JP3784067B2 - 無機繊維製品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、無機繊維製品を製造する方法に関する。本発明による製品には、例えば、断熱及び耐火、防火、騒音防止並びに他の材料、例えばプラスチックの調整媒体補強材料（regulation growth media reinforcement）並びに充填剤としての用途が考えられる。本発明は、特に、硬化性バインダーとしてフェノール−ホルムアルデヒド樹脂を用いる無機繊維製品の製造方法にも関する。
フェノール−ホルムアルデヒド樹脂系の樹脂配合物は、この技術分野においては熱硬化性樹脂として非常によく知られている。この樹脂配合物は、重合しない形態でも、あるいは部分的に重合した形態でも使用することができる。樹脂配合物は、ガス流中に噴霧され、鉱物繊維に接触した後にそこに付着し、熱処理によって硬化し、硬化した樹脂が無機繊維を含有する繊維に一体に付着する。
フェノール−ホルムアルデヒド樹脂は、フェノール及びホルムアルデヒドの両者を、１：２.８又はそれ以上、例えば、１：６までのモル比で含有する。一般に、ホルムアルデヒドの量は化学量論量以上、例えば１：３.１〜１：５、例えば１：３.４の値である。ホルムアルデヒドを過剰とすることによって、フェノールがガス流中にガス状の形態で残存する可能性、並びに樹脂配合物の噴霧及びその中に存在する水分の蒸発後に環境へ放出されることを防止する。
樹脂配合物は、一般に、フェノールに対して過剰な量のホルムアルデヒドと結合させるためにアンモニアを含有しており、アミン化合物、例えばヘキサメチルテトラアミンを生成させる。
そのようなフェノール−ホルムアルデヒド樹脂及びアンモニア含有水性配合物を使用することの問題点は、２００ppmまでの量でアンモニアが放出されることである。
本発明の目的は、ガスからアンモニアを除去するための通常の手段、例えばスクラバーを用いる手段よりも低コストで、このようなアンモニア放出の問題点を解決する手段を提供することである。しかしながら、それには、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の硬化に実際に悪影響を及ぼさず、フェノール及び／又はホルムアルデヒドの放出量が実質的に増加しないことが条件となる。
本発明は、樹脂配合物中のアンモニアを糖化合物を用いて中和することによって、アンモニアの放出量を大幅に低減することができるということを見出したことに基づくものである。糖化合物を増加するのは、バインダーが使用可能になる前であれば、アンモニアを加える前であってもよい。１つの調製手順に従ってこの糖化合物の添加を樹脂配合物の噴霧の前に行うと、それによってアンモニアと糖化合物との反応のためにアンモニアが最終的に中和されることが阻害され、従って樹脂安定化剤としての機能が低下する。樹脂製造の過程で糖化合物を添加することは可能である。樹脂配合物は、最終的に不安定になり、無機繊維用のバインダーとして使用するには不適当なものとなる。従って、本発明は、糖化合物及び／又はアンモニアの樹脂配合物への添加を、樹脂配合物を無機繊維に適用する前に、適時に行うことを提案する。
最適な製造方法は、樹脂系バインダーを適用する直前に、アンモニア又はアンモニウム化合物を最後の成分として無機繊維に添加することを含む。
従って、本発明の方法は、無機繊維系の生成物を製造する方法であって、
ｉ）フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、アンモニア及び糖配合物を含む水性配合物を調製する工程、
ii）上記配合物を無機繊維に適用する工程、並びに
iii）無機繊維を硬化させて生成物を形成する工程
を含んでなる方法を提供する。
本発明の方法は、１つの態様において、
ｉ）フェノール−ホルムアルデヒド樹脂及びアンモニア含有水性配合物を調製する工程、
ii）樹脂配合物を糖配合物と混合する工程、
iii）樹脂配合物及び糖配合物の混合物を無機繊維に適用する工程、並びに
iv）無機繊維を硬化させて生成物を形成する工程
を含んでなる。
本発明の方法は、もう１つの態様において、
ｉ）フェノール−ホルムアルデヒド樹脂及び糖配合物含有水性配合物を調製する工程、
ii）樹脂配合物をアンモニア含有水性配合物と混合する工程、
iii）樹脂配合物及び糖配合物の混合物を無機繊維に適用する工程、並びに
iv）無機繊維を硬化させて生成物を形成する工程
を含んでなる。
更に別の態様において、本発明の方法は、
ｉ）フェノール−ホルムアルデヒド樹脂含有配合物を調製する工程、
ii）樹脂配合物を糖配合物及びアンモニア含有水性配合物と混合する工程、
