KR20060053846A - 진동 압축 글래스 섬유 및/또는 다른 소재의 섬유 매트 및그의 제조방법 - Google Patents

진동 압축 글래스 섬유 및/또는 다른 소재의 섬유 매트 및그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060053846A
KR20060053846A KR1020050064543A KR20050064543A KR20060053846A KR 20060053846 A KR20060053846 A KR 20060053846A KR 1020050064543 A KR1020050064543 A KR 1020050064543A KR 20050064543 A KR20050064543 A KR 20050064543A KR 20060053846 A KR20060053846 A KR 20060053846A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mat
fiber
fiber mat
density
fibers
Prior art date
Application number
KR1020050064543A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100698471B1 (ko
Inventor
래리 케이. 쿤
죠지 즈구리스
패트릭 스보보다
Original Assignee
케이브이지 테크놀러지스 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 케이브이지 테크놀러지스 인코포레이티드 filed Critical 케이브이지 테크놀러지스 인코포레이티드
Publication of KR20060053846A publication Critical patent/KR20060053846A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100698471B1 publication Critical patent/KR100698471B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
    • B29C43/228—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length using endless belts feeding the material between non-rotating pressure members, e.g. vibrating pressure members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4209—Inorganic fibres
    • D04H1/4218—Glass fibres
    • D04H1/4226—Glass fibres characterised by the apparatus for manufacturing the glass fleece
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/732—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by fluid current, e.g. air-lay
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/68—Melt-blown nonwoven fabric
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/681—Spun-bonded nonwoven fabric
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/696—Including strand or fiber material which is stated to have specific attributes [e.g., heat or fire resistance, chemical or solvent resistance, high absorption for aqueous compositions, water solubility, heat shrinkability, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/697—Containing at least two chemically different strand or fiber materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/697—Containing at least two chemically different strand or fiber materials
    • Y10T442/698—Containing polymeric and natural strand or fiber materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

글래스 섬유, 셀룰로오스 또는 폴리머 섬유 매트와 같은 습식 또는 건식의 하나 이상의 물리적 성질을 개선하는 방법이 개시되며, 상기 방법에 따라 제조된 섬유 매트가 개시된다. 상기 제조방법의 특정 구현예는 습식 또는 건식 섬유 매트의 진동 압축단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 제조방법은 진동 압축되지 않은 매트와 비교하여 증가된 밀도 및/또는 장력을 갖는 섬유 매트를 제조한다. 개시된 방법에 사용하기 적절한 섬유 매트의 예로서는 예를 들어, 글래스, 폴리올레핀, 에틸렌 테레프탈레이트, 또는 셀룰로오스, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 개시된 방법에 의해 구조적으로 개선된 글래스, 셀룰로오스 또는 폴리머 섬유 매트가 또한 개시된다.

Description

진동 압축 글래스 섬유 및/또는 다른 소재의 섬유 매트 및 그의 제조방법 {Vibrationally compressed glass fiber and/or other material fiber mats and methods for making the same}
도 1은 진동 압축에 적합한 건식 섬유 제조용 장비의 부분 개략도이다.
도 2는 4가지의 인접한 도면을 포함하는 그래프이다: 진동 압축 공정에서 사용된 부하에 대한 10kPa 부하를 가한 글래스 섬유 매트의 두께, 압축된 매트의 조건(습식 또는 건식), 진동 압축에서 사용된 플래튼(platen) 상의 접촉 물질의 종류(거친 혹은 미세한), 진동 오비트의 직경.
도 3은 4가지의 인접한 도면을 포함하는 그래프이다: 진동 압축 과정에서 사용된 부하에 대한 진동압축된 글래스 섬유 매트의 장력, 압축된 매트의 조건(습식 또는 건식), 진동 압축에서 사용된 접촉 물질의 종류(거친 혹은 미세한), 진동 오비트의 직경.
도 4는 3가지의 인접한 도면을 포함하는 그래프이다: 상기 압축된 매트의 조건(습식 또는 건식)에 대한 10kPa의 부하에서 진동 압축된 유리 매트의 장력, 진동 압축 과정에서 사용된 접촉 물질의 종류(거친 혹은 미세한), 상기 진동 오비트의 직경.
도 5는 3가지의 인접한 도면을 포함하는 그래프이다: 압축된 매트의 조건(습 식 또는 건식)에 대한 진동 압축된 매트의 kg/m3 단위 밀도; 진동 압축 과정에서 사용된 접촉 물질의 종류; 및 상기 진동 오비트의 직경.
도 6은 3가지의 인접한 도면을 포함하는 그래프이다: 압축된 매트의 조건(습식 또는 건식)에 대한 진동 압축된 매트의 kg/m3단위 밀도; 진동 압축 과정에서 사용된 접촉 물질의 종류; 및 진동 오비트의 직경.
도 7은 2개의 인접한 도면을 포함하는 그래프이다: 진동 오비트의 직경에 대한 진동 압축된 매트의 10kPa 하중에서의 mm 단위의 두께; 및 압축된 매트의 함습량.
도 8은 2개의 인접한 도면을 포함하는 그래프이다: 진동 오비트의 직경에 대한 상술한 진동 압축 매트의 소정 구현예의 파운드 단위 장력; 및 상기 압축된 매트의 함습량.
도 9는 상기 구현예들의 kg/m3 단위의 밀도에 대한 진동 압축된 섬유 매트의 몇가지 구현예의 파운드 단위 장력의 도면이다.
도 10은 진동 압축의 상이한 시간 주기 경과 후의 상술한 매트의 구현예의 매트 두께를 나타내는 그래프로서, 상기 제조방법의 제1 구현예에서 압축에 사용된 플래튼은 4.76mm의 직경을 갖는 오비트에서 이동하였으며, 상기 제조방법의 제2 구현예에서 플래튼은 1.59mm의 직경을 갖는 오비트에서 이동하였다.
도 11a는 글래스 섬유 제조용 장비, 및 글래스 섬유 또는 비압축 글래스 섬유 매트의 층을 형성하는 장비의 개략도이다.
도 11b는 진동 압축된 글래스 섬유 매트의 대표적인 제조공정을 나타내는 개략도이다.
도 12a 내지 12c는 진동 압축 장비의 일 구현예를 나타내는 개략도이다. 도 12a 및 12b는 상기 장비의 개별적인 평행면에서 바라본 것이고, 도 12c는 도 12a 및 12c에서 바라본 시점에 수직한 엔드뷰(end view)이다.
도 13a 내지 13c는 하나의 진동 압축 장비를 나타내는 구현예의 특징을 나타내는 개략도이다. 도 13a는 롤러 구동 모토 조립체이다; 도 13b는 롤러 지지 조립체이다; 및 도 13c는 2개의 수직 대향 롤러지지 조립체이다.
도 14는 오비트 형태로 플레이트를 움직이는 중심에서 오프셋을 나타내는 오비트 플레이트의 구현예에 대한 평면도이다.
본 발명은 글래스 섬유 및/또는 다른 소재의 섬유를 진동 압축시킨 매트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
글래스 섬유(및/또는 폴리머 섬유 또는 셀룰로오스 섬유와 같은 다른 섬유 소재) 매트는 액상 또는 기상 여과제, 전지 세파레이터, 단열제, 저온 단열제, 및 절연제와 같은 다양한 용도에 사용된다. 글래스 섬유 매트는 글래스 섬유(또는 글래스 섬유 가닥)로부터 제조할 수 있다. 용융된 유리로부터 글래스 섬유 가닥을 제조하는 과정은 일반적으로 유리-용융로에 실시가능하게 연결된 장비의 작은 입구로 부터 섬유를 가늘게 뽑아내는 단계를 포함한다. 상기 압출된 글래스 섬유는 목적하는 직경 및 두께로 형성되며(일반적으로는 기계적 수단에 의해), 수집되거나 직접 매트로 성형된다.
건식(dry-laid) 및 습식(wet-laid) 공정은 글래스 섬유로부터 글래스 섬유 매트를 형성하는 공정이다. 일반적으로 건식 공정에서 글래스 섬유는 잘게 썰어진 후, 송풍에 의해 컨베이어로 보내진다. 소정 분야에서는, 매트를 형성하기 위하여 상기 공정 이후에 바인더를 사용한다. 전통적인 건식 공정은 글래스 섬유 다발을 갖는 다공성(예를 들어, 저밀도) 매트의 제조에 특히 적합하다. 습식 공정에서 글래스 섬유는 수계 용액에 분산되고, 이 용액은 분산제, 점도 조절제, 소포제, 또는 다른 화학 첨가제를 포함할 수 있다. 현탁된 섬유의 슬러리 또는, 섬유 및 입자상 물질(즉 충진제)의 혼합물은 물이 제거되는(일반적으로는 흡입 또는 진공 장비에 의해) 이동 스크린 또는 실린더 상으로 축적된다. 일부 예에서, 폴리머 또는 무기 바인더는 예를 들어 비터- 첨가- 프로세서(beater- add- processor)를 통해 첨가되어 시트를 개선하거나, 스프레이, 커텐 코터, 사이즈 프레스, 또는 당업자에게 알려진 다른 알려진 방법을 통해 시트가 어느 정도 형성되거나 완전히 형성된 이후에 상기 바인더를 가할 수 있다. 이와 같은 첨가 공정 이후에, 조사, 대류, 전도성 소스에 의해 진공 액체 제거 및/또는 건조될 수 있다.
건식 공정의 일예에서, 글래스 섬유 매트는 로타리 캣 공정(rotary cat process)을 거쳐 제조될 수 있으며, 예를 들어 작은 직경의 용융된 유리 스트림은 용융 탱크로부터 흘러 나오면서, 길이 방향으로 빠르게 흘러 내려 목적하는 섬유 직경으로 가늘게 형성된다. 가늘게 형성된 섬유는 컨베이어 상에서 수집되어 매트를 형성하는 바, 여기서 각각의 섬유는 맞물려서 무작위로 배향된다. 상기 매트는 일반적으로 하중이 없는 상태(즉, 매트에 대한 외력이 전혀 없거나 실질적으로 없는 상태 - 약 10kPa 이하의 하중 또는 외력)에서 약 5.0 내지 약 50kg/m3의 밀도를 갖는다. 이와 같은 범위의 매트 밀도는 일부 산업 용도(전지 세파레이터, 특정 필터 매질, 또는 특정 절연 분야)에는 낮아서 부적합하다.
특정 건식 섬유 매트는 물-얽힘(hydro-entanglement) 기술(예를 들어 물의 고속 제트 스트림은 스트림의 경로 방향에서 상기 섬유 일부로 배향된 매트를 관통하여 상기 매트를 더 엉키게 한다), 또는 다른 섬유 매트 습윤 공정 (여기서 상기 매트는 액체로 적셔진 후 압축되고, 상기 매트 내의 액체는 상기 매트의 천연 탄력성을 억제하게 된다)을 사용하여 더 높은 밀도를 달성하게 된다. 그러나, 물-얽힘은 물에 의해 관통된 섬유를 필요로 하고(그리고 다른 습윤 공정은 매트를 필요로 한다), 습식 섬유 매트에 필요한 것과 유사한 장비를 통해 건조될 필요가 있다(즉, 건조 스크린 등을 필요로 한다). 참조예 PCT/US97/17187, WO 98/12579. 건식 섬유 매트의 밀도를 증가시키기 위하여 상기 매트에 습윤/액체를 첨가하는 공정은 상기 액체를 첨가하기 위한 추가적인 장비를 필요로 하고, 압축된 섬유 매트에 액체를 잔류시켜 상기 섬유 매트의 천연 탄력성을 계속 억제할 필요가 있다(즉, 액체는 상기 섬유 매트 밀도를 상대적으로 높게 유지하기 위하여 잔류해야만 한다). 참조예 USPN 5,468,572. 일부 건식 매트는 밀도를 증가시키기 위한 니들-펀칭 공정을 수반 한다. 그러나, 니들-펀칭 공정만으로는 건식 섬유 매트에서 필요로 하는 밀도를 얻기에 불충분하며, 이와 같은 처리는 상기 매트에 홀을 추가해야 하고, 매트 제품을 얻기 위해서는 추가적인 장비/공정을 필요로 한다.
습식 섬유 매트가 상기 밀도 요건을 충족하더라도, 습식 공정은 경제성이 저하되며, 섬유의 성질을 훼손할 우려가 있는 추가적인 공정을 필요로 한다. 또한, 건식 섬유 매트는 습식 섬유 매트에 적용되는 펄프화 공정, 펌프 공정, 세척 공정, 화학적 첨가제, 및/또는 압력 손상에 기인한 열화를 겪지 않게 된다. 그러므로 다양한 용도에 적합한 매트를 제조하기 위해서는 결합 또는 비결합된 건식 글래스 섬유 매트의 밀도를 증가시키는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 습식 공정을 사용함으로써, 또는 건식 섬유 매트에 바인더를 포함시킴으로써, 건식 섬유 매트에 액체를 첨가함으로써, 또는 건식 섬유 매트를 물-얽힘 공정 및/또는 니들-펀칭 공정으로 처리함으로써만 달성했던 종래의 밀도를 갖는 건식 섬유 매트를 얻는 것이 유용할 것이다. 따라서, 건식 섬유 매트(및 특정 환경의 습식 섬유 매트)의 물리적 성질(예를 들어, 밀도, 두께, 압축 탄력성 및/또는 장력)을 강화시키는 방법이 요구된다. 또한, 니들-펀칭, 물-얽힘, 및/또는 액체로 습윤시키는 공정에 대한 필요성없이 상대적으로 높은 밀도가 달성되는 건식 섬유 매트가 바람직하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 글래스 섬유, 셀룰로오스 또는 폴리머 섬유 매트와 같은 습식 또는 건식 매트의 물리적 성질을 하나 이상 개선하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 방법에 따라 제조된 섬유 매트를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
예를 들어 약 0.2㎛ 내지 약 30㎛의 평균 직경을 갖는 엉킨 글래스 섬유를 포함하는 건식 섬유 매트의 구현예를 제공하며, 상기 건식 섬유 매트는 실질적으로 바인더를 포함하지 않으며, 실질적인 외력의 존재 없이 적어도 약 60kg/m3의 밀도를 가지고, 상기 섬유 매트는 물-얽힘 또는 니들-펀칭되지 않은 것이다. 특정 구현예에서, 상기 건식 섬유 매트는 실질적인 외력이 없는 상태에서 적어도 약 120kg/m3, 적어도 약 175kg/m3, 적어도 약 200kg/m3, 또는 그 이상의 밀도를 갖는다. 상술한 비교적 높은 밀도의 섬유 매트는 개시된 진동 압축 공정을 사용하여 얻어진다. 특정 구현예에서, 상기 건식 섬유 매트는 오비트를 따라 진동 압축되어 더 높은 밀도값에 도달하게 된다.
또한 본 발명은,
예를 들어 약 0.2 내지 50㎛의 직경을 갖는 맞물린(intermeshing) 섬유의 매트 밀도를 증가시키기 위한 방법이 개시되며, 상기 방법은 건식 섬유 매트를 형성하고, 맞물린 섬유의 함량 및 상기 매트의 밀도가 증가하도록 상기 섬유 매트를 진동시키는 단계를 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 건식 섬유 매트는 오비트를 따라 진동 압축되어 더 높은 밀도값에 도달한다. 다른 구현예에서, 습식 섬유 매트는 진동 압축되어 실질적인 섬유 파손없이 매트의 밀도를 증가시킨다.
이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
I. 용어
다르게 언급되지 않는 한, 기술적인 용어들은 통상의 용법에 따라서 사용된다. 본 발명에 밀접하게 관련된 일반적인 용어의 정의는 문헌(McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms, Fifth ed. by Sybil P. Parker, Columbus, OH: McGraw Hill Education, 1994 and INDA Nonwovens Glossary, Cary, NC, INDA, Association of the Nonwoven Fabrics Industry (2002))에서 참조할 수 있다. 단수 용어 "하나(a, an)", 및 "상기(the)", 혹은 복수 접미사 "들"이 붙지 않아도 문맥에서 명확히 한정한 경우를 제외하면 복수의 대상물을 포함한다. 마찬가지로, "또는"이라는 단어는 문맥이 명백히 다르게 나타내지 않는 한 "및"을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "함유(comprising)"는 "포함(including)"을 의미한다. 따라서 "A 또는 B를 함유한다"는 것은 "A 또는 B를 포함한다", 또는 "A 및 B를 포함한다"를 의미한다. 또한 문맥상으로 다르게 한정되지 않는 한, 본 명세서에서 제공된 모든 중량(또는 질량), 부피, 밀도, 또는 거리 측정값은 대략적인 값으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 다양한 구현예의 이해를 보다 용이하게 하기 위하여, 특정 용어에 대한 구체적인 설명을 다음과 같이 제공한다.
