JPH04228447A - 非繊維状成分含有量の少ない鉱物質ウール繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、熔融物流を熔融物分配装置の底
部の熔融物放出口より噴出させ、基本的に熔融物流に平
行に流れる噴射媒体により下流で結合する牽引ノズル中
で繊維に変形させ、牽引ノズル中での圧力低下により噴
射媒体を吸入し、下流で結合した拡散装置中で流速を減
少させる、０．１　μｍ　ないし　１０　μｍ　の、好
ましくは　０．１ないし　６　μｍ　の直径を有する、
噴射牽引法による鉱物質ウール繊維の、特にガラス繊維
および輝緑岩繊維の製造方法に関するものである。この
種の方法は、たとえば　ＥＰ−Ａ　３８　９８９　およ
び　ＥＰ−Ａ　２００　０７１　に記載されている。

【０００２】噴射牽引法による鉱物質繊維の製造中には
、繊維が形成されるのみではなく、非繊維状成分、いわ
ゆる非牽引部分、たとえばビーズ状、くちばし状、結び
目状の成分も形成される。この種の非牽引部分はまた、
“ショット”としても知られている。特に低粘性の熔融
物、たとえば輝緑岩を使用する場合には、非繊維状成分
が生成物の高い百分比を占め、生成物の応用性を損なう
。

【０００３】たとえば鉱物質繊維から製造したマット、
またはスラブの熱伝導性が損なわれる。また、非繊維状
成分は生成物の密度を不必要に増加させる。通常は、高
い密度は物理的性質、たとえば強度および熱伝導性を改
良させ得る場合の結果としてのみ許容される。ある場合
には、非牽引部分または非繊維状成分の組み入れにより
特殊な機械的性質、たとえば圧縮成形後の取り出し性、
または生成物の引き裂き強度が顕著に損なわれる。

【０００４】濾過用の目的に、たとえば濾紙の形状で繊
維を使用する場合には、非繊維状成分は濾過性を損なう
。すなわち、分離能力が低下する。したがって、非繊維
状成分の減少は大きな技術的および経済的利点を有する
。

【０００５】これが本発明の出発点である。基本的問題
は、噴射牽引法において噴射ノズル中での繊維への気体
動力学的変形による非繊維状成分（ショット）の分離を
得ることである。

【０００６】気体流からの塵埃粒子の分離の技術におい
ては、向流ふるい別け法および交差流ふるい別け法が知
られている。この場合の問題は、固体を気体流からほと
んど完全に分離することであり、固体は一般に、多かれ
少なかれ広い粒径分布を有する粒子の形状で存在する。

【０００７】種々の理由から、これらの公知の技術は噴
射牽引法との関連でのショットの分離には適用不可能で
ある：１．本件の場合には気体流の負荷が幾何学的形状
のことなる粒子、すなわち繊維分画とショット分画とよ
りなるものである。

【０００８】２．繊維はマットを形成する時点のみにお
いて気体流から分離しなければならないので、中間段階
における繊維の分離は非繊維状成分（ショット）の分離
に関しては考慮することができない。

【０００９】３．さらに、ショットの分離は粒子の慣性
の差異を最適分離に利用するための高い流速の気体流に
おいてのみ可能である。

【００１０】したがって、本発明による問題の解決は、
繊維への変形用に使用する噴射媒体の負荷が所望の繊維
と望ましくないショットとよりなる、噴射牽引法から出
発する。全負荷レベルは基本的には生成物の所望の品質
に応じて異なる。負荷中のショットの百分率は、この品
質に応じて１ないし　４０　％、好ましくは　１０　な
いし　　２５　％である。ショットとして特に考慮すべ
きものは、＞　１０　μｍ　の非牽引部分であるが、極
めて細い繊維（ｄ　＜　５　μｍ）の場合には　＞　５
　μｍ　のショットでも撹乱効果を有する。本発明にお
いては、２０　μｍ　より大きいショットを特に分離す
べきである。このショット分画が全てのショットの８０
　重量％以上を占めることが実証されているのである。

