JPS6278139A - 鉱物質繊維ボ−ドの製造方法 - 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 本発明は釘打性（保釘性）、耐水性、ＮＩ４湿性、耐熱
性、断熱性、加工適性、外観白色性、耐変色性等に優れ
、内外装用建築材料として好ましく用いられる鉱物質繊
維ボードの製造方法に関する。

従来技術 従来内外装用建築材料として用いられる釘打性、耐湿性
、耐水性等を具備する鉱物質繊維ボードにおいては、鉱
物質繊維の結合剤としてフェノール樹脂が耐湿性、耐水
性等の性能面から又コスト面からも一般に用いられてい
る。

発明が解決しようとする問題点 しかし、これらフェノール樹脂を結合剤として用いた鉱
物質繊維ボードは′ｆＡ湿性、耐水性、耐熱性に優れて
はいるが、フェノール樹脂特有の茶色乃至褐色の着色が
あり外観上好ましくなかった。

ざらに表面を白色の塗料で塗装した場合は、高湿度の条
件によってボード内部に結露を生じ、結露した水はフェ
ノール樹脂によって着色し、表面ににじみ出し塗装面を
汚してしまう等の欠点があった。特にこれらの水が周辺
に使用されたセメント等によってアルカリ性となった場
合、フェノール樹脂による着色は更に著しくなる。従っ
て本発明の目的は釘打性、耐水性、耐湿性、耐熱性、断
熱性、加工適性に優れ、しかも外観上好ましい白色を有
し、そして結露等が生じた場合でも着色しない鉱物質繊
維ボードの製造方法を提供せんとするものである。

問題点を解決するための手 本発明者らは、鉱物質繊維と有ｎ繊維とから主として構
成され、場合により無機充填剤を含む繊維成分を全固形
分に対して８５〜９５重量％、白色性フェノール樹脂か
ら主として構成され、場合により熱水可溶性又は膨潤性
天然又は合成樹脂を含む結合剤成分を全固形分に対して
５〜１５重伍％、結合助剤を全固形分に対して０．０５
〜３．５ｆｆｌｆｆｉ％含有し、全固形分に対する総有
磯物含有量が２０重量％以下である混合物を水中に懸濁
して水性スラリーを得、得られた水性スラリーを抄造、
脱水して得られた抄造ボードを成型、乾燥、硬化させる
と、釘打性、耐水性、耐湿性、耐熱性、断熱性、加工適
性に優れ、しかも外観白色性、耐変色性にも優れた比重
０．３以上の鉱物質ＩＩ維ボードが得られることを見い
出した。

従って本発明は、鉱物質繊維と有機繊維とから主として
構成され、場合により無機充填剤を含む繊維成分を全固
形分に対して８５〜９５重量％、白色性フェノール樹脂
から主として構成され、場合により熱水可溶性又は膨潤
性天然又は合成樹脂を含む結合剤成分を全固形分に対し
て５〜１５唄量％、結合助剤を全固形分に対して０．０
５〜３．５重量％含有し、全固形分に対する総有機物含
有量が２０重量％以下である混合物を水中に懸濁して水
性スラリーを得、得られた水性スラリーを抄造、脱水し
て得られた抄造ボードを成型、乾燥、硬化させ、比重０
．３以上の鉱物質繊維ボードを得ることを特徴とする鉱
物質繊維ボードの製造方法にある。

以下、本発明の方法を工程順に具体的に説明する。

（ハ）　水性スラリー調製工程（第１工程）本発明にお
いては、先ず繊維成分、結合剤成分及び結合助剤からな
る混合物を、例えば該混合物の１０〜１００倍に相当す
る水中に懸濁して各成分が水中に分散せしめられた固形
物濃度１〜８重量％程度の水性スラリーを得る。

