(57)【要約】      （修正有）【課題】  無機繊維マットの端材や廃材を再生して、断熱材や吸音材として好適な無機繊維マットを製造する方法、および無機繊維マットの端材や廃材を再生した、断熱材や吸音材として好適な無機繊維マットを提供する。【解決手段】  有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱硬化性樹脂前駆体とともに湿式抄造した後、熱硬化性樹脂前駆体を熱硬化して、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱硬化性樹脂前駆体とともに湿式抄造した後、前記熱硬化性樹脂前駆体を熱硬化して、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることを特徴とする無機繊維マットの製造方法。
【請求項２】
有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱硬化性樹脂前駆体および熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造した後、前記熱硬化性樹脂前駆体を熱硬化し、かつ前記熱膨張性発泡剤を膨張させて、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることを特徴とする無機繊維マットの製造方法。
【請求項３】
有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、湿式抄造して無機繊維ウエブを作製した後、前記無機繊維ウエブに熱硬化性樹脂前駆体を塗布し、さらに前記熱硬化性樹脂前駆体を熱硬化して、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることを特徴とする無機繊維マットの製造方法。
【請求項４】
有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造して無機繊維ウエブを作製した後、前記無機繊維ウエブに熱硬化性樹脂前駆体を塗布し、さらに前記熱硬化性樹脂前駆体を熱硬化し、かつ前記熱膨張性発泡剤を膨張させて、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることを特徴とする無機繊維マットの製造方法。
【請求項５】
有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱可塑性樹脂とともに湿式抄造した後、前記熱可塑性樹脂を溶融して、前記無機繊維間を結着させ、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることを特徴とする無機繊維マットの製造方法。
【請求項６】
有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱可塑性樹脂および熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造した後、前記熱可塑性樹脂を溶融して前記無機繊維間を結着させ、かつ前記熱膨張性発泡剤を膨張させて、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることを特徴とする無機繊維マットの製造方法。
【請求項７】
有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、湿式抄造して無機繊維ウエブを作製した後、前記無機繊維ウエブに熱可塑性樹脂を塗布し、さらに前記熱可塑性樹脂を溶融して前記無機繊維間を結着させて、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることを特徴とする無機繊維マットの製造方法。
【請求項８】
有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造して無機繊維ウエブを作製した後、前記無機繊維ウエブに熱可塑性樹脂を塗布し、さらに前記熱可塑性樹脂を溶融して前記無機繊維間を結着させ、かつ前記熱膨張性発泡剤を膨張させて、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることを特徴とする無機繊維マットの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つの方法で製造したことを特徴とする無機繊維マット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の断熱材や吸音材として使用するのに好適な無機繊維マットおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
不燃性の無機繊維（たとえばロックウール，グラスウール等）に結合剤を付着させ、その結合剤で繊維間を結着して成形したマット（以下、無機繊維マットという）は、建築物の断熱材や吸音材等に広く使用されている。無機繊維マットを製造する際には、無機溶融物を圧縮空気や遠心力を利用して繊維化するとともに、結合剤の水溶液または水系分散剤を吹き付けて、無機繊維に付着させた後、その無機繊維を堆積させて、規定された厚さになるように圧力を加えながら加熱して成形する方法が、従来から知られている。結合剤はフェノール樹脂が最も広く使用されており、その結合剤が無機繊維同士を結合（すなわち無機繊維間を結着）することによって、多くの空隙が形成されて断熱材や吸音材としての機能を果たすことが可能になる。
【０００３】
