JPS60246899A - 断熱ボ−ドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主成分が鉱物質繊維粒状綿とパルシーとで構
成される断熱ボードの製造方法に関し、更に詳しくは釘
打性（保釘性）、耐水性、耐湿性、表面平滑性、耐破損
性、寸法安定性、実矧（さねはぎ）や鋸引き等の加工適
性に優れ、内、外壁材、屋根下地材等の用途を有し、且
つその製作費が廉価である等の特性を有する鉱物質繊維
ボードたる白色の高強度難燃性断熱ボードを得る方法に
関するものである。

本発明の断熱が−ドの製造方法は外観が白色で軽量、断
熱、不燃、吸音等の特性に優れた性質を示す鉱物質繊維
ボードを得る方法の１つである湿式抄造法、即ち一般的
にはロックウール粒状綿、鉱滓粒状綿等の鉱物質繊維を
適正量の結合剤や添加剤と共に、１０〜１００倍に相当
する多量の水中に均一に分散せしめて水性スラリーとし
、これを抄造、成型した後、乾燥、硬化せしめる湿式勿
造法を利用するものであるが、使用する水性スラリー中
の固形主成分の１つとしてパルプおよび；ラミン樹脂を
利用する点に特徴を有している。

本発明の断熱ボードの製造方法においては、士造に付さ
れる水性スラリーとして、該水性スラリーを構成する固
形成分が、３０〜９０重量％の鉱物質繊維粒状綿と、５
〜３０重量−のパルプと、５〜３０重ｆ％の白濁温度（
Ｔｏ）　１２０〜３００°Ｇおよび粒度１００〜５００
メツシユの粉末状メラミン樹脂と、０．１〜６．５重量
−の結合助剤とから成る水性スラリーを使用することに
特徴を存するものである。以下本発明で使用する水性ス
ラリーを構成する各固形成分について説明する。

１）鉱物質繊維粒状綿について 本発明で使用する水性スラリーでは、鉱物質繊維として
その粒状綿を利用する。鉱物質繊維の粒状綿は、普通平
均繊維径６〜７μ、繊維長３０〜４０龍以下の単繊維が
集合Ｉ−た粒径５〜５０＋ａｍ程度の粒状形をなすもの
である。このような鉱物質繊維を使用して得られるスラ
リーは、鉱物質繊維の前記形状により、スラリー中での
均一性に優れ特に抄造工程で適度の濾水性を具備すると
いう特徴を有する。これに対して、非粒状の鉱物質繊維
やガラス繊維を使用した場合には、抄造工程でのスラリ
ーの濾水時間が早すぎたり、分散不良を起すという欠点
を有する。

本発明の断熱ボードの製造方法においては、使用する水
性スラリー中の固形成分の３０〜９０重量％がこの鉱物
質繊維粒状綿で構成されているものを利用する。水性ス
ラリー中の鉱物質繊維粒状綿が、該水性スラリーを構成
する固形成分中の６０重量−未満になると、本発明の製
造方法で目的としている難燃性（準不燃または難燃）を
有するボードが得られなくなり、また湿式抄造法を利用
するボードの製造において、抄造時の濾水性が悪く、生
産効率が低下する。一方、鉱物質繊維粒状綿の含有量が
９０重量％を越える水性スラＩＪ　−を使用すると、こ
の水性スラリーのもう一方の固形主成分であるパルプの
含有量が相対的に低くなっているために、メラミン樹脂
のリテンションが悪くなり従ってボードの強度が十分で
はなく、且つ得られるボードの釘打性も悪くなる等の弊
害を生ずる。

２）パルプについて 本発明の断熱ボードの製造方法においては、使用する水
性スラリー中の固形成分の５〜３０重量％がパルプで構
成されているものを利用する。このパルプは、新聞故紙
や雑誌故紙を叩解して得られる故紙パルプスラリシや、
さらし、未ざらし、クラフトパルプあるいは再生パルプ
を叩解して得られるパルプの形で利用する。本発明の断
熱ボードの製造方法においては水性スラリー中のパルプ
成分が、もう一方の固形主成分である鉱物質繊維粒状綿
の交さ結合点を包括して粘着する作用及びメラミン樹脂
のりテンション向上作用を発現させると共に、パルプ成
分自体の有する弾性をも発現させ、鉱物質繊維粒状綿を
補強する作用を奏せしめるもので、得られるボードに十
分な機械的強度を具備させるものである。