【００１１】最初に記述した方法から出発するこの問題
は、本発明に従い、繊維とショットとを負荷された流れ
を拡散装置中で減速したのちに、その末端に主な流れの
方向に対して横方向に複数の気体ジェットが　１５°な
いし　１１０°の、好ましくは　３０°ないし　９０°
の角度　α　で噴出している直交断面を有するシャフト
に導くことにより解決される。これらの気体ジェットの
運動量が、繊維を負荷された流れの　　６０°ないし　
１４０°の、好ましくは　９０°ないし　１２０°の角
度　β　での完全な偏向の原因となる。ついで、この流
れを同一の角度　β　で横向きに取り付けられた繊維シ
ャフトにより取り上げ、繊維沈積ベルトに導く。

【００１２】気体ジェットは気体圧力室に直線的に配列
している穿孔の列により幸便に作られる。これらの穿孔
から気体ジェットが音速で噴出する。好ましくは、穿孔
における気体ジェット間の間隔は少なくとも　５　ｍｍ
、特に　１０　ｍｍ　以上である。さらにまた、横方向
を指向する気体ジェット（横方向噴射）の入り口までの
シャフトの断面収縮部によりシャフトの入り口における
２０　ｍ／ｓ　ないし　８０　ｍ／ｓ　から　３０ｍ／
ｓ　ないし　１００　ｍ／ｓ　へ流れを加速する具体例
が極めて成果を挙げ得ることが実証されている。流れの
加速が軸に向かって湾曲したシャフト壁の形状の断面収
縮部により行われ、シャフト入り口の断面積の、横方向
噴射の直前の出口断面積に対する比率が　１：１　ない
し　２：１　であるならば、この変法により特に良好な
分離結果が達成される。湾曲した側壁に沿った断面収縮
部における加速のために、粒子に作用する慣性力が異な
る結果として湾曲した側壁の近傍にショットの濃化が起
こる。シャフトの末端、断面の最も狭い点において、格
子状配列の気体ジェットが主流に入る。横方向の音速で
の噴射のために、この流れは横方向の繊維シャフトに向
かって偏向する。本発明に従えば、望ましくないショッ
トはその大きな慣性のために穿孔から噴出する気体ジェ
ットの間を通って落下し、一方、繊維はその長さと高い
流動抵抗性のために気流中に留まって、結果的に繊維シ
ャフト方向に偏向するので分離が生ずる。気体ジェット
の運動量の大きさに応じて、気体ジェットの領域に直接
に落下するショットさえも分離することができる。

【００１３】本発明記載のショット分離工程は、気体１
ｋｇ　あたり　４×　１０−３　ないし１×　　１０−
１　ｋｇ　の、好ましくは気体１ｋｇ　あたり　７　×
　１０−３　ないし　４　×　１０−２　ｋｇ　の噴射
空気全負荷で実施して成果を挙げることができる。一般
には　＞　２０　μｍ　のショットの　８０　％までが
除去される。分離の効率は気体ジェットの運動量と空間
占拠度、発生の角度　α　と　負荷された流れの偏向　
β、および気体ジェットの間隔に応じて変化し、牽引ノ
ズルの操作条件の関数として比較的容易に最適化するこ
とができる。

【００１４】具体例の一つを以下に図面を援用してより
詳細に記述する： 図１は下流で結合したショット分離装置を有する牽引ノ
ズルを示し； 図２はショット分離装置の鳥瞰図を示し；図３はショッ
ト分離装置中の流動条件を示す。

