JP7348163B2 - ミネラルウールを製造するための設備、及びそのような設備に装備する接着剤組成物を吐出するための装置 - Google Patents

ミネラルウールを製造するための設備、及びそのような設備に装備する接着剤組成物を吐出するための装置 Download PDF

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Description

本発明は、ミネラルウール、例えば、グラスウールのタイプのミネラルウールの製造分野を取り扱うものである。より詳細には、本発明は、繊維間及び/又は繊維上への、バインダーを吐出するための操作及び対応するシステムに関する。
従来のミネラルウール製造設備は、複数の連続するステーションを備えており、これらのステーションは、ガラス繊維を作り出す繊維化ステーション、接着剤組成物の添加によって繊維を一緒に結合する接着ステーション、及び前工程で得られた繊維を一緒に接着した繊維のバットを加熱によって変換してミネラルウールを形成する架橋ステーションを含んでいる。
より詳細には、溶融ガラスが、繊維化ステーションにおいて遠心装置を形成する回転円板へ注がれ、その外側からガラス繊維が排出されて、空気流の影響下で、コンベアに向かって落下する。繊維が、このコンベアに向かって落下する際に通過するのに従って、バインダーの形成に関与する接着剤組成物を、通過する繊維上に噴霧する。接着剤組成物の蒸発を避けるために、接着操作の下流での冷却剤の、特に水の吐出によって、接着することになる繊維に対して冷却操作を施すことができる。接着した繊維は、一旦冷却すると、コンベア上に落下し、同時に形成したバットが、次に、架橋ステーションを形成するオーブンへ向かって送られ、そこでは、バットが、乾燥されると同時に、繊維の表面上に存在するバインダーの樹脂の重合(又は「硬化」)を誘発する特定の熱処理を受ける。
ミネラルウールの連続したバットは、続いて、切断されて、例えば、断熱材及び/又は防音材のパネル又はロールを形成することが意図されている。
バインダーの吐出は、接着することになる繊維の通過時に制御される。先行技術から、特に欧州特許出願公開第1 807 259号公報から、スプレーノズルを有する2つの環状リングを備え、ガラス繊維がその中を連続的に通過するバインダー吐出装置が公知である。1つのリングは、バインダーのタンクと連結しており、この第一のリングに付随する各スプレーノズルは、通過するガラス繊維に対してバインダーを吐出するために、独立した供給口を介して、一方ではある一定量のこのバインダーを受け取るように、他方ではある一定量の圧縮空気を受け取るように構成されており、かつ他方のリングは、冷却剤のタンクと連結しており、この第二のリングに付随する各スプレーノズルは、通過するガラス繊維に対して、この冷却剤を吐出するように構成されている。
フェノール系化合物に基づくバインダーを用いることは公知の手法であり、その場合、バインダーの噴霧、バインダーと繊維との混合、及びこれらの接着した繊維のオーブンへの移送は、すべて製造者によって容易に制御される。これらの従来から用いられているバインダーが、揮発性有機化合物の形態で有害物質を放出する可能性があるということによって、問題を引き起こし得ることが理解されている。
本発明は、こうした状況の範囲内にあって、ガラス繊維を例とするミネラル繊維上に接着剤組成物(サイジング組成物)を吐出するための環状装置を提案することを目的とし、この装置は、接着剤組成物のための少なくとも1つの分配回路、及び分配回路と流体接続し、かつ環状吐出装置の周上に配置したスプレーノズルであって、回転軸線によって定められる環状吐出装置の中を通過することが意図されている繊維へ接着剤組成物を吐出するための少なくとも1つのスプレーノズルを備えている。本発明によると、接着剤組成物は、生物由来品に基づくバインダーであり、かつ少なくとも1つのスプレーノズルは、生物由来品に基づくバインダーが環状吐出装置から出る際に通るスリットを有するスプレーヘッドを備えており、このスリットが、生物由来品に基づくバインダーのフラットジェットを形成するように長方形の断面を有している。
そのような解決手段により、ミネラル繊維の接着剤組成物として、フェノール系成分を含まないバインダーの使用が可能となり、したがって、生物由来品に基づくより環境にやさしいバインダー、いわゆる「グリーンバインダー」を形成するものを使用することができる。
環境にやさしいという観点から、グリーンバインダーの使用がフェノール型のバインダーの使用よりも問題点が少ない場合に、本発明者らは、このグリーンバインダーの成分がフェノール型のバインダーよりも粘度の高いバインダーを生成することから、噴霧がより困難なものとなることを見出した。このため、グリーンバインダーを円環状の繊維(torus of fibres)に吐出する前に、グリーンバインダーに水を添加する必要がある。この水のさらなる添加は、接着ステーションに続くステーションにおいて蒸発の問題を引き起こす可能性がある。本発明によれば、グリーンバインダーの使用を補完するように、フラットジェットの形成を可能とするスプレーノズルを使用することによって、接着ステーションを通過する円環状の繊維の周上にバインダーを良好に分布させることが可能となり、したがって、この円環状の繊維のある特定のゾーンに水が集中することを避けることができ、それによって、「グリーンバインダー」の使用のために過剰に持ち込まれたこの水の蒸発を促進することができるようになっている。
さらに、そのような解決手段により、接着剤組成物のジェットを集中させて、その方向を制御し、かつノズルによって噴霧するジェットが交差することを避けることができる。本発明者らは、実際、これらのノズルによって噴霧するジェットを交差させないことが有益であり、そのようなジェットの干渉は、合着によって、形成した液滴サイズの変化を発生させる可能性があることを見出した。
本発明の様々な特徴を、単独で採用するか又は組み合わせることにより、以下を導くことが可能である:
- 少なくとも1つのスプレーノズルが、環状吐出装置の回転面に対して定まる傾斜角で環状吐出装置の内側に向けられており、この傾斜角は、0~80°の範囲内である。好ましくは、この傾斜角は、5°~80°の範囲内であり;環状吐出装置を通過する円環状の繊維上でのバインダー液滴の跳ね返りが回避される限りにおいて、5°の最小傾斜角が有利であり、ここで、この跳ね返りは、その後のバインダーの吐出を不利とし得るものである。より特には、傾斜角は、5°~70°の範囲内であってよく、環状吐出装置の下に位置するコンベアに向かう円環状の繊維に沿ってバインダーを噴霧することを回避する点、及びこれらの繊維が環状吐出装置の前を高速で流れる間にバインダーが円環状の繊維中に浸透することが可能である点で、70°の最大傾斜角が有利である。有利には、傾斜角は、5°~60°の範囲内である。
- 環状吐出装置の周上に連続して配置した少なくとも2つのスプレーノズルは、同一の形態を有し、それらの出口チャネルの傾きによってのみ互いに区別される。したがって、本発明によれば、連続するスプレーノズルは、環状吐出装置の回転面に対するそれらの異なる方向によって本質的に区別され、例えばそれらの外部ジャケット及び発生するジェットの種類の両方において同一又は異なる形態であることは、二次的な区別する特徴であると理解される。
- 各スプレーノズルは、環状吐出装置の回転面に対して定まる傾斜角で環状吐出装置の内側に向けられており、環状吐出装置の周上に連続して配置した少なくとも2つのスプレーノズルは、互いに異なる傾斜角で、環状吐出装置の回転面に対する方向を有するように配置されている。
- 各ノズルは、少なくとも1つの分配回路の範囲を定める環状管に固定した固定胴体を備えており、環状吐出装置の周上に連続して配置した少なくとも2つのスプレーノズルは、環状吐出装置の回転軸線に対して1つの同じ軸レベルに配置した胴体を有する。
- 環状吐出装置は、環状吐出装置の周上に分布した複数のスプレーノズルを備えており、各スプレーノズルは、長方形断面のスリットを有するスプレーヘッドを備えている。
- 長方形断面のスリットは、装置の回転面に対して平行である方向に主として延在しており;言い換えると、少なくとも1つのスプレーノズルの長方形断面のスリットは、長方形断面のこのスリットを形成する長方形の長辺が、環状吐出装置の回転面に対して平行に延在するように配置されている。
- 少なくとも1つのスプレーノズルの長方形断面のスリットは、生物由来品に基づくバインダーの対応するフラットジェットが、このスリットの長辺に対応する第一の方向に40°~120°の第一の開口角を有するような寸法とされており;好ましくは、第一の開口角は、50°~70°の範囲内である。
- 少なくとも1つのスプレーノズルの長方形断面のスリットは、生物由来品に基づくバインダーの対応するフラットジェットが、このスリットの短辺に対応する第二の方向に5°~40°の範囲内の第二の開口角を有するような寸法とされており;好ましくは、第二の開口角は、10°~30°の範囲内であり、それは、有利には、15°~25°の範囲内であってよい。
- 少なくとも1つのスプレーノズルの長方形断面のスリットは、第一の開口角が、第二の開口角の少なくとも2倍に等しいような寸法とされており;好ましくは、第一の開口角の値は、第二の開口角の値の実質的に3倍に等しく;例えば、第二の開口角は、16°~17°の範囲内であってよく、かつ第一の開口角は、50°~60°の範囲内であってよい。