上記の繊維成分は鉱物質繊維と有ａｍ維とから主として
構成され、場合により無機充填剤を含むものであるから
、これらについて以下に個別に説明する。

（１）　　鉱物質！ｌ維 本発明においては鉱物質ｍ維としてその粒状綿を利用す
るのが好ましい。鉱物質繊維の粒状綿は、酋通平均繊維
径３〜７μ、繊維長３０〜４０Ｍ以下の単繊維が集合し
た粒径５〜５０調程度の粒状形をなすものである。この
ような鉱物質繊維を使用して得られるスラリーは、鉱物
質繊維の前記形状により、スラリー中での均一性に優れ
特に抄造工程で適邸の濾水性を具備するという特徴を有
する。これに対して、非粒状の鉱物質ｉｌＮやガラス繊
維を使用した場合には、抄造工程でのスラリーの濾水時
間が早すぎたり、分散不良を起すという欠点を有する。

（２）有機繊維 本発明に使用される有機１１帷としては、クラフトバル
ブ、再生パルプ、故紙バルブ等のパルプ及びビニロン、
ポバール、レーヨン、綿等の天然又は合成有ａｍ維が挙
げられる。

本発明の鉱物質繊維ボードの製造方法においては水性ス
ラリー中の有機繊維成分が、もう一方の固形主成分であ
る鉱物質ｍ維粒状綿の交さ結合点を包括して粘着する作
用及び結合剤として用いられる白色フェノール樹脂のリ
テンション向上作用を発現させると共に、この有機繊維
成分自体の有する弾性も発現され、鉱物質！ｌｖＬ粒状
綿を補強する作用を奏せしめるもので、得られるボード
に十分な機械的強度を具備させるものである。

（３）　　無機充填剤 前記の鉱物質無機繊維及び有ｉａｉ雑に加えて、表面平
滑性、軽量化、難燃化、コストダラン、防火性等の目的
に応じて、炭酸カルシウム、クレイ、マイカ、石膏、タ
ルク、ガラス微細！ｌ維、アスベスト微細ｍ維、チタン
酸、カリウム繊維、水酸化アルミニウム、三酸化アンチ
モン、バーミキュライト、アタパルジャイト、セピオラ
イト、シリカ粉末、パーライト、シラスバルーン等の無
機充填剤を場合により配合することもできる。

これらの成分（１）、（２）及び（３）の、スラリーを
形成する全固形分に対する割合は、ボードの軽量性、難
燃性、断熱性等を勘案すると、８５〜９５重量％に限定
される。また後述する結合剤の抄造時のリテンションを
考慮すると、有機繊維（２）と無機充填剤（３）中の無
機微細繊維との合計配合量は全固形分に対して３重量％
以上とするのが好ましい。また鉱物質無機繊維の配合量
は、ボードの軽量性を考慮すると全固形分に対して５０
重量％以上とするのが好ましい。

本発明において前述の繊維成分とともに用いられる結合
剤成分は白色フェノール樹脂から主として構成され、場
合により熱水可溶性又は膨潤性天然又は合成樹脂を含む
ものであるから、これらについて以下に個別に説明する
。

（４）　　白色性フェノール樹脂 本発明に使用される白色フェノール樹脂は、ボードへの
耐水性付与、ボードの外観白色化効果及び変色防止効果
を有するもので、例えば下記のものが挙げられる。

（イ）　二核体フェノール（ビスフェノールＡ１臭素化
ビスフエノールＡ１ヒス フエノールＳ等）の単独あるいはこれ に白色性を損なわない範囲で、フェノ ール、クレゾール、キシレノール、Ｐ −アルキルフェノール等を配合したフ ェノール類１モルとホルマリン、パラ ホルムアルデヒド等のアルデヒド類 本、乾燥、粉末化して得られる、レゾ ール型のフェノール樹脂。

フェノール順／アルデヒド類のモル 比が１．０未満では反応を促進させる ために触媒配合量が増大し、得られる 樹脂が着色し、また軟化温度が低下し、成型性が不良と
なるため、上記モル比 は１．０以上とする必要がある。又 ３．５を越えると樹脂の白色性は良好 であるが、樹脂フロー、ゲルタイムが 短かく、１ｎられるボードの強度が、同−樹脂配合間で
比較すると、大幅に低 下するため、３．５モル以下とする必 要がある。触媒としては、アンモニア 又はヘキサメチレンテトラミン、トリ エチルアミン等のアミン類を単独又は 混合して使用（二段添加も可能）する が、着色の点からフェノール類１００ 重石部に対し１重Ｇ部以下としなけれ ばならない。

