JPWO2018052150A1 - グラスウール及びそれを用いた真空断熱材 - Google Patents
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Abstract
本発明は、断熱材として必要な物性を有し、工業的に生産が可能であり、かつ吸湿性を低くすることができる新規な組成を有するグラスウール、及びそれを用いた真空断熱材を提供する。本発明は、以下のガラス組成を有する、グラスウールに関する：ＳｉＯ２：６０．０質量％以上６５．０質量％以下、Ａｌ２Ｏ３：０．５質量％以上２．０質量％以下、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ：１３．０質量％以上１７．０質量％以下、ＭｇＯ及びＣａＯ：８．０質量％以上１２．０質量％以下、Ｂ２Ｏ３：５．０質量％以上１２．０質量％以下、その他：残部。
Description
本発明は、グラスウール及びそれを用いた真空断熱材に関する。特に、本発明は、吸湿性の低いグラスウール及びそれを用いた真空断熱材に関する。
グラスウールは、軽量性、断熱性、遮音性、吸音性等の特性を有するため、保温、保冷、遮熱、遮音等を目的として、多くの分野で断熱材、遮音材、及び／又は吸音材として広く用いられている。また、グラスウールの芯材を外皮で密封し、内部を減圧した真空断熱材が知られている。
グラスウールのガラス組成は、従来から様々に検討されてきているが、一般的にはＣガラスと呼ばれる、アルカリ金属の含有量が高いガラス組成が用いられる。
ただし、グラスウールは、カレットと呼ばれる破砕した廃ガラス製品を原料として用いて製造されるため、グラスウールのガラス組成は、原料として用いられるカレットの種類及び量に大きく影響を受ける。工業規模で使用できるカレットの種類に制限があるため、グラスウールのガラス組成として採用可能なガラス組成は、一定の範囲に限定される。
また、グラスウールには、断熱材の物性としての必要性及び製造上の必要性から、化学耐久性、熱伝導性、機械的強度、ガラスの溶融温度、粘度、液相温度等を考慮する必要があるため、これらを調和させるために、ガラス組成の各構成成分の含有量の選択は、大きく限定される。
例えば、特許文献１及び２は、断熱材の物性としての必要性及び製造上の必要性を満たすグラスウールのガラス組成を開示している。
グラスウールの断熱材は、湿分の存在によって断熱性が悪化することが知られており、通気等によって湿分を逃す対策が行われることがある。また、真空断熱材においては、外皮の端部から侵入する水分の影響で、断熱性が悪化することが知られており、その水分を吸着するために、内部に乾燥剤を封入することが一般的である。
グラスウールは湿分の影響で断熱性が低下するものの、グラスウール自体の吸湿性は殆ど無視されてきた。グラスウール自体の吸湿性を考慮した場合であっても、吸着表面積に直接の影響を与えるグラスウールの繊維径及び／又はグラスウールのバインダの種類のみが考慮されていた。
しかしながら、本発明者らは、グラスウール製造時の物性のばらつきを検討する中で、グラスウールのガラス組成が、その繊維径等よりも吸湿性に大きな影響を与えうることを見出した。
そこで、本発明は、断熱材として必要な物性を有し、工業的に生産が可能であり、かつ吸湿性を低くすることができる新規な組成を有するグラスウール、及びそれを用いた真空断熱材を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討したところ、以下の手段により上記課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明は以下の通りである：
《態様１》
以下のガラス組成を有する、グラスウール：
ＳｉＯ２：６０．０質量％以上６５．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：０．５質量％以上２．０質量％以下、
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ：１３．０質量％以上１７．０質量％以下、
ＭｇＯ及びＣａＯ：８．０質量％以上１２．０質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：５．０質量％以上１２．０質量％以下、
その他：残部。
《態様２》
以下のガラス組成を有する、態様１に記載のグラスウール：
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ：１４．０質量％以上１６．５質量％以下、
ＭｇＯ及びＣａＯ：９．０質量％以上１１．５質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：５．０質量％以上８．０質量％以下。
《態様３》
以下のガラス組成を有する、態様１に記載のグラスウール：
ＳｉＯ２：６２．０質量％以上６４．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：１．２質量％以上１．８質量％以下、
