JPS6335865A - 強化された繊維集積成形体 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、無機質繊維および／もしくは有機質繊維より
なる繊維集積成形体の改良技術に関し、より詳細には、
化学工業設備等における断熱容器や断熱配管、あるいは
各種建築物の防音壁や断熱壁等として使用される、特に
構造強度の強化された繊維集積成形体に関するものであ
る。

［従来の技術］ 各種化学工業設備等における保冷・保温タンク、流体輸
送用断熱バイブ等の外張り用断熱材、あるいは各種建築
物の断熱、防音壁材等として、ガラス繊維、セラミック
ス繊維、ロックウール、炭素繊維等の繊維を用いた集積
成形体が広く実用化されている。

これらの集積成形体の保形機能は専ばら繊維同志の絡み
合いに頼るものであるから自由に変形することができ、
タンク壁や配管等の外面形状に応じて任意に変形しその
面に装着できるという利点があり、且つ内部に存在する
空隙が優れた断熱効果を発揮し、更に外部からの衝撃力
を吸収する作用も有しているところから、力学的な保護
機能（特に厚み方向の外力に対する保護機能）を兼ね僅
えた断熱材料や吸音材料として高い実用価値を有してい
る。

［発明が解決しようとする問題点〕 ところが上記の様な繊維’ｌｌ積形形体繊維同志が絡み
合っただけのものであるから構造強度が非常に弱く、特
に引っかき力に対する抵抗力が乏しい。しかもこの種の
成形体はスクリーン上への繊維の吸引付着よって集積成
形したものであるから、集積体の集積上下方向にかかる
剥離力に対しても非常に弱い。そこで使用に当たっては
集積面が直接表面に出ない様たて置きに設置する方法が
採用されている。しかしながらこの様な設置法を採用し
た場合でも、たとえば炉壁断熱材等に用いた場合、該集
積成形体表面側の気体流速が１０ｍ／ｓｅｃ程度以上に
なると、集積成形体が表層から徐々に剥離するという欠
点がある。

更にこの集積成形体を外部に露出したままにしておくと
應埃の付着が著しく非常に汚れ易いという難点に加えて
、雨水等に接触するとこれを吸い込んで前記空隙に水が
侵入し、断熱、吸音効果を喪失するという欠点も有して
いる。

この様なところから、集積方向の剥離力増強手段として
、集積成形体の肉厚方向にニードルパンチ処理を施して
集積体の肉厚方向に繊維の絡み合いをもたせる方法が実
施されているが、所詮繊維同志の絡み合いに頼るもので
あるから満足のいく増強効果は得られない。また汚染あ
るいは吸水等の予防措置としては、被装された集積成形
体の外面側に合成樹脂テープや金属箔あるいは防水布等
を被覆することによって上記の難点を防止すると共に美
観の向上を図っているが、この操作は意外に面倒であり
、たとえば断熱配管等では繊維集積成形体の装着と合成
樹脂テープ等の装着を２回に分けて行なわなければなら
ないので、２倍の工期が必要となる。

本発明は、繊維集積成形体に指摘される前述の様な問題
点に着目してなされたものであって、その目的は引っか
き力や眉間剥離方向にかかる外力等に対して十分な構造
強度を有する繊維集積成形体を提供しようとするもので
あり、本発明の他の目的は、上記の様な構造強度に加え
て汚染や吸水等の問題についても改善された繊維集積成
形体を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る強化された繊維集積成形体の構成は、無機
質繊維および／もしくは有機質繊維よりなる集積成形体
中に、固着性物質を点状もしくは線状に分散せしめ、該
集積成形体の構造強度を高めてなるところに要旨を有す
るものであり、また本発明に係る他の構成は、上記の構
成に加えて該集積成形体の表面に保護被膜を形成し、吸
湿や汚染の問題を解消したところに要旨を有するもので
ある。

［作用］ 第１図は繊維集積成形体１の断面を拡大して示す模式図
であり、この種の集積成形体は前述の如く繊維をスクリ
ーン上へ吸引付着させて所定の厚さとなるまで堆積させ
たものであるから、繊維１ａは主として横向きに並んで
あり、肉厚方向における繊維１ａ同志の絡み合いは比較
的少ない。

