JP2004238632A - 無臭の防音及び断熱材 - Google Patents

Abstract

【課題】無臭で多孔性の防音及び／または断熱用モ−ルド成型物、特に、熱硬化性バインダ−と繊維からなる繊維状の半製品から圧縮成型において成形される、音を発生し及び／または熱を放射する媒体物を裏張りするのに適した成形物、及びその成形物の製造方法を提供する。
【解決手段】天然繊維と熱硬化性ノボラック樹脂を有する不織布を備えた繊維状の半製品から多孔性の成形物を製造する方法において、半製品を圧力成形型内に配置し、乾燥飽和蒸気の熱流体を導入し、所定の圧力下で所定時間保持した後で前記熱流体を解放して成形物を取り出す方法により、成形物の全域でバインダ−である熱硬化性ノボラック樹脂がクロスリンクされ、ホルムアルデヒドの放出量が２０ｐｐｍ以下である成形物。
【選択図】なし

Description

本発明は、多孔性の防音及び／又は断熱用モールド成形物、特に、熱硬化性バインダーが添加され、圧縮成形型において成形され固形化される繊維状の半成品を有し、音を発生し及び／又は熱を放射する媒体物を裏張りするのに用いられる成形物に関する。また、本発明は、そのような成形物の特定の製造方法に関する。

そのような成形物は、自動車産業に使用されるのが望ましく、それらは絶縁マットとしてボディーのフロア、ダッシュボード、エンジンルーム又はトランクに取付けられる。正確な取付を行うため、これらの成形物は、特定の形状に対応するように成形される。特定の用途に応じて、これらの成形物は、布状の装飾性のある層やゴム状の保護的な層を伴って形成される。

自動車産業にとって、快適さのみならず騒音を効果的に遮断する媒体物を備えていることが特に重要である。特に、望ましくない心理的又は身体的な反応、例えば、疲労や吐き気等は、運転中の騒音又は臭気により乗員に誘発され得ることが、一般的に知られている。

特に、望ましい結果は、繊維状の半成品を有する成形物により得られる。それ故に、不織布を圧縮成形することにより得られるそのような成形物の多くの製造方法が開示されてきた。

例えば、スイス国特許第６７１５４６号明細書(特許文献１)に多孔性の熱成形された繊維マットからなる一層の騒音を軽減させる構造材が記載されており、前記繊維マットは、熱硬化性バインダー、例えば、熱硬化性フェノール樹脂、尿素樹脂及び／又はメラニン樹脂、望ましくはノボラック型のフェノール又はホルムアルデヒド及び尿素又はホルムアルデヒド樹脂と結合した天然繊維から主としてなっている。バインダーが散布状態の微粒子状粉末として結合された半成品が、この繊維マットの製造において使用される。この半成品は、加熱可能な成形型に挿入され、摂氏１５０℃乃至２００℃に加熱され成形される。３０ｍｍまでの厚さの防音成形物は、この方法により製造され得る。厚い成形物を製造する場合は、内部領域に殆ど熱が到達せず、したがって重合反応が不完全に起こる。使用される天然繊維とその燃焼温度のため、圧縮成形型の温度を上昇させることは、望ましい方法ではない。

特公昭４８−１９２１５号公報(特許文献２)は、チップボード産業において生じる類似の問題を記載している。厚いチップボードを圧縮する際に発生する成形型内の温度勾配を補償するため、低温で反応するバインダーでコーティングされたウッドチップ（ｗｏｏｄ ｔｉｐ）が、低温の中間領域に存するように、種々のバインダーでコーティングされたチップが、層状に積重ねられる。しかしながら、残念なことにこの公報は、防音及び断熱マットを成形するために使用される繊維が個々にコーティングされていない点で、有益な教示をなしていない。さらに、米国特許第４４０９１７０号明細書(特許文献３)は、ウッド繊維やウッドチップを包含する製品を準備することに関して述べており、超高圧に加圧された状態で熱伝達媒体として流体を使用することを提案している。この方法もまた、前記の放出に関する問題を解決しない。

欧州特許第Ａ０７６４２９号明細書(特許文献４)は、厚い不織布を成形する際の著しい温度勾配による上記の問題と、バインダーの不規則な化学反応とについて記載している。この明細書に提案された解決法は、反応速度を速める物質を使用すること、特に、加熱中にアンモニアを除去する物質、例えば、尿素を特に成形の際の熱処理前に不織布の表面に添加することを目的としている。この方法により得られる付加的なアンモニアは、突然に不織布に浸透し、一般に不織布内部の通常は低いアンモニア濃度を増加させ、不織布はこの内部領域の凝縮過程を促進させる。残念ながら、表面に添加された尿素による解決法は、さらなる準備工程、すなわち、反応に必要な熱は、暖気の還流又は対流により供給されなければならない工程を必要とするのでより多くの費用を要する。

