PL179403B1

PL179403B1 - Sposób wytwarzania wyrobów z wlókien szklistych PL

Info

Publication number: PL179403B1
Application number: PL95320958A
Authority: PL
Inventors: Flemming W Tonder; Carsten Jensen; Svend Grove-Rasmussen
Original assignee: Rockwool Int; Rockwool International As
Priority date: 1994-12-12
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 2000-08-31
Also published as: CA2205298A1; EP0797547B1; DK0797547T3; EP0797547A1; GB9425020D0; PL320958A1; AU4342596A; DE69509259D1; RU2140884C1; WO1996018585A1; DE69509259T2; ES2130693T3

Abstract

1. Sposób wytwarzania wyrobów z wlókien szklistych, polegajacy na tym, ze wylewa sie stop mineralny na górny rotor w zespole co najmniej dwóch rotorów, z których kazdy jest zamocowany wokól osob- nego, zasadniczo poziomego walu i odrzuca stop na nastepny rotor w zespole, po czym gotowe wlókna zbiera sie w postaci maty i zageszcza sie te mate, znamienny tym, ze stosuje sie stop o zasadniczo stalym skladzie, przy czym wlókna wytwarza sie na rotorach o polu przyspieszen regulowanym niezalez- nie dla kazdego rotora napedzajacym go osobnym silnikiem, przy czym podczas rozwlókniania stopu stosuje sie naprzemian (A) pole przyspieszen generujace wlókna o sredniej srednicy do 3,5 µ m, a wówczas za- geszczanie maty prowadzi sie do uzyskania lekkiego wyrobu o gestosci do 60 kg/m3 i (B) pole przyspieszen generujace wlókna o sredniej srednicy co najmniej 4 µm. P L 179403 B 1 Fig.1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzana z wyrobów z włókien szklistych, zwanych w skrócie MMVF od angielskiej nazwy Man Made Vitreous Fibres) o szerokim zakresie

179 403 właściwości, przy wykorzystaniu pojedynczej linii produkcyjnej składającej się z jednego lub większej liczby zespołów obracających się rotorów do wytwarzania włókien.

Znany jest sposób wytwarzania wyrobów MMVF ze stopu mineralnego, polegający na tym, że wylewa się stop mineralny na górny rotor wchodzący w skład zespołu obracających, się rotorów, z których każdy jest zamontowany wokół zasadniczo poziomego wału i ustawionych tak, że stop jest odrzucony z górnego rotora na następny rotor, albo kolejno na każdy z następnych rotorów w zespole tak, aby odrzucić włókna od kolejnego lub każdego z kolejnych rotorów, po czym zbiera się włókna w postaci maty (zazwyczaj z użyciem środka wiążącego) i zagęszcza się matę z wytworzeniem pożądanego wyrobu MMVK

Znane są różne konstrukcje zespołu rotorów. Znane jest również zastosowanie dwóch równoległych zespołów wytwarzających włókna, które zbiera się w jedną matę, w jednej linii produkcyjnej.

Włókna zbiera się w postaci maty nanosząc włókna z rotorów w strumieniu powietrza na przepuszczalne sito, po czym można przeprowadzić laminowanie poprzeczne, aby uzyskać grubszą matę. Uzyskaną matę poddaje się obróbce w jednym lub większej liczbie etapów zagęszczenia tak, aby uzyskać gotowy wyrób o pożądanej gęstości.

Etapy zagęszczenia, którym poddaje się matę, mogą obejmować różne kombinacje laminowania, wiązania sprasowywania poprzecznego i sprasowywania przez kalandrowanie, albo inne sposoby zagęszczenia w kierunku grubości. Można je dobrać tak, aby uzyskać gotowy wyrób, zazwyczaj w postaci grubego arkusza, o pożądanej gęstości i pożądanej grubości.

Znanych jest wiele różnych rodzajów wyrobów z MMVF, a warunki produkcji dobiera się w zależności od wymaganego konkretnego rodzaju wyrobu. Tak np. lekkie wyroby przeznaczone przede wszystkim do stosowania jako izolacja cieplna, charakteryzują się zazwyczaj gęstością poniżej około 60 kg/m³ i mogą zawierać stosunkowo niewielką ilość środka wiążącego. Wyroby, w przypadku których wymagana jest sztywność, aby można je było stosować np. jako wyroby konstrukcyjne, mogą charakteryzować się wyższą gęstością, zazwyczaj ponad 100 kg/m3 i mogą zawierać większą ilość środka wiążącego. W pewnych zastosowaniach, takich jak ogrodnicze podłoża wzrostowe, wymagane są stosunkowo sztywne wyroby o małej gęstości.

Teoretycznie pożądane byłoby przeznaczenie jednej linii produkcyjnej do wytwarzania sztywnych wyrobów, dla których odpowiednie warunki działania linii zostały zoptymalizowane, oraz przeznaczyć inną linię produkcyjną do wytwarzania lekkich wyrobów, dla których również odpowiednie warunki działania linii zostały zoptymalizowane.

