(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体と、水酸基、アミノ基、エポキシ基、メチロール基、カルボキシル基、イソシアネート基から選ばれた官能基及びポリフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物とを含有することを特徴とする無機繊維断熱吸音材用バインダー。
【請求項２】
前記フッ素系化合物が、下式（Ａ）に示す主鎖中にポリフルオロアルキル基と前記官能基とを有する構造の化合物である請求項１に記載の無機繊維断熱吸音材用バインダー。
［ポリフルオロアルキル基］−［２価以上の結合基］−［官能基］・・・（Ａ）
（式中、ポリフルオロアルキル基は、水素原子の２個以上がフッ素原子に置換された炭素数が４〜２０個のアルキル基を表し、官能基は、水酸基、アミノ基、エポキシ基、メチロール基、カルボキシル基又はイソシアネート基を表す。）
【請求項３】
前記フッ素系化合物が、下式（Ｂ）で表される構造のポリフルオロアルキル基含有モノマーと、前記官能基を有する共重合モノマーとのコポリマーである請求項１に記載の無機繊維断熱吸音材用バインダー。
ＣＨ２＝ＣＲＣＯＯ−［２価の結合基］−［ポリフルオロアルキル基］・・・（Ｂ）
（式中、ポリフルオロアルキル基は、水素原子の２個以上がフッ素原子に置換された炭素数が４〜２０個のアルキル基を表し、Ｒは、水素又はメチル基を表す。）
【請求項４】
前記共重合モノマーが、ヒドロキシアルキルアクリレート、ヒドロキシアルキルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、ジアセトンメタクリルアミド、メチロールジアセトンアクリルアミド、アクリル酸、メタクリル酸から選ばれたものである請求項３に記載の無機繊維断熱吸音材用バインダー。
【請求項５】
前記フッ素系化合物が、官能基として水酸基を有する化合物である請求項１〜３のいずれか一つに記載の無機繊維断熱吸音材用バインダー。
【請求項６】
前記アルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体と、前記フッ素系化合物とが、固形分換算で前記アルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体１００質量部に対して、前記フッ素系化合物０．１〜１０質量部となるように含有する、請求項1〜５のいずれか一つに記載の無機繊維断熱吸音材用バインダー。
【請求項７】
前記フッ素系化合物の分子量又は数平均分子量が５００以上である、請求項１〜６のいずれか一つに記載の無機繊維断熱吸音材用バインダー。
【請求項８】
前記無機繊維断熱吸音材用バインダーが更にシランカップリング剤を含有する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の無機繊維断熱吸音材用バインダー。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の無機繊維断熱吸音材用バインダーを繊維化直後の無機繊維に付与し、前記無機繊維断熱吸音材用バインダーが付着した無機繊維を集綿した後、加熱硬化させて成形して得られたものであることを特徴とする無機繊維断熱吸音材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、例えば、住宅、防音壁などの断熱材や吸音材に使用される無機繊維断熱吸音材用のバインダーに関し、更に詳しくは、長期間にわたり優れた撥水性を付与する無機繊維断熱吸音材用バインダー及びこれを用いた無機繊維断熱吸音材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、無機繊維の集合体は、高い空隙率を有し、更にその単繊維によって微細な空間に区切られ、この集合体に含まれる空気を動き難くさせるので、住宅、建物、防音壁、クーリングタワーや野外設置機器などに、断熱材又は吸音材として広く使用されている。
【０００３】
しかし、雨水や結露などによる水が、無機繊維の集合体に吸収されると、断熱や吸音の性能が低下するばかりでなく、カビの発生や無機繊維の集合体と接触する金属部分などの腐食を招く場合がある。したがって、水と接触する可能性のある無機繊維の集合体においては、できるだけ吸水性が低く、撥水性の高いものが要求されている。
【０００４】
これらの要求に対して、例えば特許第２８６３５８５号公報には、無機繊維の撥水性を向上させる処理剤として各種オルガノポリシロキサン類を用いることが開示されている。
【０００５】
また、特開平５−３３０８６１号公報には、金属石鹸を有効成分として含有する断熱材用ガラス繊維の疎水化処理樹脂組成物が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、上記の従来技術で使用される撥水剤である、オルガノポリシロキサン類や金属石鹸においては、その撥水性が不充分であるために、撥水剤を多量に使用する必要がある。
【０００７】
しかし、オルガノポリシロキサン類を多量に含有した場合には、べたつきが生じ易くなって施工時の作業性が劣り、またコスト的にも高価となるので好ましくない。一方、前記金属石鹸を多量に含有した場合には、無機繊維同士の接着性が劣り、バインダーとしての機能が低下するという問題を生じていた。
【０００８】
