JP2013184870A - 炭化用不織布シート、その炭化方法および炭化装置、炭化シート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭化用不織布シートAを250℃以上600℃以下、望ましくは350℃以下の温度で加熱すると、不織布を構成する繊維aの被覆材a2となっている易溶融性材料が溶融を開始し、溶けて塊状となり、芯線a1に絡みついた状態になる。一方、芯線a1は融点が250℃以上の難溶融性材料を用いているので、すぐには溶融せず芯線の形状を維持したまま、炭化を開始する。そして、芯線a1が溶融しはじめる前に加熱を止めると、炭化した芯線a1が溶融した易溶融性材料a2’で絡められた状態になるので、シート形状を保ったままの炭化シートBが得られる。炭化装置Eは、不織布を連続的に作成する不織布作成部10と、不織布を連続的に加熱する加熱部1とを備える。
【選択図】図1
Description
しかし、この不織布を炭化することができれば、炭化材料の豊富化が可能であり、炭化物の用途も広がる可能性がある。
第2発明の炭化用不織布シートは、不織布を構成する前記繊維が、前記熱融着樹脂繊維に混合または交絡される他の難溶融性繊維を含むことを特徴とする。
第3発明の不織布の炭化方法は、第1発明または2記載の炭化用原料シートを用い、250℃以上600℃以下の温度で加熱し、前記被覆材を溶融させ、前記芯線を溶融させないように加熱時間を調整することを特徴とする。
第4発明の不織布の炭化方法は、第3発明において、第1発明または2記載の炭化用原料シートを3段階に分けて加熱し、第1段階では、150℃前後で加熱し、第2段階では、200℃前後で加熱し、第3段階では、600℃以下で加熱することを特徴とする。
第5発明の不織布の炭化装置は、第1発明または2記載の不織布を連続的に作成する不織布作成部と、前記不織布を連続的に加熱する加熱部とを備えることを特徴とする。
第6発明の炭化装置は、第5発明において、前記加熱部が、予熱部と焼成部と冷却部を、不織布の送り方向に沿ってその順で連設したことを特徴とする。
第7発明の炭化装置は、第5発明において、前記不織布作成部が第1作成部および第2作成部とからなり、さらに補強用繊維層を連続的に作成する補強用繊維層作成部を備える
ことを特徴とする。
第8発明の炭化シートは、第1発明の炭化用不織布シートを第3発明の炭化方法により炭化したことを特徴とする。
第9発明の炭化シートは、第1発明の炭化用不織布シートに補強用繊維層を加えた状態で、第3発明の炭化方法により炭化したことを特徴とする。
第2発明の炭化不織布シートを用いると、他の難溶融性繊維の混合によりシート強度の向上等の特性を継承した炭化シートを得られる。
第3発明の炭化方法によれば、炭化用不織布シートを250℃以上600℃以下の温度で加熱すると、不織布を構成する繊維の被覆材となっている易溶融性材料が溶融を開始し、溶けて塊状となり、さらに炭化して芯線に絡みついた状態になる。一方、芯線は融点が250℃以上の難溶融性材料を用いているので、すぐには溶融せず芯線の形状を維持したまま、炭化を開始する。このため、炭化した芯線が溶融炭化した易溶融性材料で絡められた炭化シートが得られる。
第4発明の炭化方法によれば、第一段階として150℃前後で被覆材の易溶融性樹脂が溶融して塊状となる。第二段階として、200℃程度に昇温すると塊状の易溶融性樹脂と芯線の樹脂が炭化を開始する。第三段階として600℃以下で焼成するが、芯線が完全に炭化する前に終了すると、表層のみ炭化した芯線が溶融した易溶融性材料で絡められた炭化シートが得られる。
第5発明の炭化装置を用いれば、不織布作成部で不織布を連続的に作成し、この不織布を加熱部で連続的に加熱できるので、不織布を原料とする炭化シートを連続的に製造することができる。
