(57)【要約】ガラス短繊維の積層体よりなるグラスウール成形体であって、該積層体が、バインダーを含まず、該積層体が、ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向にニードルパンチ加工により一体とされ、グラスウール成形体を形成しており、ガラス短繊維の平均繊維径が、３〜７μｍであり、ガラス短繊維の繊維長が、１０〜２００ｍｍである、グラスウール成形体。好ましくは、積層体が、該ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向において、多層構造とされており、第一の層を構成するガラス短繊維の平均繊維径とが異なる。好ましくは、成形体が、該ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向において、多層構造とされており、第二の層を構成するガラス短繊維の平均繊維径とが異なり、または、第一の層の密度と第二の層の密度とが異なる。
2005024107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス短繊維の積層体よりなるグラスウール成形体であって、
該積層体が、バインダーを含まず、
該積層体が、ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向にニードルパンチ加工により一体とされ、グラスウール成形体を形成しており、
ガラス短繊維の平均繊維径が、３〜７μｍであり、
ガラス短繊維の繊維長が、１０〜２００ｍｍである、グラスウール成形体。
【請求項２】
前記成形体が、該ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向において、多層構造とされており、第一の層を構成するガラス短繊維の平均繊維径と、第二の層を構成するガラス短繊維の平均繊維径とが異なる、請求の範囲１記載のグラスウール成形体。
【請求項３】
前記成形体が、該ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向において、多層構造とされており、第一の層の密度と第二の層の密度とが異なる、請求の範囲１記載のクラスウール成形体。
【請求項４】
前記成形体が六面体であり、成形体の少なくとも一つの表面に、無機系接着剤の硬化層が形成されている、請求の範囲１ないし請求の範囲３のいずれかに記載のグラスウール成形体。
【請求項５】
前記グラスウール成形体の密度が、７０〜１１０ｋｇ／ｍ３である、請求の範囲１ないし請求の範囲４のいずれかに記載のグラスウール成形体。
【請求項６】
平均繊維径が３μｍないし７μｍであり、繊維長が１０ｍｍないし２００ｍｍであるガラス短繊維の積層体であって、バインダーを含まない積層体を供給し、
該積層体を、ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向にニードルパンチ加工して、グラスウール成形体を成形し、
該グラスウール成形体の少なくとも一つの表面に無機系接着剤を塗布し、
塗布された無機系接着剤を加熱硬化する、ことよりなるグラスウール成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、ガラス短繊維の積層体をニードルパンチ加工により一体的に結合させた、断熱材として使用されるグラスウール成形体とその成形方法の改良に関する。
関連する技術
断熱材として使用されるグラスウール成形体としては、溶融ガラスを遠心法、吹付法等により細い短繊維とし、フェノール樹脂、メラミン樹脂等をバインダーとして所定厚さに集綿し、加熱乾燥したものが一般的に使用されている。しかし、有機バインダーは高温、真空下においてガス化し易く、ガスの発生の度合いが大きい。また、グラスウール成形体の保形能の弱さ、グラスウール成形体の断熱性や耐熱性の不足、グラスウールの折損で生じた微小繊維による人体への刺激の発生等の問題を有している。
