(57)【要約】【課題】低密度で生産性が高く、吸音性、断熱性、不燃性に優れた鉱物質繊維板およびその製造方法を提供することにある。【解決手段】鉱物質繊維２５〜７５重量％、無機質軽量骨材５〜５０重量％、結合剤２〜１８重量％を主成分とし、表面から裏面に向かって低密度となる傾斜密度を有するとともに、平均密度０．０５〜０．２５ｇ／ｃｍ３の鉱物質繊維板である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱物質繊維２５〜７５重量％、無機質軽量骨材５〜５０重量％、結合剤２〜１８重量％を主成分とし、表面から裏面に向かって低密度となる傾斜密度を有するとともに、平均密度が０．０５〜０．２５ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする鉱物質繊維板。
【請求項２】
表面側の表皮層の密度を０．２〜２．０ｇ／ｃｍ３としたことを特徴とする請求項１に記載の鉱物質繊維板。
【請求項３】
表面側の層と残る反対側の層とが異なる成分組成で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鉱物質繊維板。
【請求項４】
裏面を相互に貼り合わせて一体化したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の鉱物質繊維板。
【請求項５】
鉱物質繊維２５〜７５重量％、無機質軽量骨材５〜５０重量％、結合剤２〜１８重量％を主成分とし、凝集剤とともに清水に投入，混合し、フロックが生じたスラリーを円網式抄造機で湿式抄造し、表面から裏面に向かって低密度となる傾斜密度を有し、かつ、平均密度０．０５〜０．２５ｇ／ｃｍ３としたことを特徴とする鉱物質繊維板の製造方法。
【請求項６】
鉱物質繊維２５〜７５重量％、無機質軽量骨材５〜５０重量％、結合剤２〜１８重量％を主成分とし、凝集剤とともに清水に投入，混合し、フロックが生じたスラリーを円網式抄造機の上流側に供給する一方、鉱物質繊維２５〜７５重量％、無機質軽量骨材５〜５０重量％、結合剤２〜１８重量％を主成分とし、凝集剤とともに清水に投入，混合し、フロックが生じたスラリーを円網式抄造機の下流側に供給し、フォーミングドラムを介して上流側から下流側に沿って連続で湿式抄造することにより、表面から裏面に向かって低密度となる傾斜密度を有し、かつ、平均密度０．０５〜０．２５ｇ／ｃｍ３としたことを特徴とする鉱物質繊維板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉱物質繊維板、特に、傾斜した密度を有する鉱物質繊維板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロックウール板等の鉱物質繊維板は、軽量で断熱性および吸音性に富むことから、一般住宅、店舗は勿論のこと、美術館や図書館等の公共の建物においても天井材、壁材として用いられているが、軽量性，断熱性および吸音性について更なる向上が求められている。そこで、軽量化のために軽量骨材を高配合し、全体が均一で低密度の鉱物質繊維板を製造することが考えられる。しかし、乾燥，硬化させたとしても、０．３ｇ／ｃｍ３以下、特に、０．２ｇ／ｃｍ３以下の低密度鉱物質繊維板では、成形性が著しく低下する。このため、製造工程における搬送時に少しの振動を加えても崩れてしまい、低密度の鉱物質繊維板の生産は極めて困難である。また、軽量骨材を高配合すると、抄造工程での含水率が大幅に増加するので、乾燥エネルギーが大幅に増加し、生産性が著しく低下する。
【０００３】
また、例えば、特許文献１に示すように、鉱物質繊維を主成分とし、特定の熱膨張性微粒子を原料として配合し、湿式抄造で製造することにより、軽量性、吸音性および生産性を向上させる鉱物質繊維板が提案されている。
【特許文献１】特開平１０―７２７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の鉱物質繊維板の製造工程では、均一で低密度の鉱物質繊維板を製造しようとすると、所望の成形性、表面性を確保することが困難であるとともに、生産性が低下する。また、熱膨張性微粒子を混入することにより、不燃性が低下するという問題点がある。
【０００５】