- 環状吐出装置は、複数のスプレーノズルを備え、かつ各ノズルは、環状吐出装置の回転面に対する方向がそれ自体とは異なっているノズルと隣り合っている。
- ノズルは、少なくとも2つのセットであって、環状吐出装置の回転面に対する方向が第一の傾斜角を取るように各ノズルを構成した第一のセットと、環状吐出装置の回転面に対する方向が第一の角度とは異なる第二の傾斜角を取るように各ノズルを構成した第二のセットとに分けられており、スプレーノズルは、環状吐出装置の周上に、第一のセットのノズルと第二のセットのノズルとが交互となるように配置されている。この配置は、ノズルから噴霧されるジェットの交差を回避し、かつ合着による、形成された液滴サイズの変化を回避することに寄与する。したがって、本発明によれば、ノズルを互いに近接させて配置することが可能であり、それによって、すべてのノズルが同時に動作する場合に、これらのノズルから噴霧されるジェットが所望の形態にならないというリスクを回避しながら、円環状の繊維を、100%を超えて確実に被覆し、かつ1つのノズルが故障した場合であっても、円環状の繊維が確実に正しく接着することができるようになっている。したがって、この接着剤組成物を、円環状の周全体にわたって、スプレーゾーンによって変動することのない液滴の制御された形態で吐出することができるので、円環状のガラス繊維上での接着剤組成物の均一な組成物分布に目標を定めることができる。
- 第一のセットのノズルを、それらが、環状吐出装置の回転面に対して、0°~45°の範囲内の第一の傾斜角の方向となるように構成し;好ましくは、第一の傾斜角は、5°~40°であってよい。
- 第二のセットのノズルを、それらが、環状吐出装置の回転面に対して、25°~80°の範囲内の第二の傾斜角の方向となるように構成し;好ましくは、第二の傾斜角は、25°~60°であってよい。
- 生物由来品に基づくバインダーのための分配回路は、単一の供給口、及びスプレーノズルにそれぞれ接続した複数の開口部を備えている。
- 環状吐出装置は、環状吐出装置の回転軸線に沿ってオフセットしている2つの別個の分配回路を備えており、スプレーノズルは、この分配回路の各々と流体接続するようにこれらの2つの分配回路の間に配置されている。
- 第一の分配回路を、生物由来品に基づくバインダーを受け取るように構成し、第二の分配回路を、圧縮空気を受け取るように構成する。
- 第一の分配回路は、第二の分配回路の平均断面径よりも小さい平均断面径を有する。
- 環状吐出装置は、繊維上に吐出するべき接着剤組成物の量に応じて、圧縮空気の流量を制御するための手段を備える。
本発明は、繊維を接着ステーションに送り、かつ特にこれらの繊維に接着剤を塗布するように構成した、繊維化手段を備えたミネラルウール製造設備にも関し、この製造設備は、接着ステーションが、先に述べた内容に従って接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置のみを備えており、環状吐出装置が、回転面が接着剤塗布されるべき円環状の繊維の通過方向に対して実質的に直角であるように配置されていることを特徴とする。
このタイプの設備は、接着ステーションにおいて、すなわち、繊維の経路に関して繊維化手段の下流にあるステーションにおいて、冷却ステージが省略されているという点で特に有利であることに留意されたい。冷却ステージのないそのような接着ステーションに送る繊維は、接着ステーションの出口部で、すなわち、架橋ステーションへ向かって、この架橋操作にとって完全な状態であるということに、本発明者らは気付くことができた。
そのような設備において、環状吐出装置は、生物由来品に基づくバインダーの噴霧に関連する第一の分配回路が、圧縮空気に関連する第二の分配回路に対して、繊維の経路の下流に位置するように配置することができる。
本発明はまた、少なくとも以下の工程を行う、ミネラルウール製造方法にも関する:
- 溶融ガラスを繊維化ステーションに運ぶこと、
- この繊維化ステーションにおいて、ガラス繊維が、接着ステーションに向かう繊維の束の形態を取るように、これらのガラス繊維を作製すること、
- 接着ステーションにおいて、この繊維の束が、接着剤組成物の添加によって一緒に結合し、この繊維の束が、繊維化ステーションとこの接着操作との間に冷却リングを配置することなく、接着ステーションへの進入時にすぐに結合すること、及び
- これまでに得られた、一緒に接着した繊維のバットを加熱することによって変換し、ミネラルウールを形成すること。
より詳細には、このミネラルウール製造方法は、溶融ガラスに適用する遠心効果によってガラス繊維を作り出す工程を含むことができ、遠心によって形成したガラスのフィラメントは、高速及び十分な高温での気体流の吐出効果の下で延伸され、円環状の繊維を形成する。
本発明に従う製造方法では、接着剤組成物を、接着剤組成物の吐出によって繊維束上に吐出し、これは、接着ステーションでのバインダーの吐出の上流又は下流での特定の冷却工程を伴わずに行われることに注目することができる。本発明によるミネラルウール製造方法では、一方で、高温の気体流の吹き付けによって形成される繊維の束が、特定の予備冷却ステージを形成する必要なしに接着剤組成物の吐出を受け、かつ他方で、接着した繊維の束は、接着ステーションと架橋ステーションとの間で特定の冷却ステージを形成する必要なしに架橋ステーションに到達することに留意されたい。
本発明の他の特徴、本発明の詳細、及び本発明の利点は、以下の図面で示される本発明の種々の例示的な実施形態に関連して、以降で参考として与えられる詳細な記述を読むことで、より明らかとなる。
図1は、接着剤組成物を円環状の繊維に噴霧する接着ステーションを特に示す、ミネラルウール製造設備の一部の模式図である。 図2は、接着するべき繊維を得る繊維化ステーションのフードの周囲に取り付けられた、図1に模式的に示される接着装置の前面図である。 図3は、図2の接着装置の半分の前面図である。 図4は、隣り合うスプレーノズルが互いに異なって傾斜している特定の実施形態に従う接着装置の詳細図であり、図4は、スプレーノズルの異なる方向、及びこれらのノズルから噴霧されたバインダーのジェットのフラットな形態を示す目的で、接着装置の2つのスプレーノズルをより詳細に示したものである。 図4bは、図4のスプレーノズル1つの前面模式図であり、特に、バインダーが接着装置から出る際に通る長方形断面のスリットの形態を明らかにした図である。 図5は、図4に示される切断面V-Vによるスプレーノズルの断面図である。 図6は、図4に示される切断面VI-VIによるスプレーノズルの断面図である。 図7は、スプレーノズル、及びそれが取り付けられた分配回路の例示的な実施形態の部分断面図である。
本発明は、特定の接着剤組成物又はバインダーを円環状のガラス繊維上に噴霧するための特定のスプレーノズルの実施に関し、より詳細には、本発明は、グリーンバインダー、又は生物由来品に基づくバインダーの使用、及びこのグリーンバインダーのフラットジェットを可能にするという点で特別であるノズルを介して、このバインダーを噴霧することに関する。したがって、以下で述べるように、結果的に水の注入が必要となるグリーンバインダーを、円環状の繊維のある特定のゾーンでのこのバインダーの合着を回避することによって噴霧し、ひいては、この噴霧に続く操作におけるバインダー中に含まれる水の蒸発のいかなる問題も回避するようになっている。
図1は、ミネラルウール製造設備100の一部を示し、より詳細には、グラスウール製造設備を示す。より詳細には、グラスウールを例とするミネラルウールタイプの断熱材料を形成する、接着したガラス繊維から構成される断熱バットの作製に関与する、異なる連続したステーションを示す。第一のステーションは、繊維化ステーション1と称され、遠心円板を介して繊維を得ることから成り、その下流には、接着ステーション2と称される第二のステーションがあり、そこでは、前工程で得られた繊維3の、ここでは「グリーンバインダー」であるバインダーによる接着を主として行い、繊維を一緒に結合する。
接着した繊維を、コンベアベルト4上の成形ステーションに配置し、架橋ステーション5を形成するオーブンへと繊維を運び、そこでは、繊維を加熱し、「グリーンバインダー」を架橋する。
コンベアベルト4は、気体及び水に対して透過性であり、上記で述べた繊維化プロセスからの空気や蒸気などの気体及び過剰な水性組成物のための吸引プレナム6の上に延在している。したがって、コンベアベルト4上で、接着剤組成物と密接に混合したグラスウール繊維のバット7が形成される。バット7は、コンベアベルト4によって、「グリーンバインダー」のための架橋ステーション5を形成するオーブンへ導入される。
そのような設備ラインは、グラスウール繊維に基づく製品の製造に適しているが、以下に記載するように、ミネラル繊維に基づく製品の製造に明らかに適していると理解される。
繊維化ステーション1は、ここでは、内部遠心に基づく繊維化法を実施するように構成されている。この後に接着ステーションを通過させるために、遠心機の出口部で繊維が得られる限りにおいて、任意のタイプの遠心と、それに伴う任意のタイプの遠心機を、以降での教示事項において実施することができることが理解される。
