JP2894638B2 - 鉱物繊維製品の製造方法 - Google Patents

鉱物繊維製品の製造方法

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JP2894638B2 JP7502907A JP50290795A JP2894638B2 JP 2894638 B2 JP2894638 B2 JP 2894638B2 JP 7502907 A JP7502907 A JP 7502907A JP 50290795 A JP50290795 A JP 50290795A JP 2894638 B2 JP2894638 B2 JP 2894638B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、鉱物繊維製品、特に有機物質すなわちポリ
マが付着された鉱物繊維製品の製造技術に関する。より
詳しくは、本発明は、鉱物繊維にポリマ物質を付着する
という新規な方法で鉱物繊維製品を製造する技術に関す
る。
背景技術 鉱物繊維製品、特にガラス繊維で作られた製品は、一
般に、連続繊維又は不連続繊維として製造される。これ
らの繊維には、繊維を摩耗から保護するため、鉱物繊維
を互いに結合して構造製品を形成するため、及び補強繊
維とプラスチックマトリックスとの相容性のような鉱物
繊維と他の材料との相容性を付与するため、種々の有機
コーティングが付着される。断熱製品の場合には、鉱物
繊維はフェノール／ホルムアルデヒドバインダのような
有機物質により一体に結合され、包装による圧縮後に復
元できるばね状マトリックスを形成する。
鉱物繊維への有機物質の付着は幾つかの形態をとるこ
とができる。連続鉱物繊維は、連続繊維にサイジング剤
を付着する場合のように、繊維にコーティングを付着す
るため、浴を通して又はコータを横切って走行される。
また、有機物質は鉱物繊維に噴霧することもできる。こ
の方法は、鉱物繊維の円筒状ベールにフェノール／ホル
ムアルデヒドバインダのスプレーを噴霧する断熱製品の
製造に普通に使用されている。一般に、フェノール／ホ
ルムアルデヒドバインダは、尿素を含有しており且つガ
ラス繊維に付着される約600の分子量をもつ未硬化状態
の水性溶液である。
鉱物繊維の円筒状ベールに従来技術の水性有機バイン
ダを付着する場合の１つの問題は、液体バインダの小滴
とベールの鉱物繊維とが接触する前に、バインダの一部
が蒸発し易いことである。蒸発したバインダ材料は、当
該プロセスの排出空気流中の汚染物質となり、汚染問題
を回避するには浄化しなければならない。また、鉱物繊
維に付着したバインダ物質はくっ付き易いため、製品中
に落下して製品に欠陥を引き起こす虞のあるガラス繊維
断熱材の凝集を防止するには繊維収束装置の大規模な浄
化を要する。
断熱製品にバインダを付着することに付随する他の問
題は、低分子量フェノール／ホルムアルデヒドバインダ
物質が、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリプ
ロピレン又はポリフェニレンスルフィド（PPS）等の他
の高分子量ポリマ物質の所望の幾つかの特性をもたない
ことである。低分子量バインダ物質に付随する主要問題
は硬化工程を要することであり、これは、通常、硬化オ
ーブンの資本及び運転コスト、汚染問題の処理コスト、
硬化問題の度合い及び製品の一体性の問題等の作業上の
不利益を有する。断熱製品を製造するのに、より高い分
子量のポリマ物質を鉱物繊維に付着できるならば、幾つ
かの優れた特徴を実現できるであろう。
鉱物繊維に高分子量のバインダを付着して断熱製品を
製造する従来の試みは、大きな成功を収めていない。ガ
ラス繊維のベールに高分子量ポリマ並びに低分子量フェ
ノール／ホルムアルデヒドバインダを付着する試みに付
随する１つの問題は、物質の付着が非常に不均一にな
り、このため、断熱製品の種々の部分に付着されるバイ
ンダ物質の量に差が生じることである。これらのバイン
ダ物質をより均一に付着して、より均一にバインダを分
散させた製品を製造できるならば有効であろう。
発明の開示 鉱物繊維と混合するため、ポリマ物質の繊維を鉱物繊
維の流れに向かって指向させる工程と、幾分かのポリマ
