JP2020183591A - Mineral wool - Google Patents
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Description
本発明はミネラルウールに関する。 The present invention relates to mineral wool.
グラスウール、又は、ロックウール等のミネラルウールにおいて、繊維間を接着させるためにバインダー（ミネラルウール用バインダー）が使用されている（例えば、特許文献１）。 In mineral wool such as glass wool or rock wool, a binder (binder for mineral wool) is used to bond the fibers (for example, Patent Document 1).
ミネラルウール用バインダーの主成分としては、種々の樹脂が用いられてきた。しかし、従来のバインダーでは、ミネラルウールの硬さが不足する場合があった。そこで、本発明は、十分な硬さを有するミネラルウールを提供する。 Various resins have been used as the main component of the binder for mineral wool. However, with conventional binders, the hardness of mineral wool may be insufficient. Therefore, the present invention provides mineral wool having sufficient hardness.
本発明の一側面は、無機繊維と、前記無機繊維に付着したバインダーと、を含むミネラルウールに関する。前記バインダーが、カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂と、カルボン酸ジヒドラジド化合物と、を含有する。前記（メタ）アクリル樹脂のうち少なくとも一部が、前記カルボン酸ジヒドラジド化合物との反応によって架橋構造を形成している。 One aspect of the present invention relates to mineral wool containing an inorganic fiber and a binder attached to the inorganic fiber. The binder contains a (meth) acrylic resin having a carboxyl group and a carboxylic acid dihydrazide compound. At least a part of the (meth) acrylic resin forms a crosslinked structure by reaction with the carboxylic acid dihydrazide compound.
本発明によれば、十分な硬さを有するミネラルウールが提供される。本発明のいくつかの側面によれば、バインダーの付着による色調変化が抑制される。 According to the present invention, mineral wool having sufficient hardness is provided. According to some aspects of the present invention, the color change due to the adhesion of the binder is suppressed.
以下、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
図１は、ミネラルウールの一実施形態を示す断面図である。図１に示すミネラルウール１は、無機繊維と、無機繊維に付着したバインダーとを含むマット状の材料である。ただし、ミネラルウールの形状はこれに限られない。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of mineral wool. The
ミネラルウール１は、無機繊維を含むウール状の繊維集合体を含む。繊維集合体を構成する無機繊維同士がバインダーを介して結着している。無機繊維は、ガラス繊維、又は、けい酸分と石灰分を主成分とする高炉スラグ、又は岩石等を原料とした繊維であってよい。無機繊維としてガラス繊維を含むミネラルウールは、一般にグラスウールと称される。無機繊維として、けい酸分と石灰分を主成分とする高炉スラグ、又は岩石等を原料とした繊維を含むミネラルウールは、一般にロックウールと称される。ミネラルウールは、断熱性及び吸音性がより優れたものとなる観点から、ガラス繊維を含むグラスウールであってもよい。
ミネラルウール１を構成する無機繊維の繊維径（バインダーの厚さを含む。）は、３．０〜１０．０μｍ、３．５〜８．０μｍ、又は４．０〜７．０μｍであってよい。ここでの繊維径は、マイクロネア法で測定される値である。ミネラルウールを構成する無機繊維の繊維長は、２．０〜５００．０ｍｍであってもよい。
The fiber diameter (including the thickness of the binder) of the inorganic fibers constituting the
無機繊維に付着したバインダーは、カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂と、カルボン酸ジヒドラジド化合物とを含有する。本明細書において、「（メタ）アクリル」とは、「アクリル」又はそれに対応する「メタクリル」を意味する。 The binder attached to the inorganic fiber contains a (meth) acrylic resin having a carboxyl group and a carboxylic acid dihydrazide compound. As used herein, the term "(meth) acrylic" means "acrylic" or the corresponding "methacrylic".
（メタ）アクリル樹脂は、（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルから選ばれる（メタ）アクリルモノマーを主な単量体単位として含む重合体である。（メタ）アクリル樹脂は、（メタ）アクリルモノマー以外の単量体に由来する単量体単位を含んでいてもよいが、通常、（メタ）アクリルモノマーに由来する単量体単位の割合は、重合体の全体質量に対して５０〜１００質量％である。 The (meth) acrylic resin is a polymer containing a (meth) acrylic monomer selected from (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid ester as a main monomer unit. The (meth) acrylic resin may contain monomer units derived from a monomer other than the (meth) acrylic monomer, but usually, the proportion of the monomer units derived from the (meth) acrylic monomer is It is 50 to 100% by mass with respect to the total mass of the polymer.
カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂は、通常、カルボキシル基を有する単量体に由来する単量体単位を含む。カルボキシル基を有する単量体は、例えば（メタ）アクリル酸である。 A (meth) acrylic resin having a carboxyl group usually contains a monomer unit derived from a monomer having a carboxyl group. The monomer having a carboxyl group is, for example, (meth) acrylic acid.
カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂は、カルボキシル基を有する単量体以外の単量体に由来する単量体単位を含んでいてもよい。カルボキシル基を有する単量体以外の単量体に由来する単量体単位の割合は、（メタ）アクリル樹脂を構成する全単量体単位数に対して、５０モル％未満、３０モル％未満、１０モル％未満、又は１モル％未満であってもよい。カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂は、カルボキシル基を有する単量体に由来する単量体単位のみからなっていてよく、（メタ）アクリル酸に由来する単量体単位のみからなるポリ（メタ）アクリル酸であってもよい。 The (meth) acrylic resin having a carboxyl group may contain a monomer unit derived from a monomer other than the monomer having a carboxyl group. The proportion of monomer units derived from monomers other than the monomer having a carboxyl group is less than 50 mol% and less than 30 mol% with respect to the total number of monomer units constituting the (meth) acrylic resin. It may be less than 10 mol% or less than 1 mol%. The (meth) acrylic resin having a carboxyl group may consist only of monomer units derived from a monomer having a carboxyl group, and may consist only of monomer units derived from (meth) acrylic acid. ) It may be acrylic acid.
カルボン酸ジヒドラジド化合物は、２個のカルボキシル基を有する化合物から誘導される化合物であり、２個のヒドラジノ基（−ＮＨＮＨ２）を有する。カルボン酸ジヒドラジド化合物は、例えば、アジピン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド又はこれらの混合物であってもよく、アジピン酸ジヒドラジドであってもよい。 The carboxylic acid dihydrazide compound is a compound derived from a compound having two carboxyl groups and has two hydrazino groups (-NHNH 2 ). The carboxylic acid dihydrazide compound may be, for example, adipic acid dihydrazide, succinic acid dihydrazide or a mixture thereof, or may be adipic acid dihydrazide.
バインダーに含まれる（メタ）アクリル樹脂のうち少なくとも一部が、カルボン酸ジヒドラジド化合物との反応によって架橋されている。通常、（メタ）アクリル樹脂のカルボキシル基とカルボン酸ジヒドラジド化合物のヒドラジノ基との反応により、（メタ）アクリル樹脂が架橋される。 At least a part of the (meth) acrylic resin contained in the binder is crosslinked by the reaction with the carboxylic acid dihydrazide compound. Usually, the (meth) acrylic resin is crosslinked by the reaction of the carboxyl group of the (meth) acrylic resin with the hydradino group of the carboxylic acid dihydrazide compound.
無機繊維に付着したバインダーにおける（メタ）アクリル樹脂及びカルボン酸ジヒドラジド化合物の合計の含有量は、バインダーの全体質量を基準として、５０〜１００質量％、７５〜１００質量％、又は９５〜１００質量％であってもよい。ここでの含有量は、架橋構造を形成している（メタ）アクリル樹脂及びカルボン酸ジヒドラジド化合物の量も含む。これは本明細書における以下の説明でも同様である。 The total content of the (meth) acrylic resin and the carboxylic acid dihydrazide compound in the binder attached to the inorganic fiber is 50 to 100% by mass, 75 to 100% by mass, or 95 to 100% by mass based on the total mass of the binder. It may be. The content here also includes the amount of the (meth) acrylic resin and the carboxylic acid dihydrazide compound forming the crosslinked structure. This also applies to the following description herein.
（メタ）アクリル樹脂が有するカルボキシル基の総量に対する、カルボン酸ジヒドラジド化合物が有するヒドラジノ基の総量のモル比が、０．１〜１．０であってもよい。ヒドラジノ基のモル比がこの範囲内にあると、ミネラルウールの硬さ向上に関して特に顕著な効果が得られる。同様の観点から、ヒドラジノ基のモル比が０．５〜１．０、又は０．７〜１．０であってもよい。無機繊維に付着したバインダーを飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）で分析することにより、カルボキシル基の総量に対するヒドラジノ基のモル比を定量することができる。得られたモル比が上記範囲内にある場合、カルボン酸ジヒドラジド化合物はその全てが架橋構造を形成しているとみなすことができる。 The molar ratio of the total amount of hydrazino groups contained in the carboxylic acid dihydrazide compound to the total amount of carboxyl groups contained in the (meth) acrylic resin may be 0.1 to 1.0. When the molar ratio of hydrazino groups is within this range, a particularly remarkable effect is obtained in improving the hardness of mineral wool. From the same viewpoint, the molar ratio of hydrazino groups may be 0.5 to 1.0 or 0.7 to 1.0. By analyzing the binder attached to the inorganic fiber by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), the molar ratio of hydrazino groups to the total amount of carboxyl groups can be quantified. When the obtained molar ratio is within the above range, it can be considered that all of the carboxylic acid dihydrazide compounds form a crosslinked structure.
