JP2015509860A - ミネラルウール製品を製造するためのオーブン - Google Patents

Abstract

鉱物繊維のマット（１１）に含まれる熱硬化性結合剤を焼成するためのオーブン（１２）は、一連の複数の区画（２１−２７）を備える。繊維のマットは、これら複数の区画を連続的に通過し、ガスを透過可能な上側コンベア（１３）および下側コンベア（１４）によって、複数の区画を通って圧縮されて運搬される。複数の区画の各々は、マットの移動方向に沿った長さＬを有する。また、複数の区画の各々は、高温気体を導入するための手段（２８）であって、繊維のマットの下方または上方に配置された、手段（２８）と、高温気体がマットを通過した後に該気体を排出するための手段（２９）であって、マットの、反対側の面の上側または下側にそれぞれ配置された、手段（２９）とを有する。これにより、結合剤は、その硬化温度よりも高い温度に徐々に加熱される。また、オーブンは、少なくとも１つの区画（３０）を備える。該少なくとも１つの区画（３０）において、高温気体を導入するための手段（２８）は、気体入口を有する。該気体入口は、区画の第１の横側部（３３）に形成された開口（３１ａ、３１ｂ）において部分的に開口するとともに、区画の、反対側の横側部（３４）に形成された開口において部分的に開口する。【選択図】図４

Description

本発明は、グラスファイバまたはストーンファイバのようなミネラルウールに基づいたパネル、ローラ、またはシェルのような製品の分野に関する。本発明は、特に建物用の防音製品および／または断熱製品の製造に特に適用される。より正確には、本発明は、このような製品を得るために用いられるオーブンに関する。

現在市場に流通している絶縁製品は、例えば、有機結合剤によって互いに結合されたグラスファイバのような鉱物繊維のマットからなる。

ファイバを挿入する、このようなマットの製造は、繊維化工程と、穿孔されたコンベア、または移動式搬送機の上にファイバを設置する工程とを主に含む。新たに形成された繊維の塊は、該繊維が置かれた搬送機の下に配置された吸引区画の補助ととともに、コンベア上にて押圧される。繊維化工程の間、結合剤が、水溶液の状態、または蒸気（例えば水）内の懸濁液の状態で、延伸された繊維上に塗布される。この結合剤は、接着性を有し、通常、熱硬化性樹脂（最近では特に、フェノール／ホルムアルデヒド樹脂）のような熱硬化性材料を含む。

コレクタコンベア上の、比較的に弛緩した繊維の主な層は、次いで、加熱装置に移送される。この加熱装置は、本技術分野においては、一般的に、交差結合オーブンとして言及される。繊維マットは、追加の穿孔されたコンベアによって、オーブンの全長に亘って通過する。これらコンベアは、しばしば、２つのエンドレスコンベアである。これらエンドレスコンベアは、互いに対面し、形成されたマットの厚みを決定するために調整された距離だけ互いに離隔される。コンベアの各ブランチは、さらに、複数のパレットから構成されており、これらパレットは、相互に関節が設けられた複数のグリルからなる。これらグリルは、気体、およびマットの加熱に起因する他のガスに対して透過性とするために、穿孔されている。このようなマットは、オーブン内の２つの搬送機によって行われる圧縮の度合いに依存して、より大きな密度、またはより小さな密度を有するものになる。

マットがオーブンを通過する間に、該マットは、乾燥され、特定の加熱処理を施される。この加熱処理によって、繊維の表面にある結合剤が硬化する。また、この硬化によって、繊維が、３次元構造において互いに交差結合する（すなわち、繊維間の接触点が、熱硬化した結合剤を介して結合する）。これにより、所望の厚さを有するマットの、屈曲または圧縮の効果の下における安定性および弾性がもたらされる。

結合剤の硬化をもたらすために用いられる作業モードは、加熱された気体を、マット内を通過させることを含み、これにより、マットの全厚さに亘って存在する結合剤が、その硬化温度よりも高い温度に、徐々に加熱される。この目的のために、交差結合オーブンは、閉鎖されたチャンバを構成するハウジングを備える。チャンバ内に、一連の区画が配置されている。これら区画には、バーナーから高温気体が供給される。なお、この高温気体は、ファンによって還流される。このように、区画の各々は、独立した加熱領域を形成し、この加熱領域内では、特定の加熱条件が調整されている。これら区画は、マットおよび上下のコンベアのための開口を有する壁によって互いに分離されている。このように複数の区画を用いることによって、オーブンを通過させることを通して、マットの温度を段階的に上昇させることができる。これにより、局所的な過大な加熱によるホットスポット、または、結合剤が完全に熱硬化していないマット領域の発生を回避することができる。このように、ミネラルウール製造プロセスに用いられるオーブンは、その殆どが、複数（例えば、３〜１０個）の区画と、該区画の各々の内部の変動可能な熱条件を構築するための公知手段とを備えている。焼成ステージの連続において、オーブンを通過するマットの経路に亘って、マットの温度上昇を調整できる。このようなオーブンの例は、具体的には、ＥＰ０００１１１ Ａ１号公報、ＥＰ６１９４６５ Ａ１号公報、またはＷＯ２００８／１１９７７８号公報に記載されている。さらなる情報のために、これらの文献が参照される。例えば、ＥＰ０００１１１号公報の図２、ＥＰ６１９４６５号公報の図２３および図５に示されているような、従来の交差結合オーブンにおいては、高温気体を導入するための手段は、区画における、同じ１つの側部に配置されている。そして、マットを通過した後のガスの排出は、区画の同じ側部で行われている。代替的な実施形態においては、気体の排出は、反対側の側部で行われる。

