JP2571171B2 - 鉱物繊維板の製造方法と装置およびそれにより製造された鉱物繊維板 - Google Patents

鉱物繊維板の製造方法と装置およびそれにより製造された鉱物繊維板

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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、鉱物繊維板の製造法に
関するものである。この製造方法では、結合剤と鉱物繊
維からなる鉱物繊維層はコンベア装置によって連続加熱
炉に搬送され、連続加熱炉に搬入されるまでの間に、鉱
物繊維層はその厚さ方向に圧縮され、続いて膨張させら
れることによりその長手方向に折り畳まれる。次に、鉱
物繊維層の鉱物繊維はフェルト状にされ、さらに硬化の
後に平坦な表面とされるとともに実用的な厚さに圧縮さ
れる。本発明は、またそのような方法の実施に適した製
造装置、さらには、製造される鉱物繊維板にも関連する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】鉱物繊維板の強度、必要ならばその剛性
も高めるために、種々の方法が提案されている。たとえ
ば、ＣＨ−Ｃ−６２０ ８６１では、鉱物繊維板の製造
に際して、鉱物繊維層を予備圧縮するとともに折り畳
み、これによって、鉱物繊維層の端にある多くの繊維を
鉱物繊維板の主要な面に集めることができる。また、こ
の方法では、結合剤の硬化の後、主に平面になるように
鉱物繊維層をその厚さ方向に圧縮することも開示してお
り、これによっても、繊維量の均一化は達成することが
できる。また、結合剤の硬化の後の圧縮は、完成した鉱
物繊維板の横方向における圧縮強度と引張り強度を高め
ることになる。
【０００３】また、ＤＥ−Ａ−３８ ３２ ７７３にも
類似の方法が開示されている。この方法では、タンデム
に配列した機構で連続加熱炉に搬入するまでの間に鉱物
繊維層を膨張させることにより、鉱物繊維層の縦方向へ
の圧縮が行なわれる。この方法では、鉱物繊維層の予備
圧縮後の膨張を連続加熱炉に入る前の領域で比較的急激
に行わなければならないといった事態を回避することが
できる。この改良された方法により、ＣＨ−Ｃ−６２０
８６１に開示された方法が種々の種類の鉱物繊維に適
用できることとなった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような鉱物繊維層の折り畳みによる耐圧強度と引っ張り
強度は、横方向についてはよい値が得られたものの、折
り畳んだ鉱物繊維層を広げる方向に作用する縦方向につ
いては引張り強度も曲げ強さも乏しいという欠点があっ
た。
【０００５】この欠点は、ＥＰ−Ａ−０ １３３ ０８
３に提案されているように、板の縦方向での繊維の全般
的な方向づけは大きな変更をされずに、板の内側領域で
繊維をできる限り多様な方向に向けることにより克服さ
れなくてはならない。その実現にかなりな費用を必要と
する方法は除外して、提案されている実用的な方法で
は、その最終生産物は、折り畳み構造の鉱物繊維板が有
する特性が欠けてしまう。
【０００６】冒頭に述べた種類の方法および方法を実施
する装置は、ＤＥ−Ａ−１６ ３５６２０によってよく
知られている。そして、そのような方法により鉱物繊維
層は、膨張した部分を高密度化するために厚さ全体にわ
たってフェルト状にされる。
【０００７】顧客により設定された強度特性を完全かつ
一定に有する鉱物繊維板を製作できることがしばしば必
要となる。特に、板面に垂直な密度側面が正確に定義さ
れた鉱物繊維板を要求されることがある。しかしなが
ら、そのような密度側面を有する鉱物繊維板を製造する
製造方法や製造装置は現在のところ存在していないのが
実情である。
【０００８】
【発明の目的】したがって、定められた密度側面を有す
る鉱物繊維板を製造することができる方法を提供するこ
