JPH05186254A - 無機繊維構造材及びその加工品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、軽量で断熱性、防水・防湿性、防音
性、防火性、機械的強度に優れた無機繊維構造材及びこ
れを立体形状に成型した無機繊維加工品の提供を目的と
する。 【構成】本発明は、ロックウール、ガラスウール等の無
機繊維の繊維化工程でノボラック型フェノール樹脂発泡
結合剤の水分散液を無機繊維に散布付着し、乾燥・融着
して無機繊維構造材を得る。更に、これを複数積層し、
加熱発泡硬化し無機繊維加工品を得るものである。 【効果】本発明における無機繊維構造材及びその加工品
は軽量で、断熱性、防水・防湿性、防音性、防火性、機
械的強度に優れている。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は、軽量で断熱性、防水・
防湿性、防音性、防火性、機械的強度に優れた無機繊維
構造材及びこれを曲げ加工、表面エンボス加工、ハニカ
ムエンボス加工等により立体形状に成型した無機繊維加
工品に関するものである。

【従来の技術】従来、ロックウール、ガラスウール等の
無機繊維断熱材は、火焔法又は遠心法による繊維化工程
でレゾール型フェノール樹脂初期縮合物を主成分とする
結合材の水溶液をスプレー法により、無機繊維に散布付
着させ、続いて平板状に圧縮成型し結合材を加熱硬化さ
せることによりマット状、ボード状の構造材に製造され
ている。一方、立体型の天井材、円筒状のパイプカバ
ー、或いはハニカム型の断熱芯材等の無機繊維加工品
は、前記したフェノール樹脂結合材が未硬化状態の無機
繊維マット、ボードの構造材を別工程に移送し、単層又
は複数に積層し、圧縮又はロール巻き等の手段で所望の
形状に成型し、加熱硬化させることにより製造されてい
る。上記従来における無機繊維断熱材は、有機発泡体系
の断熱材と比較し、防火性、耐熱性には優れているが、
防水・防湿性、機械的強度が劣るという問題がある。ま
た、前記従来の無機繊維加工品は、圧縮又はロール卷き
成型等の手段によるために軽量性に欠け、断熱性、防水
・防湿性が劣り、且つ、外観に於て見劣りする等の問題
がある。このような問題点の解決策として、防湿シート
の被覆、或いはシリコーン樹脂、ワックス等の撥水剤を
添加し、防水・防湿性の向上を図る方法、繊維径を細か
くし断熱性の向上を図る方法、繊維の配列方向（例えば
コルゲートタイプ）を変更し、機械的強度の向上を図る
方法等が採用されて、かなりの性能向上がなされてはい
るが、有機発泡体系の断熱材と比較し、未だ満足できる
レベルに到達していないのが現状である。

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、軽量で機械的強度、防水・防湿性、断熱性に優
れた無機繊維構造材を提供するとともに、軽量で機械的
強度、防水・防湿性、断熱性、外観に優れた平板状又は
立体形状の無機繊維加工品を提供することにある。

【課題を解決するための手段】請求項１記載に係る発明
は、火焔法又は遠心法で製造されるロックウール、ガラ
スウール等の無機繊維の繊維化工程で、ノボラック型フ
ェノール樹脂初期縮合物、加熱分解型発泡剤及び硬化
剤、整泡剤を主要成分とするノボラック型フェノール樹
脂発泡結合材の水分散液を、無機繊維に対し固形分重量
％で１〜２０ｗｔ％の範囲で散布付着し、乾燥、融着さ
せることにより得られることを特徴とする無機繊維構造
材である。請求項２記載に係る発明は、火焔法又は遠心
法で製造されるロックウール、ガラスウール等の無機繊