本発明の断熱ボードの製造方法においては、固形成分中
の５〜３０重量％がこのパルプで構成されている水性ス
ラリーを使用する。その理由はパルプの含有量が６０重
量％を越えると、得られるボードの高度の難燃性が十分
ではなく、本発明の目的とする高度の難燃性を具備する
ボードを得ることが困難となるためである。また同時に
パルプの含有量が３０重量％を越えると、湿式抄造法を
利用する本発明のボードの製造方法において、特に厚さ
１０龍以上のものを製造する工程で、抄造時の濾水時間
が長くなり、生産速度が低下するために工業的規模での
生産性が低く製造コストが高くなるという弊害も生ずる
。一方パルプの含有量が５重量％未満になると、含有さ
れるパルプ成分が僅少にすぎカチオン性をおびたメラミ
ン樹脂のリテンションが極端に悪くなり、パルプ成分に
よって奏される前述の補強作用が十分ではなく、製造さ
れるボードの密度を高くしても、なお満足し得る機械的
強度を具備するボード、を得ることが困難となるためで
ある。

６）粉末状メラミン樹脂について 湿式抄造法を利用する一般の鉱物質繊維ボードの製造に
おいて、バインダーとして合成樹脂を使用する場合の問
題点は設備の汚染にある。特に大型連続設備による製造
においては、原料の配合、ウェットマットの抄造、乾燥
の全工程において清掃は事実上不可能で、僅かに配合、
抄造の両工程でシャワーによる水洗が可能な程度である
。従って、バインダーとして合成樹脂溶液のように粘着
性があり且つ堆積、硬化するような性質のあるものを使
用することは不適である。バインダーとして合成樹脂溶
液またはコロイド状の合成樹脂を使用することは、たと
え汚染問題が定期清掃で解決したとしても、湿式抄造法
によるボードの製造においては、抄造時の浸水の際にバ
インダーが白水中へ流出し、ウェットマット中に保持さ
れる割合が極めて少なくなるという弊害が存する。コス
ト面も含めてこの問題を解決するためには、白水からの
合成樹脂の回収、保持効率を着増させる凝集剤の添加な
どが必要となり、従来多くの試みがなされているが、ま
だ満足される方法が得られていない。

これに対して、本発明の断熱ボードの製造方法において
バインダーとして使用する粉末状メラミン樹脂は、湿式
抄造法による難燃性断熱ボードの抄造原料である水性ス
ラリー中で均一に分散し、非水溶性になるが故に１ママ
粉の形成、べたつきあるいは粘度増加を生ずることなく
容易にスラリー中に配合されるし、かつ原料配合槽、配
管、ポンプへの付着、抄造金網の汚染を生じない等の一
般の粉末状熱硬化性合成樹脂をバインダーとじて使用す
る際の効用に加えて、経済的にも廉価であるという特質
を有する。

バインダーとして利用する粉末状メラミン樹脂は、ユリ
ア、ベンゾグアナミン、アセトグアナミンなどのアミン
化合物やその他の成分で一部変性されていても良い。

利用される粉末状メラミン樹脂は、白濁温度（Ｔｏ）１
２０〜３ｏｏ℃および粒度１ｏｏ〜５ｏ。

メツシュのものである。これは粒度が１０ｏメツシユを
通過しないような粗大なものは断熱ボードの抄造原料で
ある水性スラリー中での分散性が悪くなり、バインダー
としての性能が劣り、且つ均質なボードが得難くなるた
めであり、また５００メツシユを通過してしまうような
微小粉末では抄造工程で白水中への流出ロスが大きくな
る等の欠点を生ずるためである。メラミン樹脂の白濁ａ
度ＣＴｏ）ハ１２０〜３０−０’Ｃ！、好ましくは２ｏ
ｏ〜２８０℃である。メラミン樹脂の（Ｔｏ）が１２０
’Ｃ未満では水に対する溶解性が大きくなり樹脂がべた
つき抄造用金網を汚染したり、更に水溶化することによ
り白水中に樹脂が流出する結果ボードの強度が低下する
。また６００℃を超えると縮合反応に供する反応基が減
少し、バインダーとしての効果が小さくなるため高強度
のボードが得られない。

