JP3133540B2 - 無機繊維及び結合剤を含むマット状製品の製造方法 - Google Patents

無機繊維及び結合剤を含むマット状製品の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、付記請求項１の冒頭で
示すごとく、無機繊維及び結合剤含有のマット状製品の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】無機繊維構成のマットを製造する場合、
この繊維は遠心ホイール上または穿孔ドラム内に溶融材
料を供給し、次に遠心力を使ってこの材料を細い繊維片
として外方へ振回すようにして得ている。同時に振回し
方向に直角に遠心ホイール側面から空気を吹込み、これ
により繊維片を任意の方向に誘導し、空気を使って冷却
させる。繊維はサポート上を通過する空気流により、通
気性サポート上に運ばれ、このサポート上で繊維はフェ
ルトとなり、フェルトはサポートにより後処理装置に搬
送される。この製造方式はたとえばフインランド特許第
７６８４２号及び７７２７２号に記載されている。
【０００３】無機繊維を均質なマットに仕上げるには、
硬化性の適当な液状結合剤を、液状にして繊維に吹付
け、このあと繊維をマットとして固定する。繊維が成形
されるとともに、水等の適当な冷却剤を繊維と混合し、
十分な水量のもとに繊維を急冷する。つぎに、サポート
上に形成されたマット部材は通常熱処理にかけ、その温
度を再度高めて結合剤を硬化させ、この段階で製品の最
終密度及び厚さが決まる。このあと、製品はさらに鋸ひ
き、切断等の各種加工を行うことができる。
【０００４】本明細書中の無機繊維用語は石質繊維、ガ
ラス繊維、セラミック繊維またはスラグ繊維を指すもの
とする。
【０００５】上記先行技術方式によれば、一般に使用す
る結合剤はフェノール系樹脂であり、これを繊維面上に
吹きつけ、熱処理の後段階でマットを硬化させるのに利
用している。この樹脂を使用した時の問題点としては、
環境上、健康上に危険を伴うことが挙げられる。さら
に、加熱時間の長いこと、その他に樹脂の硬化に長い加
熱炉を要することから、投資コストがかさみマット製造
に要するエネルギが増大してしまう。
【０００６】
【発明の概要】本発明の目的は結合剤を用い製品を迅速
に結合することができ、一方、製品成形時に無機繊維の
溶融原料が保有する熱量を利用できる方法の提供にあ
る。この結果本発明による方法は請求項１で開示する特
徴を主体とするものである。この方法によれば、結合剤
としてたとえば繊維、または分散系を構成する粒子また
は粉体を使用し、これを溶融材料構成の繊維と混合す
る。繊維と結合剤は空気の乱流、すなわち乱気流中を移
動する混合物を形成し、言いかえれば空気、繊維、及び
結合剤粒子の分散系を構成し、この場合繊維生成熱、つ
まり繊維原料を構成する溶融材料の保有熱を熱可塑性粒
子に伝えて繊維物質を相互に接着させる状態とする。繊
維の形成に伴い溶融状態から固化した繊維物質は、その
融解熱を周縁空気に伝え、この結果熱可塑性粒子に伝熱
される。同時に乱気流は繊維と結合剤粒子を均一混合物
状態とし、混合物がサポート上の固形マットに付着析出
する時点では、結合剤粒子は繊維を相互に接着させやす
い状態となっている。生成マットが冷却するにつれ、結
合剤粒子は硬化し、最終結合製品が得られる。結合剤は
環境的にも安全な物質であり、プロセス中の熱処理工程
も短縮される。
【０００７】この方法の好ましい実施例については請求
項２〜８で説明している。本発明はまた、圧縮成形され
た無機繊維製品を製造する際、この方法で製造した製品
を利用することを目的としている。
【０００８】
【実施例】次に添付図面により本発明をさらに詳しく説
明する。図１は無機繊維用の繊維成形遠心機４を示す。
この装置に従来方式による溶融材料を供給し、装置は吊
り下げられた繊維片で囲まれ、この繊維片は引きつゞき
固化される。繊維形成用遠心機としては、一群の遠心ホ
イールまたは穿孔ドラムを用いることができる。遠心機
に設けた管２から繊維成形用空気を供給し、繊維をある
方向、この場合周辺空気と遮断された特殊チェンバ５の
方向に送り込む。このチェンバには通気面を備えたマッ
ト形成用のサポートとなる集積ドラム８を対向端に取付
ける。溶融繊維材料の冷却を早めるため、冷却剤として
の水を管１からチェンバ５に供給する。
【０００９】本発明にもとづき使用される熱可塑性結合
剤は、熱可塑性繊維、粉末、又は分散系中の粒子等の構
成をしており、空気または液体流として管３により供給
される。この流体と繊維成形用空気とは混合され、マッ
ト形成用サポートとして機能する吸引ドラム８に通じる
チェンバ内で、乱気流が形成され、該空気流中で結合剤
と繊維物質とが十分混合される。分散液を使用する場
合、水等の搬送液体はチェンバに供給される時点で蒸発