ところが、多くの空隙を有する無機繊維マットは、その嵩比重が必然的に小さくなる。通常、断熱材や吸音材として使用する無機繊維マットには弾力性が要求され、その嵩比重は0.02〜0.25程度，厚さは50〜200mm 程度である。そのため、無機繊維マットを断熱材や吸音材として使用する場合には、建築物を設計するにあたって、無機繊維マットの体積が占有する空間を確保しなければならず、かつ無機繊維マットの重量を支持し得る構造を構築する必要がある。
【０００４】
無機繊維マットは、上記の手順で製造された後、出荷に先立って所定の寸法に裁断される。この裁断作業で、幅方向，長さ方向の余剰分（以下、端材という）は切り捨てられる。このようにして製造工程で所定の寸法に裁断された無機繊維マットは、さらに建築現場で取付け場所に合わせて切断されるので、再び余剰分が発生する。これら製造工程の裁断作業で発生する余剰分と建築現場で発生する余剰分は、無機繊維マットを使用する前に切り捨てられる部分であり、本質的に同じものである。そこで、これらの余剰分を区別せず、いずれも端材と記す。
【０００５】
一方、建築物を解体する場合には、使用済みの無機繊維マット（以下、廃材という）が多量に回収される。
無機繊維マットの端材や廃材は、通常、産業廃棄物として処分される。一方で環境汚染の防止，資源の有効利用の観点から、これらの端材や廃材を再生して使用する技術が種々検討されている。
【０００６】
たとえば、無機繊維マットの端材や廃材を粉砕して得られた細かい繊維（以下、微小繊維という）を、充填用断熱材（または充填用吸音材）あるいは吹込み用断熱材（または吹込み用吸音材）として使用する試みがなされている。しかし建築物の壁面に、これらの充填用断熱材，吹込み用断熱材を使用すると、時間の経過とともに下方に沈降し、上方に隙間が生じる。そのため、十分な断熱効果や吸音効果が得られない。
【０００７】
また、無機繊維マットの端材や廃材を粉砕して得られた微小繊維を、上記の無機繊維マットの製造工程で使用する技術が検討されている。すなわち上記の製造工程において、結合剤を付着させた無機繊維を堆積し、さらに微小繊維を上方から撒布することによって、無機繊維の堆積体に微小繊維を分散させた後、結合剤を熱硬化させて無機繊維マットを製造する。しか微小繊維は、無機繊維に絡み合わないので、無機繊維マットから剥離しやすい。そのため、このようにして製造した無機繊維マットを建築物の壁面に取付けると、無機繊維マットが壁面から容易に脱落し、十分な断熱効果や吸音効果が得られない。
【０００８】
また、無機繊維マットの端材や廃材を小さく切断して得られた小片（以下、細断小片という）を、乾式で結合剤と混合した後、加熱成形して無機繊維マットを製造する技術が検討されている。しかし、このようにして製造した嵩比重0.25以下の無機繊維マットは、細断小片が互いに結合し難いので、無機繊維マットとしての強度が十分ではない。そのため、運搬の際に破断する、あるいは壁面に取付けた後で自重によって変形，破断する等の問題が生じる。この無機繊維マットの嵩比重を増加させて強度を確保することは可能であるが、無機繊維マットの重量が増大するので、建築物の構造を強固にしなければならなくなり、建築コストの上昇を招く。
【０００９】
また、無機繊維マットの端材や廃材を乾式で解繊して、得られた繊維を用いて無機繊維マットを製造する技術が検討されている。しかし無機繊維マットを乾式解繊すると、無機繊維（すなわちロックウール，グラスウール等）が細かく折れるのは避けられない。このようにして得られた短い無機繊維を用いて無機繊維マットを製造すると、上記した微小繊維や細断小片と同様の問題が生じる。しかも、極めて微細な繊維片が飛散して空中を浮遊するので、作業員の健康を損なう惧れがある。
【００１０】
一方、特許文献１には、ロックウールに結合剤を添加して湿式抄造を行ない、無機繊維板を製造する技術が開示されている。しかし特許文献１に開示された無機繊維板は、建築物の天井板に使用されるものであり、弾力性が求められない点において、壁面に取付けられる断熱材や吸音材とは相違する。天井板として使用する建築用板材の嵩比重は 0.3〜0.5 程度であり、さらに上記と同様に微小繊維を分散させると嵩比重は 0.7程度に上昇する。つまり、天井板には弾力性が求められないので、嵩比重を高めて、占有する空間を縮小するのである。
【００１１】
さらに特許文献２には、結合剤を付着させたガラスウールを粉砕した後、湿抄して、無機繊維板を製造する技術が開示されている。しかし特許文献２に開示された技術では、ガラスウールが平均 100〜1000μｍ程度の長さになるので、断熱材や吸音材として使用する場合には、上記した微小繊維や細断小片と同様の問題が生じる。
以上に説明した通り、無機繊維マットの端材や廃材を再生して、断熱材や吸音材として好適な無機繊維マットを製造する技術は、未だ実用化に至っていない。
【特許文献１】特開2000-313650 号公報
【特許文献２】特開平11-269795 号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記のような問題を解消し、無機繊維マットの端材や廃材を再生して、断熱材や吸音材として好適な無機繊維マットを製造する方法、および無機繊維マットの端材や廃材を再生した、断熱材や吸音材として好適な無機繊維マットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の発明は、有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱硬化性樹脂前駆体とともに湿式抄造した後、前記熱硬化性樹脂前駆体を熱硬化して、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることによって無機繊維マットを製造する方法である。