繊維がこれらの繊維状の形態を失って非繊維状の粒子と
して鉱物繊維に付着されるようになる程度まで、幾分か
のポリマ繊維を軟化すべくポリマ繊維に熱を加える工程
とからなる鉱物繊維製品の製造方法がここに開発され
た。一部の鉱物繊維はこれらの繊維状形態を保有する。
本発明の方法は、1,000、好ましくは10,000、最も好ま
しくは100,000を超える分子量をもつバインダ物質の付
着を可能にする。
本発明によれば、鉱物繊維の流れを確立する工程と、
ポリマ物質と鉱物繊維とを混合させるため、ポリマ物質
の繊維を鉱物繊維の流れに向かって指向させる工程と、
幾分かのポリマ繊維がこれらの繊維状の形態を失って非
繊維状のポリマ粒子として鉱物繊維に付着されるように
なり且つ幾分かのポリマ繊維がこれらの繊維状の形態を
保有する程度まで、幾分かのポリマ繊維を軟化すべくポ
リマ繊維に熱を加える工程と、鉱物繊維製品を形成する
ため、非繊維状のポリマ粒子が付着し且つ混合された鉱
物繊維及びポリマ繊維を収束する工程とを有する鉱物繊
維製品の製造方法が提供される。本発明の方法により製
造される製品は、一般的な断熱製品よりも優れたフレキ
シビリティ及び取扱い可能性を有することが判明してい
る。また、本発明により製造される製品は、標準形の断
熱製品より優れた復元性を呈する。
本発明の１つの長所は、高分子量の熱可塑性バインダ
を付着できることである。これまで、温度的制約のた
め、これらのバインダをベールの外側から首尾よく付着
することはできなかった。
本発明の特定実施例では、鉱物繊維の流れは、一部の
ポリマ繊維がこれらの繊維状の形態を失って非繊維状の
ポリマ粒子として鉱物繊維に付着するようになるまでポ
リマ繊維の一部を軟化するホットガスを含んでいる。本
発明のより特殊な実施例では、ポリマ物質と鉱物繊維と
を混合させるため、鉱物繊維の円筒状ベール内の位置か
ら鉱物繊維の流れに向かってポリマ繊維が指向される。
本発明の他の実施例では、鉱物繊維はスピンナから遠
心放出され、繊維化の後に、繊維は加熱され且つ下方に
旋回されて、鉱物繊維及びホットガスの下方に移動する
ベールを形成する。ホットガスの熱は、幾分かのポリマ
繊維をベールと接触させ、幾分かのポリマ繊維がこれら
の繊維状の形態を失い且つ鉱物繊維に付着されるように
なる程度まで軟化させる。
また、本発明によれば、本発明の方法により製造され
る鉱物繊維製品も提供される。この鉱物繊維製品は、非
繊維状のポリマ粒子が付着された鉱物繊維と混合された
ポリマ繊維を備えている。
本発明の更に別の特定実施例では、鉱物繊維製品は、
約５〜40重量％のポリマ物質を備えている。
図面の簡単な説明 第１図は、ガラス繊維の遠心繊維化に適用される本発
明の方法を実施する装置の概略側面図である。
第２図は、本発明の方法により製造される鉱物繊維製
品である。
発明を実施するための最良の形態 本発明は、ガラス繊維形成作業に関連して説明するけ
れども、ロック、スラグ及び玄武岩等の他の熱軟化性鉱
物物質を用いて実施できることも理解すべきである。
第１図に示すように、ガラススピンナ10は、回転軸線
12の回りで回転し且つ軸14により駆動される。スピンナ
にはガラス16の溶融流が供給され、該ガラス16はスピン
ナの壁を通して遠心放出されてガラス繊維18が形成され
る。ガラス繊維は、環状バーナ20からの熱により、スピ
ンナの直ぐ外側で、柔らかい細繊化可能状態に維持され
る。半径方向に移動するガラス繊維は、ブロワ21により
下向きに旋回され、下方（すなわち、スピンナの軸線方
向）に移動する円筒状の繊維ベール22になる。下方に移
動するガラス繊維の円筒状ベールの製造方法は従来技術
において良く知られている。
鉱物繊維は、スピンテックス（spintex process）す
なわちホイールスローイング法又は空気吹きつけ法等の
他の手段により確立できる。いずれの方法も、ポリマ繊
維が鉱物繊維の流れに向かって指向され、混合を生じさ
せる。
ガラススピンナ10の下には、ベール内の位置からベー
ルと接触するようにポリマ物質を分散させる回転装置が
配置されている。第１図に示す実施例は、ポリマ物質を
ベールと接触するように分散させる第２スピンナ、すな
