JP5297335B2

JP5297335B2 - 調湿ボードの製造方法および調湿ボード

Info

Publication number: JP5297335B2
Application number: JP2009246343A
Authority: JP
Inventors: 政介塚本; 幹夫清水
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-10-27
Also published as: JP2011094311A

Description

本発明は、調湿ボードの製造方法および調湿ボードに関する。

従来、珪藻土、シリカゲル、ゼオライト等の調湿材により調湿機能を発現した調湿ボードが提案されている。この調湿ボードの製造方法として、例えば、上下の繊維マット間に調湿材を介在させてニードルパンチ法によって繊維マット間の繊維同士を交絡させる方法（例えば、特許文献１参照）、上下の繊維マットの原料として低融点繊維を混入させた繊維を用い、調湿材の層の両面をこの繊維で挟んでニードルパンチを施した後、低融点繊維を熱溶着させる方法（例えば、特許文献２参照）、あるいは上下の繊維マット間に合成樹脂繊維材を混入した調湿材を介在させ、ニードルパンチを施した後、合成樹脂繊維材を熱溶着させる方法（例えば、特許文献３参照）が知られている。調湿ボードを建材として利用することを考えた場合、充分な調湿機能を発現させるためには大量の調湿材が必要であり、かつ、充分な強度を合わせもつことが必要であるが、大量の調湿材を調湿ボードの繊維マット間に介在させるほど剥離強度等の物性が低下する問題がある。

特開２０００−７９６５６号公報特開２００４−９２００６号公報特開２００９−７７４１号公報

特許文献１の方法は、大量の調湿材を使用しない調湿ボードの製造には有効であるが、繊維マット間に調湿材が大量に存在する場合には充分な強度の発現が難しくなる。特許文献２−３のように繊維を熱溶着させる方法の場合であっても、調湿材が大量に存在する場合には、充分な強度を得ることは困難となる。これらは繊維マットの原料として低融点繊維を混入させた繊維を用いているが、調湿材の層の両面に繊維層を貼りつけたものであるため、調湿材の量を増やすと、調湿材の層の内部で剥離して調湿材の機能を阻害しやすいという問題がある。

本発明は以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、建材用途として使用可能な調湿機能および強度を有する調湿ボードの製造方法および調湿ボードを提供することを課題としている。

本発明は以下のことを特徴としている。

第１には、本発明の調湿ボードの製造方法は、上下の繊維マットの間に調湿材と合成樹脂の繊維を含む調湿材脱落防止用不織布とを介在させ積層体を形成した後、前記積層体を貫通するようにニードルを差し込んで積層体にニードルパンチを施し、次いで、前記合成樹脂の繊維の融点以上の温度で加熱して調湿材脱落防止用不織布の合成樹脂の繊維を溶融させた後、冷却固化することにより、固化した樹脂をアンカーにして上下繊維マット間を接合する。

第２には、上記第１の発明において、前記調湿材脱落防止用不織布の上側に調湿材を供給して積層体を形成する。

第３には、本発明の調湿ボードは、上記第１または第２の発明により製造されたものである。

第４には、本発明の調湿ボードは、調湿材脱落防止用不織布に含まれる合成樹脂繊維の溶融固化体が上下の繊維マット間に厚み方向に介在され、前記溶融固化体がアンカーとなって繊維マット間が接合され、調湿材が保持されている。

第１の発明によれば、調湿材脱落防止用不織布に含まれる合成樹脂の繊維の溶融、冷却固化により、固化した樹脂がアンカーとなって上下繊維マット間を接合することにより、大量の調湿材を上下の繊維マットの間に介在させた場合であっても、建材用途として調湿機能を保持しつつ充分な強度を確保することができる。しかも、上下の繊維マット間に調湿材脱落防止用不織布を介在させているので、ニードルパンチ時の調湿材の脱落を防止できる利点も有する。

