JPH08510518A

JPH08510518A - 繊維材料、特に鉱物繊維材料内に物質を導入するための方法及び装置

Info

Publication number: JPH08510518A
Application number: JP7517115A
Authority: JP
Inventors: ランカー、フレデリック; フルタク、ハンス
Original assignee: イソベール・サンーゴバン
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1996-11-05
Also published as: ZA949049B; AU5833894A; AU674922B2

Abstract

(57)【要約】物質、又は物質の混合物を繊維材料、特に鉱物繊維材料の繊維上に析出させるための方法であって、上記繊維材料の温度を超える温度の気体状のそれぞれの物質、又はその前駆物質材料を該繊維材料中に貫通させ、及び好ましくはその一部分を凝縮により繊維上に析出させる方法。上記物質又はその前駆物質材料は、上記繊維材料内に貫通させる多元気体状混合物を形成するために、上記物質より実質的に低い露点温度を有する輸送気体と混合され得、上記繊維材料は、上記気体状混合物の露点温度より低く維持され、物質又はその前駆物質材料の一部分が凝縮により繊維上に析出する。

Description

【発明の詳細な説明】繊維材料、特に鉱物繊維材料内に物質を導入するための方法及び装置本発明は、請求項１及び３のジェネリック部分にそれぞれ従う繊維材料（fibr e material）、特に鉱物繊維材料（mineral fibre material）内に物質（substa nce）を導入（introduce）するための方法、及び請求項１４に従う上記方法を実施するために適切な装置に関する。断熱を目的として、特に鉱物繊維材料のようなマット又は繊維材料内に物質を導入することがしばしば必要になるであろう。物質は、各種の目的に関して導入され得る。物質は、繊維の保護のための物質であり得る。さらに、物質は、特に絶縁目的の繊維材料を製造するための結合剤であり得る。本発明は、結合剤以外の物質を導入するために適用することもできるが、本明細書では、主として鉱物繊維材料、特に断熱を目的とする繊維材料内に結合剤を導入する場合について説明する。上記の場合、結合剤の均一な導入及び分配、すなわち繊維間の接触点、つまり繊維材料を構成している鉱物繊維間の交点上の均一な分配を達成することが望ましい。均一な析出により、最終製品の良好な内部結合及び向上された機械的特性、特に最終製品の断熱性能を回復させるための圧縮後の弾性はね返りが確保される。従来技術に開示される各種の方法により、結合剤の導入が許容される。ここで繊維材料は、通常内部遠心法又は外部遠心法のいずれかを適用する繊維化方法において得られた鉱物繊維から形成されることを注意すべきである。内部遠心法を用いる繊維化は、繊維化されるべき材料を、溶融状態の間に、そこでフィラメントが形成されるところの、その周囲に多数の開口部又は穿孔を含むスピナー又は繊維化ローターの中心に供給することからなる。次いで、これらフィラメントは、高速ガス流により減衰させられ、固体化された繊維として製造コンベヤー上に析出される。外部遠心法による繊維化においては、繊維化されるべき材料が、溶融状態の間に、繊維化ホイールの外部周辺部に供給され、材料が遠心力の影響下にそこから離れ、フィラメントを形成する。再びガス流がフィラメントを減衰させるのに寄与し、フィラメントは、固体化された繊維として製造コンベヤー上に析出される。内部遠心分離法による繊維化において、一般的規則として、結合剤は、製造コンベヤー上で析出する前の軌道上で繊維上にスプレーされる。米国特許第Ａ−２，９３１，４２２号には、そのようなスプレー操作が開示されている。一般に有機重合体である結合剤は、スピナーの下に形成された繊維円環面（fibre torus）の中央に配置された装置により霧化（atomise）される。代替として示される１つの態様は、スピナーの下に形成された繊維円環面の外部領域に霧化操作を除去し、従って、結合剤の霧化を円環面の外部で行うことから成る。霧化技術の１つの不利点は、極めて高い温度の領域で霧化されることにある。用いられた高温により、結合剤の重合が開始される。この現象は、繊維が互いに凝集する原因であり、その結果、不均一な構造の過度に密集した繊維材料になるため、製造のこの段階では好ましくない。高温の適用は、結合剤が蒸発するのに適する条件でもある。米国特許第Ａ３，９０１，６７５号の教示により、結合剤を供給する前に冷却剤を適用し、繊維を冷却することにより、この不利点を回避することが許容される。これにより、結合剤の時期尚早の重合、さらには大気中に揮発性結合剤が漏れる危険性が回避される。しかしながら、冷却剤を付加的に用いることは、プロセスを複雑にし、製造コストを増加させ得る。この霧化技術に特有の他の不利点は、繊維が製造コンベヤー上の乱流に巻き込まれた場合に形成される繊維の綱又は束に関する。結合剤がそのような綱を形成している繊維上に析出しないか、又は過剰の適用、すなわち過剰量の結合剤が綱上に析出するかのいずれかをたびたび実際に見ることができる。したがって、いずれの場合でも結合剤の導入結果は満足ではない。米国特許第Ａ２，９３６，４７９号には、結合剤を導入する他の方法が開示されている。この方法では、繊維が製造コンベヤー上に析出する前に、粉末状の結合剤が繊維の間に連続的に導入される。