本発明は、前記問題点に鑑み、低密度で生産性が高く、吸音性、断熱性、不燃性に優れた鉱物質繊維板およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前述の問題点に鑑み、片側表面の層を高密度とし、残る反対側の層の密度を傾斜させ、高密度の層で密度が傾斜する低密度の層を支持することにより、取扱性、生産性を損なうことなく、吸音性、断熱性に優れた鉱物質繊維板を得られることを知見し、これに基づいて本願発明を完成した。
【０００７】
本発明にかかる鉱物質繊維板は、前記課題を解決すべく、鉱物質繊維２５〜７５重量％、無機質軽量骨材５〜５０重量％、結合剤２〜１８重量％を主成分とし、表面から裏面に向かって低密度となる傾斜密度を有するとともに、平均密度が０．０５〜０．２５ｇ／ｃｍ３としてある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表面側から裏面側に向かって低密度となる傾斜密度を有している。このため、裏面側が低密度であるので、吸音性，断熱性に優れている。一方、表面側が高密度であり、所定の強度を有するので、取扱性が良いだけでなく、ロール等でピン孔加工やエンボス模様を付けることができるとともに、表面に化粧シートを貼着し、あるいは、塗装を施して化粧板を製造できる。
【０００９】
本発明にかかる実施形態としては、表面側の表皮層の密度を０．２〜２．０ｇ／ｃｍ３としてもよい。
本実施形態によれば、表面側の表皮層が残る反対側の傾斜した低密度の層を支持するので、取扱性を損なうことなく、吸音性、断熱性、化粧性に優れた鉱物質繊維板が得られる。
【００１０】
本発明にかかる別の実施形態としては、表面側の層と残る反対側の層とを異なる成分組成で形成してもよい。
本実施形態によれば、適材適所の成分組成となるので、より軽量で吸音性、断熱性、取扱性に優れた鉱物質繊維が得られる。
【００１１】
本発明にかかる別の実施形態としては、裏面を相互に貼り合わせて一体化した鉱物質繊維板であってもよい。
本実施形態によれば、表裏面の層が高密度となり、中心層が低密度となるので、より一層軽量で、吸音性、断熱性、取扱性に優れた鉱物質繊維板が得られる。
【００１２】
本発明にかかる鉱物質繊維板の製造方法は、鉱物質繊維２５〜７５重量％、無機質軽量骨材５〜５０重量％、結合剤２〜１８重量％を主成分とし、凝集剤とともに清水に投入，混合し、フロックが生じたスラリーを円網式抄造機で湿式抄造し、表面から裏面に向かって低密度となる傾斜密度を有し、かつ、平均密度０．０５〜０．２５ｇ／ｃｍ３とした工程からなる。
本発明によれば、表面側から裏面側に向かって低密度となる傾斜密度を有する鉱物質繊維板が得られる。このため、裏面側が低密度であるので、吸音性、断熱性に優れている。一方、表面側は高密度であり、所定の強度を有するので、取扱性が良い。さらに、ロール等でピン孔加工やエンボス模様を付けることができるとともに、表面に化粧シートを貼着し、あるいは、塗装を施して化粧板を製造できる。
【００１３】
本発明にかかる鉱物質繊維板の製造方法は、鉱物質繊維２５〜７５重量％、無機質軽量骨材５〜５０重量％、結合剤２〜１８重量％を主成分とし、凝集剤とともに清水に投入，混合し、フロックが生じたスラリーを円網式抄造機の上流側に供給する一方、鉱物質繊維２５〜７５重量％、無機質軽量骨材５〜５０重量％、結合剤２〜１８重量％を主成分とし、凝集剤とともに清水に投入，混合し、フロックが生じたスラリーを円網式抄造機の下流側に供給し、フォーミングドラムを介して上流側から下流側に沿って連続で湿式抄造することにより、表面から裏面に向かって低密度となる傾斜密度を有し、かつ、平均密度０．０５〜０．２５ｇ／ｃｍ３とした工程からなる。
本発明によれば、前述の効果に加え、表面側と裏面側とで異なる成分組成の鉱物質繊維板が得られる。このため、適材適所の成分組成となり、より一層軽量で吸音性、断熱性、取扱性に優れた鉱物質繊維が得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明にかかる実施形態を図１の添付図面に従って説明する。
本実施形態にかかる鉱物質繊維板は、鉱物質繊維２５〜７５重量％、無機質軽量骨材５〜５０重量％、結合剤２〜１８重量％を主成分とし、表面から裏面に向かって低密度となる傾斜密度を有するとともに、平均密度が０．０５〜０．２５ｇ／ｃｍ３である。