【００１５】図１によれば、繊維に変形させるためのガ
ラス熔融物流１を熔融ルツボ　３　のニップル　２　か
ら噴出させる。供給配管　４、圧力室　５　および穿孔
　６　を経て発生した駆動気体ジェット　７　は牽引ノ
ズル　９　の入り口　８　において強い圧力降下を生ん
で周辺の空気を牽引ノズル入り口　８　に引き込み、こ
の周辺空気が駆動流　７とともに噴射媒体として、牽引
ノズル　９　を通って高速で流れる。この過程で、熔融
物流は牽引ノズル入り口における圧力降下により多数の
個別の繊維に分離される。既に述べたように、繊維形成
工程中には、繊維に牽引されない部分（ショット）、た
とえばビーズ、結び目、集積、または部分的な繊維の集
積が一定の割合で生成するのは避けがたい。この噴射媒
体、繊維およびショットの混合物は、以下において“固
体負荷気体流”１０　と呼ぶ。牽引ノズルと繊維形成工
程の原因となる物理的過程との技術的詳細は　ＥＰ　０
　２００　０７１　に詳細に記載されている。 牽引ノズル　９　の末端において、圧縮衝撃の手段によ
り速度が超音速から亜音速に低下する。続く円錐状に放
散する亜音速拡散装置　１１　中で、上記の気体流は２
０　ないし　１００　ｍ／ｓ　の、好ましくは　３０　
ないし　８０　ｍ／ｓ　の速度に減速される。上記の亜
音速拡散装置　１１　に衝撃拡散装置　１２　が、その
後にさらにシャフト　　１３　が続く。衝撃拡散装置　
１２においては、流れ方向に断面積の急激な拡張があり
、断面積比　ｑ１／ｑ２　は　０．６　ないし　０．９
５　となる。

【００１６】少なくともシャフト　１３　の後壁　１４
　は内側に僅かに湾曲していて、シャフト断面積が流れ
の方向で減少している（断面収縮部　１５）。これが流
速を　５０　ないし１００　ｍ／ｓ　に増大させる原因
となる。湾曲したシャフトの後壁　１４　の底部末端に
は分配装置配管　１６　が牽引ノズル軸に対して垂直に
配置されている。図２から見られるように、分配装置配
管　１６　はその表面において後壁　１４　に部分的に
融合している。分配装置配管　１６　はその長さ方向に
複数の穿孔　１７　を有しており、これから気体が音速
で、固体負荷気体流　１０　の方向に噴出する。シャフ
トの全幅にわたって等間隔で噴出する気体ジェット　１
８　は気体動力学的格子を形成し、その間隙を通って下
向きに、排出シャフト　２０　を通ってショット　１９
　が落下し、一方、より軽い繊維は気体ジェット　１８
　に乗せられて横向きに取り付けられた繊維シャフト　
２１　を通って引き込まれる。気体ジェット　１８　は
、牽引ノズルの軸に対して１５　ないし１１０°の、好
ましくは　３０　ないし　９０°の角度　α　で噴射さ
れる。繊維を負荷された流れの偏向（角度　β）は　６
０　ないし　１４０°、好ましくは　９０ないし１２０
°である。横方向に取り付けられた繊維シャフト　２１
　は同一の設定角　β　を有する。この繊維シャフト　
２１　は、繊維を負荷されてはいるがショットは含有し
ていない流れ　２２　を上方の沈積ベルト　２３　に移
送し、その上に繊維が沈積する（図１を参照）。分配装
置配管または気体圧力室　１６　中の穿孔　１７　の間
隔　Ａ　は少なくとも　５　ｍｍ、好ましくは　１０　
μｍ　以上であるべきである。シャフトの出口における
断面収縮部はシャフト入り口断面積の出口断面積に対す
る比が最大でも　　２：１　になるようなものであるべ
きである。

【００１７】ショットの分離に関する流体動力学的諸条
件の決定は、以下に図３を援用して説明する。これには
再度、固体負荷気体流　１０　が流下する直交シャフト
の断面が示されている。これには分配装置配管または圧
力室　１６が穿孔　１７　とともに配置されている。流
れの矢印は、穿孔　１７　から噴出する気体ジェット　
１８　が上から流下する固体負荷気体流　１０　を、そ
の運動量によりどのように偏向させるかを示している。 その大きさ、質量および空気抵抗性のために偏向し得な
いショット　１９　は、第一近似で直線的に上昇を続け
る。これにより、分離の極大は正確に穿孔の間隔　Ａ　
の中央にある。間隔　Ａ　は、流れ　１０　の気体分画
の完全な偏向が起こるまでは気体ジェットが出会わない
ように、適当に選択する。