米国特許第４６２３４９９号明細書(特許文献５)に類似の解決方法が記載されており、この方法は、重合反応のために望ましい触媒ガスが密閉された圧縮成形型内を流れるようにされている。しかし、その流動法（動的方法）によっては、無臭の成形物が製造され得ないことが分かった。特に、成形型において成形物を形成するために、流動がうまく行われる領域と行われない領域とが現れる。さらに、圧縮率が異なる領域や、水分含有量が増加した領域は、反応開始時間を局所的に大いに異ならせるように思われる。いくつかの場合、３０ｍｍ以上の厚さを有する成形物は、この方法では十分に硬化され得ず、開口部において燃焼の徴候を示す。

ＨＣＴＭと称される公知の方法は、低い水分含有量を有する超高温に加熱された蒸気を使用し、前記蒸気は適度に加熱された圧縮成形型内を流れる。超高温に加熱された蒸気は、最初に低温部分で凝結し、成形物を湿らせる。この方法により、圧縮成形型全体の加熱を伴うことなく摂氏２００℃以上の温度に急激に達し得る。残念ながら、この方法は、他の器具により再度集められるべき望ましくない有害物質を多量に発生する。

上記方法の最大の欠点は、半成品の粉末状で存するバインダーが流動媒体により移動され、バインダーの配分が局所的に非均一となる点である。さらに、この方法により吹き流されたこれらの樹脂は、一般に圧縮成形型の開口に蓄積し、高額な人手による維持やクリーニングを必要とする。しかし、バインダーの不完全なクロスリンクにより解放された望ましくない多量の有害物質（ホルムアルデヒド、アンモニア、フェノール等）が、特に問題であることが分かる。明らかに重要な部分は、加熱が十分に効果的でない結果、おそらくバインダーがアンモニアやホルムアルデヒドを開放するのではなく、余りにも温度が低いため樹脂がホルムアルデヒドとクロスリンクされ得ない点である。さらに、十分にクロスリンクされていないバインダー領域は、急激な変質作用を受け、二次的な効果として不愉快な臭気を発生し、潜在的な腐敗とカビの源となる。

したがって、本発明は、既存の成形物の欠点を有しない、特に有害物質や不愉快な臭気を発する可能性の少ない成形物を提供することを目的とする。
スイス国特許第６７１５４６号明細書 特公昭４８−１９２１５号公報 米国特許第４４０９１７０号明細書 欧州特許第Ａ０７６４２９号明細書 米国特許第４６２３４９９号明細書

可能な解決法は、例えば、処理時間及び／又は処理温度を増加させることである。この組合わせにおいて、たとえ天然繊維の炭化が回避可能であるとしても、最大許容温度は摂氏１８０℃であることを認識すべきである。全ての公知の場合において、バインダー含有量は、成形物の十分にクロスリンクされていない領域においても十分な安定性が得られる程度のものとされる。クロスリンクされていないバインダーや分裂した製品の比較的高い含有量が許容され得る。本発明の目的は、バインダーが多孔性の繊維状成形物の全領域に均一にクロスリンクされた成形物により達成される。特に、ホルムアルデヒドの放出量が１５乃至２０ｐｐｍ以下であるバインダー量を含有する成形物が提供される。これまで製造された全ての製品では、均一な重合やクロスリンクがなされず、成形型や厚さの程度により、成形物は燃焼領域及び／又は非クロスリンク領域を局在させるという事実が判明した。

したがって、本発明の目的は、重合反応ができる限り同時に開始し、且つ重合反応が不織布の全ての点において等しく急速に且つ特定の成形過程及び水分含有量に影響されることなく発生し得る成形物の製造方法を提供することである。

本発明の目的は、重合反応を開始するため、２バールから２０バールの範囲で上昇された圧力下で熱流体が気密な圧縮成形型内の半成品を収容するキャビティに導入されることにより達成される。流体はバインダーが重合するのに要する時間だけこの圧力下で維持され、製造された成形物が開放された圧縮成形型から取り除かれる前に、流体が圧縮成形型から放出され、フィルター装置に供給される。

