WO2012046761A1 - 無機繊維製品製造用バインダー、無機繊維製品の製造方法 - Google Patents

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WO2012046761A1
WO2012046761A1 PCT/JP2011/072967 JP2011072967W WO2012046761A1 WO 2012046761 A1 WO2012046761 A1 WO 2012046761A1 JP 2011072967 W JP2011072967 W JP 2011072967W WO 2012046761 A1 WO2012046761 A1 WO 2012046761A1
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WO
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inorganic fiber
binder
fiber product
formaldehyde
phenol resin
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PCT/JP2011/072967
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French (fr)
Inventor
勘二 長壁
政行 中村
尚史 齋藤
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群栄化学工業株式会社
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/01Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with natural macromolecular compounds or derivatives thereof
    • D06M15/03Polysaccharides or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L3/00Compositions of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J161/00Adhesives based on condensation polymers of aldehydes or ketones; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J161/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C09J161/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/39Aldehyde resins; Ketone resins; Polyacetals
    • D06M15/41Phenol-aldehyde or phenol-ketone resins

Definitions

  • the present invention relates to a binder used for manufacturing an inorganic fiber product and a method for manufacturing the inorganic fiber product.
  • inorganic fiber products formed by bonding inorganic fibers such as glass wool, rock wool, or ceramic fibers with a binder are used as heat insulating materials, sound absorbing materials, or other various molded products (automobile roofs, bonnet liners, etc.). It is used.
  • inorganic fiber products are produced by attaching a binder to inorganic fibers and accumulating them to obtain an aggregate in the shape of the desired inorganic fiber product, followed by heating and curing the binder.
  • a binder a resin mainly composed of a phenol resin obtained by a reaction between phenols and formaldehyde (hereinafter, sometimes referred to as a phenol resin binder) is relatively inexpensive and has performance such as mechanical strength.
  • phenol resin is modified with urea.
  • free formaldehyde in the phenol resin is captured by the urea introduced into the phenol resin, the amount of formaldehyde volatilization during the manufacturing process is reduced, and the working environment is improved.
  • a formaldehyde scavenger such as ethylene urea or adipic acid dihydrazide (see, for example, Patent Document 1).
  • the formaldehyde scavenger reacts with the generated formaldehyde and immobilizes it to reduce formaldehyde emission.
  • the present inventors have found that the above problem can be solved by blending a sugar such as glucose with a phenol resin (which may be urea-modified) and using this as a binder.
  • the present invention has been completed.
  • the present invention for solving the above problems has the following aspects. [1] A binder for producing an inorganic fiber product in which a carbohydrate is mixed with a phenol resin. [2] The binder for producing an inorganic fiber product according to [1], wherein the phenol resin is urea-modified.
  • a blending amount of the saccharide is 10 to 900% by mass with respect to a nonvolatile content of the phenol resin.
  • a binder for producing an inorganic fiber product according to Item [5] An inorganic fiber comprising attaching the binder for producing an inorganic fiber product according to any one of [1] to [4] to the inorganic fiber, and molding the inorganic fiber to obtain an inorganic fiber product.
  • a binder for producing an inorganic fiber product comprising a first agent containing a phenol resin and a second agent containing a saccharide.
  • a binder for producing an inorganic fiber product according to Item [10] Adhering the first agent of the binder for producing an inorganic fiber product according to any one of [6] to [9] to the inorganic fiber, according to any one of [6] to [9] A method for producing an inorganic fiber product, comprising: attaching the second agent of the binder for producing an inorganic fiber product to inorganic fiber; and molding the inorganic fiber to obtain an inorganic fiber product.
  • the present invention it is possible to provide a binder and a method for producing an inorganic fiber product, which can produce an inorganic fiber product with low formaldehyde emission and good performance at low cost.
  • the first aspect of the binder for producing an inorganic fiber product of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as a binder) is obtained by blending a carbohydrate with a phenol resin.
  • the binder for manufacturing an inorganic fiber product of the present invention has a side surface that is a composition containing a phenol resin and a saccharide.
  • the present invention provides a composition containing a phenol resin and a saccharide for producing an inorganic fiber product-producing binder, or a side surface of the use of a composition containing a phenol resin and a saccharide as a binder for producing an inorganic fiber product. With the use side of.
  • inorganic fiber products will be described in detail in the method for producing inorganic fiber products, which will be described later, but the inorganic fibers to be produced are accumulated by attaching the inorganic fibers to the inorganic fibers by spraying the binder, etc.
  • the aggregate After forming an aggregate having a shape corresponding to a textile product, the aggregate is heated (about 200 to 270 ° C.) to cure the binder.
  • Phenol resins used as binders generally have a polymer skeleton formed by the reaction of phenols and formaldehyde, and since excess formaldehydes are usually used during synthesis, unreacted Formaldehyde (free formaldehyde) remains.
  • the performance of the obtained inorganic fiber product in particular, the water resistance strength was lowered.
  • the amount of formaldehyde emitted from inorganic fiber products is greatly reduced by replacing part or all of the urea compounded with the phenolic resin with sugar, compared to when urea is compounded alone. In addition to the above, it is possible to suppress degradation of performance such as gelation time and water resistance strength.
  • the second embodiment of the binder of the present invention comprises a first agent containing a phenol resin and a second agent containing a saccharide.
  • the binder of the second embodiment is the same as the binder of the first embodiment except that the binder includes a phenol resin and a saccharide as separate agents.
  • phenolic resin examples include resins obtained by reacting phenols with aldehydes containing at least formaldehydes (hereinafter sometimes referred to as phenol-formaldehyde resins).
  • phenols include phenol, cresol, resorcinol, catechol, bisphenol A, xylenol, butylphenol, and octylphenol. Any one of them may be used alone or two or more of them may be used in combination.
  • formaldehydes include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, and dimethyl formal, and any one of them may be used alone or two or more of them may be used in combination.
  • Aldehydes other than formaldehyde may be used in combination with aldehydes containing formaldehyde.
  • aldehydes other than formaldehydes include acetaldehyde and benzaldehyde, and any one of them may be used alone or two or more of them may be used in combination.
  • the phenol-formaldehyde resin a resol type resin obtained by reacting the phenols with the aldehydes in the presence of an alkali catalyst is usually used.
  • the molar ratio (aldehydes / phenols) of the phenols and the aldehydes used in the reaction of the phenols with the aldehydes is preferably 1.5 to 4, and more preferably 2 to 3.5.
  • the molar ratio When the molar ratio is less than 1.5, problems such as generation of odor due to volatilization of unreacted phenols (free phenols) or a decrease in yield may occur. If the molar ratio exceeds 4, a large amount of unreacted aldehydes (free aldehydes) remain, so that the amount of aldehydes emitted from the resulting inorganic fiber product may increase.
  • the free phenols are unreacted phenols measured according to JIS K6910 5.16.
  • the said free aldehydes are unreacted aldehydes measured according to 5.17 of JIS K6910.
  • alkali catalyst examples include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide or potassium hydroxide; alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide or barium hydroxide; or organic amines such as triethylamine. Any one of them may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
  • barium hydroxide is preferable in that a cured product having high mechanical strength and low water absorption can be obtained.
  • the above reaction is usually performed at a temperature of about 50 to 80 ° C. for about 3 to 8 hours. After completion of the reaction, it is preferable to add an acid for neutralization.
  • the acid used for neutralization examples include sulfuric acid, hydrochloric acid, and formic acid, and any one of them may be used alone or two or more of them may be used in combination.
  • the pH (23 ° C.) of the phenol resin after neutralization is preferably about 6 to 8 from the viewpoint of suppressing the change with time of the resin (stability over time).
  • the number average molecular weight of the phenol-formaldehyde resin is preferably 150 to 400, more preferably 180 to 300.
  • the number average molecular weight is less than 150, the content of unreacted phenols (free phenols) is large, the odor increases in the inorganic fiber product manufacturing process, or the mechanical strength of the resulting inorganic fiber product decreases. This is not preferable.
  • the number average molecular weight exceeds 400, the water-dilutability of the phenol-formaldehyde resin decreases, which is not preferable.
  • the number average molecular weight of the phenol-formaldehyde resin can be measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard substance.
  • the amount of free phenols in the phenol-formaldehyde resin is preferably 5% by mass or less. If it exceeds 5% by mass, the odor in the production process of the inorganic fiber product increases, which may increase the load on the exhaust gas treatment facility.
  • the amount of free formaldehyde in the phenol-formaldehyde resin is preferably 10% by mass or less.
  • the nonvolatile content of the phenol-formaldehyde resin is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more from the viewpoint of transportation cost.
  • the non-volatile content of the phenol-formaldehyde resin is the content of a substance measured according to 5.6 of JIS K6910. Examples of the substance contained in the non-volatile content include a cured product of a phenol-formaldehyde resin.
  • urea-modified phenol-formaldehyde resin (hereinafter sometimes referred to as urea-modified phenol resin) may be used.
  • urea-modified phenolic resin formaldehyde volatilization in the manufacturing process of inorganic fiber products compared to the case of using phenol-formaldehyde resin that is not urea-modified (hereinafter sometimes referred to as urea-unmodified phenolic resin). The amount is reduced.
  • urea-modified phenolic resin when urea-modified phenolic resin is used, the amount of formaldehyde emitted from the resulting inorganic fiber product tends to increase compared to the case of using urea-unmodified phenolic resin.
  • the present invention is particularly useful when a urea-modified phenol resin is used.
  • the urea-modified phenol resin is, for example, a mixture of urea non-modified phenol resin (for example, obtained by the reaction of the above-described phenols and aldehydes) and urea, and 30 to 300 under a temperature condition of about 20 to 50 ° C. It can be obtained by reacting for about a minute or by mixing phenol resin and urea.
  • the urea-modified phenol resin is a blended product in which urea is mixed with phenol resin or a reaction product obtained by reacting phenol resin with urea.
  • the urea-modified phenol resin contains an addition condensate of aldehydes and urea and / or unreacted urea.
