(57)【要約】【課題】建材用途として使用可能な強度を持った、機能性粒子を保持した機能性繊維ボードの製造方法と機能性繊維ボードを提供する。【解決手段】機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤を繊維マットに供給して加熱圧縮成形する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤を繊維マットに供給して加熱圧縮成形することを特徴とする機能性繊維ボードの製造方法。
【請求項２】
接着剤が液状接着剤であり、この液状接着剤を繊維マットに供給した後、機能性粒子を供給することを特徴とする請求項１に記載の機能性繊維ボードの製造方法。
【請求項３】
熱硬化性高分子剤を混合した液状接着剤を繊維マットに供給した後、機能性粒子を供給することを特徴とする請求項２に記載の機能性繊維ボードの製造方法。
【請求項４】
機能性粒子と熱硬化性高分子剤と接着剤の混合体を繊維マットに供給することを特徴とする請求項１に記載の機能性繊維ボードの製造方法。
【請求項５】
機能性粒子と熱硬化性高分子剤と接着剤の混合体が、機能性粒子の表面の少なくとも一部に液状接着剤を介して熱硬化性高分子を付着させたものであることを特徴とする請求項４に記載の機能性繊維ボードの製造方法。
【請求項６】
接着剤の接着性成分が、熱硬化性高分子剤の熱硬化性成分と同じであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の機能性繊維ボードの製造方法。
【請求項７】
機能性粒子が、多孔質粒子であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の機能性繊維ボードの製造方法。
【請求項８】
機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤を繊維マットに供給し、さらにその供給面に化粧シートを配置して加熱圧縮成形することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の機能性繊維ボードの製造方法。
【請求項９】
機能性粒子が接着剤および熱硬化性高分子剤の硬化物を介して繊維マットに一体化されていることを特徴とする機能性繊維ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性繊維ボードの製造方法と機能性繊維ボードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、珪藻土、シリカゲル、炭類の粉末、消臭や抗菌機能粉体等の機能性粒子を繊維マットに保持させ複層状態にてプレス成形して機能性繊維ボードを得ている。例えば、特許文献１では、機能性粒子を水溶性接着剤に配合し、これを繊維質材に水滴状として噴霧し付着させ、熱風を付着物に吹き付けて急速乾燥させることにより、繊維質材の通気性を失わせることなく機能性粒子の機能を十分に発揮できるようにしている。このようにして製造された機能性繊維ボードは、特にフィルターや緩衝材フェルト等として使用されている。
【０００３】
ところで、高気密住宅の普及等に伴い、建材用ボード等の建材用途として高性能な機能性繊維ボードに対する関心が高まっている。例えば、調湿や消臭、ＶＯＣ低減用途等である。建材用ボードは上述したフィルターや緩衝材フェルト等と比較して要求される強度レベルが高い。例えば、施工時や使用環境でのたわみ変形や衝撃に耐える層間接着強度等が要求される。したがって、建材用途として機能性繊維ボードを使用するためには、多量の機能性粒子を保持し、かつ、高い接着強度を併せ持つ基材が求められている。
【０００４】