Ｎａ２Ｏ：１４．０質量％以上１６．０質量％以下、
Ｋ２Ｏ：０．５質量％以上２．０質量％以下、
ＭｇＯ：２．０質量％以上４．０質量％以下、
ＣａＯ：６．０質量％以上８．０質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：６．０質量％以上８．０質量％以下。
《態様４》
平均繊維径が、０．５μｍ以上２０μｍ未満である、態様１〜３のいずれか一項に記載のグラスウール。
《態様５》
樹脂バインダを含んでいない、態様１〜４のいずれか一項に記載のグラスウール。
《態様６》
シート状の成形体である、態様１〜５のいずれか一項に記載のグラスウール。
《態様７》
ＪＩＳ Ａ １４７５に規定するチャンバー法に準拠して測定した場合の７日目の平衡含水率が、１．０質量％以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のグラスウール。
《態様８》
態様１〜７のいずれか一項に記載のグラスウール及び前記グラスウールを封入する外皮を含む、真空断熱材。
《態様９》
以下を含む、態様１〜７のいずれか一項に記載のグラスウールの製造方法であって、
カレット及びガラス組成調整用の添加剤を含むガラス原料を溶融してガラス溶融物を得ること；及び
前記ガラス溶融物を繊維化すること。
《態様１》
以下のガラス組成を有する、グラスウール：
ＳｉＯ２：６０．０質量％以上６５．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：０．５質量％以上２．０質量％以下、
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ：１３．０質量％以上１７．０質量％以下、
ＭｇＯ及びＣａＯ：８．０質量％以上１２．０質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：５．０質量％以上１２．０質量％以下、
その他：残部。
《態様２》
以下のガラス組成を有する、態様１に記載のグラスウール：
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ：１４．０質量％以上１６．５質量％以下、
ＭｇＯ及びＣａＯ：９．０質量％以上１１．５質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：５．０質量％以上８．０質量％以下。
《態様３》
以下のガラス組成を有する、態様１に記載のグラスウール：
ＳｉＯ２：６２．０質量％以上６４．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：１．２質量％以上１．８質量％以下、
Ｎａ２Ｏ：１４．０質量％以上１６．０質量％以下、
Ｋ２Ｏ：０．５質量％以上２．０質量％以下、
ＭｇＯ：２．０質量％以上４．０質量％以下、
ＣａＯ：６．０質量％以上８．０質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：６．０質量％以上８．０質量％以下。
《態様４》
平均繊維径が、０．５μｍ以上２０μｍ未満である、態様１〜３のいずれか一項に記載のグラスウール。
《態様５》
樹脂バインダを含んでいない、態様１〜４のいずれか一項に記載のグラスウール。
《態様６》
シート状の成形体である、態様１〜５のいずれか一項に記載のグラスウール。
《態様７》
ＪＩＳ Ａ １４７５に規定するチャンバー法に準拠して測定した場合の７日目の平衡含水率が、１．０質量％以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のグラスウール。
《態様８》
態様１〜７のいずれか一項に記載のグラスウール及び前記グラスウールを封入する外皮を含む、真空断熱材。
《態様９》
以下を含む、態様１〜７のいずれか一項に記載のグラスウールの製造方法であって、
カレット及びガラス組成調整用の添加剤を含むガラス原料を溶融してガラス溶融物を得ること；及び
前記ガラス溶融物を繊維化すること。
本発明によれば、断熱材として必要な物性を有し、工業的に生産が可能であり、かつ吸湿性を低くすることができる新規な組成を有するグラスウール及びそれを用いた真空断熱材を提供することができる。
《グラスウール》
本発明のグラスウールは、以下のガラス組成を有する：
ＳｉＯ２：６０．０質量％以上６５．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：０．５質量％以上２．０質量％以下、
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ：１３．０質量％以上１７．０質量％以下、
ＭｇＯ及びＣａＯ：８．０質量％以上１２．０質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：５．０質量％以上１２．０質量％以下、