現在、ホルモフェノール樹脂の代わりとして、新たな結合剤を使用することによって、上述した従来のオーブンにおいて繊維マットの焼成プロセスの条件を制御することが、大変困難となっている。時には「グリーン結合剤」として言及される、このような結合剤は、再生可能な、特に水添または非水添砂糖に基づくタイプ（例えば、ＷＯ２００９／０９０９３８号公報、およびＷＯ２０１０／０２９２６６号公報に記載されているような）の植物源から得られた場合は特に、熱硬化状態に到達するために極めて良好な焼成温度の制御を要する。そして、この場合の焼成温度の範囲は、より狭い範囲となる。より具体的には、結合剤を、その硬化を達成する最小温度と、それ以上の温度では結合剤が急速に劣化する最大温度との間の温度に曝すことが必要となる。ここでの結合剤の劣化は、最終的には、例え設置後であったとしても、最終製品の機械特性の劣化に繋がる。最大温度と最小温度との間の差は、グリーン結合剤のタイプに依存して、２０℃以下のオーダーとなり得る。それ故に、繊維マットの全厚さに亘って温度を制御することは、新たな技術を要するものであり、特に、オーブンの実際上の構成を変化させる。

したがって、本発明は、上述の課題に応えることを目的とする。具体的には、本発明は、熱硬化性結合剤から見た焼成温度、より正確には、繊維マットの全厚みに亘る如何なる点での焼成温度を調整するために構成されたオーブンを提供することを目的とする。特に、本発明によれば、このような調整を、上記温度を調整するために用いられる高温気流の、マットを通過する垂直通過速度をより良好に制御することによって、実現できる。したがって、本発明によれば、マットを通過するときのガスの垂直速度の顕著な均一性によって、最終特性の制御が改善されたことが観測された。より具体的には、上述の従来技術文献にて行われた公知の主張とは逆に、出願人の企業によって実行された研究は、上述の速度の顕著な均一性が、オーブン（特に、一連の構成要素の区画の各々）内での高温気体の導入ポイントの位置に多大に依存することを示した。

より正確には、本発明は、鉱物繊維のマットに含まれる熱硬化性結合剤を焼成するためのオーブンに関する。このオーブンは、一連の複数の区画を備える。繊維のマットは、これら複数の区画を連続的に通過し、ガスを透過可能な上側コンベアおよび下側コンベアによって、複数の区画を通って圧縮されて運搬される。複数の区画の各々は、マットの移動方向に沿った長さＬを有する。また、複数の区画の各々は、高温気体を導入するための手段であって、繊維のマットの下方または上方に配置された、手段と、高温気体がマットを通過した後に該気体を排出するための手段であって、マットの、反対側の面の上側または下側にそれぞれ配置された、手段とを有する。これにより、結合剤は、その硬化温度よりも高い温度に徐々に加熱される。また、オーブンは、少なくとも１つの区画を備える。該少なくとも１つの区画において、高温気体を導入するための手段は、気体入口を有する。該気体入口は、区画の第１の横側部に形成された開口において部分的に開口するとともに、区画の、反対側の横側部に形成された開口において部分的に開口する。

本発明の、特定の好ましい実施形態によれば、以下に述べる構成が、互いに選択的に組み合わされてもよい。

高温気体がマットを通過した後に該気体を排出するための手段は、気体出口を有する。該気体出口は、第１の横側部に形成された開口において部分的に開口するとともに、区画の、反対側の横側部に形成された開口において部分的に開口する。

少なくとも１つの区画の長さＬの方向に沿って、第１の側部の上の気体入口のために形成された開口は、反対側の側部の上の気体入口のために形成された開口と実質対面するように配置される。

少なくとも１つの区画の長さＬの方向に沿って、第１の側部の上の気体入口のために形成された開口、および、反対側の側部の上の気体入口のために形成された開口は、互いに対してオフセットされる。

少なくとも１つの区画の長さＬの方向に沿って、第１の側部の上の開口、および、反対側の側部の上の開口は、長さＬの５％〜３０％の間、特に、長さＬの１０％〜２０％の間の重複領域を有する。

