(57)【要約】【課題】ホルムアルデヒドとその他の単量体との重縮合物以外の樹脂を含有しながら、加工性に優れるミネラルウールを提供すること。【解決手段】無機繊維と、無機繊維に付着したバインダーと、を含み、バインダーが、水溶性樹脂と、尿素と、を含み、水溶性樹脂が、ホルムアルデヒドとその他の単量体との重縮合物以外の樹脂であり、尿素の含有量が、バインダーの質量に対して、０．３〜５０．０質量％である、ミネラルウール。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維と、前記無機繊維に付着したバインダーと、を含み、
前記バインダーが、水溶性樹脂と、尿素と、を含有し、
前記水溶性樹脂が、ホルムアルデヒドとその他の単量体との重縮合物以外の樹脂であり、
前記尿素の含有量が、前記バインダーの質量に対して、０．３〜５０．０質量％である、ミネラルウール。
【請求項２】
前記水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール樹脂、又は、（メタ）アクリル樹脂である、請求項１に記載のミネラルウール。
【請求項３】
前記水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール樹脂である、請求項１に記載のミネラルウール。
【請求項４】
前記尿素の含有量が、前記バインダーの質量に対して、３．０〜１５．０質量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のミネラルウール。
【請求項５】
前記バインダーの付着量が、当該ミネラルウール１００質量部に対して、１．０〜１５．０質量部である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のミネラルウール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミネラルウールに関する。
【背景技術】
【０００２】
グラスウール、又は、ロックウール等のミネラルウールにおいて、繊維間を接着させるためにバインダー（ミネラルウール用バインダー）が使用されている。例えば、特許文献１には、フェノール樹脂、尿素、樹脂架橋触媒および必要に応じて添加剤を含み、前記触媒はスルファミン酸アンモニウムおよび硫酸アンモニウムの混合物であることを特徴とする鉱物繊維、特に岩石またはガラス繊維用サイジング組成物が開示されている。また、特許文献２には、ミネラルウール、特にロックウールまたはグラスウールと、有機バインダとをベースにした難燃性の熱および／または音響絶縁製品であって、難燃剤としてカルボン酸金属塩を含有することを特徴とする製品が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５１３７３６号公報
【特許文献２】特表２０１２−５１４１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、ミネラルウールには、ホルムアルデヒドとその他の単量体との重縮合物（例えば、フェノール樹脂）を主成分とするバインダーが用いられてきた。上記重縮合物から放散されるホルムアルデヒドへの懸念等から、用途によっては他の樹脂の使用が望まれる場合がある。ところが、ホルムアルデヒドとその他の単量体との重縮合物以外の樹脂を主成分とするバインダーを用いたミネラルウールは、切断したときに切れ残りが生じやすい等の加工性に改善の余地があった。
【０００５】
そこで、本発明の主な目的は、ホルムアルデヒドとその他の単量体との重縮合物以外の樹脂を含有しながら、加工性に優れるミネラルウールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面は、無機繊維と、無機繊維に付着したバインダーと、を含有し、バインダーが、水溶性樹脂と、尿素と、を含み、水溶性樹脂が、ホルムアルデヒドと、ホルムアルデヒドと重縮合可能な単量体とを含む原料の重縮合物以外の樹脂であるミネラルウールに関する。尿素の含有量は、バインダーの質量に対して、０．３〜５０．０質量％であってよい。
【０００７】
水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール樹脂、又は、（メタ）アクリル樹脂であってよく、ポリビニルアルコール樹脂であってよい。
【０００８】
尿素の含有量が、バインダーの質量に対して、３．０〜１５．０質量％であってよい。
【０００９】
バインダーの付着量が、ミネラルウール１００質量部に対して、１．０〜１５．０質量部であってよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一側面によれば、ホルムアルデヒドとその他の単量体との重縮合物以外の樹脂を含有しながら、加工性に優れるミネラルウールを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１２】
本実施形態に係るミネラルウールは、無機繊維と、無機繊維に付着したバインダーと、を含み、バインダーが、水溶性樹脂と、尿素と、を含有する。水溶性樹脂は、ホルムアルデヒドとその他の単量体との重縮合物以外の樹脂である。ミネラルウールにおいて、尿素の含有量は、バインダーの質量に対して、０．３〜５０．０質量％であってよい。本実施形態に係るミネラルウールは、加工性に優れることから、建築材料用断熱材（特に、壁内や天井内といった建築材料内部に配置される断熱材）等として利用することが可能である。
【００１３】