例として示される図1では、溶融ガラスを、溶融オーブンから糸状物14として投入することができ、最初に、遠心機12で回収し、次に回転しながら運ばれる多数のフィラメントの形態で排出することができる。遠心機12は、さらに、環状バーナー15で囲まれており、この環状バーナーが、遠心機の壁の周辺部で、高速の気体流であって、かつガラス繊維フィラメントを延伸して円環状の形態16とするのに十分に高い温度の気体流を作り出す。
上記のとおり与えられる繊維化ステーションの例が、本発明を示すものであり、かつ本発明を限定するものではないことが理解され、並びに、溶融ガラスが遠心によって延伸し、その後、円環状の繊維16の形態で接着ステーションへと与えられる限りにおいて、バスケット及び穿孔された底壁を用いるか、又は中実の底を有する円板を用いる内部遠心による繊維化の方法を提供することが等しく可能であることが理解される。
さらに、この繊維化ステーションについて、本発明を制限しない他の変型例を、特に、環状バーナーに対する代替として又は追加としての手段を提供することも可能であり、例えば、ガラス及び遠心機を正しい温度に維持する働きをするインダクタータイプを例とする加熱手段18を提供することもできる。
適切に作り出された円環状の繊維16は、「グリーンバインダー」によって形成された接着剤組成物を吐出するための環状装置によって囲まれており、この環状吐出装置を、以降、接着装置20と呼び、図1には、その2つのスプレーノズル22のみが示されている。
続いて、接着ステーション2に配置した吐出装置又は接着装置20について、特に図2~7を参照して、より詳細に記載する。
接着装置20は、回転軸線X-X周りの回転の概略形状を有する環状リング21を備えている。リング21は、回転軸線X-Xに沿って距離dオフセットしている2つの別個の分配回路、及びこれら2つの分配回路間に配置され、かつ分配回路との流体接続を確保するように構成されている複数のスプレーノズル22を備えている。リングの分配回路の数、及び/又はこれら分配回路中での流体の循環に関する変型例について、以下に記載する。
図示した例では、環状リングは、特に、第一の環状管23及び第二の環状管25を備えており、第一の環状管23内には、接着剤組成物を循環させるための第一の分配ダクト24(特に図5~7で確認可能)が形成されており、第二の環状管25は、回転面に従って、環状リング21の回転軸線X-Xに対して直角に、かつ第一の環状管23の回転面に対して平行に延在する。以降では、環状吐出装置の回転面Pは、直前に述べた回転面のうちの一方又は他方である面として、又は少なくともそれに対して平行である面として定義される。
この第二の環状管25の内部には、接着装置20を通過する繊維上に接着剤組成物を吐出可能とする、圧縮空気を循環させるための第二の分配ダクト26(やはり図5~7で確認可能)が形成されている。
第一の環状管23は、その内壁が第一の分配ダクト24の範囲を定める管状形態を有し、管の周全体にわたって一定であるか、又は実質的に一定である断面を有する。実質的に一定である断面とは、5%未満の差異の範囲内で同じに維持されている断面を意味するものと理解される。目安の例としては、第一の環状管の平均断面は、10mm~30mmの直径D1を有することができる。
第一の環状管23は、単一の供給ゾーン27を備えており、そこには、接着剤組成物のための供給パイプ28が取り付けられ、この供給パイプの他方の端部は、ここでは図示しないが、この接着剤組成物のタンクと連結していて、このタンクの中で水と接着剤とを混合する。
接着剤組成物は、ここでは、以降において生物由来品に基づくバインダー又は「グリーンバインダー」の要件を満たす低ホルムアルデヒド含量の、好ましくはさらにホルムアルデヒドを含まないバインダーから成る。このタイプのバインダーは、少なくとも部分的に、再生可能原材料のベースから、特に、植物性材料、とりわけ、水素化糖又は非水素化糖に基づくタイプのベースから誘導される。この「グリーンバインダー」の製造に関する補足要素は、本明細書の最後に見出すことができるが、これらの生物由来品の粘度は、すべてを希釈してノズルから噴霧可能なバインダーを形成するために、大量の水を用いる必要があるような粘度であることに留意されたい。
供給パイプ28を通じて、「グリーンバインダー」又はさらには生物由来品に基づくバインダーを環状吐出装置へ運ぶ。この供給パイプ28は、環状分配リングの回転軸線に対して平行に配置されるが、この供給口は、本発明の状況から逸脱することなく、異なって配置される可能性もあることが理解される。しかしながら、本発明の特徴によれば、「グリーンバインダー」は、単一の供給ゾーンを介して第一の環状管の第一の分配ダクトに注入され、さらには、「グリーンバインダー」は、第一の分配ダクトの周全体を循環することが意図されていることに留意されたい。
第一の分配ダクト24の範囲を定める第一の環状管23はまた、第一の環状管の周全体に規則的に分布した複数の出口開口部29(特に図5~7で確認可能)も備えている。以降でより詳細に述べるように、これらの出口開口部の各々は、対応する出口開口部を介して第一の分配ダクト24と流体接続するように配置したスプレーノズル22上まで通じている。
上記の結果、第一の環状管23は、「グリーンバインダー」をスプレーノズル22に向けて分配することに充てられることになる。
さらに、第二の環状管25は、その内壁が第二の分配ダクト26の範囲を定める管状形態を有し、管の周全体にわたって一定であるか、又は実質的に一定である断面を有する。実質的に一定である断面とは、5%未満の差異の範囲内で同じに維持されている断面を意味するものと理解される。目安の例としては、第二の環状管の平均断面は、30mm~50mmの直径D2を有することができる。
第一の環状管と同様に、第二の環状管25は、単一の供給ゾーン31を備え、そこには、圧縮空気を取り込むための供給継ぎ手31’が取り付けられている。
圧縮空気供給継ぎ手31’は、環状分配リングの回転軸線に対して平行に、及び「グリーンバインダー」のための供給パイプ28に対して平行に配置されるが、この圧縮空気の供給口は、本発明の状況から逸脱することなく、異なって配置される可能性もあることは理解される。しかしながら、本発明の特徴によると、圧縮空気は、単一の供給ゾーンを介して第二の環状管の第二の分配ダクトに注入され、さらには、圧縮空気は、第二の分配ダクトの周全体を循環することが意図されていることに留意されたい。
第二の分配ダクト26の範囲を定める第二の環状管25はまた、第二の環状管の周全体に規則的に分布された複数の出口開口部30(図5~7で確認可能)も備えている。第一の環状管23について記載することができた内容と同様に、これらの出口開口部の各々は、対応する出口開口部を介して第二の分配ダクト26と流体接続するように配置されたスプレーノズル22上まで通じており、接着装置20のスプレーノズル22の各々は、一方では第一の分配ダクト24と、他方では第二の分配ダクト26と流体接続している。
上記の結果、第二の環状管26は、圧縮空気をスプレーノズル22に向けて分配することに充てられることになる。
特に図2及び3から分かるように、圧縮空気の循環専用である第二の分配ダクト26の範囲を定めるこの第二の環状管25は、接着剤組成物の循環専用である第一の分配ダクト24の範囲を定める第一の環状管23の上側に配置されている。上側との用語を正しく理解するために、この設備における接着装置の位置について言及する。第一の環状管23の上側に配置した第二の環状管25を、繊維が落下してくる遠心円板にできる限り近く配置し、それによって、円環状を成すこれらの繊維16が、圧縮空気専用のダクトの範囲を定める環状管をまず通過する必要があるようになっている。
第一の管が環状リングの回転軸線周りに形成するループの直径は、第二の管の対応する直径よりも大きく、それによって、これら2つの環状管は、第二の環状管が第一の環状管に対して最も内側となるように半径方向のオフセットrで、互いに上下に重なって配置されている。その結果、2つの環状管の各々に固定されたスプレーノズル22は、環状リングの回転軸線に対して傾いた方向になる。以降で述べるように、スプレーノズルが、回転軸線に対するそれらの傾斜角を環状吐出装置の周全体にわたって一定として(特に図2、3、及び7で確認可能)環状管に固定されているか、又はそれ以外では、この傾斜角をノズルごとに変化させて(特に図4~6で確認可能)環状管に固定されている、異なる変型例の実施形態を提供することができる。これらの変型例は、ノズルが特定のファン-ジェットノズルを介してグリーンバインダーを噴霧可能である限りにおいて、本発明の状況の範囲内に含まれるものと理解される。
第一及び第二の環状管は、それぞれ第一及び第二の分配ダクトの範囲を定めるそれらの内壁が、各々、互いに異なる平均断面を有するように構成されている。特に、第二の管の内壁は、第一の環状管の内壁の平均断面の直径D1よりも大きい直径D2の平均断面を定める。「グリーンバインダー」の経路断面は、したがって、圧縮空気の経路断面よりも小さい。そのような特徴によって、第一の狭い方の分配ダクトが、常にバインダーで満たされていることを確実にし、かつスプレーノズルへの供給の不具合が発生しないことを確実にすることが可能となる。さらに、第一の分配ダクトの断面をより小さい寸法とすることにより、この第一のダクト中での「グリーンバインダー」の移動速度を加速することが可能となり、したがって、第一の環状管のいかなる閉塞も防止することが可能となる。