とが発明の根底にある技術的課題となっている。また、
その際、全般的にフェルト化された従来の縦圧縮された
鉱物繊維板が有する曲げ強さが少なくとも保持されるこ
とを同時に達成しなくてはならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の方法では、フェ
ルト化するべき領域で鉱物繊維に外から及ぼしうる力の
垂直成分を最大にすることによって、鉱物繊維板はその
目的とする領域がフェルト化される。及ぼされた力の垂
直成分の最大値の度合いに応じて鉱物繊維のフェルト化
が行われ、その領域の鉱物繊維の調整をする。フェルト
化された領域は、既に知られているように、縦に圧縮さ
れた部分が広がることを妨げるので、縦方向の引っ張り
強さが損なわれることがなく、また、従来の鉱物繊維板
の曲げ強さを維持することができる。
【００１０】本発明では、鉱物繊維板の所定の領域をそ
れぞれ所望の密度側面に構成することが可能である。そ
れとともに、鉱物繊維の密度を表面から内部側に向けて
連続的または段階的に変化させることが可能である。そ
して、鉱物繊維板の非フェルト化領域の密度を３０から
１５０ｋｇ／ｍ３、フェルト化された領域の密度を８０
から２２０ｋｇ／ｍ３とすることができる。
【００１１】鉱物繊維に作用させる力の垂直成分を最大
にすることは、例えば針またはピンを鉱物繊維層に差し
込むことによって達成される。その際フェルト化される
べき領域での相対速度は針またはピンと鉱物繊維の間で
最小限にされる。この場合において、力は接着剤の粘着
力により生じ、その大小は針またはピンと鉱物繊維との
粘着力によって左右される。
【００１２】本発明の鉱物繊維板の製造装置は、鉱物繊
維層の移送のためのコンベア装置と、鉱物繊維層の予備
圧縮のための予備プレス、鉱物繊維層を膨張させて縦方
向に圧縮する圧縮装置と、圧縮装置の下流側に配置され
たフェルト化装置、および鉱物繊維板を製造するための
連続加熱炉、さらには、移送ベルト装置を具備してい
る。そして、フェルト化装置は、移送ベルト装置の前に
配置され、連続加熱炉は移行ベルト装置の後ろに配置さ
れる。さらに、フェルト化設備には、鉱物繊維層の鉱物
繊維に及ぼされる力の垂直成分を最大にする機構が組み
込まれている。力の垂直成分のための装置は、例えば鉱
物繊維層のフェルト化されるべき範囲で異なった深さに
もぐる振動して動く針のある針板機構を具備することに
より実現可能である。その際針の動く速度は主に振動す
る動きの転換点で最低速度になる正弦関数とされる。
【００１３】針には、その外周面から突出するひげが少
なくとも１本設けられる。あるいはひげに代えて針の外
周面から陥没する凹部を設けてもよく、それらを組み合
わせてもよい。このようなひげ又は凹部は、互いに離間
して針の長手方向に一列状に連設されるか、あるいは千
鳥状に配列される。突出したひげ又は隣接した凹部間の
凸部は、針板の動きに応じて鉱物繊維を移動させるので
鉱物繊維に垂直方向の力を生じさせる。この力は、移動
する鉱物繊維層に対して針が相対的に正弦曲線の運動を
行うようにすることで、変化させることができる。
【００１４】さらに針の長さを複数種類設定することも
できる。それにより鉱物繊維層の一定の領域では長い針
だけフェルト化の作用をし、他の短い針が別の領域のフ
ェルト化に寄与する。またさらに、ひげまたは凹部を針
の全長にわたってではなく、例えば下の末端部分の領域
にだけ設けることも可能である。針板機構は、望ましく
は鉱物繊維層の両面側に、針を鉱物繊維側に向けた状態
で配置される。
【００１５】力の垂直成分用のための装置は、回転速度
が調整可能な回転金属ブラシによっても構成することが
できる。この場合、ブラシピンは針板の針のひげに類似
した作用をする。この形態の装置は、鉱物繊維層の表面
領域に作用しなくてはならない場合に優先的に使用さ
れ、その際ブラシのピンの長さまたは針の長さは、鉱物
繊維層のフェルト化されるべき表面領域の厚さに等しく
