JPH04240131A - 鉱物ファイバ成形方法 - Google Patents

鉱物ファイバ成形方法

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JPH04240131A
JPH04240131A JP3161686A JP16168691A JPH04240131A JP H04240131 A JPH04240131 A JP H04240131A JP 3161686 A JP3161686 A JP 3161686A JP 16168691 A JP16168691 A JP 16168691A JP H04240131 A JPH04240131 A JP H04240131A
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JP
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wheel
centrifugal
wheels
mineral fiber
gas stream
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JP3161686A
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Alain Giboult
アラン・ジブール
Jean-Yves Aube
ジャン−イヴ・オーブ
Daniel Sainte-Foi
ダニエル・サント−フォア
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Saint Gobain Isover SA France
Original Assignee
Saint Gobain Isover SA France
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/04—Manufacture of glass fibres or filaments by using centrifugal force, e.g. spinning through radial orifices; Construction of the spinner cups therefor
    • C03B37/05—Manufacture of glass fibres or filaments by using centrifugal force, e.g. spinning through radial orifices; Construction of the spinner cups therefor by projecting molten glass on a rotating body having no radial orifices
    • C03B37/055—Manufacture of glass fibres or filaments by using centrifugal force, e.g. spinning through radial orifices; Construction of the spinner cups therefor by projecting molten glass on a rotating body having no radial orifices by projecting onto and spinning off the outer surface of the rotating body

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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】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、熱及び／又は
音を絶縁する製品に使用する基礎材として役立てるロッ
クウールの製造技術に関するものである。更に正確には
、本発明は、高融点をもつ引き伸ばし可能な材料、例え
ば玄武岩ガラス、高炉スラグ又は他の同タイプの材料を
繊維化するための技術の改良に関し、それによって、溶
融状態で繊維化されるべき材料を、回転させられている
遠心ホイールの周縁ストリップへ注入し、その材料を遠
心ホイールによって加速させ、前記材料を遠心ホイール
