(57)【要約】【課題】  従来品に比べ環境負荷が小さく、安全衛生面に優れた成形体を具体化させることを課題とした。【解決手段】  環境負荷の小さい強化材料を選択して用い、結合材組成物にショ糖と金属リン酸塩、さらには石灰粉末を添加した全く新しい結合材を開発して使用することで得られた成形体は、アスベスト公害、シックハウス病、発癌性などの問題の少ない材料として、安価に提供し得るものである。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合材がショ糖と金属リン酸塩からなる組成物であってショ糖８０〜９５重量％、金属リン酸塩５〜２０重量％（いずれも固形分換算値）の組成比率を有した結合材組成物（Ｉ）で強化材料を結着させたことを特長とする成形体。
【請求項２】
結合材組成物中の金属リン酸塩（固形分換算値）に対して３〜１５重量％の石灰粉末を添加した結合材組成物（ＩＩ）で強化材料を結着させたことを特長とする成形体。
【請求項３】
強化材料に結合材組成物（ＩおよびＩＩ）を付着させプリプレグを作製する工程。プリプレグを乾燥させて成形基材を作製する工程。成形基材を１５０℃以上の温度で加熱加圧成形して作製する請求項１〜２記載の成形体。
【請求項４】
強化材料は環境負荷の小さい無機質繊維または有機質繊維であって、無機質繊維としてガラス繊維、ロックウールなどの鉱物繊維を用い、有機質繊維は、紙、綿布などである請求項１〜３記載の成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、環境負荷が小さく機械的強度、断熱性に優れた成形品であって保温材や断熱材ならびに一般の構造材として利用できる。
【背景技術】
【０００２】  従来から、断熱材や保温材としては日本ロックウール株式会社の製品カタログ（例えば、非特許文献１参照）で記載のようにロックウール（無機繊維）を単独、または熱硬化性樹脂（フェノール樹脂が使用されている。）で固め板状または円筒状にした人造鉱物繊維成形体がボイラーや空調関係の断熱材や保温材として産業界で利用されているのをはじめ一般住宅の天井材や内壁材としても用いられ断熱、吸音効果などを発揮している。その他フェノール樹脂をバインダーとした成形体は紙、布、ガラス繊維などを強化材として用い、電気絶縁材料や一般の構造材料として市販されている。
【非特許文献１】「日本ロックウール（株）総合カタログ０３．０３．３Ｎ」
【０００３】  また特許（例えば特許文献１参照）で記載のようにアスベスト繊維（無機質繊維）をホウ酸塩で固めた成形体は耐熱性や耐アーク性が必要な消弧材料や断熱材料として利用されている。しかしアスベスト繊維は環境や安全衛生面で特定化学物質に指定されてからは使用が限定されている。
【特許文献１】「特許文献  特公昭５４−７３５９号」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  これら従来の成形体には強化材料にアスベストのような特定化学物質や結合材としてフェノール樹脂が使用されている。アスベストは環境衛生面の認識が高まり使用が限定されてきた。一方フェノール樹脂はホルムアルデヒド成分が含有されていて、シックハウス病を引き起こす原因とされている。またつい最近では発癌性物質であるとの情報もあり、環境負荷の面で話題になりはじめた。フェノール樹脂を合成する場合にホルムアルデヒドが多量に原料として使用されている関係上、樹脂中に遊離の形で存在している。ホルムアルデヒドを除去するために成形体製造時に排気ガスを燃焼させる方法、アンモニアや光触媒による吸収・分解などによる除去が行われている。さらには製品ごとにホルムアルデヒドの放散区分を設け、用途により使い分けをしている。（例えば、非特許文献２参照）
【非特許文献２】「日本規格協会  ＪＩＳＡ９５２１  住宅用人造鉱物繊維断熱材成形品  平成１５年３月２０日改正」
