(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを触媒燃焼させて、酸化炎と、前記酸化炎の内側に還元炎と、を生成し、
前記還元炎の中にガラス繊維生産物を導入することにより、前記ガラス繊維生産物に付着した有機物を前記還元炎中で還元してガス化させ、
前記還元してガス化された有機物を、前記酸化炎によって燃焼させる、
ことを特徴とするガラス繊維生産物の脱油方法。
【請求項２】
前記還元炎の温度が４００℃〜８００℃の範囲に含まれる請求項１に記載のガラス繊維生産物の脱油方法。
【請求項３】
前記燃料ガスには、水素、メタン、エタン、プロパン、ｎ−ブタン、及び天然ガスのうちの少なくともいずれかが含まれる請求項１又は請求項２に記載のガラス繊維生産物の脱油方法。
【請求項４】
前記燃料ガスを触媒燃焼させるために用いる触媒には、ステンレス、アルミニウム、ＶＩＩＩ族の元素、及びＩＢ族の元素のうちの少なくともいずれかが含まれる請求項１〜３のいずれかに記載のガラス繊維生産物の脱油方法。
【請求項５】
前記還元炎の中にガラス繊維生産物を導入する前に、前記ガラス繊維生産物を、雰囲気温度が４００℃〜５００℃の加熱炉内に連続的に通すことにより、前記ガラス繊維生産物に付着した前記有機物を加熱分解により一次脱油して除去する請求項１〜４のいずれかに記載のガラス繊維生産物の脱油方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス繊維生産物の脱油方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス繊維織物は、溶融ガラスを延伸して得られたガラス繊維フィラメントを複数本集束し、得られたガラス繊維ストランドをエアージェット織機等により製織して製造される。このガラス繊維織物をプリント配線基板向けなどの樹脂の補強材として使用する場合、ガラス繊維織物と樹脂との接着性を向上させるため、カップリング剤が使用される。このカップリング剤の効果を十分に利用するためには、ガラス繊維織物の表面に有機物等の不純物がないことが要求される。
【０００３】
しかしながら、ガラス繊維フィラメントからガラス繊維ストランドを得る場合、複数のフィラメントを束ねるためにガラス繊維フィラメントに集束剤が塗布される。また、ガラス繊維ストランドからガラス繊維織物を製織する場合、摩擦によって生じるキズから繊維を守ったり、繊維がバラケないよう更に強く結合させたりするために、ガラス繊維ストランドに糊剤（サイズ剤）が塗布される。このように、ガラス繊維織物を製織する工程において、ガラス繊維表面には有機物が不可避的に付着するため、製織後には不要になった有機物を除去することが行われる（これを一般に「脱油」という。）。
【０００４】
従来、ガラス繊維織物の脱油は、雰囲気温度が４００℃〜５００℃の加熱炉内にガラス繊維織物を連続的に通しながら有機物を加熱分解処理する連続方式や、ガラス繊維織物をロール状に巻いて雰囲気温度が４００℃〜４５０℃の加熱炉内に置き、有機物を加熱分解処理するバッチ方式、及び連続方式とバッチ方式を組み合わせた二段階方式が採られていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の連続方式の脱油処理では、ガラス繊維織物を連続的に処理するため処理効率が高いものの、ガラス繊維織物に付着した有機物を十分に除去することはできないという問題があった。ここで、かかる連続方式の脱油処理においても、加熱炉の雰囲気温度をより高温にすれば有機物を十分に除去することは可能であるが、雰囲気温度が上昇するにつれてガラス繊維の劣化が著しくなり、使用に耐え得る強度を維持できなくなるという問題があった。
【０００６】
