Способ и устройство для изготовления минеральных волокон и волокнообразующее роторное устройство
Изобретение относится к способу для изготовления минеральных волокон, в котором расплав минералов направляется на первый вращающийся волокнообразующий ротор в волокнообразующем устройстве, включающем в себя по меньшей мере два волокнообразующих ротора, и отбрасывается от поверхности оболочки первого вращающегося ротора на поверхность оболочки второго вращающегося ротора и оттуда последовательно вперед на поверхности оболочек всех возможных следующих роторов. Расплав минералов затем формируется в минеральные волокна на активных перифериях вращающихся роторов, и сформированные минеральные волокна выдуваются из волокнообразующих роторов волокнообразующего устройства с помощью средств выдувания волокон, расположенных на активных перифериях, к коллекторному элементу. На минеральные волокна во время их формирования наносится связующее посредством элемента для нанесения связующего, расположенного на активных перифериях роторов. Активная периферия по меньшей мере одного из волокнообразующих роторов разделена по меньшей мере на первую секцию и на вторую секцию, причем элемент для нанесения связующего и средство для выдувания волокон в первой секции могут управляться независимо от элемента для нанесения связующего и средства для выдувания волокон во второй секции. Технический результат изобретения - получение волокон с заданными свойствами для широкой области применения. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для изготовления минеральных волокон в соответствии с преамбулой нижеприведенной формулы изобретения и к волокнообразующему роторному устройству.
Минеральная шерсть, такая как каменная шерсть, изготавливается плавлением соответствующих сырьевых материалов, например диабаза, известняка или шлака, в плавильной печи. Полученный расплав минералов выводится из плавильной печи в виде струи расплава в волокнообразующее устройство, где расплав формируется в минеральные волокна. Обычно используется волокнообразующее устройство типа прядильной машины, которое включает в себя ряд вращающихся волокнообразующих роторов или прядильных роторов, обычно от 3 до 4 роторов. Расплав минералов из плавильной печи направляется к поверхности оболочки первого ротора, где он связывается до некоторой степени с поверхностью оболочки, перед тем как отбрасывается в виде каскада капель на поверхность оболочки соседнего второго ротора в ряду. Часть расплава минералов затем достаточно связывается с поверхностью оболочки второго ротора для его формирования в волокна благодаря эффекту центробежной силы. Другая часть расплава минерала отбрасывается дальше на поверхность оболочки третьего ротора. Таким образом, расплав минералов «подается» в виде струи капель расплава минерала или каскада капель последовательно от одного ротора к следующему через все волокнообразующее устройство, в то время как часть расплава минералов формируется в минеральные волокна. Во время формирования минеральных волокон или после на них может наноситься связующее.
Минеральные волокна, сформированные на волокнообразующих роторах, подаются из волокнообразующего устройства посредством выдувания. Выдувание минеральных волокон может быть осуществлено так называемым первичным воздуходувным средством, которое размещено на периферии роторов, или вторичным воздуходувным средством, которое расположено на некотором расстоянии от волокнообразующего устройства. Минеральные волокна транспортируются из волокнообразующего устройства через коллекторную камеру к коллекторному элементу, который расположен перед волокнообразующим устройством. Коллекторным элементом может быть, например, ленточный конвейер или поворотный барабан.
Минеральные волокна обычно собираются в виде тонкой волоконной паутины, так называемой первичной волоконной паутины или первичной паутины. Первичная волоконная паутина обычно собирается перемещающейся перфорированной поверхностью, образующей коллекторную поверхность коллекторного элемента. Скорость, с которой перемещается коллекторная поверхность, определяет поверхностную массу собранной первичной волоконной паутины, если поток волоконной массы от волокнообразующего устройства является постоянным. Чем выше скорость коллекторной поверхности, тем тоньше становится собираемая первичная паутина и меньше ее поверхностная масса. Обычно задачей является сбор как можно более тонкой первичной минеральной волоконной паутины. Узелки и ворсинки в минеральном волокне являются нежелательными в собранной волоконной паутине, так как они снижают качество конечного продукта. Естественной задачей является также стремление предотвращения образования дырок в собираемой первичной минеральной волоконной паутине.
Когда количество производимых минеральных волокон в волокнообразующем устройстве увеличивается, скорость сбора коллекторного элемента должна быть повышена в такой же степени, чтобы поверхностная масса собранной первичной паутины поддерживалась постоянной и чтобы поверхностная масса паутины не становилась слишком большой. Скорость поверхностного элемента, однако, ограничена другими устройствами далее по ходу процесса, поэтому она не может повышаться произвольно. Последующая обработка как тонкой, так и прочной первичной минеральной волоконной паутины оказалась сложной среди прочего из-за того, что тонкая паутина легко рвется при транспортировке и, возможно, переплетается.