この方法により得られる結果は、均一性に関して好ましくなく、上述の方法と同じ不利点を呈する。他方、上記の技術は、繊維上の不完全な析出のため、物質、例えば結合剤の損失を暗示する。結合剤の場合の損失は、霧化された結合剤の２０％になる。これは、物質の損失による直接的経済的不利点を構成する。さらには、繊維により付着されなかった結合剤は、穿孔製造コンベヤーを通り排出され、従って製造排気ガス中に含まれる。従って、物質が環境中に放出されることを回避するために必要とされるフィルターシステムにより、付加的な経費が必要になる。実際の条件では、浄化されるべき製造排気ガスの量は、１つの遠心機当たり５０，０００ｍ³／時間の範囲であり、その結果、増加された汚染によりかなりの付加的コストとなる。外部遠心法による繊維化の場合も、一般に、結合剤は霧化により適用される。ＥＰ−００５９１５２号には、繊維が製造コンベヤーに到達する前に、結合剤が繊維に適用される方法が開示されている。この目的のために、結合剤は遠心分離により繊維上に突進させられる。ここで直面する問題は、内部遠心法で起こる問題と本質的に同一である。特に、結合剤のかなりの損失は、ここでも避けることができない。本発明は、物質、例えば結合剤が、良好な均一性をもち、物質の一部分を浪費する危険性を同時に低減させ、繊維材料中に析出（deposit）し得る方法及び装置を提供することを目的とする。方法技術に関し、この目的は、それぞれ本発明の請求項１及び３の特徴部分により達成される。本発明の繊維マット、特に鉱物繊維材料中、物質あるいは物質の混合物を析出させる方法により、物質に繊維材料中を貫通（penetrate）させること、又は物質が気体状である間に繊維材料の間を移動させること、及び同時に、凝縮（cond ensation）により物質を繊維材料内の繊維上に極めて均一に分配させ、よく制御された方法で析出させることが許容される。物質は、気体の形態にある間に繊維材料中に導入されるため、繊維材料内部に均一に分配され提供される。この均一に分配された気体状物質からの凝縮の結果、繊維が存在する場所で、凝縮による沈着（precipitation）は最高の均一性が確保される。物質、又は結局は物質に転換されるところのその対応する前駆物質生成物は、処分されるべき大量の排気ガスとともに提供されないため、それが繊維上に沈着しない程度に物質又は前駆物質材料を回収することはいかなる問題も提起しない。最も単純な場合、繊維材料から発生する物質は、濃縮された状態で物質の供給に再び向けられ、それと共に気相に再び転換され得る。このようにして、物質の損失又は浪費がすべて除去され得る。繊維材料の繊維上での凝縮は、物質より相対的に冷たい繊維が、それぞれの繊維の付近の蒸気から十分な熱エネルギーを取り去る環境により起こり、凝縮の法則に従い沈着を促進する。凝縮中に放出された熱エネルギーは、今度は繊維を加熱する。その結果、凝縮に利用可能な温度差は連続的に減少する。これによりより、もはやある最低温度差が得られない時に凝縮プロセスが止るまで、蒸気流から得られる凝縮物は益々少なくなり得る。従って、一方の気体状物質、及び他方の繊維材料との間の温度差が、ある繊維材料のある体積内部に沈着することのできる凝縮物の量に対して役立つ。導入されるべき物質が結合剤である場合、その機能は、互いに交差する繊維をそれらの交差する点、又は接触する点において結合あるいは固定することであり、従って、そのような接触点間の繊維長は、結合剤から解放されたままでいることができる。従って、そのような場合、繊維材料を濡らし、その結果その表面上に液滴を形成することのない結合剤を用いること、及び結合剤を繊維間の接触点上に好ましく析出させることは特に有利である。この目的は、本発明により特に十分に達成される。繊維間の接触点は、増加された塊／表面比を有する材料集塊を形成し、従って、凝縮により発生した繊維材料の温度上昇は、いくらか遅れて続く。従って、接触点は、所与の場合に、結合剤の所望の凝集が起る好ましい凝縮場所であるように思える。２つの繊維の交点又は直近部分が、結合剤液滴の好ましい地点であるという事実により、両繊維表面間の接触による表面張力を最小限にする観点からも、本発明の方法はさらに支持されていると思われる。これと同じ理由から、互いに接近し又は接触する繊維間の交点における結合剤液滴の自発的配置（spontaneous positioning）が好ましいと思われる。これに対し、例えば、繊維保護のために他の物質を導入する場合、凝縮し、繊維を包含するフィルムを形成し、またそれにより交点間の部分を濡らすところの繊維材料を濡らす物質を用いることが推薦され得る。例えば、結合剤のようなそれ自体が析出すべき蒸発した物質の代りに、もしそれがプロセス管理のために推薦される場合、前駆物質を用いることもでき、又は物質それ自体が有用な蒸発された状態に転換されない場合、前駆物質材料は必須である。本発明の方法は、好ましくは、凝縮により物質の一部分が繊維材料の繊維上に析出するように適切に実施することができる。その結果、プロセスの良好な管理又は制御を確保するために、十分な量の残留物質が蒸気流中に残留し、流出後、プロセス中に再導入し得る。もし気体状物質がその露点温度を越える温度の場合、露点温度への温度低下は、凝縮が起り始め得る前に起らなければならない。従って、そのような場合、繊維材料内に貫通した直後に凝縮することは不可能である。いったん気体状物質が冷却され、その結果、繊維材料のエントリー（entry）側に位置する繊維が加熱されると、繊維との温度差がないため、そこでも凝縮は起こり得ない。