バインダーは、架橋構造を形成していないカルボン酸ジヒドラジド化合物（以下「未架橋のカルボン酸ジヒドラジド化合物」ということがある。）を比較的多く含有してもよい。未架橋のジヒドラジド化合物は、バインダーの付着によるミネラルウールの色調変化の抑制に寄与し得る。係る観点から、例えば、未架橋のカルボン酸ジヒドラジド化合物の含有量が、（メタ）アクリル樹脂及び架橋構造を形成しているカルボン酸ジヒドラジド化合物の合計量１００質量部に対して、０．５〜３０質量部であってもよい。無機繊維に付着したバインダーをＴＯＦ−ＳＩＭＳで分析して得られる、カルボキシル基の総量に対するヒドラジノ基のモル比が１．０を超える場合、１．０を超えた部分のヒドラジノ基に相当するカルボン酸ジヒドラジド化合物は架橋構造を形成していないとみなすことができる。 The binder may contain a relatively large amount of a carboxylic acid dihydrazide compound having no crosslinked structure (hereinafter, may be referred to as “uncrosslinked carboxylic acid dihydrazide compound”). The uncrosslinked dihydrazide compound can contribute to the suppression of the color change of mineral wool due to the adhesion of the binder. From this point of view, for example, the content of the uncrosslinked carboxylic acid dihydrazide compound is 0.5 to 30 with respect to 100 parts by mass of the total amount of the (meth) acrylic resin and the carboxylic acid dihydrazide compound forming the crosslinked structure. It may be a mass part. When the molar ratio of hydrazino groups to the total amount of carboxyl groups obtained by analyzing the binder attached to the inorganic fibers by TOF-SIMS exceeds 1.0, the carboxylic acid corresponding to the hydradino groups in the portion exceeding 1.0 The dihydrazide compound can be considered not to form a crosslinked structure.
バインダーは、シランカップリング剤を更に含有してもよい。シランカップリング剤は、例えばアルコキシシリル基と反応性官能基とを有する化合物であり、ミネラルウールの更なる硬さ向上に寄与し得る。シランカップリング剤の例としては、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシランカップリング剤、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等のエポキシシランカップリング剤が挙げられる。シランカップリング剤の市販品の例としては、信越化学工業株式会社製のアミノプロピルトリメトキシシラン「ＫＢＥ９０３」が挙げられる。シランカップリング剤は、１種類単独で用いてもよく、又は、２種類以上を併用して用いてもよい。 The binder may further contain a silane coupling agent. The silane coupling agent is, for example, a compound having an alkoxysilyl group and a reactive functional group, and can contribute to further improvement in hardness of mineral wool. Examples of silane coupling agents include aminosilane coupling agents such as 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, and aminopropyltriethoxysilane, and 3-glycid. Examples thereof include epoxysilane coupling agents such as xypropyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane. Examples of commercially available silane coupling agents include aminopropyltrimethoxysilane "KBE903" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. One type of silane coupling agent may be used alone, or two or more types may be used in combination.
バインダーにおけるシランカップリング剤の含有量は、（メタ）アクリル樹脂及び架橋構造を形成しているアジピン酸ジヒドラジド化合物の合計量１００質量部に対して、０．１〜３．０質量部であってよく、０．２〜２．０質量部であってよく、０．３〜１．０質量部であってよい。 The content of the silane coupling agent in the binder was 0.1 to 3.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the (meth) acrylic resin and the adipic acid dihydrazide compound forming the crosslinked structure. It may be 0.2 to 2.0 parts by mass, and may be 0.3 to 1.0 parts by mass.
バインダーは、防塵剤を更に含有してもよい。防塵剤としては、オイルエマルション等が挙げられる。防塵剤の市販品の例としては、出光興産株式会社製の重質オイルエマルション「ダフニープロソルブルＰＦ」が挙げられる。防塵剤の含有量は、（メタ）アクリル樹脂及び架橋構造を形成しているカルボン酸ジヒドラジド化合物の合計量１００質量部に対して、１〜３０質量部であってよい。 The binder may further contain a dustproofing agent. Examples of the dustproof agent include oil emulsions and the like. Examples of commercially available dustproof agents include the heavy oil emulsion "Daphne Prosolve PF" manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd. The content of the dustproof agent may be 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the (meth) acrylic resin and the carboxylic acid dihydrazide compound forming the crosslinked structure.
バインダーは、撥水剤を更に含有していてよい。撥水剤としては、例えば、シリコーンオイルエマルション等のシリコーン系添加剤、及び、フッ素系添加剤が挙げられる。撥水剤の市販品の例としては、信越化学工業株式会社製のシリコーンオイルエマルション「Ｐｏｌｏｎ ＭＲ」が挙げられる。撥水剤の含有量は、（メタ）アクリル樹脂及び架橋構造を形成しているカルボン酸ジヒドラジド化合物の合計量１００質量部に対して、０．０５〜２０質量部であってよい。 The binder may further contain a water repellent. Examples of the water repellent include silicone-based additives such as silicone oil emulsions and fluorine-based additives. An example of a commercially available water repellent is a silicone oil emulsion "Polon MR" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. The content of the water repellent agent may be 0.05 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the (meth) acrylic resin and the carboxylic acid dihydrazide compound forming the crosslinked structure.
