RU2193538C1

RU2193538C1 - Method and device for forming basalt fibers

Info

Publication number: RU2193538C1
Application number: RU2001133545/03A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Доброскокин; Р.Н. Кибардин; В.В. Улыбышев; И.Н. Тупицын
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Ультраволокно"
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2002-11-27

Abstract

FIELD: production of continuous fiber from basalt raw material for manufacture of heat-insulating and sound-insulating materials. SUBSTANCE: basalt raw material in form of crumb is molten in melting furnace at level of melt above spinneret feeder between 3 and 10 calibers. Then melt is directed to hermetic under-spinneret attachment through spinneret feeder and spinneret plates by separate jets; under-spinneret attachment is made in form of slit; then melt is directed to blast unit where basalt fibers are formed due to injection (vertical) flow and two flat flows of compressed air directed at angle not exceeding 30 deg. relative to each other. Basalt fibers thus obtained pass through entrainment separator made in form of bow and enter guide passage wherefrom they get on gauze of receiving conveyer. EFFECT: low cost of material; enhanced reliability of fiberforming unit and plant as a whole. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к производству волокон из термопластичного материала, в частности из базальта, и может быть использовано на заводах по производству непрерывных и штапельных волокон диаметром 10-40 мкм методом воздушного вытягивания. Полученное базальтовое волокно применяется в качестве теплоизоляционного и звукопоглощающего материала. The invention relates to the production of fibers from a thermoplastic material, in particular from basalt, and can be used in plants for the production of continuous and staple fibers with a diameter of 10-40 microns by air drawing. The obtained basalt fiber is used as a heat-insulating and sound-absorbing material.

Известен способ получения минераловатных изделий из базальтосодержащих пород (пат. РФ 2149841, кл. С 03 В 37/06, 1999 г. - аналог), включающий плавление базальтового сырья, раздув струи расплава, осаждение волокон. A known method of producing mineral wool products from basalt-containing rocks (US Pat. RF 2149841, class C 03 B 37/06, 1999 - analogue), including melting basalt raw materials, blowing a jet of melt, the deposition of fibers.

Однако сложный технологический процесс подготовки расплава базальтового сырья, раздув струи паром, а следовательно и высокая энергоемкость, приводят к удорожанию материала на основе базальта. However, the complex technological process of preparing a basalt raw material melt, blowing a jet with steam, and therefore high energy intensity, leads to an increase in the cost of basalt-based material.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности является способ изготовления волокон из термопластичного материала, включающий плавление базальтового сырья, подачу его в зону взаимодействия потоков, раздув полученного материала потоком энергоносителей, удаление волоконной дисперсии из узла волокнообразования на проницаемую формовочную основу (пат. CCCP 973014, С 03 В 37/06, 1982 г. - прототип). Closest to the proposed method in technical essence is a method of manufacturing fibers from a thermoplastic material, including melting basalt raw materials, feeding it into the zone of interaction of flows, blowing the resulting material with a flow of energy carriers, removing the fiber dispersion from the fiber forming unit onto a permeable molding base (US Pat. CCCP 973014, C 03 B 37/06, 1982 - prototype).

Недостатком указанного способа является сложный технологический процесс изготовления волокон, повышенный расход энергоносителя, получение волокон, имеющих определенную длину, что также приводит к удорожанию материала на основе базальта. The disadvantage of this method is the complex technological process of manufacturing fibers, increased energy consumption, obtaining fibers having a certain length, which also leads to an increase in the cost of material based on basalt.

Известно устройство для получения стеклянного волокна (патент СССР 1362717, С 03 В 37/06, 1987 г. - аналог), содержащее стеклоплавильный сосуд, дутьевое устройство для выхода энергоносителя, узел волокнообразования. A device for producing glass fiber is known (USSR patent 1362717, C 03 B 37/06, 1987, an analogue) containing a glass melting vessel, a blasting device for energy output, a fiber forming unit.