第２の発明によれば、上記第１の発明の効果に加えて、ニードルパンチ時の調湿材の脱落をより防止することが可能となる。

第３の発明によれば、調湿材脱落防止用不織布に含まれる合成樹脂の繊維の溶融、冷却固化により、固化した樹脂がアンカーとなって上下繊維マット間を接合することにより、建材用途として調湿機能を保持しつつ充分な強度を有する調湿ボードとなる。

第４の発明によれば、溶融固化体が上下の繊維マット間に厚み方向に介在され、前記溶融固化体がアンカーとなって繊維マット間が接合され、調湿材が保持されているので、建材用途として調湿機能を保持しつつ充分な強度を有する調湿ボードとなる。

本発明にかかる調湿ボードの製造方法を説明するための、調湿ボードの製造工程を模式的に示した図である。製造途中の調湿ボード用積層体の断面図であり、（ａ）〜（ｃ）は各々、図１中のＡ、Ｂ、Ｃの積層体の要部拡大図である。

本発明は前記のとおりの特徴をもつものであるが、以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は、本発明にかかる調湿ボードの製造方法を説明するための、調湿ボードの製造工程を模式的に示した図であり、図２は、製造途中の調湿ボード用積層体の断面図であり、（ａ）〜（ｃ）は各々、図１中のＡ、Ｂ、Ｃの積層体の要部拡大図である。

本実施形態は、図１に示すように、ホッパー１０から連続的に供給される繊維１ａをベルトコンベア１１上に分散させて積み重ね、このようにして形成した繊維マット１をベルトコンベア１１で搬送し、その繊維マット１の上に巻出ロール１２から調湿材脱落防止用不織布３を供給して重ね合わせ、さらにその上にホッパー１３から調湿材４を散布する。調湿材４を散布した後、さらにその上に、ホッパー１４から繊維２ａを分散させながら供給して積み重ねる。これにより、図２（ａ）に示すように、下から順に繊維マット１、調湿材脱落防止用不織布３、調湿材４、繊維マット２の層構造を有する積層体５が形成される。なお、調湿材の散布にあたり、繊維マットと調湿材との付着性を向上させるため、必要に応じて、水、加工澱粉粉溶融水等の粘着液、水性エマルジョン等の接着剤を散布してもよい。

ホッパーから供給される繊維は、例えば、ケナフ、亜麻、ラミー、***、ジュート等の麻類植物の靱皮から採取される繊維、マニラ麻やサイザル麻等の麻類植物の茎または端の筋から採取される繊維、木材繊維等の天然繊維で構成される。これらの天然繊維は単独でも混合物でも使用可能である。麻類植物が主体となる繊維、例えば、繊維全量中、麻類植物の繊維が５０質量％以上の繊維を用いると、繊維強度の強さ、および吸湿時の寸法安定性の良さを活かすことができ、調湿ボードが湿気を含む場合でも調湿ボードの寸法変化を小さくすることができる。したがって、扉や背板として調湿ボードを組み込んだ場合、反りや歪みを抑制することができる。

また、繊維には、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂からなる合成樹脂繊維を用い、さらに解繊させた上記天然繊維と合成樹脂繊維との解繊混合綿が用いられてもよい。合成樹脂繊維は、後述する調湿ボードの製造工程中の加熱処理によって溶融し、バインダーとなって繊維マットの強度が高まるとともに、上下の繊維マット間の接合強度も高まり、より強固な調湿ボードを得ることができる。合成樹脂繊維は、単一素材のものでも、芯鞘構造のものでもよい。芯鞘構造の場合、加熱処理後も芯部を残すものであれば、繊維マットの繊維マトリクスを維持することが容易であり、調湿材の機能をより効果的に活かすことができる。合成樹脂繊維の混合量は、繊維マット全量中、加熱処理によって溶融する樹脂が２０〜５０質量％の割合になることが望ましい。２０質量％未満では、合成樹脂繊維混合の効果を充分に得ることができず、５０質量％を超える場合には、調湿材の調湿機能を阻害する場合がある。また、解繊させることにより調湿材を効率的に絡まらせることができる。