  • the compounding amount of urea is preferably 10 to 100% by mass, and more preferably 25 to 70% by mass with respect to the nonvolatile content (100% by mass) of the urea non-modified phenol resin. If it is 10% by mass or more, the effect of reducing the amount of formaldehyde volatilization is sufficiently obtained.
  • Ammonia water may be added at the end of the reaction between the urea-unmodified phenol resin and urea. Ammonia has a function of converting free formaldehyde in the phenol resin into hexamine, and functions as a reaction terminator. The amount of ammonia water added is preferably 0 to 10% by mass with respect to the nonvolatile content of the urea-modified phenol resin in terms of ammonia.
  • the non-volatile content of the urea non-modified phenol resin and the non-volatile content of the urea-modified phenol resin are the contents of substances measured by the same measurement method as the non-volatile content of the phenol-formaldehyde resin.
  • Examples of the substance contained in the non-volatile component include a cured product of a phenol-formaldehyde resin in the case of a urea non-modified phenol resin.
  • examples of the substance contained in the non-volatile content include a cured product of a phenol-formaldehyde resin or a cured product of an addition condensate of aldehydes and urea.
  • the binder of the present invention is a composition containing a phenol resin and a saccharide
  • the urea modification may be performed before the saccharide is added or after the saccharide is added.
  • saccharide examples include monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides, or derivatives thereof, and any of them may be used, or a mixture thereof. Among these, monosaccharides are particularly preferable from the viewpoint of excellent effects of the present invention.
  • oligosaccharide is assumed to be a combination of 2 to 10 monosaccharides
  • polysaccharide is assumed to be a combination of 11 or more monosaccharides.
  • monosaccharides include glucose, fructose, mannose, galactose, ribose, and xylose.
  • oligosaccharide examples include disaccharides such as sucrose (sucrose), maltose, lactose, trehalose, or isomaltose; trisaccharides such as maltotriose or raffinose; fructooligosaccharides; galactooligosaccharides; or isomaltoligosaccharides.
  • disaccharides such as sucrose (sucrose), maltose, lactose, trehalose, or isomaltose
  • trisaccharides such as maltotriose or raffinose
  • fructooligosaccharides examples
  • galactooligosaccharides galactooligosaccharides
  • isomaltoligosaccharides can be mentioned.
  • polysaccharide examples include starch, pullulan, dextrin, polydextrose, and the like.
  • the saccharide is selected from the group consisting of glucose, fructose, sucrose, maltose, maltotriose, and dextrin (hereinafter sometimes referred to as a specific saccharide) because of excellent effects of the present invention. It is preferable to contain at least one carbohydrate.
  • a specific saccharide at least one selected from glucose, fructose, maltose, maltotriose, and dextrin is more preferable, and at least one selected from glucose, which is a monosaccharide, and fructose is particularly preferable.
  • the proportion of the specific saccharide is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and further preferably 70% by mass or more.
  • the saccharide may be composed only of the specific saccharide.
  • the ratio of the specific carbohydrate in the saccharide is preferably 30 to 100% by mass, more preferably 50 to 100% by mass, and still more preferably 70 to 100% by mass.
  • the sugar content is preferably 10 to 900% by mass, more preferably 25 to 240% by mass, and still more preferably 40 to 100% by mass with respect to the nonvolatile content (100% by mass) of the phenol resin.
  • the content is 10% by mass or more, the amount of formaldehyde emitted from the inorganic fiber product can be sufficiently reduced.
  • it is 900 mass% or less, possibility that performance, such as water-resistant strength of the inorganic fiber product obtained will deteriorate will become low.
  • the binder of the present invention is a composition containing a phenol resin and a saccharide
  • the method for blending the phenol resin and the saccharide is not particularly limited.
  • the binder of the present invention can be prepared by mixing the phenol resin and the saccharide.
  • the binder of the present invention comprises a first agent containing a phenol resin and a second agent containing a saccharide, usually, both the first agent and the second agent are aqueous solutions because of easy adhesion to inorganic fibers.
  • the phenol resin obtained by the reaction of phenols and aldehydes containing at least formaldehyde is usually in the form of an aqueous solution, which may be used as the first agent as it is, and the resin concentration (nonvolatile content) is appropriately adjusted. Water for adjustment (adjusted water) may be added.
  • aqueous solution of the saccharide as the second agent a commercially available solution may be used, and a solution obtained by adding water to a commercially available solid saccharide or a commercially available saccharide aqueous solution to have a predetermined saccharide concentration is used. May be.
  • the binder of the present invention may contain other components other than the phenol resin and the saccharide within a range not impairing the effects of the present invention.
  • the binder of this invention contains a 1st agent and a 2nd agent, you may mix
  • the other components may be appropriately selected from known components that can be blended in the binder of the inorganic fiber product.
  • urea, melamine, dicyandiamide, ammonia curing accelerator, silane coupling agent, known Formaldehyde scavenger, water repellent, dust-preventing oil, or water.
  • silane coupling agent known Formaldehyde scavenger
  • water repellent water repellent
  • dust-preventing oil or water.
  • these may be used alone or in combination of two or more.
  • the volatilization amount of formaldehyde in the production process of the inorganic fiber product is the same as in the case of using the urea-modified phenol resin. Can be reduced.
  • ammonia functions as a reaction terminator between formaldehyde and urea as described above, it is preferably used when the phenol resin is modified with urea.
  • pH of a binder increases and water dilutability improves.
  • the improvement of water dilutability is preferable from the viewpoint of preventing adhesion of the binder to the pipe and clogging of the spray nozzle.
  • the amount of ammonia is preferably 0 to 10% by mass based on the nonvolatile content of the phenol resin.
  • the curing accelerator is used for accelerating the curing of the binder, and particularly preferably used when urea is blended.
  • the curing accelerator include ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride, and ammonium phosphate.
  • the blending amount of the curing accelerator is preferably 0 to 3% by mass with respect to the nonvolatile content of the phenol resin.
  • Silane coupling agents are used to improve water resistance and mechanical strength.
  • the silane coupling agent is not particularly limited, and examples thereof include aminosilane compounds such as N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane and 3-aminopropyltriethoxysilane.
  • the blending amount of the silane coupling agent is preferably 0 to 0.5% by mass with respect to the nonvolatile content of the binder (excluding the silane coupling agent).
  • the formaldehyde scavenger is not particularly limited, and for example, a known formaldehyde scavenger as described in JP-A-2001-178805 can be used.
  • the water repellent include a silicone water repellent or a fluorine water repellent.
  • Examples of the dust-preventing oil include mineral oil-based oil emulsions.
  • the binder of the present invention can be prepared by mixing a phenol resin, a saccharide, and other optional components as desired.
  • the manufacturing method of the inorganic fiber product of this invention has the process of attaching the binder of this invention to an inorganic fiber, and the process of shape
  • the binder of this invention contains a 1st agent and a 2nd agent
  • a 1st agent and a 2nd agent may be made to adhere simultaneously with respect to inorganic fiber, and you may make it adhere separately.
  • the manufacturing method of the inorganic fiber product of the present invention is not particularly limited except that the binder of the present invention is used as a binder, and a known method conventionally used for manufacturing inorganic fiber products can be used.
  • a process of attaching the binder of the present invention to inorganic fibers hereinafter referred to as an adhesion process
  • collecting the inorganic fibers with the binder attached thereto collecting the inorganic fibers with the binder attached thereto, and forming an aggregate having a shape corresponding to the inorganic fiber product to be manufactured.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a production apparatus for carrying out the method for producing an inorganic fiber product of the present invention.
  • the manufacturing method using the apparatus shown in FIG. 1 includes a step of attaching the binder of the present invention to the inorganic fiber 2 (attachment step), and a step of forming the inorganic fiber 2 to obtain the inorganic fiber product 13 (molding step). Including.
  • Attachment step the step of attaching the binder of the present invention to the inorganic fiber 2
  • molding step a step of forming the inorganic fiber 2 to obtain the inorganic fiber product 13
  • the inorganic fibers 2 to which the binder of the present invention is attached are stacked on a perforated or non-porous transport conveyor 6 and are continuously transported.
  • An inorganic fiber is a fiber manufactured using an inorganic substance as a raw material.
  • the inorganic fiber is not particularly limited, and examples thereof include glass wool, rock wool, or ceramic fiber. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the fiber length and fiber diameter of the inorganic fiber may be appropriately set according to the inorganic fiber product to be manufactured, and are not particularly limited. Usually, those having a fiber diameter in the range of 3 to 10 ⁇ m are used.
  • a commercially available thing may be used for an inorganic fiber, and what was manufactured by the well-known method may be used as it is.
  • Inorganic fibers are generally produced by fiberizing raw materials (waste glass, basalt, iron furnace slag, etc.), and examples of the fiberizing method include a flame method or a centrifugal method. The fiberization by these various methods can be performed using a corresponding fiberizing apparatus.
  • the inorganic fiber 2 discharged from the fiberizing apparatus 1 is sprayed with a binder using a spray device 3 or the like, or the inorganic fiber is contained in the container.
  • a method of adding a binder thereto, a method in which the first agent and the second agent are blended in a binder pipe using a line mixer, etc., and then sprayed with a spray device, the first agent and the second agent And the like, or a method of impregnating the first and second agents with inorganic fibers separately, and any method may be used.
  • the binder is in the form of an aqueous solution
  • the spray apparatus 3 is used to spray and adhere to the inorganic fibers 2 immediately after fiberization.
  • the amount of the binder attached to the inorganic fiber is not particularly limited, but it is usually in the range of 1 to 20% by mass as the nonvolatile content of the binder with respect to the inorganic fiber (100% by mass).
  • the amount of the binder affects the physical properties (such as mechanical strength) of the resulting inorganic fiber product. For example, the greater the binder amount, the higher the mechanical strength of the inorganic fiber product.
  • the nonvolatile content of the binder is the content of a substance measured by the same measurement method as the nonvolatile content of the phenol-formaldehyde resin. Examples of the substance contained in the non-volatile content include a cured product or sugar of a phenol-formaldehyde resin.
