KR20060115719A - 유리면 성형체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

유리 단섬유의 적층체로 이루어진 유리면 성형체에 있어서, 상기 적층체가 바인더를 포함하지 않고, 상기 적층체가 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향으로 니들 펀치 가공에 의해 일체화되어 유리면 성형체를 형성하고, 유리 단섬유의 평균 섬유경이 3 ~ 7 ㎛ 이며, 유리 단섬유의 평균길이가 10 ~ 200 mm 인 유리면 성형체. 바람직하게는, 상기 적층체가 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서 다층 구조로 이루어지며, 제 1층을 구성하는 유리 단섬유의 평균섬유경과 제 2층을 구성하는 유리 단섬유의 평균섬유경이 서로 다른 것이다. 바람직하게는, 상기 성형체가 상기 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서 다층 구조로 이루어지며, 제 2층을 구성하는 유리 단섬유의 평균섬유경이 다르거나 또는제 1층의 밀도와 제 2층의 밀도가 서로 다른 것이다.

Description

유리면 성형체 및 그 제조방법{Glass Wool Shaped Article and Method of Formation thereof}

본 발명은, 유리 단섬유의 적층체를 니들 펀칭(needle punching) 가공에 의하여 일체적으로 결합시켜 단열재로서 사용되는 유리면(glass wool) 성형체 및 그 성형방법의 개량에 관한 것이다.

단열재로 사용되는 유리면 성형체로는, 용융 유리를 원심법, 취부(吹付)법 등에 의해 가는 단섬유로 하고, 페놀 수지, 멜라민 수지 등을 바인더로 하여 소정 두께로 집면(集綿)한 후 가열 건조시킨 것이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 유기 바인더는 고온 진공 하에서 가스화되기 쉬우며 가스 발생 정도가 크다. 또한 유리면 성형체의 보형(保形) 능력의 취약, 단열성 및 내열성의 부족, 유리면의 절손(折損)에서 발생하는 극소 섬유에 의한 인체 자극의 발생 등의 문제점을 포함하고 있다.

전술한 유리 단섬유를 사용한 유리면 성형품의 문제점을 감안하여, 유리 장섬유를 바인더를 사용하지 않고 니들 펀칭 가공에 의하여 일체적으로 교락(交絡)시킨 단열재도 제안되고 있다.(일본 실공평 6-38674호, 일본 특개평 7-96563호) 그 러나, 이들 공보에 개시된 기술에 의하면, 니들 펀칭 가공에 의하여 유리 장섬유가 절손되기 쉽다. 섬유가 절손되면 섬유의 얽힘(이하 '교락, 交絡'이라 함)에 의한 섬유들간의 결합력이 약하게 된다. 또한 가공시 절손조각이 비산되기 쉬우며 유리 섬유의 소모, 인체의 자극을 야기하기 쉽다. 특히 섬유들간의 교락이 약하게 되면 유리면 성형품의 밀도가 크게 되고, 따라서 유리면 성형품의 열전도율이 크게 되어 내열성이 떨어지게 된다. 섬유들간의 결합력이 약하게 되면 유리면 성형품의 인장 강도가 약하게 되어 제조시, 운송시, 작업시의 취급성이 떨어진다. 또한, 섬유들간의 결합력이 약하게 되면 유리면 성형품의 표면 평활성 및 경성(硬性)이 불충분하게 된다. 섬유가 절손됨에 따라 비용이 상승하게 된다.

상기 종래 기술의 문제점을 감안하여, 본 발명의 목적은 니들 펀칭 가공에 의하여 일체적으로 성형됨에도 불구하고, 압축강도, 인장강도, 단열성, 압축복원성, 표면 경도, 표면 평활성 등의 실용상의 특성을 보유하며, 더욱이 유리 분진의 발생이 적고 바인더에서 가스의 발생도 없는 유리면 성형체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 유리 단섬유의 적층체로 이루어지는 유리면 성형체에 있어서, 상기 적층체는 바인더를 포함하지 않으며, 상기 적층체가 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향에서 니들 펀칭 가공에 의하여 일체로 되어 유리면 성형체를 형성하고, 유리 단섬유의 평균 섬유경이 3 ~ 7 ㎛이고 섬유 길이가 10 ~ 200 mm인 유리면 성형체를 제공하는 것이다.

바람직하게는, 상기 성형체가 상기 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서, 다층 구조로 이루어지며, 제1층을 구성하는 유리 단섬유의 평균 섬유경과 제2층을 구성하는 유리 단섬유의 평균 섬유경이 서로 다른 것이다.

또한, 바람직하게는, 상기 섬유면 성형체가 상기 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서, 다층 구조로 이루어지며, 제1층의 밀도와 제2층의 밀도가 서로 다른 것이다.