巻出ロールから供給される調湿材脱落防止用不織布は、前記積層体にニードルパンチを施した際に、ニードルの差し込みによる調湿材の脱落を防止でき、調湿材脱落防止用不織布を構成する繊維が上下の繊維マットに浸入するような目付量、繊維径を有するものであれば、特に制限されるものではない。調湿材の粒径によって変わるが、例えば、目付量１０〜１００ｇ／ｍ^２の範囲のものを採用することができる。

調湿材脱落防止用不織布は、合成樹脂の繊維を含むものであり、この繊維としては、上記した繊維マットと同様の合成樹脂繊維を挙げることができ、上記した繊維マットと同様の天然繊維を組合わせて使用してもよい。合成樹脂繊維を有する調湿材防止用不織布を採用した場合、この合成樹脂繊維の融点以上の温度で積層体に加熱処理を施して合成樹脂繊維を溶融させ、固化することにより、固化した樹脂がアンカーとなって上下繊維マット間をより効果的に接合でき、調湿ボードの強度をより高めることが可能となる。繊維マットに麻類植物からなる天然繊維を含む場合、３００℃を超える温度で積層体を加熱すると焦げ臭が発生する場合があるため、積層体の加熱処理温度の上限値は、通常３００℃程度とされる。この加熱処理温度の上限値を考慮すると、合成樹脂繊維としては、融点が低い熱可塑性樹脂で構成されることが望ましく、例えば、融点が１００〜２００℃の範囲のもの、具体例として、ポリプロピレン、ポリエチレン等の低融点の熱可塑性樹脂で構成されることが望ましい。

ホッパーから供給される調湿材は、例えば、木炭、竹炭等の炭類、タルク、ゼオライト、珪藻土、シリカゲル、モンモリロナイト、セピオライト等の粘土鉱物、アルミナ、シリカ等の無機物、天然素材、アクリル樹脂等の高分子吸放湿材等を挙げることができる。調湿材の形状としては、多孔質状、層状、鱗片状等、各種の形状であってもよいが、中でも、繊維マット間に効果的に保持させることができ、より大きな表面積が得られる多孔質状であることが好ましい。調湿材の平均粒径としては、０．０１〜１ｍｍが好ましい。平均粒径が１ｍｍを超えると得られる調湿ボードに密度バラつきや厚みバラつきが生じる場合があるので好ましくない。平均粒径が０．０１μｍ未満の場合、ニードルパンチ時に調湿材脱落防止用不織布や繊維マットに保持されず脱落する場合があるので好ましくない。

図２（ａ）に示すように、繊維マット１，２間に調湿材脱落防止用不織布３と調湿材４を介在させて積層体５を形成した後、押圧ロール１５で積層体５の上下両側を加圧してシート状に形成し、ニードルパンチ装置１６に搬送してニードルパンチを施す。ニードルパンチ装置１６には複数のニードル１７が設けられ、各ニードル１７には側面に複数の係止爪１８が突設されており、積層体５がニードルパンチ装置１６を通過する際に、ニードル１７が積層体５を貫通するように上下動し、ニードルパンチが施される。ニードルパンチが施されると、図２（ｂ）に示すように、積層体５の上下の繊維マット２，１中に調湿材４が略分散する。また、調湿材脱落防止用不織布３の繊維が上下の繊維マットに厚み方向に沿って浸入し、繊維マット２，１の繊維と交絡して上下の繊維マット２，１間が調湿材脱落防止用不織布３により結合される。さらにまた、上下の繊維マット２，１間の繊維同士も交絡する。これらの効果が相俟って上下の繊維マット２，１間がより強固に結合される。すなわち、積層体５の上側に配置されたニードルパンチ装置１６のニードル１７が積層体５の上方位置から積層体５を貫通した下方位置に下降する際には、ニードル１７の係止爪１８が調湿材脱落防止用不織布３の繊維を把持して下側の繊維マット１に厚み方向に浸入させ下側の繊維マット１の繊維に絡ませる。また、ニードル１７の係止爪１８は上側の繊維マット２の繊維をも把持して下側の繊維マット１に浸入させ下側の繊維マット１の繊維に絡ませる。一方、ニードル１７が貫通した下方位置から上方位置に上昇する際には、ニードル１７の係止爪１８は調湿材脱落防止用不織布３の繊維を把持して上側の繊維マット２に厚み方向に浸入させ上側の繊維マット２の繊維に絡ませ、また、ニードル１７の係止爪１８は下側の繊維マット１の繊維をも把持して上側の繊維マット２に浸入させ上側の繊維マット２の繊維に絡ませる。このようにして上下の繊維マット２，１間が結合される。