  • the first agent and the second agent may be sprayed simultaneously by using two or more spray devices, etc. After spraying any one of the agents on the inorganic fibers first, the other may be sprayed. After spraying either one of the first agent or the second agent on the inorganic fiber first, when spraying the other, the interval at which the first agent and the second agent are sprayed is not particularly limited, and the aggregate is heated. What is necessary is just to spray a 1st agent and a 2nd agent on inorganic fiber before doing.
  • the inorganic fibers to which the binder is attached are accumulated to form an aggregate having a shape corresponding to the inorganic fiber product to be manufactured, and then the aggregate is heated to perform a molding step for curing the binder.
  • the molding step can be performed by a known method. For example, in the case of producing a plate-like product as an inorganic fiber product, for example, inorganic fibers are deposited on a conveyor, and this deposit is pressed from the up and down direction of the conveyor to be compressed into an aggregate. Is sent to a heating furnace (curing furnace) and heated to cure the binder to obtain a plate-like cured product.
  • a heating furnace cuing furnace
  • the inorganic fibers 2 that have been fiberized and attached with a binder are accumulated on a transfer conveyor 6.
  • the accumulated inorganic fibers 2 are sent to a heating / curing furnace 7, pressed from the up and down direction by a pressure conveyor 8 and compressed to form an aggregate, and the aggregate is heated to cure the binder to obtain a cured product. .
  • the amount of inorganic fibers used (the amount of inorganic fibers deposited on the conveyor) and the compression conditions are set according to the thickness or bulk density of the inorganic fiber product to be manufactured.
  • the heating conditions (heating temperature and heating time) of the aggregate are not particularly limited as long as the binder in the aggregate is cured, but the heating temperature is preferably in the range of 200 to 270 ° C. If it is lower than 200 ° C., curing may be insufficient and mechanical strength may be insufficient. When it exceeds 270 ° C., the binder may be decomposed, and the yield and the mechanical strength may be lowered.
  • the heating time varies depending on the size of the aggregate or the heating temperature, and is not particularly limited.
  • a formaldehyde scavenger may be added when the obtained cured product is cooled after heating. Thereby, the amount of formaldehyde emission from the obtained inorganic fiber product can be further reduced.
  • the binder of the present invention contains a formaldehyde scavenger, the same effect can be obtained without addition after heating.
  • the formaldehyde scavenger for example, a known formaldehyde scavenger as described in JP-A-2001-178805 can be used.
  • Examples of the method of adding the formaldehyde scavenger to the cured product include a method of spraying, impregnating or coating an aqueous solution of the formaldehyde scavenger, or a method of spraying the powder of the formaldehyde scavenger as an aerosol.
  • the aqueous solution of the formaldehyde scavenger is sprayed onto the cured product using a spraying apparatus 10.
  • the amount of the phenol resin non-volatile content as the total amount of the formaldehyde scavenger optionally contained in the binder of the present invention is sufficient.
  • 0.1 mass% or more is preferable and 1 mass% or more is more preferable.
  • the upper limit is not particularly limited, in the present invention, it is possible to obtain an inorganic fiber product having a sufficiently small amount of formaldehyde emission without adding a formaldehyde scavenger, and the cost is reduced even if it is added excessively.
  • the total amount of the formaldehyde scavenger optionally contained in the binder of the present invention is preferably 50% by mass or less and more preferably 25% by mass or less based on the nonvolatile content of the phenol resin.
  • the addition amount of the formaldehyde scavenger is preferably from 0.1 to 50% by mass, more preferably from 1 to 25% by mass, as the total amount with the formaldehyde scavenger optionally contained in the binder of the present invention.
  • the obtained cured product may be used as it is as an inorganic fiber product, or may be further processed by cutting or packing with a skin material as desired.
  • the inorganic fiber product produced by the present invention can be used as, for example, a heat insulating material, a sound absorbing material, or other various molded products (automobile roof, bonnet liner, etc.).
  • the obtained cured product is cut into a desired size by a width cutter 11 and a length cutter 12 to obtain an inorganic fiber product 13.
  • the non-volatile content was 50%, the pH was 7.3, the free phenol was 0.8%, the free formaldehyde was 9.0%, and the gelation time (150 ° C.) was 205 seconds. Each of these characteristics was measured by the following procedure.
  • Nonvolatile content Measured according to 5.6 of JIS K6910.
  • pH Measured according to 5.4 of JIS K6910.
  • Free phenol Measured according to 5.16 of JIS K6910.
  • Free formaldehyde Measured according to 5.17 of JIS K6910.
  • Gelation time Measured at a measurement temperature of 150 ° C. in accordance with JIS K6910 5.14.1 (gelation time A method).
  • Examples 1 to 4 The phenol resin (A) and a 50% glucose aqueous solution were mixed so as to have a binder composition shown in Table 1 to prepare a binder (non-volatile content: 50%).
  • the blending amount shown in the binder composition of Table 1 indicates the blending amount of each component as a nonvolatile content, and the ratio of these blending amounts is the ratio of each component in the nonvolatile content of the binder.
  • the gelation time (150 ° C.) of the obtained binder was measured in the same manner as in Synthesis Example 1. The results are shown in Table 1.
  • the following evaluation was performed using the obtained binder and shirasu balloon (hollow glassy sphere with an average particle diameter of 300 ⁇ m). The results are shown in Table 1.
  • the shirasu balloon is used as a substitute for inorganic fibers for simple evaluation, and is presumed to show the same tendency as the result when inorganic fibers such as glass wool are used.
  • the strength of the five test pieces was measured as it was, and the average value thereof was defined as the normal strength. Moreover, about 5 test pieces, after performing the immersion process for 2 hours in 60 degreeC warm water, intensity
  • the strength measurement normal strength measurement and water resistance strength measurement was performed under the conditions of a span of 50 mm and a load speed of 10 mm / min by a three-point bending test method according to the provisions of 5.17 of JIS K6911.
  • Examples 5 to 7 70 parts by mass of the phenol resin (A) and 30 parts by mass of a 50% urea aqueous solution were mixed and reacted at 30 ° C. for 2 hours to denature the phenol resin (A).
  • a binder it carried out similarly to Example 1, and evaluated the gelation time, the normal-state intensity
  • Examples 8 to 9 The phenol resin (A) and a 50% fructose aqueous solution were mixed so as to have a binder composition shown in Table 1 to prepare a binder (nonvolatile content: 50%). About the obtained binder, it carried out similarly to Example 1, and evaluated the gelation time, the normal-state intensity
  • Examples 10 to 11> The phenol resin (A), HF-55 (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd .; Brix 75% sugar aqueous solution; 55% of the sugar is fructose and the balance is mainly glucose), Water and a binder composition shown in Table 1 were mixed to prepare a binder (non-volatile content: 50%). About the obtained binder, it carried out similarly to Example 1, and evaluated the gelation time, the normal-state intensity
  • Examples 12 to 13 The phenol resin (A) and a 50% aqueous sucrose solution were mixed so as to have a binder composition shown in Table 1 to prepare a binder (non-volatile content: 50%). About the obtained binder, it carried out similarly to Example 1, and evaluated the gelation time, the normal-state intensity
  • Examples 14 to 15> The phenol resin (A) and KM-55 (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd .; Brix 75% saccharide aqueous solution; 55% of saccharides are maltose and the balance is oligosaccharides). Water and water were mixed so that the binder composition shown in Table 1 was obtained to prepare a binder (non-volatile content: 50%). About the obtained binder, it carried out similarly to Example 1, and evaluated the gelation time, the normal-state intensity
  • Table 1 shows the phenol resin (A), MT (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd .; Brix 75% sugar aqueous solution; 55% of the sugar is maltotriose), and water.
  • a binder non-volatile content: 50%
  • the obtained binder it carried out similarly to Example 1, and evaluated the gelation time, the normal-state intensity
  • Examples 18 to 19 The phenol resin (A), dextrin aqueous solution (Brix 75%), and water were mixed so as to have a binder composition shown in Table 1 to prepare a binder (non-volatile content 50%). About the obtained binder, it carried out similarly to Example 1, and evaluated the gelation time, the normal-state intensity
  • Example 20 The phenol resin (A) and HF-55 diluted in advance to a non-volatile content concentration of 50% were prepared. [Normal strength, water resistance, water absorption rate of molded products] After uniformly mixing 65 g of shirasu balloon, 11.5 g of phenolic resin (A), and 11.5 g of HF-55 diluted to a non-volatile content of 50%, in a mold of a predetermined size (100 mm ⁇ 220 mm ⁇ 13 mm) And heated at 200 ° C. for 30 minutes to obtain a molded product (bulk density: 0.26 g / cm 3 ).
  • Example 1 The results are shown in Table 1.
  • Table 1 [Formaldehyde emission from molded products] After uniformly mixing 5 g of shirasu balloon, 3.75 g of phenolic resin (A), and 3.75 g of HF-55 diluted to a non-volatile content of 50%, the mold was packed in an aluminum petri dish having a diameter of 50 mm, and 30 ° C. at 30 ° C. A molded product was obtained by heating for a minute. About the obtained molded article, the formaldehyde emission amount from a molded article was evaluated similarly to Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 21 An inorganic fiber heat insulating material was produced using the binder obtained in Example 11. As production conditions, the binder of Example 11 was sprayed so that the coating amount was 2.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic fiber, and heated in a hot air passage type oven at a heating temperature of 230 ° C. for 150 seconds. . At this time, it was molded so as to have a thickness of 50 mm and a density of 30 kg / m 3 to obtain an inorganic fiber heat insulating material. As the inorganic fiber, glass fiber obtained by a centrifugal method was used.
  • the binders of Examples 1 to 4 and 8 to 20 in which a saccharide was blended with a urea non-modified phenol resin were molded as compared with Comparative Example 1 using only the urea non-modified phenol resin.
  • the amount of formaldehyde emitted from the product was reduced.