본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 상기 성형체가 육면체이고, 성형체의 적어도 한쪽 표면에 무기계 접착제의 경화층이 형성된다.

또한 상기 유리면 성형체의 밀도는 70~110 kg/㎥인 것이 바람직하다.

상기 유리면 성형체는, 평균 섬유경이 3㎛ 내지 7㎛ 이고 섬유길이가 10mm 내지 200mm 인 유리 단섬유의 적층체에 있어서, 바인더를 포함하지 않는 것을 공급하고, 상기 적층체를 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향에 니들 펀칭 가공에 의해 성형하는 것이 가능하다. 그리고, 무기계 접착제의 경화층을 포함하는 경우에는 상기 방법에 이어서, 상기 성형체의 적어도 한 표면에 무기계 접착제를 도포한 후 도포된 무기계 접착제를 가열 경화시키는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 유리 단섬유의 평균 섬유경이 3㎛ 이상이다. 용융 유리를 세섬화 하는 경우에 있어서, 섬유경이 가는 유리 섬유를 수득하려고 하면, 수득된 유리섬유의 길이는 짧게 된다. 본 발명에 따르면, 유리섬유의 평균 섬유경이 3㎛ 이상이므로, 섬유 길이도 짧지 않고, 니들 펀칭 가공시 섬유들 간에 충분하게 얽히게 되어 사용강도가 좋은 성형품을 얻을 수 있게 된다. 또한, 유리 단섬유의 섬유 길이가 짧지 않기 때문에 니들 펀칭 가공에 의한 섬유의 배열이 바늘의 진퇴 방향으로 되는 것을 피할 수 있어서, 열전도율이 낮은 유리면 성형체를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 유리 단섬유의 평균 섬유경이 7㎛ 이하이다. 따라서, 유리섬유의 탄력성이 커서 니들 펀칭 가공시 유리섬유의 절손을 방지하게 된다. 또한, 유리섬유의 절손으로 인한 유리섬유들간의 교락이 약하게 되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 유리섬유의 절손으로 인한 유리 분진을 방지하는 것이 가능하게 된다. 상술한 바와 같이 유리섬유들간의 교락이 약하게 되는 것을 방지하기 때문에 성형품의 열전도율이 작게 된다.

특히, 유리섬유의 평균 섬유경을 3㎛ 보다 작게 하기 위하여는 매우 높은 온도의 세섬화 화염류를 필요로 하기 때문에 현저한 연료 코스트의 상승을 초래한다. 본 발명에서는 이러한 섬유경의 섬유를 사용하지 않기 때문에 연료 코스트의 상승을 방지할 수 있다.

본 발명에서는, 유리섬유의 섬유길이가 10 mm 이상이다. 따라서, 섬유들간에 충분하게 얽히게 되어 섬유면 성형체의 보형성이 우수하고 취급 등의 사용에 따른 강도를 보유하게 된다. 섬유들간에 충분하게 얽히게 되므로, 섬유면 성형체의열전도율이 낮게 된다. 특히 섬유길이가 짧으면 유리섬유의 분진도 많게 되는데, 본 발명에 따르면 이러한 분진이 방지된다.

본 발명에서는, 유리섬유의 섬유길이가 200 mm 이하이다. 유리섬유의 길이가 지나치게 길지 않기 때문에, 단위 체적당 섬유본 수가 감소하지 않고 충분한 양의 유리섬유가 섬유면 성형체에 포함된다. 따라서, 섬유면 성형체에 있어서 유리섬유의 밀도 분포가 균일하게 되고, 열전도율이 낮은 유리면 성형체를 수득할 수 있게 된다.

이상과 같은 평균 섬유경 및 섬유길이의 유리 단섬유를 사용하기 때문에, 이들 유리 단섬유는 탄력성이 풍부하고 분진 발생율이 적다. 반복 압축 테스트시의 분진 발생율이 종래의 유리면 성형체에 있어서는 0.9 ~ 1.7 wt%인 것을 상기 수치의 1/1.5 ~ 1/3로 감소시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 있어서는 바인더를 사용하지 않는다. 따라서, 본 발명의 유리면 성형체가 고온 혹은 진공 분위기에서 사용되어도 종래품과 같이 바인더 가스화에 의한 악영향이 전혀 발생하지 않는다.

