JP2015139911A - 断熱材 - Google Patents

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Takao Ito
隆雅 伊東
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Abstract

【課題】本発明は、断熱性を有し、成形性、施工性および調湿性がバランス良く優れる断熱材を提供することである。【解決手段】課題は、パルプを解繊した解繊繊維と繊維状接着剤とから形成される断熱材であって、断熱材の乾燥固形分質量に対して5質量%以上20質量%以下の範囲で繊維状接着剤を含有し、断熱材の密度が24kg/m3以上50kg/m3以下であり、解繊繊維が、加重平均繊維長0.7mm以上2.2mm以下且つ平均キンク角度30?以上125?以下であることを特徴とする断熱材によって達成される。【選択図】なし

Description

本発明は、パルプを用いて形成される断熱材に関する。
セルロースや木質繊維を含有する断熱材が公知である(例えば、特許文献1および2参照)。
木質系材料が60質量部以上90質量部以下と、防火薬剤が5質量部以上35質量部以下と、繊維状接着剤および液状接着剤の少なくとも1つの接着剤が5質量部以上15質量部以下と、を含み、密度40kg/m以上である、断熱ボードに使用することができる木質系成形体が公知である(例えば、特許文献3参照)。
特開昭62−7503号公報 特開2009−90669号公報 特開2012−139847号公報
住宅店舗等の建築資材に使用される断熱材は、要求される形状や大きさに加工される。従って、断熱材は、加工された形状や大きさにおいて、断熱材の密度的偏りが小さく、結果として断熱材を加熱した時の断熱性のバラツキが小さいこと(成形性)、断熱材カッター等を用いて断熱材を断裁する場合に断裁が容易であることおよびこれに伴う繊維落ちが少ないこと(施工性)が要求される。
また、良好な住環境の維持や住宅店舗等の他の建築資材に対する水分の影響を軽減するために調湿性が求められる。
しかしながら、特許文献1〜3に記載されるが如くのセルロースや木質繊維、あるいは木質系材料を使用して形成される断熱材は、成形性、施工性または調湿性の点で不十分であり、これらのさらなる向上が要望されている。
本発明の目的は、断熱性を有し、成形性、施工性および調湿性がバランス良く優れる断熱材を提供することである。
本発明の課題は、パルプを解繊した解繊繊維と繊維状接着剤とから形成される断熱材であって、断熱材の乾燥固形分質量に対して5質量%以上20質量%以下の範囲で繊維状接着剤を含有し、断熱材の密度が24kg/m以上50kg/m以下であり、解繊繊維が、加重平均繊維長0.7mm以上2.2mm以下且つ平均キンク角度30°以上125°以下であることを特徴とする断熱材によって達成される。
本発明により、断熱性を有し、成形性、施工性および調湿性がバランス良く優れる断熱材を提供することができる。
以下、本発明の断熱材についてさらに説明する。
本発明の断熱材は、解繊繊維と繊維状接着剤とから形成される。
(解繊繊維)
本発明において、パルプは、木材や草等の植物から抽出した繊維質であり、製紙分野で従来公知のものである。パルプの例としては、針葉樹未晒クラフトパルプ、針葉樹晒クラフトパルプ、広葉樹未晒クラフトパルプ、広葉樹晒クラフトパルプ、サルファイトパルプなどの化学パルプ、砕木パルプ、ストーングランドパルプ、加圧ストーングランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ、リファイナーグランドパルプ、リファイナーメカニカルパルプ、セミケミカルパルプなどの各種機械パルプ、また古紙を原料とする古紙パルプなどを挙げることができる。
本発明において、解繊繊維とは、従来公知の機械的方法または化学的方法によってパルプを解繊し、細かく解繊された繊維である。
パルプの解繊には乾式法と湿式法がある。解繊に用いる装置は、特に制限はなく、例えば、ポケットグラインダー、チェーングラインダーおよびリンググラインダー等のグラインダー類、シングルディスクリファイナーやダブルディスクリファイナー等のディスクリファイナーおよびコニカル型リファイナー等のリファイナー類、ビーター等の叩解機類、ブレンダー、デフレーカー等の攪拌機類、デファイブレーター等の解繊機、ハンマーミル、ピンミル、フラッファー等を挙げることができる。本発明において、断熱材を低密度にするために、解繊は、乾式法の装置が好ましく、装置の例としてはハンマーミル、ピンミル、ディスクリファイナーが好ましい。