  • a saccharide mainly composed of a monosaccharide glucose of Examples 1 and 2; fructose of Examples 8 and 9; HF-55 of Examples 10 and 11
  • the effect of reducing formaldehyde emission from the molded product was high, and the strength of the obtained molded product was also high.
  • the binders of Examples 5 to 7 in which a saccharide is mixed with a urea-modified phenol resin all have a formaldehyde emission amount from a molded product as compared with Comparative Examples 2 to 4 using only the urea-modified phenol resin. It was reduced. In particular, in Example 7, the formaldehyde emission amount was reduced to the same level as when urea-unmodified phenolic resin was used.
  • a saccharide is added to a urea-modified phenolic resin, there is less formaldehyde volatilization during the manufacturing process of the molded product (when a binder is attached or cured) than when a saccharide is added to a urea-unmodified phenolic resin.
  • Comparative Example 5 in which no phenol resin was blended and only sucrose was used as a binder, the amount of formaldehyde emitted from the molded product was the same as that of the urea-unmodified phenol resin of Comparative Example 1, but sucrose and urea More than Examples 12-13, in combination with modified phenolic resin. Further, the gelation time was long, and the physical properties, particularly the strength, of the molded product were low.
  • Example 20 in which a first agent containing a phenol resin and a second agent containing a saccharide were adhered to inorganic fibers, formaldehyde from a molded product was obtained in the same manner as in Example 11 in which the composition ratio of the phenol resin and the saccharide was the same. The effect of reducing the amount of radiation was high, and the strength of the resulting molded product was also high.
  • the inorganic fiber-based heat insulating material obtained in Examples 21 and 22 uses a shirasu balloon, and the amount of formaldehyde emitted from the heat insulating material is reduced in the same manner as in Examples 11 and 20 in which the composition ratio of phenol resin and saccharide is the same. The effect was high and the strength of the obtained heat insulating material was also high.
  • the present invention it is possible to provide a binder capable of producing an inorganic fiber product with low formaldehyde emission and good performance at low cost, and a method for producing the inorganic fiber product. Therefore, the present invention provides a heat insulating material, a sound absorbing material, or other various types. It may be used in the manufacture of molded articles (such as automobile roofs or bonnet liners).

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Abstract

 本発明は、フェノール樹脂に糖質を配合した無機繊維製品製造用バインダー、フェノール樹脂を含む第一剤、及び糖質を含む第二剤を含んでなる無機繊維製品製造用バインダー、並びに前記無機繊維製品製造用バインダーを無機繊維に付着させること、及び無機繊維を成形して無機繊維製品を得ることを含む無機繊維製品の製造方法に関する。本発明によれば、ホルムアルデヒド放散量が少なく、性能も良好な無機繊維製品を低コストで製造できるバインダー及び無機繊維製品の製造方法を提供することができる。

Description

無機繊維製品製造用バインダー、無機繊維製品の製造方法
 本発明は、無機繊維製品の製造に用いられるバインダー及び無機繊維製品の製造方法に関する。
 本願は、2010年10月5日に日本に出願された、特願2010-225822号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来、グラスウール、ロックウール、又はセラミック繊維等の無機繊維をバインダーで結合することにより成形した無機繊維製品が、断熱材、吸音材、又はその他各種成型品(自動車の屋根、ボンネットのライナー等)に用いられている。
 無機繊維製品は、一般的に、無機繊維にバインダーを付着させ、集積して目的の無機繊維製品の形状の集積体とした後、加熱し、バインダーを硬化することにより製造されている。バインダーとしては、フェノール類とホルムアルデヒド類との反応により得られるフェノール樹脂を主成分としたもの(以下、フェノール樹脂系バインダーということがある。)が、比較的安価で、機械的強度等の性能に優れた製品が得られることから汎用されている。
 しかし、フェノール樹脂系バインダーを用いた場合、製造工程でホルムアルデヒドが揮散する問題や、得られる無機繊維製品からホルムアルデヒドが放散する問題がある。ホルムアルデヒドは人体に悪影響を及ぼす物質で、たとえば建材から放散するアルデヒドはシックハウス症候群の原因物質の一つとされている。そのため、日本国では2003年にホルムアルデヒドの放散量を規制する改正建築基準法が施行されている。改正建築基準法においては、ホルムアルデヒド放散量が、JIS A1901により測定されるホルムアルデヒド放散速度として5μg/mh以下のものは規制対象となっていないため、無機繊維製品としてもホルムアルデヒド放散速度が5μg/mh以下のものが要望される。
 無機繊維製品の製造工程(バインダーの吹きつけ時等)でホルムアルデヒドが揮散する問題の対応策の一つとして、フェノール樹脂を尿素で変性させることが行われている。この場合、フェノール樹脂に導入された尿素によってフェノール樹脂中の遊離ホルムアルデヒドが捕捉され、製造工程中のホルムアルデヒド揮散量が低減し、作業環境が改善する。
 無機繊維製品からホルムアルデヒドが放散する問題の対応策としては、現在、エチレン尿素、又はアジピン酸ジヒドラジド等のホルムアルデヒド捕捉剤を併用することが一般的になっている(たとえば特許文献1参照)。ホルムアルデヒド捕捉剤は、発生したホルムアルデヒドと反応し、固定化することでホルムアルデヒド放散量を低減する。
特開2001-178805号公報
 しかし、従来の方法では、ホルムアルデヒド放散量が少なく、性能も良好な無機繊維製品を低コストで製造することは難しい。
 たとえばフェノール樹脂を尿素変性させる方法は、製造工程でのホルムアルデヒド揮散量の低減には有効であるものの、得られた無機繊維製品からのホルムアルデヒド放散量は逆に多くなる傾向がある。これは、ホルムアルデヒド源が無機繊維製品中に固定されて潜在ホルムアルデヒドとして滞在し、加水分解等により再放出されるためと考えられる。また、バインダーとして尿素で変性させたフェノール樹脂を用いた場合、尿素変性していないフェノール樹脂を用いた場合に比べて、得られた無機繊維製品の耐水強度等の性能が低くなる等の問題もある。
 また、ホルムアルデヒド捕捉剤の使用は、ホルムアルデヒド放散量の低減には有効であるものの、従来のホルムアルデヒド捕捉剤がフェノール樹脂に比べて高価であり、しかもホルムアルデヒド放散速度が5μg/mh以下の無機繊維製品を得ようとすると使用量も多くなることからコストアップにつながり、フェノール樹脂系バインダーのコストメリットが損なわれる。また、ホルムアルデヒド捕捉剤は、通常、特許文献1に記載されるように、硬化後に添加されるため、工程の煩雑化にもつながる。そのため、前記ホルムアルデヒド捕捉剤を併用しなくても、ホルムアルデヒド放散速度が5μg/mh以下の無機繊維製品を得ることが可能なフェノール樹脂系バインダーが求められる。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ホルムアルデヒド放散量が少なく、性能も良好な無機繊維製品を低コストで製造できるバインダー及び無機繊維製品の製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、鋭意検討の結果、フェノール樹脂(尿素変性されていてもよい。)に、グルコース等の糖を配合し、これをバインダーとして使用することで上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成させた。