無機繊維に対するバインダーの付着量が、ミネラルウール１００質量部に対して、０．５〜１５．０質量部、１．０〜１５．０質量部又は１．０〜６．０質量部であってよい。バインダーの付着量は、ミネラルウール１００質量部に対して、１．０質量部以上、１．５質量部以上、２．０質量部以上又は２．５質量部以上であってよく、１５．０質量部以下、１０．０質量部以下、６．０質量部以下又は５．０質量部以下であってよい。バインダーの付着量は、まず、バインダーの付着したグラスウールの重量（焼却前質量）を測定することと、次いで、グラスウールを空気雰囲気下、５００℃の条件で６０分間加熱して、バインダーを焼却し、残ったグラスウールの質量（焼却後質量）を測定することと、下記式によりバインダーの付着量を算出することとを含む方法により、求めることができる。
バインダーの付着量（質量％）＝｛（焼却前質量−焼却後質量）／焼却前質量｝×１００
The amount of the binder attached to the inorganic fibers was 0.5 to 15.0 parts by mass, 1.0 to 15.0 parts by mass, or 1.0 to 6.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of mineral wool. Good. The amount of the binder attached may be 1.0 part by mass or more, 1.5 parts by mass or more, 2.0 parts by mass or more, or 2.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of mineral wool. It may be 10 parts by mass or less, 10.0 parts by mass or less, 6.0 parts by mass or less, or 5.0 parts by mass or less. To determine the amount of binder attached, first, the weight of the glass wool to which the binder is attached (mass before incineration) is measured, and then the glass wool is heated in an air atmosphere at 500 ° C. for 60 minutes to incinerate the binder. It can be obtained by a method including measuring the mass of the remaining glass wool (mass after incineration) and calculating the amount of the binder attached by the following formula.
Binder adhesion amount (mass%) = {(mass before incineration-mass after incineration) / mass before incineration} x 100
ミネラルウール１の密度は１０〜２５０ｋｇ／ｍ３であってよい。ミネラルウール１の厚さは、例えば、１０〜３００ｍｍであってよい。ミネラルウール１の密度及び厚さは、ＪＩＳ Ａ ９５２１：２０１４に準拠して測定することができる。ここでの密度は、空隙体積を含む体積を基準とする見かけ密度である。
The density of the
ミネラルウール１は、例えば、バインダー組成物を無機繊維に付着させる工程と、無機繊維とこれに付着したバインダー組成物とを含むウール状の中間繊維基材を形成させる工程と、中間繊維基材を加熱してミネラル―ルを得る工程とを含む方法によって、製造することができる。
バインダー組成物は、カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂と、カルボン酸ジヒドラジド化合物と、必要に応じて加えられるその他の成分と、水性媒体とを含有する。バインダー組成物に含まれる（メタ）アクリル樹脂の一部が、カルボン酸ジヒドラジド化合物との反応によって架橋構造を形成していてもよい。 The binder composition contains a (meth) acrylic resin having a carboxyl group, a carboxylic acid dihydrazide compound, other components added as needed, and an aqueous medium. A part of the (meth) acrylic resin contained in the binder composition may form a crosslinked structure by reacting with the carboxylic acid dihydrazide compound.
水性溶媒は、例えば、水、メタノール、エタノール、エチレングリコール、及びグリセリンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む。経済性及び取扱性の観点から、水性溶媒が水を含んでいてもよい。水性溶媒中の水の割合が、水性溶媒の質量を基準として５０〜１００質量％、６０〜１００質量％、７０〜１００質量％、８０〜１００質量％、又は９０〜１００質量％であってもよい。 The aqueous solvent contains, for example, at least one selected from the group consisting of water, methanol, ethanol, ethylene glycol, and glycerin. From the viewpoint of economy and handleability, the aqueous solvent may contain water. Even if the ratio of water in the aqueous solvent is 50 to 100% by mass, 60 to 100% by mass, 70 to 100% by mass, 80 to 100% by mass, or 90 to 100% by mass based on the mass of the aqueous solvent. Good.
バインダー組成物における固形分濃度、すなわち水性溶媒以外の成分の含有量が、バインダー組成物全量に対して、２．０〜２０質量％で、又は２．０〜１０．０質量％であってよい。 The solid content concentration in the binder composition, that is, the content of the components other than the aqueous solvent may be 2.0 to 20% by mass or 2.0 to 10.0% by mass with respect to the total amount of the binder composition. ..
バインダー組成物を無機繊維に付着させる工程では、例えば、熱溶融されたガラス、又は岩石等の鉱物のような無機質原料を繊維化して無機繊維を形成させながら、形成された無機繊維にバインダー組成物を付着させてもよい。無機繊維を繊維化する方法としては、例えば、火焔法、吹き飛ばし法、遠心法（ロータリー法とも言う）が挙げられる。無機繊維にバインダー組成物を付着させる方法としては、例えば、無機繊維に対し、スプレー装置等により、霧状のバインダー組成物を吹き付ける方法が挙げられる。 In the step of adhering the binder composition to the inorganic fiber, for example, the binder composition is attached to the formed inorganic fiber while fiberizing an inorganic raw material such as heat-melted glass or a mineral such as rock to form the inorganic fiber. May be attached. Examples of the method for converting the inorganic fiber into fibers include a flame method, a blow-off method, and a centrifugation method (also referred to as a rotary method). Examples of the method of adhering the binder composition to the inorganic fiber include a method of spraying the inorganic fiber with a mist-like binder composition by a spray device or the like.