その結果、もし物質が露点温度を越える温度の場合は、繊維材料内の凝縮は、エントリー表面から離れた場所においてのみ可能であり、物質は、エントリー表面付近の区域において析出し得ない。凝縮がエントリー表面の下流において起る限り、引続く乾燥効果により、析出した物質が再び除去される危険性がある。なぜならば、流入気体温度は、露点温度を超え、従って、物質の蒸発温度を超えているからである。請求項２によれば、１成分、多相熱力学に従い、気体状物質の温度は、繊維と接触させられた時、物質の沸点／露点温度を超えない。すなわち、気体状物質の温度は、等温式（isotherm）を越えず、その時点の圧力に対し、２相領域内において沸点及び露点の間にあり、２相領域に存在する物質の好ましくは１００％近くが気体の形態であり、繊維材料の温度がいかなる場合にも気体状物質の温度以下に維持される。従って、繊維上の凝縮は、予め行われなければならない気体状物質をその露点温度まで冷却することなく、繊維材料内に入り初めての接触の後すぐに起ることが確保される。繊維材料内に入った時点で露点温度である気体状物質が繊維材料を通過する間にわずかに温度低下し、この露点温度より低くなることは（繊維のスロットリング効果によるわずかな圧力低下により起り得る）、繊維材料の温度が、到達したばかりの場所において支配する気体状物質の温度より低く維持される限りはいかなる問題も起さない。請求項３によれば、もし、多元（polynary）気体状混合物（以下、可能性のある前駆物質及び／又は個々の物質の複数の混合物を包含することが常に理解されるべきである）が、気体状物質を導入する目的で用いられる場合、このことはプロセス管理に関して利点をもたらし得る。もし、不活性気体であり、凝縮プロセスにより影響を受けないままでいる運搬気体が用いられると、同時に凝縮することによる体積の減少にもかかわらず、例えば、規定された流れを維持することが容易かつ安全である。凝縮物を、エントリー表面からより離れた距離において均一に分配することも、不活性ガス流により容易化される。もし、多元気体混合物が、支配している圧力及び濃度に対するその露点温度より高い場合、露点温度への温度低下は、凝縮が可能になる前に起らなければならない。その場合、凝縮は繊維材料中に浸透した直後に起こり得ない。気体状混合物の温度を対応する露点温度に低下させるために、気体状混合物から熱が抽出されなければならない。これは、より冷たい繊維との温度差がある場合にのみ可能である。しかしながら、それは、繊維材料のエントリー側に位置する繊維が、気体状混合物の温度まで加熱されることを意味する。その結果、繊維との温度差が欠如し、及び露点温度より低い温度を有するいかなる成分も欠如するため、そこでも凝縮は起こり得ないであろう。従って、気体状混合物の温度が露点温度より高い場合、繊維材料内の凝縮は、気体のエントリー表面から離れたところでのみ可能であり、よって物質はエントリー表面付近の区域において析出することができない。エントリー表面の下流において凝縮が起る限り、それに続く乾燥効果により、析出した物質が再び除去される危険性がある。なぜならば、流入する多元気体状混合物の温度は露点温度より高く、すなわち物質の気化温度より高いからである。請求項４によれば、多成分、多相熱力学に従い、多元気体状混合物の温度は、繊維材料内に最初に入ってすぐの圧力、及び混合物の組成に従い、多元混合物の初期露点温度を超えないことが好ましい。いかなる場合にも、繊維材料の温度は、繊維材料から出た時の多元気体状混合物の組成に対応する露点温度より低いままで維持されるべきである。請求項５の特に好ましい態様において、多元気体状混合物の温度は、多元混合物の初期露点温度の直近である。それにより、大量の物質が初期露点温度の近辺において輸送気体に可溶であるため、輸送気体は、繊維材料中に大量の物質を運搬することができる。さらに、これにより、多元気体状混合物を過剰に加熱することなく繊維材料の温度と多元気体状混合物の温度との間の最大温度差が得られ、従って、析出し得る最大量の物質が得られる。請求項６によれば、輸送気体は、物質の気体により飽和され、従って、所与の温度又は濃度における、可能な最大量の気体物質を含有し得る。請求項７によれば、特に好ましい態様において、輸送気体は空気である。空気は、問題の条件下で凝縮しないであろうから不活性気体と言及することができるので、空気を輸送気体として用いることは、安価であり、プロセス管理をかなり単純化する。請求項８によれば、気体状物質の流れ、又は多元気体状混合物の流れは、強制的循環又は流れにより達成される。この方法により、通常１ｍｍ／秒付近の流れ速度を呈する自然に、熱的に誘発された流れに対し、十分に規定され、再生可能な流れ特性が達成され、維持される。需要に応じ、０．３ないし０．５ｍ／秒のより高い流速を問題なくさらに用いることができるが、１ｍ／秒を超えないことが好ましい。請求項９によれば、用いられる前駆物質材料は、繊維材料内で析出中、又は析出した後重合される単量体である。これは、この物質を結合剤として用いる場合に特に有利である。なぜならば、一般に結合剤は、有用な気体状態に転換され得ない高分子量の有機組成物であるからである。従って、このように、本発明を使用することは、たとえ結合剤自体が本発明の方法による処理に適していなくとも、本発明の方法により結合剤を析出させるために有用である。請求項１０によれば、繊維材料中での物質の析出は、繊維材料が製造コンベヤー上にまだ存在する間に行われる。このことは、気体の導入は、例えば硬化オーブン中で硬化が達成される前に処理位置を通過する繊維材料上で行われなければならないことを意味する。