これに対し、上記した従来のバッチ方式の脱油処理では、処理に数十時間程度の時間を費やすことで有機物を使用に耐えうるレベルにまで除去することは可能であるものの、処理効率が悪く、また十分に除去されたといえるレベルまで有機物を除去できないという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、ガラス繊維生産物を著しく劣化させることなく、付着した有機物を十分にかつ効率良く除去することが可能なガラス繊維生産物の脱油方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するために、ガラス繊維生産物に付着した有機物を加熱分解する加熱方法について鋭意研究した。そして、いろいろな加熱方法を試行錯誤して試した結果、図３に示すように、燃料ガスを触媒燃焼させ、生成される還元炎Ｆの中にガラス繊維生産物を導入することで、ガラス繊維生産物を著しく劣化させることなく、付着した有機物を十分にかつ効率良く除去することができることを見出した。ここで「触媒燃焼」とは、触媒の助けを借りて通常の燃焼温度以下で燃料ガスを燃焼させることをいう。また「還元炎」とは、空気量が理論燃焼空気量よりも少ないときに生じる炎であって、還元性を有する炎のことを指す。図３に示すようなガスバーナーでは、還元炎（内炎）Ｆは、酸化作用を有する酸化炎（外炎）Ｇの内側に生成される。本発明は、上記した知見に基づいてなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明に係るガラス繊維生産物の脱油方法は、燃料ガスを触媒燃焼させて、酸化炎と、酸化炎の内側に還元炎とを生成し、還元炎の中にガラス繊維生産物を導入することにより、ガラス繊維生産物に付着した有機物を還元炎中で還元してガス化させ、還元してガス化された有機物を、酸化炎によって燃焼させることを特徴する。
【００１０】
この脱油方法によれば、ガラス繊維生産物に付着した有機物が還元炎中で還元され、ガス化し、その後燃焼するため、有機物を十分に、かつ効率良く除去することができる。しかも、触媒の助けを借りて通常の燃焼温度より低い温度で燃料ガスを燃焼させ、還元炎を生じさせることで、ガラス繊維生産物の著しい劣化を防止することができる。
【００１１】
本発明に係るガラス繊維生産物の脱油方法では、還元炎の温度が４００℃〜８００℃の範囲に含まれると好ましい。還元炎の温度が４００℃より小さいときは、有機物の除去効率が低下する傾向にあり、また還元炎の温度が８００℃より大きいときは、ガラス繊維生産物の劣化が大きくなる傾向にあるからである。
【００１２】
本発明に係るガラス繊維生産物の脱油方法では、燃料ガスには、水素、メタン、エタン、プロパン、ｎ−ブタン、及び天然ガスのうちの少なくともいずれかが含まれると好ましい。このとき、ガス分子中に含まれる炭素数は少ない方がより好ましい。また、燃料ガスを触媒燃焼させるために用いる触媒には、ステンレス、アルミニウム、ＶＩＩＩ族の元素、及びＩＢ族の元素のうちの少なくともいずれかが含まれると好ましい。
【００１３】
本発明に係るガラス繊維生産物の脱油方法では、還元炎の中にガラス繊維生産物を導入する前に、ガラス繊維生産物を、雰囲気温度が４００℃〜５００℃の加熱炉内に連続的に通すことにより、ガラス繊維生産物に付着した有機物を加熱分解により一次脱油して除去することが好ましい。このように、ガラス繊維生産物を加熱炉内に予め通しておくことで、ガラス繊維生産物に付着した有機物の量を予め低減させることができるため、より効果的に有機物の除去を行うことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係るガラス繊維生産物の脱油方法の好適な実施形態について説明する。なお、図面において同一の要素には同一の符号を附し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るガラス繊維生産物の脱油方法を実施するのに好適な脱油装置ユニットの構成を模式的に示す図である。ここで、「ガラス繊維生産物」には、線状のガラス繊維自体の他、これらを織って形成されるガラス繊維織物など、ガラス繊維からなる様々な製品を含む広い概念である。本実施形態では、「ガラス繊維生産物」としてガラス繊維織物について説明する。
【００１６】
図１に示すように、脱油装置ユニット１は、ガラス繊維織物のロール１２を支持し、ロール１２からガラス繊維織物１４を連続的に送り出し可能な送り出し装置１０と、一次脱油装置２０と、二次脱油装置３０とを備えている。
【００１７】
一次脱油装置２０は、内部に複数のヒータ２１が鉛直方向に配列された加熱炉２２を有する。ヒータ２１としては、ブンゼン式バーナや電気ヒータ等を用いることができる。これらのヒータ２１は、加熱炉２２内の雰囲気温度を維持するためのものである。加熱炉２２の上下部には、ガラス繊維織物１４を導入および導出するための導入孔２３および導出孔２４が設けられている。またこの加熱炉２２には、熱風を循環させるための熱風循環装置が接続されている。熱風循環装置は、燃料ガスを燃焼させるバーナー部２５を含み、このバーナー部２５はファン２７が取り付けられた送風管２６により、加熱炉２２の導入孔２３及び導出孔２４と接続されている。これにより、バーナー部２５で生成した熱風を加熱炉２２内に循環させることができる。