부직포(nonwoven fabrics): 기계적, 열적 또는 화학적으로 섬유 또는 필라멘트를 얽히게 하여(및 필름에 구멍을 뚫어) 함께 지지되는(또는 함께 결합되는) 시트 또는 웹 구조체로서 넓게 정의된다. 부직포는 편평한 다공성 시트로서, 개별적인 섬유 또는 용융된 플라스틱 또는 플라스틱 필름으로부터 직접 제조된다. 부직포는 제직(weaving) 또는 편성(knitting)에 의해 만들어지는 것이 아니며, 상기 섬유를 실(yarn)로 변환시키는 공정을 필요로 하지 않는다.
기본 밀도: 외력이 전혀 없거나 실질적으로 없는 상태(약 10kPa 이하)에서 g/cm3, kg/m3과 같은 단위 부피당 중량으로 표시되는 부피에 대한 해당 물질의 지량의 비를 나타내며, Tappi Test Method T258을 기준으로 한다. 섬유 매트의 밀도는 상기 물질이 사용되는 분야에서 건조된 상태에서 측정한다. 이어서 상기 밀도는 입방미터당 그램(또는 입방피트당 파운드)로 계산된다. 섬유 매트의 두께는, 25.4mm의 직경을 갖는 누름발(presser foot)을 사용하면서 상기 물질에 공칭 힘(약 10kPa 이하)을 가하는 두께 게이지를 사용하여 측정한다: 이와 같은 두께는 T10으로 알려져 있다. 제로-부하 두께(Tz)를 포함하는 다른 두께 측정법은 베니에르 칼리퍼(venier caliper) 게이지 또는 보정된 스케일을 사용한다. 다르게 기재하지 않는 한, 섬유 매트의 밀도에 대한 본 명세서의 참조값(비교값 또는 기타)은 압력(외력)이 전혀 없거나 공칭 압력이 존재하는 상태(실질적으로 동일하다)에서 상기 섬유 매트의 밀도를 의미하며, 이는 당업자에게 알려져 있는 바와 같이 섬유 매트의 의미있는 밀도 측정값을 얻는 것은 상기 매트에 대한 미미한 외력 또는 압력(10kPa 이하)의 적용을 요구하기 때문이다.
습식: 스크린 컨베이어 벨트 또는 투공 드럼 상에서 섬유의 수계 현탁액을 여과하는 단계를 포함하는 부직 웹 형성 공정.
건식: 실질적으로 건조 상태의 섬유가 매트 또는 웹으로 형성되고, 섬유 얽힘에 의해 함께 결합되는(특정 환경에서는 바인더를 포함한다) 건조 형성 방법을 사용하여 형성된 섬유상 시트, 웹 또는 매트.
유연성(flexibility): 유사한 밀도 및 두께를 갖는 다른 매체의 파손을 유발할 수 있는 조건에서 파손없이 구부러지는 성질. (예를 들어 전지 세파레이터로서 사용되는 경우와 같이 구부러지거나 180°접히는 경우 상기 매트가 갈라지는 경향을 보다 강하게 갖는 100Kg/m3 이상의 밀도에서, 약 6mm의 두께를 갖는 습식 섬유 매트와 비교하여).
평량(grammage): 미디어의 평방미터당 그램(g/m2)으로 표시되는 특정 미디어의 중량.
기본 중량: 미디어의 림(ream) 당 파운드로 표시되는 특정 미디어의 중량. 평량 및 기본 중량 모두 TAPPI Test Method T410 OM 98 "Grammage of Paper and paperboard (단위 면적당 중량)". TAPPI Test Methods는 문헌(Tappi Press, Atlanta, GA 30348-5113, ISBN 0-89852-353-2)에 공개되어 있다.
전지: 반대 극성의 적어도 2개의 전극(표면)을 가지며, 전자 흐름(전류)을 제공할 수 있는 전기화학적 장치.
실질적으로 바인더 불포함: 이것은 상기 시트 또는 웹을 함께 지지하기 위한 제1 메카니즘이 접착성 바인더 메카니즘(예를 들어 글래스 섬유에 메틸 셀룰로오스를 첨가하여 얻어지는 것)과는 반대로 개별적인 섬유의 얽힘인 섬유 매트를 의미한다. "실질적으로 바인더 불포함"이라는 문구는 미미한 수준의 이온 결합에 기여하는 물질을 포함하는 섬유 매트, 예를 들어 덴드라이트 성장을 억제하지만 상기 섬유의 사소한 이온 결합에도 기여하는 황산 나트륨을 포함하는 글래스 섬유 매트를 제외한다는 것은 아니다; 상기 매트 내의 섬유는 기본적으로 섬유 얽힘에 의해 함께 결합되며, 상기 매트는 실질적으로 바인더를 포함하지 않는다.
절연 보드 또는 절연 보드 재료: 충분히 견고한 물질을 형성하기 위하여 열- 및/또는 소리-차단 성질에 강도를 결합시킨 물질 (예를 들어, 기포, 글래스 섬유, 세라믹 섬유, 분말, 스트랜드 보드, 섬유 월보드, 실내 섬유 보드 등). 일부 실시예에서, 절연 보드의 밀도는 약 15kg/m3에서 약 250kg/m3 이상까지이다. 다른 예시한 절연 보드는 100% 글래스 섬유를 포함하며, 약 1000℃를 넘는 온도에 대해서 적합하다.
맞물림(intermeshing): 미디어에 포함된 섬유의 겹침, 얽힘, 및/또는 맞춤 조임(tightness of fit).
진동 압축: 외부 압력 및/또는 접촉의 존재하에 그 표면에 기계적으로 조작하여 섬유의 밀도를 증가시킴으로써, 매트 내의 섬유가 맞물리도록 하여 섬유 매트의 밀도를 증가시키는 단계.
회수율(또는 탄력성): 외력에 의해 압축되고, 외력이 제거된 후에 미디어가 원래의 두께(T10)를 회복하는 백분율.
매트 장력: 25mm X 150mm 샘플 미디어의 파괴 강도. 매트 장력은 Thwing-Albert model QC-1000을 사용하여 테스트할 수 있다. 25 X 150mm 샘플은 상기 장비 내에 설치되고, 상기 클램프는 10 +/- 0.05cm의 초기 테스트 범위로 설정된다. 크로스 헤드 속도는 1cm/분으로 설정된다. 상기 샘플을 정렬하고, 상부 단지에 고정한 후 다음으로 하부 단지에 고정한다. 장력값은 신장율 뿐만 아니라 상기 Thwing-Albert 장비에 표시된다.
진동 압축: 상기 매트의 이동과 결합된 상기 섬유 매트와 접촉한 섬유 매트의 진동 압축. 진동 압축은 힘 압축과 결합될 수 있으며, 압축을 보조하기 위하여 외력이 상기 섬유 매트에 가해진다.
오비탈 진동 압축: 외력을 사용하거나, 또는 섬유 매트에 비례하여 오비탈 형태로 회전하는 섬유 매트와 접촉하는 진동 압축.
본 명세서에 언급된 모든 공보, 특허출원서, 특허공보 및 다른 문헌은 인용에 의해 전체적으로 통합된다. 수치 범위, 온도 등과 같은 모든 값은, 그 값이 근사값이 아닌 것으로 분명하고도 명백하게 언급되지 않는 한 명세서 및 청구범위에서 "약(about)"이라는 용어의 언급에 상관없이 근사값을 나타낸다.
II. 섬유 매트의 진동 압축
알려진 공정으로 만들어진 초기 매트를 진동 압축하여 글래스 섬유 매트(또 는 다른 섬유 소재 매트)를 제조하는 방법이 본 명세서에 개시된다. 일부 실시예에서, 진동 압축은 동일한 방법이지만 진동 압축을 사용하지 않고 제조된 매트와 비교하여 얻어진 글래스 섬유 매트의 물리적 성질(예를 들어 밀도 또는 장력)을 적어도 하나 이상 강화시킨다. 쉽게 설명하면, 상술한 내용은 기본적으로 글래스 섬유의 측면을 언급하고 있다: 그러나, 현재 개시된 진동 압축법은 다양한 섬유 매트 소재, 예를 들어 폴리머 섬유 매트 또는 글래스 섬유/폴리머 섬유 혼합 매트 또는 전통적인 종이 및 종이 보드 제품 또는, 카드형태 또는 멜트블로운(meltblown) 부직포의 물리적 성질을 강화시키기 위하여 사용될 수 있다.
글래스 섬유 및 글래스 섬유 매트(진동 압축 처리 전)를 제조하기 위한 장치를 도 11a에 도시한다. 유리 매트 조립체 유닛(10)은 글래스 섬유의 초기층, 또는 권취 조립체(20)를 사용하는 롤(30)에 필요시 권취될 수 있는 "느슨한" 글래스 섬유를 생성한다. 감긴 유리 매트(30)는 비압축 글래스 섬유 매트를 보관 또는 전송하기 위한 통상의 방법을 제공한다. 초기 글래스 섬유 매트가 롤(30)에 권취되면, 풀림 조립체(40)는 초기 유리-섬유 매트를 풀고, 이것을 진동 압축 조립체(50)로 공급하기 위하여 사용될 수 있다(도 11b 참조). 풀림 조립체(40)는 섬유층을 가감함으로써 상기 섬유 매트의 평량을 조절하기 위한 다중 롤러를 필요에 따라 포함할 수 있다. 또한, 상기 다중 롤러는 다른 종류 및 크기의 섬유를 갖는 매트를 제조하는데 사용할 수 있다. 더욱이, 다양한 종류의 스크림(scrim) 또는 메쉬(mesh)를 첨가하여 상기 섬유 매트의 강도/장력을 증가시킬 수 있다. 특정 구현예에서 예비-압축 롤을 사용하여 섬유 층들을 서로 가볍게 압박하여 진동 압축 조립체(50)에서 상 기 섬유 매트를 처리하기 전에 상기 매트의 두께를 감소시킬 수 있다(예를 들어 약 12 내지 18cm, 또는 약 10cm 이하로). 다른 구현예에서, 상기 유리 매트 조립체(10)로부터의 출력물은 중간 권취 조립체(20) 또는 풀림 어셈블리(40) 없이 진동 압축 조립체(50)로 직접 입력될 수 있다.
도 11b에 구체적으로 도시한 바와 같이, 후-압축 롤러 및 슬리터(slitter) 조립체(60)는 상기 섬유 매트를 더 처리하기 위하여 사용될 수 있다. 슬리터는 목적하는 두께로 섬유 매트를 잘라 내는 것뿐만 아니라 섬유 매트의 외부 모서리를 잘라내기 위하여 특정 구현예에 포함될 수 있다. 특정 구현예에서 상기 섬유 매트는 여러개의 비교적 작은 두께 조각으로 잘라질 수 있으며, 그 결과 다중 슬리터가 압축 매트를 가로 질러 채용될 수 있다. 특정 구현예는 또한, 예를 들어 슬리팅 공정으로부터 발생할 수 있는 섬유 매트의 너덜한 모서리를 가볍게 눌러 주기 위하여 후-압축 롤러를 포함할 수 있다.
상기 공정에 포함되는 특정 요소를 이하에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
A. 섬유 매트 제조
초기 글래스 섬유는, 예를 들어 당업자에게 잘 알려져 있는 건식(dry-laid), 습식(wet-laid) 또는 에어레이드(air-laid)를 포함하는 다양한 방법으로 제조할 수 있다. 상기 공정은 필요에 따라 초기 매트의 일반적인(비진동) 압축을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 도 11a 및 11b에 도시된 개략적인 글래스 섬유 조립체 유닛(10)은 초기 글래스 섬유 매트의 제조 및 조립체에 유용한 하나 이상의 장비를 포 함할 수 있음을 의미한다.
일부 구현예에서, 초기 글래스 섬유 매트는 통상의 건식 공정을 사용하여 제조된다(참조예: 미국특허번호 2,447,161; 2,714,749; 2,720,005; 2,738,556; 2.738,557; 2,748,429; 2,751,633; 2,810,940; 2,827,668; 2,931,076; 3,575,749; 3,581,706; 3,669,778; 3,692,622; 3,733,234; 3,764,451; 3,769,115; 3,776,807; 3,825,381; 3,976,412; 4,014,635; 4,060,360; 4,074,393; 4,335,066; 4,366,111; 4,375,447; 4,375,448; 및 5,076,826).
건식 글래스 섬유 매트의 제조예
건식 글래스 섬유 매트를 제조하기 위한 일반적인 장치를 도 1에 도시한다. 상기 장치는 섬유화기(fiberizer)(10), 스피너 조립체(11), 및 회전가능한 스핀들(12)을 포함한다. 상기 스핀들(12)는 모터(미도시)에 의해 세로축 주위를 고속으로 회전하며, 상기 스핀들(12)의 상부 말단에 의해 지지되는 벤트 구동 풀리(14)에 연결되어 동작한다.
상기 스핀들(12)와 함께 회전하는 상기 스피너 조립체(11)는 작은 직경의 개구부(17)를 여러개 갖는 방사상 주위 벽(16)과 함께 내부 보울(bowl)(15)을 포함한다. 상기 스피너 조립체(11)의 하면은 그 형태가 원뿔대(frustroconical)이고 상기 스피너 조립체(11)의 보울(15)로부터 열 손실을 감소시키는 열 차단기(18)를 포함한다. 상기 스피너 조립체(11)가 회전함에 따라, 용융 유리(19)는 섬유화기(10) 내의 드롭 튜브(20)를 통해 상기 보울(15)로 흐른다. 상기 용융 우리는 상기 개구부 (17)을 통해 원심력으로 구동된다.
상기 개구부(17)로부터 발산되는 용융 유리는 상기 회전 스피너 조립체(11)를 감싸는 환상 노즐(21) 밑을 통과한다. 가열된 가스의 연속된 분출물은 상기 노즐(21)을 통해 아래를 향하게 된다. 가열된 가스는 내열성 물질(23)로 정렬된 환상 챔버(22) 내에서 예비혼합된 연료 가스의 연소에 의해 발생한다. 상기 예비혼합된 가스는 불꽃이 연료 공급 매니폴드(25)로 돌아가지 않도록 스크린(24)을 통해 공급된다. 상기 노즐(21)에서 발생한 가스는 상기 용융된 유리 스트림을 미세 섬유(26)로 가늘어지게 하며, 그 방향을 아래로 향하게 한다. 상기 섬유는 섬유 베일(veil)이라고 알려진, 일반적으로 관 모양의 컬럼(27)의 형태로 상기 스피너 조립체(11)로부터 떨어진다. 상기 섬유 베일(27)은 상기 섬유화기 아래로 움직이는 컨베이어 표면(28)으로 떨어진다. 상기 섬유 베일(27)은 상기 컨베이어 표면(28) 상의 비압축 섬유 매트(29) 또는 글래스 섬유의 층으로서 수집된다.
상기 장비는 또한 가스, 예를 들어 공기의 연속 흐름을 상기 스피너 조립체(11)의 중심으로 향하도록 구성된 도관 조립체(30)를 포함한다. 상기 도관 조립체(30)를 통한 공기 흐름 방향을 화살표(31)로 나타낸다. 상기 도관 조립체(30)는 라이저(riser) 튜브(32)를 포함하며, 그 상단부에는 말단 튜브(33)가 장착된다. 상기 라이저 튜브(32)는 일반적으로 90°엘보 형태를 가지며, 상기 도관 조립체 내에서 공기압이 변하도록 조절할 수 있는 압축 공기의 공급원(미도시)과 연결된 하단부(34)를 구비한다. 상기 라이저 튜브(32)는 상기 튜브 형태 섬유 베일(27)의 하부를 통해 확장되며, 상기 베일 내부에서 위로 구부러지고, 그 상단부(35)가 상기 스피 너 조립체(11)의 아래에 위치하도록 배열된다. 상기 말단 튜브(33)는 상기 보울(15)의 외부 직경보다 다소 작은 내부 직경 D를 가지며, 단면이 원형인 상단부를 구비한다.
