JP2015187316A - 無機繊維マット及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)アクリル樹脂は、発熱量が概ね30.5MJ/kgと高いために燃えやすく、不燃性の点で不利である。
(2)マットの製造方法は、アクリル樹脂系エマルジョンをスプレー法によって無機繊維に付与する湿式ステップの後、アクリル樹脂系エマルジョンを加熱硬化させるというものなので、乾燥加熱ロスが多く、高コストになる。
(1) 無機繊維どうしが結晶化度15〜70%の樹脂からなる結合剤により結合されマット状に成形されてなり、断熱材又は吸音材として用いられる無機繊維マット。ここで、結晶化度15〜70%の樹脂は、単一種の樹脂でもよく、複数種の樹脂からなるものでもよく、複数種の樹脂からなる場合には、樹脂全体の結晶化度が15〜70%であるものとする(以下、同じ)。
無機繊維と、結晶化度15〜70%の樹脂からなる結合用繊維とを混繊するステップと、
混繊したものを、加熱して結合用繊維の一部を溶融させるステップと、
加熱したものを、マット状に成形し、冷却して前記溶融した一部を固化させ無機繊維どうしを結合させるステップと
を含む無機繊維マットの製造方法。
1.無機繊維
無機繊維としては、特に限定されないが、ガラス繊維、ロックウール繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、バサルト繊維、炭素繊維等を例示できる。価格と安全性の面でガラス繊維が好ましい。
ガラス繊維の材質としては、特に限定されないが、Eガラス、ARガラス、Cガラス、Aガラス、Sガラス、Tガラス等を例示できる。汎用性のあるEガラス繊維が好ましい。
ガラス繊維は、ガラスヤーンのみならず、例えばガラスヤーンにガラスロービングやガラス糸を混合したものでもよい。
有機繊維のサイズとしては、特に限定されないが、平均繊維径10〜32μm、平均繊維長20〜300mmが好ましく、平均繊維径14〜27μm、平均繊維長50〜100mmがより好ましい。
結晶化度15〜70%の樹脂からなる結合剤の形態としては、特に限定されないが、結合用繊維、エマルジョン、粉体等を例示できる。無機繊維マットを乾式で、乾燥加熱ロスが少なく、低コストに製造することができる点で、結合用繊維の形態が好ましい。
結合剤は、単一種の結晶性樹脂からなるものでもよいし、複数種の結晶性樹脂からなるものでもよいし、結晶性樹脂とそれ以外の材料を含有するものでもよい。
結合剤は、無機繊維と結合剤との合計に対して、5〜40質量%が好ましく、7〜35質量%がより好ましい。5質量%未満では無機繊維の結合性が低下し、40質量%を超えると無機繊維マットの耐熱性が低下する。
結晶性樹脂としては、特に限定されないが、ポリアミド(PA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、結晶ポリマー(LCP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリブチレンテレフタレート(PBT)等を含むポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFR)等を例示できる。価格と易溶融性、低発熱量で自己消火性があることから、ポリエステルが好ましい。
結合用繊維としては、特に限定されないが、結晶性樹脂からなる単体繊維、結晶性樹脂からなる芯と結晶性樹脂又は非結晶性樹脂からなる鞘とで芯鞘構造をなす繊維、結晶性樹脂繊維と非結晶性樹脂繊維との混繊、結晶性樹脂繊維の表面に非結晶性樹脂粉を付着させた繊維を例示できる。
結晶性ポリエステル樹脂は、融解後急冷すると、ほとんど結晶化せず、非結晶状態となりやすいため、加熱硬化させる際は、非結晶状態とならないように温度や冷却速度に配慮が必要となる。
結晶化ポリエステル樹脂を含有する繊維の場合、結晶性ポリエステル樹脂からなる芯と、該芯よりも低融点の結晶性ポリエステル樹脂からなる鞘とで芯鞘構造をなす繊維を用いることが好ましい。鞘よりも高融点の芯を残した状態で、芯よりも低融点の鞘を融解させて、無機繊維どうしを結合することが、結晶性ポリエステル樹脂の結晶化度を維持できる点で適している。
結合用繊維のサイズとしては、特に限定されないが、繊度は1〜10デニールが好ましく、2〜7デニールがより好ましく、平均繊維長は20〜300mmが好ましく、50〜100mmがより好ましい。
無機繊維マットは、特に限定されないが、嵩密度10〜100kg/m3、厚さ5〜100mmが好ましい。
無機繊維マットは、主に無機繊維からなるマットであり、結晶化度15〜70%の結晶性樹脂以外の有機繊維または有機物を含んでもよい。
有機繊維または有機物の材料としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル、ビニロン、レーヨン等の樹脂、あるいは、これらの成分を含む各種共重合体あるいは混合樹脂を例示できる。有機繊維としては、これらの樹脂からなる長繊維のほか、アラミド繊維、天然繊維、ポリ乳酸繊維、耐炎化繊維を含めてもよい。
有機繊維のサイズとしては、繊度は1〜10デニールが好ましく、2〜7デニールがより好ましく、平均繊維長は20〜300mmが好ましく、50〜100mmがより好ましい。
