JPH03153579A - 無機質繊維製断熱材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐熱性や耐火性に優れた無機質繊維製断熱材
に係り、詳しくは、軽量で弾力性に富み、可撓性やハン
ドリング性に優れていると共に、優れた耐熱性と耐火性
とを有し、加熱収縮率の小さい無機質繊維製断熱材に関
する。

〔従来の技術〕

従来、耐熱・耐火断熱材としては、珪酸カルシウム保温
材、パーライト保温材、ロックウール保温材、グラスウ
ール保温材等が知られている。

このうち、珪酸カルシウム保温材やパーライト保温材等
の硬質断熱材においては、可撓性がな（、ハンドリング
時に亀裂が生じたり角が欠ける等の問題がある。

また、ロックウール保温材やグラスウール保温材等の無
機質繊維製断熱材は、可撓性やハンドリング性に優れて
いるものの、これらの繊維間を結合するバインダーとし
て、通常、水溶性フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素
樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されているため、高温（例
えば３００℃以上）に晒された際に、これらバインダー
樹脂の燃焼や分解あるいは揮散が生じて繊維間結合力が
消失し、無機質繊維それ自体は十分な耐熱性や耐火性を
有しているにもかかわらす、このような高温域では使用
中に垂れ落ちや脱落が生じ、耐熱性や耐火性の点で十分
とはいえない。

このような問題を解決するため、水ガラス、コロイダル
シリカ、アルミナゾル等の無機質パインダーを使用する
ことも考えられるが、湿式抄造法でよく使用されるコロ
イダルシリカやアルミナゾルは２５０℃程度の温度で加
熱したのでは強度の発現が低くて製造上の難点があり、
また、水ガラスについてはこれをバインダーとして多量
に使用すると、比較的硬質なものが得られるものの、結
合点が脆く、ハンドリング性に優れた成形品を得ること
が困難であるという問題がある。

さらに、無機質繊維の表面処理、表面塗装、接着、耐熱
性付与、硬直性付与等を目的とした、オルトリン酸、結
合リン酸それぞれの酸性若しくは中性アルカリ金属塩等
のリン酸塩又は硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウ
ム、リン酸アルミニウム、スルファミン酸アルミニウム
、硫酸アルミニウムナトリウム、硫酸アルミニウムカリ
ウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム等の
水溶性アルミニウム塩等の無機質バインダーと、粘土鉱
物、シリカパウダー、水酸化アルミニウム、アルミナパ
ウダー、酸化チタン、ジルコニア等の粉末からなる無機
質フィラーと、有機系ラテックスと、水とからなる無機
質繊維処理用のペースト状組成物も知られている（特公
昭５７−５３．４７１号公報）。しかしながら、この無
機質繊維処理用ペースト状組成物も、それが成形品の表
面に塗布又は吹きつけてその表面平滑性や硬直性を付与
し得る表面処理剤であるという点では優れているものの
、これらのペースト状組成物をバインダーとして無機質
繊維を成形すると、得られる成形品の可撓性やハンドリ
ング性が損なわれ、また、可撓性を向上させるために有
機系ラテックスの使用量を増加すると耐火性が損なわれ
るという問題が生じ、無機質繊維自体が有する性能を十
分に生かしきれていない。

以上の様に、無機質繊維のバインダーとして、水溶性フ
ェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を使用すると、無機質繊
維それ自体が有する優れた耐熱性や耐火性が十分に発揮
されず、また、このような問題を解決するために無機質
バインダーを使用すると、得られる成形品の可撓性やハ
ンドリング性が損なわれるため、無機質繊維に対する無
機質バインダーの使用は一般には行われておらず、いず
れにしても無機質繊維それ自体が宵する優れた性能を十
分に生かしきれていないのが実情であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、本発明者は、上記の様な問題点を解決するため
に鋭意研究を行った結果、酸性リン酸塩を脂肪族アミン
類で錯体化し、得られた錯体化物をバインダーとして使
用することにより、可撓性やハンドリング性を損なうこ
となく、耐熱性や耐火性が著しく改善された無機質繊維
製断熱材が得られることを見出し、本発明を完成した。

従って、本発明の目的は、無機質繊維それ自体が有する
可撓性やハンドリング性といった優れた性能を損なうこ
となく、この無機質繊維それ自体の耐熱温度（例えば、
それがロックウールであれば約７００℃）までの加熱に
対し、実質的に繊維間の結合が保持される耐熱性や耐火
性を維持し得る無機質繊維製断熱材を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、酸性リン酸塩と脂肪族アミン類の
錯体化物水溶液をバインダーとして無機質繊維を成形し
硬化させて得られる無機質繊維製断熱材である。

また、本発明は、この様な無機質繊維製断熱材を製造す
るために、無機質繊維の繊維化時にそれと同時に錯体化
物水溶液を噴霧して無機質繊維の表面に付着させ、次い
で硬化炉で加熱硬化させる無機質繊維製断熱材の製造方
法である。

