JP3892280B2 - Water repellent treated binder for inorganic fiber and water repellent inorganic fiber heat insulating sound absorbing material - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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用の撥水処理バインダー及びこれを用いた撥水性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隙に区切られ、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屋外設置機器などに、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著しく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品などの腐食を招く原因となる。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、吸水性が低く、撥水性の高いものが要求されている。
【０００４】
この撥水性を向上するための従来技術としては撥水剤の添加があり、撥水剤の代表的なものとして、いわゆるシリコーンオイルである、オルガノポリシロキサン類が広く知られている。
【０００５】
また、上記オルガノポリシロキサン類の中でも耐久性のある撥水剤として、シラノール基を有するオルガノポリシロキサンが知られている。例えば、特許第２８６３５８５号公報には、けい素原子数２０以下の非縮合反応性オルガノシロキサンオリゴマーの含有量が１０００ｐｐｍ以下であり、分子鎖末端がシラノール基で封鎖された、オルガノポリシロキサンを主剤とする繊維用撥水剤が開示されている。
【０００６】
また、特開２０００−５３４６０号公報には、鉱物繊維、バインダー、オルガノハイドロジェンポリシロキサン及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０．１５〜０．４５であり、鉱物繊維シート中のオルガノハイドロジェンポリシロキサン及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０．１５〜０．３５の場合には、０．１５〜５重量％、前記Ｘの値が０．３５超０．４５以下の場合には、０．３〜５重量％であることを特徴とする鉱物繊維シートが開示されている。
【０００７】
Ｘ＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）
Ａ：鉱物繊維シート中のオルガノハイドロジェ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％）
上記の従来技術のうち、特許第２８６３５８５号公報の撥水剤においては、分子の一部分、すなわち分子鎖末端に封鎖末端としてのシラノール基を一部に有しており、また、特開２０００−５３４６０号公報の撥水剤においても、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの珪素原子に直結する水素原子が加熱や触媒などにより容易に加水分解されるので、やはり一部にシラノール基を有している。
【０００８】
そして、このシラノール基と、無機繊維の表面に存在するシラノール基とが縮合反応により結合することにより、無機繊維に対する撥水剤の結合力が高まり耐久性を向上させると同時に、撥水性も向上する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無機繊維断熱吸音材の撥水剤として、シラノール基などの官能基を有しないオルガノポリシロキサンを使用する場合、このオルガノポリシロキサンは無機繊維に付着しているだけで、強い結合により無機繊維の表面に固着しているわけではない。したがって、初期の撥水性は高いが、無機繊維断熱吸音材が雨水や結露などによる水に曝されると、無機繊維の表面からオルガノポリシロキサンの一部分が流失して撥水性が徐々に損なわれる場合がある。
【００１０】
また、特許第２８６３５８５号公報や、特開２０００−５３４６０号公報等に開示されている撥水剤である、シラノール基を分子の一部分に含むオルガノポリシロキサンにおいては、無機繊維に対する撥水剤の結合力は高まるものの、以下の問題点があった。
【００１１】
すなわち、一般的な無機繊維断熱吸音材の製造プロセスでは、１０００℃以上の温度で熔融した繊維用無機原料を遠心法などで繊維化した直後に、バインダーをスプレーして無機繊維に付与する。この繊維化工程の雰囲気温度は２００℃以上であり、火災発生の危険性を避けるために、水系のバインダーを使用することが多い。
【００１２】
ここで、上記のシラノール基を分子の一部分に含むオルガノポリシロキサンにおいては、撥水性能の低下を防止するためにシラノール基の含有量は少なく、このため、やはり全体としては疎水性が高くなっている。このため、水系のバインダーに添加するためには、あらかじめ界面活性剤などを用いて乳化して水分散系のものにする必要がある。
【００１３】
したがって、シラノール基を分子の一部分に含むオルガノポリシロキサンを用いたバインダーにおいては、バインダー中に、疎水性の高い撥水剤成分と親水性の界面活性剤が共存する形になっており、この界面活性剤が撥水剤成分の撥水効果を損なう場合がある。また、逆に界面活性剤量が少なすぎると、水系のバインダーへ混合し難くなり、撥水剤の安定性が悪くなるという問題がある。
【００１４】
一方で、上記問題点を解消する方法として、無機繊維断熱吸音材の形成後に、水系以外の撥水処理バインダーを塗布する方法が考えられる。しかし、この方法では嵩高い無機繊維断熱吸音材に均一にバインダーを塗布することは難しく、また、無機繊維断熱吸音材の中心部までにバインダーを塗布するには必要以上の量のバインダーを必要とするため、経済性の点からも好ましくない。
【００１５】
したがって、本発明の目的は、乳化のための界面活性剤が不要か又は少量の添加で済み、水系でありながら安定性がよく、しかも、長期にわたり優れた撥水性を付与することができる無機繊維用の撥水処理バインダー及びこれを用いた撥水性無機繊維断熱吸音材を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の無機繊維用の撥水処理バインダーは、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンと、アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体とを含有することを特徴とする。
【００１７】
上記発明によれば、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンは、その分子の中に部分的に極性基を有しているので、水系のバインダーに添加する際に、乳化させて水分散系のものにするための界面活性剤が不要であるか、あるいは、少量の添加でよい。このため、界面活性剤によってバインダーの撥水性能が低下することがない。なお、水系には、水を溶媒とする水溶液と、水を分散媒とする水分散液とが含まれるものとする。
【００１８】
また、オルガノポリシロキサンに含有されるアミノ基が、アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体と縮合反応して、硬化後の樹脂とオルガノポリシロキサンとが縮合するので、雨水や結露水に曝された後も優れた撥水性が経時的に低下することがない。
【００１９】
本発明の撥水処理バインダーにおいては、前記アミノ基を有するオルガノポリシロキサンのアミノ当量が３００〜１０００ｇ／ｍｏｌであることが好ましい。
【００２０】
アミノ当量を上記範囲とすることにより、アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体と、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンが充分に反応できるので、撥水性を維持しつつ、経時劣化も防止できる。
【００２１】
また、本発明の撥水処理バインダーにおいては、前記アミノ基を有するオルガノポリシロキサンと、前記アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体とが、固形分換算で前記アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体１００質量部に対して、前記アミノ基を有するオルガノポリシロキサン０．０５〜５．０質量部となるように含有することが好ましい。
【００２２】
アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体に対する、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンの量比を上記の好ましい範囲とすることにより、バインダー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うことがない。
【００２３】
また、本発明の撥水処理バインダーにおいては、前記アミノ基を有するオルガノポリシロキサンと、前記アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体と、更にシランカップリング剤とを含み、これらの配合割合が、固形分換算で前記アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体１００質量部に対して、前記アミノ基を有するオルガノポリシロキサン０．０５〜５．０質量部、前記シランカップリング剤０．０１〜０．５質量部であることが好ましい。
【００２４】
これによれば、バインダーにシランカップリング剤を加えることで、無機繊維の表面に対する、アミノ基を有するオルガノポリシロキサン及びアルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体の固着がより強固になるので、バインダーと無機繊維の接着性を高め、撥水効果の経時劣化を防止することができる。
【００２５】
また、本発明の撥水処理バインダーにおいては、前記アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体が、水に溶解もしくは分散しているレゾール型フェノール樹脂前駆体を少なくともその一部として含有することが好ましい。
【００２６】
これによれば、レゾール型フェノール樹脂前駆体に含まれる弱酸性のフェノール性水酸基と、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンのアミノ基とが、イオン的に相互作用するので、レゾール型フェノール樹脂前駆体と、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンとの混和性が向上する。したがって、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンをバインダーに添加する場合に、界面活性剤の添加が不要となるか、もしくは添加量を極力低減することができる。
【００２７】
一方、本発明の撥水性無機繊維断熱吸音材は、前記撥水処理バインダーを、繊維化直後の無機繊維に付与し、前記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。
【００２８】
上記発明によれば、撥水性に優れ、特に雨水や結露水に曝された後も撥水性が低下することがなく、長期にわたって良好な撥水性を維持することができる撥水性無機繊維断熱吸音材が得られる。
