JPH05213625A

JPH05213625A - 熱可塑性材料からの繊維形成法および繊維形成装置

Info

Publication number: JPH05213625A
Application number: JP4163131A
Authority: JP
Inventors: Yannick Blandin; ヤニック・ブランダン; Daniel Sainte-Foi; ダニエル・サント−フォア; Francis Mosnier; フランシス・モスニエ
Original assignee: Saint Gobain Isover SA France
Current assignee: Saint Gobain Isover SA France
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1992-06-22
Publication date: 1993-08-24
Anticipated expiration: 2017-05-27
Also published as: SK280750B6; SK190592A3; FI922854L; SI9200116A; CA2071561A1; CZ284308B6; ES2081585T3; AR245960A1; US5277706A; IE921954A1; DK0519797T3; FR2677973B1; AU1826592A; KR930000401A; ATE129692T1; DE69205732T2; EP0519797A1; EP0519797B1; DE69205732D1; TR27170A

Abstract

(57)【要約】【目的】熱可塑性材料からの繊維形成法および繊維形
成装置の提供。【構成】高温気体引伸を伴う内部遠心放射によるガラ
スまたは他の熱可塑性材料からの繊維形成方法および装
置であって、改良された送風リングにより遠心機周縁面
のオリフィスの最下列を少し過ぎた位置で一緒になる、
独立した冷たい分岐噴射流を形成し、これにより該周縁
面の高さよりも上で冷い気体の層を形成する。【効果】従来に比べて均質な、優れた機械的性質を有す
る繊維が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温気流による引伸を
伴う内部遠心法によるガラスまたは他の熱可塑性材料か
らの繊維形成技術に関する。特に、ガラスウールの工業
製品、例えば、断熱材および／または遮音材の材料とし
て用いるためのガラスウール製品に適用される。

【０００２】

【従来の技術及び課題】本発明に関連する繊維形成方法
は、溶融ガラス流を遠心機に流し込むことからなり、該
遠心機は、繊維形成プラットフォームとも言われ、高速
で回転し、その遠心力によってフィラメント状にガラス
をスプレーする多数のオリフィスをその周縁部に備え
る。次に、これらのフィラメントは、上昇した温度およ
び速度で遠心機の壁に沿って流れる環状引伸流の動きに
さらされ、薄化されて繊維に変えられる。本文中では
“上昇した温度および速度”という言葉は、少なくとも
５００℃を越える温度と、５０ｍ／ｓ以上の環状流の速
度を意味するものとする。形成された繊維は、この気体
引伸流により、ほとんどの場合ガス透過性のストリップ
からなる受け装置へと送られる。この方法は多くの改良
の対象となってきたが、それは特に、米国特許第 2,99
1,507 号明細書、仏国特許出願第 2,147,765 号明細
書、仏国特許出願第 2,459,783 号明細書、仏国特許出
願第 2,443,436 号明細書、欧州特許出願第 91,381 号
明細書および欧州特許出願第 91,866 号明細書に開示さ
れている。

【０００３】気体引伸流の速度は、非常に速くかつ上記
フィラメントが射出される速度よりも大きいが、繊維の
力学的エネルギーは、繊維の多くが遠心機の周りを僅か
数ミリメートルの厚さに囲む気体引伸流を貫通するのに
充分な量である。そして次に、この引伸流は、広範囲に
繊維を散布する効果を有する遠心機のすぐ下で散開す
る。最終的に、繊維は進路を変更して数メートル下にあ
る受けベルトの上に落下する。かくして、受けベルトは
散布された繊維を円柱状の円環面に受けるが、該円環面
の直径はベルトの幅より小さく、これがベルト上で繊維
の分布を一様にすることを困難にしている。

【０００４】さらに、遠心機内の熱バランスは、たいて
い、通電した環状誘導器を用いた誘導加熱により供給さ
れる。環状誘導器が遠心機に非常に近接しているとき
に、最高の効率に達する。使用される遠心機は底を有し
ない遠心機が好ましいので、上記誘導器は、単に遠心機
のすぐ外側に、同軸に取り付けることができる。従っ
て、繊維の通過用としては、比較的短い空間しか残され
ていないが、これは誘導器が最終製品の質を明らかに損
なうような障害を起こすことを回避するために、そし
て、繊維が衝撃および接着することによりブロックとな
って、長時間その機能を維持することができなくなるよ
うな場合に、残すことが絶対必要である。この問題を改
善するために、適当な様式で気体引伸流を囲みかつその
方向を制御する冷い気体の層により、気体引伸流を制御
することが知られている。この気体の層は、環状バーナ
ーを囲む送風リングにより形成される。また、上記層の
冷たさは、機械的強度が熱硬化効果により改善される繊
維の冷却をさらに補助することを可能にする。この気体
の層は、例えば米国特許第 2,991,507 号明細書に記載
のものと類似の送風リングにより発生させられるが、該
明細書によれば、上記送風リングは、環状の溝もしくは
互いに近接する一連のオリフィスを備えた環状管、およ
び遠心機のオリフィスの第一列の高さに達するまでに形
成される流動性バリヤーの連続性を保証する噴射流の発
散から構成される。なお、オリフィスの列は当業者によ
り遠心機の上から下まできちんと数えられたものであ
る。かくして、繊維による横断の不可能な、きっちりと
密閉されたバリヤーが形成され、繊維の方向が制御され
る。

