ホーム > 特許ランキング > 旭ファイバーグラス株式会社
特開2024-56587無機繊維断熱吸音材用水性バインダー及び無機繊維断熱吸音材
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024056587
(43)【公開日】2024-04-23
(54)【発明の名称】無機繊維断熱吸音材用水性バインダー及び無機繊維断熱吸音材
(51)【国際特許分類】
D06M 15/263 20060101AFI20240416BHJP
D06M 13/368 20060101ALI20240416BHJP
D06M 13/228 20060101ALI20240416BHJP
D04H 1/587 20120101ALI20240416BHJP
D04H 1/4209 20120101ALI20240416BHJP
C09J 133/02 20060101ALI20240416BHJP
C09J 11/06 20060101ALI20240416BHJP
C08K 5/17 20060101ALI20240416BHJP
C08K 5/09 20060101ALI20240416BHJP
C08L 33/02 20060101ALI20240416BHJP
G10K 11/162 20060101ALI20240416BHJP
D06M 13/207 20060101ALI20240416BHJP
【ＦＩ】
D06M15/263
D06M13/368
D06M13/228
D04H1/587
D04H1/4209
C09J133/02
C09J11/06
C08K5/17
C08K5/09
C08L33/02
G10K11/162
D06M13/207
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022163599
(22)【出願日】2022-10-11
(71)【出願人】
【識別番号】313012349
【氏名又は名称】旭ファイバーグラス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100119530
【弁理士】
【氏名又は名称】冨田 和幸
(72)【発明者】
【氏名】藤原 稔大
【テーマコード（参考）】
4J002
4J040
4L033
4L047
5D061
【Ｆターム（参考）】
4J002BG011
4J002EF016
4J002EN026
4J002FD146
4J002FD150
4J002FD200
4J002GF00
4J002GJ01
4J002GK00
4J002GL00
4J002GR00
4J040DF011
4J040GA11
4J040GA14
4J040JB02
4J040KA16
4J040LA01
4J040MA01
4J040MB02
4L033AA09
4L033AB01
4L033AB04
4L033AC11
4L033BA16
4L033BA22
4L033BA62
4L033CA18
4L047AA01
4L047AA05
4L047AB02
4L047BA12
4L047BA17
4L047CB03
4L047CB06
5D061AA12
5D061AA22
5D061DD11
(57)【要約】
【課題】本発明は、従来のポリカルボン酸系バインダーよりも強度の高い無機繊維断熱吸音材用水性バインダー、及びそれを用いた無機繊維断熱吸音材を提供することを目的とする。
【解決手段】ポリカルボン酸とポリカルボン酸の架橋剤とを含有し、架橋剤は、（架橋剤１）アルカノールアミンと、（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又はヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含み、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）、無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
【選択図】なし
【解決手段】ポリカルボン酸とポリカルボン酸の架橋剤とを含有し、架橋剤は、（架橋剤１）アルカノールアミンと、（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又はヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含み、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）、無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーであり、
前記架橋剤は
（架橋剤１）アルカノールアミンと、
（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含み、
前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）
ことを特徴とする、無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
前記架橋剤は
（架橋剤１）アルカノールアミンと、
（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含み、
前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）
ことを特徴とする、無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
【請求項2】
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤１の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．４～２．０であり、
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤２の水酸基及びカルボキシル基の合計モル数の比率が０．１～２．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸における水酸基及びカルボキシル基のモル数をラクトンにおける水酸基及びカルボキシル基のモル数とする）、請求項１に記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤２の水酸基及びカルボキシル基の合計モル数の比率が０．１～２．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸における水酸基及びカルボキシル基のモル数をラクトンにおける水酸基及びカルボキシル基のモル数とする）、請求項１に記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
【請求項3】
前記ポリカルボン酸は、重量平均分子量が１０００～２００００であり、且つ酸価が５００～９００ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリカルボン酸を含む、請求項１に記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
【請求項4】
無機繊維と、該無機繊維を固着する請求項１～３のいずれか一項に記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの硬化物とを備える
ことを特徴とする、無機繊維断熱吸音材。
ことを特徴とする、無機繊維断熱吸音材。
【請求項5】
ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの強度を向上させる方法であって、
前記架橋剤として
（架橋剤１）アルカノールアミンと、
（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含む架橋剤を含有させることを含み、
前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）
ことを特徴とする、方法。
前記架橋剤として
（架橋剤１）アルカノールアミンと、
（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含む架橋剤を含有させることを含み、
前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）
ことを特徴とする、方法。
【請求項6】
強度が向上した、ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの製造方法であって、
前記架橋剤として
（架橋剤１）アルカノールアミンと、
（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含む架橋剤を含有させる工程を含み、
前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）