代替的には、少なくとも１つの区画の長さＬの方向に沿って、第１の側部の上の開口、および、反対側の側部の上の開口は、重複領域を有さない。

少なくとも１つの区画の長さＬの方向に沿って、２つの側部の上の気体入口のために形成された開口は、互いに対してオフセットされる。この開口は、第１の側部において、区画の長さの方向の第１の端部から、区画の反対側の端部に向かって、長さの８０％、好ましくは６０％、より好ましくは５０％よりも小さい部分に亘って、配置される。且つ、この開口は、反対側の側部において、区画の長さの方向の反対側の端部から、他方の端部に向かって、長さの８０％、好ましくは６０％、より好ましくは５０％よりも小さい部分に亘って、配置される。

少なくとも１つの区画の長さＬの方向に沿って、第１の側部に形成された開口は、第１の端部から、区画の中心まで延在する。また、反対側の側部に形成された開口は、他方の端部から区画の中心まで延在する。

少なくとも１つの区画の長さＬの方向に沿って、気体が繊維のマットを通過した後に該気体を排出するために形成された開口は、気体出口の開口の上方に配置される。

少なくとも１つの区画の長さＬの方向に沿って、気体が繊維のマットを通過した後に該気体を排出するために形成された開口は、気体入口の開口に対してオフセットされる。

また、本発明は、上述の区画に関する。

さらに、本発明は、ミネラルウール繊維、特にグラスウール繊維のマットを製造する方法に関する。この方法は、繊維を繊維化し、該繊維に熱硬化性結合剤の溶液を塗布する工程と、結合剤を硬化可能な温度まで該結合剤を加熱する工程とを少なくとも備える。ここで、加熱する工程は、上述のオーブンを用いて行われる。

本発明は、結合剤が、特に水添または非水添砂糖に基づいた植物源から得られるような繊維化方法、特に適用される。このような方法の有利な実施形態によれば、２００℃〜２５０℃の間の温度の高温気体が、オーブンに導入されてもよい。

種々の実施形態の特徴について、図１〜図６を参照して、以下に説明する。明らかに、これら種々の実施形態は、単に図として提示されているだけであって、以下に説明する如何なる態様において、本発明の範囲を限定するものではない。

グラスウール製品を繊維化するための現行の設備を示しており、該設備内に、本発明に係るオーブンが導入され得る。 比較対象のオーブンの動作原理を概略的に示す。 図２に係るオーブンの構成要素の区画のうちの１つを概略的に示す。 本発明の第１の実施形態に係る区画の動作原理を概略的に示す。 本発明の第２の実施形態に係る区画の動作原理を概略的に示す。 本発明の第３の実施形態に係る区画の動作原理を概略的に示す。

図１に示すように、グラスウールに基づいた絶縁パネル用の製造ラインは、全体として公知の繊維化ユニット１を備える。繊維化ユニット１は、例えば、内部遠心分離による繊維化方法に対応するものである。繊維化ユニット１の例示的実施形態は、ＥＰ０４０６１０７号公報、またはＥＰ０４６１９９５号公報に記載されている。繊維化ユニットは、（図１には示されていない）フードを有し、該フードの頂部に、少なくとも１つの遠心分離機２が配置される。遠心分離機の各々は、予め溶融されたガラス繊維の糸を回収するための（図１には示されていない）容器と、皿状の部材８とを有する。部材８の輪郭壁には、多くの開口が設けられている。作業の間、溶融ガラスは、溶融炉（図示せず）から糸３に成形され、まず、遠心分離機の容器に回収される。そして、溶融ガラスは、回転されている多数のフィラメントとして、皿８の開口部を通って排出される。遠心分離機２は、さらに、環状バーナー４によって環囲されている。環状バーナー４は、遠心分離機の壁の周囲にて、高速且つ十分に高温となっているガス流を生成する。このガス流は、ガラスフィラメントを、ベール１０７としてファイバに延伸するためのものである。この方法に係る繊維化は、不可欠であり、１００％の使用可能なファイバを製造する。この方法は、さらに、長くて可撓性に優れたファイバの製造を確実とする。

加熱手段５は、例えば誘導型であり、ガラスおよび遠心分離機を正確な温度に維持するために用いられる。ベール１０７は、矢印６で示されている、圧力下で導入された気体のガス流によって環囲されている。環状体１０７は、結合剤を噴霧するための装置によって環囲されている。この結合剤は、水溶液中の熱硬化性結合剤を含む。なお、図１においては、結合剤を噴霧するための装置のうちの２つの要素７のみが図示されている。

繊維化フードの底部は、繊維を受けるための装置を含む。この装置は、エンドレスベルト９を組み込んだコンベアを有する。エンドレスベルト９は、ガスおよび水を透過させることができる。例えば気体、煙霧、および余剰の水性組成物といった、上述の繊維化プロセスから流れて来るガスを受けるために、エンドレスベルト９の下に区画１０が配置されている。グラスウール繊維のマット１１は、結合剤組成物と密に混合されて、コンベアのベルト９の上に形成される。マット１１は、コンベアによってオーブン１２へ運搬される。オーブン１２は、熱硬化性結合剤を交差結合させるためのものである。