前述のガラス短繊維を用いたグラスウール成形品の問題点に鑑み、ガラス長繊維を、バインダーを用いることなく、ニードルパンチ加工により一体的に交絡させた断熱材も提案されている（日本実公平６−３８６７４号公報、日本特開平７−９６５６３号公報）。しかし、これら公報に開示の技術によれば、ニードルパンチ加工により、ガラス長繊維が折損しやすい。繊維が折損すると、繊維の絡み合いによる繊維同士の結合力が弱くなる。また、加工時に折損片が飛散しやすく、ガラス繊維の消耗、人肌への刺激が生じやすい。更に、繊維同士の絡み合いが弱くなると、グラスウール成形品の密度が大きくなってしまい、従って、グラスウール成形品の熱伝導率が大きく、耐熱性が劣ってしまう。繊維同士の結合力が弱くなると、グラスウール成形品の引張り強度が小さくなってしまい、製造時、輸送時、作業時のハンドリング性が劣る。また、繊維同士の結合力が弱くなると、グラスウール成形品の表面の平滑性や硬さが不十分となる。繊維が折損することにより、コスト高となる。
発  明  の  概  要
前記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、ニードルパンチ加工により一体的に成形されているにも拘らず、圧縮強度、引張り強度、断熱性、圧縮復元性、表面硬さ、表面平滑性等の実用上の特性を保有し、しかもガラス粉塵の発生が少なく、バインダーからのガスの発生もないグラスウール成形体とその成形方法と提供する。
本発明によれば、ガラス短繊維の積層体よりなるグラスウール成形体であって、該積層体が、バインダーを含まず、該積層体が、ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向にニードルパンチ加工により一体とされ、グラスウール成形体を形成しており、ガラス短繊維の平均繊維径が、３〜７μｍであり、ガラス短繊維の繊維長が、１０〜２００ｍｍである、グラスウール成形体が提供される。
好ましくは、前記成形体が、該ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向において、多層構造とされており、第一の層を構成するガラス短繊維の平均繊維径と、第二の層を構成するガラス短繊維の平均繊維径とが異なる。
また、好ましくは、前記グラスウール成形体が、該ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向において、多層構造とされており、第一の層の密度と第二の層の密度とが異なる。
本発明の別の態様によれば、前記成形体が六面体であり、成形体の少なくとも一つの表面に、無機系接着剤の硬化層が形成されている。
また、上述のグラスウール成形体の密度は、７０ｋｇ〜１１０ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。
上述のグラスウール成形体は、平均繊維径が３μｍないし７μｍであり、繊維長が１０ｍｍないし２００ｍｍであるガラス短繊維の積層体であって、バインダーを含まないものを供給し、該積層体を、ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向にニードルパンチ加工することにより成形することができる。そして、無機系接着剤の硬化層を有する場合には、上記方法に引き続いて、該グラスウール成形体の少なくとも一つの表面に無機系接着剤を塗布し、塗布された無機系接着剤を加熱硬化すれば良い。
本発明では、ガラス短繊維の平均繊維径が３μｍ以上である。溶融ガラスを細繊化する場合において、繊維径の小さいガラス繊維を得ようとすると、得られるガラス繊維の長さは短くなってしまう。本発明によれば、ガラス繊維の平均繊維径が３μｍ以上であるので、繊維長も短かすぎず、ニードルパンチ加工の際の繊維同士が十分に絡まり、使用強度を有する成形品を得ることができる。また、ガラス短繊維の繊維長が短すぎないので、ニードルパンチ加工により繊維の配向がニードルの進退方向となることを避けることができ、従って熱伝導率が低いグラスウール成形体が得られる。
