JP4743676B2

JP4743676B2 - 断熱材

Info

Publication number: JP4743676B2
Application number: JP2001224044A
Authority: JP
Inventors: 昇綿奈部; 宏尾上; 万亀男永田; 豊高福原; 賢一米田
Original assignee: エンデバーハウス株式会社
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: JP2002115159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断熱性および使用時の作業性に優れる断熱材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、床、壁、屋根等の住宅用断熱材としては、ガラスウールにフェノール樹脂等をスプレー法、含浸法等により塗布し、次いでプラスチックフィルム、アルミニウム箔等を貼り合わせて硬化したものが使用されている。しかしながら、このガラスウール製断熱材は、フェノール樹脂を塗布する工程においては環境汚染を生じやすく、またこの断熱材を施工する際には作業者の肌に触れると皮膚がチクチクと刺激されたり、アレルギー症状等の皮膚障害が生じる問題がある。また、施行後長期間経ると湿気と熱によりフェノール樹脂が加水分解を起こして嵩が小さくなり下方にずれ落ちたり外壁と断熱材間に隙間が生じて断熱効果が著しく低下するという大きな問題がある。この様な問題点を解消すべく、ガラスウールに代えて発泡ウレタン、発泡スチレン等を用いる方法が種々検討されている。これらの発泡体は、軽量で断熱性、遮音性等にも優れるが、曲げ強さ、衝撃強さ等の機械的強度が劣る、などの欠点を有する。
【０００３】
また、ポリエステル捲縮繊維をマトリックスとし、熱接着性繊維で該繊維を固定したポリエステル繊維製断熱材は、例えば特開平６−２５７０４８号、特開平７−１０２４６１号等に記載されている。しかしこれらはいずれも断熱性、吸音性及び弾性も不十分なため、このままでは住宅用断熱材としては不適当である。
【０００４】
また、表皮材を積層することにより、断熱性が向上することが分かっているが、不織布基材の密度が低く、硬度が非常に低い場合、表皮材の積層加工は困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、軽量で断熱性および使用時の作業性に優れ、曲げ強さ、衝撃強さ等の機械的強度も向上した断熱材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、マトリックス繊維およびマトリックス繊維の融点よりも低い融点を有する成分を含む低融点繊維を混綿し、カーディングして形成したウェブを、クロスレイヤー処理して積層した後、熱処理により一体化して形成した短繊維集合体からなり、前記マトリックス繊維のうち少なくとも１種類がサイドバイサイド型の中空構造を有し、前記低融点繊維により繊維相互間の接触部の一部で接着しており、該繊維集合体の積層方向の一方の表面が１ｍｍ未満の厚さで膜状化していることを特徴とする断熱材としたものである。
【０００７】
【０００８】
上記構成において、該繊維集合体における低融点繊維の含量が５〜９５ｗｔ％であることが好ましい。
【０００９】
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の断熱材について説明する。本発明の実施の形状に係わる断熱材を構成する繊維について説明する。利用可能な素材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）やこれらの共重合体に代表されるポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド、その他ポリオレフィン、アクリル、モダクリル等の合成繊維や、絹、綿、麻等の天然繊維が挙げられる。
【００１１】