【０００５】しかしながら、この繊維層の方向制御は、
繊維分布の問題、および特に繊維のもつれによるタフト
の形成に起因する問題を解決するものではない。再びタ
フト形成に言及する前に、タフトが最終製品において観
察される種々の欠点の原因であることが強調されねばな
らない。第一に、これらのタフトは、部分的に不均一な
繊維分布を形成し、そしてタフトが長くなればなるほど
タフトがからみ、その結果タフトがそれ自身の上に巻付
き、そして集積することにより繊維が不足する領域を残
す傾向を有する。それらの領域では、製品表面領域単位
当りの質量が少なく、このことは製品の性質を部分的に
変える。従って、最小限の性能レベルを保証するために
は、繊維の過剰供給により部分的に繊維が不足する領域
に繊維を補填する必要があるが、これは製造コストを大
幅に増加させる。さらに、タフト内における繊維の配向
は独立した繊維の一般的な配向と異なっており、独立し
た繊維の配向自体も最終製品内における所望の配向と異
なっている。結局、タフトは、特に絶縁特性、表層剥離
の傾向および破壊抵抗性に影響するこの最終的な配向の
制御を複雑にする。さらに、これらのタフトは、繊維に
結合剤が散布される前に、繊維形成および受けフード中
に、しばしば非常に高く形成する。接着剤が適用された
ときに繊維がきちんと離れていない場合には、接着剤の
分布が完全に均一にならず、そしてサイジングされない
繊維が、結合剤により着色された繊維と対照的にホワイ
トスポットとして、最終製品中に認められる傾向があ
る。製品の外観は大きく影響されないが、例えば引張強
さ、繊維引裂き抵抗、剛さ、巻型サイズの回復および剪
断強さ等の幾つかの機械的性質は全て、何にもまして影
響される。これらのパラメータは全て、製品のタイプに
より、多少重要な働きを担っており、該製品タイプは一
般的に、２５ｋｇ／ｍ³未満または１５ｋｇ／ｍ³程度の
密度を有し一般にロールの形態で用いられる軽製品、も
しくは典型的には３０ｋｇ／ｍ³を越える密度を有し良
好な機械的強さを必須とする使用状況にしばしば適用さ
れる重製品に分類される。重製品または軽製品に所望さ
れる性質の違いは僅かであるが、価値のある製造ライン
を有すること、言い換えれば上述の問題、可能な限り最
も根本的な問題を解決でき、重製品または軽製品のいず
れかに特有のほんの僅かの欠点を単なる一時凌ぎではな
く改善する手段を備えたラインを有することが望ましい
ことが、さらに強調されなければならない。

【０００６】結局、これらのラインについて考察すれ
ば、欧州特許出願第 69,321 号明細書および欧州特許出
願第 125,963 号明細書に記載され、繊維の円環面のバ
ランスを取るために動くように設計された機械式または
空気式のデストリビュータだけでは解決策を見いだすこ
とができない。事実、このような手段は表面質量の最終
分布に対してのみ効果的であり、実際のタフト形成には
効果的でなく、長タフトの問題に関しては特に不適当で
ある。さらに、このような手段は、熟練者によってのみ
実施可能であり、かつ製品に変更があるまで反復され
る、長いかつ精巧な調整を必要とする。さらに、このよ
うな調整の難しさは、全体として機械装置中、繊維およ
びタフト形成処理中に、繊維層の方向制御の役割を分か
ち難く補足する何らかの働きを特に担う送風リングに含
まれる要因を一つ一つ洗い出すことを実質的に不可能に
する傾向があることが強調されねばならない。本発明の
目的である繊維引伸処理において、欧州特許第 91,866
号公報明細書に詳細に記載された様々な考案は、以下の
仮定を可能にしている。即ち、繊維引伸処理は、明らか
に遠心放射および加熱された引伸気体流の動きに伴う、
複雑な現象であるとしても、繊維引伸処理が実質的に機
械的な作用により成し遂げられるものであるということ
が最も有望な仮説であり、それゆえにフィラメントは一
方では遠心機に“くっ付き（attached）”、他方では気
体流により生じる摩擦により引伸される。さらに気体流
の昇温は、フィラメントを引伸に好都合な流動状態に保
つことを可能にする。しかし、この機械的仮説は当然限
界が有り、それは薄く伸ばされたフィラメントが気体流
のおよびフィラメント相互の衝撃により脆くなるためで
あり、フィラメントが紡績口金を通過して遠心機を貫通
する際の密度は、典型的には平方センチメートル当り約
１５〜５０であるから、その衝撃が大変なものであるこ
とは明らかである。さらに、送風リングにより生じた流
動性バリヤーは繊維を即時に冷却し、引伸処理速度を低
下させる。しかし、さらに、繊維は該バリヤーにあたっ
て跳ねたり、引伸途中のフィラメントの方向に送り返さ
れたりして、繊維を縺れ易くするようである。

