JP3042694B2 - 吸音性及び断熱性を有する繊維板 - Google Patents

吸音性及び断熱性を有する繊維板

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は無機質の防炎性バインダーを用いて互に結合
されたセルロース繊維よりなる吸音性及び断熱性を有す
る繊維板に関する。
こゝで防炎性バインダーとは、発火し難く且つ自己消
炎性であるバインダーを意味する。
〔従来の技術〕
セルロース繊維を基体とした繊維板によってもたらさ
れる一つの重要な利点は、例えば石綿、鉱物繊維および
硝子繊維は結合されずに自由状態繊維の場合には極めて
注意深く取扱わなければならない繊維であるのに対し
て、健康上の危険がないということである。また、後者
の繊維とは異なり、セルロース繊維は空気による輸送に
適していて、繊維が小片に破碎されることなしに輸送フ
ァンを通過することができる。
セルロース繊維に、例えば水硝子の溶液を浸みこませ
て、さらに所定の容積にプレスし圧縮されたシート又は
ウエブにすることが知られている。
しかしながら、そのようなシートは吸音性及び断熱性
がかなり欠けるものであり、もともと可撓性のある繊維
が互にしっかりと固められてそして全く硬くなるまでに
バインダーで含浸されているために、例えばプレハブ建
物の要素部材又は壁構造体としての意図した機能を満た
すことができない。
〔発明が解決しようとする課題〕
そこで、複数の、個々の繊維がかなりの程度にわたっ
て点状接着結合され、且つ前記複数の繊維がバインダー
によって含浸されておらず、且つ形成された繊維板の中
で高度の可動性を保ちそれによって音響エネルギーを熱
エネルギーに変換する能力を保ち、繊維がその間に空気
を包みこんで断熱性を保つ冒頭で定義したタイプの繊維
板又は繊維製マットを提供することが本発明の主な目的
である。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的は、請求項で規定され、以下に添付図面を参
照して説明する本発明の繊維板又は繊維ウエブにより完
全に実現される。
〔実施例〕
第１図は本発明の繊維板の製造する生産装置を示す。
第２図は繊維板成形室と該成形室と共働するブロアー
部分を拡大して示す。
第３図は安定した、隙間の開いた構造、もしくは繊維
マトリックスの形成に用いられる毛細管効果を示す。
第４図は繊維マトリックスの構造を略示して示す。
第１図は本発明による生産装置の略示説明図である。
以下の説明では、本発明の繊維板は出発原料としてのセ
ルロース繊維すなわち綿毛の状態から形成されるとして
説明する。この原料は場合によって連続繊維に形成され
ていてもよく、この連続繊維は、例えば希望する長さの
繊維板に截断される等後続の工程で切断される。第１図
に示した生産装置では、連続セルロース繊維ウエブの製
造において、セルロース繊維（綿毛）はサイクロン１の
中に、供給口２を通って供給され、次にミキサー３に導
かれ、こゝで繊維は空気と混合される。繊維と空気の混
合物はミキサー３から分配機すなわち計量機４へ通る、
そして前記混合体は図示していない供給スクリューによ
って、単位時間当り与えられた量で送り出される。計量
された量の繊維塊はファン５の吸引側に連結された導管
６の中へ吸引され、もう一つの導管７を通って細長い先
細の加速ノズル８へ浮遊しつつ送られ、こゝから塊又は
浮遊物は成形室９へ入る。先細の加速ノズル８に沿って
通過しつつ、浮遊している個々の繊維はノズル８を出る
時には相当に大きな運動エネルギーが与えられて、繊維
は本質的に直線運動の軌跡で成形室９に入る。成形室９
の上、下の表面の境界は実質的に互に平行な通気性のエ
ンドレスベルト10,11で定められる。エンドレスベルト1
0,11はローラー12,13,14,15,16及び17を越えて延び、例
えばモーター18によってベルト10を駆動している如く少
くともローラー13,16が駆動されている。ベルト10,11は