На структуру собранной первичной паутины сильно влияют условия в коллекторной камере во время перемещения минеральных волокон от волокнообразующего устройства к коллекторному элементу. Если условия потока в коллекторной камере являются турбулентными и существуют обратные завихрения, то собранная первичная паутина становится слегка узловатой и неоднородной. Волокнообразующий и собирающий процессы становятся трудно контролируемыми, когда произведенное количество волокна возрастает.
Важно оптимизировать каждый субпроцесс в производстве минеральной шерсти для достижения желательного конечного продукта. Оказалось, что трудно изготовить и собрать большое количество волокна от одного и того же волокнообразующего устройства без ухудшения структуры собранной первичной паутины и готовой минеральной шерсти.
Имеется целый ряд различных областей применения для минеральной шерсти, например, в качестве изоляционного материала для разных сооружений. Предъявляются различные требования к свойствам произведенной минеральной шерсти в зависимости от области ее применения в отношении прочности, сжимаемости и т.д. На свойства минеральной шерсти влияют свойства отдельных минеральных волокон, другими словами, их толщина, длина, а также пространственная ориентация отдельных волокон в минеральной шерсти. На эти свойства среди прочего также влияют преобладающие условия, в которых формируются минеральные волокна в волокнообразующих роторах. Используемое связующее и/или другие возможные добавки также влияют на конечные свойства минеральной шерсти. Делались попытки оптимизировать свойства готовой минеральной шерсти различной обработкой собранной первичной паутины.
Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для производства минеральных шерстяных волокон, где вышеупомянутые недостатки минимизированы.
Таким образом, задачей является создание способа, посредством которого можно влиять на свойства минеральных волокон при их формировании на поверхности волокнообразующего ротора.
Другой задачей настоящего изобретения является создание конструкции и устройства, посредством которых могут быть получены минеральные шерстяные волокна определенного качества.
Эти задачи достигаются способом и устройством, имеющими признаки, представленные в отличительной части независимых пунктов формулы изобретения.
Обычно способ в соответствии с изобретением обычно включает в себя следующие операции, на которых осуществляют:
- подачу расплава минералов к первому вращающемуся волокнообразующему ротору в волокнообразующем устройстве, включающем по меньшей мере два волокнообразующих ротора,
- отбрасывание расплава минералов от поверхности оболочки первого вращающегося ротора на поверхность оболочки второго вращающегося ротора и оттуда последовательно на поверхности оболочек возможных следующих роторов,
- формирование расплава минералов в минеральные волокна на активных перифериях вращающихся роторов,
- выдувание сформированных минеральных волокон из волокнообразующих роторов волокнообразующего устройства к коллекторному элементу с помощью средств для выдувания волокон, расположенных на активных перифериях роторов,
- нанесение связующего на минеральные волокна во время их формирования посредством элементов для нанесения связующего, расположенных на активных перифериях роторов,
- разделение активной периферии по меньшей мере одного из волокнообразующих роторов по меньшей мере на первую секцию и вторую секцию и управление элементом для нанесения связующего и/или средством для выдувания волокна в первой секции независимо от управления элементом для нанесения связующего и/или средством для выдувания волокна во второй секции.
Обычно устройство из волокнообразующих роторов в соответствии с настоящим изобретением содержит:
- вращающийся волокнообразующий ротор с активной периферией, на которой расплав минералов формируется в минеральные волокна,
- средство для выдувания волокон, расположенное на активной периферии волокнообразующего ротора с возможностью выдувания минеральных волокон к коллекторному элементу,
- элемент для нанесения связующего, который расположен на активной периферии волокнообразующего ротора и соединен с элементом для подачи связующего, при этом активная периферия волокнообразующего элемента разделена по меньшей мере на первую секцию и вторую секцию, и элемент для нанесения связующего и/или средство для выдувания волокон в первой секции управляются независимо от элемента для нанесения связующего и/или средства для выдувания волокон во второй секции.
Обычно устройство в соответствии с настоящим изобретением содержит:
- по меньшей мере три волокнообразующих ротора, расположенные для вращения, по существу, вокруг горизонтальных осей для превращения расплава минералов в минеральные волокна на активных перифериях волокнообразующих роторов,
- средства для выдувания волокон, расположенные на активных перифериях волокнообразующих роторов для выдувания минеральных волокон из волокнообразующего устройства к коллекторному элементу,
- элементы для нанесения связующего, расположенные на активных перифериях волокнообразующих роторов,
- коллекторный элемент,
при этом по меньшей мере одна из активных периферий волокнообразующих роторов разделена по меньшей мере на первую секцию и на вторую секцию, и элемент для нанесения связующего и/или средство для выдувания волокон в первой секции управляются независимо от элемента для нанесения связующего и/или средства для выдувания волокон во второй секции.
Активная периферия волокнообразующего ротора определяется в этой связи как часть волокнообразующего ротора, где формируются минеральные волокна, а ротор вращается от расплава минералов, который расположен на поверхности ротора. Минеральные волокна обычно определяются как доля массы материала волокна без связующего, которая проходит через сито с ячейкой размером 32 мкм.