本発明によれば、ガラス短繊維の平均繊維径が７μｍ以下である。従って、ガラス繊維の弾力性が強く、ニードルパンチ加工時にガラス繊維の折損が防止される。また、ガラス繊維の折損に基づき繊維同士の絡まりが弱くなることが防止され、使用強度を有する成形品を得ることができる。更に、ガラス繊維の折損によるガラス粉塵を防止することができる。上述のように繊維同士の絡まりが弱くなることが防止されるので、成形品の熱伝導率が小さい。
更にガラス繊維の平均繊維径を３μｍより小さくするためには、著しく高温の細繊化火炎流を必要とするため著しい燃料コストの高騰を招く。本発明では、かかる細繊径の繊維を使用しないので、燃料コストの高騰を防止できる。
本発明では、ガラス短繊維の繊維長は、１０ｍｍ以上である。従って、繊維同士が十分に絡まり、グラスウール成形体の保形性が良く、ハンドリング等の使用に耐えうる強度を有する。繊維同士が十分に絡まるので、グラスウール成形体の熱伝導率が低くなる。更に、繊維長が短すぎると、ガラス繊維の粉塵（フケ綿）も多くなるが、本発明によれば、このような粉塵が防止される。
本発明では、ガラス短繊維の繊維長が２００ｍｍ以下である。ガラス短繊維が長すぎないので、単位体積当りの繊維本数が減少せず、十分な量のガラス繊維がグラスウール成形体に含まれる。従って、グラスウール成形体においてガラス繊維の密度の分布が均一となり、熱伝導率が小さいグラスウール成形体を得ることができる。
以上のような平均繊維径及び繊維長を有するガラス短繊維を用いているので、これらガラス短繊維は弾力性に富み、粉塵発生率が低い。繰り返し圧縮テスト時の粉塵発生率が従来のグラスウール成形体において、０．９〜１．７％ｗｔであったものをその数値の１／１．５〜１／３の数値に減少させることができる。
また、本発明においては、バインダーを使用していない。従って、本発明のグラスウール成形体が高温或は真空の雰囲気内で使用されても、従来品のごとくバインダーのガス化による悪影響を全く生じさせない。
好ましくは、前記成形体は、前記ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向において、多層構造とされており、第一の層を構成するガラス短繊維の平均繊維径と、第二の層を構成するガラス短繊維の平均繊維径とが異なる。平均繊維径の太い繊維より構成される層により、グラスウール成形体の表面が平滑となり、またグラスウール成形体の表面が硬くなって、ハンドリングが良好となる。また、平均繊維径の細い繊維より構成される層の熱伝導率は、小さい。従って、熱伝導率が小さく、更に、表面が平滑で硬いグラスウール成形体を提供できる。
好ましくは、前記グラスウール成形体が、ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向において、多層構造とされており、第一の層の密度と第二の層の密度とが異なる。前記グラスウール成形体は、密度９０ｋｇ／ｍ３近傍において最小の熱伝導率を有す。一方、密度が高い程、成形品が硬くなってハンドリングが良好となり、表面平滑性が良好となる。
上述のような構成により、良好な熱伝導率を有しつつも、良好な表面性能（ハンドリングに良好な硬さ、表面の平滑性）を有するグラスウール成形体を提供できる。
好ましくは、グラスウール成形体の少なくとも一つの表面には、無機系接着剤の硬化層が形成されている。従って、良好な熱伝導率を有しつつも、グラスウール成形体の表面に要求される表面平滑性、硬さ等を有するグラスウール成形体が提供される。また、無機系接着剤を使用することにより、４００℃以上の高温に曝される使用環境でも耐えうるグラスウール成形体が提供される。
