JP2015203179A - カーディングを利用したエアロゲルが浸潤された断熱反物の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】繊維にカーディングを行いながらエアロゲルを含有した機能性溶液を浸潤させて、断熱反物を製造する。【解決手段】本発明に係る製造装置は、繊維供給装置を具備した、供給部と、繊維供給装置によって供給された繊維にカーディングを行うカーディングユニット、カーディングユニット内の繊維にエアロゲルを含有した機能性溶液が浸潤されるように機能性溶液を供給する第１貯蔵タンク、及び、機能性溶液が浸潤された加工反物に接着液が塗布されるように接着液を供給する第２貯蔵タンクを具備した、浸潤部と、浸潤部によって機能性溶液が浸潤された加工反物を重ねて加圧する加圧ローラーを具備した、加圧部と、加圧部によって加圧されて生成された断熱反物を回収する、回収部と、を含む。【選択図】図１
Description
本発明は、エアロゲルが浸潤された断熱反物の製造装置及び製造方法に関し、特に、紡績工程でのカーディング（ｃａｒｄｉｎｇ）を利用しながら繊維にエアロゲルを浸潤させて断熱反物を製造するように構成された、カーディングを利用したエアロゲルが浸潤された断熱反物の製造装置及び製造方法に関する。
衣類は、人体を外部の環境から保護するための手段として一般に用いられているが、現代では他人に見せるためのファッションとしても用いられている。また最近では、断熱、防水、防汚、抗菌、防炎等の機能を有する衣類が、脚光を浴びている。このような衣類を製作するため、反物に特殊加工処理が施される。
例えば、断熱機能を有する反物の場合、エアロゲルが使用される。エアロゲルは、１９３０年代に発見された、珪素酸化物（ＳｉＯ2）を材料とした新素材であり、熱、電気、音、衝撃等に強く、重さも同じ体積の空気の３倍程度と軽く、断熱材、衝撃緩衝材、防音材等として注目を浴びている。
エアロゲルは、髪の毛の１万分の１の太さである珪素酸化物糸が絡んで構成されており、糸と糸の間に空気分子が入っていて、全体積の９８％を空気が占めるものである。エアロゲルは、熱伝導率が非常に低いので、断熱材料として非常に脚光を浴びている。
エアロゲルを反物に含有させる技術としては、含浸、浸潤等を含む多様な技術が開発されて既に一般に用いられているが、エアロゲルを繊維により均一に浸潤させることができる、従来の方式とは異なる新しい方式を採用した技術の開発が要求されている。
本発明の目的は、繊維にカーディングを行いながらエアロゲルを含有した機能性溶液を浸潤させて断熱反物を製造するように構成された、カーディングを利用したエアロゲルが浸潤された断熱反物の製造装置及び製造方法を提供することにある。
本発明に係るカーディングを利用したエアロゲルが浸潤された断熱反物の製造装置は、繊維供給装置を具備した、供給部と、前記繊維供給装置によって供給された繊維にカーディングを行うカーディングユニット、前記カーディングユニット内の繊維にエアロゲルを含有した機能性溶液が浸潤されるように前記機能性溶液を供給する第１貯蔵タンク、及び、前記機能性溶液が浸潤された加工反物に接着液が塗布されるように前記接着液を供給する第２貯蔵タンクを具備した、浸潤部と、前記浸潤部によって前記機能性溶液が浸潤された加工反物を重ねて加圧する加圧ローラーを具備した、加圧部と、前記加圧部によって加圧されて生成された断熱反物を回収する、回収部と、を備えたことを特徴とする。