わちポリマスピンナ24を使用している。ポリマスピンナ
24は、回転できるように任意の形態で取り付けられる。
図示のように、ポリマスピンナ24を支持体26を介してガ
ラススピンナ10に直接連結して、回転できるように取り
付けることができる。
ポリマスピンナ24には、溶融ポリマ物質の流れ28が供
給される。図示のように、この流れ28は、ガラススピン
ナ10の軸の中空部分を通して供給される。溶融ポリマ
は、PETのようなポリマ物質の当業者に一般に知られて
いる押出し装置を用いて製造又は供給できる。
ポリマ物質の粘度、表面張力及び他のパラメータ、及
びポリマスピンナ24の回転速度及びオリフィスサイズに
基づいて、ポリマ繊維30がポリマスピンナ24から製造さ
れる。ポリマ繊維30は半径方向外方に移動し、ここで、
鉱物繊維と出合い且つ混合される。
ガラス繊維18及びガラススピンナ10は約927℃（1,700
0F）の温度で作動するので、ポリマ繊維30は迅速に高温
領域に押し出されて軟化される。幾分かのポリマ繊維30
は溶融されて小滴又は他の粒子を形成し、これらの粒子
が幾分かの鉱物繊維に付着することが判明している。他
のポリマ繊維30はこれらの繊維状の形状を保持し、鉱物
繊維のパック32中にポリマ繊維30の存在をもたらす。ポ
リマ物質の幾分かが繊維状の形状を保持する一方で、ポ
リマ物質の他の部分が鉱物繊維に付着するポリマ粒子を
形成する理由は知られていない。幾分かのポリマ繊維
は、これらの繊維状の形状が壊れて球状の形状になるの
に必要な程度までは軟化されないことがその理由かもし
れない。或いは、全てのポリマ繊維が軟化されるけれど
も、これらの一部のみが、軟化状態のままで鉱物繊維と
接触することがその理由かもしれない。
ポリマ物質がその劣化限度すなわち酸化限度を超える
温度を受けないようにするため、水分散器34のような冷
却手段を用いて、ポリマ繊維又はポリマ物質が受ける温
度状態（temperature regime）を制御することができ
る。水分散器34は、最終的に分割された水分を、移動す
るポリマ物質の近傍に供給するのに適した任意の手段で
構成できる。冷却手段の他の例として、ポリマ粒子又は
ポリマ繊維に空気を指向させて、ポリマ物質と鉱物繊維
とが出合う箇所の温度を制御する空気流装置（図示せ
ず）がある。
混合されたポリマ物質及び鉱物繊維が収束されてパッ
ク32を形成した後、任意ではあるが、該パック32をオー
ブン34に通して鉱物繊維パックの形状を整形し、鉱物繊
維製品36を製造することができる。
第２図に示すように、ガラス繊維製品は、鉱物繊維18
及びポリマ繊維30からなる。幾分かの鉱物繊維は該繊維
に付着した粒状ポリマ物質を有し、幾分かの鉱物繊維は
ポリマ物質で完全被覆することができる。
第１図に示す本発明はPETポリマ物質を使用したが、
本発明では他の高分子量ポリマ物質を使用できることも
理解すべきである。これらの高分子量ポリマ物質の例と
して、ポリカーボネート物質、ポリプロピレン、ポリス
チレン及びポリスルフィドがある。
最終的鉱物繊維製品に種々の量のポリマ物質及び鉱物
繊維物質を付与できることも理解すべきである。例え
ば、一般的な建築用断熱材は約５重量％のフェノール／
ホルムアルデヒドを含有し、本発明により製造される断
熱製品も、鉱物繊維製品の重量に対する同様なポリマ物
質の重量比にすることができる。断熱材モールディング
媒体製品（Insulation molding media products）に
も、鉱物繊維製品の約５〜40重量％、好ましくは約10〜
30重量％の範囲内のポリマ物質を含有させることができ
る。他の鉱物繊維製品として、鉱物繊維製品の50重量％
を超える量のポリマ物質を含有させることができ、70重
量％を超える量のポリマ物質を含有させることもでき
る。
例 本発明の方法を、PET/ガラス繊維製品の製造に使用し
た。ガラス繊維スピンナは、50,000個のオリフィスを有
し且つ約495kg/時間（1,100 1b/時間）のスループット
（処理量）で作動する。ガラススピンナの下で回転でき
るように取り付けられたポリマスピンナに、PET物質を
供給した。ポリマスピンナは約7,000個のオリフィス及
び約22.5kg/時間（50 1b/時間）のスループットを有す