第２の発明は、有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱硬化性樹脂前駆体および熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造した後、前記熱硬化性樹脂前駆体を熱硬化し、かつ前記熱膨張性発泡剤を膨張させて、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることによって無機繊維マットを製造する方法である。
【００１４】
第３の発明は、有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、湿式抄造して無機繊維ウエブを作製した後、前記無機繊維ウエブに熱硬化性樹脂前駆体を塗布し、さらに前記熱硬化性樹脂前駆体を熱硬化して、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることによって無機繊維マットを製造する方法である。
第４の発明は、有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造して無機繊維ウエブを作製した後、前記無機繊維ウエブに熱硬化性樹脂前駆体を塗布し、さらに前記熱硬化性樹脂前駆体を熱硬化し、かつ前記熱膨張性発泡剤を膨張させて、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることによって無機繊維マットを製造する方法である。
【００１５】
第５の発明は、有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱可塑性樹脂とともに湿式抄造した後、前記熱可塑性樹脂を溶融して、前記無機繊維間を結着させ、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることによって無機繊維マットを製造する方法である。
第６の発明は、有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱可塑性樹脂および熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造した後、前記熱可塑性樹脂を溶融して前記無機繊維間を結着させ、かつ前記熱膨張性発泡剤を膨張させて、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることによって無機繊維マットを製造する方法である。
【００１６】
第７の発明は、有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、湿式抄造して無機繊維ウエブを作製した後、前記無機繊維ウエブに熱可塑性樹脂を塗布し、さらに前記熱可塑性樹脂を溶融して前記無機繊維間を結着させて、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることによって無機繊維マットを製造する方法である。
第８の発明は、有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を、熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造して無機繊維ウエブを作製した後、前記無機繊維ウエブに熱可塑性樹脂を塗布し、さらに前記熱可塑性樹脂を溶融して前記無機繊維間を結着させ、かつ前記熱膨張性発泡剤を膨張させて、嵩比重が0.25以下の無機繊維マットを得ることによって無機繊維マットを製造する方法である。
【００１７】
第１〜８の発明は、無機繊維マットとしてロックウールマットを使用するのが好ましい。
第９の発明は、上記の製造方法のいずれか一つによって製造された無機繊維マットである。
一般に湿式抄造は、分散液中に繊維を均一に分散させて行なう。しかし本発明のように、有機結合剤で無機繊維間が結着された無機繊維マットの端材および／または廃材を使用して、無機繊維マットを再生する場合は、原料として使用する端材および／または廃材における無機繊維間の結合が、ほぼ元のままの状態で維持される。そのため、再生された無機繊維マットの嵩比重も、端材や廃材と同等の嵩比重が保持される。したがって断熱材や吸音材として使用する前の端材および／または断熱材や吸音材として使用した後の廃材を使用して無機繊維マットを再生すれば、断熱材や吸音材として好適な嵩密度（すなわち好適な弾力性）を有する無機繊維マットを得ることができる。
【００１８】
また無機繊維マットの端材，廃材は分散液中で攪拌することによって部分的に解繊され、解繊された無機繊維が互いに絡み合うので、十分な強度を有する無機繊維マットを再生することが可能となる。
つまり無機繊維マットの端材および／または断熱材や吸音材として使用した後の廃材を湿式抄造して無機繊維マットを再生すれば、断熱材や吸音材として好適な弾力性と強度を有する無機繊維マットを得ることができる。
【００１９】
本発明を適用する無機繊維マットを形成する無機繊維は特定の種類に限定せず、従来から知られている無機繊維（たとえばロックウール，グラスウール等）を成形したマットが、支障なく使用できる。とりわけロックウールマットは、有機結合剤の添加量が 0.5〜５質量％程度であり、他の無機繊維マットに比べて有機結合剤が比較的少ないにも関わらず、本発明を適用することによって、断熱材や吸音材として好適な弾力性と強度を有するロックウールマットを再生することができる。
【００２０】