前記浸潤部は、前記カーディングユニットから排出された加工反物を乾燥させるように設置された第１乾燥機をさらに具備し、前記第１乾燥機は、熱風機、恒温槽又はオーブンであってよい。前記機能性溶液は、エアロゲル粉末にソルベント及び添加剤を混合したものであり、前記ソルベントは、非極性溶媒又は双極性溶媒であって、前記非極性溶媒は核酸であり、前記双極性溶媒はエチルアルコール及びアセトンのうちの少なくとも一つであり、前記機能性溶液に混合される前記添加剤は、微粉末の酸化チタン（Ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ） ｏｘｉｄｅ）、酸化アルミニウム、炭化珪素（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）及び水酸化鉄のうちの少なくとも一つであって、前記機能性溶液に対して２〜５の重量比で含有されてよい。
前記接着液は、エアロゲル粉末に接着バインダー及び添加剤を混合したものであって、前記接着液が繊維の表面に均一に塗布されて付着する粘度を持つように、水（Ｈ2Ｏ）を溶媒にして前記エアロゲル粉末と前記接着バインダーとを混合したものであり、前記接着バインダーは、水に分散させて使うセルロース系で、澱粉のような水溶性バインダーであって、エポキシ系、ポリビニルアルコール系、ウレタン系及びアクリル系のうちの少なくとも一つであり、前記接着液に混合される前記添加剤は、充填剤及び起泡剤のうちの少なくとも一つであり、前記充填剤は、石膏、珪石粉及びパーライト（ｐｅｒｌｉｔｅ）粒子のうちの少なくとも一つであり、前記起泡剤は、ポリアクリル酸塩（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）系の高分子重合物、炭酸水素ナトリウム、炭酸マグネシウム、アルミニウム粉末、亜鉛粉末、炭酸カルシウム及びＣＡＳ（ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2）膨張剤のうちの少なくとも一つであってよい。
前記加圧部は、前記接着液が塗布されて重なった前記加工反物をニードルパンチングするニードルパンチングユニットをさらに具備してよい。前記加圧部は、前記加圧ローラーを通過した断熱反物を乾燥させるように設置された第２乾燥機をさらに具備し、前記第２乾燥機は、熱風機、恒温槽又はオーブンであってよい。
本発明に係るカーディングを利用したエアロゲルが浸潤された断熱反物の製造方法は、本発明に係る製造装置を用いて断熱反物を製造する方法において、前記機能性溶液及び前記接着液を作製する第１０段階（Ｓ１０）と、繊維にカーディングを行いながら前記機能性溶液を浸潤させる第１１段階（Ｓ１１）と、前記機能性溶液が浸潤された前記加工反物に前記接着液を塗布する第１３段階（Ｓ１３）と、前記加工反物を一定の厚さに加圧する第１５段階（Ｓ１５）と、加圧された前記断熱反物を切断及び保管する第１７段階（Ｓ１７）と、を備えたことを特徴とする。
本発明に係る製造方法は、前記第１１段階（Ｓ１１）の後に、前記機能性溶液が浸潤された前記加工反物を乾燥する第１２段階（Ｓ１２）をさらに備えてよい。本発明に係る製造方法は、前記第１３段階（Ｓ１３）の後に、前記加工反物を重ねてニードルパンチングする第１４段階（Ｓ１４）をさらに備えてよい。本発明に係る製造方法は、前記第１５段階（Ｓ１５）の後に、加圧された前記断熱反物を乾燥する第１６段階（Ｓ１６）をさらに備えてよい。
本発明によれば、カーディングユニットを利用して、１種以上の繊維がカーディングユニット内を通過している間に、エアロゲル（及び添加剤）を含有した機能性溶液を繊維に浸潤させる。このように、カーディングが行われている繊維にエアロゲルを浸潤させることで、エアロゲルが繊維に均一に浸潤し、エアロゲル（及び添加剤）の機能を含量比で最大限に得ることができる。
また、カーディングユニットから排出された加工反物を重ねて加圧ローラー及びニードルパンチングユニットを通過させることで、エアロゲルが均一に浸潤した加工反物が重なって一つの丈夫な組織に成り立った断熱反物を製造することができる。
また、加工反物（又は断熱反物）を乾燥機によって乾燥させることで、機能性溶液及び接着液を繊維の奥深くまで浸透させた状態で硬化させて、加工反物（又は断熱反物）に残存するソルベントを蒸発させることができる。
