JP3285610B2

JP3285610B2 - 熱可塑性材料からの繊維形成法および繊維形成装置

Info

Publication number: JP3285610B2
Application number: JP16313192A
Authority: JP
Inventors: ヤニック・ブランダン; ダニエル・サント−フォア; フランシス・モスニエ
Original assignee: Saint Gobain Isover SA France
Current assignee: Saint Gobain Isover SA France
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1992-06-22
Publication date: 2002-05-27
Anticipated expiration: 2017-05-27
Also published as: BR9202334A; ZA924348B; NO305747B1; DK0519797T3; IE921954A1; FI922854A0; AU1826592A; CA2071561C; JPH05213625A; DE69205732D1; EP0519797A1; FR2677973A1; NO922391L; US5277706A; CZ190592A3; KR100238743B1; AR245960A1; SK190592A3; SI9200116A; TR27170A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温気流による引伸を
伴う内部遠心法によるガラスまたは他の熱可塑性材料か
らの繊維形成技術に関する。特に、ガラスウールの工業
製品、例えば、断熱材および／または遮音材の材料とし
て用いるためのガラスウール製品に適用される。

【０００２】

【従来の技術及び課題】本発明に関連する繊維形成方法
は、溶融ガラス流を遠心機に流し込むことからなり、該
遠心機は、繊維形成プラットフォームとも言われ、高速
で回転し、その遠心力によってフィラメント状にガラス
をスプレーする多数のオリフィスをその周縁部に備え
る。次に、これらのフィラメントは、上昇した温度およ
び速度で遠心機の壁に沿って流れる環状引伸流の動きに
さらされ、薄化されて繊維に変えられる。本文中では
“上昇した温度および速度”という言葉は、少なくとも
５００℃を越える温度と、５０ｍ／ｓ以上の環状流の速
度を意味するものとする。形成された繊維は、この気体
引伸流により、ほとんどの場合ガス透過性のストリップ
からなる受け装置へと送られる。この方法は多くの改良
の対象となってきたが、それは特に、米国特許第 2,99
1,507 号明細書、仏国特許出願第 2,147,765 号明細
書、仏国特許出願第 2,459,783 号明細書、仏国特許出
願第 2,443,436 号明細書、欧州特許出願第 91,381 号
明細書および欧州特許出願第 91,866 号明細書に開示さ
れている。

【０００３】気体引伸流の速度は、非常に速くかつ上記
フィラメントが射出される速度よりも大きいが、繊維の
力学的エネルギーは、繊維の多くが遠心機の周りを僅か
数ミリメートルの厚さに囲む気体引伸流を貫通するのに
充分な量である。そして次に、この引伸流は、広範囲に
繊維を散布する効果を有する遠心機のすぐ下で散開す
る。最終的に、繊維は進路を変更して数メートル下にあ
る受けベルトの上に落下する。かくして、受けベルトは
散布された繊維を円柱状の円環面に受けるが、該円環面
の直径はベルトの幅より小さく、これがベルト上で繊維
の分布を一様にすることを困難にしている。

【０００４】さらに、遠心機内の熱バランスは、たいて
い、通電した環状誘導器を用いた誘導加熱により供給さ
れる。環状誘導器が遠心機に非常に近接しているとき
に、最高の効率に達する。使用される遠心機は底を有し
ない遠心機が好ましいので、上記誘導器は、単に遠心機
のすぐ外側に、同軸に取り付けることができる。従っ
て、繊維の通過用としては、比較的短い空間しか残され
ていないが、これは誘導器が最終製品の質を明らかに損
なうような障害を起こすことを回避するために、そし
て、繊維が衝撃および接着することによりブロックとな
って、長時間その機能を維持することができなくなるよ
うな場合に、残すことが絶対必要である。この問題を改
善するために、適当な様式で気体引伸流を囲みかつその
方向を制御する冷い気体の層により、気体引伸流を制御
することが知られている。この気体の層は、環状バーナ
ーを囲む送風リングにより形成される。また、上記層の
冷たさは、機械的強度が熱硬化効果により改善される繊
維の冷却をさらに補助することを可能にする。この気体
の層は、例えば米国特許第 2,991,507 号明細書に記載
のものと類似の送風リングにより発生させられるが、該
明細書によれば、上記送風リングは、環状の溝もしくは
互いに近接する一連のオリフィスを備えた環状管、およ
び遠心機のオリフィスの第一列の高さに達するまでに形
成される流動性バリヤーの連続性を保証する噴射流の発
散から構成される。なお、オリフィスの列は当業者によ
り遠心機の上から下まできちんと数えられたものであ
る。かくして、繊維による横断の不可能な、きっちりと
密閉されたバリヤーが形成され、繊維の方向が制御され
る。

