JP3914528B2 - 鉱物質繊維板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は鉱物質繊維板、特に、吸湿時に膨張しても室内側に垂れ下がりや迫り出しを生じない鉱物質繊維板およびその製造方法に関する。
従来、ロックウール板等の鉱物質繊維板は軽量で断熱性および吸音性に富むことから、天井材，壁材として用いられている。通常、前述の鉱物質繊維板はデンプンを結合剤に使用しているので、吸湿すると、前記デンプンの結合力が弱まる。このため、例えば、前記鉱物質繊維板を天井材に使用すると、室内側に垂れ下がる現象（以下、「サグ」という）が生じる。特に、天井下地から吊り下げた格子状の金属枠に前記鉱物質繊維板を載置して形成した天井構造では前記サグが生じやすく、天井の美感を害する。このため、ロックウールを抄造して得たウェットマットの表面に熱硬化性樹脂を塗布し、前記ウェットマットの裏面側から吸引して脱水しつつ、前記熱硬化性樹脂を含浸させる鉱物質繊維板の製造方法がある（例えば、参考文献１参照）。
特開平９−２０１８１４号公報
しかしながら、前述の製造方法では、鉱物質繊維板のサグを十分に防止しようとすると、前記ウェットマットに多量の熱硬化性樹脂を塗布する必要がある。このため、全体的に有機成分の比率が高くなり、防火性が低下するとともに、製造コストが高くなる。特に、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を使用した場合に、前記フェノール樹脂が着色したものであれば、その色相が表面に強く現れるので、隠蔽性の高い塗装を行う必要があり、天井の美観を損なうという問題点がある。
本発明にかかる鉱物質繊維板は、前記問題点に鑑み、防火性および美観性に優れ、サグを防止できる安価な鉱物質繊維板およびその製造方法を提供することにある。
本発明にかかる鉱物質繊維板は、前記目的を達成すべく、鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とする基材層の裏面に、鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とし、かつ、前記結合剤よりも吸湿時の線膨張係数が大きい樹脂を添加することにより、吸湿時の線膨張係数が前記基材層よりも大きい裏面層を、積層一体化した構成からなるものである。
本発明にかかる鉱物質繊維板を、例えば、天井材に使用すれば、吸湿時に裏面層が基材層よりも大きく膨張し、吸湿によって垂れ下がろうとする基材層を裏面層が持ち上げることにより、垂れ下がりを相殺するので、サグが生じにくい。また、裏面層のみに樹脂を添加するので、鉱物質繊維板全体に樹脂を添加する従来例よりも有機成分が相対的に少なくなり、防火性が向上し、製造コストを低減できる。さらに、基材層の表面は通常の鉱物質繊維板であるので、塗装を行う際にも隠蔽性の高い塗装を行う必要がなく、美観を損なうことがない。
本発明にかかる鉱物質繊維板の製造方法としては、鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とし、かつ、前記結合剤よりも吸湿時の線膨張係数が大きい樹脂および水を添加，混合して得られる樹脂リッチスラリーを湿式抄造して裏面層を形成した後、鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とし、かつ、水を添加，混合して得られるスラリーを湿式抄造して前記裏面層の片面に基材層を積層一体化する工程からなるものである。
また、本発明にかかる他の鉱物質繊維板の製造方法は、鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とし、かつ、水を添加，混合して得られるスラリーを湿式抄造して基材層を形成した後、鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とし、かつ、前記結合剤よりも吸湿時の線膨張係数が大きい樹脂および水を添加，混合して得られる樹脂リッチスラリーを湿式抄造して前記基材層の片面に裏面層を積層一体化する工程からなるものであってもよい。