また、撥水剤としてオルガノポリシロキサン類や金属石鹸を用いたバインダーでは、時間の経過とともに無機繊維表面から、撥水剤の一部が流失する場合があり、これによって経時的に撥水性が低下するという問題も有していた。
【０００９】
更に、無機繊維断熱吸音材は、施工する場所によって防湿や防塵のためのフィルム、あるいは意匠材等の表皮材を無機繊維断熱吸音材の表面に直接接着剤にて貼り付ける場合がある。しかし、オルガノポリシロキサン類や金属石鹸を撥水剤として使用した場合には、無機繊維表面に撥水剤がブリードアウトして、無機繊維断熱吸音材と接着剤の接着性を低下させ、上記フィルム類が接着しなかったり、経時的に接着力が低下してフィルムが剥離する場合がある。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、長期間にわたって優れた撥水性を付与することができ、しかも表皮材等との接着性にも優れた、無機繊維断熱吸音材用バインダー及びこれを用いた無機繊維断熱吸音材を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の無機繊維断熱吸音材用バインダーは、アルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体と、水酸基、アミノ基、エポキシ基、メチロール基、カルボキシル基、イソシアネート基から選ばれた官能基及びポリフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物とを含有することを特徴とする。
【００１２】
上記発明によれば、フッ素系化合物は撥水効果が高いので、少量の処理でも充分な撥水効果を得ることができ、しかも、接着性等のバインダーとしての機能を損うことがない。そして、バインダーを無機繊維に付与して加熱硬化させる際に、フッ素系化合物と、バインダーの主成分であるアルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体や無機繊維と反応するので、フッ素系化合物と、熱硬化性樹脂及び無機繊維との固着が良好となり、無機繊維の撥水性が経時的に低下することがない。また、撥水剤がバインダー中に固着されるので、シリコーン系撥水剤で見られるような撥水剤の無機繊維表面への流出がない。
【００１３】
本発明の無機繊維断熱吸音材用バインダーにおいては、前記フッ素系化合物が、前記フッ素系化合物が、下式（Ａ）に示す主鎖中にポリフルオロアルキル基と前記官能基とを有する構造の化合物であることが好ましい。
［ポリフルオロアルキル基］−［２価以上の結合基］−［官能基］・・・（Ａ）
（式中、ポリフルオロアルキル基は、水素原子の２個以上がフッ素原子に置換された炭素数が４〜２０個のアルキル基を表し、官能基は、水酸基、アミノ基、エポキシ基、メチロール基、カルボキシル基又はイソシアネート基を表す。）
【００１４】
また、本発明の無機繊維断熱吸音材用バインダーにおいては、前記フッ素系化合物が、前記フッ素系化合物が、下式（Ｂ）で表される構造のポリフルオロアルキル基含有モノマーと、前記官能基を有する共重合モノマーとのコポリマーであることが好ましい。
ＣＨ２＝ＣＲＣＯＯ−［２価の結合基］−［ポリフルオロアルキル基］・・・（Ｂ）
（式中、ポリフルオロアルキル基は、水素原子の２個以上がフッ素原子に置換された炭素数が４〜２０個のアルキル基を表し、Ｒは、水素又はメチル基を表す。）
【００１５】
上記共重合モノマーとしては、ヒドロキシアルキルアクリレート、ヒドロキシアルキルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、ジアセトンメタクリルアミド、メチロールジアセトンアクリルアミド、アクリル酸、メタクリル酸から選ばれたものであることが好ましい。
【００１６】
本発明の無機繊維断熱吸音材用バインダーにおいては、前記フッ素系化合物が、官能基として水酸基を有する化合物であることが好ましい。
【００１７】
本発明の無機繊維断熱吸音材用バインダーにおいては、前記アルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体と、前記フッ素系化合物とが、固形分換算で前記アルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体１００質量部に対して、前記フッ素系化合物０．１〜１０質量部となるように含有することが好ましい。
【００１８】
アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体に対する、フッ素系化合物の量比を上記の好ましい範囲にすることにより、無機繊維断熱吸音材に充分な撥水性を付与することができ、しかもバインダーの安定性を損なうことがない。
【００１９】
さらに、前記フッ素系化合物の、分子量又は数平均分子量が５００以上であることが好ましい。
【００２０】
これによれば、バインダーを加熱硬化させる際に、低分子量のフッ素系化合物が急激な加熱により蒸発することがないので、少量の付与でも効果的に撥水性能を発現することができる。
【００２１】
また、前記無機繊維断熱吸音材用バインダーが更にシランカップリング剤を含有することが好ましい。これによれば、バインダーと無機繊維の接着性を高め、撥水効果が経時的に低下することを防止することができる。
【００２２】