バインダーとして利用するこの粉末状メラミン樹脂は本
発明の断熱ボードの製造方法において利用する水性スラ
リーを構成する固形成分中の５〜６０重量％を占める。

これは利用される水性スラリーにおいて、メラミン樹脂
の含有量が５重量％未満では得られる断熱ボードの吸水
率が高くなり吸水層の強度が大巾に低下する弊害が生じ
、各種下地材としての用途に適合する白色難燃性断熱ボ
ードを得ることが困難となり、また乾燥強度も充分でな
く、釘打性も悪くなる等の弊害を現出するためである。

また、メラミン樹脂の含有量が６゜重量％を越えると、
湿式抄造法を利用するボードの製造方法において、抄造
時における樹脂のリテンションが悪くなり、添加量の割
合に応じた強度効果がなく、経済的に好ましくないため
である。

メラミン樹脂はその表面電荷がカチオン性であるためア
ニオン性のパルプ、鉱物質繊維状締圧定着しやすくなり
高強度のボードが得られる。また、メラミン樹脂は硬化
後の樹脂強度が高いため得ら゛れるボードの表面は緻密
で硬度が高い。更にメラミン樹脂では表面電荷がカチオ
ン性であるため、鉱物質繊維綿等の原料を水で分散させ
た場合、鉱物質繊維綿の水中での解繊がよいのでフェノ
ール樹脂系などのような表面電荷がアニオン性又はノニ
オン性のものよりもボードの地合、表面外観が優れしか
もスラリーの製造時にまじりが良くメラミン樹脂が凝集
していわゆるママ粉になることがない。

以上の事実を総合、勘案すると最も好ましい粉末状メラ
ミン樹脂の添加範囲は８〜１５重量％である。

４）結合助剤について 結合助剤は、湿式抄造法を利用した難燃性断熱ボードの
製造工程中の抄造工程において、バインダーたる前記粉
末状メラミン樹脂をウェットマットに効果的にリテンシ
ョン、固着させるための作用を果すもので、この種の鉱
物質繊維ボードの湿式抄造法において結合助剤として通
常利用されるアニオン系またはカチオン系凝集剤が使用
される。

結合助剤としてアニオン系凝集剤を利用した場合には該
凝集剤による凝集効果を高めるために硫酸バンドを併用
するのが好ましく、例えばアニオン系凝集剤たるポリア
クリルアミド０．０５〜１．５重量％、硫酸バンド０．
１〜２．０重量％程度で使用するのが好ましい。尚、こ
の場合には、抄造原料である水性スラリーのＰＨは４．
５〜６．８になる。また、この場合、硫酸バンドを２．
０重量％以上添加することも可能であるが、不必要に多
量の硫酸バンドを添加すると、鉱物質繊維粒状綿の酸加
水分解が起るため、結局、得られる断熱ボードの強度を
低下させることになるので、硫酸バンドの添加量は２重
量％以下に抑え”Ｃおくのが好ましい。更に、高分子系
凝集剤の場合にはその添加量は０．０５重量％で充分凝
集効果を発揮し、０．８〜１．２重量％で凝集効果は最
高となるが、１．５重量％を越えると、今度は逆に一旦
凝集したフロックが再分散す、る現象を生ずるため、高
分子系凝集剤の添加量は最高１．５重量％までに抑えて
おく必要がある０本発明の断熱ボードの製造方法におい
ては、以上の各固形成分が略均−に分散されている水性
ス木′ ラリ−を抄造、脱水して得られた抄造ヤードを、更に成
型、乾燥、硬化させ、比重０．３〜０．７の範囲内にあ
る鉱物質繊維ボードを得るものである。

この場合、得られる断熱ボードにおいて、その比重が０
．３未満では、得られる断熱ざ−ドに、釘打性に必要な
高強度が具備されず、また、比重が０．７を越えると、
得られる断熱ボードの熱伝導率が大きくなり、断熱性能
に優れたボードが得られなくなるためである。