そのためこの集積成形体１は横方向の引張り力に対して
は比較約１れた強度を有しているが、たとえば第２図に
示す如く引っかき力を受けた場合の抵抗力は非常に弱く
、また第３図に示す如く層間剥離方向の力に対する抵抗
力も劣悪であり、簡単に形くずれを起こしてしまう、従
って使用形態として、前述の如く集積面が表面に出ない
たて置き設置がとられているが十分でない。

本発明はこうした繊維集積成形体の肉厚方向の外力に対
する強度を高めると共に、繊維軸方向（横向きの）外力
についても構造強度を高めることのできる技術を提供す
るものであり、その具体的な手段として繊維集積成形体
の内部に固着性物質を点状もしくは線状に分散させる方
法を採用する。たとえば第４図は本発明に係る強化され
た繊維集積成形体を例示する一部断面斜視図であり、繊
維集積成形体１の内部にはその肉厚方向に適当な間隔を
あけて複数の線状固着性物質２が埋没されている。この
固着性物質２は後述する様な方法で熱硬化性樹脂やホッ
トメルト組成物等の固着性組成物を繊維集積成形体ｉ内
へ線状に注入して固化させてものであり、固化する際に
、該固着性物質２に接触している繊維１ａは該固着性物
質２内に取り込まれた状態となって一体的に固化し固定
される。即ち単なる繊維１ａ同志の絡み合いだけで保形
性を保っていた該集積成形体１は、その肉厚方向に分散
し繊維１ａの一部を取り込んで固化した固着性物質２の
介在により肉厚方向はもとより横方向の引張り力に対す
る抵抗力も高められ、全体としての構造強度は飛躍的に
高められる。

第５図は本発明に係る他の強化された繊維集積成形体を
例示する一部破断斜視図であり、この例では繊維集積成
形体１の内部に点状の固着性物質２を多数分散せしめ、
夫々の固着性物質２により繊維１ａを取り込んで固化さ
せることによって繊維１８同志の結合力を高め、集積成
形体１全体としての構造強度を強化している。

この様に本発明では、集積成形体１の内部に分散させた
固着性物質２の固着力によって繊維同志の結合力を高め
るものであり、固着性物質２の種類はそれ自身固着力を
有するものであれば無機系、有機系（水性タイプ、油性
タイプ、ホットメルトタイプ及び焼結型等を含む）のい
かんを問わずすべて使用することができるが、最も代表
的なものを例示すれば下記の通りである。

（無機系固着性物質） アルカリケイ酸塩、コロイダルシリカ、アルキルシリケ
ート、酸性金属リン酸塩、多価金属アルコラード、セメ
ント、石膏等。

（有機系固着性物質） エポキシ、ポリウレタン、アクリル、塩化ビニル系シリ
コーン、ポリエステル、ＳＢＲ，クロロブレン、イソプ
レン、酢酸ビニル、ポリイミド、ＦＢＩ等の合成樹脂。

水性タイプ（エマルジョンを含む） ＰＶＡ％ＣＭＣ，メチルセルローズ等の水溶性高分子及
びアクリル、酢酸ビニル、塩化ビニル、ポリエチレン、
エポキシ、ポリウレタン、ポリスチレン等の合成樹脂エ
マルジョン。

有機溶剤タイプ（ラテックスを含む） 酢酸ビニル、アクリル、塩化ビニル、ポリスチレン、ポ
リアミド、アルキド、ポリウレタン、ポリエステル、Ｓ
ＢＲ，ブチルゴム、ポリクロロプレン、シリコーン、エ
ポキシ樹脂等を有機溶剤に溶解したもの。

ホットメルトタイプ ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ポリエチ
レン、ブチルメタクリル、ポリスチレン、ポリイソブチ
レン、ポリプロピレン、ポリエステル等の合成樹脂等。

焼結型 シリコーン樹脂、ガラスフリット（鉛カリ、チタンフリ
ット等を含む）、耐熱顔料及び窯業用原料（アルミナ、
ジルコニア等）の１種以上を有機溶剤に溶解乃至分散せ
しめた焼結・固着性物質。

上記の固着性物質は集積成形体を構成する繊維の種類や
用途に応じて任意に選択することができ、必要によって
は２ｆｉ以上を併用することも可能であり、又これらの
固着性物質にフィラー、顔料等を配合したものも使用で
きる。

また集積成形体を構成する繊維の種類も用途に応じて任
意に選択して決定すればよく、下記の様な無ａａ實繊維
や有機質繊維からその都度適正なものを選択すればよい
が、中でも最も一般的なのは不燃性と耐熱性を兼備した
ガラス繊維やセラミックス繊維である。