維の繊維化工程で、ノボラック型フェノール樹脂初期縮
合物、加熱分解型発泡剤及び硬化剤、整泡剤を主要成分
とするノボラック型フェノール樹脂発泡結合材の水分散
液を、無機繊維に対し固形分重量％で１〜２０ｗｔ％の
範囲で散布付着し、乾燥、融着させることにより得られ
る無機繊維構造材を、単層又は複数積層し、平板状又は
立体形状に成型し、加熱発泡硬化させることにより得ら
れることを特徴とする無機繊維加工品である。以下、本
発明について更に詳述する。前記した問題を解決するた
めに開発された本発明は、従来のレゾール型フェノール
樹脂結合材をノボラック型フェノール樹脂発泡結合材に
置換することに特徴がある。本発明におけるロックウー
ル、ガラスウール等の無機繊維を結合する上記ノボラッ
ク型フェノール樹脂発泡結合材は、ノボラック型フェノ
ール樹脂初期縮合物、加熱分解型発泡剤及び硬化剤、整
泡剤を主要成分として構成される。ノボラック型フェノ
ール樹脂初期縮合物は、フェノール、キシレノール、ク
レゾール等のフェノール類と、ホルムアルデヒド、パラ
ホルムアルデヒド等のアルデヒド類をモル比１．０：
０．５〜１．０：０．９の配合割合で、蓚酸、酢酸亜鉛
等の酸性触媒或いは二価金属塩の触媒下で縮合される融
点５０〜１００℃の通常タイプ、ハイオルソタイプ、又
は変性ノボラック型フェノール樹脂である。また、加熱
分解型発泡剤としては、ジニトロソペンタメチレンテト
ラミン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゼンスルホ
ニルヒドラジド、炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム
等の有機又は無機の５０℃〜１００℃以上の加熱で分解
し、ガスを発生するタイプを用いることができる。ま
た、加熱分解型硬化剤としては、ヘキサメチレンテトラ
ミン、トリメチロールホスフィン等の通常のノボラック
樹脂の硬化剤として使用されているものが挙げられる。
また、必要に応じて発泡セルサイズをコントロールする
為に使用される整泡剤としては、ヒマシ油エチレンオキ
サイドの付加物、アルキレンオキサイド・アルキルフェ
ノールの縮合物、ポリシロキサン・ポリオキシアルキレ
ン共重合体等の脂肪酸エステル系ノニオン界面活性剤や
シリコーン系ノニオン界面活性剤を挙げることができ
る。本発明におけるノボラック型フェノール樹脂発泡結
合材は、水乳濁液又は水溶性等の水分散液の状態で、ロ
ックウール、ガラスウールの繊維化工程で、スプレー法
により無機繊維に散布、付着される。かかるノボラック
型フェノール樹脂発泡結合材の分散液の調整は、例えば
次の様な方法で得ることができる。即ち、ノボラック型
フェノール樹脂初期縮合物１００重量部に対し、加熱分
解型発泡剤５〜１０重量部、加熱分解型硬化剤５〜１０
重量部、整泡剤２重量部以下の割合で、１００℃以下の
温度で溶融、混合し、続いて冷却粉砕して得られる微粉
末状物を、ポバール、ヒドロキシエチルセルローズ、ア
ラビアゴム等のコロイド保護剤の単独又は、ポリオキシ
エチレンノニルフェノールエーテル、アミン等の乳化剤
と併用して水に分散させる方法、又はアルカノールアミ
ン・ホルムアルデヒドによる付加反応処理を施し水溶化
させる方法で、結合剤の水分散液は得られる。本発明の
ノボラック型フェノール樹脂発泡結合材の無機繊維に対
する付着量は、固形分で１〜２０ｗｔ％、好しくは２〜
１５ｗｔ％の範囲にある。１ｗｔ％以下の付着量では、
無機繊維を結合する能力及び発泡効果が不充分で、通常
のレゾール型フェノール樹脂結合材の場合と比較し有意
