(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維および無機粉体を主成分とする板状体構成要素を水中分散させたスラリーに、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質とイソシアネート基を含有する結合剤を別々に添加混合し、得られたスラリーから湿潤マットを湿式抄造し、加熱乾燥することを特徴とする無機質板状体の製造方法。
【請求項２】
無機繊維および無機粉体を主成分とする板状体構成要素のうち、少なくとも無機繊維表面をアミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質でコーティングした後、該板状体構成要素を水中分散させたスラリーに、イソシアネート基を含有する結合剤を添加混合し、得られたスラリーから湿潤マットを湿式抄造し、加熱乾燥することを特徴とする無機質板状体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機質繊維を主成分とする無機質板状体の製造方法、特に、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質とイソシアネート基を含有する結合剤を用いた無機質板状体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術と発明が解決しようとする課題】
従来より、ロックウールやスラグウール等の無機繊維を主成分とし無機粉体等を添加してなる無機質板状体を製造する際に、繊維や粉体の結合剤としては、脆さを有する無機系の結合剤ではなく強度の強いでんぷんやＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、フェノール等の有機系の結合剤が用いられてきた。
しかし、無機繊維や無機粉体等の無機系の材料と有機系の結合剤の接着力は十分とは言えず、無機繊維や無機粉体の表面を、無機材料に結合する官能基と有機材料に結合する官能基を有する有機シリコーンモノマー等のシランカップリング剤で処理して有機系結合剤の接着力の向上を図る方法もあるが、シランカップリング剤は高価であると共に、消防法の危険物第四類に該当する可燃性物質であり、引火に注意を要するので製造上多くの制限を受ける。
【０００３】
一方、イソシアネート基を含有する結合剤はアミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質と反応し強固な結合力を示すことが知られているが、混合すると即反応硬化するため、無機繊維や無機粉体から板状物を作る際の結合剤として用いても均一に分散する前に硬化するので、ひじょうに取扱い難く実際上使用は困難であった。
【０００４】
本発明は、前記問題点に鑑み、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質とイソシアネート基を含有する結合剤を用いて、無機繊維を主成分とする強固な無機質板状体を得るための製造方法の提供を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を達成すべく、鋭意研究の結果、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質とイソシアネート基を含有する結合剤との混合を希釈系で行うことにより急激な反応が防止でき、無機繊維を主成分とする強固な無機質板状体を安定して得られることを知見し、この知見に基づいて本願発明を完成した。
【０００６】
本発明にかかる無機質板状体の製造方法は、前記目的を達成するため請求項１の発明では、無機繊維および無機粉体を主成分とする板状体構成要素を水中分散させたスラリーに、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質とイソシアネート基を含有する結合剤を別々に添加混合し、得られたスラリーから湿潤マットを湿式抄造し、加熱乾燥することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２の発明では、無機繊維および無機粉体を主成分とする板状体構成要素のうち、少なくとも無機繊維表面をアミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質でコーティングした後、該板状体構成要素を水中分散させたスラリーに、イソシアネート基を含有する結合剤を添加混合し、得られたスラリーから湿潤マットを湿式抄造し、加熱乾燥することを特徴としている。
【０００８】
前述の発明によれば、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質とイソシアネート基を含有する結合剤は、スラリー濃度が１〜１０％、一般に５％程度のスラリー中に別々に添加混合することにより、両者が希釈系においては接触の機会が少なく反応し難い性質を利用して、両者が反応する前にスラリー中に均一に分散させることができるので、分散前に反応硬化して凝集沈殿物を生じ結合剤としての効果を失ったり、抄造機の網や輸送パイプの配管に付着したりすることが防止できる。
【０００９】
アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基の反応基とイソシアネートの反応基は当量である必要はなく、結合剤の基本骨格部分である一部のイソシアネート基のみアミンまたはアミノ基もしくはイミノ基の反応基と反応させ、残りのイソシアネート基は水と反応させるようにしても良い。
また、当量以上のアミンまたはアミノ基もしくはイミノ基の反応基をイソシアネートの反応基と反応させることもできるが、コストを考えればイソシアネート基に対して当量以下のアミンまたはアミノ基もしくはイミノ基の反応基を反応させるのが好ましく、十分な強度を得るためにはイソシアネート基：アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基の反応基＝１：１〜１：０．０５の範囲が好ましい。
【００１０】
さらに、請求項２の発明のように、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質を予め無機繊維表面にコーティングする場合は、無機繊維表面のアミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質とイソシアネート基を含有する結合剤が反応するので、反応物質が無機繊維に選択的に付着して無機繊維同士を確実に結合することができ、結合剤が効率的に働き無機質板状体の強度を向上することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