一方、本発明の無機繊維断熱吸音材は、前記無機繊維断熱吸音材用バインダーを、繊維化直後の無機繊維に付与し、前記無機繊維断熱吸音材用バインダーが付着した無機繊維を集綿した後、加熱硬化させて成形して得られたものであることを特徴とする。
【００２３】
上記発明によれば、無機繊維表面のべたつきがなく、長期にわたって良好な撥水性を維持することができ、且つ、防塵、防湿あるいは意匠用の表皮材等との接着加工性が良好な無機繊維断熱吸音材を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２５】
本発明の無機繊維断熱吸音材用バインダーは、アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体と、水酸基、アミノ基、エポキシ基、メチロール基、カルボキシル基、イソシアネート基から選ばれた官能基及びポリフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物とを含有する。
【００２６】
まず、アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体について説明する。本発明において使用するアルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体としては、レゾール型フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フラン樹脂の各々の前駆体が挙げられる。この場合、前駆体は単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用しても良い。
【００２７】
ここで、本発明において前駆体とは、加熱による反応でレゾール型フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フラン樹脂を各々生成する、もととなる化合物を意味する。この場合、各々の樹脂の前駆体中に含まれる単量体、二量体などの比率、あるいは単量体当たりのメチロール基の付加数は特に限定されない。
【００２８】
アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体は、高粘度の液体あるいは固体であるため、無機繊維に付与するためには、水や有機溶剤などの媒体が必要となる。一般的な無機繊維断熱吸音材の製造プロセスでは、繊維用無機原料を溶融し遠心法などで繊維化した直後の２００℃以上の雰囲気下で、バインダーを付与することが多いので、有機溶剤などの可燃性の溶媒を含むことは、火災などを招く恐れがある。そのため、アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体は、水に溶解又は分散したものであることが好ましい。
【００２９】
次に、フッ素系化合物について説明する。本発明で使用するフッ素系化合物とは、水酸基、アミノ基、エポキシ基、メチロール基、カルボキシル基、イソシアネート基から選ばれた官能基及びポリフルオロアルキル基を有する化合物であり、比較的低分子量の化合物から、ポリフルオロアルキル基を有するモノマーのオリゴマー、ホモポリマーあるいはコポリマーまでが含まれる。
【００３０】
ここで、ポリフルオロアルキル基とは、アルキル基の水素原子の２個以上がフッ素原子に置換された、撥水性能を付与する官能基である。アルキル基は直鎖構造でもよく、分岐構造であってもよい。
【００３１】
上記ポリフルオロアルキル基の炭素数は、４〜２０個が好ましく、これらの炭素原子のうち、1個以上のフッ素原子が結合している炭素の数は２個以上、好ましくは４〜１８個、特に好ましくは６〜１６個である。また、アルキル基中のフッ素原子数の割合は、（ポリフルオロアルキル基中のフッ素原子の数）／（ポリフルオロアルキル基と同一炭素数の炭化水素基とした場合の全水素原子数）が、６０％以上が好ましく、特に８０％以上が好ましい。
【００３２】
また、ポリフルオロアルキル基の末端部分がパーフルオロアルキル基であることが、撥水性能が更に向上するのでより好ましく、パーフルオロアルキル基が直鎖構造であることが特に好ましい。ここで、パーフルオロアルキル基とは、ポリフルオロアルキル基の水素原子のすべてがフッ素原子に置換された構造を有するものをいう。これにより、少量の添加量でも高い撥水性能をバインダーに付与することができる。
【００３３】
本発明で使用するフッ素系化合物は、水酸基、アミノ基、エポキシ基、メチロール基、カルボキシル基、イソシアネート基から選ばれた官能基を有しており、バインダーの主成分となるアルデヒド縮合性熱硬化樹脂や、無機繊維の表面と強固に結合し、経時での撥水性能の低下、特に湿気の多い個所に無機繊維断熱吸音材を使用する場合、繰り返し生じる結露水による撥水剤の流失が抑制される。更に、バインダー硬化後にもシリコーンオイル等で観察されるブリードアウトを起こすことがないので、防塵、防湿、意匠材等となる表皮材との接着性が良好である。
【００３４】
これらの官能基のうち、水酸基が好ましい。
【００３５】
このような、上記官能基とポリフルオロアルキル基とを有するフッ素系化合物の好ましい構造として、以下の２種類の構造が挙げられる。
【００３６】
（１）下式（Ａ）に示す構造であって、主鎖中にポリフルオロアルキル基と前記官能基とを有する構造。
［ポリフルオロアルキル基］−［２価以上の結合基］−［官能基］・・・（Ａ）