から離間させ、前記材料を遠心力の影響下で部分的に繊
維に変化させ、ホイールの周縁ストリップと接するよう
に噴出するガス流により、収容手段に向けて生成したフ
ァイバを同伴させると共に、繊維化されない材料を分離
するものである。
【０００２】
【従来の技術】上述され且つ例えばヨーロッパ特許出願
第５９　１５２号および第１９５　７２５号より既知の
ファイバ製造技術は、専ら自由遠心タイプのものであり
、このタイプのものは、溶融ガラスを一連の基本流（内
部遠心するもの）に分割せず、しかも上昇した温度及び
速度の空気流による気体引き伸ばし作用をも受けない。 上述した製造技術は、長い間当業者の有効な生産レベル
として既知であり、遠心工程と気体引き伸ばしとの組合
せが可能な別の技術により得ることのできるファイバよ
りもかなり低品質のものとなる。しかしながら、この技
術は、既知のソーダーカルシック　　ガラス（ｓｏｄｏ
−ｃａｌｃｉｃ　ｇｌａｓｓｅｓ）よりもかなり高溶融
点であり、全く急な粘性−温度曲線および、非常に狭い
温度範囲での作業を必要とする極端に早い不透明化傾向
に特徴を有する玄武岩スラグのような材料にとっては、
経済的観点からの利益があるという条件で使用され得る
ところの事実上ただ一つのものである。
【０００３】溶融ガラスの遠心工程がガラスの急冷を生
起する場合、自由遠心処理の技術において、ファイバは
、遠心ホイールの表面と、遠心ホイールの周縁から約５
〜１０ｍｍだけ径方向に離間した同心的周縁部とにより
画成された領域内で主として形成されている。ファイバ
が引出されると直ちに、ホイールに接着している溶融ガ
ラスのストリップとファイバとの連結部分に破断が生じ
、一方のファイバから他方のファイバへかなり変化する
所定の間隔をもって前記破断は生じ、このことは、何故
ファイバの「周縁部」を正確に定義することが比較的困
難であるかを説明している。
【０００４】上記のファイバ製造方法において、ファイ
バは、遠心ホイールの周縁で噴出されるガラスの接線流
によって、ファイバ製造装置の直近傍から径方向のファ
イバの放射に対して実質的に直角な方向へ搬送される。 この技術に関して、このガス流は、例えば平均１００ｍ
／Ｓの速度で、大気温度近くまで冷却された冷たい空気
またはスモークにより構成され、この温度は、一方の装
置から他の装置まで、かなり広範囲で変化する。前記平
均速度は、ファイバに付随し且つガラスの溶滴により生
起される非繊維化粒子の速度よりかなり遅いものであり
、前記ガラスの溶滴は、ホイールに付着することなく、
ホイールの周速により加速された後に離散し、引き伸ば
し作用を受けない。したがって、遠心ホイールによる加
速は、非繊維化粒子に十分な速度を与え、周囲のガス流
が前記粒子の投射軌道に顕著な影響を与えず、これらの
粒子はファイバから選別され、他方ファイバは低密度か
つ低速度で方向転換させられる。
【０００５】ガラス繊維又はそれと等価をなす材料から
なる繊維を製造する他の既知の方法に関して、周囲ガス
流は他の目的をもって噴出される。先ず第１に、このガ
ス流には、遠心分離装置（この場合、一般的に内部遠心
工程を有している）により製造される繊維を細くするこ
とが求められる。それから、ガス流は、燃焼器を介する
ことで上昇した温度及び速度をもって噴出され、このガ
スの温度は、繊維の引き伸ばしを行うために、ガラスの
軟化点よりもかなり高くなっている（例えば米国特許第
２　５７７　２０４号又は米国特許第２　９４９　６３
２号参照）。しかしながら、このような火炎引き伸ばし
工程は、引き伸ばされる材料が比較的広範囲な温度で作
動可能な急勾配の粘度−温度曲線を有さず、前述のよう
に、玄武岩のガラス又は高炉スラグのような材料には適
合しない状態を前提としている。更に、加熱された火炎
ガスの引き伸ばし用流れは冷たい空気の流れよりよりコ
スト高としたものである。他の場合として、ファイバに
対して非常に強力かつ均一な含浸作用を及ぼす比較的低
い温度の連続ジェット流（約２００℃に加熱された蒸気
）で噴出される周囲ガス流が使用され、この効果はファ
イバの機械的性質を向上させるものではあるが（フラン
ス特許第１１６９３５８号参照）、この含浸効果は、単
なる遠心効果によって軟化点以下にすでに冷却された材
料に対しては妥当な方法でないということに注意しなけ
ればならない。最後に、既知のフランス特許第２２９８
５１８号並びにフランス特許第２２１１４０８号には、