B. 진동 압축 조립체
상술한 바와 같이, 글래스 섬유 매트는 상기 매트의 전부 또는 일부에 압력(및/또는 접촉) 및 진동(예를 들어 오비탈) 움직임을 동시에 가할 수 있는 진동 압축 조립체로 도입된다. 진동 압축 조립체(50)의 일 구현예를 도 11b 및 도 12a 내지 12c에 개략적으로 도시한다. 도 12a를 참조하면, 진동 압축 조립체(50)는 상기 진동 압축 조립체(50)의 적절한 요소들이 부착될 수 있는 근거를 제공하는 구조를 갖는 상부 플래튼 지지 구조체(100)을 포함한다. 상기 지지 구조체(100)는 상기 진동 압축 조립체(50)의 구동시 실질적으로 움직이지 않고 고정될 수 있다. 예를 들어 적어도 상부 수평 부재(105)를 구비한 테이블 형태 구조체는 적절한 상부 플래튼 지지 구조체(100)로서 사용될 수 있다.
오비탈 플레이트(120)는 예를 들어 인장 스프링(110)을 사용하여 상기 오비탈 플레이트(120)가 아래로 움직이지 않도록 상기 상부 수평 부재(105)의 아래에 장착된다. 상기 인장 스프링(110) 및 오비탈 플레이트(120)는 상기 오비탈 플레이트(120)에 대한 윗방향 연결 및/또는 압력이 상기 인장 스프링(110)에 의해 일정하게 저항을 받고, 상기 오비탈 플레이트(120)의 오비탈 움직임이 가능하도록 구성된다. 일 구조예에서, 정사각형 또는 사각형 오비탈 플레이트(120)의 각 코너에 인접하여 위치한 인장 스프링(110)이 있다. 물론 다른 형태의 플레이트도 사용될 수 있 으며, 다른 적절한 수단에 의해 인장을 유발할 수 있다.
상기 오비탈 플레이트(120)는 오비탈 행정(throw) 조립체(150)에 연결되어 구동된다. 도 12c를 참조하면, 상기 오비탈 행정 조립체(150)는 오비탈 행정 모터 조립체(300)의 움직임에 의해 회전될 수 있다. 상기 오비탈 행정 조립체(150)의 회전은 상기 오비탈 플레이트(120) 및 그에 고정된 요소들의 회전(오비탈) 움직임으로 전환된다. 상기 오비탈 움직임의 직경은 오비탈 행정 조절장치(160)의 위치에 의해 결정된다(조절될 수 있다).
오비탈 플레이트(120)와 함께, 및 그 아래에 정렬된 실질적으로 고정된 위치에서 상부 플래튼(170)을 지지하기에 적절한 방법으로 위치한 2개 이상의 플래튼 지지체가 상기 오비탈 플레이트(120)의 측면에 부착된다. 또한 롤러 지지 조립체(130)(롤러 지지 조립체의 구현예는 도 13b 참조)는 각 코너에서(또는 인접하여) 상기 오비탈 플레이트(120)의 측면에 부착된다. 상기 오비탈 플레이트(120)에 부착된 롤러 지지 조립체(130)는 상기 오비탈 플레이트(120) 아래의 두 상부 시트 롤러(140)를 안정하게 장착하는데 사용된다. 상기 상부 시트 롤러(140)는 실질적으로 서로 평행한 상부 시트 롤러(140)의 장축과 더불어 상기 오비탈 플레이트(120)의 맞은편 말단에서 혹은 그에 인접하여 위치한다. 연속 시트 형태의 접촉 물질(185)(사포 벨트와 같은)은 두 상부 시트 롤러(140) 및 상부 플래튼(170)을 둘러싸서, 상기 접촉 물질(185)의 일부가 상기 상부 플래튼(170)의 하부 표면과 바로 가까이에 있게 된다. 시간적으로 특정 순간에 상부 플래튼(170)의 하부 표면 바로 가까이에 있는 상기 접촉물질(185)의 일부는 "상부 접촉 표면"이라고 칭한다. 일부 구현예에 서, 상기 상부 플래튼(170)의 하부 표면 및 상부 접촉 표면은 1.27cm 떨어져 있다. 더 구체적인 구현예에서, 상기 상부 접촉 표면은 상기 상부 플래튼(170)의 하부 표면에 닿게 된다. 일부 방법 구현예에서, 접촉 물질(185)은 소정 방법으로 흡착하는 임의 그릿(grit)을 갖는 사포를 포함하며, 그에 따라 상술한 방법의 구현예에서 사용되는 경우 진동, 바람직하게는 오비트에 따라 상기 매트가 움직이도록 한다. 상기 접촉 물질(185)은 예를 들어 거친(예를 들어 36), 또는 미세한(예를 들어 150) 그릿 사포를 포함할 수 있다. 러버 컨베이어 벨트, 제지기 드라이어 펠트(예를 들어 Albany International Dryer fabrics에서 구입가능한 DRI-PLAN)와 같은 다른 접촉 물질을 사용할 수 있다. 상기 접촉 물질은 상기 매트가 닳는 것을 방지하기 위하여 적절하게 거친 표면을 가져야 하며, 그에 따라 상기 섬유 매트는 진동 압축 과정에서 상기 컨베이어 벨트의 표면과 실질적으로 움직임 없이 접촉하도록 유지되는 것이 바람직하다. 상기 접촉물질은 상기 섬유 매트의 매트릭스 사이가, 바람직하게는 오비탈 형태로 움직이게 처리되도록 상기 섬유 매트를 적절히 조이게 되며, 그에 따라 섬유 얽힘을 증가시키고 밀도를 감소시킨다.
하부 플래튼(180)은 상부 플래튼(170) 아래, 및 실질적으로는 그와 함께 정렬된다. 상기 하부 플래튼(180)은 예를 들어 플래튼 지지체(165)에 의해 하부 수평 부재(195) 위에 안정적으로 장착된다. 롤러 지지 조립체(130)은 각 코너에서(또는 인접하여) 하부 수평 부재(195)의 측면에 부착된다(도 13b). 상기 하부 수평 부재(195)에 부착된 상기 롤러 지지 조립체(130)는 상기 하부 수평 부재(195)의 상부에 위치하는 두 하부 시트 롤러(145)를 안정하게 장착하는데 사용된다. 접촉물질(185) 의 연속 시트는 두 하부 시트 롤러(145) 및 하부 플래튼(180)을 둘러쌈으로써 상기 접촉 물질(185)의 일부가 상기 하부 플래튼(180)의 상부 표면과 바로 가까이에 있게 된다. 임의로 주어진 시점에서 상기 하부 플래튼(180)의 상부 표면과 바로 가까이에 있는 접촉물질(185)의 일부는 "하부 접촉 표면"으로 칭해진다. 일부 구현예에서, 상기 상기 하부 플래튼(180)의 하부 접촉 표면 및 상부 표면은 1.27cm 떨어져 있다. 특정 구현예에서, 상기 하부 접촉 표면은 상기 하부 플래튼(180)의 상부 표면과 닿게 된다.
압력 조절 조립체(190)는 상기 하부 수평 부재(195) 및 그에 부착된 요소들(예를 들어 하부 플래튼(190), 하부 시트 롤러(145) 및 이들을 둘러싸는 접촉 물질(185))의 수직 위치(예를 들어 바닥 위의 높이)를 조절하기 위하여 사용될 수 있다. 하부 수평 부재의 수직 위치가 증가함에 따라, 상기 상부 플래튼(170) 및 상기 하부 플래튼(180) 사이의 거리는 감소한다. 따라서 하부 접촉 표면 및 상부 접촉 표면 사이의 거리는 감소한다. 도 12b 및 더욱 구체적으로는 13a에 도시한 바와 같이, 롤러 구동 조립체(200)는 반대방향으로 상기 상부 시트 롤러(140) 및 하부 시트 롤러(145)를 회전시킨다. 상술한 구현예에서, 상부 시트 롤러(140)은 반시계 방향으로 움직이며, 상기 하부 시트 롤러(145)는 시계 방향으로 움직인다. 따라서 상기 상부 시트 롤러(140)를 감싸는 접촉 물질(185)은 반시계 방향으로 움직이고, 상기 하부 시트 롤러(145)를 둘러싸는 접촉 물질(185)은 시계 방향으로 움직인다. 수직으로 마주보는 시트 롤러가 서로에 대하여 회전하는 경우, 이들은 자신들 사이에 삽입된 물질(예를 들어 글래스 섬유 매트)을 진동 압축 조립체(50)으로 밀어내게 된다. 이것은 진동 압축 조립체(50)의 "공급 단부(feed end)"로서 칭해진다. 상기 공급 단부의 반대쪽에 위치하는 수직방향의 마주 보는 시트 롤러들은 서로 떨어져서 회전하며, 그에 따라 상기 공급 단부에 삽입되는 물질들이 상기 진동 압축 조립체(50)를 빠져 나가는 것을 돕게 된다. 이것은 상기 진동 압축 조립체(50)의 "출구 단부(exit end)"라고 불리운다.
상기 진동 압축 조립체(50)의 구동시, 섬유 매트, 예를 들어 유리 또는 폴리머 섬유 매트는 상기 장치의 공급 단부에 삽입된다. 상기 매트는 상기 상부 접촉 표면과 상부 플래튼(170)에 인접한 꼭대기와 상기 하부 접촉 표면 및 하부 플래튼(180)의 바닥에 샌드위치된다. 상기 매트의 상부 및 하부 표면은 상기 상부 및 하부 접촉 표면과 각각 물리적으로 접촉한다. 상기 오비탈 행정 조립체(160)의 움직임에 의해(상술한 바와 같이), 상기 상부 접촉 표면은 상기 매트의 대응하는 표면과 접촉한 상태로 오비트에 따라 움직인다. 오비탈 속도는 바람직한 적절한 속도, 예를 들어 약 1,000 내지 약 15,000, 약 2,000 내지 약 11,000, 및 약 3,000 내지 약 8,000 오비트/분이다. 상기 오비탈 움직임의 효과는 진동이며, 그에 따라 상기 글래스 섬유 매트의 내부 구조의 얽힘을 증가시킨다. 상기 진동이 오비탈 형태로 주로 기술되었지만, 다른 형태를 사용하여 진동 압축된 매트를 제조할 수 있다. 실질적으로 동일한 시간에 상기 매트가 진동하는 경우, 다른 구현예 및 방법에서 상기 플래튼은 상기 섬유 매트에 힘을 가하여 상기 매트의 압축을 보조할 수 있다. 일부 구현예에서, 약 5kg 내지 약 50kg의 힘이 가해지며, 예를 들어 약 7kg 내지 약 40kg, 약 10kg 내지 약 30kg, 또는 약 15kg 내지 약 25kg의 힘이 가해진다.
C. 섬유 매트의 진동 압축
상술한 바와 같이, 개시된 방법은 글래스 섬유, 비-글래스 섬유 매트, 또는 비-글래스 섬유(예를 들어 폴리머 섬유, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 카본, 또는 셀룰로오스 섬유)의 일부를 글래스 섬유와 함께 갖는 매트를 포함할 수 있다. 약 2 내지 약 98% 글래스 섬유를 포함하는 매트는 일반적으로 하중이 전혀 없거나 실질적으로 없는 상태에서 건식 매트의 경우 약 12D 내지 약 50D kg/m3의 밀도, 습식 매트의 경우 약 90D 내지 약 250D kg/m3의 밀도를 갖는다(여기서 "D"는 유리의 밀도에 대한 비-글래스 섬유 물질의 밀도비를 나타낸다). 특정 구현예에서 상술한 방법에 따른 진동 압축은 약 2 내지 약 100%(또는 실질적으로 전부), 적어도 약 25%까지, 적어도 약 50%까지, 또는 적어도 약 75%까지의 글래스 섬유를 포함하는 건식 매트의 밀도를 증가시킨다. 약 25% 내지 100% 글래스 섬유를 포함하는 건식 섬유 매트는 본 발명의 진동법으로 압축되어 약 5% 내지 약 75%까지 증가된 밀도를 가지며, 약 50% 내지 약 100% 글래스 섬유를 포함하는 건식 섬유 매트는 본 발명의 진동법을 사용하여 압축되어 약 15% 내지 약 70%까지 증가된 밀도값을 갖게 되고, 다른 구현예에서, 상기 건식 매트는 약 75% 내지 약 100%까지의 글래스 섬유를 포함하며, 상기 섬유 밀도는 약 35% 내지 약 60%까지 증가하였다. 다른 구현예에서, 일부 또는 모두 비-글래스 섬유로 이루어지는 습식 매트의 밀도는 적어도 약 5%까지, 예를 들어 적어도 약 10%까지 증가될 수 있다.
상기 개시된 방법은 매트의 진동 압축 및 힘 압축(외부에서 가해지는 힘)을 모두 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 진동 압축 과정에서 일부 공칭 힘이 상기 매트에 가해지더라도 오직 진동 압축만이 사용된다. 일부 구현예에서, 진동 압축 및 힘 압축이 실질적으로 동시에 상기 매트에 가해진다. 다른 구현예에서, 상기 매트는 순차적으로 진동 압축 및 힘 압축 처리를 받을 수 있다.
본 명세서에서 개시된 바와 같은 진동은 상기 섬유 매트의 압축을 보조할 수 있는 임의의 진동 움직임일 수 있다. 오비탈 진동 압축이 기본적으로 기술되었고, 특정 두께 및/또는 밀도를 갖는 섬유 밀도를 갖는 특정 종류의 섬유 매트 제조시 바람직하지만, 상기 방법은 상기 진동 형태에 한정되는 것은 아니다. 오비탈 진동 압축은 예를 들어 상기 매트의 하나 이상의 표면의 적어도 일부와 접촉하는 접촉 표면의 오비탈 직경 및 오비탈 속도의 측면에서 특징지워질 수 있다. 특정 구현예에서, 오비탈 직경은 약 1.5mm 내지 약 2.5mm (약 1/16 내지 약 2인치), 또는 약 4.76mm 내지 약 6.35mm의 범위가 될 수 있다. 오비탈 속도는 바람직한 적절한 속도로 채택되어 목적하는 두께 및 밀도를 갖는 매트를 제조할 수 있다. 대표적인 오비탈 속도는 약 1,000 내지 약 15,000, 약 2,000 내지 약 11,000, 약 3,000 내지 약 8,000, 또는 약 1,000 내지 약 20,000 오비트/분을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 약 3,000 내지 약 14,000 오비트/분이다.
매트는 예를 들어 상기 매트를 두 개의 플래튼 사이에서 누름으로써 힘 압축될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 하나의 플래튼은 오비탈 형태로 움직여서 진동 압축 및 힘 압축이 동시에 상기 매트에 가해진다. 개시된 방법에서 가해지는 힘은 약 5kg 내지 약 50kg의 범위를 가질 수 있으며, 예를 들어 약 7kg 내지 약 40kg, 약 10kg 내지 약 30kg, 또는 약 15kg 내지 약 25kg (또는 약 0.5 내지 약 10psi, 또는 약 1.0 내지 약 20psi, 또는 약 2 내지 약 5psi)이다. 상기 방법들 중 특정 구현예에서, 매트에 가해지는 힘은 약 9kg (예를 들어 9.07kg) 또는 약 27kg (예를 들어 27.3kg)이다.
힘 압축이 있건 없건간에 진동압축은 상기 매트의 적어도 하나의 물리적 성질(예를 들어 식별가능한 밀도 또는 장력)을 변화시키기에 충분한 시간 동안(일반적으로는 증가시킴) 섬유 매트에 가해진다. 언급한 바와 같이, 진동 압축 방법 덕분에 상기 섬유 매트에 가해지는 어느 정도의 공칭 힘이 존재한다. 그러나 상기 진동 압축법도 힘 압축에 의해 수반될 수 있다. 일 구현예에서, 진동 압축은 약 5초 내지 약 2분, 예를 들어 약 10초 내지 약 1분, 또는 약 15초 내지 약 45초, 또는 약 15초 내지 약 30초간 상기 매트에 가해진다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 상기 진동 압축을 위한 시간 간격은 목적하는 매트 밀도 및 두께에 따라, 섬유의 크기에 일부 의존한다. 압축될 매트가 두꺼워 질수록(즉 압축될 물질이 더 많을수록), 압축에 걸리는 시간이 길어진다(목적하는 밀도에 따라).