その他：残部。
本発明のグラスウールは、以下のガラス組成を有する：
ＳｉＯ２：６０．０質量％以上６５．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：０．５質量％以上２．０質量％以下、
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ：１３．０質量％以上１７．０質量％以下、
ＭｇＯ及びＣａＯ：８．０質量％以上１２．０質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：５．０質量％以上１２．０質量％以下、
その他：残部。
本発明者らは、グラスウール製造時の物性のばらつきを検討する中で、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計量、並びにＢ２Ｏ３の含有量が、グラスウール自体の吸湿性に大きな影響を与えることを見出した。具体的には、本発明者らは、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏが少なく、Ｂ２Ｏ３が多い場合には、グラスウールの吸湿性が大きく下がることを見出した。
理論に拘束されないが、これは以下の理由であると考えられる：例えば、Ｎａ２Ｏの場合には、−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−を２つのＳｉ−ＯＮａにすることによって−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−の結合を切断する。このＳｉ−ＯＮａは、水分中のヒドロニウムイオンＨ３Ｏ＋と反応しやすいため、Ｓｉ−ＯＮａ＋Ｈ３Ｏ＋→Ｓｉ−Ｏ−Ｈ＋Ｎａ＋Ｈ２Ｏという水和反応を起こし、ガラス表面に水和反応層を形成する。また、生成されたシラノール基Ｓｉ−Ｏ−Ｈも、水分を吸着することが知られている。このようにして、Ｎａ２Ｏがガラスの水分吸着に影響を与えると考えられる。さらに、Ｂ２Ｏ３は、Ｂ３＋が酸素と４配位で結合してガラス骨格に入り、この構造が４面体であるため水と反応しにくく、さらにＮａ＋と結合してＳｉの非架橋酸素を減少させて、水分の吸着サイトを減少させるためであると考えられる。Ｋ２Ｏに関しても上記と同様の推察が可能である。
したがって、本発明においては、吸湿性を低下させるために、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量を比較的低くし、かつＢ２Ｏ３の含有量を比較的高くしている。ここで、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの量を少なくすると、溶融温度が上がり、かつガラスの粘度が高くなるために製造が困難になるが、ガラスのＢ２Ｏ３の含有量を比較的高くすると、溶融温度を下げると共にガラスの粘度を下げることができる。一方で、Ｂ２Ｏ３の含有量を高くすると分相が生じる傾向があるため、Ｂ２Ｏ３の含有量にも上限が必要になる。したがって、本発明では、さらなる粘度の低下のために、ＭｇＯ及びＣａＯの合計の含有量を比較的高くしている。ただし、ＣａＯ及びＭｇＯを比較的高くすると失透が生じる傾向があるため、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の含有量を特定の範囲で用いることで、それらの傾向を抑制させ、かつ適切な弾性及び化学的耐久性を得ている。
本発明者らは、上記の各構成成分の組合せを有するガラス組成が、吸着性の低減、失透の防止、分相の防止、カレットを用いての工業的生産、粘度の適性化、弾性、化学的耐久性等の、グラスウール断熱材及びその工業的な生産に必要な特性を、同時に満たすことを見出した。
以下では、本発明のグラスウールのガラス組成の各成分及び物性等についてそれぞれ説明する。
<ＳｉＯ２>
本発明のグラスウールのガラス組成は、ＳｉＯ２の含有量が６０．０質量％以上６５．０質量％以下である。グラスウールのＳｉＯ２の含有量がこのような範囲である場合、ガラスの粘度及び溶融温度を適度な範囲にし、ガラス化を容易にし、ガラスに失透を生じにくくし、適度な弾性をグラスウールに与えることが可能となる。また、ＳｉＯ２の含有量がこの範囲であれば、カレットからの製造が容易である。
本発明のグラスウールのガラス組成は、ＳｉＯ２の含有量が６０．０質量％以上６５．０質量％以下である。グラスウールのＳｉＯ２の含有量がこのような範囲である場合、ガラスの粘度及び溶融温度を適度な範囲にし、ガラス化を容易にし、ガラスに失透を生じにくくし、適度な弾性をグラスウールに与えることが可能となる。また、ＳｉＯ２の含有量がこの範囲であれば、カレットからの製造が容易である。
ＳｉＯ２の含有量は、６０．０質量％以上、６０．５質量％以上、６１．０質量％以上、６１．５質量％以上、６２．０質量％以上、６２．５質量％以上、又は６３．０質量％以上であってもよく、６５．０質量％以下、６４．５質量％以下、６４．０質量％以下、６３．５質量％以下、又は６３．０質量％以下であってもよい。