本発明に係る成形物の望ましい製造方法において、少なくとも１層からなる半成品は、開放された加熱及び冷却可能な圧縮成形型に挿入され、必要あらば圧縮成形型が閉じられ圧縮される際に、加圧に対して気密状態を保つようにシールされる。成形型キャビティから空気を吸引した後、高いエネルギーを有する圧縮ガス、望ましくは飽和蒸気を成形型キャビティに導入すると、反応するための理想的な温度と水分含有量とが成形物の全領域に同時に得られる。この圧縮ガスにより、成形型キャビティにおいて内部圧力が数バールになり、導入されたバインダーが完全に重合されるまで維持される。従来方法と比較すると、流体の流れが発生せず、硬化の際の圧力条件が安定する。すなわち、生成される気体状の有害な分裂生成物の大部分は、全体的な硬化の際のクロスリンクに関係し得る。したがって、重合されないバインダーの割合はかなり減少する。結果として、例えば、実質的にヘキサメチレンテトラミンの低い含有量を有するフェノールノボラック粉末樹脂が使用され得る。これは放出の減少につながる。さらに、ある機械的特性を有する製品を製造するため、必要とされるバインダー量は、従来方法と比して著しく減少させ得る。最後に、分裂生成物の解放は、バインダーの実質上完全な反応により回避され得る。したがって、ホルムアルデヒド、フェノール及びアンモニアの放出がかなり軽減し、その結果、臭気も明確な程度にまで減少される。従来方法に比して、本発明方法は、特に製造に要するエネルギーの使用量を改善する。

勿論、圧縮ガスに代えて触媒作用による圧力媒体を使用することも可能である。

本発明方法を実行するのに望ましい加熱可能な圧縮成形型は、蒸気供給パイプを有する第１成形型部を有している。第２成形型部は蒸気を通過させず、第１成形型部と気密シールを形成する。

また、本発明に係る成形物は、繊維と熱硬化性バインダーとを有する少なくとも１枚の不織布を備えた繊維状の半成品から多孔性の成形物を製造するための方法であって、前記半成品を、気密に閉じられる加熱可能な圧力成形型内に配置するステップと、前記半成品を均一な重合反応に供するため、乾き飽和蒸気からなる熱流体を前記圧力成形型のキャビティに導入部から導入するステップと、前記熱流体を前記圧力成形型内で保持した状態で、前記半成品を２〜２０バールまでの範囲の圧力下で所定時間、前記圧力成形型内に保持するステップと、前記保持を行った後に前記熱流体を前記圧力成形型から開放部を通じて開放し、前記ステップにより製造された成形物を前記圧力成形型から取り出すステップとを備え、前記熱硬化性バインダーは、熱硬化性ノボラック樹脂であることを特徴とする成形物の製造方法により製造される成形物であって、前記バインダーが多孔性の前記成形物の全領域で均一にクロスリンクされていることを特徴とする成形物である。

ここで、前記成形物は、天然繊維を有し、バインダーとしての熱硬化性ノボラック樹脂により固形化することが好ましい。

また、ホルムアルデヒドの放出量が２０ｐｐｍ以下となる量のみの前記バインダーを含有していることが好ましい。

また、前記成形物は、５０ｍｍ以上の厚さの層を有する１層からなる製品であることが好ましい。

また、本発明に係る成形物は、主として繊維と熱硬化性バインダーとからなり、気密に閉じられた加熱可能な圧縮成形型に挿入された少なくとも１枚の不織布を有する繊維状の半成品から、多孔性の成形物を製造するための方法であって、前記半成品は、圧力下で熱流体にさらされ、予め決められた時間の経過後、圧縮成形型から再度取出され、均一な重合反応を行うため、乾燥した飽和蒸気状の加熱流体が圧縮成形型のキャビティに導入され、前記キャビティは、半成品を収容し、２バールから２０バールまでの範囲で上昇された気圧下で望ましい時間、気密圧縮成形型内で維持され、使用された流体は製造された成形物が取出される前に圧縮成形型から開放されることを特徴とする成形物の製造方法で製造され、音発生及び／又は熱放射する媒体物を望ましく裏張するため、バインダーが多孔性の成形物の全領域に均一にクロスリンクされていることを特徴とする多孔性の防音及び／又は断熱性成形物である。

ここで、前記成形物は、主として天然繊維からなり、熱硬化性ノボラック樹脂により固形化することが好ましい。

また、前記成形物は、ホルムアルデヒドの放出量が２０ｐｐｍ以下となる量のみのバインダーを含有していることが好ましい。

また、前記成形物は、５０ｍｍ以上の厚さの層を有する１層からなる製品であることが好ましい。

また、前記成形物に少なくともｌの装飾性のある又は保護的な層が形成されることが好ましい。

本発明に係る成形物の実施例と、その望ましい製造方法を添付図面を参照しつつ以下に説明する。図１は望ましい圧縮成形型において成形された本発明に係る成形物を示している。この図１は、下部成形型２と上部成形型３とからなる圧縮成形型ｌを示しており、これらの成形型は図示されない従来方法により加熱される。これら２つの成形型は、半成品が成形され硬化される成形型キャビティを形成する。望ましい半成品は、主として天然繊維を有し、他の構成物を少量含有する不織布からなり、添加された粒状のノボラック樹脂を包含している。