상기 섬유 매트 압축법은 싱글 진동 압축 공정, 상기 매트가 두 진동 공정(또는 그 이상)을 통해 진행하거나 뒤집어서 두 번째로 진행하는 더블 공정을 포함할 수 있다. 상기 방법들은 또한 힘 압축을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
III. 압축된 섬유 매트
개시된 방법을 사용하여 압축된 습식 또는 건식 섬유 매트를 제조할 수 있 다. 특정 구현예는 목적하는 최종 용도에 따라 적절한 종류의 섬유(들)을 포함할 수 있으며, 예를 들어 유리, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 카본, 셀룰로오스 섬유, 또는 이들의 조합을 포함하여 실질적 파손 없이 진동 압축될 수 있다. 많은 다른 종류의 섬유 매트 재료는 상기 개시된 방법의 특정 구현예에서 사용되기에 적절한 매트를 만들 수 있도록 함께 다중층을 형성할 수 있다. 특정 구현예에서, 다중층 매트는 거칠고 미세한 글래스 섬유: 셀룰로오스 및 글래스 섬유; 셀룰로오스, 카본 및 글래스 섬유; 또는 문헌(ASM International Volume 4 Engineer Material Handbook - Ceramic and Glasses, ISBN 0-87170-282-7, Fiberglass Chapter)에 개시되지만 이에 한정되지 않는 다양한 유리 화합물을 갖는 글래스 섬유를 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 매트 내에 존재하는 유리 또는 다른 소재의 섬유의 직경은 약 0.2㎛ 내지 약 30㎛; 예를 들어 약 0.5㎛ 내지 약 25㎛, 약 1.0㎛ 내지 약 20㎛, 약 2.0㎛ 내지 약 15㎛, 약 2.0㎛ 내지 약 10㎛, 약 0.6㎛ 내지 약 4㎛의 범위를 갖는다. 또 다른 구현예에서, 상기 섬유의 표면적은 약 0.2m2/g보다 더 크다.
상기 압축 방법은 분명한 밀도 또는 장력과 같은 상기 매트의 하나 이상의 물리적 성질을 변화시키거나 개선시킨 섬유 매트를 제조한다. 상술한 방법에 의해 성질이 변화되거나 개선된 섬유 매트는 예를 들어 납산밸브-조절 저장(VRLA) 전지, 니켈 금속 하이드라이드 전지, 모든 종류의 절연 및 절연 보드 (일부 구현에에서 실질적인 파손 또는 금이 발생하지 않고 구부러질 수 있는 반면 대략 300kg/m3만큼 높은 밀도를 갖는), 전기 절연재, 산업용/가정용 걸레, 음향 차단재, 유체 흡수 매질, 및 필터 매질과 같은 전지 분야 등에 사용하기 적합하다.
상술한 방법에 사용하기 적절한 습식 또는 건식 섬유 매트는 당해 업계에 알려진 수지 또는 열 섬유 종류 시스템 바인더 종류를 필요에 따라 포함할 수 있다. 습식 매트에 사용가능한 비제한적 바인더는 라텍스 수지, 페놀계 수지, 스타치, 폴리에스테르, PVA 등을 포함한다. 건식 글래스 섬유 매트에 대하여, 가정용 단열재, 파이프 랩, 및 일부 전기 분야에 사용되도록 상기 바인더는 당업자에게 알려진 적절한 바인더를 포함할 수 있다.
예시한 제조방법은 명확히 증가된 밀도를 갖는 섬유 매트를 제조한다. 특별한 이론에 얽매이지 않아도, 진동 압축은 상기 섬유 상호간의 얽힘을 증가시키는 것으로 여겨진다. 일반적인 비압축, 건식, 글래스 섬유 매트는 약 12 내지 약 50kg/m3의 외력이 없이 구별되는 밀도를 가지며, 일반적인 비압축, 습식 글래스 섬유 매트는 약 90 내지 약 250kg/m3의 외력이 전혀 없이 혹은 실질적으로 없이 밀도를 갖는다. 일부 방법 구현예는 적어도 약 5%, 적어도 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 50%, 또는 약 75%의 증가된 밀도를 갖는 섬유 매트를 제조한다. 건식, 유리-섬유 매트의 특정 구현예에서, 상기 개시된 방법은 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 또는 적어도 약 20%의 증가된 밀도를 갖는 섬유 매트를 제조할 수 있다; 약 25%, 또는 심지어 약 50% 또는 약 75%보다도 더 큰 밀도를 얻을 수 있지만, 상기와 같이 조절할 수 있다. 건식 글래스 섬유보다 더 높은 초기 밀도를 갖는 습식 유리- 섬유 매트의 특정 예에서, 상기 약 10%, 약 15% 또는 약 20%까지 증가할 수 있다.
즉, 본 명세서에서 개시된 상기 건식 진동 압축 글래스 섬유 매트는 공칭 외력의 존재하에, 혹은 부재하에 적어도 약 60kg/m3, 또는 적어도 약 100kg/m3 또는 적어도 약 120kg/m3, 또는 적어도 약 175kg/m3 또는 적어도 약 200kg/m3, 또는 적어도 약 300kg/m3의 밀도를 가질 수 있다. 즉, 상기 플래튼 및 그리퍼(gripper) 재료의 중량으로 인한 공칭 외력 (예를 들어 약 4" X 6"의 표면적을 가지는 매트 상에 약 2psi)일 수 있다. 진동 압축 섬유 매트의 특정 구현예는 외력의 부재시 적어도 약 135kg/m3만큼 높은 밀도를 가진다. 본 명세서에 개시된 상기 진동 압축 건식 섬유 매트는 섬유 얽힘을 증가시키고, 그에 따라 매트 밀도를 증가시키기 위하여 어떤 니들-펀치 공정도 수행할 필요는 없다. 본 발명의 제조방법으로 제조된 진동 압축 섬유 매트의 얽힘 정도는 더 길어진 섬유 길이(즉 섬유 파손이 감소)의 개선된 균질성 및/또는 유지, 및/또는 증가된 장력을 나타낸다. 예를 들어, 개시된 건식 진동 압축 글래스 섬유의 특정 구현예는 약 6mm의 두께의 매트에 대하여 적어도 약 0.45kg, 또는 적어도 약 1.1kg, 또는 적어도 약 2.2kg의 장력을 갖는다. 진동 압축 섬유 매트의 특정 구현예는 약 4.5kg을 넘는 메쉬 장력의 개선된 스크림의 첨가시 적어도 약 2.2kg만큼 높은 장력을 갖는다.
하기 실시예는 구체적인 특징 및/또는 구현예를 설명하기 위한 것으로, 이들 실시예가 개시된 구체적인 특징 또는 구현예로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
시간 함수로서 섬유 매트 압축에 대한 오비탈 직경 및 진동 속도의 효과
본 실시예는 유리 또는 폴리머 섬유 매트와 같은 섬유 매트의 진동 압축에 유용한 장치를 기술하며, 또한 예비성형된 글래스 섬유 매트가 두가지 상이한 진동 압축 프로토콜을 사용하여 원래 두께의 약 80%로 급속히 압축될 수 있음을 나타낸다(예를 들어 약 30초 이하로). 즉, 상기 매트의 밀도가 증가하여 진동 압축 이후의 전체 두께는 압축 이전 상태의 두께의 약 80%가 된다.
본 실시예에서는 두 개의 마주보는 10.2 X 15.2 cm 수평 플래튼을 포함하는 장비를 사용하였다. 상기 제1 플래튼은 수직 하향으로 움직이지 않도록 지지체 상에 장착되었고, 제2 플래튼은 상기 제1 플래튼 위에, 수직방향으로 배향되도록 위치시켰다. 상기 제2 플래튼은 자유롭게 수직 하향으로 이동하여 상기 제1 플래튼과 접촉하게 된다. 10.2 X 15.2 cm 거친 사포 시트를 상기 제1 및 제2 플래튼의 상부 및 하부 표면에 부착하였다.
880g/m2의 평량을 가지며, 1.4㎛의 평균 직경을 갖는 글래스 섬유를 포함하는 10.2 X 15.2 cm 건식 글래스 섬유 매트를 상기 제1 플래튼에 부착된 사포 위에 놓았다. 이어서 상기 매트를 제2 플래튼으로 압축하고, 약 5초 내지 약 60초 범위의 시간 범위로 18.2kg의 힘으로 상기 제1 플래튼을 수직 하향으로 진동(oscillation)과 함께 밀어 내었다. 상기 제2 플래튼의 진동은 그의 바닥 표면을 원형 경로로 움직이게 하는 오비탈 진동이었다. 일련의 테스트에서, 상기 오비탈 진동은 13,500오비트/분에서 1.59mm (1/16인치)의 오비탈 직경을 포함하였다. 다른 일련의 테스트에서, 상기 오비탈 진동은 8000오비트/분에서 4.76mm (3/16인치)의 오비탈 직경을 포함하였다.
테스트한 샘플은 4개의 매트를 포함하며, 이들 각각은 부하가 없는 상태에서 약 19mm의 초기 두께를 가지며, 약 220g/m2이었다.즉, 싱글 880 GSM (6mm) 섬유 매트를 220 GSM 섬유 매트로부터 형성하였다(도 11b에 도시한 바와 같이 샘플 번호 40). 진동 이후에, 상기 4개의 매트들 중 주요 표면에 인접한 하나를 인접한 매트(들)의 섬유와 한 매트의 섬유를 얽히게 하여 서로에 부착시킴으로써, 상기 4개의 매트를 단일 매트로 형성하였다.
상기 글래스 섬유 매트의 두께를 다양한 시간 주기동안 진동시킨 후 10kPa의 압력에서 측정하였다. 상기 원형 경로의 직경이 4.76mm(3/16인치Z)인 경우, 상기 샘플은 35초 후에 완전히 압축되는 것으로 판단되었다. 더 긴 시간 동안의 압축은 압축을 더 진행시키기 보다는 상기 매트를 닳게 하였다.
상술한 시험 결과(5회 실험의 평균값)를 도 10에 도시한다. 도 10은 8000 오비트/분에서 4.76mm (3/16인치)의 보다 큰 오비트 직경을 갖는 플래튼이 13,500 오비트/분에서 1.59mm(1/16인치) 오비탈 직경을 갖는 플래튼보다 더 빠르게 압축하는 결과를 나타낸다. 도 10에 도시한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 플래튼에 가해지는 힘이 40lbs인 경우, 3/16인치의 더 큰 오비트를 갖는 경우가 1/16 인치 오비트를 갖는 플래튼을 사용한 방법보다 25초 더 빠르게 최대 압축으로 800 GSM을 압축하였다.
실시예 2
진동 압축 조건의 비교
실시예 1에 기술된 장비를 사용하여 상기 글래스 섬유 매트들을 "건식"(실시예 1과 같이), 또는 "습식"으로 압축하였고, 압축 이전에 상기 매트들이 각 매트의 25%의 중량으로 글래스 섬유를 실질적으로 포함하고, 악 매트의 75%의 중량으로 물을 실질적으로 포함하도록 조절하였다. 상기 매트의 조건 제어 공정은 적절한 물의 중량 백분율이 얻어질 때까지 상기 매트의 표면 상에 물을 분무시키는 단계를 포함한다. 일부의 경우, 상기 플래튼 상의 접촉 물질은 거친 사포인 반면, 다른 경우에는 미세 사포였다. 일부의 경우 상기 제2 플래튼에 가해지는 힘은 9.07kg이었으며; 다른 경우 그 힘은 27.2kg이었다. 모든 경우에, 상기 매트에 20초 동안 진동 압축 및 힘 (9.07kg 또는 27.2kg) 압축을 수행하였다.
하기 표는 압축되기 전의 매트 조건, 사용된 힘의 크기, 제1 및 제2 플래튼에 사용된 사포의 종류, 및 제2 플래튼이 진동하는 오비트의 직경 등을 나타낸다. 하기 표는 또한 10kPa의 압력이 가해진 경우 및 가해지지 않은 경우의 압축된 매트의 두께 및 평량(평방 미터당 그램 단위의 초기 매트의 중량(g/m2))을 나타낸다.
샘플 번호 매트 조건 가해진 힘 (kg) 사포 오비트 직경 (mm) 평량 (g/m2) 두께 (mm@10kPa)
1 건식 9.06 거침 1.59 890.9 8.29
2 건식 27.3 거침 1.59 804.7 7.74
3 습식 9.06 거침 1.59 797.5 6.82
4 습식 27.3 거침 1.59 812.8 6.77
5 건식 9.06 미세 1.59 909.2 8.49
6 건식 27.3 미세 1.59 900.6 8.11
7 습식 9.06 미세 1.59 856.0 8.09
8 습식 27.3 미세 1.59 923.0 8.35
9 건식 9.06 거침 4.76 851.2 7.86
10 건식 27.3 거침 4.76 891.7 7.72
11 습식 9.06 거침 4.76 763.4 6.18
12 습식 27.3 거침 4.76 834.6 6.05
13 건식 9.06 미세 4.76 902.0 7.96
14 습식 27.3 미세 4.76 856.7 7.03
15 습식 9.06 미세 4.76 887.3 7.33
다음 각 경우에서, 10kPa에서 mm단위로 상기 매트의 두께에 대한 평균값을 상술한 표의 두께로부터 계산하였다: (1) 오비탈 진동과 함께 상기 제2 플래튼에 가해진 "하향" 힘이 9.06kg인 경우; (2) 오비탈 진동과 함께 상기 제2 플래튼에 가해진 "하향" 힘이 27.3kg인 경우; (3) 상기 매트가 건식인 경우; (4) 상기 매트가 습식인 경우; (5) 상기 플래튼들에 거친 사포가 사용된 경우; (6) 상기 플래튼들에 미세 사포가 사용된 경우; (7) 상기 오비트 직경이 1.59mm인 경우; 및 8) 상기 오비트 직경이 4.76mm인 경우. 상기 평균값들을 도 2에 도시한다: 9.06kg의 하향 힘 대 27.3kg의 하향 힘; 습식 매트 대 건식 매트; 거친 사포 대 미세 사포; 및 1.59 mm의 오비트 직경 대 4.76mm의 오비트직경. 도 2에 도시한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 매트는 거친 접촉 물질 및 4.76mm의 오비트 직경일 때 가장 많이 압축되었다(건식). 상기 이와 같은 상기 방법 구현예에서 하향 힘은 상기 결과에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다. 도 3의 결과로서 나타낸 바와 같이, 보 다 우수한 장력을 얻기 이하여 상기 섬유 매트는 4.76mm 직경 오비트를 사용하여 압축된다(건식). 도 2를 통해, 상기 압축된 매트가 습식이건 건식이건, 또한 상기 사포가 거칠건 미세하건, 상기 제2 플래튼에 상기 "하향" 힘의 크기가 미치는 영향보다 더 많이 진동 압축 후의 매트 두께에 오비트 직경이 영향을 미침을 알 수 있다.
본 실시예에 개시된 바와 같은 상기 제조된 압축 매트들 각각의 밀도(입방 미터당 킬로그램)를 또한 측정하였으며, 공기흐름에 대한 저항성(mm H2O, Frazier Air Permeability Instrument를 사용하여 측정), 장력(이 용어는 7.62cm 매트 샘플에 의해 2.54cm 매트 샘플을 파손시키는데 요구되는 킬로그램 단위의 부하를 의미하는 것으로 본 명세서에서 사용된다), 7.62cm 매트 샘플에 의한 2.54cm 매트 샘플의 신장률도 측정하였다. 이 값들을 하기 표에 기재한다. (본 명세서의 실시예들에 사용된 샘플은 다르게 기재하지 않는다면, 모두 건식이다. 수분이 첨가되는 경우, 압축 직전에 첨가되었다. 일련의 테스트 1-15에서, 습식 샘플은 모두 대략 30%의 수분을 포함하였다.