前記グラスウール成形体の密度は、７０〜１１０ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。上述のように、グラスウール成形体は、密度が９０ｋｇ／ｍ３の近傍において、最小の熱伝導率を有する。従って、このような範囲の密度を有することにより、熱伝導率の低いグラスウール成形体を提供することができる。
上述のグラスウール成形体は、従来のガラス細繊化装置に、ニードルパンチ加工機を追加するのみで、簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】    図１は、本発明の第一実施形態によるグラスウール成形体を模式的に表したものであり、ニードルパンチ加工によるガラス短繊維の絡まり状態を示す。
図２は、本発明のグラスウール成形体の製造装置（遠心法によるもの）を模式的に表わす。
図３（Ａ）は、図１に示すグラスウール成形体におけるニードルパンチ加工を模式的に表わす縦断面図である。
図３（Ｂ）は、ニードルパンチ加工用ニードルの一部の拡大側面図である。
図４は、グラスウール成形体の密度と熱伝導率との関係を示す線図である。
図５は、ガラス短繊維を、ニードルパンチ加工した本発明のグラスウール成形体と、バインダー（フェノール樹脂）を用い、ニードルパンチ加工を施さなかったグラスウール成形体との密度と熱伝導率との関係を示す線図である。
図６は、本発明の第二実施形態によるグラスウール成形体の模式的縦断面図である。
図７は、図６に示すグラスウール成形体の製造装置の一例の略示側面図である。
図８は、本発明の第三実施形態によるグラスウール成形体及びその製造工程を示す模式的縦断面図である。
図９は、本発明の第三実施形態によるグラスウール成形体及び別の製造工程を示す模式的縦断面図である。
図１０は、図９に示すグラスウール成形体の製造装置を模式的に示す。
図１１は、本発明の第四実施形態によるグラスウール成形体の模式的側面図である。
図１２は、図１１に示されるグラスウール成形体の製造装置の模式的側面図である。
好ましい実施の形態
図１に示すごとく、本発明のグラスウール成形体４は、多数のガラス短繊維１の積層体２よりなる。図１に示す成形体４は、１つの層の積層体２よりなるが、本発明は、複数の層の積層体よりなる成形体を含む。積層体２には、バインダーが含まれていない。換言すれば、積層体２を構成するガラス短繊維１には、バインダーが塗布されていない。該積層体２は、ガラス繊維の長さ方向Ｘと直交する方向Ｙにニードルパンチ加工３が施され、ガラス短繊維１は互に絡まり、一体的に成形されてグラスウール成形体４を形成している。本発明においては、該ガラス短繊維１の平均繊維径が３μｍないし７μｍであり、ガラス短繊維１の繊維長が１０ｍｍないし２００ｍｍである。
ガラス短繊維１は、図２に略示したごとく、公知のガラス細繊維化装置８によりガラスから製造される。より詳細には、該硝子細繊化装置８において、ガラス溶融炉６より溶融ガラスが供給される。供給された溶融ガラスは、高温の火炎流５により細繊化され、ガラス短繊維１とされる。この場合において、ガラス短繊維の平均繊維径が３〜７μｍであり、繊維長が１０〜２００ｍｍとなるよう、火炎流５の温度、ガラスの粘度等を調節する。
ガラス短繊維１は、連続移動する集綿ベルト７上に連続的に集綿され、積層体２が形成される。積層体２は、ニードルパンチ加工機９に送られる。ニードルパンチ加工機９には、図３（Ａ）に示す多数のニードル１０が備えられている。これらニードル１０は、ガラス短繊維１の積層体２の厚さＤ以上の長さの区間を往復動される。このニードル１０の往復動によりガラス短繊維１を互に交絡させ、グラスウール成形体４を成形する。バインダー無しでグラスウール成形体４の形態を維持させている。
積層体２の目付量は、例えば１．０８ｋｇ／ｍ２であるが、本発明は、この数値に限定されない。
