(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱物繊維、バインダー、オルガノハイドロジエンポリシロキサンおよびオルガノポリシロキサンを含有する鉱物繊維シートにおいて、
下記式で表されるＸの値が、０．２〜０．４であり、
鉱物繊維シート中の、オルガノハイドロジエンポリシロキサンおよびオルガノポリシロキサンの含有量（Ａ＋Ｂ）は、前記Ｘの値が０．２〜０．３の場合には０．２〜２重量％、前記Ｘの値が０．３超０．４以下の場合には０．５〜２重量％、であることを特徴とする鉱物繊維シート。
記
Ｘ＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）
Ａ：鉱物繊維シート中の
オルガノハイドロジエンポリシロキサン含有量（重量％）
Ｂ：鉱物繊維シート中の
オルガノポリシロキサンの含有量（重量％）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断熱材などの用途に広く使われる鉱物繊維シートに関し、特に、吸水性が少なく撥水性に優れる鉱物繊維シートについての提案である。
【０００２】
【従来の技術】
ロックウールやグラスウール等の鉱物繊維をフェノール樹脂等のバインダーを用いてシート状にした鉱物繊維シート（例えば、特公昭51−17598 号公報）は、断熱材や吸音材等に広く用いられている。ところが、雨水や結露等による水が、これら鉱物繊維シートに吸収されると、断熱、吸音性能が著しく低下するばかりでなく、鉱物繊維シートと接触する金属部品の腐食を招く原因となる。
従って、水と接触する可能性のある鉱物繊維シートには、吸水性が少なく撥水性に優れるものが求められている。
【０００３】
これに対し、鉱物繊維シートの撥水性を向上し得る手段として、撥水剤を添加することが考えられる。この撥水剤の代表的なものとして、オルガノポリシロキサンやオルガノハイドロジエンポリシロキサンなどが知られている。
【０００４】
しかしながら、オルガノポリシロキサンは、単独で用いた場合、得られる鉱物繊維シートの吸水率（24時間水中放置後）は約10重量％であり、鉱物繊維シートに十分な撥水性を与えるものではない。また、オルガノハイドロジエンポリシロキサンは、単独で用いた場合、得られる鉱物繊維シートの吸水率はオルガノポリシロキサンを単独で用いた場合よりも低下するが、鉱物繊維シートに十分な撥水性を与えるためには添加量が多くなるという欠点があった。
【０００５】
また一方で、日刊工業新聞社発行（昭和45年）のプラスチック材料講座９「けい素樹脂」のp175〜179 には、オルガノハイドロジエンポリシロキサンにオルガノポリシロキサンを併用したものを撥水剤として用いた例が開示されている。しかしながら、この撥水剤は、有機繊維（羊毛、絹、アクリル系，塩化ビニール系繊維）を対象物としたものであり、鉱物繊維や鉱物繊維をバインダーで固定した鉱物繊維シートへの適用については何ら記載もなければ示唆もない。
【０００６】
なお、特開平１−172280号公報には、バインダーとしてシリコン樹脂を用いた鉱物繊維シートが開示されているが、かかるシリコン樹脂を用いた鉱物繊維シートは、製造コストが高く、経済性の面で実用的ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、撥水剤の少ない添加量で、従来よりも吸水率が小さな鉱物繊維シートを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記目的の実現に向け鋭意研究した結果、オルガノハイドロジエンポリシロキサンとオルガノポリシロキサンを併用し、かつこれらを鉱物繊維シート中に特定量含有させることにより、それぞれを単独で用いる場合よりも、吸水率が小さい鉱物繊維シートが得られ、なおかつ撥水剤の添加量も少なくて済むことを見出した。
【０００９】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。即ち、本発明の鉱物繊維シートは、鉱物繊維、バインダー、オルガノハイドロジエンポリシロキサンおよびオルガノポリシロキサンを含有する鉱物繊維シートにおいて、下記式で表されるＸの値が、０．２〜０．４であり、鉱物繊維シート中の、オルガノハイドロジエンポリシロキサンおよびオルガノポリシロキサンの含有量（Ａ＋Ｂ）は、前記Ｘの値が０．２〜０．３の場合には０．２〜２重量％、前記Ｘの値が０．３超０．４以下の場合には０．５〜２重量％、であることを特徴とする。
