RS57016B1

RS57016B1 - Sintetička staklena vlakna

Info

Publication number: RS57016B1
Application number: RS20180179A
Authority: RS
Inventors: Lars Erik Hansen; Mette Solvang; Susanne Dehn
Original assignee: Rockwool Int
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2018-05-31
Also published as: CA2926033A1; US10370285B2; EP3057909A1; RS59074B1; SI3057909T1; LT3309133T; LT3057909T; ES2753405T3; HRP20180256T1; WO2015055758A1; EP3309133B1; CA2926033C; PL3309133T3; HRP20191263T1; EP3309133A1; US20160221862A1; PL3057909T3; SI3309133T1; ES2658741T3; EP3057909B1

Description

Opis

[0001] Ovaj se pronalazak odnosi na postupak proizvodnje sintetičkih staklenih vlakana i upotrebu supstrata sintetičkog staklenog vlakna.

Stanje tehnike

[0002] Poznato je da upotreba sintetičkih staklenih vlakana (MMVF) kao izolacionog materijala obezbeđuje akustičnu i toplotnu izolaciju. Sintetička staklena vlakna se obično formiraju u supstratu sintetičkih staklenih vlakana koji se formira kao spojena mreža koja obuhvata sintetička staklena vlakna ojačanu supstancu vezivača. Zahtevi da supstrat za sintetičko stakleno vlakno podnese promene toplote zavisno od krajnje upotrebe supstrata sintetičkog staklenog vlakna. Na primer, u pomorskoj i industrijskoj primeni, upotreba supstrata sintetičkog staklenog vlakna kao tehničko rešenje zahteva da izdrži visoke temperature kao što su više od 950 °C u dužim vremenskim periodima, kao što je barem 30 minuta, kada se koriste za zaštitu od požara, ili temperature u posegu od 100-650°C u neprekidnoj upotrebi, kada se koriste za tehničke instalacije za visoke temperature. Građevinski propisi ili drugi propisi u različitim državama određuju specifikaciju neophodnu za tehničku izolaciju. Niža toplotna provodljivost, izražena u smislu lambda vrednosti, supstrata sintetičkog staklenog vlakna na datoj temperaturi, to je otporniji supstrat sintetičkog staklenog vlakna da se prenese toplota.

[0003] Otpornost vazdušnog toka supstrata sintetičkog staklenog vlakna treba da bude što je moguće viša da bi se smanjila količina vazduha koja može da prođe kroz supstrat sintetičkog staklenog vlakna. Visoka otpornost na vazdušni protok za neki proizvod ukazuje na poboljšanu sposobnost supstrata sintetičkog staklenog vlakna da podnese toplotu.

[0004] Jedan način da se poveća otpornost supstrata sintetičkog staklenog vlakna na temperaturu je da se poboljša količina supstrata sintetičkog staklenog vlakna. Ovo ima dejstvo povećanja vremena potrebno za prenos toplote preko supstrata sintetičkog staklenog vlakna. Povećanje količine supstrata sintetičkog staklenog vlakna je međutim nepoželjno jer povećava cenu tehničke izolacije, povećava prostor neophodan za tehničku izolaciju i povećava ekološke posledice proizvodnje tehničke izolacije.

[0005] Poželjno je da supstrat sintetičkog staklenog vlakna bude lak za rukovanje i NE prouzrokuje prekomernu iritaciju kože.

[0006] Postoji potreba da se proizvede supstrat sintetičkog staklenog vlakna sa nižom termičkom provodljivošću na datoj temperaturi, na primer na 300 °C ili više. Pored toga, postoji potreba za supstratom sintetičkog staklenog vlakna sa povećanom otpornošću na protok vazduha. Pored toga, postoji potreba za supstratom sintetičkog staklenog vlakna sa poboljšanim svojstvima pri

dodiru sa kožom. Pored toga postoji potreba da se proizvede supstrat sintetičkog staklenog vlakna sa poboljšanim svojstvima za životnu sredinu. Ovaj pronalazak rešava ove probleme.

Kratak opis pronalaska

[0007] Kod prvog varijantnog rešenja ovog pronalaska, dat je postupak proizvodnje sintetičkih staklenih vlakana koji obuhvata:

obezbeđivanje aparata za izradu vlakana, pri čemu taj aparat za izradu vlakana obuhvata:

niz od barem tri rotora svaki montiran za obrtanje oko različite pretežno horizontalne ose:

pri čemu svaki rotor ima pogonsku jedinicu;

obrtanje rotora;

pri čemu se prvi rotor obrće da bi dao polje ubrzanja od 25 do 60 km/s<2>i drugi i treći rotor svaki se obrće da bi dao polje ubrzanja od barem 125 km/s<2>,

obezbeđivanje mineralne otopine, pri čemu ta mineralna otopina ima sastav koji obuhvata sledeće, izraženo po težini oksida:

SiO2u količini od 33 do 45 wt%,

Al2O3u količini od 16 do 24 wt%,

količina K2O i/ili Na2O,

količina CaO i/ili MgO,

pri čemu je odnos količine Al2O3prema količini SiO2u opsegu 0,34-0,73,

pri čemu je odnos ukupne količine K2O i Na2O, do ukupne količine CaO i MgO, manji od 1;

sipanje otopine na periferiju prvog rotora;

pri čemu je otopina koja je sipana na periferiju prvog rotora u kompletu sipana na periferiju naknadnih rotora u ciklusu i vlakna se skidaju sa rotora; i

prikupljanje vlakana koja su formirana.

[0008] U drugom varijantnom rešenju, ovog pronalaska dat je supstrat sintetičkog staklenog vlakna (SSV supbstrat) formiran kao spojena mreža koja sadrži sintetičko stakleno vlakno napravljeno postupkom prema prvom varijantnom rešenju ovog pronalaska, i ojačana supstanca vezivača.

[0009] U trećem varijantnom rešenju, data je upotreba supstrata sintetičkog staklenog vlakna prema drugom varijantnom rešenju ovog pronalaska (a) kao tehnička izolacija ili (b) za zaštitu od požara u indsustrijskom ili pomorskom okruženju.

[0010] U četvrtom varijantnom rešenju, data je upotreba supstrata sintetičkog staklenog vlakna prema drugom varijantnom rešenju ovog pronalaska kao toplotnoizolacioni materijal u pomorskoj industriji, ploča u pomorskoj industriji, lamelni podmetači, žicom ojačani podmetači u pomorskoj industriji, sekcija cevi u pomorskoj industriji ili protivpožarni toplotnoizolacioni materijal u pomorskoj industriji.

[0011] U petom varijantnom rešenju, data je upotreba supstrata sintetičkog staklenog vlakna prema drugom varijantnom rešenju ovog pronalaska (a) kao tehnička izolacija ili (b) za zaštitu od požara pri temperaturi od barem 300 ºC.

Detaljan opis pronalaska

Postupak proizvodnje

[0012] Upotreba aparata za izradu vlakana korišćenog u postupku iz ovog pronalaska je tipa generalno poznatog kao kaskadna predilica. Poznato je da aparat za izradu vlakana ovog tipa u postupku proizvodnje sintetičkog staklenog vlakna. Raznovrsne konfiguracije su poznate za kaskadne predilice, obuhvataju izbor parametara kao što su prečnici različitih rotora, pozicioniranje ovih rotora jedan u odnosu na drugi i brzina kojom se rotor postavlja da rotira. Najuobičajenija konfiguracija je data u GB 1,559,117. Još jedan primer aparata za izradu vlakana, koji do danas nije korišćen komercijalno, je u WO92/12939. Sastav otopine korišćen sa ovim aparatom nije opisan. Međutim na datum objave ovog dokumenta, česta je praksa da se koriste relativno viskozne otopine sa viskoznošću od 35 do 45 poaza na 1400 ºC. Na primer, WO92/12940 opisuje sastav otopine i mi smo izračunali da otopina ima viskoznost od 37 poaza na 1400 ºC. Viskoznost je izračunata korišćenjem modela prema (Bottinga and Weill, American Journal of Science, Volume 272, May 1972, page 438 to 475). Stručnjak u ovoj oblasti ne bi bio motivisan da koristi otopinu niže viskoznosti u aparatu za izradu vlakana iz ovog dokumenta jer bi očekivao da proporciona količina otopine zapljusne rotore i tako poveća količinu postojećeg brizganja i poveća prečnik proizvedenog sintetičkog staklenog vlakna. Otuda bi stručnjak očekivao da bi upotreba otopine niske viskoznosti dala kao rezultat visoke gubitke i veoma nisku efikanost predenja (vrtenja). Očekivalo bi se da sintetičko stakleno vlakno dobijeno kao rezultat bude niskog kvaliteta usled velikog odstupanja u raspodeli prečnika sintetičkog staklenog vlakna i niskog nivoa proizvedenog brizganja.