ことを特徴とする、製造方法。
前記架橋剤として
（架橋剤１）アルカノールアミンと、
（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含む架橋剤を含有させる工程を含み、
前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）
ことを特徴とする、製造方法。
【請求項7】
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤１の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．４～２．０であり、
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤２の水酸基及びカルボキシル基の合計モル数の比率が０．１～２．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸における水酸基及びカルボキシル基のモル数をラクトンにおける水酸基及びカルボキシル基のモル数とする）、請求項６に記載の製造方法。
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤２の水酸基及びカルボキシル基の合計モル数の比率が０．１～２．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸における水酸基及びカルボキシル基のモル数をラクトンにおける水酸基及びカルボキシル基のモル数とする）、請求項６に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無機繊維断熱吸音材用水性バインダー及び無機繊維断熱吸音材に関する。
【背景技術】
【0002】
グラスウール及びロックウール等の無機繊維断熱吸音材は、無機繊維にバインダーを付着させた後、バインダーを硬化させて製造されることが一般的である。バインダーとしては、フェノール樹脂系バインダーや水性バインダーが知られているが、フェノール樹脂系バインダーは、硬化中や硬化後にホルムアルデヒドが発生する恐れがあるため、環境負荷低減の要請からホルムアルデヒド非含有の水性バインダーが好んで使用されるようになってきている。このような水性バインダーとして、例えば、特許文献１～７に記載されるようなポリカルボン酸系バインダーが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６８０７２４３号公報
【特許文献2】特開１９９４－１８４２８５号公報
【特許文献3】特開１９９８－２０４３０２号公報
【特許文献4】特開２００７－５２８４３８号公報
【特許文献5】特開２００８－５１６０７１号公報
【特許文献6】特許第５１１８３０６号公報
【特許文献7】特許第５２７５１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記ポリカルボン酸系バインダーは、ホルムアルデヒドの放散がないものの、フェノール樹脂系バインダーに比べて強度が低いことが課題であった。
【0005】
そこで、本発明は、従来のポリカルボン酸系バインダーよりも強度の高い無機繊維断熱吸音材用水性バインダー、及びそれを用いた無機繊維断熱吸音材を提供することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、特定のポリカルボン酸及びポリカルボン酸の架橋剤を含有し、該特定のポリカルボン酸及び架橋剤のカルボキシル基の合計モル数に対する、該特定のポリカルボン酸及び架橋剤の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が特定の範囲である水性バインダーとすることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
［１］
ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーであり、
前記架橋剤は
（架橋剤１）アルカノールアミンと、
（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含み、
前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）
ことを特徴とする、無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
［２］
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤１の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．４～２．０であり、
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤２の水酸基及びカルボキシル基の合計モル数の比率が０．１～２．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸における水酸基及びカルボキシル基のモル数をラクトンにおける水酸基及びカルボキシル基のモル数とする）、［１］に記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
［３］
前記ポリカルボン酸は、重量平均分子量が１０００～２００００であり、且つ酸価が５００～９００ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリカルボン酸を含む、［１］又は［２］に記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
［４］
無機繊維と、該無機繊維を固着する［１］～［３］のいずれかに記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの硬化物とを備える
ことを特徴とする、無機繊維断熱吸音材。
［５］
ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの強度を向上させる方法であって、
前記架橋剤として
（架橋剤１）アルカノールアミンと、
（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含む架橋剤を含有させることを含み、
前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）
ことを特徴とする、方法。
［６］
強度が向上した、ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの製造方法であって、
前記架橋剤として
（架橋剤１）アルカノールアミンと、
（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含む架橋剤を含有させる工程を含み、
前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）
ことを特徴とする、製造方法。
［７］
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤１の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．４～２．０であり、
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤２の水酸基及びカルボキシル基の合計モル数の比率が０．１～２．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸における水酸基及びカルボキシル基のモル数をラクトンにおける水酸基及びカルボキシル基のモル数とする）、［６］に記載の製造方法。
［１］
ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーであり、
前記架橋剤は
（架橋剤１）アルカノールアミンと、
（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含み、
前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）
ことを特徴とする、無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
［２］
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤１の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．４～２．０であり、