 上記課題を解決する本発明は、以下の態様を有する。
 [1]フェノール樹脂に糖質を配合した無機繊維製品製造用バインダー。
 [2]前記フェノール樹脂が尿素変性されている、[1]に記載の無機繊維製品製造用バインダー。
 [3]前記糖質の配合量が、前記フェノール樹脂の不揮発分に対して10~900質量%である、[1]又は[2]に記載の無機繊維製品製造用バインダー。
 [4]前記糖質が、グルコース、フルクトース、ショ糖、マルトース、マルトトリオース、及びデキストリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の糖質を含有する、[1]~[3]のいずれか一項に記載の無機繊維製品製造用バインダー。
 [5][1]~[4]のいずれか一項に記載の無機繊維製品製造用バインダーを無機繊維に付着させること、及び前記無機繊維を成形して無機繊維製品を得ることを含む無機繊維製品の製造方法。
 [6]フェノール樹脂を含む第一剤、及び糖質を含む第二剤を含んでなる、無機繊維製品製造用バインダー。
 [7]前記フェノール樹脂が尿素変性されている、[6]に記載の無機繊維製品製造用バインダー。
 [8]前記糖質の配合量が、前記フェノール樹脂の不揮発分に対して10~900質量%である、[6]又は[7]に記載の無機繊維製品製造用バインダー。
 [9]前記糖質が、グルコース、フルクトース、ショ糖、マルトース、マルトトリオース、及びデキストリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の糖質を含有する、[6]~[8]のいずれか一項に記載の無機繊維製品製造用バインダー。
 [10][6]~[9]のいずれか一項に記載の無機繊維製品製造用バインダーの前記第一剤を無機繊維に付着させること、[6]~[9]のいずれか一項に記載の無機繊維製品製造用バインダーの前記第二剤を無機繊維に付着させること、及び前記無機繊維を成形して無機繊維製品を得ることを含む無機繊維製品の製造方法。
 本発明によれば、ホルムアルデヒド放散量が少なく、性能も良好な無機繊維製品を低コストで製造できるバインダー及び無機繊維製品の製造方法を提供できる。
本発明の無機繊維製品の製造方法を実施するための製造装置の概略構成図である。
<無機繊維製品製造用バインダー>
 本発明の無機繊維製品製造用バインダー(以下、単にバインダーということがある。)の第一の態様は、フェノール樹脂に糖質を配合したものである。本発明の無機繊維製品製造用バインダーは、フェノール樹脂及び糖質を含む組成物である側面を有する。
 また本発明は、フェノール樹脂及び糖質を含む組成物の、無機繊維製品製造用バインダーとしての使用の側面、又は無機繊維製品製造用バインダーを製造するための、フェノール樹脂及び糖質を含む組成物の使用の側面を有する。
 無機繊維製品の製造は、詳しくは後述する無機繊維製品の製造方法にて説明するが、無機繊維にバインダーを吹き付ける等により付着させ、前記バインダーが付着した無機繊維を集積し、製造しようとする無機繊維製品に対応した形状の集積体とした後、前記集積体を加熱(200~270℃程度)して前記バインダーを硬化させることにより行われる。
 バインダーとして用いられるフェノール樹脂は、一般的に、フェノール類とホルムアルデヒド類との反応により形成されたポリマー骨格を有しており、通常、合成時に過剰のホルムアルデヒド類が使用されているため、未反応のホルムアルデヒド類(遊離ホルムアルデヒド類)が残留している。そのため、フェノール樹脂を含有するバインダーを用いて無機繊維製品を製造する場合、製造工程中(付着時、硬化時等)に、この遊離ホルムアルデヒド類や、縮合反応により生じたホルムアルデヒドが揮散する。また、得られる無機繊維製品中にはホルムアルデヒド源が潜在しており、加水分解等によりホルムアルデヒドを放散することがあった。本発明においては、フェノール樹脂に糖質を配合することで、特に最終製品である無機繊維製品からのホルムアルデヒドの放散を抑制できる。かかる効果が得られる理由は明らかではないが、糖質及びその分解物が、従来のホルムアルデヒド捕捉剤と同様の機能を発揮しているためではないかと推測されるが、反応機構が複雑であり、詳細は明らかでない。
 そのため、無機繊維製品の製造に際して本発明のバインダーを用いることにより、従来のホルムアルデヒド捕捉剤の使用量を低減でき、しかも糖質は、従来のホルムアルデヒド捕捉剤に比べて安価であることから、無機繊維製品の製造コストを低減できる。
 さらに、従来、製造工程中のホルムアルデヒド揮散量の低減のために、変性剤等としてフェノール樹脂に尿素を配合することが行われているが、この場合、バインダーのゲル化時間が長くなったり、得られる無機繊維製品の性能、特に耐水強度が低下したりする問題があった。本発明においては、フェノール樹脂に対して配合する尿素の一部又は全部を糖質に置換することで、尿素を単独で配合する場合に比べて、無機繊維製品からのホルムアルデヒド放散量を大幅に低減できるだけでなく、ゲル化時間、耐水強度等の性能の低下の抑制も可能である。
 本発明のバインダーの第二の態様は、フェノール樹脂を含む第一剤、及び糖質を含む第二剤を含んでなる。前記第二の態様のバインダーは、フェノール樹脂と糖質とを別剤として含む以外は、第一の態様のバインダーと同様である。
[フェノール樹脂]
 本発明において用いられるフェノール樹脂としては、フェノール類と、少なくともホルムアルデヒド類を含むアルデヒド類との反応により得られる樹脂(以下、フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂ということがある。)が挙げられる。
 フェノール類としては、フェノール、クレゾール、レゾルシノール、カテコール、ビスフェノールA、キシレノール、ブチルフェノール、及びオクチルフェノール等が挙げられ、いずれか1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 ホルムアルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、及びジメチルホルマール等が挙げられ、いずれか1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 ホルムアルデヒド類以外のアルデヒド類を、ホルムアルデヒド類を含むアルデヒド類と併用してもよい。ホルムアルデヒド類以外のアルデヒド類としては、たとえばアセトアルデヒド、及びベンズアルデヒド等が挙げられ、いずれか1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂としては、通常、前記フェノール類と前記アルデヒド類とをアルカリ触媒の存在下で反応させることにより得られるレゾール型のものが用いられる。
 前記フェノール類と前記アルデヒド類との反応に用いられる前記フェノール類及び前記アルデヒド類のモル比(アルデヒド類/フェノール類)は、1.5~4が好ましく、2~3.5がより好ましい。前記モル比が1.5未満の場合、未反応のフェノール類(遊離フェノール類)の揮散による臭気発生、又は歩留低下等の問題が生じるおそれがある。前記モル比が4を超えると、未反応のアルデヒド類(遊離アルデヒド類)が多量に残留するため、得られる無機繊維製品からのアルデヒド類の放散量が多くなるおそれがある。
 前記遊離のフェノール類とは、JIS K6910の5.16の規定に準じて測定される未反応のフェノール類である。
 前記遊離のアルデヒド類とは、JIS K6910の5.17の規定に準じて測定される未反応のアルデヒド類である。
 アルカリ触媒としては、たとえば、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物;水酸化カルシウム、又は水酸化バリウム等のアルカリ土類金属水酸化物;若しくはトリエチルアミン等の有機アミン等が挙げられ、いずれか1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、機械的強度が高く、吸水性の低い硬化物が得られる点で、水酸化バリウムが好ましい。
 上記反応は、通常、50~80℃程度の温度条件で、3~8時間程度行われる。
 反応終了後、酸を添加して中和することが好ましい。中和に用いる酸としては、硫酸、塩酸、又は蟻酸等が挙げられ、いずれか1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。中和後のフェノール樹脂のpH(23℃)は、樹脂の経時変化を抑える(経時安定性)点から、6~8程度が好ましい。
 前記フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の数平均分子量は、150~400が好ましく、180~300がより好ましい。数平均分子量が150未満の場合は、未反応のフェノール類(遊離フェノール類)の含有量が多く、無機繊維製品製造工程での臭気の増大、又は得られる無機繊維製品の機械的強度の低下等のおそれがあり好ましくない。また、数平均分子量が400を超えると、フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の水希釈性が低下し好ましくない。
 前記フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の数平均分子量は、ポリスチレンを標準物質として用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定できる。
 前記フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の遊離フェノール類量は、5質量%以下であることが好ましい。5質量%を超えると、無機繊維製品製造工程での臭気が増大し、排ガス処理設備への負荷が増大するおそれがあり好ましくない。
 前記フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の遊離ホルムアルデヒド類量は、10質量%以下であることが好ましい。10質量%を超えると、無機繊維製品製造工程でのホルムアルデヒド揮散量及び無機繊維製品からのホルムアルデヒド放散量が増大するおそれがあり好ましくない。
 前記フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の不揮発分は、輸送コストの点から30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましい。
 前記フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の不揮発分は、JIS K6910の5.6の規定に準じて測定される物質の含有量である。
 前記不揮発分に含まれる物質としては、例えば、フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の硬化物などが挙げられる。