フィラメントの成形方向に直角に吹出される周囲ガス流
により連続フィラメントを破断させる方法が開示されて
いるが、この周囲ガス流は、フィラメントのいかなる引
き伸ばしをも行わせない程に十分低温であり、通常、周
囲温度に近似した温度すなわち１５０℃以下、好適には
６５℃以下の温度である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した既知の全解決
手段においては、遠心手段の周縁部で噴出されるガス流
は、非常な高温（典型的には１０００℃を越える温度）
又は低温（全く強力なコンプレッサを持たなかった旧来
の装置から作られる気体を利用する場合には、周囲温度
近傍又は１５０℃近傍の温度）のいずれかである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】これらの解決手段に比べ
て、本願の発明者らは、加熱された環境、すなわち２５
０℃〜９００℃間の温度、好適には３００℃〜６００℃
間の温度、更に好適には５００℃周辺の温度をもつガス
流に関して研究を進めてきた。換言すれば、本発明は、
繊維化されるべき材料を、高速回転する一連の遠心ホイ
ールの第１のホイールの周表面へ溶融状態で注入し、そ
の場所で前記材料を実質的に加速して、第２のホイール
へ送り、そこで材料の一部が遠心力の影響によりファイ
バへと変形され、残りの材料が追従するホイールへ送ら
れ、個々の遠心ホイールにより成形されたファイバが、
一連の遠心ホイールを取巻き且つ前記ホイールの直近傍
において前記ホイールの回転軸と実質的に平行な方向へ
噴出するガス流によって収用される鉱物ファイバ成形法
において、少なくとも１個の遠心ホイールに対して噴出
するガス流を、２５０〜９００℃の範囲の温度とし、好
適には３００〜６００℃の範囲内とすることを特徴とす
る鉱物ファイバ成形方法を提案する。
【０００８】
【作用】まったく図らずも、上記方法は、前記装置によ
り製造されるファイバの質をかなり向上させることがで
き、特に、高繊度、更には低レベルのグレインを生起す
る（ここでグレイン（ｇｒａｉｎｓ）の語は、最終製品
に見出される１００ミクロンよりも大きな粒子を指示す
る場合に用いられる）。
【０００９】したがって、ガス流に対する温度がファイ
バの引き伸ばしを左右することが可能となるが、ガス流
の温度は、繊維化される材料の軟化点に対応する温度か
らかなり離れている。実際上、玄武岩ガラスは、例えば
１５００℃以上の温度で溶解包囲空間から抜け出すので
、５００℃のガラスを利用してガラス流による引き伸ば
しを行うのに問題はない。
【００１０】利点として、前述の加熱状態は、繊維化さ
れる材料を溶融するために設けられた前記包囲空間から
のスモークを利用することにより低コストに実現できる
。前記スモークのもっている熱を経済的に再利用しよう
としても前記スモークはあまりに冷たすぎるので、本発
明以外、前記スモークは一般的には利用されるものでな
い。
【００１１】他の条件が全て同じならば、加熱された環
境で得られるロックウールは、周囲温度状態にある冷却
環境で得られるロックウールにりも低レベルの熱伝導率
を有することになる。したがって、獲得される耐熱性の
増大は、例えば遠心ホイールの回転速度については、約
２０％の増加に相当し、第１のホイールに向けて注ぎ込
まれる玄武岩ガラスの温度については、５０℃以上の増
加に相当する。加熱された環境を作り出すことはあまり
費用のかかることではなく、これに対して、前述した２
つの方策は、高レベルの機械的摩耗や亀裂並びに費用の
かかる高エネルギ消費を結果的にもたらすので、関心事
からほど遠くなっている。
【００１２】本発明のガス流における流速は、好適には
５０ｍ／Ｓ以上であり、ファイバ引き伸ばし状態を最適
化するには、１００ｍ／Ｓ以上が更に好適である。この
場合における「引き伸ばし状態」（ｄｒａｗｉｎｇ　ｃ
ｏｎｄｉｔｉｏｎｓ）の語には、乱流領域が形成された
状態を意味し、この乱流は、一体化したファイバの分離
を助成すると共に、最終製品の機械的強度に悪影響を与
える結節が重なり合ったようなスライバーに繊維が再群
別されることを制限している。
【００１３】乱流領域を形成する効果としては、本発明
に係る方法が加熱環境を選択する場合には、周囲ガス流
内で高運動エネルギをもつようガスの物理特性をより大
きくすることができる。更にまた、この予備的仮説に対
して、粘性散逸効果の仮説を加えてもよい。ファイバの