バインダー組成物を無機繊維に付着させながら、バインダー組成物が付着した無機繊維を堆積させることによって、ウール状の中間繊維基材を形成させることができる。堆積した無機繊維同士が徐々に絡み合い、それらがウール状の形態を形成する。形成された直後の無機繊維にバインダー組成物を付着させ、その後、ウール状の中間繊維基材を形成させてもよい。 A wool-like intermediate fiber base material can be formed by depositing the inorganic fibers to which the binder composition is attached while adhering the binder composition to the inorganic fibers. The deposited inorganic fibers gradually become entangled with each other, forming a wool-like morphology. The binder composition may be attached to the inorganic fiber immediately after the formation, and then a wool-like intermediate fiber base material may be formed.
中間繊維基材を加熱することにより、無機繊維に付着したバインダー組成物が加熱硬化することでバインダーが形成されて、無機繊維と無機繊維に付着したバインダーとを含むミネラルウールが得られる。中間繊維基材を加熱する方法は、特に制限されない。例えば、所定の加熱温度に設定された１つ又は複数の加熱ゾーンを通過させることにより、中間繊維基材を加熱することができる。中間繊維基材の加熱時間は、バインダー組成物が付着した無機繊維の密度、厚さにより、適宜調整される。加熱時間は、例えば、３０秒〜１０分、又は、２分〜１０分であってよい。 By heating the intermediate fiber base material, the binder composition attached to the inorganic fiber is heat-cured to form a binder, and mineral wool containing the inorganic fiber and the binder attached to the inorganic fiber can be obtained. The method for heating the intermediate fiber base material is not particularly limited. For example, the intermediate fiber substrate can be heated by passing through one or more heating zones set to a predetermined heating temperature. The heating time of the intermediate fiber base material is appropriately adjusted depending on the density and thickness of the inorganic fibers to which the binder composition is attached. The heating time may be, for example, 30 seconds to 10 minutes, or 2 minutes to 10 minutes.
加熱工程後の中間繊維基材、すなわちミネラルウールは、必要により例えばマット状に成形され、さらに所望の幅、長さに切断してもよい。 The intermediate fiber base material after the heating step, that is, mineral wool, may be formed into, for example, a mat, if necessary, and further cut into a desired width and length.
ミネラルウールは、そのままの形態で用いてもよく、また、ミネラルウールの表面を表皮材で被覆して、ミネラルウール及び表皮材を有するパネル等の部材を作製してもよい。表皮材としては、特に制限されないが、例えば、紙（特に耐熱紙、例えば、ガラスペーパー）、合成樹脂フィルム、金属箔フィルム、不織布（例えば、ガラスチョップドストランドマット）、織布（例えば、ガラス繊維織物）又はこれらを組み合わせたものを用いることができる。 The mineral wool may be used as it is, or the surface of the mineral wool may be coated with a skin material to prepare a member such as a panel having the mineral wool and the skin material. The skin material is not particularly limited, but is, for example, paper (particularly heat-resistant paper, for example, glass paper), synthetic resin film, metal foil film, non-woven fabric (for example, glass chopped strand mat), woven fabric (for example, glass fiber woven fabric). ) Or a combination of these can be used.
本実施形態に係るミネラルウールは、例えば、断熱・吸音機能を持つ素材として用いることができる。本実施形態に係るミネラルウールを、建築材料用断熱材（特に、壁内や天井内といった建築材料内部に配置される断熱材）として用いてもよい。 The mineral wool according to this embodiment can be used, for example, as a material having a heat insulating / sound absorbing function. The mineral wool according to the present embodiment may be used as a heat insulating material for building materials (particularly, a heat insulating material arranged inside a building material such as inside a wall or a ceiling).
以下、実施例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
１．バインダー組成物の調整
以下の手順でバインダー組成物を調製した。溶液又はバインダー組成物の粘度は、ＪＩＳ Ｋ６８３３−１：２００８に準拠して、Ｂ型粘度計を用いて測定した。
1. 1. Preparation of binder composition A binder composition was prepared by the following procedure. The viscosity of the solution or binder composition was measured using a B-type viscometer in accordance with JIS K6833-1: 2008.