ここで、処理区域の長さを繊維材料の移動速度に関連づけ、繊維材料の全ての高さ又は厚さに渡り貫通され得、繊維材料が気体流にさらされる処理区域を離れる前に凝縮物が形成される様に気体の流速に注意を払わなければならない。低い気体速度及び／又は製品のが厚さが大きいことに起因して生産速度が不十分な場合、処理区域の長さを延長することにより妨害することができる。管部分（pipe section）のような成形品を製造することを意図する鉱物綿材料（mineral wool material）も、このようにして製造コンベヤー上で処理され得る。しかしながら、結合剤が硬化する前に鉱物綿材料に所望の形状を付与しなければならなず、これは通常、製造コンベヤー上では不可能である。従って、多くの場合、成形品を製作する連続的製造方法は硬化オーブン前で中断され、鉱物綿は、成形品の製造のための異なった設備に輸送され、そこでそれぞれ加工される。これは、たとえ硬化前に長時間が経過する場合でも、既に結合剤を含む未加工材料を用いて行うこともできる。しかしながら、そのような場合は、請求項１１に従い、結合剤なして更なる加工設備に未加工料を運搬し、そこのみで結合剤を包ませることが好ましい。これは、成形品の製造を意図する未加工の材料部分が静止している間に気体流にさらされ、物質が凝縮される本発明に従い行うことができる。これにより、一方では、繊維製造後の長い遅滞により低い繊維温度が行渡るというの利点を産み、その結果、低い繊維温度、すなわち気体温度との大きい差を付加的な費用をかけることなく発生させ得る。他方では、停止中の繊維材料に流れを通過させるという、より容易なプロセス管理のために利点が生じる。従って、もし必要ならば、この方法で、成形品を製造することを意図する繊維材料中に非常に大量の物質を導入することができる。請求項１２に従い、繊維材料内を貫通する流れの方向を、もし可能な場合は反復して逆転させることが有利であり得る。これにより、繊維材料の広い両表面は、新鮮な蒸気にさらされ得、従って、凝縮により迅速に激しく濡らされ得る。上流の繊維材料の加熱によりそこで凝縮が抑制されるまで、初めに徹底的に量が減少させられる蒸気又はかなり貧困にされた気体混合物が繊維材料の反対側表面の領域に到達する１方向のみの流れに対して、繊維材料の高さあるいは厚さに渡り、物質の析出のさらに改良された均一化が、必要な時は常に達成され得る。反対表面領域においても物質を析出させるために、一方から繊維材料の高さあるいは厚さのすべてに渡り気体状物質、すなわち蒸気を通過させる必要がなく、両側からの比較的短い蒸気のサージで十分であり得るため、更なる促進された貫通が達成され得る。これは、その性質に応じ、析出されるべき物質が上記大きい表面において又はその近辺で特に濃縮されなければならない一方で、それと同じ濃度は繊維材料の中心おいて必要とされない場合に特に該当する。請求項１３によれば、少なくともこれら逆転の単一の逆転の間に付加的な処理が提供される。それにより、物質の凝縮中不可逆的に（inevitably）加熱された繊維材料は、気体状の物質又は多元気体状混合物と繊維材料との間の可能な最大温度差を維持するために有利に再冷却され得る。装置技術に関して、本発明の目的は、請求項１４の特徴部分により達成される。従って、二元（binary）気体状空気／物質混合物は、第１の装置内で飽和状態で製造され、次いで、この混合物は、繊維材料に方向づけられ、そして他の装置内で繊維内に導入される。従属項１５項ないし１９項は、本発明の装置の有利な改良に関する。本発明の更なる詳細、特徴及び効果は、以下の態様の説明において図面を参照することにより示される。図１は、装置の概要として単純化された描写であり、多元気体状混合物を製造し、繊維材料内にその片側から上記混合物を導入し、繊維材料の下流においてその物質を回収するプロセス順序を図解する。図１と同様の描写である図２は、多元気体状混合物を両側から繊維材料に導入し、繊維材料の下流で両側から物質を回収することを示す。図１及び２と同様の描写である図３は、２つの処理ステーションの間の付加的な処理装置を含む装置を示す。図４は、純粋な物質のＰｖＴ挙動を示すＰｖ図である。図５は、２成分、２相混合物のＴｘ（ｙ）挙動を示す相バランス図である。図１ないし３に説明される模範的な場合において、前駆物質材料として単量体の形態にある結合剤は、鉱物繊維材料内に導入され、繊維材料の繊維上で凝縮されるであろう。容器１は、液体単量体２を含有する低部１ａを有する。液体単量体２は、容器１の下流に位置するポンプ３により、その後の熱交換機４を通過する。熱交換機４には、蒸気ボイラー７ａから到達する、又は加熱装置７ａにより加熱される熱運搬流体７のために、熱交換機４の単量体２の流れ方向における下流末端に注入口５が備えられ、上流末端に出口６が備えられている。熱交換機４の、単量体２の流れ方向における下流にベンチュリエジェクタ（Ve nturi ejector）８が備えられ、その出口領域８ａが、容器１の上部１ｂに導く導管９内に開口している。さらに、空気１１を吸引するための吸引管１０が、ベンチュリエジェクタ８の出口領域８ａに、最も低い圧力の位置、従って、最も強い吸引効果の位置において開口している。容器１、ポンプ３、熱交換機４、ベンチュリエジェクタ８、及び導管９により単量体２の第１の循環Ａが形成される。分離器１２が、容器１の上部出口１３に配置され、これにより気体状混合物１４が容器１から離される。気体状混合物１４は、単量体蒸気により飽和された空気１１である。