【００２９】
【発明の実施の態様】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００３０】
本発明の無機繊維用の撥水処理バインダーは、アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体と、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンとを含有する。
【００３１】
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種以上を組合せて使用してもよい。
【００３２】
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。
【００３３】
また、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。これは、一般的な無機繊維断熱吸音材の製造プロセスでは、繊維用無機原料を熔融し、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、水に溶解もしくは分散したものであることが好ましい。
【００３４】
上記のアルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体のうち、本発明においては、水に溶解もしくは分散しているレゾール型フェノール樹脂前駆体を用いることが好ましい。
【００３５】
これは、レゾール型フェノール樹脂前駆体に含まれる、弱酸性のフェノール性水酸基が、水中においてイオン性を帯びる傾向にあり、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンのアミノ基も同様の挙動を示すため、両者の相互作用により、レゾール型フェノール樹脂前駆体と、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンとの混和性が向上すると考えられるためである。
【００３６】
次に、本発明のアミノ基を有するオルガノポリシロキサンは、分子量や分子構造などに特に制限はなく、従来公知の、いわゆるアミノ変性シリコーンが使用できる。この場合、アミノ基は、オルガノポリシロキサンの末端に導入されていてもよく、側鎖に導入されていてもよく、あるいは末端と側鎖の両方に導入されていてもよい。また、アミノ当量や分子構造などの異なる２種類以上の上記オルガノポリシロキサンを併用してもよい。
【００３７】
更に、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンの側鎖にエチレン基、プロピレン基あるいはブチレン基を介して、アミノ基をペンダント状に付加したものを用いることがより好ましい。また、必要に応じて、アミノ基以外の官能基がオルガノポリシロキサンに結合していてもよい。このようなアミノ基以外の官能基としては、ヒドロキシ基、カルボキシル基、オキシメチレン基などが挙げられる。
【００３８】
本発明においては、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンのアミノ当量が、３００〜１０００ｇ／ｍｏｌの範囲にあり、更には、３００〜６００ｇ／ｍｏｌの範囲にあることがより好ましい。ここで、アミノ当量（ｇ／ｍｏｌ）とは、１ｍｏｌのアミノ基が含まれるオルガノポリシロキサンの質量を表し、オルガノポリシロキサンの分子量を分子中のアミノ基のモル数で除することによって算出される。したがって、アミノ当量が小さいことは分子中のアミノ基の含有量が多く、アミノ当量が大きいことは分子中のアミノ基の含有量が少ないことを意味する。
【００３９】
アミノ当量が３００ｇ／ｍｏｌ未満であると、オルガノポリシロキサンに対してアミノ基の数が多くなり、親水性が増すので、得られる無機繊維断熱吸音材の撥水性を損なう場合があるので好ましくない。
【００４０】
一方、アミノ当量が１０００ｇ／ｍｏｌを超えると、オルガノポリシロキサンに対してアミノ基の数が少なくなる。この場合、アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体との反応度合いが低くなるために、撥水効果が経時的に低下するので好ましくない。また、親水性が低下するので水系バインダー中での安定性が低下し、これを安定化させるために多量の界面活性剤やオルガノポリシロキサンの構造中にポリエチレンオキサイドなどの親水基が必要となる。このため、得られる無機繊維断熱吸音材の撥水性が損なわれるので好ましくない。
【００４１】
更に、本発明の撥水処理バインダーにおいては、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンと、アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体とが、固形分換算で前記アルデヒド縮合性熱硬化性樹脂前駆体１００質量部に対して、前記アミノ基を有するオルガノポリシロキサン０．０５〜５．０質量部、より好ましくは０．０５〜２．０質量部となるように含有することが好ましい。
【００４２】
アミノ基を有するオルガノポリシロキサンの含有量が０.０５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が得られないので好ましくない。一方、含有量が５.０質量部を超えても、含有量の増加に比例して撥水性が向上せず、また、撥水効果の経時劣化の防止効果も含有量の増加に比例して向上せず、不経済であるので好ましくない。
【００４３】
また、本発明の撥水処理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、更には、無機繊維断熱吸音材の撥水効果の経時劣化を防止するために、バインダー中にシランカップリング剤を添加することが好ましい。
【００４４】
ここで、使用するシランカップリング剤の官能基の数や種類、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性樹脂前駆体との反応性あるいは相溶性のよさから、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。
【００４５】
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性樹脂前駆体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との接着性を高める効果に劣り、得られる無機繊維断熱吸音材が、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、撥水効果が経時的に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質量部を超えても、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。
【００４６】
本発明の撥水処理バインダーには、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。
【００４７】
上記の撥水処理バインダーは、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撹拌機の付いたタンクを用いて調合することにより、本発明の撥水処理バインダーを得ることができる。
【００４８】
次に、上記の撥水処理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。
【００４９】
本発明の無機繊維断熱吸音材の製造に際しては、まず、熔融した無機質原料を繊維化装置で繊維化し、その直後に上記の撥水処理バインダーを無機繊維に付与する。次いで、撥水処理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、撥水処理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、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。撥水処理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。
【００５２】
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、狭圧しつつ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、所望の幅、長さに切断する。
【００５３】
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、従来の撥水剤を含まないバインダーと同様の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。
【００５４】
本発明の撥水性無機繊維断熱吸音材は、そのままの形態で用いてもよく、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、金属箔積層フィルム、不織布、織布あるいはこれらを組み合せたものを用いることができる。この際、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。
【００５５】
このように、本発明により得られる無機繊維用の撥水処理バインダーは、界面活性剤を使用せずに、又は極めて少量の使用で、安定性よく水系バインダーに混合することができ、しかも、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る。
【００５６】
また、この撥水処理バインダーを用いて得られた本発明の撥水性無機繊維断熱吸音材は、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る。
【００５７】
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、撥水処理バインダー中のアミノ基を有するオルガノポリシロキサンが、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。
【００５８】
【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、特にことわりの無い場合は質量基準を表す。
【００５９】
実施例１
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、アミノ当量が４５０ｇ／ｍｏｌのオルガノポリシロキサン０．１部、及び水４００部をディゾルバーの付いたオープンタンクに投入後、充分に撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えて、撥水処理バインダーを得た。
【００６０】
次に、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スプレーで塗布した後、コンベア上に集綿して、無機繊維断熱吸音材用中間体を形成した。この中間体を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３５ｋｇ／ｍ3、厚み５０ｍｍ、バインダー付与量８．０％である、実施例１の撥水性無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００６１】
実施例２
フラン樹脂前駆体を固形分換算で５０部、尿素樹脂前駆体を固形分換算で５０部、アミノ当量が３５０ｇ／ｍｏｌのオルガノポリシロキサン０．５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、及び水４００部をディゾルバーの付いたオープンタンクに投入後、充分に撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えて、撥水処理バインダーを得た。