（無機質繊維） ガラス繊維、セラミックス繊維、ロックウール、炭素繊
維、金属繊維等。

（有機質繊維） 各種の有機質天然繊維及び有機質合成繊維。

繊維集積成形体中に上記の様な固着性物質を点状もしく
は線状に分散させる方法は色々考えられるが、最も一般
的なのは第６図（Ａ）、（Ｂ）　　（要部断面説明図）
に示す様な方法である。即ち第６図（Ａ）　、　（Ｂ）
に示す如く液溜部３、ノズル４及び三方コック５を介し
て固着剤注入管６と圧搾空気送給管７の設けられた注入
装置を使用し、まずノズル４の先端を閉鎖した状態で三
方コック５を固着剤注入管６方向に開口させ、液溜部３
内へ固着剤２ａを注入した後、ノズル４を繊維集積成形
体１内へ突込む［第６図（Ａ）］。次いで三方コック５
を切り変えて圧搾空気送給管７方向へ連通させ、該送給
管７から圧搾空気を圧入しノズル４の先端から固着剤２
ａを押出しながら該ノズル４を上方へ引き抜いて行くと
、第６図（Ｂ）に示す如く固着剤２ａを集積成形体１内
に埋没させることができる。このときノズル４から固着
剤２ａを連続的に押出しながら引き抜いて行くと、固着
剤２ａを線状に埋没させることができ、また間欠的に吐
出させながらノズル４を引き抜いていくと、固着剤２ａ
を点状に埋没させることができる。従ってたとえば第７
図に示す如く多数のノズル４．４・・・を設けた固着剤
注入装置を使用し、集積成形体の幅方向に一斉に固着剤
を注入し、且つ該集積成形体を長手方向に間欠的に移動
させながら注入位置を適正な間隔でずらしていくことに
より、固着剤を集積成形体全体に万遍なく分散させるこ
とができる。固着剤注入後は必要により熱処理を施して
熱硬化あるいは乾燥固化させればよい。尚上記の様な固
着剤注入法を採用する場合、固着剤の粘度が低すぎると
注入後詰固着剤が集積成形体内へ浸透・拡散し、強化効
果が有効に発揮されなくなるので、固着剤としては１０
０〜１００，０００　ｃｐｓ程度で且つ構造粘性の高い
ものを使用することが望まれる。但し注入装置を改善す
ればたとえば１０万ｃｐｓを超える様な高粘性固着剤で
も使用することが可能である。

尚図示した固着剤注入法は、固着性物質を集積成形体内
へ分散させるための一例を示したものであって、本発明
は勿論図示した方法に限定されるものではなく、他の種
々の注入硬化法を採用することができる。また本発明の
集積成形体を低温容器や低温配管用の断熱材等として使
用する様な場合は、固着性物質としてホットメルトタイ
プのものを使用することが可能であるが、この様な固着
性物質を集積成形体内に分散させるにあたフては、集積
成形体を製造する過程で該成形体の内部に線状あるいは
ベレット状のホットメルト組成物を分散させておき、成
形後詰成形体を加熱することによってホットメルト組成
物を溶融させ、構成繊維同志を接着した後冷却固化させ
るだけで本発明の目的を達成することができる。固着性
物質の分散密度は、繊維集積成形体に求められる構造強
度に応じて任意に決定すればよいが、固着性物質の分散
密度が高過ぎる場合は、繊維集積成形体本来の断熱特性
等が低下する恐れも出てくるので、この様な場合はそれ
自身断熱特性を発揮し得る発泡性固着物質を使用すると
、構造強度および断熱特性等の双方を満たす繊維集積成
形体を得ることができるので好ましい。

上記の様にして内部に固着性物質の分散された繊維集積
成形体は、繊維同志が固着性物質の部分で強固に接合さ
れているため、肉厚方向はもとより幅方向や長手方向の
構造強度も飛躍的に改善される。しかしながら今一つの
難点である吸塵・吸水性に由来する問題点については未
解決である。

もっともこれらの問題については従来法に準じてアルミ
箔や合成樹脂フィルム、防水布等を外貼りすることによ
って難点を解消することができる。

しかしながら強化された繊維集積成形体の表面に以下に
示す様な方法で表面保護被膜を形成しておけば、前述の
様な外貼り作業を省略することができるばかりでなく、
集積成形体の機械的強度及び表面強度が更に改善される
ので実用性は一段と向上する。