<Ａｌ２Ｏ３>
本発明のグラスウールのガラス組成は、Ａｌ２Ｏ３の含有量が０．５質量％以上２．０質量％以下である。グラスウールのＡｌ２Ｏ３の含有量がこのような範囲である場合、ガラスの粘度及び溶融温度を適度な範囲にし、ガラスに失透を生じにくくし、適度な弾性、耐水性及び化学的耐久性をグラスウールに与えることが可能となる。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量がこの範囲であれば、カレットからの製造が容易である。
本発明のグラスウールのガラス組成は、Ａｌ２Ｏ３の含有量が０．５質量％以上２．０質量％以下である。グラスウールのＡｌ２Ｏ３の含有量がこのような範囲である場合、ガラスの粘度及び溶融温度を適度な範囲にし、ガラスに失透を生じにくくし、適度な弾性、耐水性及び化学的耐久性をグラスウールに与えることが可能となる。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量がこの範囲であれば、カレットからの製造が容易である。
Ａｌ２Ｏ３の含有量は、０．５質量％以上、０．８質量％以上、１．０質量％以上、１．２質量％以上、１．４質量％以上、又は１．５質量％以上であってもよく、２．０質量％以下、１．８質量％以下、１．６質量％以下、１．４質量％以下、１．２質量％以下、又は１．０質量％以下であってもよい。
<Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ>
本発明のグラスウールのガラス組成は、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量が１３．０質量％以上１７．０質量％以下である。他の構成成分を上記の範囲にした上でＮａ２Ｏ及びＫ２Ｏの量をこのような比較的低い含有量とすることによって、本発明のグラスウールは、水分吸着量を下げることができ、ガラスの粘度及び溶融温度を適度な範囲にし、かつ断熱材の物性としての必要性及び製造上の必要性を満たすことができる。また、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量がこの範囲であれば、強度の低下が生じにくい等の利点を有する。
本発明のグラスウールのガラス組成は、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量が１３．０質量％以上１７．０質量％以下である。他の構成成分を上記の範囲にした上でＮａ２Ｏ及びＫ２Ｏの量をこのような比較的低い含有量とすることによって、本発明のグラスウールは、水分吸着量を下げることができ、ガラスの粘度及び溶融温度を適度な範囲にし、かつ断熱材の物性としての必要性及び製造上の必要性を満たすことができる。また、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量がこの範囲であれば、強度の低下が生じにくい等の利点を有する。
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量は、１３．０質量％以上、１３．５質量％以上、１４．０質量％以上、１４．５質量％以上、１５．０質量％以上、１５．５質量％以上、又は１６．０質量％以上であってもよく、１７．０質量％以下、１６．５質量％以下、又は１６．０質量％以下であってもよい。
Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとを併用することが好ましく、これにより混合アルカリ効果に基づいてグラスウールの化学耐久性を向上させることができる。一方で、Ｋ２Ｏが多すぎると、炉の材料を侵食しやすくなり、溶融が難しい傾向になり、ガラスが分相しやすくなるため、Ｎａ２ＯをＫ２Ｏよりも比較的多く用いることが好ましい。Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとの含有量の比（Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ）は、２．０以上、３．０以上、５．０以上、８．０以上、１０．０以上、１２．０以上、１５．０以上、１７．０以上、又は２０．０以上であってもよく、５０．０以下、４０．０以下、３０．０以下、２５．０以下、２２．０以下、２０．０以下、１７．０以下、又は１５．０以下であってもよい。特に、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏは、１５．０以上２５．０以下である場合に、カレットを用いて製造する場合に、有利である。
Ｎａ２Ｏの含有量は、１３．５質量％以上、１３．０質量％以上、１４．０質量％以上、１４．５質量％以上、１５．０質量％以上、又は１５．５質量％以上であってもよく、１７．０質量％以下、１６．５質量％以下、１６．０質量％以下、１５．５質量％以下、又は１５．０質量％以下であってもよい。