【０００５】  しかしながらフェノール樹脂製造時、あるいはそれを用いた成形体の製造時などに発生するホルムアルデヒドを完全に除外することは不可能に近く、前記環境負荷の点で大きな課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  この発明は、環境負荷の小さい強化材料を選択し、それを結着させる結合材に全く新しいショ糖を主成分としたものを開発して用い、安全衛生面に優れた成形体を得ることにより従来品の課題である環境負荷へ影響を軽減しようとするものである。【０００７】  請求項１にかかわる発明は、環境負荷の著しく小さいショ糖を主成分とした結合材を開発して用いた。ショ糖は１８５℃の融点をもち、２３０℃以上で熱硬化性を呈する。しかし高い成形温度が必要なため、製造設備が高価となり、成形体が高価となり好ましくない。そのため、ショ糖の硬化温度を低下させる必要が生じ、鋭意検討を試みた結果、ショ糖に金属リン酸塩を添加した結合材組成物（Ｉ）を見出すことにより、硬化温度を著しく低下させ、低い成形温度でも強固な結合効果を発揮することを確認した。したがって成形体を作製する際の成形温度を低下させることが可能となり製造コストが安価な環境負荷の小さい成形体の製造が容易となった。しかもショ糖単独の場合に比べ成形体の耐熱性も向上する効果も現れた。結合材組成物（Ｉ）はショ糖８０〜９５重量％、金属リン酸塩５〜２０重量％の範囲の組成比率（いずれも固形分換算値）である。【０００８】  請求項２にかかわる発明は強化材料の選択幅を拡大するため、すなわち酸に弱い例えばロックウールなどの強化材料にも対応するために結合材組成物（Ｉ）にさらに石灰粉末を添加せしめ中和した結合材組成物（ＩＩ）を見出した。石灰粉末はバインダー組成物中の金属リン酸塩（固形分換算値）に対して３．０〜１５％の重量比率で添加した組成にすることにより、酸などに弱い強化材料を変質させることなく使用可能にした。【０００９】  請求項３にかかわる発明は成形体の製法について説明したものである。強化材料に結合材組成物（ＩまたはＩＩ）の水溶液を塗布しプリプレグを作製する。プリプレグを乾燥して成形基材を作製する。つぎに成形基材を所望の厚さになるように重ね合せたものを加熱加圧成形して成形体を作製する。加熱温度は１５０℃以上で行う。【００１０】  請求項４にかかわる発明は、この発明に用いる強化材料について説明したものである。強化材料としてはまず環境負荷の小さい材料であることが第１条件である。無機質繊維としては機械的強度に優れ比較的安価なガラス繊維、土壌改良材として使用されるロックウールなどが適している。有機質繊維としては紙、綿布などが生分解性を有している点で環境負荷が小さいため、この発明の強化材料として好適である。【００１１】  さらにこの発明を詳細に説明する。まず請求項１のバインダー組成物（１）のショ糖と金属リン酸塩の組成比率は、ショ糖８０〜９５重量％、金属リン酸塩５〜２０重量％の範囲が望ましい。ショ糖８０重量％未満（金属リン酸塩２０重量％を越える）の場合、結合力がショ糖に支配されるため結合力が低下する。一方ショ糖が９５重量％を越える（金属リン酸塩５％未満）と、ショ糖単独の硬化温度に近づいていき２３０℃以上の加熱温度が必要となり、製造経費が高くなり好ましくない。（金属リン酸塩の添加による低温硬化の効果が小さくなる。）【００１２】  この発明で用いる金属リン酸塩としては、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムなどの金���を含む第１金属リン酸塩が適し、中でも価格の安価な第１リン酸アルミニウムが使用し易い。【００１３】  さらにこの発明では結合材組成物（ＩＩ）も開発して用いた。このものは、結合材組成物（Ｉ）の含有金属リン酸塩（固形分換算値）に対して、石灰粉末を３〜１５重量％添加した組成である。結合材組成物（Ｉ）は金属リン酸塩を含有しているため、その水溶液は酸性を示す。そのためロックウールなどの強化材料は酸に弱いため、極端な場合には繊維を破壊する場合が起こり得る。