矢印の示す方向へ互いに同じ速度で駆動されている。上
下を２本のベルト10,11によって限られた成形室９は、
空気の通過し得ない壁によって垂直方向にその境界が定
められており、その内の後部壁19が第２図に示されてい
る。成形室９は通気性のベルト10,11の幅と垂直の延び
る部分に相当する幅、すなわちベルト10,11の互に相対
する部分の垂直の間隔に相当する高さを有する。成形室
９からの出口21（第２図を参照）はノズル８の出口オリ
フィス８′へ完全に開いている。この出口オリフィス
８′は成形室９の幅と同一か又は若干狭い幅を有するこ
とが好ましい。一方、出口21を例えば発泡プラスチック
の如き軽い物質で作られるのが好ましい閉鎖ローラー35
によって閉鎖することが出来る。ローラー35は後述の如
く出口21を露出するように上げることができる。ノズル
オリフィス８′から出た浮遊する繊維を案内するため
に、吹込み室28が成形室の入口の上流に、内部に入るよ
うに設けられる。吹込み室28は吹込みノズル８と共に、
インジェクターを形作るように構成されており、周囲の
空気はじょうご形のノズルの出口オリフィスの境界を定
める気密性外壁と２つのローラー12,17の間のすき間の
中へ引き込まれ、それによって吹込み箱内に過圧を生ず
る。成形室９はその内部を負圧にする吸引箱22及び23を
その全長にわたって有する。２つの吸引箱22,23は、開
口部24,25及び導管26を経て吸引ファン27又は他の適当
な吸引源に連結される。第１図に示した装置は、接着剤
の容器29を含む。容器29には高度に流動性の高分子シリ
ケートバインダーをパイプ30を通ってスプレーノズル31
へ送り、そこを通過する繊維上へバインダーの霧を吹き
つけるように装備されたポンプ（図示せず）も同時に設
けてある。形成された繊維板又はウエブ32はベルト10,1
1によって成形室９から送り出され、ローラーコンベア
の如きコンベア上に移される。このようなローラーコン
ベアの一部がローラー34として図示されている。繊維板
32が熱処理、圧縮、切断又は他の作業工程を受けるかに
よって、繊維板は乾燥室、圧縮手段又は切断機へ移され
る。繊維板が成形室から出た時は既に手段又は切断機を
有する。ミキサー３へ間欠的に繊維を供給することによ
り得られる所定の長さを、成形室から出た繊維板が既に
有する時、このようにして作られたそれぞれの繊維板は
直ちに使用することができ、速乾性接着剤を使用し且つ
繊維板の端面を切り取る必要がないという状態で提供で
きる。図示した実施の場合では、作られた繊維板の外表
面には18g/m3以下の表面重量を有する薄い布帛又は不織
布が付与される。この材料は、貯蔵リール33と33′から
長手方向に延ばされ、通気性ベルト10,11の互いに対面
した表面に供給される。しかしながら、このような層の
供給設備は必ずしも必要ではなく、例えばシリケート接
着剤の如き速乾性の接着剤が使われる時には、ベルト1
0,11に附着した接着剤は乾燥し、ベルトがローラー12,1
3,14及び15,16,17上を通過している間にベルトの表面か
ら取除かれるので、繊維は２本のベルト10,11と直接接
触せしめられてもよい。
図示した装置の作動モードについて第２図及び第３図
を参照して説明する。図示し実施態様で使用する繊維は
セルロース繊維であり、且つ作られた繊維板は生産後直
ち使用しうる製品で且つ繊維板は防炎性のみならず効果
的な消音性も有するものとする。例えば、熱処理を要せ
ず直ちに使用し得る繊維板を製造可能とするためには、
室温で速かに乾燥する接着剤を使用することが必要であ
る。且つ一方繊維板に必要な消音性は実用的に浸透性が
なく且つ繊維の可動性を保っているセルロース繊維を必
要とする。防炎性繊維板は例えば商標名ビンドジル・エ
フケー10（Bindzil FK10）で市販されているプレポリマ
ー化されたアルカリシリケートを使用することで得られ
る。このバインダーは100重量％まで水で稀釈される。
室温で速かに乾燥し繊維板は成形室９を出た時に完全に
