JP3348788B2

JP3348788B2 - 繊維製品の製造方法および製造装置

Info

Publication number: JP3348788B2
Application number: JP50023394A
Authority: JP
Inventors: ニエミネン，ヨルマ
Original assignee: メッツォペーパーインコーポレイテッド
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: DE69306229T2; EP0601142B1; FI94325C; EP0601142A1; DE69306229D1; CA2114213A1; JPH06509529A; ES2095052T3; FI922421A; WO1993024290A1; DK0601142T3; FI94325B; ATE145578T1; FI922421A0

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、繊維製品製造のための添付の請求範囲10の
前提項において述べられた装置と、さらに、繊維製品の
製造のための添付の請求範囲１の前提項に述べた方法に
関するものである。

国際公開No.WO 82/03359は、溶融および硬化時に、
たがいに繊維を接着する、熱により接着可能な結合材繊
維を木繊維とより合わせられた木繊維から成形可能なマ
ットを製造するための方法を開示している。このマット
は、いわゆる空気の流れによる可動ベルトにおける乾式
法を用いて形成されるもので、空気の流れはベルト上に
繊維を運搬し、マットを通過する。次に炉を通過させる
ことによるこのように形成されたマットの接着工程が続
き、炉は熱可塑性プラスチック材料から成る結合材繊維
を軟化させ、木繊維を互いに接着するための接着性状態
に導くのに充分な高さの温度を有している。

上述の方法は、作業や環境の安全性に鑑みて危険性の
ない結合材を用いたマットの製造が可能であるばかりで
なく、結合材繊維の熱可塑特性をかかる繊維の再軟化に
使用することができ、それによってマットは再整形さ
れ、次いで、再整形された形状でマットを硬化させるよ
う前記繊維を導くための冷却を受けるので、熱を用いる
ことによって所望の形状に続いて成形することができる
製品を容易に製造するために使用することができる。

繊維製品の製造のために、木繊維や植物を源とする他
のセルロース繊維を利用することは、豊富に利用するこ
とができ、材料として取扱いが快適で、健康を害さな
い、再生利用可能な天然素材が問題である場合には、魅
力的である。これらの繊維から製造される繊維質マット
は効果的な断熱材でもある。しかしながら、これは前述
の工程を利用すべき場合には、製品の製造に関して問題
を引起こす特性となる。炉内で製品を処理する場合に
は、繊維を接着するために、マット形の製品の内部にも
熱が通るよう、炉をかなり長いものにすることが必要で
ある。かなりの厚さの製品を作ることが目的である場合
には、炉を離れたときにマットの中央部においても適切
にマットを接着するためには、過度に長い炉を作ること
が必要となろう。代りに温度を大きく上昇させることも
考えられるが、これは、その中に含まれている熱可塑性
繊維が溶融するため、または繊維を接着させることがで
きない球状滴として完全に溶解するため、マットがばら
ばらになり、製品の表面構造の損傷を導く。上記の工程
は、エネルギ消費の面でも実現の可能性がないことは明
白である。

本発明の目的は、上記の短所を取除き、優れた断熱能
力を有する非常に厚い繊維質マットを作るために、木繊
維を利用することができる装置および方法を提供するこ
とである。この目的を達成するために、本発明の方法は
まず第一に、添付の請求項１の特徴項に述べられたこと
によって特徴づけられる。植物を源とするセルロース繊
維とより合わせられた、熱によって接着可能な結合材繊
維を加熱し、繊維を運搬する空気の流れの中においてす
でに、空気の流れの温度を充分に高くすることによっ
て、繊維を結合状態に導く場合には、繊維の断熱特性に
は問題が生じない。熱によって接着可能な結合材繊維
は、マットの製造段階においてすでに木繊維を互いに接
着している。実際のところ、このことによってマットの
中に結合する新しい繊維を、マット製造の現場で、予め
形成されたマットの上面に、所望の量だけ付着させるこ
とが基本的には可能であるので、非常に厚いマットの製
造ですら容易となる。

