JP2553948B2 - 鉱物質繊維成型体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、任意形状に成型された軽量で断熱性、防火
性、吸音性に優れた鉱物質繊維成型体であり、特に、低
密度であっても表面強度の大きい鉱物質繊維成型体に関
し、例えば、板状に成型して天井材等の建築用板材とし
て使用し得る鉱物質繊維成型体に関するものである。

（従来技術） 従来より、比重を0.25〜0.4に形成した鉱物質繊維の
成型体は、軽量で断熱性、防火性および吸音性に優れて
いることから、例えば、板材に成型して天井材を始めと
する各種建築用材として広く用いられている。

しかしながら、このような低比重の鉱物質繊維は、植
物質繊維とは異なって、繊維同士の絡み合いが殆ど得ら
れないために、繊維密度を小さくして軽量化を図ったり
吸音性を高めようとすると、バインダーが鉱物質繊維の
交点に僅かに作用しているだけであるから、繊維同士の
接合強度が低く、曲げ強度や表面強度が小さくなるとい
う問題点があった。

このため、出願人等は先に、鉱物質繊維を板状の成型
体に抄造するに際して、鉱物質繊維に合成繊維と熱硬化
性樹脂バインダーを混抄して強度と耐湿、耐水性を改善
する方法を発明した（特開昭52−71577号）。

（発明が解決しようとする課題） この方法によると、合成繊維の混在で鉱物質繊維の脆
さが補われて、比重を大きくすることなく強度を増大さ
せることができるが、合成繊維と鉱物質繊維との結合を
これら両繊維の交点におけるバインダーの定着に頼って
行っているので、剥離強度を大きくするには多量の結合
材を併用しなければならなかった。

又、鉱物質繊維成型体の軽量化を図るために、上記合
成繊維と鉱物質繊維にパーライトなどの軽量骨材を混合
すると、合成繊維と軽量骨材との結合が充分に行われな
くて曲げ強度が低下するという問題点が生じ、壁材用途
などに採用する場合には強度の面から軽量骨材の混合量
をあまり大きくすることができず、そのため、軽量化に
は限界があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、
鉱物質繊維と熱融着性合成繊維および軽量骨材との結合
が強固であり、低比重にも拘わらず比強度に優れた鉱物
質繊維成型体を提供することを目的とするものである。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、本発明の鉱物質繊維成型
体は、鉱物質繊維100重量部に、無機軽量骨材10〜100重
量部と、芯部分の融点が150℃以上で、外周部分の融点
が芯部分より低融点に形成されている長さ3.0mm以上の
熱融着性合成繊維を３〜30重量部の割合で混合され、且
つ鉱物質繊維と熱融着性合成繊維の交点及び無機軽量骨
材と熱融着性合成繊維の交点を、熱融着性合成繊維の上
記芯部分を溶融させることなく外周部分の成分の熱融着
で結合させていると共に無機軽量骨材が鉱物質繊維と熱
融着性合成繊維の溶融していない芯部分の繊維間空隙に
固着保持されて任意形状に成型されてなることを特徴と
するものである。

（作用） 鉱物質繊維成型体を構成している熱融着性合成繊維の
芯部分と鉱物質繊維とが、上記熱融着性合成繊維の溶融
した外周部によってその交点が強固に結合していると共
にこれらの両繊維間の空隙部に混在する軽量骨材が上記
熱融着性合成繊維の溶融した外周部によって該熱融着性
合成繊維の芯部に一体的に結合保持されてあり、従っ
て、この鉱物質繊維成型体の繊維密度を例えば0.3以下
の低い密度に設定しても、さらには軽量骨材の混合量が
多くても、軽量骨材が繊維間空隙から脱落し難く、軽量
で比強度の高い鉱物質繊維成型体を形成しているもので
ある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を板状に成型した場合を例にし
て第１図〜第３図に基づいて説明する。

（１）は板状に成形された鉱物質繊維成型体で、ロッ
クウール、スラグウールなどの鉱物質繊維（２）を100
重量部と、パーライト、シラス発泡体、発泡クレー等の
無機質の軽量骨材（３）を10〜100重量部と、熱融着性
合成繊維（４）を３〜30重量部との混合成型体よりなる
ものである。

上記熱融着性合成繊維（４）は、第２図に示すよう
に、融点が150℃以上の高融点合成樹脂（4a）を芯部分
とし、融点が135℃以下の低融点合成樹脂（4b）を外周
部分の成分とした繊維よりなり、外周部の低融点合成樹
脂（4b）のみの溶融によって、鉱物質繊維（２）との交
点部を一体に結合接着していると共に芯部分の高融点合
成樹脂（4a）が溶融することなく成型体（１）の内部に
混在し、第３図に示すように、鉱物質繊維（２）と３次
元の立体網目構造を形成して、繊維同志のぬけを防止
し、層間剥離抵抗を向上させているものである。