（ロ）　上記フェノール樹脂（イ）を、更に耐アルカリ
性、耐水性の改良を目的 に、そのフェノール性水ＭＷを末端カ ルボン酸化合物又は末端エポキシ化合 物でエステル化又はエーテル化し、場 合によりアンモニア等で、水Ｍ基隣接 メチロールとの環化処理を行なって１ｑられるフェノー
ル樹脂。

（ハ）　前記フェノール樹脂（イ）又は（ロ）に一般市
販のノボラック樹脂や レゾール樹脂粉末を、１ｎられるボードの白色性をＩＰ
Ｊなわない範囲で配合したり、メラミン樹脂、エポキシ
樹脂、尿 素樹脂等で変性、混合したり、あるい は熱可塑性樹脂を混合させてなるフェ ノール樹脂。

利用される粉末状フェノール樹脂は、 粒度１００〜５００メツシユのもので あるのが好ましい。これは粒度が １００メツシユを通過しないような粗 大なものはボードの抄造原料である水 性スラリー中での分散性が悪くなり、 結合剤としての性能が劣り、且つ均質 なボードが得難くなるためであり、ま た５００メツシユを通過してしまうよ うな微小粉末では抄造工程で白水中へ の流出ロスが大きくなる等の欠点を生 ずるためである。

（５）　　熱水可溶性又はＢａａ性天然又は合成樹脂本
発明においては、熱水可溶性又は膨潤性樹脂として、コ
ーンスターチ、タピオカ等のデンプン、グアールガム、
ＣＭＣ等の植物ガム等の天然の樹脂、ポリビニルアルコ
ール、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジ
ョン等の合成樹脂を結合剤として前述の白色フェノール
樹脂とともに使用することもできる。

この天然又は合成樹脂は得られるボードに良好な耐水特
性を付与することはできないが、乾燥強度（常態強度）
がフェノール樹脂より大であること、安価であることな
どの利点を有する。

これらの成分（４）及び（５）の、スラリーを形成する
全固形分に対する割合は、５〜１５重量％である。その
理由は、５重量％未満では、満足すべきボードの強度及
び耐水性等が得られないこと及び１５重半％を越えると
、抄造時における結合剤のリテンションが悪くなり、添
加量の割合に応じた強度効果がなく、また得られるボー
ドが準不燃グレードを維持できなくなるからである。

前記白色性フェノール樹脂（４）と熱水可溶性又は！！
！潤性の天然又は合成樹脂（５）の配合割合は最終ボー
ドの目標とする耐水性能によって決まるが、一般に１：
１程度の配合割合が好適である。

本発明において用いられる水性スラリーは上１本の繊維
成分、結合剤とともに結合助剤を必須成分として含有す
るものであるので、以下に結合助剤について説明する。

（６）　　結合助剤 結合助剤は、湿式抄造法を利用した鉱物質繊維ボードの
製造工程中の抄造工程において、バインダーたる前記粉
末状フェノール８４１１ａ（４）及び熱水可溶性又は膨
潤性樹脂（５）をウェットマットに効果的にリテンショ
ンさせ、固着させるための作用を果すもので、この種の
鉱物質！！紺ボードの湿式抄造法において結合助剤とし
て通常利用されるアニオン系またはカチオン系凝集剤が
使用される。

結合助剤としてアニオン系凝集剤を利用した場合には該
凝集剤による凝集効果を高めるために硫酸ばん土を併用
するのが好ましく、例えばアニオン系凝集剤たるポリア
クリルアミド０．０５〜１．５重恰％、硫酸ばん土０．
１〜２．０重量％程度で使用するのが好ましい。尚、こ
の場合には、抄造原料である水性スラリーのｐＨは４．
５〜６．８になる。　０また、この場合、硫酸ばん土を
２．０重世％以上添加することも可能であるが、不必要
に　　−多量のＴｉＡ酸ばん土を添加すると、鉱物質繊
維粒状綿の酸加水分解が起るため、結局、得られる鉱物
質繊維ボードの強度を低下させることになるので、硫酸
ばん土の添加量は２重句％以下に押えておくのが好まし
い。更に、高分子系凝集剤の場合にはその添加量は ０．０５重量％で十分凝集効果を発揮し、０．８〜１．
２重量％で凝集効果は最高となるが、１．５重量％を越
えると、今度は逆に一旦凝集したフロックが再分散する
現象を生ずるため、高分子系凝集剤の添加量は最高１．
５重陽％までに抑えておく必要がある。