実施例１
メタクリル酸、アジピン酸ジヒドラジド（ヒドラジノ基を架橋基として有する架橋物質、以下、「ＡＤＨ」ということがある。）、及び過硫酸アンモニウム（重合開始剤）を含む前駆体溶液（固形分濃度２０．０質量％）を調製した。前駆体溶液に含まれるＡＤＨの量は、メタクリル酸が有するカルボキシル基の総量に対する、ヒドラジノ基の総量のモル比が１．０である量となるように調整した。前駆体溶液を加熱することによりメタクリル酸を重合させて、ポリメタクリル酸を含む溶液を得た。得られた溶液の２５℃における粘度は１００ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは９．０であった。
Example 1
Precursor solution (solid content concentration 20.0 mass) containing methacrylic acid, adipic acid dihydrazide (crosslinking substance having a hydrazino group as a crosslinking group, hereinafter sometimes referred to as "ADH"), and ammonium persulfate (polymerization initiator). %) Was prepared. The amount of ADH contained in the precursor solution was adjusted so that the molar ratio of the total amount of hydrazino groups to the total amount of carboxyl groups contained in methacrylic acid was 1.0. Methacrylic acid was polymerized by heating the precursor solution to obtain a solution containing polymethacrylic acid. The viscosity of the obtained solution at 25 ° C. was 100 mPa · s and the pH was 9.0.
得られた溶液に、シランカップリング剤を加えて、バインダー組成物を得た。シランカップリング剤の量は、前駆体溶液におけるメタクリル酸及びアジピン酸ジヒドラジドの合計量１００質量部に対して、０．５質量部であった。 A silane coupling agent was added to the obtained solution to obtain a binder composition. The amount of the silane coupling agent was 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of methacrylic acid and adipic acid dihydrazide in the precursor solution.
実施例２
シランカップリング剤を加えなかったこと以外は、実施例１と同様にしてバインダー組成物を得た。
Example 2
A binder composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that a silane coupling agent was not added.
実施例３
実施例１と同様にして得たポリメタクリル酸を含む溶液に、シランカップリング剤、及び追加のＡＤＨを加えて、バインダー組成物を得た。シランカップリング剤の量は実施例１と同じ量とした。追加のＡＤＨの量は、前駆体溶液におけるメタクリル酸及びＡＤＨの合計量１００質量部に対して２５．０質量部であった。前駆体溶液がメタクリル酸のカルボキシル基の総量に対して１．０化学当量に相当する量のヒドラジノ基を有するＡＤＨを含んでいたため、追加のＡＤＨは、ポリメタクリル酸の架橋構造の形成には実質的に関与しないと考えられる。すなわち、ここでの追加のＡＤＨの量は、バインダーにおける未架橋のＡＤＨの量にほぼ相当するといえる。
Example 3
A silane coupling agent and additional ADH were added to the solution containing polymethacrylic acid obtained in the same manner as in Example 1 to obtain a binder composition. The amount of the silane coupling agent was the same as in Example 1. The amount of additional ADH was 25.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of methacrylic acid and ADH in the precursor solution. Because the precursor solution contained ADH with hydrazino groups in an amount equivalent to 1.0 equivalent relative to the total amount of carboxyl groups in methacrylic acid, additional ADH was used to form the crosslinked structure of polymethacrylic acid. It is considered that there is virtually no involvement. That is, it can be said that the amount of additional ADH here is substantially equivalent to the amount of uncrosslinked ADH in the binder.
実施例４
追加のＡＤＨの量を１．０質量部に変更したこと以外は実施例３と同様にして、バインダー組成物を得た。
Example 4
A binder composition was obtained in the same manner as in Example 3 except that the amount of additional ADH was changed to 1.0 part by mass.
比較例１
脱イオン水中で、メタクリル酸を、重合開始剤として過硫酸カリウムを用いてラジカル重合させることにより、ポリメタクリル酸水溶液を調製した。特許第３９５０９９６号公報の段落００４０に記載の調製方法にしたがって、亜鉛含有アンモニア水溶液を調製した。得られた亜鉛含有アンモニア水溶液を、ポリメタクリル酸水溶液と混合して、バインダー組成物を得た。金属イオン（Ｚｎ２＋）の含有量が、ポリメタクリル酸が有するカルボキシル基の総量に対して、０．１化学当量となるように各成分の濃度及び混合比を調整した。得られたバインダー組成物の粘度は、２５℃において２９ｍＰａ・ｓであった。
Comparative Example 1
A polymethacrylic acid aqueous solution was prepared by radically polymerizing methacrylic acid in deionized water using potassium persulfate as a polymerization initiator. A zinc-containing aqueous ammonia solution was prepared according to the preparation method described in paragraph 0040 of Japanese Patent No. 3950996. The obtained zinc-containing aqueous ammonia solution was mixed with the polymethacrylic acid aqueous solution to obtain a binder composition. The concentration and mixing ratio of each component were adjusted so that the content of the metal ion (Zn 2+ ) was 0.1 chemical equivalent with respect to the total amount of carboxyl groups of the polymethacrylic acid. The viscosity of the obtained binder composition was 29 mPa · s at 25 ° C.