する。同時に、繊維の固化する際の放出熱が熱可塑性材
料に伝達され前記効果が得られる。該空気流がドラムの
外側を通ると、吸引ドラム８により吸引され、繊維と結
合剤を吸引ドラム面に吸着させ、ドラムシェルを通過す
る。ドラムは回転できるため、最終のマット状製品はド
ラムとチェンバ仕切壁の一つで形成される間隙を介し
て、連続マットとして取り出される。結合剤は管３を経
てチェンバの適当な部分に供給され、繊維成形用空気に
より抽出されるが、好ましくはチェンバの近端部で極力
繊維成形用遠心機に接近して、繊維物質中に混入させ
る。
【００１０】図ではまた、チェンバ５中の空気温度が結
合剤として使用する材料に向くよう調節できる状態が示
されている。マットの排出口には信号を発する温度セン
サを取付け、この信号を使ってコントロール装置１５が
冷却剤としての使用水量又は、プロセス終期で返送され
てくる空気及び外部から取り込む新規繊維成形用空気の
相対流量を調整してチェンバ５への導入空気温度を決め
る。この調整を行うには、この流量の一つまたは両方を
変動させる。これに代ってパイプ１から供給される冷却
剤の量を一定に保ち、その温度のみを調節することによ
り温度制御することもできる。
【００１１】結合剤として使用する材料は、繊維、粉
末、又は分散系の何れかで供給されるが、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミドその他
熱可塑性ポリマのごとく、たとえば１００℃〜２００℃
の温度範囲のもとで、にかわ状になるポリマとすること
ができる。繊維として使用する場合、その使用例として
ステープルが挙げられ、このものはそのまゝの状態また
は開繊装置を使って空気流によりチェンバ５に供給でき
る。チェンバ５内部の空気温度を調節し、上記方法の一
つを用い適当な温度範囲を定める。また、ポリエチレン
−ポリエステル繊維、ポリエチレン−ポリプロピレン繊
維またはポリアミド及び別種のポリマ含有繊維等の二成
分繊維の使用も可能である。二成分繊維の場合、繊維の
一成分は使用温度下で溶融、軟化する結合材料から成
り、また第二材料の一成分はたとえば固体状態として残
存するコアー部分または他の半体から成る。熱可塑性結
合剤はまた弾性と可撓性のすぐれた製品を与えてくれる
が、これは結合剤の比率をどの程度選ぶかによっても変
わってくる。結合剤の含有量は製品の総重量に対したと
えば１．０〜５０．０wt% 、好ましくは５〜３０wt% で
ある。
【００１２】また、長さのそれぞれことなる繊維、また
はことなる材料の結合剤粒子のごとく、異種の結合剤粒
子混合物を使用してもよい。
【００１３】図ではまた、装置のいくつかの構造詳細が
示されている。たとえばチェンバ５の底部に設けた仕切
室１１は、繊維の成形に伴って生ずる比較的重いビーズ
の集積用として繊維成形用遠心機４近くの端部に配設さ
れている。仕切室と分離壁面高を調整することにより、
チェンバ中の乱流に影響を与え、また製品の純度調整の
ため、ある程度ビーズの含有割合を低めることもでき
る。ドラムの吸引域を調整し、結果としてマットの厚さ
に関係する繊維の配列を調整するため、吸引ドラム８内
部にプレート８ａを設けている。繊維の供給速度は変ら
ぬため、製品の重量／m2は、吸引ドラム８の回転速度を
調整することにより、コントロールすることができる。
さらに、チェンバ５の上部壁又は下部壁６の位置を調節
することにより、繊維の配列をコントロールできる。さ
らにまた、チェンバに公知の拡散構造体を取付けること
もできる。マット取出口には、プレスシリンダ７を取付
け、これによりその取付位置を調節してシリンダと吸引
ドラム８とのギャップ部から取出されるマットの密度を
コントロールできる。その理由はこの段階ではマットが
なお十分圧縮可能だからである。ドラム８に続いてマッ
トはコンベアに送られ、この部分で冷却空気９がマット
内に吹きこまれ、熱可塑性結合剤を固化させる。結合剤
粒子を急速硬化するには通常１０…２０℃の冷却のみで
十分である。任意の密度を持たせた最終成形は、冷却プ
レスロール１０間にマットを移動させることにより、こ
の段階後でも行うことができる。製品の表面に模様を形
成するためには、表面図柄を備えたロールを使用すれば
よい。これとは別に、プレスロールのみでも製品の型押
しが可能であり、この場合にはプレスシリンダ７は必要
でない。
【００１４】図ではまた、チェンバ５から吸引され、吸
引ドラム８を経由した排気を、管１２を介し繊維成形用
空気管２に循環させ、吹込空気量に一定の割合で混入し
て前記のようにチェンバ５内の温度をコントロールでき
ることが示されている。これに代るかまたは並列手段と
して、熱可塑性材料を空気を利用し、管を経由して供給
する場合、同じく管１２経由で管３へ希望する空気循環
量を供給することができる。加熱排気はまた、管１２を