（式中、ポリフルオロアルキル基は、水素原子の２個以上がフッ素原子に置換された炭素数が４〜２０個のアルキル基を表し、官能基は、水酸基、アミノ基、エポキシ基、メチロール基、カルボキシル基又はイソシアネート基を表す。）
【００３７】
ここで、上記の構造のうち、２価以上の結合基としては特に限定されないが、後述するように、フッ素系化合物の分子量又は数平均分子量が５００以上となるものが好ましく、例えば、ポリエチレン基、ポリエステル基、ポリウレタン基、ポリエーテル基、ポリカーボネート基等が挙げられる。
【００３８】
（２）下記に示す構造であって、ポリエチレンあるいはポリエステル等の主鎖に対して、側鎖にそれぞれポリフルオロアルキル基と前記官能基が付加されている構造。
【００３９】
【化１】
0003746455.tif 000002
【００４０】
ここで、２価以上の結合基としては、上式（Ａ）の構造における２価の結合基と同様の基が好ましく用いられる。
【００４１】
上記構造の化合物のうち、ポリフルオロアルキル基含有モノマーと、官能基を有する共重合モノマーとのコポリマーがより好ましく、ポリフルオロアルキル基含有モノマーが、下式（Ｂ）の構造を有するポリフルオロアルキル基のアクリレートあるいはメタクリレートであることが特に好ましい。
ＣＨ２＝ＣＲＣＯＯ−［２価の結合基］−［ポリフルオロアルキル基］・・・（Ｂ）
（式中、ポリフルオロアルキル基は、水素原子の２個以上がフッ素原子に置換された炭素数が４〜２０個のアルキル基を表し、Ｒは、水素又はメチル基を表す。）
【００４２】
また、官能基を有する共重合性モノマーとしては、水酸基、アミノ基、エポキシ基、メチロール基等の官能基を有するモノマー、例えば、ヒドロキシアルキルアクリレート、ヒドロキシアルキルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、ジアセトンメタクリルアミド、メチロールジアセトンアクリルアミド等がより好ましい。また、これ以外にも、例えば、アクリル酸やメタクリル酸等を使用することもできる。
【００４３】
この場合、ポリフルオロアルキル基のアクリレートあるいはメタクリレートと、官能基を有する共重合モノマーとの共重合の割合は、両者の質量の合計に対して、ポリフルオロアルキル基含有モノマーが４０質量％以上、特に５０〜８０質量％の割合で重合した重合体が好ましい。
【００４４】
また、本発明で使用するフッ素系化合物は、分子量又は数平均分子量が５００以上であることが好ましい。ここで、分子量又は数平均分子量が５００以上とは、フッ素系化合物が単分子より構成される場合には分子量が５００以上であり、２分子以上のオリゴマーや高分子より構成される場合には数平均分子量が５００以上であることを意味する。
【００４５】
分子量又は数平均分子量が５００未満の場合、無機繊維断熱吸音材の製造プロセスにおけるバインダー塗布、あるいはバインダー塗布後の硬化段階での急激な温度上昇によって低分子量化合物が蒸発揮散してしまい、得られる無機繊維断熱吸音材の撥水性能が低下するので好ましくない。また、所定の撥水性能を得るために過剰のフッ素系化合物が必要となり、不経済でもあるので好ましくない。
【００４６】
本発明の無機繊維断熱吸音材用バインダーにおいては、フッ素系化合物を、アルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体１００質量部に対して、好ましくは０．１〜１０質量部、より好ましくは０．５〜５質量部、特に好ましくは１〜５質量部含有する。
【００４７】
フッ素系化合物の含有量が、０．１質量部未満であると、得られる無機繊維断熱吸音材に充分な撥水性を付与することができない。また、フッ素系化合物の含有量が１０質量部を越えても、含有量の増加に比例して撥水性が向上せず不経済であるので好ましくない。
【００４８】
本発明においては、フッ素系化合物は、水に分散させた後に、アルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体に添加することが好ましい。これにより、同じく水分散させたアルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体と均一に混合でき、バインダーとの相溶性が良好になる。また、水分散系であるので、無機繊維断熱吸音材の製造プロセスにおいて、繊維用無機原料を溶融し繊維化した直後の２００℃以上の雰囲気下でも、安全に無機繊維断熱吸音材用バインダーを付与することができる。
【００４９】
水に分散させる方法としては、フッ素系化合物に各種界面活性剤、例えば、ポリエチレングリコール類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル類、エチレングリコール脂肪酸エステル類、グリセリン脂肪酸エステル類、エーテルカルボン酸系界面活性剤、スルホサクシネート系界面活性剤等を添加混合し、乳化する方法が挙げられる。
【００５０】
特に、フッ素系化合物がポリフルオロアルキル基含有モノマーと、官能基を有する共重合モノマーとのコポリマーである場合においては、ポリフルオロアルキル基含有モノマーと共重合性モノマーの重合は、乳化重合であることが好ましい。これによって直接水に分散したフッ素系撥水剤が得られ、得られた乳化物に必要に応じて配合剤を配合したり、水等で希釈することができる。