熱融着性合成繊維（４）の芯部分（4a）と外周成分
（4b）とを夫々形成する合成繊維としては、例えば、次
のような組み合わせを採用することができる。

なお、芯成分の合成繊維と外周成分の合成繊維との融
点の差は、20℃以上のものであることが望ましい。

上記熱融着性合成繊維（４）としては、市販されてい
るものとして例えば、ダイワボウNBF、東洋紡エスラナ
ールＦ、クラレソフィットN730等があげられる。

さらに、このような熱融着性合成繊維（４）の長さ
は、該熱融着性合成繊維（４）に対する鉱物質繊維
（２）および軽量骨材（３）の結合を行わせるのに充分
な長さを必要とする。この場合、該熱融着性合成繊維
（４）の長さが3mm以下の場合には、熱融着性合成繊維
（４）に対する鉱物質繊維（２）や軽量骨材（３）の結
合が充分に行われなく、また、この熱融着性合成繊維
（４）の長さの上限は鉱物質繊維（２）との混合性から
20mm以下にしておくのが好ましく、丸網式の湿式抄造装
置によれば、その長さを３〜10mmにしたものがスラリー
中で塊にならずに均一に分散されて好ましい。

又、鉱物質繊維（２）と熱融着性合成繊維（３）との
混合割合は、上記のように鉱物質繊維100重量部に対し
て熱融着性合成繊維を３〜30重量部混合している。

この熱融着性合成繊維（４）の混合量が３重量部未満
であると、鉱物質繊維（２）との接合点が不足して３次
元の網目構造にならなく、一方、30重量部より多いと、
防火性が損なわれるので好ましくない。

なお、このような熱融着性合成繊維（４）は、通直繊
維であっても、或いはクリンプした捲縮繊維であっても
良いが、捲縮繊維にして配合したものは、鉱物質繊維と
捲縮繊維の間に多くの繊維間空隙を持ちながら３次元の
立体網目構造に結合した構造となり、軽量化と断熱性、
衝撃吸収性を一層向上させることができる。

さらに、鉱物質繊維（２）に、上記熱溶融性合成繊維
（４）と共に高融点の合成樹脂のみで形成した溶融しな
い通常の合成繊維を、鉱物質繊維（２）と熱融着性合成
繊維（４）との結合を阻害しない範囲の量で混合しても
良い。また、必要に応じて植物繊維を添加しておいても
よいが、これら有機分は防火性の点から鉱物質繊維成型
体（１）の全体の15重量％以下にすることが望ましい。

なお、上記通常の合成繊維もまた、通直繊維、クリン
プさせた捲縮繊維のいずれであっても良いが、クリンプ
繊維にして配合したものは、繊維間空隙が多くなって、
軽量化と衝撃吸収性を向上させる利点がある。

熱融着性合成繊維（４）と共に鉱物質繊維（２）に混
入させている上記無機軽量骨材（３）としては、見掛け
比重が0.01〜0.1で粒径が数十μ〜2000μのものが用い
られ、好ましくはその粒径が50〜500μのものを添加す
ると、鉱物質繊維（２）と熱融着性合成繊維（４）との
繊維間空隙に良好に混在、固着させておくことができ
る。

鉱物質繊維（２）に対する軽量骨材（３）の混合割合
は、鉱物質繊維100重量部に対して10〜100重量部の範囲
とする。

その理由は、混合量が10重量部未満では繊維間の空隙
への充填効果が損なわれて鉱物質繊維成型体（１）の表
面硬度並びに圧縮強度が低下し、成型体（１）を壁材と
して使用した時に凹みが生じ易くなり、100重量部以上
になると曲げ強度が低下すると共に表面平滑性が損なわ
れるからである。

このような鉱物質繊維成型体（１）を製造する一例と
して、上記配合割合の鉱物質繊維（２）、無機質軽量骨
材（３）および熱融着性合成繊維（４）を水中に混合攪
拌して湿式抄造し、抄造後のウエットマットをマットの
内部温度が熱融着性合成繊維（４）の外周成分の融点以
上でかつ芯部分の融点以下の温度になるように加熱乾燥
し、この乾燥と同時に熱融着性合成繊維（４）の外周部
を形成している低融点合成樹脂（4b）を溶融させること
により得ることができる。

次に、本発明の具体的な実施例１〜５と、比較例１、
２とを次頁に表示する。

上記表において、本発明の実施例１〜５では各実施例
で示した配合割合を有する混合物を抄造して鉱物質繊維
のウェットマット形成し、このウェットマットを内部温
度が115〜130℃になるように加熱乾燥し、乾燥と同時に
溶融繊維の外周部分を溶融させて厚さ12mmの鉱物質繊維
板に形成したものであり、比較例は鉱物質繊維に無機質
軽量骨材を混入させている従来の鉱物質繊維板を示す。