【００１５】
鉱物質繊維としては、例えば、ロックウール、スラグウール、グラスウール等が挙げられる。
【００１６】
また、鉱物質繊維の添加量は、スラリーの固形成分の２５〜７５重量％が好ましい。２５重量％未満であると、抄造して得られるウェットマットの嵩が低いからであり、７５重量％を越えると、相対的に無機質粉体の添加量が減少し、表面平滑性が悪化するからである。
【００１７】
無機質軽量骨材としては、例えば、パーライト、シラスバルーン等の無機質発泡体が挙げられる。また、鉱物質繊維のダマ（繊維の毛玉状小粒）を利用してもよい。さらに、クレー、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、珪砂、スラグ等の無機質非発泡体であってもよい。
そして、無機質軽量骨材の添加量はスラリー固形成分の５〜５０重量％が好ましい。５重量％未満であると、表面平滑性が得られないからであり、５０重量％を越えると、相対的に鉱物質繊維の添加量が減少し、十分な強度を発現できないとともに、抄造時の脱水性（濾水性）が著しく低下し、生産性が低下するからである。
【００１８】
結合剤は、固形成分を結合して板状体を形成するためのものであり、例えば、デンプン、ＭＤＩ（ジフェニル・メタン・ジ・イソシアネート）等が挙げられ、添加量は２〜１８重量％が好ましい。２重量％未満であると、所望の強度が得られないからであり、１８重量％を越えると、防火性が失われるからである。
【００１９】
凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミド変性物、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、硫酸バンド（硫酸アルミニウム）等であり、より多くの無機質軽量骨材を鉱物質繊維に定着させるためには高粘度で高分子であることが好ましい。
そして、凝集剤の添加量は０．０５〜１．５重量％が好ましい。０．０５重量％未満であると、凝集力が低く、適度なフロックが得にくくなり、傾斜密度を実現することが困難になるからである。１．５重量％を越えると、フロックが大きくなりすぎ、表面性等の地合の制御が困難になり、強度にバラツキが生じやすくなるからである。
なお、フロックとは、主成分である多数の繊維の表面に凝集剤を介して結合剤、骨材が付着してできた集合体をいう、
【００２０】
また、必要に応じ、強度向上のために古紙、ガラス繊維、粘度鉱物等を添加しておいてもよい。
【００２１】
前述の材料からなるスラリーを抄造する方法としては、例えば、図１Ａに示すように、円網式抄造機において、鉱物質繊維等を清水に投入，混合してフロック２が生じたスラリー１をヘッドボックス１０を介してスラリー槽１１に投入する。そして、フォーミングドラム１２を回転させて抄造すると、最初に前記フロック２が前記フォーミングドラム１２に吸い寄せられて積層し、強く吸引されて高密度の表皮層３を形成した後、さらにフロック２が吸い寄せられて付着積層する。そして、フォーミングドラム１２の回転が進み、フロック２が付着すればする程、吸引力が低下していくので、フロック２の付着量が除々に減少し、裏面に向かって低密度となる傾斜密度の裏面層４を有するウェットマット５が形成される。その後、厚さを揃えるために図示しないプレスマシンでプレスし、乾燥機で加熱，乾燥することにより、鉱物質繊維板が得られる。なお、前記プレスマシンでより強くプレスすることにより、低密度の層のうち、裏面側の表皮層の密度を高くし、強度を高めてもよい。
【００２２】
また、他の抄造方法としては、例えば、図１Ｂに示すように、同一の円網式抄造機の上流側にフロック２が生じたスラリー１をヘッドボックス１０を介して供給する一方、その下流側に前述のスラリー１と同一成分組成、あるいは、異なる成分組成のフロックが生じたスラリー６をヘッドボックス１３を介して供給する。そして、連続抄造することにより、高密度の表皮層３と、傾斜密度を有する裏面層４とからなるウェットマット５を抄造してもよい。他は前述の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
なお、上流側にはスラリーではなく、結合剤や増量剤等を流し込み、表皮層や表面層の強度を特に上げたり、表面性を向上させること等もできる。