即ち本発明に係る今一つの特徴は、上記の様にして構造
強度の強化された繊維集積成形体の表面に美観改善を兼
ねて吸塵・吸湿防止用の保護被膜を形成してなる点に特
徴を有するものであり、又、当然のごとく機械的強度も
より向上されている。保護被膜の素材としては、吸塵・
吸湿防止に主眼をおき、この他使用目的に応じて耐熱性
、難燃性、柔軟性、装飾性等を考慮して従来公知の表面
保護材（水性、油性の如何を問わない）の中から任意に
選択して使用することができる。本発明で使用される代
表的な表面保護材としては、シリコーン、アクリル、エ
ポキシ、塩化ビニル、ウレタン、アルキド、フッ素樹脂
等を使用した有機系保護材、コロイダルシリカ、リチウ
ムシリケート、水ガラス、アルミニウムシリケート、セ
メント、石膏等の無機質結合材を使用した無機系保護材
等が非限定的に例示される。

上記表面保護材を用いた被膜形成方法は、スブシー塗装
法、ロールコート法、ナイフコート法等従来から知られ
たすべての方法を採用することができるが、より好まし
いのは本発明者らの開発した下記の様な方法である。

即ち繊維集積成形体の表面には、たとえば第８図に示す
如く無数の毛羽１ａが無数に露出しており、この表面に
直接被膜形成剤を塗布しようとしても毛羽１ａが障害と
なって均一な被膜を形成することができない。ところが
本発明者らが別途研究を行なフたところでは、たとえば
第９図に示す如く繊維集積成形体１の表面に適当な網目
の網状物８を被装して毛羽立ちを押え、次いで第１０図
に示す如く該綱状物８の表面に沿ってたとえばドクター
ナイフ９のエツジ部を当接させて摺動することにより、
被膜形成剤１０を円滑に塗布し得ることが分かった。即
ちこの方法であれば、繊維集積成形体１の毛羽１ａは網
状物８に押えられて表面には殆んど露出しておらず、ま
た仮に一部露出しても非常にまばらなものとなり、ドク
ターナイフ９は網状物８の表面に沿ってスムーズに摺動
することかでき、被膜形成剤１０は該網状物８の間から
繊維集積成形体１の表面に均一に塗布され、表面の均一
な保護被膜を形成することができる。

この場合被膜の厚さは使用する綿状物８の厚さによって
決まってくるので、目標とする膜厚に応じた厚さの網状
物を適宜選択して使用することにより任意の厚さの保護
被膜を形成することができる。網状物８の厚さは該網状
物８を構成する繊維の太さによってほぼ決まってくるが
、場合によっては網状物８を２枚以上重ねることによっ
てその厚さをコントロールすることもできる。場合によ
っては該成形体１の裏面側にも網状物８を配設して構造
強度を高めたり、更に該裏面側にも網状物を介して保護
材を塗装し、両面を保護被膜処理したものも得られる。

この様に両面処理したものは、接着剤を介して複層に積
層することができ、厚手の断熱材層を得ることができる
。また綱状物８の網目の大きさは、繊維集積成形体１の
表面毛羽立ちの程度に応じて決めればよく、最も一般的
な網状物としては１インチ当り１〜５０木程度の織密度
を有し、網目の大きさが１〜２０ＩｎＩ！１程度のもの
が適当であるが、もとよりこれに限定される訳ではなく
、たとえば網状物８を２枚以上重ね合わせて使用する様
な場合は２０ｍｍを超える網目寸法のものでも支障なく
用いることができる。

網状物８の構成素材にも格別の制限はなく、天然、合成
の如何を問わず有機質もしくは無機質の任意の繊維また
は線材を使用することができ、用途によっては補強効果
の高い金属網（不織布、スクリム、ワリラ、穿孔フィル
ム等）を使用することもできる。また網目の形状も格子
状のみに限定されるものではなく、円形等の定形２不定
形のものであフてもよい。

［実施例］ 実施例１ アルミナ・シリカ系のセラミックス製繊維よりなる集積
成形体（厚さ１５ｍ＋＋＋）に、車装ニードルサブライ
ヤ−（空気圧式）を使用し第６図（Ａ）。

（Ｂ）　に示す方法に準じて、液状エポキシ樹脂（シェ
ル社製商品名：エピコー）−８２８）を注入しく注入圧
：５にｇ／ｃｌ１１”　、　１０　ｍｍｘ　１０　ｍｍ
の間隔で規則的に注入）、次いで１５０℃で３０分間加
熱処理して注入樹脂を硬化させた。