次に、本発明の断熱ボードの製造方法の各工程の具体的
な構成について説明する。

本発明の断熱ボードの製造方法の第１工程は、ロックウ
ール粒状綿、鉱滓粒状綿等の鉱物質繊維粒状綿６０〜９
０重量％、パルプ５〜３０重量％、バインダーたる白濁
温度（Ｔｏ）　１２０〜３００℃および粒度１００〜５
００メツシユの粉末状メラミン樹脂５〜６０重量％、結
合助剤０．１〜３．５重量％とを固形成分とする混合組
成物を該組成物の１０〜１００倍に相当する水中に分散
させ、前述の各固形成分が水中に分散せしめられた１〜
８重量％程度の分散液からなる水性スラリーを形成する
。

第２工程として、前記第１工程で得られた水性スラリー
を長網式（フォードリニヤ−タイプ）、丸網式（オリバ
ータイプ）等の抄造機を使用して抄造、脱水し、抄造ボ
ードを作製する。

更に第６エ程たる最終工程として、得られた抄造ボード
を成型した後、乾燥、硬化を完了せしめるものである。

以上の第１、第２、及び第３工程から成る湿式抄造法に
よる断熱ボードの製造方法においては、その第１工程で
は、バインダーたる粉末状メラミン樹脂は前述したよう
に、特に粒度が１００メツシユを通過しないような粗大
なものを避けることにより、該粉末状メラミン樹脂が、
形成される水性スラリー中へ略均−に分散され、しかも
該粉末状メラミン樹脂が非水浴性であるから、水性スラ
リーの形成過程ではママ粉の形成、べたつきあるいは粘
度増加等の弊害を生ずることなく容易に水性スラリーを
形成せしめ得るし、しかも、バインダーとして使用され
ているメラミン樹脂が原料配合槽、配管、ボンダ等への
付着することもなく抄造金網を汚染させることも無い等
の特長を有する。

また第２工程たる抄造工程では、該工程における濾水機
構について以下に詳述するような特長を有する。すなわ
ち、前記特定の割合からなる鉱物質繊維粒状綿、パルプ
、粉末状メラミン樹脂、結合助剤の各成分が水中に略均
−に分散せしめられてなる水性スラリーは、抄造された
のちの濾水時に、粉末状メラミン樹脂以外の諸材料が総
合されて濾材的役割を果たし、該粉末状メラミン樹脂を
均一な分散状態のまま繊維間隙に残留させ、その位置に
保持し、はとんど水分のみを脱水させる作用を果すもの
であり、このとき白水中に流出する前記粉末状樹脂を、
投入量の１〜６チ程度忙とどまらせるという特長を有す
る。

本発明の断熱ボードの製造方法は以上の通りの構成から
なるものであり、釘打性に適合する強度、準不燃〜難燃
３級に適合する難燃性、耐水性、耐湿性、表面平滑性、
耐破損性、寸法安定性、実矧や鋸引き等の加工適性等に
優れ、かつ変色のおそれもなく内、外壁材、屋根下地材
等の用途に適する、文字通り白色高強度難燃性断熱ボー
ドが得られるという特長を有する。また固形主成分中の
一成分のパルプとしてパルプをも使用して得るものであ
るので、その製作費が廉価であるという特長をも有する
。

また、本発明の断熱ボードの製造方法は、従来の湿式抄
造法による鉱物質繊維ボードの製造装置にそのまま適用
出来るものであり、湿式抄造法を使用するものであるに
も拘らず、前記した通り、特に牽造設備の汚損等をほと
んど生せしめることなく、シかも原料たる鉱物質繊維粒
状綿、パルプ及び結合助剤により、粉末状メラミン樹脂
をウェットマット中に均等に分散させた状態で確実に残
留、保持させ、はとんど濾水中への該粉末状メラミン樹
脂の流出のない状態で濾水させうるという効果を奏する
。このため、湿式抄造法を利用する本発明の断熱ボード
の製造方法においては、原料の使用量、調製状態等を所
定のものとすれば、抄造速度等の低下あるいは白水中へ
の一部原料の流出により、製品たる断熱ボードの特性の
劣化等を伴うことなく、白色高強度難燃性断熱ボードを
量産しうるという作用、効果を有する。