[0013] Iznenađuje da su ovi pronalazači utvrdili da upotreba otopine niže viskoznosti jeste veoma korista za aparat za izradu vlakana u skladu sa WO92/12939 i zapravo proizvodi ravnomernije sintetičko stakleno vlakno sa niskim nivoima brizganja. Ovo se ne bi očekivalo na osnovu opšteg razumevanja u oblasti tehnike o načinu rada aparata za izradu vlakana.

[0014] Ovaj se pronalazak odnosi na postupak proizvodnje sintetičkih staklenih vlakana (SSV) koji obuhvata:

obezbeđivanje aparata za izradu vlakna, pri čemu taj aparat za izradu vlakna obuhvata:

niz od barem tri rotora svaki montiran za rotaciju oko različite pretežno horizontalne ose;

pri čemu svaki rotor ima pogonsku jedinicu;

obrtanje rotora;

pri čemu se prvi rotor obrće da bi dao polje ubrzanje od 25 do 60 km/s<2>i drugi rotor i treći rotor, pojedinačno, se obrću da bi dali polje ubrzanja od barem 125 km/s<2>,

obezbeđivanje mineralne otopine;

sipanje otopine na periferiju prvog rotora;

prikupljanje vlakana koja su formirana.

U postupku iz ovog pronalaska, otopina ima supstancu koja obuhvata sledeće, izraženo težinom oksida:

SiO2u količini od 33 do 45 wt%,

Al2O3u količini od 16 do 24 wt%, količina K2O i/ili Na2O,

količina CaO i/ili MgO,

pri čemu je odnos količine Al2O3prema količini SiO2u opsegu 0,34-0,73,

pri čemu je odnos ukupne količine K2O i Na2O, do ukupne količine CaO i MgO, manji od 1.

[0015] Preporučljivo, otopina ima sastav koji obuhvata sledeće, izraženo težinom oksida:

SiO2u količini od 33 do 45 wt%,

Al2O3u količini od 16 do 24 wt%,

TiO2u količini od 0 do 3 wt%,

Fe2O3u količini od 6 do 11 wt%,

CaO i MgO u ukupnoj količini od 23 do 33 wt%, i

K2O i Na2O u ukupnoj količini od 1 do 6 wt%.

[0016] Preporučljivo otopina ima viskoznost u opsegu 10 do 30 poaza na 1400 °C, još preporučljivije u opsegu 20 do 25 poaza. Prednost izbora ovih viskoznosti je da sintetičko stakleno vlakno dobijeno kao rezultat ima manji prečnik nego ako je viskoznost otopine veća. Pored toga, moguće je koristiti otopinu na nižoj temperaturi da bi se postigle potrebne radne viskoznosti. Ovo štedi energiju, jer je moguće koristiti otopinu na nižoj temperaturi. To takođe smanjuje habanje rotora, jer niža temperatura otopine prouzrokuje slabije habanje. Viskoznost otopine moguće je odrediti u skladu sa ASTM C 965-96. Alternativno, moguće je odrediti korišćenjem modela prema (Bottinga and Weill, American Journal of Science, Volume 272, May 1972, page 438 to 475). Viskoznost, pri različitim temperaturama, iz jednog primera mineralne otopine koje je moguće koristiti u ovom pronalasku su naznačene u tabeli dole.

[0017] Iznenađuje otkriće da kada koristimo ovu supstanvu otopine, posebno otopinu koja ima viskoznost u opsegu 10 do 30 poaza na 1400 °C, sintetičko stakleno vlakno dobijeno kao rezutlat ima prednosti opisane detaljnije dole u tekstu.

[0018] Otopinu je moguće sipati na periferiju prvog rotora na temperaturi od 1300 do 1700 °C, poželjno 1450 do 1575 °C, još poželjnije 1480 do 1550 °C.

[0019] Temperaturu otopine moguće je smanjiti na rotorima koji dolaze. Na primer, kada postoje četiri rotora, poželjno temperatura površine periferije prvog rotora je barem 100 °C viša od temperature površine periferije četvrtog rotora, kao što je 50 do 200 °C više, poželjno 100 do 150 °C više.

[0020] Prednost postojanja barem tri rotora u odnosu na dva rotora je to što je mnogo viša klasa vune formirana koja pored toga ima znatno smanjenu količinu grubog brizganja. Preporučljivo je imati četiri rotora.

[0021] Preporučljivo, svaki rotor u nizu ima pogonsko sredstvo. Preporučljivo svaki naknadni rotor ima veličinu tako da može da da veće polje ubrzanja u odnosu na prethodni rotor u nizu.

[0022] Prvi rotor se obrće da bi dao polje ubrzanja od 25 do 60 km/s2. Preporučljivo brzina obrtanja je približno 1.000 do 5.000 ob/min.

[0023] Preporučljivo, poslednji rotor u nizu se obrće da bi dao polje ubrzanja koje je od 5 do 15 puta jače od polja ubrzanja prvog rotora.

[0024] Preporučljivo, drugi i treći rotor i opciono četvrti rotor se obrću da bi dali polje ubrzanja od 125 do 500 km/s<2>, još preporučljivije od 125 do 400 km/s<2>. Preporučljivo brzina obrtanja je približno 9.000 do 16.000 ob/min.

[0025] Preporučljivo, drugi rotor se obrće da bi dao polje ubrzanja od 125 do 250 km/s<2>. Preporučljivo brzina obrtanja je približno 9.000 do 13.000 ob/min.

[0026] Preporučljivo, treći rotor se obrće da bi dao polje ubrzanja od 150 do 300 km/s<2>. Preporučljivo brzina obrtanja je približno 10.000 do 14.000 ob/min.

[0027] Preporučljivo, opciono četvrti rotor se obrće da bi dao polje ubrzanja od 225 do 400 km/s<2>. Preporučljivo brzina obrtanja je približno 12.000 do 16.000 ob/min.

[0028] Bez želje da se ograničimo teorijom, smatra se da postepeno povećanje u polju ubrzanja i brzini obrtanja od rotora do rotora daje ravnomerniji protok otopine kroz aparat za izradu vlakana.

[0029] Ako supstrat sintetičkog staklenog vlakna dobijen kao rezultat jeste proizvod visoke gustine, kao što je onaj koji ima gustinu u opsegu od 120 do 250 kg/m<3>, onda polje ubrzanja rotora treba da bude na nižem kraju opsega jer će to dati vlakna većeg prečnika. Ovo je generalno prednost za proizvode velike gustine. Tako da proizvodi velike gustine jesu često predmet mehaničkog opterećenja, npr. proizvodi za izolaciju ravnog krova, koji moraju biti spremni da podnesu težinu lica koje hoda na krovu. Relativno tanka vlakna će se lakše slomiti od debljih vlakana. Na primer, prvi rotor se obrće da bi dao polje ubrzanja od 25 do 40 km/s<2>, drugi rotor se obrće da bi dao polje ubrzanja od 125 do 175 km/s<2>, treći rotor se obrće da bi dao polje oubrzanja od 150 do 200 km/s<2>, opciono četvrti rotor se obrće da i dao polje ubrzanja od 225 do 300 km/s<2>. Međutim za neke proizvode sa visokom gustinom poželjnije je da je polje ubrzanja na višem kraju opsega da bi se dobila vlakna manjeg prečnika ako nema potrebe za višom mehaničkom stabilnošću. Takvi proizvodi bi mogli da budu npr. izolacija cevi prilagođena za upotrebu na visokoj temperaturi.

[0030] Ako supstrat sintetičkog staklenog vlakna dobijen kao rezultat jeste proizvod srednje ili niske gustine, kao što je onaj koji ima gustinu u opsegu od 15 do 120 kg/m<3>, onda polja ubrzanja rotora treba da budu na višem kraju opsega jer će to dati vlakna manjeg prečnika. Na primer, prvi rotor se obrće da bi dao polje ubrzanja od 40 do 60 km/s<2>, ,drugi rotor se obrće da bi dao polje ubrzanja od 175 do 250 km/s<2>, treći rotor se obrće da bi dao polje ubrzanja od 200 do 300 km/s<2>, opcioni četvrti rotor se obrće da bi dao polje ubrzanja od 300 do 400 km/s<2>.

[0031] Svaki rotor može imati odvojenu pogonsku jedinicu, ili jedan ili više rotora može koristiti istu pogonsku jedinicu.