ロックウールは、玄武岩等の岩石を主原料とした繊維，高炉スラグを主原料とした繊維，それらを混合した繊維等がある。本発明は、いずれのロックウールにも適用できる。したがって、ここではロックウールの成分を区別せず、単にロックウールと記す。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、無機繊維マットの端材や廃材を再生して、断熱材や吸音材として好適な弾力性と強度を有する無機繊維マットを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明では、有機結合剤が無機繊維間を結着した無機繊維マットの端材および／または廃材を原料として使用する。これらの端材や廃材の嵩密度は、特定の範囲に限定しないが、特に嵩密度0.02〜0.3 の無機繊維マットから発生した端材や廃材を使用するのが好ましい。
【００２３】
また有機結合剤は特定の種類に限定しないが、とりわけ水に不溶性の有機結合剤（たとえばフェノール樹脂，アクリル等）を使用した無機繊維マットの端材や廃材を、原料として使用するのが好ましい。原料として使用する端材や廃材に占める有機結合剤の比率は、特定の範囲に限定しないが、特に５質量％以下が好ましい。その理由は、有機結合剤の比率が５質量％を超えると、後述する湿式抄造における解繊に長時間を要し、生産性が低下するからである。既に説明した通り、通常のロックウールマットには有機結合剤が 0.5〜５質量％程度添加されており、本発明を支障なく適用できる。
【００２４】
このような無機繊維マットの端材や廃材（以下、原料マットという）に湿式抄造を施す。湿式抄造を施すにあたって、端材または廃材を単独で使用しても良いし、あるいは端材および廃材を併用しても良い。湿式抄造においては、原料マットを分散槽に投入し分散液とともに攪拌することによって、原料マットに剪断力を作用させて解繊する。そして、原料マットが解繊された無機繊維と他の未解繊の原料マットとを抄き上げる。
【００２５】
したがって原料マットは、分散液とともに流動しやすくするために、湿式抄造を施すに先立って予め好適な寸法に切り揃えるのが好ましい。原料マットの好適な寸法は、様々な要因（たとえば原料マットに占める有機結合剤の比率，分散槽の容量，分散液の粘度，攪拌装置の能力等）に応じて適宜設定する。ただし発明者らの検討によれば、原料マットに占める有機結合剤の比率と分散槽の容量とに応じて、原料マットの寸法を十分な精度で設定できる。一般に分散槽は円柱状のものが使用されているので、その容量を示す数値として直径Ｄを用いて原料マットの寸法を規定することができる。
【００２６】
つまり原料マットの好適な寸法は、有機結合剤の添加量が２質量％程度の原料マットでは１辺の長さがＤ／５程度の立方体とし，有機結合剤の添加量が５質量％程度の原料マットでは１辺の長さがＤ／10程度の立方体とすれば良い。発明者らの検討によれば、この寸法に切り揃えた原料マットを分散槽に投入して10分間攪拌した後、抄き上げたところ、大部分の原料マットが解繊されており、未解繊の原料マットは認められなかった。
【００２７】
このようにして湿式抄造を行なうにあたって、第１，２の発明では、原料マットと熱硬化性樹脂前駆体とを分散槽に投入する。第３，４の発明では、湿式抄造を行なって作製した無機繊維ウエブに熱硬化性樹脂前駆体を塗布する。また第５，６の発明では、原料マットと熱可塑性樹脂とを分散槽に投入する。第７，８の発明では、湿式抄造を行なって作製した無機繊維ウエブに熱可塑性樹脂を塗布する。さらに第２，４，６，８の発明では、熱膨張性発泡体を分散槽に投入して湿式抄造を行なう。
【００２８】
本発明で使用する熱硬化性樹脂前駆体は、フェノール，ｏ−クレゾール，ｍ−クレゾール，ｐ−クレゾール，レゾルシノール，カテコール，ピロガロール，ビスフェノールＡ，ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール，ｐ−オクチルフェノール，ｐ−フェニルフェノール，２，５−キシレノール，３，５−キシレノール等の、芳香環に水酸基が付加したフェノール系原料に、ホルムアルデヒド，アセトアルデヒド，ベンズアルデヒド，グリオキサール，フルフラール，ヘキサメチレンテトラミン等のアルデヒド系原料を反応させた化合物である。これらを反応させる際のフェノール系原料とアルデヒド系原料の種類は、特定の組み合わせに限定しない。ただし、後述する理由によって、フェノールとホルムアルデヒドの組み合わせが最も好ましい。
【００２９】
熱硬化性樹脂前駆体を得るためにフェノール系原料とアルデヒド系原料を反応させる際には、酸触媒またはアルカリ触媒を添加する。酸触媒を用いて得られた熱硬化性樹脂前駆体はノボラック型熱硬化性樹脂前駆体と呼ばれ、アルカリ触媒を用いて得られた熱硬化性樹脂前駆体はレゾール型熱硬化性樹脂前駆体と呼ばれる。
たとえばフェノールとホルムアルデヒドから得られた熱硬化性樹脂前駆体の場合、ノボラック型フェノール樹脂前駆体は、フェノールがメチレン結合で主に直鎖状に繋がった分子量2000程度以下の種々の縮合物であり、レゾール型フェノール樹脂前駆体は、トリメチロールフェノールを中心としたメチロールフェノールおよびそれらのダイマー，トリマー等の縮合物である。これらの縮合物あるいは縮合物は、固体（すなわち粉体）または液体（すなわち水溶液）のいずれの形態でも使用でき、固体と液体を併用することも可能である。また、必要に応じて、ヘキサメチレンテトラミン等の硬化剤を添加することも可能である。さらに、過剰なアルデヒド系原料を消費する、あるいは熱硬化性樹脂に柔軟性を付与する等の目的で、フェノール系原料の代わりに、尿素を添加しても良い。