さらに、本発明の断熱ボードの製造方法においては従来
の湿式抄造法で鉱物質繊維ボードを製造する際に有機結
合剤に対するリテンション作用および固着作用の面から
必要不可欠とされていたアスベストを全く使用すること
なく、前記各特性、即ち難燃性で、耐水性、耐湿性があ
り、表面が滑らかで所定の硬さを有し、破損し７ない強
さ、反りや湿度によるサグがなく、寸法安定性があり、
実矧や現場での鋸引きや釘打ち施工等ができる等の特性
を有する白色高強度難燃性断熱ボードを量産し得るので
、アスベスト使用に伴う材料費の高騰と操業者への健康
面からの悪影響とを同時に解決することが出来るという
作用、効果を奏する。更にボードのコストダウンのため
各種無機充填材や、耐水性を損なわない範囲でメラミン
樹脂の一部をポバール、澱粉等と代替することもできる
。

以下、本発明の断熱ボードの製造方法の具体的な構成を
実施例を以って説明し、併せて得られた高強度難燃性断
熱ボードの性質を説明する。

実施例１〜１５ 後記第１表〜第３表の実施例１〜１６ｍＫ記載した各組
成成分からなる固形成分（１０００，９）の４重量％水
分散液による水性スラリーを作製し、得られた水性スラ
リーを、実験室のテスト抄造機で抄造、脱水し、得られ
た抄造ボードを、次いでプレス成型機でプレス成型する
。得られタブレス成型物を、熱風乾燥機を使用し、２５
０℃で１時間続いて１９０℃で１時間乾燥、硬化させ、
比重に対応させて厚さ１２龍の１６種類の外碕唱色１物
質繊維ざ−ドを得た。

以上の実施例で使用した水性スラリーの成型濾水時間、
および得られたボードの比重、曲げ強度、２時間吸水比
重（ｄ）　０．４換算曲げ強度等を併せて第１表〜第３
表に示す。

尚、水性スラリーの成型濾水時間は、各水性スラリーを
金網の目の粗さ６ｏメンシユ、金網部の大きさ４５０Ｘ
４５０ｍｍ、成型時の脱水部の減圧度が１５００ｍｍ水
柱のテスト抄造機にて抄造する際の脱水時間であり、得
られたボードの比重および曲げ強度はＪＩＳＡ　６３０
７に従って測定した値である。

比較例１〜７ 後記第１表〜第３表における比較例１〜７ｓに記載した
各組成成分からなる固形成分（１０００Ｉ）の４重ｉ％
水分散液による水性スラリーを作製し、それ以降は前記
実施例１〜１６における操作と同様に操作し、比較のた
めの鉱物質繊維ボードを得た〇 得られた鉱物質繊維ボードの諸物性を第１表〜第６表に
表示する。

なお、第１表〜第３表に示すメラミン樹脂（？ンプルＡ
−Ｆ）の合成例を下記に示す。

〔メラミン樹脂の合成例〕

メラミン１１９７．！ｉ＋、ベンゾグアナミン９３ｙ１
６７％ホルマリン水溶液１６７０ｇ、水５２６，９゜水
酸化す上リウム０．２　、！９を攪拌装置付６１の反応
容器に投入し、９０℃、１１０分で白濁温度（Ｔｏ）６
０℃になるまで縮合させ続いて水酸化ナトリウム（ｐＨ
調整用）　０．２　、！ｉｉ’を添加し、５５チ濃度の
メラミンホルムアルデヒド初期縮合物水溶液を得た。

得られた水溶液を水分含有量１ｗｔ％以下になるまで減
圧乾燥し、この乾燥樹脂固型物を更に１４０℃で１０〜
２５分間加熱処理を行った。得られた樹脂をボールミル
で粉砕し篩にかけ１００メツシユ〜５００メツシユの粒
度の異なる白濁温度（Ｔｏ）を有する下記の粉末状メラ
ミン樹脂を得た。

ここで白濁温度（Ｔｏ）はメラミン樹脂（メラミン−ホ
ルムアルデヒド樹脂）を水−ジメチルスルホニルオキシ
ド（ＤＭＳＯ）の混合溶剤に溶解したときの白濁点温度
を測定し、この測定値を水溶剤における白濁点温度に換
算し千求めたものである。