添付の従属請求項２〜９は、本発明の方法の他の好適
な実施例を開示している。たとえば、マットな製造後に
おいてもさらに成形可能な状態にあるので、空気の流れ
の適用によって所望の程度に圧縮することができる。そ
の後の処理において、健康を害さない量まで最大限に該
製品を用いるということを考慮し、建築用断熱材の中に
好適に成形される。

本発明の装置は、また添付の請求項10の特徴項におい
て述べられたことにより特徴づけられる。マットは搬送
プラットホーム上のエアチャンバ内で形成されるが、こ
のエア・チャンバには、結合材繊維を、エア・チャンバ
内ですでに接着性のある状態にまで加熱するためのヒー
タからの通風ダクトがある。したがって、この装置は、
製品を熱によって接着するための長い炉を必要としな
い。添付の従属請求項11〜14は、本発明の装置に関する
代りとなる他の好適な実施例を開示している。

本発明について、添付の図面を参照し、以下の説明で
詳細に説明する。

図１は、本発明の装置に含まれるマット形成集合体の
側断面図であり、図２は、図１に示された集合体の横断面図であり、図３は、最終製品の一例の断面図を示しており、図４は、図１に示した集合体に含まれる細部の拡大図
であり、図５は、全体装置に関する稼働原理を概略的に示して
いる。

図１は、繊維の供給機構11を含む、マット形成集合体
を示している。この供給機構は、空気の流れにより、繊
維を導くための、それ自体では既知の垂直装置11a、ま
たは、入口端部に、繊維のそれ自体では既知の前処理手
段が装備されている、水平コンベヤ11bのいずれかを有
することができる。供給機構11の底部端部には、表面上
に密な模様をなしてびょうを有する供給ロール２が装備
されている。供給ロール２の表面に対向しているのは、
第１空気通路３の端部の水平な狭いスリットオリフィス
である。このスリットオリフィスの下に、第２空気通路
４のための入口が配置されており、その底部壁と供給ロ
ール２の表面の間にくびれ点が形成されている。このく
びれ点の下流に、斜め下方に傾いて広がっていくエア・
チャンバ６があり、その下方端部は、空気透過性の形成
プラットホーム１で塞がれている。形成プラットホーム
１の反対側には、捕集室10がある。

形成プラットホーム１は、継目なしベルトから形成さ
れ、シリンダを取囲み広がっており、チャンバ６を横断
するように取付けられている。チャンバ６の下流側で、
前記形成プラットホームは第２エア・チャンバ８を横切
っており、第２エア・チャンバの底部表面をなしてい
る。

第１空気通路３の入口端部には、ダクト６の全幅を横
切る均一な空気の流れを作るための、相互に平行なファ
ン12が装備されている。これらのファン12は、図２にお
いて断続線で示されている。第２空気通路４の入口端部
として働くダクトにもファン13が装備され、これは、前
記第２空気通路４の中に、ヒータ７によって加熱された
空気を吹きこむように取付けられている。ヒータ７は、
たとえば従来のガスバーナとすることが可能である。

この装置のマット形成工程は、セルロース繊維と、熱
によって接着可能な結合材繊維の混合物が供給ロール２
の方に供給機構により送られるようになっている。図４
は続くマット形成工程をより詳細に示すものである。回
転供給ロール２は、繊維をピックアップし、さらに運搬
するための、供給ロールの最外部の層として図４に示さ
れているびょう2aを含んでいる。次いで、供給ロールの
回転方向において、繊維は、第１空気通路３の端部に位
置し、前記ロールの幅を横切って延びている水平なスリ
ットオリフィス3aの作動範囲に到達する。スリットオリ
フィスから放出する高速の空気の流れA1が、供給ロール
２から繊維を解き放す一方、上記入口4aの底部壁と供給
ロール２の表面の間のくびれ点2b内に、第２空気通路４
の入口4aを横切って該繊維を運搬する。くびれ点を過ぎ
ると、繊維は完全に供給ロール２から解放され、繊維の
進行方向に延びた断面を有し、一定で製造すべきマット
の幅に一致している幅を有する空気チャンバ６内に進
む。このチャンバの開きまたは拡がりは、供給ロール２
の軸方向に、すなわち製造されるマットの横方向に延び
る前部壁面と後部壁面が互いに離れていくようにして達
成される。