【００３０】
熱硬化性樹脂前駆体の添加量は、原料マットの質量を100質量部として、２〜10質量部の範囲内が好ましい。熱硬化性樹脂前駆体の添加量が２質量部未満では、マットの強度が不十分で容易に切断してしまう。一方、10質量部を超えると、燃えやすくなる可能性が高いからである。
本発明で使用する熱可塑性樹脂は、粉体，エマルジョン，水溶液のいずれの形態でも単独または併用で使用可能である。粉体を使用する場合は、無機繊維とともに分散槽に投入し、抄造することにより、無機繊維ウエブ内に均一に分散する。エマルジョンや水溶液は、分散槽内に投入する他に抄造したウエブにスプレー等で塗布したり、それらの液中にウエブを浸漬して樹脂を含浸させることも可能である。本発明で使用可能な熱可塑性樹脂の例としては、アクリル樹脂，アクリル−スチレン共重合体，ポリエステル，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリスチレン，ポリアミド，ポリビニルアルコール等が挙げられる。
【００３１】
熱可塑性樹脂の添加量は、原料マットの質量を 100質量部として、２〜10質量部の範囲内が好ましい。熱可塑性樹脂の添加量が２質量部未満では、マットの強度が不十分で容易に切断してしまう。一方、10質量部を超えると、マットが燃えやすくなる可能性が高いからである。
湿式抄造は、従来から公知の通り、分散槽に収容された分散液に原料となる繊維を投入して攪拌した後、分散液と繊維をメッシュ状の支持体に供給し、支持体の裏側から分散液のみを吸引することによって、不織布状堆積物（いわゆるウエブ）を得る技術である。本発明では、原料として原料マット（すなわち無機繊維マットの端材および／または廃材）を使用する以外は、従来から公知の湿式抄造が使用できる。
【００３２】
分散液は、界面活性剤を含有する水溶液を発泡（いわゆる泡液）させて使用するのが好ましい。その理由は、比重の異なる成分を均一に分散させることができるからである。界面活性剤は、アニオン系，ノニオン系，カチオン系のいずれでも良いが、特にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム，やし油脂肪酸ジエタノールアミド等は均一分散性を優れている。
【００３３】
すなわち第１の発明では、原料マットを熱硬化性樹脂前駆体とともに湿式抄造する。第２の発明では、原料マットを熱硬化性樹脂前駆体および熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造する。第３の発明では、原料マットを湿式抄造する。第４の発明では、原料マットを熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造する。第５の発明では、原料マットを熱可塑性樹脂とともに湿式抄造する。第６の発明では、原料マットを熱可塑性樹脂および熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造する。第７の発明では、原料マットを湿式抄造する。第８の発明では、原料マットを熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造する。
【００３４】
第１，２の発明では、湿式抄造によって得られた無機繊維のウエブ（以下、無機繊維ウエブという）に熱硬化性樹脂前駆体が含有されているので、その硬化温度まで無機繊維ウエブを加熱して、熱硬化性樹脂前駆体を硬化させる。第３，４の発明では、湿式抄造によって得られた無機繊維ウエブに熱硬化性樹脂前駆体を塗布し、その硬化温度まで無機繊維ウエブを加熱して、熱硬化性樹脂前駆体を硬化させる。
【００３５】
熱硬化性樹脂前駆体を硬化させるための加熱条件は、熱硬化性樹脂前駆体の種類に応じて変化するが、通常、加熱温度は 150〜200 ℃，加熱時間は１〜30分程度である。加熱方法は、特定の手段に限定せず、熱風や赤外線等の従来から知られている技術が使用できる。また、無機繊維ウエブを所定の形状や寸法に成形する場合は、金型を用いてプレスすることも可能である。
【００３６】
このようにして無機繊維ウエブに含有された熱硬化性樹脂前駆体、あるいは無機繊維ウエブに塗布した熱硬化性樹脂前駆体を硬化させて、無機繊維ウエブを互いに結着させることによって無機繊維マットを得ることができる。
第５，６の発明では、無機繊維ウエブに熱可塑性樹脂が含有されているので、その溶融温度まで無機繊維ウエブを加熱して、熱可塑性樹脂を溶融させる。第７，８の発明では、湿式抄造によって得られた無機繊維ウエブに熱可塑性樹脂を塗布し、その溶融温度まで無機繊維ウエブを加熱して、熱可塑性樹脂を溶融させる。
【００３７】
熱可塑性樹脂を溶融させるための加熱条件は、熱可塑性樹脂の種類に応じて変化するが、通常、加熱温度は 120〜200 ℃，加熱時間は 0.5〜５分程度である。加熱方法は、特定の手段に限定せず、熱風，赤外線等の従来から知られている技術が使用できる。また、無機繊維ウエブを所定の形状や寸法に成形する場合は、金型を用いてプレスすることも可能である。
【００３８】
このようにして無機繊維ウエブに含有された熱可塑性樹脂、あるいは無機繊維ウエブに塗布した熱可塑性樹脂を溶融させた後、冷却して無機繊維ウエブを互いに結着させることによって無機繊維マットを得ることができる。
発明者らの検討によれば、第１〜８の発明のいずれも、湿式抄造によって製造した無機繊維ウエブの嵩比重は0.07〜0.08程度である。さらに金型を用いて無機繊維ウエブをプレスすれば、無機繊維ウエブの嵩比重を増加させることができる。一方、熱膨張性発泡剤を無機繊維ウエブに添加し、その熱膨張性発泡剤を膨張させると、無機繊維ウエブの嵩比重を減少させることができる。したがって、これらの手法を適宜組み合わせることによって、無機繊維ウエブを互いに結着させることによって得られる無機繊維マットの嵩比重を調整することが可能である。