 フェノール樹脂として、尿素変性されているフェノール-ホルムアルデヒド系樹脂(以下、尿素変性フェノール樹脂ということがある。)を用いてもよい。尿素変性フェノール樹脂を用いることで、尿素変性されていないフェノール-ホルムアルデヒド系樹脂(以下、尿素非変性フェノール樹脂ということがある。)を用いる場合に比べて、無機繊維製品の製造工程でのホルムアルデヒド揮散量が低減される。また、従来、尿素変性フェノール樹脂を用いる場合、尿素非変性フェノール樹脂を用いる場合に比べて、得られる無機繊維製品からのホルムアルデヒド放散量は、製造工程とは逆に多くなる傾向があるが、本発明においては、尿素変性フェノール樹脂を用いた場合でも、ホルムアルデヒド放散量が少ない無機繊維製品を得ることができる。そのため、本発明は、特に、尿素変性フェノール樹脂を用いる場合に有用である。
 尿素変性フェノール樹脂は、たとえば、尿素非変性フェノール樹脂(たとえば上述したフェノール類とアルデヒド類との反応により得られるもの)と尿素とを混合し、20~50℃程度の温度条件下で30~300分間程度反応させること、又はフェノール樹脂と尿素を混合することにより得られる。
 尿素変性されたフェノール樹脂は、フェノール樹脂に尿素を配合した配合物や、フェノール樹脂と尿素を反応させた反応生成物である。
 尿素変性されたフェノール樹脂には、アルデヒド類と尿素の付加縮合物及び/又は未反応の尿素が含有されている。
 尿素の配合量は、尿素非変性フェノール樹脂の不揮発分(100質量%)に対し、10~100質量%が好ましく、25~70質量%がより好ましい。10質量%以上であるとホルムアルデヒド揮散量の低減効果が充分に得られる。100質量%を超えると、バインダーのゲル化時間が長すぎたり、得られる無機繊維製品の耐水強度等の性能が不充分になったりするおそれがある。 尿素非変性フェノール樹脂と尿素との反応終了時に、アンモニア水を添加してもよい。
 アンモニアは、フェノール樹脂中の遊離ホルムアルデヒドをヘキサミンに転換する作用を有しており、反応停止剤として機能する。アンモニア水の添加量は、アンモニア換算で、尿素変性フェノール樹脂の不揮発分に対し、0~10質量%が好ましい。
 前記尿素非変性フェノール樹脂の不揮発分、及び前記尿素変性フェノール樹脂の不揮発分は、前記フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の不揮発分と同様の測定方法で測定される物質の含有量である。
 前記不揮発分に含まれる物質としては、尿素非変性フェノール樹脂の場合、例えば、フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の硬化物などが挙げられる。尿素変性フェノール樹脂の場合、前記不揮発分に含まれる物質としては、フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の硬化物、又はアルデヒド類と尿素の付加縮合物の硬化物などが挙げられる。
 本発明のバインダーがフェノール樹脂及び糖質を含む組成物である場合、尿素変性は、糖質の配合前に行ってもよく、糖質の配合後に行ってもよい。
[糖質]
 糖質としては、単糖、オリゴ糖、多糖、又はそれらの誘導体等が挙げられ、いずれを用いてもよく、これらの混合物であってもよい。これらの中でも、本発明の効果に優れる点から、単糖が特に好ましい。
 本明細書において、「オリゴ糖」は2以上10以下の単糖が結合したものとし、「多糖」は11以上の単糖が結合したものとする。
 単糖としては、グルコース、フルクトース、マンノース、ガラクトース、リボース、又はキシロース等が挙げられる。
 オリゴ糖としては、たとえば、ショ糖(スクロース)、マルトース、ラクトース、トレハロース、又はイソマルトース等の二糖;マルトトリオース、又はラフィノース等の三糖;フラクトオリゴ糖;ガラクトオリゴ糖;若しくはイソマルトオリゴ糖等が挙げられる。
 多糖としては、たとえば、デンプン、プルラン、デキストリン、又はポリデキストロース等が挙げられる。
 単糖、オリゴ糖又は多糖の誘導体としては、たとえば、配糖体、エステル化デンプン、又はエーテル化デンプン等の加工デンプン等が挙げられる。
 糖質は、上記のなかでも、本発明の効果に優れることから、グルコース、フルクトース、ショ糖、マルトース、マルトトリオース、及びデキストリンからなる群(以下特定糖質ということがある。)から選ばれる少なくとも1種の糖質を含有することが好ましい。特定糖質としては、グルコース、フルクトース、マルトース、マルトトリオース、及びデキストリンから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、中でも、単糖であるグルコース、及びフルクトースから選ばれる少なくとも1種が特に好ましい。
 糖質中、特定糖質の割合は、30質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。上限は特に限定されず、100質量%であってもよい。すなわち、糖質が特定糖質のみから構成されてもよい。
 糖質中、特定糖質の割合は、30~100質量%が好ましく、50~100質量%がより好ましく、70~100質量%が更に好ましい。
 バインダーに配合される糖質は1種でも2種以上でもよい。
 バインダー中、糖質の配合量は、前記フェノール樹脂の不揮発分(100質量%)に対し、10~900質量%が好ましく、25~240質量%がより好ましく、40~100質量%がさらに好ましい。10質量%以上であると無機繊維製品からのホルムアルデヒド放散量を充分に低減できる。900質量%以下であると、得られる無機繊維製品の耐水強度等の性能が悪化する可能性が低くなる。
 本発明のバインダーがフェノール樹脂及び糖質を含む組成物である場合、フェノール樹脂及び糖質の配合方法は特に限定されない。たとえば、前記フェノール樹脂と前記糖質とを混合することにより、本発明のバインダーを調製できる。
 本発明のバインダーが、フェノール樹脂を含む第一剤と、糖質を含有する第二剤を含んでなる場合、通常、無機繊維への付着させやすさから、第一剤及び第二剤ともに水溶液であることが好ましい。フェノール類と、少なくともホルムアルデヒド類を含むアルデヒド類との反応により得られるフェノール樹脂は、通常、水溶液の状態であり、これをそのまま第一剤として用いてもよく、適宜、樹脂濃度(不揮発分)を調整するための水(調整水)を添加してもよい。第二剤としての糖質の水溶液は、市販のものを用いてもよく、市販の固体の糖質又は市販の糖質水溶液に水を添加し、所定の糖質濃度の水溶液としたものを用いてもよい。
[その他の任意成分]
 本発明のバインダーは、所望により、本発明の効果を損なわない範囲で、フェノール樹脂及び糖質以外の他の成分を含有してもよい。
 本発明のバインダーが第一剤と第二剤を含む場合、前記他の成分は、第一剤又は第二剤のいずれに配合してもよい。また、別剤として第一剤及び第二剤と組み合わせてもよい。
 前記他の成分としては、無機繊維製品のバインダーに配合し得る成分として公知のもののなかから適宜選択して使用でき、たとえば、尿素、メラミン、ジシアンジアミド、アンモニア、硬化促進剤、シランカップリング剤、公知のホルムアルデヒド捕捉剤、撥水剤、発塵防止オイル、又は水等が挙げられる。これらはいずれか1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 これらのうち、尿素、メラミン、及びジシアンジアミドから選ばれる少なくとも1種を配合すると、前記フェノール樹脂として尿素変性しているものを用いる場合と同様に、無機繊維製品の製造工程中でのホルムアルデヒドの揮散量を低減できる。
 また、アンモニアは、上述したように、ホルムアルデヒドと尿素との反応停止剤として機能するため、フェノール樹脂を尿素により変性させる場合に好ましく用いられる。また、アンモニアを配合することで、バインダーのpHが高まり、水希釈性が向上する。水希釈性の向上は、配管へのバインダーの付着やスプレーノズルの詰まりを防止する点から好ましい。
 アンモニアの配合量は、フェノール樹脂の不揮発分に対し、0~10質量%が好ましい。
 硬化促進剤は、バインダーの硬化を促進するために用いられ、特に尿素を配合する場合に好ましく用いられる。
 硬化促進剤としては、たとえば硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、又はリン酸アンモニウム等のアンモニウム塩が挙げられる。
 硬化促進剤の配合量は、フェノール樹脂の不揮発分に対し、0~3質量%が好ましい。
 シランカップリング剤は、耐水性向上、機械的強度の向上のために用いられる。
 シランカップリング剤としては、特に限定されず、たとえば、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、又は3-アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン化合物が挙げられる。
 シランカップリング剤の配合量は、バインダーの不揮発分(シランカップリング剤を除く)に対し、0~0.5質量%が好ましい。
 ホルムアルデヒド捕捉剤としては、特に限定されず、たとえば特開2001-178805号公報等に記載されるような、公知のホルムアルデヒド捕捉剤を使用できる。
 撥水剤としては、シリコーン系撥水剤、又はフッ素系撥水剤等が挙げられる。
 発塵防止オイルとしては、鉱物油ベースのオイルエマルジョン等が挙げられる。
 本発明のバインダーは、フェノール樹脂、糖質及び、所望によりその他の任意成分を混合することにより調製できる。
<無機繊維製品の製造方法>
 本発明の無機繊維製品の製造方法は、前記本発明のバインダーを無機繊維に付着させる工程、及び無機繊維を成形して無機繊維製品を得る工程を有する。
 また、本発明の無機繊維製品の製造方法は、本発明のバインダーの第一剤を無機繊維に付着させること、本発明のバインダーの第二剤を無機繊維に付着させること、及び前記無機繊維を成形して無機繊維製品を得ることを含む。本発明のバインダーが、第一剤及び第二剤を含む場合、無機繊維に対し、第一剤及び第二剤を同時に付着させてもよく、別々に付着させてもよい。
 本発明の無機繊維製品の製造方法は、バインダーとして本発明のバインダーを用いる以外は特に限定されず、従来、無機繊維製品の製造に用いられている公知の方法が利用できる。一例を挙げると、無機繊維に本発明のバインダーを付着させる工程(以下、付着工程)、前記バインダーが付着した無機繊維を集積し、製造しようとする無機繊維製品に対応した形状の集積体とした後、前記集積体を加熱し、前記バインダーを硬化させる工程(以下、成形工程)、を順次行うことにより無機繊維製品が得られる。以下、各工程について図面を参照してより詳細に説明する。
 図1は本発明の無機繊維製品の製造方法を実施するための製造装置の概略構成図である。図1に示す装置を用いた製造方法は、本発明のバインダーを無機繊維2に付着させる工程(付着工程)、及び前記無機繊維2を成形して無機繊維製品13を得る工程(成形工程)を含む。以下に各工程を説明する。これらの工程において、本発明のバインダーが付着された無機繊維2は、有孔又は無孔の移送コンベア6上に集積され、連続的に移送される構成となっている。
[付着工程]
 無機繊維とは、無機物質を原料として製造した繊維である。
 無機繊維としては、特に限定されず、たとえばグラスウール、ロックウール、又はセラミック繊維等が挙げられる。これらはいずれか1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 無機繊維の繊維長や繊維径は、製造しようとする無機繊維製品に応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。通常、繊維径が3~10μmの範囲内のものが用いられる。