記
Ｘ＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）
Ａ：鉱物繊維シート中の
オルガノハイドロジエンポリシロキサン含有量（重量％）
Ｂ：鉱物繊維シート中の
オルガノポリシロキサンの含有量（重量％）
このような本発明の鉱物繊維シートにおいて、前記鉱物繊維は表面にシラノール基を有し、また前記鉱物繊維はロックウールであり、さらに前記バインダーはフェノール樹脂であることが好ましい構成である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の鉱物繊維シートは、鉱物繊維、バインダー、オルガノハイドロジエンポリシロキサンおよびオルガノポリシロキサンを含有する。以下に、これらの各構成要素について説明する。以下、オルガノハイドロジエンポリシロキサンとオルガノポリシロキサンとを撥水剤と称することもある。
〔鉱物繊維〕
本発明の鉱物繊維シートを構成する鉱物繊維は、鉱物繊維シートの骨格をなすものであり、ロックウール、ガラスウール、ガラス繊維、セラミック繊維などの人造鉱物繊維や、ウォラステナイト、セピオライトなどの天然鉱物繊維などがあり、特には限定されないが、繊維の耐久性、耐熱性、撥水性を用途により使い分けることが可能なため、天然岩および／または鉱滓から製造されたロックウールが好ましい。
この鉱物繊維は、表面にシラノール基を有するものが好ましい。
また、この鉱物繊維の繊維直径は、通常３〜10μｍである。
【００１１】
〔バインダー〕
本発明の鉱物繊維シートを構成するバインダーは、主に鉱物繊維同士を接着して、鉱物繊維をシート状に形成せしめるものである。このバインダーとしては、フェノール系樹脂等の合成樹脂やデンプン、水ガラスなどを用いることができ、特に、耐熱性や耐水性、価格を考慮すると、フェノール系樹脂が好ましい。なお、フェノール系樹脂とは、フェノール類 (フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン等) とアルデヒド (ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、フルフラール等) とが反応した樹脂であり、例えば、レゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂などや、さらにこれらに尿素を添加したフェノール尿素樹脂などがある。
このバインダーの好ましい含有量は、鉱物繊維シート中に 0.5〜５重量％、より好ましくは１〜３重量％とする。この理由は、バインダーの含有量が少なすぎると、鉱物繊維間の接着力が不足するため、鉱物繊維シートの強度が低下したり、シートの形状や厚みが保持できなくなるからである。また、バインダーの含有量がが多すぎると、不燃性が低下したり、鉱物繊維間の空間にバインダーの膜が数多くできるために、吸音性が低下するからである。
【００１２】
〔オルガノハイドロジエンポリシロキサン、オルガノポリシロキサン〕
本発明の鉱物繊維シートを構成するオルガノハイドロジエンポリシロキサンおよびオルガノポリシロキサンは、鉱物繊維シートに撥水性を付与するものであり、下記式で表されるＸの値が０．２〜０．４となるような配合割合とする。この理由は、オルガノハイドロジエンポリシロキサンが少ないと、鉱物繊維シートに十分な撥水性を与えることができず、逆に多すぎると、撥水剤自体の総添加量が多くなって経済的でないからである。
記
Ｘ＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）
Ａ：鉱物繊維シート中の
オルガノハイドロジエンポリシロキサン含有量（重量％）
Ｂ：鉱物繊維シート中の
オルガノポリシロキサンの含有量（重量％）
【００１３】
また、鉱物繊維シート中の、オルガノハイドロジエンポリシロキサンおよびオルガノポリシロキサンの含有量は、前記Ｘの値が０．２〜０．３の場合には０．２〜２重量％、前記Ｘの値が０．３超０．４以下の場合には０．５〜２重量％、とする。この理由は、オルガノハイドロジエンポリシロキサンおよびオルガノポリシロキサンの含有量が少なすぎると、鉱物繊維シートの撥水性が向上せず、一方、その含有量が多すぎると、鉱物繊維シートに布などを接着する場合の接着性が低下するからである。
【００１４】
このようなオルガノハイドロジエンポリシロキサンおよびオルガノポリシロキサンの配合割合、含有量の好ましい範囲は以下のとおりである。