Было обнаружено, что с разделением активной периферии волокнообразующего ротора по меньшей мере на две секции, которые могут управляться по отдельности в отношении выдувания волокон и нанесения связующего, процессы, влияющие на формирование минеральных волокон на волокнообразующих роторах, могут управляться более тщательно и лучше, чем раньше. В то же самое время можно эффективно управлять свойствами сформированных минеральных волокон, так как выдувание волокон и/или нанесение связующего могут быть тонко настроены так, чтобы они лучше соответствовали их действительному расположению на активной периферии волокнообразующего ротора. Могут быть оптимизированы различные секции волокнообразующего ротора таким образом, чтобы, например, принималась во внимание разность температур расплава минералов на различных частях волокнообразующего ротора. Температура расплава минералов естественно не является постоянной по всей периферии волокнообразующего ротора и изменяется вдоль нее. Вязкость расплава минералов зависит среди прочих факторов от температуры расплава, поэтому холодный расплав минералов имеет более высокую вязкость, чем теплый расплав. Из более холодного расплава формируются более толстые волокна при тех же условиях вращения и выдувания, что из более теплого расплава. В соответствии с одним воплощением изобретения активная поверхность волокнообразующего ротора может быть разделена на секции так, чтобы в тех секциях, где температура, как известно, является ниже, скорость выдувания волокон была выше или ниже в зависимости от требуемого качества волокон. Высокая скорость выдувания волокон компенсирует в некоторых ситуациях более низкую температуру и более высокую вязкость расплава, и активная периферия волокнообразующего ротора производит минеральные волокна, имеющие прочность на растяжение и другие свойства, удерживаемые на требуемом уровне.
В соответствии с настоящим изобретением активная периферия волокнообразующего ротора разделена по меньшей мере на две секции таким образом, при котором выдувание волокон и/или нанесение связующего управляются независимо и по отдельности относительно друг друга, то есть индивидуально. Секции могут иметь одинаковую длину или разную длину относительно друг друга. Первая секция может быть, например, в 1,5, 2 или 3 раза длиннее второй секции. В соответствии с одним воплощением настоящего изобретения активная периферия может быть разделена на три, четыре, пять или больше секций. Все эти секции могут иметь одинаковую длину, или некоторые из них могут иметь одинаковую длину по отношению к некоторым другим, или они все могут иметь различную длину. Например, если активная периферия разделена на четыре секции, то первая и четвертая секции могут иметь одинаковую длину, а вторая и третья секции могут иметь вторую и третью длину.
В различных секциях выдувание волокон и/или нанесение связующего в соответствии с изобретением могут по отдельности изменяться на активной периферии. Другими словами, волокнообразующие параметры, а также количество наносимого связующего, тип связующего, скорость выдувания волокон выдувающим средством и/или направление выдувания волокон в первой секции могут отличатся от соответствующих величин параметров во второй секции на периферии одного и того же волокнообразующего ротора. В соответствии с одним воплощением настоящего изобретения средство выдувания волокон выдувает минеральные волокна в первой секции с первой скоростью, а во второй секции со второй скоростью. Область, где формируются волокна и которая расположена точно рядом и над кольцом расплава волокнообразующего ротора, называется волокнообразующим полем. Условиями в волокнообразующем поле можно управлять посредством вышеупомянутых волокнообразующих параметров. Условия в волокнообразующем поле можно изменять посредством изменения волокнообразующего параметра в одном секторе независимо от установок параметра в соседнем секторе.
Скорость и/или направление выдувания волокон в соответствии с настоящим изобретением в первой и второй секциях могут быть одинаковы, при этом количество и/или тип нанесенного связующего могут отличаться одно от другого в этих секциях. Если скорость и/или направление выдувания волокон различны в первой и второй секциях активной периферии, то количество и/или тип нанесенного связующего будут одинаковы в обеих этих секциях. Также возможно, что все волокнообразующие параметры двух соседних секций будут иметь различные величины.
В соответствии с воплощением настоящего изобретения минеральные волокна выдуваются средством выдувания со скоростью выдувания по меньшей мере от 80 до 330 м/с, предпочтительно от 100 до 300 м/с, обычно от 100 до 200 м/с. Выдувание волокон в различных секциях на активной периферии обычно осуществляется средством выдувания. Средство выдувания обычно выполнено в непосредственной близости от волокнообразующего ротора вокруг и рядом с активной периферией волокнообразующего ротора. Средство выдувания обычно выполнено в виде кольца, прикрепленного к стенке и концентрически окружающего поверхность оболочки волокнообразующего ротора, и, таким образом, оно выдает сплошные струи на всю поверхность оболочки волокнообразующего ротора для так называемого первичного выдувания. Внутренний диаметр средства выдувания обычно такой же по размеру, как и диаметр связанного с ним волокнообразующего ротора. Обычно диаметры одинаковы, но внутренний диаметр средства выдувания может быть в некоторых случаях на 1-3 мм больше диаметра связанного с ним волокнообразующего ротора. Вся длина средства выдувания составляет обычно 60-80%, преимущественно 65-75%, всей длины полной периферии всех волокнообразующих роторов в волокнообразующем устройстве.