１５０ｍｍ×１５０ｍｍから１８００ｍｍ×２０００ｍｍまでの寸法を有する製造されるべき加工品は、通常４０ｋｇ／ｍ³乃至１２００ｋｇ／ｍ³の密度を有している。実施例で示されるように、２つの成形型は、直径１ｍｍから４ｍｍまでの多数の微細溝４を有しており、該溝を通じて流体が成形型キャビティ内へと進入する。図示された圧縮成形型は、独立して移動、取換え可能であり、気密方法、例えば、ラビリンスシールにより密閉された成形型を周囲からシール可能な切断兼シールエレメント５を縁部に有している。圧縮成形型１が高圧に対する気密状態に密閉された後、半成品は熱流体にさらされる。本発明によると、使用される流体は、乾燥蒸気を飽和させたものである。この流体は、２バールから２０バールの、通常は１０バールの静圧を有しており、この圧力下で摂氏１５０℃乃至２００℃の温度で約２０秒から２００秒間、成形型キャビティ内で維持される。

本発明は、急速で均一な重合反応を起こさせるため、流体は、加えられるべき圧縮により決定される予め決められた圧力において、できる限り高いエンタルピーを有するべきであるという知見に基づいている。

本発明により、モリエ線図において湿り蒸気と超高温に加熱された蒸気との間での限界曲線により凝集状態（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）が決定される流体が、この目的のために使用される。その結果、繊維状の半成品に全ての点において重合反応が開始されるだけでなく、バインダーの気体状の分裂生成物が樹脂領域に残留し、排斥されない。すなわち、８０ｍｍ以上の厚さを有する均一にクロスリンクされた成形物７でさえも製造され得る。圧縮成形型が開放される前に、圧力媒体が、例えば、締付け可能な溝６により開放される。

綿繊維、特に再生利用された綿繊維は、繊維状の半成品の製造のために使用されるのが望ましい。また、他の多孔性の材料、特にフォームラバー、ガラス繊維の残留物又は人工繊維布を含有する不織布を使用して防音性に優れた無臭の製品を製造することも可能である。以下、表１に従来方法により製造した２つの成形物と、本発明方法により製造した１つの成形物との測定された放出割合を示す。

これらの測定値は、均一な割合でクロスリンクされた本発明に係る成形物７の場合において、放出因子が驚くほど減少しているかを明示している。フォード（Ｆｏｒｄ）による臭気の測定結果は、本発明に係る製品に対しｘ＝２．４、ｓ＝０．４２と評価した。

勿論、この均一な重合化を行うに際し、通常必要とされるバインダー量は、さらに望ましい方法により測定され、より一定した品質が達成され得る。

本発明に係る製造方法のさらなる利点は、圧縮成形型は実質的にしばしばより清掃が少なくて済み、また、使用される離型剤がより少量で済む点にある。本発明方法は、８０ｍｍ以上の厚さを有する完全に重合された成形物の製造を初めて可能とする。

本発明に係る繊維状の成形物は、一般的に自動車産業にのみ使用可能なわけではなく、電気的な機械や設備、構造機械、ファン、ポンプ等により発生する騒音や熱を軽減するためにも使用可能である。

望ましい圧縮成形型において成形された本発明に係る成形物を示す図である。

Claims (2)

1. 繊維と熱硬化性バインダーとを有する少なくとも１枚の不織布を備えた繊維状の半成品から多孔性の成形物を製造するための方法であって、前記半成品を、気密に閉じられる加熱可能な圧力成形型内に配置するステップと、前記半成品を均一な重合反応に供するため、乾き飽和蒸気からなる熱流体を前記圧力成形型のキャビティに導入部から導入するステップと、前記熱流体を前記圧力成形型内で保持した状態で、前記半成品を２〜２０バールまでの範囲の圧力下で所定時間、前記圧力成形型内に保持するステップと、前記保持を行った後に前記熱流体を前記圧力成形型から開放部を通じて開放し、前記ステップにより製造された成形物を前記圧力成形型から取り出すステップとを備え、前記熱硬化性バインダーは、熱硬化性ノボラック樹脂であることを特徴とする成形物の製造方法により製造される成形物であって、
   天然繊維を有し、バインダーとしての熱硬化性ノボラック樹脂により固形化され、
   前記バインダーが多孔性の前記成形物の全領域で均一にクロスリンクされており、
   ホルムアルデヒドの放出量が２０ｐｐｍ以下となる量のみの前記バインダーを含有していることを特徴とする成形物。
2. 前記成形物は、５０ｍｍ以上の厚さの層を有する１層からなる製品であることを特徴とする請求項１に記載の成形物。
   

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