샘플 번호 밀도 (kg/m3) 공기흐름에 대한 저항 (mmH2O) 장력 (kg) 신장율
1 92 127 0.9 4.3
2 69 110 0.4 4.5
3 124 115 1.2 3.1
4 128 113 1.3 2.2
5 88 121 1.0 3.7
6 86 119 0.7 4.0
7 104 137 0.9 2.9
8 103 126 1.1 2.3
9 83 118 0.7 3.7
10 94 133 1.0 3.3
11 148 112 1.0 2.5
12 147 124 2.0 1.9
13 90 126 0.9 4.0
14 120 156 1.3 2.1
15 125 148 1.4 1.9
다음 각 경우에서, 상기 매트의 장력에 대한 평균값을 상술한 표의 자료로부터 계산하였다: (1) 오비탈 진동과 함께 상기 제2 플래튼에 가해진 "하향" 힘이 9.06kg인 경우; (2) 오비탈 진동과 함께 상기 제2 플래튼에 가해진 "하향" 힘이 27.3kg인 경우; (3) 상기 매트가 건식인 경우; (4) 상기 매트가 습식인 경우; (5) 상기 플래튼들에 거친 사포가 사용된 경우; (6) 상기 플래튼들에 미세 사포가 사용된 경우; (7) 상기 오비트 직경이 1.59mm인 경우; 및 8) 상기 오비트 직경이 4.76mm인 경우. 상기 평균값들을 도 3에 도시한다: 9.06kg의 하향 힘 대 27.3kg의 하향 힘; 습식 매트 대 건식 매트; 거친 사포 대 미세 사포; 및 1.59 mm의 오비트 직경 대 4.76mm의 오비트직경.
도 3을 통해, 상기 압축된 매트가 습식이든 건식이든 상기 제2 플래튼에 대한 상기 "하향" 힘이 직경 오비트 또는 상기 사포가 거칠거나 미세한가의 여부가 미치는 것보다 더 많이 진동 압축 후의 상기 매트의 장력에 영향을 미쳤음을 알 수 있다.
10.3kPa, 20.7kPa, 및 51.7kPa의 부하를 가하여 상기 매트 각각을 압축한 백분율을 측정하였으며, 상기 압축된 부하가 해제되는 경우의 회복율도 측정하였다. 표시된 부하를 가한 상태에서 각각의 압축율(%C)을 부하가 제거된 상태의 회복율(%R)과 함께 하기 표에 제공한다.
샘플 번호 압축 부하
10.3 kPa 20.7 kPa 51.7 kPa
%C %R %C %R %C %R
1 140 98.2 23 96.7 44 93.8
2 17 97.5 28 95.7 50 90.9
3 8 97.9 16 96.6 35 94.9
4 11 98.4 18 96.9 39 92.1
5 16 98.3 26 96.4 50 90.3
6 16 98.4 27 95.7 49 91.4
7 8 98.4 15 97.0 36 93.1
8 11 96.5 20 94.5 43 89.9
9 14 97.2 22 95.3 43 89.4
10 15 98.2 24 96.6 44 92.5
11 5 98.7 10 97.2 28 93.7
12 5 98.7 10 97.3 27 95.2
13 16 98.7 24 95.7 45 91.4
14 7 98.2 13 97.1 31 93.3
15 6 98.5 13 97.0 32 93.7
상기 표의 결과를 통해, 오비탈 압축된 매트가 51.7KPa의 압력하에 눌려진 경우 원래 두께의 약 90%보다 더 큰 값까지 회복할 수 있음을 알 수 있다(습식 또는 건식으로 압축된 경우).
실시예 3
플래튼들 사이에 멈추개(stop)를 구비하는 진동 압축 장치
실시예 1에 개시한 바와 유사한 장비를 변경하기 위하여, 제2 플래튼이 바닥 표면 아래에 3mm의 멈추개를 추가하였다. 이와 같은 변경된 장비를 사용하여 실시예 1 및 2에 개시한 바와 같은 글래스 섬유 매트를 압축하는데 사용하였으며, 상기 매트는 "건식" 또는 "습식"이었으며, 사용하기 전에 각 매트가 실질적으로 75중량%의 물을 포함하도록 조절하였다. 상기 멈추개들이 제1 플래튼과 부딪히는 경우, 이들은 제2 플래튼이 제1 플래튼 쪽으로 이동하지 못하게 하며, 그 결과 상기 두 개의 플래튼은 각 압축의 후반부에 적어도 3mm의 간격으로 분리되어 있다. 일 부 경우, 상기 플래튼들 상의 사포는 거친 반면, 다른 경우 미세 사포를 사용하였다.
하기 표는 압축 이전의 상기 매트(모드 건식 매트)의 조건, 제1 및 제2 플래튼들 상의 사포의 종류, 제2 플래튼의 오비트 직경, 10kPa의 부하를 가한 경우와 가하지 않은 경우의 매트의 "평량"(평방미터당 그램 단위의 중량) 및 두께를 나타낸다.
샘플 번호 매트 조건 사포 오비트 직경 (mm) 평량 (g/m2) 두께 (mm@10kPa)
1 습식 미세 1.59 955 7.76
2 건식 미세 1.59 895 7.31
3 습식 거침 1.59 884 6.85
4 건식 거침 1.59 871 7.00
5 습식 미세 4.76 921 6.99
6 건식 미세 4.76 894 6.89
7 습식 거침 4.76 864 6.76
8 건식 거침 4.76 881 6.88
다음 각 경우에 대하여 10kPa에서 mm단위로 압축된 매트의 두께의 평균값을 상기 표의 자료로부터 계산하였다: (1) 상기 매트가 건식인 경우; (2) 상기 매트가 습식인 경우; (3) 거친 사포가 상기 플래튼들에 사용된 경우; (4) 미세 사포가 상기 플래튼들에 사용된 경우; (5) 오비트 직경이 1.59mm인 경우; 및 (6) 상기 오비트 직경이 4.76mm인 경우. 다음 평균값들을 도 4에 도시한다: 습식 매트 대 건식 매트; 거친 사포 대 미세 사포; 및 1.59mm의 오비트 직경 대 4.76mm의 오비트 직경. 도 4는 압축된 매트가 습식인지 건식인지 여부가 상기 사포가 거친지 미세한지 여부 또는 직경 오비트가 미치는 것보다 진동 압축 후의 매트의 두께에 덜 영향을 미침을 나타낸다.
압축된 매트들(번호 1-8, 모두 건식)의 각각의 밀도(입방 미터당 킬로그램)을 측정하였으며, 공기 흐름에 대한 저항(mm H2O, Frazier Air Permeability Instrument를 사용하여 측정, Frazier Precision Instrument Co.에서 구입가능), 장력 및 신장률도 측정하였다. 이들 값을 하기 표에 나타낸다.
샘플 번호 밀도 (kg/m3) 공기흐름에 대한 저항 (mm H2O) 장력 (kg) % 신장
1 128 152 1.5 1.7
2 107 167 1.0 3.0
3 127 146 1.4 1.9
4 112 183 1.2 3.3
5 132 193 1.2 2.0
6 117 156 0.9 3.3
7 142 144 1.5 1.8
8 117 200 1.3 2.8
다음 각 경우에 대하여 10kPa에서 상기 매트의 밀도값의 평균값을 상기 표의 자료로부터 계산하였다: (1) 상기 매트가 건식인 경우; (2) 상기 매트가 습식인 경 우; (3) 거친 사포가 상기 플래튼들에 사용된 경우; (4) 미세 사포가 상기 플래튼들에 사용된 경우; (5) 오비트 직경이 1.59mm인 경우; 및 (6) 상기 오비트 직경이 4.76mm인 경우. 이들 평균값들을 도 7 및 8에 도시한다: 습식 매트 대 건식 매트; 거친 사포 대 미세 사포; 및 1.59mm의 오비트 직경 대 4.76mm의 오비트 직경. 도 7을 통해, 도시된 자료에 대하여 상기 압축된 매트가 습식인지 건식인지 여부는 상기 플래튼들 상의 사포가 거친지 미세한지 여부, 및 상기 오비트 직경보다 더 많이 진동 압축 후의 상기 매트에 두께에 영향을 미쳤음을 알 수 있다. 도 8을 통해, 도시된 자료에 대하여 오비트 직경이 상기 압축 매트의 종류(습식 또는 건식) 또는 상기 플래튼들 상의 사포가 거친지 미세한지 여부가 미치는 것보다 장력에 덜 영향을 미쳤음을 알 수 있다.
최종적으로, 상기 매트들 각각이 10.3kPa, 20.7kPa 및 51.7kPa의 부하 상태에서 압축한 백분율을 측정하였으며, 상기 압축 힘이 해제된 경우의 회복율도 측정하였다. 각 매트가 이들 부하 상태에서 압축된 백분율(%C)을 부하가 해제된 경우의 회복율(%R)과 함께 하기 표에 기재하였다.
샘플 번호 압축 부하
10.3 kPa 20.7 kPa 51.7 kPa
%C %R %C %R %C %R
1 81 98.0 15 96.5 36 92.3
2 15 98.8 24 97.2 44 92.8
3 7 98.3 14 96.9 35 92.7
4 17 98.6 24 97.1 45 92.6
5 6 98.4 13 97.2 32 94.1
6 13 99.1 21 97.6 40 93.4
7 6 98.3 13 96.9 33 93.0
8 13 98.5 20 97.3 39 93.6
상기 표에 나타낸 결과를 통해, 상기 매트에 가해지는 연속 압력을 억제하는 갭을 사용하여 상기 매트가 습식 또는 건식으로 눌려지든 아니든, 혹은 상기 사용된 접촉 물질이 미세하건 거칠건 무관하게 상기 매트는 그 원래 두께의 약 90% 이상으로 여전히 회복되는 것을 나타낸다. 상기 매트는 51.7kPa의 압력으로 그 원래 두께의 약 35%로 압축되었다.
실시예 4
상이한 함습량을 갖는 유리-섬유 매트의 진동 압축
실시예 1에 나타낸 장비를 사용하여 실시예 1에 기술한 건식 글래스 섬유 매트를 압축하였으며, 그 이전에 상기 매트와 섬유를 합한 중량을 기준으로 25%, 50%, 또는 75%의 함습량을 갖도록 조절하였다. 사용된 접촉물질은 실시예 1에 개시된 사포였다. 상기 매트를 압축하기 위하여 상기 제2 플래튼에 가해진 힘은(진동 압축과 함께) 18.1kg이었다. 압축되기 전의 함습량, 제2 플래튼이 진동하는 오비트의 직경을, 10kPa의 압력이 가해지는 경우 및 가해지지 않는 경우의 압축된 매트의 두께 및 평량(평방미터당 그램의 단위를 갖는 중량)과 함께 하기 표에 기재한다.
샘플 번호 함습량 % 오비트 직경 (mm) 평량 (g/m2) 두께 (mm@10kPa)
1 2 25 1.59 8426.91
2 50 1.59 892 6.73
3 75 1.59 867 6.59
4 25 4.76 875 6.75
5 50 4.76 849 6.68
6 75 4.76 874 6.70
다음 각 경우에 대하여 상술한 표의 데이터로부터 10kPa의 부하를 가한 상태에서 mm 단위의 상기 매트의 두께에 대한 평균값을 계산하였다: (1) 상기 오비트 직경이 1.59mm인 경우; (2) 상기 오비트 직경이 4.76mm인 경우; (3) 상기 매트의 함습량이 25%인 경우; (4) 상기 매트의 함습량이 50%인 경우; 및 (5) 상기 매트의 함습량이 75%인 경우. 이들 평균값을 도 7에 도시한 바, 도시된 데이터에 대하여 상기 매트의 함습량이 상기 오비트 직경보다 진동 압축 후의 상기 매트 두께에 보다 많이 영향을 미침을 알 수 있다.
압축되기 전의 상기 건식 매트의 함습량, 및 상기 제2 플래튼이 진동하는 오비트의 직경을, 상기 압축 매트의 밀도, 공기흐름에 대한 상기 압축밀도의 저항, 상기 압축 매트의 장력 및 상기 압축 매트의 신장율과 함께 하기 표에 나타내었다.
샘플 번호 밀도 (kg/m3) 공기흐름에 대한 저항 (mm H2O) 장력 (kg) 신장율
1 126 143 1.23 2.0
2 134 169 1.81 1.8
3 135 143 1.53 1.8
4 131 161 1.62 2.3
5 139 181 1.81 1.6
6 138 141 1.70 1.6
상기 결과값으로부터 약 50% 수분이 가장 우수한 장력을 보임을 알 수 있다.
다음 각 경우에 대하여 상술한 표의 자료로부터 킬로그램 단위의 매트 장력의 평균값을 계산하였다: (1) 상기 오비트 직경이 1.59mm인 경우; (2) 상기 오비트 직경이 4.76mm인 경우; (3) 상기 매트의 함습량이 25%인 경우; (4) 상기 매트의 함습량이 50%인 경우; 및 (5) 상기 매트의 함습량이 75%인 경우. 이들 평균값을 도 8에 도시한 바, 도시된 데이터에 대하여 상기 매트의 함습량이 오비트직경에 비해 진동 압축 후의 매트의 장력에 보다 많이 영향을 미침을 알 수 있으며, 더욱이 상기 압축 매트가 50%의 함습량인 경우 가장 높은 장력을 얻었음을 알 수 있다.
샘플 번호 압축 부하
10.3 kPa 20.7 kPa 51.7 kPa
%C %R %C %R %C %R
1 10 97.4 19 95.3 40 90.9
2 6 98.5 12 97.5 30 94.1
3 7 99.1 13 98.2 31 95.5
4 6 98.3 12 97.0 31 93.4
5 5 98.5 11 97.4 29 94.2
6 5 98.7 11 97.7 28 95.5
이들 실시예로부터 얻어진 결과로부터 매트가 25, 50 또는 75%의 수분 함량 혹은 건조 상태에서 오비탈 압축을 사용하여 압축되는 경우, 51.7kPa의 압력에서 그 원래 두께의 대략 29%로 압축된 후에 그 원래 두께의 약 90% 이상으로 상기 매트가 회복하는 것을 알 수 있다.
실시예 5
진동 압축된 글래스 섬유 매트의 성질에 대한 오비트 속도와 직경의 효과
샘플 크기를 10.2 X 10.2cm로 하고, 상이한 오비트/분에서 다른 오비트 직경을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 장치를 사용하여 실시예 1에 기재된 것과 유사한 글래스 섬유 매트를 압축하였다. 모든 경우, 4.5kg의 힘을 20초 동안 사용하여 제2 플래튼을 하향으로 움직이게 하였다. 구체적인 진동 및 힘 압축과 얻어진결과를 하기 표에 나타낸다. 이 실시예의 결과로부터, 열거된 평량 및 두께를 갖는 매트에 대하여 사용되는 경우 오비트 직경 및 속도가 증가함에 따라 매트의 전체 압축이 증가하는 것을 알 수 있다. 장력 및 밀도에 대한 효과를 도 9에 도시한 바, 1.59mm 및 4.76mm 오비탈 속도를 사용하는 방법에서 모두 장력이 증가함을 알 수 있다. 오비탈 속도가 증가함에 따라 상기 섬유 매트의 밀도도 증가한다.
샘플 번호 오비트 직경 (mm) 오비트/분 평량 (g/m2) 밀도 (kg/m3) 장력 (kg) 신장율
1 1.59 2000 905 26 0.5 4.9
2 4.76 2000 890 62 0.7 4.1
3 1.59 8000 853 63 0.9 4.4
4 4.76 8000 891 103 0.9 3.2
5 1.59 5000 933 51 0.7 4.8
6 4.76 5000 894 97 0.7 3.4
도 9는 상기 표의 데이터를 기준으로 하여 장력(킬로그램) 대 밀도(입방미터당 킬로그램)의 도면이다. 도 9에서, 상기 데이터 포인트에 인접한 숫자들은 진동 압축에서 사용된 오비탈 속도 및 kg 단위의 장력을 나타내고; 다이아몬드 데이터 포인트는 1.59mm의 오비트 직경에서 진동 압축이 수행된 경우 관찰된 값을 나타내며; 그리고 상기 원형 데이터 포인트는 4.76mm의 오비트 직경에서 상기 진동 압축이 수행된 경우 관찰되는 값을 나타낸다.