分離器１２の下流で、容器１の上部出口１３が、気体状混合物１４を繊維材料１７の処理ステーション１６に、単量体の循環用ポンプ３により規定される速度で運ぶ導管１５内に開口している。処理ステーション１６は、導管１５により供給される気体状混合物１４の注入口１８、繊維材料１７の支持体１９、及び外部断熱体２１を含む排気装置２０から本質的に構成される。支持体１９は、その上に繊維材料１７が搭載され、それを通過して気体状混合物１４が流れることのできる支持体表面１９ａ、及び繊維材料の回避（circumvention）による気体の短絡された流れを防止するための、支持体表面１９ａを包囲するガス不透過性表面１９ｂを包含する。気体状混合物１４は、強制的流れ又は循環により繊維材料１７内を横断し、その通過中繊維と接触するとすぐに、気体状混合物１４と繊維材料１７との温度差により凝縮する。繊維材料１７を離れると、単量体蒸気が貧困になった気体状混合物は、排気装置２０内に回収され、導管２２により容器１に運搬される。排気装置２０の内部で気体状単量体２が凝縮することを防止するため、断熱体２１により排気装置２０内の熱損失は最小限にされ、従って、液体単量体２が繊維材料１７上に滴下することを防止する。好ましくは、導管２２は、流れ方向に下方に傾斜し、排気装置２０を吸引管１０と連結する。吸引管１０内への導管２２の開口部の上流に、導管１０内にスロットル装置２３が配置されている。スロットル装置２３は、空気１１の摂取及びベンチュリエジェクタ８への供給を制限し、従って、吸引管１０内で所望される高い真空度の維持に供される。容器１、分離器１２、導管１５、支持体１９上の繊維材料１７を有する処理ステーション１６、排気装置２０、導管２２、及び吸引管１０によりガス状混合物１４の第２の循環Ｂが形成される。図面の導管２２に示されるように、ガス状混合物１４に対しポンプ３により奏される効果を支持するために、場合によって、付加的な換気装置を導管１５又は導管２２内に備えることができる。図４は、純粋な物質のＰｖＴ挙動を表わすＰｖ図である。特定の体積ｖ及びシステム圧力ＰがそれぞれＸ軸及びＹ軸にプロットされている。波線は、等温線Ｔ及び等温線Ｔ_crを示し、状態点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥがこれら等温線のうち１つの上に入れられている。初めに、状態点Ａから出発する気体状物質の等温的圧縮が考慮される。Ｂ点において、気体及び液体の２相領域は露点線（dew line）Ｖに到達し、ここで物質は液体及び気体の形態で存在する。この液体及び気体の２相領域は、一定の圧力で経過する。Ｃ点において、システムは完全に液体状態に転換され、沸騰線（boiling line）IVに到達する。更なる等温的圧縮により、融解領域と言及される液体及び固体の２相領域は、固体化線（solidification lin e）II上のＤ点に到達する。物質は、液体及び固体の形態で存在し、融解領域も、システムが溶融線（melt line）Ｉ上のＥ点において完全に固体状態に転換されるまで一定圧力で経過する。沸騰線及び露線Ｖは、物質の臨界圧力Ｐ_cr、臨界特異的体積Ｖ_cr及び臨界温度Ｔ_crと関連づけられる臨界点IIにおいて合流する。３重線（triple line）VIは、物質が液体及び気体の形態で存在する気体及び液体の２相領域を、物質が気体及び固体の形態で存在する液体及び固体の２相領域から分離する。そのような物質が気体の形態で繊維材料１７内に導入される場合、気体は、図４のＢ点の状態、すなわち露点条件に相当する条件を有さなければならない。このようにして、気体に対するいかなる冷却効果も凝縮物の即座の析出に導かれ、さらに凝縮物の析出が冷却効果が続く限り続くことが保証される。また、いかなる再乾燥効果も回避される。再乾燥効果により、もしこれが回避されなければ、析出した凝縮物は、まだ露点温度より高い温度の気体と接触すると再び気化される危険性がもたらされる。図５は、２成分、２相混合物のＴｘ（ｙ）挙動を表す相バランス図である。物質の１つの濃度ｘ及び混合物の温度Ｔが、Ｘ軸及びＹ軸にそれぞれプロットされている。図は、露線VII及び沸騰線VIIIにより３つの領域に分離されている。露線VII上の領域において、混合された成分は共に気体の形態で存在する。露線VII と沸騰線VIIIとの間の領域において、混合物の成分は、気体及び液体の形態で個々に又は混合物として存在することができる。沸騰線VIIIの下の領域において、混合された成分は共に液体の形態で存在する。温度Ｔ及び濃度ｘに応じて、露線VIIは、それに沿って気体状混合物が凝縮し始める曲線を描いている。従って、沸騰線VIIIは、温度Ｔ及び濃度ｘに応じ、それに沿い液体混合物が沸騰し始める曲線を描いている。従って、もし、例えば、熱の除去による温度低下により、濃度ｘの気体状混合物は、露線VII上のＶ点に到達し、沸騰線VII上の等温式点Ｌ₁に対応するより高い濃度ｘ₁の凝縮物が沈殿するであろう。同時に、一方では、残余の気体状混合物の濃度が低下し、凝縮により同時に熱が除去されることにより、残余の気体状混合物は、露線VIIをたどり、最終的に、より低温のＴ¹に対応する露線VII上の点ｖ¹に到達する。この温度において、凝縮物は、気体状混合物の初期濃度に対応し、沸騰線VIII上のＬ点に対応するより低い濃度ｘを有し、ｘ¹に対応する気体状混合物の残余濃度において自発的（spontaneous）凝縮が止るであろう。