差が得られず、又、２０ｗｔ％以上では、結合及び発泡
効果は充分であるが、防火性が劣り且つ経済的でない。
本発明のノボラック型フェノール樹脂発泡結合材を用い
たロックウール又はガラスウール等の無機繊維マット、
ボードの構造材及びその加工品は、次の様にして製造す
ることができる。キュポラ炉又は電気炉で溶融したロッ
クウール、ガラスウール原料よりなる溶融無機繊維材料
を、キュポラ炉又は電気炉の底部又は側壁下部にとりつ
けられた湯口より、下方に設けた高速回転するスピニン
グローター又は火焔気流噴射装置に向かって流下させ
る。回転体又は火焔気流を通過する溶融無機繊維材料
は、遠心力又は高温高速気流の風力によって繊維化され
る。この時、回転体の周囲又は火焔気流噴射装置の周囲
に配置した複数のノズルより、送風方向と平行に、ノボ
ラック型フェノール樹脂発泡結合材の水分散液を吹き付
け、該結合材を無機繊維に付着させる。場合によって
は、回転体の軸心にノズルを開口させて吹きつけること
もできる。このように無機繊維の繊維化工程で、結合材
を付着させた無機繊維は、コレクションベルト、ペンジ
ュラム等の手段で、集配綿される。集配綿された無機繊
維は続いて、所望の形状に連続的にロール圧縮され移送
されるが、この段階で、繊維に蓄熱された余熱（通常５
０〜１００℃）によって、結合材に含有される水分は乾
燥され、同時に未硬化未発泡の状態で結合材は無機繊維
に融着固化される。このようにして、第一段階の保形を
有する無機繊維マット、ボードの構造材が形成される。
無機繊維マット、ボードの構造材及びその加工品は、圧
縮又はロール巻等の手段により、前記した第１段階の無
機繊維マット、ボードの構造材を二次元的又は波形状に
配向させた平板形状、円筒形状更にはプレス成型により
曲げ加工、表面エンボス加工、ハニカムエンボス加工等
で、所望の立体形状に加圧成型し、その状態で１５０〜
２５０℃の硬化炉又は加熱装置で結合材を発泡硬化させ
て得ることができる。かかる平板形状又は立体形状に成
型された無機繊維マット、ボードの構造材及びその加工
品は、成型段階で圧縮されても、硬化の段階で結合材が
発泡硬化する為、軽量で機械的強度に優れ、且つ、結合
剤が微細なセル構造を形成するので断熱性、防水・防湿
性も向上し、更に外観の優れた仕上がりとなる。また、
本発明における前記ノボラック型フェノール樹脂発泡結
合材は、ノボラック型フェノール樹脂をベースとしてい
るために、従来におけるレゾール型フェノール樹脂結合
材と異なり、成型工程に於ける遊離ホルマムアルデヒ
ド、遊離フェノールの発生も少なく、環境対策にも優れ
た結合材となる二次的な利点も得られる。本発明に係る
無機繊維マット、ボードの構造材及びその加工品の製造
には、ノボラック型フェノール樹脂初期縮合物、加熱分
解型発泡剤及び硬化剤を主要成分とするノボラック型フ
ェノール樹脂発泡結合材を使用するが、必要に応じて、
シランカップリング剤、ワックス、メチルシリコーン系
撥水剤、ポリリン酸アンモニウム、水酸化アルミニウ
ム、クレイ、タルク、マイカ等の添加剤、或いは粉末状
のレゾール型フェノール樹脂等を適宜配合することが可
能である。また、本発明に係る無機繊維マット、ボード
の構造材及びその加工品の製造においては、防塵オイル
を繊維化工程でスプレー等の方法により吹きつける従来
技術を採用することができる。以下、本発明を実施例を
以って説明する。

【実施例】

［反応例］融点７４〜７６℃の粉末状のノボラック型フ
ェノール樹脂初期縮合物１００重量部に、ヘキサメチレ
ンテトラミン５重量部、ジニトロソペンタメチレンテト
ラミン５重量部、シリコーン系整泡剤１重量部を配合