바람직하게는, 상기 성형체는 상기 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서, 다층구조로 이루어지고, 제1층을 구성하는 유리 단섬유의 평균 섬유경과 제2층을 구성하는 유리 단섬유의 평균 섬유경이 다른 것이다. 평균 섬유경이 두꺼운 섬유에 의하여 구성되는 층에 의하여, 유리면 성형체의 표면이 평활하게 되고 또한 유리면 성형체의 표면이 단단하게 되어 취급이 양호하게 된다. 또한, 평균 섬유경이 가는 섬유에 의하여 구성되는 층의 열전도율은 작다. 따라서, 열전도율이 작고 특히 표면이 평활하고 단단한 유리면 성형체를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 성형체는 상기 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서, 다층구조로 이루어지고, 제1층과 제2층의 밀도가 다른 것이다. 상기 유리면 성형체는 밀도 90kg/㎥ 근방에서 최소의 열전도율을 갖는다. 한편, 밀도가 높을수록 성형품이 단단하게 되어 취급이 양호하고 평면 평활성이 양호하게 된다.

상기와 같은 구성에 의하여 양호한 열전도율을 보유하면서 양호한 표면 성능(취급이 양호한 경도, 표면 평활성)을 보유하는 유리면 성형체를 제공할 수 있게 된다.

바람직하게는, 적어도 유리면 성형체의 한 표면에는 무기계 접착제의 경화층이 형성되는 것이다. 따라서, 양호한 열전도율을 보유하면서 유리면 성형체의 표면에 요구되는 표면 평활성, 경도 등을 보유하는 유리면 성형체가 제공된다. 또한 무기계 접착제를 사용하는 것에 의하여, 400 ℃이상의 가혹한 사용 환경에서도 견딜 수 있는 유리면 성형체가 제공된다.

상기 유리면 성형체의 밀도는 70 ~ 110 kg/㎥ 로 되는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 유리면 성형체는 밀도가 90 kg/㎥ 근방에서 최소의 열전도율을 갖는다. 따라서 이러한 범위의 밀도를 갖는 것에 의하여 열전도율이 작은 유리면 성형체을 제공하는 것이 가능하게 된다.

상술한 유리면 성형체는 종래의 유리 세섬화 장치에 니들 펀칭 가공기를 추가하는 것에 의하여 간단하게 제조하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 태양에 의한 유리면 성형체를 모식적으로 도시한 것으로서, 니들 펀칭 가공에 의한 유리 단섬유의 교락 상태를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 유리면 성형체의 제조장치(원심법에 의한 것)를 모식 적으로 도시한 것이다.

도 3(A)는 도 1에 도시된 유리면 성형체에 있어서 니들 펀칭 가공을 모식적으로 도시한 종단면도이다.

도 3(B)는 니들 펀칭 가공에 사용되는 바늘의 부분 확대 측면도이다.

도 4는 유리면 성형체의 밀도와 열전도율 간의 관계를 나타내는 선도이다.

도 5는 유리 단섬유를 니들 펀칭 가공한 본 발명에 띠른 유리면 성형체와, 바인더(페놀 수지)를 사용하고 니들 펀칭 가공을 실시하지 않은 유리면 성형체와의 밀도 및 열전도율 간의 관계를 나타내는 선도이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시 태양에 의한 유리면 성형체의 모식적 종단면도이다.

도 7은 도 6에 의한 유리면 성형체의 제조장치의 일례를 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 8은 본 발명의 제3 실시 태양에 의한 유리면 성형체 및 그 제조공정을 나타내는 모식적 종단면도이다.

도 9는 본 발명의 제3 실시 태양에 의한 유리면 성형체 및 또 다른 제조공정을 나타내는 모식적 종단면도이다.

도 10은 도 9에 도시한 유리면 성형체의 제조장치를 모식적으로 도시한 도면이다.

도 11은 본 발명의 제4 실시 태양에 의한 유리면 성형체의 모식적 측면도이다.

도 12는 도 11에 도시한 유리면 성형체의 제조장치의 모식적 측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유리면 성형체(4)는 다수의 유리 단섬유 적층체(2)에 의하여 이루어진다. 도 1에 도시한 성형체(4)는 하나의 적층체로 되어 있으나, 본 발명은 복수층의 적층체로 이루어진 성형체를 포함한다. 적층체(2)에는 바인더가 포함되어 있지 않다. 바꾸어 말하면, 적층체(2)를 구성하는 유리 단섬유(1)에는 바인더가 도포되어 있지 않다. 상기 적층체(2)는 유리섬유의 길이방향(X)과 직교하는 방향(Y)에 니들 펀칭 가공(3)이 실시되고, 유리 단섬유(1)는 상호간에 얽혀 일체적으로 성형되어 유리면 성형체(4)를 형성하고 있다. 본 발명에 있어서는, 상기 유리 단섬유(1)의 평균 섬유경은 3㎛ 내지 7㎛ 이고, 유리 단섬유의 섬유 길이가 10 mm 내지 200 mm 이다.