操作中、本発明の装置により、一方で、二元気体状混合物、すなわち単量体気体により飽和された空気が生成され、他方で、気体状混合物は繊維材料１７に輸送され、気体状混合物は繊維材料１７に導入され、及び繊維材料１７の繊維上で単量体２は凝縮され、さらには繊維材料１７の繊維上で凝縮しなかった気体状混合物の凝縮可能な成分が回収される。注入口５をとおし、熱交換機４は、熱湯のような熱交換流体７を供給される。熱交換機４の入口において液体状態で存在する単量体２は、熱交換機４を通過することにより高温に加熱されるが、相転移を起すほど高温には加熱されない。加熱された液体単量体２は、熱交換機４を離れ、ベンチュリエジェクタ８に流れ、そこで、微細液滴に露化され、蒸発し、吸引管１０により吸引された空気１１を飽和する。分離器１２は、容器１の上部出口１３に配置され、蒸発されなかった、又は凝縮さた液滴が容器１内へ分離されることを許容する。このようにして、液体成分を含有しない気体状混合物１４が得られる。示された例において、この気体状混合物１４は、単量体気体で飽和された空気１１である。次いで、気体状混合物１４は、導管１５を通り、処理ステーション１６に輸送される。これは、単量体２の循環のためのポンプ３により規定される速度で行われる。この目的のために、循環Ａのポンプ３は、ベンチュリエジェクタ８により吸引管１０内に真空を発生させ、十分な量の空気１１が誘導されるようにする。吸引管１０内のスロットル装置２３による適切な空気取入れの減速により、吸引管１０内の真空が発生し、循環Ｂにおける気体状混合物１４の循環を支持する。処理ステーション１６において、気体状混合物１４の流れは、注入口１８を通過し、支持体１９の支持表面１９ａを通り繊維材料１７に到達し、次いで、強制的循環により繊維材料１７内を貫通する。ガス状単量体は、繊維材料１７を通過するとき繊維と接触するとすぐ凝縮する。上記繊維は、ガス状混合物１４の温度より低い温度で、また単量体２の露点温度よりも低く、さらには気体状混合物１４の露点温度より低い温度である。繊維材料１７を離れた後、単量体蒸気が貧困になった気体状混合物１４は、排気装置２０により吸引され、導管２２を通り運び戻され、吸引管１０により誘導された空気１１に混合されることにより回収される。導管２２の適切な設計により、そこで凝縮した単量体が繊維材料１７へ流れ戻るいかなる傾向からも保護されるが、容器１への流れは確保される。貧困にされた気体状混合物１４を冷たい空気１１と混合する場合、得られる冷却されたガス状混合物は、そのような低温において、単量体２の蒸気で過剰に飽和され得る。これにより、単量体２の一部分が凝縮され、次いで、これは導管２２から流出する凝縮物のように容器１内に回収される。ベンチュリエジェクタ８の出口８ａにおける霧化及び気化は制御することができ、その結果、ベンチュリエジェクタ８に存在する単量体２の熱エネルギーからの熱誘導に基づく温度上昇がもたらされる。これにより、循環Ｂに熱が供給され、この熱により気体状混合物１４の温度が上昇し、ガス状混合物の露点温度又はそれ以上になる。必要に応じて、空気１１を予め加熱することによりエネルギーバランスに影響を与えることができる。このようにして、繊維材料１７の内部で凝縮しなかった単量体２の蒸気は完全に回収されるため、本発明の装置は、投入成分が失われることなく、単量体２が繊維材料１７内部に導入されることを許容する。ベンチュリエジェクタ８を通過した後蒸発しなかった循環Ａ内の加熱された液体単量体２、及び繊維材料１７の下流で凝縮した単量体２は、分離器１２により容器１に回収され、熱交換機４内で新たな加熱に供給される。単量体の凝縮した部分により、常に気体又は体積が循環Ｂから取去られる。この体積は、空気１１の導入される（aspired）体積により補充される。誘発された空気１１は、今度は、ベンチュリエジェクタ８で蒸発させられた新鮮な単量体２と共に新鮮な気体状混合物１４を形成する。所定の温度において、単量体蒸気で飽和された気体状混合物１４の生成に関し、用いられた成分のすべての関連するデータの知識を必要とする。ベンチュリエジェクタ８の動作性パラメータが、空気１１及び液体単量体２の流速、空気１１及び単量体２に関する初期データと密度、投入及び排出温度、比熱、蒸気圧、及び気化温度、さらには熱交換機４内の熱輸送流体７の熱輸送能力が既知であれば、熱力学の法則を適用することにより、加熱された液体単量体２をベンチュリエジェクタ８内へ投入する温度を決定することができ、これは、選択した温度において、単量体２の蒸気で空気１１を飽和させるために必要である。ある場合において必要に応じ、付加的な温度調節を、説明されていないが、例えば、容器１の上部１ｂ又は導管１５に沿ったいずれかの場所の熱交換機により、通常の方法で行うことができる。このように、いずれの個々の場合においても、気体混合物１４の温度を、特に、注入口１８の領域において露点温度に相当する温度のような所望の温度で気体混合物が存在するように調節することができる。繊維材料１７の支持体１９は、繊維材料１７の製造設備の製造コンベヤーから構成される。上記コンベヤーは、図面の平面に対して垂直方向に、一様な遮られない動作をする。しかしながら、支持体１９は、成形品の未加工料片を処理するために固定、あるいは静止していてもよい。上述のように、図１は、循環Ｂ内の静止した繊維材料内への導入を説明する。循環Ａに関し、図２及び図３は図１の説明に対応するが、循環Ｂに関し、異なる態様が示されている。理解を容易にするために、図２及び図３において、同一の又は均等な品目に対し図１と同じ参照番号が用いられている。図２において、無限ウエッブ（web）の形態の繊維材料１７は、繊維材料がハウジング３０内を通過するとき繊維材料１７のウエッブを支持する２つの有孔コンベヤー３１を包含する処理ハウジング３０内を通過する。