しかしながら、従来より知られている、繊維マットに機能性粒子を保持させ加熱加圧成形したフェルトは、通気性が高く、機能発現に適している一方、建材用ボードに匹敵する強度を得ることは難しい。また、水溶性接着剤等で機能性粒子を完全に被覆して、機能性粒子と繊維、機能性粒子同士を強固に接着する方法も知られているが、この方法では機能性粒子による機能性の発現が阻害されてしまうという問題があった。そこで、接着剤固形分割合を小さく調整して機能性粒子の担持と機能性の発現を両立させることが考えられるが、建材用途としての層間剥離強度を確保することが難しい。また、建材用途としての加工性やコストを考慮した場合、植物系繊維を少なからず配合する必要があるが、機能として調湿や消臭機能が求められることから、焦げ臭の発生につながるような高い温度での乾燥や熱プレスはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９６５０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、建材用途として使用可能な強度を持った、機能性粒子を保持した機能性繊維ボードの製造方法と機能性繊維ボードを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
【０００８】
第１に、本発明の機能性繊維ボードの製造方法は、機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤を繊維マットに供給して加熱圧縮成形する。
【０００９】
第２に、上記第１の発明において、接着剤が液状接着剤であり、この液状接着剤を繊維マットに供給した後、機能性粒子を供給する。
【００１０】
第３に、上記第２の発明において、熱硬化性高分子剤を混合した液状接着剤を繊維マットに供給した後、機能性粒子を供給する。
【００１１】
第４に、上記第１の発明において、機能性粒子と熱硬化性高分子剤と接着剤の混合体を繊維マットに供給する。
【００１２】
第５に、上記第４の発明において、機能性粒子と熱硬化性高分子剤と接着剤の混合体が、機能性粒子の表面の少なくとも一部に液状接着剤を介して熱硬化性高分子を付着させたものである。
【００１３】
第６に、上記第１から第５のいずれかの発明において、接着剤の接着性成分が、熱硬化性高分子剤の熱硬化性成分と同じである。
【００１４】
第７に、上記第１から第６のいずれかの発明において、機能性粒子が、多孔質粒子である。
【００１５】
第８に、上記第１から第７のいずれかの発明において、機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤を繊維マットに供給し、さらにその供給面に化粧シートを配置して加熱圧縮成形する。
【００１６】
第９に、本発明の機能性繊維ボードは、機能性粒子が接着剤および熱硬化性高分子剤の硬化物を介して繊維マットに一体化されている。
【発明の効果】
【００１７】
上記第１の発明によれば、機能性粒子を保持し、建材用途として使用可能な優れた強度を有する機能性繊維ボードを得ることができる。
【００１８】
上記第２から第６の発明によれば、上記第１の発明の効果に加え、繊維マットに機能性粒子をより確実に保持させることができる。
【００１９】
上記第７の発明によれば、接着剤や熱硬化性高分子剤の溶媒である水やアルコール等が、接着性成分や熱硬化性成分よりも先んじて多孔質粒子である機能性粒子の微細孔を埋めて接着性成分や熱硬化性成分が微細孔に入り込むことを防ぎ、これによって機能性粒子を繊維マットに効果的に保持させることができる。また、より大きな比表面積が得られ、機能性粒子の機能をより効果的に発現させることができる。
【００２０】
上記第８の発明によれば、化粧パネルとして使用可能な機能性繊維ボードを得ることができる。
【００２１】
上記第９の発明によれば、建材用途として使用可能な優れた強度を有する、機能性粒子を保持した機能性繊維ボードが得られる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は前記のとおりの特徴をもつものであるが、以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２３】