유리 단섬유는 도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이, 공지의 유리 세섬유화 장치(8)에 의하여 유리로부터 제조된다. 더욱 상세하게는, 상기 초자 세섬유화 장치에 있어서 유리 용융로로부터 용융 유리가 공급된다. 공급된 용융 유리는 고온의 화염류에 의해 세섬화되어 유리 단섬유로 된다. 이 경우에 있어서, 유리 단섬유의 평균 섬유경이 3㎛ ~ 7㎛ , 섬유길이가 10 ~ 200 mm가 되도록 화염류의 온도, 유리의 점도 등을 조절한다.

유리 단섬유는 연속 이동하는 집면 벨트(7) 상에 연속적으로 집면되어, 적층체(2)가 형성된다. 적층체(2)는 니들 펀칭 가공기(9)에 보내어진다. 니들 펀칭 가공기(9)에는 도 3(A)에 도시된 다수의 바늘(10)이 구비되어 있다. 이들 바늘(10)은, 유리 단섬유 적층체(2)의 두께 D 이상의 길이 구간을 왕복 운동한다. 상기 바늘의 왕복 운동에 의하여 유리 단섬유를 상호 얽히게 하여 유리면 성형체를 성형한다. 바인더 없이 유리면 성형체의 형태를 유지하고 있다.

적층체의 단위 면적당 무게는 예를 들어 1.08 kg/㎡ 이나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 적층체에 바늘을 박아 넣는 갯수는 예를 들어 적층체 1 ㎠당 10 본이고, 가공속도(집면 벨트의 속도)는 예를 들어 5 m/min 이다. 이러한 조건하에서 밀도 90 kg/㎥의 유리면 성형체를 제작하는 것이 가능하다.

그 이후, 성형체를 절단기(Z)에 의해 소망하는 길이로 절단한다.

각 바늘은 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 바늘 기둥(이하 '針幹',10A)과 다수의 가시형 돌기(10C)로 이루어진다. 다수의 가시형 돌기(10C)는 침간(10A)의 외주면(10B) 전면을 따라서 원주 방향 및 모선 방향으로 간격을 두고 형성되어 있다. 상기 가시형 돌기의 각각은 하향 돌출된 뾰쪽한 삼각뿔 형상으로 되어 있다. 가시형 돌기 각각은, 하면(10D)과 상면(10E)을 포함하며 이들 하면(10D) 및 상면(10E) 각각은 약간 상방으로 휘어져 있다. 바늘(10)이 하방으로 이동시 하면(10E)이 상기 유리 단섬유를 아래 방향으로 휘게 하며, 바늘(10)이 상방으로 이동시 상면(10E)이 유리 단섬유를 위쪽 방향으로 휘게 한다. 가시형 돌기(10C)는 뾰쪽한 삼각형 형상으로 되어 있으므로, 유리 단섬유와 사이에서의 미끄럼에 의하여 유리 단섬유의 휘는 정도가 변화한다. 즉 유리 단섬유의 휨은 균일하지 않다. 따라서, 바늘의 상하 운동에 의하여 적층체 내에는 상방 휨, 하방 휨, 또는 그 중간의 직선 형상 등이 산재하며, 따라서 유리 단섬유들이 충분한 결합 강도를 보유하게 된다.

니들 펀칭 가공기(9)에 의해 적층체에 바늘을 박아 넣는 갯수는 5~40 본/㎠, 바람직하게는 5~20 본/㎠ 이다. 박아 넣는 갯수가 40 본/㎠ 을 초과하게 되면 유리면 성형체의 밀도는 크게 되지만 유리면 성형체의 열전도율이 크게 된다. 역으로 5 본/㎠ 이하로 작게 되면, 유리 단섬유들간의 교락이 불량하게 되어 유리면 성형체의 인장 강도도 저하되며 사용시 내구력이 있는 유리면 성형체를 수득할 수 없게 된다. 또한 유리면 성형체의 밀도가 작게 되고 유리면 성형체의 열전도율도 크게 된다.

상기 유리 단섬유의 평균 섬유경은 3㎛ 내지 7㎛ 이고, 각 유리 단섬유의 섬유길이는 10 mm 내지 200 mm 이다.

평균 섬유경이 3㎛ 보다 가늘게 되면, 필연적으로 상기 화염류에 의한 세섬유화시에 섬유길이가 짧게 된다. 따라서, 니들 펀칭 가공에 의한 섬유들 간의 교락이 적게 되어 유리면 성형체로서의 보형 강도를 얻을 수 없게 된다. 특히 니들 펀칭 가공 결과, 섬유의 배열이 Y 방향으로 되고, 유리면 성형체의 열전도율이 높게 되어 단열 효과가 악화 된다.