[0032] Preporučljivo, postupak obuhvata obezbeđivanje komore za izradu vlakana i jedinice kolektora sa konvejerom u osnovi te komore, prikupljanje duvanih vlakana kao mrežu i prenošenje tih vlakana dalje od niza rotora.

[0033] Polje ubrzanja, ili centripetalno ubrzanje, rotora je polje G, pri čemu G = rΩ<2>

gde r jeste poluprečnik rotora i

Ω je ugaona brzina rotora i

n je broj obrtaja u minuti.

[0034] Utvrdili smo da je moguće postići korisne rezultate sa poljem ubrzanja na prvom rotoru koje je veoma znatno veće od sile na prvom rotoru uobičajenog aparata sa 3 ili 4 rotora za formiranje sintetičkog staklenog vlakna i kada mi ovo radimo mi smanjujemo količinu brizganja koja se formira u tom procesu. Ovo poboljšava raspodelu na drugom i rotorima koji slede i smanjuje formiranje brizganja, i poboljšava ukupno formiranje vlakna. Moguće je da na prvom rotoru dođe do formiranja izvesne količine korisnih vlakana.

[0035] U ovom pronalasku, odnos prečnika između prvog rotora i poslednjeg rotora u seriji je preporučljivo od 1,1:1 do 1,5:1, često oko 1,3:1. Na primer prvi rotor obično ima prečnik od 100 do 300 mm, često oko 200 do 250 mm. Krajnji rotor može imati prečnik od 130 do 350 mm, često oko 250 do 300 mm. Odnos prečnika prvog rotora prema drugom rotoru je obično od 1,1:1 do 1,5:1 i od drugog do trećer rotora obično je od 1:1 do 1,3:1, preporučljivo oko 1:1. Preciznije, često se prednost daje rešenju da drugi, treći i bilo koji sledeći rotor treba da imaju pretežno isti prečnik.

[0036] Odnos brzine rotacije (u obrtajima u minuti) krajnjeg rotora u nizu prema prvom rotoru je obično u opsegu 1,1:1 do 1,7:1, često oko 1,4:1. Brzina prvog rotora je generalno i najčešće u opsegu 4.500 do 7000 ob/min. Brzina završnog rotora može biti u opsegu 12.000 do 16 ob/min. Odnos brzine svakog rotora prema brzini prethodnog rotora u serijama je generalno u opsegu 1:1 do 1,5:1, obično 1,1:1 do 1,3:1.

[0037] Odnos periferne brzine drugog rotora prema perifernoj brzini prvog rotora je generalno od 1,1:1 do 1,8:1, često oko 1,1:1 do 1,5:1 i odnos periferne brzine svakog naknadnog rotora prema perifernoj brzini prethodnog rotora je često 1,1:1 do 1,5:1, generalno oko 1,1:1 do 1,3:1.

[0038] Osa drugog rotora je preporučljivo pozicionirana tako da linija povučena iz ose prvog rotora prema osi drugog rotora pravi ugao od 0 do 20°, preporučljivo 5 do 10°, ispod horizontale. Ovo je posebno pogodno kada, kao što je poželjno, otopina pogodi prvi rotor na položaju koji pravi ugao od 40 do 65°, preporučljivo 45 do 60°, iznad te horizontale. Dakle otopina se kreće kroz ugaono rastojanje generalno od 45 do 80°, preporučljivo 50 do 70°; iz tačke u kojoj pogađa prvi rotor do linije spajanja osa prvog i drugog rotora.

[0039] Drugi, treći i četvrti (gde postoje) rotori, i opciono takođe prvi rotor, mogu imati, svaki od njih, u otvoru za vazduh sa njim povezanom otvoru za vazduh pri čemu je unutrašnji prečnik otvora pretežno isti kao spoljni prečnik periferije rotora, tako da se omogući uduvavanje vazduha preko dela barem periferije tih rotora kao zidni mlaz, kako je opisano u GB 1,559,117. Preporučljivo ti otvori usmeravaju mlaz vazduha paralelno na površinu i prečnik otvora je preporučljivo isti kao prečnik periferije njegovog povezanog rotora. Međutim, može biti nekoliko milimetara više i/ili tok vazduha može da se poavi sa blagim konusnim uglom obezbeđenim tako da se formira zidni mlaz preko površine sa njim povezanog rotora. Da li, ili ne, dolazi do zidnog mlaza lako je utvrditi identifikovanjem profila brzine susednog površini. Kada postoji zidni mlaz, najveća brzina je blizu (npr., unutar 10 mm) površine obe na zadnjoj ivici rotora i na prednjoj ivici rotora.

[0040] Vazduh koji obezbeđuje zidni mlaz može da se pojavi iz otvora isključivo u osnom smeru ili može nastati sa komponentama tangencijalna i osna brzina. Na primer vazduh može imati tangencijalnu brzinu i to 30% ili 50% ili više od periferne brzine. On može imati tangencijalnu brzinu od najviše 50 m/s, preporučljivo 80 do 100 m/s. Linearna brzina je generalno 100 do 300, često 100 do 200, metara u sekundi.

[0041] Otvor za vazduh može da obuhvati unutrašnje i spoljnje otvore, pri čemu unutrašnji otvor obezbeđuje unutrašnji udar vazduha koji je dovoljno blizu površini da se formira zidni mlaz i spoljni otvor koji obezbeđuje spoljni udar vazduha koji se spaja sa unutrašnjim udarom tako da se dobije efekat zidnog mlaza na kombinovane udare. Generalno unutrašnja površina spoljnjeg otvora nije veća od 20 ili 30 mm radijalno od površine rotora i gneralno je unutar 10 mm. Preporučljivo unutrašnji i spoljni udari imaju razliite uglove hoda u vreme izlaska iz njihovih otvora. Na primer unutrašnji udar može da bude u celosti aksijalan i spoljni otvor može sadržati jedinicu usmeravanja da bi prouzrokovao da spoljni udar ima željenu tangencijalnu komponentu.

[0042] Jedinica usmeravanja može biti u obliku vođica u otvoru povezanom sa završnim rotorom u nizu (i često u svim otvorima) i raspoređeni su da usmere vazduh pod uglom na aksijalni smer koji varira po dužini otovra između većeg ugla koji je korotacioni sa rotorom i nižeg ugla.

[0043] Tako vazdušna struja će nastati iz otvora pod razliitim uglovima po dužini otvora.

[0044] Poželjno je da ne bude iznenadan prelaz od višeg ugla prema nižem uglu i tako preporučljivo postoji graduisan (progresivan) prelaz. Obično većina otvora jeste na jednom uglu i ostatak otvora, obično na jednom kraju, jeste na drugom uglu, ali po želji taj ugao može, na primer, početi pod nižim uglom, rasti do većeg ugla i zatim smanjiti do manjeg ugla.

[0045] Otvor je preporučljivo kružni ili delimično kružni vod koji se proteže oko povezanog rotora, alternativno može da bude serija susednih otvora.

[0046] Dodatni vazduh može da bude obezbeđen iz sekundarnih dovoda vazduha za nošenje vlakana dalje od rotora.

[0047] Vezivo može da bude naprskan iz prskalica koje su koaksijalne sa rotorima ili su raspoređene u komori oko rotora.

[0048] Da bi se povećala produktivnost postrojenja izvestan broj aparata za izradu vlakana može da bude kombinovan. U skladu sa ovim pronalaskom, moguće je obezbediti aparat korišćen u postupku proizvodnje sintetičkog staklenog vlakna tako da obuhvata barem dva aparata za izradu vlakana pri čemu svaki niz rotora jeste identičan i identičan je kao gore.

Aparat

[0049] Ovaj prijava takođe opisuje aparat za formiranje sintetičkih staklenih vlakana koji obuhvata niz od barem tri rotora svaki montiran za obrtanje oko različite pretežno horizontalne ose i postavljen tako da kada se rotori obrću otopina sipana na periveriju prvog rotora u nizu se izbacuje na periferiju sledećeg rotora u ciklusu i vlakna se uklanjaju sa rotora naznačen time da prvi rotor ima pogonsko sredstvo i ima veličinu tako da može da se obrće da bi dao polje ubrzanja od 25 do 60 km/s2 i drugi i treći rotor su svaki obezbeđeni sa pogonskom jedinicom i svaki ima veličinu i može da se obrće tako da da polje ubrzana od barem 125 km/s2.

[0050] Ovaj aparat može takođe da ima karakteristike koje mu omogućavaju da radi pod bilo kojim preproučenim varijantnim rešenjima postupaka iz ovog pronalaska.