また、重なった加工反物をニードルパンチングユニットに通過させて加圧することで、加工反物の表面部分においてダウンウェーブ及びクロスウェーブ方向に繊維が緻密に絡まることとなり、加工反物の引張強度及び密度を高めることができる。
以下、添付の図面を参照して、本発明の属する技術分野で通常の知識を持った者が本発明の実施を容易に行うことができるように、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明の好適な実施形態における動作原理について、公知の機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。
＜製造装置＞
先ず、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るカーディングを利用したエアロゲルが浸潤された断熱反物の製造装置について説明する。以下の説明において、“繊維”はカーディングが要求される素材を意味し、“加工反物”はカーディングが行われてカーディングユニットから排出された反物を意味し、“断熱反物”は加工反物を一定の厚さに加圧した最終生産物である製品としての反物を意味する。
先ず、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るカーディングを利用したエアロゲルが浸潤された断熱反物の製造装置について説明する。以下の説明において、“繊維”はカーディングが要求される素材を意味し、“加工反物”はカーディングが行われてカーディングユニットから排出された反物を意味し、“断熱反物”は加工反物を一定の厚さに加圧した最終生産物である製品としての反物を意味する。
図１に示すように、本実施形態に係る製造装置は、繊維を供給する供給部（１００）と、供給部（１００）によって供給された繊維にカーディングを行いながらエアロゲルを含有した機能性溶液を浸潤させる浸潤部（１１０）と、浸潤部（１１０）から排出された加工反物を重ねて加圧して不織布形態の断熱反物を生成する加圧部（１２０）と、前記加圧部で生成された断熱反物を回収する回収部（１３０）と、を含む。図１に、供給ラインを示す矢印が描かれている。
供給部（１００）は、繊維を浸潤部（１１０）に供給する繊維供給装置（１０１）を含む。繊維供給装置（１０１）によって供給される繊維は、天然繊維、合成繊維等を含む無機繊維であって、密度が低くかつ熱的安全性を具備した素材であることが望ましく、例えば、ガラスウ―ルファイバー及びミネラルファイバーのうちの少なくとも１種であってよい。少なくとも１種の繊維が、繊維供給装置（１０１）から供給されてよい。
互いの短所を補うことができる複数種の繊維が、繊維供給装置（１０１）から所定の割合で混合して供給されてもよい。この場合、複数種の繊維が後述のカーディングユニット（１１２）によって混紡され、各繊維の短所を補った反物を製造することができる。
浸潤部（１１０）は、機能性溶液が保存された第１貯蔵タンク（１１１）と、カーディングユニット（１１２）と、第１乾燥機（１１３）と、接着液が保存された第２貯蔵タンク（１１４）と、を含む。
第１貯蔵タンク（１１１）は、機能性溶液を保存し、カーディングユニット（１１２）でカーディングが行われている繊維に機能性溶液を供給するように設置されたノズル（図示せず）を具備する。
機能性溶液は、疎水性であるエアロゲル粉末にソルベント及び添加剤を混合したものである。粘度を提供するソルベントは、一定量のエアロゲル粉末を分散させて繊維に均一にエアロゲルを浸潤させることができるような割合で、エアロゲル粉末と混合される。当該ソルベントは、エアロゲルが完全疎水性であることから、非極性溶媒又は双極性溶媒であって、非極性溶媒は核酸（ｈｅｘａｎｅ）であり、双極性溶媒はエタノ―ル（ｅｔｈａｎｏｌ）及びアセトン（ａｃｅｔｏｎｅ）のうちの少なくとも一つであってよい。