【０００７】送風リングの役割をさらに良く理解するた
めには、ここに記載の方法とかなり共通しているが、引
伸バーナを備えていないために、送風リングが繊維、も
しくは繊維とフィラメントの混合物ではなくフィラメン
トに対して働くものと容易に解釈される別の引伸処理に
ついて言及することは興味のあることである。それらの
方法の内から最初に取り挙げるのは、米国特許第 302,2
34 号明細書および米国特許第 4,303,430 号明細書に開
示され、内部遠心放射および冷気体引伸処理により繊維
が引伸される方法である。この場合、遠心機により射出
されたフィラメントは、加熱されているが非常に高速度
ではない気体流を発生する幅の広いリップを有するバー
ナによって、可能な限り温度が維持される。気体流は、
直接フィラメントの引伸しにあずかることなく、遠心さ
れたフィラメントを可塑性の状態に保つ。一方、引伸は
ほぼ５０ｍｍのピッチで設置された噴射流生成手段を有
する送風リングから放射される別々の乱噴射流により実
施される。二番目に取り挙げる方法は、米国特許第 4,0
58,386 号明細書に開示され、遠心放射のみを含む繊維
形成方法として表されている。この場合、上述の繊維引
伸処理に用いられるものの１／３〜１／１０の大きさの
オリフィスを備えた遠心機により製造されるので、その
遠心力は、付加的な引伸工程を必要とせずに最終直径を
直接得るに充分なものである。一方、これらのフィラメ
ントは、受け手段により方向を変えさせられた後に切断
される。この操作は円周状に設けられたノズルを含む送
風リングにより実施される。フィラメントは二つの噴射
流に挟まれた穏やかな帯域を通過した後、遠心機の回転
に連れて回転し、噴射流に打たれて破壊される。

【０００８】第一の例では、相対的に粗いフィラメント
を用いるので、送風リングは実質的に、摩擦引伸作用を
持ち、その摩擦は噴射流の乱流性により強められる。も
う一方の第二の例では、フィラメントは既に薄く伸され
ているので、送風リングは実質的に、フィラメントを切
断する作用を持つ。従って、送風リングの目的は繊維の
形成および引伸処理機能であることが明らかである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、他の繊維
引伸方法に使用されている従来のリンゴについての一つ
もしくは複数の利点を確かめるために、遠心放射および
熱い気体引伸による繊維形成法用の、断続する噴射流を
生じる送風リングについて研究を行った。なによりも、
このような研究は、必然的に純粋に理論的なものであ
り、工業用途をもたらさないことを記しておかなければ
ならない。事実、前述の二つの方法において、送風リン
グは、一端が遠心機に保持されたままであるので、無限
の長さの糸に擬すことができるフィラメントに対して作
用する。従って、送風リングによる噴射流の作用は、遠
心機の回転に直接依存している。内部遠心機および加熱
された気体引伸を含む繊維形成方法において、上記二番
目の送風リングはほとんどが遠心機に結合していない繊
維に対して作用する。さらに、繊維を形成し、それを受
け手段に導くのに充分な気体引伸流を確立することは、
少しの間送風リングを止めるに充分な理由であるが、当
然すぐに分布および環状誘導器通過の問題に直面させら
れることになる。このような条件下では、誰でも噴射流
を含む送風リングが遠心機の高さではしっかり密閉せ
ず、多くの繊維の通過を“許し”、全体として非効率に
繊維層の方向を制御することを期待するだろう。それに
もかかわらず、本発明者らには、遠心機の周縁面の穴の
ある全体の高さの上方では別々に独立しており、周縁面
にあるオリフィスの最下列に接近しているがその高さよ
りも低い位置では一緒になる噴射流を生成する送風リン
グを用い続ければ、非常に良好な結果が得られることが
わかったが、これは驚くべきことである。

【００１０】一般的に言えば、本発明は、仏国特許出願
第 2,443,436 号明細書または欧州特許出願第 91,866
号明細書により公知の方法に基づいた、ガラスもしくは
その他の熱可塑性材料から繊維を形成する方法、言い換
えれば、内部遠心放射および高温での気体引伸により繊
維を引伸す方法を提案するものであり、該方法では、引
伸され得る状態に繊維が形成される材料を遠心機内に流
し込むが、この遠心機は実質的にほぼ垂直な軸で回転
し、その周縁面に非常に多くのオリフィスを備えてお
り、オリフィスから該材料がフィラメントの形態で放出
されて、フィラメントは、遠心機の周縁面に沿いかつ繊
維が放出される方向と交差する方向に流れ、上昇した温
度および速度の気体流により直ちに引伸されて繊維とさ
れ、そして受け手段に導かれる。繊維を導く上記気体引
伸流は、独立した複数の分岐噴射流により遠心機の穴の
開いた周縁面の全体の高さよりも上方で形成される冷い
気体の包囲層により取り囲まれる。なお、前記複数の噴
射流は、周縁面の、上から下へと数えて最下列のオリフ
ィスの少し下で一緒になる。このような条件下では、冷
気体の層は気体引伸流の方向を充分に制御して、繊維層
が遠心機のすぐ下で広がり過ぎることを回避するようで
あるが、この観点から、操作態様はしっかり密閉され、
連続した層が形成されるような操作に非常に近いものと
なる。以上のことから、この驚異的な機能を発揮する方
法は、常に気体層が遠心機の穴の開いた面の高さでのみ
断続し、オリフィスの最下列のすぐ下、例えば周縁面の
底面のレベルで連続するように変えることである。