また、Ｋ２Ｏの含有量は、０．３質量％以上、０．５質量％以上、０．８質量％以上、１．０質量％以上、１．５質量％以上、又は２．０質量％以上であってもよく、３．０質量％以下、２．５質量％以下、２．０質量％以下、１．５質量％以下、１．０質量％以下、又は０．５質量％以下であってもよい。
<ＭｇＯ及びＣａＯ>
本発明のグラスウールのガラス組成は、ＭｇＯ及びＣａＯの含有量が８．０質量％以上１２．０質量％以下である。他の構成成分を上記の範囲にした上でＭｇＯ及びＣａＯの量をこのような量とすることによって、本発明のグラスウールは、ガラスの粘度を下げ、かつ失透の可能性を低減している。また、ＭｇＯ及びＣａＯの含有量がこの範囲であれば、強度の低下が生じにくい等の利点を有する。
本発明のグラスウールのガラス組成は、ＭｇＯ及びＣａＯの含有量が８．０質量％以上１２．０質量％以下である。他の構成成分を上記の範囲にした上でＭｇＯ及びＣａＯの量をこのような量とすることによって、本発明のグラスウールは、ガラスの粘度を下げ、かつ失透の可能性を低減している。また、ＭｇＯ及びＣａＯの含有量がこの範囲であれば、強度の低下が生じにくい等の利点を有する。
ＭｇＯ及びＣａＯの含有量は、８．０質量％以上、８．５質量％以上、９．０質量％以上、９．５質量％以上、１０．０質量％以上、１０．５質量％以上、又は１１．０質量％以上であってもよく、１２．０質量％以下、１１．５質量％以下、１１．０質量％以下、１０．５質量％以下、又は１０．０質量％以下であってもよい。
ＭｇＯとＣａＯとを併用することが好ましく、これにより失透を抑制し、高温での粘度変化を小さくすることができる。すなわち、ＣａＯが多すぎると失透する傾向にあるため、これをＭｇＯで置換することによって失透の傾向を抑えることができる。また、これにより高温での粘度変化を小さくすることができる。ＭｇＯとＣａＯとの含有量の比（ＭｇＯ／ＣａＯ）は、０．１以上、０．２以上、０．４以上、０．５以上、又は１．０以上であってもよく、５．０以下、３．０以下、２．０以下、１．５以下、１．０以下、０．８以下、０．５以下、又は０．３以下であってもよい。特に、ＭｇＯ／ＣａＯは、０．２以上０．８以下である場合に、カレットを用いて製造する場合に、有利である。
ＭｇＯの含有量は、１．０質量％以上、１．５質量％以上、２．０質量％以上、２．５質量％以上、３．０質量％以上、３．５質量％以上、又は４．０質量％以上であってもよく、５．０質量％以下、４．５質量％以下、４．０質量％以下、３．５質量％以下、３．０質量％以下、２．５質量％以下、２．０質量％以下、又は１．５質量％以下であってもよい。
また、ＣａＯの含有量は、５．０質量％以上、５．５質量％以上、６．０質量％以上、６．５質量％以上、７．０質量％以上、７．５質量％以上、８．０質量％以上、又は８．５質量％以上であってもよく、１１．０質量％以下、１０．５質量％以下、１０．０質量％以下、９．５質量％以下、９．０質量％以下、８．５質量％以下、８．０質量％以下、７．５質量％以下、又は７．０質量％以下であってもよい。
<Ｂ２Ｏ３>
本発明のグラスウールのガラス組成は、Ｂ２Ｏ３の含有量が５．０質量％以上１２．０質量％以下である。他の構成成分を上記の範囲にした上でＢ２Ｏ３の量をこのような比較的多い量で用いることによって、本発明のグラスウールは、適切な粘度及び溶融温度を有することができ、断熱材の物性としての必要性及び製造上の必要性を満たすことができる。また、Ｂ２Ｏ３の含有量がこの範囲であれば、得られるグラスウールの吸湿性が低く、それによって断熱性が高いこと等の利点を有する。
本発明のグラスウールのガラス組成は、Ｂ２Ｏ３の含有量が５．０質量％以上１２．０質量％以下である。他の構成成分を上記の範囲にした上でＢ２Ｏ３の量をこのような比較的多い量で用いることによって、本発明のグラスウールは、適切な粘度及び溶融温度を有することができ、断熱材の物性としての必要性及び製造上の必要性を満たすことができる。また、Ｂ２Ｏ３の含有量がこの範囲であれば、得られるグラスウールの吸湿性が低く、それによって断熱性が高いこと等の利点を有する。
Ｂ２Ｏ３の含有量は、５．０質量％以上、５．５質量％以上、６．０質量％以上、６．５質量％以上、７．０質量％以上、７．５質量％以上、又は８．０質量％以上であってもよく、１２．０質量％以下、１１．５質量％以下、１１．０質量％以下、１０．５質量％以下、１０．０質量％以下、９．５質量％以下、９．０質量％以下、８．５質量％以下、又は８．０質量％以下であってもよい。
<その他の構成成分>
本発明のグラスウールのガラス組成は、断熱材の物性としての必要性及び製造上の必要性を満たす範囲で、その他の構成成分を含有していてもよく、例えば、Ｓ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ２、ＳｒＯ、ＰｂＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ等を含有していてもよい。