Jednakże w praktyce przemysłowej często nie jest opłacalne przeznaczanie linii produkcyjnej do wytwarzania jednego rodzaju wyrobu. Wymaga się bowiem, aby dowolna linia produkcyjna umożliwiała wytwarzanie szeregu wyrobów o zakresie od najlżejszych produktów lekkich aż do najcięższych produktów sztywnych.

Zmiany w jakości produktu uzyskiwane w pojedynczej linii produkcyjnej osiąga się zazwyczaj przede wszystkim w wyniku zmiany ilości dodawanego środka wiążącego oraz zmiany warunków zbierania i zagęszczenia włókien. Pewne zmiany w charakterystyce włókien można osiągnąć np. przez zmianę składu stopu tak, aby uzyskać stopy o różnej lepkości, a więc i o różnych właściwościach włóknotwórczych. Jednakże czas niezbędny do zmienienia jednego stopu na drugi zazwyczaj zajmuje znaczącą część czasu produkcyjnego z uwagi na zapas składników tworzących stop, które należy wykorzystać przed doprowadzeniem do całkowitej zmiany stopu, co jest powolne i kłopotliwe.

W związku z tym zazwyczaj albo należy stosować różne linie produkcyjne dla różnych wyrobów, z których każda jest zoptymalizowana dla określonego rodzaju wyrobu, albo też wytwarzać szereg wyrobów na pojedynczej linii produkcyjnej zmieniając środek wiążący i/lub warunki zagęszczenia, ale zasadniczo bez zmiany samych włókien. W szczególności, gdy pojedyncza linia produkcyjna ma być na przemian wykorzystywana do wytwarzania lekkich i sztywnych wyrobów, zespół rotorów i pole przyspieszeń dla każdego rotora należy dobrać optymalnie tak, aby uzyskać właściwe wyniki dla obydwu rodzajów wyrobu, bez

179 403 uwzględniania tego, w jaki sposób charakterystyka włókien mogłaby zapewnić optymalne właściwości użytkowe w przypadku każdego rodzaju wyrobu.

Zespół rotorów (lub każdy z zespołów, gdy jest ich więcej) ma zazwyczaj ustalone położenie, choć znane jest, np. z US 3 159 475, obracane zespołu rotorów wokół zasadniczo poziomego wału, zasadniczo równoległego do wałów rotorów. Zmieniając położenie pierwszego kolejnego rotora w stosunku do górnego rotora można wpływać na tworzenie się włókien. Na średnicę włókien można wpływać zmieniając pola przyspieszeń rotorów - patrz np. WO 92/12939, WO 92/12940 i WO 92/10436.

Zazwyczaj rotory są napędzane jednym lub większą liczbą silników zamontowanych z jednej strony rotorów, np. w sposób przedstawiony w US 5 143 532. Jednakże znane jest również rozwiązanie z silnikiem współosiowym z rotorem, jak to przedstawiono w EP-A-347418.

Pożądana byłaby możliwość wytwarzania na pojedynczej linii produkcyjnej zarówno lekkich, ja i cięższych wyrobów MMVF z użyciem stopu o zasadniczo stałym składzie. W szczególności pożądana byłaby możliwość wytwarzania takich wyrobów z włókien, których charakterystyka byłaby dobrana z uwzględnieniem optymalnych właściwości użytkowych wyrobów, a nie uzależniona od ograniczeń narzuconych przez konieczność wytwarzania obydwu rodzajów wyrobów na pojedynczej linii produkcyjnej.

Zgodnie z wynalazkiem lekkie i inne wyroby MMVF wytwarza się sposobem, zgodnie z którym wylewa się stop mineralny na górny rotor w zespole co najmniej dwóch rotorów, z których każdy jest zamocowany sokół osobnego, zasadniczo poziomego wału i odrzuca stop na następny rotor w zespole, po czym gotowe włókna zbiera się w postaci maty i zagęszcza się tę matę, przy czym sposób ten charakteryzuje się tym, że stosuje się stop o zasadniczo stałym składzie, przy czym włókna wytwarza się na rotorach o polu przyspieszeń regulowanym niezależnie dla każdego rotora napędzającym go osobnym silnikiem, przy czym podczas rozwłókniania stopu stosuje się naprzemian (A) pole przyspieszeń generujące włókna o średniej średnicy do 3,5 pm, a wówczas zagęszczanie maty prowadzi się do uzyskania lekkiego wyrobu o gęstości do 60 kg/m³ i (B) pole przyspieszeń generujące włókna o średniej średnicy co najmniej 4 pm.