同じ状況において、第一の環状管及び第二の環状管に適用されるべき相違に注目されたい。上記で特定したように、これら2つの環状管は、一定の平均断面を有する。少なくとも第一の環状管23を化学デバリング操作に供し、それによって、出口開口部29の接続点及びこの第一の環状管23の供給管との接続点におけるエッジを除去する。このようにすることで、第一の環状管内部での、バインダーの一部を形成する生物由来品の堆積防止も目標とすることができる。これらの成分が粘性であることにより、環状管内部の何れかの過度に際立った粗い部分に成分が付着したままとなるリスクが発生することが理解され、また、本発明による環状吐出装置にこれらのグリーンバインダーを適用する状況は、グリーンバインダーが循環する必要のある環状管のこの表面粗さ及び寸法調整を考慮に入れるべきことを意味するものであると理解される。
環状管の内径が異なるということは、これらの管の外径もまた異なるという結果となり、それによって、接着剤組成物の取り込みのための管よりも大きい管を、空気の取り込みのために備えるようになっている。図示した例では、大きい方の管が小さい方の管よりも上側に位置しており、ここでは示されていないが、接着ステーションでリングを固定するための固定フランジを、特に大きい方の管に取り付けることができる。管は、いかなる点でも本発明の状況から逸脱することなく、互いに異なって配置されていてもよいことが理解され、特に、空気取り込み管が、接着剤組成物のために備えられる小さい方の管の下側に位置することもできる。
特に図2~7に示されるように、環状ダクト21を形成する環状管23、25は、互いに上下に配置され、それによって、第一の分配ダクトの第一の出口開口部及び第二の分配ダクトの第二の出口開口部が、軸線方向に重なり合うように、すなわち、それらが、対応するダクトの回転軸線周りに角度的に同じように分布するようになっている。
このようにして、第一の分配ダクトの第一の出口開口部を第二の分配ダクトの第二の出口開口部と流体接続するスプレーノズル22は、軸線方向に、すなわち、環状リングの回転軸線X-Xを含む面内に延在している。
特に図5~7に示されるように、スプレーノズル22は、2つの環状管の間に延在する胴体32、方向軸線A-Aに従ってこの胴体32を通って延在する液体ノズル34、及び液体ノズルの自由端部に配置され、生物由来品に基づくバインダー又は「グリーンバインダー」をフラットジェットによって霧化させるように構成したスプレーヘッド又はエアキャップ36を備えている。
胴体32は、円筒形状を有し、ここでは2つの内部チャネルを備えている長方形断面を有しており、それによって、この胴体が、一方では、第一の分配ダクト24から第一の出口開口部29を介して到達する「グリーンバインダー」を受け取ることができ、他方では、第二の分配ダクト26から第二の出口開口部30を介して到達する圧縮空気を受け取ることができるようになっている。したがって、胴体32は、一方の環状管から他方の環状管へ延在する延長軸線Y-Yによって定められる。図7に示す構成では、延長軸線Y-Yが各環状管の中心を通る直線と一致するように、スプレーノズル22が構成されており、その結果、液体ノズル34の方向軸線A-Aと環状吐出装置の回転面Pとの間に角度αが存在し、ここでは40°に等しい。図2及び3に示すように、スプレーノズル22のセットは、40°に等しい値であるそのような傾斜角を有するように配置されている。一般に、スプレーノズルは、0~80°の範囲内である共通の傾斜角を有することができる。
各スプレーノズル22の胴体32は、各管に形成された出口開口部に面するようにその端部を配置したところで、環状管に溶接されている。
胴体32の第一の面38は、環状リングの内側及びその回転軸線X-Xに向けられ、かつ第二の面39は、反対の方向に向けられている。この胴体は、その中央の、胴体の延長軸線Y-Yを横切る方向に、胴体32の第一及び第二の面のうち一つの各端部にあらわれる液体ノズル34を受けるためのシースを備えている。シースは、実質的に胴体の中央に、すなわち、第一の環状管23及び第二の環状管25から等距離に延在している。シースは、第一の出口開口部29と接続して胴体32の延長軸線Y-Yに対して平行に延在する第一の内部チャネル42と接続するように穿孔されている。これらの内部チャネルは、圧縮空気と接着剤組成物を別々に、スプレーヘッド36の近くまで運ぶように構成されている。
スプレーヘッド36は、液体ノズル34の出口部で混合チャンバーを形成するドーム形状を有し、ここで、圧縮空気と接着剤組成物とを混合して液滴を形成し、この液滴をスプレーヘッドに形成されているスプレースリット50を介して吐出させるようになっている。
スプレーノズル22が、環状管23の第一の分配ダクト24及び/又は環状管25の第二の分配ダクト26の間の流体接続を可能とするように構成されていること、並びに生物由来品に基づくバインダーが環状吐出装置から排出される際に通るスプレースリット50が、接着剤スプレーを円環状の繊維上に吐出し、かつスプレーを角度範囲全体に分散させるように構成されていることが理解される。
スプレースリット50は、スプレーノズルの方向軸線A-A上に、すなわち、噴霧器の胴体内部にある接着剤組成物のための循環ダクトを定める中空ロッド46の軸線上に中心があり、かつスプレーノズルの方向軸線A-Aが吐出の主方向を定め、それに従って、スプレーノズルの出口部から接着剤組成物が吐出されることが理解される。
特に図5から分かるように、スプレースリット50は、ファンノズルを形成する長方形断面を有し、それによって、吐出の主方向に、「グリーンバインダー」が、長方形断面の長さによって定まる開口角に従って吐出される。
スプレーヘッド36は、スプレースリット50の長さ、すなわち、特に図4bで確認可能であるように、このスリットを形成する長方形の長辺Gcが、環状リングの回転軸線X-X及びスプレーノズルの方向軸線A-Aを通る面に対して直角であり、かつ環状吐出装置の回転面Pに対して、したがってこの装置の各環状管の回転面に対して平行である方向に向けられる。
生物由来品に基づくバインダーの噴霧は、本発明によれば、スプレーノズルのうちの少なくとも1つのスプレースリットの形態によって形付けられ、すなわち、生物由来品に基づくバインダーの対応するジェットが、このスリット50の長辺Gcに対応する第一の方向には40°~120°の範囲内の第一の開口角βを有し、かつこのスリット50の短片Pcに対応する第二の方向には5°~40°の範囲内の第二の開口角βを有するような寸法にした長方形断面のスリットによって形付けられる。その結果、フラットジェットが、すなわち、ここでは第一の方向である主方向に延在するジェットが得られる。開口角として選択する値が、このフラットジェットの形態に従う必要があり、かつ第二の開口角が40°に等しいか又は約40°である場合には、第一の開口角は、少なくとも80°に等しくなることが理解される。言い換えると、第一の開口角βの値は、第二の開口角βの値の少なくとも2倍に等しく、それは、有利には、この第二の開口角の値の3倍余りに対応する。数値の例として、16°又は17°の範囲の値を有する第二の開口角β、及び51°~60°の範囲の値を有する第一の開口角を提供することが可能である。
第一の方向が、環状吐出装置の回転面Pに対して、すなわち、装置の環状管の各々が置かれている面に対して平行であることが有利であり、したがって、この第一の方向が、環状吐出装置20を通る繊維の移動方向に対して直角であることが有利である。したがって、円環状の繊維の相当な角度部分にわたる噴霧が確保され、かつ環状吐出装置を通過する繊維のすべてをバインダーで被覆することが、より少ない数のスプレーノズルを用いて得られることになる。
先に述べた少なくとも1つのスプレーノズルを備えた接着装置の操作は、以下の通りである。適切な制御手段によって、供給パイプ28を介した第一の分配ダクトへの「グリーンバインダー」の取り込みを制御することが可能である。「グリーンバインダー」は、この第一の分配ダクトの範囲を定める環状管の周全体を循環し、かつスプレーノズル22と接続した第一の開口部29の各々を循環するように押し進められる。スプレーノズル22に入った「グリーンバインダー」は、スリーブ40を介して液体ノズル34に送られ、かつスプレーヘッド36及び混合チャンバーに向かって押し進められる。
同時に、適切な制御手段によって、供給継ぎ手31’を介した第二の分配ダクトへの、所望される流量及び圧力での圧縮空気の取り込みを制御することが可能である。空気の流量及び圧力は、特に、接着剤組成物の投入量に応じて決定される。圧縮空気は、この第二の分配ダクトの範囲を定める環状管の周全体を循環し、かつスプレーノズル22と接続した第二の開口部の各々を循環するように押し進められる。スプレーノズル22に入った圧縮空気は、液体ノズル34の周辺部の循環ダクト48をスプレーヘッド36及び混合チャンバーに向かって押し進められ、混合チャンバーでは、圧縮空気と「グリーンバインダー」との混合物が、バインダーの霧化に関与し、吐出するバインダーの量に応じた空気流量の制御によって、特に、液滴のサイズに作用させることが可能である。
図2~6に示すように、本発明に従う接着装置は、環状リングの周上に配置された複数のスプレーノズルを備えている。これらのノズルは、リングの周全体に規則的に環状に分布している。本発明の実施形態によれば、ノズルの数が、したがって、2つの隣り合うノズル間の分離角が、それぞれの接着装置によって変動し得ることが理解される。図2では、接着装置は、一連の16個のスプレーノズルを備え、それによって、一連のノズルのうちの2つの連続するノズル間の分離角が、22.5°であるようになっている。