Недостатком данного устройства является невозможность изготовления волокон ⌀ до 40 мкм, сложность изготовления и обслуживания устройства. The disadvantage of this device is the inability to manufacture fibers ⌀ up to 40 microns, the complexity of the manufacture and maintenance of the device.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для изготовления волокон из термопластичного материала, содержащее плавильную печь, фильерный питатель, дутьевое устройство для выхода энергоносителя, узел волокнообразования, проницаемую основу в виде сетки и средство для отсасывания потоков воздуха через формовочную основу (патент СССР 973014, кл. С 03 В 37/06, 1982 г. - прототип). Closest to the proposed device is a device for the manufacture of fibers from a thermoplastic material containing a melting furnace, a die feeder, a blasting device for outputting energy, a fiber forming unit, a permeable base in the form of a mesh, and means for aspirating air flows through the molding base (USSR patent 973014, class From 03 to 37/06, 1982 - prototype).

Недостатком данного устройства является сложность изготовления и обслуживания установки, а также снижение надежности узла волокнообразования. The disadvantage of this device is the complexity of the manufacture and maintenance of the installation, as well as a decrease in the reliability of the fiber formation unit.

Техническим результатом изобретения является снижение стоимости полученного материала, повышение надежности узла волокнообразования и всей установки в целом. The technical result of the invention is to reduce the cost of the obtained material, increasing the reliability of the fiber formation unit and the entire installation as a whole.

Технический результат достигается за счет того, что в способе формования волокон из термопластичного материала, в частности из базальта, включающем плавление базальтового сырья, подачу его в зону взаимодействия потоков, вытягивание волокон потоком энергоносителей, удаление волоконной дисперсии из узла волокнообразования на проницаемую формовочную основу, причем уровень расплава базальта над фильерным питателем находится в пределах от 3 до 10 калибров для снижения гидравлического напора базальтового расплава на фильерную пластину, а в верхней части питателя, обогреваемого электрическим током, установлена трубка, причем отношение высоты трубки к высоте фильерного питателя составляет от 1:1 до 1:2, вытягивание базальтовых волокон осуществляют в герметичном устройстве двумя плоскими потоками сжатого воздуха, направленными навстречу друг к другу под углом не более 30^o и не более 15^o к 3-му вертикальному инжекционному потоку, направленному перпендикулярно основанию формовочного устройства, скорость вертикального инжекционного потока, входящего в подфильерную насадку, равна или ниже скорости основного потока, образующегося двумя плоскими потоками энергоносителя, а устройство для формования волокон из термопластичного материала, в частности из базальта, включающее плавильную печь, фильерный питатель, дутьевое устройство для выхода энергоносителя, узел волокнообразования, проницаемую формовочную основу в виде сетки и средство для отсасывания потоков воздуха через формовочную основу, в узле волокнообразования под фильерный питателем установлены волокнообразующие насадки в виде щели, под дутьевым устройством установлен каплеотбойник в виде дуги, выпуклая сторона которой направлена внутрь основного потока, a в узле волокнообразования суммарная площадь верхней перфорированной части фильерного питателя к суммарной площади отверстий нижней пластины питателя находится в соотношении как 3:1, подфильерные насадки расположены от фильерного питателя на расстоянии 0,1-4,0 ширины сопла дутьевого устройства.The technical result is achieved due to the fact that in the method of forming fibers from a thermoplastic material, in particular from basalt, including melting basalt raw materials, feeding it into the zone of interaction of the flows, drawing the fibers with a flow of energy carriers, removing the fiber dispersion from the fiber forming unit onto a permeable molding base, and the basalt melt level above the die plate is in the range from 3 to 10 gauges to reduce the hydraulic pressure of the basalt melt on the die plate, and in a tube is installed on the top of the feeder heated by electric current, and the ratio of the height of the tube to the height of the die feeder is from 1: 1 to 1: 2, the basalt fibers are pulled in a sealed device with two flat streams of compressed air directed towards each other at an angle not 30 ^o and 15 ^o to the 3rd vertical injection flow directed perpendicular to the base of the molding apparatus, the injection flow rate of vertical entering the nozzle podfilernuyu, equally or lower than the speed of the main stream formed by two flat energy carrier streams, and a device for forming fibers from a thermoplastic material, in particular from basalt, including a melting furnace, a spinneret feeder, a blast device for energy output, a fiber forming unit, a permeable mesh forming base and means for suctioning air flows through the molding base, fiber-forming nozzles in the form of a gap are installed under the spinneret feeder in the fiber formation unit, under the blowing device a droplet separator is installed in the form of an arc, the convex side of which is directed inside the main flow, and in the fiber forming unit, the total area of the upper perforated part of the die feeder to the total area of the holes of the lower plate of the feeder is 3: 1, the filter nozzles are located at a distance of 0 from the die feeder , 1-4.0 nozzle widths of the blower device.