【００３９】
そこで第２，４，６，８の発明では、原料マットを熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造する。これらの湿式抄造によって得られた無機繊維ウエブに熱膨張性発泡剤が含有されているので、その発泡温度まで無機繊維ウエブを加熱して、熱膨張性発泡剤を膨張（すなわち発泡）させる。このようにして得られた無機繊維ウエブに、嵩比重を増加させる手段（たとえば熱硬化性樹脂前駆体や熱可塑性樹脂による繊維の結着，プレスによる押圧等）を講じることによって、無機繊維ウエブの嵩比重を調整し、次いで無機繊維ウエブを互いに結着させれば、嵩比重が0.25以下、より好ましくは0.02〜0.25の無機繊維マットを製造することができる。
【００４０】
あるいは、熱膨張性発泡剤を膨張させた無機繊維ウエブを互いに結着させて無機繊維マットを製造した後で、嵩比重を増加させる手段（たとえば熱硬化性樹脂前駆体や熱可塑性樹脂による繊維の結着，プレスによる押圧等）を講じることによって、無機繊維マットの嵩比重を0.25以下、より好ましくは0.02〜0.25の範囲に調整することも可能である。
本発明で使用する熱膨張性発泡剤は、イソブタン，ペンタン，ヘキサン等の炭化水素のコアを、塩化ビリニデン−アクリルニトリル共重合体等のガスバリア性の強い熱可塑性樹脂のシェルで内包した、コアシェル型の加熱膨張性マイクロカプセルが好ましい。コアとなる炭化水素は、その沸点がシェルの軟化温度より低温のものを使用するのが好ましい。
【００４１】
このような熱膨張性発泡剤を、シェルの軟化温度以上に加熱すると、コアの気化膨張圧力によって、体積が50〜100 倍程度に膨張する。熱膨張性発泡剤を膨張させるための加熱条件は、熱膨張性発泡剤の種類に応じて変化するが、通常、加熱温度は90〜180 ℃，加熱時間は１〜10分程度である。加熱方法は、特定の手段に限定せず、熱風，赤外線，熱プレス等の従来から知られている技術が使用できる。
【００４２】
また熱膨張性発泡剤の添加量は、熱膨張性発泡剤の種類や嵩比重の目標値に応じて、適宜設定すれば良い。ただし熱膨張性発泡剤の添加量は、原料マットの質量を 100質量部として、 0.1〜10質量部の範囲内が好ましい。熱膨張性発泡剤の添加量が 0.1質量部未満では、発泡剤による嵩比重低下の効果がほとんど現われないからである。一方、10質量部を超えると、マットが燃えやすくなる可能性が高いからである。
【００４３】
このように第２，４，６，８の発明は、原料マットを熱膨張性発泡剤とともに湿式抄造して、無機繊維マットを製造する技術である。
一方、第１，３，５，７の発明は、熱膨張性発泡剤を添加せずに原料マットを湿式抄造して、無機繊維マットを製造する技術である。その場合は、湿式抄造によって得られた無機繊維ウエブに熱膨張性発泡剤を塗布しても良い。
【００４４】
無機繊維ウエブに熱硬化性樹脂前駆体，熱可塑性樹脂，熱膨張性発泡剤を塗布する際には、無機繊維ウエブに熱硬化性樹脂前駆体，熱可塑性樹脂，熱膨張性発泡剤を含浸させる、あるいは無機繊維ウエブの裏側から吸引しながら熱硬化性樹脂前駆体，熱可塑性樹脂，熱膨張性発泡剤を噴霧する等の方法が使用できる。塗布する熱硬化性樹脂前駆体，熱可塑性樹脂，熱膨張性発泡剤は、水溶液または水系分散液のいずれも使用できる。ただし水溶液の方が、無機繊維ウエブの内部まで均一に塗布できる。このような無機繊維ウエブから製造した無機繊維マットは、均一かつ十分な弾力性と強度を有している。
【実施例】
【００４５】
［発明例１］
フェノール樹脂 0.7質量％を有機結合剤とした嵩比重0.03のロックウールマット（ＪＦＥロックファイバー社製）95質量部と、粉状のフェノール樹脂前駆体（昭和高分子社製 FCP-128）５質量部とを、泡液中で混合して分散させ、さらに脱水，脱泡して、湿式抄造によって目付け約1000ｇ／ｍ2 の無機繊維ウエブを製造した。次いで、無機繊維ウエブを 100℃で乾燥した後、厚さの調整を行なわず、 180℃の熱風で15分間加熱して、有機結合剤を硬化させて、無機繊維間を結着した無機繊維マットを製造した。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は表１に示す通りである。
【００４６】
得られた無機繊維マットを５cm×20cmの試験片を切り出し、その試験片の厚さと重量を測定して、嵩比重を算出した。さらに、その試験片の１辺（長さ５cmの辺）をチャックで固定（掴み代１cm）し、対向する辺をバインダークリップで挟み、そこから荷重0.49Ｎ（＝50gf）を１分間かけて、試験片の破断を目視で調査した。試験片が破断しなかったものを○，破断したものを×として表２に示す。
【００４７】
［発明例２］
フェノール樹脂 0.7質量％を有機結合剤とした嵩比重0.03のロックウールマット（ＪＦＥロックファイバー社製）を、レゾール型フェノール樹脂前駆体水溶液（固形分濃度30質量％）中で混合して分散させ、さらに脱水，脱泡して、湿式抄造によって目付け約1000ｇ／ｍ2 の無機繊維ウエブを製造した。次いで、発明例１と同様の手順で無機繊維マットを製造した。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は表１に示す通りである。
【００４８】
次に発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は表２に示す通りである。