これらのノズルは、1つの同じ軸レベル上に配置されており、すなわち、各々は、第一の環状管と第二の環状管との間に配置され、それによって、各ノズルの胴体は、環状リングの回転軸線に対して直角である1つの同じ面上に中心があるようになっている。言い換えると、スプレーノズルは、それらの胴体、すなわち、それらの各環状管との接合部が、同じ高さに延在するように構成されていると述べることができる。
以降では、本発明に従うスプレーノズルの配置の変型例について記載するが、それは、図2及び3を参照して記載した内容とは、環状管の周上にあるこれらのノズルの少なくとも2つの傾きが可変であることによって大きく異なっている。
図4、5、及び6には、すべてのスプレーノズルが同一の設計である例示的な実施形態が示されており、それによって、ノズルは、それらの方向軸線A-Aの傾きによってのみ異なる。本発明の状況から逸脱することなく、スプレーノズルは、同じ高さに延在する少なくとも2つのスプレーノズルの各々が、互いに異なる傾きを有する限りにおいて、それらの設計が異なっていてもよいことが理解される。
本発明によると、リングの周上に連続して配置した少なくとも2つのスプレーノズル、すなわち、図4に示すような2つの隣り合うスプレーノズルは、これら2つのノズルのうちの一方の方向軸線A-Aが、したがってその出口チャネルが、リングの回転面に対して、他の2つのノズルとは異なる角度を有するように配置されている。
示した例では、スプレーノズルの少なくとも2セットは、リングの回転面に対するそれらの傾きによって区別される。図6から確認できるように、第一のセットのスプレーノズル221は、方向軸線A-Aが、環状リングの回転面と、ここでは30°に等しい第一の角度α1を形成するように傾けられている。図6で確認できるように、第二のセットのスプレーノズル222は、方向軸線A-Aが、環状リングの回転面と、ここでは45°に等しい第二の角度α2を形成するように傾けられている。
2つの隣り合うノズルが異なる傾きを有するという本発明の特徴によって、これら2つのセットの各々のノズルは、環状リングの周全体にわたって交互に存在し、それによって、スプレーノズルの所与の第一のセット221のノズルは、同じセットの一部を形成するノズルと隣り合わず、すなわち、環状リングの回転面に対して同じ傾きを有するノズルとは隣り合わないことが理解される。この周上では、ノズルの第一のセット221のスプレーノズル22、ノズルの第二のセット222のスプレーノズル22、そして再度ノズルの第一のセット221のスプレーノズル22等々が、交互に存在する。
図5及び6は、スプレーノズルごとに異なる傾きを作り出すための本発明に従う例を示す。
示した2つのケースの各々において、胴体に形成されるスリーブの中心C(図7で特に確認可能)と、各環状管の中心とは整列している。また、胴体は、スリーブの中心Cによって定められるこの中心点の周りを軸回転し、接合点52の領域で、対応する環状管にもたれかかった状態となり、この接合領域は、垂直軸線、すなわち、環状リングの回転軸線に対して平行であり、かつこの管の中心を通る軸線から、多かれ少なかれ離れている。この結果、各ボディのシースの中心Cは、各々のケースで、回転軸線X-Xに対して軸方向にずれることなく、環状管に対して実質的に同じ位置に存在する。言い換えると、異なる傾きを有するスプレーノズルの胴体は、環状吐出装置の回転軸線に対して1つの同じ軸レベルに配置されている。
図5に示され、図4の切断面V-Vに対応する第一の半径方向切断面では、ノズルの第一のセット221のスプレーノズルが示されている。第一の管の第一の出口開口部及び第二の出口開口部は、各環状管に特異的な垂直軸線から離れており、その結果、端部が2つの出口開口部と重なった状態となるようなノズルの胴体の第一の傾きとなっている。この第一の傾きは、第一のセット221のスプレーノズルの方向軸線A-Aの回転面に対する傾斜角α1に等しく、すなわち、ここでは30°に等しい。
図6に示され、図4の切断面VI-VIに対応する第二の半径方向切断面では、ノズルの第二のセット222のスプレーノズルが示されている。第一の管の第一の出口開口部及び第二の出口開口部は、第一の切断面の場合よりも各環状管に特異的な垂直軸線に近く、その結果、端部が出口開口部と重なった状態となるようなノズルの胴体の第二の傾きとなっている。この第二の傾きは、第二のセット222のスプレーノズルの方向軸線A-Aの回転面に対する傾斜角α2に等しく、すなわち、ここでは45°に等しい。
第一のセットのスプレーノズル及び第二のセットのスプレーノズルが、特に、環状吐出装置の周上に同心状に配置された2つのノズルが、図に示され得るように、同一の形態を有すること、並びにこれらのノズルが、2つの分配ダクトと連結している胴体の傾きのみによって、したがって、それらの出口部チャネルの傾きのみによって区別されることに留意されたい。
図1に示すように、第一のセット221のノズルの方向と、第二のセット222のノズルの方向とのこの違いは、円環状の繊維16上へのバインダーのジェットの吐出高さが異なるという結果をもたらす。したがって、第一のセット221のノズルによって吐出したバインダーは、第二のセット222のノズルによって吐出したバインダーよりも先に繊維に影響を与える。このようにして、第一のセット221のノズルによって吐出した第一のスプレー201は、第二のセット222のノズルによって吐出した第二のスプレー202が拡がる面に対して軸線方向にずれている面上に拡がり、かつスプレー中に形成した液滴は、隣り合うスプレー中に形成した液滴と衝突しないか、又は少なくとも許容される限度内で衝突し、それによって、スプレーの衝突によって発生する可能性のある液滴の合着の問題を避けるか、又は制限するようになっている。図4は、例として、軸線方向の重なりゾーンZRを示し、そこでは、第一のスプレー201の正放線方向端部201’で形成した液滴が、第二のスプレー202の正放線方向端部202’で形成した液滴の上を通過する。この重なりゾーンでは、回転軸線X-Xに沿った軸線方向のオフセットによって、液滴が衝突せず、変形のリスクに曝されないことが確保される。したがって、異なっているノズルのセット、ひいては、異なる方向にあるノズルのセットを形成する程度にまで、2つの隣り合うスプレーノズルをできる限り近くに一緒に配置することが可能であり、それによって、液滴の変形のリスクなしにこれらの重なりゾーンを形成し、かつスプレーノズルの1つが故障した場合でも円環状の繊維の周全体に接着を施すために必要な余分の機能を確保することができる。特に図4の説明を参照することによって、第一のセット221のスプレーノズルが動作を停止した場合であっても、ゾーンZRには、隣り合う第二のセット222のノズルによって、第一のセット221のノズルによって前記ゾーンZRで接着剤塗布することができる高さとは異なる高さで、接着剤の吐出を続けることができることを容易に理解することができる。隣り合うノズルの傾きの違いによって発生するこの吐出高さの違いは、それらのノズルの両方が正常に運転する状態である場合に、これらの2つの隣り合うノズルによって送られる液滴のサイズが、変化させられることを回避することを可能にする。
本発明に従う配置は、上記で記載し、図示した装置で実施することができ、また、本発明の状況から逸脱することなく、装置の他の実施形態で実施することもできる。例えば、内部を「グリーンバインダー」が循環する環状管上に直接配置したスプレーノズルを備えている装置であって、各ノズルに共通の空気分配ダクトを備える必要なしに、したがって、上記で述べたようにスプレーノズルを2つのダクト間に配置する必要なしに、空気を各ノズルの前に独立して添加する装置を提供することが可能である。したがって、そのような装置は、「グリーンバインダー」のための分配回路、及び分配回路と流体接続し、かつ環状吐出装置の周上に分布したスプレーノズルであって、「グリーンバインダー」を回転軸線によって定められる環状吐出装置の内側を通過することが意図されているガラス繊維上に吐出するための複数のスプレーノズルを備えており、各スプレーノズルは、フラットジェットの形態でグリーンバインダーを吐出するように構成されている、という点で、本発明に従うものである。
別の例によると、いわゆる「エアレス(air-less)」ノズル、すなわち、バインダーの吐出を行うために圧縮空気を添加せずに運転するノズルを、スプレーノズルとして提供することが可能である。この場合、回転軸線に従って互いに上下に配置した2つの環状管と、これら2つの環状管の間にそれぞれ配置したスプレーノズルとを備えた環状吐出装置の構造が維持され、かつ第二の環状管は、分配回路としては働かず、構造上の機能のみを有する、という第一の変型例を提供することができる。生物由来品に基づくバインダーのみが、第一の環状管によって形成した第一の分配回路中を循環し、かつ第二の環状管には空気を送らない。また、環状吐出装置が、1つのみの環状管を備えており、その上にスプレーノズルを配置した第二の変型例を提供することも可能であり、本発明に従って、この単一の環状管上に固定したスプレーノズルが、フラットジェットを吐出するように構成したスプレーヘッドを備えていることが理解される。