ミネラルウールは、無機繊維を含むウール状の繊維集合体であり、バインダーを介して無機繊維同士が結着している。無機繊維は、ガラス繊維、又は、けい酸分と石灰分を主成分とする高炉スラグ、又は岩石等を原料とした繊維であってよい。無機繊維としてガラス繊維を含むミネラルウールは、一般にグラスウールと称される。無機繊維として、けい酸分と石灰分を主成分とする高炉スラグ、又は岩石等を原料とした繊維を含むミネラルウールは、一般にロックウールと称される。ミネラルウールは、断熱性及び吸音性がより優れたものとなる観点から、ガラス繊維を含むグラスウールであることが好ましい。
【００１４】
ミネラルウールの密度は１０〜２５０ｋｇ／ｍ３であってよい。ミネラルウールの密度及び厚さは、ＪＩＳ  Ａ  ９５２１：２０１４に準拠して測定することができる。ここでの密度は、空隙体積を含む体積を基準とする見かけ密度である。ミネラルウールはマット状であってもよく、マット状のミネラルウールの厚さは、例えば、１０〜３００ｍｍであってよい。
【００１５】
ミネラルウールを構成する無機繊維の繊維径（バインダーの厚さを含む。）は、好ましくは３．０〜１０．０μｍ、３．５〜８．０μｍ、又は４．０〜７．０μｍである。ここでの繊維径は、マイクロネア法で測定される値である。ミネラルウールを構成する無機繊維の繊維長は、好ましくは２．０〜５００．０ｍｍである。
【００１６】
本実施形態に係るミネラルウールにおいて、バインダーは、水溶性樹脂を含む。バインダーは、水溶性樹脂と、水性媒体とを少なくとも含む組成物（バインダー組成物）を加熱することにより形成される。ここで、水溶性とは、水１００ｇに対して２５℃において０．１ｇ以上溶解するものとして定義される。
【００１７】
水溶性樹脂とは、ホルムアルデヒドとその他の単量体との重縮合物以外の樹脂である。つまり、水溶性樹脂は、ホルムアルデヒドに由来する構成単位を含まない。その他の単量体としては、例えば、フェノール化合物並びに尿素、メラミン及びジシアンジアミド等のアミン化合物が挙げられる。ホルムアルデヒドとその他の単量体との重縮合物としては、例えば、フェノール化合物又はアミン化合物（例えば、尿素、メラミン、ジシアンジアミド）との重縮合物が挙げられる。当該重縮合物の具体例としては、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂（メラミン−ホルムアルデヒド樹脂）が挙げられる。
【００１８】
水溶性樹脂の具体例としては、ポリビニルアルコール樹脂、（メタ）アクリル樹脂、多糖類等を用いることができる。本明細書において、「（メタ）アクリル」とは、「アクリル」又はそれに対応する「メタクリル」を意味する。
【００１９】
水溶性樹脂は、加工性がより一層優れたものとなる観点から、ポリビニルアルコール樹脂又は（メタ）アクリル樹脂であってよく、加工性がより一層優れたものとなり、かつ、乾燥工程における臭気の発生がより抑制され、乾燥作業性がより一層優れたものとなる観点から、ポリビニルアルコール樹脂であってよい。水溶性樹脂の少なくとも一部は、架橋されていてもよい。
【００２０】
バインダーが水溶性樹脂としてポリビニルアルコール樹脂を含む場合、バインダーは、ポリビニルアルコール樹脂の架橋体である、架橋ポリビニルアルコール樹脂を含んでいてもよい。架橋ポリビニルアルコール樹脂は、架橋剤により化学的に架橋されたポリビニルアルコール樹脂であっても、架橋剤によらずに樹脂中の結晶構造等により物理的に架橋されたポリビニルアルコール樹脂であってもよい。バインダーが架橋剤を含有しない場合、バインダーは、通常、後述の結晶化促進剤のような、ポリビニルアルコール樹脂の物理的な架橋を促進するための成分を含む。なお、架橋ポリビニルアルコール樹脂は、少なくとも一部が化学的又は物理的に架橋されたポリビニルアルコール樹脂を意味し、本実施形態に係るバインダーが付着した無機繊維を含むミネラルウールの取扱性に優れることから、少なくとも一部が化学的に架橋されたポリビニルアルコール樹脂であることが好ましい。
【００２１】
ポリビニルアルコール樹脂は、ポリ酢酸ビニルのけん化物である。ポリビニルアルコール樹脂は、酢酸ビニルに由来するエステル基を有する構成単位を含んでいてもよい。ポリビニルアルコール樹脂の重合度は、例えば、１５０〜３０００の範囲であってよく、好ましくは、２００〜１５００の範囲であり、より好ましくは、２２０〜１０００の範囲であり、さらに好ましくは、２５０〜８００の範囲であり、特に好ましくは、２８０〜５００の範囲である。ポリビニルアルコール樹脂の重合度は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ６７２６：１９９４に規定されている方法で求められる平均重合度の値である。ポリビニルアルコール樹脂のケン化度は、例えば、６０〜１００（モル％）の範囲であってよく、好ましくは、７５〜９９（モル％）の範囲である。ポリビニルアルコール樹脂のケン化度は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ６７２６：１９９４で規定されている方法で求めることができる。ポリビニルアルコール樹脂の市販品としては、例えば、日本酢ビ・ポバール社製の「ＪＬ−０５Ｅ」（重合度：５００、けん化度：８０〜８４（モル％））が挙げられる。
【００２２】
架橋ポリビニルアルコール樹脂が架橋剤により化学的に架橋されたポリビニルアルコール樹脂である場合、架橋剤は、ポリビニルアルコール樹脂の水酸基と共有結合又は非共有結合を形成することで、ポリビニルアルコール樹脂の分子鎖同士を架橋する１種以上の化合物から構成される。架橋剤は、水酸基と反応して共有結合を形成し得る官能基を２個以上有する化合物を含んでいてもよい。水酸基と反応して共有結合を形成し得る官能基の例としては、カルボキシル基がある。
【００２３】