【００５１】
この場合、重合において使用する界面活性剤や重合開始剤や重合開始源については特に制限されず、界面活性剤としてアニオン系、カチオン系、あるいはノニオン系の各種界面活性剤のほとんどすべてを使用でき、重合開始剤としては有機過酸化物、アゾ化合物、過硫酸塩のような各種重合開始剤を使用できる。
【００５２】
ただし、乳化に際して過剰の界面活性剤を使用すると、界面活性剤は水を引きつけやすく、フッ素系化合物が有する撥水性能を阻害する。このため、界面活性剤の量は、フッ素系化合物１００質量部に対して、１〜３０質量部が好ましく、より好ましくは５〜２０質量部である。
【００５３】
また、本発明の無機繊維断熱吸音材用バインダーにおいては、バインダーと無機繊維の接着性を高めるために、更にシランカップリング剤を添加することが好ましい。
【００５４】
ここで使用するシランカップリング剤の官能基数や種類、構造などは特に限定されないが、バインダーの主成分であるアルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体との反応性あるいは相溶性の良さから、アミノシランカップリング剤又はエポキシシランカップリング剤を使用するのが好ましい。アミノシランカップリング剤としては、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシランなどが挙げられ、エポキシシランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどが挙げられる。
【００５５】
シランカップリング剤の使用量は、アルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体１００質量部に対して、０．０１〜０．５質量部の範囲にあることが好ましい。シランカップリング剤の使用量が０．０１質量部未満であると、無機繊維とバインダーの接着力を高める効果が劣り、得られる断熱吸音材が、例えば６０℃以上の高温や高温高湿の環境に曝された場合に、撥水効果が経時で低下する場合があり、好ましくない。また、シランカップリング剤の使用量が０．５質量部を越えても使用量に比例して無機繊維とバインダー間の接着性が向上せず、また、撥水効果の経時劣化の防止効果も向上せず不経済であるので好ましくない。
【００５６】
本発明の無機繊維断熱吸音材用バインダーには、必要に応じて、防塵剤、硬化促進剤、難燃剤、着色剤などを添加してもよい。硬化促進剤としては、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、ドデシルベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸などが挙げられる。
【００５７】
上記の無機繊維断熱吸音材用バインダーは、固形分量が５〜３０質量％となるように、水を主成分とした溶媒で希釈することが好ましい。この際、ディゾルバーなどの攪拌機のついたタンクを用いて調合することにより、本発明の無機繊維断熱吸音材用バインダーを得ることができる。
【００５８】
次に、上記の無機繊維断熱吸音材用バインダーを用いて得られる、本発明の無機繊維断熱吸音材について説明する。
【００５９】
本発明の無機繊維断熱吸音材の製造に際しては、まず、溶融した無機質原料を繊維化装置で繊維化し、その直後に上記の無機繊維断熱吸音材用バインダーを無機繊維に付与する。次いで、無機繊維断熱吸音材用バインダーが付与された無機繊維をコンベアベルト上に集綿して嵩高い無機繊維断熱吸音材用中間体を形成し、所望とする厚さになるように間隔を設けた上下一対のベルトコンベアなどに送り込んで狭圧しつつ加熱し、無機繊維断熱吸音材用バインダーを硬化させて無機繊維断熱吸音材を形成する。次いで、必要に応じて表皮材等を被覆させて、無機繊維断熱吸音材を所望とする幅、長さに切断して製品が得られる。以下、各工程について説明する。
【００６０】
まず、本発明に用いられる無機繊維は特に限定されず、通常の断熱吸音材に使用されているグラスウール、ロックウールなどを用いることができる。無機繊維の繊維化方法は、火焔法、吹き飛ばし法、遠心法（ロータリー法とも言う）などの各種方法を用いることができる。特に無機繊維がグラスウールの場合は、遠心法を用いるのがよい。なお、目的とする無機繊維断熱吸音材の密度は、通常の断熱材や吸音材に使用されている密度でよく、好ましくは５〜３００ｋｇ／ｍ3の範囲である。
【００６１】
次に、無機繊維にバインダーを付与するには、スプレー装置などを用いて塗布、噴霧することができる。バインダーの付与量の調節は、従来の撥水剤を含まないバインダーと同様の方法で調整することができる。バインダーの付与量は、無機繊維断熱吸音材の密度や用途によって異なるが、バインダーを付与した無機繊維断熱吸音材の質量を基準として、固形分量で０．５〜１５質量％の範囲が好ましく、０．５〜９質量％の範囲がより好ましい。
【００６２】
無機繊維吸音断熱材にバインダーを付与するタイミングは、繊維化後であればいつでも良いが、効率的に付与させるために繊維化直後に付与した方が好ましい。なお、フッ素系化合物は、アルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体と混合したバインダーとして付与することもできるが、アルデヒド縮合性熱硬化樹脂前駆体を付与する前後に別途フッ素系化合物を付与してもよい。