乾燥するバインダーは、同一の密度の従来からの硝子繊
維の繊維板又は鉱物繊維の繊維板の消音能力を超える消
音能力を実現するために必要なことである。これは接着
剤がセルロース繊維の孔に浸透し且つ接着剤の乾燥後繊
維を固定することが許されないことを意味する。
今までに述べたように、繊維は加速ノズルの出口オリ
フィス８′を出て吹出し空気流の速度及び個々のそれぞ
れの繊維の運動エネルギーは、繊維が直線的に、又は少
くとも実質的には直線的に運動して吹込み室28へ入りそ
して出て来るような値である。高度に流動性で且つ速乾
性のシリケート接着剤の霧が繊維の流れ方向又は流れ方
向を横切る方向に配置されたノズル31によって吹込み室
内に発生される。接着剤の薄い層が繊維の流れの中にあ
る複数の繊維中の主要な部分に付与されて、繊維は速か
に成形室へ入り停止ローラー35の所まで流れて行き、停
止ローラー35で繊維板壁36が作られる。この繊維の繊維
板壁36は急速に繊維の流れと反対に動く。ベルト10,11
は、繊維板壁36が例えば第２図に示す位置に配置された
時に、始動する。前記ベルト10,11の速度は調整可能で
ある。繊維板壁36と停止ローラーの間で形作られた繊維
板がベルト10,11が始動した時に、第２図で右方へ動く
と共に、ローラー35は実線で示す位置へ、斜め上方且つ
前方に移動し、それと共に成形室９の出口21が露出す
る。ベルト10,11の速度は供給される繊維の量と繊維板
の密度の増加によって調整され、これは繊維板壁36が実
質的に静止することを意味する。接着剤で濡れた繊維は
成形室の長手の軸方向へ動き、且つノズル８により直角
の壁すなわち繊維の運動方向へ垂直に伸びている板32の
表面上に基本的に均一に分布する。二つの吸引箱23,24
は運動の方向から見て成形室９の後部から室内で壁36に
対して射出される空気を除くのが本来の目的である。そ
れによって乱流が起るのを防ぎ、一方繊維が壁すなわち
表面36に直角に当ることを防止し、その替りに、ベルト
10,11の上又は現在の場合は空気の透過しうるうすいウ
エブに当たる。実施例として図示された場合では、吸引
効果は表面36の背面にもゆきわたり、これは被覆された
繊維上のうすいシリケート層の大部分を吸引して回収す
ることに貢献している。この接着剤の吸引による除去が
前述の種類のシリケート接着剤を使用した時に実用的に
防火性を有する繊維板を提供するような接着剤のウエブ
への浸透を生じ、一方シリケートが付与された薄層の内
側に配置された繊維によって要求された消音性と防炎性
又は本質的な防災性が得られる。
第３図は表面36に対して動かされた２本の繊維37,38
の略示図である。繊維38はその表面全体を高度に流動性
の薄い層のシリケート接着剤で覆われており、一方接着
剤40は繊維37のより小さな表面域に付与されている。２
本の互に交差する繊維が第３図の右に示すように、交差
点で接着剤の吸引により毛管力によって互に結びつけら
れ、それと共に小滴41,42,43が形成され、一方繊維の残
りの部分は、大部分極めて薄い接着剤の層で覆われる。
かくして完成した繊維板内の繊維は互に繊維が移動され
ないマトリックスを形成するように結合され換言すれば
繊維板が垂直に装着された時に、繊維板の密度は従来の
鉱物繊維板又は硝子繊維板と同様に変化しない。即ち繊
維板中の繊維が繊維板の下部で密度が高くなり、繊維板
の上部で密度が小さくなるような“なだれ落ち”現象を
起し得ない。上記方法で製造された繊維板、即ち繊維の
交差点で相互に接着し且つ交差点の外側の表面では極め
て薄く被覆されている繊維板は、防炎性のみならず消音
性についても例えば同じ密度と厚さを有する鉱物繊維の
繊維板より優れている。この改良された吸音性は、セル
ロース繊維の孔が速乾性の接着剤を吸収せずにその弾性
を保持し、且つ少くとも実質的に繊維を被覆している接
着剤の層がその固定された交差点の間の夫々の独立した
繊維の可動性を好ましい程度に保っていて変わることが
ないので、音響エネルギーは直ちに運動エネルギーに変