し、温度９０℃で溶融混合させ、続いて冷却固化し２０
０メッシュの粒度に粉砕した。該粉砕物の２０ｗｔ％水
懸濁液に、濃度５ｗｔ％のポリビニルアルコール水溶液
を、粉砕物１００重量部に対し、固形分０．１重量部の
割合で添加し、濃度約２０ｗｔ％のノボラック型フェノ
ール樹脂発泡結合材の水分散液を作成した。 ［実施例１］キュポラ炉で溶融した１４５０℃のロック
ウール融液（組成、ＳｉＯ₂：４０ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃：
１３ｗｔ％、ＣａＯ：３８ｗｔ％、ＭｇＯ：６ｗｔ％、
その他微量成分：３ｗｔ％）を、２個の中空水冷型高速
回転体（径：２４０ｍｍ、回転数：８０００ｒｐｍ）か
らなるスピンナーに１（トン／Ｈｒ）の割合で落下し、
繊維化を行うが、同時にスピンナー外周にとりつけたエ
アプレナム装置より風速約１００（ｍ／ｓｅｃ）のエア
ー吹きをしつつ且つスピンナーの外周にとりつけた複数
のスプレーノズルから前記反応例のノボラック型フェノ
ール樹脂発泡結合材の水分散液を固形分でロックウール
１００重量部あたり３重量部付着する様散布した。ま
た、別系統の複数のスプレーノズルより防塵オイルを、
ロックウール１００重量部あたり０．１重量部の割合で
散布した。上記ロックウールは、吸引式集綿コンベヤー
に集積され、続いてかさ密度３５（ｋｇ／ｍ³）、厚み
５５ｍｍになるようにロールプレスで圧縮成型されつつ
１００℃以下の温度で、余熱乾燥を主体に乾燥し、ノボ
ラック型フェノール樹脂発泡結合材を繊維に融着させた
ロックウールボードの構造材を得た。 ［実施例２］前記反応例のノボラック型フェノール樹脂
発泡結合剤の水分散液を、固形分でロックウール１００
重量部あたり８重量部付着するように散布した以外は実
施例１と同様の方法でかさ密度３５（ｋｇ／ｍ³）、 厚
み５５ｍｍのロックウールボードの構造材を得た。 ［比較例１］市販の水溶性のレゾール型フェノール樹脂
（濃度：５２ｗｔ％、粘度：２６ｃｐｓ／２５℃、遊離
フェノール２．５ｗｔ％、遊離ホルマリン２．３ｗｔ
％、水希釈率：１５００％）を２０ｗｔ％濃度まで希釈
したもの１００重量部に２０ｗｔ％濃度アンモニア水５
重量部を配合し、レゾール型フェノール樹脂結合材の水
分散液を作成して、実施例１と同様の方法により、結合
材付着量３重量部、かさ密度３５（ｋｇ／ｍ³）、 厚み
５５ｍｍのロックウールボードの構造材を得た。 ［比較例２］レゾール型フェノール樹脂結合剤の水分散
液を、結合剤付着量８重量部とした以外は前記比較例１
と同様な方法でかさ密度３５（ｋｇ／ｍ³）、 厚み５５
ｍｍのロックウールボードを得た。 ［実施例３］電気炉で１３００℃以上に溶融したガラス
ウール融液（組成、ＳｉＯ₂：６１ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃：
４ｗｔ％、ＣａＯ：８ｗｔ％、Ｋ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ：１５ｗ
ｔ％、ＢａＯ：３ｗｔ％、Ｂ₂Ｏ₃：６ｗｔ％、その他微
量成分：３ｗｔ％）を、側壁に穴径１ｍｍ、上下、左右
５ｍｍ間隔にあけた有孔タイプの縦型高速回転体（径：
３００ｍｍ、回転数：３５００ｒｐｍ）及び高温ガス噴
射装置からなるスピンナーに、２００（Ｋｇ／Ｈｒ）の
割合で落下させて繊維化を行った。その際、有孔回転体
の周囲にとりつけた複数のノズルにより、実施例１のノ
ボラック型フェノール樹脂発泡結合材を、ガラスウール
１００重量部に対し８重量部となる様散布した。該ガラ
スウールは吸引式集綿コンベヤーに集績され、続いてか