【００１１】二つの噴射流は、それらの前表面（fronta
l surfaces）が接している場所から作用の結合があるよ
うに思われる。なお、該前表面は、流体力学理論により
定義されるものであり、動くガスにより占有される空間
を、または言い換えれば、噴射流の軸方向の速度成分が
ゼロ、または少なくとも噴射流の流動域における速度の
平均値と比較して取るに足らない値である全てのポイン
トにおける場所により占有される空間を定義する表面の
ことである。ここで言う噴射流は、非常に小さい点のよ
うな供給源から放射されたと考えたときの、その主領域
を指すものとする。実際には、噴射流がオリフィスの最
下列から約２０ｍｍ下で一体化したときに良好な結果が
得られ、これは、電磁誘導器を用いる場合には、該誘導
器のレベルとほとんど一致する。多くの場合、該誘導器
の所期の機能を確保するために、噴射流が一体化するレ
ベルを誘導器の底面レベルより下にしないことが好まし
い。本発明による独立した噴射流は、高速度で放射され
ることが好ましく、噴射流を生じる高さにおける速度が
２５０ｍ／ｓ以上であることが好ましい。二つの噴射流
の間におけるガスの速度は、一般的にいって、実質的に
ゼロであるが、反流が存在する場合、速度値は負の値を
取り得る。本発明による独立した噴射流用送風リングの
特筆すべき効果の一つは、直接にかつ特に観察され得
る、遠心機のレベルにおける、より少ないタフト形成で
あり、このことは最終製品の性能の測定により証明され
る。この現象を説明しようとする仮説は多数立てられる
が、これらの説明が起こり得る全ての現象を説明するこ
とができないこと、および多数のパラメータの相互依存
が最終製品に影響することがあり得るという事実こそ
が、多くの解釈を複雑にする。第一の仮説は、繊維が短
くなるためであるというものである。実際、本明細書に
開示の繊維引伸処理においては、フィラメントは環状の
気体引伸流により薄く伸され、通常は切断される。それ
にもかかわらず、意外にも切断される前に長いフィラメ
ントが形成されること、および例えば約１０ｃｍまたは
それ以上の長さの上記の長いフィラメントが巻き付いて
タフトとなり、同様にして、極めて自然に他の繊維も取
り込む傾向を有することが起こり得る。本発明による送
風リングを用いた場合、メカニズムが米国特許第 4,05
8,386 号明細書に似ていること、およびこれらのわずか
な数の長いフィラメントが、噴射流により急に切断され
る前に噴射流領域の間を通って、冷気体層を突き抜ける
ことはあり得ることである。一方、すでに形成された繊
維の大部分は、断続した層の“しっかり密閉する（seal
ing-tight）”性質を示す気体引伸流により導かれる。
さらに、実質的に送風リングにより調節される繊維の長
さに依存しない繊維の細度（fineness）を達成すること
を目的とした機能として、気体引伸温度および引伸バー
ナ圧力が独立して選定されるならば、この効果は相対的
に逸脱しない引伸条件下で得られることが可能である。

【００１２】第二の仮説は第一仮説と関連しており、加
速中にフィラメントにより生じるけん引力に起因するさ
らなる引伸が先立って行われないと剪断がおこらないの
で、既定細度の繊維は比較的少ない引伸バーナ圧力で得
られるというものである。従って、引伸バーナにより生
じる乱雑な現象を制限すればタフト形成は減少する。