실시예 6
진동 압축 및 수력(hydraulic) 압축의 비교
샘플 크기를 10.2 X 10.2 cm로 한 것을 제외하고는 실시예 1에 개시된 것과 유사한 글래스 섬유 매트의 진동 압축을 위해 실시예 1에 개시된 장비를 사용하였다. 모든 경우, 4.76mm의 오비트 직경, 3700 오비트/분, 및 9.06kg의 힘을 20초간 사용하였다. 일부의 경우, 상기 제조된 압축 매트는 "건식"이었고, 다른 경우 이들은 "습식"이었으며, 압축되기 전에 이들은 섬유 및 물의 합계 중량을 기준으로 75%의 함습량을 갖도록 조절하였다. 비교를 위해, 습식 및 건식 매트 샘플을 수력 프레스의 플래튼들 사이에 "수력 압축"되도록 하였다. 구체적인 압축 조건 및 얻어진 결과를 하기 표에 나타낸다.
샘플 번호 압축 방법 샘플 중량 (그램) 평량 (g/m2) 두께 (mm@10kPa)
1 (비교) 건식 수력(hydraulic) 압축 9.27 900 4.79
2 (비교) 습식 수력 압축 13.40 870 6.56
3 건식 오비탈 압축 9.48 920 5.78
4 (비교) 건식 수력 압축 8.84 858 6.75
5 (비교) 습식 수력 압축 13.37 869 6.83
6 건식 오비탈 압축 9.92 963 6.65
7 (비교) 건식 수력 압축 9.16 889 5.35
8 (비교) 습식 수력 압축 13.64 886 6.07
9 건식 오비탈 압축 9.17 890 5.88
상술한 바와 같이, 수력 및 오비탈 압축 사이의 압축을 비교하였다. 상기 수 력 압축은 상기 매트가 목적하는 두께 혹은 그 근처가 될 때까지 건식 매트 상에 가해진 힘이다.
샘플 번호 밀도 (kg/m3) 공기흐름에 대한 저항 (mm H2O) 장력 (kg) 신장율
1 90 검출안됨* 검출안됨* 검출안됨*
2 104 120 0.5 2.3
3 138 160 1.8 3.3
4 55 0 0.3 3.2
5 101 120 0.4 2.6
6 126 188 1.6 3.4
7 71 0 0.00 0.0
8 104 120 0.4 2.3
9 130 176 1.8 3.4
* 수력 압축에 이은 상당한 샘플 열화로 인해 측정되지 못함
샘플 번호 압축 부하
10.3 kPa 20.7 kPa 51.7 kPa
%C %R %C %R %C %R
1 18 94.0 28 90 45 84.5
2 12 97.7 22 95.8 48 92.3
3 11 98.1 18 98.2 34 93.7
4 24 94.5 36 91.0 57 85.6
5 15 97.8 25 95.4 48 91.2
6 13 97.3 20 93.3 39 92.4
7 22 95.3 33 91.7 51 86.1
8 16 96.8 25 95.0 47 90.6
9 12 99.0 19 98.0 36 94.6
본 실시예의 상술한 표의 데이터를 통해, 본 명세서에 개시된 진동 압축법이 글래스 섬유 매트의 밀도 및 장력을 증가시킴에 있어서 수력 압축보다 훨씬 더 우수함을 알 수 있다.
실시예 7
오비탈 및 직선 진동의 비교
샘플 크기를 10.2 X 10.2 cm로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 유사한 글래스 섬유 매트를 압축하기 위하여 실시예 1에 개시된 장비를 또한 사용하였다. 세 경우 제2 플래튼의 진동은 오비탈, 3700 오비트/분, 4.76mm의 오비트 직경이었으며, 다른 세 경우의 진동은 오실레이터, 3700 vibrations/분의 선형 이동이었다. 모든 경우에, 9.07kg의 힘을 20초간 사용하여 제2 플래튼을 아래로 이동하였다. 상기 압축 매트의 평량, 10kPa의 부하를 가한 상태에서 두께, 밀도, 공기 흐름에 대한 저항, 장력 및 신장율을 하기 표에 개시한다. 하기 두 표의 데이터는 오비탈 진동 압축이 선형 진동 압축보다 더 효과적임을 나타낸다.
샘플 번호 진동 평량 (g/m2) 두께 (mm@10kPa)
1 직선 891 6.25
2 직선 872 6.42
3 직선 867 6.46
4 오비탈 920 5.78
5 오비탈 963 6.65
6 오비탈 890 5.88
샘플 번호 밀도 (kg/m3) 공기흐름에 대한 저항 (mm H2O) 장력 (kg) 신장율
1 126 160 1.6 3.7
2 117 146 1.5 3.2
3 119 164 1.6 3.4
4 138 160 1.8 3.3
5 126 188 1.6 3.4
6 130 176 1.8 3.4
본 실시예에서 개시된 바와 같이 제조한 매트의 각각을 10.4 kPa, 20.7 kPa, 및 51.7 kPa의 부하를 가한 상태에서 압축시킨 백분율을 측정하였고, 상기 압축 부하를 해제한 경우 복구율도 측정하였다. 표시한 부하 상태에서 상기 매트 각각의 압축률(%C)을 상기 부하가 해제된 경우의 복구율(%R)과 하께 하기 표에 제공한다. 하기 표를 통해 오비탈 진동 움직임과 직선 진동 움직임을 사용하는 방법 사이에 압축 결과의 차이가 발생함을 알 수 있다. 두 방법은 상기 매트를 적절하게 압축하지만; 그러나 상기 오비탈 진동이 보다 효율적이다.
샘플 번호 압축 부하
10.3 kPa 20.7 kPa 51.7 kPa
%C %R %C %R %C %R
1 13 99.7 21 98.1 40 94.7
2 13 98.0 22 96.0 42 90.5
3 12 98.2 19 97.0 37 92.8
4 11 98.1 18 98.2 34 93.7
5 13 97.3 20 93.3 39 92.4
6 12 99.0 19 98.0 36 94.6
실시예 8
진동 압축은 압축된 공기 방식 글래스 섬유 매트의 섬유에 손상을 거의 또는 전혀 가하지 않는다.
도 1의 장치에서 제공된 글래스 섬유 매트의 몇가지 샘플을, 주요 표면 10.2 X 15.2cm를 가지며 마주보는 표면 상에 거친 사포를 구비하는 상부 및 하부 플래튼 사이에 본 발명에 따르는 진동 압축에 의해 다양한 두께로 압축한다. 상기 하부 플래튼을 지지하여 하향으로 움직이지 못하게 하고, 상기 하부 플래튼을 진동시켜 주 요 표면이 4.76mm의 직경을 갖는 원형 경로에서 약 8000 RPM의 속도로 움직이게 한다. 평균 섬유 직경 0.8㎛, 10.2 X 10.2cm 매트 샘플을 하부 플래튼 상에 위치시키고, 상기 샘플 건너편에서 상기 하부 플래튼의 단부 상의 멈추개와 접촉하도록 상기 진동하는 상부 플래튼을 밀어 넣음으로써 진동 압축을 수행하였다. 상기 플래튼을 진동시키고, 약 0.9kg의 힘을 사용하여 상기 상부 플래튼을 하부 플래튼으로 밀어 넣는다; 상기 상부 플래튼이 상기 멈추개와 접촉하는 순간 진동을 종결한다. 상기한 멈추개들을 사용하여 진동이 종결되는 순간 상기 두 플래튼들 사이의 거리를 최소 5 내지 6mm, 많게는 약 70mm까지 변화시킬 수 있다. 테스트한 샘플들은 각각 4개의 매트를 포함한다. 상기 4개의 매트 각각은 부하가 없는 상태에서 약 19mm의 초기 두께를 가지며, 평방미터당 약 220그램의 무게를 갖는다. 진동 이후에, 상기 4개의 매트의 인접하는 주요 표면은 한 매트의 섬유와 다른 매트의 섬유를 얽히게 한 결과 서로에 부착되어 하나의 매트를 형성하게 된다.
상기 압축 매트의 두께를 부하가 없는 상태 및 10kPa의 부하를 가한 상태에서 측정한다. 측정이 가능하도록 충분한 통합도를 갖는 모든 압축 매트의 장력이 또한 측정된다. 상기 압축 매트 각각의 두께는 상기 매트가 제조되는 진동 압축 과정에서 사용되는 멈추개 상에 상부 플래튼이 위치하는 순간의 상기 상부 플래튼 및 하부 플래튼 사이의 대략적인 거리로서 결정된다. 장력이 측정될 수 있을 정도로 충분한 집적도를 갖는 매트의 장력은 대략적으로 일정하게 유지된다. 어떤 이론에 얽매임이 없이, 이와 같은 과정은, 글래스 섬유 매트의 진동 압축이 특별한 섬유 절단없이 상기 매트의 섬유들의 맞물림을 증가시키고, 그 결과 압축 전후에 실질적 으로 동일한 길이를 실질적으로 동일한 수의 섬유들이 존재하여 강도를 부여하기 때문인 것으로 해석된다.
비교를 위해, 상기 상부 플래튼이 압축 과정에서 진동하지 않고, 수력 실린더를 사용하여 비교적 큰 힘을 상기 상부 플래튼에 가하여 멈추개와 접촉하도록 이동시킨 것을 제외하고는 본 실시예에서 개시된 공정을 반복한다. 상기 멈추개의 크기가 너무 커서 상기 상부 플래튼이 상기 멈추개와 접촉하는 경우 상기 두 플래튼들 사이의 거리가 약 3.8mm 이상인 경우, 상기 매트가 더 이상 압축되지 않을 정도로 상기 상부 플래튼이 올려질 때 상기 매트는 압축 후에 약 7.6mm의 대략적인 그 원래 두께로 돌아온다. 한편, 상기 멈추개가 너무 커서 상기 상부 플래튼이 상기 멈추개와 접촉할 때 상기 두 플래튼 사이의 거리가 약 3.8mm 이하인 경우, 상기 매트가 상기 플래튼에 의해 더 이상 압축되지 않을 정도로 상기 상부 플래튼이 올려질 때 상기 매트는 약 7.6mm 이하의 두께로 회복된다. 방금 기술한 바와 같이 압축 후 상기 매트의 감소된 두께는 압축에 의한 섬유 절단을 유발하며, 더욱이 섬유 절단의 양은 상기 매트가 압축되는 두께가 상기 매트의 원래 두께의 약 50% 이하인 함량의 직접적인 함수로서 변화된다. 또한 방금 기술한 압축 후에 상기 매트 두께가 감소하는 양이 섬유 단절의 함량의 직접적인 함수로서 변화되며, 더욱이 상기 매트의 장력이 섬유 단절 양의 역함수로서 변화됨이 밝혀졌다. 따라서 진동 없는 압축은 상기 매트의 밀도를 증가시키기 위하여 사용될 수 있지만, 압축 매트의 장력을 감소시키며 상기 섬유의 절단은 다른 부작용, 예를 들어 감소된 압축/회복, 또는 강도의 약화를 유발한다. 또한 상기 매트는 찢어지기 쉽고 다루기 어려워진다.
상술한 실시예들의 데이터는 진동압축의 사용이 상기 섬유에 해를 거의 또는 전혀 입히지 않으면서 공기식 글래스 섬유 매트의 밀도를 증가시킴을 나타낸다. 어느 정도까지의 섬유 손상은 일반적으로 장력의 감소를 유발하였다. 하기 실시예 9 및 10은 진동 압축을 사용하여 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 공기식 매트의 밀도를 증가시키는 공정을 기술한다.
실시예 9
폴리프로필렌 섬유 매트의 진동 압축
섬유가 열적으로 연화된 조건하에 있으면서, 압축에 의해 매트의 밀도를 증가시키는 통상의 공정없이 폴리프로필렌 섬유의 멜트블로운(melt blown) 매트의 몇가지 샘플을 수집한다. 상기 폴리프로필렌-섬유 매트를 실시예 1에 기술한 장치를 사용하여 진동 압축에 의해 다른 두께로 압축한다. 상기 폴리프로필렌 섬유는 실질적으로 4㎛의 평균 직경을 갖는다. 상기 매트는 17mm 두께이며, 75.9g/m2의 무게를 가지며, 대략 10.2 X 10.2cm이다. 상기 매트를 하향으로 움직이지 않도록 지지하는 하부 플래튼 상에 위치시키고 상부 플래튼을 하부 플래튼을 향해 아래로 이동시켜 진동 압축을 수행한다. 상기 상부 플래튼을 진동시켜 그 주요 표면이 4.8mm의 원형 경로에서 8000RPM의 속도로 움직이도록 하고, 상기 샘플 건너편에서 상기 하부 플래튼의 단부 상의 멈추개와 접촉하도록 밀어 넣는다. 약 0.9kg의 힘을 사용하여 상 기 상부 플래튼을 하부 플래튼으로 밀어 넣는다; 상기 상부 플래튼이 멈추개와 접촉할 때 진동을 종결한다. 다른 멈추개들을 사용하여 진동이 종결될 때 상기 두 플래튼들 사이의 거리가 최소 5 내지 6mm, 최대 약 12mm가 되도록 한다.
실시예 10
폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 매트의 진동 압축
섬유가 열적으로 연화된 조건에 있으면서 압축에 의해 상기 매트의 밀도를 현저히 증가시키는 일반적인 공정이 없이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 용융 매트의 몇가지 샘플을 수집한다. 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 매트를 실시예 1에 기술된 장치를 사용하여 진동 압축에 의해 상이한 두께로 압축한다. 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 실질적으로 4㎛의 평균 직경을 갖는다. 상기 매트는 17mm 두께이며, 75.9g/m2의 중량이며, 대략 10.2 X 10.2cm이다. 아래로 움직이지 않도록 지지하는 하부 플래튼 상에 상기 매트를 위치시키고, 하부 플래튼을 향해 아래로 상부 플래튼을 움직여 진동 압축을 수행한다. 상기 상부 플래튼을 진동시켜 약 4.8mm의 직경을 갖는 원형 경로에서 약 8000RPM의 속도로 주요 표면을 이동시키고, 상기 샘플 건너편에서 상기 하부 플래튼의 단부 상의 멈추개와 접촉하도록 밀어 넣는다. 약 0.9kg의 힘을 사용하여 상기 하부 플래튼으로 상기 상부 플래튼을 밀어 넣는다: 상기 상부 플래튼이 상기 멈추개와 접촉할 때 진동을 종결한다. 상이한 멈추개를 사용하여 진동이 종결된 두 플래튼 사이의 거리가 최소 5 내지 6mm, 많게는 약 12mm가 되도록 한다.
실시예 11
카본-섬유 매트의 진동 압축
실시예 1에 기재된 장치를 사용하는 진동 압축에 의해 카본 섬유 매트의 몇가지 샘플을 상이한 두께로 압축한다. 상기 카본 섬유는 실질적으로 4㎛의 평균 직경을 갖는다. 진동 압축 이전에, 상기 카본-섬유 매트는 17mm 두께이며, 135g/m2 중량이며, 약 10.2 X 10.2cm 이다. 시트로부터 변색성(fugitive) 폴리비닐 알콜 폴리머를 세척하고 남은 폴리아크릴로니트릴 섬유에 일련의 열처리를 수행하여 카본 섬유로 변화시킴으로써 수용성 폴리비닐 알코올인 변색성 폴리머 성분 및 용융 처리 가능한 폴리아크릴로니트릴 폴리머 잔류 성분의 섬유를 포함하는 용융성 직물(평량 약 200g/m2)로부터 상기 매트를 제조한다(참조예: 미국특허 6,583,075호).
아래로 움직이지 못하도록 지지되는 하부 플래튼 상에 상기 카본-섬유 매트를 위치시키고 상기 상부 플래튼을 상기 하부 플래튼 쪽으로 아래로 이동시킴으로써 진동 압축을 수행한다. 상기 상부 플래튼을 진동시켜 4.8mm의 직경을 갖는 원형 경로에서 8000RPM의 속도로 주요 표면이 이동하도록 상기 상부 플래튼을 진동시키고, 상기 샘플 건너편에서 상기 하부 플래튼의 단부 상의 멈추개와 접촉하도록 밀어 넣는다. 약 0.9kg의 힘을 사용하여 하부 플래튼 쪽으로 상기 상부 플래튼을 밀어 넣는다. 상기 상부 플래튼이 상기 멈추개와 접촉할 때 진동을 종결한다. 진동이 종결될 때 상기 두 플래튼 사이의 거리가 최소 5 내지 6mm, 많게는 약 12mm가 되도록 상이한 멈추개를 사용한다.
