ale s ovela väčším pôsobením ohrievacích zariadení.

Najlepšie výsledky sa dosiahli s teplotou odstredivého rozvlákňovača okolo 1 260 až 1 270 ’C (pre túto kompozíciu leží viskozita medzi 350 a 1 000 poise medzi 1 300 ’C a 1 216 ’C, teda dostatočne vo vnútri pásma zvlákňovania). Táto teplota je výrazne pod teplotou likvidu (1 290 ’C) a je zjavne vyššia ako je horná kryštalizačná teplota v podchladenom stave.⁰

Skúšky 3a 4 boli vykonané s obmedzenou teplotou s bodmi meranými pod hodnotou ^TSURF1* ^To ukazuje, že - je možné rozvlákňovať i v priebehu časových období presahujúcich dvadsať hodín v kritických podmienkach, pri . súčasnom zostavami nad kryštalizačnou teplotou v podchladenom stave silikátovej fázy. Je však treba ďalej poznamenať, že neurčitosti presnosti merania nabádajú k určitej opatrnosti pri interpretácii.

Životnosti odstredivého rozvlákňovača sa začínajú zvyšovať, keď sa priemery otvorov zmenšujú. Medzi skúškou 4 a skúškou 5 sa tak životnosť odstredivého rozvlákňovača viac ako zdvojnásobila z 23 hodín na viac ako 50 hodín (rozvlákňovanie bolo úmyselne prerušené). Podlá vynálezu je výhodný priemer menši ako 0,4, pričom súčasne zostáva väčší ako 0,1 mm.

Bolo možné konštatovať, že najlepšie výsledky boli dosiahnuté vyvážením rôznych zdrojov prívodu tepla, hlavne spracovaním pri relatívne veľkom prietoku plynu pre vnútorný horák (avšak v každom prípade pri sotva desatine prietoku vo vonkajšom horáku) a pri podobne velkom množstve energie privádzanom do prstencového magnetu.

Použitie zásad vynálezu je obzvlášť výhodné v spojení so súbežnou prihláškou vynálezu Spôsob a zariadenie na výrobu minerálnej vlny a minerálna vlna ním vyrobená rovnakého prihlasovateľa, na ktorú sa tu odvolávame.

	Skúška 1	Skúška 2	Skúška 3
Rýchlosť odťahu	3.0 t/deň	4.0 t/deň	4.8 t/deň
Sklo	1 570 ’C	1 545 ’C	1 520 ’C
Zliatina	austenit.	austenit.	ferit.
Počet otvorov	10 800	9 000	9 000
Priemer otvorov	0.4 mm	0.4 mm	0.4 mm
Vonkajší horák:	Obr. 8a	Obr. 8b	Obr. 8b
Rozbiehavý vnútorný
horák	0	2.6 Nnr/h	2.6 Nnr/h
Horúci bod	1 200 ’C	1 280 ’C	1 265 ’C
Dolný bod	nemer.	1 285 ’C	1 230 ’C
F/G g	2.65	3.3 3	.5
Priemerný φ	4.2 μπι 4	. 7 μπι 4 .	7 μπι
Podiel
častíc >100 μπι:	1.5 %	2.8 %	4.0 %

A

B

	Skúška 4	Skúška 5	Skúška 6
Rýchlosť, odtahu	5.9 t/deň	5.8 t/deň	5.8 t/deň
Sklo	1 490 ’C	1 475 ’C	1 490 ’C
Zliatina	ferit.	austenit.	austenit.
Počet otvorov	9 000	9 000	9 000
Priemer otvorov	0.35 mm	0.3 mm	0.3 mm
Vonkajší horák:	Obr. 8a	Obr. 8b	Obr. 8b
Rozbiehavý vnútorný
horák	2.5 Nnr/h	2.6 NmJ/h	3.5 nr/h
Horný bod	1 275 ’C	1 280 ’C	1 290 ’C
Dolný bod	1 210 ’C	1 255 ’C	1 240 ’C
F/Gg	3.5	3.0	3.1
Priemerný φ	4.7 um	3.2 um	4.5 u®
Podiel
častíc >100 um:	3.1 %	. 1.5 %	0.6 %

