JP6626323B2 - 耐熱クッション材 - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム押出成形品やコイル、ガラス工場、伸銅などの銅加工工場、製鋼・圧延などの製鉄工場などの高温雰囲気下において製品の傷付きを防止するために、製品の下敷き又は受部材用として使用される、耐熱クッション材に関するものである。
上記用途に使用する耐熱クッション材には、耐熱性、耐屈曲性、耐摩耗性、柔軟性、表面の平滑性等が要求される。そこで、従来の耐熱クッション材は、無機繊維、金属繊維、有機繊維等を、単体もしくは混ぜ合わせ、即ち混綿して、ニードルパンチ処理を行ない作製されている。また、用途により、有機繊維を含んだ上記ニードルパンチをした層を複数枚積層し、ニードルパンチ処理をするパッド材も開示されている。（特許文献１、２参照。）
特許文献１のアルミニウム圧延製品の焼鈍用緩衝材は、無機繊維であるセラミックファイバーと有機繊維であるアラミド繊維とを混綿した後、ニードルパンチング処理した層を２枚以上積層して再度ニードルパンチしたものである。無機繊維は、熱伝導を抑えるため用いるのが良いが、剛直であり、捲縮のある有機繊維のステープルファイバーと比較して繊維間の絡みが発生しづらい。この為、無機繊維と有機繊維を混綿した場合は、繊維間の絡みが少なくなり、無機繊維単体の耐熱クッション材の場合と同様に、磨耗によって繊維が脱落する。このため、ヘタリが早く、クッション材としての耐久性が低下していた。また、絡みが弱い為、ニードルパンチング処理した層を、再度ニードルパンチする製法では、剥離強力が低く、クッション材としての耐久性が低下していた。
特許文献２に示す耐熱ニードルフェルト製パッド材は、無機繊維と耐熱性有機繊維を混綿した場合、上記と同様に磨耗により繊維が脱落するため、ヘタリが早く、クッション材としての耐久性が低下する。一方、耐熱有機繊維１００％の耐熱クッション材では、無機繊維に比べて繊維間の絡みが強く耐摩耗性は優れているが、無機繊維に比べ熱による劣化が大きい。また、耐熱有機繊維のみで構成されているため熱伝導性が良く、内部にまで熱を伝えてしまうため、表層の繊維の劣化のみならず同時に内部の繊維も劣化して、結果的に耐久性が低下していた。
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、アルミニウム押出成形品やコイル、ガラス工場、伸銅などの銅加工工場、製鋼・圧延などの製鉄工場などの高温雰囲気下において製品の傷付きを防止するために、下敷及び受部材用のパッド材として最適な耐熱クッション材を提供することを目的としている。
本発明に係る耐熱クッション材は、無機繊維層の両面（上下面）に耐熱性有機繊維層を、ウェブの状態で積層して３層構造体としたものを、ニードルパンチ処理で絡合一体化し成形したものである。また、前記絡合一体化した３層構造体の上面に、無機繊維層と耐熱性有機繊維層ウェブを交互に積層して５層以上の構造体としたものをニードルパンチ処理で絡合一体化して成形したものである。ウェブの状態で層構造にする為、有機繊維層間の絡みが良くなり剥離強力が高くなる。３層以上の構造にする場合は、層数を奇数にすることで最下層及び最上層が有機繊維層となる。
このように構成すれば、アルミニウム押出成形品等と接触する表層が耐熱有機繊維層であるため磨耗による耐久性の劣化を防止することが出来る。また、３層構造以上の奇数の構造体に成形することにより、熱伝導が低い無機繊維層の両面が耐熱有機繊維層で挟着されているので、前記無機繊維層の下層にある耐熱有機繊維層への熱伝導が抑制される結果、前記耐熱有機繊維層の劣化を防止することが出来る。