Средство выдувания волокон может включать в себя целый ряд выдувающих щелей, ширина которых обычно составляет от 10 до 20 мм, предпочтительно от 13 до 17 мм, и высота обычно от 10 до 20 мм, предпочтительно от 10 до 15 мм. Число выдувающих щелей в средстве выдувания волокон может быть выбрано по необходимости, например, в зависимости от длины средства выдувания волокон вдоль периферии ротора. Конфигурация, с которой формируется выдувающая щель, может быть выбрана в соответствии с необходимостью. Поперечное сечение щели может быть, например, круглым, прямоугольным или продолговатым. Выдувающие щелевые выходные отверстия в соответствии с одним воплощением формируются круглыми, и щели изготавливаются высверливанием отверстий. Прямоугольные выдувающие щели разделяются одна от другой в соответствии с другим воплощением изобретения посредством крыльев, например из стали, которые расположены в выдувающем средстве. Направлением выдувания можно управлять посредством изменения направления этих крыльев. В качестве выдувающей среды используется газообразная среда, например воздух, топливные газы и т.п.
Отдельные минеральные волокна, формирующиеся на поверхности волокнообразующего ротора и выдуваемые из него, образуют так называемые минеральные волокнистые нити, которые состоят из нескольких отдельных волокон. Волокнистые нити, как можно считать, напоминают нитку или проволоку, которая была получена при скручивании двух или нескольких волокон. Степень скручивания в волокнистой нити зависит среди прочего от скорости выдувания. Высокая скорость выдувания обычно заставляет отдельные волокна становиться короче, но они будут более сильно связаны друг с другом, причем конечный продукт приобретает большие прочностные свойства. Минеральные волокнистые нити образуют во время их перемещения через коллекторную камеру волокнистые флоки, на структуру которых влияют свойства выдувания и свойства потоков среды вокруг волокнообразующих роторов или перед ними.
В соответствии с предпочтительным воплощением настоящего изобретения средство для выдувания волокон может включать в себя выдувающие щели, через которые выдувающий воздух подводится к периферии ротора. Воздух к выдувающим щелям подается через распределительные каналы. В соединении с выдувающими щелями, например, могут находиться расположенные за ними выдувающие сопла, которые соединены с средствами сжатого воздуха. Выдувающие сопла могут тогда быть также расположены внутри распределительных каналов для выдувающих щелей, и к этим соплам подводится сжатый воздух, который выдувается из сопел в том же или в другом направлении, что и воздух из выдувающих щелей. Давление сжатого воздуха, подаваемого в сопла, обычно от 2 до 7 бар. Выходное отверстие внутреннего выдувающего сопла может быть круглым, прямоугольным или продолговатым. Обычные ширина и высота выходного отверстия от 0,5 до 5 мм. Внутреннее выдувающее сопло может быть расположено так, что оно соединено со всеми выдувающими щелями, находясь позади каждой щели в соответствующем распределительном канале. Альтернативно количество внутренних выдувающих щелей может быть меньше количества выдувающих щелей. Выдувающие щели могут быть расположены так, как требуется, и соединены с распределительными каналами выдувающих щелей вдоль средства выдувания, например, так, чтобы внутреннее выдувающее сопло было расположено в соединении с каждой пятой выдувающей щелью и в ее распределительном канале.
В соответствии с одним воплощением скорость выдувания задается по отдельности для каждой секции, так что в различных секциях используются разные скорости выдувания. Скорость выдувания может быть, например, самой высокой в секции, где расплав минералов самый холодный, и периферия того же ротора, где эта секция, может, если на ней расплав минералов самый горячий, иметь более низкую скорость выдувания. Можно влиять на свойства отдельных минеральных волокон и/или на свойства тех волокнистых нитей, которые сформированы из отдельных минеральных волокон, посредством выбора свойств выдувания, например скорости выдувания.
Скорости выдувания в различных секциях могут быть выбраны так, чтобы вся активная периферия производила минеральные волокна, имеющие сравнительно одинаковые заданные свойства, например толщину и длину. В соответствии с другим воплощением настоящего изобретения способность волокнообразующего ротора производить минеральные волокна различной толщины и длины в различных местах активной периферии может быть усилена. Тогда активная периферия будет делиться на секции так, чтобы скорость выдувания волокон в различных секциях регулировалась для производства минеральных волокон различной толщины и длины.
В соответствии с настоящим изобретением различные количества связующего могут наноситься на первую и вторую секции активной периферии волокнообразующего ротора. Количество нанесенного связующего зависит среди прочего от качества производимой минеральной шерсти.