架橋剤は、例えば、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸を単量体単位として含む単独重合体若しくは共重合体、ホウ素化合物、イソシアネート基及びブロックイソシアネート基から選ばれる反応性基を２個以上有するイソシアネート化合物（以下、単に「イソシアネート化合物」ともいう。）又はこれらの組合せを含むことができる。
【００２４】
脂肪族カルボン酸を単量体単位として含む重合体又は共重合体としては、例えば、マレイン酸単独重合体又は共重合体、（メタ）アクリル酸単独重合体又は共重合体、及びフマル酸単独重合体又は共重合体が挙げられる。架橋剤としては特に、２個のカルボキシル基を有する、マレイン酸に由来する単量体単位を含む共重合体であってよい。架橋剤は市販品であってもよい。市販品の架橋剤としては、例えば、五協産業社製「ガントレンツＡＮ−１１９」（マレイン酸系共重合体）が挙げられる。
【００２５】
ホウ素化合物としては、ホウ砂、ホウ酸、ホウ酸錯体等が挙げられる。ホウ素化合物は、これを含むバインダー組成物を調製する段階でポリビニルアルコール樹脂の架橋反応を進行させ得る。したがって、バインダー組成物の過度な粘度増加を抑制する観点から、ホウ素化合物は、低濃度の水溶液の状態でバインダー組成物の調製に用いられてよい。例えば、市販のホウ砂を水に溶解して調製された濃度４．０％の水溶液が用いられる。
【００２６】
イソシアネート化合物は、イソシアネート基及びブロックイソシアネート基から選ばれる反応性基を２個以上有する。ブロックイソシアネート基は、イソシアネート基をブロック剤によりブロック化して得られる。ブロック剤としては、例えば、メチルケトオキシム、カプロラクタムが挙げられる。イソシアネート化合物は、好ましくはブロックイソシアネート基を２個以上有するイソシアネート化合物である。
【００２７】
イソシアネート化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）系イソシアネート化合物、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）系イソシアネート化合物、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）系イソシアネート化合物、ブロックされたＨＤＩ系イソシアネート化合物、ブロックされたＭＤＩ系イソシアネート化合物、又は、ブロックされたＴＤＩ系イソシアネート化合物を挙げられるが、好ましくはＨＤＩ系イソシアネート化合物、ＭＤＩ系イソシアネート化合物、ブロックされたＨＤＩ系イソシアネート化合物、又は、ブロックされたＭＤＩ系イソシアネート化合物であり、より好ましくはＨＤＩ系イソシアネート化合物、又は、ブロックされたＨＤＩ系イソシアネート化合物である。ここで、ＨＤＩ系イソシアネート化合物とは、ヘキサメチレンジイソシアネート、又は、ヘキサメチレンジイソシアネートのオリゴマー（例えば、２〜１０量体）を意味し、好ましくは、ヘキサメチレンジイソシアートである。また、ＭＤＩ系イソシアネート化合物とは、ジフェニルメタンジイソシアネート、又は、ジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー（例えば、２〜１０量体）を意味し、好ましくは、ジフェニルメタンジイソシアネートである。また、ＴＤＩ系イソシアネート化合物とは、トルエンジイソシアネート、又は、トルエンジイソシアネートのオリゴマー（例えば、２〜１０量体）を意味し、好ましくは、トルエンジイソシアネートである。
【００２８】
イソシアネート化合物は市販品であってもよい。市販のイソシアネート化合物の例としては、第一工業製薬株式会社製の「エラストロンＢＮ１１」、「エラストロンＢＮ７７」、及び「Ｆ２４６２Ｄ１」、明成化学工業株式会社の「メイカネートＴＰ１０」及び「ＳＵ２６８Ａ」等が挙げられる。
【００２９】
架橋剤の含有量は、ポリビニルアルコール樹脂１００質量部に対して、１．０質量部以上であってよい。架橋剤の含有量が４．０質量部以上であると、バインダーの耐水性がより向上する傾向がある。同様の観点から、架橋剤の含有量は、ポリビニルアルコール樹脂１００質量部に対して、２．０質量部以上、６．０質量部以上、又は７．０質量部以上であってもよい。架橋剤の含有量の上限は、特に限定されないが、経済性の観点から、ポリビニルアルコール樹脂１００質量部に対して、１００質量部以下、５０質量部以下、３０質量部以下、２０質量部以下、又は１０質量部以下であってもよい。
【００３０】
架橋剤がイソシアネート化合物を含む場合、イソシアネート化合物の含有量は、ポリビニルアルコール樹脂１００質量部に対して、１２〜９０質量部であることが好ましい。イソシアネート化合物の含有量が、１２質量部以上であると、臭気の発生がより一層抑制されることとなる。また、イソシアネート化合物の含有量が９０質量部以下であると、加熱時の硬さがより一層向上する。イソシアネート化合物の含有量は、ポリビニルアルコール樹脂１００質量部に対して、１４〜７０質量部、１６〜５０質量部、１８〜４０質量部、又は２０〜３０質量部であってもよい。
【００３１】
ポリビニルアルコール樹脂を含むバインダーが架橋剤を含有する場合、架橋ポリビニルアルコール樹脂の質量は、ポリビニルアルコール樹脂の質量と架橋剤の質量との合計を意味する。バインダーにおいて、必ずしも架橋剤の全てが、ポリビニルアルコール樹脂の水酸基と共有結合又は非共有結合を形成していなくてもよい。
【００３２】