［発明例３］
フェノール樹脂 0.7質量％を有機結合剤とした嵩比重0.03のロックウールマット（ＪＦＥロックファイバー社製）を、泡液中で混合して分散させ、さらに脱水，脱泡して、湿式抄造によって目付け約 950ｇ／ｍ2 の無機繊維ウエブを製造した。その無機繊維ウエブの裏側から吸引しながらレゾール型フェノール樹脂前駆体水溶液（固形分濃度30質量％）をスプレー塗布した。レゾール型フェノール樹脂前駆体水溶液の塗布量は、固形分換算で５質量部相当分であった。次いで、発明例１と同様の手順で無機繊維マットを製造した。乾燥した後の目付けは約1000ｇ／ｍ2 であった。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は表１に示す通りである。
【００４９】
次に発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は表２に示す通りである。
［発明例４］
フェノール樹脂 4.5質量％を有機結合剤とした嵩比重0.04のロックウールマット（ＪＦＥロックファイバー社製）と、粉状のフェノール樹脂前駆体（昭和高分子社製 FCP-128）５質量部とを用いて、発明例１と同様の手順で無機繊維マットを製造した。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は表１に示す通りである。
【００５０】
次に発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は表２に示す通りである。
［発明例５］
フェノール樹脂 0.7質量％を有機結合剤とした嵩比重0.03のロックウールマット（ＪＦＥロックファイバー社製）95質量部と、熱膨張マイクロカプセル型発泡剤（松本油脂製薬社製F-170D，粒子径15〜25μｍ，最大膨張温度 165〜175 ℃）５質量部とを用いて、発明例１と同様の手順で無機繊維マットを製造した。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は表１に示す通りである。
【００５１】
次に発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は表２に示す通りである。
［発明例６］
フェノール樹脂 4.8質量％を有機結合剤とした嵩比重0.03のグラスウールマット95質量部と、粉状のフェノール樹脂前駆体（昭和高分子社製 FCP-128）５質量部とを用いて、発明例１と同様の手順で無機繊維マットを製造した。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は表１に示す通りである。
【００５２】
次に発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は表２に示す通りである。
［発明例７］
フェノール樹脂 2.3質量％を有機結合剤とした嵩比重0.23のロックウールマット（ＪＦＥロックファイバー社製）95質量部と、粉状のフェノール樹脂前駆体（昭和高分子社製 FCP-128）５質量部とを用いて、発明例１と同様の手順で無機繊維マットを製造した。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は表１に示す通りである。
【００５３】
次に発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は表２に示す通りである。
［発明例８］
発明例１と同様の手順で無機繊維ウエブを製造した。その無機繊維ウエブを 100℃で乾燥した後、４mmの間隔を開けて熱プレス（温度 200℃，時間30分）を行ない有機結合剤を硬化させて無機繊維マットを製造した。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は表１に示す通りである。
【００５４】
次に発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は表２に示す通りである。
［発明例９］
フェノール樹脂 0.7質量％を有機結合剤とした嵩比重0.03のロックウールマット（ＪＦＥロックファイバー社製）90質量部と、熱膨張マイクロカプセル型発泡剤（松本油脂製薬社製F-170D，粒子径15〜25μｍ，最大膨張温度 165〜175 ℃）５質量部とを、泡液中で混合して分散させ、さらに脱水，脱泡して、湿式抄造によって目付け約 950ｇ／ｍ2 の無機繊維ウエブを製造した。その無機繊維ウエブの裏側から吸引しながらレゾール型フェノール樹脂前駆体水溶液（固形分濃度30質量％）をスプレー塗布した。レゾール型フェノール樹脂前駆体水溶液の塗布量は、固形分換算で５質量部相当分であった。次いで、発明例１と同様の手順で無機繊維マットを製造した。乾燥した後の目付けは約1000ｇ／ｍ2 であった。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は表１に示す通りである。
【００５５】
次に発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は表２に示す通りである。
［発明例10］
フェノール樹脂 0.7質量％を有機結合剤とした嵩比重0.03のロックウールマット（ＪＦＥロックファイバー社製）95質量部とポリプロピレン樹脂粉砕物（平均直径２mm）５質量部を泡液中で混合，分散させた後、脱泡して無機繊維ウエブを製造した。次いで無機繊維ウエブを 100℃で乾燥した後、厚さの調整を行なわず、 180℃の熱風で15分間加熱後、室温まで冷却して、無機繊維間を結着した無機繊維マットを製造した。無機繊維マットの目付けは約1000ｇ／ｍ2 であった。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は、表１に示す通りである。