本発明のグラスウールのガラス組成は、断熱材の物性としての必要性及び製造上の必要性を満たす範囲で、その他の構成成分を含有していてもよく、例えば、Ｓ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ２、ＳｒＯ、ＰｂＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ等を含有していてもよい。
これらその他の構成成分は、合計で、１０．０質量％以下、８．０質量％以下、６．０質量％以下、４．０質量％以下、３．５質量％以下、３．０質量％以下、２．５質量％以下、２．０質量％以下、１．５質量％以下、１．０質量％以下、又は０．５質量％以下であってもよい。
<平衡含水率>
本発明のグラスウールは、実施例に記載の方法で測定した場合に、７日目の平衡含水率が、１．０質量％以下、０．８０質量％以下、０．６０質量％以下、０．５０質量％以下、０．４０質量％以下、又は０．３０質量％以下であってもよい。
本発明のグラスウールは、実施例に記載の方法で測定した場合に、７日目の平衡含水率が、１．０質量％以下、０．８０質量％以下、０．６０質量％以下、０．５０質量％以下、０．４０質量％以下、又は０．３０質量％以下であってもよい。
<平均繊維径>
本発明のグラスウールの平均繊維径としては、例えば１．０μｍ以上、２．０μｍ以上、又は３．０μｍ以上であってもよく、２０μｍ以下、１０μｍ以下、８μｍ以下、又は５μｍ以下であってもよい。この平均繊維径は、顕微鏡でグラスウールを２００本以上観察することによって、例えば少量のグラスウールを２枚のスライドガラスではさみ、株式会社キーエンスのデジタルマイクロスコープＶＨＸ−２００で２００本以上を観察することによって測定することができる。
本発明のグラスウールの平均繊維径としては、例えば１．０μｍ以上、２．０μｍ以上、又は３．０μｍ以上であってもよく、２０μｍ以下、１０μｍ以下、８μｍ以下、又は５μｍ以下であってもよい。この平均繊維径は、顕微鏡でグラスウールを２００本以上観察することによって、例えば少量のグラスウールを２枚のスライドガラスではさみ、株式会社キーエンスのデジタルマイクロスコープＶＨＸ−２００で２００本以上を観察することによって測定することができる。
<目付>
本発明のグラスウールの目付は、例えば１０００ｇ／ｍ２以上、１２００ｇ／ｍ２以上、１５００ｇ／ｍ２以上、１８００ｇ／ｍ２以上、又は２０００ｇ／ｍ２以上であってもよく、４０００ｇ／ｍ２以下、３５００ｇ／ｍ２以下、３０００ｇ／ｍ２以下、又は２５００ｇ／ｍ２以下であってもよい。
本発明のグラスウールの目付は、例えば１０００ｇ／ｍ２以上、１２００ｇ／ｍ２以上、１５００ｇ／ｍ２以上、１８００ｇ／ｍ２以上、又は２０００ｇ／ｍ２以上であってもよく、４０００ｇ／ｍ２以下、３５００ｇ／ｍ２以下、３０００ｇ／ｍ２以下、又は２５００ｇ／ｍ２以下であってもよい。
<密度>
本発明のグラスウールの密度は、例えば５０ｋｇ／ｍ３以上、８０ｋｇ／ｍ３以上、１００ｋｇ／ｍ３以上、又は１５０ｋｇ／ｍ３以上であってもよく、３５０ｋｇ／ｍ３以下、３００ｋｇ／ｍ３以下、２５０ｋｇ／ｍ３以下、又は２００ｋｇ／ｍ３以下であってもよい。
本発明のグラスウールの密度は、例えば５０ｋｇ／ｍ３以上、８０ｋｇ／ｍ３以上、１００ｋｇ／ｍ３以上、又は１５０ｋｇ／ｍ３以上であってもよく、３５０ｋｇ／ｍ３以下、３００ｋｇ／ｍ３以下、２５０ｋｇ／ｍ３以下、又は２００ｋｇ／ｍ３以下であってもよい。
<形状及び層構成>
本発明のグラスウールは、シート状の成形体、例えば特許第３７１２１２９号明細書に記載の方法によって得られるようなグラスウール成形体であってもよい。また、本発明のグラスウールがシート状の成形体である場合には、本発明のグラスウールは、単層であっても、２層又は３層以上に積層されていてもよい。
本発明のグラスウールは、シート状の成形体、例えば特許第３７１２１２９号明細書に記載の方法によって得られるようなグラスウール成形体であってもよい。また、本発明のグラスウールがシート状の成形体である場合には、本発明のグラスウールは、単層であっても、２層又は３層以上に積層されていてもよい。
<バインダ>
本発明のグラスウールは、例えばフェノール樹脂等の樹脂バインダを有していてもよく、また樹脂バインダを実質的に有していなくてもよい。例えば、特許第３７１２１２９号明細書に記載の方法によって得られるような、繊維の交点部分が水ガラスなどの無機バインダで接合された、３次元の骨組み構造体であってもよい。
本発明のグラスウールは、例えばフェノール樹脂等の樹脂バインダを有していてもよく、また樹脂バインダを実質的に有していなくてもよい。例えば、特許第３７１２１２９号明細書に記載の方法によって得られるような、繊維の交点部分が水ガラスなどの無機バインダで接合された、３次元の骨組み構造体であってもよい。
《真空断熱材》
本発明の真空断熱材は、上記のグラスウールと、グラスウールを封入する外皮を含む。外皮は、通常は、熱融着層、バリア層、及び保護層を含み、かつその端部において対向している熱融着層を互いに熱融着させて封止部を形成し、芯材としてのグラスウールを封入する。各層を、接着剤の層で共に接着させることができる。また、各層間及び／又は各層の内部に、吸着剤、吸湿剤等を含有させることもできる。