【００６３】
このように、本発明により得られる無機繊維断熱吸音材用バインダーを無機繊維に付与することにより、無機繊維断熱吸音材に充分な撥水性を付与することができる。
【００６４】
上記工程によってバインダーが付与された無機繊維は、有孔コンベア上に集綿され、嵩高い無機繊維中間体を形成する。ここでコンベア上に集綿する時に、無機繊維が集綿されるコンベアの反対側から吸引装置により吸引することが、より好ましい。その後、コンベア上を連続的に移動する前記無機繊維中間体を、所望とする厚さになるように間隔を設けた上下一対のベルトコンベアなどに送り込むと同時に、加熱した熱風によりバインダーに含有される前記熱硬化性樹脂前駆体を硬化させて、無機繊維断熱吸音材をマット状に成形した後、所望とする幅、長さに切断する。
【００６５】
バインダーに含有される前記熱硬化性樹脂前駆体を硬化させる温度は、特に限定しないが、従来の撥水剤を含まないバインダーを付与する場合と同様にすることが可能で、２００〜３５０℃でよい。また、加熱時間は、無機繊維断熱吸音材の密度、厚さにより、３０秒〜１０分の間で適宜行われる。
【００６６】
本発明の無機繊維断熱吸音材は、そのままの形態でもよく、また、表皮材で被覆して用いてもよい。表皮材としては、紙、合成樹脂フィルム、金属箔フィルム、不織布、織布あるいはこれらを組み合わせたものを用いることができる。なお、表皮材は、吸水率が低く、撥水性を有する材料を用いることが好ましい。
【００６７】
このようにして得られた本発明の無機繊維断熱吸音材は、撥水剤の流失やブリードアウトがないので、表皮材との接着加工性が良好である。
【００６８】
また、雨水や結露水に曝されても、前記断熱吸音材中に水分が溜まっていないので、断熱や吸音の性能が長時間にわたって低下せず、カビの発生や接触する金属部分の腐食や木材の腐朽の問題を解決することができる。
【００６９】
更に、無機繊維断熱吸音材の製造工程、加工工程又は施工現場において、バインダー中のフッ素系化合物が、無機繊維の各単繊維を被覆し、繊維を折れ難くしたり、折れた繊維が脱落しないように固着させるので、無機繊維の飛散を抑制することができる。また、無機繊維断熱吸音材とコンベアとの接触面に存在するフッ素系化合物の疎水性部分が、無機繊維断熱吸音材のコンベアに対する離型性を向上させるので、製造中のトラブルも減少する。
【００７０】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。なお、以下の説明において、部、％は、特にことわりのない場合は質量基準を表す。
【００７１】
［フッ素系化合物のエマルジョンの調合］
調合１
下記の化学式（Ａ−１）で示される分子量６５６のフッ素系化合部１００部に、ＭＩＢＫ５０部を加えて、７０℃で溶解させ溶液とした。次いで、モノステアリン酸ポリエチレングリコール（ＨＬＢ１１．９）８部とヤシ油脂肪酸ソルビタン（ＨＬＢ４．７）２部を加え、９０℃に加温した。次に高圧ホモジナイザーにより乳化した。この乳化物を５０℃で減圧し、含有するＭＩＢＫを除去し、固形分３０％（フッ素系化合物含有量２７．３％）のエマルジョンを得た。
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＳＯ２Ｎ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ・・・（Ａ‐１）
【００７２】
調合２
下記の化学式（Ａ−２）で示される分子量３９８のフッ素系化合物を調合１と同様の方法で乳化し、固形分３０％（フッ素系化合物の含有量２７．３％）のエマルジョンを得た。
ＣＦ３（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ・・・（Ａ‐２）
【００７３】
調合３
攪拌機が装着された反応釜に、下記の化学式（Ｂ−１）で示される、パーフルオロアルキルエチルアクリレート１２０部、Ｎ−メチロールアクリルアミド４部、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（ＨＬＢ１２．４）１０部、ジパルミチルジメチルアンモニウムクロライド２部、アセトン１２０部、水３５０部及びアゾビスイソブチルアミジン塩酸塩１部を加え、撹拌しながら約１５分間窒素置換を行った後、６０℃に昇温し、重合を開始させた。６０℃で１２時間保温撹拌した後冷却し、固形分３１％（フッ素系化合物の含有量２８．３％）のエマルジョンを得た。
ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ２ＣＨ２（ＣＦ２）ｎＣＦ３・・・（Ｂ−１）
（ここで、ｎが５、７、９、１１、１３である化合物の混合物であって、ｎの平均が８である混合物）
【００７４】
調合４
攪拌機とモノマー滴下用タンクが装着された反応釜に、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（ＨＬＢ１２．４）１０部、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド２部、水３３０部を加え、撹拌しながら７０℃に昇温させた。一方、調合３で使用した、化学式（Ｂ−１）のパーフルオロアルキルエチルアクリレート１２０部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート１０部、アゾビスイソブチルアミジン塩酸塩１部を混合した後、モノマー滴下用タンクに入れた。モノマー全量が３時間で滴下終了するように、滴下流量をコントロールして、反応釜中に滴下させ、滴下終了後、１時間が経過した時点で、アゾビスイソブチルアミジン塩酸塩０．１部と水１部の混合物を反応釜中の反応物に添加した。この際、反応物の温度を７０℃に保ちながら撹拌を続けた。更に、２時間後、同様の所作を繰り返し、保温撹拌を続けた。３時間後冷却し、固形分３０％（フッ素系化合物の含有量２７．４％）のエマルジョンを得た。