図１および図２に示されているように、このオーブン１２は、閉鎖されたハウジング２０によって環囲されている。ハウジング２０は、入口ポート１７と、出口ポート１８と、一連の区画２１〜２７を画定している。区画２１〜２７は、壁によって互いに分離されており、その各々に、（図１には図示されていない）ファンによって還流されている高温気体が、バーナーにより供給されている。マット１１を搬送し調整するための２つのコンベア１３、１４は、ハウジング内を通過する。これらコンベア１３、１４は、例えば、床（図１中の１５、１６）の上に設置されたモータによって回転され、公知の態様の一連のパレットで構成される。このパレットは、相互に関節が設けられたグリルによって形成され、該グリルは、ガスを通過可能とするために穿孔されている。

結合剤の迅速な定着を促進するように、高温ガスの通過を補償する一方、コンベア１３、１４は、マット１１を、所望の厚さとすべく圧縮する。一例として、ロールされたパネルに関しては、典型的には、１０〜４５０ｍｍの間の寸法となり、グラスウール層の密度は、例えば５〜１５０ｋｇ／ｍ^３の間となる。以下のような違いが設定される。例えば、いわゆる低密度製品の間では、密度は、例えば５〜２０ｋｇ／ｍ^３の間で変化する一方、いわゆる高密度製品では、密度は、２０〜１５０ｋｇ／ｍ^３の間で変化する。

図２は、交差結合オーブン１２の詳細な構造を示す。図２に示すオーブンは、本発明の範囲を限定するものとして考えられるべきではないが、入口ポート１７および出口ポート１８に加えて、７つの区画２１〜２７を備える。なお、これら区画２１〜２７の詳細については、後述の図面にて詳述する。

入口ポートおよび出口ポートは、煙霧排出フード１９（煙霧排出フード１９の排出方向は、図２中の実線矢印によって示されている）へ開口している。これらフードは、上述の煙霧を処理するために設けられた循環路（図示せず）に連結されている。

第１のポート１７、入口ポートにおいて、マット内に導入された高温気体によって、マット内に含まれる水を蒸発させることができる。マットを通過した後、水蒸気を含む気体は、煙霧排出フード１９を通って排出される。

図においては、オーブン内の気体の還流は、点線矢印４０によって示されている。マットの移動方向は、矢印５０によって示されている。

第１の区画（例えば、区画２１〜２４）において、高温気体は、オーブンの底部を通って導入され、マットを通過した後、オーブンの頂部を通って排出される。複数の区画を用いることによって、繊維マットの温度を、該マットの繊維中にある結合剤の硬化温度よりも高い温度へと、徐々に上昇させることができる。

後続の区画（例えば、区画２５〜２７）において、高温気体は、この時にはオーブンの頂部を通って導入され、オーブンの底部を通って排出される。

これら区画にて発生した追加の煙霧は、フード１９を介して、出口ポート１９にて最終的に排出される。

上述したように、最終製造物の機械的特性は、グリーン結合剤が用いられている場合は特に、種々の区画における温度制御に依存する。

図３は、区画３０の詳細を示している。

図３に示す区画３０においては、理解の容易のために、気体入口２８および気体出口２９の流路管は示されていない。区画の側部に形成された開口３１および３２のみが、示されている。これら開口３１および３２で、高温気体の入口流路管と、繊維マットを通過した後の気体のための出口流路管が、開口している。

本稿での意味として、「開口」とは、対象となる長さの全長に亘る１つの開口、または、強化セグメント（図示せず）によって個々に分離されて互いに近接するスロットのための一連の開口を意味する。

図３は、区画３０の従来の構成と、高温気体を供給し、マットレス１１を通過した後に気体を排出する、従来のシステムとを示している。高温気体は、矢印４０に示すように、区画の第１の側部３３上に配置された開口３１にて、マットの移動方向５０に対して導入される。側部３３は、区画に沿ったマットの通過方向の長さＬを規定する。次いで、高温気体は、矢印４１によって示されているように、マット１１の内部の温度を徐々に上昇させるために、穿孔されたコンベア（図３には図示せず）と繊維マット１１とを通過する。マット通過後に、次いで、気体は、再循環され、区画の反対側の側部３４上に形成された開口３２を通して、（矢印４２に示すように）排出される。開口３１および３２は、長さＬ_１およびＬ_２で延在する。従来、これら長さＬ_１およびＬ_２は、例えば、区画の長さＬの２０％〜７０％の間にあった。比較対象の例として提示されている、図３に示す実施形態によれば、気体入口の開口３１は、区画の第１の端部３５から、区画の他方の端部３６まで、繊維マットの移動方向に、区画の全長Ｌの２／３のオーダーの長さＬ_１の部分に亘って、実質延在している。気体出口の開口３２は、区画の他方の端部３６から、上述した区画の第１の端部３５へ向かって、同様に区画の全長Ｌの２／３のオーダーの長さＬ_２の部分に亘って、凡そ延在している。区画３０へのアクセス扉３９は、開口を含まない長さ部分に亘って、設けられている。アクセス扉３９は、区画３０とコンベアのメンテナンスおよび洗浄のために用いられ得る。