【０００５】しかしながら、この繊維層の方向制御は、
繊維分布の問題、および特に繊維のもつれによるタフト
の形成に起因する問題を解決するものではない。再びタ
フト形成に言及する前に、タフトが最終製品において観
察される種々の欠点の原因であることが強調されねばな
らない。第一に、これらのタフトは、部分的に不均一な
繊維分布を形成し、そしてタフトが長くなればなるほど
タフトがからみ、その結果タフトがそれ自身の上に巻付
き、そして集積することにより繊維が不足する領域を残
す傾向を有する。それらの領域では、製品表面領域単位
当りの質量が少なく、このことは製品の性質を部分的に
変える。従って、最小限の性能レベルを保証するために
は、繊維の過剰供給により部分的に繊維が不足する領域
に繊維を補填する必要があるが、これは製造コストを大
幅に増加させる。さらに、タフト内における繊維の配向
は独立した繊維の一般的な配向と異なっており、独立し
た繊維の配向自体も最終製品内における所望の配向と異
なっている。結局、タフトは、特に絶縁特性、表層剥離
の傾向および破壊抵抗性に影響するこの最終的な配向の
制御を複雑にする。さらに、これらのタフトは、繊維に
結合剤が散布される前に、繊維形成および受けフード中
に、しばしば非常に高く形成する。接着剤が適用された
ときに繊維がきちんと離れていない場合には、接着剤の
分布が完全に均一にならず、そしてサイジングされない
繊維が、結合剤により着色された繊維と対照的にホワイ
トスポットとして、最終製品中に認められる傾向があ
る。製品の外観は大きく影響されないが、例えば引張強
さ、繊維引裂き抵抗、剛さ、巻型サイズの回復および剪
断強さ等の幾つかの機械的性質は全て、何にもまして影
響される。これらのパラメータは全て、製品のタイプに
より、多少重要な働きを担っており、該製品タイプは一
般的に、２５ｋｇ／ｍ³未満または１５ｋｇ／ｍ³程度の
密度を有し一般にロールの形態で用いられる軽製品、も
しくは典型的には３０ｋｇ／ｍ³を越える密度を有し良
好な機械的強さを必須とする使用状況にしばしば適用さ
れる重製品に分類される。重製品または軽製品に所望さ
れる性質の違いは僅かであるが、価値のある製造ライン
を有すること、言い換えれば上述の問題、可能な限り最
も根本的な問題を解決でき、重製品または軽製品のいず
れかに特有のほんの僅かの欠点を単なる一時凌ぎではな
く改善する手段を備えたラインを有することが望ましい
ことが、さらに強調されなければならない。

【０００６】結局、これらのラインについて考察すれ
ば、欧州特許出願第 69,321 号明細書および欧州特許出
願第 125,963 号明細書に記載され、繊維の円環面のバ
ランスを取るために動くように設計された機械式または
空気式のデストリビュータだけでは解決策を見いだすこ
とができない。事実、このような手段は表面質量の最終
分布に対してのみ効果的であり、実際のタフト形成には
効果的でなく、長タフトの問題に関しては特に不適当で
ある。さらに、このような手段は、熟練者によってのみ
実施可能であり、かつ製品に変更があるまで反復され
る、長いかつ精巧な調整を必要とする。さらに、このよ
うな調整の難しさは、全体として機械装置中、繊維およ
びタフト形成処理中に、繊維層の方向制御の役割を分か
ち難く補足する何らかの働きを特に担う送風リングに含
まれる要因を一つ一つ洗い出すことを実質的に不可能に
する傾向があることが強調されねばならない。本発明の
目的である繊維引伸処理において、欧州特許第 91,866
号公報明細書に詳細に記載された様々な考案は、以下の
仮定を可能にしている。即ち、繊維引伸処理は、明らか
に遠心放射および加熱された引伸気体流の動きに伴う、
複雑な現象であるとしても、繊維引伸処理が実質的に機
械的な作用により成し遂げられるものであるということ
が最も有望な仮説であり、それゆえにフィラメントは一
方では遠心機に“くっ付き（attached）”、他方では気
体流により生じる摩擦により引伸される。さらに気体流
の昇温は、フィラメントを引伸に好都合な流動状態に保
つことを可能にする。しかし、この機械的仮説は当然限
界が有り、それは薄く伸ばされたフィラメントが気体流
のおよびフィラメント相互の衝撃により脆くなるためで
あり、フィラメントが紡績口金を通過して遠心機を貫通
する際の密度は、典型的には平方センチメートル当り約
１５〜５０であるから、その衝撃が大変なものであるこ
とは明らかである。さらに、送風リングにより生じた流
動性バリヤーは繊維を即時に冷却し、引伸処理速度を低
下させる。しかし、さらに、繊維は該バリヤーにあたっ
て跳ねたり、引伸途中のフィラメントの方向に送り返さ
れたりして、繊維を縺れ易くするようである。