なお、積層体の上側にニードルパンチ装置を配置し、積層体の上側からニードルを差し込んでニードルパンチを施す場合には、積層体の下側の繊維マットに調湿材脱落防止用不織布の繊維が偏在しやすくなる。このため、積層体の下側にもニードルパンチ装置を配置して積層体の下側からニードルを差し込むようにしてニードルパンチを施す。つまり、積層体の両面側にニードルパンチ装置を配置して積層体の両面側からニードルパンチを施すことにより、積層体の一方の繊維マットに調湿材脱落防止用不織布の繊維が偏在することを防止し、上下の繊維マット間の結合強度を高めることができる。

積層体５にニードルパンチを施した後、加熱炉１９に搬送し、積層体５に加熱処理を施す。

加熱処理は、合成樹脂繊維の融点以上の温度で行い、調湿材脱落防止用不織布３の合成樹脂繊維を溶融させる。溶融した樹脂が冷却固化することにより、図２（ｃ）に示すように、調湿材脱落防止用不織布３の合成樹脂繊維由来の固化した樹脂３０が厚み方向に柱形状にアンカーとして配置されて上下繊維マット２，１間がより効果的に接合され、調湿ボードの強度がより高められる。このように固化した樹脂３０が厚み方向に柱形状に配置されるのは、調湿材脱落防止用不織布３の合成樹脂繊維がニードルパンチ時に上下の繊維マット２，１に厚み方向に沿って浸入し、その合成樹脂繊維が溶融、冷却固化したこと、ニードルパンチ時に形成されたニードル１７の貫通穴に合成樹脂繊維の溶融した樹脂が流れ込み、その樹脂が冷却固化したこと等による。このため、加熱処理時に押圧ロール２０等によって積層体５を略圧締することにより、合成樹脂繊維の溶融した樹脂をより効果的にニードル１７の貫通穴へ流入させることができ、上下繊維マット２，１間を効果的に接合できる。

以上のように、積層体５に加熱処理を施して略圧締した後、冷却装置２１に搬送して加熱された積層体５に常温の空気を通気させて冷却し、次いで、裁断機２２で所定の長さにカットし、プレス機２３で１４０〜２００℃程度の温度で加熱プレスし、ボード状態に成形して調湿ボード６を得る。加熱プレスはバッチ式プレスでもよいし、ロールによる連続プレスでもよい。得られた調湿ボード６は、充分な調湿機能と強度を有しており、例えば、住宅の内壁の表面建材、打上天井材、押入やクローゼット内の内壁や天井等、居住空間における建材や収納建具材として広く施工可能である。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、調湿材脱落防止用不織布を下側の繊維マットの上に積層し、その上に、調湿材、繊維マットを順次積層して積層体を形成しているが、この調湿材脱落防止用不織布は調湿材と上側の繊維マットの間に配置されるように積層してもよいし、もしくはその両者、つまり、下側の繊維マットと調湿材の間と、調湿材と上側の繊維マットとの間に積層してもよい。