設定される。また、金属ブラシは、鉱物繊維層の両面側
に配置され、ブラシピンが取り付けられた円筒部または
円板部どうしの間隔は、製造されるべき鉱物繊維板の厚
さとほぼ等しく設定される。
【００１６】フェルト化装置に金属ブラシと針板とが含
まれている場合には、鉱物繊維層の表面処理のために特
に有利であることが確認されている。金属ブラシは、鉱
物繊維層の連続処理では有利であるが、針の強度が少な
すぎるので、よい結果を出すためには処理を数回行なう
か多くの金属ブラシが必要となる。これを避けるため
に、さらに針板を使用するのである。
【００１７】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
について説明する。図１において符号１は鉱物繊維板の
製造装置１である。この鉱物繊維板の製造装置１におい
て、鉱物繊維は、コンベア２によって予備プレス４へ向
けて搬送され、その間に鉱物繊維層３として結合し圧縮
される。予備プレス４は、互いに対向する直径の大きな
ローラ２６，２７を有している。また、予備プレス４の
下流側には、複数の圧縮ロールを有する圧縮装置５が配
置されている。圧縮装置５は、鉱物繊維層を長手方向に
縮めるものである。
【００１８】すなわち、圧縮装置５は、事前プレス４か
ら出た鉱物繊維層３を連続加熱炉７側へ向けて搬送し、
その間に鉱物繊維層３はベルトコンベア６を通過する。
そして、圧縮ロールは、下流側に向かうに従って漸次周
速が遅くなるように運転されており、これによって、鉱
物繊維層３は緩やかに膨張し、かつ畳み込みまれて長手
方向に縮められる（圧縮される）のである。
【００１９】また、長手方向に圧縮するこの圧縮装置５
には、二つの互いに向かい合って回転する金属ブラシ２
８、２９を有するフェルト化装置８が配置されている。
金属ブラシ２８、２９は、鉱物繊維層３の全幅にわたる
長さを有している。金属ブラシ２８，２９は、ローラー
の表面にピンまたは針を多数取り付けてなるもので、そ
れらピンまたは針の長さは、鉱物繊維層３のフェルト化
されるべき表面領域の層の厚さと実質的に同じである。
また、ローラーの外周面どうしの間隔は、製造されるべ
き鉱物繊維板の厚さにほぼ合致する。さらに、ピンまた
は針は、鉱物繊維層の膨張部分から優先的に繊維を引き
裂き、近接したいくつかの膨張部分をフェルト状にす
る。それにより膨張部分どうしの繊維を互いに混合し結
合するばかりでなく、同時に鉱物繊維層３の表面を平滑
にする。フェルト化装置８の下流側に配置されているベ
ルトコンベア６により、鉱物繊維層３の表面はさらに平
滑にされ、続いて鉱物繊維層３は連続加熱炉７に搬送さ
れる。
【００２０】この装置による本発明の方法の実施に際し
ては、まず、結合剤と混合された鉱物繊維がコンベア２
上に載置される。この鉱物繊維は、コンベア２により予
備プレス４に搬送される。その際、鉱物繊維層３は、予
備プレス４のロール２６、２７の相互の間隔により決定
される厚さに形成される。そして、予備圧縮された鉱物
繊維層３は、圧縮装置５に通過させられ、ここで前述し
たような畳み込みによる長手方向の圧縮が行われる。フ
ェルト化装置８においては、鉱物繊維層３の表面領域
は、任意にあらかじめ選定された深さで引き裂かれるの
で、鉱物繊維層３の近接したいくつかの膨張部分の領域
では、等方性を持って整列した繊維が互いに結合させら
れる。非常に均質にされた表面領域、つまり鉱物繊維層
３の上面と下面はベルトコンベア６の相対向するコンベ
アベルト２４、２５でさらに平滑にされ、鉱物繊維層３
は固い板に硬化されて連続加熱炉７に搬送される。
【００２１】次に、図２において符号２は鉱物繊維板の
製造装置の他の例を示すものである。この図に示す鉱物
繊維板の製造装置２は、図１のものとフェルト化装置の
形態が異なっている点を除き他の構成要素は構造および
機能が同じである。前述のものと同様の長手方向の圧縮
装置５で連続的に折り畳まれた鉱物繊維層３は、フェル