Wynalazek jest w części oparty na stwierdzeniu, że można wykorzystać ten sam zestaw rotorów do wytwarzania całkowicie różnych rodzajów wyrobu, oraz optymalizować właściwości włókien dla każdego rodzaju wyrobu poprzez stosowanie zespołu rotorów, w którym każdy rotor jest niezależnie napędzany z regulowanym polem przyspieszeń, oraz regulowanie pól przyspieszeń w taki sposób, aby uzyskać włókna o średnicy optymalnej dla danego rodzaju wyrobu. W szczególności według wynalazku stosując ten sam zestaw rotorów można zoptymalizować proces tak, aby uzyskać lekki produkt o dobrych właściwościach termoizolacyjncyh dzięki małej średnicy włókien, albo wyrób o dużej gęstości lub inny, sztywny zawierający włókna o większej średnicy.

Jakkolwiek istota wynalazku polega na tym, że można na przemian wytwarzać określone wyroby i wyroby z włókien o większej średnicy przy wykorzystaniu tego samego urządzenia, w wyniku prostej zmiany pól przyspieszeń rotorów i ewentualnie innych parametrów procesu, nie ma oczywiście potrzeby, aby w danym dniu pracy wytwarzane były obydwa rodzaje wyrobu. Istotne jest po prostu to, że od czasu do czasu można wytwarzać obydwa rodzaje wyrobu. Ponadto oprócz wytwarzania dwóch określonych rodzajów wyrobów urządzenie można również wykorzystać do wytwarzania innych, pośrednich wyrobów'. Można go również wykorzystać do wytwarzania różnych lekkich wyrobów i/lub różnych wyrobów z włókien o większej średnicy.

179 403

Pole przyspieszeń czyli przyspieszenie dośrodkowe rotora stanowi pole G, przy czym:

gdzie:

r stanowi promień rotora

Ω oznacza prędkość kątową rotora, przy czym

Ω=

2Π« gdzie n oznacza liczbę obrotów/minutę.

Pole przyspieszeń w procesie (B) jest niższe od pierwszego pola przyspieszeń, gdyż wzrost pola przyspieszeń powoduje zmniejszenie średniej średnicy włókna.

Chociaż można zrealizować wynalazek stosując zespół rotorów, w skład którego wchodzi tylko górny rotor i pierwszy rotor, to zazwyczaj zestaw obejmuje dwa, a jeszcze częściej trzy kolejne rotory.

Korzystnie w procesie (B) zagęszczanie maty prowadzi się do gęstości co najmniej 100 kg/m³, a korzystniej do gęstości od 140 do 180 kg/m³.

W procesie (B) korzystnie stosuje się pole przyspieszeń generujące włókna o średnicy

4-5 pm, przy czym do włókien wprowadza się środek wiążący w ilości 2,5-3,5%.

W procesie (A) natomiast korzystnie stosuje się pole przyspieszeń generujące włókna o średmej średnicy 2-3 |on, aagęszczanie prowadzi się do gęstości z0-50 kg/m³, a środek wiążący wprow3dza 213 w iloś^i 1^%.

W aproyalnej pnst.aοi oposobu według wynalazku w procesie (A) dla każdego z rotorów stwuko siy pnlj p:waιkpieazeń ob najmniej dvmklotmn wypsoe esi pola s^rzysdiższeri szSonivw aI'nlWSśa SBę·

Κϋϋγδίηΐβ w procesie (B) dla każdego z rotorów stosuje się pole przyspieszeń poniżej 8o zys/s², a w proceeie (A) alk kad0śgo o śoOoaów sśo)uae pio pp/z przys^esped nonad 10k mm^a

Zo0dnim z 2orzystną postacią wynalazku stosuje się pole przyspieszeń ostatniego rotora wynosz^goe 4esz 0 dm./sS w procesie (wS3 a 1ϋ^50 sj^w ρπί^^ sA).

Koreystnie w^ytw2raaItiś w^obu z wtókien sAhsIycli jDrowedzi .ię z użyciem zespołu rotorÓK, w którym acZdk i^ws śbyozsar^o sin w i sinik śzwalownny co^sΐorliwoCeiośśΌ, /wzątOwnia do ro/yllycji j^id^ik/^ i wał wyposcMy sączący si3eik z rośośam.

Κ^ιυ^ο^ praces (B) ^dlowadzⁱ z aż^icm mspoN szlorów, w którym kąt pomiędzy poziomom i linią poprowbdzęną pom(adzc środkemi daęwrgo rotora 0 aastopimo 3otpśnjęet y po nolmniej ,/,ο wśękśay nio w pryeęein (A), pni gzym wtślWz1 ć toso pągo zmśzk je sso popiłem ο)γ01 obadowc 03sp ośu rotorów uampnęnwzyyj aΓzedwąowo wdąół ζιβι^ιϊ czs pśętomej -/o ^oadto korzystnie do każdego z kolejnych rotorów doprowadza się powietrze przez szczelmę keproęozCząlncą powieżdze drmeszcaknp nr o0wadzlś p o pobliżusojora, p/z) ęzę^ίm azwieekse doporwadza οϊο p dudą. ęk(ndową w brośeęie ,A), a - η^ύίήΡι lpb sctowi śkłanową seyęzoaw ^ο^οίε (By