比較例２
ポリビニルアルコール樹脂（ＰＶＡ）を水に溶解させることにより、バインダー組成物を調製した。ポリビニルアルコール樹脂として、日本酢ビ・ポバール社製「ＪＬ−０５Ｅ」を用いた。得られたバインダー組成物の粘度は、２５℃において１５０ｍＰａ・ｓであった。
Comparative Example 2
A binder composition was prepared by dissolving a polyvinyl alcohol resin (PVA) in water. As the polyvinyl alcohol resin, "JL-05E" manufactured by Japan Vam & Poval Co., Ltd. was used. The viscosity of the obtained binder composition was 150 mPa · s at 25 ° C.
２．評価
２−１．硬さ
実施例及び比較例の各バインダー組成物に水を加えて、固形分濃度２質量％に調整した。次いで、バインダー組成物にガラスペーパー（Ｗｈａｔｍａｎ製、商品名：ＧＦ／Ａ 直径７０ｍｍ）を含浸させた。バインダー組成物から取り出したガラスペーパーを、１８０℃で１０分間の加熱により乾燥させた。乾燥後、バインダーが付着したガラスペーパーから、幅３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのサイズの測定用サンプルを切り出した。
2. Evaluation 2-1. Hardness Water was added to each of the binder compositions of Examples and Comparative Examples to adjust the solid content concentration to 2% by mass. Next, the binder composition was impregnated with glass paper (manufactured by Whatman, trade name: GF / A, diameter 70 mm). The glass paper removed from the binder composition was dried by heating at 180 ° C. for 10 minutes. After drying, a measurement sample having a width of 30 mm and a length of 50 mm was cut out from the glass paper to which the binder was attached.
作製した測定用サンプルの片方の短辺側の端部を冶具で挟んだ。冶具からはみ出した部分の測定サンプルの長さは３０ｍｍであった。冶具に挟まれた測定用サンプルを、その主面が水平になる向きで保持した。測定用サンプルの冶具からはみ出した部分の先端に、１ｇのダブルクリップ（幅１３ｍｍ）を重りとして取り付けた。ダブルクリップは、測定用サンプルの先端がダブルクリップの奥まで達するように、測定サンプルに取り付けた。 The end on one short side of the prepared measurement sample was sandwiched between jigs. The length of the measurement sample in the portion protruding from the jig was 30 mm. The measurement sample sandwiched between the jigs was held so that its main surface was horizontal. A 1 g double clip (width 13 mm) was attached as a weight to the tip of the portion of the measurement sample protruding from the jig. The double clip was attached to the measurement sample so that the tip of the measurement sample reached the depth of the double clip.
ダブルクリップが取り付けられた測定用サンプルを、２２０℃の恒温槽内で１０分間加熱した。この加熱により、各実施例のバインダー組成物の場合にはＡＤＨによるポリメタクリル酸の架橋が進行し、比較例１の場合、金属イオンによるポリメタクリル酸の架橋が進行した。 The measurement sample to which the double clip was attached was heated in a constant temperature bath at 220 ° C. for 10 minutes. By this heating, the cross-linking of polymethacrylic acid by ADH proceeded in the case of the binder composition of each example, and the cross-linking of polymethacrylic acid by metal ions proceeded in the case of Comparative Example 1.
恒温槽から取り出した測定サンプルからダブルクリップを取り除き、この時点での測定サンプルの先端の位置と、ダブルクリップが取り付けられる前の測定サンプルの先端の位置との高さ方向における差を、荷重変動量（単位：ｍｍ）として記録した。荷重変動量が小さいことは、バインダーによる硬さ向上の程度が大きいことを意味する。ガラスペーパーの硬さを向上させるバインダーは、ミネラルウールの硬さも向上させるといえる。 The double clip is removed from the measurement sample taken out from the constant temperature bath, and the difference in height between the position of the tip of the measurement sample at this point and the position of the tip of the measurement sample before the double clip is attached is the load fluctuation amount. Recorded as (unit: mm). A small amount of load fluctuation means that the degree of hardness improvement by the binder is large. It can be said that a binder that improves the hardness of glass paper also improves the hardness of mineral wool.
２−２．色調
実施例の各バインダー組成物に水を加えて、固形分濃度５質量％に調整した。次いで、バインダー組成物にガラスペーパー（Ｗｈａｔｍａｎ製、商品名：ＧＦ／Ａ 直径７０ｍｍ）を含浸させた。バインダー組成物から取り出したガラスペーパーを、２００℃で１０分間の加熱により乾燥させた。この加熱によって、ＡＤＨによるポリメタクリル酸の架橋が進行した。
2-2. Color tone Water was added to each binder composition of the example to adjust the solid content concentration to 5% by mass. Next, the binder composition was impregnated with glass paper (manufactured by Whatman, trade name: GF / A, diameter 70 mm). The glass paper removed from the binder composition was dried by heating at 200 ° C. for 10 minutes. By this heating, cross-linking of polymethacrylic acid by ADH proceeded.