なお上述の、繊維成分、結合剤成分及び結合助剤からな
る混合物において、総有機物含有量は得られたボードが
少くとも準不燃グレードに合格するように２０ｆｆｌｆ
ｉｔ％以下とする必要がある。

抄造ボード作製工程（第２工程） 本発明では前記水性スラリー調整工程（第１０程）で１
ｑられた水性スラリーを、例えば艮網式（フォードリニ
ヤ−タイプ）、丸網式（オリバータイプ）等の抄造機を
使用して抄造、脱水し、抄造ボードを作製する。

ゆ　抄造ボード成型、乾燥、硬化工程（第３工程）更に
本発明においては第３工程たる最終工程として、１ｑら
れた抄造ボードを成型した後、乾燥、硬化を完了せしめ
て、比重０．３以上の鉱物質繊維ボードを得る。

なお鉱物質繊維ボードの比重を０．３以上に限定したの
は、０．３未満では得られたボードに常態強度、耐水性
、釘打性、耐サグ性が付与されないことによる。

以上の第１、第２、及び第３工程から成る湿式抄造法に
よる鉱物質繊維ボードの製造方法においては、その第１
工程では、結合剤たる粉末状フェノール樹脂として前述
したように、特に粒度が１００メツシユを通過しないよ
うな粗大なものを避けることにより、該粉末状フェノー
ル樹脂が、形成される水性スラリー中へ略均−に分散さ
れ、しかも該粉末状フェノール樹脂が非水溶性であるか
ら、水性スラリーの形成過程ではママ粉の形成、べたつ
きあるいは粘度増加等の整雪を生ずることなく容易に水
性スラリーを形成せしめ得るし、しかも、結合剤として
使用されているフェノール樹脂が原料配合槽、配管、ポ
ンプ等への付着することもなく抄造金網を汚染させるこ
とも無い等の特長を有する。

また第２工程たる抄造ボード作製工程では、該工程にお
ける濾水ｍ構について以下に詳述するような特徴を有す
る。すなわち、前記特定の割合からなる鉱物質繊維粒状
綿、有Ｉａ！＆１ｌＩｆｉ、粉末状フェノール樹脂、結
合助剤の各成分が水中に略均−に分散せしめられてなる
水性スラリーは、抄造されたのらの濾水時に、粉末状フ
ェノール樹脂以外の諸材料が総合されて濾材的役割を果
たし、該粉末状フェノール樹脂を均一な分散状態のまま
繊維間隙に残留させ、その位置に保持し、はとｌυど水
分のみを脱水さける作用を果すものであり、このとき白
水中に流出する前記粉末状樹脂を、投入量の１〜３％程
度にとどませるという特長を有する。

本発明の鉱物質繊維ボードの製造方法は以上の通りの構
成からなるものであり、釘打性に適合する強度、準不燃
に適合する難燃性、耐水性、耐湿性、表面平滑性、耐破
損性、寸法安定性、実矧や鋸引き等の加工適性等に優れ
、かつ外観白色性及び耐変色性に優れ、内、外壁材、屋
根下地材等の用途に適する、文字通り白色高強度難燃性
断熱ボードが得られるという特徴を有する。また固形主
成分中の一成分の有機ｖａ帷としてバルブをも使用し得
るものであるので、その製作費が廉価であるという特徴
をも有する。

また、本発明の鉱物質繊維ボードの製造方法は、従来の
湿式抄造法による鉱物質繊維ボードの製造装置にそのま
ま適用出来るものであり、湿式抄造法を使用するもので
あるにも拘らず、前記した通り、特に製造設廂の汚屓等
をほとんど生せしめることなく、しかも原料たる鉱物質
繊維粒状綿、有機繊維及び結合助剤により、粉末状フェ
ノール樹脂をウェットマット中に均等に分散さけた状態
で確実に残留、保持させ、はとんど濾水中への該粉末状
フェノール樹脂の流出のない状態で濾水させうるという
効果を奏する。このため、湿式抄造法を利用する本発明
の鉱物質繊維ボードの製造方法においては、原料の使用
量、調整状態等を所定のものとすれば、抄造速度等の低
下あるいは白水中への一部原料の流出により、製品たる
ボードの特性の劣化等を伴うことなく、白色高強度難燃
料断熱ボードを量産しうるという作用、効果を有する。