一方、図４は、本発明の主題に係る第１の実施形態の区画３０を示す。全ての図面において、同じ符号は、同じ要素（または、実質同じ要素）を示し、これら同じ要素に関しては、再度意義を説明する必要はない。本発明によれば、区画３０において、気体入口は、第１の横側部３３に形成された開口３１で部分的に開口するとともに、該区画の反対側の横側部３４で部分的に開口している。図においては、符号３１ａは、第１の側部３３上の開口を示し、符号３１ｂは、反対側の側部３４上の開口を示す。ガス入口の開口３１（３１ａおよび３１ｂ）は、区画の第１の端部３５から、区画の他方の端部３６に向かって、実質的に長さＬ_１に亘って延在している。長さＬ_１は、例えば、区画の全長Ｌの７０％、または８０％よりも大きい、全長Ｌの大部分に亘る長さである。この場合、高温気体４０は、区画の２つの側部３３および３４を通って繊維マット１１の下側に導入され、該繊維マット１１を通過し（矢印４１）、次いで、区画の上部にて開口３２（３２ａおよび３２ｂ）を通って排出される（矢印４２）。開口３２は、開口３１の上方に配置され、実質同じ面積を占めている（Ｌ_１≒Ｌ_２）。この第１の実施形態によれば、開口３１および３２は、オーブンの中心に心合わせされている。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る区画３０を示している。この構成は、上述した図４に係る形態とは、開口３１および３２の配置において相違している。気体入口の開口３１ａおよび３２ｂは、それぞれ、区画の横側部３３および３４上に配置されており、本実施例においては、互いに対してオフセットされている。すなわち、第１の側部３３上においては、開口３１ａは、第１の端部３５から、反対側の端部３６に向かって延在している一方、第２の側部３４上においては、開口３１ｂは、端部３６から端部３５に向かって延在している。図１を参照して説明したように、本実施形態によれば、開口３１および３２は、区画の全長Ｌの５０％〜８０％（例えば、長さＬの約２／３）のオーダーの部分Ｌ_１でのみ、延在している。この構成によれば、オーブンの中央部において、長さＬによって与えられる方向に沿って、互いに対向する開口３１ａおよび３１ｂの間で重複領域が形成される。この重複領域において、気流が互いにぶつかる。この領域は、例えば、長さＬの５％〜３０％の間である。

各々の側部において、開口３２は、開口３１の直上に形成される。すなわち、開口（または一連の開口）３１ａは、横側部３３上にて、開口（または一連の開口）３２ａの上方に配置され、開口３１ｂは、横側部３４上にて、開口３２ｂの上方に配置されている。したがって、各々の側部上にて、開口３１および３２は、長さＬに沿うオフセットを有しておらず、実質同じ面積を占めている（Ｌ_１≒Ｌ_２）。稼働中において、高温気体４０は、開口３１ａおよび３１ｂを介して、区画の２つの側部を通って繊維マット１１の下側に導入され、該繊維マット１１を通過し（矢印４１）、次いで、区画の上部にて開口３２ａおよび３２ｂを通って排出される（矢印４２）。

図１を参照して上述した構成と同様に、このような実施形態は、区画３０へのアクセス扉３９の存在を可能とする利点を有する。アクセス扉３９は、区画３０のメンテナンスおよび洗浄のために用いられ得る。

図６は、本発明の第３の実施形態に係る区画３０を示す。この構成は、図４および図５に関連して上述した実施形態とは、開口３１および３２の交互配置において相違する。本実施形態においては、気体入口の開口３１ａおよび３１ｂは、それぞれ側部３３および側部３４に配置され、長さＬの方向に沿って、互いに対してオフセットされている。第１の開口３１ａは、区画の長さ方向の第１の端部３５から区画の中心に向かって、部分Ｌ_１に亘って、第１の側部３３上に配置されている。部分Ｌ_１は、長さＬの７０％よりも小さく、好ましくは、６０％または５０％よりも小さい。図６に示すように、面３３および３４の各々の上の、気体入口３１ａおよび３１ｂは、互いに対面してはおらず、互いに対してオフセットされている。気体入口３１ａおよび３１ｂは、それぞれ、第１の端部３５および反対側の第２の端部３６から、区画３０の中心に向かって延在している。図２に示されている好ましい構成によれば、Ｌ_１およびＬ_２は、長さＬの５０％よりも小さくなっており、開口３１ａと開口３１ｂとの間で、区画の中央領域において互いに重複する部分がない。本発明の範囲を逸脱することなく、開口３１ａおよび３１ｂは、区画の中心を越えて延在してもよい。この場合、開口３１ａから流入する気流と、開口３１ｂから流入する気流との間で、重複領域が得られることになる。この領域は、例えば、長さＬの５％〜３０％の間である。このような構成は、有利には、２つの気体入口から流入する気流を均一化するという観点から、用いられ得る。