即ち、前記Ｘの好ましい値は０．３〜０．４であり、鉱物繊維シート中の、オルガノハイドロジエンポリシロキサンおよびオルガノポリシロキサンの好ましい含有量は、前記Ｘの値が０．３〜０．３５の場合には０．５〜２重量％、前記Ｘの値が０．３５超０．４以下の場合には１〜２重量％、である。
【００１５】
(1) オルガノポリシロキサンについて
オルガノポリシロキサンとは、下記の化学式１で示されるものであり、主鎖がシロキサン結合で、構造式中のＲ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 がアルキル基またはフェニル基からなるものである。ここで、Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 は互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。アルキル基としてはメチル基、エチル基等が例示される。特に、Ｒ1 ，Ｒ2 の好ましいものとしてはメチル基が挙げられる。ｎは６以上の整数であり、ｎが６未満のものは、沸点が低いために鉱物繊維シートの製造時に飛散する。
【００１６】
【化１】
0004246293.tif 000002
【００１７】
(2) オルガノハイドロジエンポリシロキサンについて
オルガノハイドロジエンポリシロキサンとは、下記の化学式２で示されるものであり、主鎖がシロキサン結合で、構造式中のＲ5 がアルキル基またはフェニル基、Ｒ6 ，Ｒ7 が水素、アルキル基またはフェニル基からなるものである。ここで、Ｒ6 ，Ｒ7 は互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。アルキル基としてはメチル基、エチル基等が例示される。特に、Ｒ5 の好ましいものとしてはメチル基が挙げられる。ｎは６以上の整数であり、ｎが６未満のものは、沸点が低いために鉱物繊維シートの製造時に飛散する。
【００１８】
【化２】
0004246293.tif 000003
【００１９】
オルガノハイドロジエンポリシロキサンの珪素原子に直結する水素原子（化学式２のＨ）は、加熱および／または亜鉛，すず，鉛，コバルト，マンガン，クロム，ジルコニウム，チタン塩類等の触媒により、容易に加水分解されてシラノールになる。さらにこのシラノールは、縮合反応して、三次元網目構造の撥水性被膜を形成する。
【００２０】
特に本発明では、鉱物繊維の表面にシラノール基が存在すると、ポリシロキサンのシラノール基が、鉱物繊維表面のシラノール基とも縮合反応を生じる。その結果、Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ5 のアルキル基、フェニル基といった疎水基が、鉱物繊維の外面側に配向した被膜を形成するため、非常に高い撥水性を示すことになる。さらには、撥水性被膜と鉱物繊維との接着も強固になり、耐久性が向上する。
【００２１】
〔鉱物繊維シート〕
このような構成を有する本発明の鉱物繊維シートは、鉱物繊維が不織布状に積層されたものであり、繊維同士をバインダー等で接着したシート状の構造体である。この鉱物繊維シートは、好ましい密度が20〜300 kg／m3である。
この鉱物繊維シートの厚みは、用途によって異なるが、断熱材や吸音材としては20〜150mm である。
また、この鉱物繊維シートは、使用目的によって任意の形状に裁断して使用できる。本発明の鉱物繊維シートは、断熱材や吸音材などの用途に最適である。
さらに、本発明の鉱物繊維シートには、ポリシロキサンの縮合反応を促進するために、鉛、すず、亜鉛、コバルト、クロム、ジルコニウム、チタンといった金属の有機塩類を含有させてもかまわない。
【００２２】
次に、本発明の鉱物繊維シートを製造する方法について説明する。
〔鉱物繊維シートの製造方法〕
本発明の鉱物繊維シートを製造する方法は、特に限定されないが、以下に述べるような方法がある。即ち、
(a) 溶融した原料（例えばスラグ）を遠心紡糸した直後の鉱物繊維に、バインダー、撥水剤を付着させ、所定の目付になるように積層する。この積層体を、所定の厚みになるように圧縮し、熱処理することにより、鉱物繊維シートとする方法、
(b) 溶融した原料 (例えばスラグ) を遠心紡糸して得られた不織布状の鉱物繊維に、バインダーおよび撥水剤を付着させたものを製造し、これを所定の目付になるように積層した後、その積層体を、所定の厚みになるように圧縮し、熱処理することにより、鉱物繊維シートとする方法、がある。
