JP3972713B2 - バインダー組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グラスウールやロックウールなどの鉱物繊維からなる断熱材、吸音材として使用される鉱物繊維マット、ボードや成形品を製造する際に有用なバインダー組成物、特に鉱物繊維用バインダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
グラスールやロックウール等の鉱物繊維からなる断熱材、吸音材として使用される鉱物繊維マットやボードは、水溶性レゾール樹脂水溶液、または、水溶性レゾール樹脂水溶液と尿素との混合水溶液を主体とした組成物がバインダーとして用いられている。前記バインダーは、グラスウールやロックウール等の鉱物繊維の原料であるガラスやスラグが溶融状態からスピンナーにより紡糸繊維された後、スプレー等によりバインダーを吹き付け、その後付着したバインダーを加熱硬化させることでマット、ボード等に加工される。
【０００３】
前述の鉱物繊維マット、ボード、成形品等は、雨水や結露により吸湿して断熱性能や吸音性能が低下しやすいため、バインダーの必須成分であるレゾール樹脂中には、塩類が含まれないか、或いは、塩類を含有していても非水溶性、更に非吸水性のものが好まれている。
【０００４】
一方、前記レゾール樹脂水溶液を製造する際には、アルカリ性物質を触媒として、反応させることが一般的である。前記アルカリ性物質としては、例えば、アルカリ金属水酸化物或いはアルカリ土類金属が挙げられる。通常得られたレゾール樹脂は、前記アルカリ性物質を、反応後、除去されることなしに用いられる。この際、残留したアルカリ性物質は、樹脂の安定性等の問題から中和して系内に残留させておく。このとき、上記のように非水溶性のもの中和塩が好まれることから、例えば、水酸化バリウムが用いられる。この場合、反応後、水酸化バリウムを硫酸で中和し、非水溶性の硫酸バリウムとなり、樹脂中に残留する。前記の硫酸バリウムが均一に分散したレゾール樹脂を用いた鉱物繊維製品は吸湿が少なく、断熱性能、吸音性能が高い。一般に、中和して生成した非水溶性塩類は０．１μｍ以下の微粒子であり、樹脂中では均一に分散していれば、それ自体はスプレーノズルやフィルターを詰まらせるほどの大きさではなく、問題ない。
【０００５】
ところが、尿素やその他の添加剤を配合すると、樹脂中に含有されるレゾール樹脂中の２核体成分の溶解度が低下し、２核体成分が前記非水溶性塩類の微粒子を結晶核として結晶化し、数１０μｍ程度の大きさとなり、スプレーノズルやフィルターを詰まらせるような粒子となってしまう。また、バインダーを調合する際に、フェノール樹脂中に含まれる非水溶性のフェノール樹脂２核体成分の結晶も析出し易くなり、大きな粒子となり易くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、非水溶性の塩を含有するレゾール樹脂を必須成分とするバインダーにおいて。尿素等の添加剤を添加した場合であっても、鉱物繊維のマット、ボードや成形品を製造する際に用いられるバインダーのフィルター濾過詰まり、ノズル詰まりを低減させ、製造効率を向上させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討の結果、非水溶性の塩を含有するレゾール樹脂のバインダー調合時に分散剤を含有させることにより、結晶微粒子が大きくなることを抑制し、フィルターやスプレーノズルの詰まりを改善され、フィルター、スプレーノズルの交換、清掃の作業の付加を軽減できることを見いだし、発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、レゾール樹脂水溶液と硫酸バリウムと分散剤とを必須成分とするバインダーであって、前記レゾール樹脂がアルデヒド類（Ｆ）とフェノール類（Ｐ）とを水酸化バリウムを触媒として反応して得られるものであり、硫酸バリウムが前記水酸化バリウムを前記レゾール樹脂合成反応後に硫酸で中和して得られるものであり、且つ前記分散剤の添加量がレゾール樹脂固形分１００重量部に対して０．０５〜３重量部であることを特徴とする鉱物繊維用バインダー組成物を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のバインダー組成物は、硫酸バリウムを含有するレゾール樹脂を必須成分として用いる。また、必要に応じて尿素を添加して用いる。
【００１０】
前記レゾール樹脂水溶液は、例えば、アルデヒド類（Ｆ）とフェノール類（Ｐ）とを、反応モル比（Ｆ／Ｐ）が２．０〜４．５となるように配合して、反応したものが使用される。触媒は水酸化バリウムである。前記アルデヒド類（Ｆ）とフェノール類（Ｐ）と触媒とを、例えば、５０〜１００℃で、１〜５時間反応させ、レゾール樹脂水溶液を得る。本発明の鉱物繊維用バインダー組成物は、前記レゾール樹脂水溶液の水酸化バリウムを硫酸で中和した硫酸バリウムを含有するものである。
【００１１】
次いで、更に、尿素を加えるバインダー組成物について説明する。この場合、前記のフェノール樹脂中にアルデヒド類を未反応のまま残しておいて、尿素を加える。この時、尿素と、残留しているアルデヒド類とが反応しても構わない。
【００１２】