【００６２】
次に、このバインダーを用いて、３００℃の熱風中でバインダーを硬化させる以外は、実施例１と同様の製造方法、製造条件により、実施例２の撥水性無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００６３】
実施例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、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．１部、アミノ当量が４５０ｇ／ｍｏｌのオルガノポリシロキサン０．１部、及び水４００部をディゾルバーの付いたオープンタンクに投入後、充分に撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えて、撥水処理バインダーを得た。
【００６４】
次に、このバインダーを用いる以外は、実施例１と同様の製造方法、製造条件により、実施例３の撥水性無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００６５】
実施例４
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７０部、尿素樹脂前駆体３０部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．１部、アミノ当量が３５０ｇ／ｍｏｌのオルガノポリシロキサン２．５部、及び水４００部をディゾルバーの付いたオープンタンクに投入後、充分に撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えて、撥水処理バインダーを得た。
【００６６】
次に、この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より、密度１６ｋｇ／ｍ3、厚さ１００ｍｍ、バインダー付与量６．０％である、実施例４の撥水性無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００６７】
実施例５
フラン樹脂前駆体を固形分換算で５０部、尿素樹脂前駆体を固形分換算で５０部、アミノ当量が３５０ｇ／ｍｏｌのオルガノポリシロキサン０．０４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、及び水４００部をディゾルバーの付いたオープンタンクに投入後、充分に撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えて、撥水処理バインダーを得た。
【００６８】
次に、このバインダーを用いて、３００℃の熱風中でバインダーを硬化させる以外は、実施例１と同様の製造方法、製造条件により、実施例５の撥水性無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００６９】
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７０部、尿素樹脂前駆体を固形分換算で３０部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．１部、アミノ当量が１２００ｇ／ｍｏｌのオルガノポリシロキサン０．２部、及び水４００部をディゾルバーの付いたオープンタンクに投入後、充分に撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えて、撥水処理バインダーを得た。
【００７０】
次に、この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６．０％である、実施例６の撥水性無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００７１】
実施例７
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７０部、尿素樹脂前駆体を固形分換算で３０部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．１部、アミノ当量が３５０ｇ／ｍｏｌのオルガノポリシロキサン５．４部、及び水４００部をディゾルバーの付いたオープンタンクに投入後、充分に撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えて、撥水処理バインダーを得た。
【００７２】
次に、この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６．０％である実施例７の撥水性無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００７３】
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、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．１部、及び水５００部をディゾルバーの付いたオープンタンクに投入後、充分に撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えて、撥水成分を含まないバインダーを得た。
【００７４】
次に、このバインダーを用いて、実施例１と同様の製造方法、製造条件により、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。
【００７５】
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、オルガノハイドロジェンポリシロキサンが３０％含有されているシリコーン系エマルジョン０．４部、及び水４００部をディゾルバーの付いたオープンタンクに投入後、充分に撹拌しながら固形分が１５％になるように水を加えて、撥水成分を有するバインダーを得た。
【００７６】
次に、このバインダーを用いて、実施例１と同様の製造方法、製造条件により、比較例２の撥水性無機繊維断熱吸音材となるグラスウールを得た。
【００７７】
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、カルボキシル基当量が６００ｇ／ｍｏｌのオルガノポリシロキサン０．１部、及び水５７０部をディゾルバーの付いたオープンタンクに投入後、充分に撹拌しながらバインダーを調合しようとしたが、カルボキシル基を含有するオルガノポリシロキサンが分離し、撥水成分を有するバインダーを得ることが出来なかった。
【００７８】
実施例１〜７の撥水処理バインダーは、界面活性剤を含まずに、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンを水系バインダーに混合することができ、相溶性や安定性も良好であった。
【００７９】
試験例
［撥水性の評価］
実施例１〜７、及び比較例１、２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、試験片を秤量した後、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。
【００８０】
浸漬後の増量分を元の質量に対して、百分率で表し、これを吸水率とした。更に、吸水率を計算した前記試験片を金網上に放置し、２時間毎に元の質量に戻るまで秤量を繰り返し、浸漬により試験片に吸収された水が排出されるまでの時間を測定し、これを排水時間とした。すなわち、吸水率が低く排水時間が短いほうが撥水性が高いことを示す。
【００８１】
また、撥水性の経時変化の評価として、同一試験片を用いて上記の評価を再度繰り返し、１回目と２回目を比較した。すべての評価結果をまとめて表１に示す。
【００８２】
【表１】
表１より、実施例１〜７の試験片は、比較例１、２の試験片と比較して、吸水率が低く、排水に要する時間が短いことがわかる。これは、実施例で使用したアミノ基を有するオルガノポリシロキサンにより、グラスウールの撥水性能が向上したことを示している。
【００８４】
実施例４と実施例７の比較より、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンの添加量を多くすると、グラスウールの撥水性能の大きな向上が得られるが、本発明で提示した好ましい範囲を超える量を添加しても、撥水性能の大きな向上は見られないことがわかる。
【００８５】
また、実施例２と実施例５の比較より、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンの添加量を少なくし、本発明で提示した好ましい範囲未満であっても、グラスウールの撥水性能が若干低下するが、実用上の支障は全くない。
【００８６】
また、実施例４と実施例６の比較より、アミノ基を有するオルガノポリシロキサンのアミノ当量が、本発明で提示した好ましい範囲を超えると、すなわち、オルガノポリシロキサンの分子中のアミノ基の数が少なくなると、初期の撥水性能は向上するものの、２回目の繰り返し評価ではわずかに撥水性能が低下していることがわかる。
【００８７】
また、実施例１と実施例３の比較より、シランカップリング剤の添加により、得られるグラスウールの吸水率は低くなり、２回目の繰返し評価での排水時間が１回目の評価と比べて長くならず、撥水性能が向上することがわかる。
【００８８】
一方、撥水剤を含まない比較例１は、吸水率、排水時間ともに各実施例に比べて大幅に劣り、また、界面活性剤を用いてアミノ基を有さないオルガノハイドロジェンポリシロキサンをエマルジョンにした比較例２においても、吸水率、排水時間ともに各実施例に比べて劣ることがわかる。
【００８９】
【発明の効果】
以上、本発明の無機繊維用の撥水処理バインダーは、界面活性剤を使用せずに、又は少量の添加で、安定性よく水系バインダーに混合することができ、しかも、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る。また、この撥水処理バインダーを用いた本発明の撥水性無機繊維断熱吸音材は、雨水や結露水に曝されても、断熱や吸音の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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a binder for inorganic fibers used for heat insulating materials and sound absorbing materials such as houses and soundproof walls, and more specifically, a water repellent treated binder for inorganic fibers that provides excellent water repellency over a long period of time. The present invention also relates to a water-repellent inorganic fiber heat insulating sound absorbing material using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an aggregate of inorganic fibers has a high porosity, and is further divided into fine voids by the single fibers, making the air contained in the aggregate difficult to move, so it is difficult to move houses, buildings, soundproof walls, cooling towers, Widely used as heat insulating material or sound absorbing material in outdoor installation equipment.