【００１８】
二次脱油装置３０は、ガラス繊維織物１４の搬送方向Ａに沿って配列された複数の触媒燃焼用のバーナー３１と、ガラス繊維織物１４を支持すると共に搬送する複数の搬送ローラ３２とを有している。触媒燃焼用のバーナー３１は、図２に示すように、燃料ガス導入路３３と、燃料ガス停留部３４と、燃料ガス停留部３４の上面を覆う触媒部３５とを含んでいる。触媒部３５は、ハニカム状あるいは網状のセラミックに、触媒活性物質を付着させて構成されている。搬送ローラ３２は、図１に示すように、触媒燃焼用のバーナ３１からの還元炎の中に、ガラス繊維織物１４が確実に導入されるように、位置調整可能な構成を有する。
【００１９】
なお、このように構成される脱油装置ユニット１の下流には、図１に示すように、脱油が完了したガラス繊維織物１４にシランカップリング剤を塗布するための処理槽４０、シランカップリング処理されたガラス繊維織物１４を乾燥させる乾燥装置５０、およびガラス繊維織物１４を巻き取る巻き取り装置６０が設けられる。
【００２０】
次に、上記した脱油装置ユニット１を用いた本実施形態に係るガラス繊維生産物の脱油方法について説明する。
【００２１】
まず、送り出し装置１０に支持されたガラス繊維織物１４のロール１２から、一次脱油装置２０へ向けてガラス繊維織物１４を連続的に送り出す。ガラス繊維織物１４の搬出速度は、一次脱油装置２０及び二次脱油装置３０の規模に依存するものの、５０〜１００ｍ／ｍｉｎ程度である。この段階では、ガラス繊維織物１４には通常、集束剤やサイズ剤等の有機物が、ガラス繊維織物全重量のおよそ２重量％程度付着している。
【００２２】
次に、一次脱油装置２０の加熱炉２２内にガラス繊維織物１４を連続的に通し、ガラス繊維織物１４に付着した有機物を加熱分解して除去する（一次脱油）。一次脱油装置２０のヒータ２１あるいはバーナー部２５において使用する燃料ガスとしては、メタン、プロパン、ｎ−ブタン、天然ガス等が挙げられる。これら燃料ガスは単独で、あるいは２以上を混合して用いることができる。
【００２３】
一次脱油においては、加熱炉２２内の雰囲気温度を４００℃〜５００℃、好ましくは４００℃〜４５０℃とする。また、ガラス繊維織物１４の単位長さ（ｍ）当たりの一次脱油装置２０内における滞在時間を３０秒以内とする。この一次脱油により、ガラス繊維織物１４に付着した有機物の量を、ガラス繊維織物全重量の０．２〜０．３重量％程度に低減することができる。このように、後述する二次脱油の前に一次脱油によりガラス繊維織物１４に付着する有機物の量を予め低減させることで、二次脱油における負荷が軽減され、有機物の除去をより十分に、かつより効率的に行うことが可能となる。
【００２４】
次に、一次脱油装置２０における一次脱油が終了したガラス繊維織物１４を、二次脱油装置３０に向けて連続的に送り出し、有機物の更なる除去を行う（二次脱油）。二次脱油装置３０では、燃料ガスを触媒燃焼させて生成される還元炎Ｆの中にガラス繊維織物１４が確実に導入されるように、搬送ローラ３２の位置を調整する。
【００２５】
二次脱油装置３０において使用する燃料ガスとしては、水素、メタン、エタン、プロパン、ｎ−ブタン、天然ガス等が挙げられる。これら燃料ガスは単独で、あるいは２以上を混合して用いることができる。また、燃料ガスを触媒燃焼させるために用いる触媒（触媒活性物質）としては、ステンレス、アルミ、ＶＩＩＩ族の元素、ＩＢ族の元素等が挙げられる。これら触媒は単独で、あるいは２以上を併用して用いることができる。なお、燃料ガスと触媒とには好適な組み合わせがあり、燃料ガスとしての水素に対しては触媒としてステンレスを用いると好適であり、また燃料ガスとしてのエタンに対しては触媒として白金を用いると好適である。
【００２６】