本発明における機能性粒子とは、消臭または抗菌等の効果を発現させる物質であり、例えば、木炭、竹炭等の炭類、タルク、ゼオライト、珪藻土、シリカゲル、モンモリロナイト、セピオライト等の粘土鉱物、アルミナ、シリカ等の無機物、その他の消臭または抗菌の効果等のある触媒や天然素材等を挙げることができる。機能性粒子の形状としては、多孔質状、層状、鱗片状等、各種の形状であってもよいが、中でも、繊維マットに効果的に保持させることができ、より大きな表面積が得られる多孔質状であることが好ましい。機能性粒子の平均粒径としては、０．０１μｍ〜１ｍｍが好ましい。平均粒径が１ｍｍを超えると繊維マットの空隙を塞ぐ場合があるので好ましくない。後述する湿式方法により機能性粒子を繊維マットに供給する場合には、機能性粒子の液状接着剤への分散性を考慮すると平均粒径０．０１〜１００μｍのものを用いることが好ましく、乾式方法による場合には、取り扱い性を考慮すると１００μｍ〜１ｍｍのものを用いることが好ましい。
【００２４】
本発明における熱硬化性高分子剤とは、加熱圧縮成形時の温度で反応して硬化し、繊維マットに機能性粒子を固定させるためのものである。具体的には、有効成分として含有する熱硬化性成分が、機能性粒子と繊維マット間および機能性粒子同士を固定して機能性粒子を繊維マットに固定する。熱硬化性成分としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、またはポリエチレングリコールやブタジエン系ゴム等の１種または混合物を挙げることができ、熱硬化の温度範囲としては８０〜２００℃程度である。熱硬化性高分子剤を用いず、熱可塑性の成分のみで接着した場合、熱可塑性成分の溶融温度以下の温度まで加圧した状態で冷却する必要があり保形性が劣るが、熱硬化性高分子剤を用いた場合には、加熱加圧直後から形を維持しやすくなる。
【００２５】
本発明における接着剤は、熱硬化性高分子剤が反応しない低い温度で繊維に対して接着性を有するものであり、熱硬化性高分子剤を機能性粒子に付着させたり、機能性粒子を繊維マットに付着させたりするバインダーとしての役割をもち、その有効成分である接着性成分としては、酢酸ビニル、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、天然ゴムやラテックス等が挙げられる。小麦、ジャガイモ、トウモロコシ等を原料とした植物由来のデンプン系接着剤でもよい。接着剤は、繊維マットに接着剤を供給する温度で接着性が現れるものであってもよいし、その後の溶媒を除去する加熱時に接着性が現れるものでも良い。また、接着剤として、水のような比較的粘度の高い液体を単独で用いても良い。上記したような高分子系の接着剤を用いると、接着力が高く好ましい。また、熱硬化性高分子剤が、加熱圧縮成形する前に接着性を有するものであれば、接着性成分は熱硬化性高分子剤の熱硬化性成分と同じ成分であってもよく、この場合には、接着剤が熱硬化性高分子剤としても機能することになる。このような接着性成分が熱硬化性高分子剤の熱硬化性成分と同じ成分となる例としては、ある温度未満では熱可塑性を示し、その温度以上では熱硬化性を示す高分子材料や、熱硬化性高分子剤の硬化前の成分（モノマーや架橋剤等）が接着性を有するものが挙げられる。
【００２６】
本発明においては、より好適には上記接着剤を機能性粒子の表面に付着させることにより、その機能性粒子を繊維マットに供給した際には機能性粒子の表面に付着した接着剤がバインダーとなって熱硬化性高分子剤を機能性粒子に付着させたり、機能性粒子を繊維マットに付着させたりしている。このように機能性粒子の表面に付着させる接着剤としては液状の状態のものを使用することができ、例えば、溶媒として水を用いた水性接着剤やアルコールやＭＥＫ等の有機溶媒を用いた接着剤が使用される。水性接着剤としてはエマルジョン系を用いることが好ましい。エマルジョン系の水性接着剤は、機能性粒子の表面に接着剤を付着させた際に、接着性成分やそれに接着する熱硬化性高分子剤が物理的に互いに阻害し合って機能性粒子の表面全体が接着剤や熱硬化性高分子剤で覆われることを防止し、最終的に得られる機能性繊維ボードの機能性の低下を抑制することができる。なお、融点が低い接着剤の場合には、接着剤を加熱して液状の状態で使用するようにしてもよい。また、接着剤中にタルク、マイカ、シリカ、水酸化アルミニウム等のフィラーを混在させてもよい。このようなフィラーの混在によっても機能性粒子の表面全体が接着剤や熱硬化性高分子剤で覆われることを防止することができる。フィラーの粒子径としては、例えば、０．０１μｍ〜１ｍｍの範囲のものとすることができる。