本発明に係る耐熱クッション材は、主に３００〜５００℃で使用される。また、アルミニウム押出成形ライン等では、瞬間的に最高で６００℃前後となるため、前記無機繊維層は長期耐熱温度６００℃以上の無機繊維（例えば、バサルト繊維）であり、前記耐熱有機繊維層は分解温度６００℃以上の有機繊維（例えば、ＰＢＯ繊維）である。バサルト繊維は非常に優れた耐熱性を有しており、しかも長繊維が得られるため、ニードルパンチ処理を行なうときに必要なＰＢＯ繊維との絡み合いが良好に行なえる。また、軽量性に優れ、バサルト繊維をニードルパンチ処理すると柔らかいクッション性と表面の平滑性が得られるので、防傷用パッド素材として最適である。一方、ＰＢＯ繊維は、熱伝導性が良好な上に耐熱性が高く、使用中の寸法変化が少ない等の点から特に好ましい。
本発明に係る耐熱クッション材は、熱伝導率が有機繊維層より低い無機繊維層を積層することで、無機繊維層の下層にある耐熱有機繊維層への熱伝導を抑制し、前記耐熱有機繊維層の熱劣化を防止する。従って、前記無機繊維層の熱伝導率が０．１ｗ／ｍＫ以下であること、好ましくは０．０５ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする。
本発明に係る耐熱クッション材は、前記最上層のＰＢＯ繊維層の目付が５００〜８００ｇ／ｍ２であり、耐熱クッション材全体の目付が１５００〜５０００ｇ／ｍ２であり、好ましくは１８００〜２２００ｇ／ｍ２である。このように、前記バサルト繊維層と前記ＰＢＯ繊維層を層状に重ねることで、水平方向のＰＢＯ繊維の絡みが確保でき、従来の耐熱有機繊維と無機繊維を混綿した耐熱クッション材よりも高強度を保持することができる。
本発明に係る耐熱クッション材は、アルミニウム押出成形品やコイル等のアルミニウム製品の傷付きを防止するための下敷又は受部材用パッドとして使用するものである。
本発明の耐熱クッション材は、アルミニウム押出成形品等と接触する表層が耐熱有機繊維層であるため磨耗による繊維の脱落を防止することが出来る。また、３層構造以上の奇数の構造体に成形することにより、熱伝導が低い無機繊維層の両面が耐熱有機繊維層で挟着されているので、前記無機繊維層の下層にある耐熱有機繊維層への熱伝導が抑制される結果、前記耐熱有機繊維層の劣化を防止することが出来る。
本発明に係る耐熱クッション材は、前記無機繊維層がバサルト繊維(玄武岩繊維)であり、前記耐熱有機繊維層がＰＢＯ繊維である。バサルト繊維は非常に優れた耐熱性を有しており、しかも長繊維が得られるため、ニードルパンチ処理を行なうときに必要なＰＢＯ繊維との絡み合いが良好に行なえる。また、バサルト繊維は軽量性に優れており、ニードルパンチ処理すると柔らかいクッション性と表面の平滑性が得られるので、防傷用パッド素材として最適である。
本発明に係る耐熱クッション材は、前記最上層のＰＢＯ繊維層の目付が５００〜８００ｇ／ｍ２であり、耐熱クッション材全体の目付が１５００〜５０００ｇ／ｍ２であるため、前記バサルト繊維層と前記ＰＢＯ繊維層を層状に重ねることで、水平方向のＰＢＯ繊維の絡みが確保でき、従来の耐熱有機繊維と無機繊維を混綿した耐熱クッション材よりも高強度を保持することができる。したがって、アルミニウム押出成形品やコイル等のアルミニウム製品の傷付きを防止するための下敷又は受部材用パッドとして好適に使用することが出来る。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）において、耐熱クッション材１は、バサルト繊維である無機繊維層２の両面（上下面）にＰＢＯ繊維（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維）である耐熱有機繊維層３，４を積層して３層の構造体を形成し、該構造体をニードルパンチ処理により前記無機繊維層２と耐熱有機繊維層３，４を絡合一体化している。なお、ニードルパンチ処理の針本数は１０００本／ｃｍ２である。