コンベヤー３１のフライト（flight）の間には、２つの連続する処理チャンバ３３及び３４を包含する処理ケーシング３２が配置されている。処理チャンバ３３及び３４は、処理チャンバ３３および３４の内部及び外部の過剰な気体交換を回避するために、実質的に気密状態で、移動している繊維材料１７のウエッブを取上げる。この実質的に気密のシールは、図面から解るように処理ハウジング３０の側壁の対応するシーリング配置によっても支持されている。導管１５から枝分れする導管１５ａ、及び導管２２から枝分れする導管２２ａは、第１の処理チャンバ３３内に開口し、それぞれ、導管１５からの多元気体状混合物を繊維材料１７のウエッブの低部に導入し、及び繊維材料１７の上部から発生するガスを導管２２内に排出する。導管１５から枝分れする導管１５ｂ、及び導管２２から枝分れする導管２２ｂは、第２の処理チェンバ３４内に開口し、それぞれ、導管１５からの多元気体状混合物を繊維材料１７のウエッブの上部に導入し、及び繊維材料１７の低部から発生するガスを導管２２内に排出する。処理チャンバ３３及び３４内で繊維材料１７を通過するガス流の方向は、それぞれ矢印３５及び矢印３６により示される。図２の配列は、向上された均一性のようなそれに伴う利点を達成できるよう、繊維材料１７を通過する流れを両方向で交換することを許容する。図３において、２つの処理ハウジング３０は、繊維材料１７のウエッブの移動する方向に沿い連続的に配置され、さらにその間に付加的な、特別の処理ハウジング２４が配置されている。特別の処理ハウジング２４内において、連続する処理ハウジング３０を通過する間に繊維材料１７が続けて暖められることが回避できるように、処理ハウジング３０の間での中間冷却処理を含むいかなる所望の特別な処理をも行うことができる。特別の処理ハウジング２４内の配置は、図３から明らかなように処理ハウジング３０内の配置と同様である。図３に概略的に説明されるように、冷却ガス管３７が繊維材料１７のウエッブの上部及び下部で開口し、繊維材料１７を通過する矢印３８と矢印３９に従う冷却ガスの通過流れを交換することができる。以下に、結果の理解を容易にするために、静止した鉱物繊維材料１７上に行った実験結果を示す。例１触媒として過硫酸アンモニウムを既に含有する繊維材料内部への、気相のＤＣＰＯＥＭＡ（ジシクロペンテニルオキシエチルメタアクリレート）の凝縮。一次繊維材料を試験パイロットライン上で製造し、水溶性の固体である過硫酸アンモニウムを水溶液中１．５％の割合でスプレークラウン（spray crown）を用い、伝統的方法により繊維上にスプレーした。続いて、繊維材料を試料のサイズ（７５０×７５０ｍｍ）に切断し、本発明に従い、静止状態で動作するパイロット装置上で２成分の空気／単量体混合物を貫通させ、本発明に従い、気相ＤＣＰＯＥＭＡ単量体を繊維上に凝縮させることにより注入した。上記単量体の通常の沸点は非常に高いため（１気圧で３５０℃）、１００℃（繊維材料中に入る直前で測定した）で空気を気相の単量体で飽和させるには約２０分要する。すべての試験において、繊維材料の単位面積（ｇｓｍ）当りの重量は、５００ないし６００ｇ／ｍ²である。結果導入後に重合した凝縮物の量は、以下の方法により測定した。単量体の架橋を許容するために、浸透された繊維材料を１５０℃のオーブン内で１５分間保存する。次いで、５５０℃における発火損失（loss on ignition）を最終生成物について測定する。露点温度と共に時間の経過により、凝縮した量は増加することが明らかである。完成した生成品は、黒味を帯びた色と共に、望ましい接着及び弾力性を呈する。例２気相のＴＭＰＴＭＡ／触媒２成分混合物を、未加工の繊維からなる繊維材料中に導入し、単量体を紫外ランプの照射により架橋させた。ＴＭＰＴＭＡは、非常に高い沸点、すなわち３７０℃を有する３機能性のメタアクリル系単量体（トリメチロールプロパントリメタクリレート）である。触媒の商品名は、ＩＲＧＡＣＵＲＥ３６９（チバガイギー）である。化学的命名は、２−ベンジル２ジメチルアミノ１−（４モルフォリノフェニル）ブタノン１である。固体物質である触媒を、単量体に溶解し、繊維材料内で気相の混合物が凝縮した。ここで、図１ないし３の装置内で適用される混合物を製造する広範な方法以外に、既に十分に予備加熱された空気流は、熱い、気相単量体と容器の上部で混合されることが注意されるべきである。従って、空気を予備加熱することは、より容易に準備することができ、対応して加熱された空気を気相単量体と混合することはより容易に実現されるであろう。９０℃（５０リットル／分）の気相の単量体を、柱状繊維材料（φ：９ｃｍ）の試料内に導入した。これは、一方では、単量体の容器内重合が９０℃を超える温度で既に起り始め、しかしながら他方では、９０℃より低い温度では単量体の気相への転換を誘導することは困難である経験を考慮に入れている。この結果、気相混合物の選択した温度９０℃において、気相単量体及び予備加熱された空気から混合物を満足に発生させることが依然として可能である。結果この実験設定の単量体の導入は、２つの異なる輸送気体、すなわち空気及び窒素により行われた。これにより、もし単量体の重合がその導入後照射により行われる予定ならば、輸送ガスとしての空気が、好ましくない条件（圧力、温度、混合比）の下で単量体の重合を阻害し得るかどうかを調べる機会が提供された。しかしながら、研究により、輸送気体として空気を用いる導入は、結果的に重合を阻害することなく行い得ることが実際に示された。