【００１３】

【本発明の実施態様例】本発明の別の目的は、ガラスま
たは他の熱可塑性材料の繊維形成のための装置であり、
該装置は実質的に垂直な軸で回転し、周縁面に多数のオ
リフィスを有する遠心機、および環状引伸バーナ、なら
びに独立した分岐噴射流を生成するための要素がｄ＝２
ｈ×ｔｇαの距離ｄ離して設置された送風リングを含
む。なお、上記αは噴射流の分岐角度、またはより正確
には噴射流の中央対称軸と噴射流境界における漸近曲線
とがなす角度を表しており、ｈは上記噴射流生成構成要
素の底部と周縁面にあるオリフィスの最下列との間の測
定距離の１〜２倍、好ましくは１.５倍の距離を表して
いる。ｈは、また、約２０ｍｍの測定高さより大きいこ
とが好ましい。一旦噴射流相互のスペースが決定されれ
ば、本発明による送風リングは種々の方法により構成す
ることができる。第一の実施態様では、簡単さがその主
たる利点であり、送風リングは、例えば直径２〜３ｍｍ
の、オリフィスが設けられた単純な管状リングで構成さ
れる。従ってこの実施態様では、本発明の送風リングは
オリフィス間の距離とオリフィスの直径を５０〜１００
％増やした以外は米国特許第 2,991,507 号明細書に記
載の先行技術で用いられているリングと相違しない。第
二の実施態様では、送風リングによる外側空気の導入を
強化するために、送風リングは遠心機から離れた貯蔵タ
ンクから空気の供給を受ける一連のノズルにより構成す
ることができる。本発明の極めて特異な、好ましい実施
態様では、送風リングは、例えば溶接により固定され、
電磁誘導処理に対するなんらかの干渉を避けるために非
強磁材料から製造されたニップルを備えたオリフィスを
有する管状リングからなる。噴射流の長い誘導を許すこ
とにより、ニップルは独立した噴射流が放射される条件
の安定性を増し、それにより、送風リングの機能の規則
性は好影響を受ける。

【００１４】さらなる詳細および好ましい特徴事項は、
添付した図面に関する以下の記述から明らかであろう：
図１は、内部遠心放射による繊維の引伸ならびに、上昇
した温度および速度の気流による引伸のための装置に含
まれる、全ての主要構成要素の模式的横断面図であり、
図２は、米国特許第 2,991,507 号明細書による送風リ
ング（図２ａ)、および本発明による送風リング(図２
ｂ)の原理のダイヤグラムを示すものあり、図３は、ガ
ス噴射流のダイヤグラムであり、図４は、穴の開けられ
た環状管型のリングの横断面図であり、図５は、ノズル
付きリングの横断面図（図５ａ）、および図５ａ中の線
分５ｂ−５ｂにおける縦面図（図５ｂ）であり、図６
は、ニップルを有するリングの部分図であり、ならびに
図７は、製品の横断の分布を示す横断面図である。

【００１５】図１は、本発明を実施することができる繊
維製造装置を、例えば欧州特許出願第 91,866 号明細書
の教示に従って極めて模式的に示すものであるが、送風
リングは明らかにその例外である。この装置は、周縁面
に非常に多数のオリフィスを有し、駆動装置４により駆
動される中空回転軸３上に設置されたハブ２に固定され
た、ボトムレス遠心機１から実質的に構成される。溶融
ガラス流５は中空回転軸３を通過して上記遠心機に供給
されて、円柱形の壁を有する、底面の硬いバスケット６
に流れ込む。バスケット６の壁には比較的大きなオリフ
ィス、例えば口径約３ｍｍのオリフィスが少数取り付け
られているので、溶融ガラスは遠心力により遠心機の周
縁面に向かう一次流７を形成し、そしてフィラメント８
として絞り出される。上記遠心機は環状バーナ９に囲ま
れており、バーナは図１では水冷金属ケーシングで覆わ
れている燃焼室１０を備え、燃焼室は引伸流を形成する
パイプ１１と連結している。パイプ１１は、冷却された
内側リップ１２および外側リップ１３により形成され、
遠心機の周縁壁のすぐ上に突き出ている。遠心機のすぐ
下に同軸の環状誘導器１４があり、バーナーの熱バラン
スを維持する補助をしており、特に、環状バーナのリッ
プ１２および１３から離れて位置するために引伸流によ
る加熱の比較的少ない周縁部底面の相対的冷たさを償っ
ている。この環状誘導器に関するより詳細な説明は、特
に米国特許第 3,077,092号明細書に開示されている。

