JP4927547B2 - 鉱物繊維をベースとする断熱パネル、その製造方法及び利用 - Google Patents

Description

本発明は、グラスファイバー、グラスウール、ロックウール、などの鉱物繊維をベースとする断熱パネル、及びそのような断熱パネルを製造する方法に関する。以下では、簡単のために主としてグラスファイバー・パネルについて述べる。

断熱パネルは、一般に電気設備、特に家庭用電器、例えば電気オーブン又は電子レンジ、電気冷蔵庫、湯沸かし器、空調設備、などを覆って保温するために用いられ、市場で広く用いられている。

この種のパネルは、断熱材、例えばグラスファイバー、で作られたコアを有し、それにおそらく、片面又は両面にアルミニウム・フィルムによって上張りされる。アルミニウム上張り層は、パネルを扱いやすくし、グラスファイバーから生ずるダストの中に保持し、パネルを重ねたり積んだりしたときにグラスファイバーが毛羽だってくっついてしまう危険を小さくするために設けられている。

これらのパネルは、一般に、家庭電気器具の開口部の外側に配置され、パネルのアルミニウム上張り層は一般に電気器具の外側に向いたパネル面に設けられる。一般に、これらのパネルは見えるところになく、家庭電気器具のケーシングに形成されたギャップに配置される。

一般に、家庭電気器具に組み立てられる前に、これらのパネルには固定具を収容するために、そして例えば、家庭電気器具の電気ケーブルを通すために、孔が予め形成される。

従来の断熱パネルは、主としてアルミニウム上張り層の電気的及び熱的伝導性によるいろいろな欠点がある。

具体的に言うと、しばしば電気ケーブルがこれらのパネルを通っており、パネルとケーブルが接触しているので、電気ケーブルが適切に絶縁されていない場合、電気的に導体であるアルミニウム上張り層が危険な短絡を生ずる恐れがある。又、アルミニウム上張り層は弾性的でなく、十分にフレキシブルでなく、割れるおそれもあるので、縁に切り口が出る危険もある。

さらに、グラスファイバーのコアは良い断熱材であるが、アルミニウム上張り層は熱の良導体であるから、グラスファイバーのコアとアルミニウム上張り層の間に熱的な架橋が生じてパネルの断熱特性が損なわれる。

このようなパネルを製造する従来技術では、最初に溶融ガラスを繊維化装置に入れ、そこから出てくるグラスファイバーをバインダーと混合し、コンベヤー・ベルトに載せ、空気を吸い出してからオーブンへ運び、バインダーを安定化する。

バインダーを用いる代わりに、パネル・コアでグラスファイバーを連結させるためにコンベヤー・ベルトに集められたグラスファイバーにニードル・パンチング加工を行って特別なフックを有するニードルによって機械的な連結を作り出すこともある。

いずれにしても、得られるものは、（バインダーを用いる）化学的手段によって、又は（ニードル・パンチングによる）機械的手段によって連結されたグラスファイバーのコア又はマットであり、それは恐らくロールに巻かれて次の作業段階に運ばれ、そこでアルミニウム上張り層が適当なケイ酸塩を含む接着剤を用いて固められたグラスファイバーに接着される。

次に、アルミニウム上張り層が設けられたグラスファイバーのマットはロールに巻かれ、又はカットされて半仕上がりパネルに成形され、それがさらにカットされて所望の寸法で適当な固定具やケーブルのための貫通孔を備えたものになる。

最後に、半仕上がり製品であるロール又はパネルが最終乾燥段階に送られ、アルミニウム上張り層を貼り付けるのに用いられた接着剤を乾燥させる。

断熱パネルを製造するこれらの工程は、特にアルミニウム上張り層を接着するために多数の段階が必要とされるために、長くかつ費用がかかる工程であることが明らかになった。

本発明の目的は、良い被覆保温性を有し、同時に電気的絶縁性も良好なグラスファイバーをベースとする断熱パネルを提案することによって、従来技術の欠点をなくすことである。