【００２７】
本発明における繊維マットは、天然繊維が周知の方法でマット状に形成されており、必要に応じてニードルパンチにより繊維同士を絡ませてもよい。繊維マットに用いられる天然繊維は、例えば、ケナフ、亜麻、ラミー、大麻、ジュート等の麻類植物の靱皮から採取される繊維、マニラ麻やサイザル麻等の麻類植物の茎または端の筋から採取される繊維や木材繊維等を挙げることができる。これらは単独でも混合物でも使用可能である。また、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維等の合成繊維が天然繊維に混合されて用いられてもよい。合成繊維が混合されていると、熱溶着により固化されてより強固な機能性繊維ボードを得ることができる。
【００２８】
本発明は、上記の機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤を繊維マットに供給して加熱圧縮成形するものであり、繊維マットへの機能性粒子等の供給に際しては、例えば、機能性粒子と接着剤との混合体である、接着剤を表面に担持または付着させた機能性粒子を繊維マットに供給する。熱硬化性高分子剤は、前記混合体を繊維マットに供給する前に予め繊維マットに供給しておいたり、もしくは前記混合体を繊維マットに供給した後に供給する。前記混合体としての機能性粒子が繊維マットに供給されると、機能性粒子表面の接着剤により、機能性粒子が繊維マットに付着したり、熱硬化性高分子剤が機能性粒子に付着する。前記熱硬化性高分子剤は、機能性粒子の表面の接着剤を介して機能性粒子に担持または付着させておいてもよく、この場合には機能性粒子と熱硬化性高分子剤と接着剤の混合体として繊維マットに供給される。また、熱硬化性高分子剤を混合した液状接着剤を繊維マットに供給し、次いで機能性粒子を繊維マットに供給するようにしてもよいし、機能性粒子を繊維マットに供給した後、次いで接着剤と熱硬化性高分子剤を繊維マットに供給するようにしてもよい。また、熱硬化性高分子剤を繊維マットに供給し、次いで接着剤、機能性粒子を繊維マットに順次供給するようにしてもよい。
【００２９】
繊維マットに供給する機能性粒子、熱硬化性高分子剤、接着剤の各比率は、例えば、重量比で、熱硬化性高分子剤（固形分）／機能性粒子＝５〜４０％、接着剤（固形分）／機能性粒子＝３〜３０％とすることができる。また、機能性粒子は、繊維マットに対して５〜１５０ｇ／ｍ２の範囲で供給される。このように接着剤（固形分）の使用量は、機能性粒子の量に対して、比較的少ない量を用いる。これは、接着剤の主な役目は、加熱圧縮成形後の接着強度を担うものではなく、機能性粒子を繊維マットや熱硬化性高分子剤に付着させる、または機能性粒子に熱硬化性高分子剤を付着させるものであるため、機能性粒子の全表面を覆う必要はなく、比較的少ない量で構わない。
【００３０】
これら機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤の繊維マットへの供給は、繊維マットの表面側および裏面側の少なくともいずれか一方の面に供給することとし、繊維マットを複数枚積層してこれを加熱加圧成形することにより、繊維マットの層間に機能性粒子を保持した機能性繊維ボードを得ることができる。このような機能性繊維ボードは、機能性粒子が繊維マットに接着剤および熱硬化性高分子剤の硬化物を介して保持され、機能性粒子と繊維マットが一体化されている。具体的には、複数の繊維マットが積層した繊維マット間に多量の機能性粒子が接着剤および熱硬化性高分子剤の硬化物を介して保持されており、この機能性繊維ボードは、機能性粒子によるその機能性が損なわれることなく建材用途として使用可能な強度を有している。