ポリビニルアルコール樹脂を含むバインダーは、結晶化促進剤を更に含有していてもよい。樹脂中の結晶構造により物理的に架橋されたポリビニルアルコール樹脂は、結晶化促進剤により、ポリビニルアルコール樹脂の結晶化度を高めることにより得ることができる。結晶化促進剤としては、粒子径が１μｍ以下の無機粒子（例えば、タルク等）、結晶性有機物（例えば、カルボン酸アミド等）等を用いることができる。結晶化促進剤の含有量は、架橋ポリビニルアルコール樹脂（又はポリビニルアルコール樹脂）１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であってもよい。
【００３３】
（メタ）アクリル樹脂は、（メタ）アクリル酸及び／又は（メタ）アクリル酸エステルを主な単量体単位として含む重合体である。すなわち、（メタ）アクリル樹脂は、（メタ）アクリル酸及び／又は（メタ）アクリル酸エステルに由来する構成単位を主成分として含む。（メタ）アクリル樹脂は、他の単量体（（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステル以外の単量体）に由来する構成単位を含んでいてもよい。ここで、「主成分」は、重合体の全体質量に対して５０質量％以上を占める構成単位をいう。
【００３４】
バインダーが水溶性樹脂として（メタ）アクリル樹脂を含む場合、バインダーは、カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂を含んでいてよい。カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂は、カルボキシル基を有する単量体に由来する構成単位（単量体単位）を含む。カルボキシル基を有する単量体としては、例えば、（メタ）アクリル酸（アクリル酸又はメタクリル酸）が挙げられる。
【００３５】
カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂は、カルボキシル基を有する単量体以外の単量体に由来する構成単位を含んでいてもよい。カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂において、カルボキシル基を有する単量体以外の単量体に由来する構成単位数の割合は、重合体又は共重合体を構成する全構成単位数に対して、５０％未満であり、３０％未満が好ましく、１０％未満がより好ましく、１％未満がさらに好ましく、カルボキシル基を有する単量体以外の単量体に由来する構成単位を含まないことが最も好ましい。カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂は、カルボキシル基を有する単量体に由来する構成単位のみからなっていてよく、（メタ）アクリル酸に由来する構成単位のみからなっていてよい。
【００３６】
バインダーがカルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂を含む場合、バインダーは、金属イオンを含んでいてよい。金属イオンの価数は、２以上であり、例えば、４以下であってよく、２であってよい。金属イオンとしては、例えば、亜鉛イオン、ジルコニウムイオン、チタニウムイオン、アルミニウムイオン、鉄イオン、マグネシウムイオン、ベリリウムイオン、ビスマスイオン、コバルトイオンが挙げられる。金属イオンは、亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）及びジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋）からなる群より選択される少なくとも１種であってよく、亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）又はジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋）であってよく、亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）であってよい。
【００３７】
カルボキシル基を有する（メタ）アクリル樹脂と、金属イオンとを含むバインダーにおいて、少なくとも一部のカルボキシル基は、金属イオンを介して架橋されている。少なくとも一部のカルボキシル基が金属イオンを介して架橋されている（メタ）アクリル樹脂は、金属架橋（メタ）アクリル樹脂ということもできる。
【００３８】
金属イオンの含有量は、（メタ）アクリル樹脂が有するカルボキシル基の総量に対して、０．０３化学当量（カルボキシル基に対する金属イオンのモル比／金属イオンの価数）以上であってよく、ミネラルウールの硬さがより向上する観点から、０．０７化学当量以上、０．２０化学当量以上、又は０．３０化学当量以上であってよく、１．００化学当量以下、０．９０化学当量以下、０．８０化学当量以下、０．７０化学当量以下、又は０．６０化学当量以下であってよい。金属イオンの含有量は、ミネラルウールの硬さがより向上する観点から、（メタ）アクリル樹脂が有するカルボキシル基の総量に対して、０．０３〜０．８０化学当量、０．０７〜０．７０化学当量、０．２０〜０．６０化学当量、又は、０．３０〜０．５０化学当量であってもよい。金属イオンの含有量が、（メタ）アクリル樹脂が有するカルボキシル基の総量に対して、０．８０化学当量以下である場合、ミネラルウール製造時に使用される分散助剤（例えばアンモニア水溶液）の量が低減されるため、ミネラルウールの製造がより容易になる（製造性がより優れたものとなる）。
【００３９】
多糖類としては、デキストリン、化学修飾デンプン（例えば、ヒドロキシプロピル化デンプン、カルボキシメチル化デンプン、リン酸エステル化デンプン等）、セルロース類（例えば、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルプロピルセルロース等）等を用いることができる。
【００４０】