Заявленный способ и устройство представлены на чертеже, где схематично показан способ формования волокон из термопластичного материала, в частности из базальта, и устройство для его осуществления. The claimed method and device are presented in the drawing, which schematically shows a method of forming fibers from a thermoplastic material, in particular from basalt, and a device for its implementation.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

При производстве базальтового волокна ⌀ от 10 до 40 мкм базальтовое сырье в виде крошки загружают в бункер дозатора 1, после чего она поступает в плавильную печь 2, где с помощью газовой горелки 3 при температуре ~ 1460^oС ведут плавление базальта, причем уровень расплава базальта над фильерным питателем должен быть в пределах от 3 до 10 калибров, если уровень расплава ниже 3 калибров, то резко снижается стабильность процесса выработки базальтового волокна, что приводит к повышенному расходу драгоценных металлов на единицу продукции, а если уровень расплава больше 10 калибров, то снижается устойчивость процесса выработки волокна, что резко влияет на качество выпускаемой продукции.In the production of basalt fiber ⌀ from 10 to 40 μm, the basalt raw material in the form of crumbs is loaded into the hopper of the dispenser 1, after which it enters the melting furnace 2, where basalt is melted with a gas burner 3 at a temperature of ~ 1460 ^° C, and the basalt melt level is above the die feeder should be in the range from 3 to 10 calibers, if the melt level is lower than 3 calibers, the stability of the basalt fiber production process sharply decreases, which leads to an increased consumption of precious metals per unit of output, and if the level l melt more than 10 calibers, it decreases the stability of the fiber production process, which dramatically affects the quality of the products.

Полученный расплав через фильерный питатель 5 и фильерные пластины отдельными струйками направляются в подфильерную насадку 6, которая герметична по вертикальному контуру и выполнена в виде щели. Затем расплав базальта направляют в дутьевое устройство 7, где за счет инжекционного (вертикального потока) и двух плоских потоков сжатого воздуха, направленных под углом друг к другу не более 30^o, осуществляют формование базальтовых волокон, причем скорость инжекционного (вертикального) потока ниже скорости двух плоских, направленных друг к другу под углом потоков.The resulting melt through the die feeder 5 and the die plate with separate streams is sent to the sub-nozzle nozzle 6, which is sealed along the vertical contour and made in the form of a gap. Then, the basalt melt is sent to the blowing device 7, where, due to injection (vertical flow) and two flat flows of compressed air directed at an angle to each other of not more than 30 ^o , basalt fibers are formed, and the speed of the injection (vertical) flow is lower than the speed of two flat, directed to each other at an angle of flows.

Если угол между двумя потоками будет более 30^o, то уменьшается количество инжектируемого воздуха и ухудшаются условия охлаждения расплава базальта в зоне формования волокна.If the angle between the two streams is more than 30 ^o , then the amount of injected air is reduced and the cooling conditions of the basalt melt in the fiber forming zone are worsened.