【００３１】
また、本発明では、積層した繊維マットのうち最上位の繊維マットの表面側に機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤を供給し、その供給面に化粧シートを配置して加熱圧縮成形することにより、十分な接着性を有し、機能性を阻害しない化粧パネルを得ることができる。ここで、化粧シートとは、例えば、複層木材を薄くスライスした突き板化粧シートや適当な通気性をもつ化粧紙シートや化粧布シート等であり、機能性粒子の性能を遮断しないシートであれば特に限定されるものではない。
【００３２】
本発明において機能性粒子を繊維マットに供給する方法としては、大きくは湿式方法と乾式方法の２つの方法がある。
【００３３】
湿式方法は、液状接着剤に機能性粒子を攪拌分散させ、これを繊維マットにスプレー噴霧やロールコーター等の方法によって散布する方法である。散布した後は、液状接着剤中の溶媒を乾燥させる。熱硬化性高分子剤は、液状接着剤に機能性粒子とともに攪拌分散させていてもよいし、予め繊維マットに供給していてもよいし、機能性粒子を繊維マットに供給した後に続けて繊維マットに供給してもよい。上記したように、接着剤（固形分）の使用量は、比較的少ない量を用いるため、溶媒の乾燥を、皮膜を突き破るような高い温度で行なう必要がなく、１００℃未満の温風や常温通風により乾燥することができる。
【００３４】
乾式方法は、機能性粒子を乾燥状態で繊維マットに散布する方法である。例えば、機能性粒子を回転ロール内で流動させながら熱硬化性高分子剤の熱硬化性成分を含む接着剤をスプレー散布し、乾燥させたものを予め準備し、これを繊維マットに散布することができる。
【００３５】
湿式方法と乾式方法を比較すると、湿式方法の方が機能性粒子の飛散が少なく取り扱いが容易であるが、連続工程で加熱加圧成形まで実施する場合には取り扱い性において乾式方法と大きな差異は見られない。
【００３６】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００３７】
＜実施例１〜７、比較例１〜２＞
比重０．７、厚さ２．５ｍｍの機能性繊維ボードが得られるように、繊維マットを６枚積層し、５つの各層間に、表１に示す機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤を湿式方法または乾式方法により供給し、加熱圧縮成形した。成形は１５０℃（実施例７のみ１９０℃にて実施）、３分、２５ｋｇ／ｃｍ２圧の条件で加熱加圧プレスし、その後常温まで冷却した。得られた機能性繊維ボードについて、平面剥離強度と調湿性能を評価した。
【００３８】
繊維マット、機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤は下記のものを使用した。
・繊維マット：植物性繊維としてジュートを６割、その他の植物性繊維を１割、熱溶融繊維としてポリエステル繊維を３割の比率で混合した繊維を用い、開繊、マット化、ニードルパンチしたものを用いた。このポリエステル繊維としては、鞘部分の溶融温度が１１０℃の芯鞘構造のものを用いた。
・機能性粒子：Ｂ型シリカゲル
実施例１，２，比較例２では、平均粒径３０μｍのものを使用し、実施例３−７，比較例１では、平均粒径１５０μｍのものを使用した。散布量は、１００ｇ／ｍ２とした。
・熱硬化性高分子剤および接着剤
・熱硬化性高分子剤＋接着剤  Ａ（ＢＡＳＦ社製  Ａｃｒｏｕｄｕｒ  ９５８Ｄ）
熱硬化性高分子剤の熱硬化性成分：熱硬化性アクリル樹脂
接着剤の接着性成分：上記熱硬化性アクリル樹脂をコロイド分散させたエマルジョン液
（この接着剤は１３０℃未満では熱可塑性を示して接着性があり、１３０℃以上では熱硬化性を示す）
・熱硬化性高分子剤＋接着剤  Ｂ
熱硬化性高分子剤の熱硬化性成分：ポリエチレングリコール、ブタジエン系ゴム等の混合物
接着剤の接着性成分：上記混合物を分散させたラテックス系エマルジョン液
・加工澱粉接着液：加工澱粉を１０ｗｔ％溶かした水溶液