前記第２空気通路４は、前記入口4a内に空気の流れA2
として空気を送り込むために使用される。この第２空気
の流れA2の温度は、前記第１空気通路３を介して供給さ
れる前記第１空気の流れA1の温度よりも高い。くびれ点
2bによって生じる噴出効果の結果として、この空気の流
れA2は空気の流れA1内に合流し、これと混合しエア・チ
ャンバ６の出口端部に繊維を運搬する空気の流れＡとな
る。この、より高温の空気の流れA2の供給速度は、エア
・チャンバ６において繊維を運搬する空気の流れＡの温
度が、熱可塑性繊維の表面の軟化のように、マット内に
繊維を接着することが可能となるまで、セルロース繊維
と混合される熱によって接着可能な結合材繊維の表面に
変化を充分に起こすことができるようなものとする。こ
れらの結合材繊維は、裸の状態で空気の流れ中を移動す
るので、空気の作用をかなり受ける。エア・チャンバ６
の出口または後端部は形成プラットホーム１によって塞
がれており、この形成プラットホーム１は該チャンバを
横切っており、ウーブンワイヤフェルトまたは同様の空
気透過性の平坦な材料のものとすることができる。コン
ベアの入口、すなわちエア・チャンバ前部壁の下流で、
底部を打つ繊維が、速やかに接着されたマットを作り上
げ、厚さが連続的に増加している、全く同じように接着
されたマットがその上に積まれてゆく。結果的に生じた
マットは実際のところ多孔質であるので、前記空気の流
れＡは、マットおよびその下の前記形成プラットホーム
１を通過し、反対側の捕集チャンバ10内に進む。

図１はマットの次の工程を示している。形成プラット
ホーム１の移動方向のチャンバ６の下流に、パッキング
シリンダ14が取付けられており、このパッキングシリン
ダの形成プラットホーム１からの距離は、調整可能とな
っている。このパッキングシリンダは、形成プラットホ
ーム１の運搬方向に、エア・チャンバからの空気がマッ
ト上部から通過することを防止している。このパッキン
グシリンダの下流では、前記形成プラットホーム１が、
形成プラットホーム１上に置かれた第２エア・チャンバ
８内にマットを運ぶ。エア・チャンバ８の上端部には、
空気通路９が設けられている。第２エア・チャンバ８
は、空気通路９から供給される空気の流れの方向におい
て、形成プラットホーム１に向かって拡がったまたは開
いた形状となっている、すなわち形成プラットホームの
入口および出口側に位置したチャンバ壁は互いに離れて
いっている。たとえば、該チャンバ内に供給された空気
の流れＢの圧力は、マットの密度に対して所望の値を与
えるために、所望の程度にまでマットをさらに圧縮する
ために適用することができる。したがって、空気の流れ
は多孔性マットおよび下方よりそれを支えている形成プ
ラットホーム１を介して、反対側に位置した第２集合チ
ャンバ15内に送られる。したがって、第２エア・チャン
バ８内に供給される前記空気の流れＢは、たとえば熱可
塑性結合材繊維が、変形が永久的なものとなるように、
所望の密度にまでマットを整形または成形するためにマ
ットの変形が行える接着性のある軟化した状態が持続す
るような温度を有している。第２チャンバ８の下流で
は、接着されたマット形製品を、さらに加工を行うため
に先に運搬するために、マットは形成プラットホーム１
からコンベア16上に移される。

特に低密度の製品が所望の場合には、第２エア・チャ
ンバ８によって行われる追加の処理を省くことができ
る。製品の密度は、エア・チャンバ６の中を進行する空
気流Ａの流速によって、マット形成操作の段階ですでに
制御することも可能で、前記流速は、マット構成物内に
繊維が向かう力を命じている。