【００５６】
次に、発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は、表２に示す通りである。
［発明例11］
フェノール樹脂 0.7質量％を有機結合剤とした嵩比重0.03のロックウールマット（ＪＦＥロックファイバー社製）95質量部，ポリプロピレン樹脂粉砕物（平均直径２mm）５質量部，熱膨張マイクロカプセル型発泡剤（松本油脂製薬製F-170D，粒子径15〜25μｍ，最大膨張温度 165〜175 ℃）５質量部を泡液中で混合，分散させた後、脱泡して無機繊維ウエブを製造した。次いで無機繊維ウエブを 100℃で乾燥した後、厚さの調整を行なわず、 180℃の熱風で15分間加熱後、室温まで冷却して、無機繊維間を結着した無機繊維マットを製造した。無機繊維マットの目付けは約1000ｇ／ｍ2 であった。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は、表１に示す通りである。
【００５７】
次に、発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は、表２に示す通りである。
［発明例12］
フェノール樹脂 0.7質量％を有機結合剤とした嵩比重0.03のロックウールマット（ＪＦＥロックファイバー社製）95質量部を泡液中で混合して分散させた後、脱泡して無機繊維ウエブを製造した。その無機繊維ウエブの裏側から吸引しながら固形分濃度30質量％となるように水で希釈したアクリルエマルジョン（ニチゴー・モビニール社製モビニール6520）をスプレー塗布した。上記のアクリルエマルジョン希釈液の塗布量は、固形分換算で５質量部相当分であった。次いで発明例１と同様の手順で無機繊維マットを製造した。乾燥した後の目付けは約1000ｇ／ｍ2 であった。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は、表１に示す通りである。
【００５８】
次に、発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は、表２に示す通りである。
［発明例13］
フェノール樹脂 0.7質量％を有機結合剤とした嵩比重0.03のロックウールマット（ＪＦＥロックファイバー社製）95質量部，熱膨張マイクロカプセル型発泡剤（松本油脂製薬製F-170D，粒子径15〜25μｍ，最大膨張温度 165〜175 ℃）５質量部を泡液中で混合，分散させた後、脱泡して無機繊維ウエブを製造した。その無機繊維ウエブの裏側から吸引しながら固形分濃度30質量％となるように水で希釈したアクリルエマルジョン（ニチゴー・モビニール社製モビニール6520）をスプレー塗布した。上記のアクリルエマルジョン希釈液の塗布量は、固形分換算で５質量部相当分であった。次いで無機繊維ウエブを 100℃で乾燥した後、厚さの調整を行なわず、 180℃の熱風で15分間加熱後、室温まで冷却して、無機繊維間を結着した無機繊維マットを製造した。無機繊維マットの目付けは約1000ｇ／ｍ2 であった。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は、表１に示す通りである。
【００５９】
次に、発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は、表２に示す通りである。
［比較例１］
フェノール樹脂 0.7質量％を有機結合剤とした嵩比重0.03のロックウールマット（ＪＦＥロックファイバー社製）95質量部を、１辺10〜20mmの小片に裁断し、粉状のフェノール樹脂前駆体（昭和高分子社製 FCP-128）５質量部を加え、ヘンシェルミキサーで 100℃に加熱しながら５分間混合（乾式混合）した。続いて、中心部が中空の円筒状金枠（厚さ５mm）内に目付け約1000ｇ／ｍ2 となるように充填し、熱プレス（温度 200℃，時間30分）を行ない有機結合剤を硬化させて無機繊維マットを製造した。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は表１に示す通りである。
【００６０】
次に発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は表２に示す通りである。
［比較例２］
有機結合剤を使用していない嵩比重0.18のロックウールマット粒状綿95質量部を、１辺10〜20mmの小片に裁断し、比較例１と同様の手順で無機繊維マットを製造した。無機繊維マットの製造工程で使用した原料は表１に示す通りである。
【００６１】
次に発明例１と同様に無機繊維マットから試験片を切り出して、嵩比重を算出し、さらに破断の有無を調査した。その結果は表２に示す通りである。
【００６２】
【表１】
2006316366.tif 000002
【００６３】
【表２】
2006316366.tif 000003
【００６４】
表２から明らかなように、発明例１〜13の無機繊維マットは、嵩比重0.25以下で、かつ十分な強度（長さ１ｍであっても自重で破断しない）を有する。特に熱膨張性発泡剤を添加した無機繊維マット（発明例５，９，11，13）は、嵩比重が0.03であり、大幅な軽量化が達成された。
一方、乾式法の比較例１の無機繊維マットは、十分な強度が得られなかった。また有機結合剤を添加していない比較例２の無機繊維マットは、嵩比重が最も大きい値（＝0.38）であった。