この実施形態によれば、上記と同じ原理で、気体出口用の開口３２ａおよび３２ｂは、それぞれ面３３および３４上に設けられ、互いに対面しておらず、上述と同じ態様で互いに対してオフセットされている。このように、気体出口３２（３２ａおよび３２ｂ）は、それぞれの側部上で、気体入口の開口３１（それぞれ、３１ａおよび３１ｂ）の直上に配置されているのではなく、該開口３１（それぞれ、３１ａおよび３１ｂ）に対してオフセットされている。このようにして、以下のような構成の区画が、最終的に得られる。すわわち、この区画においては、気体入口用の開口３１ａおよび３１ｂ、ならびに、気体出口用の開口３２ａおよび３２ｂは、それぞれ、互いに対向することなく、マットの移動方向に沿って互いに対してオフセットされる。

上述した種々の実施形態の性能を評価し、これらを現行のオーブンシステムと比較するために、実施例が図面によって示されている。

より正確には、後述の実施例においては、これら種々の実施形態のモデリングは、上述の構成のうちの１つを備える１つの区画にて実施されたものである。シミュレーション、および得られた結果の条件を、以下に示す。

この比較研究を実行するために、上述の区画内の高温気流を研究するためのａｅｒａｕｌｉｃモデルが、以下の仮定および近似に基づいて、用いられた。

−マット内部の熱交換は、熱損失全体をモデル化するソースタームを介して考慮される。マットの上部と下部との間の温度差は、このソースタームを用いて調整される。

−区画のイナーシャ（ベルト、コンベア、金属シート等の加熱）はないものと仮定される。

−オーブンの高温ガスは、高温気体と仮定され、該気体は、理想気体と見做される。

−製品の透過性は、等方性であると仮定され、パレット間の漏れ領域は、多孔質媒質で補いつつモデル化され、この漏れ領域の透過性は、漏れレベルを取得するために、変化される。

−壁における熱損失は、考慮されない。

このモデルは、マットと、モデル区画内に流入する高温ガスとの間の熱交換に関して、近似的と見做される。しかしながら、このモデルは、相対的に見れば、マットの上面と下面に掛かる圧力分布を分析するのには、十分に正確である。特に、このモデルは、図３〜図６を参照して上述した種々の構成に関して、マットを通過するときの速度分布における相対的な差を分析可能とする。

さらには、シミュレーションが、マットの透過性および流速を一定にして、実行される。これにより、オーブンにて生じる圧力降下を、直接的に可視化することができるとともに、種々の構成の間で比較することができる。圧力降下は、設備のエネルギー消費に直接関係する。

以下のパラメータは、シミュレーション用に用いられる。

このシミュレーションでは、静的状態で使用されたＦｌｕｅｎｔ（商標登録）ソフトウェアを用いている。使用されたソルバーは、「シンプル」型の分離アルゴリズムに係るものであって、圧力に基づいている。

理想気体と見做された１種類の気流が、λ（熱伝導率）、Ｃ_ｐ（比熱）、およびμ（粘度）の熱力学変数を持つものとして仮定される。これらλ、Ｃ_ｐ、およびμは、温度の関数である。

乱流は、Ｆｌｕｅｎｔ（商標登録）ソフトウェアによって提供されるｋ−ｗ ＳＳＴモデルにより、モデル化される。

以下の境界条件が、設定された。

ファンの出口における高温気体入口に関して、
−気流の総流量は、５ｋｇ／ｓに設定され、
−全体の温度は、２３５℃に設定された。

バーナーのガスは、高温気体と仮定される。

グラスウールマットに関しては、
−気体に対するマットの透過性Ｋに関して、「直交」インデックスは、製品の厚さを通して計測されることを意味し、「平行」インデックスは、グラスウールマットの平面で計測されることを意味し、

−厚さは、１００ｍｍであり、
−熱損失は、ΔＴ＝３０℃であり、
−移動速度は、０．１８ｍ／ｓである。

穿孔されたグリルに関して、
−高い横透過性：グリルを通過する気流によって生成される圧力降下は、マットにて生成される圧力降下に比べて、無視できるものと仮定され、
−低い縦透過性：縦透過性は、マットの１０分の１である。

オーブンの壁の熱損失は、無視される。

開口の幅は、区画の全高の１２％に等しい。

種々の構成間での性能評価は、以下の項目に関して最終的に得られた異なる値を比較することによって可能となる。すなわち、この項目とは、
−区画および繊維マットを通過する間に、換気ダクトで生じた圧力降下と、
−繊維マットを通過する平均垂直通過速度の分布の均一性である。この均一性は、繊維マットの幅に亘って該垂直速度の変動を計算することによって計測され、マットの全長に亘って積分される。