 無機繊維は、市販のものを用いてもよく、公知の方法により製造したものをそのまま用いてもよい。無機繊維は、一般的には、原料(廃ガラス、玄武岩、又は鉄炉スラグ等)を繊維化することにより製造され、繊維化方法としては、火炎法、又は遠心法等が挙げられる。これらの各種方法による繊維化は、対応する繊維化装置を用いて実施できる。
 無機繊維にバインダーを付着させる方法としては、たとえば、図1に示すように繊維化装置1から放出される無機繊維2に対し、スプレー装置3等を用いてバインダーを吹き付ける方法、容器内に無機繊維を充填し、そこにバインダーを添加する方法、第一剤と第二剤とをバインダー配管内でラインミキサー等を用いて配合した後、スプレー装置等で吹きつける方法、第一剤と第二剤とを別々に吹き付ける(2台以上のスプレー装置を使用する等)方法、又は無機繊維を第一剤及び第二剤に別々に含浸させる方法等が挙げられ、いずれの方法を用いてもよい。
 図1に示す製造装置を用いる場合、バインダーを水溶液状とし、スプレー装置3を用いて、繊維化直後の無機繊維2に噴霧して付着させる。
 無機繊維に付着させるバインダーの量は、特に限定されないが、通常、無機繊維(100質量%)に対し、バインダーの不揮発分として、1~20質量%の範囲内である。このバインダーの量は、得られる無機繊維製品の物性(機械的強度等)に影響し、たとえばバインダー量が多いほど、無機繊維製品の機械的強度が高くなる。
 前記バインダーの不揮発分は、前記フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の不揮発分と同様の測定方法で測定される物質の含有量である。
 前記不揮発分に含まれる物質としては、例えば、フェノール-ホルムアルデヒド系樹脂の硬化物又は糖質などが挙げられる。
 前記第一剤と第二剤とを別々に吹き付ける方法の場合、2台以上のスプレー装置を使用する等して第一剤と第二剤とを同時に吹き付けてもよく、第一剤又は第二剤のいずれか1つを先に無機繊維に吹き付けた後、もう一方を吹き付けてもよい。
 第一剤又は第二剤のいずれか1つを先に無機繊維に吹き付けた後、もう一方を吹き付ける場合、第一剤及び第二剤を吹き付ける間隔は、特に制限されず、前記集積体を加熱する前に第一剤及び第二剤を無機繊維に吹き付ければよい。
[成形工程]
 次に、前記バインダーが付着した無機繊維を集積し、製造しようとする無機繊維製品に対応した形状の集積体とした後、前記集積体を加熱し、前記バインダーを硬化させる成形工程を行う。
 成形工程は、公知の方法により実施できる。たとえば、無機繊維製品として板状のものを製造する場合を例に挙げると、コンベア上に無機繊維を堆積し、この堆積物を、コンベアの上下方向から押圧して圧縮して集積体とし、これを加熱炉(硬化炉)に送り、加熱して前記バインダーを硬化させることにより板状の硬化物が得られる。
 図1に示す製造装置を用いる場合、繊維化され、バインダーを付着された無機繊維2を、移送コンベア6上で集積する。集積した無機繊維2を、加熱・硬化炉7に送り、加圧コンベア8により上下方向から押圧して圧縮して集積体とし、前記集積体を加熱して前記バインダーを硬化させ、硬化物を得る。
 無機繊維の使用量(コンベア上に堆積させる無機繊維の量)や圧縮条件は、製造しようとする無機繊維製品の厚さ、又は嵩密度等に応じて設定される。
 集積体の加熱条件(加熱温度、及び加熱時間)は、集積体中のバインダーが硬化する範囲内であれば特に限定されないが、加熱温度は、200~270℃の範囲内が好ましい。200℃未満であると、硬化が不充分となり機械的強度が不充分となるおそれがある。270℃を超えると、バインダーの分解と、それに伴う歩留りの低下及び機械的強度の低下を招くおそれがある。加熱時間は、集積体の大きさ、又は加熱温度等によって異なり、特に限定されない。
 加熱後、得られた硬化物を冷却する際に、ホルムアルデヒド捕捉剤を添加してもよい。これにより、得られる無機繊維製品からのホルムアルデヒド放散量をさらに低減できる。ただし本発明のバインダーがホルムアルデヒド捕捉剤を含有する場合は、加熱後の添加を行わなくても同様の効果が得られる。
 ホルムアルデヒド捕捉剤としては、たとえば特開2001-178805号公報等に記載されるような、公知のホルムアルデヒド捕捉剤を使用できる。
 硬化物に対するホルムアルデヒド捕捉剤の添加方法としては、ホルムアルデヒド捕捉剤の水溶液を噴霧、含浸又はコーティングする方法、若しくはホルムアルデヒド捕捉剤の粉末をエアロゾルとして噴霧する方法等が挙げられる。
 図1に示す製造装置を用いる場合、前記硬化物に噴霧装置10を用いて前記ホルムアルデヒド捕捉剤の水溶液を噴霧する。
 ホルムアルデヒド捕捉剤を添加する場合、その添加量は、ホルムアルデヒド捕捉剤の添加効果を充分に得るためには、本発明のバインダーに任意に含まれるホルムアルデヒド捕捉剤との合計量として、フェノール樹脂の不揮発分に対し、0.1質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましい。上限は特に限定されないが、本発明においては、ホルムアルデヒド捕捉剤の添加を行わなくてもホルムアルデヒド放散量が充分に少ない無機繊維製品を得ることが可能である点、及び過剰に配合してもコストがかさむ点などから、本発明のバインダーに任意に含まれるホルムアルデヒド捕捉剤との合計量として、フェノール樹脂の不揮発分に対し、50質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。
 前記ホルムアルデヒド捕捉剤の添加量は、本発明のバインダーに任意に含まれるホルムアルデヒド捕捉剤との合計量として、0.1~50質量%が好ましく、1~25質量%がより好ましい。
 得られた硬化物は、そのまま無機繊維製品として用いてもよく、所望によりさらに、切断、又は表皮材による梱包等の処理を施してもよい。
 本発明により製造される無機繊維製品は、たとえば断熱材、吸音材、又はその他各種成型品(自動車の屋根、又はボンネットのライナー等)等として利用できる。
 図1に示す製造装置を用いる場合、得られた硬化物を幅裁断機11及び長さ裁断機12により所望の大きさに切断し、無機繊維製品13を得る。
 以下に、本発明を実施例によってさらに詳しく説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
 以下の各例において「部」、及び「%」は、それぞれ、特に限定のない場合は「質量部」、及び「質量%」を示す。
<合成例1:フェノール樹脂(A)の合成>
 コンデンサー、温度計、及び撹拌装置を備えた反応装置にフェノール300部、50%ホルムアルデヒド水溶液650部、及び水酸化バリウム8水和物51部をそれぞれ仕込み、60℃にて300分間反応させた後、25℃に冷却した。冷却後、30%硫酸41部を加えて中和してフェノール樹脂(A)を得た。
 フェノール樹脂(A)の数平均分子量(GPCにより測定。ポリスチレン換算)は220であった。また、不揮発分は50%、pHは7.3、遊離フェノールは0.8%、遊離ホルムアルデヒドは9.0%、ゲル化時間(150℃)は205秒であった。これらの特性は、それぞれ、以下の手順で測定した。
 不揮発分:JIS K6910の5.6の規定に準じて測定した。
 pH:JIS K6910の5.4の規定に準じて測定した。
 遊離フェノール:JIS K6910の5.16の規定に準じて測定した。
 遊離ホルムアルデヒド:JIS K6910の5.17の規定に準じて測定した。
 ゲル化時間:JIS K6910の5.14.1(ゲル化時間A法)の規定に準じて、測定温度150℃にて測定した。
<実施例1~4>
 前記フェノール樹脂(A)と、50%グルコース水溶液とを、表1に示すバインダー組成となるように混合してバインダー(不揮発分50%)を調製した。
 表1のバインダー組成に示す配合量は、各成分の不揮発分としての配合量を示し、それらの配合量の比が、バインダーの不揮発分中の各成分の比である。
 得られたバインダーのゲル化時間(150℃)を、前記合成例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
 また、得られたバインダー及びシラスバルーン(平均粒子径300μmの中空ガラス質球)を用いて以下の評価を行った。結果を表1に示す。
 シラスバルーンは、評価を簡便に行うために無機繊維の代替品として使用したものであり、グラスウール等の無機繊維を用いた場合の結果と同様の傾向を示すと推定される。
[成型品の常態強度、耐水強度、吸水率]
 シラスバルーン65gとバインダー23gとを均一に混合した後、所定の寸法(100mm×220mm×13mm)の金型内に均一充填し、200℃で30分間加熱して成型品(嵩密度:0.26g/cm)を得た。
 得られた成型品から100mm×20mm×13mmの試験片10本を切り出し、それらのうち5本を用いて常態強度(kgf/cm)の測定を行い、残り5本を用いて耐水強度(kgf/cm)及び吸水率(%)の測定を行った。具体的には、5本の試験片についてそのまま強度測定を行い、それらの平均値を常態強度とした。また、5本の試験片について、60℃の温水中で2時間の浸漬処理を行った後、強度測定を行い、それらの平均値を耐水強度とした。また、前記浸漬処理前後の試験片の質量(g)をそれぞれ測定し、その結果から質量増加率([浸漬処理後の試験片の質量-浸漬処理前の試験片の質量]/浸漬処理前の試験片の質量×100(%))を求めた。各試験片の質量増加率の平均値を吸水率(%)とした。
 強度測定(常態強度測定、及び耐水強度測定)は、JIS K6911の5.17の規定に準じた3点曲げ試験法により、スパン50mm、荷重速度10mm/分の条件で行った。
[成型品からのホルムアルデヒド放散量]
 シラスバルーン5gとバインダー7.5gとを均一に混合した後、直径50mmのアルミシャーレに型詰し、230℃で30分間加熱して成型品を得た。
 得られた成型品0.5gを50mLの蒸留水中に投入し、30℃で24時間放置してホルムアルデヒドの抽出を行った。その後、東洋濾紙製の5Cのろ紙を用いてろ過を行い、得られたろ液2mLを分取した。そこに0.6%2,4-ジニトロフェニルヒドラジン(DNPH)アセトニトリル溶液1mLを加え、室温にて1時間静置した。その後、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によりホルムアルデヒド量を測定した。測定結果から、成型品1gあたりのホルムアルデヒド抽出量(μg/g)を求めた。このホルムアルデヒド抽出量は、当該バインダーを用いて製造される無機繊維製品から放散し得るホルムアルデヒド量と同様の傾向を示すと推定される。結果を「ホルムアルデヒド放散量」として表1に示す。
<実施例5~7>
 前記フェノール樹脂(A)70質量部と、50%尿素水溶液30質量部とを混合し、30℃で2時間反応させることによりフェノール樹脂(A)を尿素変性させた。
 得られた尿素変性フェノール樹脂(不揮発分50%)と、50%グルコース水溶液とを、表1に示すバインダー組成となるように混合してバインダー(不揮発分50%)を調製した。
 得られたバインダーについて、実施例1と同様に、ゲル化時間、成型品の常態強度、耐水強度、吸水率及び成型品からのホルムアルデヒド放散量を評価した。結果を表1に示す。
<実施例8~9>