第6発明の炭化装置によれば、不織布作成部で不織布を連続的に作成しながら加熱部に送り込むと連続的に加熱でき、能率よく不織布を炭化した炭化シートが得られる。
第7発明の炭化装置によれば、第1作成部で作成した不織布と第2作成部で作成した不織布に補強用繊維層作成部で連続的に作成した補強用繊維層を加えることができるので、補強用繊維で補強された不織布の炭化シートが得られる。
第8発明の炭化シートは、炭化した芯線が溶融した易溶融性材料で絡められた状態となっているので、不織布を原料とするにも拘らずシート形状を保ったままの炭化シートとして利用できる。
第9発明の炭化シートは、補強用繊維も内部に絡んだ状態で炭化さているので、剛性があり形状保持性に優れた炭化シートとして利用できる。
最も好適なものは、ポリエステル繊維であり、融点は255℃である。
これ以外にも、アラミド繊維、ガラス繊維、セルロース繊維、ナイロン繊維(たとえばナイロン66)、レーヨン繊維などが利用可能である。さらに、素材そのものには耐熱性はないが難燃化処理を施すことによりビニロン繊維、ポリオレフィン繊維、植物繊維(セルロース)、レーヨン(セルロースからの合成繊維)などが利用可能となる。
最も好適なものはポリエチレンであり、融点は125℃である。これ以外に以下の熱融着樹脂も利用可能である。
低密度ポリエチレン樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、合成ゴム、共重合ポリアミド樹脂、共重合ポリエステル樹脂など。
本発明の炭化方法を図2に基づき説明する。(A)は加熱工程を示し、公知の加熱炉1が用いられる。本発明の炭化用不織布シートAを用い、加熱炉1内で250℃以上600℃以下の温度で加熱し、被覆材a2を溶融させ、芯線a1を溶融させないように加熱時間を調整する。
図5に基づき、本発明の炭化装置Eの第1実施形態を説明する。
本実施形態の炭化装置Eは、不織布を連続的に作成する不織布作成部10と、不織布を連続的に加熱する加熱部1とを備えている。
本発明の不織布は、合成樹脂繊維aのみからなるものでもよく、これに植物繊維bを混合したものでもよい。植物繊維bを混合する場合は、繊維分散箱11には、竹繊維や木質繊維、ケナフ、ジュート、麻、バガスなどの植物繊維bを混入させるとよい。植物繊維bはエアーレイド機12で合成樹脂繊維aに混入され、共に不織布シートAを形成する。
予熱部2と焼成部3とは、無酸素状態で過熱蒸気か電気ヒーターで加熱するものが好ましいが、これに限られることはない。
また、予熱部2と焼成部3は、トンネル状に形成されており、その内部を炭化対象の不織布シートが耐熱ベルトコンベヤ等で送り込まれ、かつ出ていくようになっている。
焼成部3は、炭化のための加熱部であり、過熱蒸気もしくは多数個のヒータからなるヒータ群を内蔵している。そして、各ヒータ群の設定温度を変えることにより250℃以上600℃以下の範囲内で数段階の温度での加熱が可能となっている。たとえば、第1段階で約150℃、第2段階で約200℃、第3段階で約300℃を目標とする加熱温度変化が可能となっている。
なお、温度制御は、連続変化であってもよく、段階状変化であってもよく、いずれを採用するかは、炭化対象物によって変えるとよい。
プレス部5は上下一対のプレスローラからなり、炭化後のシートを軽く圧縮して、炭化後の繊維の絡みを維持するようにしている。
巻取り部6は公知の巻取り機で構成されており、炭化完了後のシートを巻き取るものである。
炭化用不織布シートAは、加熱部1炭化炉へ搬入され、予熱部2で無酸素状態で過熱蒸気もしくは電熱ヒーターなどにより、徐々に昇温され、水分や揮発性樹脂分を放出する。ついで、焼成部3において3段階加熱する。