[0003]
However, when water from rainwater or dew condensation is absorbed by the aggregate of inorganic fibers, not only the heat insulation and sound absorption performance will be significantly reduced, but also the occurrence of mold and metal parts that come into contact with the aggregate of inorganic fibers, etc. Causes corrosion. Therefore, an aggregate of inorganic fibers that may come into contact with water is required to have low water absorption and high water repellency.
[0004]
As a conventional technique for improving the water repellency, a water repellant is added. As a typical water repellant, organopolysiloxanes which are so-called silicone oils are widely known.
[0005]
Among the above organopolysiloxanes, organopolysiloxanes having silanol groups are known as durable water repellents. For example, in Japanese Patent No. 2863585, the content of a non-condensation reactive organosiloxane oligomer having 20 or less silicon atoms is 1000 ppm or less, and an organopolysiloxane having a molecular chain end blocked with a silanol group is used as a main agent. A water repellent for fibers is disclosed.
[0006]
JP-A-2000-53460 discloses a mineral fiber sheet containing mineral fibers, a binder, an organohydrogenpolysiloxane, and an organopolysiloxane, in which the value of X represented by the following formula is 0.15 to 0.4. 45, and the content (A + B) of the organohydrogenpolysiloxane and the organopolysiloxane in the mineral fiber sheet is 0.15 to 5% by weight when the value of X is 0.15 to 0.35. In the case where the value of X is more than 0.35 and 0.45 or less, a mineral fiber sheet is disclosed that is 0.3 to 5% by weight.
[0007]
X = A / (A + B)
A: Content of organohydrogenpolysiloxane in mineral fiber sheet (wt%)
B: Content of organopolysiloxane in mineral fiber sheet (% by weight)
Among the above-mentioned conventional techniques, the water repellent of Japanese Patent No. 2863585 has a part of the molecule, that is, a silanol group as a blocking end at the end of the molecular chain, and JP-A 2000-53460. Also in the water repellent of the publication No. 1, the hydrogen atom directly bonded to the silicon atom of the organohydrogenpolysiloxane is easily hydrolyzed by heating, a catalyst or the like, so that it also partially has a silanol group.
[0008]
The silanol group and the silanol group present on the surface of the inorganic fiber are bonded by a condensation reaction, so that the binding force of the water repellent to the inorganic fiber is increased and the durability is improved, and the water repellency is also improved. .
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an organopolysiloxane that does not have a functional group such as a silanol group is used as a water repellent for an inorganic fiber heat-absorbing sound-absorbing material, the organopolysiloxane only adheres to the inorganic fiber, and the inorganic fiber is strongly bonded. It is not fixed to the surface of Therefore, although the initial water repellency is high, when the inorganic fiber thermal insulation material is exposed to water such as rainwater or condensation, a part of the organopolysiloxane is washed away from the surface of the inorganic fiber and the water repellency is gradually impaired. There is.
[0010]
In addition, in the organopolysiloxane containing a silanol group as a part of the molecule, which is a water repellent disclosed in Japanese Patent No. 2863585 and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-53460, the binding of the water repellent to inorganic fibers Although the power increased, there were the following problems.
[0011]
That is, in a general process for producing an inorganic fiber heat-absorbing and sound-absorbing material, immediately after fiber inorganic material melted at a temperature of 1000 ° C. or higher is fiberized by a centrifugal method or the like, the binder is sprayed and applied to the inorganic fiber. The atmospheric temperature of the fiberizing process is 200 ° C. or higher, and an aqueous binder is often used to avoid the risk of fire.
[0012]
Here, in the organopolysiloxane containing the silanol group as a part of the molecule, the content of the silanol group is small in order to prevent a decrease in water repellency, and as a result, the overall hydrophobicity is also high. Yes. For this reason, in order to add to an aqueous binder, it is necessary to emulsify in advance using a surfactant or the like to obtain an aqueous dispersion.
[0013]
Therefore, in a binder using an organopolysiloxane containing a silanol group as a part of the molecule, a highly hydrophobic water repellent component and a hydrophilic surfactant coexist in the binder. The activator may impair the water repellent effect of the water repellent component. On the other hand, if the amount of the surfactant is too small, it is difficult to mix with the aqueous binder, and the stability of the water repellent is deteriorated.