ト化装置８に搬送される。フェルト化装置８には、適当
な伝動装置により鉱物繊維層３に対して接近離間可能な
相対向した針板３０、３１が着脱自在に取り付けられて
いる。針板３０、３１の鉱物繊維層３側の面には、図３
に示すような針の配列が設けられている。針の配列は、
鉱物繊維層３の内部をも一定の密度分布でフェルト化で
き、しかも、所望のフェルト化の程度が得られるように
その形態が整えられている。
【００２２】図３は、鉱物繊維層３を調整するための複
数の針３２（ただし図では四本のみ示す）が取り付けら
れた針板３０の第一の例を示している。図では、針板３
０の行程運動が鉱物繊維層３に対して四つの位置を取り
得ることを示している。各針３２には、その外周面から
突出する複数のひげ３３が取り付けられており、この例
では互いに等間隔離間して配列されている。針板３０
は、鉱物繊維層３の横方向の運動に対して略正弦曲線関
数を描くような垂直速度で上下移動させられるようにな
っている。その際の針板３０の最大の行程は例えば６０
ｍｍに設定することができる。
【００２３】針３２は、上下運動の下側の転換点でその
全部または半分が鉱物繊維層３に挿入される一方、上下
運動の上側の転換点ではその全体が鉱物繊維層３から抜
き出されるようになっているので、針３２の運動による
ひげ３３の鉱物繊維への作用は、その動き全体のほぼ半
分しか鉱物繊維に作用しない。また、針３２は横方向へ
移動する鉱物繊維層との関係で略正弦曲線を描くから、
針３２を沈めて戻すまでの速度変化により、ひげ３３
は、鉱物繊維層３内の限られた領域でしか鉱物繊維の持
ち運びを行わない。
【００２４】すなわち、正弦曲線の中間領域ではひげ３
３の垂直速度が高いから、ひげ３３と鉱物繊維との粘着
力が低く、このためひげ３３は鉱物繊維の持ち運びを行
わない。しかしながら、下側の転換点の接近では針ひげ
３３の速度はゼロまで減速するので鉱物繊維との粘着力
が高く、このため、ひげ３３は繊維を捕まえて上方へ方
向転換する。
【００２５】たとえば、図３に示されたひげ３３の配列
では、ひげ３３の速度は中間の領域Ｂと表面から離間し
たＣとの境界近傍、つまり、図３において左から２番目
に示された針板３０の加工端近傍と、領域Ａの表面近傍
ではひげ３３の速度が遅い。そしてこの領域では、ひげ
３３と鉱物繊維との粘着力が強いため鉱物繊維にはより
強い力の垂直成分が作用し、他の領域に比して強いフェ
ルト化を受けることになる。このように、本発明では、
ひげ３３の速度の遅い領域を鉱物繊維層のどの領域に配
置するかにより、互いに異なるフェルト化を持つ領域を
段階的に設定することができるのである。
【００２６】次に、図４は針板の他の例を示すものであ
り、単純な方法でフェルト化の段階的変化を形成するた
めの例である。この実施例では、半分の針３２は短く、
残りの半分の針３４は長く形成されているので、鉱物繊
維層３の領域のうち表面に近い領域Ａでのフェルト化が
強い。もっとも、針３４は領域Ａでもそれに続く領域Ｂ
でも作用する。また、針の長さの種類をもっと多く設定
すれば、フェルト化の段階をもっと増やすことができ
る。
【００２７】針板のさらに他の実施例を図５に示す。こ
の例では、針３５の下端部のみに設けられている。この
ような針板を使用することにより、鉱物繊維層３の表面
に近い領域Ａは、実質的な影響を十分受けていないまま
であるが、ひげ３３は、正弦運動による速度変化に基づ
き、鉱物繊維層３の内部の領域Ｂでのみ作用する。上述
したとうり、領域Ａでは、ひげ３３の上昇速度が早すぎ
るため、ひげが鉱物繊維を移動させることが少なく、し
たがって、フェルト化が行われないのである。
【００２８】なお、図２に示すような鉱物繊維層３の両
側の針板、または場合によっては図１によると同じよう
に金属ブラシ２８、２９と組み合わせて構成するか、あ
るいは針板３０のみとするかは使用目的に応じて選択さ
れる。その際、針板３０、３１は、図１を参照して上述
したように、一対の互いに向かい合っている回転する金