W sacncc3irlośęt Ρΐϋΐ,^Βιίε pole kolejnego lub każdego z kolejnych rotorów, a zazwyczaj każdego d rot3śąw w t^I^ni^^ί>ie p.^) (kot eo najmniej didekroWię, a czysto oo najmniej z śub c ^ijzęi wie0śοc od póła aratśpieszeń o0dawiś(3cieyk rote^au w oroeosie z^). Może óy/ eno naw/1 6 sazy \aZeksze, a w pesanycC przypadśach co dajśnnte· ś śzop wńękoe od poia prokśpicaaeń w pcncaeie sB)· )ν ννοϋ^ΗΒ)) pracy procesu (B) pole przyspieszeń górnego rotora wynosi zazwyczaj poniżej 3 Ś 1^^ προ. ok 5 tor c do 2bkmśs). ę/zn wytwe-οoniu lod0tślt wyray3w (w ρΊΚ^ο pA^po lopęyyspi e/ęe0 górnego eotora wynosi zyzwycacj ponnd 40 km/a², o-· ad Ś0 Zo We lub ^Ιοη^².

wytwarzaniu cięższych wyrobów (proces (B)) pola przyspieszeń kolejnego lub każdego z kaleynach ro/nśów svncoszms aayzśbozaj lętdrej 1 Ob )01^1 cpoć w pewdńοd ρο^άΚaub

179 403 mogą to być wielkości wyższe, np. do 125 km/s2. Pole przyspieszeń zwykle wynosi poniżej 85 km/s2. Zwykle wynosi ono ponad 15 lub 25 km/s2. Często korzystne jest, gdy pole przyspieszeń ostatniego kolejnego rotora jest wyższe od pola przyspieszeń pierwszego kolejnego rotora, przy czym stosunek tych pól wynosi np. od 1:1,2 do 1:3. Pole przyspieszeń końcowego rotora wynosi zwykle co najmniej 30, korzystnie co najmniej 45 lub 50 km/s2, np. do 70 lub 80 km/s2.

Przy wytwarzaniu lekkich wyrobów w procesie (a) pola przyspieszeń kolejnego lub każdego z kolejnych rotorów wynoszą zazwyczaj ponad 100 km/s2, często ponad 130 km/s2. W szczególności zazwyczaj korzystne jest, gdy pole przyspieszeń co najmniej końcowego kolejnego rotora wynosi co najmniej 120 km/s2, często co najmniej 150 km/s2, a czasami ponad 200 km/s2. Może ono wynosić np. nawet 350 km/s2, lecz zazwyczaj nie jest konieczne, aby wynosiło ono ponad około 300 km/s2, a często wynosi ono poniżej 250 km/s2.

We wszystkich przypadkach pole każdego z poszczególnych rotorów dobiera się z uwzględnieniem wymiarów włókna niezbędnych w pożądanym wyrobie. W szczególności pole przyspieszeń górnego rotora oraz innych rotorów dobiera się zazwyczaj tak, że ilość przerzutu (włókien o średnicy ponad 63 pm) wynosi poniżej 35%, korzystnie poniżej 32% w wyrobach grubszych (proces (B)) i poniżej 28% w wyrobach lekkich (proces (A)).

Ten sam zestaw rotorów wykorzystuje się na przemian do wytwarzania wyrobów o średnicy włókna do około 3 pm, np. 2-3 pm (proces (A)) i do wytwarzania wyrobów z włókien o średniej średnicy od - co najmniej 4 pm do 5 lub 5,5 pm lub nawet powyżej. Tak np. średnica może wynosić co najmniej 4,5 pm, często od 4,7 do 4,9 pm. Dogodnie proces można również prowadzić tak, aby uzyskać wyroby o pośredniej średniej średnicy włókien zespół od 3 do 4 pm, np. około 3,5 pm.

W niniejszym opisie podano średnią średnicę włókien oznaczaną metodą SEM (mikroskopii skaningowej) opartą na metodzie pomiaru długości określonej przez organizację TIMA, Analytical Chimica Acta, 1993, 280-288, „Fiber diameter measurement ofBulk Man Made Vitreous Fiber”. Rozrzut geometryczny wynosi korzystnie około 2.

Aby zmieniać pole przyspieszeń rotorów w zależności od tego, czy wykorzystuje się je w procesie (A), w procesie (B), czy też w pewnych innych procesach, należy zmieniać prędkość obrotów rotorów. Choć zmianę prędkości rotora można osiągnąć stosując silnik o stałej prędkości ze sprzęgłem, co daje rotor o zmiennej prędkości napędzany tym silnikiem, 'to - korzystnie rotor jest napędzany silnikiem o zmiennej prędkości wyposażonym w urządzenie do regulacji prędkości rotora. Odpowiednimi silnikami tego rodzaju są silniki o regulacji częstotliwościowej. Korzystnie każdy rotor stanowi część zespołu napędzanego rotora, w skład którego wchodzi rotor, silnik, urządzenie do regulacji silnika oraz wał napędowy łączący silnik z rotorem, zazwyczaj współosiowy z obydwoma elementami. Należy zapewnić możliwość nastawiania prędkości każdego z rotorów niezależnie od innych rotorów, aby można było optymalizować proces. Jednakże w razie potrzeby drugi i trzeci kolejny rotor mogą być tak ustawione, aby obracały się z taką samą prędkością.