機能性溶液に混合される添加剤は、断熱、防音、引張強度、機械的安全性等の多様な機能を追加又は促進するものである。
機能性溶液に混合される添加剤は、微粉末の酸化チタン、酸化アルミニウム、炭化珪素及び水酸化鉄のうちの一つ又は二つ以上が混合されたものである。添加剤は、機能性溶液に対して２〜５の重量比で含有される。
第１貯蔵タンク（１１１）は、カーディングユニット（１１２）でカーディングが行われている繊維に機能性溶液を直接噴霧し、かつ、カーディングユニット（１１２）から排出された繊維に機能性溶液を噴霧するように、設置されてよい。また、第１貯蔵タンク（１１１）は、機能性溶液を繊維に噴霧する構造に限定されず、カーディングユニット（１１２）内に機能性溶液が保存されていて当該保存された機能性溶液に繊維が沈下される構造であってもよい。
カーディングユニット（１１２）は、繊維供給装置（１０１）によって供給された１種以上の繊維をカーディングする装置であり、繊維が通過する複数のローラーと、ローラーに形成されたスパイク（ｓｐｉｋｅ）と、を含む。
上記複数のローラーは、繊維に均一にカーディングが行われるように、側面視において１以上の列をなすように配列されている。もちろん、当該複数のローラーは、繊維が流入されたチャンバ（図示せず）内に設置されており、チャンバ内の繊維が複数のローラーを通過してチャンバから排出されるように設置されている。したがって、繊維が複数のローラーを通過する間に、スパイクによって繊維に付着した異物が除去されて、絡み合った繊維が分離されて整列される。
このように、繊維にカーディングが行われている間に第１貯蔵タンク（１１１）から機能性溶液が噴霧され、繊維に均一に機能性溶液が浸潤される。また、カーディングが行われた繊維が反物形態である加工反物（１１５）となってカーディングユニット（１１２）から排出され、当該加工反物（１１５）に、第１貯蔵タンク（１１１）から機能性溶液が噴霧され、機能性溶液が浸潤される。カーディングユニット（１１２）から排出される加工反物（１１５）は、最終生産物である断熱反物の設定された密度を得るために、略１１０〜２２０ｇ／ｍ2の重さであることが望ましい。
第１乾燥機（１１３）は、カーディングユニット（１１２）から排出された機能性溶液が浸潤された加工反物（１１５）を高温で乾燥させながら、機能性溶液を繊維の奥深くまで浸透させた状態で硬化させる。第１乾燥機（１１３）は、熱風機、恒温槽又はオーブン（ｏｖｅｎ）であってよい。
第１乾燥機（１１３）としてのオーブンは、実施例において、長さが略５．２〜５．７ｍ、内部温度が略８０〜１３０℃であり、加工反物（１１５）を略０．２〜１ｍ／ｍｉｎの速度で移動させる。このようなオーブンの長さ、内部温度、及び、加工反物（１１５）の移動速度は、加工反物（１１５）に浸潤された機能性溶液を完全に乾燥させるのに好適な条件である。
上記の条件よりも温度が低くて移動速度が高ければ、乾燥が不充分になる。また、上記の条件よりも温度が高くて移動速度が低ければ、乾燥が過度になる。第１乾燥機（１１３）によって、加工反物（１１５）を熱処理し、浸潤された機能性溶液を硬化させながら、加工反物（１１５）に残存するソルベントを蒸発させる。このとき蒸発したソルベントは、回収装置で回収して再利用してよい。
第２貯蔵タンク（１１４）は、接着液を保存し、当該接着液を加工反物（１１５）の表面に塗布するように設置されたノズル（図示せず）を具備する。ここで、ノズルが加工反物の表面に均一に接着液を塗布することができるように、ノズルの大きさ、個数、間隔、加工反物（１１５）の移動速度に伴う噴霧速度等を設定する。
接着液は、重なり合った加工反物（１１５）を互いに接着させる溶液であり、エアロゲル粉末に接着バインダー及び添加剤を混合したものである。