В соответствии с воплощением настоящего изобретения одновременно или последовательно могут наноситься два или несколько различных связующих на различные секции одного или нескольких волокнообразующих роторов волокнообразующего устройства. В соответствии с воплощением настоящего изобретения, например, к первой секции может быть добавлено первое связующее и ко второй секции - второе связующее, при этом элемент для нанесения связующего на первую секцию соединен с элементом для подачи первого связующего и элемент для нанесения связующего на вторую секцию соединен со средством для подачи второго связующего. Собранная первичная паутина может содержать два различных связующих, если два различных типа связующих наносятся одновременно. В соответствии с предпочтительным воплощением по меньшей мере одно связующее является неорганическим. В связи с тем, что тип связующего может быть выбран по отдельности для каждой секции, свойства изготовленной первичной паутины, например абсорбция воды и огнестойкость, могут быть подобраны в соответствии с необходимостью.
Если два различных связующих наносятся последовательно, то первое связующее наносится первым всеми наносящими элементами на все секции в течение некоторого промежутка времени и затем наносится второе связующее всеми наносящими средствами на все секции. Промежуток времени для нанесения связующего может быть от 0,5 до 5 секунд, обычно 1-3 секунды. Таким образом, в конечном продукте обеспечиваются заданные слои. Это воплощение также дает возможность использовать связующее, которое не выносит долгого хранения в подающей системе.
Водоотталкивающие или пылесвязывающие агенты также могут быть нанесены на стадии волокнообразования. Нанесение может происходить с помощью элемента для нанесения связующего или может быть предусмотрено отдельное средство для добавок, например сопла, вокруг активной периферии волокнообразующего ротора. Эти сопла также могут управляться секцией таким же образом, как и элементами для связующего. Пылесвязывающий агент может, например, наноситься только на некоторые секции активной периферии. На различные секции могут также наноситься разные добавки.
В волокнообразующем устройстве в соответствии с настоящим изобретением число секций на активной периферии может быть выбрано любым и в соответствии с необходимостью по отдельности для каждого ротора. Число секций может быть различно для различных роторов в волокнообразующем устройстве. Таким образом, периферия первого и четвертого ротора, например, в волокнообразующем устройстве может быть разделена на две секции, периферия второго и роторов - на три секции. Манера, которой поверхность оболочки ротора разделяется на секции, в основном зависит от качества производимой минеральной шерсти и от того, как желательно распределять производимые минеральные волокна на коллекторном элементе. Активные периферии всех роторов не нужно разделять на секции, но разделение на отдельные секции может производиться только на некоторых роторах.
В соответствии с воплощением настоящего изобретения активные периферии по меньшей мере двух волокнообразующих роторов, предпочтительно всех волокнообразующих роторов, в волокнообразующем устройстве разделяются по меньшей мере на две секции. В соответствии с другим воплощением по меньшей мере два из волокнообразующих роторов в волокнообразующем устройстве, предпочтительно все волокнообразующие роторы, разделяются на равное число секций на их активной периферии. Элемент для нанесения связующего и/или средство для выдувания волокон в тех же секциях на различных волокнообразующих роторах могут быть отрегулированы таким же образом. Скорость выдувания волокон, например, может в первой секции второго волокнообразующего ротора быть равной скорости выдувания волокон в первой секции третьего волокнообразующего ротора.
В соответствии с одним воплощением настоящего изобретения волокнообразующий ротор волокнообразующего устройства обычно имеет всю периферию размером около 3000-3500 мм, из которой длина активной периферии около 1300-1750 мм. В соответствии с другим воплощением настоящего изобретения предпочтительно, если вся длина периферии волокнообразующих роторов будет изменяться между 3800 и 4500 мм, обычно между 3950 и 4200 мм, и активная периферия включает в себя 60-77%, обычно 62-75%, всей периферии волокнообразующих роторов.
В соответствии с воплощением настоящего изобретения несколько секций на одном или нескольких волокнообразующих роторах могут управляться совместно друг с другом, и это означает, что минеральные волокна, которые производятся на двух или нескольких секциях в одном волокнообразующем роторе или на различных секциях в различных волокнообразующих роторах, транспортируются посредством выдувания к месту на одном или на нескольких коллекторных элементах. Таким образом может быть собрана первичная паутина, показывающая заданные слои или области, в которых свойства минеральных волокон отличаются одно от другого. Имеется возможность изготавливать волоконную паутину, показывающую средний слой из тонких волокон и наружный слой на обеих сторонах среднего слоя, при этом наружный слой включает в себя толстые волокна. Такая структура может быть целесообразна в некоторых конечных продуктах, так как таким образом могут быть изготовлены продукты, показывающие различные прочностные свойства, например, в различных слоях.
В соответствии с одним воплощением настоящего изобретения средство для выдувания волокон в первой секции выдувает минеральные волокна к первому месту для волокон на коллекторном элементе и средство для выдувания волокон во второй секции выдувает минеральные волокна ко второму месту на коллекторном элементе. Таким образом, направляя выдувание от выдувающего средства на различные секции, минеральные волокна с различными свойствами могут быть собраны на различных местах коллекторного элемента, тем самым может быть получена первичная паутина, свойства которой изменяются или в поперечном направлении, или от поверхности паутины к ее нижней части. Другим вариантом является производство паутины, имеющей одну большую поверхность со свойствами, которые отличаются от свойств другой большой поверхности этой же паутины.