Oprócz zmieniania pól przyspieszeń w celu uzyskania włókien o różnych średnicach można również zmieniać inne parametry procesu, aby jeszcze bardziej zoptymalizować warunki formowania włókien w zależności od wymagań odnośnie konkretnego wyrobu. Do takich innych parametrów procesu należą lepkość stopu, położenie pierwszego kolejnego rotora względem rotora górnego oraz nadmuch powietrza na rotory.

Zmianę lepkości stopu osiąga się zmieniając temperaturę stopu, np. przez zmianę warunków otoczenia pomiędzy piecem, w którym wytwarza się stop, a górnym rotorem. Zmian składu stopu jako takiego można dokonywać od czasu do czasu, a tym, że nie można się na nich opierać przy zmianie jednego z procesów A lub B na drugi. Toteż zgodnie ze sposobem według wynalazku utrzymuje się stały skład stopu przez wystarczający okres czasu, aby można było przeprowadzić zarówno proces A, jak i B przy użyciu stopu o zasadniczo stałym składzie.

179 403

Zespół rotorów korzystnie jest umieszczony w obudowie, przy czym w takim przypadku wszystkie silniki (gdy są one zamontowane współosiowo z rotorami) korzystnie również znajdują się w tej obudowie. Obudowę tę, a więc i cały zestaw rotorów, można obracać wokół zasadniczo poziomego wału, który jest zasadniczo równoległy do wałów rotorów. Pozwala to zmieniać kąt pomiędzy poziomem i linią przeprowadzoną między środkami górnego rotora i pierwszego następnego rotora w zależności od wymagancyh właściwości wytwarzanych włókien. W szczególności często pożądane jest, aby kąt ten był większy przy wytwarzaniu przez rotory grubszych włókien niż przy wytwarzaniu cieńszych włókien. Tak np. kąt może być o co najmniej 10° większy w przypadku, gdy rotory wytwarzają włókna o średniej średnicy co najmniej 4,0 μιη niż wtedy, gdy rotory wytwarzają włókna o średniej średnicy nie większej niż 3,0 μιη. Tak np. kąt może wynosić od 0 do 20, często od 5 do 15, a korzystnie od 8 do 12° przy wytwarzaniu włókien cienkich, oraz od 15 do 40, często od 25 do 35° przy wytwarzaniu włókien grubszych.

Każdy z kolejnych rotorów korzystnie jest wyposażony w szczelinę doprowadzającą powietrze wokół i w pobliżu rotora, aby doprowadzić podmuch powietrza blisko rotora i zasadniczo równolegle do jego obrzeża, ze składową osiową odprowadzającą włókna MMV poosiowo z obrzeża rotora, np. w sposób opisany w W092/06047. Obracający się wirnik będzie nadawać pewną składową styczną strumieniowi powietrza, z tym, że często korzystne jest, gdy podmuch powietrza będzie zawierać składową styczną., która może być zasadniczo jednorodna lub zmieniać się od punktu do punktu wokół rotora, jak to opisano w W092/06047. W razie potrzeby objętość podmuchu powietrza i/lub jego ukierunkowanie i/lub położenie w stosunku do każdego z rotorów można zmieniać w zależności od charakteru wytwarzanego wyrobu. Tak np. korzystnie powinna istnieć możliwość nastawiania łopatek lub innych elementów wykorzystywanych w celu nadania podmuchowi powietrza kierunku stycznego lub innego, w zależności od charakteru wyrobu. Tak więc można je nastawiać pod różnymi kątami w procesach (A) i (B), Tak np. powietrze może wpływać ze znaczącą (np. 15-45°) składową styczną w procesie (A), względnie zerową lub niską (np. 0-20° w procesie (B).

Termoutwardzalny środek wiążący zazwyczaj wprowadza się do wyrobów za pomocą zwykłego urządzenia do nanoszenia środka wiążącego, usytuowanego współosiowo z rotorami lub wokół rotorów, w znany sposób. Ilość środka wiążącego, którą nanosi się w przypakdu określonych lekkich wyrobów wynosi ogólnie 10-25 g, zwykle 10-20 g/kg włókna mineralnego, natomiast ilość środka wiążącego, którą nanosi się w przypadku wyrobów sztywnych wynosi ogólnie 25-60 g, zwykle 25-35 g/kg włókna mineralnego.