本発明の別の目的は、きわめてフレキシブルであり、切り傷を生ずる危険がない断熱パネルを提案することである。

本発明のさらに別の目的は、融通性があり、ユーザーにとって実用的であり、経済的かつ製造が簡単である断熱パネルを提案することである。

本発明によって、これらの目的は、添付された特許請求の範囲の独立請求項１に要約される特性を有する断熱パネルによって達成される。

本発明の別の目的は、鉱物繊維をベースとする断熱パネルを製造するための、効果的であり、速やかで、同時に経済的かつ簡単な製造方法を提案することである。

本発明によって、この目的は、製造段階が、それぞれ、添付された特許請求の範囲の請求項１３と１９に要約されている断熱パネル製造方法を用いて達成される。

本発明の最後の目的は、電気器具における、特に上述のような家庭電気器具におけるそのような断熱パネルの利用である。

本発明によるグラスファイバーをベースとする断熱パネルは、連結されたグラスファイバーのコアと、グラスファイバーのコアの少なくとも一面に結合された上張り層を含む。

本発明の特別な性質は、上張り層が織−不織布（woven-nonwoven）（WNW）、鉱物繊維、特にグラスファイバー、の織られた布、又は鉱物繊維のウエブ、を含むということである。便宜上、以下では上張り層を主に織−不織層（woven-nonwoven layer）（WNW）、と呼ぶが、これはよく“不織布（nonwoven）”とも呼ばれる。

これは、最終製品においても、製造プロセスでも、多くの利点がある。

具体的に言うと、織−不織布は、電気的にも熱的にも良い絶縁体である。その結果、パネルを通る電気ケーブルを短絡させる危険がなくなり、同時にグラスウールのコアと織−不織布の上張り層の間に温度の急激なジャンプが見られない。

さらに、WNW上張り層は、アルミニウム上張り層のパネルに比べてユーザーに良い感触を与えてパネルを扱いやすくする。

さらに、WNWはアルミニウムよりも弾性がありフレキシブルなので、パネルが扱いやすくなることに加えて、パネルの縁が割れる危険も避けられる。

本発明のその他の特徴は、純粋に非制限的な例として添付図面に示された実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことによってもっと明らかになる。

次に、本発明によるグラスファイバーをベースとする断熱パネルを製造する方法の第一の実施形態を図１によって説明する。

溶融ガラス・ペースト１が繊維化マシン２に送られ、マシン２は複数のグラスファイバー１０を生成する。

このマシンは、いわゆる内部遠心タイプのロータリー繊維化を用いており、回転対称を示すスピンナーと呼ばれるロータリー・コンポーネントに溶融物質を受け入れ、コンポーネントには複数のオリフィスがあけられていて、それを通って溶融物質が吐出され、引き伸ばす気体の流れに受け止められる。

本発明の目的には、マシンは5gの荷重の下で3乃至4.5というオーダーのマイクロネア値で特徴づけられる繊維を生成するようにセットされる。図１の実施形態では、繊維のマイクロネア値は5gの荷重の下で3乃至3.8のオーダーであることが有利である。

繊維化マシン２から出てゆくグラスファイバー１０は、スプレー・リング３を通って運ばれ、そこで一つ以上のバインダーがスプレーされ、このバインダーがグラスファイバー１０と結合してそれらの間の化学的な結合を強化する。バインダーとして、例えばポリリン酸アルミニウム塩の水溶液などの鉱物バインダーを利用することができる。

このようにして、グラスファイバーがバインダー１１と混合してスプレー装置３から出てゆき、支持層９に集められてグラスファイバーとバインダーの散在する塊１２を構成し、そこでバインダーがグラスファイバーに対する結合作用を遂行する。支持層９はテープの形をしており、それがマスター・リール９０から繰り出され、コンベヤー４によって矢印F_Aの方向に進められる。