属ブラシ２８、２９と連設される。この針板３０、３１
と金属ブラシ２８、２９からなっているフェルト化装置
の下流側には、相対向するコンベアベルト２４、２５を
有し、鉱物繊維層３の表面を平にするベルトコンベアが
配置される。
【００２９】次に、図６は表面領域３６、３７が処理さ
れている鉱物繊維板３の断面を示す。この図に示すよう
に、表面領域３６、３７では繊維の等方性が消失してい
るが、中間領域３８では縦圧縮により生じた折り畳み構
造が保たれ、均質な等方性の繊維層がそこに残されてい
る。また、図７は図５に示す針板を使用して製造された
鉱物繊維板の断面を示す。この図に示すように、表面に
近い領域にはフェルト化の影響を受けていない折り畳み
構造が残されているが、中間領域３９は均質にされてい
る。なお、針板の運動の振動数は、５〜２５Ｈｚの範囲
から選択する正弦関数の振動が有利であるとことが確認
されている。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、と
りわけ、針またはピンを鉱物繊維層に差し込み、フェル
ト化すべき領域で針またはピンと鉱物繊維との間の相対
的速度を最小とすることによって上記領域をフェルト化
するという主たる特徴点に基づいて、厚さ方向において
フェルト化させる領域を任意に制御することが可能にな
り、よって、長手方向に折り畳むことによる横方向（面
に対する平行方向）の強度向上効果を維持したまま、こ
れに加えて、局所的なフェルト化により縦方向（面に対
する直交方向）の強度向上を図ることができるという効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の実施に使用する鉱物繊維板の製
造装置の側面図であり、一対の金属ブラシが使用されて
いる例を示す図である。
【図２】発明の方法を実施するための鉱物繊維板の製造
装置の他の例を示す側面図であって、一対の金属ブラシ
及び針板機構を有する例を示す図である。
【図３】針板機構の第一の例を示す図である。
【図４】針板機構の第二の例を示す図である。
【図５】針板機構の第三の例を示す図である。
【図６】本発明の方法により製造される鉱物繊維板の横
断面を示す図である。
【図７】本発明の方法により製造される他の鉱物繊維板
の横断面を示す図である。
【符号の説明】
２ コンベア装置 ３ 鉱物繊維層 ４ 予備プレス ５ 圧縮装置 ６ 移送ベルト装置 ７ 連続加熱炉 ８ フェルト化装置 ２８，２９ 金属ブラシ ３２，３３ 針 ３０，３１ 針板機構 ３３ ひげ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−52662（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−55466（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−28060（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−53794（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭43−2109（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鉱物繊維層（３）の結合のための結合剤
    と鉱物繊維とを連続加熱炉（７）に搬送するためにコン
    ベア装置（２）に載置し、 連続加熱炉（７）に搬送される間に鉱物繊維層（３）を
    その厚さ方向へ予備圧縮し、続いて膨張させてその長さ
    方向に折り畳み、 次に、鉱物繊維層（３）の鉱物繊維をフェルト化し、 さらに、鉱物繊維層（３）を硬化の後実用的な平滑な表
    面を持つようにその厚さ方向に圧縮する工程とを具備し
    た鉱物繊維板の製造方法において、上記鉱物繊維層（３）に対して、少なくとも針（３２、