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤２の水酸基及びカルボキシル基の合計モル数の比率が０．１～２．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸における水酸基及びカルボキシル基のモル数をラクトンにおける水酸基及びカルボキシル基のモル数とする）、［１］に記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
［３］
前記ポリカルボン酸は、重量平均分子量が１０００～２００００であり、且つ酸価が５００～９００ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリカルボン酸を含む、［１］又は［２］に記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー。
［４］
無機繊維と、該無機繊維を固着する［１］～［３］のいずれかに記載の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの硬化物とを備える
ことを特徴とする、無機繊維断熱吸音材。
［５］
ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの強度を向上させる方法であって、
前記架橋剤として
（架橋剤１）アルカノールアミンと、
（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含む架橋剤を含有させることを含み、
前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）
ことを特徴とする、方法。
［６］
強度が向上した、ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの製造方法であって、
前記架橋剤として
（架橋剤１）アルカノールアミンと、
（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含む架橋剤を含有させる工程を含み、
前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、前記ポリカルボン酸、前記架橋剤１及び前記架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）
ことを特徴とする、製造方法。
［７］
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤１の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．４～２．０であり、
前記ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、前記架橋剤２の水酸基及びカルボキシル基の合計モル数の比率が０．１～２．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸における水酸基及びカルボキシル基のモル数をラクトンにおける水酸基及びカルボキシル基のモル数とする）、［６］に記載の製造方法。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、従来のポリカルボン酸系バインダーよりも強度の高い無機繊維断熱吸音材用水性バインダー、及びそれを用いた無機繊維断熱吸音材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施例及び比較例で得られた無機繊維断熱吸音材用水性バインダーのシェルモールド破断強度を測定するために用いたドッグボーン型試験片の写真である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について、詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。
【0011】
〈無機繊維断熱吸音材用水性バインダー〉
本実施形態の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー（以下、単に「水性バインダー」ともいう。）は、ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有し、架橋剤は（架橋剤１）アルカノールアミンと、（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含み、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（但し、架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）。
本実施形態の無機繊維断熱吸音材用水性バインダー（以下、単に「水性バインダー」ともいう。）は、ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有し、架橋剤は（架橋剤１）アルカノールアミンと、（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は前記ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含み、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（但し、架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）。
【0012】
［ポリカルボン酸］
本実施形態の水性バインダーに含まれるポリカルボン酸は、特に限定されないが、重量平均分子量が１０００～２００００であり、且つ酸価が５００～９００ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリカルボン酸（以下、「高分子量ポリカルボン酸」ともいう。）を含むことが好ましい。
本実施形態の水性バインダーに含まれるポリカルボン酸は、特に限定されないが、重量平均分子量が１０００～２００００であり、且つ酸価が５００～９００ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリカルボン酸（以下、「高分子量ポリカルボン酸」ともいう。）を含むことが好ましい。
【0013】
［［高分子量ポリカルボン酸］］
高分子量ポリカルボン酸は、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体をモノマー単位として有するもの、すなわち、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体を重合して得られるものであることが好ましい。
カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体をモノマー単位として有する高分子量ポリカルボン酸は、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体由来のモノマー単位のみからなるものであっても、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体由来のモノマー単位と、カルボキシル基を有しない共重合モノマー由来のモノマー単位とからなるものであってもよい。
カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体由来のモノマー単位の含有量は、高分子量ポリカルボン酸のモノマー単位の全量を１００質量％として９０質量％以上であることが好ましく、９５質量％以上であることがより好ましく、１００質量％であってもよい。
高分子量ポリカルボン酸は、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体をモノマー単位として有するもの、すなわち、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体を重合して得られるものであることが好ましい。
カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体をモノマー単位として有する高分子量ポリカルボン酸は、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体由来のモノマー単位のみからなるものであっても、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体由来のモノマー単位と、カルボキシル基を有しない共重合モノマー由来のモノマー単位とからなるものであってもよい。
カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体由来のモノマー単位の含有量は、高分子量ポリカルボン酸のモノマー単位の全量を１００質量％として９０質量％以上であることが好ましく、９５質量％以上であることがより好ましく、１００質量％であってもよい。
【0014】
カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、（メタ）アクリル酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、２－メチルマレイン酸、イタコン酸、２－メチルイタコン酸、α－β－メチレングルタル酸、マレイン酸モノアルキル、フマル酸モノアルキル、無水マレイン酸、無水アクリル酸、β－（メタ）アクリロイルオキシエチルハイドロジェンフタレート、β－（メタ）アクリロイルオキシエチルハイドロジェンマレエート、β－（メタ）アクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネートが挙げられる。これらの中でも、ポリカルボン酸の分子量の制御のしやすさの観点から、（メタ）アクリル酸が好ましい。また、ポリカルボン酸の酸価を高い値（例えば、９００ｍｇＫＯＨ／ｇ付近）に調整する場合は、マレイン酸又はフマル酸を使用することが好ましい。
なお、（メタ）アクリルとはアクリル又はメタクリルを意味し、類似の化合物においても同様である。
カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体は、１種単独であっても、又は２種以上の組み合わせであってもよい。
なお、（メタ）アクリルとはアクリル又はメタクリルを意味し、類似の化合物においても同様である。
カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体は、１種単独であっても、又は２種以上の組み合わせであってもよい。
【0015】
カルボキシル基を有しない共重合モノマーとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ－ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔ－ブチル（メタ）アクリレート、２－エチルヘキシル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート、ｎ－ステアリル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールエトキシ（メタ）アクリレート、メチル－３－メトキシ（メタ）アクリレート、エチル－３－メトキシ（メタ）アクリレート、ブチル－３－メトキシ（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、２－ヒドロキシエチルアクリレート、２－ヒドロキシプロピルアクリレート、４－ヒドロキシブチルアクリレート、３価以上のポリオールのモノ（メタ）アクリレート、アミノアルキル（メタ）アクリレート、Ｎ－アルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート等のアクリル系単量体；ビニルアルキルエーテル、Ｎ－アルキルビニルアミン、Ｎ，Ｎ－ジアルキルビニルアミン、Ｎ－ビニルピリジン、Ｎ－ビニルイミダゾール、Ｎ－（アルキル）アミノアルキルビニルアミン等のビニル系単量体；（メタ）アクリルアミド、Ｎ－アルキル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジアルキル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド、ジアセトン（メタ）アクリルアミド、Ｎ－ビニルホルムアミド、Ｎ－ビニルアセトアミド、Ｎ－ビニルピロリドン等のアミド系単量体；エチレン、プロピレン、イソブチレン、イソプレン、ブタジエン等の脂肪族不飽和炭化水素；スチレン、α－メチルスチレン、ｐ－メトキシスチレン、ビニルトルエン、ｐ－ヒドロキシスチレン、ｐ－アセトキシスチレン等のスチレン系単量体；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル系単量体；アクリロニトリル、グリシジル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
カルボキシル基を有しない共重合モノマーは、１種単独であっても、又は２種以上の組み合わせであってもよい。
カルボキシル基を有しない共重合モノマーは、１種単独であっても、又は２種以上の組み合わせであってもよい。
【0016】
高分子量ポリカルボン酸の重量平均分子量は、１０００～２００００であり、好ましくは１５００～１５０００、より好ましくは２０００～１００００である。ポリカルボン酸の重量平均分子量が１０００以上であると、強度の高い水性バインダーが得られやすく、また、２００００以下であると、水性バインダーの流動性（粘度）が良好となる傾向にある。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて測定される標準ポリアクリル酸基準の値であり、具体的には、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて測定される標準ポリアクリル酸基準の値であり、具体的には、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
【0017】
高分子量ポリカルボン酸の酸価は、５００～９００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、好ましくは５００～８００ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましくは５５０～７５０ｍｇＫＯＨ／ｇである。ポリカルボン酸の酸価が上記範囲であると、水性バインダーを加熱して得られる硬化物の強度が向上する傾向にある。
なお、酸価は、ポリカルボン酸１ｇを中和するのに要する水酸化カリウムの質量（ｍｇＫＯＨ）を意味する。
なお、酸価は、ポリカルボン酸１ｇを中和するのに要する水酸化カリウムの質量（ｍｇＫＯＨ）を意味する。
【0018】
ポリカルボン酸全量に占める高分子量ポリカルボン酸の含有量は、９０質量％以上であることが好ましく、９５質量％以上であることがより好ましく、１００質量％であってもよい。
【0019】
本実施形態の水性バインダー中のポリカルボン酸の含有量（固形分換算）は、ポリカルボン酸及び架橋剤の合計質量（固形分換算）に対して、２５～８０質量％であることが好ましく、より好ましくは３５～７５質量％、さらに好ましくは４０～６０質量％である。ポリカルボン酸の含有量が上記範囲であると、強度の高い水性バインダーとなる傾向にある。
【0020】
［架橋剤］
本実施形態の水性バインダーに含まれる架橋剤は、（架橋剤１）アルカノールアミンと、（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は該ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含むものであれば特に限定されず、架橋剤１及び架橋剤２以外のポリカルボン酸の架橋剤を含んでいてもよい。
本実施形態の水性バインダー中の架橋剤の含有量（固形分換算）は、ポリカルボン酸及び架橋剤の合計質量（固形分換算）に対して、２０～７５質量％であることが好ましく、より好ましくは２５～６５質量％、さらに好ましくは４０～６０質量％である。架橋剤の含有量が上記範囲であると、強度の高い水性バインダーとなる傾向にある。
本実施形態の水性バインダーに含まれる架橋剤は、（架橋剤１）アルカノールアミンと、（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又は該ヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含むものであれば特に限定されず、架橋剤１及び架橋剤２以外のポリカルボン酸の架橋剤を含んでいてもよい。
本実施形態の水性バインダー中の架橋剤の含有量（固形分換算）は、ポリカルボン酸及び架橋剤の合計質量（固形分換算）に対して、２０～７５質量％であることが好ましく、より好ましくは２５～６５質量％、さらに好ましくは４０～６０質量％である。架橋剤の含有量が上記範囲であると、強度の高い水性バインダーとなる傾向にある。
【0021】
［［架橋剤１］］
架橋剤１のアルカノールアミンは、特に限定されないが、アルカノール基の炭素数が１～６であるものが好ましく、１～３であるものがより好ましい。
アルカノールアミンの具体例としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、Ｎ－メチルエタノールアミン、Ｎ－メチルジエタノールアミン等が挙げられる。
架橋剤１のアルカノールアミンは、特に限定されないが、アルカノール基の炭素数が１～６であるものが好ましく、１～３であるものがより好ましい。
アルカノールアミンの具体例としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、Ｎ－メチルエタノールアミン、Ｎ－メチルジエタノールアミン等が挙げられる。
【0022】
架橋剤全量に占める架橋剤１の含有量（固形分換算）は、架橋剤の固形分換算の全質量基準で、１０～７０質量％であることが好ましく、より好ましくは２０～６５質量％、さらに好ましくは２５～６０質量％である。架橋剤１の含有量が上記範囲であると、強度の高い水性バインダーとなる傾向にある。