引き伸ばしは、粘性構造再編成の作用によって熱の実質
的放出を引き起こすが、遠心工程のためにファイバに被
る強冷却を考慮すると、前述の熱放出自体では、引き伸
ばしに必要な温度状態を維持するには通常不十分である
。したがって、本発明に関する加熱環境は、最小限の熱
量を供給することによって、引き伸ばし状態において事
実上の自立現象にある加熱環境を作り出すに十分である
。いかなる場合においても、ある幅をもち且つ説明のつ
かない程度の現象を理論的に決定しようとする試みは極
く僅かしかなく、それにも拘わらず、本発明に関する加
熱環境は、確実に良好な効果をもたらし、このことは、
技術的見地からも真に重要な点である。
【００１４】ファイバ成形状態下における加熱環境の効
果を実体のあるものにするためには、ガス流を、遠心ホ
イールの直近傍、好適には遠心ホイールと同一の平面に
噴出させることが必要である。更にまた、ファイバの管
路系統を完全に有効なものとするためには、ガス流のハ
ウジングを、ホイールから実質的にやや離れた場所に配
置すると好適である。互いに近い関係にある上記２つの
要件をもたらすためには、２５０〜９００℃の間で加熱
され且つ非常に高い流量をもつ空気を前提としている。 主要ガス流と、遠心ホイールから離間して発生し且つ接
線方向の前記主要ガス流と実質的同一方向をなす補助ガ
ス流とからなる２系統のガスを使用する場合、ガスの流
量を非常に減らすことができる。このように構成した場
合、補助ガス流は再加熱されず、装置内へ吹き込まれる
全ガス流量のうち３０〜５０％を補助ガス流として吹き
込みに使用する限りにおいては、興味あるエネルギ節約
を達成することができる。
【００１５】本発明に係るファイバ製造方法は、自由遠
心作用により鉱物ウールを繊維化するいかなる装置にお
いても非常に容易に実行することができる。ここで述べ
られている温度が依然として比較的低い場合、あるパー
ツの冷却を伴うタイプのごくわずかの簡単な予防策だけ
を必要とするが、この場合、高温の溶融ガラスに対して
通常行われる全ての予防策はもちろん考慮しなければな
らない。
【００１６】状況に応じて、特に、有効な加熱ガスの量
を制限する場合、特に、材料の通路の終端に配置された
複数の遠心ホイールの全て又は幾つかに対して、加熱空
気の流れに必要となる手段を設けてもよい。また、比較
的冷たいガラスを供給する最終ホイールに向けられたガ
ス流を、より一層予加熱することも有益である。
【００１７】出願人の名前で１９９０年１月１６日付で
出願されたフランス特許出願第９０　００４２０号に開
示された装置を利用すると好適である。この装置は、一
連の遠心ホイールを具え、このホイールはお互いに近接
した周面を形成する組立体として配置されており、前記
ホイールは、一連の遠心ホイールにより構成された組立
体の外方に配置されたモータにより急速に回転され、前
記モータは、一連の遠心ホイールを空気が通過すること
を可能にするよう配置された機械的トランスミッション
手段を介して前記ホイールを駆動させ、繊維化される材
料の通路内で反対方向に回転する２つの連続的なホイー
ルが溶融材料の供給を早くし、したがって、第１の遠心
ホイールの外表面にわたって溶融材料を注入することが
できる。 更に上記装置は、第１の吹出し手段と第２の吹込手段と
を具え、前記第１の吹出し手段は、一連の遠心ホイール
の周囲において、２５０〜９００℃の温度を有し且つ遠
心ホイールの回転軸線と平行な加熱ガス流を発生させ、
前記第２の吹出し手段は、遠心ホイールから所定距離離
間させ且つ加熱ガス流の方向と実質的に同一方向をなす
軸線方向の冷却ガス流を発生させている。
【００１８】
【実施例】本発明の特徴的な効果及び詳細については、
添付された一枚の図面を参照しながら以下説明する。第
１図は、ファイバ側から本発明の方法を実施するための
装置を見た正面図であると共に、前述のフランス特許出
願第９０　００４２０号の内容と本質的に一致するもの
である。 この装置は、３つの遠心ホイール２，３，４を具えた組
立体１からなり、これらホイールは周面が互いに接近す
るような組立体として配置されている。これらホイール
２，３，４はモータユニット５，６によって回転させら
れると共に、トランスミッションベルト７を介して作動
し、例えば図面右側の２つのホイールが反時計方向に駆
動されると、左側の１つのホイールはこれとは反対方向
に駆動され、結果的に、繊維化されるべき材料（最高位