【００１８】

【実施例】以下に記述するショットの分離を、図１ない
し３に示したショット分離装置と連結した、ＥＰ−Ａ　
０　２００　０７１　に記述されている牽引ノズル中で
実施した。 牽引ノズル　９　の末端において、繊維およびショット
を負荷された、空気１ｋｇ　あたり　０．０１　ｋｇ　
の固体含有量を有する空気流　１０　は超音速から近音
速への圧縮を受け、ついで、１２０　ｍｍ　の長さを有
する亜音速拡散装置　１１　中で減速して拡散装置１１
　の末端において　８０　ｍ／ｓ　の速度になる。固体
負荷空気ジェット　１０　は、この速度でシャフト　１
３　の直交断面に到達する。拡散装置の出口断面は　２
５　×　１４０　　ｍｍ　であり、シャフト　１３　の
入り口断面は　４０　×　１５０　ｍｍ　である。シャ
フト　１３　は　１００　ｍｍ　の距離にわたって一定
の断面で走っている。これに続いて、流動断面は　２０
０　ｍｍ　の半径で湾曲している後壁　１４　により　
３０　×　１５０　ｍｍ　に狭まる（断面収縮部　１５
）。ついで、湾曲した後壁　１４　を有するシャフトの
領域への入り口における流速は衝撃分散効果のために約
　４０　ないし　７０　ｍ／ｓ　になり、断面収縮部１
５　では　６０　ないし　１００　ｍ／ｓ、好ましくは
　８０　ないし　１００　ｍ／ｓ　になる。湾曲した後
壁　１４　の底部において流動方向に対して横方向に、
９　個の直径　２　ｍｍ　の穿孔１７　を有する分配装
置配管　１６　が配置されている。これらの穿孔　１７
　から気体ジェット　１８　が　２　ないし　６　バー
ルの、好ましくは　５　バールの圧力（分配装置配管　
１６　において）で、音速で噴出する。上記のように、
噴出する気体ジェット　　１８　は空気動力学的なレー
キ型の格子を形成する。これは、繊維負荷空気が図３に
示したように横方向に取り付けられた繊維シャフト　２
１　中に偏向する結果を生む。繊維シャフト　２１　は
　β　＝　１１０°の角度で取り付けられている。気体
ジェット　１８　は牽引ノズル軸に対して　α　＝　７
０°の角度で噴射される。繊維シャフト２１　の断面積
は、これを通過して流れる繊維−空気流　２２　の速度
が　５０　ないし　　１００　ｍ／ｓ　になるようなも
のでなければならない。繊維シャフト　２１　は沈積ベ
ルト　２３　につながり、この上に繊維がマット形状で
沈積する。非繊維状成分（ショット）１９　は、その大
きな慣性のために気体ジェット　１８　の間を通り抜け
て下の排出シャフト　２０　に到達することができる。 ここに記述した方法を用いて、２０μｍ　ないし　４０
　μｍ　の平均直径を有する全ての非繊維状成分（ショ
ット）の約　７０　ないし　８０　％、および、より粗
いショットの　８０　ないし　１００　％を分離するこ
とができる。