さ密度２４（ｋｇ／ｍ³）、厚み５５ｍｍになるよう
に、ロールプレスにより圧縮成型されつつ、１００℃以
下の温度で余熱乾燥を主体に乾燥し、ノボラック型フェ
ノール樹脂発泡結合材を繊維に融着させたガラスウール
ボードの構造材を得た。 ［比較例３］比較例２と同様のレゾール型フェノール樹
脂結合材を用いた以外、実施例３と同様の方法により、
結合材付着量８重量部のかさ密度２４（ｋｇ／ｍ³）、
厚み５５ｍｍのレゾール型フェノール樹脂のガラスウー
ルボードの構造材を得た。実施例１、２、３、比較例
１、２、３に対応するロックウールボード、ガラスウー
ルボードの各構造材の特性値とともに、後記実施例４、
５により得られた各無機繊維加工品（ロックウール加工
品）の特性値を表１に示した。

【表１】 測定法 防火性：建設省告示Ｎｏ．１２３１号による評価。 耐熱温度：荷重５ｇ／ｃｍ² 昇温速度：１５℃／ｍｉｎ、３００℃以上５℃／ｍｉｎ
１０％厚み収縮を起こす温度。 熱伝導率：ＪＩＳ Ａ １４１３ 平板直接法による
値。 圧縮強度：ＪＩＳ Ａ ９５１４法。１０％圧縮に於け
る強度。 ２Ｈｒｓ吸水率：ＪＩＳ Ａ ９５１４法による２Ｈｒ
ｓ吸水率。 外観：目視により表面の平滑性を観察した。尚、表１中
の外観欄における○は「平滑」であることを示し、△は
「平滑性がやや劣る」ことを示す。 ［実施例４］実施例２で得られたロックウールボードの
構造材を、複数積層し、空隙率約３０ｗｔ％、上下面に
直径＝１０ｍｍの半球状のハニカム状のエンボス加工し
たボードを温度２３０〜２５０℃の硬化炉で４分間発泡
硬化させ、無機繊維加工品（ロックウール加工品）を得
た。 ［実施例５］実施例３で得られたガラスウールボードの
構造材を、複数積層し、空隙率約３０ｗｔ％、上下面に
直径＝１０ｍｍの半球状のハニカム状のエンボス加工し
たボードを温度２３０〜２５０℃の硬化炉で４分間発泡
硬化させ、無機繊維加工品（ガラスウール加工品）を得
た。 ［比較例４］比較例２で得られたロックウールボードの
構造材を、複数積層し、成型したが発泡硬化せずそのま
ま硬化した。 ［比較例５］比較例３で得られたガラスウールボードの
構造材を、複数積層し、成型したが発泡硬化せずそのま
ま硬化した。

【発明の効果】本発明の無機繊維構造材及びその加工品
は、従来のレゾール型フェノール初期縮合物を用いたも
のと比較し、圧縮強度、吸水率、熱伝導率、外観が優れ
ている。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】火焔法又は遠心法で製造されるロックウー
   ル、ガラスウール等の無機繊維の繊維化工程で、ノボラ
   ック型フェノール樹脂初期縮合物、加熱分解型発泡剤及
   び硬化剤、整泡剤を主要成分とするノボラック型フェノ
   ール樹脂発泡結合材の水分散液を、無機繊維に対し固形
   分重量％で１〜２０ｗｔ％の範囲で散布付着し、乾燥、
   融着させることにより得られることを特徴とする無機繊
   維構造材。
2. 【請求項２】火焔法又は遠心法で製造されるロックウー
   ル、ガラスウール等の無機繊維の繊維化工程で、ノボラ
   ック型フェノール樹脂初期縮合物、加熱分解型発泡剤及
   び硬化剤、整泡剤を主要成分とするノボラック型フェノ
   ール樹脂発泡結合材の水分散液を、無機繊維に対し固形
   分重量％で１〜２０ｗｔ％の範囲で散布付着し、乾燥、
   融着させることにより得られる無機繊維構造材を、単層
   又は複数積層し、平板状又は立体形状に成型し、加熱発
   泡硬化させることにより得られることを特徴とする無機
   繊維加工品。