置のホイール２から最低位置のホイール４まで降下する
材料）の径路内における、連続する２つのホイールは反
対方向に回転することとなる。
【００１９】一連のホイール２，３，４は周囲吹込み手
段１０により包囲され、この手段１０は遠心ホイールの
回転軸線と概ね平行な加熱ガス流を噴出する連続ブロワ
ーノズルによって構成され、前記ガス流は大径ノズル１
１の組立体により支援され、このノズル１１は、前記主
要ガス流と実質的に平行な冷気のジェット流を噴出させ
るものである。
【００２０】更に、ここでは図示しないが、形成される
ファイバ上に結合剤を散布するための手段をも具えてい
る。直径３００ｍｍのホイールを３個有するこのタイプ
の装置は、主要流れ内のガスの温度により差の出る種々
のテストに使用された。ガラスとしては、以下の配合成
分（重量パーセント）を満足する玄武岩ガラスが使用さ
れる。
【００２１】ＳｉＯ２　　　　　　　　　　　：４４．
５０％Ａｌ２Ｏ３　　　　　　　　　　：１４．７０％
Ｆｅ２Ｏ３　　　　　　　　　　：１２．５０％ＣａＯ
　　　　　　　　　　　　：１０．５０％ＭｇＯ　　　
　　　　　　　　　：　　８．９０％Ｎａ２Ｏ　　　　
　　　　　　　：　　４．２５％Ｋ２Ｏ　　　　　　　
　　　　　　：　　０．９５％ＴｉＯ２　　　　　　　
　　　　：　　２．６０％他成分　　　　　　　　　　
　　：　　１．１０％
【００２２】上記ガラスの粘度は
１２３５，１３００，１４８３℃の温度に対して各々１
０２，１０１．７，１０１ｄＰａとなっている。したが
って、これは、ファイバ引き伸ばしに適する粘性範囲内
において、粘度−温度曲線が急勾配を呈する典型的なガ
ラスである。１５４０℃で注入されたものは、第１の遠
心ホイール上においては、３５０Ｋｇ／ｈのガラス流量
をもって可視高温度計により１２８０℃の温度として計
測された。
【００２３】前述の主要流れに対するガス流量（２０℃
で計測された流量）は２４００ｍ３／ｈであり、前述の
冷たい補助の流れに対するガス流量は１０００ｍ３／ｈ
であった。
【００２４】このような装置を基礎として、６０００ｒ
．ｐ．ｍの回転速度をもつ遠心ホイールを選択して、主
要流れの空気温度が変化させられる。このようにして製
造された種々のファイバのサンプルに対して、“ファゾ
ネイル”は５ｇで計測され、そして、ファゾネイルは、
通常明確に特定された状態下で噴出され且つ圧縮された
５ｇのファイバサンプルを通過することにより計測され
るガス流の流量の比として定義されている。更に正確に
かつ詳細に述べるまでもなく、そのファゾネイル値が高
くなるにつれて、より良質なサンプルすなわちより良好
な絶縁特性を得ることができる。得られた結果は以下の
通りである。
【００２５】吹出し温度：　　２５℃　　　　　　ファ
ゾネイル：２８０ ：２５０℃　　　　　　（Ｆａｓｏｎａｉｒｅ）　：３
００：５００℃　　　　　　　　　　　　　　　　　　
：３２５：７００℃　　　　　　　　　　　　　　　　
　　：３３５
【００２６】したがって、ガス流が比較的
微温である２５０℃のみの例をとってみても、加熱され
たガス流で得られたファイバは、周囲温度で得られたフ
ァイバに比較して著しく向上した質を有している。更に
、５００℃及び７００℃で得られた値と比較した場合、
性能から外れたある水準があることに気付く。したがっ
て、５００℃周辺が適切であり、最も経済的な最低温度
で作動させることが望ましいことではあるが、５００℃
周辺はファイバの質を向上させるためには十分高い。
【００２７】得られたファゾネイルの増大は、周囲温度
のガス流で得られた同じ絶縁能力をもつ製品に比べて１
０％程度減じた体積重量をもつ最終製品を供給すること
ができる。
【００２８】その増大は、製造方法の全効率に対しても
実質的に同様のことがいえ、製造方法の効率は、第１の
遠心ホイールへ注入されるガラスの全重量に比較して、
最終製品において回収されるガラスの重量として定義さ
れる。５００℃の空気流は約５〜１０％効率を向上させ
ることができる。
【００２９】さらに評価できる利点は、粒子レベル（す
なわち製品中に存在する１００ミクロン以上の粒子の割
合）自体ほんの僅かな減少傾向を有し、製品の質向上を
表す点にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するための外部遠心力を使
用する３個の遠心ホイールからなるファイバ製造装置の
正面図である。