図５は、本発明における空気の流れに関する１つの可
能な配置を概略的に示している。空気の流れは、マット
形成空気の流れまたは捕集チャンバ10に到達する流れＡ
が第１空気通路３内にファン12によって送られるように
循環される。この間に、空気の流れは、スリットオリフ
ィス3aを介して空気通路３から放出する第１空気の流れ
A1の温度が、結合材繊維を結合状態に導くことができる
温度以下となる程度まで冷却する時間を有している。し
たがって、この空気の流れA1は供給ロール２からの繊維
の解放に役立つだけである。しかしながら、これは予熱
の供給に用いることができ、それによって空気通路４か
ら放出する空気の流れA2を特に高い温度とする必要はな
い。空気通路４は、第２エア・チャンバ８に接続した空
気通路９のために分岐しており、この空気通路によって
ファンによって送り出された加熱された空気の流れA1の
一部が、マットの次の処理を行う空気の流れＢとして抜
き取られる。これはまた、次の処理において前記空気の
流れＢの温度が充分に高いことを保証するもので、また
該空気通路は、加熱された空気の流れを含むだけの空気
通路４を源としているので、その温度は実際のところ、
エア・チャンバ６の温度よりも高い。しかしながら、こ
の空気は、結合材繊維の状態においては、断熱材として
働くセルロース繊維に取囲まれているので、たとえば熱
可塑性繊維の溶融のような過度に大きな変化を引起こさ
ず、他方、単位面積あたりの空気の流速は、チャンバ８
の大きさのために非常に低く維持される。

形成プラットホーム１の他方側にある第２捕集室15に
受入れられた空気の流れＢは循環し、空気通路18により
ヒータ７に戻る。チャンバ８も、チャンバ６からマット
とともに運ばれた空気を受入れる。この空気は捕集室15
を通過し、ヒータ７に流れる排気と合流する。空気の平
衡を維持するために、第１空気通路３中を進行する空気
の一部がダクト17を通って送り出される。これは、ヒー
タ７に、循環空気のみならず、外部から補給空気も送込
むことによって補われる。空気をダクト17からヒータ７
まで循環させることもできるが、この循環の程度は、マ
ット製造工程時に空気中に蓄積する不純物によって決定
される。

さらに図５は、所望のとおりに空気の流れの温度を設
定するための、通常の計測および制御装置を示してい
る。

本発明に従った方法は、上記の装置に限定されるもの
ではなく、その基本原理は以下のようにまとめることが
できる。

ａ）セルロース繊維と、熱によって接着可能な繊維とを
適切な割合で混合する。

ｂ）セルロース繊維と、熱によって接着可能な繊維を気
体媒体流に導き、該媒体中に均一に分布する混合物を形
成。

ｃ）熱によって接着可能な繊維を、該繊維とセルロース
繊維の間で接着を形成することが可能となる結合状態に
導く範囲にまで、気体媒体の温度を上昇させる。

ｄ）セルロース繊維と、該セルロース繊維とより合わさ
れ、結合状態にある熱によって接着可能な繊維から、気
体媒体によって適切な形成支持体上においてマットを形
成する。

図３は、本発明に従って製造された約18〜25kg/m³の
密度を有する可撓性マットを用いて作られた好適な１つ
の繊維製品を示している。この製品は、平らな剛性建築
用部材５を含み、該部材において、マットは外部被覆5a
と内部被覆5eの間の断熱材となる層5cとして用いられて
いる。この層5cは、層の厚みが10〜20cmとなるように複
数の積層マットから作ることも可能である。図３に示し
た例においては、外部被覆に面した断熱層5cの表面に
は、不織布製の風防、および外部被覆と風防の間に通風
用間隙が設けられている。したがって、内部被覆に面し
た側には蒸気遮断シート5dが設けられており、これは断
熱層5cの表面に積層されたプラスチックシートまたはフ
ィルムを含むことができる。蒸気遮断シート5dは、石膏
ボード製の内部被覆5eで覆われている。

また本発明に従って製造されるマットについて、他の
最終製品の形状も考えることが可能である。したがっ
て、断熱マットの密度よりも高い密度を有するマットが
問題になる場合、かかるマットをチップボードと同様に
使用することが可能である。マットとしての利用に適し
た原材料には、植物をベースとしたセルロース繊維が全
て含まれ、特に機械的に製造されたパルプのような木本
植物をベースとした繊維が含まれる。したがってマット
の密度は、繊維を打つ度合いの選択によって制御するこ
とが可能である。また繊維は種々の木材をその源とする
ことが可能であるが、ヤナギやヤマナラシのようなSali
caceae（ヤナギ）科の樹木より得た繊維が、より合わせ
が容易に行える長さであるため、特に好ましい。他の原
料としては、単独または木繊維との混合物として木綿や
ジュートも使用可能である。