실시예 12
습식 Bgo 645 글래스 섬유 세파레이터 물질의 진동 압축
실시예 1에 기술된 장치를 사용하는 진동압축에 의해 3mm 두께의 습식 글래스 섬유 세파레이터 물질로 된 시트(상품명 "BGO 440 65"으로 Hollingsworth & Vose Company, East Walpole, Massachusetts에서 입수 가능)를 상이한 두께로 압축하였다. 상기 세파레이터 물질은 약 1.4㎛의 평균 직경을 갖는 글래스 섬유를 포함하며, 진동 압축 이전에 3.09mm의 평균 두께 및 135.5kg/m3의 밀도를 갖는다.
아래로 움직이지 않도록 지지하는 하부 플래튼 상에 상기 시트를 위치시키고 상기 상부 플래튼을 하부 플래튼 쪽으로 아래로 이동시켜 진동 압축시켰다. 상기 상부 플래튼을 진동시켜 그 주요 표면을 약 4.8mm의 직경을 갖는 원형 경로에서 약 8000RPM의 속도로 이동시키고, 약 27.2kg의 힘으로 상기 하부 플래튼으로 밀어 넣었다. 약 20초 후에 진동을 종결하였다. 진동 압축 후에, 상기 세파레이터는 10kPa의 부하를 가한 상태에서 2.69mm의 평균 두께를 가지며(12.9% 감소), 164.1 kg/m3의 밀도(21% 증가)를 가졌다.
와이어 또는 스크린 상에 퍼니쉬(furnish)를 축적하고 상기 퍼니쉬를 추출함으로써 얻어진 글래스 섬유 페이퍼의 압축 진동에 의해 상술한 문단과 유사한 결과를 얻을 수 있다. 상기 장치는 바닥에 스크린, 상기 스크린 밑에 드레인, 상기 드레인을 여닫는 밸브, 및 시판중인 페이퍼 제조 장치에서 퍼니쉬의 이동을 시뮬레이션하고 패들 이동 방향과 평행하게 "기계 방향"을 설정하기 위하여 앞뒤로 이동하 f수 있는 핸드 패들을 구비한 탱크를 포함한다. 상기 퍼니쉬는 상기 탱크에 산성화된 물(pH 2.7), 및 74.5% w/w Johns Manvill's 206 글래스 섬유, 평균 직경 0.76㎛, 12.8% w/w Evanite Fiber Corporation's 610 글래스 섬유, 공칭 섬유 직경 2.6㎛, 및 12.8% w/w Johns Manville A20-BC-13mm 글래스 섬유, 공칭 섬유 직경 13㎛을 포함하는 고형분으로 충진하고 약 5분 동안 교반하여 제조할 수 있다. 이후에, 상기 밸브를 열어 상기 세파레이터를 상기 스크린 상에 유지하면서 상기 스크린을 통해 물을 뽑아낸다. 상기 퍼니쉬는 충분한 글래스 섬유를 포함하여 10kPa의 부하를 가한 상태에서 3.09mm의 평균 두께, 및 135.5kg/m3의 밀도를 갖는 세파레이터를 제조할 수 있다.
실시예 13
진동 압축된 습식 섬유보드 안창(insole)
본 실시에는 습식 섬유보드 안창의 진동 압축을 기술한다. 당업자에게 알려진 방법에 따라, 밀가루 및 설탕 봉지로부터 가루로 만든 재생 주름 시트 및 분말화 크래프트(kraft) 섬유를 포함하는 슬러리로부터 실린더 기계(흔히 "로토포머(rotoformer)"로 불림) 상에 섬유보드 안창을 제조한다. 상기 슬러리를 펄프화시키고 80cc의 Canadian Standard freeness로 정제하고 상기 로토포머에 충진한다. 상기 로토포머의 실린더에 의해 상기 슬러리로부터 얻어진 시트를 약 6.4mm 두께의 웹이 수거될 때까지 롤에 감는다. 이어서 상기 웹을 상기 롤에서 잘라내고, 진동압축을 수행한다.
아래로 움직이지 않도록 마주보는 플래튼들 중 하부 플래튼을 장착하고, 상기 하부 플래튼 상에 상기 웹을 위치시키고, 4.8mm의 두께를 갖는 원형 경로에서 약 8000RPM의 속도로 그 주요 표면이 움직이독 상기 상부 플래튼을 진동시키면서 상기 웹의 상부 표면에 대해 상기 플래튼 중 상부 플래튼을 아래로 밀어 넣음으로써 거칠어진 표면을 가지며 마주보는 플래튼 사이에서 진동 압축 공정을 수행한다. 약 13.8kPa의 힘을 사용하여 상기 상부 플래튼을 아래로 밀어 넣는다. 상기 웹을 약 5 내지 약 30초 동안 진동 압축을 수행한다. 이어서 상기 압축된 물질을 약 한시간 동안 공기 터널 건조기를 통해 보내고, 더 좁은 시트로 가늘게 잘라내어 습도 조절을 위해 강화시키고 칼렌다에 의해 최종 목적하는 두께로 완성한다.
본 상세한 설명을 특정 구현예로 강조하여 설명하지만, 다양하게 변화된 여러 구현예가 사용될 수 있고, 본 명세서에서 특별하게 기재된 내용 이외에 다양한 내용들이 사용될 수 있음은 당업자에게 당연할 것이다. 따라서 본 설명은 하기 청구범위에 의해 한정된 범위 및 개념 이내에 포함된 다양한 변형을 모두 포함한다.
본 발명은 글래스 섬유, 셀룰로오스 또는 폴리머 섬유 매트와 같은 습식 또는 건식의 하나 이상의 물리적 성질을 개선하는 방법을 제공하며, 상기 방법에 따라 제조된 섬유 매트를 제공할 수 있게 된다.

Claims (38)

  1. 약 0.2㎛ 내지 약 30㎛의 평균직경을 가지며, 건식 섬유 웹을 형성하는 글래스 섬유를 포함하고;
    실질적으로 외력이 없는 상태에서 적어도 약 60kg/m3의 밀도를 가지며;
    물-얽힘 또는 니들-펀칭 처리되지 않고,
    상기 건식 섬유 웹이 바인더를 실질적으로 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 매트가 실질적으로 외력이 없는 상태에서 적어도 약 120kg/m3의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  3. 제1항에 있어서,
    실질적으로 외력이 없는 상태에서 적어도 약 175kg/m3의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  4. 제1항에 있어서,
    실질적으로 외력이 없는 상태에서 적어도 약 200kg/m3의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  5. 제4항에 있어서,
    가요성(flexible)인 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  6. 제1항에 있어서,
    실질적으로 외력이 없는 상태에서 적어도 약 300kg/m3의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  7. 제1항에 있어서,
    폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 카본, 아크릴계, 폴리페닐렌 설파이드 또는 셀룰로오스 및 이들의 혼합물과 혼합된 글래스 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  8. 제1항에 있어서,
    천연 또는 합성 유기 섬유 및 이들의 혼합물과 혼합된 글래스 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 글래스 섬유가 약 0.2㎛ 내지 약 10㎛의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  10. 제1항에 있어서,
    적어도 약 0.45Kg의 장력을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  11. 제1항에 있어서,
    적어도 약 2.2Kg의 장력을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  12. 제1항에 있어서,
    진동 압축된 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  13. 제1항에 있어서,
    오비탈 진동 압축된 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  14. 약 0.2㎛ 내지 약 30㎛의 평균 직경을 가지며, 실질적으로 바인더가 없는 건식 섬유 웹을 형성하는 글래스 섬유를 포함하며;
    실질적으로 외력이 없는 상태에서 적어도 약 100kg/m3의 밀도를 갖고;
    물-얽힘 또는 니들-펀칭 처리되지 않은 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  15. 전지 반응 및 전지 내 물질과 불활성이며, 약 0.2 내지 약 30㎛의 직경을 갖는 섬유를 포함하며;
    실질적으로 외력이 없는 상태에서 물-얽힘 또는 니들-펀칭 공정없이 적어도 약 60kg/m3의 밀도를 갖고;
    상기 섬유가 실질적으로 바인더가 없는 섬유 웹에서 얽혀 형성되는 것을 특징으로 하는 건식 섬유 매트.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 섬유가 글래스 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 섬유 매트.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 섬유가 글래스 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유, 카본 섬유, 아크릴 섬유, 폴리페닐렌 설파이드 섬유, 또는 셀룰로오스 섬유, 및 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 섬유 매트.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 섬유가 천연 또는 합성 섬유 및 이들의 혼합물과 혼합된 글래스 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 섬유 매트.
  19. 실질적으로 바인더가 없는 건식 섬유 웹을 형성하며, 적어도 약 60kg/m3의 밀도를 갖는 글래스 섬유를 포함하며;
    진동 압축된 것을 특징으로 하는 비-물 얽힘, 비-니들펀칭 처리된 섬유 매트.
  20. 제19항에 있어서,
    오비탈 진동 처리된 것을 특징으로 하는 섬유 매트.
  21. 건식 또는 습식 섬유 매트를 형성하는 단계; 및
    상기 섬유 매트를 진동시켜 상기 섬유가 맞물리는 양 및 상기 섬유의 밀도를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 약 0.2 내지 50㎛의 직경을 갖는 맞물린 섬유 매트 밀도의 증가방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 섬유가 전지 반응 및 전지 내 화학물질에 불활성인 재료로부터 형성된 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트 밀도의 증가방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 섬유 매트의 진동 공정이 상기 섬유 매트를 오비탈 진동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트 밀도의 증가방법.
  24. 제21항에 있어서,
    실질적으로 외력을 사용하여 상기 섬유 매트를 압축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트 밀도의 증가방법.
  25. 제21항에 있어서,
    실질적으로 외력으로 상기 섬유를 압축하는 단계가 상기 섬유 매트의 진동 공정과 실질적으로 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 섬유 매트 밀도의 증가방법.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 매트의 제1 주요 표면에 존재하거나 인접하여 존재하는 매트의 섬유를 상기 제1 주요 표면과 접촉하는 거친 표면을 갖는 플래튼에 의해 진동시키고, 상기 매트의 밀도를 증가시키기에 충분하게 진동시키는 것을 특징으로 하는 섬유 매트 밀도의 증가방법.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 섬유 매트가 실질적으로 외력에 노출되지 않는 경우 상기 섬유 매트의 밀도가 적어도 약 60kg/m3이 되도록 상기 섬유 매트를 오비탈 진동시키는 것을 특징으로 하는 섬유 매트 밀도의 증가방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 플래튼이 약 1,000 내지 약 20,000 오비트/분의 속도로 진동하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트 밀도의 증가방법.
  29. 제21항에 있어서,
    상기 매트가 건식 섬유 매트이며, 상기 매트를 진동시킨 결과 상기 매트의 밀도가 적어도 약 5%까지 증가하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트 밀도의 증가방법.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 매트가 습식 섬유 매트이며, 상기 매트를 진동시킨 결과 상기 매트의 밀도가 적어도 약 5%까지 증가하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트 밀도의 증가방법.
  31. 제21항에 있어서,
    상기 매트를 진동시킨 결과 상기 매트의 밀도가 적어도 약 20%까지 증가하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트 밀도의 증가방법.
  32. 하부 표면을 갖는 상부 플래튼;
    상기 상부 플래튼의 하부 표면에 근접하여 위치하는 상부 접촉 표면;
    상부 표면을 가지며, 상기 상부 플래튼과 함께 실질적으로 정렬된 하부 플래튼;
    상기 하부 플래튼의 상부 표면에 근접하여 위치하는 하부 접촉 표면; 및
    상기 상부 또는 하부 플래튼에 연결되어 구동되며 섬유 매트에 오비탈 움직임을 제공하는 오비탈 플레이트를 포함하는 섬유 매트의 밀도 증가 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 상부 플래튼이 상부 접촉 표면을 갖거나/가지며 상기 하부 플래튼이 하부 접촉 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 매트의 밀도 증가 장치.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 상부 플래튼 및 하부 플래튼 사이로 섬유 매트를 이동시키는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트의 밀도 증가 장치.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 상부 접촉 표면이 사포를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트의 밀도 증가 장치.
  36. 제32항에 있어서,
    오비탈 진동하는 섬유 매트에 실질적으로 힘 압축을 실질적으로 동시에 가하기 위한 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트의 밀도 증가 장치.
  37. 약 1.5psi 이상의 크기를 갖는 외력이 없는 상태에서 섬유 매트의 상부 표면 및 하부 표면을 보호하기 위한 수단; 및
    섬유의 얽힘 정도 및 상기 섬유 매트의 밀도를 증가시키기 위하여 상기 섬유 매트의 상부 표면 또는 하부 표면을 오비탈 진동시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 섬유 매트의 밀도 증가 장치.
  38. 제37항에 있어서,
    건식 섬유 웹을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트의 밀도 증가 장치.