【実施例１】
【００２３】
（実施例）
鉱物質繊維としてロックウール４５重量部、無機質軽量骨材として粒径１μｍ〜２ｍｍのパーライト３６重量部、結合剤としてデンプン８重量部、増量剤としてクレー１１重量部、凝集剤として硫酸アルミ０．１重量部、ポリアクリルアミド０．５重量部、その他添加剤として撥水剤０．１重量部を、水中に投入し、攪拌，混合，分散させて固形成分１．２％のスラリーを得た。前記スラリー中に目視で大きなフロックの存在を確認できた。
【００２４】
前記スラリーを円網式抄造機で抄造したところ、抄造初期にはフォーミングドラムの網にフロックが多数付着し、密度の高い表面層が形成された。さらに、フォーミングドラムを回転させて抄造することにより、除々にフロックの付着が減少し、抄造後期ではフロックの付着量が少なくなり、裏面に向かって低密度となるように傾斜した密度の裏面層を有するウェットマットが得られた。
【００２５】
抄造された前記ウェットマットをドライヤー等で乾燥させ、表皮層の密度が０．３７ｇ／ｃｍ３で裏面に向かって低密度となるように傾斜した密度を有し、全体の平均密度が０．１７ｇ／ｃｍ３の鉱物質繊維板を得、これをサンプルとし、各種の測定、特性試験を行った。説明の便宜上、実施例の組成表および各種試験結果の表を図２Ａ，２Ｂにそれぞれ示す。また、断面位置における密度変化を図３Ａに、周波数毎の吸音率を図４Ａに示す。
（比較例）
【００２６】
鉱物質繊維としてロックウール８０重量部、無機質軽量骨材として粒径１μｍ〜２ｍｍのパーライト８重量部、結合剤としてデンプン５重量部、増量剤としてクレー７重量部、凝集剤として硫酸アルミ０．１重量部、ポリアクリルアミド０．２重量部、その他添加剤として撥水剤０．１重量部を、水中に投入し、攪拌，混合，分散させて固形成分１．２％のスラリーを得た。ただし、前記スラリー中にフロックは存在するが、実施例のような大きなフロックの存在は確認できなかった。
【００２７】
前記スラリーを円網式抄造機のフォーミングドラムで抄造し、得られたウェットマットを実施例と同様に処理することにより、平均密度０．３２ｇ／ｃｍ３の鉱物質繊維板を得、これをサンプルとして各種の測定、特性試験を行った。比較例の組成表および各種試験結果表を図２Ａ，２Ｂにそれぞれ示す。また、断面位置における密度変化を図３Ｂに、周波数毎の吸音率を図４Ｂに示す。
【００２８】
前記試験結果表から明らかなように、実施例の方が比較例よりも熱伝導率が小さく、吸音率が高いことが判った。また、実施例の方が比較例よりも曲げ強度および硬度において小さいが、施工等における実用上の問題がないことを確認できた。
【００２９】
また、図３から明らかなように、実施例は表面側の密度が高く、裏面側に向けて密度が低下している一方、比較例は断面全体がほぼ均一な密度を有することが判った。
【００３０】
さらに、図４から明らかなように、吸音率において実施例および比較例は周波数５００Ｈｚまで大差ないが、５００Ｈｚを越えると、実施例の方が常に優れた吸音性を有していることが判った。特に、実施例と比較例とでは１ＫＨｚ前後の周波数において最も大きな差があることを確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明にかかる鉱物質繊維板は、単なる吸音板としてだけでなく、例えば、化粧板、断熱材としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１Ａ，１Ｂは本発明にかかる鉱物質繊維板の抄造機を説明するための概略図である。
【図２】図２Ａ，２Ｂ実施例および比較例の組成および試験結果を示す図表である。
【図３】実施例および比較例の傾斜密度を示すグラフ図である。
【図４】実施例および比較例の吸音率を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，６：スラリー
２：フロック
３：表皮層
４：裏面層
５：ウェットマット
１０，１３：ヘッドボックス
１１：スラリー槽
１２：フォーミングドラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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