水溶性樹脂の数平均分子量は、例えば、１０００超、１１００以上、３０００以上、５０００以上、７０００以上又は９０００以上であってよく、１０００００以下、５００００以下、３００００以下又は２００００以下であってよい。水溶性樹脂の数平均分子量が、上記範囲内である場合、バインダーの流動性が適度なものとなる。本明細書において、数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定され、標準ポリスチレン換算した値である。
【００４１】
水溶性樹脂は、濃度２０質量％水溶液（水溶液の全量を１００質量％とする）で２５℃の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上５００００ｍＰａ・ｓ以下、又は５００ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下であってよい。
【００４２】
水溶性樹脂の含有量は、バインダーの質量に対して、４０質量％以上、５０質量％以上、６０質量％、７０質量％、８０質量％以上、９０質量％以上、９５質量％以上であってよく、１００質量％以下であってよい。水溶性樹脂の含有量は、バインダーの質量に対して、４０〜１００質量％、６０〜１００質量％、７０〜１００質量％、８０〜１００質量％、又は１００質量％であってよい。
【００４３】
本実施形態に係るミネラルウールにおいて、バインダーは、尿素を含有していてよい。本実施形態に係るミネラルウールにおいて、尿素の含有量（バインダー組成物中に含まれる尿素の一部が加熱により揮発した後に、硬化した水溶性樹脂に共有結合していない状態で、バインダー中に残存する尿素量）は、バインダーの質量に対して、０．３〜５０．０質量％であってよい。尿素の含有量は、加工性がより一層向上し、乾燥作業性がより優れたものとなる観点から、バインダーの質量に対して、０．３〜４０．０質量％、０．５〜３５．０質量％又は３．０〜１５．０質量％であってよい。同様の観点から、尿素の含有量は、バインダーの質量に対して、０．３質量％以上、０．５質量％以上、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％以上であってよく、４０．０質量％以下、３５．０質量％以下、３０．０質量％以下、２５．０質量％以下、２０．０質量％以下、１８．０質量％以下、１５．０質量％以下又は１４．０質量％以下であってよい。
【００４４】
バインダーの質量に対する尿素の含有量は、具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定される。
【００４５】
バインダーは、防塵剤を更に含有していてよい。防塵剤としては、オイルエマルション等が挙げられる。防塵剤の市販品の例としては、出光興産株式会社製の重質オイルエマルション「ダフニープロソルブルＰＦ」が挙げられる。防塵剤の含有量は、水溶性樹脂１００質量部に対して、１〜３０質量部であってよい。
【００４６】
バインダーは、撥水剤を更に含有していてよい。撥水剤としては、例えば、シリコーンオイルエマルション等のシリコーン系添加剤、及び、フッ素系添加剤が挙げられる。撥水剤の市販品の例としては、信越化学工業株式会社製のシリコーンオイルエマルション「Ｐｏｌｏｎ  ＭＲ」が挙げられる。撥水剤の含有量は、水溶性樹脂１００質量部に対して、０．０５〜２０質量部であってよい。
【００４７】
バインダーは、シランカップリング剤を更に含有していてよい。シランカップリング剤は、水溶性樹脂と無機繊維との界面接着に寄与する。シランカップリング剤としては、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシランカップリング剤、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等のエポキシシランカップリング剤等が挙げられる。シランカップリング剤の市販品の例としては、信越化学工業株式会社製のアミノプロピルトリメトキシシラン「ＫＢＥ９０３」が挙げられる。シランカップリング剤は、１種類単独で用いてもよく、又は、２種類以上を併用して用いてもよい。シランカップリング剤の含有量は、水溶性樹脂の水溶性及び反応性並びに製造コストの観点から、水溶性樹脂１００質量部に対して、０．１〜３.０質量部であることが好ましい。シランカップリング剤の含有量が０．１質量部以上であると、架橋ポリビニルアルコール樹脂と無機繊維との十分な界面接着が得られ易い。シランカップリング剤は、シリコーン系添加剤の無機繊維表面への定着にも寄与する。そのため、シランカップリング剤とシリコーン系添加剤等の撥水剤と組み合わせて用いることにより、ミネラルウールの耐水性をより向上させることができる。
【００４８】
本実施形態に係るバインダー組成物は、以上例示した成分に加えて、必要に応じてその他の成分を更に含有していてよい。その他の成分としては、粘着抑制剤、離型剤、着色剤、ミネラルウールの形状保持に寄与するジヒドラジド類等が挙げられる。
【００４９】
バインダーの付着量が、ミネラルウール１００質量部に対して、０．５〜１５．０質量部、１．０〜１５．０質量部又は１．０〜６．０質量部であってよい。バインダーの付着量は、ミネラルウール１００質量部に対して、１．０質量部以上、１．５質量部以上、２．０質量部以上又は２．５質量部以上であってよく、１５．０質量部以下、１０．０質量部以下、６．０質量部以下又は５．０質量部以下であってよい。バインダーの付着量は、後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
【００５０】