前記積層体２へのニードルの打ち込み本数は、例えば、積層体２の１ｃｍ２当り１０本であり、加工速度（集綿ベルト７の速度）は、例えば５ｍ／ｍｉｎである。これら条件下で、密度９０ｋｇ／ｍ３のグラスウール成形体を製作することが可能である。
その後は、成形体を、例えばカッターＺで所望長さに切断する。
各ニードル１０は、図３（Ｂ）に示すごとく、針幹１０Ａと多数の刺状切込み１０Ｃとよりなる。多数の刺状切込み１０Ｃは、針幹１０Ａの外周面１０Ｂの全周面に亘り、周方向及び母線方向に間隔を存して形成されている。該刺状切込み１０Ｃの各々は、下向きに突出した尖鋭な三角嘴形状を有す。刺状切込み１０Ｃの各々は、下面１０Ｄと上面１０Ｅとを有し、これら下面１０Ｄ及び上面１０Ｅの各々は、若干上方に反っている。ニードル１０の下動時に下面１０Ｄが前記ガラス短繊維１を下向きに撓曲させ、ニードル１０の上動時に上面１０Ｅがガラス短繊維１を上向きに撓曲させる。刺状切込み１０Ｃは尖鋭な三角嘴形状とされているので、ガラス短繊維１との間の滑りにより、ガラス短繊維１の撓曲度合いが変化する。即ち、ガラス短繊維１の撓曲は均一ではない。従って、ニードル１０の上下動により、積層体２内には、上向き撓曲、下向き撓曲、或はその間の略直線形状のもの等が散在し、従って、ガラス短繊維同士が十分な結合強度を有する。
ニードルパンチ加工機９によるニードル１０の積層体２への打ち込み本数は、５〜４０本／ｃｍ２、好ましくは５〜２０本／ｃｍ２である。打ち込み本数が４０本／ｃｍ２を超えると、グラスウール成形体４の密度は高くなるが、グラスウール成形体４の熱伝導率が大きくなってしまう。逆に５本／ｃｍ２より少なくなるとガラス短繊維同士の絡まりが悪くなり、グラスウール成形体４の引張り強度も小となり、使用に耐えるグラスウール成形体４が得られない。また、グラスウール成形体４の密度が小となり、グラスウール成形体４の熱伝導率も大となる。
前記ガラス短繊維１の平均繊維径は、３μｍないし７μｍであり、各ガラス短繊維の繊維長は、１０ｍｍないし２００ｍｍである。
平均繊維径が３μｍより細くなると、必然的に前記火炎流５による細繊維化時に繊維長が短くなってしまう。従って、ニードルパンチ加工による繊維同士の絡まりが僅少となり、グラスウール成形体４としての保形強度が得られなくなる。更に、ニードルパンチ加工の結果、繊維の配向がＹ方向となり、グラスウール成形体４の熱伝導率が高くなり、断熱効果が悪化する。
平均繊維径が７μｍを超えると、ガラス短繊維１の弾力性がなくなってしまう。従って、ニードルパンチ加工時にガラス短繊維の折損が多く、繊維同士の絡まりも弱くなり、グラスウール成形体４としての必要保形強度を備える成形体４が得られず、更には折損による粉塵も多くなる。
ガラス短繊維１の繊維長が１０ｍｍより短いと、ガラス短繊維同士の絡まりが弱くなり、使用に耐える保形強度のグラスウール成形体４が得られない。前記繊維長が２００ｍｍを超えると、単位体積当りの短繊維本数が減少し、単位体積当りのガラス短繊維量が少なくなる。従って、グラスウール成形体４における繊維の密度分布が不均一となるのみでなく、熱伝導率も高くなる。
通常、ガラス短繊維の、繰返し圧縮試験における粉塵発生率は、０．９〜１．７％重量パーセントである。これに対し、「優れた」ガラス短繊維の粉塵発生率は、上記数値の１／１．５〜１／３である。平均繊維径が３〜７μｍ、繊維長が１０〜２００ｍｍであるガラス短繊維は、正にこの優れたガラス短繊維の範疇に入っている。
図４は、図１に示されたグラスウール成形体４を構成するガラス短繊維１の平均繊維径（μｍ）と、得られたグラスウール成形体４の密度（ｋｇ／ｍ３）及び熱伝導率（Ｗ／ｍ・ｋ）との変化関係を示している。
図４において、曲線Ａは平均繊維径８．５μｍのガラス短繊維よりなるグラスウール成形体、曲線Ｂは平均繊維径２．５μｍのガラス短繊維よりなるグラスウール成形体、曲線Ｃは平均繊維径５．５μｍのガラス短繊維よりなるグラスウール成形体の密度に対応する熱伝導率の変化を示している。
図４において、曲線Ｂに示されるごとく、ガラス短繊維の平均繊維径が２．５μｍと細くなると、曲線Ｃに示される平均繊維径５．５μｍのものより熱伝導率が悪くなる。その理由は、既述のごとく平均繊維径が３μｍより小さくなると、繊維長も短くなり、ニードルパンチ加工による繊維の絡まりが不十分となる。更に、ニードルパンチ加工により、繊維の配向が縦方向（Ｙ方向）、即ちニードルの進退方向になりやすく、熱伝導率が高くなる。
曲線Ａに示されるごとく、ガラス短繊維の平均繊維径が８．５μｍだと、グラスウール成形体の熱伝導率が非常に高くなってしまう。
図５において、曲線Ｃは、図１に示されたグラスウール成形体４（ガラス短繊維の平均繊維径５．５μｍ。バインダー無く積層され、積層体をニードルパンチ加工することにより得られたもの）の密度及び熱伝導率を示す（図４の曲線Ｃと同じ）。曲線Ｅは、平均繊維径５．５μｍのガラス短繊維をフェノール樹脂をバインダーとして接着させることにより得たグラスウール成形体（曲線Ｃの成形体４と同一形状を有す。ニードルパンチ加工されていない。）の密度及び熱伝導率を示す。
図５において、ガラス短繊維の平均繊維径が等しいにも拘らず、ガラス短繊維をバインダーにより結合することにより得られたグラスウール成形体の熱伝導率（曲線Ｅ）に比し、ガラス短繊維をニードルパンチ加工により結合することにより得られたグラスウール成形体４の熱伝導率（曲線Ｃ）が小さい。その理由は、バインダーの付着量分だけ、ニードルパンチ加工品の方が繊維量が多くなり熱伝導率が低下している為と認められる。
本発明の第二実施形態によれば、ガラス短繊維の成形体が、該ガラス短繊維の長さ方向Ｘと直交する方向Ｙにおいて多層構造とされている。そして、第一の層を構成するガラス短繊維の平均繊維径と、第二の層を構成するガラス短繊維の平均繊維径とが異なるものとなっている。本発明は２層に限定されない。また、第一の層を構成するガラス短繊維の平均繊維径と、第三の層を構成するガラス短繊維の平均繊維径とが同じであってもよい。
例えば図６に模式的に示したごとく、厚さＴのグラスウール成形体４が、ガラス繊維の長さ方向Ｘと直交する方向Ｙにおいて、層Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の３層構造とされている。図６に示すグラスウール成形体４においては、層Ｔ１、Ｔ３は平均繊維径６．５μｍ、Ｔ２は平均繊維径４．５μｍとされ、繊維密度が全体で９０ｋｇ／ｍ３、目付量１．０８ｋｇ／ｍ２、厚さＴが１２ｍｍに成形されている。但し、本発明は、これら数値に限定されない。図６に示すグラスウール成形体の熱伝導率は、図１に示すグラスウール成形体４の熱伝導率（図４に示す曲線Ｃ）と殆ど変化は無かった。また、図６に示すグラスウール成形体の表面平滑性、表面硬さは、図１に示すグラスウール成形体４のものより向上していた。
図６に示す本発明の第二実施形態のグラスウール成形体は、図２に示すように、３台のガラス細繊維化装置８により製造することができる。先ず、第１ガラス細繊維化装置１２により、平均繊維径６．５μｍの多数のガラス短繊維を形成して、集綿ベルト７上に集綿して層Ｔ３を形成する。次に、第２ガラス細繊維化装置１３により、平均繊維径４．５μｍの多数のガラス短繊維を形成して、集綿ベルト７上の層３上に層Ｔ２を形成する。次に、第３ガラス細繊維化装置１４により、平均繊維径６．５μｍの多数のガラス短繊維を形成して、集綿ベルト７上の層Ｔ２上に層Ｔ１を形成する。その後、層Ｔ１、層Ｔ２、層Ｔ３よりなる積層体に、図２に示すニードルパンチ加工機９によりニードルパンチ加工を施し、カッターＺにより所定寸法にカットし、グラスウール成形体４が形成される。本発明のグラスウール成形体は、３層の構造に限定されず、ガラス短繊維の平均繊維径は、上記数値に限定されない。
代わりに、本発明の第二実施形態の成形体は、図７に示す方法により製造しても良い。先ず、前記各層Ｔ１、Ｔ２及びＴ３の各グラスウールマットを、各別に図２に示す個々に独立したガラス細繊維化装置８で作成する。これらをそれぞれ独立したロール１４、１５、１６にロール巻きしておく。図７に示すごとく、ロール１４から層Ｔ３のグラスウールマットを引き出し、その上にロール１５から層Ｔ２のグラスウールマットを引き出して層Ｔ３のグラスウールマットの上に重ね、更にロール１６から層Ｔ１のグラスウールマットを引き出して前記層Ｔ２のグラスウールマットの上に重ねることにより、積層体を形成する。その後、ニードルパンチ加工機する。
図４に示されるごとく、本発明の成形体は、いずれも密度９０ｋｇ／ｍ３近傍に熱伝導率の最小値を有し、密度が９０ｋｇ／ｍ３を超えて大きくなるに従い熱伝導率が増大する。然し密度が大となるに従い、成形体の表面の硬さ、表面平滑性は向上する。このため、密度が９０ｋｇ／ｍ３近傍のグラスウールマット（積層体）と、密度が９０ｋｇ／ｍ３超のグラスウールマット（積層体）とを組み合せることにより、熱伝導率が低く、しかも表面の硬さ、平滑性が優れた成形体が得られる。
本発明の第三実施形態によれば、前記成形体が、該ガラス短繊維の長さ方向（Ｘ）と直交する方向（Ｙ）において多層構造とされている。そして、第一の層の密度と、第二の層の密度とが異なるものとなっている。本発明は、２層に限定されない。また、第一の層の密度と、第三の層の密度とが同じであってもよい。
図８は、本発明の第三実施形態の成形体及びその製造方法を模式的に現している。第三実施形態による成形体は、高さＨ２の上層部と、高さＨ３の下層部とよりなる。先ず、上述の方法により、厚さＨの積層体１８（例えば目付量１．０８ｋｇ／ｍ２、密度９０ｋｇ／ｍ３）を用意する。次に、この積層体１８の上層部の厚さＨ１の部分のみをニードル１０によりニードルパンチ加工を施し、ニードルパンチ加工された部分を厚さＨ２に圧縮し、上層部の密度を１００ｋｇ／ｍ３とする。一方、下層部の厚さＨ３の部分は、密度９０ｋｇ／ｍ３である。下層部（厚さＨ３、密度９０ｋｇ／ｍ３）は、最小の熱伝導率を有し、上層部（厚さＨ２）は、高密度であって、表面が硬く、平滑性を有する。
図８に示す方法ではニードルパンチ加工により積層密度を異ならせたが、代わりに、図２に示した公知の複数のガラス細繊維化装置８を用い、積層密度の異なる複数のガラス短繊維の積層体を集綿ベルト７上に積層した後、ニードルパンチ加工により一体化させてもよい。この場合、密度の大きいものを最上に配置することが好ましい。
本発明の第三実施形態の成形体は、更に別の方法により製造することができる。図９は、その製造方法及び積層体を模式的に示す。先ず、上述の方法により、厚さＨ４の積層体１８Ａを製造する。該積層体１８Ａのうち、上面から厚さＨ５の部分を、上方からニードル１０Ａによってニードルパンチ加工し厚さＨ６に圧縮して、上層部を形成する。また、該積層体１８Ａのうち、下面から厚さＨ７の部分を、下方からニードル１０Ｂによってニードルパンチ加工し厚さＨ８に圧縮して、下層部を形成する。上層部及び下層部は圧縮されているので、上層部及び下層部の密度は、積層体１８Ａの密度よりも大きくなる。積層体１８Ａのうち、中間の厚さＨ９の部分には、ニードルパンチ加工を施さず、中間層とする。中間層の密度は、積層体１８Ａと同一である。上層部及び下層部の密度が大きいので、成形体は保形可能である。更に、上層部及び下層部のニードルパンチ加工により中間層が圧縮されることも影響するものと思われる。但し、図９に示す実施例の場合、中間層の厚さ（Ｈ９）を、成形体全体の厚さ（Ｈ６＋Ｈ９＋Ｈ８）の４割以下とすることが好ましい。
図９に示す三層構造のグラスウール成形体４Ａは、図１０に示すごとく、ニードルパンチ加工機９のニードル１０Ａ（図９）により、上方より上層部のみをニードルパンチ加工し、ニードルパンチ加工機２４のニードル１０Ｂ（図９）により、下方より下層部のみをニードルパンチ加工することにより容易に製造することができる。即ち、ニードルパンチ加工機９のニードルの動く距離を変え、ニードルパンチ加工機２４を追加する以外は、図２に示す装置と同一構造の装置で実施できる。
グラスウール成形体は、通常、六面体である。該グラスウール成形体の少なくとも一つの表面には、無機系接着剤よりなる硬化層を形成してもよい。図１１に示すごとく、グラスウール成形体１９の少なくとも一つの表面、図示例ではグラスウール成形体１９の上面２０に接着剤の硬化層２１が形成されている。硬化層２１が形成されているので、グラスウール成形体の上面の硬さ、平滑性が向上し、施工時のハンドリング性の向上、遮水性、防湿性の向上を図ることができる。
使用する接着剤としては、リン酸アルミニウム、スルファミン酸アルミニウム、硫酸アルミニウム等の無機系接着剤が挙げられる。このような無機系接着剤を用いることにより、４００℃以上の高温に耐える耐熱性をグラスウール成形体に付与することができる。
上述の接着剤の塗布量は５〜６０ｇ／ｍ２好ましくは５〜３０ｇ／ｍ２である。
６０ｇ／ｍ２以上ではコストアップを招くのみでなく熱伝導率が大となる欠点があり、逆に５ｇ／ｍ２未満では、表面の平滑性、表面硬さの向上を図る目的を十分に達成できない。
上述の接着剤の積層体への塗着、硬化は、ニードルパンチ加工の後に行う。図２に示される製造方法においては、ニードルパンチ加工機９とカッターＺとの間で、接着剤の塗着及び硬化が行われる。図７に示す製造方法においては、ニードルパンチ加工機９の加工の直後に、図１２に示すごとく、塗着装置２２（例えば、接着剤の噴射装置）、塗着された接着剤の乾燥硬化装置２３が配設される。
前述の接着剤の塗着は、スプレー或はロールコーター等、任意の公知手段を用いることができる。
接着剤の乾燥硬化装置としては、熱ロール装置、熱板装置等任意の公知手段を用いることができる。グラスウール成形体４の表面の硬化、平滑化を行うことができるので、成形体４の表面に接触して加圧し及び／又は加熱する手段が好ましい。
前記加熱温度は２００℃〜５５０℃、好ましくは２５０℃〜５００℃である。２００℃より低温では接着剤の硬化が不完全となり強固な硬化層が形成されず、また繊維が加熱用の熱ロールや熱板に付着する欠点が生ずる。５５０℃を超えると接着強度の低下とか、繊維及び接着剤が脆弱化するという欠点が発生する。
上述のグラスウール成形体４は、７０〜１１０ｋｇ／ｍ３の密度を有することが好ましい。
ガラス短繊維の積層体をニードルパンチ加工することにより得られたグラスウール成形体４においては、図４に示したように、密度が９０ｋｇ／ｍ３の近傍において熱伝導率が最小になる。密度が９０ｋｇ／ｍ３を超えると、成形品の表面の平滑性、硬さ、引張り強度耐熱性等が向上する。従って、グラスウール成形体の適用される地域的環境、作業環境或は予算等に応じ、前記７０〜１１０ｋｇ／ｍ３の範囲であれば、要求される諸条件に適合したグラスウール成形体を提供できる。
上述のように、平均繊維径が３μｍないし７μｍであり、繊維長が１０ｍｍないし２００ｍｍであるガラス短繊維の積層体であって、バインダーを含まないものを供給し、該積層体を、ガラス短繊維の長さ方向と直交する方向にニードルパンチ加工することにより、グラスウール成形体を成形することができる。そして、表面に無機系接着剤よりなる硬化層を有する場合には、該グラスウール成形体の少なくとも一つの表面に無機系接着剤を塗布し、塗布された無機系接着剤を加熱硬化する。このような方法によれば、公知のガラス細繊維化装置８を用いることができ、広い選択の自由度の下で製造することができる。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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