iii）樹脂配合物及び糖配合物の混合物を無機繊維に適用する工程、並びに
iv）無機繊維を硬化させて生成物を形成する工程
を含んでなる。
原理的には、糖配合物及び樹脂配合物を別々に噴霧することが可能であり、更に、気相へ変化する前にアンモニアが糖化合物と反応し得る限り、それらを繊維へ適用することが可能であるということに注目されたい。しかしながら、最適な方法としては、噴霧前に、樹脂配合物を含む糖化合物とアンモニアとを短時間で混合することが強く推奨される。
糖化合物、一般に糖配合物は、糖化合物がアンモニアとの反応に預かり、樹脂配合物の作用を実質的に抑制しない限り、いずれの好適な糖化合物をも含みうる。好適な糖化合物には、アルドース及びケトース、例えば、単糖類、例えばグルコース及びフルクトース、二糖類、例えばスクロース、マルトース、ラクトース、少糖類、例えばシロップ、特にグルコースシロップ及びフルクトースシロップ、並びに多糖類、特に水溶性の多糖類、例えばデキストリン及びデンプンが含まれる。糖配合物には、これらの糖化合物の１種又はそれ以上のものを含むことができるということに注目されたい。糖配合物は、固体や分散液であってもよいが、水溶液の形態のものが好ましい。水性樹脂配合物との最適な混合はこのようにして可能になる。
水溶液形態の糖配合物は、一般に、水中に糖化合物を１〜８０重量％、好ましくは１５〜８０重量％、一般的には３５〜７５重量％、例えば５０重量％含有する。樹脂配合物に関連して添加する糖配合物の量は、糖化合物がアンモニアに対して化学量論量又はそれを越える量となるように、即ち、アンモニアの放出を著しく低減するような量であることが好ましい。
糖配合物中の糖化合物の量及びこのアンモニアを含む樹脂配合物に対して使用する糖配合物の量は、アンモニアの放出を大幅に低減するように、常套の実験によって決めることができる。樹脂配合物及び糖配合物は、例えば、それぞれ等しい量の樹脂及び糖を含むように用いることができ、そうすることによって双方の配合物を十分に低い粘度で最適に混合することができる。
本発明は、無機繊維製品の製造に使用することができるキットにも関するものであり、そのキットは、上述のような、樹脂配合物を入れる容器、及び糖配合物を入れる別の容器を含む。
本発明によって得られる無機繊維製品には、ロックウール、グラスウール、スラグウール及びこれらの混合物などがある。無機繊維の繊維長及び直径は、種々の無機繊維製品にとって典型的なものである。
所望により、樹脂配合物は、最適な重合のための添加剤、例えばアミド、特に尿素を含むことができる。尿素に関しては、アンモニアの放出は実質的に低減されないので、本発明における糖のアンモニア結合作用にはあまり効果的がないということを注記する。
無機繊維上に樹脂をより良好に接着及び塗布するために、シリコーン油及びシラン等の接着手段及び塗布手段を更に付加することもできる。
アンモニアの放出を大幅に低減するような、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を使用して無機繊維を製造する方法及びキットに関する上述した及びその他の特徴について、以下、実施態様例に関して更に説明するが、それらは例示に過ぎず、本発明がそれらの例によって限定されるかのように解釈してはならない。
実施例１
フェノールとホルムアルデヒドとのモル比を１：３.４とし、８.６以上のｐＨとなるように触媒を加えて、常套の樹脂の製造を行う。反応温度が８０℃以上に達したところで、フェノール０.７７部に対して、グルコースシロップ（デキストロース３％、マルトース１１％、マルトトリオース１７％及びオリゴポリサッカリド６９％）をベースとする５０％糖配合物１部を加える。樹脂１部に対して約８部の水で樹脂が溶解し得る場合に、使用するフェノール１.６部に対して１部の尿素の量で尿素を加える。樹脂を固形分が４０％となるように水を用いて希釈し、２０℃まで冷却する。翌日（又は翌週）、触媒を中和し、アンモニアを加え、水を用いて２０％の固形分となるように樹脂を更に希釈する。水の希釈度（dilutability）が水３部に対して樹脂が約１部となるようにアンモニアを調節する。グルコースシロップを用いない常套の樹脂製造の場合と比較して、アンモニアの放出は５０ppm以下に減少する。
実施例２
常套の樹脂配合物（４４重量％）は、アンモニア８重量％及び尿素１２重量％を含有していた。この樹脂配合物を水により１５重量％まで希釈すると、約３重量％のアンモニアが含まれている。アンモニアが存在するために、樹脂配合物は水による希釈が容易であり、貯蔵中も安定である。樹脂配合物は、更にシラン化合物も含有する。