【００１６】環状バーナと同軸の送風リング１５は、周
囲温度に実質的に近い温度で冷気流を放射する。図２ａ
は先行技術、例えば米国特許第 2,991,507 号明細書に
よる送風リング中の噴射流の形状を示している。かくし
て、噴射流１６は、例えば直径１.５ｍｍのオリフィス
が７.４ｍｍの中心間距離ｅで互いに近接したオリフィ
スにより、オリフィスの第一列から充分に大きな距離で
放射され、図２ａに破線１７で模式的に示したように、
噴射流は破線の高さで混合され連続的な層を形成する。
一方、図２ｂに示した本発明による場合には、遠心機の
穴の空けられた面の高さにおいて噴射流の独立性を最大
の程度に保持する努力を行い、その結果、冠中のオリフ
ィスを少しでもより低くすることができ、噴射流を、よ
り強力な噴射流を生ずる配列である第一列に近接させ、
これにより、放射時に最大速度が達成されるのである。
さらに、オリフィスをいっそう離す（例えば口径２.５
ｍｍのものについては中心間距離を２５ｍｍに配置す
る）ことにより、噴射流が一緒になるのをほぼ６０ｍｍ
先とし、従って、線１８で模式的に示したように、遠心
機の穴の空いた面の最下層のオリフィスの高さではまだ
噴射流は独立している。一方、この独立性は誘導器１９
（図２ｂ）近くで消失し、そこから連続的な層となる。
図２ａおよび２ｂにおいて、噴射流は非常に小さい点状
の源から放出されているものとして模式的に示されてい
るが、実際には、噴射流は数ミリメートル角の正方形の
断面を有する供給源から発せられている。ともかく、本
発明の極めて重要なポイントが二つの噴射流の合流に関
し、かつ合流点が放射領域から離れて位置させられる限
りは、この接近は図３から読み取れるように、何の問題
も無い。図３は、軸Ａに関して軸対称と言い得る噴射流
を生成する供給源Ｓから得られた噴射流の線図を示して
いる。流体力学が教えるように、この噴射流３は三つの
領域からなる：即ち、噴射流の境界により、即ち速度ゼ
ロの点の位置により明示される、初期錐形領域２０、中
間領域２１および主領域２２である。主たる領域では、
この境界は漸近曲線２３により結合されるので、この領
域内の噴射流は、Ａを軸とし、角度をαとする錐と同一
に見なされるが、この錐の頂点は供給源Ｓの軸Ａ上にあ
る。本明細書においては、αとは噴射流の発散（放散）
角度として定義され、そして該噴射流の最大速度は供給
源Ｓの高さにおいて軸Ａ上で測定される速度であり、二
つの近接した噴射流とは互いの境界が交差する際に一体
化すると考えられる。本発明による送風リングは、図４
〜６に模式的に示した種々の異なった実施態様により試
験された。図４は穴の空いた環状管型リングであり、該
リングは長方形断面の簡単な円環面２４により構成さ
れ、その底面は一連の種々のオリフィス２５が貫通して
いる。リングＣ１およびＣ２は、この最初の型である。
図５ａおよび図５ｂは、複数のノズル、もしくは５ｂ断
面に示すように寸分違わない一対のノズルを有するリン
グを表している。従って、この噴射流は、管２７に備え
られたノズル２６から生成される。つまり、上記の場合
とは対称的に、二つのノズルを一対とする各対への供給
は個別となる。リングＣ４およびＣ５はこの型である。

【００１７】最後に、図６は、図４から派生した実施態
様の別形態を示しており、各オリフィスまたは穴と向か
い合ったニップル２８が取り付けられている。リングＣ
３はこの図６のリングにより構成されている。試験され
たリングの特徴事項を以下に示す：表I 型穴の数中心間距離（ｍｍ）穴（ｍｍ）リング（ｍｍ）Ｃ１２９０７.４３１.５６８６Ｃ２８６２５２.５６８６Ｃ３８６２５２.５６８６Ｃ４８６２５２.５６８６Ｃ５４３５０.１３６８６リングＣ１は米国特許第 2,991,507 号明細書の教示に
よる一般的なリングである。リングＣ２は、もっぱら穴
間のより広い隙間のために、オリフィスの直径の増加に
よる部分的な片寄りの点でＣ１と異なっている。リング
Ｃ３は、オリフィスがリングに溶接されたステンレス鋼
または他の非強磁性金属のニップルで置き換えられ、該
ニップルが少なくとも約１０ｍｍの高さまで噴射流を誘
導するが、その誘導は穴の開いた環状管の場合には、最
高で管壁の厚みに匹敵する高さを越えるまで行われるこ
とを除けば、Ｃ１に基づいている。さらに、ニップルを
用いれば、非常に容易に噴射流に僅かな傾きを与えるこ
とができ、これによって遠心機の軸と平行でない方向性
を付与することができる。最後に、リングＣ４およびＣ
５は一連の等距離ノズルからなるリングである。