В соответствии с другим воплощением настоящего изобретения средство выдувания волокон выдувает минеральные волокна по меньшей мере к двум коллекторным элементам так, чтобы минеральные волокна выдувались из первой секции или нескольких первых секций активных периферий одного или нескольких вращающихся волокнообразующих роторов к первому коллекторному элементу, а из второй секции или нескольких вторых секций активных периферий одного или нескольких вращающихся волокнообразующих роторов ко второму коллекторному элементу. Таким образом могут быть изготовлены две первичные паутины из минеральных волокон, свойства которых могут отличаться, например, они могут включать в основном различные связующие и/или волокна минеральной шерсти, имеющие различные свойства, например длину.
В соответствии с воплощением настоящего изобретения минеральные волокна направляются в сторону коллекторного элемента, который включает в себя по меньшей мере две коллекторные поверхности, такие как барабаны, конвейерные ленты и т.п. Коллекторные поверхности в коллекторном элементе могут быть размещены одна поверх другой или рядом одна с другой. Коллекторный элемент обычно расположен так, что расстояние от волокнообразующего устройства до ближайшей коллекторной поверхности составляет 1,5-5,5 метра, предпочтительно 2,5-3,5 метра. Коллекторные поверхности в некоторых случаях также могут быть очень близко расположены к волокнообразующему устройству, при этом расстояние между коллекторной поверхностью и волокнообразующим устройством может быть даже меньше 1 метра. Коллекторные поверхности также могут быть расположены на различных расстояниях от волокнообразующего устройства. Если коллекторные поверхности, например, размещены одна поверх другой, верхняя коллекторная поверхность может быть дальше от волокнообразующего устройства, чем нижняя коллекторная поверхность. Например, расстояние между волокнообразующим устройством и нижней коллекторной поверхностью может быть около 2,5 м, а расстояние между волокнообразующим устройством и верхней коллекторной поверхностью 3,6 м.
Если используются две коллекторные поверхности, направления выдувания средством выдувания волокон могут быть отрегулированы в различных секциях на активных перифериях волокнообразующих роторов и коллекторных поверхностях так, чтобы тонкие минеральные волокна выдувались к верхней коллекторной поверхности и толстые минеральные волокна выдувались к нижней коллекторной поверхности. Типовая первичная волоконная паутина, которая получается на верхней коллекторной поверхности, содержит высокий процент волокон, то есть низкий процент таких волокнистых материалов, которые классифицируются не как минеральные волокна, а как включения. Эта легкая первичная паутина может быть использована для производства продуктов из минеральной шерсти, для которых важны такие свойства, как хорошая сжимаемость, прочность на разрыв и тепловая изоляция. На нижней коллекторной поверхности обычно получают первичную паутину из минеральных волокон, поверхность волокон которой в 1,5-3 раза меньше поверхности волокон на верхней коллекторной поверхности. Эта первичная волокнистая паутина затем используется для производства продуктов из минеральной шерсти, для которых важны такие свойства, как высокая прочность при сжатии и сопротивление скалыванию.
В соответствии с одним воплощением настоящего изобретения количество минеральных волокон, которое производит один волокнообразующий ротор, может быть оптимизировано регулировкой скоростей выдувания волокон в различных секциях. Условия изготовления обычно могут выбираться на основе производственных порций на верхнем и нижнем волокнообразующих роторах. В соответствии с обычным разделением 35-65%, предпочтительно 40-60%, минеральных волокон изготавливается на верхних волокнообразующих роторах. Волокнообразующие параметры в секции выбираются на основе физических и химических свойств используемого расплава и/или требуемых свойств волокон, таких как средний диаметр волокон или средняя длина волокон. Направления и скорости выдувания обычно выбираются так, чтобы общее производство волокон первым и вторым роторами было около 50% от всего количества произведенного минерального волокна. Однако, если требуется, то могут быть изменены величины параметров на другие, например, так, чтобы производство волокон первым и вторым роторами было около 70% от всего количества произведенного минерального волокна. Тогда скорости выдувания на первом и втором роторах увеличивают. В соответствии с воплощением настоящего изобретения первый и второй роторы могут производить 50±20%, предпочтительно 50±10%, от всего произведенного количества минеральных волокон. На соотношение между количеством минеральных волокон, произведенных на верхнем и нижнем волокнообразующих роторах, можно влиять посредством скоростей выдувания волокон в различных секциях.
Чтобы подчеркнуть разделение произведенных волокон между первым и вторым роторами по отношению к следующим роторам также может быть выбрана точка подачи расплава к первому ротору так, чтобы можно было оптимизировать волокнообразующие части на различных роторах.