尿素を加えて反応させる場合は、前記のフェノール樹脂中に５〜１５重量％のホルムアルデヒドを残留させておくことが好ましい。ホルムアルデヒドが含有していると、尿素を配合して、メチロール化し尿素樹脂化して、強固な樹脂ができ、好ましいためである。
【００１３】
前記のように、フェノール樹脂に尿素樹脂を配合させる際のフェノール樹脂と尿素の配合比率としては、フェノール樹脂固形分１００重量部に対して尿素１０〜１００重量部を配合して使用する。ここで用いるフェノール樹脂水溶液の不揮発分は３０〜７０重量％のものが使用され、また尿素も３０〜７０重量％に水希釈して使用する。
【００１４】
フェノール樹脂と尿素と調合条件としては、２０〜５０℃にて１〜４時間混合し、ホルムアルデヒド濃度が１％重量以下になるまで配合されるのが一般的であるが、ラインミキサーだけで混合されることもある。また、フェノール樹脂の合成の際、尿素を一部もしくは全量をフェノール樹脂に内添することもある。この場合は、フェノール樹脂の合成時の最終段階で尿素を添加することが好ましい。
【００１５】
本発明で用いられる分散剤（Ａ）としては、例えば、特に限定されるものでは無く、例えば、非イオン性分散剤、陰イオン性分散剤、陽イオン性分散剤等が挙げられる。前記非イオン性分散剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなど炭素数１２〜２２の脂肪族アルコールを酸化エチレンを付加重合させてつくられるポリオキシエチレンアルキルエーテル類、アルキルフェノール、アルキレンフェール、アルキルナフトール類等に酸化エチレンを付加重合させたポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテルが重合したアルキルフェノールホルマリン縮合物の酸化エチレン誘導体、酸化プロピレンを重合させたポリプロピレンを親油基として酸化エチレンを付加重合させたポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、高級アルコールに酸化エチレン、酸化プロピレンを付加重合させたポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル類、モノ脂肪酸グリセリンの水酸基に酸化エチレンを付加重合させたポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル類、ひまし油または水添ひまし油に酸化エチレンを付加重合させたポリオキシエチレンひまし油及び硬化ひまし油類、ソルビタン脂肪酸エステルに酸化エチレンを付加重合させたポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、ソルビトールに酸化エチレンを付加重合させた後、脂肪酸でエステル化させたポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル類、高級脂肪酸に酸化エチレンを付加重合ポリエチレングリコール脂肪酸エステル類、エチレングリコールを脂肪酸でエステル化したエチレングリコール脂肪酸エステル類が挙げられる。
【００１６】
また、前記陰イオン性分散剤としては、油脂とアルカリとの反応や脂肪酸とアルカリの反応により得られるカルボン酸塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの末端をカルボン酸で置換したポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩類、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩のホルムアルデヒド重縮合物、メラミンスルホン酸の塩ホルムアルデヒド重縮合物、スルホコハク酸アルキル二塩、アルキルスルホ酢酸塩、オレフィンスルホン酸塩、Ｎ−アシルメチルタウリン塩などのスルホン酸塩類、油脂と硫酸から得られる硫酸化油、高級アルコールと硫酸から得られる高級アルコール硫酸エステル塩、ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩類、高級アルコールエトキシレート硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、モノグリセリンの硫酸塩等の硫酸エステル塩類、、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩、アルキルリン酸塩などのリン酸エステル塩類が挙げられる。
【００１７】
また、前記陽イオン性分散剤としては、脂肪族アミン塩類、脂肪族４級アンモニウム塩類、ベンザルコニウム塩類、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩類、イミダゾリウム塩類等が挙げられる。
【００１８】
これらの中でも、イオン成分が少ないほうが、結晶化しやすいフェノール樹脂２核体が不溶化しにくなることから、非イオン性分散剤を用いた方が好ましい。更に、これらの中でも、ポリアルキレンオキシドアルキル化フェノールが好ましく、中でも、ポリオキシエチレンスチリル化フェノールエーテルまたはポリオキシエチレンスチレン化フェノールエーテルが特に好ましい。
【００１９】
前記分散剤剤の添加量は、フェノール樹脂固形分１００重量部に対して０．０１重量部〜５重量部が好ましい。０．０１重量部以上で分散剤の効果が顕著となり、バインダー組成物のコストの面から５重量部以下が好ましい。