得られた強化繊維集積成形体は、未処理物に比べて縦・
横方向及び肉厚方向の何れの引張り強度も格段に優れて
おり、保形性の非常に優れたものであった。

実施例２ 実施例１と同様のセラミックス製繊維集積成形体（１５
ｍｍ）に、上記と同様にして該集積成形体内に焼結型固
着材［シリコーン：２５．チタンフリット：４０．アル
ミナ：１５．ジルコニア：５、酸化チタン：５．トルエ
ン＝１０（重量部）］を注入しく１０ｍｍＸ　１０ｍｍ
の間隔で規則的に注入）、次いで２５０℃で３０分間熱
処理して硬化させた。

得られた強化集積成形体の表面に網状物としてガラス繊
維スクリム（繊度６００デニール、織密度タテ、ヨコと
も１０木／インチ）よりなる、綱目寸法２ｍｍの網状物
を被装して毛羽立ちを押え、ナイフコータを用いて焼結
型塗料［（株）ナート研究所社製商品名：＃２９１６］
を４０μｍの平均膜厚となる様に塗布した後、２５０℃
で３０分間加熱して表面保護被膜を形成した。

この繊維集積成形体は引フかき力や剥離方向の外力に対
して高い構造強度を有しており、しかも表面は耐水性等
の優れた美麗な被膜で被覆されているので、吸湿や吸塵
等を生じる恐れもなく、そのままで断熱保護材として適
用し得るものであった。又、これを高温炉の内張断熱炉
材として１０００℃で使用したところ、何ら異状はなく
、外力に対して高い構造強度を維持し、この結果から高
温炉内張材として十分使用に耐えられることが確認され
た。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、その効果を要約す
ると下記の通りである。

（１）固着性物質を分散させることによって、繊維同志
の結合力が強化され、単なる繊維の絡み合いのみで強度
を持たせた従来の繊維集積成形体に比べて構造強度（特
に引っかき力や剥離力に対する強度）を飛躍的に高める
ことができる。従って施工時あるいは取扱い時に繊維が
ほぐれて保形性を失なう様な恐れがなく、運搬、保存、
施工、取扱いのあらゆる面で優れた効果が得られる。

（２）配管施工にあたっては長尺に切断して装着するこ
とができ、作業が簡単に行なえる。

また所望に応じた寸法に簡単に切断することができる。

（３）断熱性の固着性物質を選択使用することによって
断熱効果の低下を防止することができ、また圧縮方向の
外力に対する強度も高められているので、高レベルの断
熱・吸音効果を長期的に発揮する。

（４）この強化繊維集積成形体表面に保護被膜を形成し
たものは、上記の諸特性に加えて防湿、助層効果を発揮
し、更には表面装価効果も加えることができ、施工後の
ステンレス鋼板等による表面被覆作業を省略することが
可能となり、断熱施工の工期を短縮することができる。

しかも運搬時や保管時の吸塵・吸水等も防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は繊維集積成形体を例示する一部拡大断面図、第
２．３図は該集積成形体が引っかき力あるいは剥離方向
の力を受けたときの状態を示す一部拡大断面図、第４．
５図は本発明に係る強化された繊維集積成形体を例示す
る一部破断斜視図、第６図（Ａ）　、　（Ｂ）は固着性
物質の注入法を例示する断面説明図、第７図は固着性物
質注入装置を例示する斜視図、第８〜１０図は繊維集積
成形体表面への保護被膜形成法を例示する工程毎の断面
説明図である。 １：繊維集積成形体　　１ａ：毛羽 ２：固着性物質　　　　３：液溜部 ４：ノズル　　　　　　５：三方コック６：固着剤注入
管　　　７：圧搾空気送給管８：網状物　　　　　　９
：ドクターナイフ１０：保護被膜形成剤 第６図（Ａ）　　　　　　　　　　第６図（Ｂ）第８図 第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機質繊維および／もしくは有機質繊維よりなる
   集積成形体中に、固着性物質を点状もしくは線状に分散
   せしめてなることを特徴とする強化された繊維集積成形
   体。
2. （２）無機質繊維および／もしくは有機質繊維よりなる
   集積成形体中に、固着性物質を点状もしくは線状に分散
   せしめると共に、表面に保護被膜を形成してなることを
   特徴とする強化された繊維集積成形体。