バインダーが付着したガラスペーパーの色調を表すＬ＊値、ａ＊値、及びｂ＊値を、色差計（コニカミノルタ株式会社製ＣＲ−４１０）を用いて測定した。バインダーが付着していないガラスペーパーの色調（Ｌ＊＝９０、ａ＊＝２、ｂ＊＝１０）を基準として、下記式により、バインダーの付着による色調変化の程度を表すΔＥを算出した。
ΔＥ＝［（Ｌ＊値−９０）２＋（ａ＊値−２）２＋（ｂ＊値−１０）２］１／２
The L * value, a * value, and b * value representing the color tone of the glass paper to which the binder was attached were measured using a color difference meter (CR-410 manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.). Based on the color tone (L * = 90, a * = 2, b * = 10) of the glass paper to which the binder is not attached, ΔE representing the degree of the color tone change due to the adhesion of the binder was calculated by the following formula.
ΔE = [(L * value-90) 2 + (a * value-2) 2 + (b * value-10) 2 ] 1/2
得られたΔＥの値から、下記基準により色調を判定した。ガラスペーパーへのバインダーの付着による色調変化の度合いが小さければ、ミネラルウールでも同様にバインダー付着による色調変化の度合いが小さいといえる。
Ａ：ΔＥが２０以上
Ｂ：ΔＥが２０未満
From the obtained ΔE value, the color tone was determined according to the following criteria. If the degree of color change due to the adhesion of the binder to the glass paper is small, it can be said that the degree of the color change due to the binder adhesion is also small for mineral wool.
A: ΔE is 20 or more B: ΔE is less than 20
表１及び表２に評価結果が示される。カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂及びカルボン酸ジヒドラジド化合物を含有するバインダーを含む実施例のミネラルウールは、十分な硬さを有することが示された。 The evaluation results are shown in Tables 1 and 2. The mineral wool of the examples containing the (meth) acrylic resin having a carboxyl group and the binder containing the carboxylic acid dihydrazide compound was shown to have sufficient hardness.
熱溶融した原料ガラスを繊維化装置に導入し、遠心法により、熱溶融した原料ガラスを繊維状に噴出させることで、ガラス繊維を形成した。形成されたガラス繊維が空冷される間に、霧状の各実施例のバインダー組成物をガラス繊維に吹きつけることで、各実施例バインダー組成物をガラス繊維に付着させた。次いで、各実施例バインダー組成物が付着したガラス繊維を堆積させ、それによりウール状の中間繊維基材を形成させた。次いで、得られた中間繊維基材を、加熱温度２２０℃、加熱時間３分間の条件で乾燥し、各実施例のバインダーが付着したガラス繊維を含むマット状のグラスウールを得た。各実施例のバインダーは、グラスウール１００質量部に対して、３．０質量部付着しており、これらのグラスウールは、表１の結果からも確認されたとおり、十分な硬さを有していた。 The glass fiber was formed by introducing the hot-melted raw material glass into a fiberizing apparatus and ejecting the hot-melted raw material glass into a fibrous form by a centrifugation method. While the formed glass fibers were air-cooled, the binder composition of each example was adhered to the glass fibers by spraying the binder composition of each example in the form of a mist onto the glass fibers. Next, the glass fibers to which the binder composition of each example was attached were deposited, thereby forming a wool-like intermediate fiber base material. Next, the obtained intermediate fiber base material was dried under the conditions of a heating temperature of 220 ° C. and a heating time of 3 minutes to obtain a mat-like glass wool containing glass fibers to which the binder of each example was attached. The binder of each example adhered to 3.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of glass wool, and these glass wools had sufficient hardness as confirmed from the results in Table 1. ..
１…ミネラルウール。 1 ... Mineral wool.
Claims (5)
前記バインダーが、カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂と、カルボン酸ジヒドラジド化合物と、を含有し、
前記（メタ）アクリル樹脂のうち少なくとも一部が、前記カルボン酸ジヒドラジド化合物との反応によって架橋構造を形成している、ミネラルウール。 Including an inorganic fiber and a binder attached to the inorganic fiber,
The binder contains a (meth) acrylic resin having a carboxyl group and a carboxylic acid dihydrazide compound.
Mineral wool in which at least a part of the (meth) acrylic resin forms a crosslinked structure by reaction with the carboxylic acid dihydrazide compound.
前記架橋構造を形成してない前記カルボン酸ジヒドラジド化合物の含有量が、前記（メタ）アクリル樹脂、及び前記架橋構造を形成している前記カルボン酸ジヒドラジド化合物の合計量１００質量部に対して、０．５〜３０質量部である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のミネラルウール。 The binder contains the carboxylic acid dihydrazide compound forming the crosslinked structure and the carboxylic acid dihydrazide compound not forming the crosslinked structure.
The content of the carboxylic acid dihydrazide compound that does not form the crosslinked structure is 0 with respect to 100 parts by mass of the total amount of the (meth) acrylic resin and the carboxylic acid dihydrazide compound that forms the crosslinked structure. The mineral wool according to any one of claims 1 to 3, which is 5 to 30 parts by mass.
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