KR1020050064543A 2004-10-06 2005-07-16 진동 압축 글래스 섬유 및/또는 다른 소재의 섬유 매트 및그의 제조방법 KR100698471B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/960,628 2004-10-06
US10/960,628 US8592329B2 (en) 2003-10-07 2004-10-06 Vibrationally compressed glass fiber and/or other material fiber mats and methods for making the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060053846A true KR20060053846A (ko) 2006-05-22
KR100698471B1 KR100698471B1 (ko) 2007-03-23

Family

ID=35539473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050064543A KR100698471B1 (ko) 2004-10-06 2005-07-16 진동 압축 글래스 섬유 및/또는 다른 소재의 섬유 매트 및그의 제조방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8592329B2 (ko)
EP (1) EP1645672B1 (ko)
JP (2) JP2006104644A (ko)
KR (1) KR100698471B1 (ko)
CN (1) CN100523347C (ko)
AT (1) ATE458846T1 (ko)
DE (1) DE602005019511D1 (ko)
TW (1) TWI296661B (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1721109B1 (en) * 2004-03-02 2012-04-18 Solaronics S.A. Infrared drier installation for passing web
FR2867263B1 (fr) * 2004-03-02 2006-05-26 Solaronics Irt Installation de sechage pour une bande defilante, notamment pour une bande de papier
US20070014995A1 (en) * 2005-07-12 2007-01-18 Jacob Chacko Thin rotary-fiberized glass insulation and process for producing same
US7475599B2 (en) 2006-11-01 2009-01-13 United States Gypsum Company Wet slurry thickness gauge and method for use of same
US7993724B2 (en) * 2007-05-09 2011-08-09 Owens Corning Intellectual Capital, Llc Insulation for high temperature applications
US7832767B2 (en) * 2008-01-04 2010-11-16 Mac Trailer Manufacturing, Inc. Aluminum flatbed with unique front connection
CN102433803A (zh) * 2011-09-28 2012-05-02 南京航空航天大学 一种轻质玻璃棉毡的制备方法
CN103541151A (zh) * 2012-07-16 2014-01-29 苏州维艾普新材料有限公司 一种超细玻璃棉非织造轻质毡及其制备方法
US9293748B1 (en) 2014-09-15 2016-03-22 Hollingsworth & Vose Company Multi-region battery separators
US10177360B2 (en) 2014-11-21 2019-01-08 Hollingsworth & Vose Company Battery separators with controlled pore structure
US9786885B2 (en) 2015-04-10 2017-10-10 Hollingsworth & Vose Company Battery separators comprising inorganic particles
KR101590466B1 (ko) 2015-08-03 2016-02-01 (주)부양소재 멀티 엔드로빙 스트랜드 그라스파이버를 이용한 연속루프섬유 매트
CN112759794B (zh) * 2019-10-21 2022-10-04 袁飞 玻璃纤维组及玻纤增强树脂基复合材料
CN112759250B (zh) * 2019-10-21 2023-04-07 袁飞 玻璃纤维组及其制造方法、玻纤增强树脂基复合材料及其制造方法
CN112301732B (zh) * 2020-10-27 2022-04-29 华电郑州机械设计研究院有限公司 一种二次复合制备气凝胶纤维毡的方法
CN113355951B (zh) * 2021-06-03 2022-09-06 成都硕屋科技有限公司 一种无石棉的复合硅酸盐保温毡生产系统及其方法

Family Cites Families (108)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2734095A (en) * 1956-02-07 Plate separator for storage batteries
US2117371A (en) * 1933-11-11 1938-05-17 Owensillinois Glass Company Battery separator plate
US2311613A (en) * 1939-04-11 1943-02-16 Owens Corning Fiberglass Corp Transparent composite material
US2339431A (en) * 1942-08-22 1944-01-18 Owenscorning Fiberglas Corp Fibrous glass product
US2447161A (en) 1943-06-28 1948-08-17 Cons Machine Tool Corp Apparatus for the manufacture of paper and other felted fibrous products
USRE23644E (en) * 1945-03-14 1953-04-14 Battery separator
US2477000A (en) * 1946-08-22 1949-07-26 C H Dexter & Sons Inc Synthetic fiber paper
US2931076A (en) 1948-11-23 1960-04-05 Fibrofelt Corp Apparatus and method for producing fibrous structures
US2751633A (en) 1949-09-10 1956-06-26 Dick Co Ab Method and apparatus for removing dense from lighter material
US2748429A (en) 1952-05-08 1956-06-05 Dick Co Ab Apparatus for forming fibrous structures
US2720005A (en) 1952-10-06 1955-10-11 Dick Co Ab Air scrabbler system for fiber deposition in the manufacture of fibrous structures
US2738557A (en) 1952-10-24 1956-03-20 Dick Co Ab Apparatus for the air deposition of fibers in the manufacture of fibrous structures
US2810940A (en) 1953-04-23 1957-10-29 Orrie J Mills Paper manufacture
US2827668A (en) 1953-07-07 1958-03-25 Fibrofelt Corp Apparatus and method for manufacturing fibrous structures
US2714749A (en) 1953-07-30 1955-08-09 Dick Co Ab Apparatus for deposition of dry fibers int the manufacture of fibrous structures
US2738556A (en) 1955-01-13 1956-03-20 Dick Co Ab Air scrabbler system for the air deposition of fibers
US3085126A (en) * 1960-02-26 1963-04-09 Johns Manville Method of producing a battery separator and product thereof
US3540190A (en) * 1963-05-16 1970-11-17 Monsanto Enviro Chem Syst Liquid mist collection
US3338777A (en) * 1966-05-11 1967-08-29 Pittsburgh Plate Glass Co Fiber glass mat and method of making same
SE340264B (ko) 1967-01-05 1971-11-15 K Kroeyer
US3769115A (en) 1967-11-15 1973-10-30 Kongevej K Method for the production of a fibrous sheet material
DK147542C (da) 1967-11-15 1985-03-18 Kroyer K K K Apparat til ensartet fordeling af et defibreret fibermateriale over en formeflade
FR1575765A (ko) * 1968-05-02 1969-07-25
US3764451A (en) 1968-12-16 1973-10-09 Kimberly Clark Co Air formed adhesively supplemented hydrogen bonded webs
US3825381A (en) 1971-05-20 1974-07-23 Kimberly Clark Co Apparatus for forming airlaid webs
NL6917625A (ko) 1968-12-16 1971-05-25
GB1276002A (en) 1969-02-04 1972-06-01 Kroyer K K K Method for the production of fibrous sheet materials
CA948561A (en) * 1969-06-17 1974-06-04 Roger M. Farrow Porous support core for disposable tube filter
JPS5116908B1 (ko) * 1970-05-23 1976-05-28
US3745748A (en) * 1970-10-29 1973-07-17 Johns Manville Filtering process
US3776807A (en) 1971-05-20 1973-12-04 Kimberly Clark Co Air formed adhesive bonded webs and method for forming such webs
US3733234A (en) 1971-05-20 1973-05-15 Kimberly Clark Co Method for forming an airlaid web
JPS5312902B2 (ko) * 1972-03-27 1978-05-06
US3908808A (en) * 1973-09-17 1975-09-30 Nakajima All Co Ltd Ultrasonic calendering of paper webs
GB1494046A (en) * 1974-03-29 1977-12-07 Stoll Kg K Sanding devices
JPS50133431A (ko) * 1974-04-11 1975-10-22
GB1451540A (en) 1974-07-16 1976-10-06 Kroyer St Annes Ltd Karl Apparatus for making fibrous sheet material
GB1518284A (en) 1974-10-31 1978-07-19 Kroyer K K K Apparatus for the deposition of a uniform layer of dry fibres on a foraminous forming surface
GB1497807A (en) 1975-01-18 1978-01-12 Kroyer St Annes Ltd Karl Method and apparatus for dry forming a layer of fibre
GB1497808A (en) 1975-05-29 1978-01-12 Kroyer St Annes Ltd Karl Apparatus for dry forming a layer of fibre
US4387144A (en) * 1977-05-11 1983-06-07 Tullis Russell & Company Limited Battery separator material
JPS5445755A (en) * 1977-09-19 1979-04-11 Yuasa Battery Co Ltd Separator for storage battery
JPS54140941A (en) * 1978-04-26 1979-11-01 Mitsui Petrochemical Ind Method of producing battery separator
US4245013A (en) * 1978-05-11 1981-01-13 Chloride Group Limited Battery separators
US4216281A (en) * 1978-08-21 1980-08-05 W. R. Grace & Co. Battery separator
US4231768A (en) * 1978-09-29 1980-11-04 Pall Corporation Air purification system and process
JPS5553065A (en) 1978-10-13 1980-04-18 Japan Storage Battery Co Ltd Closed-type lead accumulator
JPS603741B2 (ja) 1978-12-28 1985-01-30 日本電池株式会社 鉛蓄電池
JPS55146872A (en) 1979-05-01 1980-11-15 Hitachi Maxell Ltd Organic electrolyte battery
US4373015A (en) * 1979-05-09 1983-02-08 Chloride Group Limited Electric storage batteries
GB2062344B (en) * 1979-10-02 1983-06-08 Lucas Industries Ltd Lead-acid battery plates
WO1981001076A1 (en) 1979-10-08 1981-04-16 Chloride Group Ltd Electric storage batteries
JPS5661766A (en) * 1979-10-24 1981-05-27 Japan Storage Battery Co Ltd Pasted lead acid battery
US4375448A (en) 1979-12-21 1983-03-01 Kimberly-Clark Corporation Method of forming a web of air-laid dry fibers
US4366111A (en) 1979-12-21 1982-12-28 Kimberly-Clark Corporation Method of high fiber throughput screening
US4375447A (en) 1979-12-21 1983-03-01 Kimberly-Clark Corporation Method for forming an air-laid web of dry fibers
US4335066A (en) 1979-12-21 1982-06-15 Kimberly-Clark Corporation Method of forming a fibrous web with high fiber throughput screening
JPS5699968A (en) * 1980-01-12 1981-08-11 Nippon Muki Kk Separator for battery
US4359511A (en) * 1980-06-30 1982-11-16 Texon Inc. Battery separator material
US4363856A (en) * 1980-06-30 1982-12-14 Texon Inc. Battery separator material
US4529677A (en) * 1982-02-02 1985-07-16 Texon Incorporated Battery separator material
ZA832713B (en) * 1982-04-20 1984-08-29 Evans Adlard & Co Glass fibre paper separator for electrochemical cells
US4648177A (en) * 1983-10-21 1987-03-10 Gates Energy Products, Inc. Method for producing a sealed lead-acid cell
JPS60189861A (ja) * 1984-03-12 1985-09-27 Nippon Muki Kk シ−ル型鉛蓄電池用セパレ−タ−並にシ−ル型鉛蓄電池
US4522876A (en) * 1984-07-05 1985-06-11 Lydall, Inc. Integral textile composite fabric
US4908282A (en) * 1986-11-12 1990-03-13 Hollingsworth And Vose Company Recombinant battery and plate separator therefor
US5009971A (en) * 1987-03-13 1991-04-23 Ppg Industries, Inc. Gas recombinant separator
JPH0737120B2 (ja) 1989-01-10 1995-04-26 旭ファイバーグラス株式会社 吸音断熱板
US5180647A (en) * 1989-09-18 1993-01-19 Evanite Fiber Corporation Battery separator and method of making same
US4963176A (en) 1989-10-06 1990-10-16 Ppg Industries, Inc. Method for making glass fiber mats using controllable fiber glass strand feeders
US5091275A (en) * 1990-04-25 1992-02-25 Evanite Fiber Corporation Glass fiber separator and method of making
US5076826A (en) * 1990-10-19 1991-12-31 Evanite Fiber Corporation Apparatus and method for making glass fibers
JPH04179542A (ja) 1990-11-14 1992-06-26 Asahi Fiber Glass Co Ltd 断熱材
JPH05148721A (ja) 1991-11-29 1993-06-15 Asahi Fiber Glass Co Ltd ガラス繊維束の開繊方法並びにガラス繊維マツトの製造法
US5336275A (en) * 1992-05-11 1994-08-09 Hollingsworth & Vose Company Method for assembling battery cells containing pre-compressed glass fiber separators
CA2092581C (en) 1992-12-22 2003-10-14 Judith K. Faass Self-adhesive nonwoven elastic compressible composite material
US5330816A (en) * 1992-12-23 1994-07-19 Owens-Corning Fiberglas Technology Inc. High R super insulation panel
JP3366412B2 (ja) 1993-09-28 2003-01-14 日本バイリーン株式会社 アルカリ電池用セパレータ
DE69518151T2 (de) 1994-05-10 2001-03-29 Owens Corning, Toledo Direktform-verfahren zum sammeln von langen wollfädern
US5609934A (en) * 1995-01-05 1997-03-11 Schuller International, Inc. Method of manufacturing heat bonded glass fiber insulation boards
US5633077A (en) * 1995-02-24 1997-05-27 Owens-Corning Fiberglas Technology, Inc. Infrared radiation blocking insulation product
US6143441A (en) * 1995-09-20 2000-11-07 Hollingsworth & Vose Company Filled Glass fiber separators for batteries and method for making such separators
JPH0992252A (ja) 1995-09-20 1997-04-04 Nippon Glass Fiber Co Ltd 密閉式鉛蓄電池用セパレータ
KR20000064721A (ko) 1996-03-20 2000-11-06 휴스톤 로버트 엘 단열제품을형성하는방법
US6495286B2 (en) * 1996-07-01 2002-12-17 Hollingsworth & Vose Company Glass fiber separators for lead-acid batteries
AU4593697A (en) * 1996-09-20 1998-04-14 Johns Manville International, Inc. Resilient mat; a method of making the resilient mat and a battery including the resilient mat
JP3584153B2 (ja) * 1996-12-05 2004-11-04 キヤノン株式会社 軟質部品の切断方法及び実装方法、軟質部品の切断装置及び実装装置
TW436535B (en) 1997-04-08 2001-05-28 Danaklon As Drylaid nonwoven materials, methods for producing them and bicomponent fibers for the production thereof
US6821672B2 (en) * 1997-09-02 2004-11-23 Kvg Technologies, Inc. Mat of glass and other fibers and method for producing it
US6071641A (en) * 1997-09-02 2000-06-06 Zguris; George C. Glass fiber separators and batteries including such separators
JP3952483B2 (ja) 1997-10-17 2007-08-01 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 密閉式鉛蓄電池
US5900206A (en) * 1997-11-24 1999-05-04 Owens Corning Fiberglas Technology, Inc. Method of making a fibrous pack
JP3248682B2 (ja) * 1998-01-12 2002-01-21 日本たばこ産業株式会社 シガレット製造機の刻みたばこ層圧縮成形装置
US6010785A (en) * 1998-02-25 2000-01-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Cardable blends of dual glass fibers
EP0949705B1 (en) 1998-04-10 2006-11-22 Johns Manville International Inc. Battery with encapsulated electrode plates
US6227009B1 (en) 1998-12-14 2001-05-08 Michael John Cusick Method of making long, fine diameter glass fibers and products made with such glass fibers
US6187697B1 (en) * 1998-12-31 2001-02-13 Alan Michael Jaffee Multiple layer nonwoven mat and laminate
MXPA02003570A (es) * 1999-10-06 2003-10-14 Squannacook Technologies Llc Pasta de bateria.
US6531248B1 (en) * 1999-10-06 2003-03-11 Squannacook Technologies Llc Battery paste
JP2003514135A (ja) * 1999-10-29 2003-04-15 ホリングスワース アンド ヴォーズ カンパニー グラフト重合、隔離板、及び隔離板を備えた蓄電池
US6583075B1 (en) * 1999-12-08 2003-06-24 Fiber Innovation Technology, Inc. Dissociable multicomponent fibers containing a polyacrylonitrile polymer component
US6768467B2 (en) 2002-03-04 2004-07-27 Mia-Com Inc. Method of RF grounding glass mounted antennas to automotive metal frames
US6929858B2 (en) * 2002-03-25 2005-08-16 Squannacook Technologies Llc Glass fibers
US6866693B2 (en) * 2002-06-06 2005-03-15 Shuetsutechnica Co., Ltd. Washable air filter for internal combustion engine
US7476632B2 (en) 2002-11-15 2009-01-13 3M Innovative Properties Company Fibrous nonwoven web
US7382506B2 (en) * 2002-12-24 2008-06-03 Canon Kabushiki Kaisha Image reading and recording apparatus
EP1447213A1 (en) 2003-02-11 2004-08-18 Saint-Gobain Vetrotex France S.A. Complex comprising a drylaid veil of glass fibres and a veil of organic fibres
JP4315378B2 (ja) 2004-03-26 2009-08-19 富士フイルム株式会社 フィルムの製造方法及び製造装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20050075030A1 (en) 2005-04-07
JP2006104644A (ja) 2006-04-20
TWI296661B (en) 2008-05-11
KR100698471B1 (ko) 2007-03-23
EP1645672B1 (en) 2010-02-24
EP1645672A1 (en) 2006-04-12
DE602005019511D1 (de) 2010-04-08
JP2009052192A (ja) 2009-03-12
CN1757807A (zh) 2006-04-12
ATE458846T1 (de) 2010-03-15
CN100523347C (zh) 2009-08-05
US8592329B2 (en) 2013-11-26
TW200722581A (en) 2007-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100698471B1 (ko) 진동 압축 글래스 섬유 및/또는 다른 소재의 섬유 매트 및그의 제조방법
US6306539B1 (en) Mat of glass and other fibers in a separator of a storage battery
US6071651A (en) Resilient battery separator media and a battery including the resilient separator media
US6821672B2 (en) Mat of glass and other fibers and method for producing it
RU2485229C2 (ru) Нетканый материал и способ получения такого материала
EP2235245A1 (en) Composite non-woven fibrous webs having continuous particulate phase and methods of making and using the same
JP2005265038A (ja) 真空断熱材及び真空断熱材用無機繊維シートの製造方法
US10066342B2 (en) Wet-laid nonwoven including thermoplastic fiber
EP1213377A1 (en) Powders-affixed nonwoven fabric, process for manufacturing same, and sheet material containing same
JP2001518147A (ja) 不織金属及びガラス
JP2002235268A (ja) 粉体固着不織布、その製法、及びそれを含むシート材料
JP2780798B2 (ja) コルゲート加工可能な吸着性シート
US20020148776A1 (en) Water filtration media and methods of making same
KR101182845B1 (ko) 복원력이 우수한 쿠션재의 제조방법 및 그 쿠션재
CN100423807C (zh) 纳米纤维过滤介质
WO2005011841A1 (ja) 耐水性フィルタ
KR101668634B1 (ko) 내열성 카트리지 여과재 및 이의 제조 방법
JP6754513B1 (ja) アルカリ電池用セパレータおよびその製造方法
JPS6261719B2 (ko)
JP2024010313A (ja) 緩衝材
EP4316648A1 (en) Adsorption sheet and production method therefor
CN117230636A (zh) 一种声学增强材料及其制作方法和扬声器、电子设备
MXPA00002186A (en) Glass fiber separators and batteries including such separators

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee