(57)【要約】圧力成形を用いた無機繊維材からなる製品の成形方法である。一局面では、製品を成形するための方法であって、方法は、無機質繊維と無機質バインダを備える成形組成物を提供することと、成形組成物を製品へ圧力成形することとを有する。別の局面では、方法は、無機質繊維とバインダを備える成形組成物を提供することと、成形組成物を製品へ圧力成形することとを有し、成形製品の重量比の少なくとも７５％が無機質材である。いくつかの実施の形態では、硬化バインダは、熱による顕著な劣化なしに少なくとも６００°Ｆの温度に耐えることができる。また、係る方法を用いて作成される製品と、製品を圧力成形する際に用いられる成形組成物も含まれている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を成形するための方法であって、以下を有する：
無機繊維と無機バインダを備える成形組成物を供給すること；および
前記成形組成物を前記製品へ圧縮成形すること。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記成形組成物が、無機繊維と、無機バインダと、キャリア溶剤とを備える。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記無機繊維が、ガラス繊維、セラミック繊維、耐火繊維、耐火セラミック繊維、鉱物繊維、または、それらの混合物である。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、
前記無機繊維が砕いたガラス繊維を備える。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記バインダが、シリカ、ナトリウム、カルシウムおよびマグネシウム基のバインダ、または、それらの混合物を備える。
【請求項６】
請求項４に記載の方法であって、
前記バインダがコロイド状シリカを備える。
【請求項７】
請求項２に記載の方法であって、
前記キャリア溶剤が水を備える。
【請求項８】
請求項２に記載の方法であって、
前記成形用組成物が、全組成物の重量比２０から３５％の範囲の水分を有する。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記成形組成物が、全組成物の重量比２５から２７％の範囲の水分を有する。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記セラミック繊維製品が、暖炉組立体、グリル組立体、キャンプファイヤー組立体、または、バーナー組立体に用いられる製品である。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
前記セラミック繊維製品が、暖炉用燃焼室、暖炉ボックス、暖炉扉、暖炉周辺物、暖炉丸太、暖炉バーナー、または、暖炉耐火材である。
【請求項１２】
製品を成形するための方法であって、以下を有する：
無機繊維とバインダを備える成形組成物を供給すること；および、
前記成形組成物を製品へ圧縮成形することであって、成形製品の重量比の少なくとも７５％が無機材である。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記成形製品の重量比の少なくとも９０％が無機材である。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、
前記成形製品の重量比の少なくとも９５％が無機材である。
【請求項１５】
製品を成形するための方法であって、以下を有する：
無機繊維とバインダを備える成形組成物を供給すること；
バインダが硬化するように前記成形組成物を前記製品へ圧縮成形すること；および、
前記硬化バインダは、熱による顕著な劣化や悪化なしに少なくとも６００°Ｆの温度に耐えることができる。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、
前記硬化バインダは、熱による顕著な劣化や悪化なしに少なくとも８００°Ｆの温度に耐えることができる。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、
前記バインダが無機バインダを備える。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法であって、
前記製品が、暖炉用燃焼室、暖炉ボックス、暖炉扉、暖炉周辺物、暖炉丸太、暖炉バーナー、または、暖炉耐火材である。
【請求項１９】
製品を成形するための方法であって、以下を有する：
無機繊維とバインダを備える成形組成物を供給すること；
前記成形組成物を前記製品へ圧縮成形すること；および、
前記製品は、熱による顕著な劣化や悪化なしに少なくとも６００°Ｆの温度に耐えることができる。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
前記製品は、熱による顕著な劣化や悪化なしに少なくとも８００°Ｆの温度に耐えることができる。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、
前記製品が、暖炉用燃焼室、暖炉ボックス、暖炉扉、暖炉周辺物、暖炉丸太、暖炉バーナー、または、暖炉耐火材である。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法であって、
前記バインダが無機バインダを備える。
【請求項２３】
請求項１に記載の圧縮成形方法により作成される製品。
【請求項２４】
請求項１２に記載の圧縮成形方法により作成される製品。
【請求項２５】
請求項１５に記載の圧縮成形方法により作成される製品。
【請求項２６】
請求項１９に記載の圧縮成形方法により作成される製品。
【請求項２７】
少なくとも３つのパネルを含む一体型燃焼室エンクロージャを備える製品であって、前記製品は、圧縮成形される。
【請求項２８】
少なくとも３つのパネルを含む一体型ファイヤボックスを備える製品であって、前記製品は、圧縮成形される。
【請求項２９】
一体型ガスバーナーパネルを備える製品であって、前記製品は、圧縮成形される。
【請求項３０】
製品を圧縮成形するのに用いる成形組成物であって、以下を備える：
重量比２５％以下の範囲の無機繊維；
重量比１０から４０％の範囲のバインダ；
重量比１５から４５％の範囲のキャリア溶剤；および、
重量比０から７０％の範囲の追加添加剤。
【請求項３１】
請求項３０に記載の組成物であって、
前記バインダが無機バインダである。
【請求項３２】
請求項３０に記載の組成物であって、
前記追加の添加剤が、無機充填材を含み、前記無機充填材が、全組成物の重量比１５から７０％の範囲にある。
【請求項３３】
請求項３０に記載の組成物であって、
前記追加の添加剤が、有機ポリマーを含み、前記有機ポリマーが、全組成物の重量比０．１から０．５％の範囲にある。
【請求項３４】
請求項３３に記載の組成物であって、
前記有機ポリマーが、アクリルポリマーである。
【請求項３５】
請求項３３に記載の組成物であって、
前記有機ポリマーが、成形シックナ―として働き、成形時に前記組成物が形状を保つことを助ける。
【請求項３６】
請求項３０に記載の組成物であって、
前記キャリア溶剤が水である。
【請求項３７】
請求項３６に記載の組成物であって、
前記組成物が、全組成物の重量比２０から３５％の範囲の水分を有する。
【請求項３８】
請求項３７に記載の組成物であって、
前記組成物が、全組成物の重量比２３から３０％の範囲の水分を有する。
【請求項３９】
請求項３８に記載の組成物であって、
前記組成物が、全組成物の重量比２５から２７％の範囲の水分を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
米国企業HON Technology Inc.の名のもと、２００２年１月１７日、米国を除く全ての国を指定した。
【０００２】
本発明は一般に圧縮成形方法および圧縮成形を用いて作成される製品に関する。また、本発明は一般に係る圧縮成形方法および圧縮成形製品に用いられる無機繊維を含む成形組成物に関する。より詳しくは、本発明は無機繊維からなる製品を成形するための無機繊維マトリックスの圧縮成形に関する。
【背景技術】
【０００３】
セラミックまたは耐火繊維からなる真空成形製品は公知である。例えば、砕いた乾燥セラミック繊維を水や様々な充填材と混ぜてスラリーを形成し、次いで、スラリーを砕かれたセラミック繊維から主になる様々な製品に真空成形することは公知である。係る製品はしばしば高温環境で用いられ、製品の分解や変形なしに高温に耐えることができる。例えば、暖炉ボックスと人工の暖炉丸太が、こうした真空成形技術を用いて製造されている。
【０００４】
セラミック繊維製品を形成する真空成形技術はとても有用であるが、真空成形に関連しないセラミック繊維製品の別の形成方法を提供することが好ましい。真空成形技術は、遅く、汚く、比較的複雑になりがちである。加えて、真空成形技術を用いて製造されて形成されたものよりも、強度、寸法安定性、および温度伝導特性が増したセラミック繊維製品を提供することが望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、圧縮成形を用いる無機繊維材料からなる製品の形成方法を提供する。無機繊維製品を形成する圧縮成形の使用は、係る製品を作成する真空成形技術とは、はっきりと異なる。加えて、少なくともいくつかの実施の形態において、無機繊維製品を形成する圧縮成形の使用は、真空成形技術に勝る改善を提供し、いくつかの実施の形態において、好ましい強度と一体性を持つ無機繊維製品を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一局面では、本発明は製品の形成方法に向けられ、方法は、無機繊維と無機バインダを備える成形組成物を供給することと、前記成形組成物を前記製品へ圧縮成形することとを含む。
【０００７】
別の局面では、本発明は製品の形成方法に向けられ、方法は、無機繊維とバインダを備える成形組成物を供給することと、前記成形組成物を前記製品へ圧縮成形することを含み、成形製品の重量比の少なくとも７５％が無機材である。
【０００８】
別の局面では、本発明は製品の形成方法に向けられ、方法は、無機繊維とバインダを備える成形組成物を供給することと、前記バインダが硬化するように前記成形組成物を前記製品へ圧縮成形することとを含み、前記硬化バインダは、熱による顕著な劣化や悪化なしに少なくとも６００°Ｆの温度に耐えることができる。
【０００９】
別の局面では、本発明は製品の形成方法に向けられ、方法は、無機繊維とバインダを備える成形組成物を供給することと、前記成形組成物を前記製品へ圧縮成形することとを含み、前記製品は、熱による顕著な劣化や悪化なしに少なくとも６００°Ｆの温度に耐えることができる。
【００１０】
別の局面では、本発明は係る方法の使用により作成される製品に向けられる。
【００１１】
別の局面では、本発明は製品の圧縮成形に使用される成形組成物に向けられる。
【００１２】
いくつかの好ましい実施の形態において、圧縮成形無機繊維製品は、高温環境での使用を想定している。例えば、いくつかの実施の形態は、暖炉組立体、グリル組立体、キャンプファイヤー組立体、バーナー組立体等の構成要素としての使用を企図している。係る製品の例には、暖炉ボックス、エンクロージャ、燃焼室、暖炉扉、丸太や丸太セット、バーナー、および耐火材を含んでいる。しかしながら、当該技術に精通する者が理解するように、本発明の特定の実施の形態が本発明の好ましい実施の形態の記載により例示されているが、本発明は係る実施の形態により限定されるものではない。本発明は、広く様々な用途と産業用および所望の形と大きさからなる無機繊維製品を作成するよう企図している。本発明のこれらおよび他の変更は、本発明の特定の実施の形態を参照して以下の記載を見れば、当該技術に精通する者には理解されるであろう。
【発明の実施するための好ましい形態】
【００１３】
本発明は、無機繊維を含むマトリックスを有用な製品に成形するための圧縮成形技術の使用に関する。実施の形態において、本発明の方法は一般に、無機繊維とバインダを含む成形組成物を提供することと、成形組成物を製品へ圧縮成形することとを含んでいる。
【００１４】
−圧縮成形−
係る成形のひとつの実施の形態の第１ステップとして、成形組成物を提供することがある。成形組成物は一般に、無機繊維、バインダ、キャリア溶剤、および付属の添加剤を含む。以下に成形組成物のいくつかの実施の形態を、より詳細に記載する。
【００１５】
次のステップは成形組成物の圧縮成形を必要とする。本明細書中で用いられる圧縮成形は一般に、熱せられた型とその型により生じる圧縮圧力を用いて、成形用組成物を所望の形状に形成する。多くの圧力成形技術が用いられても良い。例えば、いくつかの実施の形態では、型は複数のはめ込みダイを備え、いくつかの実施の形態では、例えば互いにかみ合い、単数または複数の型空洞を形成するオスとメスの１対のダイを備える。いくつかの実施の形態では、ダイは成形を行うのに十分な圧縮圧力をダイにもたらすように設計された装置に装着される。別の実施の形態では、ダイの重量が成形を行うのに十分な圧縮圧力をダイにもたらすことができるよう企図されている。ダイは普通には、あらかじめ成形温度に熱せられ、無機繊維を含む測定された量の成形用組成物が熱せられた型に置かれる。いくつかの実施の形態では、型が開位置の時に、成形用組成物が熱せられた型に置かれる。次いで、型は閉じられ、成形用組成物は、型を閉じることにより加えられる圧力により型の空洞を埋める。継続加熱が、少なくとも部分的に、比較的短時間に成形用組成物を硬化し、いくつかの実施の形態では数分で成形製品が形状を保つ。次いで、圧力が解放され、ダイが分割され、成形製品が型から取出される。
【００１６】
圧縮成形のいくつかの実施の形態では、成形用組成物が型の閉位置の時に適切な射出技術を用いて、ひとつ以上の射出口を介して熱せられた型に射出されることは言うまでもない。成形用組成物は、射出過程の圧力と閉じた成形ダイの圧縮により、型の空洞を埋め、所望の形状に形成される。従って、本明細書で用いたように、「圧縮成形」という用語は、射出技術を含む全ての種類の公知の圧縮成形を用いた実施の形態を含む意図があることは言うまでもない。
【００１７】
図１０から図１２を参照して、無機繊維を含む成形用組成物の圧縮成形の特定の一実施の形態を記載する。
【００１８】
図１０に関して、成形すべき製品の所望の形状の型空洞１２６を共に画成する上部ダイ１２２と下部ダイ１２４を含む開位置の圧縮型１２０の断面が示される。図に示す実施の形態では、成形される製品は、例えばガス暖炉組立体の燃焼室等の暖炉組立体に用いられる一体型燃焼室である。型空洞１２６は、上面１３５と下面１３６を含む。普通には、型の表面１３５と１３６は硬化され、高度に磨かれる。型は、成形過程が完了した時に製品を取り除くのを助けるために、業界で公知のイジェクトピン（図示せず）や他の構造を含んでいても良い。ダイは、例えば垂直油圧プレス等のプレス１４４の圧盤１４０と１４２上に設置される。プレス１４４は型１２０を開閉するよう作動し、普通には成形に必要な圧縮圧力を生じることができる。
【００１９】
前記ダイ１２２と１２４は所定の成形温度にあらかじめ熱せられる。いくつかの実施の形態では、成形温度は、４００°Ｆを超え、好ましくは４２５°Ｆから４７５°Ｆまたは４４０°Ｆから４６０°Ｆの範囲内で、より好ましくは約４５０°Ｆである。いくつかの実施の形態では、ダイ１２２と１２４は熱せられた圧盤１４０と１４２を用いてあらかじめ熱せられ、熱は圧盤１４０と１４２からダイ１２２と１２４に伝わる。
【００２０】
次いで、無機繊維１５０を含む成形組成物が下側ダイ１２２に投入され、プレス１４４が作動されて型１２０を閉じる。（図１１）。型１２０が閉じるにつれ、所望の成形を達成するための適量の圧縮成形圧力が加えられる。当該技術に精通する者には理解されるように、成形に必要な圧力の量は、例えば成形される製品の大きさと複雑さ、用いられる成形組成物に特定の特性、および他の係るパラメータの様々な変化による。いくつかの実施の形態では、５０トンまでの圧縮圧力が加えられる。他の実施の形態では、１から２０トンの範囲の、または３から１０トンの範囲の圧縮圧力が加えられる。
【００２１】
成形組成物１５０は、型１２０を閉じることで加えられる圧力により、型の空洞を埋め、型空洞の形状に形成される。型内の組成物の継続加熱が、少なくとも部分的に、比較的短時間に成形用組成物を硬化し、いくつかの実施の形態では数分で成形製品が形状を保つ。必要な時間は、部品の大きさと形状、用いられる成形組成物に特定の特性、および他の係るパラメータにより変化する。
【００２２】
図１２に関して、プレスが作動されて、ダイ１２２と１２４を分割し、成形された製品１５１が型１２０から取りだされる。成形過程が完了して、成形された製品が型から取りだされた後で、更に空気乾燥か、場合によってはオーブン乾燥か炎で乾燥させられても良い。しかしながら、いくつかの実施の形態では、所望の乾燥を達成するよう長時間、熱せられた型内に保つことで製品を乾燥しても良い。
【００２３】
例えば成形燃焼室等の大きな製品において、型から取りだされた後で、３５０°Ｆから１８００°Ｆの範囲内で、より好ましくは６５０°Ｆから７５０°Ｆの範囲内で、全ての残った過度のキャリア溶剤、例えば水を成形組成物から無くすのに十分な時間、追加の乾燥がオーブン乾燥により行われても良い。乾燥時間は、乾燥に用いられる方法と形成される製品に大きく依存する。
【００２４】
乾燥後に、必要であれば、製品は最終的に好ましい形状にトリムまたは加工され、所望の通りに着色されても良い。
【００２５】
−成形組成物配合−
成形組成物は一般に、無機繊維、バインダ、キャリア溶剤、および付属の添加剤を含む。
【００２６】
無機繊維は一般に、ひとつ以上の無機材からなる繊維とされる。無機繊維の例には、ガラス繊維、セラミック繊維、耐火繊維、耐火セラミック繊維（ＲＣＦ）、鉱物繊維等の他の同様な繊維やそれらの混合物を含む。係る繊維は例えば、ステープル繊維、スパン繊維、連続繊維、集合繊維、単繊維や羊毛繊維等やそれらの混合物を含んでいる。加えて、繊維は、多用な形態、例えば、結晶、多結晶等や、それらの混合物を含んでいる。耐火セラミック繊維（ＲＣＦ）は、繊維性ガラスや鉱物ウールと共に、一般に合成ガラス繊維（ＳＶＦ）と呼ばれる人工材にしばしば分類される。これら全ての製品は、制御された状態で溶融原材料から作成される。
【００２７】
いくつかの実施の形態では、繊維は砕いた繊維ガラス、アルミナ二酸化ケイ素ＲＣＦや、それらの混合物から選ばれる。いくつかの実施の形態では、特に高温下で使用されるものについて、高温に耐える繊維を用いることが望まれる。例えば、係る実施の形態では、熱による顕著な劣化や悪化なしに、少なくとも８００°Ｆに、より好ましくは少なくとも１０００°Ｆに、より好ましくは少なくとも１２００°Ｆに、より好ましくは少なくとも１３００°Ｆに耐える繊維を用いることが望まれる。
【００２８】
無機繊維の大きさは、成形される製品や、成形組成物や完成品に望まれる特性、特質等の、多くの変化するものにより変わる。いくつかの実施の形態では、繊維の長さは１６分の１インチ未満から２インチの、好ましくは１６分の１インチから１インチの、より好ましくは８分の１インチから２分の１インチの範囲内である。いくつかの実施の形態では、繊維の直径は１ミクロンから３０ミクロンの範囲、好ましくは４ミクロンから９ミクロンの範囲、より好ましくは５ミクロンから７ミクロンの範囲内である。
【００２９】
繊維は構成物の主成分となり、例えば、いくつかの想定される実施の形態では、構成物の８０％以上を占める。しかしながら、いくつかの実施の形態では、相当量の充填材、例えば無機充填材が用いられ、それによって無機繊維の必要な割合を減らしても良い。
【００３０】
使用されるバインダは、成形過程中に硬化されると成形組成物の成分を結合する働きをする。バインダは公知の無機または有機バインダかそれらの混合物を含む。バインダの例では、シリカ、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム基バインダ等、またはそれらの混合物を含む。他の例として、ポリマー材、石油留出物、ポリエチレン酸化物等、またはそれらの混合物を含む。いくつかの実施の形態では、バインダは、含水性、無水性、結晶、または非結晶である。いくつかの実施の形態では、成形組成物内のバインダは、分散物、エマルジョン、スラリー、またはキャリア溶剤の溶液である。
【００３１】
いくつかの実施の形態では、特に高温下で使用されるものについて、高温に耐えるバインダを用いることが好ましい。例えば、係る実施の形態では、熱による顕著な劣化や悪化なしに、少なくとも６００°Ｆに、または少なくとも８００°Ｆに、または少なくとも１０００°Ｆに、または少なくとも１２００°Ｆに、より好ましくは少なくとも１３００°Ｆに耐えるバインダを用いることが好ましい。好ましいバインダは非結晶シリカを含む。
【００３２】
キャリア溶剤は、普通には残りの成分と共に、分散物、エマルジョン、スラリーや溶液を作る働きをする。成形用組成物はスラリーの形態が好ましい。いくつかの実施の形態では、キャリア溶剤は焼失し、または成形過程の熱で逃げ、完成した成形製品には、ほとんどまたは全く残らない。ほとんどの実施の形態に好ましいキャリア溶剤は水である。少なくともいくつかの実施の形態では、成形組成物は、好ましくは水を主要キャリア溶剤として含む。組成物は、全組成物の重量比で好ましくは２０から３５％の、より好ましくは２３から３０％の、最も好ましくは２５から２７％の範囲内の水分を有する。
【００３３】
追加の添加剤は、成形組成物または最終成形製品に所望の特性を与えるために、成形組成物内に任意に含めて良い。例えば、組成物の成分のエマルジョンや分散物を高めたり、組成物の成形性を高めたり、成形製品の外観や物理的特性を高めるために添加剤を含めても良い。添加剤の例には、無機または有機充填材、界面活性剤、希釈材、シックナー、溶剤、染料や着色料、または他の外観向上材料等、またはそれらの混合物を含む。
【００３４】
充填材は、例えば組成物の体積を増し、無機繊維の必要量を減らすために用いることができる。加えて、最終成形製品に所望の特性を加えるために充填材を含めても良い。充填材の例は、組成物の他の成分と互換性のある無機または有機充填材を含む。好ましい充填材は無機充填材、例えば、アルミナ二酸化ケイ素や結晶シリカ等のようなシリカ複合物を含む。無機充填材の他の例としてセラミックマイクロスフィア等がある。
【００３５】
いくつかの実施の形態では、好ましいエマルジョンまたは、分散剤の例は、石油留出物、水素化ライトである。この材料はまた、配合物中のキャリアとしても働く。ノニルフェノール・ポリエチレン酸化物は界面活性剤としても働く分散物または、エマルジョン剤の別の例である。
【００３６】
いくつかの実施の形態では、アクリルポリマー等の有機ポリマーが組成物に加えられ、分散剤として、また成形シックナ―としても働き、成形時に組成物が形を保つのを助ける。普通には、この種の材料は成形過程で焼失される。有機ポリマーは、組成物中に全組成物の重量比で約０．１から約５％の範囲内で、より好ましくは０．１から１％の範囲内で、より好ましくは０．１から０．５％の範囲内で存在していても良い。これらの、または多くの他の添加剤が本発明の実施の形態に用いられることは企図されている。
【００３７】
本発明の実施の形態の成形用組成物の基本成分の代表的成分比の例は、表１から見出すことができ、ここで、成分の全組成物の重量に対する重量比をパーセントで表わす。
【００３８】
【表１】
2004525055.tif 000002
【００３９】
成形用組成物のいくつかの実施の形態は、表２に見出されるような基本成分の成分比を備え、全組成物の重量に対する成分の重量比をパーセントで表わす。
【００４０】
【表２】
2004525055.tif 000003
【００４１】
いくつかの実施の形態では、成形組成物は、無機繊維と、水溶液の形態で追加添加剤を含むバインダを有する充填材とを混合することで作られる。繊維を組み合わせた後、充填材とバインダ溶剤が一緒に混合され、繊維が完全にバインダを吸着するよう攪拌される。混合と攪拌の後、用いられる混合物が圧縮型を満たすことのできる粘度のスラリーまたはペーストが形成され、圧縮成形に準備される。
【００４２】
成形組成物のひとつの特定の実施例は、表３に見出されるような基本成分の成分比を備え、全組成物の重量に対する成分の重量比をパーセントで表わす。
【００４３】
【表３】
2004525055.tif 000004
【００４４】
成形組成物の別の特定の実施例は、表４に見出されるような基本成分の成分比を備え、全組成物の重量に対する成分の重量比をパーセントで表わす。
【００４５】
【表４】
2004525055.tif 000005
【００４６】
ひとつの好ましいセラミック繊維の成形用スラリーは、商品名がTHERMOSEAL成形用Ｐ２４４で、ワシントン州シアトルのMid-Mountain Materials Incorporatedから市販されている。別の好ましいセラミック繊維の成形用スラリーは、商品名がTHERMOSEAL成形用Ｐ２５４で、ワシントン州シアトルのMid-Mountain Materials Incorporatedから市販されている。
【００４７】
いくつかの実施の形態では、成形組成物や完成品は主に無機材からなる。例えば、いくつかの実施の形態では、成形組成物や完成品は少なくとも重量比７５％の無機材を含み、また、他の実施の形態では、少なくとも重量比９０％の無機材を含み、また更に別の実施の形態では、少なくとも重量比９５％の、ときには少なくとも重量比９９％の無機材を含む。いくつかの実施の形態では、成形組成物は成形前に無機材と有機材の混合物を含むが、有機材のかなりの部分は、焼失したり、成形過程中に逃げ、最終圧縮成形製品は主に無機材からなるようになる。いくつかの実施の形態では、特に高温環境で使用されるものは、最終圧縮成形製品が高温に耐える材料を備えることが好ましい。例えば、係る実施の形態では、最終製品に成形される時に、熱による顕著な劣化や悪化なしに、少なくとも６００°Ｆに、または少なくとも８００°Ｆに、または少なくとも１０００°Ｆに、または少なくとも１２００°Ｆに、より好ましくは少なくとも１３００°Ｆに耐える繊維、バインダ、または充填材等の他の任意の成分を用いることが望まれる。
【００４８】
−燃焼室エンクロージャ−
図１Ａ、図１Ｂ、および図２から図９は、本発明に基づき成形された圧縮成形製品の実施の形態を示す。特に、暖炉、例えばガス暖炉に用いるための圧縮成形一体型の燃焼室エンクロージャ２５１を示す。前記燃焼室エンクロージャ２５１は外面２５４と内面２５６を画成する。前記燃焼室エンクロージャは、底部パネル２５８、側面パネル２６０と２６２、上部パネル２６４、および背面パネル２６５を有する。任意に、燃焼室エンクロージャ２５１に圧縮成形過程中にひとつ以上のパネルを貫通するひとつ以上の穴を開けることができる。代替として、成形過程後に、ひとつ以上のパネルを貫通するひとつ以上の穴を形成しても良い。
【００４９】
ひとつの実施の形態では、図１Ａ、図１Ｂ、および図２から図９に示されるように、上部パネル２６４には、例えば燃焼物質を排出するための開口２６８が画成され、背面パネル２６５には、例えば燃焼室２５１に空気やガスを供給するための開口２７０が画成され、底部パネル２５８には、例えば燃焼室に空気やガスを供給するための開口２７２が画成される。本実施の形態では、開口２６８と開口２７２は成形作業後に燃焼室に形成される一方で、開口２７０は成形過程中に燃焼室に形成された。燃焼室エンクロージャ２５１は、例えば燃焼室エンクロージャ２５１と燃焼室エンクロージャが最終的に挿入される構造との間に空間を提供するよう外面２５４上に凸部２７４を含んでいる。
【００５０】
燃焼室エンクロージャ２５１は、少なくとも内面２５６の一部に形成される石細工デザイン２７６等のデザインを含んでいても良い。例えば、図２は、燃焼室エンクロージャの背面パネル２６５と側面パネル２６０と２６２上にレンガを真似たデザイン２７６を示している。石細工デザインは、底部パネル２５８と上部パネル２６４内に形成されても良い。他の石細工デザインは、石やコンクリートを含むが、それに制限されるものではない。代替として、前記燃焼室エンクロージャは、石細工デザインなしでも他のデザインを形成しても良い。
【００５１】
−バーナーパネル−
図１３から図１５に、本発明に基づき成形できる製品の別の実施の形態を示す。特に、圧縮成形一体型のガスバーナーパネル３５１を示す。一体型のガスバーナーパネル３５１は、上面３５４と底面３５６を有する。上面３５４は、上側凸部３６０と下側部３６２を画成する。上側凸部３６０は、例えば図１４および図１５に示すひとつ以上の隆起領域３７４と３７６により画成される。隆起領域３７４と３７６は、いくつかの丸形、四辺形、三日月形の形状を含むが、これに制限されるわけではない一般的な形状、または他の全ての所望の形状に形成されても良い。例えば図１３から図１５は、不規則形状の領域を含むほぼ四辺形の隆起領域を示す。任意に、隆起領域が丸太を模倣したバーナーパネルの上部面に輪郭と細部を有する少なくともひとつの組立式の丸太に形成される。
【００５２】
底面３５６は、隆起領域３７４と３７６の少なくともひとつの下に少なくともひとつの空洞３６４を画成する。図１４と図１５に示すように、少なくともひとつの空洞３６４は、上面３５４の少なくとも一部の上に伸びる。いくつかの実施の形態では、底面３５６は、各隆起領域３６６の下に空洞３６４を画成する。他の実施の形態では、上面３５４の上に伸びる空洞を含まない隆起領域があっても良い。バーナーパネル３５１は、図１Ａ、図１Ｂ、および図２から図９に示す燃焼室エンクロージャ等の燃焼室エンクロージャの底部パネルとして形成されても良い。
【００５３】
バーナーパネル３５１が、ひとつ以上の開口、例えば圧縮成形過程にバーナーパネル３５１に形成されるバーナー開口を任意に画成できる。代替として、ひとつ以上の開口が、成形過程後に、バーナーパネルに形成されても良い。
【００５４】
バーナーパネル３５１はまた、例えば上面の下部の一部に石細工デザイン３７０を含んでいても良い。例えば、図１３は下部の一部のレンガを真似たデザインを示す。他の石細工デザインは、石やコンクリートを含むが、それに制限されるものではない。代替として、前記バーナーパネルは、石細工デザインなしでも他のデザインを形成しても良い。
【００５５】
暖炉やバーナーの用途に使用される本発明の複数の特定の実施例を検討してきたが、本発明は、所望の形と大きさの広く様々な製品の使用と形成のため、および、広く様々な適用と産業のために用いるためのものであることは、当該技術に精通する者には理解されるであろう。
【００５６】
暖炉やバーナー産業で企図される更なる構造例として、密閉式、ユニバーサル、Ｂ型、２重密閉式、燃焼室側面パネルとしての２または３のガラスパネルを有する多側面ユニット用の圧縮成形燃焼室エンクロージャやバーナー、暖炉、燃焼ユニット、ストーブまたは挿入物が企図されている。本発明の圧縮成形方法に基づき成形できる他の繊維構造の特定の実施例は、米国特許第５、９４１、２３７号と第５、９９６、５７５号に開示されてり、本明細書中に組み込んで、これを引用する。
【００５７】
上記仕様は、本発明の広い条件と範囲の理解のための基礎を提供する。本発明の概念内の変更は、当該技術に精通する者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
図面に関し、いくつかの図面を通じて、同様の番号は同様の部品を示す。
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態に基づく圧縮成形燃焼室の前方斜視図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの圧縮成形燃焼室の後方斜視図を示す。
【図２】図２は、図１Ａの圧縮成形燃焼室の正面図を示す。
【図３】図３は、図１Ａの圧縮成形燃焼室の上面図を示す。
【図４】図４は、図１Ａの圧縮成形燃焼室の底面図を示す。
【図５】図５は、図１Ａの圧縮成形燃焼室の背面図を示す。
【図６】図６は、図１Ａの圧縮成形燃焼室の側面図を示す。
【図７】図７は、図２の線７−７に沿った図１Ａの圧縮成形燃焼室の断面図を示す。
【図８】図８は、図２の線８−８に沿った図１Ａの圧縮成形燃焼室の断面図を示す。
【図９】図９は、図２の線９−９に沿った図１Ａの圧縮成形燃焼室の断面図を示す。
【図１０】図１０は、図１Ａの燃焼室を成形するために用いられる圧縮型の断面図で、底部に未成形の無機繊維構成物がある開位置の型を示す。
【図１１】図１１は、図１０の圧縮型の断面図で、閉位置で無機繊維構成物を成形中の型を示す。
【図１２】図１２は、図１０の圧縮型の断面図で、本発明の実施の形態に基づく開位置の型と圧縮成形燃焼室を示す。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態に基づくガスバーナー用の一体型パネルの概略上面図である。
【図１４】図１４は、図１３の線１４−１４に沿った図１３の一体型パネルの概略横断面図である。
【図１５】図１５は、図１３の線１５−１５に沿った図１３の一体型パネルの概略横断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年4月10日(2003.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を成形するための方法であって、以下を有する：
製造された無機繊維と無機バインダを備える成形組成物を提供すること；
前記成形組成物を前記製品へ圧縮成形すること；および、
前記成形組成物を前記圧縮成形中に加熱すること。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記成形組成物が、前記無機繊維、前記無機バインダ、およびキャリア溶剤を備える。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記無機繊維が、ガラス繊維、セラミック繊維、耐火セラミック繊維、鉱物繊維、または、それらの混合物を含む。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記無機繊維が更に、砕いた繊維性ガラスを備える。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記無機バインダが、シリカ、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム基のバインダ、または、それらの混合物を含む。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記無機バインダがコロイド状シリカを備える。
【請求項７】
請求項２に記載の方法であって、
前記キャリア溶剤が水を備える。
【請求項８】
請求項２に記載の方法であって、
前記成形組成物が、全組成物の重量比２０から３５％の範囲の水分を有する。
【請求項９】
請求項２に記載の方法であって、
前記成形組成物が、全組成物の重量比２５から２７％の範囲の水分を有する。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記製品が、暖炉組立体、グリル組立体、キャンプファイヤー組立体、または、バーナー組立体に用いられる製品である。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
前記製品が、暖炉用燃焼室、暖炉ボックス、暖炉扉、暖炉周辺物、暖炉丸太、暖炉バーナー、または、暖炉耐火材である。
【請求項１２】
製品を成形するための方法であって、以下を有する：
無機繊維とバインダを備える成形組成物を提供することであって、前記無機繊維は、ガラス繊維、セラミック繊維、耐火セラミック繊維、または、鉱物ウールを含む；
前記成形組成物を前記製品へ圧縮成形することであって、成形製品の重量比の少なくとも７５％が無機材である；および、
前記成形組成物を前記圧縮成形中に加熱すること。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記成形製品の重量比の少なくとも９０％が無機材である。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、
前記成形製品の重量比の少なくとも９５％が無機材である。
【請求項１５】
製品を成形するための方法であって、以下を有する：
無機繊維とバインダを備える成形組成物を提供することであって、前記無機繊維は、ガラス繊維、セラミック繊維、耐火セラミック繊維、または、鉱物ウールを含む；
バインダが硬化するように前記成形組成物を前記製品へ圧縮成形すること；および、
前記成形組成物を前記圧縮成形中に加熱すること；
前記硬化バインダは、熱による顕著な劣化や悪化なしに少なくとも６００°Ｆの温度に耐えることができる。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、
前記硬化バインダが、熱による顕著な劣化や悪化なしに少なくとも８００°Ｆの温度に耐えることができる。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、
前記バインダが無機バインダを備える。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法であって、
前記製品が、暖炉用燃焼室、暖炉ボックス、暖炉扉、暖炉周辺物、暖炉丸太、暖炉バーナー、または、暖炉耐火材である。
【請求項１９】
製品を成形するための方法であって、以下を有する：
無機繊維とバインダを備える成形組成物を提供することであって、前記無機繊維は、ガラス繊維、セラミック繊維、耐火セラミック繊維、または、鉱物ウールを含む；
前記成形組成物を前記製品へ圧縮成形すること；および、
前記成形組成物を前記圧縮成形中に加熱すること；
前記製品は、熱による顕著な劣化や悪化なしに少なくとも６００°Ｆの温度に耐えることができる。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
前記製品は、熱による顕著な劣化や悪化なしに少なくとも８００°Ｆの温度に耐えることができる。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、
前記製品が、暖炉用燃焼室、暖炉ボックス、暖炉扉、暖炉周辺物、暖炉丸太、暖炉バーナー、または、暖炉耐火材である。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法であって、
前記バインダが無機バインダを備える。
【請求項２３】
請求項１に記載の圧縮成形方法により作成される製品。
【請求項２４】
請求項１２に記載の圧縮成形方法により作成される製品。
【請求項２５】
請求項１５に記載の圧縮成形方法により作成される製品。
【請求項２６】
請求項１９に記載の圧縮成形方法により作成される製品。
【請求項２７】
少なくとも３つのパネルを含む一体型燃焼室エンクロージャを備える製品であって、前記製品は、圧縮成形される。
【請求項２８】
少なくとも３つのパネルを含む一体型ファイヤボックスを備える製品であって、前記製品は、圧縮成形される。
【請求項２９】
一体型ガスバーナーパネルを備える製品であって、前記製品は、圧縮成形される。
【請求項３０】
製品を圧縮成形するのに用いる成形組成物であって、以下を備える：
重量比２５％以下の範囲の無機繊維であって、前記無機繊維は、ガラス繊維、セラミック繊維、耐火セラミック繊維、または、鉱物ウールを備える；
重量比１０から４０％の範囲のバインダ；
重量比１５から４５％の範囲のキャリア溶剤；および、
重量比０から７０％の範囲の追加添加剤。
【請求項３１】
請求項３０に記載の組成物であって、
前記バインダが無機バインダである。
【請求項３２】
請求項３０に記載の組成物であって、
前記追加の添加剤が、無機充填材を含み、前記無機充填材が、全組成物の重量比１５から７０％の範囲にある。
【請求項３３】
請求項３０に記載の組成物であって、
前記追加の添加剤が、有機ポリマーを含み、前記有機ポリマーが、全組成物の重量比０．１から０．５％の範囲にある。
【請求項３４】
請求項３３に記載の組成物であって、
前記有機ポリマーが、アクリルポリマーである。
【請求項３５】
請求項３３に記載の組成物であって、
前記有機ポリマーが、成形シックナ―として働き、成形時に前記組成物が形状を保つことを助ける。
【請求項３６】
請求項３０に記載の組成物であって、
前記キャリア溶剤が水である。
【請求項３７】
請求項３６に記載の組成物であって、
前記組成物が、全組成物の重量比２０から３５％の範囲の水分を有する。
【請求項３８】
請求項３７に記載の組成物であって、
前記組成物が、全組成物の重量比２３から３０％の範囲の水分を有する。
【請求項３９】
請求項３８に記載の組成物であって、
前記組成物が、全組成物の重量比２５から２７％の範囲の水分を有する。
【国際調査報告】
2004525055.tif 000037
2004525055.tif 000038
2004525055.tif 000039