熱により接着可能な結合材繊維としては、たとえばポ
リエチレンやポリエステルのような、熱可塑性重合体を
含むことができる。また、低温において軟化する重合体
から成る部材を含むコンジュゲート繊維を利用すること
も可能である。エア・チャンバ６内を流れる空気の流れ
Ａの温度は、結合材繊維材料の軟化点に従って設定する
ことができ、繊維の表面が、接着性または粘着性のある
状態に軟化するこの点は、最も一般的に使用される熱可
塑性重合体材料の場合、100゜〜200゜の範囲内である。
熱によって接着可能な繊維としては、フェノールベース
の繊維のような、熱による構造上の変化により結合する
タイプの繊維は全て含むことができる。マットの構造
は、結合材繊維とセルロース繊維の比率の選択により制
御することも可能であるが、製品の構造のための基本原
料は、植物ベースのセルロース繊維であり、通常はこれ
がマットの全質量の大半を構成している。

本発明の装置は、ポリエステル繊維のみならず、トウ
ヒをベースとした木繊維からも種々のマットを製造する
場合に使用されてきた。エア・チャンバ上流の空気の流
れの流速は、この場合、42m/sで、供給ロール２の表面
速度は約10m/s低いものであった。結合材繊維として使
用されるポリエステル繊維は、供給される繊維の全量の
15〜20％であった。製造されたマットの重量は、単位面
積あたり40g/m²〜3000g/m²の範囲にあり、40g/m²という
重量は紙織物の重さである。したがって本発明は、薄い
製品の製造にも適用可能であり、マットが支持体上で形
成される場合、同時に接着を行うこともできるという利
点がある。得られた密度は、18kg/m³から400g/m³の範囲
であり、18kg/m³の密度は主に、断熱材として用いられ
ているガラスウールやロックウールに関するものであ
り、400g/m³はチップボードに関するものである。

結果的に生じた製品は、植物ベースのセルロース繊維
は熱伝達係数が低く、かかる繊維は断熱目的に適した毳
だったマットを製造することができる優れた断熱性を有
している。