Если роторы волокнообразующего устройства снабжены магнитным определителем, информацию о распределении расплава на различных волокнообразующих роторах получают посредством управления магнитным определителем. Когда капельный каскад расплава минералов ударяет по поверхности волокнообразующего ротора, создается давление на эту точку ротора. Это давление сравнимо с количеством расплава минералов, которое может удержаться на поверхности ротора, и с количеством произведенного на роторе волокна. Эта информация может быть использована для управления внутренними условиями волокнообразования волокнообразующего ротора и для управления подачей связующего и агентов для обработки.
В связи с тем, что можно определить в соответствии с одним воплощением изобретения, как количества произведенных минеральных волокон распределены между различными роторами в волокнообразующем устройстве, то одновременно можно влиять на распределение произведенного количества минеральных волокон на коллекторных поверхностях коллекторного элемента. Таким образом, изобретение дает возможность управлять также свойствами первичных паутин из минерального волокна и, между прочим, и поверхностными массами без изменения скоростей на коллекторных поверхностях. Минеральные волокна, например, которые изготавливаются на первом и втором роторах, накапливаются на верхней коллекторной поверхности коллекторного элемента.
В соответствии с одним воплощением изобретения может быть размещен так называемый смеситель волокон, связанный с волокнообразующим устройством. Посредством смесителя волокон изготовленное минеральное волоконное облако может быть «смешано» во время его транспортировки в коллекторной камере к коллекторному элементу, благодаря чему получают однородную первичную паутину, показывающую одинаковую прочность во всех направлениях. Смеситель волокон состоит из выдувающей щели с направляющими лопатками, она вдувает воздух под волокнообразующее устройство и далее под сужение к коллекторному элементу. Другими словами, она функционирует как дующая щель под волокнообразующим устройством и напоминает выдувающие щели, расположенные на отдельных волокнообразующих роторах. Ее не нужно размещать в фиксированном контакте с волокнообразующим устройством. Смеситель волокон может быть также изготовлен без направляющих лопаток и может даже состоять из ряда круглых отверстий. В смеситель обычно подают сжатый воздух, давление которого изменяется от 0 до 70 кПа. Смеситель волокон может быть изготовлен корпусированием нижних волокнообразующих роторов и части боковых сторон. При использовании смесителя волокон может быть достигнута управляемая «турбулентность» перед волокнообразующим устройством, которая способствует эффективному смешиванию минеральных волокон друг с другом, произведенных в различных волокнообразующих роторах и различных роторных секциях, во время их перемещения к коллекторному элементу. Таким образом получают первичную волоконную паутину с равномерно распределенными свойствами.
Настоящее изобретение особенно хорошо подходит для использования совместно с волокнообразующим устройством, раскрытым в патентной заявке FI 20011561. Это волокнообразующее устройство имеет высокую волокнообразующую способность, которая легко превышает нагрузку других устройств в процессе изготовления волокна. Можно с помощью настоящего изобретения обеспечить более равномерное накопление произведенных волокон на используемых коллекторных элементах, если это требуется, или обрабатывать их желательным образом.
Даже если изобретение было описано со ссылкой на то, что в настоящее время считается наиболее практичными и предпочтительными воплощениями, следует понимать, что изобретение не ограничено вышеописанными воплощениями, но предназначено также для включения различных модификаций и равнозначных технических решений в пределах объема приведенной формулы изобретения.
1. Способ изготовления минеральных волокон, в котором:
расплав минералов подают в первый вращающийся волокнообразующий ротор в волокнообразующем устройстве, включающем в себя по меньшей мере два волокнообразующих ротора,
расплав минералов отбрасывают от поверхности оболочки первого вращающегося ротора на поверхность оболочки второго вращающегося ротора и оттуда последовательно на поверхности оболочек возможных следующих роторов,
расплав минералов формируют в минеральные волокна на активных перифериях вращающихся роторов,
сформированные минеральные волокна выдувают из волокнообразующих роторов волокнообразующего устройства к коллекторному элементу с помощью средств для выдувания волокон, расположенных на активных перифериях роторов, и
на минеральные волокна наносят связующее во время их формирования посредством элементов для нанесения связующих, расположенных на активных перифериях роторов,
активную периферию по меньшей мере одного из волокнообразующих роторов разделяют по меньшей мере на первую секцию и вторую секцию, отличающийся тем, что:
элементом для нанесения связующего в первой секции управляют независимо от элемента для нанесения связующего во второй секции или
элементом для нанесения связующего и средством для выдувания волокон в первой секции управляют независимо от элемента для нанесения связующего и средства для выдувания волокон во второй секции.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в первую секцию добавляют первое связующее, а во вторую секцию добавляют второе связующее.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что средство выдувания волокон выдувает минеральные волокна в первой секции с первой скоростью и во второй секции со второй скоростью.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что средство для выдувания волокон в первой секции выдувает минеральные волокна к первому месту на коллекторном элементе для волокон, а средство для выдувания волокон во второй секции выдувает минеральные волокна ко второму месту на коллекторном элементе.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что средство для выдувания волокон выдувает минеральные волокна по меньшей мере к двум коллекторным элементам так, что минеральные волокна выдуваются:
из первой секции или нескольких первых секций активных периферий одного или нескольких вращающихся волокнообразующих роторов к первому коллекторному элементу, и
из второй секции или нескольких вторых секций активных периферий одного или нескольких вращающихся волокнообразующих роторов ко второму коллекторному элементу.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что минеральные волокна выдувают средством выдувания со скоростью выдувания от 80 до 330 м/с, предпочтительно от 100 до 300 м/с.