【０００７】送風リングの役割をさらに良く理解するた
めには、ここに記載の方法とかなり共通しているが、引
伸バーナを備えていないために、送風リングが繊維、も
しくは繊維とフィラメントの混合物ではなくフィラメン
トに対して働くものと容易に解釈される別の引伸処理に
ついて言及することは興味のあることである。それらの
方法の内から最初に取り挙げるのは、米国特許第 302,2
34 号明細書および米国特許第 4,303,430 号明細書に開
示され、内部遠心放射および冷気体引伸処理により繊維
が引伸される方法である。この場合、遠心機により射出
されたフィラメントは、加熱されているが非常に高速度
ではない気体流を発生する幅の広いリップを有するバー
ナによって、可能な限り温度が維持される。気体流は、
直接フィラメントの引伸しにあずかることなく、遠心さ
れたフィラメントを可塑性の状態に保つ。一方、引伸は
ほぼ５０ｍｍのピッチで設置された噴射流生成手段を有
する送風リングから放射される別々の乱噴射流により実
施される。二番目に取り挙げる方法は、米国特許第 4,0
58,386 号明細書に開示され、遠心放射のみを含む繊維
形成方法として表されている。この場合、上述の繊維引
伸処理に用いられるものの１／３〜１／１０の大きさの
オリフィスを備えた遠心機により製造されるので、その
遠心力は、付加的な引伸工程を必要とせずに最終直径を
直接得るに充分なものである。一方、これらのフィラメ
ントは、受け手段により方向を変えさせられた後に切断
される。この操作は円周状に設けられたノズルを含む送
風リングにより実施される。フィラメントは二つの噴射
流に挟まれた穏やかな帯域を通過した後、遠心機の回転
に連れて回転し、噴射流に打たれて破壊される。

【０００８】第一の例では、相対的に粗いフィラメント
を用いるので、送風リングは実質的に、摩擦引伸作用を
持ち、その摩擦は噴射流の乱流性により強められる。も
う一方の第二の例では、フィラメントは既に薄く伸され
ているので、送風リングは実質的に、フィラメントを切
断する作用を持つ。従って、送風リングの目的は繊維の
形成および引伸処理機能であることが明らかである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、他の繊維
引伸方法に使用されている従来のリングについての一つ
もしくは複数の利点を確かめるために、遠心放射および
加熱された気体引伸流による繊維形成法用の、断続する
噴射流を生じる送風リングについて研究を行った。なに
よりも、このような研究は、必然的に純粋に理論的なも
のであり、工業用途をもたらさないことを記しておかな
ければならない。事実、前述の二つの方法において、送
風リングは、一端が遠心機に保持されたままであるので
無限の長さの糸に擬することができるフィラメントに作
用する。従って、送風リングによる噴射流の作用は、遠
心機の回転に直接依存している。内部遠心機および加熱
された気体引伸を含む上記繊維形成方法においては、送
風リングはほとんどが遠心機に結合していない繊維に対
して作用する。さらに、気体引伸流が繊維を形成し、そ
れを受け手段に導くのに充分であることを確認するため
には少しの間、送風リングを止めるだけで充分である
が、その場合には当然直ちに繊維の分布の問題および環
状誘導器との間隙通過の問題に直面させられることにな
る。このような条件下では、誰もが遠心機の高さで非包
封性噴射流を生成する送風リングは多くの繊維を“通過
放題にし”、繊維層を導く送風リングの役割が完全に非
効率となると予想するであろう。それにもかかわらず、
驚くべきことに、本発明者らは、送風リングからの噴射
流が遠心機周縁面の全穿孔高さに亘り別々に独立してい
るが、周縁面のオリフィスの最下列に近接した該最下列
の高さより下で合流する送風リングを使用して処理を行
えば極めて良好な結果が得られることを確認した。

【００１０】一般的に言えば、本発明は、仏国特許出願
第2,443,436号明細書または欧州特許出願第91,866号明
細書による公知の方法に基づいた、ガラスもしくはその
他の熱可塑性材料から繊維を形成する方法、言い換えれ
ば、内部遠心機放射および高温での気体引伸流による繊
維引伸方法を提案するものであり、該方法によれば、引
伸可能な状態の被繊維化材料は、周縁面に非常に多数の
オリフィスが穿孔され、且つ実質上垂直な軸の周りに回
転する遠心器に、内部遠心機を経て流し込まれ、前記オ
リフィスから該材料がフィラメントの形態で放出され
て、フィラメントは直ちにフィラメントの放出方向を横
切り且つ遠心機の周縁面に沿つて向けられた上昇した温
度と速度の気体引伸流により繊維に引伸ばされて受け手
段に向けて運ばれ、この繊維同伴気体引伸流は周縁面の
全オリフィス穿孔高さに亘り形成される独立した複数の
分岐気体噴射流の形態の冷気体包囲層により導かれてそ
の方向を制御され、前記独立した複数の分岐気体噴射流
は周縁面オリフィス最下列の少し後で合流する。なお、
このオリフィスの列は上から下へと数えられる。このよ
うな条件下では、冷気体層は気体引伸流の方向を充分に
制御して、繊維層が遠心機の直ぐ下で広がり過ぎるのを
回避することは明らかである。この観点から、この操作
態様は、見掛け上、封蜜性連続層を用いて得られる態様
に非常に近いように思われる。それにも拘らず、この冷
気体層の驚くべき作用は冷気体層が遠心機周縁面の穿孔
高さに亘つてのみ断続し、オリフィスの最下列の直ぐ後
で、例えば周縁面の底面レベルで、合流することによっ
てのみ確保されるのである。