【0023】
［［架橋剤２］］
（ヒドロキシカルボン酸）
ヒドロキシカルボン酸とは、カルボキシル基及びカルボキシル基中の水酸基以外の水酸基をそれぞれ少なくとも一つずつ有する化合物である。
架橋剤２のヒドロキシカルボン酸としては、特に限定されないが、炭素数が２～２０であるものが好ましく、より好ましくは２～１５、さらに好ましくは３～１０である。ヒドロキシカルボン酸としては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸、脂環族ヒドロキシカルボン酸または芳香族ヒドロキシカルボン酸が挙げられる。中でも水溶性の観点から、脂肪族ヒドロキシカルボン酸が好ましい。
脂肪族ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、乳酸、クエン酸、ヒドロキシ酪酸、グリコール酸、酒石酸、リンゴ酸、グリセリン酸、ラクチル乳酸、イソクエン酸、３－ヒドロキシプロピオン酸等が挙げられる。中でも、植物（トウモロコシ、サトウキビ等）を原料として得られるヒドロキシカルボン酸である乳酸、クエン酸等は、焼却時に実質的な二酸化炭素の排出量がゼロとなり、環境負荷を低減できることから特に好ましい。
（ヒドロキシカルボン酸）
ヒドロキシカルボン酸とは、カルボキシル基及びカルボキシル基中の水酸基以外の水酸基をそれぞれ少なくとも一つずつ有する化合物である。
架橋剤２のヒドロキシカルボン酸としては、特に限定されないが、炭素数が２～２０であるものが好ましく、より好ましくは２～１５、さらに好ましくは３～１０である。ヒドロキシカルボン酸としては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸、脂環族ヒドロキシカルボン酸または芳香族ヒドロキシカルボン酸が挙げられる。中でも水溶性の観点から、脂肪族ヒドロキシカルボン酸が好ましい。
脂肪族ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、乳酸、クエン酸、ヒドロキシ酪酸、グリコール酸、酒石酸、リンゴ酸、グリセリン酸、ラクチル乳酸、イソクエン酸、３－ヒドロキシプロピオン酸等が挙げられる。中でも、植物（トウモロコシ、サトウキビ等）を原料として得られるヒドロキシカルボン酸である乳酸、クエン酸等は、焼却時に実質的な二酸化炭素の排出量がゼロとなり、環境負荷を低減できることから特に好ましい。
【0024】
（ラクトン）
架橋剤２のラクトンとしては、上述のヒドロキシカルボン酸を脱水縮合して得られるラクトンであれば、特に限定されず、例えば、γ－ブチロラクトン、β－プロピオラクトン、δ－バレロラクトン、γ－バレロラクトン、ε－カプロラクトン等が挙げられる。
架橋剤２のラクトンとしては、上述のヒドロキシカルボン酸を脱水縮合して得られるラクトンであれば、特に限定されず、例えば、γ－ブチロラクトン、β－プロピオラクトン、δ－バレロラクトン、γ－バレロラクトン、ε－カプロラクトン等が挙げられる。
【0025】
架橋剤２は、ヒドロキシカルボン酸のみからなることが好ましいが、ヒドロキシカルボン酸とラクトンの両方からなるものであってもよく、ラクトンのみからなるものであってもよい。
架橋剤２がヒドロキシカルボン酸とラクトンの両方を含む場合、ヒドロキシカルボン酸を主体とする場合には、架橋剤２全量（固形分換算）に占めるヒドロキシカルボン酸の含有量（固形分換算）が、８５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上である。
また、架橋剤２がヒドロキシカルボン酸とラクトンの両方を含む場合、ラクトンを主体とする場合には、架橋剤２全量（固形分換算）に占めるラクトンの含有量（固形分換算）が、８５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上である。
架橋剤２がヒドロキシカルボン酸とラクトンの両方を含む場合、ヒドロキシカルボン酸を主体とする場合には、架橋剤２全量（固形分換算）に占めるヒドロキシカルボン酸の含有量（固形分換算）が、８５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上である。
また、架橋剤２がヒドロキシカルボン酸とラクトンの両方を含む場合、ラクトンを主体とする場合には、架橋剤２全量（固形分換算）に占めるラクトンの含有量（固形分換算）が、８５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上である。
【0026】
架橋剤全量に占める架橋剤２の含有量（固形分換算）は、架橋剤の固形分換算の全質量基準で、３０～９０質量％であることが好ましく、より好ましくは３５～８０質量％、さらに好ましくは４０～７５質量％である。
【0027】
［その他添加剤］
本実施形態の水性バインダーは、ポリカルボン酸及び架橋剤の他に、必要に応じて、硬化促進剤、シランカップリング剤、防錆剤、防塵剤、着色剤、中和剤等のその他添加剤を含んでいてもよい。
本実施形態の水性バインダーは、ポリカルボン酸及び架橋剤の他に、必要に応じて、硬化促進剤、シランカップリング剤、防錆剤、防塵剤、着色剤、中和剤等のその他添加剤を含んでいてもよい。
【0028】
硬化促進剤としては、例えば、次亜リン酸塩、亜硫酸塩が挙げられ、これらは１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。次亜リン酸塩としては、例えば、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸リチウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸カルシウム、次亜リン酸マグネシウム、次亜リン酸ストロンチウムが挙げられる。亜硫酸塩としては、例えば、亜硫酸水素リチウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素マグネシウム、亜硫酸水素カルシウム、亜硫酸水素アンモニウムが挙げられ、中でも、硬化促進作用のある亜硫酸イオンの含有量が高い亜硫酸水素リチウム、亜硫酸水素ナトリウム又は亜硫酸水素アンモニウムが好ましい。
【0029】
シランカップリング剤は、無機繊維と水性バインダー硬化物との界面で作用し、水性バインダー硬化物の無機繊維への接着を向上させることができる。シランカップリング剤としては、例えば、γ－アミノプロピルトリエトキシシラン、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等のアミノシランカップリング剤、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等のエポキシシランカップリング剤が挙げられ、これらは１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【0030】
防錆剤は、生産設備の腐食を抑制することができる。防錆剤としては、例えば、チオ尿素、チオセミカルバジド、Ｎ－フェニルチオ尿素、ｏ－トリルチオ尿素、Ｎ－メチルチオ尿素、１，３－ジメチルチオ尿素、Ｎ，Ｎ’－ジエチルチオ尿素、１，３－ジブチルチオ尿素、テトラメチルチオ尿素、１，３－ジフェニル－２－チオ尿素、１，３－ジイソプロピルチオ尿素、エチレンチオ尿素、２－メルカプトベンゾチアゾール、トリメチルチオ尿素等のチオ尿素系化合物が挙げられ、これらは１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
なお、アルカノールアミンは防錆剤としても機能する場合があるが、水性バインダーがアルカノールアミンを含む場合は、アルカノールアミンは防錆剤に含めず、架橋剤として取り扱う。
なお、アルカノールアミンは防錆剤としても機能する場合があるが、水性バインダーがアルカノールアミンを含む場合は、アルカノールアミンは防錆剤に含めず、架橋剤として取り扱う。
【0031】
水性バインダーには、必要に応じて、防塵剤である重質オイル水分散体、着色剤、ガラス等の無機繊維から溶出されるアルカリ成分を中和するための無機硫酸塩（中和剤）等を更に配合することができる。無機硫酸塩としては、例えば、硫酸アンモニウムが挙げられる。
【0032】
水性バインダー中のその他添加剤の含有量（固形分換算）は、ポリカルボン酸及び架橋剤の合計１００質量部（固形分換算）に対して、１～２０質量部であることが好ましい。
【0033】
本実施形態の水性バインダーは、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率（（水酸基＋アミノ基＋イミノ基）／カルボキシル基、以下、「モル比率１」ともいう。）が０．２～１．５である。モル比率１が０．２～１．５であると、従来のポリカルボン酸系バインダーよりも強度の高い水性バインダーとなる。
モル比率１は、好ましくは０．４～１．２、より好ましくは０．６～１．０である。