えられて、互に点状に結合された複数の繊維から成る三
次元マトリックス中に繊維の振動を引き起す。本発明に
より作られた繊維板の密度は、例えば浮遊している繊維
の量を変えることとそれぞれの分離している繊維の運動
エネルギーを修正すること等の異った各種の方法で変え
ることができる。
第４図はどのようにして繊維が繊維板の形作られた端
部の壁すなわち端部の表面36に次々と供給されるかを示
す略示図である。前述のように、個々の複数の繊維は端
部の表面36に向って軸線方向に移動されている。第４図
は前記端部の表面に向って移動している３本の繊維44,4
5及び46を示している。繊維46の先端は端部の表面36に
到着し、既に形作られた繊維板が僅かに多孔性なので、
繊維壁中の空隙の穴の中に極く僅かの距離だけ侵入する
ことができる。しかしながら端部の表面36は、連続した
当接面として機能を果すので、例えば46の先端が当接面
に到着した時には、繊維は端部の表面36によって止めら
れて、前記端部の表面36に向って、繊維47で示すように
弯曲し始め弧47′を形成する。繊維48,49及び50によっ
て示されるように、このようにして図示される繊維48,4
9相互の交差点51では互いに接着されて結合され繊維の
網目又はマトリックスが形作られる。
接着点51の数は、供給される接着剤の量、吸引により
除かれる接着剤の量及び密度に依存し、例えば密度30〜
70kg/m3の繊維板について１〜20重量％であるような比
較的少い接着剤の付与された繊維100本について５〜40
の間である。繊維100本についての接着点の数は、繊維
板の相互に直交する２つの切截面内に観察される接着点
数と繊維本数とをそれぞれ数えて、前記各面の接着点数
の積と繊維本数の積に基いて算出される値である。この
値は、任意の三次元繊維マトリックス中の繊維の接合の
密度を表わしている。繊維板の各切截面における接着点
数及び繊維本数の計測は、切截面を結合剤付着部と繊維
とのコントラストがつく適当な照明光の下で、適当な拡
大倍率で撮影した写真または映像中に観測される結合点
と繊維本数とを肉眼もしくはコンピュータ画像処理手段
を用いてカウントすることで行うことができる。
図面の簡単な説明 第１図は本発明の繊維板の製造する生産装置を示す。
第２図は繊維板成形室と該成形室と共働するブロアー
部分を拡大して示す。
第３図は安定した、隙間の開いた構造、もしくは繊維
マトリックスの形成に用いられる毛細管効果を示す。
第４図は繊維マトリックスの構造を略示して示す。
３……ミキサー、４……計量機 6,7……導管、８……加速ノズル、 ９……成形室、10,11……エンドレスベルト、 29……接着剤の容器、32……繊維板、 40……接着剤、41,42,43……接着剤の小滴、 44,45,46,47,48,49,50……繊維。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】無機質の防炎性バインダーにより結合され
    たセルロース繊維よりなる吸音性及び断熱性を有する繊
    維板に於いて、前記バインダーが室温で乾燥する高分子
    シリケート系バンダーに属するものであって、繊維板中
    で均一に分布し、互いに隣接した繊維同士を繊維の交差
    点で点状に結合してマトリックスを形成しており、前記
    の個々の繊維はバインダーで含浸されておらず、薄く被
    覆され、繊維板中交差点間で高度の可動性を保持してお
    り、前記マトリックスはその含有繊維100本当たり５〜4
    0の結合点を有しており、前記の繊維板が密度30〜70kg/
    m2であり、且つ前記バインダーの量が１−20重量％の量
    であることを特徴とする繊維板。
  2. 【請求項２】バインダーがプレポリマー化されたアルカ
    リシリケートであることを特徴とする請求項１記載の繊
    維板。
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