第1段階として150℃前後で被覆材の易溶融性樹脂(たとえばポリエチレン)が溶融して塊状となる。第2段階として、さらに昇温すると、200℃程度から塊状の易溶融性樹脂と芯線の樹脂が炭化を開始する。第3段階として600℃以下で、望ましくは約300℃前後で焼成し、芯線が完全に炭化する前に終了する。その後、冷却部4でシートを冷却し、プレス部5を通すことで緊度を有するシートに仕上げる。
本発明では、250℃以上600℃以下、好ましくは約300℃前後の低温領域で焼成時間を調整することにより、繊維本体の強度を残して、つまり繊維内部は焼成前のままの状態で、シートの形状を残した炭素化シートが製造される。
本実施形態の炭化装置Eは、2枚の不織布シートA、Aの間に補強用繊維層Dを内挿する構造を特徴としている。
不織布作成部10は2台あり、後述する補強用繊維層作成部30の前後に配置されている。2台の不織布作成部10の構成は、図5に示す第1実施形態と実質同一である。
補強用繊維dは不織布に強度を与えるための繊維であり、通常は難溶融性繊維、例えばポリエステル、レーヨン等が用いられる。
供給箱31に補強用繊維dである難溶融性熱融着樹脂繊維を入れてコンベヤ32に定量ずつ供給し、カード機33でウエブを形成する。カード機33は、大径のドラムの半周上に複数本のロールを配置した公知の装置であり、繊維dがロールからロールに移るたびに繊維dの方向が揃えられる。カード機33の出側は、前記コンベヤ41に接続されているので、方向が揃えられた補強用繊維dは補強用繊維層Dとしてウエブ形成された状態でコンベヤ42で移送されていく。
前記実施形態では、加熱部1における予熱部2と焼成部3と冷却部4は連続するように結合しているが、これを個別に設け互いに離間したものであってもよい。
また、ガラス繊維や難燃化処理繊維を混合交絡すると、シート温度が向上するという利点がある。
a 繊維
a1 芯線
a2 被覆材
B 不織布炭化シート
a2’ 溶融した被覆材料
D 補強用繊維層
E 炭化装置
1 加熱部
2 予熱部
3 焼成部
4 冷却部
5 プレス部
6 巻取り部
10 不織布作成部
30 補強用繊維層作成部
Claims (9)
- 不織布を構成する繊維が、芯線とその芯線を被覆した被覆材からなる熱融着樹脂繊維であり、
前記芯線は、融点が250℃以上の難溶融性材料からなり、
前記被覆材は、融点が200℃未満の易溶融性材料からなる
ことを特徴とする炭化用不織布シート。 - 不織布を構成する前記繊維が、前記熱融着樹脂繊維に混合または交絡される他の難溶融性繊維を含むことを特徴とする請求項1記載の炭化用不織布シート。
- 請求項1または2記載の炭化用原料シートを用い、250℃以上600℃以下の温度で加熱し、
前記被覆材を溶融させ、前記芯線を溶融させないように加熱時間を調整する
ことを特徴とする不織布の炭化方法。 - 請求項1または2記載の炭化用原料シートを3段階に分けて加熱し、
第1段階では、150℃前後で加熱し、
第2段階では、200℃前後で加熱し、
第3段階では、600℃以下で加熱する
ことを特徴とする請求項3記載の炭化方法。 - 請求項1または2記載の不織布を連続的に作成する不織布作成部と、
前記不織布を連続的に加熱する加熱部とを備える
ことを特徴とする不織布の炭化装置。 - 前記加熱部が、予熱部と焼成部と冷却部を、不織布の送り方向に沿ってその順で連設した
ことを特徴とする請求項5記載の炭化装置。 - 前記不織布作成部が第1作成部および第2作成部とからなり、
さらに補強用繊維層を連続的に作成する補強用繊維層作成部を備える
ことを特徴とする請求項5記載の炭化装置。 - 請求項1の炭化用不織布シートを請求項3の炭化方法により炭化した
ことを特徴とする炭化シート。 - 請求項1の炭化用不織布シートに補強用繊維層を加えた状態で、請求項3の炭化方法により炭化した
ことを特徴とする炭化シート。
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