Sintetička staklena vlakana

[0051] Sintetička staklena vlakna formirana iz mineralne otopine sa srednjom dužinom od 100 do 300 µm, srednji prečnik ne veći od 2,5 µm, i pri čemu odnos srednje dužine vlakna prema srednjem prečniku vlakna jeste 25 do 500. Ova vlakna moguće je napraviti korišćenjem postupka iz prvog varijantnog rešenja ovog pronalaska i mogu imati bilo koje od poželjnijih svojstava razmatranih dole u kontekstu sintetičkog staklneog vlakna.

[0052] Uobičajeno je da sintetičko stakleno vlakno ima srednji prečnik od 3 do 5 µm i srednju dužinu od 1800 do 3000 µm, tako da sintetičko stakleno vlakno iz ovog pronalaska jeste tanje i kraće od standardnog sintetičkog staklenog vlakna. Odnos dužine vlakna prema prečniku vlakna za standardno sintetičko stakleno vlakno je generalno u opsegu od 600 do 800.

[0053] Bez želje da se ograničenom nekom teorijom, smatra se da kombinacija srednje dužine sintetičkog staklenog vlakna, srednji prečnik sintetičkog staklenog vlakna i odnos srednej dužine vlakna prema srednjem prečniku daju kao rezultat poboljšana svojstva supstrata sintetičkog staklenog vlakna napravljenog iz sintetičkog staklenog vlakna. Sintetička staklena vlakna izložena obuhvataju slabiju termičku provodljiovst, koa je lambda vrednost od supstrata sintetičkog staklenog vlakna dobijenog kao rezutlat, posebno iznad 300 °C, viša otpornost na toko vazduha supstrata sintetičkog staklenog vlakna dobijenog kao rezultat i povećana prijatnost pri dodiru sa kožom i sintetičkog staklenog vlakna i supstrata sintetičkog staklenog vlakna dobijenog kao rezultat.

[0054] Srednji prečnik vlakana moguće je dobiti automatski korišćenjem snimanja elektronskim mikroskopom (SEM) da bi se izmerio prečnik vlakana i prebrojao broj vlakana u tom uzorku.

[0055] Srednju dužinu vlakana moguće je dobiti sledećim postupkom koji je precizniji od drugih tehnika merenja i svodi na minimum lomljenje vlakana. Ovaj proces je moguće automatizovati bez uvođenja grešaka. Približno 2 mg sintetičkog staklenog vlakna je ekstrahovano iz uzorka sintetičkog staklenog vlakna koji ne sadrži nijedno vezivo. Obično u tom vezivu se uklanja zagrevanjem sintetičkog staklenog vlakna do 590°C tokom barem 20 minuta. Sintetičko stakleno vlakno se raspršuje na staklenu pločicu korišćenjem implozije pokrenute vakuumom. Slike raspršenih staklenih vlakana se zatim dobiju optičkom mikroskopijom u prenosnom režimu. Pre utvrđivanja praga vrednosti (videti dole), slika uvijena sa susednim Gausovim (Gaussian) filterom da bi se smanjila buka u pozadini i da bi se unela ujednačenost u vrednosti intenziteta vlakna.

[0056] Utvrđivanje praga vrednosti se zatim izvdi: visoke vrednosti u sivoj slici odgovaraju niskim vlaknima grej vrednostipovezanim sa pozadinom ili zaostalom bukom. Izolovano grupisanje piksela manjih od nekoliko piksela ili sa ekscentričnošću od manje od 0,5, to jest, čestice su grubo kružnog oblika, i uklonjene jer odgovaraju bilo buci ili brizganjima. Srednja osa vlakana je zatim dobijena kroz algoritam skeleta. U ovoj tački, vlakna su predstavljena samo putem jednog piskela u širini. Da bi se izmerila dužina svakog vlakna, čovek treba da može da razlikuje jedno vlakno od drugog uključujući u slučaj gde se vlakna ukrštaju. Funkcija rezutlata se dakle koristi da se proceni verovatnoća dva segmenta vlakana koja pripadaju istom vlaknu. Funkcija rezutlata koristi razliku ugla i rastojanje između dva segmenta. Fukcija rezutlata je takođe korišćena da se rekonstruišu vlakna koja su slomljena na delove vlakna tokom koraka utvrđivanja praga vrednosti . Jednom kada se identifikuje svako vlakno, broj piksela koji g a predstavljaju se broji i pretvara u dužinu mikrometara kao rezolucija slike je poznat. Ako vlakno prelazi granicu slike, ono se odbacuje.

[0057] Dužina pojedinačnih vlakana je zatim utvrđena merenjem ovih parametara u slici. Srednja dužina vlakana u uzorku se zatim izračunava. Barem 200 vlakana treba izmeriti, kao što je 250 vlakana.

[0058] Preporučljivo srednja dužina sintetičkog staklenog vlakna je u opsegu od 150 do 250 µm.

[0059] Preporučljivo srednji prečnik sintetičkog staklenog vlakna je u opsegu 1 do 2,5 µm, još preporučljivije u opsegu 15 do 2,3 µm.

[0060] Odnos srednje dužine vlakna prema srednjem prečniku vlakna je u opsegu 25 do 500, preporučljivo u opsegu 100 do 300.

[0061] Sintetičko stakleno vlakno preporučljivo ima sastav koji obuhvata sledeće okside, izraženo težinom oksida:

SiO2u količini od 33 do 45 wt%,

Al2O3u količini od 16 do 24 wt%,

količina K2O i/ili Na2O,

količina CaO i/ili MgO,

pri čemu je odnos količine Al2O3prema količini SiO2u opsegu 0,34-0,73, i pri čemu je odnos ukupne količine K2O i Na2O (oksid alkalnog metala), prema ukupnoj količini CaO i MgO (oksid zemnoalkalnog metala), manji od 1. Sve količine oksida su izračunate prema težini.

[0062] Zbog odnosa ukupnog oksida alkalnog metala prema ukupnom oksidu zemnoalkalnog metala, ova vlakna spadaju u klasu koja je obično poznata kao kamena vlakna.

[0063] Odnos količine Al2O3prema količini SiO2je poželjno u opsegu 0,34-0,73 zato što se viskoznost otopina koje imaju ovaj odnos nalazi u opsegu koji se smatra posebno pogodnim za upotrebu u ovom pronalasku.

[0064] Sintetičko stakleno vlakno preporučljivo ima sastav koji obuhvata sledeće okside, izraženo težinom oksida:

SiO2u količini od 33 do 45 wt%,

Al2O3u količini od 16 do 24 wt%,

TiO2u količini od 0 do 3 wt%, Fe2O3u količini od 6 do 11 wt%,

CaO i MgO u ukupnoj količini od 23 do 33 wt%, i

K2O i Na2O u ukupnoj količini od 1 do 6 wt%.

[0065] Moguće je prisustvo drugih elemenata u otopini koji kada se izrazi težinom oksida poželjno čine manje od 5 wt% sintetičkog staklnenog vlakna. Takođe su moguće nečistoće prisutne u sintetičkom staklenom vlaknu.

[0066] Sintetičko stakleno vlakno preporučljivo obuhvata ne više od 30 wt% brizganja koji ima prečnik veći od 63 µm. Sintetičko stakleno vlakno može obuhvatiti 10 do 30 wt% brizganja koji ima prečnik veći od 63 µm.

[0067] Sintetičko stakleno vlakno preporučljivo obuhvata ne više od 3 wt% brizganja koji ima prečnik veći od 250 µm. Sintetičko stakleno vlakno može obuhvatiti 1 do 3 wt% brizganja koji ima prečnik veći od 250 µm.

[0068] Procenat brizganja se određuje uzimanjem uzorka sintetičkog staklenog vlakna i prosejavanje materijala kroz prvo sito sa otvorima prečnika od 250 µm, i kroz drugo sito sa otvorima prečinika od 63 µm. Materijal u dva sita i materijal koji je prošao kroz oba sita se izmere i izračunaju se procenti. Pre postupka prosejavanja uzorak sintetičkog staklenog vlakna se podvrgava toplotnoj terapiji da bi sagoreo organski materijal, kao što je vezivo, ulje i drugi aditivi, npr. zagrevanjem sintetičkog staklenog vlakna do 590°C tokom barem 20 minuta.

[0069] Poželjno je smanjiti količinu brizganja prisutnog u sintetičkom staklenom vlaknu, jer se smatra da prisustvo brizganja smanjuje prijatnost u dodiru sa kožom sintetičkog staklenog vlakna i ima neželjeno dejstvo na termička svojstva supstrata sintetičkog staklenog vlakna dobijenog kao rezultat. Pored toga, efikasnije je da se formira mineralna otopina u sintetičko stakleno vlakno, pre nego da se mineralna otopina formira u brizganj.