本発明において、解繊繊維の加重平均繊維長は、JIS P 8226に準拠して求められる値である。例えば、ファイバークオリティーアナライザーHiRes FQA(OpTest Equipment Inc.社製)を用いて測定することができる。
本発明において、解繊繊維は、加重平均繊維長が0.7mm以上2.2mm以下である。加重平均繊維長が0.7mm未満の場合、断熱材は断熱性、施工性および調湿性を得ることができない。加重平均繊維長が2.2mm超である場合、断熱材は施工性を得ることができない。
本発明において、キンク角度とは、繊維が直線状であった場合からの折れ曲がり角度を指す。解繊繊維の平均キンク角度とは、直線状にある繊維に対して折れ曲がり度合いを示す平均値であり、例えば、「Journal of Pulp and Paper Science」(21巻11号[1995年]、J367頁〜J373頁、Olson,J他著、『An Analyzer for Fibre Shape and Length』)に定義されている角度の平均値である。本発明の平均キンク角度は、例えば、ファイバークオリティーアナライザーHiRes FQA(OpTest Equipment Inc.社製)を用いて測定することができる。
本発明において、解繊繊維は、平均キンク角度が30°以上125°以下である。平均キンク角度が30°未満の場合、断熱材は成形性を得ることができない。平均キンク角度が125°超の場合、断熱材は成形性や施工性を得ることができない。
(繊維状接着剤)
本発明において、繊維状接着剤は、従来公知であって特に制限はない。好ましくは、芯鞘構造繊維状接着剤、海島構造繊維状接着剤およびノボラック樹脂繊維状接着剤から選ばれる少なくとも1種である。
芯鞘構造繊維状接着剤とは、その断面が芯部とその芯部を覆う鞘部とを有する繊維状接着剤をいい、芯部がポリプロピレン/鞘部がポリエチレンであるポリプロピレン−ポリエチレン繊維などの高融点ポリオレフィン−低融点ポリオレフィン繊維、芯部がポリエチレンテレフタレート/鞘部がポリエチレンであるポリエチレンテレフタレート−ポリエチレン繊維などのポリエチレンテレフタレート−ポリオレフィン繊維、芯部がポリエチレンテレフタレート/鞘部がマレイン酸変性ポリエチレンテレフタレートなどのポリエチレンテレフタレート−低融点変性ポリエチレンテレフタレート繊維(ここで、低融点変性ポリエチレンテレフタレートとは、ポリエチレンテレフタレートに比べてより低融点になるように化学的に変性されたポリエチレンテレフタレートをいう。)、芯部がポリオレフィン/鞘部がポリビニルアルコールであるポリオレフィン−ポリビニルアルコール繊維などを挙げることができる。
海島構造繊維状接着剤とは、その断面が少なくとも1つの島部とその島部を覆う海部とを有する繊維状接着剤をいい、海部がポリビニルアルコール/島部がポリオレフィンであるポリビニルアルコール−ポリオレフィン繊維、海部がポリビニルアルコール/島部がポリエチレンテレフタレートであるポリビニルアルコール−ポリエチレンテレフタレート繊維などを挙げることができる。
ノボラック樹脂繊維状接着剤は、特に制限はないが、強度の高い成型体を得るため、未架橋部分を有するノボラック樹脂繊維状接着剤が好ましい。このような接着剤は、特開昭48−11284号公報に記載されている。
本発明において、断熱材中の繊維状接着剤の含有量は、断熱材の乾燥固形分質量に対して5質量%以上20質量%以下の範囲である。含有量が5質量%未満や20質量%超の場合、断熱材は施工性を得ることができない。
本発明において、断熱材は、性能向上や機能性付与のため各種薬剤を適宜含有することができる。薬剤の例としては、無機繊維、金属繊維、防腐剤、消臭剤、保湿剤、鮮度保持剤、難燃剤、防蟻剤などを挙げることができる。また、これらを複数種併用することができる。
本発明において、断熱材の密度は、24kg/m以上50kg/m以下である。密度が24kg/m未満である場合、断熱材は施工性を得ることができない。密度が50kg/m超の場合、断熱材は断熱性や調湿性を得ることができない。
本発明において、断熱材は、従来公知の後処理を施すことができる。後処理の例としては、難燃処理、防蟻処理、乾燥処理、成形処理、複合化処理などを挙げることができる。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその主旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。また、質量%および乾燥固形分質量は実質成分の値を示す。