本発明によれば、基材層の裏面に、前記基材層よりも線膨張係数の大きい裏面層を積層一体化した鉱物質繊維板が得られ、前述の鉱物質繊維板と同様な作用効果が得られる。
本発明の実施形態としては、吸湿時の線膨張係数が大きい樹脂の添加量を、樹脂リッチスラリーの固形成分の０．５ないし５重量％とすることが好適である。
本発明にかかる鉱物質繊維板の実施形態は、基材層の裏面に、前記基材層よりも線膨張係数の大きい裏面層を積層一体化した構成からなるものである。
前記基材層は、鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とし、かつ、水を添加，混合して得たスラリーを湿式抄造して形成される。一方、前記裏面層は、鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とし、かつ、前記結合剤よりも吸湿時の線膨張係数が大きい樹脂および水を添加，混合して得られる樹脂リッチスラリーを湿式抄造して形成される。
鉱物質繊維としては、例えば、ロックウール、スラグウール、グラスウール等が挙げられる。そして、前記鉱物質繊維の添加量は、スラリーの固形成分中の４０重量％ないし８５重量％であればよい。４０重量％未満であると、抄造して得られるウェットマットの嵩が不足するからであり、８５重量％を越えると、相対的に無機質粉体の量が減少し、表面平滑性が悪化するからである。
無機質粉体としては、例えば、パーライト、シラスバルーン等の無機質発泡体、および、クレー、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、珪砂、スラグ等の無機質非発泡体が挙げられる。そして、前記無機質粉体の添加量は、スラリーの固形成分中の５重量％ないし５０重量％であればよい。５重量％未満であると、表面平滑性が得られないからであり、５０重量％を越えると、相対的に鉱物質繊維の量が減少し、十分な強度を発現できないからである。
結合剤は、前記固形成分を結合して板状体に一体化するためのものであり、例えば、デンプンが挙げられる。そして、前記結合剤の添加量は、スラリーの固形成分中の２重量％ないし１０重量％であればよい。２重量％未満であると、板の強度が不十分であり、１０重量％を越えると、防火性が損なわれるからである。
水を添加，混合して得られるスラリーは、その固形成分量がスラリー全体の０．３重量％ないし５重量％となるように配合することが好ましい。０．３重量％未満であると、抄造時に使用する水が大量に必要となり、製造コストが増加するからであり、５重量％を越えると、スラリー濃度が濃くなり、鉱物質繊維の水分散が不十分となって固まり等が発生し、表面平滑性が悪化するからである。
また、必要に応じて副成分として、例えば、補強材としての古紙、凝集剤あるいは定着剤としての硫酸バンド（硫酸アルミニウム）、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）を添加してもよい。
裏面層を形成する樹脂リッチスラリーは、前記結合剤よりも吸湿時の線膨張係数が大きい樹脂をスラリーに添加，混合して得られる。そして、前記樹脂としては、例えば、ポバール、酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニルが挙げられる。前記樹脂の添加量は、スラリーの固形成分の０．５重量％ないし５重量％であればよい。０．５重量％未満であると、十分な効果が得られないからであり、５．０重量％を越えると、防火性が損なわれるからである。
なお、樹脂リッチスラリーを作るためのスラリーは、その組成が基材層を形成するスラリーと同一である必要はない。
なお、樹脂リッチスラリーを作るためのスラリーは、その組成が基材層を形成するスラリーと同一である必要はない。
次に、本実施形態にかかる鉱物質繊維板の製造方法を、図１に基づいて説明する。
すなわち、丸網抄造機１０のスラリー槽１１の順流方向から裏面層を形成するための樹脂リッチスラリー１２を供給する一方、逆流方向から基材層を形成するためのスラリ１３ーを供給する。そして、フォーミングドラム１４を回転させることにより、前記樹脂リッチスラリー１２を吸引して裏面層を抄造した後、前記スラリー１３を吸引することにより、前記裏面層の表面に基材層を抄造して積層一体化したウェットマット１５が得られる。ついで、前記ウェットマット１５を吸引脱水した後、図示しないドライヤーで乾燥し、所定の寸法に切断し、サンダー（図示せず）で厚みを調整して完成する。