別の例によると、ノズルを、2セットを超えて分けることができ、各セットが、上記のように、ノズルが特定の傾斜角を有することで特徴付けられるノズルを提供することも可能である。15°に等しい傾きαを有するノズルによって定められる第一のセット、30°に等しい傾きαを有するノズルによって定められる第二のセット、及び45°に等しい傾きαを有するノズルによって定められる第三のセットを提供することが可能である。上記のように、同じ傾きを有し、かつそのジェットが隣り合うジェットによって妨害されるリスクのある、隣り合わせに並んだノズルは、こうして回避される。
以降では、種々の非限定的な例示となる実施形態を通して、生物由来品に基づくバインダーについてより詳細に述べる。生物由来品に基づくバインダーは、ミネラルウール製造設備において円環状の繊維全体に噴霧するために、本発明の1つの態様による環状吐出装置中にそれを注入することができるので、生物由来品に基づくバインダーのこの使用は、繊維表面全体にこのバインダーを適切に分布させることを可能とするファンジェットノズルの実施によって特に可能となることが想起される。
非限定的な例として、生物由来品に基づくバインダーは、以下を含有する:
(a)還元糖、非還元糖、水素化糖、及びこれらの混合物から選択される少なくとも1つの糖質、並びに
(b)少なくとも1つの糖質架橋剤。
「糖質架橋剤」とは、ここでは、場合によっては触媒の存在下で、糖質と反応することができ、かつ糖質と共に少なくとも部分的に不溶性の三次元網目構造を形成することができる化合物を意味するものと理解される。
また、「糖質(グルシド)」の用語は、ここでは、厳密な意味での糖質、すなわち、少なくとも1つのアルデヒド基又はケトン基(還元基)を有する式C(HO)の還元糖又は炭水化物のみを包含するのではなく、アルデヒド基又はケトン基をアルコールに還元したこれらの炭水化物の水素化生成物も包含することから、通常よりも広い意味を有する。この用語はまた、いくつかのグルシド単位から構成された非還元糖であって、へミアセタールヒドロキシルを有する炭素が、このグルシド単位を互いに結合するオシド結合(グリコシド結合)に関与している非還元糖も包含する。
先に提示した生物由来品に基づくバインダー、すなわち、糖質及び架橋剤、好ましくはポリカルボン酸に基づく接着剤組成物は、例えば、米国特許第8,197,587号明細書、国際公開第2010/029266号、国際公開第2013/014399号、国際公開第2015/181458号、国際公開第2012/168619号、国際公開第2012/168621号、国際公開第2012/072938号に記載されている。
糖質成分は、還元糖若しくは非還元糖、還元糖若しくは非還元糖を含まない水素化糖、又はこれらの混合物に基づいていてよい。
還元糖としては、単糖(モノサッカリド)及びグルコシド(二糖、オリゴ糖、及び多糖)が挙げられる。列挙することができる単糖の例は、3~8個の炭素原子を含む単糖であり、好ましくは、アルドース、有利には、5~7個の炭素原子を含有するアルドースである。特に好ましいアルドースは、天然アルドース(D体に属する)であり、特に、グルコース、マンノース、及びガラクトースなどのヘキソースである。ラクトース又はマルトースは、還元糖として用いることができる二糖の例である。本発明で用いることができる多糖は、好ましくは、100000未満、好ましくは50000未満、有利には10000未満の重量平均モル分子量を有する。好ましくは、多糖は、上記で述べたアルドース、有利にはグルコースの中から選択される少なくとも1つの単位を含む。ほとんどが(50重量%超が)グルコース単位で構成されている還元多糖が特に好ましい。
還元糖は、特に、単糖の、オリゴ糖の、及び多糖、特にデキストリンの混合物であってよい。デキストリンは、一般式(C10に従う化合物である。それらは、デンプンの部分加水分解によって得られる。それらのデキストロース当量(DE)は、有利には5~99、好ましくは10~80である。
非還元糖は、好ましくは、最大10個のグルシド単位を含む非還元オリゴホロシドである。列挙することができるそのような非還元糖の例は、トレハロース、イソトレハロース、サッカロース、及びイソサッカロース(「イソスクロース」)などのジホロシド;メレジトース、ゲンチアノース、ラフィノース、エルロース、及びウンベリフェロースなどのトリホロシド;スタキオースなどのテトラホロシド;並びにベルバスコースなどのペンタホロシドである。サッカロース及びトレハロースが好ましく、サッカロースがさらにより好ましい。
「水素化糖」とは、本発明において、単糖、二糖、オリゴ糖、及び多糖、並びにこれらの生成物の混合物から選択される糖を還元して得られる生成物一式を意味するものと理解される。水素化糖は、好ましくは、デンプンの加水分解物の水素化生成物である(加水分解度は、一般的に、5~99、有利には10~80の範囲内のデキストロース当量(DE)によって特徴付けられる)。水素化は、糖又は糖の混合物(デンプンの加水分解物)を、糖のポリオール又はアルコールに変換する。
列挙することができる水素化糖の例としては、エリスリトール、アラビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、イジトール、マルチトール、イソマルチトール、ラクチトール、セロビトール、パラチニトール、マルトトリトール、及びデンプン加水分解物の水素化生成物が挙げられる。好ましくは、水素化糖又は水素化糖の混合物は、大部分が、すなわち50重量%超が、マルチトール(デンプンの酵素加水分解から得られるグルコースの二量体であるマルトースの水素化生成物)から構成される。
成分(a)、すなわち、水素化糖、及び/又は還元糖、及び/又は非還元糖から構成される糖質は、有利には、接着剤組成物の乾燥材料に対して、30~70重量%、好ましくは40~60重量%を占める。これらの値は、任意の添加物の添加前のものと理解される。
本発明で用いられる架橋剤、すなわち成分(b)は、好ましくは、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸の塩及び無水物、アミン、無機酸の金属塩、並びに無機酸のアミン塩及びアンモニウム塩、さらには上述した化合物の混合物から選択される。
無機酸は、例えば、硫酸、リン酸、硝酸、及び塩化水素酸である。金属塩は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び遷移金属の塩であってよい。
本発明において架橋剤として用いることができる無機酸及びそれらの塩は、例えば、国際公開第2012/168619号、国際公開第2012/168621号、及び国際公開第2012/072938号の特許出願に記載されている。
好ましい実施形態では、架橋剤は、ポリカルボン酸を含むか、又はポリカルボン酸である。ポリカルボン酸は、ポリマー酸(すなわち、カルボキシル化モノマーの重合によって得られるもの)又はモノマー酸であってよい。
接着剤組成物の粘度を制限するために、このポリカルボン酸は、有利には、50000又はこれ未満、好ましくは10000又はこれ未満、有利には5000又はこれ未満の数平均モル分子量を有する。
列挙することができるポリカルボン酸ポリマーの例としては、「メタ」アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、桂皮酸、2-メチルマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、2-メチルイタコン酸、α,β-メチレングルタル酸などの少なくとも1つのカルボン酸基を有するモノマー、並びにC~C10アルキルのマレエート及びフマレートなどの不飽和ジカルボン酸のモノマーから得られる、ホモポリマー又及びコポリマーが挙げられる。コポリマーは、酢酸ビニル、アルキル、ヒドロキシル、若しくはスルホニル基で、又はハロゲン原子で置換された、又は置換されていないスチレン、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、C~C10のアルキル(メタ)アクリレート、特にメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、及びイソブチル(メタ)アクリレートなどの、一つ若しくは複数のビニルモノマー又はアクリルモノマーも含有していてよい。
特に好ましい実施形態では、成分(b)は、ポリカルボン酸モノマーであるか、又はポリカルボン酸モノマーを含む。ポリカルボン酸モノマーとは、ポリカルボン酸であって、カルボキシル化モノマーの重合から得られたものではないポリカルボン酸を意味するものと理解される。したがって、ポリカルボン酸モノマーは、繰り返し単位の鎖を含まない。
ポリカルボン酸モノマーは、ジカルボン酸、トリカルボン酸、又はテトラカルボン酸であってよい。
ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、リンゴ酸、酒石酸、タルトロン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸、トラウマチン酸、ショウノウ酸、フタル酸及びその誘導体、特に少なくとも1つのホウ素原子又は塩素原子含有する誘導体、テトラヒドロフタル酸及びその誘導体、特にクロレンド酸などの少なくとも1つの塩素原子を含有する誘導体、イソフタル酸、テトラフタル酸、メサコン酸、及びシトラコン酸が挙げられる。