(実施例1)
<解繊繊維の調製>
パルプを遠心脱水器(株式会社コクサン製)で含水率35質量%まで脱水し、次に、加重平均繊維長が2.1mmで平均キンク角度が100°になるようにシングルディスクリファイナー(熊谷理機工業株式会社製)のクリアランスと回転数を調整し、また必要に応じて繊維を分別して解繊し、続いてドラム乾燥機で乾燥して解繊繊維を得た。
<断熱材の調製>
繊維状接着剤として、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレン繊維(ユニチカ株式会社製、メルティ4080)を、断熱材の乾燥固形分質量に対して10質量%となるように解繊繊維と混合し、解繊繊維と繊維状接着剤との混合物を得た。
得られた解繊繊維と繊維状接着剤との混合物をエアレイドフォーミング法により150℃で加熱しながら所定の密度になるよう調整しつつ形成し、密度28.7kg/mの断熱材を得た。
(実施例2)
実施例1において、解繊繊維の加重平均繊維長が2.2mmおよび密度が25.8kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(実施例3)
実施例1において、解繊繊維の加重平均繊維長が1.5mmおよび密度が36.3kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(実施例4)
実施例1において、解繊繊維の加重平均繊維長が0.7mmおよび密度が49.3kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(実施例5)
実施例1において、解繊繊維の平均キンク角度が30°および密度が41.2kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(実施例6)
実施例1において、解繊繊維の平均キンク角度が80°および密度が35.0kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(実施例7)
実施例1において、解繊繊維の平均キンク角度が125°および密度が25.3kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(実施例8)
実施例1において、繊維状接着剤の含有量が断熱材の乾燥固形分質量に対して20質量%および密度が24.1kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(実施例9)
実施例1において、繊維状接着剤の含有量が断熱材の乾燥固形分質量に対して15質量%および密度が24.8kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(実施例10)
実施例1において、繊維状接着剤の含有量が断熱材の乾燥固形分質量に対して5質量%および密度が26.8kg/mになるよう変更した以外実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(実施例11)
実施例1において、断熱材の密度が47.6kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(比較例1)
実施例1において、解繊繊維の加重平均繊維長が2.3mmおよび密度が22.9kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(比較例2)
実施例1において、解繊繊維の加重平均繊維長が0.6mmおよび密度が53.1kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(比較例3)
実施例1において、解繊繊維の平均キンク角度が20°および密度が43.5kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(比較例4)
実施例1において、解繊繊維の平均キンク角度が130°および密度が25.2kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(比較例5)