[0070] Raspodela vlakna iz ovog pronalaska je uniformnija od uobičajenog sintetičkog staklenog vlakna. Preporučljivo opseg varijacije prečnika vlakna se definiše kao 84% kvantila minus 16% kvantila je manje od 3,8 µm, preporučljivo manje od 3,4 µm, još preporučljivije manje od 2,4 µm. Ovo je pokazano na Primeru 2 dole.

Supstrat sintetičkog staklenog vlakna

[0071] Ovaj se pronalazak odnosi na, supstrat sintetičkog staklenog vlakna (substrat sintetičkog staklenog vlakna ili supstrata SSV (MMVF od man-made vitreous fibre substrate, engl.) ) formiran kao spojena mreža koja obuhvata sintetičko stakleno vlakno kako je gore opisano, ili sintetičko stakleno vlakno napravljeno prema postupcima opisanim gore u tekstu, ili sintetičko stakleno vlakno napravljeno korišćenjem gore opisanog aparata, i ojačanu supstancu veziva.

[0072] Moguće je koristiti uobičajene tipovi veziva poznatog za uptorebu sa vlaknima kamene vune. Na primer, vezivo može biti neorgansko vezivo, ili organsko vezivo. Preporučljivo, vezivo je organsko vezivo kao što je fenol formalehidni vezivo, urea formaldehidno vezivo, fenol urea formaldehidno vezivo ili melamin formaldehidno vezivo. Uobičajeno korišćen fenol-formaldehid ili veziva na bazi smole fenolurea-formaldehida (PUF) opciono obuhvataju komponentu šećera. Za ova veziva, bez šećerne komponente, upućuje se na primer na EP 0148050 i EP 0996653. Za ova veziva, sa šećernom komponentom, upućuje se na primer na EP 2012/076462. Još jedna grupa veziva koje je moguće koristiti se zasniva na proizvodima reakcije anhidrida alkanolamin-polikarboksilne kisleine. Ojačano duromer vezivo, ojačano vezivo obuhvata (1) komponentu veziva rastvoljivog u vodi koju je moguće dobiti dovođenjem u reakciju barem jednog alkanolamina sa barem jednom polikarboksilnom kiselinom ili anhidridom i, opciono, tretiranje proizvoda reakcije sa bazom; (2) šećernu komponentu; i opciono (3) ureu. Za ova veziva, upućuje se na primer na WO 2012/010694 i WO 2013/014076.

[0073] Drugi vezivači obuhvataju ojačano duromer vezivo, neojačano vezivo obuhvata:

(a) šećernu komponentu, i jednu ili obe od

(b) komponente polikarboksilne kiseline, i

(c) komponentu izabranu iz grupe jedinjenja amina, amonijaka, soli amonijaka polikarboksilnih kiselina,

[0074] Primeri ovih veziva su opisani u WO 2007/014236, WO 2011/138458 i WO 2009/080938. Za sva gore opisana veziva, komponenta polikarboksilne kiseline, ako postoji, je preporučljivo izabrana iz dikarobiksilnih, trikarboksilnih, tetrakarboksilnih, pentakarboksilnih, i sličnih polikarboksilnih kisleina, i anhidrida, soli i njihovih kombinacija.

[0075] Za sve gore opisane vezivače, komponenta alkanolamina, ako postoji, je poželjno izabrana iz jednog ili više od monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina, diizopropanolamina, triizopropanolamina, metildietanolamina, etildietanolamina, nbutildietanolamina, metildiizopropanolamina, etilizopropanolamina, etildiizolpropanolamina, 3-amino-1,2-propandiola, 2-amino-1,3-propandiola, aminoetiletanolamina, i tris-(hidroksimetil)-aminometana.

[0076] Za sve vezivače opisane gore, ta komponenta šećera, ako postoji, je preporučljivo izabrana iz saharoze, redukujućih šećera, posebno dekstroze, polikarbohidrata, i njihovih mešavina, preporučljivo dekstina i maltodekstrina; još preporučljivije glukozni sirupi, i još preporučljivije glukozni sirupi sa ekvivalentnom vrednošću dekstroze od DE = 60-99.

[0077] Vezivo se ojačava da proizvede supstrat sintetičkog staklenog vlakna. Sintetičko stakleno vlakno, sada sadrži vezivač, je generalno ojačano u peći za ojačavanje, obično korišćenjem protoka vrućeg vazduha. Protok vrućeg vazduha moguće je uvesti u sintetičko stakleno vlakno (koje sada sadrži vezivač) odozdo, ili odozgo ili iz alternativnih smerova u specifičnim zonama u smeru po dužini peći za ojačavanje. Posle ojačavanja, ojačana supstanca vezivača veže vlakna da bi formirala strukturno koherentnu matricu vlakana. Proizvod je moguće konsolidovati, na primer sabijanjem, na poznat način.

[0078] Preporučljivo supstat sintetičkog staklenog vlakna je koherentan proizvod koji ima gustinu u opsegu od 15 kg/m<3>do 250 kg/m<3>, još preporučljivije u opsegu 20 kg/m<3>do 180 kg/m<3>, najpreporučljivije u opsegu 60 kg/m<3>do 150 kg/m<3>, kao što je 80 kg/m<3>do 130 kg/m<3>.

[0079] Preporučljivo, supstrat sintetičkog staklenog vlakna obuhvata vezivo od 0,5 do 6 wt%, kao što je vezivo od 1 do 5 wt%, preporučljivo vezivo od 2 do 4 wt%. Ovo se preporučuje kada se supstrat sintetičkog staklenog vlakna koristi kao građevinska izolacija.

[0080] Kada se supstrat sintetičkog staklenog vlakna koristi za primene na visokoj temperaturi, on preporučljivo obuhvata vezivo od 0,5 do 2 wt%, još preporučljivije vezivo od 0,8 do 1,5 wt%.

[0081] Supstrati sintetičkkog staklenog vlakna napravljeni prema ovom pronalasku ispoljavaju poboljšanu otpornost vazdušnog toka. Preporučljivo, kada je gustina supstrata sintetičkog staklenog vlakna u opsegu 60 do 150 kg/m<3>otpornost vazdušnog toka je u opsegu 100 do 200 kPa*s/m<2>, preporučljivo u opsegu 120 do 180 kPa*s/m<2>. Otpornost vazdušnog toka sintetičkog staklenog vlakna prema postupku iz ovog pronalaska, i novost pronalaska sintetičkog staklenog vlakna, je veća neko kod uobičajenih supstrata sintetičkog staklenog vlakna. Smatra se da do tog dolazi usled prečnika vlakna sintetičkog staklenog vlakna iz ovog pronalaska. Prednost veće otpornosti vazdušnog protoka je poboljšanje svojstava akustične i toplotne izolacije. Ovo znači da je viši nivo izolacije moguće postići sa nižom količinom supstrata sintetičkog staklenog vlakna. Otpornost vazdušnog toka s emeri u skladu sa EN29053.

[0082] Supstrati sintetičkog staklenog vlakna prema ovom pronalasku se smatraju mekšim i prijatnijim za dodir od uobičajenih proizvoda sintetičkog staklenog vlakna i zbog toga su mnogo prijatniji za kožu. Smatra se da je ovog barem delimično zbog postojajnja niskog prečnika vlakna sintetičkog staklenog vlakna i niskih nivoa brizganja. Još jedna prednost ovog pronalaska je što se supstratima sintetičkog staklenog vlakna lakše rukuje nego uobičajenim supstratima sintetičkog staklenog vlakna.

[0083] Termička provodljivoSt, izražena kao lambda vrednost, supstrati sintetičkog staklenog vlakna iz ovog pronalaska su niži od uobičajenih proizvoda i ovo je prikazano u Primeru 3. Lambda vrednost sitnetičkog staklenog vlakna je posebno niska na visokim temperaturama, kao što je iznad 300 °C, u poređenju sa uobičajenim supstratima sintetičkog staklenog vlakna. Ovo znači da supstrati sintetičkog staklenog vlakna iz ovog pronalaska imaju posebnu korinost u područjima gde je važno imati nisku lambda vrednost u okruženjima gde je temperatura iznad 300 °C, kao što je za upotrebu kao (a) tehnička izolacija ili (b) zaštita pod požara u industrijskom i pomorskom okruženju. Preciznije, veštačko stakleno vlakno iz ovog pronalaska je moguće koristiti kao toplotnoizolacioni materijal u pomorskoj industriji, ploče u pomorskoj industriji, lamelne podmetače u pomorskoj industriji, žicom ojačane podmetače u pomorskoj industriji, sekciju cevi u pomorskoj industriji.