二次脱油においては、ガラス繊維織物１４が導入される還元炎Ｆの温度を４００℃〜８００℃、好ましくは４５０℃〜７００℃とする。還元炎の温度が４００℃より小さいときは、有機物の除去効率が低下する傾向にあり、また還元炎の温度が８００℃より大きいときは、ガラス繊維生産物の劣化が大きくなる傾向にあるからである。また、ガラス繊維織物１４の単位長さ（ｍ）当たりの二次脱油装置３０内における滞在時間を１０秒以内とする。この二次脱油により、ガラス繊維織物１４に付着する有機物の量は、ガラス繊維織物全重量の０．０２重量％以下に低減される。このように、二次脱油装置３０における二次脱油では、ガラス繊維生産物に付着した有機物が還元炎中で還元され、ガス化し、その後燃焼するため、有機物の加熱分解除去を短時間で効率的に、かつ十分に行うことができる。しかも、触媒の助けを借りて通常の燃焼温度より低い温度で燃料ガスを燃焼させ、還元炎を生じさせることで、ガラス繊維生産物の著しい劣化を防止することができる。
【００２７】
上記した一次脱油と二次脱油を経ることで、ガラス繊維織物１４の脱油が終了する。なお、脱油が終了したガラス繊維織物１４は、処理槽４０に送られてシランカップリングが塗布され、乾燥装置５０に送られて乾燥された後、巻き取り装置６０によりロール状に巻き取られる。
【００２８】
以上、本実施形態に係るガラス繊維生産物の脱油方法では、二次脱油装置３０において燃料ガスを触媒燃焼させ、生成される還元炎Ｆの中にガラス繊維生産物１４を連続的に導入することで、ガラス繊維生産物１４に付着した有機物を短時間で効率よく、かつ十分に除去することができる。このとき、触媒の助けを借りて通常の燃焼温度より低い温度で燃料ガスを燃焼させているため、ガラス繊維生産物１４の著しい劣化を防止することができる。
【００２９】
また、本実施形態に係るガラス繊維生産物の脱油方法では、二次脱油装置３０における二次脱油の前に、一次脱油装置２０において予め一次脱油を行うため、二次脱油の前にガラス繊維織物１４に付着する有機物の量を予め低減することができ、二次脱油での負荷が軽減され、有機物の除去をより十分に、かつより効率的に行うことが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態に係るガラス繊維生産物の脱油方法では、一次脱油装置２０における一次脱油の終了後に、ガラス繊維織物１４をロール状に巻き戻すことなく、二次脱油装置３０に連続的に供給して二次脱油を行うことができるため、脱油の効率化を図ることができる。ここで、二次脱油として従来のバッチ式の脱油を採用し、ロール状に巻き取られたガラス繊維織物を加熱炉内に収容し長時間かけて脱油を行う場合は、ロールの内部と外部とで脱油の程度がバラツクおそれがあるが、本実施形態に係るガラス繊維生産物の脱油方法では、二次脱油においてガラス繊維織物１４を還元炎Ｆの中に連続的に供給することで、ガラス繊維織物１４に付着した有機物の除去を全体的に均一に行うことができる。
【００３１】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。
【００３２】
例えば、本実施形態ではガラス繊維織物の脱油方法について説明したが、ガラス繊維生産物としてガラス繊維それ自体を脱油する場合にも適用することができる。また、二次脱油装置における二次脱油のみでガラス繊維生産物の脱油処理を行うようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラス繊維生産物を著しく劣化させることなく、付着した有機物を十分にかつ効率良く除去することが可能なガラス繊維生産物の脱油方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るガラス繊維生産物の脱油方法を好適に実施することが可能な脱油装置ユニットの構成を模式的に示す図である。
【図２】脱油装置ユニットが備える二次脱油装置が有する触媒燃焼用のバーナーの構成を模式的に示す図である（搬送方向Ａから見た図である）。
【図３】燃料ガスを触媒燃焼させ生成される還元炎の中にガラス繊維生産物が導入される様子を示す図である。
【符号の説明】
１…脱油装置ユニット、１０…送り出し装置、１４…ガラス繊維織物、２０…一次脱油装置、２１…ヒータ、２２…加熱炉、２５…バーナー部、３０…二次脱油装置、３１…触媒燃焼用のバーナー、３２…搬送ローラ、３５…触媒部、４０…処理槽、５０…乾燥装置、６０…巻き取り装置、Ｆ…還元炎。
【図１】
0004019702.tif 000002
【図２】
0004019702.tif 000003
【図３】
0004019702.tif 000004