평균 섬유경이 7㎛를 초과하면, 유리 단섬유의 탄력성이 없게 된다. 따라서, 니들 펀칭 가공시에 유리 단섬유의 절손이 많고, 섬유들 간의 교락도 약하게 되며, 유리면 성형체로서 필요한 보형 강도를 구비한 성형체를 얻을 수 없게 되며, 특히 절손으로 인한 분진이 많게 된다.

유리 단섬유(1)의 섬유길이가 10mm보다 짧게 되면, 유리 단섬유들 간의 교락이 약하게 되고 사용에 견디는 보형 강도를 갖는 유리면 성형체를 얻을 수 없다. 상기 섬유길이가 200 mm를 초과하게 되면, 단위 체적당 단섬유 본수가 감소하고 단위 체적당 유리 단섬유량이 감소하게 된다. 따라서, 유리면 성형체에 있어서 섬유 밀도 분포가 불균일하게 될 뿐 아니라, 열전도율도 높게 된다.

통상, 유리 단섬유의 반복 압축 시험에 있어서 분진 발생율은 0.9 ~ 1.7 중량%이다. 이에 반하여, '우수'한 유리 단섬유의 분진 발생율은 상기 수치의 1/1.5~1/3이다. 평균 섬유경이 3~7 ㎛ , 섬유길이가 10~200 mm인 유리 단섬유는 정확하게 상기 우수한 유리 단섬유의 범주에 들어간다.

도 4는, 도 1에 도시된 유리면 성형체를 구성하는 유리 단섬유의 평균 섬유경과 수득된 유리면 성형체의 밀도 및 열전도율 사이의 변화 관계를 나타낸다.

도 4에 있어서, 곡선 A는 평균 섬유경 8.5㎛의 유리 단섬유으로 이루어진 유리면 성형체, 곡선 B는 평균 섬유경 2.5㎛의 유리 단섬유으로 이루어진 유리면 성형체, 곡선 C는 평균 섬유경 5.5㎛의 유리 단섬유으로 이루어진 유리면 성형체의 밀도에 대응하는 열전도율의 변화를 나타낸다.

도 4에 있어서, 곡선 B에 나타난 바와 같이 유리 단섬유의 평균 섬유경이 2.5㎛로 가늘게 되면 곡선 C에 도시된 평균 섬유경 5.5㎛의 것보다 열전도율이 나쁘게 된다. 그 이유는, 기술한 바와 같이 평균 섬유경이 3㎛보다 작게 되면 섬유 길이도 작게 되고, 니들 펀칭 가공에 의한 섬유의 교락도 불충분하게 된다. 특히 니들 펀칭 가공에 의해 섬유 배열이 종방향(Y방향), 즉 바늘의 진퇴 방향으로 되기 쉬워 열전도율이 높게 된다.

도 A 에 나타난 바와 같이, 유리 단섬유의 평균섬유경이 8.5㎛ 이면, 유리면 성형체의 열전도율이 비상하게 높게 된다.

도 5에 있어서, 곡선 C는 도 1에 도시한 유리면 성형체(유리 단섬유 평균섬유경 5.5㎛ , 바인더 없이 적층되고 적층체를 니들 펀칭 가공에 의하여 수득한것)의 밀도 및 영율을 나타낸다(도 4의 곡선 C와 동일). 곡선 E는 평균섬유경 5.5㎛ 의 유리 단섬유를 페놀 수지를 바인더로 하여 접착시켜 수득된 유리면 성형체(곡선 C의 성형체와 동일 형상이며, 니들 펀칭 가공을 안한 것)의 밀도 및 열전도율을 나타낸다.

도 5에 있어서, 유리 단섬유의 평균섬유경이 동일함에도 불구하고 유리 단섬유을 바인더에 의해 결합시켜 얻은 유리면 성형체의 열전도율에 비하여, 유리 단섬유을 니들 펀칭 가공에 의해 결합시켜 얻은 유리면 성형체의 열전도율(곡선C)이 작다. 그 이유는, 바인더의 부착량만큼 닢펀품의 경우가 섬유량이 많게 되어 열전도율이 저하되는 것이라고 생각된다.

본 발명의 제2 실시 태양에 따르면, 유리 단섬유의 성형체는 상기 유리 단섬유의 길이 방향X과 직교하는 방향Y에 있어서 다층 구조로 되어 있다. 그리고, 제 1층을 구성하는 유리 단섬유의 평균섬유경과 제 2층을 구성하는 유리 단섬유의 평균섬유경이 서로 다른 것으로 되어 있다. 본 발명은 두 개 층에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제 1층을 구성하는 유리 단섬유의 평균섬유경과, 제 3층을 구성하는 유리 단섬유의 평균섬유경이 동일하여도 좋다.