【００１１】二つの噴射流は、それらの前表面（fronta
l surfaces）が接している場所から作用の結合があるよ
うに思われる。なお、該前表面は、流体力学理論により
定義されるものであり、動くガスにより占有される空間
を、または言い換えれば、噴射流の軸方向の速度成分が
ゼロ、または少なくとも噴射流の流動域における速度の
平均値と比較して取るに足らない値である全てのポイン
トにおける場所により占有される空間を定義する表面の
ことである。ここで言う噴射流は、非常に小さい点のよ
うな供給源から放射されたと考えたときの、その主領域
を指すものとする。実際には、噴射流がオリフィスの最
下列から約２０ｍｍ下で一体化したときに良好な結果が
得られ、これは、電磁誘導器を用いる場合には、該誘導
器のレベルとほとんど一致する。多くの場合、該誘導器
の所期の機能を確保するために、噴射流が一体化するレ
ベルを誘導器の底面レベルより下にしないことが好まし
い。本発明による独立した噴射流は、高速度で放射され
ることが好ましく、噴射流を生じる高さにおける速度が
２５０ｍ／ｓ以上であることが好ましい。二つの噴射流
の間におけるガスの速度は、一般的にいって、実質的に
ゼロであるが、反流が存在する場合、速度値は負の値を
取り得る。本発明による独立した噴射流用送風リングの
特筆すべき効果の一つは、直接にかつ特に観察され得
る、遠心機のレベルにおける、より少ないタフト形成で
あり、このことは最終製品の性能の測定により証明され
る。この現象を説明しようとする仮説は多数立てられる
が、これらの説明が起こり得る全ての現象を説明するこ
とができないこと、および多数のパラメータの相互依存
が最終製品に影響することがあり得るという事実こそ
が、多くの解釈を複雑にする。第一の仮説は、繊維が短
くなるためであるというものである。実際、本明細書に
開示の繊維引伸処理においては、フィラメントは環状の
気体引伸流により薄く伸され、通常は切断される。それ
にもかかわらず、意外にも切断される前に長いフィラメ
ントが形成されること、および例えば約１０ｃｍまたは
それ以上の長さの上記の長いフィラメントが巻き付いて
タフトとなり、同様にして、極めて自然に他の繊維も取
り込む傾向を有することが起こり得る。本発明による送
風リングを用いた場合、メカニズムが米国特許第 4,05
8,386 号明細書に似ていること、およびこれらのわずか
な数の長いフィラメントが、噴射流により急に切断され
る前に噴射流領域の間を通って、冷気体層を突き抜ける
ことはあり得ることである。一方、すでに形成された繊
維の大部分は、断続した層の“しっかり密閉する（seal
ing-tight）”性質を示す気体引伸流により導かれる。
さらに、実質的に送風リングにより調節される繊維の長
さに依存しない繊維の細度（fineness）を達成すること
を目的とした機能として、気体引伸温度および引伸バー
ナ圧力が独立して選定されるならば、この効果は相対的
に逸脱しない引伸条件下で得られることが可能である。

【００１２】第二の仮説は第一仮説と関連しており、加
速中にフィラメントにより生じるけん引力に起因するさ
らなる引伸が先立って行われないと剪断がおこらないの
で、既定細度の繊維は比較的少ない引伸バーナ圧力で得
られるというものである。従って、引伸バーナにより生
じる乱雑な現象を制限すればタフト形成は減少する。

【００１３】

【本発明の実施態様】本発明の別の目的は、ガラスまた
は他の熱可塑性材料からの繊維形成装置の提供にあり、
該装置は実質上垂直な回転軸の周りに回転し、非常に多
数のオリフィスが穿孔された周縁面をもつ遠心機と同軸
の、ガラスまたは他の熱可塑性材料からなる被繊維化溶
融材料放出用内部遠心機を備えた、フィラメント放出用
遠心機；遠心機と同軸上部に設置された、フィラメント
引伸用上昇した温度と速度の気体引伸流放出用環状バー
ナ；および環状バーナの外側に該バーナと同軸に設置さ
れた、気体引伸流を包囲しその方向を制御する冷気体流
送風リングを備えてなる、ガラスまたは他の熱可塑性材
料からの繊維形成装置において、該送風リングがｄ＝２・ｈ・ｔａｎα （式中、αは分岐気体噴射流の分岐角度、より正確には
分岐気体噴射流の中心対称軸と該噴射流の境界における
漸近線とがなす角度であり、ｈは上記分岐気体噴射流発
生要素の底面と周縁面オリフィス最下列間距離の１〜２
倍、好ましくは精々１.５の距離を示し、またｈはこの
測定した高さより約２０ｍｍだけ大きいことが好まし
い）の間隔で設置された独立した複数個の分岐気体噴射流発
生要素を備え、且つ各分岐気体噴射流が遠心機周縁面の
穿孔高さ全面に亘つて独立の複数分岐気体噴射流を形成
するのに充分な位置まで分岐気体噴射流発生要素の底面
を下げて設置してなることを特徴とする。一旦、各分岐
気体噴射流間の間隔が決定されれば、本発明による送風
リングは種々の態様で構成できる。第一の構成態様で
は、簡素さがその主たる利点であるが、送風リングは、
例えば２〜３ｍｍの直径のオリフィスを備えた管状リン
グから構成される。この構成態様では、本発明による送
風リングは、オリフィス間の間隔、および５０〜１００
％増大したオリフィス直径要件を除けば、先行技術によ
る米国特許第２,９９１,５０７号明細書に記載の送風リ
ングと変わらない。第二の構成態様によれば、本発明の
送風リングは遠心機から離れた貯蔵タンクから空気の供
給を受ける一連のノズルにより構成することができ、そ
れにより送風リングによる外部空気の誘導現象を助長で
きる。本発明による極めて好適な送風リング構成態様で
は、送風リングは、電磁誘導による干渉を完全に回避で
きる非強磁性材料から造られ、例えば溶接により固定さ
れたニップルを有するオリフィスを備えた管状リングか
らなる。この構成態様では噴射流を長い距離誘導できる
ことにより、これらニップルは分岐気体噴射流がより大
きな安定条件下で噴射されることを可能となし、従って
送風リングの機能の規則性に好影響を与える。

【００１４】さらなる詳細および好ましい特徴事項は、
添付した図面に関する以下の記述から明らかであろう：
図１は、内部遠心放射による繊維の引伸ならびに、上昇
した温度および速度の気流による引伸のための装置に含
まれる、全ての主要構成要素の模式的横断面図であり、
図２は、米国特許第 2,991,507 号明細書による送風リ
ング（図２ａ)、および本発明による送風リング(図２
ｂ)の原理のダイヤグラムを示すものあり、図３は、ガ
ス噴射流のダイヤグラムであり、図４は、穴の開けられ
た環状管型のリングの横断面図であり、図５は、ノズル
付きリングの横断面図（図５ａ）、および図５ａ中の線
分５ｂ−５ｂにおける縦面図（図５ｂ）であり、図６
は、ニップルを有するリングの部分図であり、ならびに
図７は、製品の横断の分布を示す横断面図である。

【００１５】図１は、明らかに送風リング以外は、例え
ば欧州特許出願第９１,８６６号明細書の教示により本
発明を実施できる繊維製造装置を極めて模式的に示す断
面図である。この装置は、非常に多数のオリフィスが穿
孔され且つ駆動装置４により駆動される垂直な回転軸３
上に設置されたハブ２に固定された周縁面をもつボトム
レス遠心機１から実質的に構成される。溶融ガラス流５
は中空回転軸３を通つて少数であるが比較的大きな直
径、例えばほぼ３ｍｍ直径のオリフィスを有する円筒壁
を備え且つ蜜実な底部を備えるバスケツト６中に装入さ
れ、溶融ガラス５は遠心力の作用によりバスケツト壁オ
リフィスから一次流７の形態で遠心機周縁面の内側に放
出され、次いで遠心機周縁面オリフィスからフィラメン
ト８として放出される。上記遠心機は水冷金属ケーシン
グを備えた燃焼室１０を区画する環状バーナ９を備え、
この環状バーナ９は引伸気体流を形成するパイプ１１に
連通する。このパイプ１１は内側リツプ１２と外側リツ
プ１３とで形成され、遠心機周縁面の直ぐ上に開口して
いる。遠心機と同軸で且つ直ぐ下には環状誘導器１４が
備えられ、この環状誘導器はバーナの熱バランスの維持
を助勢しており、特に、環状バーナのリツプ１２と１３
とから比較的離れて位置するために加熱された引伸気体
流による加熱が比較的少ない遠心機底面の相対的冷たさ
を補償している。この環状誘導器のより詳細な説明は特
に米国特許第３,０７７,０９２号明細書に開示されてい
る。

【００１６】環状バーナと同軸の送風リング１５は、周
囲温度にほぼ近い温度の冷空気流を噴射する。図２ａは
先行技術、例えば米国特許第２,９９１,５０７号明細書
による送風リングからの噴射流の幾何学的形状および配
置を示す。すなわち、噴射流１６は、互いに極めて接近
したオリフィス間隔で、たとえば直径１.５ｍｍのオリ
フィスが７.４ｍｍずつのオリフィス中心間間隔ｅで、
且つ図に模式的に破線１７で示すオリフィスの第一列か
ら充分大きな距離で噴射され、その結果噴射流は該オリ
フィスの第一列で混合し連続層を形成する。一方、図２
ｂに示す本発明による場合には、遠心機の穿孔周縁面の
高さで噴射流の最大の独立性を保全する努力を行ない、
その結果、送風リング中のオリフィスをより低くするこ
とができ、且つ放射に際して最大の速度が達成され、そ
れによりより強力な噴射流を生ずる配置である遠心機の
穿孔面のオリフィスの第一列に極めて近接して放射され
る。更に、オリフィス間隔を著しく離す（たとえば、
２.５ｍｍのオリフィス直径の場合オリフィス中心間間
隔ｅ’が２５ｍｍに配置する）ことにより噴射流が合流
するのをほぼ６０ｍｍ先とし、従って図２ｂに模式的に
線１８で示すように遠心機穿孔面の最下列オリフィスの
高さでもまだ噴射流は独立している。一方、この独立性
は誘導器１９（図２ｂ）近くで消失し、そこから連続的
な層となる。図２ａおよび図２ｂにおいて、噴射流は非
常に小さい点状の供給源から放出されているものとして
模式的に示されているが、実際には、噴射流は数ミリメ
ートル角の断面をもつ供給源から発せられている。それ
にも拘らず、本発明の極めて重要な点は２つの噴射流の
合流点に関することである限り、且つこの合流位置が噴
射流放射領域から離れた位置にある限り、この発生源の
近似は軸線Ａに関して軸方向の対称性を許容できる噴射
流が発生源Ｓから得られる線図を示す図３から分かるよ
うに何の問題もない。流体力学の科学が教示するよう
に、この噴射流は三つの領域、噴射流境界線すなわちゼ
ロ速度の点の位置により規定される初期錐形領域２０、
中間領域２１および主領域２２からなる。主領域２２で
は漸近線２３により境界線は定められるので、この領域
の噴射流は発生源Ｓにおける点に同化する軸線Ａ上の点
に頂点をもつ角度αの軸線Ａの円錐と同一と見なされ
る。本発明による意味内でのαは噴射流の分岐角度とし
て定義され、問題とする噴射流の最大速度は発生源Ｓの
高さで軸線Ａ上で測定した速度であり、二つの隣接する
噴射流はそれら噴射流それぞれの境界線が交差した時に
合流したと考えられる。本発明による送風リングは、図
４〜図６に模式的に示す種々の実施態様により試験し
た。図４は底部壁に一連の明確なオリフィス２５が穿孔
され且つ長方形断面をもつ簡単な筒体２４により構成さ
れる穿孔環状管型のリングを示す。後記表Iに記載のＣ
１およびＣ２はこの最初の型に相当する。図５ａおよび
５ｂは、複数ノズルをもつリング、より正確には断面５
ｂ上で見ることができるように２個のノズルをもつリン
グを示す。各噴射流は管２７に備えられる個々のノズル
２６により同じように生成される。先の場合とは異なつ
て２個のノズルの各グループは従って独立している。後
記表Iに記載のＣ４およびＣ５はこの型に対応する。

【００１７】最後に、図６は図４の実施態様から派生し
た別の実施態様を示し、この図６の実施態様では各オリ
フィスすなわち孔に向合つてニツプル２８が取付けられ
ている。リングＣ３はこの図６の型により構成されてい
る。試験したリングの特性を下記表I掲げる：表１型孔の数中心間距離(ｍｍ) 穿孔(ｍｍ) リング(ｍｍ) Ｃ１２９０７．４３１．５６８６Ｃ２８６２５２．５６８６Ｃ３８６２５２．５６８６Ｃ４８６２５２．５６８６Ｃ５４３５０．１３６８６リングＣ１は米国特許第２,９９１,５０７号明細書の教
示による標準リングである。リングＣ２は、上記リング
Ｃ１とはもつぱらオリフィス間の間隔が大きい点で異な
るが、リングＣのオリフィスの直径が大きいためにリン
グＣ２のオリフィス間隔の増大巾は一部相殺されてい
る。リングＣ３は、オリフィスがリングに溶接されたス
テンレス鋼製または完全に別の材料である非強磁性金属
製ニツプルで置き換えられている以外はＣ２のリングに
準拠するものであるが、穿孔された環状管の場合には噴
射流の誘導は精々リングの管の壁厚に相当する線上で行
なうことができるのに過ぎないのに、該ニツプルは少な
くとも１０ｍｍ程度の線上で噴射流を誘導する利点があ
る。その上、ニツプルを使用すれば、噴射流に軽度の傾
斜を賦与することが極めて容易であり、遠心機の軸に平
行ではない噴射流の方向を賦与することができる。最後
に、Ｃ４とＣ５とのリングは等距離に配列された一連の
ノズルにより構成されたリングである。

【００１８】以下の記載に対して特に異なる旨の指示が
なければ全試験は仏国特許願第１,１８２,９１７号明細
書に教示に基づく穿孔オリフィス分布を備えた直径６０
０ｍｍの遠心機を使用し、且つ欧州特許願第９１,８６
６号明細書記載の操作条件、特にガラス組成に関する操
作条件を使用して行つた。環状バーナは、バーナリツプ
部における温度が１４３０℃〜１４５０℃程度の温度の
噴射流を生成した。繊維の繊度（ファインネス）は繊維
５ｇ当たりのミクロネール（Ｆ）[micronaire(F)]値に
より決定される。「繊度指数（fineness index）」とも
呼ばれるミクロネール尺度は、未サイズ処理のマツトか
ら抽出された所定量の繊維が気体、通常は空気または窒
素ガスの所定の圧力を掛けた時の空気力学的圧力降下の
大きさによる比表面積を説明するものである。この尺度
は鉱物繊維の製造用単位の中で一般的のものであり、規
格化（DIN 53941または ASTM D 1448）されていて、こ
の尺度は「ミクロネール装置」と呼ばれる装置を使用し
て測定される。本発明による試験は、シェフィールド
（SFEFFIELD）FAM 60 P型機械を用いて行なつた。この
機械は、加圧下の空気（または窒素）用流入管、その加
圧の調整バルブ、流量計、底部にガス流入管を有する垂
直軸を備えた円筒形チャンバを備える。秤量した繊維
（大抵の場合５ｇ以下０.０１ｇ）を検量ずみ栓状物（p
lug）に圧縮し、ガス（前記空気）を放出させる。繊維
の栓状物への圧縮試験（tamping test）開始前に、予備
試験により空気の放出流量は常に同じ所定の値に調整で
きる。ミクロネールすなわち繊度指数の測定は、繊維を
所定の場所に置いた時の標準化流量計の読みを記録する
ことからなる。同じ圧力降下範囲内に操作するためには
直径が小さくなると供試繊維の重量を減少させることに
より適合させることが必要である。従って、流量結果と
同時に供試繊維の量を記載することが必要である。繊維
が細いほどガス（空気）流通過に抵抗する繊維の能力、
および繊維の相関する熱絶縁性は大きくなり、それ故ミ
クロネールは小さくなるであろうと云うことに注目すべ
きである。第一段階では、これらの試験は、機械的強度
の要求が少なくとも熱絶縁性に関する要求と同様に重要
である重質製品の製造の場合に行なつた。その場合、試
験は、バーナレベルでの動圧が３２５００Ｐａ、遠心機
回転速度１４５０回転／分で行い、５ｇ当たり４ミクロ
ネールの繊維を生成した。得られた製品の密度は、８４
ｋｇ／ｍ³で、結合剤含有量は６.８％であつた。