本発明に用いる繊維集合体は、上記繊維を２種類以上含むが、マトリックス繊維として少なくとも１種類の繊維は中空構造である必要がある。中空構造の繊維を使用することにより、軽量であるだけでなく断熱性にも優れた繊維集合体を得ることが可能である。
【００１２】
これは中空構造の繊維では、繊維の中空部分に空気が保持されるためである。通常、繊維集合体を断熱材として使用する場合、繊維集合体中に発生する空気対流によって熱が移動するが、中空構造の繊維を使用することによりこれを抑えられる。
【００１３】
また、マトリックス繊維は、単独ポリマーからなるものだけでなく、複合繊維も好ましく用いられる。例えば、サイドバイサイドの構造を有し自己捲縮発現性を有する繊維等である。また、サイドバイサイド構造と上記中空型構造を組み合わせた繊維も知られており、このタイプの繊維は本発明の繊維集合体のマトリックス繊維として特に好ましく用いられる。マトリックス繊維は１種類のみでなく、複数の種類を組み合わせてもよい。
【００１４】
本発明の断熱材には、マトリックス繊維の融点よりも低い融点を有する成分を含む低融点繊維を使用することが必要である。このような、低融点成分（あるいは融着成分ともいう）は、通常数十℃から百数十℃の温度で溶融又は軟化する。低融点成分のみが溶融又は軟化し、他の繊維成分には影響のない温度で繊維構造体を熱処理し、低融点成分により繊維相互間の接触部の一部で実質的に接着させる。これにより、繊維集合体の形状が保持される。
【００１５】
このような低融点成分を含む繊維の例としては、イソフタル酸を共重合したＰＥＴとホモＰＥＴからなる複合繊維、ポリオレフィンとＰＥＴからなる複合繊維等が挙げられる。
【００１６】
低融点繊維の混率は任意であるが、繊維集合体の耐熱性や形状保持性の観点から５〜９５ｗｔ％の利用が好ましい。
【００１７】
本発明の好ましい態様として、繊維集合体を構成する繊維が全てポリエステル繊維であるものが挙げられる。素材をポリエステルに統一する事は、特にリサイクル面で優位である。例えば、マトリックス繊維としてＰＥＴ、ＰＥＮ等のホモポリマーからなるものや、ホモポリエステルを１成分とするサイドバイサイド繊維と、共重合ポリエステルを低融点成分とする単独又は複合ポリエステルからなる繊維集合体を例示することが出来る。
【００１８】
本発明に用いる短繊維は、断熱性能と弾性性能の面から、繊維径の大きいものと小さいものを混合して用いる事は好ましい。
【００１９】
本発明の断熱材の製造方法は次の通りである。最初に前述したマトリックス繊維と低融点繊維を任意の混率で混合する。混綿、カーディングを行い、クロスレイヤでウェブを積層して熱処理を施す。熱処理温度は低融点繊維中の低融点成分が軟化又は溶融する温度より高く、他の繊維成分が溶融する温度より低い温度で行う。これにより、低融点繊維（の一部）が溶融し、繊維集合体は構成繊維の相互間の接触部の一部で実質的に接着する。
【００２０】
【００２１】
さらに、繊維集合体の積層方向の一方の表面を１ｍｍ未満の厚さに膜状化させる。
膜状化させるには、熱的処理によって繊維どうしの結合を強める方法や、機械的処理によって繊維どうしの絡み合いを強める方法がある。また、上記熱的処理および機械的処理を同時に行うことで、より精密な通気量制御が可能となる。
【００２２】
繊維集合体の積層方向の一方の表面（断熱材の片面）に薄い膜を形成させることにより、熱が入射してきた場合、表皮に相当する膜部分によって伝熱が遮断される。また表面部分を膜状化させることにより、密度の低い自立しにくい繊維集合体も硬度が増して自立可能となるうえ、曲げ強さや衝撃強さ等の機械的強度も向上する。さらに硬化膜により繊維の絡まりが少なくなり、施工時の鋲打ちが容易になるなどの効果がある。
【００２４】
熱的処理の場合、例えばカーディングを行って不織布とした後の工程で、赤外線ヒータの輻射熱による間接的な加熱処理を上下両面から施す。このとき片面の加熱温度をもう一方の片面より高くすることにより、繊維集合体の積層方向の一方の表面を膜状化させることが可能である。
【００２５】