トリカルボン酸としては、例えば、クエン酸、トリカルバリル酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、アコニット酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、及びトリメシン酸が挙げられる。テトラカルボン酸としては、例えば1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸及びピロメリット酸を挙げることができる。
クエン酸が好ましく用いられる。
成分(b)は、有利には、本発明の接着剤組成物の乾燥材料に対して30~70重量%、好ましくは40~60重量%を占める。これらの値は、任意の添加物の添加前のものと理解される。
成分(a)の成分(b)に対する重量比は、好ましくは、70/30~30/70、特に60/40~40/60の範囲内である。
接着剤組成物は、例えば、粘土、コロイダルシリカ、非コロイダルシリカ、金属酸化物、尿素硫酸塩、尿素塩化物、及びシリケートに基づく触媒などの、塩基及びルイス酸から選択されてよい触媒も含むことができる。エステル化触媒が好ましい。
触媒は、リンを含有する化合物であってもよく、例えば、アルカリ金属の次亜リン酸塩、アルカリ金属の亜リン酸塩、アルカリ金属のポリリン酸塩、アルカリ金属のリン酸水素塩、リン酸、アルキルホスホン酸である。好ましくは、アルカリ金属は、ナトリウム又はカリウムである。
触媒は、塩素及び/又はホウ素を含有する化合物であってもよく、例えば、テトラフルオロホウ酸又はこの酸の塩、特に、ナトリウム又はカリウムなどのアルカリ金属のテトラフルオロホウ酸塩、カルシルム又はマグネシウムなどのアルカリ土類金属のテトラフルオロホウ酸塩、亜鉛のテトラフルオロホウ酸塩、及びアンモニウムのテトラフルオロホウ酸塩である。
好ましくは、触媒は、次亜リン酸ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、又はこれらの化合物の混合物である。
接着剤組成物に導入する触媒の量は、一般に、成分(a)及び(b)の総重量中、最大20重量%、有利には1~10重量%を占める。
一般に、上記で述べた実施形態は、本発明を何ら限定するものではない。すなわち、記載した特徴を選択することが、技術的利点をもたらすのに十分であるか又は先行技術の水準に対して本発明を差別化するのに十分である場合に、特に、本明細書中で言及した他の特徴と結果として切り離された、ここで記載した特徴の選択した内容のみを含む本発明の変型例を、立案することが可能である。
本明細書に開示される発明は以下の態様を含む:
[1]ミネラル繊維(3)上に接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置(20)であって、前記接着剤組成物を分配するための少なくとも1つの分配回路(24、26)、及び前記分配回路と流体接続し、かつ前記環状吐出装置の周上に配置したスプレーノズルであって、回転軸線(X-X)によって定められる前記環状吐出装置の内側を通過することが意図されている前記繊維上へ前記接着剤組成物を吐出するための少なくとも1つのスプレーノズル(22)を備えた環状吐出装置において、
前記接着剤組成物は、生物由来品に基づくバインダーであり、かつ
少なくとも1つの前記スプレーノズルは、生物由来品に基づく前記バインダーが前記環状吐出装置から出る際に通るスリット(50)を有するスプレーヘッド(36)を備えており、前記スリット(50)が、生物由来品に基づく前記バインダーのフラットジェットを形成するように長方形断面を有していることを特徴とする、
環状吐出装置。
[2]少なくとも1つのスプレーノズル(22、221、222)が、前記環状吐出装置の回転面(P)に対して定まる傾斜角(α)で前記環状吐出装置の内側に向けられており、前記傾斜角(α)は、0~80°の範囲内であることを特徴とする、上記[1]に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
[3]各スプレーノズル(22)が、前記環状吐出装置の回転面(P)に対して定まる傾斜角(α)で前記環状吐出装置の内側に向けられており、前記環状吐出装置の前記周上に連続して配置した少なくとも2つのスプレーノズル(22、221、222)が、互いに異なる傾斜角(α)で、前記環状吐出装置の前記回転面(P)に対する方向を有するように配置されていることを特徴とする、上記[2]に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
[4]各スプレーノズル(22、221、222)が、前記環状吐出装置(20)の前記回転面(P)に対する方向がそれ自体とは異なっているノズルと隣り合っていることを特徴とする、上記[2]又は[3]に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
[5]前記環状吐出装置(20)が、前記環状吐出装置の前記周上に分布した複数のスプレーノズル(22、221、222)を備えており、前記スプレーノズルの各々が、長方形断面のスリット(50)を有するスプレーヘッド(36)を備えていることを特徴とする、上記[1]~[4]のいずれか一つに記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
[6]少なくとも1つの前記スプレーノズル(22)の長方形断面の前記スリット(50)が、このスリットを形成する前記長方形の長辺が前記環状吐出装置の回転面(P)に対して平行に延在するように配置されていることを特徴とする、上記[5]に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
[7]少なくとも1つの前記スプレーノズル(22)の長方形断面の前記スリット(50)は、生物由来品に基づく前記バインダーの対応するフラットジェットが、前記スリット(50)の前記長辺に対応する第一の方向に、40°~120°の第一の開口角(β )を有するような寸法になっていることを特徴とする、上記[5]又は[6]に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
[8]少なくとも1つの前記スプレーノズル(22)の長方形断面の前記スリット(50)は、生物由来品に基づく前記バインダーの対応するフラットジェットが、前記スリット(50)の短辺に対応する第二の方向に、5°~40°の第二の開口角(β )を有するような寸法になっていることを特徴とする、上記[5]~[7]のいずれか一つに記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
[9]少なくとも1つの前記スプレーノズル(22)の長方形断面の前記スリット(50)は、前記第一の開口角(β )が前記第二の開口角(β )の少なくとも2倍に等しいような寸法になっていることを特徴とする、上記[7]又は[8]に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
[10]生物由来品に基づく前記バインダーを分配するための前記分配回路(24、26)が、単一の供給口(27、31)、及びスプレーノズル(22)にそれぞれ接続した複数の開口部(29、30)を備えていることを特徴とする、上記[1]~[9]のいずれか一つに記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
[11]前記環状吐出装置(20)が、前記環状吐出装置の前記回転軸線(X-X)に沿ってオフセットしている2つの別個の分配回路(24、26)を備えており、前記スプレーノズル(22)が、前記分配回路の各々と流体接続するようにこれらの2つの分配回路の間に配置されていることを特徴とする、上記[1]~[10]のいずれか一つに記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
[12]第一の分配回路(24)を、生物由来品に基づく前記バインダーを受け取るように構成し、かつ第二の分配回路(26)を、圧縮空気を受け取るように構成することを特徴とする、上記[11]に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
[13]前記第一の分配回路(24)が、前記第二の分配回路(26)の平均断面径よりも小さい平均断面径を有することを特徴とする、上記[12]に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
[14]ガラス繊維をこれらの繊維のための接着ステーション(2)に運ぶように構成した繊維化手段を備えたミネラルウール製造設備(100)であって、
前記接着ステーションが、上記[1]~[13]のいずれか一つに記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置(20)によって形成した接着装置のみを備えており、前記環状吐出装置は、回転面(P)が接着するべき前記円環状の繊維の通過方向に対して実質的に直角であるように配置されていることを特徴とする、
ミネラルウール製造設備。
[15]前記環状吐出装置(20)が上記[12]に従う、上記[14]に記載のミネラルウール製造設備であって、