加熱することによりバインダーを形成するバインダー組成物は、水溶性樹脂と、尿素と、必要に応じて、シランカップリング剤、鉱物油、消泡剤、界面活性剤、防塵剤、撥水剤、粘着抑制剤、離型剤、着色剤等の成分を、水性媒体とともに混合及び撹拌し、必要に応じて、水性媒体を添加して、上記成分の含有量が、バインダー中の量として、上記範囲になるように調整して得られる。なお、水溶性樹脂の架橋反応は、バインダー組成物の調製中及び／又は、バインダー組成物を加熱することにより進行する。水性溶媒としては、水、メタノール、エタノール、エチレングリコール、グリセリン等が挙げられ、経済性及び取扱性の観点から水であってよい。水性溶媒は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５１】
バインダー組成物における、固形分濃度、すなわち水性溶媒以外の成分の含有量が、バインダー組成物全量に対して、２．０〜２０質量％であってよい。水性溶媒以外の成分の含有量が、２．０質量％以上である場合、ミネラルウールを乾燥させるための加熱処理に要する時間が短くなり、生産性が向上する傾向がある。水性溶媒以外の成分の含有量が、２０．０質量％以下であると、溶液（バインダー組成物）の粘度が充分に低下し、ウール状の無機繊維に対する浸透性が良好になる。同様の観点から、水性溶媒以外の成分の含有量が２．０〜１０．０質量％であってよい。
【００５２】
本実施形態に係るミネラルウールは、例えば、上記バインダー組成物を無機繊維に付着させる工程と、無機繊維及びこれに付着したバインダー組成物を含むウール状の中間繊維基材を形成させる工程と、中間繊維基材を加熱する工程とを含む方法によって製造することができる。
【００５３】
バインダー組成物を無機繊維に付着させる工程では、例えば、熱溶融されたガラス、又は岩石等の鉱物のような無機質原料を繊維化して無機繊維を形成させながら、形成された無機繊維にバインダー組成物を付着させてもよい。無機繊維を繊維化する方法としては、例えば、火焔法、吹き飛ばし法、遠心法（ロータリー法とも言う）等の通常の方法を用いることができる。グラスウールを製造する場合、繊維化する方法として、遠心法が好ましく用いられる。無機繊維にバインダー組成物を付着させる方法としては、例えば、無機繊維に対し、スプレー装置等により、霧状のバインダー組成物を吹き付ける方法を用いることができる。
【００５４】
バインダー組成物を無機繊維に付着させながら、バインダー組成物が付着した無機繊維を堆積させることによって、ウール状の中間繊維基材を形成させることができる。堆積した無機繊維同士が徐々に絡み合い、ウール状の形態をとる。無機繊維にバインダー組成物を付着させる時期は、無機繊維が形成された後であればいつでもよいが、中間繊維基材の内部におけるバインダー組成物の付着が容易であることから、形成された直後の無機繊維にバインダー組成物を付着させ、その後、ウール状の中間繊維基材を形成させることが好ましい。
【００５５】
中間繊維基材を加熱することにより、無機繊維に付着したバインダー組成物が加熱硬化することでバインダーが形成されて、無機繊維と無機繊維に付着したバインダーとを含むミネラルウールが得られる。中間繊維基材を加熱する方法は、特に制限されない。例えば、所定の加熱温度に設定された１つ又は複数の加熱ゾーンを通過させることにより、中間繊維基材を加熱することができる。複数の加熱ゾーンは中間繊維基材の搬送方向に沿って直列的に設置されていてもよい。加熱温度は、バインダー組成物から水性溶媒を除去するように設定すればよく、例えば平均加熱温度が２００℃以上であってもよく、２００℃以上２５０℃以下、又は２１０℃以上２４０℃以下であることが好ましい。平均加熱温度が、これら範囲内であることで、ミネラルウールにおける未乾燥部分の発生（水の残留）を防止又は抑制することができ、結果としてミネラルウールの復元性が確保される。
【００５６】
それぞれ所定の加熱温度に設定可能なｎ個の加熱ゾーンを通過させることによって中間繊維基材を加熱する場合、平均加熱温度Ｔａｖｅは、下記式（１）によって算出される値である。式（１）において、Ｌｉは各加熱ゾーン内で中間繊維基材が搬送される距離を示し、Ｔｉは各加熱ゾーンの設定温度を示す。ｉは加熱ゾーンの数を示し、これは１以上の整数である。
【数１】
2020059955.tif 000002
【００５７】
中間繊維基材の加熱時間は、バインダー組成物が付着した無機繊維の密度、厚さにより、適宜調整される。加熱時間は、例えば、３０秒〜１０分、又は、２分〜１０分であってよい。
【００５８】
加熱工程後の中間繊維基材、すなわちミネラルウールは、必要により例えばマット状に成形され、さらに所望の幅、長さに切断してもよい。
【００５９】
ミネラルウールは、そのままの形態で用いてもよく、また、ミネラルウールの表面を表皮材で被覆して、ミネラルウール及び表皮材を有するパネル等の部材を作製してもよい。表皮材としては、特に制限されないが、例えば、紙（特に耐熱紙、例えば、ガラスペーパー）、合成樹脂フィルム、金属箔フィルム、不織布（例えば、ガラスチョップドストランドマット）、織布（例えば、ガラス繊維織物）又はこれらを組み合わせたものを用いることができる。
【００６０】
本実施形態に係るミネラルウールは、例えば、断熱・吸音機能を持つ素材として好適に用いることができる。とりわけ、本実施形態に係るミネラルウールは、建築材料用断熱材（特に、壁内や天井内といった建築材料内部に配置される断熱材）として特に好適に用いることができる。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００６２】
＜バインダーが付着したグラスウールの製造＞
実施例１