比較例２の接着剤は、酢酸ビニル接着剤を用い、熱硬化性高分子剤は用いなかった。
【００３９】
実施例１〜６の熱硬化性高分子剤は、その熱硬化性成分の固形分が機能性粒子に対して３０ｗｔ％に相当する量を用いた。また、比較例２は、実施例１〜４と同等の固形分となるように、酢酸ビニル接着剤の量を増量して用いた。
【００４０】
実施例１では、機能性粒子を分散させた熱硬化性高分子剤を含む接着剤Ａの液を繊維マットへスプレー散布することとし、実施例２では、機能性粒子を分散させた熱硬化性高分子剤を含む接着剤Ｂの液を繊維マットへスプレー散布することとし、共にその後、繊維マット表面温度６０℃の温風で乾燥させた（湿式方法）。
【００４１】
実施例３では、機能性粒子を回転ロール内で流動させながら熱硬化性高分子剤を含む接着剤Ａをスプレー散布し、実施例４では、機能性粒子を回転ロール内で流動させながら熱硬化性高分子剤を含む接着剤Ｂをスプレー散布し、共に次いで乾燥させたものを準備し、これを繊維マットに散布した（乾式方法）。
【００４２】
実施例５では、実施例１で使用した熱硬化性高分子剤を含む接着剤Ａの液を繊維マット表面にスプレー散布し、次いで機能性粒子を散布し、その後、繊維マット表面温度６０℃の温風で乾燥させた。
【００４３】
実施例６では、機能性粒子を繊維マット上へ散布した後、実施例１で使用した熱硬化性高分子剤を含む接着剤Ａの液をスプレー散布し、その後、繊維マット表面温度６０℃の温風で乾燥させた。
【００４４】
実施例７では、繊維マットの主成分である植物性繊維にフェノール樹脂液（熱硬化性高分子剤）を含浸乾燥させた繊維マット（繊維に対して固形分１０ｗｔ％相当のフェノール樹脂熱硬化性成分を添加した）を用い、この繊維マットに対し、加工澱粉を１０ｗｔ％溶かした水溶液をスプレー散布し、次いで機能性粒子を散布し、乾燥させた。
【００４５】
比較例１では、機能性粒子のみを散布し、比較例２では、機能性粒子を分散させた酢酸ビニル接着剤液を繊維マットへ散布した後、繊維マット表面温度６０℃の温風で乾燥させた（湿式方法）。
・平面剥離強度の評価
建材として一般的なＭＤＦ（Ｍｅｄｉｕｍ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｆｉｂｅｒｂｏａｒｄ）やハードボードのＪＩＳ規格である剥離強さ０．４ＭＰａ以上を合格「○」とし、それ以外は不合格「×」として評価した。
・調湿性能の評価
２５℃５０％ＲＨで恒量まで養生した後、吸湿（２５℃９０％２４ｈ）、放湿（２５℃５０％２４ｈ）した際の重量変化の平均値を指標とし、調湿性能があるといわれる一般のインシュレーションボード（９ｍｍ厚）性能と比較して１５％以上良い場合（調湿量で１４９．５ｇ／ｍ２／２４Ｈ以上）を「○」とし、それ以外を「×」として評価した。
以上の結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
2010120379.tif 000002
【００４７】
表１の結果より、機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤を繊維マットに供給して得られた実施例１〜７の機能性繊維ボードは、平面剥離強度および調湿性能が比較例１〜２の機能性繊維ボードと比較して優れていることが確認できた。また、実施例１〜７の機能性繊維ボードは、繊維マットの層間に熱硬化性高分子剤による接着層が形成されており、加熱加圧成形後の保形性が優れている。
＜実施例８＞
実施例２と同様に繊維マットを６枚積層し、５つの各層間に、機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤を供給することに加えて、最上位の繊維マットの表面側にも機能性粒子、熱硬化性高分子剤および接着剤を供給し、その供給面に化粧シートとして厚さ０．２ｍｍの突き板を配置し、これを加熱圧縮成形して機能性繊維ボードを作製した。
【００４８】
得られた機能性繊維ボードは、端部剥離等を生ずることなく化粧シートが接着され、調湿性能も２４０ｇ／ｍ２／２４Ｈであり良好な調湿性能を有することが確認できた。