【００１９】本発明の主な特徴および態様は、次の通り
である。

【００２０】１．繊維と非繊維状成分とを負荷した流れ
（１０）を拡散装置（１１）に従って上方の直交シャフ
ト（１３）に導き、シャフト末端において主な流れの方
向に対して横方向に複数の気体ジェット（１８）を　３
０°ないし　１２０°の、好ましくは　６０°ないし　
９０°の角度　α　で噴射させて繊維を負荷した流れを
偏向させ、この偏向した流れ（２２）を　β　＝　６０
°ないし　１４０°の、好ましくは　９０°ないし　１
４０°の角度で取り付けられている繊維シャフト（２１
）で取り上げて繊維沈積ベルト（２３）に導くことを特
徴とする、熔融物流（１）を熔融物分配装置（３）の底
部の熔融物放出口（２）より噴出させ、基本的に熔融物
流に平行に流れる噴射媒体により下流で結合する牽引ノ
ズル（９）中で繊維に変形させ、下流で結合した拡散装
置（１１）中で流速を減少させる、０．１　μｍ　ない
し　１０μｍ　の、好ましくは　０．１　μｍ　ないし
　６　μｍの直径を有する、噴射牽引法による鉱物質ウ
ール繊維、特にガラス繊維および輝緑岩繊維の製造方法
。

【００２１】２．上記の気体ジェット（１８）が気体圧
力室（１６）中に直線的に配置されている穿孔（１７）
の列から音速で噴出することを特徴とする上記１記載の
方法。

【００２２】３．上記の穿孔（１７）における気体ジェ
ット（１８）の間隔　Ａ　が少なくとも　５ｍｍ、好ま
しくは　１０　ｍｍ　以上であることを特徴とする上記
１ないし２記載の方法。

【００２３】４．上記の直交シャフト（１３）への入り
口における流速が２０　ｍ／ｓ　ないし　１００ｍ／ｓ
　であり、また、断面収縮部（１５）により上記の流れ
（１０）を横方向に向かう気体ジェット（１８）（横方
向噴射）の入り口までに　５０　ｍ／ｓ　ないし　１０
０　ｍ／ｓに加速することを特徴とする、上記１ないし
３記載の方法。

【００２４】５．上記の流れ（１０）を、シャフト入り
口断面積の横方向噴射の直前の出口断面積に対する比率
が　１．２：１　ないし　２：１　であるシャフト壁（
１４）の形状の軸に向かって湾曲した断面収縮部（１５
）により加速することを特徴とする上記４記載の方法。

【００２５】６．上記の牽引ノズル（９）を気体１ｋｇ
　あたり　４×　１０−３　ないし１×　１０−１　ｋ
ｇ　の、好ましくは気体１ｋｇ　あたり　７　×　１０
−３　ないし　４　×　　１０−２　ｋｇ　の噴射媒体
の全負荷量で操作することを特徴とする上記１ないし５
記載の方法。

【００２６】７．上記の流れをシャフト（１３）への入
り口で衝撃拡散装置（１２）に導くことを特徴とする上
記１ないし６記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】ショット分離装置を有する牽引ノズルを示す図
である。

【図２】ショット分離装置の鳥瞰図である。

【図３】ショット分離装置中の流動条件を示す図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　繊維と非繊維状成分とを負荷した流れ
   （１０）を拡散装置（１１）に従って上方の直交シャフ
   ト（１３）に導き、シャフト末端において主な流れの方
   向に対して横方向に複数の気体ジェット（１８）を　３
   ０°ないし　１２０°の、好ましくは　６０°ないし　
   ９０°の角度　α　で噴射させて繊維を負荷した流れを
   偏向させ、この偏向した流れ（２２）を　β　＝　６０
   °ないし　１４０°の、好ましくは　９０°ないし　１
   ４０°の角度で取り付けられている繊維シャフト（２１
   ）で取り上げて繊維沈積ベルト（２３）に導くことを特
   徴とする、熔融物流（１）を熔融物分配装置（３）の底
   部の熔融物放出口（２）より噴出させ、基本的に熔融物
   流に平行に流れる噴射媒体により下流で結合する牽引ノ
   ズル（９）中で繊維に変形させ、下流で結合した拡散装
   置（１１）中で流速を減少させる、０．１　μｍ　ない
   し　１０　μｍ　の、好ましくは　０．１　μｍ　ない
   し　６　μｍの直径を有する、噴射牽引法による鉱物質
   ウール繊維、特にガラス繊維および輝緑岩繊維の製造方
   法。