【００２０】
前記分散剤の添加の目的は、尿素を配合する時点で分散剤を添加し、塩の分散を安定化させ、塩自体の凝集を防止すること、及び、分散剤の存在によりフェノール樹脂中の２核体成分の結晶、析出を抑制することにある。分散剤は、バインダー中の塩の微粒子の表面に、分散剤の親水基を外側に吸着すると考えられる。それにより不溶化したフェノール樹脂２核体が塩の微粒子に接触することを阻害し、粒子が大きくなることを防止する効果が発揮される。その為、尿素等を配合する際にバインダー中の粒子の成長を防ぐことが出来ると推測される。そのため、分散剤はフェノール樹脂中にあらかじめ添加しても、尿素等と配合してバインダーを調合する際に添加しても良い。しかしながら、尿素と配合する前に分散剤を添加するか、フェノール樹脂中に分散剤を添加しておくことがより好ましい。
【００２１】
本発明のバインダー組成物には、必要に応じて、ホルムアルデヒドの捕集剤およびｐＨ調整剤としてのアンモニア水を添加しても良い。前記アンモニア水の添加量は、本発明において特に限定されるものではなが、例えば、フェノール樹脂および尿素分の合計である樹脂固形分１００重量部に対して、２５重量％アンモニア水として５〜２０重量部を添加し、ｐＨ８．０からｐＨ１１程度に調整する。ｐＨは高い方がフェノール樹脂の２核体成分の溶解性が増し、フィルターやスプレーノズル詰まりの防止には効果的であるが、アンモニア水を添加しすぎると加工時の排ガス中のアンモニア濃度が多くなり、環境上好ましくない。
【００２２】
また、本発明では、必要に応じて、硬化速度調整剤として、硫酸アンモニウムが、或いは防塵オイル、カップリング剤、撥水剤を用いる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。尚、この実施例および比較例に記載している「部」及び「％」はすべて「重量部」及び「重量％」を示す。また、評価としては、尿素添加時のフェノール樹脂水溶液と分散剤を配合したもをろ過して、フィルターに捕集される微粒子の量のていどで優劣を評価した。捕集される微粒子の量が少ないほど効果が大きい。
【００２４】
実施例１
コンデンサー、温度計、攪拌装置を備えた反応装置にフェノール１００部、３７％ホルマリン３３５部、水酸化バリウム１７部それぞれ仕込み、６０℃にて１８０分間反応させ、その後２０℃に冷却した。２０℃にて２０％硫酸を２２部を加えて中和した。得られたフェノール樹脂（Ａ）は不揮発分は３５％、ｐＨ７．５、遊離ホルムアルデヒド１０％であった。このフェノール樹脂（Ｘ）６０部に分散剤ポリオキシエチレンスチレン化フェノールエーテル０．１５部を添加し、均一に混合し、これに３５％尿素水溶液４０部を配合し、２５℃で４時間撹拌した。ついで２５％アンモニア水３部、２５％硫酸アンモニウム水溶液４部、５０％オイルエマルジョン７部を加えて均一に混合しバインダー（１）を得た。得られたバインダー（１）を３℃にて２日放置後、東洋濾紙製濾紙Ｎｏ５Ａにて吸引濾過を行い、水洗後、１２０℃にて１時間乾燥して、０．２１ｇの濾過残を得た。
【００２５】
実施例２
実施例１の分散剤ポリオキシエチレンスチリル化フェノールエーテルの代わりにポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル０．１５部を用いて同様の操作を行い、濾過残０．５２ｇを得た。
【００２６】
実施例３
実施例１の分散剤ポリオキシエチレンスチリル化フェノールエーテルの代わりにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．１５部を用いて同様の操作を行い、濾過残０．８３部を得た。
【００２７】
比較例１
実施例１の分散剤を添加せずに同様の操作を行い、濾過残１．４２部を得た。得られた結果を表１にまとめる。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【発明の効果】
本発明の非水溶性の塩を含有するレゾール樹脂を必須成分とするバインダーの分散剤を用いると、スプレーノズルの詰まりもしくはフィルターの詰まりが大幅に改善され、ノズルもしくはフィルターの交換及び清掃の頻度を大幅に削減することが可能であり、作業効率化を改善できるものである。

Claims (5)

1. レゾール樹脂水溶液と硫酸バリウムと分散剤とを必須成分とするバインダーであって、前記レゾール樹脂がアルデヒド類（Ｆ）とフェノール類（Ｐ）とを水酸化バリウムを触媒として反応して得られるものであり、硫酸バリウムが前記水酸化バリウムを前記レゾール樹脂合成反応後に硫酸で中和して得られるものであり、且つ前記分散剤の添加量がレゾール樹脂固形分１００重量部に対して０．０５〜３重量部であることを特徴とする鉱物繊維用バインダー組成物。
2. 更に、尿素を含有した請求項１記載の鉱物繊維用バインダー組成物。
3. 前記分散剤が非イオン系界面活性剤である請求項１または２記載の鉱物繊維用バインダー組成物。
4. 前記非イオン系界面活性剤がポリアルキレンオキシドアルキル化フェノールである請求項３記載の鉱物繊維用バインダー組成物。
5. レゾール樹脂が、アルデヒド類（Ｆ）とフェノール類（Ｐ）とを、反応モル比（Ｆ／Ｐ）が２．０〜４．５となる配合比で、触媒として水酸化バリウムを用いて反応させたものである請求項１〜４の何れか１つに記載の鉱物繊維用バインダー組成物。