第１表の結果よりメラミン樹脂の白濁温度（Ｔｏ）が１
２０℃未満では水に対する溶解性が大きくなるための２
時間吸水曲げ強度が悪くなることがわかる。

次にメラミン樹脂の配合量の変化による物性と同時に比
較のためフェノール樹脂を用いて得られるボードの物性
について第２表に示した。

第２表からメラミン樹脂の配合量は、５〜３０ｗｔ％が
よいことがわかる。またメラミン樹脂を用いた実施例６
の物性値と、同実施例欄で（）で示したフェノール樹脂
を用いた物性値とを比較すると、樹脂含有量が同量にも
がかわらずメラミン樹脂を用いた方が曲げ強度、ａ＝ｏ
、４換算曲げ強度、２時間吸水ｄ’＝　０．４換算曲げ
強度に於て良好な数値を示している。これはメラミン樹
脂の表面電荷がカチオン性であるため、表面電荷がアニ
オン性のフェノール樹脂に比べて、アニオン性のパルプ
、ロックウールに定着し易く、メラミン樹脂の硬化後の
樹脂硬度が高いため、得られるボードは表面が緻密で硬
度が高くなるためと思われる。

なお、メラミン樹脂を用いた実施例６と、同実施例欄で
（）で示したフェノニル樹脂を片いた場合とを燃焼テス
）　（ＪＩＳ　Ａ−１３２１）によって比較すると、メ
ラミン樹脂を用いた場合ｔｄθ＝４０〜５０、ＣＡ　＝
　２０〜２５であり、フェノール樹脂ではｔｄθ＝４５
〜６０、ＣＡ＝２０〜６０で両者大差な（ＪＩＳＡ−１
３２１の準不燃に合格する。

残炎時間はメラミン樹脂の場合、０秒であるのに対し、
フェノール樹脂の場合、１９秒であった。

次にパルプの配合量゛の変化に−よる物性、メラミン樹
脂の一部をでんぷんに代替したときの物性、およびボー
ドの比重の相違による物性について第３表に示した。

第３表からパルプの配合量が５〜３０　ｗｔ　％の場合
、成形濾水時間が短かく、かつボードの物性が良好であ
る。またメラミン樹脂の一部をでんぷんと代替してもほ
ぼ同様の実用上差しつかえのない耐水性良好な結果が得
′られる。またボードの比重は０．３〜０．７のときに
物性が良好であることがわかる。

実施例１７ メラミン１２６０．！ｉ＋、３７％ホルマリン水溶液１
６２１、Ｆおよび水５００ｇを、攪拌装置付３ノの反応
容器忙投入し、８５℃で白濁温度（Ｔｏ）　が８０℃に
なるまで、縮合２反応を行なった。続いて水酸化ナトリ
ウムを肌２ｇ加えてｐＨを８．６（チモールプル試験紙
による）ＫＬ、５０℃まで冷却して、５５％濃度のメラ
ミンホルムアルデヒド縮合物水溶液を得た。

得られた水溶液を水分含有量が１ｗｔ％以下になるまで
減圧乾燥し、この乾燥樹脂固型物を更に１４０℃で１０
〜２５分間、加熱処理を行なった。

得られた樹脂をボールミルで粉砕し、篩分けにより１０
０〜５００メツシユの粒度を有する、種々の白濁温度（
Ｔｏ）の粉末状メラミン樹脂を得た。

上で得られたメラミン樹脂及び実施例１〜１６で用いら
れたと同一のロックウール粒状綿、パルプ、ポリアクリ
ルアミド及び硫酸バンドを用いて実施例１〜１６と同様
にして本発明の断熱ボードを得た。得られた断熱ボード
の物性は前記実施例１〜１６で得られたものとほぼ同等
であった。

代理人　浅　村　皓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ３０〜９０重量％の鉱物質繊維粒状綿と、５〜３０重：
   ｊｉ％のパルプと、５〜３０重量％の白濁温度（Ｔｏ）
   　１２０〜３００℃および粒度１００〜５００メツシユ
   の粉末状メラミン樹脂と、０．１〜６．５重量％の結合
   助剤とを固形成分とする水性スラリーを抄造、脱水して
   得られた抄造ボードを成型、乾燥、硬化させ、比重０．
   ６〜０．７の鉱物質繊維ボードを得ることを特徴とする
   断熱ボードの製造方法。