Formowanie maty może obejmować bezpośrednie formowanie maty w jednej operacji lub zbieranie wstęg, które następnie układa się poprzecznie w fałdy z wytworzeniem niesprasowanej maty, w znany sposób. Wstęgę lub matę zazwyczaj zbiera się na przepuszczalnym sicie tworzącym podstawę lub spodnią ścianę komory do zbierania włókien, w której włókna z rotorów są unoszone przez powietrze zasysane przez sito, przy czym włókna zostają osadzone na sicie. Zazwyczaj tylko jeden zestaw rotorów dostarcza włókna do komory do zbierania włókien, lecz można również zastosować dwa lub większą liczbę zespołów w układzie równoległym.

Niesprasowaną matę poddaje się następnie znanym etapom zagęszczenia, odpowiednim dla konkretnych wytwarzanych wyrobów lekkich lub sztywnych. Tak np. lekkie wyroby można zagęszczać po prostu przez zwykle kalandrowanie, w razie potrzeby z poprzecznym składaniem w fałdy lub innego typu laminowaniem w celu zwiększenia grubości. Sztywne wyroby również można wytwarzać przez kalandrowanie z laminowaniem lub bez laminowania, przy czym cały proces prowadzi się tak, aby osiągnąć zwiększone sprasowanie. Można więc zastosować proste kalandrowanie wystarczające do uzyskania odpowiedniego sprasowania, albo też przeprowadzić szereg operacji kalandrowania. Produkt można poddać sprasowaniu poprzecznemu i/lub sprasowaniu wzdłużnemu, przy czym wszystkie te operacje wykonuje się znanymi sposobami.

179 403

Warunki zagęszczenia (oraz inne warunki wiązania i formowania włókien procesu) dobiera się tak, aby lekkie wyroby, przeznaczone przede wszystkim do izolacji cieplnej, charakteryzowały się gęstością nie większą niż 60 kg/m3, często nie większą niż około 40 lub 50 kg/m3. Gęstość takich wyrobów wynosi zazwyczaj co najmniej 20 lub 30 kg/m3.

Korzystne wyroby tego typu charakteryzują się gęstością 20-50 kg/m3, średnią średnicą włókien 2,5-3 pm i zawartością środka wiążącego 1-2%.

Cięższe wyroby wykonane w procesie B można sprasowywać tak, aby uzyskać podobne wyroby o małej gęstości, np. do stosowania jako ogrodnicze podłoża wzrostowe, przy czym korzystnie matę w procesie B zagęszcza się do uzyskania gęstości co najmniej 100 kg/m3. Gęstość ta może wynosić np. 250 kg/m3. Zazwyczaj wynosi ona od 140 do 180 lub 200 kg/m3. Wyroby takie są przydatne jako sztywne, konstrukcyjne wyroby izolacyjne. Korzystne wyroby tego rodzaju charakteryzują się średnią średnicą włókien od 4 do 5 pm, gęstością od 140 do 180 kg/m3 i zawartością środka wiążącego od 2,5 do 3,5%.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia stosowane w sposobie według wynalazku urządzenie do wytwarzania włókien w widoku od przodu, fig. 2 przedstawia urządzenie pokazane na fig. 1 w przekroju wzdłuż linii II - II, a fig. 3 przedstawia schematycznie urządzenie do zbierania włókien w postaci maty i do zagęszczenia maty.

W skład urządzenia wchodzi zespół 1 rotorów, w których każdy jest zamontowany na przedniej ścianie 2 obudowy 3. Zespół znajduje się na jednym końcu komory i przejmuje stop podawany z pieca do topnienia. Każdy rotor jest zamontowany na napędzanym wale, umożliwiającym obracanie rotora z dużą prędkością obwodową. Zespół 1 składa się z czterech rotorów, górnego rotora 4, obracającego się przeciwnie do kierunku ruchu wskazówek zegara, drugiego rotora 5 do formowania włókien (czyli pierwszego kolejnego rotora), obracającego się zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara, trzeciego rotora 6 do formowania włókien, który obraca się przeciwnie do kierunku ruchu wskazówek zegara oraz czwartego rotora 7 do formowania włókien, który obraca się zgodnie z kienudceim ruchu wskazówek zegara. Na rysunku nie pokazano łożysk ani mechanizmów napędowych. Każda ze szczelin powietrznych 8, 9, 10 i 11 odpowiednio rotorów 4, 5, 6 i 7 rozciąga się tylko wokół części odpowiedniego rotora. Zazwyczaj każda szczelina rozciąga się wokół co najmniej 1/3 obwodu danego rotora, zwykle wokół zewnętrznej części zespołu rotorów. Zwykle rozciąga się ona wokół nie więcej niż 2/3 lub 3/4 obwodu.

Każda ze szczelin prowadzi z komory dostarczającej powietrze w obudowie. Cały zespół rotorów jest zamontowany przegubowo wokół osi obrotu 16 po odpowiednim ustawieniu podpór 17. Zasięg obrotu jest zazwyczaj taki, aby kąt a pomiędzy poziomem i linią łączącą osie rotorów 4 i 5 można było regulować w przedziale wynoszącym co najmniej 10°, np. od wielkości wynoszącej zaledwie 0 lub 10° do wielkości wynoszącej nawet 30 lub 40°.