したがって強化材料によって使い分ける必要があり結合材組成物（ＩＩ）を開発した。含有金属リン酸塩に対して石灰粉末３％未満の場合には結合材組成物（Ｉ）の酸性に近づき、酸に弱いロックウールなどには適さない。一方石灰粉末が１５重量％を越える場合には、未反応な石灰が沈殿物として存在し、添加した効果が発揮されない。結合材組成物（ＩＩ）を使用することにより、強化材料の選択幅を拡大でき、ロックウールに対しても異常なく使用できる。【００１４】  結合材組成物（ＩおよびＩＩ）は５０％濃度の水溶液として使用した。５０％濃度を越えると粘性が高くなり、強化材料に塗布し難くなる。ガラス繊維（ガラスペーパ）を強化材料として選択した場合には５０％濃度をそのまま使用することができる。またロックウールなどの強化材料の場合には５〜１０％濃度に希釈してスプレーなどで吹き付けることで空気層の多い軽量な成形体にすることが可能で断熱材や保温材として利用し易い。【００１５】  強化材料に結合材を付着させてプリプレグを作製した後、８０〜１１０℃で乾燥させ成形基材とする。つぎに成形基材を所望の厚さになるように積み重ね、熱盤間に挿入し、加熱加圧成形して成形体を作製する。ロックウールなどは金型に充填して加熱加圧成形する。成形温度は１５０〜２００℃で行い、加圧力は成形体の用途に応じて適正加圧力を求める。例えば強化材料にガラス繊維や綿布を用いて高強度品を得たい場合には５０〜１００ｋｇ／ｃｍ２と比較的高圧の加圧力が必要である。一方ロックウールなどの成形体は空気層を多く含ませ、断熱、保温効果を発揮させる必要がある用途であるため、１０ｇ〜１ｋｇ／ｃｍ２と低圧で成形する。
【発明の効果】
【００１６】  この発明では環境負荷の小さい成形体を得て断熱材や保温材に適用するため、環境負荷の小さい強化材料を選択して用いた。従来の熱硬化性樹脂（フェノール樹脂）に代えてショ糖と金属リン酸塩からなる結合材組成物（Ｉ）、さらに石灰粉末を組み合わせた結合材組成物（ＩＩ）を開発して用いた。その結果、取扱い上安全で環境負荷の小さい成形体を得ることに成功し、アスベスト公害の除去、シックハウス病の解消、発癌性物質の除去などに効果が期待できる製品を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  強化材料として取扱い上安全で環境負荷の小さい、綿布、紙、ガラス繊維、ロックウールなどを選択した。またバインダーとしてシックハウス病、発癌性などの危惧のあるホルムアルデヒドを含まない新しい結合材としてショ糖と金属リン酸塩、さらには石灰粉末を添加した結合材組成物で結合させた成形体にしたことが最良の形態である。【００１８】  この成形体を断熱材や保温材、さらには栽培床として利用することにより、環境破壊の起こさない安全性に優れた材料を低価格で提供しようとするものである。【００１９】  つぎに本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００２０】実施例１
ショ糖（台糖（株）、白糖）と金属リン酸塩（多木化学（株）、５０％第１リン酸アルミニウム水溶液）を原料として用いた。まずショ糖５０％水溶液を１３．５ｋｇ作製した。（ショ糖粉末６７５０ｇを水６７５０ｇに溶解させた。）つぎに第１リン酸アルミニウム５０％水溶液１５００ｇを添加して溶解させた。この結合材組成物（Ｉ）は固形分換算値で、ショ糖９０重量％、金属リン酸塩１０重量％である。【００２１】  強化材料としてガラスペーパ（オリベスト（株）グラベスト７５Ｅ）を縦および横とも８００ｍｍの大きさに裁断したもの（４８ｇ枚）を３０枚準備した。【００２２】  つぎに結合材組成物（Ｉ）の５０％水溶液を４８０ｇ枚の比率で塗布してプリプレグを作製した。プリプレグを８０〜１１０℃の熱風循環式乾燥機で乾燥させ、成形基材を作製した。成形基材３０枚を重ね、その上下にアルミ箔を離型用に配し、さらに厚さ５ｍｍのステンレス板で挟み、１６０℃の熱盤間に挿入した。直ちに加圧力６０ｋｇ／ｃｍ２を加え３０分間成形した。