[0014]
On the other hand, as a method for solving the above-mentioned problems, a method of applying a water-repellent treatment binder other than an aqueous system after forming the inorganic fiber heat-absorbing sound-absorbing material can be considered. However, in this method, it is difficult to uniformly apply the binder to the bulky inorganic fiber heat-absorbing and sound-absorbing material, and more binder than necessary is required to apply the binder to the center of the inorganic fiber heat-absorbing and sound-absorbing material. Therefore, it is not preferable from the viewpoint of economy.
[0015]
Therefore, the object of the present invention is that an inorganic fiber that does not require a surfactant for emulsification or requires a small amount of addition, has good stability while being water-based, and can impart excellent water repellency over a long period of time. Another object is to provide a water repellent treated binder for water and a water repellent inorganic fiber heat insulating sound absorbing material using the same.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the water-repellent treatment binder for inorganic fibers of the present invention is characterized by containing an organopolysiloxane having an amino group and an aldehyde-condensable thermosetting resin precursor.
[0017]
According to the above invention, since the organopolysiloxane having an amino group partially has a polar group in its molecule, it is emulsified and added to an aqueous dispersion when added to an aqueous binder. No surfactant is required for this purpose, or a small amount may be added. For this reason, the water repellency of the binder is not lowered by the surfactant. The aqueous system includes an aqueous solution using water as a solvent and an aqueous dispersion using water as a dispersion medium.
[0018]
In addition, since the amino group contained in the organopolysiloxane undergoes a condensation reaction with the aldehyde-condensable thermosetting resin precursor and the cured resin and the organopolysiloxane condense, it was exposed to rainwater or condensed water. The excellent water repellency will not decrease over time.
[0019]
In the water-repellent treatment binder of the present invention, the amino equivalent of the organopolysiloxane having an amino group is preferably 300 to 1000 g / mol.
[0020]
By setting the amino equivalent within the above range, the aldehyde-condensable thermosetting resin precursor and the organopolysiloxane having an amino group can sufficiently react, so that deterioration over time can be prevented while maintaining water repellency.
[0021]
In the water-repellent treatment binder of the present invention, the organopolysiloxane having an amino group and the aldehyde-condensable thermosetting resin precursor are the aldehyde-condensable thermosetting resin precursor 100 in terms of solid content. It is preferable to contain so that it may become 0.05-5.0 mass parts of said organopolysiloxane which has the said amino group with respect to a mass part.
[0022]
By making the amount ratio of the organopolysiloxane having an amino group to the aldehyde-condensable thermosetting resin precursor within the above preferable range, sufficient water repellency can be imparted to the binder, and the stability of the binder. Will not be damaged.
[0023]
Further, the water-repellent treatment binder of the present invention contains the organopolysiloxane having an amino group, the aldehyde condensable thermosetting resin precursor, and a silane coupling agent, and the blending ratio thereof is solid. With respect to 100 parts by mass of the aldehyde-condensable thermosetting resin precursor, 0.05 to 5.0 parts by mass of the amino group-containing organopolysiloxane, 0.01 to 0.5 of the silane coupling agent It is preferable that it is a mass part.
[0024]
According to this, by adding a silane coupling agent to the binder, the adhesion of the organopolysiloxane having an amino group and the aldehyde condensable thermosetting resin precursor to the surface of the inorganic fiber becomes stronger, so that the binder and The adhesiveness of the inorganic fibers can be improved and deterioration of the water repellent effect with time can be prevented.
[0025]
In the water-repellent treatment binder of the present invention, it is preferable that the aldehyde condensable thermosetting resin precursor contains at least part of a resol type phenol resin precursor dissolved or dispersed in water.
[0026]
According to this, since the weakly acidic phenolic hydroxyl group contained in the resol type phenol resin precursor and the amino group of the organopolysiloxane having an amino group interact ionically, the resol type phenol resin precursor and The miscibility with the organopolysiloxane having an amino group is improved. Therefore, when the organopolysiloxane having an amino group is added to the binder, it is not necessary to add a surfactant, or the addition amount can be reduced as much as possible.
[0027]
On the other hand, the water-repellent inorganic fiber heat-absorbing and sound-absorbing material of the present invention is formed by applying the water-repellent treatment binder to the inorganic fiber immediately after fiberization, collecting the inorganic fiber to which the binder is attached, and then heat-curing it. It is obtained by the above.
[0028]
According to the above-described invention, the water-repellent inorganic fiber heat insulating sound-absorbing material that is excellent in water repellency, in particular, does not decrease in water repellency even after being exposed to rainwater or condensed water, and can maintain good water repellency over a long period Is obtained.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0030]
The water-repellent treatment binder for inorganic fibers of the present invention contains an aldehyde condensable thermosetting resin precursor and an organopolysiloxane having an amino group.
[0031]
First, the aldehyde condensable thermosetting resin precursor will be described.
Examples of the aldehyde condensable thermosetting resin precursor used in the present invention include precursors of a resol type phenol resin, a melamine resin, a urea resin, and a furan resin. In this case, a precursor may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
[0032]
Here, the precursor in the present invention means an original compound that forms a resol type phenol resin, a melamine resin, a urea resin, and a furan resin by a reaction by heating. In this case, the ratio of monomers and dimers contained in each resin precursor, or the number of methylol groups added per monomer is not particularly limited.
[0033]
In addition, since the aldehyde condensable thermosetting resin precursor is a high-viscosity liquid or solid, a medium such as water or an organic solvent is required to impart it to the inorganic fiber. This is because, in a general manufacturing process of an inorganic fiber heat-absorbing and sound-absorbing material, an inorganic raw material for fibers is melted and a binder is often applied in an atmosphere of 200 ° C. or more immediately after fiberization by a centrifugal method or the like. Including a flammable solvent such as a solvent may cause a fire. Therefore, the aldehyde condensable thermosetting resin precursor is preferably dissolved or dispersed in water.
[0034]
Among the aldehyde condensable thermosetting resin precursors, in the present invention, it is preferable to use a resol type phenol resin precursor dissolved or dispersed in water.
[0035]
This is because the weakly acidic phenolic hydroxyl group contained in the resol type phenolic resin precursor tends to be ionic in water, and the amino group of the organopolysiloxane having an amino group also exhibits the same behavior. This is because the miscibility of the resol type phenol resin precursor and the organopolysiloxane having an amino group is considered to be improved by this interaction.