[0084] Pored toga, ovaj se pronalazak odnosi na upotrebu supstrata sintetičkog staklenog vlakna kao (a) tehničke izolacije ili (b) zaštite od požara na temperaturi od barem 300 °C. Proizvodi za upotrbu iznad 300°C obuhvataju proizvode za termičku izolaciju tehničkih instalacija, npr. sekcije cevi, žicom ojačane podmetače za cevi, bojlere, plovila, rezervoare (tankere), dimnjake, i proizvode za zaštitu od požara, kao što su protivpožarne ploče, protivpožarni ulošci za vrata, izolaciju za ventilacione vodove, itd. da se ispolji širenje vatre tokom specifičnog perioda ili npr. da se zaštite stubovi od toplote vatre na neko vreme da bi se izbeglo urušavanje zrade.

[0085] Supstrat sintetičkog staklenog vlakna ima gubitak pri sagorevanju od najviše 2 wt%, kao što je od 0,5 do 2,0 wt%, preporučljivo 0,8 do 1,5 wt%. Supstrati sintetičkog staklenog vlakna sa ovim gubitkom pri sagorevanju preporučljivvo ima gustinu u opsegu od 60 kg/m3 do 150 kg/m3, još preporučljivije 80 do 130 kg/m3. Takvi supstrati sintetičkog staklenog vlakna imaju posebnu korisnost u okruženjima sa visokom temperaturom, kao što je 100 do 650 °C, i zaštita od požara. Gubitak pri sagorevanju supstrata sintetičkog staklenog vlakna je mera koriličine organskog materijala, kao što je vezivo, prisutno u supstratu sintetičkog staklenog vlakna. Gubitak pri sagorevanju suvog uzorka je moguće izmeriti npr. zagrevanjem sintetičkog staklenog vlakna do 590°C tokom barem 20 minuta i merenje uzorka pre i posle zagrevanja da bi se odredio gubitak materijala.

[0086] Ovaj pronalazak je ilustrovan upućivanjem na priložene slike nacrta na kojima:

Slika 1 jeste izgled sprega niza rotora sklopljenih za upotrebu u postupku prema ovom pronalasku;

Slika 2 je poprečni presek na liniji II-II do niza rotora na Slici 1 i putem sabirne komore u kojoj su pozicionirani pri upotrebi; i

Slika 3 je detalj otvora oko jednog od rotora.

Slika 4 je izgled spreda nekog broja jedinica za izradu vlakana.

Slika 5 pokazuje raspodelu vlakna na Primeru sintetičkog staklenog vlakna iz ovog pronalaska.

[0087] Sa pozivom na Slike 1-4 aparat obuhvata niz 1 rotora svaki montiran na prednjoj čeonoj strani 2 kućišta 3. Komlet je pozicioniran na jednom kraju komore da bi primio otopinu iz peći za topljenje. Svaki se rotor montira na uobičajen način na pogonjenog osi koji omogućava da se rotira pri visokoj perifernoj brzini. Ovaj se komplet sastoji od četiri rotora, prvi rotor 4 koji rotira u smeru suprotnom kretanju sata, drugi rotor 5 za izradu vlakana koji rotira u smeru kretanja kazaljke na satu, treći rotor 6 za izradu vlakana koji rotira u smeru suprotnom kretanju kazaljki na satu, i četvrti rotor 7 za izradu vlakana koji se obrće u smeru kretanja kazaljke na satu. Mehanizam ležajeva i pogonski mehanizam nisu prikazani. Svi otvori 8, 9, 10 i 11 su povezani sa, respektivno, rotorima 4, 5, 6 i 7, svaki se otvor nastavlja oko samo dela tog rotora. Generalno svaki se otvor nastavlja oko barem 1/3 periferije sa njim povezanog rotora, generalno oko spoljnjeg dela niza rotora. Generalno se nastavlja oko ne više od 2/3 ili 3/4 periferije.

[0088] Svaki otvor vodi iz komore za napajanje vazduhom unutar kućišta.

[0089] Otopljena mineralna otopina je sipana na rotor 4 duž putanje ilustrovane i pogađa prvi rotor 4 u tački A koja je na poziciji tako da ugao B (t.j., ugao koji A pravi sa horizontalom prema drugom rotoru) jeste od 40 do 65° na horizontalu, često oko 45 do 60° na horizontalu. Drugi rotor 5 za izradu vlakana treba da bude pozicioniran na ili tek nešto malo ispod prvog rotora i tako da ugao C obično bude od 0° do 20°, često oko 5 do 10°.

[0090] Pod ovim se podrazumeva da može da obezbedi da se skine sa prvog rootra na drugi rotor tako da utiče na perifernu površinu drugpg rotora pretežno pod pravim uglovima (npr., od 75 do 105° na normalu). Slično tome, poželjnije je da je zbir uglova D, E i F što je moguće niži. F je uključeni ugao između horizontale i linije koja spaja ose trećeg i četvrtog rotora, E je uključen ugao između linija koje spajaju ose trećeg i čevrtog rotora i drugog i trećeg rotora, dok je D uključen ugao između linija koje spajaju ose prvog i drugog rotora sa osama drugog i trećeg rotora. Poželjno C D E F je ispod 150° ali treba da bude generalno iznad 120°, i još preporučljivije u opsegu je od 125 do 142°, sa najboljim rezultatima dobijen na oko 135 do 140°.

[0091] Neka količina koja udari prvi rotor 4 na mestu A je zbačena sa rotora 4 kako vlakna ali neka se bace na sledeći rotor 5. Od neke količine otopine su izrađena vlakna dok je preostatak bačen duž staze 13 na sledeći rotor 6. Značajna količina ovoga je izrađeno vlakno sa rotorom 6, uglavnom u području gde postoji otvor 9, ali nešto se baci i duž staze 14 na sledeći rotor 7. Od značajnog dela količine se izrađuje vlakno u opštem smeru 15 ali velika količina se takođe koristi za izradu vlakna oko preostalog dela površine rotora obuhvaćenog otvorom 10.

[0092] Kako se otvori 8, 9, 10 i 11 ne nastavljaju oko cele periferije svakog rotora, protok vazduha u regionu putanja 12, 13 i 14 moguće je kontrolisati i, svakako, može biti pretežno nula.

[0093] U preporučenom postupku, prvi rotor 4 ima prečnik od oko 210 mm i obrće se na oko 5.000 ob/min dajući polje ubrzanja od oko 29 km/s<2>. Ovo se poredi sa vrednostima za uobičajeni aparat u skladu sa GB 1,559,117 što može biti, obično, oko 180 mm, 3.900 ob/min i 15 km/s<2>prema opisanom redosledu. Drugi rotor (rotor 5) može da ima prečnik od oko 280 mm i može da se obrće brzinom od 9.000 ob/min ili više, dajući polje ubrzanja od oko 125 km/s<2>(u poređenju sa vrednostima za običan aparat u GB 1,559,117 od oko 230 mm, 5.500 ob/min i 39 km/s<2>prema opisanom redosledu).

[0094] Treći rotor (6) može imati isti prečnik 280 mm i može se obrtati sa 10.000 ob/min da bi dao polje ubrzanja od oko 150 km/s<2>, u poređenju sa uobičajenim vrednostima od 314 mm, 6,600 ob/min i 75 km/s<2>za uobičajen aparat prema GB 1,559,117.

[0095] Četvrti rotor (7) može opet imati prečnik od oko 280 mm i može se obrtati brzinom od 12.000 ob/min, dajući polje ubrzanja od oko 225 km/s<2>u poređenju sa vrednostima od 330 mm, 7.000 ob/min i oko 89 km/s<2>za uobičajen aparat u skladu sa GB 1,559,117.

[0096] Vazduh koji nastaje kroz otvore preporučljivo ima linearnu brzinu, u opisanom primeru, od oko 100-200 m/s. Ovaj protok vazduha može imati osne i tangencijalne komponente, prema rasporedu lopatica unutar otvora.

[0097] Untar svakog otvora lopatice 25 je moguće montirati pod uglom, u odnosu na osni smer povezanog rotora, to je moguće unapred odrediti kao vrednost koja se kreće u opsegu, obično, od nule do 42°. Na primer, u otvoru 10 ugao u regionu G do H moguće je povešati od 0° na mestu G do oko 20° na mestu H i onda ugao lopatica u regionu H do I može biti pretežno ravnomeran pod 42°. Slično, u otvoru 10 ugao može da se poveća za oko nula na J do oko 20° na K i zatim može da se poveća i bude pretežno ravnomeran u celom regionu K do L pod uglom od oko 42°.