예를 들어 도 6에 모식적으로 도시된 바와 같이, 두께 T의 유리면 성형체(4)가 유리 단섬유의 길이방향X와 직교하는 방향Y에 있어서, 층 T₁ , T₂, T₃의 3층 구조로 되어 있다. 도 6에 도시된 유리면 성형체에 있어서는, 층 T₁, T₃는 평균섬유경 6.5㎛, 층 T₂는 평균섬유경 4.5㎛로 되고 섬유 밀도는 전체적으로 90 kg/㎥, 단위 면적당 무게 1.08 kg/㎡, 두께 T가 12 mm로 성형되어 있다. 그러나, 본 발명은 이들 수치에 한정되는 것은 아니다. 도 6에 도시된 유리면 성형체의 열전도율은 도 1에 도시된 유리면 성형체의 열전도율과 거의 변화는 없다. 또한, 도 6에 도시된 유리면 성형체의 표면 평활성, 표면 경도는 도 1에 도시된 유리면 성형체보다 향상되어 있다.

도 6에 도시된 본 발명의 제2 실시 태양에 따른 유리면 성형체는, 도 2에 도시된 바와 같이 3대의 유리 세섬유화 장치에 의해 제조하는 것이 가능하다. 먼저, 제1 유리 세섬유화 장치(12)에 의해 평균섬유경 6.5㎛의 다수의 유리 단섬유를 형성하고 집면 벨트(7) 상에 집면시켜 층 T₃를 형성한다. 다음으로, 제2 유리 세섬유화 장치(13)에 의하여 평균섬유경 4.5㎛의 다수의 유리 단섬유를 형성하고 집면 벨트(7) 상 층 3 위에 층 T₂를 형성한다. 다음으로, 제3 유리 세섬유화 장치(14)에 의하여 평균섬유경 6.5㎛의 다수의 유리 단섬유를 형성하고 집면 벨트(7) 상 층 T₂의 위에 층 T₁를 형성한다. 그 후, 층 T₁ , T₂, T₃로 이루어지는 적층체에 도 2에 도시된 니들 펀칭 가공기(9)에 의해 니들 펀칭 가공을 실시한 후, 절단기(Z)에 의 해 소정의 치수로 절단하여 유리면 성형체가 형성된다. 본 발명의 유리면 성형체는 3층의 구조로 한정되는 것은 아니며, 유리 단섬유의 평균섬유경도 상기 수치에 한정되는 것은 아니다.

그 대신에, 본 발명의 제2 실시 태양의 성형체는 도 7에 도시한 방법에 의하여 제조하여도 좋다. 우선, 상기 각 층T₁ , T_{2 ,} T₃ 의 각 유리면 매트를 각각으로 도 2에 도시한 개개의 독립된 유리 세섬유화 장치(8)에서 작성한다. 이들을 각각 독립한 롤러 14, 15. 16에 말아 넣는다. 도 7에 도시한 바와 같이, 롤러(14)로부터 층 T₃ 의 유리면 매트를 인출하고, 그 위에 롤러(15)에서 층 T₂의 유리면 매트를 인출하여 층 T₃의 유리면 매트 위에 겹치고, 다시 롤러(16)에서 층 T₁의 유리면 매트를 인출하여 상기 층 T₂의 유리면 매트 위에 겹치는 것에 의하여 적층체를 형성한다. 그 이후 니들 펀칭 가공을 실시한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 성형체는 어느 것이나 밀도 90 kg/㎥ 근방에서 열전도율이 최소치를 갖으며, 밀도가 90 kg/㎥을 초과하여 크게 됨에 따라서 열전도율이 증대한다. 그러나 밀도가 크게 됨에 따라서 성형체 표면의 경도, 표면 평활성은 향상된다. 따라서, 밀도 90 kg/㎥근방의 유리면 매트(적층체)와 밀도 90 kg/㎥을 초과하는 유리면 매트(적층체)를 조합하여 열전도율은 낮으나 표면 경도, 평활성이 우수한 성형체가 얻어진다.

본 발명의 제3 실시 태양에 따르면, 상기 성형체는 상기 유리 단섬유의 길이 방향X과 직교하는 방향Y에 있어서 다층 구조로 되어 있다. 그리고, 제1층의 밀도 와 제2층의 밀도가 다른 것으로 되어 있다. 본 발명은 두개층에 한정되는 것은 아니며, 또한 제1층 밀도와 제3층 밀도가 동일한 것이어도 좋다.