図１（ｂ）において、前記絡合一体化した３層構造体の上面に、無機繊維層２２と耐熱性有機繊維層３３を交互に積層して５層構造体としたものをニードルパンチ処理で絡合一体化して成形する。なお、ニードルパンチ処理の針本数は１０００本／ｃｍ２である。
前記耐熱クッション材１，１ａの目付は２０００〜２１００ｇ／ｍ２であり、厚さは６．９〜７．１ｍｍである。また、各層の目付は無機繊維層２、２１〜２２は５００〜１７５ｇ／ｍ２、耐熱有機繊維層３、４、３１〜３３は９００〜２００ｇ／ｍ２である。なお、無機繊維層２、２１〜２２及び耐熱有機繊維層３、４、３１〜３３の各目付は、前記耐熱クッション材１，１ａの厚さ６．９〜７．１ｍｍとなるように適宜設定することが出来る。
［実施例１］
無機繊維としてバサルト繊維層（ＴｅｃｈｎｏＢａｓａｌｔ製、商品名バサルトファイバー １３μ ０．０３〜０．０５ｗ／ｍＫ）目付５００ｇ／ｍ２の下面に、ＰＢＯ繊維層（東洋紡績株式会社製、商品名ザイロン）目付６００ｇ／ｍ２，上面にＰＢＯ繊維層（東洋紡績株式会社製、商品名ザイロン）目付９００ｇ／ｍ２，を積層して３層の構造体を形成し、１０００本／ｃｍ２のニードルパンチ処理を行ない絡合一体化した。この得られた耐熱クッション材を、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ（磨耗テスト用）、縦２ｃｍ×横２ｃｍ（垂直剥離テスト用）に切断して試験片を作成した。
無機繊維としてバサルト繊維層（ＴｅｃｈｎｏＢａｓａｌｔ製、商品名バサルトファイバー １３μ ０．０３〜０．０５ｗ／ｍＫ）目付５００ｇ／ｍ２の下面に、ＰＢＯ繊維層（東洋紡績株式会社製、商品名ザイロン）目付６００ｇ／ｍ２，上面にＰＢＯ繊維層（東洋紡績株式会社製、商品名ザイロン）目付９００ｇ／ｍ２，を積層して３層の構造体を形成し、１０００本／ｃｍ２のニードルパンチ処理を行ない絡合一体化した。この得られた耐熱クッション材を、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ（磨耗テスト用）、縦２ｃｍ×横２ｃｍ（垂直剥離テスト用）に切断して試験片を作成した。
［実施例２］
無機繊維としてバサルト繊維層（ＴｅｃｈｎｏＢａｓａｌｔ製、商品名バサルトファイバー １３μ ０．０３〜０．０５ｗ／ｍＫ）目付３５０ｇ／ｍ２の両面（上下面）に、ＰＢＯ繊維層（東洋紡績株式会社製、商品名ザイロン）目付４００ｇ／ｍ２，３００ｇ／ｍ２を積層して３層の構造体を形成し、１０００本／ｃｍ２のニードルパンチ処理を行ない絡合一体化した。次に、前記ＰＢＯ繊維層の上面にバサルト繊維層３５０ｇ／ｍ２とＰＢＯ繊維層６００ｇ／ｍ２を交互に積層して５層の構造体とし、１０００本／ｃｍ２のニードルパンチ処理を行ない絡合一体化した。この得られた耐熱クッション材を、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ（磨耗テスト用）、縦２ｃｍ×横２ｃｍ（垂直剥離テスト用）に切断して試験片を作成した。
無機繊維としてバサルト繊維層（ＴｅｃｈｎｏＢａｓａｌｔ製、商品名バサルトファイバー １３μ ０．０３〜０．０５ｗ／ｍＫ）目付３５０ｇ／ｍ２の両面（上下面）に、ＰＢＯ繊維層（東洋紡績株式会社製、商品名ザイロン）目付４００ｇ／ｍ２，３００ｇ／ｍ２を積層して３層の構造体を形成し、１０００本／ｃｍ２のニードルパンチ処理を行ない絡合一体化した。次に、前記ＰＢＯ繊維層の上面にバサルト繊維層３５０ｇ／ｍ２とＰＢＯ繊維層６００ｇ／ｍ２を交互に積層して５層の構造体とし、１０００本／ｃｍ２のニードルパンチ処理を行ない絡合一体化した。この得られた耐熱クッション材を、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ（磨耗テスト用）、縦２ｃｍ×横２ｃｍ（垂直剥離テスト用）に切断して試験片を作成した。