Środek wiążący można wtryskiwać z dysz 18 doprowadzających środek wiążący, ustawionych współosiowo z każdym z rotorów, po przedniej stronie każdego z rotorów i/lub przez doprowadzenia 19 środka wiążącego znajdujące się wokół rotorów, albo zlokalizowane w innych odpowiednich miejscach w typowy sposób. Dodatkowe powietrze można wtłaczać przez różne otwory powietrzne 20 i 21.

W urządzeniu stosowanym w sposobie według wynalazku średnica górnego rotora zazwyczaj wynosi 100 - 250 mm, zwykle od około 150 do 200 mm. W takim urządzeniu średnica każdego z następncyh rotorów na ogół wynosi od 150 do 400 mm, zwykle 220- 350 mm. Tak np. średnica pierwszego kolejnego rotora (rotora 5) może wynosić od 220 do 300 mm, a średnica pozostałych rotorów mogą wynosić od 300 do 350 mm.

Jak to pokazano na fig. 2, w obudowie 3 jest usytuowany silnik i wal napędzający każdy z rotorów. Tak np. rotor 4 jest zamontowany na wale 22, umieszczonym w tulei 23 i łożyskach 24 i napędzanym bezpośrednio silnikiem 25 o regulacji częstotliwościowej, wyposażonym w elementy, nie pokazane, umożliwiające zmienianie prędkości obrotów wału 22 i rotora 4. Na fig. 2 nie pokazano doprowadzenia powietrza i doprowadzenia środka wiążącego.

179 403

W skład pełnej linii produkcyjnej wchodzi zazwyczaj piec 30 z wylotem 31 stopu, przez który wylewa się stop 32 na rotor 4 w zespole rotorów zamontowanych w obudowie 3. Część stopu jest odrzucona przez rotor 4 w postaci włókien lub przerzutu, lecz większość jest kierowana wzdłuż drogi 12 na rotor 5 obracający się w stronę przeciwną niż rotor 4. Część jest odrzucana przez rotor 5 w postaci włókien, zazwyczaj w obszarze szczeliny 9, a reszta jest kierowana wzdłuż drogi 13 na obracający się w stronę przeciwną rotor 6. Część jest odrzucana w postaci włókien, zazwyczaj w obszarze szczeliny 10, a reszta jest kierowana wzdłuż drogi 14 na obracający się w stronę przeciwną rotor 7. Główna część zostaje rozwłókniona i skierowana wzdłuż głównej drogi 15, a reszta stopu ulega rozwłóknieniu wokół pozostałej części powierzchni rotora 7. Przerzut zbiera się w zagłębieniu 26.

Włókna i środek wiążący natryśnięty na włókna kieruje się jako strumień 33 i zbiera na porowatym nachylonym sicie 34 stanowiącym dno komory zbiorczej (nie pokazanej). Uzyskaną wstęgę 35 kieruje się z sita do urządzenia do układania poprzecznych fałd obejmującego urządzenie odwracające 37, w którym wstęga jest obracana wokół prawego brzegu, nad rolką 37 i pomiędzy taśmami przenośnikowymi 38 do poprzecznego układania fałd, które poruszają się ruchem posuwisto-zwrotnym wokół półosi górnych rolek 39, co powoduje składowanie wstęgi w poprzeczne, zachodzące na siebie fałdy, z wytworzeniem maty kierowanej na przenośniku 40 do szczeliny 41 pomiędzy nachylonym do dołu przenośnikiem 42 i dolnym przenośnikiem 40, dzięki czemu następuje stopniowe sprasowanie maty, którą następnie kalandruje się pomiędzy taśmami kalandrującymi 43 i 44. Zmieniając szczelinę pomiędzy taśmami 42 i 40 oraz taśmami 44 i 43, a także zmieniając prędkość przesuwu wstęgi i maty można łatwo zmieniać gęstość wyrobu wychodzącego spomiędzy taśm 43 i 44.

Wyrób można przepuścić przez piec do utwardzenia środka wiążącego, w znany sposób.

Poniżej przedstawiono przykład rozwiązania według wynalazku. W przykładzie tym średnica rotora 4 wynosi 185 mm, średnica rotora 5 wynosi 250 mm, a średnica rotorów 6 i 7 wynosi 330 mm.

Przy pracy w zwykły sposób z polami przyspieszeń rotorów 4, 5, 6 i 7 wynoszącymi odpowiednio 14, 41, 80 i 95 km/s² oraz przy lepkości stopu na rotorze 4 wynoszącej 15 P uzyskano wyrób o średniej średnicy włókien 3,5 pm. Środek wiążący natryskiwano na włókna w ilości 1,4%, w wyniku czego uzyskano po zagęszczeniu gęstość 30 kg/m3 w przypadku, gdy wymagane były lekkie wyroby. Środek wiążący natryskiwano w ilości 3,5%, a zagęszczanie prowadzono do uzyskania gęstości 160 kg/m3 w przypadku, gdy wymagane były wyroby sztywne.