例えば、窒素のような不活性気体を用いることは、その導入後、照射により単量体を重合させる観点からある条件下で好ましいことがある。例３この例では、潤滑剤プリプラスト（Priplast）３０１８（ジ−２−エチルヘキシル−アゼレート）を試験した。この材料は、酸価０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ、ヒドロキシル価３ｍｇＫＯＨ／ｇ、及び水分含有量０．１％を有する。さらに、この材料は、最低−６０℃までの温度で用いることができ、２５℃において１６ｍＰａ．ｓ、及び９０℃において３ｍＰａ．ｓの動粘度、２１０℃を超える発火温度、０．９２の相対密度２５／２５℃、並びに１．４４８の屈折指数Ｎ２５／Ｄを有する。凝縮の後、繊維表面を仕上げるためにそれをコートするところの導入されるべき物質として、潤滑剤プリプラスト３０１８を用いる試験において、以下の結果が得られた。結果単位面積（ｇｓｍ）当りの平均重量約８５０ｇ／ｍ²を有する静止した繊維材料は、導入前は温度２５℃で、混合物流を２×５又は２×２分貫通させた。平均導入温度１１６℃で２×５分の導入期間中、又は平均導入温度１１４℃で２×２分の導入期間中、平均約１％、又は０．５％の潤滑剤が凝縮され得ることが明らかに認められる。ここで、導入可能な量は、露点温度と共に時間が経過することにより増加しうることもまた明らかである。顕微鏡下に繊維を詳細に調べると、薄い油状フィルムを繊維表面上に認めることができる。従って、仕上げ又は各種物理的又は熱的特性を向上させる目的で、本発明の方法を適用することにより、意図的に繊維をコートすることが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．物質又は物質の混合物を繊維材料、特に鉱物繊維材料の繊維上に析出させるための方法であって、該繊維材料の温度を超える温度の気体状のそれぞれの物質又はその前駆物質材料に該繊維材料内を貫通させ、好ましくはその一部分を凝縮により該繊維上に析出させる方法。２．該気体状物質を該繊維材料の繊維と接触させるとき、該気体状物質が該物質の沸点を超えない温度に維持される請求項１記載の方法。３．物質又は物質の混合物を繊維材料、特に鉱物綿材料の繊維上に析出させるための方法であって、多元気体状混合物を形成するために、それぞれの物質又はその前駆物質材料を該物質より実質的に低い露点温度を有する輸送気体と混合し、該繊維材料を該気体状混合物の露点温度より低い温度に維持して、該多元気体状混合物に該繊維材料内を貫通させ、少なくとも該混合物の一部分を凝縮により該繊維上に析出させる方法。４．該多元気体状混合物を該繊維材料の繊維と接触させるとき、該混合物がその初期露点温度を超えない温度に維持される請求項３記載の方法。５．該多元気体状混合物の温度が、該混合物の初期露点温度の直近に選択される請求項３又は４記載の方法。６．該輸送気体が、該物質の蒸気により飽和されている請求項３ないし５のいずれか１項記載の方法。７．空気が輸送気体として用いられる請求項３ないし６のいずれか１項記載の方法。８．該気体状物質の流れ、又は多元気体状混合物の流れが、強制的循環又は流れによりもたらされる請求項１ないし７のいずれか１項記載の方法。９．該物質の単量体性気体状前駆物質が、熱、触媒物質、照射、他の単量体物質、又は気体のようなファクター影響下、該繊維材料内でのその析出中又はその析出後に重合される請求項１ないし８のいずれか１項記載の方法。１０．該繊維材料を形成する繊維が、製造コンベヤー上に受取られた後、及び該繊維材料がなお該製造コンベヤー上にある間に該析出がもたらされる請求項１ないし９のいずれか１項記載の方法。１１．管部品のような成形品を製造する場合、該繊維材料が該製造コンベヤーから除去された後、該析出がもたらされる請求項１ないし９のいずれか１項記載の方法。１２．該繊維材料を貫通する気体流の方向が、１つの方向に所定の期間流れた後、可能ならば繰返して、逆転される請求項１ないし１１のいずれか１項記載の方法。１３．該逆転の少なくとも単一の逆転の間に、冷却処理のような付加的な処理が提供される請求項１ないし１２のいずれか１項記載の方法。１４．ある温度において、輸送気体として、析出されるべき物質の蒸気又はその前駆物質の蒸気により飽和された空気を有する二元空気／物質気体混合物の製造装置（循環Ａ）、及び繊維材料１７内を貫通させるために、該二元空気／物質気体混合物を方向づけるための装置（循環Ｂ）を供える鉱物繊維材料１７の繊維上に物質を析出させるための装置。１５．該製造装置（循環Ａ）が、液体状態の該物質を加熱するための熱交換機４、該加熱された液体状態の物質をベンチュリエジェクタ８の入口部分方向に圧縮するためのポンプ、及び二元空気／物質気体混合物を形成するための該ベンチュリエジェクタ８の真空区域に開口する空気１１摂取手段（導管１０）を包含する請求項１４記載の装置。１６．該方向付けるための装置（循環Ｂ）が、該二元空気／物質気体混合物が所定の流速で該繊維材料１７内を貫通するように、該繊維材料を横切って圧力差を生み出す手段を含む請求項１４又は１５記載の装置。１７．該繊維材料１７を横切って圧力差を創造する手段が、該繊維材料１７の後方下流方向の真空手段を含む請求項１６記載の装置。１８．該真空手段が、該ベンチュリエジェクタ８を含む請求項１６又は１７記載の装置。１９．ある粒子サイズを超えるいかなる液体物質も該二元空気／物質混合物と連行されることから抑止するように、該繊維材料１７の上流にフィルター手段１２を備える請求項１４ないし１８のいずれか１項記載の装置。