これとは別に、グルコースシロップ（デキストロース３％、マルトース１１％、マルトトリオース１７％及びオリゴポリサッカリド６９％）をベースとする糖配合物を調製する。グルコースシロップは１５重量％に希釈する。
無機繊維を気流中において常套の方法で紡糸する紡糸チャンバー内へ噴霧する直前に、希釈した樹脂配合物３部及び糖配合物１部を混合する。樹脂配合物及び糖配合物の混合物を繊維上に付着させ、硬化後、無機繊維の間で緊密な結合を形成させる。
樹脂配合物のみを使用する場合又は水１部により希釈した後の場合、アンモニアの放出は約２００ppmに達する。しかしながら、樹脂配合物の希釈を本発明に従って糖配合物を用いて行う場合、アンモニアの放出は５０ppm以下とかなり減少する。
実施例３
フェノールとホルムアルデヒドとのモル比を１：３.８とし、塩基性触媒を加えてｐＨを８.６以上に調節する。反応温度が８０℃以上に達したところで、７５％糖溶液を加える。糖溶液は、グルコースシロップ（デキストロース３％、マルトース１１％、マルトトリオース１７％及びオリゴポリサッカリド６９％）をベースとして調製する。糖溶液を樹脂に、フェノールの０.７７部に対して糖溶液１部の量で加える。樹脂１部の水希釈度が水８部のときに、尿素を加え、使用するフェノール１部に対して尿素１部とする。
その後、樹脂の水による希釈を固形分濃度４０％まで行い、樹脂を２０℃まで冷却する。樹脂を繊維に適用する前に固形分２０％まで希釈し、適用した触媒を中和し、樹脂１部の水希釈度が水３部となるまでアンモニアを加える。
無機繊維の製造から放出されるアンモニアは、３０ppm以下にまで減少した。
樹脂配合物が安定な状態を保ち、繊維上に適切に硬化した樹脂バインダーが生成し、及びアンモニアの放出を相当な程度で減少するように、樹脂配合物及び糖配合物の両者の相互の接触を一時に行わせる限りにおいて、樹脂配合物及び糖配合物の組成に種々の変更を行うことができるということは当業者には明らかであろう。このことは、使用するフェノール、ホルムアルデヒド、アンモニア及び糖の量を、本発明によってフェノールの放出、ホルムアルデヒドの放出及びアンモニアの放出が著しく低減するような量に、常套の実験によって相互に適応させることを意味する。

Claims (10)

1. ｉ）フェノールとホルムアルデヒドとを１：２.８〜１：６のモル比で含有するフェノール−ホルムアルデヒド樹脂、アンモニア及び糖配合物を含む水性配合物を調製する工程、
   ii）上記配合物を無機繊維に適用する工程、並びに
   iii）無機繊維を硬化させて生成物を形成する工程
   を含んでなる無機繊維系生成物の製造方法。
2. ｉ）フェノール−ホルムアルデヒド樹脂及びアンモニアを含む水性配合物を調製する工程、
   ii）樹脂配合物を糖配合物と混合する工程、
   iii）樹脂配合物及び糖配合物の混合物を無機繊維に適用する工程、並びに
   iv）無機繊維を硬化させて生成物を形成する工程
   を含んでなる請求の範囲１記載の方法。
3. ｉ）フェノール−ホルムアルデヒド樹脂及び糖配合物を含む水性配合物を調製する工程、
   ii）樹脂配合物をアンモニア含有水性配合物と混合する工程、
   iii）樹脂配合物及び糖配合物の混合物を無機繊維に適用する工程、並びに
   iv）無機繊維を硬化させて生成物を形成する工程
   を含んでなる請求の範囲１記載の方法。
4. ｉ）フェノール−ホルムアルデヒド樹脂含有配合物を調製する工程、
   ii）樹脂配合物を糖配合物及びアンモニア含有水性配合物と混合する工程、
   iii）樹脂配合物及び糖配合物の混合物を無機繊維に適用する工程、並びに
   iv）無機繊維を硬化させて生成物を形成する工程
   を含んでなる請求の範囲１記載の方法。
5. 樹脂配合物がアンモニアを、ｐＨが７を越えるような量で含む請求の範囲１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 樹脂配合物のｐＨが８〜１１である請求の範囲１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 糖配合物が、単糖類、二糖類、少糖類及び／又は多糖類を含む請求の範囲１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 糖配合物が、グルコース、フルクトース、スクロース、マルトース、シロップ、糖蜜及び／又はデキストリンを含む請求の範囲７記載の方法。
9. 糖配合物を、１〜８０重量％水溶液として添加する請求の範囲１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 糖配合物を、アンモニアを中和する量である化学量論量又はそれ以上の量でアンモニアに添加する請求の範囲１〜８のいずれかに記載の方法。