さらに結果的に生じたマットは、いくつかの特性を改
善するためにさらに処理を加えることができる。たとえ
ば該マットに防炎、防カビ処理を施すこともできる。マ
ット形成のために供給される繊維に、かかる処理を施す
こともできる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気体媒体の流れ（Ａ）が、進行する形成プ
ラットホーム（１）上において植物ベースのセルロース
繊維からマットを形成するために使用され、該マット
は、セルロース繊維とより合わされた熱によって接着可
能な結合材繊維によって、熱の作用を通して結合状態に
導かれた場合に結合され、前記結合材繊維が、マットに
おいて互いにセルロース繊維を接着する、繊維製品を作
るための方法であり、前記流れの温度を充分に高く設定
することにより、セルロース繊維とより合わされた熱に
よって接着可能な結合材繊維に、形成プラットホーム
（１）上に繊維を運搬する前記流れ（Ａ）の中ですでに
結合材繊維を結合状態に導く熱を加えることを特徴とす
る繊維製品を作るための方法。
【請求項２】繊維が気体媒体の流れ（Ａ）内に、供給ロ
ール（２）などにより搬送され、該繊維が気体媒体の第
１の流れ（A1）により供給ロール（２）などから解放さ
れ、その後、前記第１の流れ（A1）は、より高温の気体
媒体の第２の流れ（A2）により補充され、その結果とし
て前記第１および第２の流れ（A1,A2）により生じた気
体媒体の混合流（Ａ）の温度が上昇し、結合材繊維が結
合状態に導かれることを特徴とする請求項１記載の方
法。
【請求項３】形成プラットホーム（１）上において、気
体媒体の流れ（Ａ）により前記マットが形成された後
に、気体媒体の流れ（Ｂ）をマットに通すことによっ
て、さらに前記マットが処理され、前記マットは気体媒
体の流れの方向の反対側から支持されることを特徴とす
る請求項１または２記載の方法。
【請求項４】前記追加の処理は、気体媒体の流れ（Ｂ）
により生じたマットに対する圧力により、マットの密度
を高めることを含むことを特徴とする請求項３記載の方
法。
【請求項５】前記の繊維を解放する気体媒体の第１の流
れ（A1）および前記のより高温の気体媒体の第２の流れ
（A2）は、それら自身の通路（3,4）を通して供給さ
れ、それらの流れは、形成プラットホーム（１）を通過
した後、マットの形成に使用された流れ（Ａ）の一部
が、繊維を解放する流れ（A1）のための通路（３）内
に、その流れの予熱のために送込まれるように循環する
ことを特徴とする請求項2,3または４のいずれかに記載
の方法。
【請求項６】通路（４）中を進むより高温の気体媒体の
流れ（A2）の一部がマットの次の処理のために送込ま
れ、それによってその流れが、マットを通過する気体媒
体の流れ（Ｂ）の少なくとも一部を形成することを特徴
とする請求項3,4または５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】熱により接着可能な結合材繊維が熱可塑性
繊維であることを特徴とする前記請求項１〜６のいずれ
かに記載の方法。
【請求項８】結果として生じたマットが、建築部材
（５）において外側の被覆（5a）と内側の被覆（5e）の
間の断熱材（5c）として用いられることを特徴とする前
記請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】前記内部被覆（5e）として石膏ボードが用
いられることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】繊維製品を作るための装置であり、該装
置は気体媒体のためのチャンバ（６）を有し、該チャン
バは通路（3,4）が設けられた入口端部と、可動となる
ように取付けられた形成プラットホーム（１）によって
閉じられた出口端部を有し、前記装置はさらに、熱の作
用により結合状態に導かれるまで、熱により結合可能な
結合材繊維を加熱するための手段のみならず、通路（3,
4）から供給される気体媒体の流れ（ａ）により、形成
プラットホーム（１）上でマットを形成するために、植
物ベースのセルロース繊維と、熱によって接着可能な結
合材繊維をチャンバ（６）内に供給するための手段（1
1,12）を有し、前記繊維はマットにおいて互いにセルロ
ース繊維を接着し、前記装置は気体媒体のヒータ（７）
を含み、チャンバ（６）においてすでに結合材繊維を結
合状態にするよう加熱するために、該ヒータから前記チ
ャンバまで通路が延びていることを特徴とする繊維製品
を作るための装置。
【請求項１１】チャンバ（６）の入口端部に、供給ロー
ル（２）または同様のものを有した装置であり、チャン
バ（６）の入口端部には、そこから繊維を解放するため
の、前記供給ロール（２）または同様のものに対して延
びている気体媒体用第１通路（３）が設けられており、
それによってヒータと連結した上記通路（４）から形成
される気体媒体用第２の通路が、前記第１の通路（３）
の入口点（3a）の下流にある気体媒体の流れる方向の位
置において、チャンバ（６）まで延びていることを特徴
とする請求項10記載の装置。
【請求項１２】前記形成プラットホーム（１）の進行方
向に、前記チャンバ（６）の次に、好適にはこのチャン
バから出ている同一の形成プラットホーム（１）により
与えられるマット支持プラットホームを含む第２のチャ
ンバ（８）があり、前記第２のチャンバ（８）には、気
体媒体の流れ（ｂ）をマットを通過させるためのダクト
（９）が設けられていることを特徴とする請求項10また
は11記載の装置。
【請求項１３】気体媒体の供給方向において、前記第１
の通路（３）は、前記チャンバ（６）に対向した形成プ
ラットホーム（１）側に位置した補集チャンバ（10）と
連結していることを特徴とする請求項11または12に記載
の装置。
【請求項１４】ヒータ（７）とチャンバ（６）の間の前
記通路（４）は、前記第２チャンバ（８）に接続した通
路（９）に対して分岐していることを特徴とする請求項
12または13記載の装置。