第一の実施形態にかかる無機質板状体の製造方法は、無機繊維および無機粉体を主成分とする板状体構成要素を水中分散させたスラリーに、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質とイソシアネート基を含有する結合剤を別々に添加混合し、得られたスラリーから湿潤マットを湿式抄造し、熱圧プレス等を用いて加熱乾燥する工程からなるものである。
【００１２】
無機繊維としては、ロックウール、スラグウール、ミネラルウール、ニッケルウール、グラスウール、セラミックファイバー等が挙げられる。無機粉体としては、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、硅砂、マイクロシリカ、スラグ、ワラストナイト、金属粉等の比重の高いものの他、パーライト、シラス発泡体、黒曜石発泡体、ガラス発泡体等の軽量の無機質発泡体が挙げられる。その他、板状体構成要素として少量の有機繊維を補助的に添加することで無機質板状体の強度を高めることができる。有機繊維としては、ポリプロピレン、ポリエステル等の合成樹脂繊維やパルプ等の木質繊維、麻、亜麻等の植物繊維が挙げられる。
【００１３】
アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質としては、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリエチレンイミン、各種エチレンイミン誘導体、メラミン樹脂、尿素メラミン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これに限定されない。また、これらに各種二塩基酸類やポリカルボン酸類等のカルボキシル基を含有する物質や各種ポリオール、多価アルコール、グリコール類、フェノール類等の水酸基含有物質、各種エポキシ樹脂化合物、また、液状ポリブタジエン、ネオプレン等の活性水素化合物等のイソシアネート基と反応する物質を適宜併用して使用することができるのは勿論である。
【００１４】
イソシアネート基を含有する結合剤としては、モノメリックＭＤＩ（４、４’−ジフェニルメタンジイソシアネート）、ポリメリックＭＤＩ、ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）、ＸＤＩ（キシリレンジイソシアネート）、ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）、Ｈ12ＭＤＩ（４、４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート））、ＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアネート）およびそれらの各種ポリオール（低分子量ポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリカーボネートジオール類、アクリルポリオール類、シリコンポリオール類、２−ヒドロキシエチルアクリレート等）や、二塩基酸（アゼライン酸、アジピン酸、セバチン酸、イソフタル酸、テレフタル酸等）、各種エポキシ樹脂、ひまし油、液状ポリブタジエン、ネオプレン等の活性水素化合物等との反応物、または、各種変性を加えることや各種界面活性剤との混合により水への分散性を向上させたものや、ポットライフを長くするためにイソシアネート基をブロックしたものを含む各種変性品があげられ、これらを単独あるいは２種以上組み合わせて使用することができる。
【００１５】
必要に応じ、補助結合剤として、澱粉、ＰＶＡ、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂等の既存の結合剤を用いることができる。
【００１６】
製造方法としては、上記無機繊維および無機粉体を主成分とする板状体構成要素を水中に投入し、ミキサー等を用いて繊維を離解すると共に投入した板状体構成要素が均一に分散した濃度５％程度のスラリーに、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質とイソシアネート基を含有する結合剤を別々に添加混合した。両者の添加を時間的にずらすか、あるいは添加場所を離すことによって、両者がスラリー中に均一に分散する前に直接的な接触を防止する必要がある。
【００１７】
アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質とイソシアネート基を含有する結合剤及び、必要に応じて添加した補助結合剤が板状体構成要素と共に均一に分散するように混合した後、凝集剤やその他の抄造用添加剤を加えて撹拌し、得られたスラリーを長網式または丸網式等の抄造機で湿潤マットを湿式抄造し脱水後、加熱乾燥して無機質板状体を得た。加熱乾燥の方法としては熱圧プレスによる方法、乾燥機による方法、これらを併用した方法等適宜選択することができる。
【００１８】
また、第二の実施形態にかかる無機質板状体の製造方法は、基本的には第一の実施形態と同様であるが、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質を予め無機繊維表面にコーティングしておく点が異なる。コーティングの方法としては、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質を液状にして、スプレーで塗布する方法、浸漬する方法等適宜選択することができる。必要に応じて無機粉体にコーティングを施せば、無機質板状体の強度をさらに向上させることができる。
【００１９】
これらのコーティングを施した無機繊維および無機粉体を主成分とする板状体構成要素を第一の実施形態と同様に水中に投入し、均一に分散したスラリーに、イソシアネート基を含有する結合剤を添加混合し、以下同様の方法で湿潤マットを湿式抄造し、加熱乾燥して無機質板状体を得た。
【００２０】
さらに、変形例として、第一または第二の実施形態で得られた湿潤マットを表裏層として、表裏層の間に軽量の無機質発泡体を主体とする板状体構成要素と結合剤を添加した芯層用材料を挟んで一体化した三層構成の軽量で高強度の無機質板状体を得た。
【００２１】
これの具体的製造方法について説明すると、前記湿潤マットを裏層用として形成した後、無機質発泡体、繊維状物および結合剤に水を噴霧しながら混合して得られた芯層用材料を裏層用湿潤マットの上面に均一散布、堆積して積層する等の手法により裏層と芯層を積層し、ついで、裏層と同様にして別に得た表層用湿潤マットを、前記芯層の上に積層し、加熱乾燥して三層構成の無機質板状体を得た。