【００７５】
［ステアリン酸亜鉛の水分散液の調合］
調合５
ステアリン酸亜鉛６０部を融点以上の１３０℃まで加熱して溶融したあと、撹拌しながら、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン５部を添加した。混合終了後、撹拌しながら水２００部を滴下して、固形分２４．５％（ステアリン酸亜鉛の含有量２２．６％）の水分散液を得た。
【００７６】
［ジメチルポリシロキサンの水分散液の調合］
調合６
分子量約５０００のジメチルポリシロキサン６０部に、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン１５部を添加した。撹拌しながら水２００部を滴下して、固形分２７．３％（ジメチルポリシロキサンの含有量２１．８％）の水分散液を得た。
【００７７】
実施例１
［無機繊維断熱吸音材用バインダーの調合］
水に分散された、単量体１０％以下、二量体８０％以上、遊離フェノール１％以下のレゾール型フェノール樹脂前駆体を固形分換算で１００部に対して、調合１で得られたフッ素系化合物のエマルジョンを含有量換算で３部、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン０．２部、水４５０部とを攪拌機のついたオープンタンクで調合し、充分撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えて無機繊維断熱吸音材用バインダーを得た。
［無機繊維断熱吸音材の製造］
遠心法により繊維化したガラス繊維に、前記バインダーを用いて所定の付与量になるようにスプレーで塗布した後、吸引装置で吸引しながら有孔コンベア上に集綿して、無機繊維断熱吸音材の中間体を形成させた。前記中間体を２８０℃の熱風中で３分間加熱して、バインダーを硬化させ、密度３２ｋｇ／ｍ3、厚み５０ｍｍ、バインダー付与量６．０％である、実施例１の無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００７８】
実施例２〜４
調合２〜４で得られたフッ素系化合物のエマルジョンを用いる以外は、実施例１と同様のバインダー調合方法及び製造方法により、それぞれ実施例２〜４の無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００７９】
実施例５
実施例１で使用した水分散系のレゾール型フェノール樹脂前駆体５０部、水溶性の尿素樹脂前駆体４０部、水溶性のメチロール化メラミン樹脂前駆体１０部、調合４で得られたフッ素系化合物のエマルジョンを含有量換算で０．２部、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン０．１部、水４５０部とを、ディゾルバーのついたオープンタンクで調合し、充分撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えて無機繊維断熱吸音材用バインダーを得た。
次に、この無機繊維断熱吸音材用バインダーを用いる以外は、実施例１と同様の製造方法にて、実施例５の無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００８０】
実施例６
実施例１で使用した水分散系のレゾール型フェノール樹脂前駆体を固形分換算で１００部、調合３で得られたフッ素系化合物のエマルジョンを含有量換算で９．５部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．１部、水４５０部とを、ディゾルバーの付いたオープンタンクで調合し、充分撹拌しながら固形分１５％になるように水を加えて無機繊維断熱吸音材用バインダーを得た。
次に、この無機繊維断熱吸音材用バインダーを用いる以外は実施例１と同様の製造方法にて、実施例６の無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００８１】
実施例７
調合３で得られたフッ素系化合物のエマルジョンを含有量換算で１２．５部にした以外は実施例６と同様の調合方法及び製造方法により、実施例７の無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００８２】
実施例８
実施例１の無機繊維断熱吸音材用バインダーを用いて、実施例１と同様の製造方法により、密度１６ｋｇ／ｍ3、厚さ１００ｍｍ、バインダー付与量４．０％の条件で実施例８の無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００８３】
実施例９
実施例６の無機繊維断熱吸音材用バインダーを用いて、実施例１と同様の製造方法により、密度１６ｋｇ／ｍ3、厚さ１００ｍｍ、バインダー付与量４．０％の条件で実施例９の無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００８４】