すなわち、丸網抄造機１０のスラリー槽１１の順流方向から裏面層を形成するための樹脂リッチスラリー１２を供給する一方、逆流方向から基材層を形成するためのスラリ１３ーを供給する。そして、フォーミングドラム１４を回転させることにより、前記樹脂リッチスラリー１２を吸引して裏面層を抄造した後、前記スラリー１３を吸引することにより、前記裏面層の表面に基材層を抄造して積層一体化したウェットマット１５が得られる。ついで、前記ウェットマット１５を吸引脱水した後、図示しないドライヤーで乾燥し、所定の寸法に切断し、サンダー（図示せず）で厚みを調整して完成する。
鉱物質繊維としてロックウール７２．０％、無機質粉体としてシラス発泡体１７．０％、補強材として古紙６．０％、結合剤としてデンプン５．０％を清水に添加，混合して得られたスラリーを、図１で示すように、丸網抄造機のスラリー槽に逆流方向から供給する。一方、鉱物質繊維としてロックウール７０．８％、無機質発泡体として１７．０％、補強材として古紙６．０％、結合剤としてデンプン５．０％、樹脂としてポバール１．２％を添加，混合して樹脂リッチスラリーを得、これを前記スラリー槽の順流方向から供給する。そして、フォーミングドラムを吸引させながら回転させることにより、前記樹脂リッチスラリーを吸引して裏面層を抄造した後、さらに、前記スラリーを吸引して抄造することにより、前記裏面層の片面に基材層を積層一体化したウェットマットを得た。ついで、前記ウェットマットを吸引脱水した後、温度２００℃のドライヤーで６０分間乾燥し、得られた鉱物質繊維板を巾６００ｍｍ、長さ１２００ｍｍに切断し、サンダーで厚さ１２ｍｍに調整してサンプルを得た。
前記サンプルを裏面層から１ｍｍずつ削って有機成分を測定したところ、約３ｍｍ（２５％）のところで有機成分が減少していることが判った。また、前記サンプルの密度およびＭＯＲ（曲げ強度）を測定した。測定結果を図２に示す。さらに、前記サンプルの外周縁部を支持できる枠体に位置決めし、温度３０℃、湿度９０％の条件で２４時間保持した後の前記サンプルの最大垂れ下がり量（サグ性）を測定した。測定結果を図２に示す。
裏面層を形成する樹脂リッチスラリーに対し、鉱物質繊維としてロックウール６９．７重量％、樹脂としてポバール２．３重量％を添加，混合する点を除き、他は前述の第１実施形態と同様に処理して得られる鉱物質繊維板をサンプルとした。そして、第１実施形態と同様、前記サンプルの密度、ＭＯＲ（曲げ強度）、および、最大垂れ下がり量（サグ性）を測定した。測定結果を図２に示す。
裏面層を形成する樹脂リッチスラリーに対し、鉱物質繊維としてロックウール６９．０重量％、樹脂としてポバール３．０重量％を添加，混合する点を除き、他は前述の第１実施形態と同様に処理して得られる鉱物質繊維板をサンプルとした。そして、第１実施形態と同様、前記サンプルの密度、ＭＯＲ（曲げ強度）、および、最大垂れ下がり量（サグ性）を測定した。測定結果を図２に示す。
鉱物質繊維としてロックウール７２．０％、無機質粉体として１７．０％、補強材として古紙６．０％、結合剤としてデンプン５．０％を清水に添加，混合して得られたスラリーを、丸網抄造機のスラリー槽に供給する。そして、フォーミングドラムを吸引させながら回転させることにより、前記スラリーを吸引して抄造することにより、ウェットマットが得られた。他は前述の第１実施形態と同様に処理して得た鉱物質繊維板をサンプルとした。そして、第１実施形態と同様、前記サンプルの密度、ＭＯＲ（曲げ強度）、および、最大垂れ下がり量（サグ性）を測定した。測定結果を図２に示す。
鉱物質繊維としてロックウール７０．５重量％、樹脂としてメラミン樹脂１．５重量％を添加する点を除き、他は前述の比較例１と同様に処理してサンプルを得た。そして、第１実施形態と同様、前記サンプルの密度、ＭＯＲ（曲げ強度）、および、垂れ下がり量（サグ性）を測定した。測定結果を図２に示す。