Полученные базальтовые волокна, проходя через каплеотбойник 8, выполненный в виде дуги, выпуклая сторона которой направлена в сторону потока волокон, поступают в направляющий канал 9 и затем на сетку приемочного конвейера 10. Продукты энергоносителя удаляются с помощью вентилятора, установленного в камере отсоса 11. The obtained basalt fibers passing through the drop eliminator 8, made in the form of an arc, the convex side of which is directed towards the fiber flow, enter the guide channel 9 and then to the grid of the intake conveyor 10. The energy carrier products are removed using a fan installed in the suction chamber 11.

Claims

1. Способ формования волокон из базальта, включающий плавление базальтового сырья, подачу его в зону взаимодействия потоков, вытягивание полученных волокон потоком энергоносителей, удаление волоконной дисперсии из узла волокнообразования на проницаемую формовочную основу, отличающийся тем, что уровень расплава базальта над фильерным питателем находится в пределах от 3 до 10 калибров для снижения гидравлического напора базальтового расплава на фильерную пластину, а в верхней части питателя, обогреваемого электрическим током, установлена трубка, причем отношение высоты трубки к высоте фильерного питателя составляет от 1: 1 до 1: 2, вытягивание базальтовых волокон осуществляют в герметичном устройстве двумя плоскими потоками сжатого воздуха, направленными навстречу друг к другу под углом не более 30^o и не более 15^o к третьему вертикальному инжекционному потоку, направленному перпендикулярно к основанию формовочного устройства.1. The method of forming fibers from basalt, including melting basalt raw materials, feeding it into the zone of interaction of flows, drawing the obtained fibers with a flow of energy carriers, removing the fiber dispersion from the fiber forming unit onto a permeable molding base, characterized in that the level of basalt melt above the spinneret feeder is within from 3 to 10 calibers to reduce the hydraulic pressure of the basaltic melt on the die plate, and in the upper part of the feeder, heated by electric current, set a tube, wherein the ratio of the height of the tube to the adjustment bushing is from 1: 1 to 1: 2, pulling the basaltic fibers is carried out in a sealed device two flat flows of compressed air directed towards each other at an angle of not more than 30 ^o and 15 ^o to the third vertical injection stream directed perpendicular to the base of the molding device.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость вертикального инжекционного потока, входящего в подфильерную насадку, равна или ниже скорости основного потока, образующегося двумя плоскими потоками энергоносителя. 2. The method according to p. 1, characterized in that the speed of the vertical injection stream entering the subfilter nozzle is equal to or lower than the speed of the main stream formed by two flat energy carrier streams.

3. Устройство для формования волокон из базальта, включающее плавильную печь, фильерный питатель, дутьевое устройство для выхода энергоносителя, узел волокнообразования, проницаемую формовочную основу в виде сетки и средство для отсасывания потоков воздуха через формовочную основу, отличающееся тем, что в узле волокнообразования под фильерным питателем установлены волокнообразующие насадки в виде щели, под дутьевым устройством установлен каплеотбойник в виде дуги, выпуклая сторона которой направлена внутрь основного потока, а в узле волокнообразования суммарная площадь верхней перфорированной части фильерного питателя к суммарной площади отверстий нижней пластины питателя находится в соотношении 3: 1. 3. A device for forming fibers from basalt, including a melting furnace, a spinneret feeder, a blower for outputting energy, a fiber forming unit, a permeable forming base in the form of a mesh, and means for sucking air flows through the forming base, characterized in that in the fiber forming unit under the spunbond fiber-forming nozzles in the form of a gap are installed by the feeder, a drop eliminator in the form of an arc is installed under the blasting device, the convex side of which is directed inside the main flow, and in the unit oloknoobrazovaniya total area of upper perforated portion spunbonded feeder to the total area of the holes of the bottom plate of the feeder is in a ratio of 3: 1.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что подфильерные насадки расположены от фильерного питателя на расстоянии 0,1-4,0 щели сопла дутьевого устройства. 4. The device according to claim 3, characterized in that the subfilter nozzles are located from the spinneret feeder at a distance of 0.1-4.0 slots of the nozzle of the blower device.