[0036]
Next, the organopolysiloxane having an amino group of the present invention is not particularly limited in molecular weight or molecular structure, and conventionally known so-called amino-modified silicone can be used. In this case, the amino group may be introduced into the terminal of the organopolysiloxane, may be introduced into the side chain, or may be introduced into both the terminal and the side chain. Moreover, you may use together the said 2 or more types of said organopolysiloxane from which amino equivalents, molecular structures, etc. differ.
[0037]
Furthermore, it is more preferable to use an aminopolyorganopolysiloxane having an amino group pendant added to the side chain via an ethylene group, a propylene group or a butylene group. Further, if necessary, a functional group other than an amino group may be bonded to the organopolysiloxane. Examples of such functional groups other than amino groups include hydroxy groups, carboxyl groups, and oxymethylene groups.
[0038]
In the present invention, the amino equivalent of the organopolysiloxane having an amino group is in the range of 300 to 1000 g / mol, and more preferably in the range of 300 to 600 g / mol. Here, the amino equivalent (g / mol) represents the mass of the organopolysiloxane containing 1 mol of amino groups, and is calculated by dividing the molecular weight of the organopolysiloxane by the number of moles of amino groups in the molecule. . Therefore, a small amino equivalent means that the content of amino groups in the molecule is large, and a large amino equivalent means that the content of amino groups in the molecule is small.
[0039]
When the amino equivalent is less than 300 g / mol, the number of amino groups is increased with respect to the organopolysiloxane and the hydrophilicity is increased, so that the water repellency of the resulting inorganic fiber heat-absorbing sound-absorbing material may be impaired.
[0040]
On the other hand, when the amino equivalent exceeds 1000 g / mol, the number of amino groups decreases with respect to the organopolysiloxane. In this case, since the degree of reaction with the aldehyde-condensable thermosetting resin precursor becomes low, the water-repellent effect decreases with time, which is not preferable. Moreover, since hydrophilicity falls, stability in an aqueous binder falls, and in order to stabilize this, a hydrophilic group such as polyethylene oxide is required in the structure of a large amount of surfactant or organopolysiloxane. For this reason, since the water repellency of the obtained inorganic fiber heat-insulation sound-absorbing material is impaired, it is not preferable.
[0041]
Furthermore, in the water-repellent treatment binder of the present invention, the organopolysiloxane having an amino group and the aldehyde-condensable thermosetting resin precursor are 100 parts by mass of the aldehyde-condensable thermosetting resin precursor in terms of solid content. The organopolysiloxane having an amino group is preferably contained in an amount of 0.05 to 5.0 parts by mass, more preferably 0.05 to 2.0 parts by mass.
[0042]
When the content of the organopolysiloxane having an amino group is less than 0.05 parts by mass, sufficient water repellency cannot be obtained in the resulting inorganic fiber heat-absorbing sound-absorbing material. On the other hand, even if the content exceeds 5.0 parts by mass, the water repellency is not improved in proportion to the increase in content, and the effect of preventing deterioration of water repellency over time is also proportional to the increase in content. It is not preferable because it does not improve and is uneconomical.
[0043]
Further, in the water-repellent treatment binder of the present invention, in order to improve the adhesiveness between the binder and the inorganic fiber, and further to prevent deterioration of the water-repellent effect of the inorganic fiber heat-absorbing sound absorbing material over time, silane coupling is incorporated in the binder. It is preferable to add an agent.
[0044]
Here, the number, type, structure, etc. of the functional group of the silane coupling agent to be used are not particularly limited, but because of the reactivity or compatibility with the aldehyde condensable thermosetting resin precursor which is the main component of the binder. It is preferable to use an aminosilane coupling agent or an epoxysilane coupling agent. Examples of the aminosilane coupling agent include γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, and the like, and the epoxysilane coupling agent includes γ-glycol. Sidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane and the like can be mentioned.
[0045]
It is preferable that the usage-amount of a silane coupling agent exists in the range of 0.01-0.5 mass part with respect to 100 mass parts of aldehyde condensable thermosetting resin precursors. If the amount of the silane coupling agent used is less than 0.01 parts by mass, the effect of enhancing the adhesion between the inorganic fibers and the binder is inferior, and the resulting inorganic fiber heat-absorbing sound-absorbing material is, for example, a high temperature of 60 ° C. or higher. When exposed to a humid environment, the water-repellent effect may decrease over time, which is not preferable. In addition, even when the amount of the silane coupling agent used exceeds 0.5 parts by mass, the adhesion between the inorganic fiber and the binder does not improve in proportion to the amount used, and the water repellent effect prevents deterioration over time. Is not preferable because it is not economical.
[0046]
If necessary, a dust repellent, a curing accelerator, a flame retardant, a colorant and the like may be added to the water repellent treatment binder of the present invention. Examples of the curing accelerator include sodium sulfate, ammonium sulfate, dodecylbenzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and the like.
[0047]
The water repellent binder is preferably diluted with a solvent containing water as a main component so that the solid content is 5 to 30% by mass. At this time, the water-repellent treatment binder of the present invention can be obtained by blending using a tank equipped with a stirrer such as a dissolver.
[0048]
Next, the inorganic fiber heat insulating sound absorbing material of the present invention obtained by using the above water repellent treatment binder will be described.
[0049]
In the production of the inorganic fiber heat insulating sound-absorbing material of the present invention, first, the melted inorganic raw material is made into a fiber by a fiberizing device, and immediately after that, the above water-repellent treatment binder is applied to the inorganic fiber. Next, the inorganic fibers to which the water-repellent treatment binder has been applied are collected on a conveyor belt to form a bulky inorganic fiber heat-absorbing sound-absorbing material intermediate, and a pair of upper and lower portions spaced to have a desired thickness It is fed to a belt conveyor or the like and heated while being narrowed to cure the water repellent binder, thereby forming an inorganic fiber heat insulating sound absorbing material. Next, the inorganic fiber heat insulating sound absorbing material is cut into a desired width and length to obtain a product. Hereinafter, each step will be described.
[0050]
First, the inorganic fiber used in the present invention is not particularly limited, and glass wool, rock wool, and the like that are used in ordinary heat-absorbing sound-absorbing materials can be used. Various methods such as a flame method, a blow-off method, and a centrifugal method (also referred to as a rotary method) can be used as a method for forming inorganic fibers. In particular, when the inorganic fiber is glass wool, the centrifugal method is preferably used. The density of the target inorganic fiber heat-absorbing and sound-absorbing material may be the density used for ordinary heat-insulating and sound-absorbing materials, and preferably 5 to 300 kg / m. Three Range.