Następnie proces zaadoptowano zgodnie z wynalazkiem i zastosowano inny stop zapewniający uzyskanie lepkości na rotorze 4 wynoszącej 20 P przy takiej samej temperaturze stopu (1480°c).

W szczególności lekkie wyroby uzyskano zmieniając prędkości rotorów 4, 5, 6 i 7 tak, aby uzyskać pola przyspieszeń 70, 150, 200 i 270 km/s². Średnia średnica włókien wynosiła 2,5 pm. Spoiwo natryskiwano w ilości 1,4%, a matę zagęszczono do uzyskania gęstości 30 kg/m3. Wyrób ten zapewnia lepszą izolację cieplną niż wyrób o podobnej gęstości zawierający włókna o średnicy 3,5 pm.

Następnie prędkość rotorów powoli zmniejszono tak, aby uzyskać odpowiednio pola przyspieszeń 14, 23, 47 i 50 km/s2. Środek wiążący natryskiwano w ilości 3,5%, a zagęszczanie prowadzono do uzyskania gęstości 160 kg/m3.

Sztywność dwóch wyrobów o gęstości 160 kg/m3 (o średniej średnicy włókien 3,5 i 5,0 pm) zmierzono zgodnie z normą DIN. Sztywność wyrobu z włókien 3,5 pm wynosiła około 1 450 kN/m2, a sztywność wyrobu z włókien 5 pm wynosiła okołol 920 kN/m2. Świadczy to o poprawie sztywności uzyskiwanej w wyniku zwiększenia średnicy włókien przy nie zmienionych innych parametrach.

179 403

Fig.2

24 22 23 _χ3 24

>^23ΖΖΖΖΖΖΖΖΖ2ΖΖΖ23Χ

179 403

μ—u

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania wyrobów z włókien szklistych, polegający na tym, że wylewa się stop mineralny na górny rotor w zespole co najmniej dwóch rotorów, z których każdy jest zamocowany wokół osobnego, zasadniczo poziomego wału i odrzuca stop na następny rotor w zespole, po czym gotowe włókna zbiera się w postaci maty i zagęszcza się tę matę, znamienny tym, że stosuje się stop o zasadniczo stałym składzie, przy czym włókna wytwarza się na rotorach o polu przyspieszeń regulowanym niezależnie dla każdego rotora napędzającym go osobnym silnikiem, przy czym podczas rozwłókniania stopu stosuje się naprzemian (A) pole przyspieszeń generujące włókna o średniej średnicy do 3,5 pm, a wówczas zagęszczanie maty prowadzi się do uzyskania lekkiego wyrobu o gęstości do 60 kg/m³ i (B) pole przyśpieszeń generujące włókna o średniej średnicy co najmniej 4 pm.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie (B) zagęszczanie maty prowadzi się do gęstości co najmniej 100 kg/m³.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że zagęszczanie maty prowadzi się do gęstości od 140 do 180 kg/m3
4. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że w procesie (B) stosuje się pole przyspieszeń generujące włókna o średnicy 4-5 pm, przy czym do włókien wprowadza się środek wiążący w ilości 2,5-3,5%.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie (A) stosuje się pole przyspieszeń generujące włókna o średniej średniej 2-3 pm, zagęszczanie prowadzi się do gęstości 20-50 kg/m₃, a środek wiążący wprowadza się w ilości 1-2%.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie (A) dla każdego z rotorów stosuje się pole przyspieszeń co najmniej dwukrotnie wyższe od pola przyspieszeń rotorów w procesie (B).
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie (B) dla każdego z rotorów stosuje się pole przyspieszeń poniżej 85 km/s², a w procesie (A) dla każdego z rotorów stosuje się pole przyspieszeń ponad 100 km/s₂.
8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że stosuje się pole przyspieszeń ostatniego rotora wynoszące 45-70 km/s₂ w procesie (B), a 120-250 km/s₂ w procesie (A).
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytwarzanie wyrobu z włókien szklistych prowadzi się z użyciem zespołu rotorów, w którym każdy rotor wyposaża się w silnik regulowany częstotliwościowo, urządzenie do regulacji silnika i wał napędowy łączący silnik z rotorem.
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że proces (B) prowadzi się z użyciem zespołu rotorów, w którym kąt pomiędzy poziomem i linią poprowadzoną pomiędzy środkami górnego rotora i następnego rotora jest o co najmniej 10° większy niż w procesie (A), przy czym wielkość tego kąta zmienia się poprzez obrót obudowy zespołu rotorów zamontowanej przegubowo wokół zasadniczo poziomej osi.
11. Sposób według zastrz. 9 albo 10, znamienny tym, że do każdego z kolejnych rotorów doprowadza się powietrze przez szczelinę doprowadzającą powietrze umieszczoną na obwodzie i w pobliżu rotora, przy czym powietrze doprowadza się z dużą składową styczną w procesie (A), a z niewielką lub zerową składową styczną w procesie (B).