接着液は、第１乾燥機による乾燥後の機能性液体の飛散を防止するため、一定の粘度を提供するように水（Ｈ2Ｏ）を溶媒として用いてよい。水に一定量のエアロゲル粉末が均一に分散して、繊維に接着液を均一に塗布できるような割合で、水とエアロゲル粉末とを混合する。このとき、水とエアロゲル粉末とを混合するために、接着バインダーが必要となる。即ち、接着液は、当該接着液が繊維の表面に均一に塗布されて付着する粘度を持つように、水を溶媒にしてエアロゲル粉末と接着バインダーとを混合したものである。
接着バインダーは、水に分散させて使うセルロース系であって、澱粉のような水溶性バインダーであることが望ましい。しかしながら、これに限定されず、接着バインダーとして、セルロース系以外（例えば、エポキシ系、ポリビニルアルコール系、ウレタン系及びアクリル系のうちの少なくとも一つ）のバインダーを採用してもよい。
接着液に混合される添加剤は、充填剤及び起泡剤のうちの少なくとも一つである。充填剤は、石膏、珪石粉及びパーライト（ｐｅｒｌｉｔｅ）粒子のうちの少なくとも一つである。起泡剤は、ポリアクリル酸塩（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）系の高分子重合物、炭酸水素ナトリウム、炭酸マグネシウム、アルミニウム粉末、亜鉛粉末、炭酸カルシウム及びＣＡＳ（ＣａＯ−ＡＬ2Ｏ3−ＳｉＯ2）膨脹剤のうちの少なくとも一つである。
機能性溶液及び接着液は、エアロゲル粉末を含有している。これは、繊維及び反物にエアロゲル粉末が浸潤されるようにし、エアロゲルの機能を最大限に発揮させるためである。
加圧部（１２０）は、層を形成するように重ねられた加工反物（１１５）をパンチングするように設置されたニードルパンチングユニット（１２１）と、パンチングされた加工反物を一定の厚さに加圧するように設置された加圧ローラー（１２２）と、加圧された断熱反物（１２４）を乾燥させるように設置された第２乾燥機（１２３）と、を含む。
ニードルパンチングユニット（１２１）は、重なった加工反物（１１５）をその表面側から加工反物の厚み方向にニードルで加圧して、繊維を物理的に絡める装置である。ニードルパンチングユニット（１２１）を用いることで、ダウンウェーブ及びクロスウェーブ方向に繊維が緻密に絡まり、加工反物の引張強度及び密度を高めることができる。
ニードルパンチングユニット（１２１）は、例えば、加工反物（１１５）に対して約２〜２０００ニードル／ｃｍ2を提供するようにニードルを具備している。当該ニードルは、加工反物を厚み方向に全体を貫くようにパンチングしてもよいし、加工反物の一方の面から厚み方向に一部だけをパンチングしてもよい。また、加工反物（１１５）の表面側及び裏面側の両側にニードルパンチングユニット（１２１）を設置して、加工反物（１１５）の表面側及び裏面側の両方からパンチングしてもよい。
加圧ローラー（１２２）は、重なった状態でニードルパンチングユニット（１２１）を通過した加工反物（１１５）を加圧して、予め設定された断熱反物（１２４）の厚さにする。加圧ローラー（１２２）は、加工反物（１１５）が通過するように設置された上ローラー及び下ローラーからなるローラー組を１組以上含み、加工反物（１１５）の厚さを徐々に減少させることが望ましい。
第２乾燥機（１２３）は、加圧ローラー（１２２）から排出された断熱反物（１２４）を乾燥させ、断熱反物（１２４）に残存するソルベントを蒸発させる。第２乾燥機（１２３）は、熱風機、恒温槽又はオーブン（ｏｖｅｎ）であってよい。第２乾燥機（１２３）としてのオーブンは、実施例において、長さが略５．２〜５．７ｍ、内部温度が略１１０〜１５０℃であり、加工反物（１１５）を略０．２〜１ｍ/ｍｉｎの速度で移動させる。これにより、断熱反物（１２４）を熱処理して、断熱反物（１２４）に残存するソルベントを蒸発させる。
上記のようなオーブンの長さ、内部温度、及び、加工反物（１１５）の移動速度は、断熱反物（１２４）に浸潤された接着液を完全に乾燥させながら断熱反物（１２４）に残存するソルベントを蒸発させるのに好適な条件である。上記の条件よりも温度が低くて移動速度が高ければ、乾燥やソルベントの蒸発が不充分になる。また、上記の条件よりも温度が高くて移動速度が低ければ、乾燥が過度になる。