[0051]
Next, in order to impart a binder to the inorganic fiber, it can be applied and sprayed using a spray device or the like. Adjustment of the application amount of the water repellent treatment binder can be adjusted in the same manner as a conventional binder not containing a water repellent. The amount of the binder applied varies depending on the density and use of the inorganic fiber heat-absorbing sound absorbing material, but is preferably in the range of 0.5 to 15% by mass in terms of solid content based on the mass of the inorganic fiber heat-absorbing sound absorbing material to which the binder is applied. The range of 5-9 mass% is more preferable.
[0052]
The inorganic fibers to which the binder has been applied by the above process are collected on a perforated conveyor to form a bulky inorganic fiber intermediate. Here, when collecting on the conveyor, it is more preferable that the suction is performed by the suction device from the opposite side of the conveyor on which the inorganic fibers are collected. After that, the inorganic fiber intermediate that continuously moves on the conveyor is fed to a pair of upper and lower belt conveyors that are spaced to have a desired thickness, and at the same time, the hot air that is heated while narrowing the pressure is used as a binder. The thermosetting resin precursor contained is cured to form an inorganic fiber heat-absorbing sound-absorbing material into a mat shape, and then cut into desired width and length.
[0053]
The temperature at which the thermosetting resin precursor contained in the binder is cured may be 200 to 350 ° C. as in the case of a binder that does not contain a conventional water repellent. Moreover, heating time is suitably performed in 30 second-10 minutes according to the density and thickness of an inorganic fiber heat-insulating sound-absorbing material.
[0054]
The water-repellent inorganic fiber heat-insulating and sound-absorbing material of the present invention may be used as it is, or may be used after being covered with a skin material. As the skin material, paper, synthetic resin film, metal foil laminated film, non-woven fabric, woven fabric, or a combination thereof can be used. At this time, it is preferable to use a material having a low water absorption and water repellency as the skin material.
[0055]
As described above, the water-repellent treatment binder for inorganic fibers obtained by the present invention can be stably mixed with the water-based binder without using a surfactant or with a very small amount of use. Water repellency can be imparted to the inorganic fiber heat-absorbing sound-absorbing material.
[0056]
In addition, the water-repellent inorganic fiber heat-insulating sound absorbing material of the present invention obtained using this water-repellent treatment binder does not accumulate moisture in the heat-insulating sound-absorbing material even when exposed to rain water or condensed water. Sound absorption performance does not deteriorate over a long period of time, and it is possible to solve the problems of mold generation, corrosion of metal parts that come into contact and decay of wood.
[0057]
Furthermore, in the manufacturing process, processing process or construction site of the inorganic fiber heat-absorbing sound-absorbing material, the organopolysiloxane having an amino group in the water-repellent treatment binder covers each single fiber of the inorganic fiber, making the fiber difficult to break, Since the broken fibers are fixed so as not to fall off, scattering of inorganic fibers can be suppressed.
[0058]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. In the following description, “part” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
[0059]
Example 1
100 parts of a resol-type phenol resin precursor having a monomer content of 10% or less, a dimer of 80% or more, and a free phenol of 1% or less dispersed in water, 100 parts in terms of solids, and an amino equivalent of 450 g / mol After adding 0.1 part and 400 parts of water to an open tank with a dissolver, water was added so that the solid content was 15% with sufficient stirring to obtain a water-repellent treatment binder.
[0060]
Next, after the said binder was apply | coated to the glass fiber fiberized by the centrifugal method by spraying, it collected on the conveyor and formed the intermediate body for inorganic fiber heat-insulation sound-absorbing materials. This intermediate was heated in hot air at 280 ° C. for 3 minutes to cure the binder, and the density was 35 kg / m. Three The glass wool used as the water repellent inorganic fiber heat-absorbing and sound-absorbing material of Example 1 having a thickness of 50 mm and a binder application amount of 8.0% was obtained.
[0061]
Example 2
50 parts of a furan resin precursor in terms of solids, 50 parts of a urea resin precursor in terms of solids, 0.5 parts of an organopolysiloxane having an amino equivalent of 350 g / mol, γ- (2-aminoethyl) aminopropyltri After adding 0.1 part of methoxysilane and 400 parts of water to an open tank equipped with a dissolver, water was added so that the solid content was 15% with sufficient stirring to obtain a water-repellent treatment binder.
[0062]
Next, glass wool used as the water-repellent inorganic fiber heat-absorbing sound absorbing material of Example 2 is produced by the same production method and production conditions as in Example 1 except that the binder is cured in hot air at 300 ° C. using this binder. Obtained.
[0063]
Example 3
100 parts of the water-dispersed resol-type phenol resin precursor used in Example 1 in terms of solid content, 0.1 part of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and an amino equivalent of 450 g / mol of organopolysiloxane 0. 1 part and 400 parts of water were put into an open tank equipped with a dissolver, and then water was added so that the solid content was 15% with sufficient stirring to obtain a water repellent treated binder.
[0064]
Next, glass wool used as the water-repellent inorganic fiber heat-absorbing and sound-absorbing material of Example 3 was obtained by the same production method and production conditions as in Example 1 except that this binder was used.
[0065]
Example 4
The water-dispersed resol-type phenol resin precursor used in Example 1 was 70 parts in terms of solid content, 30 parts of urea resin precursor, 0.1 part of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and an amino equivalent of 350 g / After adding 2.5 parts of mol organopolysiloxane and 400 parts of water to an open tank equipped with a dissolver, water is added so that the solid content is 15% with sufficient stirring to obtain a water-repellent treatment binder. It was.
[0066]
Next, a density of 16 kg / m was obtained by the same production method as in Example 1 except that this binder was used. Three The glass wool used as the water-repellent inorganic fiber heat-absorbing and sound-absorbing material of Example 4 having a thickness of 100 mm and a binder application amount of 6.0% was obtained.
[0067]
Example 5
50 parts by weight of furan resin precursor, 50 parts by weight of urea resin precursor, 0.04 part of organopolysiloxane having an amino equivalent of 350 g / mol, γ- (2-aminoethyl) aminopropyltri After adding 0.1 part of methoxysilane and 400 parts of water to an open tank equipped with a dissolver, water was added with sufficient stirring so that the solid content was 15% to obtain a water-repellent treatment binder.
[0068]
Next, glass wool used as the water-repellent inorganic fiber heat-absorbing and sound-absorbing material of Example 5 is produced by the same production method and production conditions as in Example 1 except that the binder is cured in hot air at 300 ° C. using this binder. Obtained.