以下の表１は、全ての結果をまとめたものであって、これら結果は、図３〜図６に関してシミュレーションされた種々の構成に対して見出されたものである。

図７および図８は、繊維マットの幅に亘る、垂直速度のプロファイルを示しており、垂直速度は、区画の全長に亘って積分されている。なお、これらは、実施例１（比較対象）、実施例３、および実施例４に関して得られたものである。また、低密度の繊維マットの場合（図７）と、高密度の繊維マットの場合（図８）を示す。

以下にコメントを記載する。

（第１）低密度のマットにて得られた結果に関して
表１にて示された結果は、本発明に係る種々の構成の全てにおいて、レファレンス構成（図３に示す実施例１）と比べて、換気ダクトにて発生した圧力降下ΔＰが実質低減していることを示している。このレファレンス構成においては、高温気体の供給が、区画の一方のみの側部で行われている。

より具体的には、（図６に示す）実施例４に係る構成は、特に有利であることを証明している。何故ならば、低密度製品に関して、ほぼ２に等しい倍数での圧力降下の低減が、観測されているからである。

実施例２に係る構成に関しては、圧力降下の低減は、顕著ではあるが、実施例４に係る構成にて得られた程ではない。

実施例３に係る構成に関しても、圧力降下の改善が、限定的ではあるが計測されている。

さらに、速度プロファイルが製品の移動方向に沿って（すなわち、オーブンの長さに亘って）積分された場合の垂直速度の標準偏差において、実施例４では、８０％のオーダーの改善が観測されている。

図７に示すように、比較対象の実施例１の構成によれば、最大速度と最小速度との間で、３．９％の差が計算されているとともに、左右の不均一さ（周辺効果を除去する）も非常に大きくなっている。このような差は、製造ライン上でオーブンを装備しているような区画にて実際に観測されるオーダーの値であることに、留意されたい。

本発明に係る構成によれば、この差を１％よりも小さい値にすることができるとともに、マットの右側と左側の間の不均一さを極小さくできることが明らかとなっている。

（第２）高密度のマットにて得られた結果に関して
観測された傾向は、低密度の製品に関して上述したものと同様である。それよりも僅かに小さな規模の圧力降下の改善が、観測されている。また、高密度製品においては、レファレンス構成にて得られた左右の不均一さは、それ程大きくはなかったが、垂直通過速度の均一性は、改善されている（図８を参照）。

結論として、シミュレーション試験は、以下の事項を明確に示している、すなわち、本発明（特に実施例２および４、より具体的には実施例４）に係る構成は、従来技術の代表例として見做される比較対象の構成よりも、良好に動作する。

低密度製品に関して、本発明に係る、２つの側部を提供することによって、左右の速度分布を均一化することができ、これにより、結合剤から見た温度を、繊維マットの如何なる点で、より一定とすることができる。その結果、製品の焼成品質を改善できるので、最終製品の特性を改善できる。

さらには、本発明の実施は、結果的に、圧力降下を低減させることも繋がる。これにより、特に、オーブンの容量および／またはエネルギー効率のゲインを増加させることが期待できる。

高密度製品に関して、それ程顕著ではないが、速度の均一性の改善が観測される。マットによる、気体の通過に対する抵抗によって、当初に速度領域が極不均一であった場合に、速度領域を均一にすることができる。また、４０％のオーダーの、圧力降下における顕著なゲインが、観測される。

上述した実施形態および実施例においては、高温気体の入口用の開口は、繊維マットの下側に図示されており、該開口を通過した気流は、上方へ流動し、気体の出口用の開口は、区画の上部に配置されていた。明らかには、高温気体の入口用の開口が、繊維マットの上側に配置され、該開口を通過した気流が下方へ流動する場合は、気体の出口用の開口は、区画の下部に配置される。この構成は、本発明から逸脱するものではない。

本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に係るオーブンは、上述の改善された区画のみを備えてもよい。代替的には、本発明に係るオーブンは、改善された区画と、一方のみの側部に開口が設けられた、従来技術に係る区画とを備えてもよい。特に、本発明に係る改善された区画は、オーブンにおける、結合剤の硬化が実行される位置にのみ、配置されてもよい。この場合においても、温度の制御、およびマットを通過する速度の制御を、顕著に改善できる。

Claims (14)