また熱板あるいは熱ローラによる接触加熱で、表面を膜状化させることも可能である。この場合、カーディングを行って不織布とした後の工程で、熱板あるいは熱ローラでプレスを行い繊維集合体の積層方向の一方の表面を膜状化させる。
【００２６】
赤外線ヒータ等による間接加熱、あるいは熱板等による接触加熱のいずれの場合も、表面を加熱処理して溶融せしめる温度は１１０〜２２０℃であることが好ましい。この範囲内であると、表面を膜状化させるのに十分であるほか、マトリックス繊維に与える影響も少ない。このためマトリックス繊維のポリマー劣化等が引き起こす物性変化などが抑制され好ましい。
【００２７】
さらに本発明の断熱材を巾方向にカッティングする際、カット面に熱板を接触させることで断熱材の積層方向に平行な側面の表面を膜状化させることも可能である。通常、断熱材の切断した側面はそのまま使用されることが多いが、側面にも膜状層を形成させることによって、毛羽が抑制され見栄えのある商品となる。また、側面からの雨水の浸入もしにくくなるため好ましい。
【００２８】
上記のような赤外線ヒータ、熱板あるいは熱ローラ等、熱的処理による膜状化の場合、膜状層の厚さは１ｍｍ未満となる。この場合、厚さが薄いことにより施工時の鋲打ちがより容易となるため好ましい。
【００２９】
機械的処理の場合、繊維集合体をニードリングによって繊維どうしの絡み合いを強める方法により膜状化させても良い。膜状化させることにより、表皮材が不要となり経済的である。
【００３０】
本発明の断熱材の大きさや密度は、使用目的や必要とされる断熱性に応じて適宜変更が可能である。
【００３１】
【実施例】
実施例１
サイドバイサイドの構造を有し自己捲縮発現性を有する中空構造型ポリエステル繊維「Ｈ５８８」（カネボウ合繊（株）製、繊度７ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）４０重量％、カネボウ合繊株式会社製レギュラー機械捲縮ポリエステル繊維「３１０」（繊度１．６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）４０重量％、芯鞘型の複合繊維であってその鞘部を構成する成分の融点が、レギュラー機械捲縮ポリエステル繊維より約１４０℃低いユニチカファイバー株式会社製ポリエステル繊維「４０８０」（繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）２０重量％を混綿し、カーディングを行ってウェブを作製した後、通常の熱風循環による均一な加熱処理を繊維集合体全体に施し、目付１５０ｇ／ｍ²、全体厚み１５ｍｍ、密度０．０１ｇ／ｃｍ³の断熱材を得た。
【００３２】
実施例２
実施例１と同じ組成の繊維を混綿し、カーディングを行ってウェブを作製した後、赤外線ヒータの輻射熱による間接的な加熱処理を両面より施し、特に片面の加熱温度をもう一方の片面より高くすることにより片側表面を膜状化し、目付１５０ｇ／ｍ²、全体厚み１５ｍｍ、密度０．０１ｇ／ｃｍ³の断熱材を得た。
【００３３】
実施例３
実施例１と同じ組成の繊維を混綿し、カーディングを行ってウェブを作製した後、赤外線ヒータの輻射熱による間接的な加熱処理を両面より施し、特に片面の加熱温度をもう一方の片面より高くすることにより片側表面を膜状化し、目付２００ｇ／ｍ²、全体厚み１５ｍｍ、密度０．０１３ｇ／ｃｍ³の断熱材を得た。
【００３４】
実施例４
実施例１と同じ組成の繊維を混綿し、カーディングを行ってウェブを作製した後、赤外線ヒータの輻射熱による間接的な加熱処理を両面より施し、特に片面の加熱温度をもう一方の片面より高くすることにより片側表面を膜状化し、目付３００ｇ／ｍ²、全体厚み１５ｍｍ、密度０．０２ｇ／ｃｍ³の断熱材を得た。
【００３５】
実施例５
実施例１と同じ組成の繊維を混綿し、カーディングを行ってウェブを作製した後、赤外線ヒータの輻射熱による間接的な加熱処理を両面より施し、特に片面の加熱温度をもう一方の片面より高くすることにより片側表面を膜状化し、目付４５０ｇ／ｍ²、全体厚み１５ｍｍ、密度０．０３ｇ／ｃｍ³の断熱材を得た。