つぎに熱盤の電源を切り、水冷で熱盤を冷却し、８０℃以下になって除圧し、プレスから成形体を取り出した。成形体の色調は黒色であった。【００２３】  成形体から試験片を採取し、比重、吸水率、曲げ強さを測定した。比重は原厚さで幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍの形状品を試験片として用い重量と寸法から算出した。曲げ強さはＪＩＳＫ６９１１に準じて測定した。熱伝導率は非定常熱線法で測定した。【００２４】  表１に結合材組成物、結合材濃度、強化材種類を記載し、表２に成形条件と測定結果を示す。
実施例２
ショ糖および金属リン酸塩とも実施例１と同じものを使用した。ショ糖５０％水溶液を１４．２５ｋｇ（ショ糖７１２５ｇ、水７１２５ｇ）を作製した。つぎに金属リン酸塩として第１リン酸アルミニウム５０％水溶液７５０ｇを添加して溶解させ、１５ｋｇの結合材組成物（Ｉ）を作製した。この結合材組成物（Ｉ）は固形分換算値でショ糖９５重量％、金属リン酸塩５重量％である。【００２５】  以下実施例１と同様にしてプリプレグ、成形基材を作製した。さらに実施例１と同様にして成形体を作製した。ただし熱盤温度は１８０℃でおこなった。成形体の色調は黒色であった。【００２６】  表１に結合材組成物、結合材濃度、強化材種類を記載し、表２に成形条件と測定結果を示す。
実施例３
ショ糖および金属リン酸塩とも実施例１と同じものを使用した。ショ糖５０％水溶液を１２ｋｇ（ショ糖６０００ｇ、水６０００ｇ）を作製した。つぎに金属リン酸塩として第１リン酸アルミニウム５０％水溶液３０００ｇを添加して溶解させ、１５ｋｇの結合材組成物（Ｉ）を作製した。この結合材組成物は固形分換算値でショ糖８０重量％、金属リン酸塩２０重量％である。【００２７】  以下実施例１と同様にしてプリプレグ、成形基材を作製した。さらに実施例１と同様にして成形体を作製した。ただし熱盤温度は１５０℃でおこなった。成形体の色調は黒色であった。【００２８】  表１に結合材組成物、結合材濃度、強化材種類を記載し、表２に成形条件と測定結果を示す
実施例４
ショ糖および金属リン酸塩とも実施例１と同じものを使用した。ショ糖５０％水溶液を１３．５ｋｇ（ショ糖６７５０ｇ、水６７５０ｇ）を作製した。つぎに金属リン酸塩として第１リン酸アルミニウム５０％水溶液１５００ｇを添加して溶解させ、１５ｋｇの結合材組成物（Ｉ）を作製した。この結合材組成物は固形分換算値でショ糖９０重量％、金属リン酸塩１０重量％である。つぎに結合材組成物（Ｉ）１５ｋｇに石灰粉末（近江鉱業（株）、アルカリ含有率６０％）１５０ｇを添加し攪拌混合した。（石灰粉末の添加量は金属リン酸塩（固形換算値）に対して２０重量％である。）その後１２時間以上静置したのち、沈殿物をろ過して除外し、結合材組成物（ＩＩ）を作製して用いた。【００２９】  以下実施例１と同様にしてプリプレグおよび成形基材を作製して成形体を作製した。ただし熱盤温度は２００℃でおこなった。成形体の色調は黒色であった。【００３０】  表１に結合材組成物、結合材濃度、強化材種類を記載し、表２に成形条件と測定結果を示す。
実施例５
実施例４の結合材組成物（ＩＩ）を１０％濃度に希釈して用いた。強化材料としてロックウール（新日化ロックウール（株）、充填綿）を用い、金型として幅１５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、高さ１２０ｍｍで厚さ１０ｍｍの上下押型を用いた。ロックウール５３５ｇを採取し、布製シートに薄く広げ、スプレーで１０％水溶液を塗布した。塗布後の全重量は１４７１ｇで塗布量はロックウール１重量部に対して１．７５重量部であった。【００３１】  その状態で自然乾燥を行い、さらに８０〜１１０℃の熱風循環式乾燥機で乾燥させたのち金型に充填し熱盤温度２００℃、加圧力０．５ｋｇ  ｃｍ２で３０分間成形して厚さ１００ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの成形体を作製した。色調は黒灰色であった。【００３２】  表１に結合材組成物、結合材濃度、強化材種類を記載し、表２に成形条件と測定結果を示す。ただし曲げ強さは測定しなかった。