 前記フェノール樹脂(A)と、50%フルクトース水溶液とを、表1に示すバインダー組成となるように混合してバインダー(不揮発分50%)を調製した。
 得られたバインダーについて、実施例1と同様に、ゲル化時間、成型品の常態強度、耐水強度、吸水率及び成型品からのホルムアルデヒド放散量を評価した。結果を表1に示す。
<実施例10~11>
 前記フェノール樹脂(A)と、HF-55(群栄化学工業(株)製;ブリックス75%の糖質水溶液;糖質のうち55%はフルクトースで、残部はグルコースが主成分である)と、水とを、表1に示すバインダー組成となるように混合してバインダー(不揮発分50%)を調製した。
 得られたバインダーについて、実施例1と同様に、ゲル化時間、成型品の常態強度、耐水強度、吸水率及び成型品からのホルムアルデヒド放散量を評価した。結果を表1に示す。
<実施例12~13>
 前記フェノール樹脂(A)と、50%ショ糖水溶液とを、表1に示すバインダー組成となるように混合してバインダー(不揮発分50%)を調製した。
 得られたバインダーについて、実施例1と同様に、ゲル化時間、成型品の常態強度、耐水強度、吸水率及び成型品からのホルムアルデヒド放散量を評価した。結果を表1に示す。
<実施例14~15>
 前記フェノール樹脂(A)と、KM-55(群栄化学工業(株)製;ブリックス75%の糖質水溶液;糖質のうち55%はマルトースで、残部はオリゴ糖が主成分である)と、水とを、表1に示すバインダー組成となるように混合してバインダー(不揮発分50%)を調製した。
 得られたバインダーについて、実施例1と同様に、ゲル化時間、成型品の常態強度、耐水強度、吸水率及び成型品からのホルムアルデヒド放散量を評価した。結果を表1に示す。
<実施例16~17>
 前記フェノール樹脂(A)と、MT(群栄化学工業(株)製;ブリックス75%の糖質水溶液;糖質のうち55%はマルトトリオースである)と、水とを、表1に示すバインダー組成となるように混合してバインダー(不揮発分50%)を調製した。
 得られたバインダーについて、実施例1と同様に、ゲル化時間、成型品の常態強度、耐水強度、吸水率及び成型品からのホルムアルデヒド放散量を評価した。結果を表1に示す。
<実施例18~19>
 前記フェノール樹脂(A)と、デキストリン水溶液(ブリックス75%)と、水とを、表1に示すバインダー組成となるように混合してバインダー(不揮発分50%)を調製した。
 得られたバインダーについて、実施例1と同様に、ゲル化時間、成型品の常態強度、耐水強度、吸水率及び成型品からのホルムアルデヒド放散量を評価した。結果を表1に示す。
<実施例20>
 前記フェノール樹脂(A)と、予め不揮発分濃度を50%に希釈したHF-55を準備した。
[成型品の常態強度、耐水強度、吸水率]
 シラスバルーン65gとフェノール樹脂(A)11.5gと不揮発分濃度を50%に希釈したHF-55 11.5gとを均一に混合した後、所定の寸法(100mm×220mm×13mm)の金型内に均一充填し、200℃で30分間加熱して成型品(嵩密度:0.26g/cm)を得た。
 得られた成型品について、実施例1と同様に、成型品の常態強度、耐水強度、吸水率を評価した。結果を表1に示す。
[成型品からのホルムアルデヒド放散量]
 シラスバルーン5gとフェノール樹脂(A)3.75gと不揮発分濃度を50%に希釈したHF-55 3.75gとを均一に混合した後、直径50mmのアルミシャーレに型詰し、230℃で30分間加熱して成型品を得た。
 得られた成型品について、実施例1と同様に、成型品からのホルムアルデヒド放散量を評価した。結果を表1に示す。
<実施例21>
 実施例11で得られたバインダーを用いて無機繊維系断熱材を作製した。
 作製条件としては、実施例11のバインダーを、塗布量が無機繊維100質量部に対して2.0質量部となるように噴霧し、加熱温度230℃の熱風通過式オーブンにて150秒間加熱した。この時、厚さ50mm、密度30kg/mとなるように成形し、無機繊維系断熱材を得た。
 無機繊維としては、遠心法により得たガラス繊維を用いた。
<実施例22>
 実施例20のバインダーの第一剤と第二剤(第一剤:第二剤=50:50)を各々個別のスプレーノズルから、それらの塗布量の合計が無機繊維100質量部に対して2.0質量部となるように噴霧し、加熱温度230℃の熱風通過式オーブンにて150秒間加熱した。この時、厚さ50mm、密度30kg/mとなるように成形し、無機繊維系断熱材を得た。
 無機繊維としては、遠心法により得たガラス繊維を用いた。
<比較例1>
 前記フェノール樹脂(A)(不揮発分50%)をそのままバインダーとし、実施例1と同様に、成型品の常態強度、耐水強度、吸水率及び成型品からのホルムアルデヒド放散量を評価した(ゲル化時間の評価はフェノール樹脂(A)と同じのため省略)。結果を表1に示す。
<比較例2~4>
 前記フェノール樹脂(A)と、50%尿素水溶液とを、表1に示すバインダー組成となるように混合し、30℃で2時間反応させることにより尿素変性フェノール樹脂を得た。
 得られた尿素変性フェノール樹脂(不揮発分50%)をそのままバインダーとし、実施例1と同様に、ゲル化時間、成型品の常態強度、耐水強度、吸水率及び成型品からのホルムアルデヒド放散量を評価した。結果を表1に示す。ただし比較例4においては、常態強度、耐水強度、及び吸水率の評価に用いる試験片が、硬化不足(硬化しなかった)のため作製できず、その評価は実施できなかった。
<比較例5>
 50%ショ糖水溶液をそのままバインダーとし、実施例1と同様に、ゲル化時間、成型品の常態強度、耐水強度、吸水率及び成型品からのホルムアルデヒド放散量を評価した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 上記結果に示すとおり、尿素非変性フェノール樹脂に糖質を配合した実施例1~4、8~20のバインダーは、いずれも、尿素非変性フェノール樹脂のみを用いた比較例1に比べて、成型品からのホルムアルデヒド放散量が低減されていた。これらのなかでも、単糖を主成分とする糖質(実施例1、及び2のグルコース、実施例8、及び9のフルクトース、実施例10、及び11のHF-55)を用いた場合に、成型品からのホルムアルデヒド放散量の低減効果が高く、得られた成型品の強度も高かった。
 同様に、尿素変性フェノール樹脂に糖質を配合した実施例5~7のバインダーは、いずれも、尿素変性フェノール樹脂のみを用いた比較例2~4に比べて、成型品からのホルムアルデヒド放散量が低減されていた。特に実施例7では、尿素非変性フェノール樹脂を用いた場合と同レベルにまでホルムアルデヒド放散量が低減されていた。尿素変性フェノール樹脂に糖質を配合した場合、尿素非変性フェノール樹脂に糖質を配合した場合よりも、成型品の製造工程(バインダーを付着させる際や硬化させる際)のホルムアルデヒド揮散量が少ないため、製造工程で揮散するホルムアルデヒド及び最終製品から放散するホルムアルデヒドの両方が低減されたと考えられる。
 また、比較例2は、比較例1に比べて、ゲル化時間が長くなり、成型品の耐水強度も低くなっていた。これは尿素の影響によると考えられる。一方、尿素を、同じ量の糖質で置換した実施例1、8、10、12、14、16、及び18は、比較例2に比べて、ゲル化時間が短く、成型品の耐水強度が高かった。比較例3と、実施例2、9、11、13、15、17、及び19との対比においても同様の結果が得られた。これらの結果から、糖質が、尿素に比べて、ゲル化時間や耐水強度に及ぼす悪影響が少ないことが確認できた。
 フェノール樹脂を配合せず、ショ糖のみをバインダーとした比較例5は、成型品からのホルムアルデヒド放散量が、比較例1の尿素非変性フェノール樹脂と同量であったが、ショ糖と尿素非変性フェノール樹脂とを組み合わせた実施例12~13よりも多かった。また、ゲル化時間が長く、成型品の物性、特に強度が低かった。
 フェノール樹脂を含む第一剤、及び糖質を含む第二剤を無機繊維に付着させた実施例20では、フェノール樹脂と糖質の組成比が同じ実施例11と同様に、成型品からのホルムアルデヒド放散量の低減効果が高く、得られた成型品の強度も高かった。
 実施例21及び22で得られた無機繊維系断熱材は、シラスバルーンを使用し、フェノール樹脂と糖質の組成比が同じ実施例11及び20と同様に、断熱材からのホルムアルデヒド放散量の低減効果が高く、得られた断熱材の強度も高かった。
 本発明によれば、ホルムアルデヒド放散量が少なく、性能も良好な無機繊維製品を低コストで製造できるバインダー及び無機繊維製品の製造方法を提供できるので、本発明は断熱材、吸音材、又はその他各種成型品(自動車の屋根、又はボンネットのライナー等)等の製造において利用可能性がある。
 1  繊維化装置
 2  無機繊維
 3  スプレー装置
 4  溶融炉
 6  移送コンベア
 7  加熱・硬化炉
 8  加圧コンベア
 9  工程方向
 10  噴霧装置
 11  幅裁断機
 12  長さ裁断機
 13  無機繊維製品

Claims (10)

  1.  フェノール樹脂に糖質を配合した無機繊維製品製造用バインダー。
  2.  前記フェノール樹脂が尿素変性されている、請求項1に記載の無機繊維製品製造用バインダー。
  3.  前記糖質の配合量が、前記フェノール樹脂の不揮発分に対して10~900質量%である、請求項1又は2に記載の無機繊維製品製造用バインダー。
  4.  前記糖質が、グルコース、フルクトース、ショ糖、マルトース、マルトトリオース、及びデキストリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の糖質を含有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の無機繊維製品製造用バインダー。
  5.  請求項1~4のいずれか一項に記載の無機繊維製品製造用バインダーを無機繊維に付着させること、及び
     前記無機繊維を成形して無機繊維製品を得ることを含む無機繊維製品の製造方法。
  6.  フェノール樹脂を含む第一剤、及び糖質を含む第二剤を含んでなる、無機繊維製品製造用バインダー。
  7.  前記フェノール樹脂が尿素変性されている、請求項6に記載の無機繊維製品製造用バインダー。
  8.  前記糖質の配合量が、前記フェノール樹脂の不揮発分に対して10~900質量%である、請求項6又は7に記載の無機繊維製品製造用バインダー。
  9.  前記糖質が、グルコース、フルクトース、ショ糖、マルトース、マルトトリオース、及びデキストリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の糖質を含有する、請求項6~8のいずれか一項に記載の無機繊維製品製造用バインダー。
  10.  請求項6~9のいずれか一項に記載の無機繊維製品製造用バインダーの前記第一剤を無機繊維に付着させること、
     請求項6~9のいずれか一項に記載の無機繊維製品製造用バインダーの前記第二剤を無機繊維に付着させること、及び
     前記無機繊維を成形して無機繊維製品を得ることを含む無機繊維製品の製造方法。
PCT/JP2011/072967 2010-10-05 2011-10-05 無機繊維製品製造用バインダー、無機繊維製品の製造方法 WO2012046761A1 (ja)

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