本発明の真空断熱材は、上記のグラスウールと、グラスウールを封入する外皮を含む。外皮は、通常は、熱融着層、バリア層、及び保護層を含み、かつその端部において対向している熱融着層を互いに熱融着させて封止部を形成し、芯材としてのグラスウールを封入する。各層を、接着剤の層で共に接着させることができる。また、各層間及び／又は各層の内部に、吸着剤、吸湿剤等を含有させることもできる。
外皮の厚みとしては、１０μｍ以上、２０μｍ以上、３０μｍ以上、又は４０μｍ以上であってもよく、１００μｍ以下、８０μｍ以下、又は６０μｍ以下であってもよい。
本発明の真空断熱材は、例えば、床暖房、自動販売機、ユニットバス、バスタブやその蓋、魔法瓶、冷蔵庫、保冷庫、保冷車、保冷ボックス、自動車、建築物（住宅など）の屋根、建築物の壁、建築物の天井、建築物の床、給湯タンク等の断熱のために用いることができる。
《グラスウールの製造方法》
本発明のグラスウールの製造方法は、カレット及び添加剤を含むガラス原料を溶融してガラス溶融物を得ること；及びそのガラス溶融物を繊維化することを含む。
本発明のグラスウールの製造方法は、カレット及び添加剤を含むガラス原料を溶融してガラス溶融物を得ること；及びそのガラス溶融物を繊維化することを含む。
カレットとしては、空き瓶、自動車用ガラス、網板、ブラウン管、液晶パネル、ディスプレイ、鏡、板ガラス等の市販のリサイクルカレットを用いることができる。このようなカレットは、通常、以下のようなガラス組成を有する：
ＳｉＯ２：６５．０質量％以上７５．０質量％以下
Ａｌ２Ｏ３：１．０質量％以上５．０質量％以下
Ｎａ２Ｏ：１０．０質量％以上１５．０質量％以下
Ｋ２Ｏ：０．５質量％以上３．０質量％以下
ＭｇＯ：０．１質量％以上５．０質量％以下
ＣａＯ：７．０質量％以上１３．０質量％以下
Ｂ２Ｏ３：０．３質量％以下
その他：残部。
ＳｉＯ２：６５．０質量％以上７５．０質量％以下
Ａｌ２Ｏ３：１．０質量％以上５．０質量％以下
Ｎａ２Ｏ：１０．０質量％以上１５．０質量％以下
Ｋ２Ｏ：０．５質量％以上３．０質量％以下
ＭｇＯ：０．１質量％以上５．０質量％以下
ＣａＯ：７．０質量％以上１３．０質量％以下
Ｂ２Ｏ３：０．３質量％以下
その他：残部。
また、特にカレットは、以下のようなガラス組成を有することがある：
ＳｉＯ２：６９．０質量％以上７２．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：１．５質量％以上３．５質量％以下、
Ｎａ２Ｏ：１２．０質量％以上１４．０質量％以下、
Ｋ２Ｏ：０．８質量％以上１．５質量％以下、
ＭｇＯ：０．２質量％以上４．０質量％以下、
ＣａＯ：７．５質量％以上１２．０質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：０．２質量％以下。
その他：残部。
ＳｉＯ２：６９．０質量％以上７２．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：１．５質量％以上３．５質量％以下、
Ｎａ２Ｏ：１２．０質量％以上１４．０質量％以下、
Ｋ２Ｏ：０．８質量％以上１．５質量％以下、
ＭｇＯ：０．２質量％以上４．０質量％以下、
ＣａＯ：７．５質量％以上１２．０質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：０．２質量％以下。
その他：残部。
特に空き瓶由来のカレットは、ＭｇＯの含有量が０．２質量％以上１．０質量％以下で、かつＣａＯの含有量が９．５質量％以上１２．０質量％以下となることがある。また、自動車用ガラスのカレットは、ＭｇＯの含有量が２．５質量％以上４．５質量％以下で、かつＣａＯの含有量が７．５質量％以上９．５質量％以下、となることがある。
本発明においては、上記のようなカレットを単独で又は複数組合せて使用することができる。本発明の方法は、このカレットと、硅砂、長石、カオリン、カリ長石、ソーダ長石、ソーダ灰、ドロマイト、マグネサイト、滑石、ホウ酸、ホウ砂、硫酸ナトリウム（芒硝）、二酸化マンガン、硝酸ソーダ、コレマナイト、ラゾライト、仮焼アルミナ、灰長石、霞石閃長石、レピドライト、ペタライト、スポジュメン、高炉スラグ、炭酸カリ、硝酸カリ、炭酸カルシウム、苦灰石、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、硝石、蛍石、鉛丹、石灰石、生石灰等のガラス組成調整用の添加剤とを含むガラス原料を溶融して、ガラス溶融物を得ること、及びそのガラス溶融物を繊維化することを含む。上記の本発明のグラスウールを、カレット及びホウ砂のみから本質的になるガラス原料、又はカレット、ソーダ灰及びホウ砂のみから本質的になるガラス原料を用いて、容易に得ることができる。