＜実施例１〜２、比較例１〜４＞
（使用材料）
１．繊維マット形成用の繊維
・ケナフ繊維５０質量部、芯鞘構造のポリエステル繊維（鞘部が１１０℃で溶融）５０質量部の混合綿
２．調湿材脱落防止用不織布
・ポリプロピレン不織布（目付５０ｇ／ｍ^２）融点１６０℃
・ポリエステル不織布（目付５０ｇ／ｍ^２）融点２７０℃
３．調湿材
・シリカゲル（Ｂ型シリカゲル）平均粒径２００μｍ
（調湿ボードの製造方法）
表１に示す構成で、下から順に繊維マット、調湿材脱落防止用不織布、調湿材、繊維マットの積層体を形成した（比較例１〜２では調湿材脱落防止用不織布を使用していない）。次いで、積層体にニードルパンチを施し、２５０℃、３分の条件で加熱処理を施した後、一旦冷却、切断し、プレス機にて１５０℃でボード状態に圧締し、厚さ２．７ｍｍの調湿ボードを得た。なお、積層体の片面側にニードルパンチ装置を配置して積層体を貫通するように積層体の片面側からニードルを差し込んでニードルパンチを施した場合を表１では「片面」と表記し、積層体の両面側にニードルパンチ装置を配置して積層体を貫通するように積層体の両面側からニードルを差し込んでニードルパンチを施した場合を「両面」と表記している。
（評価方法）
・調湿性能：２３℃５０％養生後、２３℃７５％で１２時間加湿、その後２３℃５０％で放湿させた時の重量変化を測定し、調湿建材認定規格（ＪＩＳＡ１４７０−１）に合格するレベルが確保できた場合を「○」、不合格の場合を「×」として評価した。
・剥離強度：繊維板（ＪＩＳＡ５９０５）ＭＤＦ１５タイプの規格を参考にして、５０ｍｍ角のボード面に治具を貼り付け、上下方向に２ｍｍ／分の速度で引張ったときの破壊強度を測定し、剥離強度が０．３ＭＰａ以上の場合を「○」、０．３ＭＰａ未満の場合を「×」として評価した。

総合判定：調湿性能および剥離強度の評価がともに「○」の場合には「○」、いずれか一方が「×」の場合には「×」とした。

なお、調湿材および調湿材脱落防止用不織布を使用していないボードの剥離強度を参考例として示す。

結果を表１に示す。

表１の結果より、上下の繊維マットに調湿材脱落防止用不織布が溶融して浸入している実施例１〜２では、充分な調湿性能および剥離強度を有していることが確認できた。特に積層体の両面側からニードルパンチを施した場合には、剥離強度が向上する。これに対して、調湿材脱落防止用不織布を使用していない比較例１〜２では剥離強度が実施例１〜２と比較して低いことが確認できた。また、融点が高く、ニードルパンチ後の加熱処理で繊維がほとんど溶融しない調湿材脱落防止用不織布を用いた比較例３〜４では、調湿材脱落防止用不織布が調湿材と繊維マットとの界面にシート状に残存しており、このシート状に残存する調湿材脱落防止用不織布によって調湿材と繊維マットとが溶着密着されてはいるが、上下の繊維マットに調湿材脱落防止用不織布由来の樹脂は、浸入していない状態であった。この比較例３〜４では、調湿材と繊維マットとの間で剥離しやすくなっており、剥離強度が実施例１〜２と比較して低いことが確認できた。

１，２繊維マット
３調湿材脱落防止用不織布
４調湿材
５積層体
６調湿ボード
１６ニードルパンチ装置
１７ニードル

Claims

上下の繊維マットの間に調湿材と合成樹脂の繊維を含む調湿材脱落防止用不織布とを介在させ積層体を形成した後、前記積層体を貫通するようにニードルを差し込んで積層体にニードルパンチを施し、次いで、前記合成樹脂の繊維の融点以上の温度で加熱して調湿材脱落防止用不織布の合成樹脂の繊維を溶融させた後、冷却固化することにより、固化した樹脂をアンカーにして上下繊維マット間を接合することを特徴とする調湿ボードの製造方法。
前記調湿材脱落防止用不織布の上側に調湿材を供給して積層体を形成することを特徴とする請求項１に記載の調湿ボードの製造方法。
請求項１または請求項２に記載の調湿ボードの製造方法により製造されたことを特徴とする調湿ボード。
調湿材脱落防止用不織布に含まれる合成樹脂繊維の溶融固化体が上下の繊維マット間に厚み方向に介在され、前記溶融固化体がアンカーとなって繊維マット間が接合され、調湿材が保持されていることを特徴とする調湿ボード。