生物由来品に基づくバインダーの噴霧に関連する前記第一の分配回路(24)が、前記圧縮空気に関連する前記第二の分配回路(26)に対して前記繊維の経路の下流に位置するように、前記環状吐出装置が配置されていることを特徴とする、
ミネラルウール製造設備。
[16]少なくとも以下の工程を行う、ミネラルウールの製造方法:
- 溶融ガラスを繊維化ステーションに運ぶこと、
- この繊維化ステーションにおいて、ガラス繊維が、接着ステーションに向かう繊維の束の形態を取るように、これらのガラス繊維を作製すること、
- 前記接着ステーションにおいて、前記繊維の前記束が、接着剤組成物の添加によって一緒に結合し、前記繊維の前記束が、前記接着ステーション中に冷却リングを配置することなく、前記接着ステーションへの進入時にすぐに結合すること、及び
- これまでに得られた、一緒に接着した繊維のバットを加熱することによって変換し、ミネラルウールを形成すること。

Claims (15)

  1. ミネラル繊維(3)上に接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置(20)であって、前記接着剤組成物を分配するための少なくとも1つの分配回路(24、26)、及び前記分配回路と流体接続し、かつ前記環状吐出装置の周上に配置したスプレーノズルであって、回転軸線(X-X)によって定められる前記環状吐出装置の内側を通過することが意図されている前記繊維上へ前記接着剤組成物を吐出するための少なくとも1つのスプレーノズル(22)を備えた環状吐出装置において、
    前記接着剤組成物は、生物由来品に基づくバインダーであり、かつ
    少なくとも1つの前記スプレーノズルは、生物由来品に基づく前記バインダーが前記環状吐出装置から出る際に通るスリット(50)を有するスプレーヘッド(36)を備えており、前記スリット(50)が、生物由来品に基づく前記バインダーのフラットジェットを形成するように長方形断面を有しており、
    少なくとも1つの前記スプレーノズルの長方形断面を有する前記スリット(50)は、前記スプレーノズルの方向軸線(A-A)上に中心があり、かつ前記スプレーノズルの前記方向軸線(A-A)が、前記バインダーを吐出する主方向を定めており、
    少なくとも1つの前記スプレーノズルの長方形断面を有する前記スリット(50)は、ファンノズルを形成し、それによって、前記長方形断面の長辺によって定まる開口角に従って、前記バインダーを前記主方向に吐出するようになっており、かつ
    少なくとも1つの前記スプレーノズルの長方形断面を有する前記スリット(50)は、このスリットを形成する前記長方形の長辺が、前記環状吐出装置の前記回転軸線(X-X)及び前記スプレーノズルの前記方向軸線(A-A)を通る面に対して直角であり、かつ前記環状吐出装置の前記回転軸線(X-X)に対して直角な回転面(P)に対して平行である方向に延在するように配置されていることを特徴とする、
    環状吐出装置。
  2. 少なくとも1つのスプレーノズル(22、221、222)が、前記環状吐出装置の前記回転軸線(X-X)に対して直角な回転面(P)に対して定まる傾斜角(α)で前記環状吐出装置の内側に向けられており、前記傾斜角(α)は、0~80°の範囲内であることを特徴とする、請求項1に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
  3. 各スプレーノズル(22)が、前記環状吐出装置の回転面(P)に対して定まる傾斜角(α)で前記環状吐出装置の内側に向けられており、前記環状吐出装置の前記周上に連続して配置した少なくとも2つのスプレーノズル(22、221、222)が、互いに異なる傾斜角(α)で、前記環状吐出装置の前記回転面(P)に対する方向を有するように配置されていることを特徴とする、請求項2に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
  4. 各スプレーノズル(22、221、222)が、前記環状吐出装置(20)の前記回転面(P)に対する方向がそれ自体とは異なっているノズルと隣り合っていることを特徴とする、請求項2又は3に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
  5. 前記環状吐出装置(20)が、前記環状吐出装置の前記周上に分布した複数のスプレーノズル(22、221、222)を備えており、前記スプレーノズルの各々が、長方形断面のスリット(50)を有するスプレーヘッド(36)を備えていることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
  6. 少なくとも1つの前記スプレーノズル(22)の長方形断面の前記スリット(50)は、生物由来品に基づく前記バインダーの対応するフラットジェットが、前記スリット(50)の前記長辺に対応する第一の方向に、40°~120°の第一の開口角(β)を有する寸法になっていることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
  7. 少なくとも1つの前記スプレーノズル(22)の長方形断面の前記スリット(50)は、生物由来品に基づく前記バインダーの対応するフラットジェットが、前記スリット(50)の短辺に対応する第二の方向に、5°~40°の第二の開口角(β)を有する寸法になっていることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
  8. 少なくとも1つの前記スプレーノズル(22)の長方形断面の前記スリット(50)は、前記第一の開口角(β)が前記第二の開口角(β)の少なくとも2倍に等しい寸法になっていることを特徴とする、請求項6又は7に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
  9. 生物由来品に基づく前記バインダーを分配するための前記分配回路(24、26)が、単一の供給口(27、31)、及びスプレーノズル(22)にそれぞれ接続した複数の開口部(29、30)を備えていることを特徴とする、請求項1からのいずれか一項に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
  10. 前記環状吐出装置(20)が、前記環状吐出装置の前記回転軸線(X-X)に沿ってオフセットしている2つの別個の分配回路(24、26)を備えており、前記スプレーノズル(22)が、前記分配回路の各々と流体接続するようにこれらの2つの分配回路の間に配置されていることを特徴とする、請求項1からのいずれか一項に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
  11. 第一の分配回路(24)を、生物由来品に基づく前記バインダーを受け取るように構成し、かつ第二の分配回路(26)を、圧縮空気を受け取るように構成することを特徴とする、請求項10に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
  12. 前記第一の分配回路(24)が、前記第二の分配回路(26)の平均断面径よりも小さい平均断面径を有することを特徴とする、請求項11に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置。
  13. ガラス繊維をこれらの繊維のための接着ステーション(2)に運ぶように構成した繊維化手段を備えたミネラルウール製造設備(100)であって、
    前記接着ステーションが、請求項1から12のいずれか一項に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置(20)によって形成した接着装置のみを備えており、前記環状吐出装置は、回転面(P)が接着するべき前記円環状の繊維の通過方向に対して実質的に直角であるように配置されていることを特徴とする、
    ミネラルウール製造設備。
  14. 前記環状吐出装置(20)が請求項11に従う、請求項13に記載のミネラルウール製造設備であって、
    生物由来品に基づくバインダーの噴霧に関連する前記第一の分配回路(24)が、前記圧縮空気に関連する前記第二の分配回路(26)に対して前記繊維の経路の下流に位置するように、前記環状吐出装置が配置されていることを特徴とする、
    ミネラルウール製造設備。
  15. 少なくとも以下の工程を行う、ミネラルウールの製造方法:
    - 溶融ガラスを繊維化ステーションに運ぶこと、
    - この繊維化ステーションにおいて、ガラス繊維が、接着ステーションに向かう繊維の束の形態を取るように、これらのガラス繊維を作製すること、
    - 前記接着ステーションにおいて、前記繊維の前記束が、請求項1から12のいずれか一項に記載の接着剤組成物を吐出するための環状吐出装置(20)から吐出された接着剤組成物の添加によって一緒に結合し、前記繊維の前記束が、前記接着ステーション中に冷却リングを配置することなく、前記接着ステーションへの進入時にすぐに結合すること、及び
    - これまでに得られた、一緒に接着した繊維のバットを加熱することによって変換し、ミネラルウールを形成すること
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