ガラス原料の溶融及びガラス溶融物の繊維化については、例えば特開２００９−１５５１７２号公報等に記載の公知の方法によって行うことができる。
表１に記載の組成を有するカレット１００質量部に対して、ホウ砂を５〜２０質量部、及びソーダ灰を０〜５質量部含むガラス原料を溶融してガラス溶融物を得て、これを、スピナーを用いて繊維化し、平均繊維径が約４μｍを有し、かつ表１に記載の組成を有する実施例１のグラスウールを得た。
カレット、ホウ砂、及びソーダ灰の混合比率を変えたことを除いて、実施例１と同様にして、表２に記載の実施例２及び３並びに比較例１のグラスウールを得た。
これらのグラスウールについて、ＪＩＳ Ａ １４７５に規定するチャンバー法に準拠して平衡含水率を測定した。具体的には、まず、各種グラスウール芯材を１０ｇとなるように５０−６０ｍｍ角程度に切り出し、長さ、幅及び厚みを測定し、各種密度が同等であることを確認し、これをサンプルとした。乾燥前のサンプルの質量を測定した後、１０５℃環境下の乾燥炉にこれらのサンプルを置いて乾燥させた。ここでは、２４時間毎に各サンプルの重量を測定し、連続して測定した重量の差が０．１％以内に入るまで乾燥させた。次に、気温２３℃、湿度９３％環境下の恒温恒湿槽にサンプルを移し、２４時間毎に吸湿芯材サンプルの重量を測定した。
平衡含水率の経時での変化を図１に示す。また、７日目の平衡含水率と、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ及びＢ２Ｏ３の含有量とのプロットを図２及び図３にそれぞれ示す。
図１からは、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが比較的低く、かつＢ２Ｏ３が比較的高い場合（実施例１〜３）には、吸湿性が低いことが理解される。また、図２からは、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの合計量と吸湿性には高い相関性があることが理解される。さらに、図３からは、Ｂ２Ｏ３の量と吸湿性には高い相関性があることが理解される。
Claims (9)
- 以下のガラス組成を有する、グラスウール：
ＳｉＯ２：６０．０質量％以上６５．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：０．５質量％以上２．０質量％以下、
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ：１３．０質量％以上１７．０質量％以下、
ＭｇＯ及びＣａＯ：８．０質量％以上１２．０質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：５．０質量％以上１２．０質量％以下、
その他：残部。 - 以下のガラス組成を有する、請求項１に記載のグラスウール：
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ：１４．０質量％以上１６．５質量％以下、
ＭｇＯ及びＣａＯ：９．０質量％以上１１．５質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：５．０質量％以上８．０質量％以下。 - 以下のガラス組成を有する、請求項１に記載のグラスウール：
ＳｉＯ２：６２．０質量％以上６４．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：１．２質量％以上１．８質量％以下、
Ｎａ２Ｏ：１４．０質量％以上１６．０質量％以下、
Ｋ２Ｏ：０．５質量％以上２．０質量％以下、
ＭｇＯ：２．０質量％以上４．０質量％以下、
ＣａＯ：６．０質量％以上８．０質量％以下、
Ｂ２Ｏ３：６．０質量％以上８．０質量％以下。 - 平均繊維径が、０．５μｍ以上２０μｍ未満である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のグラスウール。
- 樹脂バインダを含んでいない、請求項１〜４のいずれか一項に記載のグラスウール。
- シート状の成形体である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のグラスウール。
- ＪＩＳ Ａ １４７５に規定するチャンバー法に準拠して測定した場合の７日目の平衡含水率が、１．０質量％以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のグラスウール。
- 請求項１〜７のいずれか一項に記載のグラスウール及び前記グラスウールを封入する外皮を含む、真空断熱材。
- 以下を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のグラスウールの製造方法であって、
カレット及びガラス組成調整用の添加剤を含むガラス原料を溶融してガラス溶融物を得ること；及び
前記ガラス溶融物を繊維化すること。
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