なお、架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合してラクトンとなる前のヒドロキシカルボン酸におけるカルボキシル基、水酸基、アミノ基及びイミノ基のモル数をラクトンにおけるカルボキシル基、水酸基、アミノ基及びイミノ基のモル数として用いてモル比率１を算出するものとする。
また、モル比率１を算出する際の水酸基には、カルボキシル基中の水酸基は含まないものとする。
モル比率１は、好ましくは０．４～１．２、より好ましくは０．６～１．０である。
なお、架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合してラクトンとなる前のヒドロキシカルボン酸におけるカルボキシル基、水酸基、アミノ基及びイミノ基のモル数をラクトンにおけるカルボキシル基、水酸基、アミノ基及びイミノ基のモル数として用いてモル比率１を算出するものとする。
また、モル比率１を算出する際の水酸基には、カルボキシル基中の水酸基は含まないものとする。
【0034】
本実施形態の水性バインダーは、ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、架橋剤１の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率（（水酸基＋アミノ基＋イミノ基）／カルボキシル基、以下、「モル比率２」ともいう。）が０．４～２．０であり、かつポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数に対する、架橋剤２の水酸基及びカルボキシル基の合計モル数の比率（（水酸基＋カルボキシル基）／カルボキシル基、以下、「モル比率３」ともいう。）が０．１～２．５であることが好ましい。モル比率２及びモル比率３が上記範囲であると、強度の高い水性バインダーとなる傾向にある。
モル比率２が０．６～１．２であり、かつモル比率３が０．６～１．２であることがより好ましく、モル比率２が０．６～１．０であり、かつモル比率３が０．６～１．０であることがさらに好ましい。
なお、架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合してラクトンとなる前のヒドロキシカルボン酸における水酸基及びカルボキシル基のモル数をラクトンにおける水酸基及びカルボキシル基のモル数として用いてモル比率３を算出するものとする。
また、モル比率３を算出する際の水酸基には、カルボキシル基中の水酸基は含まないものとする。
モル比率２が０．６～１．２であり、かつモル比率３が０．６～１．２であることがより好ましく、モル比率２が０．６～１．０であり、かつモル比率３が０．６～１．０であることがさらに好ましい。
なお、架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合してラクトンとなる前のヒドロキシカルボン酸における水酸基及びカルボキシル基のモル数をラクトンにおける水酸基及びカルボキシル基のモル数として用いてモル比率３を算出するものとする。
また、モル比率３を算出する際の水酸基には、カルボキシル基中の水酸基は含まないものとする。
【0035】
水性バインダーの形態としては、特に限定されず、例えば、エマルション、コロイダルディスパージョン、水溶性組成物等が挙げられる。
なお、エマルションとは、水性バインダー中の樹脂成分（ポリカルボン酸等）とは別の乳化剤、例えば、界面活性剤等で乳化したものを意味する。また、コロイダルディスパージョンとは、樹脂成分中の官能基によって、樹脂成分が水中に分散したものを意味する。一般的に、エマルション及びコロイダルディスパージョンは、ともに外観は乳白色を呈する。水溶性組成物とは、樹脂成分が水に溶解しているものをいい、外観も透明又は透明に近いものである。
なお、エマルションとは、水性バインダー中の樹脂成分（ポリカルボン酸等）とは別の乳化剤、例えば、界面活性剤等で乳化したものを意味する。また、コロイダルディスパージョンとは、樹脂成分中の官能基によって、樹脂成分が水中に分散したものを意味する。一般的に、エマルション及びコロイダルディスパージョンは、ともに外観は乳白色を呈する。水溶性組成物とは、樹脂成分が水に溶解しているものをいい、外観も透明又は透明に近いものである。
【0036】
水性バインダーの形態としては、以下に説明するとおり、工程管理が容易であることから、エマルション又はコロイダルディスパージョンよりも水溶性組成物の方が有利である。すなわち、エマルションやコロイダルディスパージョンでは、分散されている樹脂成分（ポリカルボン酸等）は、水との溶解性、膨潤性が低い性質を有しており、媒体である水が揮散すると、フィルムを形成しやすい。水性バインダー中の樹脂成分が、硬化前にフィルムを形成すると、無機繊維表面での水性バインダーの流動性が損なわれやすく、水性バインダーの付着量が均質な無機繊維断熱吸音材が得られないだけでなく、無機繊維同士の水性バインダーによる結合が欠ける部分が多くなり、製品としての形状を保つのが困難となる場合がある。また、コロイダルディスパージョンやエマルションでは、一旦、媒体である水が揮散してフィルムを形成すると、再度水性材料に戻り難いため、製造設備等に水性バインダーが付着すると、洗浄が煩雑となり、生産性の低下が生じがちである。
【0037】
一方、水性バインダーが水溶性組成物である場合、水性バインダーから水が徐々に揮散してもフィルム形成が直ちに生じるわけではないので、上記のような問題が生じることがない。よって、水性バインダーは水溶性組成物として調製することが好ましい。
【0038】
上記のような事情があるものの、エマルション又はコロイダルディスパージョンについては、加湿条件下で使用したり、水分含有量を調整したりすることで、実用上問題なく使用することも可能であることから、エマルション、コロイダルディスパージョン、水溶性組成物のいずれの形態をとるべきかは、水性バインダーの使用環境に従って適宜決定すればよい。
【0039】
水性バインダーの固形分量は、１～５０質量％であることが好ましく、より好ましくは４５質量％以下、さらに好ましくは４０質量％以下である。固形分量が１質量％以上であると、水分量が適量であるため硬化に時間がかかりすぎず、良好な生産性を保つことができる。固形分量が５０質量％以下であると、水性バインダーの流動性の低下を防ぐことができる。
なお、本明細書において、固形分とは、水性バインダーを２１０℃で２０分間加熱して、揮発しない成分をいう。
固形分以外の成分（揮発成分）は水であることが好ましい。
なお、本明細書において、固形分とは、水性バインダーを２１０℃で２０分間加熱して、揮発しない成分をいう。
固形分以外の成分（揮発成分）は水であることが好ましい。
【0040】
〈無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの強度を向上させる方法及び無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの製造方法〉
本実施形態において、ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの強度を向上させる方法は、架橋剤として（架橋剤１）アルカノールアミンと、（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又はヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含む架橋剤を含有させることを含み、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）、方法である。
また、上記方法を他の側面から表現すると、強度が向上した、ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの製造方法であって、架橋剤として（架橋剤１）アルカノールアミンと、（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又はヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含む架橋剤を含有させる工程を含み、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）、製造方法である。
本実施形態において、ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの強度を向上させる方法は、架橋剤として（架橋剤１）アルカノールアミンと、（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又はヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含む架橋剤を含有させることを含み、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）、方法である。