【００３６】
実施例６
実施例１と同じ組成の繊維を混綿し、カーディングを行ってウェブを作製した後、ニードルパンチを片面から施すことにより片側表面を膜状化し、目付１５０ｇ／ｍ²、全体厚み１５ｍｍ、密度０．０１ｇ／ｃｍ³の断熱材を得た。
【００３７】
実施例７
実施例１と同じ組成の繊維を混綿し、カーディングを行ってウェブを作製した後、赤外線ヒータの輻射熱による間接的な加熱処理を両面より施して不織布を作製し、巾方向にカッティングする際に、カット面に熱板を接触させることで側面の表面を膜状化し、目付１５０ｇ／ｍ²、全体厚み１５ｍｍ、密度０．０１ｇ／ｃｍ³の断熱材を得た。
【００３８】
実施例８
実施例１と同じ組成の繊維を混綿し、カーディングを行ってウェブを作製した後、赤外線ヒータの輻射熱による間接的な加熱処理を両面より施し、特に片面の加熱温度をもう一方の片面より高くすることにより片側表面を膜状化し、さらに巾方向にカッティングする際に、カット面に熱板を接触させることで側面の表面部分を膜状化し、目付１５０ｇ／ｍ²、全体厚み１５ｍｍ、密度０．０１ｇ／ｃｍ³の断熱材を得た。
【００３９】
比較例１
レギュラー機械捲縮ポリエステル繊維「３１０」（繊度７ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）４０重量％、レギュラー機械捲縮ポリエステル繊維「３１０」（繊度１．６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）４０重量％、芯鞘型の複合繊維であってその鞘部を構成する繊維の融点が、レギュラー機械捲縮ポリエステル繊維より融点が約１４０℃低いポリエステル繊維「４０８０」（ユニチカファイバー株式会社製）（繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）２０重量％を混綿し、カーディングを行ってウェブを作製した後、通常の熱風循環による均一な加熱処理を繊維集合体全体に施し、目付１５０ｇ／ｍ²、全体厚み１５ｍｍ、密度０．０１ｇ／ｃｍ³の断熱材を得た。
【００４０】
次に断熱材の性能評価の結果を示す。性能評価は、この繊維集合体を断熱材として使用する場合の熱伝導率と吸音特性である。熱伝導率は、ＪＩＳ−Ａ−１４１２による平板直接法で測定した。吸音率は、ＪＩＳ−Ａ１４０５による垂直入射吸音率であって、Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｒ社製マルチチャンネル分析システム３５５０型（ソフトウェア：ＢＺ５０８７型２チャンネル分析ソフトウェア）による２マイクロフォン法で測定した。吸音率は、１０００Ｈｚ時で比較した。得られた断熱材の特性を表１に示す。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【発明の効果】
本発明はガラス繊維に替わる性能を有し、更には、中空構造繊維の使用および膜状物の効果により断熱性能に優れた性能を有し、設置作業性、作業環境を著しく改善した、特に使用条件が過酷な自動車用、鉄道車両用、船舶用、床暖房用等建築材料用などの断熱材に適した繊維集合体である。また、本発明に開示した方法のうちポリエステル単一素材からなる繊維集合体なら再び本発明の断熱材としてリサイクルができ、地球環境の保全にも極めて有用である。

Claims

マトリックス繊維およびマトリックス繊維の融点よりも低い融点を有する成分を含む低融点繊維を混綿し、カーディングして形成したウェブを、クロスレイヤー処理によって積層した後、熱処理により一体化して形成した短繊維集合体からなり、前記マトリックス繊維のうち少なくとも１種類がサイドバイサイド型の中空構造を有し、前記低融点繊維により繊維相互間の接触部の一部で接着しており、該繊維集合体の積層方向の一方の表面が１ｍｍ未満の厚さで膜状化していることを特徴とする断熱材。
低融点繊維の含量が５〜９５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載の断熱材。