【００２２】
ここで無機質発泡体は圧縮強度を維持しつつ、軽量化のために添加されるものであり、例えば、パーライト、シラス発泡体、シリカフラワー、ガラス発泡体、バーミキュライト、黒曜石発泡体等が挙げられ、これらは単独であるいは、２種以上組み合わせて使用できる。
【００２３】
繊維状物は前記無機質発泡体を連結するためのものであり、例えば、ロックウール、スラグウール、グラスウール等の鉱物質繊維、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニロン等の合成樹脂繊維、パルプ等の木質繊維、麻、亜麻等の植物繊維を挙げることができ、これらは単独あるいは２種以上組み合わせて使用できる。なお、必要に応じて、結合剤としての機能を兼ね備えた熱融着繊維を使用してもよい。
【００２４】
芯層に添加する結合剤としては、澱粉、ＰＶＡ、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ＭＤＩ等が使用できるが、これだけに限定されるものではない。さらに、中層部の釘保持力を向上させるために表裏層で使用する無機粉体を添加してもよい。
【００２５】
【実施例】
（実施例１）
板状体構成要素の無機繊維としてロックウール５０重量部、無機粉体として炭酸カルシウム２５重量部、有機繊維としてポリプロピレン繊維３重量部を水中に投入し、ミキサー等を用いて均一に分散した濃度約５％のスラリーに、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質としてポリオキシプロピレンジアミン２重量部を添加し混合した後、イソシアネート基を含有する結合剤としてＭＤＩ２０重量部を添加混合した。ついで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウム０．２重量部、ポリアクリルアミド０．２重量部をスラリーに添加混合し、湿潤マットを湿式抄造した。このマットを１８０℃で２０分間ホットプレスで圧締状態で加熱乾燥し無機質板状体を得た。
【００２６】
（実施例２）
板状体構成要素の無機繊維として前処理したロックウール５２重量部（ロックウール５０重量部の表面に、ポリオキシプロピレンジアミン２重量部をスプレーで噴霧して付着させたもの）、無機粉体として炭酸カルシウム２５重量部、有機繊維としてポリプロピレン繊維３重量部を水中に投入し、ミキサー等を用いて均一に分散した濃度約５％のスラリーに、イソシアネート基を含有する結合剤としてＭＤＩ２０重量部を添加混合し、ついで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウム０．２重量部、ポリアクリルアミド０．２重量部をスラリーに添加混合し、湿潤マットを湿式抄造した。このマットを１８０℃で２０分間ホットプレスで圧締状態で加熱乾燥し無機質板状体を得た。
【００２７】
（比較例１）
アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質の代わりにシランカップリング剤２重量部を用いた以外は実施例１と同様の操作で無機質板状体を得た。
【００２８】
（比較例２）
アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質を添加せず、その重量分として炭酸カルシウムを２重量部加えて合計２７重量部とした以外は実施例１と同様の操作で無機質板状体を得た。
【００２９】
（比較例３）
イソシアネート基を含有する結合剤としてＭＤＩ２０重量部と、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質としてポリオキシプロピレンジアミン２重量部を予め混合してスラリーに添加した以外は実施例１と同様の操作で無機質板状体を得た。
なお、ＭＤＩとポリオキシプロピレンジアミンを混合すると、即反応し凝集物を生じた。
【００３０】
実施例１、２、比較例１、２、３で得られた無機質板状体から試片を得、比重、曲げ強度、釘側面抵抗の測定に供した。測定値を図１に示す。
なお、曲げ強度はＪＩＳ  Ａ１４０８、釘側面抵抗はＡＳＴＭ  Ｄ−１０３７に準じて測定した。
【００３１】
図１に基づき、実施例１、２と、比較例１、２、３を比較すると、比重は何れも０．７０から０．７１で同程度なのに対して、実施例は比較例よりも曲げ強度、釘側面抵抗共に高い値を示している。
比較例１はシランカップリング剤を用いているので大幅な強度低下は見られなかったものの、８割程度の強度しか得られていない。
比較例２はＭＤＩのみを用いたために６割程度の強度しか得られていない。
比較例３はＭＤＩとポリオキシプロピレンジアミンを併用しているものの、同時に添加混合しているため、希釈されていない両者は混合すると即反応して凝集し結合剤としての効果が殆どなくなるため、著しく強度が低下した。
【００３２】
今回の測定では、実施例１、２の差は特に見られない結果が得られたが、実施例２は予め無機繊維表面にアミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質をコーティングしているので、ＭＤＩが無機繊維表面のコーティング剤に選択的に反応して均一かつ効率的に無機繊維を結合することができるという効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな様に、本発明の無機質板状体の製造方法によれば、アミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質とイソシアネート基を含有する結合剤は、希釈系では反応し難い性質を利用して、スラリー中に別々に添加し均一に分散させることができるので、湿式抄造によって得られる湿潤マット内に結合剤が均一に分散し高強度の無機質板状体が得られる。また、凝集沈殿物が抄造機の網や輸送パイプの配管に付着したりすることが防止できる。
【００３４】
請求項２の発明では、少なくとも無機繊維表面をアミンまたはアミノ基もしくはイミノ基を含有する物質でコーティングしているので、イソシアネート基を含有する結合剤が無機繊維表面のコーティング剤に選択的に反応し、さらに、均一かつ効率的に無機繊維を結合することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例、比較例の測定結果を示す図表である。
【図１】
0003967878.tif 000002