>

Claims (27)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   7>ť 4

   1. Spôsob výroby minerálnej vlny z materiálu, ktorý je vysoko tekutý pri zvýšenej teplote likvidu, hlavne nad 1 200 ’C, s viskozitou menšou ako 5 OO.ftt-S·· - pri teplote likvidu, pri ktorom sa roztavený minerálny materiál po rozrušení všetkých jadier kryštalizácie vedie do odstredivého rozvlákňovača, ktorého stena obsahuje väčší počet otvorov s malými priemermi, ktorými je tento roztavený materiál odstreďovaný pri vytváraní ktoré sú v danom prípade vystavené prídavnému stenčovaciemu účinku pomocou s výhodou horúceho plynného prúdu, prúdiaceho pozdĺž uvedenej obvodovej steny uvedeného odstredivého rozvlákňovača a vytváraného sústredným prstencovým vonkajším horákom, pričom sa teplota rozvlákňovača pri pokračujúcom chode udržiava na rovnovážnej hodnote, ktorá je menšia alebo rovná teplote, pri ktorej je viskozita roztaveného minerálneho materiálu 10.?čt\S a vyššia, ako je kryštalizačná teplota v podchladenom stave uvedeného materiálu, ktorý sa má rozvlákňovať.
2. 2. Spôsob podlá nároku 1, vyznačujúci sa tým, že pred privádzaním do rozvlákňovača sa materiál uvádza na teplotu, ktorá je vyššia alebo rovná hornej teplote devitrifikácie (T_SD) materiálu na dobu najmenej 30 minút, takže sa rozruší akékolvek jadro kryštalizácie, ktoré sa v ňom mohlo vytvoriť.
3. 3. Spôsob podía nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že teplota kryštalizácie v podchladenom stave uvedeného materiálu, ktorý sa má rozvlákňovať, sa volí tak, aby bola rovná teplote stabilizovanej kryštalizácie v podchladenom stave.
4. 4. Spôsob podía ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že prívod energie do odstredivého rozvlákňovača sa dosahuje sčasti vnútornými ohrevovými zariadeniami pracujúcimi v priebehu rozvlákňovania.
5. 5. Spôsob podl'a nároku 4, vyznačujúci sa tým, že vnútorné ohrevové zariadenia sú tvorené hlavne rozbiehavým vnútorným horákom.
6. 6. Spôsob podlá nároku 5, vyznačujúci sa tým, že plamene uvedeného rozbiehavého vnútorného horáku sú vytvárané v bezprostrednom susedstve vnútornej strany obvodovej steny odstredivého rozvlákňovača.
7. 7. Spôsob podlá nároku 5 alebo 6, vyznačujúci sa tým, že plamene uvedeného rozbiehavého vnútorného horáku sú udržiavané v susedstve vnútorného povrchu uvedenej obvodovej steny odstredivého rozvlákňovača prostriedkami na zadržiavanie plameňov umiestnenými na vnútornom povrchu plášťovej steny uvedeného odstredivého rozvlákňovača, majúcej tulipánovitý tvar.
8. 8. Spôsob podlá ktoréhokoívek z nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa tým, že uvedený prstencový vonkajší horák je umiestnený v odstupe okolo 15 až 20 mm od hornej strany uvedenej obvodovej steny odstredivého rozvlákňovača.
9. 9. Spôsob podl’a ktoréhokoívek z nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa tým, že uvedený vonkajší prstencový horák obsahuje vnútornú a s výhodou tiež vonkajšiu vypúšťaciu kanálovú stenu na vypúšťanie horúcich plynov s priemerom menším, ako je priemer hornej strany uvedenej obvodovej steny uvedeného odstredivého rozvlákňovača.
10. 10. Spôsob podlá ktoréhokoívek z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že uvedený prstencový vonkajší horák obsahuje vypúšťacie kanálové steny pre horúci plynný prúd, predĺžené šikmými vypúšťacími hubicami vymedzujúcimi rozširujúci sa vypúšťací prúd horúcich plynov.
11. 11. Spôsob podlá ktoréhokoľvek z nárokov 8 až 10, vyznačujúci sa tým, že spätnému prúdeniu horúcich plynov pozdĺž nosného hriadeľa uvedeného odstredivého rozvlákňovača je bránené tesniacim výbežkom alebo otáčavým tesnením.
12. 12. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 11, vyznačujúci sa_; tým, že uvedený odstredivý rozvlákňovač môže byť ďalej zahrievaný prostredníctvom prstencového indukčného ohrievača.
13. 13. Spôsob podlá ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 12, vyznačujúci sa tým, že uvedený roztavený minerálny materiál sa privádza do rozdelovacieho prostriedku alebo pohárika, ktorého dnová stena je chránená doskou z tepelne odolného izolačného materiálu, hlavne materiálu založeného na keramickom materiáli alebo tepelne odolnom betóne.
14. 14. Spôsob podlá ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 13, vyznačujúci sa tým, že odstredivý rozvlákňovač je tvarovaný tak, aby sa vylúčili pásma, kde roztavený materiál môže viaznuť.
15. 15. Spôsob podlá ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 14, vyznačujúci sa tým, že odstredivý rozvlákňovač pozostáva zo zliatiny na báze kobaltu spevnenej karbidmi, hlavne karbidmi volfrámu.
16. 16. Spôsob podlá ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 14, vyznačujúci sa tým, že odstredivý rozvlákňovač pozostáva zo zliatiny na báze niklu spevnenej '.
17. 17. Spôsob podlá ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 14, vyznačujúci sa tým, že uvedený odstredivý rozvlákňovač pozostáva z keramického materiálu.
18. 18. Spôsob podlá nároku 17, vyznačujúci sa tým, že uvedený odstredivý rozvlákňovač pozostáva z keramického materiálu typu nitridu kremíka.
19. 19. Spôsob podľa nároku 17, vyznačujúci sa tým, že uvedený odstredivý rozvlákňovač pozostáva z keramického materiálu typu SiC-SiC alebo typu SiC-C.
20. 20. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 14, vyznačujúci sa tým, že uvedený odstredivý rozvlákňovač pozostáva zo zliatiny spevnenej disperziou oxidov (ODS).
21. 21. Spôsob podľa nároku 20, vyznačujúci sa tým,že odstredivý rozvlákňovač pozostáva z feritickej ODS zliatiny s nasledujúcimi hlavnými zložkami:

