JP2005531753A - 鉱物繊維の細度を定めるための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の主題は、鉱物繊維の「ミクロナイレ」値をもたらすように設計されている、鉱物繊維の細度指数を定めるための装置（１）である。
【解決手段】 この装置（１）は、細度指数を測定する装置（８）を備えており、この細度指数を測定する装置（８）には、一方では、複数の繊維よりなる試料を保持するように設計された測定せる（２）に連結された少なくとも１つの第１のオリフィス（３）が設けられており、他方では、前記試料の両側の差圧を測定するための装置（５）に連結された第２のオリフィス（６）が設けられている。この差圧を測定するための装置（５）は、流体の流れを生じるための装置（１０）に連結されるようになっている。この鉱物繊維の細度指数を定めるための装置（１）は、細度指数を測定する装置（８）が、前記セル（２）を通る流体の容積流量を測定するための少なくとも１つの流量計を有していることを特徴としている。

Description

本発明は、特に、例えば断熱および／または遮音製品を製造するのに使用されるべきガラスウールの工業的製造のための鉱物繊維の細度を定めるための装置に関する。また、本発明は、鉱物繊維の細度を測定するための方法、および過度に細かい繊維の細度の測定に対するこの装置の用途に関する。

より正確には、目的は、繊維の「ミクロナイレ」値（Ｆ）を定めることである。

この技術分野では、細度指数を特徴付けるために「ミクロナイレ」を測定することは知られており、この指数は、比表面積を考慮して、バインダを含有していない所定量の繊維をガス、一般には空気または窒素の所定圧力にさらしたときの空気力学的圧力降下を測定することによって定められる。

この測定は、天然繊維(特に、綿繊維)製造ユニットにおいてはありふれたことであり、ＤＩＮ５３９４１、ＡＳＴＭ１９９４、Ｄ４６０４−８６、Ｄ４６０５−８６またはＥＮ２９０５３により標準化されており、そして「ミクロナイレ装置」と呼ばれる装置を使用する。

また、試料の量が、一般に１０ｇ程度であり、最も一般に用いられている推薦によれば、繊維が綿繊維である場合、最大５０ｇまでであってもよいことは、気づくべきである。
これらの教示に基づいて、ミクロナイレ装置が、開発されて、広く使用されており、この装置は、「ミクロナイレ」値で目盛が付けられていて、鉱物繊維の細度指数を測定するための装置を使用して、約３μｍと９μｍとの間の繊維の平均直径に対するこの平均直径範囲内の信頼できる測定値を与える。この平均直径は、２００本の繊維について顕微鏡（１０００倍）で測定された棒グラフから算出される。

製造業者は、全体の熱交換係数を改良するための、および／または同じ熱容量のために製品の密度を減少させるための絶え間ない調査で、平均直径が一定して減少され、２μｍから３μｍまでの範囲またはそれより低い値にある傾向がある（本文の残部において過度に細かい繊維と呼ばれている）繊維をますます製造しなければならなくなっている。

しかしながら、これらの過度に細かい繊維の製造範囲では、前述の「ミクロナイレ」測定は可能ではない。
しかしながら、過度に細かい繊維のこのような製造は、万一故障があれば、製造方法に急に介在することができるように製造方法を実際にリアルタイムで監視するための測定器具を有する必要がある。

合理化のために、採用した想定は、従来のミクロナイレ装置の原理を維持することであった。この装置は、直径が３μｍより大きく、利点（容易な実施、大いなる簡単性、信頼性、実施速度、経済性など）がこの技術分野における専門家により認められている鉱物繊維の場合に有効性を立証した。

この観察に基づいて、またこのミクロナイレ装置が過度に細かい繊維の測定値をもたらすことができないことを知って、本発明の目的は、平均直径が３μｍ未満である過度に細かい繊維のミクロナイレ値をもたらすように設計されたミクロナイレ装置を提供することである。