【００１９】

【表１】

【００２０】上記の表において、タワミは、長辺の両端
を単に保持した１.２０ｍのパネルの落ち込みを表して
おり、表の下列の製品ほど取り付けの楽な剛性パネルに
似た振る舞いをする。“引裂き強さ（ｄｍ²当りのニュ
ートン）”は、製品のストリップ１ｄｍ²を引裂くこと
に要する力を表す。圧縮値(キロパスカル)は、製品の厚
さを１／４まで圧縮することに要する圧力を表す。２４
℃で測定されたラムダ熱伝導率は、メートルおよび摂氏
温度当りのワット数(ｗ／ｍ℃)で表される。最後に、分
布は、測定された表面質量が全体の１０％を測定して得
られた(今回は２２７０ｇ／ｍ^２で、許容厚さ２７ｍｍ
の)平均表面質量に等しかった測定の割合を表してお
り、各測定は、製品の縦方向のストリップに対して行わ
れ、製品を元が幅に戻るためには、八つのストリップが
必要であった。図７は、分布に関する知見を視覚化する
ことにより明確にすることができる。この場合にも製品
は八つの縦ストリップに切り分けられて各表面質量が測
定された。グラフ中に破線で表されているのはＣ１型リ
ングにより得られた製品である。また、連続線で表され
ているのはＣ３型リングにより得られた製品である。本
発明によるリングを用いた方が、各ストリップ間の不規
則性が少ないことが表されている。前出の表から明らか
なように、多くの場合に、本発明による（Ｃ２からＣ４
の）リングは従来のリングで得られる測定値と少なくと
も同じ測定値を与え、特に引裂き強さおよびタワミの数
値に関して、ニップルを有する（Ｃ３）リングにより非
常に良好な結果が得られた。一方、遠心機のかなり下ま
で噴射流が独立しているＣ５リングで得られた結果は思
わしくなかった。本発明による製品の別の重要な点は、
ホワイトスポットの著しい減少であり、サイズ処理のよ
り均一な性質を示すことである。従って、本発明を実施
することにより、比較的短いタフトで繊維円環体の切断
効果を得ることができることは明らかである。

【００２１】第二段階では、試験は、１９００ｒｐｍの
遠心放射に対して４５５００Ｐａのバーナレベルの動圧
力をかけて得られた軽重量製品に関するものであった。
表面質量８８０ｇ／ｍ²、密度１１ｋｇ／ｍ³、ミクロネ
イルＦ／５ｇは３.０、およびフェノールホルムアルデ
ヒド結合剤含量は４.５％である。この型の製品は、一
般にロールの形態で流通し、垂直の壁または屋根裏の絶
縁に使用される。表III リング Ω ＲＴＲＥラムダ熱伝導率分布 (ｍ³／ｈ) （ｇｆ／ｇ）（Ｔ．６）（％）Ｃ１４８０２５０１３９４５．８９４Ｃ２６０２２６５１３９４５．３８８Ｃ２３３４２６６１３８４５．１８１Ｃ３５５７２４６１３８４５．８９４Ｃ３３１７２６０１３８４５．２９１Ｃ４２３２１４０４５．８８８Ｃ５２２８１３１上表において、ＲＴは、ここでグラム当りのグラム−力
で表現した牽引下での抵抗性、つまり二つのジョウ（ja
w）で両端が保持された試験片を破壊するのに必要とさ
れる力を表している。ＲＥは、要因６(factor 6)により
圧縮した製品の（パーセントで表した）厚さの回復力を
表しており、１００という値は製品の公称厚さを表し、
実際の厚さではないので、本発明で１００を越える値が
得られたのである。熱伝導率および分布は先の例と同一
である。

【００２２】上表に示した測定値は、送風リング上での
送風リングの非常に僅かな影響を表しているように見え
る。しかし、噴射流が５０ｍｍまで離れた位置から発射
され、従って、誘導器の遥か下でだけ一緒になるリング
を除いて、全てのリングの測定値が満足すべきものであ
ることは注目に値する。さらに、本発明による製品はホ
ワイトスポットの数の顕著な減少を示した。しかし、軽
重量製品の場合には、たとえ閣下が明確には改良されて
いないとしても、好ましい効果を明確に示している。さ
らに大変好都合なことに、製品は、先例と比べて僅かに
操作パラメータを改変するだけで、同一の製造ラインで
得られる。従って、重重量製品の場合に見いだされた改
善により、ラインの価値が実質的に高められる。最後
に、本発明によるこれらのリングは、種々の気体の引伸
条件、例えば約８００℃の引伸気体温度、約５０ｍ／ｓ
の引伸気体流の速度を含む非常に良好な条件下でその際
遠心機は気体流による引伸の相対的な減少を補うため
に、前述の先行例に比べていくらか小さいオリフィスを
備えているものを使用することができることを再記す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】内部遠心放射による繊維の引伸および、上昇し
た温度および速度の気流による引伸のための装置に含ま
れる、全ての主要構成要素の模式的横断面図である。