支持層９は、織−不織布（WNW）、織られたグラスファブリック、又はグラスウエブから作られる帯である。好ましくは、支持層９はプラスチック、例えばポリエチレン及び／又はポリエステルの誘導体、をベースとする織−不織布から作られ、それに金属酸化物充填剤が場合によって添加される。

コンベヤー４の領域で、支持層９の下に吸引装置５がある。その機能は、グラスファイバーとバインダーの散在する塊１２から支持層９を通して空気を吸引することによって、グラスファイバーの粉塵を吸いだし、同時にファイバーとバインダーの湿度の最初の低減を図る。

空気を濾過することができるような重量の織−不織層で作られる支持層９を用いるおかげで、グラスファイバー１２の塊を支持層９に受け取るのと同時に空気吸引段階を実行することができると言うことを指摘しておかなければならない。従来技術におけるように、支持層９で、空気が通過することを許さない金属材料、例えばアルミニウム・フィルムを用いた場合、明らかにこの作業は不可能である。目安として、10乃至100g/m²というオーダーの重量で、空気を吸引するという機能を効果的に果たすことができる。

吸引装置５の下流、及びグラスファイバーの塊１２の下流に、プレス・ローラー６があり、その機能はグラスファイバーを最初に締め固めてほぼ一様なグラスファイバーのコア又はマット１３を支持層９上に生成することである。下方の支持層９とグラスファイバーのマット１３の間の付着は吸引装置５によって行われる吸引段階でバインダーの水分が減少することで保証される。

最終製品として両面に上張り層を有するグラスファイバー・パネルが望まれる場合、第二のマスター・リール９０’を用い、WNW布の帯９’、好ましくは第一のマスター・リール９０から繰り出される上張り層９と本質的に同じ帯がそこから繰り出される。

プレス・ローラー６の下流に、締め固められたグラスファイバーのマット１３の上に“インキング・ローラー”装置７があり、それはバインダー散布ローラーを備え、これは下にあるバットからバインダーをピックアップしてWNWの帯９’の下側にそれを拡げる。この段階で用いられるバインダーは、スプレー装置３で別の水溶液で用いられるバインダーと同じものであっても、異なるミネラル・バインダーであってもよい。

インキング・ローラー７を用いる必要は、吸引装置５の下流におけるスプレー段階でグラスファイバーに加えられるバインダーは一般に乾燥しすぎて、又は完全に乾燥して、一般に上方の支持層をグラスファイバーのマット１３に付着させることができなくなっているということによる。

インキング・ローラー７の下流に、プレス・ローラー７０があり、それが支持層９’とグラスファイバーのマット１３の間の結合を決定的なものにする。この段階で、鉱物繊維のコアは、一般に、厚さが15乃至35mmのオーダー、特に20乃至30mmのオーダー、となる。上方の支持層９’をグラスファイバーのマット１３に付着させるために、下方支持層９と上方支持層９’の間でしっかりと挟まれたグラスファイバーのマット１３が下方のコンベヤー・ベルト８０と上方のコンベヤー・ベルト８０’によって運ばれてオーブン８に進入し、そこでインキング・ローラー７によって塗布されたバインダーが乾燥され、上方支持層９’がグラスファイバーのマット１３に接着できるようになり、ファイバーの間の接着剤を安定化させる。バインダー乾燥オーブンの動作温度は100℃から200℃の間である。

最後に、下方支持層と上方支持層９，９’が接着されたグラスファイバーの層１３がロールに巻かれるか、又は直接にカットされトリミングされて、鉱物タイプのバインダーによってくっつけられ少なくとも一つの支持層９，９’に接着されたグラスファイバーの層１３から成る適当な寸法の断熱フェルトが得られる。

次に、図１の方法の変型として構成されたグラスファイバーをベースとする断熱パネルを製造する方法の第二の実施形態を図２を参照して説明する。図１の実施形態との類似性によって、すでに図１に関連して説明された同一の要素は同じ参照数字で表し、再び詳しく説明しない。