【符号の説明】
１　　　　組立体 ２　　　　遠心ホイール ３　　　　遠心ホイール ４　　　　遠心ホイール ５　　　　モータユニット ６　　　　モータユニット ７　　　　トランスミッションベルト １０　　　　周囲吹出し手段 １１　　　　大径ノズル

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　繊維化されるべき材料を、高速回転す
    る一連の遠心ホイールの第１のホイールの周表面へ溶融
    状態で注入し、その場所で前記材料を実質的に加速して
    、第２のホイールへ送り、そこで材料の一部が遠心力の
    影響によりファイバへと変形され、残りの材料が追従す
    るホイールへ送られ、個々の遠心ホイールにより成形さ
    れたファイバが、一連の遠心ホイールを取巻き且つ前記
    ホイールの直近傍において前記ホイールの回転軸と実質
    的に平行な方向へ噴出するガス流によって収用される鉱
    物ファイバ成形法において、少なくとも１個の遠心ホイ
    ールに対して噴出するガス流を、２５０〜９００℃の範
    囲の温度とし、好適には３００〜６００℃の範囲内とし
    、更に好適にはおよそ５００℃の温度とすることを特徴
    とする鉱物ファイバ成形方法。
  2. 【請求項２】　　請求項１記載の鉱物ファイバ成形方法
    において、前記ガス流が５０ｍ／Ｓ以上の速度で噴出す
    ることを特徴とする鉱物ファイバ成形方法。
  3. 【請求項３】　　請求項２記載の鉱物ファイバ成形方法
    において、前記ガス流が１００ｍ／Ｓ以上の速度で噴出
    することを特徴とする鉱物ファイバ成形方法。
  4. 【請求項４】　　請求項１〜３のいずれか一項に記載の
    鉱物ファイバ成形方法において、周囲温度をもつ補助の
    流れを、前記遠心ホイールから所定距離だけ離間させて
    生ぜしめ、前記補助のガス流を、前記主要ガス流と実質
    的に同一方向に生ぜしめることを特徴とする鉱物ファイ
    バ成形方法。
  5. 【請求項５】　　請求項１〜４のいずれか一項に記載の
    鉱物ファイバ成形方法において、加熱された前記ガス流
    が、繊維化される材料の径路内における最後尾に配置さ
    れたホイールの周囲で単一で噴出することを特徴とする
    鉱物ファイバ成形方法。
  6. 【請求項６】　　請求項１〜４のいずれか一項に記載の
    鉱物ファイバ成形方法において、前記ホイールの近傍で
    前記ガス流を噴出し、繊維化されるべき材料の通路にお
    いて、下流にゆくにつれて、発生加熱ガス流の温度を高
    くすることを特徴とする鉱物ファイバ成形方法。
  7. 【請求項７】　　請求項１〜６のいずれか一項に記載の
    鉱物ファイバ成形方法において、加熱された前記ガス流
    が、繊維化されるべき材料を溶解する包囲空間から発生
    するスモークによって加熱されることを特徴とする鉱物
    ファイバ成形方法。
JP3161686A 1990-07-02 1991-07-02 鉱物ファイバ成形方法 Pending JPH04240131A (ja)

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FR9008315 1990-07-02
FR9008315A FR2663922B1 (fr) 1990-07-02 1990-07-02 Procede de formation de fibres.

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EP (1) EP0465310B1 (ja)
JP (1) JPH04240131A (ja)
AT (1) ATE113264T1 (ja)
AU (1) AU643799B2 (ja)
BR (1) BR9102704A (ja)
CA (1) CA2046039C (ja)
CZ (1) CZ281392B6 (ja)
DE (1) DE69104783T2 (ja)
DK (1) DK0465310T3 (ja)
ES (1) ES2064942T3 (ja)
FI (1) FI93004B (ja)
FR (1) FR2663922B1 (ja)
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