回収部（１３０）は、第２乾燥機（１２３）から排出された断熱反物（１２４）を一定の幅及び長さに切断するカッター（１３１）と、断熱反物（１２４）を巻取して保管する回収ロ−ル（１３２）と、を含む。
以上で言及されなかった第１ローラー（１１６）及び第２ローラー（１２５）が、図１に概略的に示されている。第１ローラー（１１６）は、後工程のために加工反物（１１５）の移動方向を切り替えるためのものである。第２ローラー（１２５）は、一重の加工反物（１１５）を重ねて層を形成するためのものである。
＜製造方法＞
続いて、図２を参照し、本発明の一実施形態に係るカーディングを利用したエアロゲルが浸潤された断熱反物の製造方法について説明する。図２に示すように、本発明の一実施形態に係る断熱反物を製造する方法は、先ず、機能性溶液及び接着液を作製する（Ｓ１０）。
続いて、図２を参照し、本発明の一実施形態に係るカーディングを利用したエアロゲルが浸潤された断熱反物の製造方法について説明する。図２に示すように、本発明の一実施形態に係る断熱反物を製造する方法は、先ず、機能性溶液及び接着液を作製する（Ｓ１０）。
機能性溶液は、エアロゲル粉末にソルベント及び添加剤を混合したものであり、当該機能性溶液が繊維に均一に浸潤される粘度を持つように、ソルベントを含む。ソルベントは、非極性溶媒又は双極性溶媒である。非極性溶媒は核酸であり、双極性溶媒はエチルアルコール及びアセトンのうちの少なくとも一つである。
機能性溶液に混合される添加剤は、断熱、防音、引張強度、機械的安全性等の多様な機能を追加又は向上させるためのものであり、微粉末の酸化チタン、酸化アルミニウム、炭化珪素及び水酸化鉄のうちの一つ又は二つ以上が混合されたものである。添加剤は、機能性溶液に対して２〜５の重量比で含有される。
接着液は、エアロゲル粉末に接着バインダー及び添加剤を混合したものであり、接着液が繊維の表面に均一に塗布されて付着する粘度を持つようにする。ここで、水を溶媒として用いてよい。このとき、水とエアロゲル粉末とを混合するために、接着バインダーが必要となる。接着バインダーは、水に分散させて使うセルロース系で、澱粉のような水溶性バインダーであることが望ましい。
接着バインダーは、エポキシ系、ポリビニルアルコール系、ウレタン系及びアクリル系のうちの少なくとも一つであってよい。接着液に混合される添加剤は、充填剤及び起泡剤のうちの少なくとも一つである。充填剤は、石膏、珪石粉及びパーライト（ｐｅｒｌｉｔｅ）粒子のうちの少なくとも一つである。起泡剤は、ポリアクリル酸塩（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）系の高分子重合物、炭酸水素ナトリウム、炭酸マグネシウム、アルミニウム粉末、亜鉛粉末、炭酸カルシウム及びＣＡＳ（ＣａＯ−ＡＬ2Ｏ3−ＳｉＯ2）膨張剤のうちの少なくとも一つである。
次に、繊維にカーディングを行いながら機能性溶液を浸潤させる（Ｓ１１）。繊維供給装置（１０１）によって、複数のローラーとスパイクとを含むカーディングユニット（１１２）に繊維を供給して、カーディングユニット（１１２）内でローラーとスパイクとによって繊維にカーディングが行われている間に、第１貯蔵タンク（１１１）に収容された機能性溶液を繊維に供給して、繊維に機能性溶液を浸潤させる。
このとき、機能性溶液をノズルで噴霧する（又は、機能性溶液に繊維を沈下させる）ことで、繊維に機能性溶液を浸潤させる。また、このとき、カーディングユニット（１１２）内の繊維に機能性溶液を噴霧し、かつ、カーディングユニット（１１２）から排出された加工反物に機能性溶液を噴霧してよい。