（Ａ）重合度が３００（数平均分子量１３２００）で、ケン化度が８８％であるポリビニルアルコール樹脂（日本酢ビ・ポバール社製「ＪＬ−０５Ｅ」；水溶液）９２．５質量部（固形分換算）、（Ｂ）架橋剤である、マレイン酸を単量体単位として含むマレイン酸系共重合体（五協産業社製「ガントレンツＡＮ−１１９」；水溶液）７．５質量部（固形分換算）、（Ｃ）尿素１０．０質量部（固形分換算）、（Ｄ）防塵剤である重質オイルエマルション（出光興産社製の「ダフニープロソルブルＰＦ」）１５．０質量部（固形分換算）、及び、（Ｅ）シランカップリング剤であるγ−アミノプロピルトリエトキシシラン０．５質量部（固形分換算）を混合及び撹拌し、得られた混合液の固形分濃度が４．０質量％になるように水で調整し、バインダー組成物を得た。ここでの「固形分」は、水性溶媒を揮発させて乾燥した後に残存する固体成分の量（水性溶媒以外の成分の含有量）である。
【００６３】
熱溶融した原料ガラスを繊維化装置に導入し、遠心法により、熱溶融した原料ガラスを繊維状に噴出させることで、ガラス繊維を形成した。形成されたガラス繊維が空冷される際に、得られたバインダー組成物を霧状にして吹きつけることで、バインダー組成物をガラス繊維に付着させた。バインダー組成物が付着したガラス繊維を堆積させて、ウール状の中間繊維基材を形成させた。
【００６４】
得られた中間繊維基材を、加熱温度２２０℃、加熱時間３分間の条件で乾燥した。これにより、バインダーが付着したガラス繊維を含むマット状の実施例１のグラスウールを得た。なお、加熱処理によって、架橋剤であるマレイン酸系共重合体によって架橋されたポリビニルアルコール樹脂が生成され、一方で、バインダー組成物中の尿素の一部が揮発して、実施例１のバインダーが形成された。
【００６５】
得られた実施例１のグラスウールにおいて、バインダーの付着量が、グラスウール１００質量部に対して、３．０質量部、尿素の含有量が、バインダーの質量に対して、４．５質量％であった。
【００６６】
実施例２
（Ｃ）尿素の量を２０. ０質量部に変更したこと以外は、実施例１と同様にして実施例２のグラスウールを得た。得られた実施例２のグラスウールにおいて、バインダーの付着量が、グラスウール１００質量部に対して、３．１質量部、尿素の含有量が、バインダーの質量に対して、１３．３質量％であった。
【００６７】
実施例３
（Ｃ）尿素の量を１５．０質量部に変更し、乾燥温度を２４０℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例３のグラスウールを得た。得られた実施例３のグラスウールにおいて、バインダーの付着量が、グラスウール１００質量部に対して、２．８質量部、尿素の含有量が、バインダーの質量に対して、０．５質量％であった。
【００６８】
実施例４
（Ｃ）尿素の量を５０．０質量部に変更したこと以外は、実施例１と同様にして実施例４のグラスウールを得た。得られた実施例４のグラスウールにおいて、バインダーの付着量がグラスウール１００質量部に対して、３．３質量部、尿素の含有量が、バインダーの質量に対して、２８．１質量％であった。
【００６９】
実施例５
（Ｃ）尿素の量を１００．０質量部に変更したこと以外は、実施例１と同様にして実施例５のグラスウールを得た。得られた実施例５のグラスウールにおいて、バインダー付着量は３．４質量％、尿素の含有量が、バインダーの質量に対して、４３．７質量％であった。
【００７０】
実施例６
脱イオン水中で、メタクリル酸を、重合開始剤として過硫酸カリウムを用いてラジカル重合させることによりポリメタクリル酸水溶液を調整した。次いで、特許第３９５０９９６号公報の段落００４０に記載の調製方法にしたがって、亜鉛含有アンモニア水溶液を調製した。この亜鉛含有アンモニア水溶液を、金属イオン（Ｚｎ２＋）の含有量が、ポリメタクリル酸が有するカルボキシル基の総量に対して、０．４化学当量となるように、ポリメタクリル酸水溶液に添加し、亜鉛含有ポリメタクリル酸水溶液を得た。この亜鉛含有ポリメタクリル酸水溶液の粘度は、２５℃において、２４ｍＰａ・ｓであった。亜鉛含有ポリメタクリル酸水溶液の粘度は、ＪＩＳ  Ｋ６８３３−１：２００８に準拠して、Ｂ型粘度計を用いて測定した。
【００７１】
次いで、（Ａ−２）亜鉛含有ポリメタクリル酸１００質量部（固形分換算）、（Ｃ）尿素４０．０質量部（固形分換算）、（Ｄ）防塵剤である重質オイルエマルション（出光興産社製の「ダフニープロソルブルＰＦ」）１５．０質量部（固形分換算）、及び、（Ｅ）シランカップリング剤であるγ−アミノプロピルトリエトキシシラン０．５質量部（固形分換算）を混合及び撹拌し、得られた混合液の固形分濃度が４．０質量％になるように水で調整し、バインダー組成物を得た。
【００７２】
このバインダー組成物を用いたこと以外は、実施例２と同様にして、実施例６のグラスウールを得た。実施例６のグラスウールにおいて、バインダーの付着量が、グラスウール１００質量部に対して、３．５質量部、尿素の含有量が、バインダーの質量に対して、１８．５質量％であった。なお、加熱処理によって、亜鉛イオンによって架橋されたポリメタクリル樹脂が生成された。
【００７３】
比較例１
（Ｃ）尿素の量を１．０質量部に変更したこと以外は、実施例３と同様にして比較例１のグラスウールを得た。得られた比較例１のグラスウールにおいて、バインダーの付着量は、グラスウール１００質量部に対して、２．９質量部、尿素の含有量は、バインダーの質量に対して、０．０質量％（ＨＰＬＣで検出不可）であった。
【００７４】
比較例２
（Ｃ）尿素の量を１．０質量部に変更したこと以外は、実施例６と同様にして比較例２のグラスウールを得た。得られた比較例２のグラスウールにおいて、バインダーの付着量は、グラスウール１００質量部に対して、３．０質量部、尿素の含有量は、バインダーの質量に対して、０．０質量％（ＨＰＬＣで検出不可）であった。
【００７５】
参考例１