この第二の実施形態では、グラスファイバー１０は繊維化マシン２を出ていってからファイバー間の化学結合を生ずることができるバインダーと混合されない。この場合、最小量の添加剤を用いるが、その唯一の目的は、ファイバー間に化学結合を生ずることよりも、粉塵中で保持することである。一般に、防塵添加剤としてはそれ自体で公知のタイプのフォムブリン（Fomblin（登録商標））と呼ばれる添加剤が用いられる。

図２の実施形態によると、ファイバーは5gの荷重の下で3.5乃至4.5というオーダーのマイクロネア値を有し、有利である。

この時点で、グラスファイバーはまとめられてマット１１２（図２）を形成し、それをロールに巻くことができる。

グラスファイバーのマット１１２は、第一及び第二のマスター・リール９０，９０’から繰り出される二つの支持層９，９’の間で進められる。明らかに、ファイバーの片側だけに上張り層を望む場合、二つのリール９０，９０’の一方、好ましくは上方のリール９０’、を省くことができる。

リール９０，９０’の下流に、グラスファイバーのマット１１２の上と下に、支持層９，９’に張力をかけることができるカプリング・ローラー１７０，１７０’がそれぞれ設けられている。グラスファイバーのマット１１２はそれぞれの支持層９，９’と共にコンベヤー１４０によってニードル・パンチング機１０８の方へ、矢印F_Aの方向に進められる。

ニードル・パンチング機１０８は、下方支持層９の平面の下に位置する複数のフック状ニードル１８０と上方支持層９’の平面の上に位置する複数のフック状ニードル１８０’を含む。下方ニードル１８０と上方ニードル１８０’は矢印F_Vの方向に往復運動で垂直に動く。

このようにして、ニードル１８０，１８０’が、それぞれ支持層９，９’を通ってマット１１２のファイバーをお互いに及びそれぞれの支持層９，９’に結合する。その結果、ニードル・パンチング機１０８を出てゆくときには、コンパクトなグラスファイバーのマット又はコア１１３が得られ、そこではグラスファイバーが機械的に互いに結合され、下方の支持層と上方の支持層９，９’に、それぞれ、機械的に結合されている。

ニードル１８０，１８０’が通過できるような適当な重量の、有利な形では10乃至100g/m²のオーダーの重量の、織−不織布支持層を用いたことによって、ニードル・パンチング段階を直接に支持層９，９’に実行することができ、支持層９，９’をファイバーのマット１１２に結合するというその後の段階を回避することができるということを指摘しておかなければならない。従来のように支持層９，９’として金属材料、例えばアルミニウム・フィルムを用いた場合、これは明らかに不可能である。それはニードル１８０，１８０’の通過によって孔があくけれども、フィルムとファイバーのコアの間に結合を生ずることはできない。

支持層９，９’がそれぞれ機械的に結合されたこのようなファイバーのマット１１３はコンベヤー１４１によってニードル・パンチング機から運び出され、それをロールに巻き、さらにカット及び／又はトリミングして所望の製品を得るという以後の段階に送られる。

本発明のこれらの実施形態には、細部で多くの変型や変更が当業者の能力の範囲内で可能であるが、それらはすべて添付のクレームによって定められる特許請求の範囲内に含まれる。

本発明による鉱物繊維をベースとする断熱パネルを製造する方法を概略で示す機能的ダイアグラムである。 鉱物繊維をベースとする断熱パネルを製造する方法の第二の実施形態を概略で示す機能的ダイアグラムである。

Claims (15)