さらに、本発明の鉱物質ｔ＆雑ボードの製造方法におい
ては従来の湿式抄造法で鉱物質Ｕ＆維ボードを製造する
際に有機結合剤に対するリテンション作用および固着作
用の面から必要不可欠とされていたアスベストを全く使
用することなく、前記各特性、叩ち難燃性で、耐水性、
耐湿性があり、表面が滑らかで所定の硬さを有し、破＋
１　Ｌない強さ、反りや湿度によるサグがなく、寸法安
定性があり、実矧や現場での鋸引きや釘打ち施工等がで
きる等の特性を有する白色高強度難燃性断熱ボードを量
産し得るので、アスベスト使ｍに伴う材料費の高騰と操
業者への健小面からの悪影響とを同時に解決することが
出来るという作用、効果を奏する。

参考例及び実施例 以下に参考例及び実施例を挙げて本発明を更に詳説する
が、本発明はこれらの参考例及び実施例に限定されるも
のではない。

参考例 ４種の白色性フェノール樹脂を下記の方法で合成した。

フェノール樹脂Ａ 撹拌器及びコンデンサー付き三日フラスコ中で１モルの
ビスフェノールＡ、１モルの３７％ホルマリ−ン及びビ
スフェノールＡ１００重量部に対して０．５＠ｆｆｉ部
のトリエチルアミンからなる配合物を含む水溶液を調製
し、前半６０分を７０℃で、ＩＪＬＯ／６０　　　。

後半乎ｑ分を欅４℃で縮合した後、乾燥し、続いてボー
ルミルで粉砕して２００〜２５０メツシュ粒度の白色性
フェノール樹脂Ａを得た。

フェノール樹脂Ｂ １モルのビスフェノールＡ、２．５モルの３７％ホルマ
リン及びビスフェノールＡ１００重量部の合成と同様に
して綜合反応させ、粉末状白色性フェノール樹脂Ｂを得
た。

フェノール樹ｎ旨Ｃ フェノール樹脂Ｂの合成において綜合反応停止１０分前
に臭素化フェニルグリシジルエーテルをビスフェノール
Ａ１００重口部に対して１０Ｍｍ部の割合で加えて変性
した以外はフェノール樹脂Ｂの合成と同様にして粉末状
白色性フェノール樹脂Ｃを得た。

フェノール樹脂Ｄ １モルのビスフェノールＡ、１．５モルの３７％ホルマ
リン及びビスフェノールＡ１００ｆｉｌｉ部に対して０
．１重ａ部のトリエチルアミンを用い前半９０分を７０
℃とし後半１５０分を９０℃としたこと及び反応の後半
に更に２９％アンモニア水０．０５重石部を添加したこ
とを除けばフェノール樹脂への合成と同様にして粉末状
白色性フェノール樹脂りを得た。

実施例１〜４及び比較例１〜３ 後記第１表の実施例１〜４及び比較例１〜３欄に記載し
た各組成成分からなる固形成分（１０００ｇ）の４重量
％水分散液による水性スラリーを作製し、得られた水性
スラリーを実験室のテスト抄造機で抄造、脱水し、得ら
れた抄造ボ′−ドを、次いでプレス成型機でプレス成型
する。

１ｑられたプレス成型物を、熱風乾燥機を使用し、２５
０℃で１時間続いて１７０℃で１時間乾燥、硬化させ、
比重に対応させて厚さ１２Ｍの１６種類の外観が白色の
鉱物質繊維ボードを１９た。

水性スラリーの成型濾水時間、および得られたボードの
乾燥比重、曲げ強度、２時間吸水強度、２時間吸水率、
釘打性、燃焼性、外観及び耐変色性を併せて第１表に示
す。

なお第１表における成型濾水時間及び各ボード物性の測
定方法を以下に説明する。

・水性スラリーの成型濾水時間−水性スラリーを金網の
目の粗さ６０メツシユ、金網部の大きさ４５０Ｘ４５０
ｍ＋、成型時の脱水部の減圧度が１５００ｍ水柱のテス
ト抄造機にて抄造する際の脱水時間を測定した。