【００１８】以下、全ての試験は別法が示されないかぎ
り、仏国特許出願第 1,182,917 号明細書の教示に基づ
いた穴開き分布を有する直径６００ｍｍの遠心機を用
い、特にガラス組成物の採用に関して、欧州特許出願第
91,866 号明細書に記載の操作条件で行った。環状バー
ナは、バーナリップにおける温度が約 1430 〜 1450 ℃
の気体状の噴射流を生ずる。繊維の細度は５ｇ当りのミ
クロナイル［micronaire（Ｆ）]の値により決定され
る。“細度指数（fineness index）”として示されるミ
クロナイルの測定は、未サイズ処理のマットから抽出さ
れた既定量の繊維にガス、通常は空気または窒素の既定
圧力を付加した場合に、空気力学的負荷の損失を測定す
るために、比表面積が考慮される。この測定法は、ミネ
ラルファイバー製造ユニットでは一般的なもので、基準
化（DIN 53941 または ASTM D 1448）されており、“ミ
クロナイル装置”という呼称で採用されている。本発明
による試験は、シェフィールド（SHEFFIELD） FAM 60 P
型機械を用いて行われた。この機械は、加圧下での空
気（または窒素）用取入口、その加圧を調節するバル
ブ、流量計、底部にガス取入口を有する垂直軸を備えた
円柱状チャンバからなる。計量された（たいてい５ｇ以
下、０．０１ｇ）繊維は、ガスを抜くことが可能な検量
プラグによりチャンバの底部に圧入される。予備試験
は、空気の流量を繊維固詰試験（tamping test）の開始
前は常に同じ値である既定値に調整することを可能にす
る。ミクロナイルもしくは細度指数の測定は、繊維が中
にあるときの、基準流量計の読みを記録することからな
る。負荷の損失の同一範囲内で働くためには、直径が減
少するときにその重量を減少させて、供試繊維の量を適
合させることが必要である。従って、流体の速度の結果
と同時にこのことにも言及する必要がある。繊維が細く
なるにつれて、絶縁性に関連する気体流の通過に逆らう
能力が増大し、つまりは、ミクロナイルがより小さくな
るということに注目しなければならない。第一段階で
は、これらの試験は、重い製品の製造の場合について行
われたが、これは機械的強度の要求が、少なくとも絶縁
性に関する要求と同じくらい重要になっているからであ
る。次いで、試験は、バーナーのレベルにおける 32500
Paの動圧力、1450 rpm の遠心速度で行われ、５ｇ当り
４のミクロナイルを有する繊維が製造された。製品の密
度は、８４ kg/m³ であり、６.８％の結合剤を含有して
いる。

【００１９】

【表１】

【００２０】上記の表において、タワミは、長辺の両端
を単に保持した１.２０ｍのパネルの落ち込みを表して
おり、表の下列の製品ほど取り付けの楽な剛性パネルに
似た振る舞いをする。“引裂き強さ（ｄｍ²当りのニュ
ートン）”は、製品のストリップ１ｄｍ²を引裂くこと
に要する力を表す。圧縮値(キロパスカル)は、製品の厚
さを１／４まで圧縮することに要する圧力を表す。２４
℃で測定されたラムダ熱伝導率は、メートルおよび摂氏
温度当りのワット数(ｗ／ｍ℃)で表される。最後に、分
布は、測定された表面質量が全体の１０％を測定して得
られた(今回は２２７０ｇ／ｍ^２で、許容厚さ２７ｍｍ
の)平均表面質量に等しかった測定の割合を表してお
り、各測定は、製品の縦方向のストリップに対して行わ
れ、製品を元が幅に戻るためには、八つのストリップが
必要であった。図７は、分布に関する知見を視覚化する
ことにより明確にすることができる。この場合にも製品
は八つの縦ストリップに切り分けられて各表面質量が測
定された。グラフ中に破線で表されているのはＣ１型リ
ングにより得られた製品である。また、連続線で表され
ているのはＣ３型リングにより得られた製品である。本
発明によるリングを用いた方が、各ストリップ間の不規
則性が少ないことが表されている。前出の表から明らか
なように、多くの場合に、本発明による（Ｃ２からＣ４
の）リングは従来のリングで得られる測定値と少なくと
も同じ測定値を与え、特に引裂き強さおよびタワミの数
値に関して、ニップルを有する（Ｃ３）リングにより非
常に良好な結果が得られた。一方、遠心機のかなり下ま
で噴射流が独立しているＣ５リングで得られた結果は思
わしくなかった。本発明による製品の別の重要な点は、
ホワイトスポットの著しい減少であり、サイズ処理のよ
り均一な性質を示すことである。従って、本発明を実施
することにより、比較的短いタフトで繊維円環体の切断
効果を得ることができることは明らかである。

【００２１】第二段階では、試験は、１９００ｒｐｍの
遠心放射に対して４５５００Ｐａのバーナレベルの動圧
力をかけて得られた軽重量製品に関するものであった。
表面質量８８０ｇ／ｍ²、密度１１ｋｇ／ｍ³、ミクロネ
イルＦ／５ｇは３.０、およびフェノールホルムアルデ
ヒド結合剤含量は４.５％である。この型の製品は、一
般にロールの形態で流通し、垂直の壁または屋根裏の絶
縁に使用される。表III リング Ω ＲＴＲＥラムダ熱伝導率分布 (ｍ³／ｈ) （ｇｆ／ｇ）（Ｔ．６）（％）Ｃ１４８０２５０１３９４５．８９４Ｃ２６０２２６５１３９４５．３８８Ｃ２３３４２６６１３８４５．１８１Ｃ３５５７２４６１３８４５．８９４Ｃ３３１７２６０１３８４５．２９１Ｃ４２３２１４０４５．８８８Ｃ５２２８１３１上表において、ＲＴは、ここでグラム当りのグラム−力
で表現した牽引下での抵抗性、つまり二つのジョウ（ja
w）で両端が保持された試験片を破壊するのに必要とさ
れる力を表している。ＲＥは、要因６(factor 6)により
圧縮した製品の（パーセントで表した）厚さの回復力を
表しており、１００という値は製品の公称厚さを表し、
実際の厚さではないので、本発明で１００を越える値が
得られたのである。熱伝導率および分布は先の例と同一
である。