1. 鉱物繊維をベースとする電気設備を覆うための断熱パネルであって、該断熱パネルは連結された鉱物繊維のコア（１３；１１３）と、前記鉱物繊維のコア（１３；１１３）の少なくとも一面に貼り付けられた上張り層（９；９’）を含み、前記上張り層（９；９’）は織−不織布（WNW）、織られた鉱物繊維布、又は鉱物繊維のウエブを含み、該上張り層が該コアの鉱物繊維と鉱物バインダーによって化学的に結合しており、その鉱物バインダーは、該コア（１３）の鉱物繊維の間で化学結合を形成し、かつ該上張り層（９，９’）と該コア（１３）の鉱物繊維との間で化学結合を形成することを特徴とする断熱パネル。
2. 前記上張り層（９；９’）がグラスファイバーの織られた布又はウエブを含むことを特徴とする請求項１に記載のパネル。
3. 前記上張り層（９；９’）は、厚さが、0.05mm乃至1.5mmという範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のパネル。
4. 前記上張り層（９；９’）は、重量が10g/m²乃至100g/m²という範囲にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパネル。
5. 該鉱物繊維のコアは、重量面積あたりの質量が600乃至1000g/m²のオーダーであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパネル。
6. 前記コア（１３）の前記鉱物繊維を結合する鉱物バインダーと、前記上張り層（９；９’）の前記コア（１３）の前記鉱物繊維への結合をする鉱物バインダーのいずれか一方又はその双方が、ポリリン酸アルミニウム塩の水溶液であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のパネル。
7. 請求項１に記載の鉱物繊維をベースとする電気設備を覆うための断熱パネルを製造する方法であって、次のステップ、すなわち：
   −溶融鉱物物質（１）から鉱物繊維（１０）を紡糸するステップ；
   −前記鉱物繊維（１０）の間に鉱物バインダーにより化学タイプの結合を生成して化学的に連結された鉱物繊維のコア（１３；１３’）を得るステップ；
   −前記鉱物繊維のコア（１３；１３’）と、前記鉱物繊維のコア（１３；１３’）の少なくとも一面に位置する上張り層（９；９’）との間に化学タイプの結合を鉱物バインダーにより生成するステップであって、ここで、前記上張り層（９；９’）が織−不織布、織られた鉱物繊維の布又は鉱物繊維のウエブを含むステップ；
   を含む方法。
8. 該鉱物繊維（１３；１１３）を結合させる前記段階が、該鉱物繊維を該上張り層（９；９’）に結合させるステップと同時に化学タイプの結合によって行われることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記化学タイプの結合をさせるステップが以下の段階：
   −該鉱物繊維（１０）に鉱物バインダーを加える段階；
   −該鉱物繊維（１１）を該鉱物バインダーと一緒に前記上張り層（９）の帯上で受け取る段階；
   −前記上張り層（９）を通して空気を吸い込み、次に前記鉱物バインダーを乾燥させて該鉱物繊維の間の結合及び該鉱物繊維と該上張り層（９）の間の結合を作り出す段階；
   を含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. さらに：
    −第二の上張り層（９’）に該鉱物バインダーをデポジットするステップ；
    −前記第二の上張り層（９’）を該鉱物繊維のコア（１３）の前記第一の上張り層（９）が結合された表面と反対の表面に貼り付けて、前記鉱物バインダーが前記第二の上張り層（９’）と該鉱物繊維のコア（１３）の一面の間に位置するようにするステップ；
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. さらに、前記第二の上張り層（９’）と該鉱物繊維のコア（１３）の一つの表面の間にデポジットされた前記鉱物バインダーを加熱によって乾燥させるステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 該鉱物バインダーを加熱によって乾燥させる前記ステップが100℃乃至200℃の範囲にある温度で行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 溶融鉱物物質から鉱物繊維（１０）を紡糸するステップが、内部遠心法を含むロータリー・プロセスを用いて行われることを特徴とする請求項７に記載の方法。
14. 前記コア（１３）の前記鉱物繊維を結合する鉱物バインダーと、前記上張り層（９；９’）の前記コア（１３）の前記鉱物繊維への結合をする鉱物バインダーのいずれか一方又はその双方が、ポリリン酸アルミニウム塩の水溶液であることを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 電気設備を覆うための請求項１乃至６のいずれか１項に記載の断熱パネルの利用。

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