［比較例１］
ＰＢＯ繊維層（東洋紡績株式会社製、商品名ザイロン）目付２０４５ｇ／ｍ２を積層して、１０００本／ｃｍ２のニードルパンチ処理を行ない絡合一体化した。この得られた耐熱クッション材を、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ（磨耗テスト用）、縦２ｃｍ×横２ｃｍ（垂直剥離テスト用）に切断して試験片を作成した。
ＰＢＯ繊維層（東洋紡績株式会社製、商品名ザイロン）目付２０４５ｇ／ｍ２を積層して、１０００本／ｃｍ２のニードルパンチ処理を行ない絡合一体化した。この得られた耐熱クッション材を、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ（磨耗テスト用）、縦２ｃｍ×横２ｃｍ（垂直剥離テスト用）に切断して試験片を作成した。
［比較例２］
無機繊維としてバサルト繊維（ＴｅｃｈｎｏＢａｓａｌｔ製、商品名バサルトファイバー １３μ ０．０３〜０．０５ｗ／ｍＫ）３０重量％とＰＢＯ繊維（東洋紡績株式会社製、商品名ザイロン）７０重量％を混綿し、１０００本／ｃｍ２のニードルパンチ処理を行ない絡合一体化した。この得られた耐熱クッション材を、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ（磨耗テスト用）、縦２ｃｍ×横２ｃｍ（垂直剥離テスト用）に切断して試験片を作成した。
無機繊維としてバサルト繊維（ＴｅｃｈｎｏＢａｓａｌｔ製、商品名バサルトファイバー １３μ ０．０３〜０．０５ｗ／ｍＫ）３０重量％とＰＢＯ繊維（東洋紡績株式会社製、商品名ザイロン）７０重量％を混綿し、１０００本／ｃｍ２のニードルパンチ処理を行ない絡合一体化した。この得られた耐熱クッション材を、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ（磨耗テスト用）、縦２ｃｍ×横２ｃｍ（垂直剥離テスト用）に切断して試験片を作成した。
［垂直剥離テスト］
テンシロン引張試験機を用いて、上記各試験片を１００ｍｍ／ｍｉｎで引張した。
テンシロン引張試験機を用いて、上記各試験片を１００ｍｍ／ｍｉｎで引張した。
［磨耗減量テスト１］
温度３５０℃で１時間試験片に熱をかけた後、ＴＡＢＥＲ磨耗試験機を用いて、磨耗輪Ｈ１８、１０００ｇ、１０００回転、の条件で磨耗テストを行ない、磨耗量ｍｇを計量した。
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［磨耗減量テスト２］
温度４５０℃で８時間試験片に熱をかけた後、ＴＡＢＥＲ磨耗試験機を用いて、磨耗輪Ｈ１８、１０００ｇ、１０００回転、の条件で磨耗テストを行なった。
温度４５０℃で８時間試験片に熱をかけた後、ＴＡＢＥＲ磨耗試験機を用いて、磨耗輪Ｈ１８、１０００ｇ、１０００回転、の条件で磨耗テストを行なった。
上記試験結果を表１に示す。
垂直剥離強力は、比較例１の６．８１ｋｇｆ/ｍ２に対して、比較例２はＰＢＯ繊維同士の絡みが少ないため、強力は１．６３ｋｇｆ/ｍ２と低い値となっている。
実施例１〜２は、比較例１と比べてＰＢＯ繊維層間での絡みが比較例１と同等となっており、クッション材として使用可能な範囲にある。また、積層の増加にともない、ＰＢＯ繊維層間での絡みと、ＰＢＯ繊維が剛直で遊びの少ないバサルト繊維層を貫通することによる拘束が連続して発生し、繊維が抜け難く（強力が高く）なり、垂直剥離強力は増加する傾向にある。