本発明においてバインダーとして使用される錯体化物水
溶液を調製するための酸性リン酸塩としては、例えば、
リン酸アルミニウム、リン酸マグネシウム、リン酸クロ
ム、リン酸アルミニウムクロム、リン酸アルミニウムニ
ッケル等を挙げることができ、また、この酸性リン酸塩
の錯化剤として使用される脂肪族アミン類としては、例
えば、メチルアミン、エチルアミン、ブチルアミン、ジ
メチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、シク
ロヘキシルアミン、モノメチルエチレンジアミン、トリ
エチレンテトラアミン、モノエタノールアミン、ジェタ
ノールアミン、トリエタノールアミン、モノプロパツー
ルアミン、ジブロバノールアミン、トリプロパツールア
ミン、モノブタノールアミン、ジェタノールアミン、ト
リブタノールアミン等を挙げることができるが、錯体化
物を調製する際の錯化能や高温時に優れた繊維間結合力
を発揮させるという観点から、好ましくは、分子内にア
ミノ基と水酸基とを有するモノエタノールアミン、ジェ
タノールアミン、トリエタノールアミン、モノプロパツ
ールアミン、ジブロバノルアミン、トリプロパツールア
ミン等のアミノアルコール類である。

また、バインダーとして使用する酸性リン酸塩と脂肪族
アミン類の錯体化物水溶液を調製するに際しては、その
錯体化物水溶液のｐＨが３〜ｌＯ１好ましくは６〜９の
範囲となるように調製することが重要である。錯体化物
水溶液のｐＨが３より小さいと、無機質繊維、特にロッ
クウールとの間に反応が生じ、バインダー自身の自己縮
合により結合力の低下や消失を引き起こしたり、更には
無機質繊維自体の脆弱化を引き起こす。また、このｐＨ
が１０を超えると、無機質繊維、特にロックウールの溶
出が生じて無機質繊維自体の脆弱化を引き起こすので好
ましくない。

そして、バインダーとして調製される錯体化物水溶液の
固形分濃度については、その使用方法に応じて広範囲で
選択可能であり、特に制限されるものではない。ただ、
この固形分濃度が高すぎると、加水分解による沈澱物が
生成し、ノズルの閉塞や実効バインダー濃度の低下を招
くので好ましくない。このような問題を解決するために
、蓚酸、酢酸、クエン酸等の有機酸を併用して水溶性、
貯蔵性の改善を図るのが有効である。

なお、バインダーとして使用するこの錯体化物水溶液の
調製に際しては、例えば高温強度低下の防止、焼結促進
、塩基性骨材との反応性の低下等を目的として、必要に
より、苛性ソーダ、苛性カリ等のアルカリ金属水酸化物
や、アンモニア、マグネシウム、アルミニウム等の無機
弗素化合物等を併用使用してもよい。

本発明の錯体化物水溶液がバインダーとして適用される
無機質繊維としては、その無機質成分としてＭｇＯ，Ｃ
ａＯ等の塩基性酸化物が含まれているものがよ（、好ま
しくはロックウール、スラグウール、グラスウール等を
挙げることができる。

なお、ロックウールとしては、それがブローイング法、
スピニング法等のいずれの製法によって製造されるもの
でもよい。

このような無機質繊維に本発明のバインダーを付着させ
る方法については、特に制限はなく、例えば、繊維化時
に同時にバインダーを噴霧して付着させる方法や、繊維
を解繊しながらバインダーを噴霧して付着させる方法や
、マット状繊維をバインダー液に浸漬する方法や、湿式
抄造法等を採用できるが、好ましくは繊維化時に同時に
バインダーを噴霧して付着させる方法である。この繊維
化時に同時にバインダーを噴霧して付着させる方法を採
用することにより、連続的に熱風硬化炉を通過させる方
法で効率良く硬化させることができ、目的の成形品を生
産性良く製造することができるほか、比較的繊維長が長
いまま成形できるので、可撓性に優れた成形品の製造が
容易になり、また、低密度成形品から高密度成形品まで
広範囲な嵩密度（３０〜２５０ｋｇ／ｒｒｌ’）を有す
る成形品を自由にかつ生産性良（製造することができる
。

さらに、無機質繊維に対するバインダーとしての錯体化
物水溶液の使用量は、バインダーの錯体化物水溶液をそ
の固形分濃度に換算して、無機質繊維１００重量部に対
し、通常１−１０重量部、好ましくは１〜５重量部の範
囲である。固形分濃度が１重量部より少ないと、バイン
ダー効果が小さく、ハンドリング性が低下する。また、
１０重量部を超えると、未硬化のバインダー成分が残存
することがあり、耐水性が低下するほか、残存する育機
成分が増加して耐熱性や耐火性が低下する原因になる。