次に、機能性溶液が浸潤された加工反物（１１５）を乾燥させる（Ｓ１２）。このとき、機能性溶液が充分に浸潤されてカーディングユニット（１１２）から排出された加工反物を、第１乾燥機（１１３）であるオーブンで乾燥させる。これにより、繊維に均一に浸潤された機能性溶液が硬化すると共に、ソルベントが蒸発する。
第１乾燥機（１１３）としてのオーブンは、実施例において、長さが略５．２〜５．７ｍ、内部温度が略８０〜１３０℃であり、加工反物（１１５）を略０．２〜１ｍ／ｍｉｎ速度で移動させる。このとき蒸発したソルベントは、回収装置で回収して再利用してよい。
次に、乾燥された加工反物（１１５）に、接着液を塗布する（Ｓ１３）。第２貯蔵タンク（１１４）に収容された接着液が、ノズルを通じて、乾燥した加工反物（１１５）の表面に均一に塗布される。加工反物の幅と移動速度に応じて、噴霧される接着液の量、ノズルの大きさ、噴霧の速度等を設定する。
次に、接着液が塗布された加工反物を重ねた後、ニードルパンチングを行う（Ｓ１４）。加工反物（１１５）は通常一重であり、この一重の加工反物（１１５）を重ねて接着液によって相互に接着する。このようにして接着された加工反物をその表面側から加工反物の厚み方向に一部又は全体を貫くように、ニードルパンチングユニット（１２１）によってパンチングを行う。これにより、加工反物の引張強度及び密度が増加する。
次に、重ねられた加工反物（１１５）を予め定められた一定の厚さに加圧する（Ｓ１５）。ニードルパンチングユニット（１２１）から排出された加工反物は、少なくとも１個又は一組の加圧ローラー（１２２）を通過しながら、予め定められた厚さになるように、加圧される。ここで、予め定められた厚さとは、最終生産物である製品としての断熱反物（１２４）の厚さである。
次に、加圧により一定の厚さになった断熱反物（１２４）を乾燥させる（Ｓ１６）。このとき用いられる第２乾燥機（１２３）は、第１乾燥機（１１３）と同じ又は類似の方式のものであって、反物の移動速度は第１乾燥機（１１３）と同じ又は類似であり、温度は第１乾燥機（１１３）よりも高く設定して、断熱反物（１２４）を乾燥させる。最後に、乾燥した断熱反物を、一定の幅及び一定の長さに切断し、回収ロ−ル（１３２）に巻取して保管する（Ｓ１７）。
１００ 供給部
１０１ 繊維供給装置
１１０ 浸潤部
１１１ 第１貯蔵タンク
１１２ カーディングユニット
１１３ 第１乾燥機
１１４ 第２貯蔵タンク
１１５ 加工反物
１１６ 第１ローラー
１２０ 加圧部
１２１ ニードルパンチングユニット
１２２ 加圧ローラー
１２３ 第２乾燥機
１２４ 断熱反物
１２５ 第２ローラー
１３０ 回収部
１３１ カッター
１３２ 回収ロ−ル
１０１ 繊維供給装置
１１０ 浸潤部
１１１ 第１貯蔵タンク
１１２ カーディングユニット
１１３ 第１乾燥機
１１４ 第２貯蔵タンク
１１５ 加工反物
１１６ 第１ローラー
１２０ 加圧部
１２１ ニードルパンチングユニット
１２２ 加圧ローラー
１２３ 第２乾燥機
１２４ 断熱反物
１２５ 第２ローラー
１３０ 回収部
１３１ カッター
１３２ 回収ロ−ル
Claims (10)
- 繊維供給装置（１０１）を具備した、供給部（１００）と、
前記繊維供給装置（１０１）によって供給された繊維にカーディングを行うカーディングユニット（１１２）、前記カーディングユニット（１１２）内の繊維にエアロゲルを含有した機能性溶液が浸潤されるように前記機能性溶液を供給する第１貯蔵タンク（１１１）、及び、前記機能性溶液が浸潤された加工反物（１１５）に接着液が塗布されるように前記接着液を供給する第２貯蔵タンク（１１４）を具備した、浸潤部（１１０）と、
前記浸潤部（１１０）によって前記機能性溶液が浸潤された加工反物（１１５）を重ねて加圧する加圧ローラー（１２２）を具備した、加圧部（１２０）と、
前記加圧部（１２０）によって加圧されて生成された断熱反物（１２４）を回収する、回収部（１３０）と、