また、上記方法を他の側面から表現すると、強度が向上した、ポリカルボン酸と該ポリカルボン酸の架橋剤とを含有する無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの製造方法であって、架橋剤として（架橋剤１）アルカノールアミンと、（架橋剤２）ヒドロキシカルボン酸及び／又はヒドロキシカルボン酸が脱水縮合したラクトンとを含む架橋剤を含有させる工程を含み、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数に対する、ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数の比率が０．２～１．５である（架橋剤２がラクトンを含む場合は、脱水縮合前のヒドロキシカルボン酸におけるモル数をラクトンにおけるモル数とする）、製造方法である。
【0041】
上記無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの強度を向上させる方法及び無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの製造方法において使用されるポリカルボン酸及び架橋剤は、上述した本実施形態の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーに含まれるポリカルボン酸及び架橋剤の特徴を有する。
【0042】
本実施形態の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーの製造方法において、架橋剤を含有させる手法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、ポリカルボン酸を水で溶解させた樹脂溶液に、架橋剤及び必要に応じてその他添加剤を添加して混合し、水溶性組成物を得た後、水で希釈することにより、水性バインダーを得ることができる。
【0043】
〈無機繊維断熱吸音材〉
本実施形態の無機繊維断熱吸音材は、無機繊維と、無機繊維を固着（保持）する上述の本実施形態の水性バインダーの硬化物とを備える。すなわち、無機繊維断熱吸音材は、上記水性バインダーを無機繊維に付与し、水性バインダーを加熱硬化させて成形して得ることができるものである。
無機繊維としては、通常の断熱吸音材に使用されているグラスウール、ロックウール等を用いることができる。無機繊維の繊維化方法としては、例えば、火焔法、吹き飛ばし法、遠心法（ロータリー法）の各種方法を用いることができる。無機繊維がグラスウールの場合は、遠心法を用いることが好ましい。
無機繊維断熱吸音材は、そのままの形態で用いてもよく、表皮材で被覆して用いてもよい。表皮材としては、例えば、紙、合成樹脂フィルム、金属箔フィルム、不織布、織布又はこれらを組み合わせたものを用いることができる。
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である。
本実施形態の無機繊維断熱吸音材は、無機繊維と、無機繊維を固着（保持）する上述の本実施形態の水性バインダーの硬化物とを備える。すなわち、無機繊維断熱吸音材は、上記水性バインダーを無機繊維に付与し、水性バインダーを加熱硬化させて成形して得ることができるものである。
無機繊維としては、通常の断熱吸音材に使用されているグラスウール、ロックウール等を用いることができる。無機繊維の繊維化方法としては、例えば、火焔法、吹き飛ばし法、遠心法（ロータリー法）の各種方法を用いることができる。無機繊維がグラスウールの場合は、遠心法を用いることが好ましい。
無機繊維断熱吸音材は、そのままの形態で用いてもよく、表皮材で被覆して用いてもよい。表皮材としては、例えば、紙、合成樹脂フィルム、金属箔フィルム、不織布、織布又はこれらを組み合わせたものを用いることができる。
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である。
【0044】
〈無機繊維断熱吸音材の製造方法〉
本実施形態の無機繊維断熱吸音材は、上述の本実施形態の水性バインダーを無機繊維に付与し、水性バインダーを加熱硬化させて成形して得ることができる。
より具体的には、例えば、溶融した無機質原料を繊維化装置で繊維化し、その直後に水性バインダーを無機繊維に付与する。次いで、水性バインダーが付与された無機繊維を有孔コンベア上に堆積して嵩高い無機繊維断熱吸音材用中間体を形成し、所望の厚さになるように間隔を設けた上下一対の有孔コンベア等に送り込んで狭圧しつつ加熱し、水性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。必要に応じて表皮材等を被覆させ、所望とする幅、長さに切断することにより、無機繊維断熱吸音材を得ることができる。
本実施形態の無機繊維断熱吸音材は、上述の本実施形態の水性バインダーを無機繊維に付与し、水性バインダーを加熱硬化させて成形して得ることができる。
より具体的には、例えば、溶融した無機質原料を繊維化装置で繊維化し、その直後に水性バインダーを無機繊維に付与する。次いで、水性バインダーが付与された無機繊維を有孔コンベア上に堆積して嵩高い無機繊維断熱吸音材用中間体を形成し、所望の厚さになるように間隔を設けた上下一対の有孔コンベア等に送り込んで狭圧しつつ加熱し、水性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。必要に応じて表皮材等を被覆させ、所望とする幅、長さに切断することにより、無機繊維断熱吸音材を得ることができる。
【0045】
無機繊維に水性バインダーを付与する方法としては、スプレー装置等を用いて塗布又は噴霧する方法が挙げられる。無機繊維に水性バインダーを付与する時期としては、繊維化後であればよく、水性バインダーを効率的に付与する観点から、繊維化直後に付与することが好ましい。水性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、水性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、固形分換算で０．５～３０質量％が好ましく、０．５～２０質量％がより好ましい。
【0046】
水性バインダーを付与した無機繊維の加熱方法としては、例えば、熱風オーブンによる加熱が挙げられる。熱風オーブン内の加熱温度は、例えば、２００～３５０℃ とすることができる。加熱硬化時間は、無機繊維断熱吸音材の密度及び厚さにより、３０秒～１０分の間で適宜調整することができる。
【実施例0047】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【0048】
実施例及び比較例で用いた測定・評価方法は、以下のとおりである。
【0049】
［シェルモールド破断強度］
（試験片の作製）
ガラスビーズ（８５％中心粒径：１０６～６３μｍ）に対し、固形分量が３５質量％となるように水で調合したバインダー調合液を、硬化後のバインダー付着量が２．７質量％となるように添加し、十分に混和させてガラスビーズに含浸させた。得られたバインダー含浸ガラスビーズを、ドッグボーン型の成形型に充填し、２１０℃のオーブン（乾燥機）で３０分間焼成してバインダーを硬化させた後、室温まで放冷することにより、図１に示すドッグボーン型の試験片を得た。試験片は最大幅：４２ｍｍ、最小幅：２７ｍｍ、長さ：７４ｍｍ、厚さ：６ｍｍ、質量：２３ｇで作製した。各水性バインダーについて６個の試験片を作製した。
（引張強度試験）
卓上型材料試験機（Ａ＆Ｄ社製「ＳＴＢ－１２２５Ｓ」）を用い、試験機の治具に試験片を設置して、以下の測定条件で引張試験を実施した。
ロードセル：２．５ｋＮ
引張速度：５ｍｍ／分
６個の試験片について測定を行い、最大破断荷重（ｋｇｆ）の中央値をその水性バインダーの引張強度とし、比較例３（従来のポリカルボン酸系水性バインダー）の引張強度を１００とした相対値で各実施例・比較例の引張強度を示した。相対強度が１１０以上であると、強度が高く好ましい。
（試験片の作製）
ガラスビーズ（８５％中心粒径：１０６～６３μｍ）に対し、固形分量が３５質量％となるように水で調合したバインダー調合液を、硬化後のバインダー付着量が２．７質量％となるように添加し、十分に混和させてガラスビーズに含浸させた。得られたバインダー含浸ガラスビーズを、ドッグボーン型の成形型に充填し、２１０℃のオーブン（乾燥機）で３０分間焼成してバインダーを硬化させた後、室温まで放冷することにより、図１に示すドッグボーン型の試験片を得た。試験片は最大幅：４２ｍｍ、最小幅：２７ｍｍ、長さ：７４ｍｍ、厚さ：６ｍｍ、質量：２３ｇで作製した。各水性バインダーについて６個の試験片を作製した。
（引張強度試験）
卓上型材料試験機（Ａ＆Ｄ社製「ＳＴＢ－１２２５Ｓ」）を用い、試験機の治具に試験片を設置して、以下の測定条件で引張試験を実施した。
ロードセル：２．５ｋＮ
引張速度：５ｍｍ／分
６個の試験片について測定を行い、最大破断荷重（ｋｇｆ）の中央値をその水性バインダーの引張強度とし、比較例３（従来のポリカルボン酸系水性バインダー）の引張強度を１００とした相対値で各実施例・比較例の引張強度を示した。相対強度が１１０以上であると、強度が高く好ましい。