도 8은 본 발명의 제3 실시 태양에 따른 성형체 및 그 제조방법을 모식적으로 나타낸 것이다. 제3 실시 태양에 의한 성형체는, 높이 H₂의 상층부와 높이 H₃의 하층부로 이루어진다. 먼저 상술한 방법에 의하여 두께 H의 적층체(예를 들면 단위면적당 무게 1.08 kg/㎡, 밀도 90 kg/㎥ )를 사용한다. 다음으로, 상기 적층체 상층부 두께 H₁부분만을 바늘로 니들 펀칭 가공을 실시하고 니들 펀칭 가공된 부분을 두께 H₂로 압축하여 상층부 밀도를 100 kg/㎥으로 한다. 하층부는 최소 열전도율을 갖으며, 상층부는 고밀도로 되어 표면이 경도와 평활성을 보유한다.

도 8에 도시한 방법에서는, 니들 펀칭 가공 가공에 의한 적층 밀도를 다르게하지 않았으나, 그 대신에 도 2에 도시한 공지의 복수의 유리 세섬유화 장치(8)를 사용하여 적층밀도가 다른 복수의 유리 단섬유의 적층체를 집면 벨트 상에 적층시킨 후, 니들 펀칭 가공에 의하여 일체화시켜도 좋다. 이 경우, 밀도가 큰 것을 가장 위에 배치시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3 실시 태양에 따른 성형체는, 또한 별도의 방법에 의하여 제조하는 것이 가능하다. 도 9는 그 제조방법 및 적층체를 모식적으로 나타내었다. 우선, 상술한 방법에 의해 두께 의 적층체(18A)를 제조한다. 상기 적층체(18A)에서, 상면에서 두께 H₅의 부분을 위에서부터 바늘로 니들 펀칭 가공하여 두께 H₆로 압축하여 상층부를 형성한다. 또한,상기 적층체에서 하면에서 두께 H₇의 부분을 아래에서부터 바늘로 니들 펀칭 가공하여 두께 H₈로 압축하여 하층부를 형성한다. 상층부와 하층부는 압축되어 있기 때문에 상층부와 하층부의 밀도는 적층체의 밀도보다 크게 된다. 적층체에서, 중간의 두께 H₉ 부분에는 니들 펀칭 가공을 실시하지 않고 중간층으로 한다. 중간층의 밀도는 적층체와 동일하다. 상층부와 하층부의 밀도가 크기 때문에, 성형체는 보형 가능하게 된다. 특히, 상층부 및 하층부의 니들 펀칭 가공에 의해 중간층이 압축되는 영향이 있는 것도 생각될 수 있다. 단, 도 9에 도시된 실시예의 경우 중간층의 두께(H₉)를 성형체 전체 두께(H₅ + H₉ + H₈)의 4할 이상으로 하는 것이 바람직하다.

도 9에 도시한 3층 구조의 유리면 성형체(4A)는, 도 10에 도시한 바와 같이 니들 펀칭 가공기(9)의 바늘(10A)에 의해, 위에서부터 상층부를 니들 펀칭 가공하고, 니들 펀칭 가공기(24)의 바늘(10B)에 의해 아래에서부터 하층부를 니들 펀칭 가공하는 것에 의하여 용이하게 제조하는 것이 가능하다. 즉, 니들 펀칭 가공기의 바늘의 이동 거리를 변화시키고, 니들 펀칭 가공기(24)를 추가하는 것 이외에는 도 2에 도시한 장치와 동일한 구조의 장치로 실시할 수 있다.

유리면 성형체은, 통상 육면체로 되어 있다. 상기 유리면 성형체의 적어도 한쪽 표면에는 무기제 접착제에 의한 경화층을 형성하여도 좋다. 도 11에 도시한 바와 같이, 유리면 성형체의 적어도 한쪽 표면, 도시된 예에서는 유리면 성형체의 상면에 접착제 경화층이 형성되어 있다. 경화층이 형성되어 있기 때문에 유리면 성형체 상면의 경도, 평활성이 향상하고, 가공시 취급성의 향상, 방수성, 방습성의 향상을 도모하는 것이 가능하다.

사용하는 접착제로서는, 인산 알루미늄, 술파민산알루미늄, 유산알루미늄 등의 무기제 접착제가 있다. 이러한 무기제 접착제를 사용하는 것에 의하여, 400 ℃이상의 고온에서 견딜 수 있는 내열성을 유리면 성형체에 부여하는 것이 가능하다.

상술한 접착제의 도포량은 5~60 g/㎡, 바람직하게는 5~30 g/㎡이다.

60 g/㎡을 초과하면 코스트 상승을 초래할 뿐 아니라 열전도율이 커지는 결점이 있으며, 역으로 5 g/㎡ 미만이면 표면 평활성, 표면 경도 향상을 도모하는 목적을 충분하게 달성할 수 없게 된다.