平均直径が３μｍより実質的に大きい鉱物繊維のミクロナイレ値をもたらすように設計されている、繊維の細度指数を定めるための装置であって、細度指数を測定する装置を備えており、この細度指数を測定する装置には、一方では、複数の繊維よりなる試料を保持するように設計された測定せるに連結された少なくとも１つの第１のオリフィスが設けられており、他方では、前記試料の両側の差圧を測定するための装置に連結された第２のオリフィスが設けられており、この差圧を測定するための装置が、流体の流れを生じるための装置に連結されるようになっている、鉱物繊維の細度指数を定めるための装置が知られている。

この目的で、本発明によれば、この種類の細度指数を定めるための装置は、細度指数を測定する装置が、前記セルを通るガスの容積流量を測定するための少なくとも１つの流量計を有していることを特徴としている。
これらの構成により、細度指数を定める従来の装置を使用して、その目盛および作動条件（セルに導入される繊維の量、差圧の値など）を変更することなしに、過度に細かい繊維のミクロナイレ値が急速に得られる。

本発明の好適な実施の形態では、下記の手段のうちの一方または両方が更に任意に採用されてもよい。
体積流量計は、ｌ／分の目盛が付けられている体積流量計よりなる。
オリフィスのうちの１つは、目盛付き部材を有している。
本発明の他の態様によれば、本発明は、また、以上で示されたような鉱物繊維の細度を定めるための装置を使用して鉱物繊維の細度を測定する方法において、
測定セルに繊維の試料を充填し、試料内にガスの優先的な流れがないように、試料が前記測定セルの全容積を占めるようにして、試料の量を定め、
蓋を使用して前記セルを閉じた後、試料の上流端部と下流端部との間の差圧の値を調整し、
前記測定装置を、流体の流れを生じるための装置に連結し、
体積流量計を使用して測定値をとることを特徴とする鉱物繊維の細度を測定する方法に関する。

本発明を実施する好適な方法では、下記の手段のうちの一方または両方が更に任意に採用されてもよい。
量が少なくとも５ｇに等しい、好ましくは、５ｇと１０ｇとの間であり、より好ましくは５ｇに等しい繊維の試料を測定セルの全容積に充填する。

値がほぼ２５４ｍｍＨｇである差圧を加える。
本発明の更に他の態様によれば、本発明は、また、過度に細かい遮断繊維（平均直径が３μｍ未満）、特にガラスウール、詳細には、内部遠心分離方法により得られる繊維の細度指数の測定に対する前述の測定装置の用途に関する。

本発明の他の特徴および利点は、非限定例として添付図面に関して挙げられている実施の形態のうちの１つの下記の説明の過程で明らかになるであろう。

種々の図において、同じ参照符号は、同じ要素を示している。
図１は、本発明によるミクロナイレ装置を示している。この装置１は、好ましくは円筒形である測定セル２を有している。このセル２は、細度を測定することが望まれる繊維の試料を保持するように設計されている。

また、この装置は、細度指数を測定するための装置８を有している。
この細度指数を測定するためのこの装置８は、複数の繊維により形成された試料を保持するように設計された測定セル２に第１のパイプを介して連結された少なくとも１つの第１のオリフィス３を有している。

また、前記細度指数を測定するための同装置８は、前記試料の両側での差圧を測定する装置５に第２のパイプ７を介して連結された第２のオリフィス６を有している。差圧を測定するこの装置５は、例えば、値が２５４ｍｍHGに設定されてこれに一定に保持される圧力調整器により構成されている。

従来の「ミクロナイレ」装置（すなわち、平均直径が３ないし９μｍの範囲内にある繊維の「ミクロナイレ」値を示すように設計された装置）では、細度指数を測定する装置８は、（「ルディオン」型の）可動指針が中で移動することができる円形横断面の透明な円筒形管により構成されており、この管は、「ミクロナイレ」の目盛りが付けられている。

前記差圧を測定する装置５は、ガスの一定の流れを生じるための装置１０に第３の管９を介して連結されており、このガスは、従来どおり空気または窒素であることが可能である。使用されるガス流源が何であろうと、装置により、流量が、正確に制御され、測定セルの下部分におけるガスの流れの安定性が監視されるようにしなければならない。