【0050】
［析出物の有無］
各水性バインダーを濃度９質量％まで蒸留水で希釈した際の水溶性を、析出物の有無により確認した。濃度９質量％まで希釈した際に析出物が生じるような状態であると、無機繊維断熱吸音材の製造時に水性バインダーを無機繊維に付与するために希釈した際に析出物が生じ、配管やノズルのつまりの原因となるため、好ましくない。
各水性バインダーを濃度９質量％まで蒸留水で希釈した際の水溶性を、析出物の有無により確認した。濃度９質量％まで希釈した際に析出物が生じるような状態であると、無機繊維断熱吸音材の製造時に水性バインダーを無機繊維に付与するために希釈した際に析出物が生じ、配管やノズルのつまりの原因となるため、好ましくない。
【0051】
［１０％圧縮強度］
遠心法により繊維化したガラス繊維に、実施例及び比較例のバインダーを所定の付着量になるようにそれぞれ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堆積して、無機繊維断熱吸音材の中間体を形成させた。上記中間体を２６０℃の熱風中で５分間加熱して、バインダーを硬化させ、密度２４ｋｇ／ｍ３、長さ１３５０ｍｍ、幅４３０ｍｍ、厚み８０ｍｍ、バインダー付着量８．０質量％の無機繊維断熱吸音材（グラスウールボード）を得た。圧縮試験機（Ａ＆Ｄ社製「ＲＴＧ－１３１０」）を用い、得られたグラスウールボードの厚み方向に１ｍ／分の速度で荷重をかけ、厚みを１０％圧縮したときの荷重値（１０％圧縮荷重）（ｋｇｆ／ｍ２）を測定した。
遠心法により繊維化したガラス繊維に、実施例及び比較例のバインダーを所定の付着量になるようにそれぞれ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堆積して、無機繊維断熱吸音材の中間体を形成させた。上記中間体を２６０℃の熱風中で５分間加熱して、バインダーを硬化させ、密度２４ｋｇ／ｍ３、長さ１３５０ｍｍ、幅４３０ｍｍ、厚み８０ｍｍ、バインダー付着量８．０質量％の無機繊維断熱吸音材（グラスウールボード）を得た。圧縮試験機（Ａ＆Ｄ社製「ＲＴＧ－１３１０」）を用い、得られたグラスウールボードの厚み方向に１ｍ／分の速度で荷重をかけ、厚みを１０％圧縮したときの荷重値（１０％圧縮荷重）（ｋｇｆ／ｍ２）を測定した。
【0052】
実施例及び比較例において使用した原材料は、以下のとおりである。
【0053】
［ポリカルボン酸］
・アクリル酸を次亜リン酸ナトリウムを連鎖移動剤としてラジカル重合させてポリアクリル酸（重量平均分子量４７００ 、酸価７０８ｍｇＫＯＨ／ｇ）を得た。
なお、重量平均分子量は、ＧＰＣ（東ソー社製「ＨＬＣ－８４２０ＧＰＣ」）及び２本直列につないだカラム（東ソー社製「ＴＳＫｇｅｌ Ｇ３０００ＰＷＸＬ」）を用い、カラム温度を４０℃、溶媒を０．２Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）、溶剤の流量を０．５ｍＬ／分として測定を行い、市販の標準ポリアクリル酸についての測定から求めた検量線（標準ポリアクリル酸のピーク分子量を使用して作成）を使用して求めた。
また、酸価は、ポリカルボン酸１ｇを水酸化カリウムで中和し、中和に要した水酸化カリウムの質量（ｍｇＫＯＨ）として求めた。
・アクリル酸を次亜リン酸ナトリウムを連鎖移動剤としてラジカル重合させてポリアクリル酸（重量平均分子量４７００ 、酸価７０８ｍｇＫＯＨ／ｇ）を得た。
なお、重量平均分子量は、ＧＰＣ（東ソー社製「ＨＬＣ－８４２０ＧＰＣ」）及び２本直列につないだカラム（東ソー社製「ＴＳＫｇｅｌ Ｇ３０００ＰＷＸＬ」）を用い、カラム温度を４０℃、溶媒を０．２Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）、溶剤の流量を０．５ｍＬ／分として測定を行い、市販の標準ポリアクリル酸についての測定から求めた検量線（標準ポリアクリル酸のピーク分子量を使用して作成）を使用して求めた。
また、酸価は、ポリカルボン酸１ｇを水酸化カリウムで中和し、中和に要した水酸化カリウムの質量（ｍｇＫＯＨ）として求めた。
【0054】
［架橋剤］
［［架橋剤１］］
・モノエタノールアミン
・ジエタノールアミン
・トリエタノールアミン
［［架橋剤２］］
・乳酸
・クエン酸
・γ－ブチロラクトン
［［その他架橋剤］］
・トリエチレンテトラミン
［［架橋剤１］］
・モノエタノールアミン
・ジエタノールアミン
・トリエタノールアミン
［［架橋剤２］］
・乳酸
・クエン酸
・γ－ブチロラクトン
［［その他架橋剤］］
・トリエチレンテトラミン
【0055】
［その他添加剤］
・硫酸アンモニウム
・γ－アミノプロピルトリエトキシシラン
・硫酸アンモニウム
・γ－アミノプロピルトリエトキシシラン
【0056】
［実施例１］
ポリアクリル酸を水で溶解させ、樹脂溶液（固形分４６％）を得た。樹脂溶液と、トリエタノールアミン（架橋剤１）と、乳酸（架橋剤２）とを表１に示す質量割合となるように混合し、水溶性組成物を得た。さらに、ポリアクリル酸と架橋剤の固形分の合計を１００質量部として、中和剤として硫酸アンモニウム８質量部、シランカップリング剤としてγ－アミノプロピルトリエトキシシラン０．６質量部を添加し、水溶性組成物を固形分が３５％となるように水で希釈し、水性バインダーを得た。
なお、各成分の質量割合は、固形分換算での値である。
水性バインダーの評価結果を表１に示す。また、各成分の割合から求めた以下のモル比率１～３（組成）を表１に示す
モル比率１＝（ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数）／（ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数）
モル比率２＝（架橋剤１の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数）／（ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数）
モル比率３＝（架橋剤２の水酸基及びカルボキシル基の合計モル数）／（ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数）
ポリアクリル酸を水で溶解させ、樹脂溶液（固形分４６％）を得た。樹脂溶液と、トリエタノールアミン（架橋剤１）と、乳酸（架橋剤２）とを表１に示す質量割合となるように混合し、水溶性組成物を得た。さらに、ポリアクリル酸と架橋剤の固形分の合計を１００質量部として、中和剤として硫酸アンモニウム８質量部、シランカップリング剤としてγ－アミノプロピルトリエトキシシラン０．６質量部を添加し、水溶性組成物を固形分が３５％となるように水で希釈し、水性バインダーを得た。
なお、各成分の質量割合は、固形分換算での値である。
水性バインダーの評価結果を表１に示す。また、各成分の割合から求めた以下のモル比率１～３（組成）を表１に示す
モル比率１＝（ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数）／（ポリカルボン酸、架橋剤１及び架橋剤２のカルボキシル基の合計モル数）
モル比率２＝（架橋剤１の水酸基、アミノ基及びイミノ基の合計モル数）／（ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数）
モル比率３＝（架橋剤２の水酸基及びカルボキシル基の合計モル数）／（ポリカルボン酸のカルボキシル基のモル数）
【0057】
［実施例２～１２、比較例１～３］
各成分の割合を表１に示すとおりとしたこと以外は実施例１と同様にして、水性バインダーを得た。なお、比較例３は、特許第６８５０３８０号公報の実施例の組成を参照して製造した従来のポリカルボン酸系水性バインダーである。
各成分の質量割合は、固形分換算での値であり、小数点以下第２位を四捨五入したため、合計が１００質量％とならない場合がある。
実施例１と同様に、各水性バインダーの評価結果及びモル比率１～３（組成）を表１に示す。
なお、比較例１は、析出物が多く、グラスウールボード圧縮強度の測定と、シェルモールド破断強度の測定は実施していない。
各成分の割合を表１に示すとおりとしたこと以外は実施例１と同様にして、水性バインダーを得た。なお、比較例３は、特許第６８５０３８０号公報の実施例の組成を参照して製造した従来のポリカルボン酸系水性バインダーである。
各成分の質量割合は、固形分換算での値であり、小数点以下第２位を四捨五入したため、合計が１００質量％とならない場合がある。
実施例１と同様に、各水性バインダーの評価結果及びモル比率１～３（組成）を表１に示す。
なお、比較例１は、析出物が多く、グラスウールボード圧縮強度の測定と、シェルモールド破断強度の測定は実施していない。
【0058】
【表1】
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明の無機繊維断熱吸音材用水性バインダーは、従来のポリカルボン酸系バインダーよりも強度が高く、無機繊維断熱吸音材の作製に好適に用いることができる。
【図1】