実施例1において、繊維状接着剤の含有量が断熱材の乾燥固形分質量に対して25質量%および密度が22.8kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(比較例6)
実施例1において、繊維状接着剤の含有量が0質量%および密度が27.8kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(比較例7)
実施例1において、断熱材の密度が52kg/mになるよう変更した以外は実施例1と同様に実施し、断熱材を得た。
(断熱性の評価)
断熱材の断熱性の評価は以下の方法により実施した。
断熱材を縦×横×高さ:200mm×200mm×40mmにカットし、200℃に設定した電気ホットプレートの上で10分間加熱した。断熱材の加熱面側10箇所の温度および対面10箇所の温度を接触式表面温度計(株式会社テストー製、testo905−T2)で測定した。10箇所の平均温度を求め、加熱面と対面との平均温度差を断熱性の指標とし、下記の基準により断熱性を評価した。本発明において、評価3〜5であれば断熱性を有するものとする。
5:平均温度差50℃以上。
4:平均温度差45℃以上50℃未満。
3:平均温度差40℃以上45℃未満。
2:平均温度差35℃以上40℃未満。
1:平均温度差35℃未満。
(成形性の評価)
断熱材の成形性の評価は断熱性のバラツキによって実施した。
断熱材を縦×横×高さ:200mm×200mm×40mmにカットし、200℃に設定した電気ホットプレートの上で10分間加熱した。断熱材の加熱面側20箇所の温度および対面20箇所の温度を接触式表面温度計(株式会社テストー製、testo905−T2)で測定した。加熱面側20箇所の平均温度を求め、当該平均温度に対する対面20箇所各々の温度差を成形性の指標とし、下記の基準により成形性を評価した。本発明において、評価2または3であれば成形性を有するものとする。
3:全箇所の温度差5℃以下。
2:温度差5℃超が1箇所以上3箇所以下存在。
1:温度差5℃超が3箇所超存在。
(施工性の評価)
断熱材の施工性の評価は、断裁時の断裁容易さおよびこれに伴う繊維落ちの無さによって実施した。
断熱材カッター(神沢鉄工株式会社製、K−470)を用いて、縦×横×高さ:200mm×200mm×40mmの断熱材を断裁した時、断裁容易さおよび断裁に伴う繊維落ちについて下記の基準により施工性を官能評価した。本発明において、評価2または3であれば施工性を有するものとする。
3:断裁がし易く、繊維落ちが少ない。
2:若干、断裁がし難いまたは繊維落ちがあるものの、実用上問題がない。
1:実用上問題がある程度に、断裁がし難いまたは繊維落ちする。
(調湿性の評価)
断熱材の調湿性の評価は以下の方法により実施した。サンプルを23℃、33%R.H.の恒温恒湿槽中で平衡にさせ、次にサンプルを23℃、93%R.H.の恒温恒湿槽中に入れて、吸湿量を24時間にわたって測定し、そして再び23℃、33%R.H.の恒温恒湿槽中に入れて放湿量を測定する。この時の吸放湿量の値を、単位面積あたりの質量に換算して吸放湿性能を算出した。本発明において、評価2または3であれば調湿性を有するものとする。
3:吸放湿量50g/m以上
2:吸放湿量30g/m以上50g/m未満
1:吸放湿量30g/m未満
各実施例および各比較例の評価結果を表1に示す。
Figure 2015139911
表1の結果から、本発明である断熱材は、断熱性を有し、成形性、施工性および調湿性がバランス良く優れることがわかる。本発明に相当しない比較例では、このような効果を得ることができないとわかる。

Claims (1)

  1. パルプを解繊した解繊繊維と繊維状接着剤とから形成される断熱材であって、断熱材の乾燥固形分質量に対して5質量%以上20質量%以下の範囲で繊維状接着剤を含有し、断熱材の密度が24kg/m以上50kg/m以下であり、解繊繊維が、加重平均繊維長0.7mm以上2.2mm以下且つ平均キンク角度30°以上125°以下であることを特徴とする断熱材。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2022062905A (ja) * 2020-10-09 2022-04-21 英三 平尾 断熱材、梱包容器、及び梱包体
WO2024095696A1 (ja) * 2022-10-31 2024-05-10 日本製紙株式会社 樹脂組成物、及び樹脂組成物の製造方法

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