1. 鉱物繊維のマット（１１）に含まれる熱硬化性結合剤を焼成するためのオーブン（１２）であって、
   一連の複数の区画（２１〜２７）を備え、
   前記繊維のマットは、前記複数の区画（２１〜２７）を連続的に通過し、ガスを透過可能な上側コンベア（１３）および下側コンベア（１４）によって、前記複数の区画を通って圧縮されて運搬され、
   前記複数の区画の各々は、
   前記マットの移動方向（５０）に沿う長さＬと、
   高温気体を導入するための手段（２８）であって、前記繊維のマットの下方または上方に配置された、手段（２８）と、
   前記高温気体が前記マットを通過した後に該気体を排出するための手段（２９）であって、前記マットの、反対側の面の上側または下側にそれぞれ配置された、手段（２９）と、を有し、
   前記結合剤は、その硬化温度よりも高い温度に徐々に加熱され、
   前記オーブンは、少なくとも１つの区画（３０）を備え、
   該区画（３０）において、前記高温気体を導入するための手段（２８）は、気体入口を有し、該気体入口は、前記区画の第１の横側部（３３）に形成された開口（３１ａ、３１ｂ）において部分的に開口するとともに、前記区画の、反対側の横側部（３４）に形成された開口において部分的に開口する、オーブン。
2. 前記少なくとも１つの区画の内部において、前記高温気体が前記マットを通過した後に該気体を排出するための手段は、気体出口を有し、該気体出口は、前記第１の横側部（３３）に形成された開口（３２ａ、３２ｂ）において部分的に開口するとともに、前記区画の、前記反対側の横側部（３４）に形成された開口において部分的に開口する、請求項１に記載のオーブン。
3. 前記少なくとも１つの区画の前記長さＬの方向に沿って、前記第１の側部（３３）の上の前記気体入口のために形成された前記開口（３１ａ）は、前記反対側の側部の上の前記気体入口のために形成された前記開口（３１ｂ）と実質対面するように配置される、請求項１または２に記載のオーブン。
4. 前記少なくとも１つの区画の前記長さＬの方向に沿って、前記第１の側部（３３）の上の前記気体入口のために形成された前記開口（３１ａ）、および、前記反対側の側部（３４）の上の前記気体入口のために形成された前記開口（３１ｂ）は、互いに対してオフセットされる、請求項１または２に記載のオーブン。
5. 前記少なくとも１つの区画の前記長さＬの方向に沿って、前記第１の側部（３３）の上の前記開口（３１ａ）、および、前記反対側の側部（３４）の上の前記開口（３１ｂ）は、前記長さＬの５％〜３０％の間の重複領域を有する、請求項４に記載のオーブン。
6. 前記少なくとも１つの区画の前記長さＬの方向に沿って、前記第１の側部（３３）の上の前記開口（３１ａ）、および、前記反対側の側部の上の前記開口（３１ｂ）は、重複領域を有さない、請求項４に記載のオーブン。
7. 前記少なくとも１つの区画の前記長さＬの方向に沿って、２つの前記側部（３３、３４）の上の前記気体入口のために形成された前記開口（３１ａ、３１ｂ）は、互いに対してオフセットされ、
   前記開口（３１ａ、３１ｂ）は、
   前記第１の側部（３３）において、前記区画の前記長さの方向の第１の端部（３５）から、前記区画の反対側の端部（３６）に向かって、前記長さの８０％よりも小さい部分に亘って、配置され、且つ
   前記反対側の側部（３４）において、前記区画の前記長さの方向の前記反対側の端部（３６）から、他方の前記端部（３５）に向かって、前記長さの８０％よりも小さい部分に亘って、配置される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のオーブン。
8. 前記少なくとも１つの区画の前記長さＬの方向に沿って、前記第１の側部（３３）に形成された前記開口（３１ａ）は、第１の端部（３５）から、前記区画の中心まで延在し、
   前記反対側の側部（３４）に形成された前記開口（３１ｂ）は、他方の端部（３６）から前記区画の中心まで延在する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のオーブン。
9. 前記少なくとも１つの区画の前記長さＬの方向に沿って、前記気体が前記繊維のマットを通過した後に該気体を排出するために形成された開口（３２ａ）は、前記気体出口の開口（３１ａ）の上方に配置される、請求項１〜８のいずれか１項に記載のオーブン。
10. 前記少なくとも１つの区画の前記長さＬの方向に沿って、前記気体が前記繊維のマットを通過した後に該気体を排出するために形成された開口（３２ａ）は、前記気体入口の前記開口（３１ａ）に対してオフセットされる、請求項１〜９のいずれか１項に記載のオーブン。
11. 前記請求項１〜１０のいずれか１項に記載の区画。
12. ミネラルウール繊維、特にグラスウール繊維のマットを製造する方法であって、
    前記繊維を繊維化し、該繊維に熱硬化性結合剤の溶液を塗布する工程と、
    前記結合剤を硬化可能な温度まで該結合剤を加熱する工程と、を少なくとも備え、
    前記加熱する工程は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のオーブンを用いて行われる、方法。
13. 前記結合剤は、特に水添または非水添砂糖に基づいた植物源から得られる、請求項１２に記載の方法。
14. ２００℃〜２５０℃の間の温度の高温気体が、前記オーブンに導入される、請求項１２または１３に記載の方法。

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