実施例６
ショ糖、金属リン酸塩とも実施例１と同じものを使用した。つぎに実施例４と結合材組成物（Ｉ）、すなわち固形分換算値でショ糖９０重量％、金属リン酸塩１０重量％を１５ｋｇ作製した。これに石灰粉末（実施例４と同じ）２２．５ｇを添加し攪拌混合した。石灰粉末の添加量は金属リン酸塩（固形分換算値）に対して３重量％になる。【００３３】  以下実施例４と同様にして結合材組成物（ＩＩ）を作製した。結合材組成物（ＩＩ）を５％濃度に希釈して用いた。強化材料としてロックウール（実施例４と同じ）を用い、以下実施例４と同様にして成形体を作製した。なお塗布後の全重量は１５００ｇで塗布量はロックウール１重量部に対して１．８０重量部であった。【００３４】  表１に結合材組成物、結合材濃度、強化材種類を記載し、表２に成形条件と測定結果を示す。ただし曲げ強さは測定しなかった。
実施例７
結合材組成物（Ｉ）として実施例１と同じものを作製して用いた。強化材料として市販されている晒し布（（株）リーダプロダクト、３３０ｍｍ幅、長さ１０ｍ、綿１００％）を購入して使用した。幅は原幅で長さ１ｍに裁断して使用した。１枚の重量は４１ｇである。強化材料１枚に結合材組成物（Ｉ）を８２ｇ付着させプリプレグを作製した。次ぎに８０〜１１０℃の熱風循環式乾燥機で乾燥させ成形基材を作製した。【００３５】  成形基材を６７枚重ね、さらに上下に厚さ１２ミクロンのアルミ箔を離型用に用い、１６０℃の熱盤間に挿入して加圧した。加圧力は３０ｋｇｃｍ２とし、４０分間加熱加圧成形した。その後熱盤を水冷して８０℃以下にして除圧して成形体を取り出した。色調は黒色であった。【００３６】  表１に結合材組成物、結合材濃度、強化材種類を記載し、表２に成形条件と測定結果を示す。
実施例８
結合材組成物（Ｉ）として実施例１と同じものを作製し、濃度３０％に希釈したものを用いた。【００３７】  強化材料として紙（コクヨ、Ａ４用白ファイル）を用いた。厚さ０．５ｍｍ、幅３２２ｍｍ、長さ４６０ｍｍで１枚の重量は５２．６ｇである。３０％濃度の結合材組成物（Ｉ）を１０５ｇ付着させプリプレグを作製した。【００３８】  つぎに８０〜１１０℃の熱風循環式乾燥機で乾燥させて成形基材を作製した。成形基材を３２枚重ね、以下実施例７と同様にして成形体を作製した。ただし加圧力は１０ｋｇｃｍ２で行った。【００３９】  表１に結合材組成物、結合材濃度、強化材種類を記載し、表２に成形条件と測定結果を示す。
比較例１
結合材組成物としてショ糖のみで構成された５０％濃度のものを作製して用いた。以下実施例１と同様にして成形体を作製した。ただし加熱温度は２３０℃未満では硬化しないため２５０℃で行った。【００４０】  表１に結合材組成物、結合材濃度、強化材種類を記載し、表２に成形条件と測定結果を示す。
比較例２
結合材組成物（Ｉ）として実施例１と同じものを１０％に希釈して使用した。強化材料は実施例５と同じロックウールを使用した。以下実施例５と同様に成形体を作製した。【００４１】  表１に結合材組成物、結合材濃度、強化材種類を記載し、表２に成形条件と測定結果を示す。【００４２】
【表１】
2006037066.tif 000002
【００４３】
【表２】
2006037066.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４４】
【００４５】  本発明による成形体は、表１、表２の結果より明らかなように強化材料の選択により種々の特性を有するものが得られる。例えば機械的強度を必要とする場合にはガラス繊維が適し、断熱性、保温性にはロックウールが最適である。また紙や綿布は構成材料から生分解性を有する可能性があり、環境負荷が小さいことから、環境負荷の小さい構造材料として使用できるものである。