【００２２】上表に示した測定値は、送風リング上での
送風リングの非常に僅かな影響を表しているように見え
る。しかし、噴射流が５０ｍｍまで離れた位置から発射
され、従って、誘導器の遥か下でだけ一緒になるリング
を除いて、全てのリングの測定値が満足すべきものであ
ることは注目に値する。さらに、本発明による製品はホ
ワイトスポットの数の顕著な減少を示した。しかし、軽
重量製品の場合には、たとえ閣下が明確には改良されて
いないとしても、好ましい効果を明確に示している。さ
らに大変好都合なことに、製品は、先例と比べて僅かに
操作パラメータを改変するだけで、同一の製造ラインで
得られる。従って、重重量製品の場合に見いだされた改
善により、ラインの価値が実質的に高められる。最後
に、本発明によるこれらのリングは、種々の気体の引伸
条件、例えば約８００℃の引伸気体温度、約５０ｍ／ｓ
の引伸気体流の速度を含む非常に良好な条件下でその際
遠心機は気体流による引伸の相対的な減少を補うため
に、前述の先行例に比べていくらか小さいオリフィスを
備えているものを使用することができることを再記す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】内部遠心放射による繊維の引伸および、上昇し
た温度および速度の気流による引伸のための装置に含ま
れる、全ての主要構成要素の模式的横断面図である。

【図２】ａは、米国特許第 2,991,507 号明細書による
送風リングの原理のダイアグラムを示し、ｂは本発明に
よる送風リングの原理のダイアグラムを示すものであ
る。

【図３】気体噴射流のダイアグラムである。

【図４】穴の開けられた環状管型のリングの横断面図で
ある。

【図５】ａは、ノズル付きリングの横断面図であり、ｂ
は、ａ中の線分５ｂ−５ｂにおける縦面図である。

【図６】ニップルを有するリングの部分図である。

【図７】製品の横断の分布を示す横断面図である。

【符号の説明】

１遠心機８フィラメント９環状バーナ１４環状誘導器１５送風リング１７噴射流の交点の高さ１８遠心機周縁面のオリフィスの最下列の高さ１９環状誘導器２５オリフィス２６ノズル２７管２８ニップルｅ’ オリフィス中心間の距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フランシス・モスニエフランス国、60580 コイ・ラ・フォレ、シュマン・ドュ・クロシエ 14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高温気体引伸を伴う内部遠心放射による
ガラスまたは他の熱可塑性材料から繊維を形成する方法
であって、その際繊維に変えられる該材料が、実質的に
垂直な軸で回転し、多数のオリフィスによりその周縁面
に穴が開けられている遠心機に流し込まれ、該オリフィ
スから材料はフィラメントの形態でスプレーされ、該フ
ィラメントは引伸されて繊維とされ、上昇した温度と速
度の気体流により導かれて、遠心機の周縁に沿って、繊
維が放射された方向を横切る方向に向かい、そして該繊
維を囲む冷気体層により方向を制御す方法において、該
冷気体層は、遠心機周縁面のオリフィスの最下列を少し
過ぎた位置で一緒になる、独立した分岐噴射流により、
該周縁面の穴の高さよりも上で形成されることを特徴と
する、繊維形成方法。
【請求項２】上記噴射流が上記オリフィスの最下列の
ほぼ２０ｍｍ下で一緒になる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】上記噴射流の射出速度が２５０ｍ／ｓを
越える、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】上記遠心機が電磁誘導により加熱され、
上記噴射流が環状誘導器の高さで一緒になる、請求項１
〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】上記噴射流がゼロ以外の横向き速度成分
により射出される、請求項１〜４のいずれかに記載の方
法。
【請求項６】実質的に垂直な軸で回転し周縁面が非常
に多数のオリフィスにより貫通されている遠心機、環状
引伸バーナ、および該バーナと同軸の送風リングを含
む、ガラスまたは他の熱可塑性材料から繊維を形成する
為の装置であって、該送風リングが独立した分岐気体噴
射流を発生し、ｄ＝２ｈ×ｔｇα（式中、αが該噴射流
の分岐角度を表し、ｈは上記気体噴射流生成構成要素の
底面と、遠心機周縁面のオリフィスの最下列との間の高
さの１〜２倍、好ましくは１.５倍の距離である）離れ
て設けられた構成要素を含むことを特徴とする、繊維形
成装置。
【請求項７】上記ｈが、上記気体噴射流生成構成要素
の底面と、遠心機周縁面のオリフィスの最下列との間の
高さ、ほぼ２０ｍｍを越える、請求項６に記載の装置。
【請求項８】上記送風リングが、穴の空けられた管状
リングにより構成されている、請求項６または７に記載
の装置。
【請求項９】上記送風リングが、ニップルの取り付け
られた管状リングにより構成される、請求項６または７
に記載の装置。
【請求項１０】上記送風リングが一連のノズルにより
構成されている、請求項６または７に記載の装置。