なお、上記表において、各組成物の配合は重量割合で
示している。

又、軽量骨材としては平均粒径が500μのパーライト
を用いており、熱融着性合成繊維においては、直通繊維
は２デニールで長さが5mm、外周部の融点が110℃のコ・
ポチエステル樹脂、芯部の融点が250〜270℃のポリエス
テル樹脂からなるポリエステル系繊維（（株）クラレ
製：商品名ソフィット）を使用し、捲縮繊維は３デニー
ルで捲縮度15/インチ、長さ及び芯部と外周部との融点
を上記直通繊維と同じ温度差にして形成したポリエステ
ル系繊維を使用している。

さらに、普通合成繊維はポリエステル系の捲縮繊維で
あって、太さが３デニールで融点が250〜270℃、捲縮度
15/イントのものを5mmの長さに切断して使用している。

一方、物性の比較において、高湿度曲げ強度と表面硬
度は40℃、90％の湿度条件下で行い、圧縮硬度は表面へ
の鋼球埋込み試験で行った結果を示す。

上記表から明らかなように、本発明の実施例２と比較
例１とを比べると、両者は軽量骨材の添加量および比重
が同じであるにも拘わらず、実施例２における繊維板の
方が強度や硬度等の物性が優れている。

又、実施例１と比較例２とを比べると、実施例１の繊
維板は比較例２の繊維板よりも軽量骨材の添加量が多い
にも拘わらず、物性は殆どかわらずむしろ向上してい
る。

さらに、実施例３〜５と比較例２とを比べると軽量骨
材の添加量および比重が同じであるが、物性においては
実施例３〜５の繊維板の方が優れていることが理解でき
る。

以上の実施例では、板状に成型した場合について説明
したが、本発明は板状に成型したものに限られるもので
はなく、適宜立体形状等に成型してもよいことは言うま
でもない。

（発明の効果） 以上のように鉱物質繊維成型体によれば、鉱物質繊維
100重量部に、無機軽量骨材10〜100重量部と、芯部分の
融点が150℃以上で、外周部分の融点が芯部分より低融
点に形成されている長さ3.0mm以上の熱融着性合成繊維
を３〜30重量部の割合で混合され、且つ鉱物質繊維と熱
融着性合成繊維の交点及び無機軽量骨材と熱融着性合成
繊維の交点が熱融着性合成繊維の上記外周成分の熱融着
で結合されていると共に無機軽量骨材が鉱物質繊維と熱
融着性合成繊維の繊維間空隙に固着保持されて任意形状
に成型されて成るものであるから、熱融着性合成繊維が
その低融点の外周部分のみの溶融によって該合成繊維の
一本一本が鉱物質繊維に融着しているので、合成繊維と
鉱物質繊維との結合力が極めて大きい上に合成繊維の芯
部分が溶融することなく繊維板の内部に混在して鉱物質
繊維と３次元の立体網目構造を形成し、両繊維間に無数
の空隙が形成されるので、強度を維持した上で軽量化を
図ることができると共に断熱性並びに吸音性に優れた鉱
物質繊維板を提供し得るものである。

さらに、軽量骨材は上記鉱物質繊維と熱融着性合成繊
維間の空隙部に充填された状態で混入し、且つ熱融着性
合成繊維の外周部の溶融によって溶融しない芯部分に結
合されているので、繊維間空隙部に確実且つ強固に保持
されて、鉱物質繊維成型体の曲げ強度を低下させること
なく圧縮強度を向上させることができ、その上、成型体
の繊維密度を、例えば、0.3mm以下の低い密度に設定し
ても、軽量骨材が繊維間の空隙から抜け落ちることがな
く、従って、軽量化を図っても所望の強度を維持でき、
比強度の高い成型体となり、例えば、板状等に成型して
天井材その他の建築用板材として最適に使用できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明鉱物質繊維繊維成型体の板状に形成した
場合の簡略断面図、第２図は熱融着性合成繊維の斜視
図、第３図は熱融着性合成繊維と鉱物質繊維および軽量
骨材との結合状態を示す簡略拡大図である。 （１）…鉱物質繊維成型体、（２）…鉱物質繊維、
（３）…軽量骨材、（４）…熱融着性合成繊維、（4a）
…高融点合成樹脂よりなる芯部分、（4b）…低融点合成
樹脂よりなる外周部分。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉱物質繊維100重量部に、無機軽量骨材10
   〜100重量部と、芯部分の融点が150℃以上で、外周部分
   の融点が芯部分より低融点に形成されている長さ3.0mm
   以上の熱融着性合成繊維を３〜30重量部の割合で混合さ
   れ、且つ鉱物質繊維と熱融着性合成繊維の交点及び無機
   軽量骨材と熱融着性合成繊維の交点を、熱融着性合成繊
   維の上記芯部分を溶融させることなく外周部分の成分の
   熱融着で結合させていると共に無機軽量骨材が鉱物質繊
   維と熱融着性合成繊維の溶融していない芯部分の繊維間
   空隙に固着保持されて任意形状に成型されてなることを
   特徴とする鉱物質繊維成型体。