鉱物質繊維としてロックウール７０．５重量％、樹脂としてメラミン樹脂１．５重量％を添加する点を除き、他は前述の比較例１と同様に処理することにより、サンプルを得た。そして、第１実施形態と同様、前記サンプルの密度、ＭＯＲ（曲げ強度）、および、垂れ下がり量（サグ性）を測定した。測定結果を図２に示す。
図２に示した測定結果から明らかなように、実施例１，２，３および比較例１，２，３は密度がほぼ同等である。しかし、樹脂を全く添加しない比較例１のサグが６ｍｍである。これに対し、樹脂を添加した実施例１，２，３はサグが３．６ｍｍ、２．６ｍｍ、２．６ｍｍであり、小さいことが判った。なお、サグは３ｍｍ前後であれば、実用上の問題はない。
また、樹脂添加量１．２％である実施例１のサグは鉱物質繊維板全体にメラミン樹脂を添加した比較例２，３のサグとほぼ同等であるが、実施例２，３のように樹脂添加量が２．３％を越えると、比較例２，３よりもサグが減少することが判明した。
さらに、図２によれば、実施例１，２，３のいずれもが、比較例１，２，３よりも曲げ引張り強度が向上することが明らかとなった。これは、基材の裏面側に樹脂リッチな裏面層が形成されているからであると考えられる。
また、樹脂添加量１．２％である実施例１のサグは鉱物質繊維板全体にメラミン樹脂を添加した比較例２，３のサグとほぼ同等であるが、実施例２，３のように樹脂添加量が２．３％を越えると、比較例２，３よりもサグが減少することが判明した。
さらに、図２によれば、実施例１，２，３のいずれもが、比較例１，２，３よりも曲げ引張り強度が向上することが明らかとなった。これは、基材の裏面側に樹脂リッチな裏面層が形成されているからであると考えられる。
なお、実施例１，２，３での樹脂添加比率は比較例２，３の樹脂添加比率とほぼ同等以上であるが、実施例１，２，３の裏面層の厚さが全体の約２５％であることから、添加総量は実施例１，２，３の方が少ない。
本発明は、天井材に限らず、内壁材にも適用できる。
１０：丸網抄造機
１１：スラリー槽
１２：樹脂リッチスラリー
１３：スラリー
１４：フォーミングドラム
１５：ウェットマット
１１：スラリー槽
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１４：フォーミングドラム
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- 鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とする基材層の裏面に、鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とし、かつ、前記結合剤よりも吸湿時の線膨張係数が大きい樹脂を添加することにより、吸湿時の線膨張係数が前記基材層よりも大きい裏面層を、積層一体化したことを特徴とする鉱物質繊維板。
- 鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とし、かつ、前記結合剤よりも吸湿時の線膨張係数が大きい樹脂および水を添加，混合して得られる樹脂リッチスラリーを湿式抄造して裏面層を形成した後、鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とし、かつ、水を添加，混合して得られるスラリーを湿式抄造して前記裏面層の片面に基材層を積層一体化することを特徴とする鉱物質繊維板の製造方法。
- 鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とし、かつ、水を添加，混合して得られるスラリーを湿式抄造して基材層を形成した後、鉱物質繊維、無機質粉体および結合剤を主成分とし、かつ、前記結合剤よりも吸湿時の線膨張係数が大きい樹脂および水を添加，混合して得られる樹脂リッチスラリーを湿式抄造して前記基材層の片面に裏面層を積層一体化することを特徴とする鉱物質繊維板の製造方法。
- 吸湿時の線膨張係数が大きい樹脂の添加量が、樹脂リッチスラリーの固形成分の０．５ないし５重量％であることを特徴とする請求項２または３に記載の鉱物質繊維板の製造方法。
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