を備えたことを特徴とする、カーディングを利用したエアロゲルが浸潤された断熱反物の製造装置。 - 前記浸潤部（１１０）は、前記カーディングユニット（１１２）から排出された加工反物（１１５）を乾燥させるように設置された第１乾燥機（１１３）をさらに具備し、
前記第１乾燥機（１１３）は、熱風機、恒温槽又はオーブンであることを特徴とする、請求項１に記載の製造装置。 - 前記機能性溶液は、エアロゲル粉末にソルベント及び添加剤を混合したものであり、
前記ソルベントは、非極性溶媒又は双極性溶媒であって、前記非極性溶媒は核酸であり、前記双極性溶媒はエチルアルコール及びアセトンのうちの少なくとも一つであり、
前記機能性溶液に混合される前記添加剤は、微粉末の酸化チタン、酸化アルミニウム、炭化珪素及び水酸化鉄のうちの少なくとも一つであって、前記機能性溶液に対して２〜５の重量比で含有されることを特徴とする、請求項１に記載の製造装置。 - 前記接着液は、エアロゲル粉末に接着バインダー及び添加剤を混合したものであって、前記接着液が繊維の表面に均一に塗布されて付着する粘度を持つように、水（Ｈ2Ｏ）を溶媒にして前記エアロゲル粉末と前記接着バインダーとを混合したものであり、
前記接着バインダーは、水に分散させて使うセルロース系で、澱粉のような水溶性バインダーであって、エポキシ系、ポリビニルアルコール系、ウレタン系及びアクリル系のうちの少なくとも一つであり、
前記接着液に混合される前記添加剤は、充填剤及び起泡剤のうちの少なくとも一つであり、前記充填剤は、石膏、珪石粉及びパーライト（ｐｅｒｌｉｔｅ）粒子のうちの少なくとも一つであり、前記起泡剤は、ポリアクリル酸塩（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）系の高分子重合物、炭酸水素ナトリウム、炭酸マグネシウム、アルミニウム粉末、亜鉛粉末、炭酸カルシウム及びＣＡＳ（ＣａＯ−ＡＬ2Ｏ3−ＳｉＯ2）膨張剤のうちの少なくとも一つであることを特徴とする、請求項１に記載の製造装置。 - 前記加圧部（１２０）は、前記接着液が塗布されて重なった前記加工反物（１１５）をニードルパンチングするニードルパンチングユニット（１２１）をさらに具備することを特徴とする、請求項１に記載の製造装置。
- 前記加圧部(１２０)は、前記加圧ローラー（１２２）を通過した断熱反物（１２４）を乾燥させるように設置された第２乾燥機（１２３）をさらに具備し、
前記第２乾燥機（１２３）は、熱風機、恒温槽又はオーブンであることを特徴とする、請求項５に記載の製造装置。 - 請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造装置を用いて断熱反物を製造する方法において、
前記機能性溶液及び前記接着液を作製する第１０段階（Ｓ１０）と、
繊維にカーディングを行いながら前記機能性溶液を浸潤させる第１１段階（Ｓ１１）と、
前記機能性溶液が浸潤された前記加工反物（１１５）に前記接着液を塗布する第１３段階（Ｓ１３）と、
前記加工反物（１１５）を一定の厚さに加圧する第１５段階（Ｓ１５）と、
加圧された前記断熱反物（１２４）を切断及び保管する第１７段階（Ｓ１７）と、
を備えたことを特徴とする、カーディングを利用したエアロゲルが浸潤された断熱反物の製造方法。 - 前記第１１段階（Ｓ１１）の後に、前記機能性溶液が浸潤された前記加工反物（１１５）を乾燥する第１２段階（Ｓ１２）をさらに備えたことを特徴とする、請求項７に記載の製造方法。
- 前記第１３段階（Ｓ１３）の後に、前記加工反物（１１５）を重ねてニードルパンチングする第１４段階（Ｓ１４）をさらに備えたことを特徴とする、請求項７に記載の製造方法。
- 前記第１５段階（Ｓ１５）の後に、加圧された前記断熱反物（１２４）を乾燥する第１６段階（Ｓ１６）をさらに備えたことを特徴とする、請求項９に記載の製造方法。
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