Спосіб формування штапельних волокон

Изобретение относится к области изготовления волокон из стекломассы, в частности к способам формования тонких и супертонких штапельных волокон. Изобретение может быть использовано на предприятиях промышленности строительных материалов, химической промышленности и в других отраслях, производящих штапельное волокно. Известен способ формования тонких штапельных волокон путем раздува вертикальной струи расплава высокоскоростным потоком воздуха или пара. Способ вертикального раздува волокон (ВРВ) включает приготовление расплава, формование струй с помощью фильерного питателя под воздействием силы земного тяготения и раздув стр уй расплава высокоскоростным энергоносителем. Этот способ позволяет производить из стеклорасплавов тонкие минеральные штапельные волокна диаметром 12-17 мкм[1]. Недостатком способа является высокий процент не волокнистых включений в штапельном волокне. Этот недостаток обусловлен сравнительно малой поверхностью контакта энергоносителя с раздуваемым расплавом и большим градиентом температуры в зоне волокно образования. Кроме этого, в процессе раздува волокон этим способом и расплав, и энергоноситель перемещаются в одном направлении. Поэтому вытягивание волокон осуществляется за счет разности скоростей струи расплава и энергоносителя, который отрывает от струи отдельные капли, вытягивая из них волокна. Из известных способов формования штапельных волокон наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения волокон, включающий следующие операции: приготовление расплава. формование из него струи с помощью фильерного питателя под действием силы земного тяготения, выдавливание расплава центробежной силой через фильеры вращающейся чаши и раздув энергоносителем струй в штапельное волокно [2]. Преимущество этого способа формования штапельных волокон перед способом ВРВ заключается в том, что осуществляют двухстадийное формование струй расплава, обеспечивающее получение, более тонких струек расплава, которое в процессе раздува имеет большую поверхность контакта с потоком энергоносителя. Недостатком известного способа является относительно невысокое качество волокна, обусловленное значительным остыванием струй расплава на участке подачи его в чашу и в самой чаше, которая интенсивно охлаждается в результате. вращения со скоростью 1200-1400 об/мин. Кроме того, недостатком является и большая металлоемкость при реализации этого способа за счет необходимости использовать привод чаши и саму чашу, которая в результате динамического и теплового воздействия в течение нескольких суток работы выходит из строя. В основу изобретения положена задача создать способ формования штапельных волокон, в котором путем изменения способа раздува струи расплава обеспечивается ее дополнительный подогрев и отпадает необходимость использования чаши и ее привода, в результате чего улучшается качество волокна, уменьшается металлоемкость и увеличивается срок непрерывной работы. Поставленная задача решается тем. что в способе формования штапельных волокон путем приготовления расплава, формования из него струи и последующего ее раздува в штапельное волокно, согласно изобретению. одновременно с формованием струи расплава через нее пропускают электрический ток и воздействуют на нее вращающимся магнитным полем с возрастающим числом оборотов в направлении движения струи. Сущность изобретения поясняется чертежом. на котором представлена установка. реализующая заявляемый способ формования штапельных волокон. Установка содержит печь 1, фидер печи 2, питатель 3; снабженный фильерами 4, токоподводами 5, токоподводами струи 6, 7, набор магнитно-индуктирующи х устройств 8 и дутьевое устройство 9. Печь 1 соединена каналом с фидером 2 печи и снабжена греющими элементами. В поде фидера печи смонтирован питатель 3, по оси фильер 4 смонтированы под питателем токоподводы струи 6, 7. между которыми смонтировано магнитно-индуктирующее устройство 8, к которому примыкает дутьевое устройство 9. Токоподвод 7 выполнен конической формы и по поверхности снабжен токоподводящими волосками. Заявляемый способ формования штапельных волокон осуществляют следующим образом. В печь 1 подают кусковой материал горных пород. В печи кусковой материал сплавляют и производят провар расплава. Приготовленный расплав из печи передают в фидер 2 печи. где производят усреднение расплава по химическому составу. Из фидера печи расплав поступает на питатель 3, где под действием силы земного тяготения с помощью фильер 4 он формуется в струи. Для предотвращения остывания струй токоподводы 5 включены в электрическую цепь, вследствие чего питатель 3 обогревают электрическим током. Сформированные струи расплава направляют в конусные отверстия токоподвода 6, проходя которые, они падают на острие токоподвода 7. Вследствие этого на участке между токоподводами 6 и 7 через струю расплава проходит электрический ток, обогревая ее. На этом участке струи расплава проходят через отверстия магнитноиндуктирующи х устройств 8. Каждое магнитно-индуктирующее устройство 8 создает вращающееся магнитное поле. причем вращение магнитного поля осуществляется вдоль оси струи расплава, а число оборотов поля увеличивают в направлении движения струи при переходе от одного к другому участк у магнитно-индуктирующего 3 устройства 8. Токоподвод 7 своими волосками обеспечивает постоянство контакта с расплавом в зоне выработки. При включении в работу магнитно-индуктирующего устройства 8 магнитное поле вовлекает струю 3 расплава во вращательное движение. Вследствие этого под действием центро-бежнойсилы расплав растягивается в радиальном направлении, образуя конусообразную пленку. На эту пленку воздействуют высокоскоростным потоком энергоносителя дутьевого устройства, вследствие чего она раздувается в штапельные волокна. Поскольку на расплав струи действует центробежная сила в радиальном направлении, а поток энергоносителя в осевом, сила вытяжки волокна при той же скорости энергоносителя оказывается больше, чем при вертикальном способе раздува стр уи. С др угой стороны, поскольку струя расплава получает дополнительный подогрев, расплав остывает в зоне контакта с энергоносителем меньше, чем в варианте с применением вращающейся чаши. Поэтому качество волокна, получаемого данным способом. оказывается значительно выше: диаметр волокна уменьшается на 12-18%, а процент не волокнистых включений уменьшается в 1.8 раза. Волокнообразование для расплава базальта осуществлялось при соотношении: M / a = 8 - 12, где М - вязкость расплава, a - поверхностное натяжение. Для диаметра струи 10 мм предельным числом оборотов было 1400 об/мин. Коэффициент скольжения между магнитным полем и струёй расплава составлял для базальта 0,5-0,7. При применении данного способа исключается необходимость использования чаши. которая изготавливается из качественной стали и весит от 40 до 100 кг в зависимости от требуемой производительности. Это позволяет значительно удешевить стоимость волокон.