7. Волокнообразующее роторное устройство, содержащее:
вращающийся волокнообразующий ротор с активной периферией, на которой расплав минералов формируется в минеральные волокна,
средство для выдувания волокон, расположенное на активной периферии волокнообразующего ротора и предназначенное для выдувания минеральных волокон к коллекторному элементу,
элемент для нанесения связующего, расположенный на активной периферии волокнообразующего ротора и соединенный с элементом для подачи связующего,
активная периферия волокнообразующего ротора разделена по меньшей мере на первую секцию и вторую секцию, отличающееся тем, что
элемент для нанесения связующего в первой секции выполнен с возможностью управления независимо от элемента для нанесения связующего во второй секции,
элемент для нанесения связующего и средство для выдувания волокон в первой секции выполнены с возможностью управления независимо от элемента для нанесения связующего и средства для выдувания волокон во второй секции.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что элемент для нанесения связующего в первой секции соединен с элементами для подачи первого связующего, а элемент для нанесения связующего во второй секции соединен с элементами для подачи второго связующего.
9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средства для выдувания волокон расположены в первой секции для выдувания минеральных волокон с первой скоростью и во второй секции для выдувания минеральных волокон со второй скоростью.
10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средства для выдувания волокон в первой секции расположены для выдувания минеральных волокон к первому месту на коллекторном элементе, а средства для выдувания волокон во второй секции расположены для выдувания минеральных волокон ко второму месту на коллекторном элементе.
11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средство для выдувания волокон включает в себя выдувающие щели, через которые выдувающий воздух направляется на периферию ротора, причем в выдувающих щелях расположены выдувающие сопла, соединенные со средством для сжатого воздуха.
12. Установка для производства минеральных волокон, содержащая:
по меньшей мере три волокнообразующих ротора, расположенные для вращения, по существу, вокруг горизонтальных осей, для превращения расплава минералов в минеральные волокна на активных перифериях волокнообразующих роторов, причем по меньшей мере одна из активных периферий волокнообразующих роторов разделена на по меньшей мере первую секцию и вторую секцию,
средства для выдувания волокон, расположенные на активных перифериях волокнообразующих роторов для выдувания минеральных волокон из волокнообразующего устройства к коллекторному элементу,
элементы для нанесения связующего, расположенные на активных перифериях волокнообразующих роторов, и
коллекторный элемент, отличающаяся тем, что
элемент для нанесения связующего в первой секции выполнен с возможностью управления независимо от элемента для нанесения связующего во второй секции, или
элемент для нанесения связующего и средство для выдувания волокон в первой секции выполнены с возможностью управления независимо от элемента для нанесения связующего и средства для выдувания волокон во второй секции.
13. Установка по п.12, отличающаяся тем, что средства для выдувания волокон по меньшей мере в одной первой секции расположены для выдувания минеральных волокон к первому месту на коллекторном элементе, а средства для выдувания волокон по меньшей мере в одной второй секции расположены для выдувания минеральных волокон ко второму месту на коллекторном элементе.
14. Установка по п.12, отличающаяся тем, что также содержит второй коллекторный элемент для сбора минеральных волокон, которые выдуваются, причем
средства для выдувания волокон в первой секции или нескольких первых секциях активных периферий одного или нескольких вращающихся волокнообразующих роторов расположены для выдувания минеральных волокон к первому коллекторному элементу, и
средства для выдувания волокон во второй секции или нескольких вторых секциях активных периферий одного или нескольких вращающихся волокнообразующих роторов расположены для выдувания минеральных волокон ко второму коллекторному элементу.
15. Установка по п.12, отличающаяся тем, что по меньшей мере два из волокнообразующих роторов волокнообразующего устройства, предпочтительно все волокнообразующие роторы, разделены на столько же секций.
16. Установка по п.12, отличающаяся тем, что средства для выдувания волокон включают в себя выдувающие щели, через которые выдувающий воздух направляется на периферию ротора, причем выдувающие сопла расположены в выдувающих щелях и соединены со средством для сжатого воздуха.
17. Установка по п.12, отличающаяся тем, что элементы для нанесения связующего в первой секции или в нескольких первых секциях активных периферий одного или нескольких вращающихся волокнообразующих роторов соединены со средством подачи первого связующего и элемент для нанесения связующего во второй секции или в нескольких вторых секциях активных периферий одного или нескольких вращающихся волокнообразующих роторов соединены со средством для подачи второго связующего.