また、錯体化物水溶液を適用した無機質繊維を所定の形
状に成形し、錯体化物を硬化させて繊維間結合力を発揮
させるのに必要な硬化温度は、通常１５０〜２５０℃で
あり、また、硬度時間は、溶媒の水が抜ける時間を差し
引くと、通常３〜１０分である。

なお、バインダー成分の錯体化物を付着させた無機質繊
維製マットは、常温では反応して硬化しないのでその貯
蔵性が効き、例えば常温７日間保存後でも加熱成型性に
劣化が認められず、このため、無機質繊維製マットに錯
体化物水溶液を噴霧し、これを低温乾燥して得られたも
のを現場で所定の形状に加熱成形するための半製品とす
ることもできる。

さらに、本発明で使用するバインダーは、フェノール樹
脂との相溶性が良好なのでこのフェノール樹脂と混合使
用することができ、特に常態強度が必要な時や経済性を
重視する時には、フェノール樹脂と混合使用するのが有
利である。

〔作　用〕

本発明のバインダー中の主成分である酸性リン酸塩は、
加熱硬化時に無機質繊維の表面でこの無機質繊維中の塩
基性酸化物成分と反応し、強固な硬化物を形成しながら
無機質繊維の繊維間を結合するものと考えられる。この
ことは、バインダーのみを２５０℃で加熱しても、軟ら
かいガラス状物となるだけで十分に硬化せず、得られた
ガラス状物も全く耐水性を有しないことから推定される
。

また、この加熱処理によっても一部残存する脂肪族アミ
ンに由来する有機質が、硬化成型品に可撓性を発現する
効果を発揮せしめているものと推定される。

〔実施例〕

以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明を具体的に
説明する。

実施例１ 溶融スラグを製綿機にかけてロックウールを製造する際
に、この繊維化と同時に第一リン酸マグネシウムとモノ
エタノールアミンの錯体化物水溶液（ｐＨ：６．１、固
形分濃度２，５重量％）をこのロックウール１００重量
部に対して２００重量部の割合（固形分濃度換算で５重
量部）で噴霧して付着させ、次いで熱風通過型硬化炉を
使用して２５０℃で加熱加圧下に硬化成形し、寸法７０
０ｍｍＸ　７００ｍｍＸ　５０Ｍ、密度１２Ｑｋｇ／ｒ
ｒ？のロックウール成形品を試作した。

このロックウール成形品は、可撓性やハンドリング性が
良好であり、バインダーとして通常のフェノール樹脂を
使用したロックウール成型品と全く遜色がなかった。

また、この実施例で得られたロックウール成型品につい
て、熱間荷重試験（ＪＩＳ　Ａ　９５０４）を行った結
果、６５０℃までの加熱収縮率は０であり、この温度６
５０℃まで実質的に繊維間の結合が保持されていること
が判明した。さらに、このロックウール成型品は、ロッ
クウールの耐熱度を超える８００℃に加熱してもその形
状が保持されていた。

実施例２ 実施例１で使用した錯体化物水溶液に代えて、第一リン
酸アルミニウムとモノエタノールアミンの錯体化物水溶
液（多本化学（構製商品名：アコラーム、ｐＨ＝８．５
、固形分濃度２．５重量％）を使用し、ロックウール１
００重量部に対して２００重量部の割合（固形分濃度換
算で５重量部）で噴霧した以外は、上記実施例１と同様
にしてロックウール成型品を試作した。

このロックウール成型品もその可撓性やハンドリング性
が良好であり、熱間荷重試験の結果は６５０℃までの加
熱収縮率が０であり、８００℃加熱でも形状が保持され
た。

比較例１ バインダーとして通常のフェノール樹脂を使用した以外
は上記実施例１と同様にしてロックウール成型品を試作
した。

このロックウール成型品は可撓性やハンドリング性に優
れているが、熱間荷重試験の結果は６５０℃までの加熱
収縮率が２．３％であり、８００℃加熱で元の体積の約
１５％に収縮した。

〔発明の効果〕

本発明の無機質繊維製断熱材は、無機質繊維それ自体の
優れた可撓性やハンドリング性を備えているだけでなく
、同時に無機質繊維自体の耐熱温度付近までの優れた耐
熱性や耐火性を有するものであり、建築材料、工業設備
保温断熱材料等の用途に極めて有用なものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸性リン酸塩と脂肪族アミン類の錯体化物水溶液
   をバインダーとして無機質、繊維を成形し硬化させて得
   られる無機質繊維製断熱材。
2. （２）無機質繊維の繊維化時にそれと同時に錯体化物水
   溶液を噴霧して無機質繊維の表面に付着させ、次いで硬
   化炉で加熱硬化させることを特徴とする無機質繊維製断
   熱材の製造方法。