【図２】ａは、米国特許第 2,991,507 号明細書による
送風リングの原理のダイアグラムを示し、ｂは本発明に
よる送風リングの原理のダイアグラムを示すものであ
る。

【図３】気体噴射流のダイアグラムである。

【図４】穴の開けられた環状管型のリングの横断面図で
ある。

【図５】ａは、ノズル付きリングの横断面図であり、ｂ
は、ａ中の線分５ｂ−５ｂにおける縦面図である。

【図６】ニップルを有するリングの部分図である。

【図７】製品の横断の分布を示す横断面図である。

【符号の説明】

１遠心機８フィラメント９環状バーナ１４環状誘導器１５送風リング１７噴射流の交点の高さ１８遠心機周縁面のオリフィスの最下列の高さ１９環状誘導器２５オリフィス２６ノズル２７管２８ニップルｅ’ オリフィス中心間の距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フランシス・モスニエフランス国、60580 コイ・ラ・フォレ、シュマン・ドュ・クロシエ 14 (56)参考文献特開昭59−223246（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−87827（ＪＰ，Ａ) 米国特許4303430（ＵＳ，Ａ) 米国特許4302234（ＵＳ，Ａ) 米国特許3785791（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03B 37/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】引伸可能状態にあるガラスまたは他の熱
可塑性物質からなる被繊維化材料を内部遠心機を経て非
常に多数のオリフィスが穿孔された周縁面を備えた、実
質上垂直な軸の周りに回転する遠心機内に注入し、該オ
リフィスから被繊維化材料をフィラメントの形態で放出
し、フィラメントをフィラメントが放出された方向を横
切り且つ遠心機の周縁面に沿つて向けられた該遠心機を
囲む環状バーナから放出された上昇した温度と速度の気
体引伸流により繊維に引伸し、生成した繊維を該上昇し
た温度と速度の気体引伸流に同伴して運び、また環状遠
心機の外側に同軸に設置された手段から噴射された、上
記上昇した温度と速度の気体引伸流を包囲する冷気体層
によりその方向を制御することを包含するガラスまたは
他の熱可塑性材料からの繊維形成方法において、該冷気体層が遠心機周縁面オリフィス穿孔高さ全面に亘
つて独立した複数分岐噴射流を形成し、遠心機周縁面の
オリフィスの最下列を少し過ぎた後で合流することを特
徴とする、ガラスまたは他の熱可塑性材料からの繊維形
成方法。
【請求項２】独立した分岐噴射流がオリフィスの最下
列のほぼ２０ｍｍ下で合流する、請求項１記載の方法。
【請求項３】分岐噴射流の射出速度が２５０ｍ／秒を
越える速度である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】分岐噴射流がゼロ以外の水平速度分力に
より射出される、請求項１〜３のいずれか１項記載の方
法。
【請求項５】実質上垂直な回転軸の周りに回転でき、
非常に多数のオリフィスが穿孔された周縁面をもつ遠心
機と同軸の、ガラスまたは他の熱可塑性溶融材料からな
る被繊維化溶融材料放出内部遠心機を備えた、被繊維化
材料フィラメント放出用遠心機；遠心機の同軸上部に設置された、フィラメント引伸用上
昇した温度と速度の気体引伸流放出環状バーナ；および
環状バーナの外側に該バーナと同軸に設置された、気体
引伸流を包囲しその方向を制御する冷気体流送風リング
を備えてなる、ガラスまたは他の熱可塑性材料からの繊
維形成装置において、該送風リングが独立した複数個の分岐気体噴射流発生要
素をｄ＝２・ｈ・ｔａｎα （式中、αは分岐気体噴射流の分岐角度を示し、ｈは分
岐気体噴射流発生要素の底面と周縁面オリフィス最下列
間距離の１〜２倍の距離を示す）の間隔で設けてなり、且つ各分岐気体噴射流が遠心機周
縁面の穿孔高さ全面に亘つて独立した複数分岐気体噴射
流を形成するのに充分な位置まで分岐気体噴射流発生要
素の底面を下げて設置してなることを特徴とする、繊維
形成装置。
【請求項６】ｈが、分岐気体噴射流発生要素の底面と
周縁面オリフィス最下列間の高さをほぼ２０ｍｍだけ越
えた距離である、請求項５記載の装置。
【請求項７】送風リングが穿孔された管状リングから
なる、請求項５または６記載の装置。
【請求項８】送風リングがニツプルの取り付けられた
管状リングにより構成される、請求項５または６記載の
装置。
【請求項９】送風リングが一連のノズルにより構成さ
れる、請求項５または６記載の装置。