・止車及び曲げ強度−ＪＩＳ　　Ａ　　６３０７に従っ
て測定した。

・２時間吸水率−試料を水面下３０ｃｔｓにて２時間浸
漬したのち取り出し、囲りの水分を軽く拭き取り、直ら
に単量を測定して、増加重吊分をもとのｆｆ１ｆｆｉで
割って百をかけた。試料サイズは１２Ｘ５０Ｘ１７０姻
である。

・２時間吸水強度−吸水率を測定した試料を続いてＪＩ
Ｓ　　Ａ　　６３０７に従って測定した。

・釘打性−木材下地に通常の手法により釘打ちでき、し
っかりと固定できるかどうかを観察した。

・燃焼性−ＪＩＳ　　Ａ　　１３２１に従って測定した
。第１〜３表において「準不燃」が「難燃」よりも耐燃
焼性がある。

・外観−肉眼観察により評価した。

・耐変色性−ｐｔ１１３．５に調整した溶液（セメント
硬化物からの溶出液に相当）をポリエチレンの容烈に深
さ１０ｊ１１まで溜め、これに一般的な酢ビ系白色塗料
を塗付乾燥した試験板の下端を漬（プ、２４時時機後吸
い上げ部分の変色性の程度を評価する。

第１表より本発明の方法により１りられた実施例１〜４
のボードは常態強度、耐水性、釘打性、外観白色性、耐
変色性にすぐれている。これに対し、結合剤使用量が５
重量％未満である比較例１及び２のボードは常態強度、
耐水性、釘打性が劣っており、また総有機物含有邑が２
０重社％を越える比較例３のボードは難燃性グレードが
低下し、しかも外観白色性及び耐変色性ら劣っている。

実施例５〜１０ 後記第２表において記載した各組成成分からなる固形成
分＜１００（１）の４重量％水分散液による水性スラリ
ーを作製し、それ以降は前記実施例１〜４における操作
と同様に操作し、鉱物質繊維ボードを１りた。

得られた鉱物質繊維ボードの諸物性を第２表に示す。

なお第２表における成形濾水時間及び各ボード物性の測
定方法は前）本の通りである。

第２表より本発明の方法により得られた実施例５〜１０
のボードは常態強度、耐水性、釘打性、燃焼性、外観白
色性及び耐変色性のいずれにおいてもすぐれていた。

実施例１１〜１２及び比較例４ 実施例２の固形物組成と同一組成の固形物を用い、比重
の異なる３種の鉱物質ｍｕボードを作製した。

得られた鉱物質繊維ボードの諸物性を第３表に示す。

なお第３表における成形濾水時間及び各ボード物性の測
定方法は前述の通りである。

第３表より、比重が０．３以上の実施例１１〜１２のボ
ードは各物性においてすぐれた結果を与えているのに対
し、比重が０．３未満の比較例４のボードは常態強度、
耐水性、釘打性において劣っていた。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、釘打性（保釘性
）、耐水性、耐湿性、耐熱性、断熱性、加工適性に優れ
、しかも外観上好ましい白色を有し、そして結露等が生
じた場合でも着色しない鉱物質繊維ボードが得られた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉱物質繊維と有機繊維とから主として構成され、
   場合により無機充填剤を含む繊維成分を全固形分に対し
   て８５〜９５重量％、白色性フェノール樹脂から主とし
   て構成され、場合により熱水可溶性又は膨潤性天然又は
   合成樹脂を含む結合剤成分を全固形分に対して５〜１５
   重量％、結合助剤を全固形分に対して０．０５〜３．５
   重量％含有し、全固形分に対する総有機物含有量が２０
   重量％以下である混合物を水中に懸濁して水性スラリー
   を得、得られた水性スラリーを抄造、脱水して得られた
   抄造ボードを成型、乾燥、硬化させ、比重０．３以上の
   鉱物質繊維ボードを得ることを特徴とする鉱物質繊維ボ
   ードの製造方法。