流体流源は、流体の流れに対する抵抗の測定値が速度と無関係であるのに十分に速度が低いような流量で流体を送り出さなければならない。
例をとると、流源は、できる限り０．５ｘ１０^−３ｍ／ｓまでの流体の流速を達成することができなければならない。

変形例として、図１に示される「ミクロナイレ」装置は、オリフィス６に目盛付きノズルを有している。この目盛付き部材および特にノズルのオリフィスの直径は、標準温度および圧力の条件（Ｔ＝２０℃；Ｐ＝１０１３２５Ｐａ）下で「ミクロナイレ」装置を目盛定めするときに定められる。

細度指数（またはミクロナイレ値）の測定原理は、ガス状流体が層流条件下で流通する多孔性で均一および等方性の媒体（この場合、平均直径を測定することが望まれる繊維の試料）の透過度の測定に基づいている。
この測定原理は、ダーシーの法則により決定される。

コゼニー（Ｋｏｚｅｎｙ）およびカーマン（Ｃａｒｍａｎ）により行なわれた研究は、係数Ｋを式２で表すことができることを示した。

前記式（１）と（２）とを組み合わせることにより、および複数のパラメータ（密度、多孔度、構造係数、試料の導入量）を一定に保つことにより、流量Ｑは、式３に従って比表面積の平方根に反比例して変化する。

本発明による「ミクロナイレ」装置を作動する方法は、以下の如くである。

従来技術の繊維の細度を測定する装置（すなわち、平均直径が実質的に３ないし９μｍの範囲内である繊維の「ミクロナイレ」値を送り出すように設計された装置）を使用し、そして図２に示される曲線を得るように基準繊維の試料を使用して基準装置に対して上記装置を目盛定めした後、測定セル２に、細度を測定することが望まれる繊維を少なくとも５ｇ充填する（これらの繊維は、純粋な繊維、すなわち、バインダを含有していない繊維である）。

測定セルに導入される繊維の量が重要であることを指摘しておくべきである。５ｇ未満（例えば３ｇ）である繊維の量では、特に、これらの繊維が過度に細かい繊維である場合、これらの繊維は、測定セルの全容積を占めず、測定に異常に影響する優先的な流れ領域が、セル内に生じられることが気づいた。かくして、測定の結果が再現可能でないことが認められた（結果においては変化が５０％より多い）。

実際、繊維の種々の量について試験を実験的に行い、測定の満足すべき再現性を得るための最適な量が、少なくとも５ｇの繊維をとることであるが定められた。
測定セル２に純粋の繊維５ｇを充填し、精密装置を使用して繊維の量を測定する（繊維の量は、実際、５．００±０．０１ｇの範囲内にある）、繊維化処理の直後で、バインダを付着する前にスコップを使用して繊維のこの量をとった。

測定セル２は、特徴寸法が下記の如くである円筒形のチャンバーである。内径：２５．４ｍｍ；高さ：２５．４ｍｍ；セルの開口部はカバー１３で閉鎖されている。
次の工程は、繊維の試料の上流端部と下流端部との間の静的差圧を調整することよりなり、設計によって、この差圧は、２５４ｍｍＨｇに設定される。

本発明による細度を測定する装置をガスの流れを生じるための装置に連結し、体積流量計の指針を使用して測定値をとる。
各々が熱伝導率（λ）の値を特徴とする３種類の明確な製品の範囲に対応して種々の製造実験について図２にプロットしてあるのは、本発明の主題を構成する装置により得られた種々のミクロナイレ値についての熱伝導率の変化である。

かくして、以下のことが定められる：
軽量巻き製品（ＩＢＲ）用の繊維は、１０ｋｇ／ｍ^３と１１ｋｇ／ｍ^３との間の密度Ｍ_ｖを有している。
濃密なロール巻製品用または軽量パネルまたは仕切り用の繊維は、１５ｋｇ／ｍ^３と１６ｋｇ／ｍ^３との間の密度を有している。