比較例１
実施例１で使用した水分散系のレゾール型フェノール樹脂前駆体を固形分換算で１００部と、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン０．１部、水４５０部とを、ディゾルバーの付いたオープンタンクで調合し、充分撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えて撥水剤を含まないバインダーを得た。
更に、このバインダーを用い、実施例１と同様の製造方法にて、比較例１の無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００８５】
比較例２
実施例１で使用した水分散系のレゾール型フェノール樹脂前駆体を固形分換算で１００部と、調合５で得られたステアリン酸亜鉛の水分散液を含有量換算で５部、水４５０部とを、ディゾルバーの付いたオープンタンクで調合し、充分撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えてバインダーを得た。
更に、このバインダーを用い、実施例１と同様の製造方法にて、比較例２の無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００８６】
比較例３
実施例１で使用した水分散系のレゾール型フェノール樹脂前駆体を固形分換算で１００部と、調合６で得られたジメチルポリシロキサンの水分散液を含有量換算で５部、水４５０部とを、ディゾルバーの付いたオープンタンクで調合し、充分撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えてバインダーを得た。
更に、このバインダーを用い、実施例１と同様の製造方法にて、比較例３の無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００８７】
実施例１〜９、比較例１〜３で用いた全てのバインダーは、いずれも安定性が良好であった。また、実施例で用いたフッ素系化合物のエマルジョンについては水系バインダーに均一に混合することができ、他のバインダー成分との相溶性も良好であった。
【００８８】
試験例
〔撥水性の評価〕
実施例１〜９、及び比較例１〜３で得られたグラスウールより、５０×１００×１００ｍｍ角の試験片を切り出し、試験片の寸法測定及び秤量した後、水面下５０ｍｍの水温２５℃の水中に浸漬した。浸漬開始２４時間後に試験片を取り出し、室温２５℃で１０分間金網の上に放置した後、試験片を秤量した。
浸漬後の増量分を体積に対して、百分率で表し、これを体積含水率とした。更に、体積吸水率を計算した前記試験片を金網上に放置し、６時間後の水の含有量を体積に対して、百分率で表し、体積含有率とした。
〔接着性の評価〕
実施例１〜９、及び比較例１〜３で得られたグラスウールに、オレフィン系ホットメルト接着剤を４０ｇ／ｍ2の割合で均一に塗工した後、アルミクラフト紙を貼り付けたものより、幅１００ｍｍ、長さ３００ｍｍの試験片を切り出し、引っ張り試験機にてアルミクラフト紙のピーリング強度（剥離強度）を測定した。すべての結果をまとめて表１に示す。
【００８９】
【表１】
0003746455.tif 000003
【００９０】
表１より、実施例１〜９の試験片は、比較例１〜３の試験片と比較して、体積吸水率が低く、浸漬から取り出した６時間後の体積含水率も低いことがわかる。これは、実施例で使用した各種フッ素系化合物により、グラスウールの撥水性能が向上したことを示している。
【００９１】
また、実施例６と実施例７の比較より、フッ素系化合物を前記好ましい範囲を超える量で添加しても、撥水性能の大きな向上はみられないことがわかる。更に、実施例１と実施例２の比較より、フッ素系化合物が前記好ましい分子量を有することで、より撥水性能が高いことがわかる。
【００９２】
一方、撥水剤を含まない比較例１においては、体積吸水率、６時間後の体積含水率ともに実施例に比べて大幅に劣ることがわかる。
【００９３】
また、実施例１のフッ素系化合物の代わりに、ジメチルポリシロキサンを水分散させた比較例２、及び、ステアリン酸亜鉛の水分散液を使用した比較例３では、体積吸水率は向上するものの、フッ素系化合物を使用した実施例に比べると撥水性能が劣ることがわかる。
【００９４】
また、表皮材となるアルミクラフト紙の接着性についても、実施例１〜９の試験片は、撥水剤を含まない比較例１と比べて大幅に劣ることはない。一方、ジメチルポリシロキサンを使用した比較例２、及び、ステアリン酸亜鉛を使用した比較例３では、表皮材との接着性が大幅に低下することがわかる。
【００９５】
【発明の効果】
以上、本発明の無機繊維断熱吸音材用バインダーは、フッ素系化合物を含有することにより、充分な撥水性を無機繊維断熱吸音材に付与することができ、防湿、防塵、又は、意匠用の表皮材を張り付けても、接着を損なうことはない。また、この無機繊維断熱吸音材用バインダーを用いた本発明の無機繊維断熱吸音材は、雨水や結露水に曝されても、断熱、吸音性能が長期間にわたって低下せず、カビの発生や接触する金属部分の腐食や木材の腐朽の問題を解決することができ、住宅、建物、防音壁、クーリングタワーや屋外設置機器などの断熱材又は吸音材として好適に使用できる。