（Ａ）ポリビニルアルコール樹脂及び（Ｂ）架橋剤に代えて、フェノール樹脂（群栄化学社製）１００質量部を用いたこと以外は、比較例１と同様にして参考例１のグラスウールを得た。得られた参考例１のグラスウールにおいて、バインダーの付着量がグラスウール１００質量部に対して、２．７質量部、尿素の含有量がバインダーの質量に対して、０．０質量％（ＨＰＬＣで検出不可）であった。
【００７６】
参考例２
（Ａ）ポリビニルアルコール樹脂及び（Ｂ）架橋剤に代えて、フェノール樹脂（群栄化学社製）１００質量部を用いたこと以外は、実施例２と同様にして参考例１のグラスウールを得た。得られた参考例１のグラスウールにおいて、バインダーの付着量がグラスウール１００質量部に対して、２．９質量部、尿素の含有量がバインダーの質量に対して、４．８質量％であった。なお、バインダー組成物中の尿素の一部は、フェノール樹脂中のホルムアルデヒドと反応しており、このような尿素は、後述の尿素の含有量の測定方法では測定されない。
【００７７】
（繊維径、密度、幅、長さ、厚さ及び熱性能λ）
ミネラルウールの密度、幅、長さ、厚さ及び熱性能λをＪＩＳ  Ａ  ９５２１：２０１４に準拠して測定したところ、実施例１〜６及び比較例１〜２のミネラルウールは、密度が１０ｋｇ／ｍ３、幅が４３０ｍｍ、長さが２３５０ｍｍ、厚さが１００ｍｍ、熱性能λが０．０４４６Ｗ／ｍ・Ｋであった。ここでの密度は、空隙体積を含む体積を基準とする見かけの密度である。
【００７８】
（バインダーの付着量の測定）
まず、バインダーの付着したグラスウールの重量（焼却前重量）を測定し、次いで、空気雰囲気下、５００℃の条件で６０分間加熱して、バインダーを焼却した。残ったグラスウールの重量（焼却後重量）を測定し、下記式によりバインダーの付着量を算出した。
バインダーの付着量＝（焼却前重量−焼却後重量）／焼却前重量×１００
【００７９】
（尿素の含有量の測定）
まず、尿素標準品０．２１４４ｇを秤量し、メスフラスコ中で超純水１００ｍｌに溶解し、次いで、超純水で１０倍希釈して、標準液１を調製した。次いで、標準液１を、それぞれ超純水で、２倍希釈、１０倍希釈、２０倍希釈、５０倍希釈又は１００倍希釈して、標準液２〜６を調整した。得られた標準液１〜６に対して、ＨＰＬＣ（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ  ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ製  ＵｌｔｉＭａｔｅ３０００型）測定を実施し、尿素濃度に関する検量線を作成した。
【００８０】
次いで、ビーカー中に、バインダーが付着したグラスウール試料７ｇ及び超純水５００ｍｌを加え、３０分間、超音波（４０ｋＨｚ）分散を行った。次いで、スパーテルを用いて、ビーカーをよく撹拌した。次いで、ビーカー中の溶液を０．４５μｍのフィルターにて濾過し、試料溶液を得た。次いで、得られた試料溶液について、検量線を作成した際と同条件でＨＰＬＣ（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ  ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ製  ＵｌｔｉＭａｔｅ３０００型）測定を実施し、測定結果及び検量線より、尿素の含有量（単位：質量％）を求め、下記式から算出した。なお、試料溶液中の尿素の含有量が極めて低く、検量線により定量困難な場合には、ロータリーエバポレーターで試料溶液を蒸留し、１０倍まで濃縮して、試料溶液を再調整し、再度、尿素の含有量測定を行った。
尿素の含有量＝（（検量線により求まる尿素の含有量／１００×試料溶液量（単位：ｇ））／（グラスウール試料の重量（７ｇ）×バインダーの付着量／１００））×１００
【００８１】
（グラスウールの加工性評価）
加工性（切断性）の評価は、連続的に製造されたグラスウールを、スリッター（直径４０５ｍｍの円盤の縁についた刃（チップソー）でグラスウールを切断する設備）を用いて１０時間連続で切断することにより実施した。スリッターは、切断幅が４３０ｍｍ（グラスウール製品の規定の切断幅）となるように配置した。
【００８２】
加工性の評価では、グラスウールの連続的な切断が不可能であった場合に「×」、グラスウールの下面に間欠的に切れ残り（グラスウール製品の規定の切断幅４３０ｍｍを超える部分）が生じるが、グラスウールの連続的な切断を１０時間にわたって実施できた場合に「〇」、グラスウールの連続的な切断を１０時間にわたってきれいに（切れ残りが生じずに）実施できた場合に「◎」として評価した。
【００８３】
（乾燥工程の作業性評価）
中間繊維基材を乾燥させる工程において、作業者５人中３人以上がアンモニア臭を感じた場合に「×」、作業者５人中１又は２人がアンモニア臭を感じた場合に「〇」、作業者５人中０人がアンモニア臭を感じた場合に「◎」と評価した。なお、アンモニア臭は、乾燥機内で尿素が加熱され分解して生成されたアンモニア、又は、バインダーに含まれるアンモニア水溶液に起因するものである。
【００８４】
フェノール樹脂を用いた場合には、尿素の有無によらず、加工性は良好なものであった（参考例１〜２）。これに対し、バインダーの成分として、ポリビニルアルコール樹脂及び亜鉛含有ポリメタクリル酸（メタクリル樹脂）を用いた場合には、加工性に改善の余地があった（比較例１〜２と参考例１〜２との対比）。
【００８５】
表１に示すとおり、ポリビニルアルコール樹脂又は亜鉛含有ポリメタクリル酸（メタクリル樹脂）と、尿素とを含有し、尿素の含有量がバインダーの質量に対して、０．３〜５０．０質量％である場合には、加工性が優れたものとなることが示された。
【００８６】
【表１】
2020059955.tif 000003