    ３４、３５）またはピンを差し込み、その際フェルト化
    すべき領域で上記針またはピンと鉱物繊維との間の相対
    的速度を最小とすることによって、上記領域をフェルト
    化する ことを特徴とする鉱物繊維板の製造方法。
  2. 【請求項２】 鉱物繊維層（３）を搬送するコンベア装
    置（２）と、上記鉱物繊維層（３）を厚さ方向に予備圧
    縮する予備プレス（４）と、上記鉱物繊維層（３）を膨
    張しその長手方向に圧縮する圧縮装置（５）と、上記圧
    縮装置（５）の下流側に設けられたフェルト化装置
    （８）と、−連続加熱炉（７）とを具備した鉱物繊維板
    の製造装置において、 上記フェルト化装置の下流側に移送ベルト装置（６）を
    配置し、上記連続加熱炉（７）の下流側に上記移送ベル
    ト装置（６）を配置し、さらに、上記フェルト化装置
    （８）は、その運動速度が振動する運動の転換点で最小
    の速度になる略正弦関数である振動可能な針（３２、３
    ４、３５）を備えた針板機構（３０、３１）を具備して
    なることを特徴とする鉱物繊維板の製造装置。
  3. 【請求項３】 前記針（３２、３４、３５）には、その
    周囲面から突出する少なくとも１本のひげ（３３）がそ
    れぞれ設けられていることを特徴とする請求項２に記載
    の鉱物繊維板の製造装置。
  4. 【請求項４】 前記針の長さは複数種類設定されている
    ことを特徴とする請求項２または３に記載の鉱物繊維板
    の製造装置。
  5. 【請求項５】 前記針板機構は、二つの互いに向かい合
    って配列された針板（３０、３１）を具備し、前記鉱物
    繊維層（３）に向いている側にはそれぞれ多数の針（３
    ２、３４、３５）が設けられていることを特徴とする請
    求項２ないし４のいずれかに記載の鉱物繊維板の製造装
    置。
  6. 【請求項６】 前記フェルト化装置（８）は、少なくと
    もその回転速度を選択して変更できる回転可能な金属ブ
    ラシ（２８、２９）を具備していることを特徴とする請
    求項２に記載の鉱物繊維板の製造装置。
  7. 【請求項７】 前記金属ブラシ（２８、２９）は、ピン
    または針が多数取り付けられた円筒部または円板部を有
    するとともに、２つが互いに向かい合って配置されてお
    り、上記ピンまたは針の長さは前記鉱物繊維層（３）の
    フェルト化されるべき表面領域（３６、３７）の層の厚
    さにほぼ等しく、上記円筒部または円板部どうしの間隔
    は、製造されるべき鉱物繊維板の厚さにほぼ等しいこと
    を特徴とする請求項２に記載の鉱物繊維板の製造装置。
  8. 【請求項８】 前記フェルト化装置（８）は、金属ブラ
    シ（２８、２９）及び針板機構（３０、３１）を具備す
    ることを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載
    の鉱物繊維板の製造装置。
  9. 【請求項９】 少なくとも表面（３６、３７）に近い繊
    維がフェルト化されていることを特徴とする請求項１に
    記載の鉱物繊維板の製造方法により製造された鉱物繊維
    板。
  10. 【請求項１０】 フェルト化の度合は少なくとも表面
    （３６、３７）へ向かって段階的に変化していることを
    特徴とする請求項１または２に記載の鉱物繊維板の製造
    方法により製造された鉱物繊維板。
  11. 【請求項１１】 少なくとも表面に近い繊維はフェルト
    化されていない一方で、中間領域（３９）でフェルト化
    されていることを特徴とする請求項１に記載の鉱物繊維
    板の製造方法により製造された鉱物繊維板。
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