    Cr 13 až 30 hmôt. % Al 2 až 7 hmôt. % Ti menej ako 1 hmôt. ^Y2°3 0,2 až 1 hmôt. % Fe zvyšok.
22. 22. Spôsob podľa nároku 20, vyznačujúci sa tým, že odstredivý rozvlákňovač pozostáva z austenitickej ODS zliatiny

    nasledujúcimi hlavnými zložkami: - Cr 15 až 35 hmôt. % - c 0 až 1 hmôt. % - Al 0 až 2 hmôt. % - Ti 0 až 3 hmôt. % - Fe menej ako 2 hmôt. % ^Y2°3 0,2 až 1 hmôt. % - Ni zvyšok. 23 . Rohož z minerálnej vlny teplotou likvidu vyššou ako 1 200 000 poise pri jeho teplote likvidu,

    vytvorenej z materiálu ’C a viskozitou nižšou ako častíc s veľkosťami väčšími ako 100 um, ktorý je menší ako 10 % hmotnosti, v kompozícii vykazujúcej teplotné rozpätie viac ako

    50 ’C medzi teplotou zodpovedajúcou viskozite 1C a hornou kryštalizačnou teplotou v podchladenom stave.
23. 24. Rohož z minerálnej vlny vytvorenej z materiálu s teplotou likvidu vyššou ako 2 000 ’C a viskozitou nižšou ako 5 00 F&-$ pri jeho teplote likvidu, majúca obsah nezvláknených častíc s veľkosťami väčšími ako 100 um# ktorá je menšia ako 5- % hmotnosti, v kompozícii vykazujúcej teplotné rozpätie viac ako 50 “C medzi teplotou zodpovedajúcou viskozite 35 F.t o . a hornou teplotou kryštalizácie v podchladenom stave.
24. 25. Rohož vyznačujúca sa stave je nižšia takže dovoľuje z minerálnej vlny podlá nároku 23 alebo 24, tým, že jej kryštalizačná teplota v podchladenom ako 1 300 ’C a s výhodou rozvlákňovanie pod 1 350 i nižšia ako 1 250 ’C, ’C a s výhodou i pod

    1 300 ’C.
25. 26. Rohož z minerálnej vlny vytvorenej z materiálu s teplotou likvidu vyššou ako 1 200 ’C a viskozitou nižšou ako 5 00 Pľl/ S pri jeho teplote likvidu, majúca obsah nezvláknených častíc s velkostami väčšími ako 100 μιη, ktorý je menší ako 10 % hmotnosti a s výhodou nižší ako 5 % hmotnosti, súhrnný obsah oxidu kremičitého plus oxidu hlinitého plus oxidu fosforečného od 63 do 73 % a obsah taviacich činidiel CaO + MgO od 0,5 do 20 %.
26. 27. Rohož z minerálnej vlny majúcej obsah nezvláknených častíc s velkostami väčšími ' ako 100 μπι pod 10 % hmotnosti a s výhodou pod 5 % hmotnosti, pričom kompozícia zodpovedá jednému z nasledujúcich zložení (údaje v percentách hmotnosti):

    SiO₂ 50.45 51.5 52.9 52.65 54.93 52.60 46.55 48.77 50.80 ^θ2θ3 10.35 10.1 15.2 6.5 8.3 8.75 8.78 8.80 8.80 Al₂°3 17.35 18.0 13.6 19.85 17.17 14.58 14.7 14.65 14.65 MnO 0.17 0.19 0.2 0.1 0.15 0.12 0.17 0.17 0.17

    CaO 9.90 8.9 5.75 5.3 7.12 12.20 12.25 12.25 12.25 MgO 7.05 6.4 3.8 3.3 5.10 6.33 6.2 6.2 6.2 Na₂O 3.35 3.5 2.7 6.1 3.55 2.24 2.2 2.2 2.2 k₂o 0.45 0.61 2.2 5.5 2.19 1.05 1.02 1.02 1.01 tío₂ 0.75 0.66 3.0 0.5 1.20 1.82 1.89 1.9 1.9 ^P2°5 0.15 0.12 0.6 0.1 0.28 0.30 6.21 4 2
27. 28. Rohož z minerálnej vlny podľa ktoréhokoľvek z nárokov 23 až 27, vyznačujúca sa tým, že má Micronaire menší ako 6/5g a s výhodou menší ako 2,5 až 4.