これら(a) ，(b) の方法では、特に、鉱物繊維の表面にバインダー、撥水剤を効率よく付着させることができる(a) の方法が好ましい。
【００２３】
なお、バインダーおよび撥水剤の添加方法は、特に限定されないが、これらの水溶液、分散液、エマルジョンなどの液体状態で、不織布状の鉱物繊維に噴霧などして添加するのが好ましい。このとき、バインダーと撥水剤を別々に添加しても良いし、両者を混合した液を添加しても良い。
また、上記積層体の熱処理では、バインダーが硬化したり撥水剤が縮合したりするが、その加熱条件は、バインダーが硬化し撥水剤が縮合すればよく、例えばバインダーとしてフェノール樹脂を用いた場合は、 250〜300 ℃で１〜５分間とすることが好ましい。
【００２４】
【実施例】
本発明の鉱物繊維シートをさらに具体的に説明するために、種々の鉱物繊維シートを製造し、それの撥水性を評価した。なお、鉱物繊維シートの製造方法と撥水性試験は以下のとおりである。
〔鉱物繊維シートの製造方法〕
溶融スラグを遠心紡糸して得た、紡糸直後のロックウールに、レゾール型フェノール樹脂水溶液（バインダー分10重量％）と水系エマルジョン型の撥水剤（撥水剤成分30重量％）を所定の含有量になるように噴霧した。次いで、バインダーと撥水剤が噴霧されたロックウールを積層して、最終的な厚さが50mm、見掛け密度が80kg／m3となるように圧縮して、硬化炉中で加熱して（270 ℃で３分間）、板状の成形品 (鉱物繊維シート) を得た。
【００２５】
〔撥水性試験〕
得られた鉱物繊維シートから、約 100mm×100mm の試験片を切り出し、その質量Ｍ0 (g) を測定した。次いで、25℃の水中に水面から試験片の上面までが50mmになるように浸漬し、試験片の上に10メッシュの金網を置き、24時間保持した。24時間経過後に試験片を静かに取り出し、30°に傾けた10メッシュの金網の上に、試験片を置き、10分間の水切りを行った。試験片の表面の水滴をふき取った後、試験片の質量Ｍ1 (g) を測定した。こうして測定したＭ0 およびＭ1 から、以下の式を用いて吸水率 (重量％) を計算した。その評価においては、吸水率の値が小さい方が撥水性に優れるといえる。
吸水率 (重量％) ＝｛（Ｍ1 −Ｍ0 ）／Ｍ0 ｝×100
【００２６】
（実験例１）
メチルハイドロジエンポリシロキサン：ジメチルポリシロキサン＝20：80（重量比）である撥水剤を用い、この撥水剤の含有量が成形品中に 0.1、0.3 、0.5 、1.0 、2.0 重量％となるように４種の鉱物繊維シートサンプルを試作した。なお、バインダーの含有量が成形品中に 2.4重量％となるようにした。
こうして得られたサンプルの撥水性試験を行い、吸水率を測定した。その結果を表２に示す。この表に示す結果から明らかなように、撥水剤の含有量が 0.3重量％以上で吸水率が１％未満になり、特に高い撥水性を示すことがわかる。
【００２７】
（実験例２〜５）
表１に示すような、ジメチルポリシロキサンとメチルハイドロジエンポリシロキサンの割合の異なる撥水剤を用いたこと以外は、実験例１と同様にして、鉱物繊維シートサンプルを試作し、吸水率を測定した。その結果を表２および図１に示す。図１に示す結果から明らかなように、撥水剤の組成およびその添加量が実線で囲った範囲（発明範囲）内において、吸水率が１重量％未満になり、特に高い撥水性を示すことがわかる。
【００２８】
なお、撥水剤を添加しない鉱物繊維シートでは、吸水率が75重量％であった。また、 100重量％ジメチルポリシロキサンを含む撥水剤を添加（添加量0.1 〜２重量部）して製造した鉱物繊維シートの吸水率は、10重量％程度であった。
【００２９】
【表１】
0004246293.tif 000004
【００３０】
【表２】
0004246293.tif 000005
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、特定の成分組成の組み合わせにかかる撥水剤を用いているので、少ない添加量で吸水率が１重量％未満になり、撥水性に優れた鉱物繊維シートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉱物繊維シートの吸水率に関し、撥水剤の組成とその添加量の関係を示す図である。
【図１】
0004246293.tif 000006