상기 접착제를 적층체에 도착, 경화시키는 것은 니들 펀칭 가공 후에 실시한다. 도 2에 도시된 제조방법에 있어서는, 니들 펀칭 가공기(9) 및 절단기(Z)와의 사이에서 접착제의 도착 및 경화가 실시된다. 도 7에 도시된 제조방법에 있어서는, 니들 펀칭 가공기의 가공 직후에 도 12에서와 같이 도착장치(예를 들어 접착제의 분사장치), 도착된 접착제의 건조 경화 장치가 배치된다.

전술한 접착제의 도착은, 스프레이 혹은 롤러 코터 등 임의의 공지 수단을 사용하는 것이 가능하다.

접착제의 건조 경화장치로는, 열 롤러 장치, 열판 장치 등 임의의 공지 수단을 사용하는 것이 가능하다. 유리면 성형체 표면의 경화, 평활화를 행하는 것이 가능하기 때문에, 성형체의 표면에 접촉하여 가압하거나 가열하는 수단이 바람직하다.

상기 가열온도는 200 ℃~500 ℃, 바람직하게는 250~500 ℃이다. 200 ℃보다 저온에서는 접착제의 경화가 불완전하게 되어 강고한 경화층이 형성되지 않으며, 또한 섬유가 가열용 열 롤러 및 열판에 부착하는 결점이 발생한다. 500 ℃를 초과하면, 접착 강도가 저하되고 섬유 및 접착제가 취약화되는 결점이 발생한다.

상술한 유리면 성형체는, 70~110 kg/㎥의 밀도를 갖는 것이 바람직하다.

유리 단섬유 적층체를 니들 펀칭 가공하는 것에 의하여 수득되는 유리면 성형체에 있어서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 밀도 90 kg/㎥ 근방에서 열전도율이 최소가 된다. 밀도가 90 kg/㎥을 초과하면, 성형품 표면의 평활성, 경도, 인장강도, 내열성 등이 향상된다. 따라서, 유리면 성형체가 적용되는 지역적 환경, 작업환경 혹은 예산 등을 고려하여 상기 70~110kg/㎥의 범위에 있으면, 요구되는 제 조건에 적합한 유리면 성형체를 제공할 수 있다.

상술한 바와 같이, 평균섬유경 3㎛ 내지 7㎛ 이고, 섬유길이가 10mm 내지 200mm인 유리 단섬유의 적층체에 있어서, 바인더를 포함하지 않은 것을 공급하고 상기 적층체를 유리 단섬유의 길이방향과 직교하는 방향에 니들 펀칭 가공 가공하는 것에 의하여 유리면 성형체를 성형하는 것이 가능하다. 그리고, 표면에 무기계 접착제에 의한 경화층을 포함하는 경우에는 상기 유리면 성형체의 적어도 한쪽 표면에 무기계 접착제를 도포하고, 도포된 무기계 접착제를 가열 경화한다. 이러한 방법에 의하면, 공지의 유리 세섬유화 장치를 사용하는 것이 가능하며 선택의 폭이 넓은 가운데 제조하는 것이 가능하다.

Claims (6)

1. 유리 단섬유의 적층체로 이루어진 유리면 성형체에 있어서,

   상기 적층체가 바인더를 포함하지 않고,

   상기 적층체가 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향으로 니들 펀치 가공에 의해 일체화되어 유리면 성형체를 형성하고,

   유리 단섬유의 평균 섬유경이 3 ~ 7 ㎛ 이며,

   유리 단섬유의 평균길이가 10 ~ 200 mm 인 유리면 성형체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 성형체가, 상기 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서 다층 구조로 이루어지며, 제 1층을 구성하는 유리 단섬유의 평균섬유경과 제 2층을 구성하는 유리 단섬유의 평균섬유경이 서로 다른 유리면 성형체.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 성형체가, 상기 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서 다층 구조로 이루어지며, 제 1층의 밀도와 제 2층의 밀도가 서로 다른 유리면 성형체.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 성형체의 적어도 한쪽 표면에 무기계 접착제의 경화층이 형성된 유리면 성형체.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 유리면 성형체의 밀도가 70 ~ 110 kg/㎥ 인 유리면 성형체.
6. 평균 섬유경이 3 ~ 7 ㎛ 이며, 평균길이가 10 ~ 200 mm 인 유리 단섬유의 적층체에 있어서, 바인더를 포함하지 않는 적층체를 공급하며,

   상기 적층체를 상기 유리 단섬유의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서 니들 펀칭 가공하여 유리면 성형체를 성형하고,

   상기 유리면 성형체의 적어도 한쪽 표면에 무기계 접착제를 도포하고,

   도포된 무기계 접착제를 가열 경화시키는 과정으로 이루어지는 유리면 성형품의 제조방법.

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