[0098] U otvoru 8, može biti poželjno da postoji manji ugao, obično uniformni ugao od oko 15 do 30°, često oko 20 ili 25°.

[0099] Unutršanja ivica 24 svakog otvora je preporučljivo koaksijalna sa povezanim rotorom i preporučljivo ima prečnik koji je pretežno isti kao i za kod povezanog rotora.

[0100] Prskalice 18 vezivača mogu biti montirane kao centralna mlaznica na prednjoj strani svakog rotora i izbaciti vezivač u vlakna koja se oduvavaju sa rotora. Umesto toga, ili kao dodatak tome, moguće je postaviti zasebne prskalice vezivača, na primer ispod ili iznad niza rotora i usmereno pretežno osno. Komora za izradu vlakana obuhvata udubljenje 20 ima dvostruki vijak 21 koji prikuplja bisere i drugo vlakno koje pada u udubljenje i reciklira ga na peći. Konvejer 22 prikuplja vlakna i nosi ih dalje od aparata za izradu vlakana. Vazduh koji se silom gura kroz drugi vazdušni prsten, na primer više otvora 23 raspoređenih oko prednje čeone strane kućišta 2 i/ili u i/ili ispod prednje čeone strane kućišta 2. Sekundarni prsten vazduha obezbeđuje protok vazduha da bi se poboljšao osni transport vlakana dalje od rotora i da se kontroliše njihova brzina sleganja i međusobno mešanje sa vezivačem.

[0101] Videće se sa Slike 3 da unutrašnja ivica 24 prstenatog otvora ima pretežno isti prečnik kao spoljna ivica periferije rotora 6 i da su lopatice 25 raspoređene pretežno radijalno preko otvora. Naravno, po želji, lopatice je moguće rasporediti pod uglom. Vodeća ivica lopatica je prikazana kao 25, i bočna prednja strana lopatica je prikazana kao 26. Na Slici 3, pozicija X odgovara približno poziciji I na Slici 1, t.j., gde su lopatice raspoređene na oko 42°, pozicija Y odgovara poziciji H, t.j., gde su lopatice raspoređene na oko 20°, i pozicija G odgovara poziciji Z, t.j., gde su lopatice na 0° i tako pospešuju istinski osni protok vazduha.

[0102] Iako je na Slici 2 islustrovan samo jedan otvor 23 za vazduh, preporučljivo može postojati više pojedinačno montiranih otvora za vazduh koji se montiraju ispod rotora i koji usmeravaju vazduh generalno u pravcu prema napred. Neki ili svi su zakretno montirani tako da mogu da budu relativno horizontalni ili relativno vertikalni ili drugačije nagnuti. Takođe oni mogu imati lopatice koje kontrolišu smer vazduha iz otvora. Takođe, lopatice je moguće montirati za naizmenično kretanje kako bi se mogle međusobno zameniti tokom upotrebe tako da obezbedi pulsirajući tok vazduha. Generalno otvori su usmereni prema gore tako da usmeravaju vazduh prema gore i prema napred. Pomoću odgovarajućeg izbora vazdušnih protoka, i njihovog kretanja, ako postoji, moguće je optimizovati zbirku vlakana, raspodelu veziva, i svojstva krajnjeg proizvodda jer ovo vodi do formiranja zidnog mlaza kada vazduh izlazi iz otvora paralelnog na periferiju.

[0103] Iako je zgodno da se napaja vazduh kroz prave otvore, slično dejstvo je moguće postiči drugim sredstvima obezbeđivanja neprekidne zavese vazduha preko površine rotora, na primer niza susednih udarnih mlaznica raspoređenih oko rotora zida u položaju prikazanom na slikama za otvore, i to će voditi do formiranja zidnog mlaza.

[0104] Na Slici 4, referentni brojevi označavaju ista svojstva aparata kao na Slikama 1 do 3. Zasebne komore 35 za vazduh su obezbeđene za svaki niz rotora i vode od peći za topljenje.

[0105] Ovaj pronalazak vodi do poboljašane izrade vlakana otopine, i posebno se količina brizganja koja ima veličinu veću od 63 µm u završnom sintetičkog staklenom vlaknu smanjuje u ovom pronalasku u poređenju sa količinom obično prisutnom kada se koristi uobičajeni, relativno mali prvi rotor. Količina velikog brizganja (iznad 250 µm) je smanjena.

[0106] Ovaj pronalazak se sada ilustruje sledećim neograničavajućim primerima.

Primeri

Primer 1

[0107] Otpornost protoka vazduha četiri supstrata sintetičkog staklenog vlakna prema ovom pronalasku (Primeri A do D) je upoređena sa otpornošću protoka vazduha pet supstrata sintetičkog staklenog vlakna koji nije iz ovog pronalaksa (Uporedni primeri A do E). Svaki supstrat sintetičkog staklenog vlakna sadržao je približno 1 wt% vezivača. Supstrati sintetičkog staklenog vlakana iz Primera A do D su napravljeni postupkom proizvodnje iz ovog pronalaska i sintetička staklena vlakna su bila u skladu sa ovim pronalaskom. Ovi supstrati sintetičkog staklenog vlakna iz uporednih primera A do E su napravljeni drugačijim postupkom proizvodnje i sintetička staklena vlakna su bila uobičajena sintetička staklena vlakna.

[0108] Sintetička staklena vlakna iz Primera A do D su napravljena na predilici koja ima četiri rotora. Prvi rotor ima prečnik od 210 mm i pogonjen je sa približno 5.000 ob/min (polje ubrzanja 29 km/s<2>). Rotori od drugi do četvrtog su imali prečnik od 280 mm i bili su pogonjeni je sa približno 12.000 ob/min (polje ubrzanja 225 km/s<2>).

[0109] Sintetičko stakleno vlakno iz uporednih primera A do E su napravljena korišćenjem uobičaj Primer G ce opremljene sa četiri rotora. Prvi rotor je imao prečnik od 184 mm i bio je pogonjen sa približno 4.500 ob/min (polje ubrzanja 20 km/s<2>). Drugi rotor je imao prečnik od 234 mm i pogonjen je sa približno 7.000 ob/min (polje ubrzanja 63 km/s<2>). Treći rotor je imao prečnik od 314 mm i pogonjen je sa približno 7.000 ob/min (polje ubrzanja 84 km/s<2>). Četvrti rotor je imao prečnik od 332 mm i bio je pogonjen sa približno 7.000 ob/min (polje ubrzanja 164 km/s<2>).

[0110] Otpornost vazdušnog toka se meri u skladu sa EN29053. Kako je prikazano u Tabeli 1 dole, otpornost vazdušnog toka iz primera iz ovog pronalaska je značajno viša od otpornosti date u uporednim primerima, pri uporedivoj gustini. Ovo pokazuje da supstrati sintetičkog staklenog vlakna iz ovog pronalaska imaju poboljšana akustična i toplotno izolaciona svojstva u poređenju sa uporednim primerima.

Tabela 1

Primer 2

[0111] Prečnik uzorka sintetičkog staklenog vlakna iz ovog pronalaska je upoređen sa uzorkom uobičajenog sintetičkog staklenog vlakna. Sintetičko stakleno vlakno iz ovog pronalaska je napravljeno kako je opisano u primerima A do D. Uobičajena sintetička staklena vlakna su napravljena kako je opisano za uporedne primere A do E. Slika 5 pokazuje da je širenje prečnika vlakna mnogo manje za sintetičko stakleno vlakno iz ovog pronalaska nego za uobičajeno vuneno. Ovde je definisan opseg varijacije kao 84% kvantila minus 16% kvantila (+/- 1 x standardno odstupanje za prečnik vlakna -(normalna logaritamska raspodela)). Ovo znači da je verovatnoća 68% pronalaženja datog prečnika vlakna u definisanom regionu. Kako je prikazano na Slici 5, postoji daleko manje odstupanje u prečniku vlakna od sintetičkog staklenog vlakna iz ovog pronalaska, nego kod uobičajene vune. Utvrđeno je u specifičnim testovima da je opseg varijacije za sintetičko stakleno vlakno 2,3-2,4 µm na srednjem prečniku vlakna od 1,9 µm do 2,2 µm, gde je opseg varijacije za sintetičko stakleno vlakno iz uobičajene vune bio značajno viši, kao što je 3,7 do 5 µm na srednjem prečniku vlakna od 3,4 µm do 4,3 µm. Ovo pokazuje dodatnu prednost od sintetičkog staklenog vlakna iz ovog pronalaska kao povećanu uniformnost jedinice za prečnik vlakna da supstrati sintetičkog staklenog vlakna imaju veću uniformnost, koja ima pozitivan uticaj na neke karakteristike sintetičkog staklenog vlakna, kao što je povećan termički učinkak i poboljšana prijatnost pri dodiru sa kožom.

Primer 3

[0112] Lamda vrednosti četiri supstrata sintetičkog staklenog vlakna iz ovog pronalaska (primeri E do H) su upoređene sa onima iz četiri supstrata sintetičkog staklenog vlakna koji nisu iz ovog pronalaska (uporedni primeri F do I). Sintetička staklena vlakna iz Primera E do H su napravljena kako je opisano za Primere A do D. Uobičajena sintetička staklena vlakna iz Uporednih primera F do I su napravljena kako je opisano za Uporedne primere A do E. Lambda je izmerena u skladu sa EN 12667. Gustina je izmerena u skladu sa EN 1602. Svaki supstrat sintetičkog staklenog vlakna sadržao je približno 1 wt% vezivača. Supstrati sintetičkog staklenog vlakana iz Primera E do D su napravljeni postupkom proizvodnje iz ovog pronalaska i sintetička staklena vlakna su u bila u skladu sa ovim pronalaskom. Sintetička staklena vlakna u supstratima sintetičkog staklenog vlakna iz Uporednih primera F do I su napravljena drugačijim postupkom proizvodnje i sintetička staklena vlakna su bila uobičajena sintetička staklena vlakna. Gustina svakog proizvoda je prikazana dole. Što je niža lambda vrednost, veća je otpornost supstrata sintetičkog staklenog vlakna na toplotu. Kako je prikazano u Tabeli 2 dole, supstrati sintetičkog staklenog vlakna prema ovom pronalasku imaju niže lambda vrednosti u opsegu temperature od 50 do 650 °C. Prednost korišćenja supstrata sintetičkog staklenog vlakna iz ovog pronalaska je posebno primetna iznad 200 °C.

Tabela 2

Comparative Example<–>Uporedni primer

staklenog vlakna sa supstratom sintetičkog staklenog vlakna prema ovom pronalasku, oba pri gustini od 100 kg/m<3>. Test je izveden prema Međunarodnom kodu za Primenu postupaka ispitivanja otpornosti na požar (2010) Deo 3. Test je pokazao značajno poboljšanje od 14 minuta za A 60 test supstrata sintetičkog staklenog vlakna prema ovom pronalasku (Primer I) u poređenju sa uobičajenim supstratom sintetičkog staklenog vlakna (Uporedni primer J). Ovaj test je pokazao poboljšanje za A 30 test od 3 minuta na supstratu sintetičkog staklenog vlakna prema ovom pronalasku (Primer J) u poređenju sa uobičajenim supstratom sintetičkog staklenog vlakna (Uporedni Primer K). Sintetička staklena vlakna iz Primera I i J su napravljena kako je opisano za Primee A do D. Uobičajena sintetička staklena vlakna iz Uporednih Primea J do K su opisana za Uporedne Primere A do E.

Primer 5

[0114] Testove provodljivosti toplote je izveo nemački institut "Forshungsinstitut für Wärmeshutz e.V. München" na supstratu sintetičkog staklenog vlakna prema ovom pronalasku.

Sintetička staklena vlakna iz Primera 5 su napravljena kako je opisano u Primerima A do D. Gustina testiranih proizvoda je bila 56 - 59 kg/m<3>, i provodljivost toplote na 10°C je utvrđena da je 0,0318 W/(m·K) prema EN 12667.

Primer 6

[0115] Za izvesne akustičke primene, optimalna otpornost protoka za dobijanje visoke vrednosti apsorpcije zvuka je oko 20-30 kN/m4. Eksperimentalni testovi su utvrdili da je ova vrednost dobijena za supstrat kamenog vlakna sintetičkog staklenog vlakna prema ovom pronalasku pri gustini od oko 40 - 50 kg/m<3>. Za supstrat sintetičkog staklenog vlakna kamene vune formiran postupkom koji nije prema ovom pronalasku je utvrđeno da je optimalni opseg 50-60 kg/m<3>. Tako, supstrat sintetičkog staklenog vlakna kamene vune napravljen prema ovom pronalasku može obezbediti optimalna akustična svojstva pri nižoj gustini, i samim tim korišćenjem niže količine sintetičkog staklenog vlakna.

Claims

Patentni zahtevi

1.Postupak proizvodnje sintetisanih staklenih vlakana obuhvata:

pri čemu svaki rotor ima pogonsku jedinicu;

obrtanje rotora;

pri čemu se prvi rotor obrće da bi dao polje ubrzanja od 25 do 60 km/s<2>, i drugi i treći rotor se svaki obrće da bi dao polje ubrzanja od barem 125 km/s<2>,

SiO2u količini od 33 do 45 wt%,

Al2O3u količini od oko 16 do 24 wt%,

količini od K2O i/ili Na2O, količini od CaO i/ili MgO,

pri čemu je odnos količine Al2O3prema količini SiO2u opsegu 0,34-0,73,

pri čemu je odnos ukupne količine K2O i Na2O, do ukupne količine CaO i MgO, manji od 1; sipanje otopine na periferiju prvog rotora;

pri čemu je otopina sipana na periferiju prvog rotora u nizu sipana na periferiju sledećih rotora u ciklusu i vlakna se skidaju sa i rotora; i

prikupljanje flakana koja se formiraju.

2.Postupak iz patentnog zahteva 1, pri čemu otopina ima sastav koji obuhvata sledeće, izraženo kao težina (wt) oksida:

SiO2u količini od 33 do 45 wt%, Al2O3u količini od 16 do 24 wt%,

TiO2u količini od 0 do 3 wt%, Fe2O3u količini od 6 do 11 wt%,

CaO i MgO u ukupnoj količini od 23 do 33 wt%, i

K2O i Na2O u ukupnoj količini od 1 do 6 wt%.

3.Postupak prema patentnom zahtevu 1 ili 2, pri čemu aparat za izradu vlakana obuhvata četiri rotora.

4.Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 3, pri čemu su ose prvog i drugog rotora raspoređene tako da linija povučena iz ose prvog rotora do ose drugog rotora pravi ugao od 0 do 20º, ispod horizontale.

5.Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 4, pri čemu je odnos pečnika poslednjeg rotora prema prečniku prvog rotora od 1,1:1 do 1,5:1.

6.Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 5, pri čemu prvi rotor ima prečnik od 120 do 250 mm, i krajnji rotor ima veći prečnik od 180 do 330 mm.

7.Postupak prema bilo prema kom od patentnih zahteva 1 do 6, pri čemu se barem rotor u nizu obrće da bi dao polje ubrzanja od 5 do 15 puta polje ubrzanja prvog rotora.

8.Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 7, pri čemu drugi i treći rotori i opciono četvrti rotor se obrće da bi dali polje ubrzanja od 125 do 500 km/s<2>.

9.Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 8, pri čemu drugi rotor i treći rotor i opciono četvrti rotor rotiraju da bi dali polje ubrzanja od 125 do 400 km/s<2>.

10.Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 9, još obuhvata obezbeđivanje komore za izradu vlakana i jedinice kolektora sa konvejerom u osnovi te komore, prikupljanje duvanih vlakana kao mreže i prenošenje tih vlakana dalje od niza rotora.

11.Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 10, pri čemu temperatura površine periferije prvog rotora jeste barem 100 ºC viša od temperature površine periferije četvrtog rotora.

12.Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 11, pri čemu je otopina obezbeđena na periferiji prvog rotora na temperaturi od 1450 do 1575 ºC, preporučljivo 1480 do 1550 ºC.

13.Upotreba supstrata sintetičkog staklenog vlakna formiranog iz sintetičkog staklenog vlakna napravljenog prema postupku prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 12, kao (a) tehnička izolacija ili (b) za zaštitu od požara u industrijskom ili pomorskom okruženju.

14.Upotreba supstrata sintetičkog staklenog vlakna formiranog iz sintetičkog staklenog vlakna napravljenog prema postupku prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 12, kao toplotnoizolacioni materijal u pomorskoj industriji, ploče u pomorskoj industriji, lamelne podmetače u pomorskoj industriji, žicom ojačane podmetače u pomorskoj industriji, sekciju cevi u pomorskoj industriji ili protivpožarni materijal u pomorskoj industriji.

15.Upotreba supstrata sintetičkog staklenog vlakna formiranog iz sintetičkog staklenog vlakna napravljenog prema postupku prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 12, kao (a) tehničke izolacije ili (b) kao zaštitu od požara na temperaturi od barem 300 ºC.