最後に、濃密なパネル用の繊維は、２２ｋｇ／ｍ^３と２３ｋｇ／ｍ^３との間の密度を有している。
指摘としては、かくして得られたミクロナイレ値と試料の繊維の平均直径との間には、対応関係があることがわかる。一般に、約１２ｌ／分のミクロナイレ値は、２．５ないし３μｍの平均直径に対応し、１３．５ｌ／分の値は、３ないし３．５μｍの平均直径にほぼ対応し、最後に、１８ｌ／分の値は、約４ないし５μｍに対応している。これらの３つの製品範囲については、２．５ないし３μｍの平均直径に対する（従来装置により得られる）ミクロナイレ値が得られることができなく、このミクロナイレ値は、３ないし３．５μｍの平均直径に対してはほぼ２．７に等しく、最後に約４ないし５μｍに対しては３に等しいことが思い出されるであろう。

もちろん、平均直径を特徴付けることが望まれる繊維の範囲によっては、すべての所望の繊維製造実験について同じ測定単位（ｌ／分）を得るように細度を測定する装置（体積流量計）を採用することが可能である。
かくして、もっと細かい繊維（約１μｍ程度の平均直径）でも、本発明の主題を構成する装置で、再現可能で信頼性のある値、つまり、１ｌ／分程度の値を得ることが可能である。

本発明による「ミクロナイレ」装置の概略図である。 ｌ／分で表されたミクロナイレ値の関数としての種々の繊維の密度についての熱伝導率の値を示す図である。

Claims (8)

1. 鉱物繊維の「ミクロナイレ」値をもたらすように設計されている、鉱物繊維の細度指数を定めるための装置（１）であって、細度指数を測定する装置（８）を具備しており、この細度指数を測定する前記装置（８）には、一方では、複数の繊維よりなる試料を保持するように設計された測定セル（２）に連結された第１のオリフィス（３）が少なくとも設けられており、他方では、前記試料の両側での差圧を測定するための装置（５）に連結された第２のオリフィス（６）が設けられており、この差圧を測定するための前記装置（５）は、流体の流れを生じさせるための装置（１０）に連結されるようになっている、鉱物繊維の細度指数を定めるための装置（１）において、前記細度指数を測定する前記装置（８）は、前記セル（２）を通る流体の容積流量を測定するための少なくとも１つの流量計を有していることを特徴とする装置。
2. 前記体積流量計は、ｌ/分の目盛が付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記第２のオリフィス（６）は、目盛付き部材（１２）を有していることを特徴とする請求項１および２のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
4. 前記細度指数を測定する装置（８）は、平均直径を特徴付けることが望まれる繊維の範囲に応じて適合されていることを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１つの項に記載の装置。
5. 請求項１ないし４のうちのいずれか１つの項に記載の装置を使用して鉱物繊維の細度を測定する方法において、
   測定セル（２）に繊維の試料を充填し、試料内にガスの優先的な流れがないように、試料が前記測定セル（２）の全容積を占めるようにして、試料の量を定め、
   蓋（１３）を使用して前記セルを閉じた後、試料の上流端部と下流端部との間の差圧の値を調整し、
   前記測定装置を、流体の流れを生じるための装置（１０）に連結し、
   体積流量計を使用して測定値をとることを特徴とする鉱物繊維の細度を測定する方法。
6. 質量が５ｇに等しい、好ましくは、５ｇと１０ｇとの間である繊維の試料を測定セル（２）の全容積に充填することを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 値がほぼ２５４ｍｍＨｇである差圧が与えられることを特徴とする請求項５および６のうちのいずれか１つの項に記載の方法。
8. 細かい遮断繊維、特にガラスウール、詳細には、内部遠心分離方法により得られる繊維の細度指数の測定に適用される、請求項１ないし４のうちのいずれか１つの項および／または請求項５ないし７のうちのいずれか１つの項に記載の測定装置の用途。

Images