[0069]
Example 6
The water-dispersed resol type phenol resin precursor used in Example 1 was 70 parts in terms of solid content, the urea resin precursor was 30 parts in terms of solid content, 0.1 part of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, After adding 0.2 part of organopolysiloxane having an amino equivalent of 1200 g / mol and 400 parts of water to an open tank equipped with a dissolver, water is added so that the solid content is 15% with sufficient stirring, and the water repellent properties are increased. A water treatment binder was obtained.
[0070]
Next, using this binder, the density was 16 kg / m by the same production method as in Example 1. Three The glass wool used as the water-repellent inorganic fiber heat-absorbing and sound-absorbing material of Example 6 having a thickness of 100 mm and a binder application amount of 6.0% was obtained.
[0071]
Example 7
The water-dispersed resol type phenol resin precursor used in Example 1 was 70 parts in terms of solid content, the urea resin precursor was 30 parts in terms of solid content, 0.1 part of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, After adding 5.4 parts of organopolysiloxane having an amino equivalent of 350 g / mol and 400 parts of water to an open tank equipped with a dissolver, water was added so that the solid content would be 15% with sufficient stirring. A water treatment binder was obtained.
[0072]
Next, using this binder, the density was 16 kg / m by the same production method as in Example 1. Three The glass wool used as the water repellent inorganic fiber heat-insulating material of Example 7 having a thickness of 100 mm and a binder application amount of 6.0% was obtained.
[0073]
Comparative Example 1
100 parts of the water-dispersed resol type phenol resin precursor used in Example 1 in terms of solid content, 0.1 part of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 500 parts of water were placed in an open tank with a dissolver. After the addition, water was added with sufficient stirring so that the solid content was 15% to obtain a binder containing no water repellent component.
[0074]
Next, the glass wool used as the inorganic fiber heat-insulation sound-absorbing material of Comparative Example 1 was obtained using this binder by the same production method and production conditions as in Example 1.
[0075]
Comparative Example 2
100 parts of the water-dispersed resol type phenol resin precursor used in Example 1 in terms of solid content, 0.4 part of a silicone emulsion containing 30% organohydrogenpolysiloxane, and 400 parts of water are dissolved in the dissolver. Then, water was added so that the solid content was 15% with sufficient stirring, and a binder having a water repellent component was obtained.
[0076]
Next, the glass wool used as the water-repellent inorganic fiber heat-insulating and sound-absorbing material of Comparative Example 2 was obtained by the same production method and production conditions as in Example 1 using this binder.
[0077]
Comparative Example 3
100 parts of the water-dispersed resol type phenol resin precursor used in Example 1 in terms of solid content, 0.1 part of an organopolysiloxane having a carboxyl group equivalent of 600 g / mol, and 570 parts of water with an open dissolver. An attempt was made to prepare a binder with sufficient stirring after charging into the tank, but the organopolysiloxane containing carboxyl groups was separated, and a binder having a water repellent component could not be obtained.
[0078]
The water-repellent treatment binders of Examples 1 to 7 did not contain a surfactant, and an organopolysiloxane having an amino group could be mixed with an aqueous binder, and the compatibility and stability were also good.
[0079]
Test example
[Evaluation of water repellency]
From the glass wool obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, 50 × 100 × 100 mm square test pieces were cut out and weighed, and then immersed in water at a water temperature of 25 ° C. 50 mm below the water surface. . After 24 hours from the start of immersion, the test piece was taken out and left on a wire net for 10 minutes at a room temperature of 25 ° C., and then the test piece was weighed.
[0080]
The increase after immersion was expressed as a percentage of the original mass, and this was taken as the water absorption rate. Furthermore, the test piece whose water absorption rate is calculated is left on the wire mesh, and weighing is repeated every 2 hours until it returns to the original mass, and the time until water absorbed in the test piece is discharged by immersion is measured. This was the drainage time. That is, the lower the water absorption rate and the shorter the drainage time, the higher the water repellency.
[0081]
In addition, as an evaluation of the temporal change in water repellency, the above evaluation was repeated again using the same test piece, and the first and second tests were compared. All evaluation results are summarized in Table 1.
[0082]
[Table 1]
From Table 1, it can be seen that the test pieces of Examples 1 to 7 have a lower water absorption rate and a shorter time required for drainage than the test pieces of Comparative Examples 1 and 2. This shows that the water-repellent performance of glass wool was improved by the organopolysiloxane having an amino group used in the examples.
[0084]
From the comparison between Example 4 and Example 7, when the amount of the organopolysiloxane having an amino group is increased, the water repellency of glass wool is greatly improved. However, the amount exceeding the preferred range presented in the present invention is added. However, it can be seen that there is no significant improvement in water repellency.
[0085]
Further, from the comparison between Example 2 and Example 5, even though the addition amount of the organopolysiloxane having an amino group is reduced and the amount is less than the preferred range presented in the present invention, the water repellency of glass wool is slightly lowered. There is no practical problem.
[0086]
Further, from comparison between Example 4 and Example 6, when the amino equivalent of the organopolysiloxane having an amino group exceeds the preferred range presented in the present invention, that is, the number of amino groups in the molecule of the organopolysiloxane When the number is decreased, the initial water repellency is improved, but it is understood that the water repellency is slightly decreased in the second repeated evaluation.
[0087]
Further, from the comparison between Example 1 and Example 3, by adding the silane coupling agent, the water absorption of the obtained glass wool is lowered, and the drainage time in the second repeated evaluation is longer than in the first evaluation. It can be seen that the water repellency is improved.
[0088]
On the other hand, Comparative Example 1 containing no water repellent was significantly inferior in water absorption rate and drainage time compared to each example, and an organohydrogenpolysiloxane having no amino group was emulsified using a surfactant. Also in the comparative example 2 made, it turns out that both a water absorption rate and drainage time are inferior to each Example.
[0089]
【The invention's effect】
As described above, the water-repellent treatment binder for inorganic fibers of the present invention can be stably mixed with an aqueous binder without using a surfactant or with a small amount of addition, and has sufficient water repellency. It can be applied to the heat insulating sound absorbing material. In addition, the water-repellent inorganic fiber heat-insulating and sound-absorbing material of the present invention using this water-repellent treatment binder does not deteriorate the heat-insulating and sound-absorbing performance over a long period of time even when exposed to rain water or dew condensation water, It can solve the problem of corrosion of metal parts and decay of wood, and can be suitably used as a heat insulating material or a sound absorbing material for houses, buildings, soundproof walls, cooling towers and outdoor installation equipment.
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