る。PET物質は200,000を超える分子量を有する。スピン
ナは、それそれガラス及びポリマ物質を首尾よく処理す
るため、異なる温度に維持した。
得られた製品はガラス繊維とポリマ繊維との均一ブレ
ンドであり、幾分かのポリマ物質がガラス繊維に付着し
且つ幾分かのポリマ物質が混合ポリマ繊維として保有さ
れている。この試みから得られる製品は、伝統的なガラ
ス繊維ウールモールディング媒体よりも、フレキシブル
であり且つ撓みによる破壊に対する抵抗（撓み破壊抵
抗）が大きいことが判明した。一般的なガラス繊維ウー
ルモールディング媒体装置で成形したとき、本発明の製
品は、主として撓み破壊抵抗に関し優れた結果を与え
た。この利益は、製造時に両者が成形されるとき、及び
フェノール／ホルムアルデヒドのような樹脂で後処理さ
れるときに明らかであった。モールディングの前に、こ
の製品はまた、標準形フェノール／ホルムアルデヒド製
品の復元特性よりも大きな復元特性を呈した。また、製
品に紫外線を照射すると、PET/ガラス繊維製品のバイン
ダ分布の均一性を、一般的なフェノール／ホルムアルデ
ヒド製品に見られるバインダ分布の均一性よりも高める
ことができることは明白である。
以上から、本発明に種々の変更を施すことができるこ
とは明白であろう。しかしながら、これらの変更は本発
明の範囲内のものと考えられる。
産業上の適用可能性 本発明は、断熱製品及びガラス繊維構造製品として使
用されるガラス繊維製品のような鉱物繊維製品の製造に
有効である。鉱物繊維に変えてPPSのような高性能ポリ
マ繊維を使用して、全ポリマ製品を製造することができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｄ０６Ｍ 15/00 Ｄ０６Ｍ 15/00 (72)発明者 ウィリアムズ スティーヴン エイチ アメリカ合衆国 オハイオ州 43001 アレクサンドリア ワージングトン ロ ード 3901 (72)発明者 スコット ジェームズ ダブリュー アメリカ合衆国 オハイオ州 43055 ニューアーク ストーンウォール 1738 (72)発明者 ヘインズ ランダル エム アメリカ合衆国 オハイオ州 43822 フレイジーズバーグ チャーチ ロード 9001 (72)発明者 マックグレース ラルフ ディー アメリカ合衆国 オハイオ州 43023 グランヴィル デンビグ ドライヴ 11 (56)参考文献 欧州特許530843（ＥＰ，Ｂ１)

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】a.鉱物繊維の流れを確立する工程と、 b.ポリマ物質と鉱物繊維とを混合させるため、ポリマ物
    質の繊維を鉱物繊維の流れに向かって指向させる工程
    と、 c.幾分かのポリマ繊維がこれらの繊維状の形態を失って
    非繊維状のポリマ粒子として鉱物繊維に付着されるよう
    になり且つ幾分かのポリマ繊維がこれらの繊維状の形態
    を保有する程度まで、幾分かのポリマ繊維を軟化すべく
    ポリマ繊維に熱を加える工程と、 d.鉱物繊維製品を形成するため、非繊維状のポリマ粒子
    が付着し且つ混合された鉱物繊維及びポリマ繊維を収束
    する工程とを有することを特徴とする鉱物繊維製品の製
    造方法。
  2. 【請求項２】前記鉱物繊維の流れは、一部のポリマ繊維
    がこれらの繊維状の形態を失って非繊維状のポリマ粒子
    として鉱物繊維に付着するようになるまでポリマ繊維の
    一部を軟化するホットガスを含んでいることを特徴とす
    る請求の範囲第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記ポリマ物質と鉱物繊維とを混合させる
    ため、鉱物繊維の円筒状ベール内の位置から鉱物繊維の
    流れに向かってポリマ物質の繊維を指向させる工程を有
    することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記ポリマ物質の分子量が1,000より大き
    いことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記ポリマ物質の分子量が1,000より大き
    いことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】a.スピンナで鉱物繊維を遠心放出する工程
    と、 b.鉱物繊維を加熱し且つ鉱物繊維の方向を変えて、鉱物
    繊維及びホットガスの下方に移動するベールを形成する
    工程と、 c.ポリマ物質と鉱物繊維とを混合させるため、ポリマ物
    質の繊維をベールに向かって指向させる工程とを有し、
    ここで、ホットガスの熱は、幾分かのポリマ繊維がこれ
    らの繊維状の形態を失って非繊維状のポリマ粒子として
    鉱物繊維に付着されるようになり且つ幾分かのポリマ繊
    維がこれらの繊維状の形態を保有する程度まで、幾分か
    のポリマ繊維を軟化し、 d.鉱物繊維製品を形成するため、非繊維状のポリマ粒子
    が付着し且つ混合された鉱物繊維及びポリマ繊維を収束
    する工程を更に有することを特徴とする鉱物繊維製品の
    製造方法。
  7. 【請求項７】前記ポリマ物質と鉱物繊維とを混合させる
    ため、ベール内の位置からベールに向かってポリマ物質
    の繊維を指向させる工程を有することを特徴とする請求
    の範囲第６項に記載の方法。
  8. 【請求項８】前記ポリマ物質の分子量が1,000より大き
    いことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記ポリマ物質の分子量が10,000より大き
    いことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】非繊維状のポリマ粒子が付着された鉱物
    繊維と混合されたポリマ繊維からなる、請求の範囲第１
    項に記載の方法により製造されたことを特徴とする鉱物
    繊維製品。
  11. 【請求項１１】約５〜40重量％のポリマ物質を備えたこ
    とを特徴とする請求の範囲第10項に記載の鉱物繊維製
    品。
  12. 【請求項１２】非繊維状のポリマ粒子が付着された鉱物
    繊維と混合されたポリマ繊維からなる、請求の範囲第２
    項に記載の方法により製造されたことを特徴とする鉱物
    繊維製品。
  13. 【請求項１３】約５〜40重量％のポリマ物質を備えたこ
    とを特徴とする請求の範囲第12項に記載の鉱物繊維製
    品。
  14. 【請求項１４】非繊維状のポリマ粒子が付着された鉱物
    繊維と混合されたポリマ繊維からなる、請求の範囲第４
    項に記載の方法により製造されたことを特徴とする鉱物
    繊維製品。
  15. 【請求項１５】約５〜40重量％のポリマ物質を備えたこ
    とを特徴とする請求の範囲第14項に記載の鉱物繊維製
    品。
  16. 【請求項１６】非繊維状のポリマ粒子が付着された鉱物
    繊維と混合されたポリマ繊維からなる、請求の範囲第８
    項に記載の方法により製造されたことを特徴とする鉱物
    繊維製品。
  17. 【請求項１７】約５〜40重量％のポリマ物質を備えたこ
    とを特徴とする請求の範囲第16項に記載の鉱物繊維製
    品。
JP7502907A 1993-06-21 1994-06-14 鉱物繊維製品の製造方法 Expired - Lifetime JP2894638B2 (ja)

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US08/079,413 US5490961A (en) 1993-06-21 1993-06-21 Method for manufacturing a mineral fiber product
US079,413 1993-06-21
PCT/US1994/006671 WO1995000454A1 (en) 1993-06-21 1994-06-14 Method for manufacturing a mineral fiber product

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