表皮の厚さは、特に限定されない。樹脂フィルムの厚さとしては、10〜50μmを例示でき、15〜25μmが汎用性があり好ましい。
表皮が多数の通気孔を有しているものは、無機繊維マットを袋状に囲った時にその後の脱気性から適している。
表皮に防カビ剤を混合または表面塗布したものは、無機繊維マットを多湿環境下となる場所に施工する場合に好ましい。
表皮に静電防止処理又は帯電防止処理を施したものでも良い。
結合剤には、結晶性ポリエステル樹脂(PET)からなる芯鞘構造の結合用繊維を用いた。これは、高融点(250℃以上)の結晶性ポリエステル樹脂からなる芯と、低融点(175℃)の結晶性ポリエステル樹脂からなる鞘とで芯鞘構造をなすものであり、全体の結晶化度は20〜30%、繊度は、芯が2デニール、鞘が3.5デニール、平均繊維長は50mmである。
比較例2はガラス繊維のみで実施例と同様の工程で作製したものである。
比較例3はニードルパンチ法で繊維を絡めたガラスニードルマットである。
比較例4は市販の湿式製法による黄色い短繊維グラスウールであり、主に軟化点の低いAガラス繊維を用いているため、耐熱性(軟化点・熱収縮で判断)が低い。ホルマリンキャッチャー剤を表面塗布加工し、ホルムアルデヒドの放散を抑制している。しかし、製造する作業環境からフェノール臭やホルムアルデヒドの放散が生じる。
強熱減量は、JIS−R3420 7.3に準拠した。
熱収縮率は、JASO M405−87の7.5に準拠した。
垂直入射吸音率は、JIS−A1405−1に規定される円板形状の試験片に刃物で打ち抜き、管内法による垂直入射吸音率測定法に従って各周波数における吸音率を測定した。
圧縮の反発保持率は、試験体のサイズを50mm角とし、圧縮試験機にて初圧10Paの厚さt0、全圧100kPaの厚さt1、復元圧10Paの厚さt2を求め、下記の式にて算出した。
反発保持率:(t2−t1)/(t0−t1)×100 (%)
熱伝導率は、JIS−R2616 熱線法に準拠した。100℃での測定は、高温炉内にて加熱し、定常状態で測定した。
発熱性試験は、建築基準法に定められた発熱性試験であり、ISO 5660−1 コーンカロリーメータ法に準拠した。
発熱性試験の判定基準は、次のとおりである。
1.加熱開始後20分間の総発熱量が、8MJ/m2以下であること。
2.加熱開始後20分間、防火上有害な裏面まで貫通する亀裂及び穴がないこと。
3.加熱開始後20分間、最高発熱速度が10秒以上継続して200kW/m2を超えないこと。
ホルムアルデヒド放散速度は、JIS−A1901 チャンバー法に準拠した。
1.揮発性物質(VOC)が少ない
特に、フェノール樹脂を使わないため、ホルムアルデヒドの放出が極めて少ない。
2.低発熱量のため、無機繊維マットにおける全有機分が20質量%以下であれば、建材の不燃評価基準を概ね満足できる。
アクリル樹脂の発熱量は概ね30.5MJ/kgと高いが、ポリエステル樹脂は概ね23.4MJ/kgであり、フェノール樹脂の概ね24.3MJ/kgにほぼ匹敵し、優れた不燃性と少ない発炎性が得られる。
3.低コスト
基本的に液に含浸したり、液を塗布する湿式でなく、乾式で製造できるため、乾燥加熱ロスが少ない。
4.熱伝導率が低いため、高断熱
ニードルパンチングにより繊維を絡める製法でないため、ニードル針の孔がなく、繊維長が短繊維と比較し長いので、厚さ方向で繊維の固体伝導が抑制され、熱伝導率が低くなり、断熱性能が高い。
5.復元性に優れる
2 結合用繊維
3 ウェブ
4 積層体
5 無機繊維マット
6 不織布
11 混繊機
12 コンベア
13 加熱炉
14 圧着機
Claims (9)
- 無機繊維どうしが結晶化度15〜70%の樹脂からなる結合剤により結合されマット状に成形されてなり、断熱材又は吸音材として用いられる無機繊維マット。
- 前記無機繊維が、平均繊維径3〜24μm、平均繊維長20〜300mmのガラス繊維である請求項1記載の無機繊維マット。
- 前記結合剤が、結合用繊維であり、該結合用繊維の一部が溶融してから固化して無機繊維どうしを結合している請求項1又は2記載の無機繊維マット。
- 前記結合用繊維が、芯と該芯よりも低融点の鞘とで芯鞘構造をなす繊維である請求項3記載の無機繊維マット。
- 断熱材又は吸音材として用いられる無機繊維マットの製造方法であって、
無機繊維と、結晶化度15〜70%の樹脂からなる結合用繊維とを混繊するステップと、
混繊したものを、加熱して結合用繊維の一部を溶融させるステップと、
加熱したものを、マット状に成形し、冷却して前記溶融した一部を固化させ無機繊維どうしを結合させるステップと
を含む無機繊維マットの製造方法。 - 前記無機繊維が、平均繊維径3〜24μm、平均繊維長20〜300mmのガラス繊維である請求項5記載の無機繊維マットの製造方法。
- 前記結合剤が、結合用繊維であり、該結合用繊維の一部を溶融させてから固化させて無機繊維どうしを結合させる請求項5又は6記載の無機繊維マットの製造方法。
- 前記結合用繊維が、芯と該芯よりも低融点の鞘とで芯鞘構造をなす繊維である請求項7記載の無機繊維マットの製造方法。
- 前記結合用繊維が、繊度1〜10デニール、平均繊維長20〜300mmである請求項7又は8記載の無機繊維マットの製造方法。
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