磨耗減量１テストにおいて、比較例１に対して比較例２はＰＢＯ繊維同士の絡みが少ないため、磨耗減量（繊維の脱落）が多くなっている。これに対して実施例１〜２はバサルト層を設けたことによりＰＢＯ繊維がバサルト繊維層を貫通して絡合一体化することにより、ＰＢＯ繊維の移動が拘束され、摩擦減量（繊維の脱落）が少なくなっている。
磨耗減量テスト２は磨耗減量テスト１よりも長時間、高温で実施されているため、全体的に熱劣化により磨耗減量テスト１よりも磨耗減量は増加している。繊維が脆くなっており、削れて減量が進んでいる。比較例１に対して比較例２はＰＢＯ繊維同士の絡みが少ないため、磨耗減量（繊維の脱落）が多くなっている。実施例１は、表面のＰＢＯ層が厚い（９００ｇ／ｍ２）ため、劣化及び磨耗がＰＢＯ層の中心部まで進行しており、バサルト層の効果が不十分であり、比較例１と同等の値となっている。実施例２においては、表面のＰＢＯ層の劣化がバサルト層には達しておらず、繊維脱落の防止効果が得られている。
上記結果より、実施例１、実施例２は、磨耗減量テスト１で、良好な結果が得られている。また、磨耗減量テスト２では、実施例２がより良い結果が得られており、より高温で使用する場合は、５層以上のものがより好ましい。
本発明の耐熱クッション材は、主としてアルミニウム押出成形品やコイルなどのアルミニウム工場等における製品の傷付きを防止するための下敷及び受部材用のパッド材として使用されるものであるが、これに限定されるものではなく、ガラス工場、伸銅などの銅加工工場、製鋼・圧延などの製鉄工場などの高温雰囲気下において製品の傷付きを防止するために、製品の下敷き又は受部材用として用いることができる。
１、１ａ、１ｂ 耐熱クッション材
２１〜２２ 無機繊維層（バサルト繊維層）
３１〜３３ 耐熱有機繊維層（ＰＢＯ繊維層）
２１〜２２ 無機繊維層（バサルト繊維層）
３１〜３３ 耐熱有機繊維層（ＰＢＯ繊維層）
Claims (5)
- 無機繊維層の両面に耐熱性有機繊維層をウェブの状態で積層して３層構造体としてニードルパンチ処理で絡合一体化した後、
前記３層構造体の上面に無機繊維層と耐熱性有機繊維層を交互に積層して、最上層及び最下層が耐熱性有機繊維層であり、かつ、無機繊維層と耐熱性有機繊維層を交互に積層してなる５層構造体を、ニードルパンチ処理で絡合一体化したことを特徴とする耐熱クッション材。 - 前記耐熱有機機繊維層の最上層の目付が５００〜８００ｇ／ｍ２であり、前記耐熱クッション材全体の目付が１５００〜５０００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の耐熱クッション材。
- 前記無機繊維層の熱伝導率が０．１ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の耐熱クッション材。
- 前記無機繊維層が長期耐熱温度６００℃以上の無機繊維であり、前記耐熱有機繊維層が分解点温度６００℃以上の有機繊維であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐熱クッション材。
- 前記耐熱クッション材が、アルミニウム押出成形品やコイル、ガラス工場、伸銅などの銅加工工場、製鋼・圧延などの製鉄工場などの高温雰囲気下において製品の傷付きを防止するために、製品の下敷き又は受部材用として使用されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐熱クッション材。
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