経て管１４に至る配列で示されるように、別の分野に利
用できる。空気循環はまた管１２に管１３を連結するこ
とにより、マット冷却用空気９と結合させてもよい。
【００１５】生成マットはまた、多くの方式に準じてさ
らに加工処理できる。たとえば、温度、圧力を利用して
一定形状に再プレスでき、これにより結合剤として利用
する材料を再度軟化及び硬化処理し、製品を新規形状に
硬化させることができる。この操作を行うことにより、
結合剤として用いる材料をより有効に使用することがで
きる。
【００１６】本方法はたとえば以下の製品の製造に利用
できる。 −圧縮成形熱可塑性製品 −軟質絶縁シート −高密度の防音フェルト −従来製品より薄層のロックウールマット
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の側面図である。
【符号の説明】
１，２，３，１２，１３，１４ 管 ４ 遠心機 ５ チェンバ ６ 上部癖、下部癖 ７ プレスシリンダ ８ サポートドラム ８ａ プレート ９ 空気流 １０ プレスロール １１ 仕切室 １５ コントロール装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウルフ ウェステルンド フィンランド国 エスエフ−21600 パ ライネン、ハルナスヴァーゲン ４ (56)参考文献 特開 平２−277867（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−51354（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) D04H 1/00 - 18/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 製品の成形に先立ち、結合剤と繊維とを
    一体混合する方式の無機繊維と結合剤含有のマット状製
    品の製造方法において、結合剤として使用する材料が繊
    維、粉末または分散系中の粒子のような熱可塑性粒子で
    あり、この熱可塑性粒子を繊維の製造と関連して溶融材
    料を用いて得た繊維と混合して空気中に導入し、繊維と
    結合剤とを乱気流を用いて搬送し、溶融材料中及びこの
    材料から生ずる繊維中に保有される熱を熱可塑性粒子の
    溶融または軟化に利用し、この粒子が繊維相互間を結合
    することを特徴とするマット状製品の製造方法。
  2. 【請求項２】 空気中の繊維及び熱可塑性粒子混合物に
    供給する冷却剤（１）の量及び／又は温度により、熱可
    塑性粒子周辺の空気温度を適正値に調節することを特徴
    とする請求項１に記載の製造方法。
  3. 【請求項３】 結合剤が繊維あるいは粉末を搬送するガ
    ス流、または分散系中の粒子を搬送する液体流のような
    分離された流れ（３）により搬送されて繊維と混合され
    ることを特徴とする請求項１または２に記載の製造方
    法。
  4. 【請求項４】 繊維と熱可塑性粒子との混合物を、実質
    的に外気と遮断したチェンバ（５）中で成形することを
    特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の製造方法。
  5. 【請求項５】 繊維と熱可塑性粒子とを空気流の主方向
    に設けられたチェンバ（５）の遠端部にある可動式の通
    気性サポート（８）上に集積して無機繊維マットを形成
    し、該サポートにチェンバ中に混合物を送入した空気流
    を通過させることを特徴とする請求項４に記載の製造方
    法。
  6. 【請求項６】 マット内を通過する空気流（９）を利用
    してマットを冷却し、これにより熱可塑性結合剤を硬化
    させ、無機繊維マットを結合成形することを特徴とする
    請求項５に記載の製造方法。
  7. 【請求項７】 繊維と結合剤との混合物を最終密度に圧
    縮するため、及び／又はマット面を加圧成形仕上げする
    ため冷却終了段階でマットを圧延することを特徴とする
    請求項６記載の製造方法。
  8. 【請求項８】 繊維と結合剤とを搬送した空気流、及び
    ／又は生成マットを冷却した空気流（９）を操作初期段
    階に戻し（１２）、この空気流を使って熱可塑性粒子周
    辺の空気温度を調整することを特徴とする請求項１〜７
    の何れかに記載の製造方法。
  9. 【請求項９】 無機繊維製品を圧縮成形するために無機
    繊維及び固化された熱可塑性結合剤を含み、請求項１〜
    ８の何れかに記載の方法を用いて製造された製品。
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