JP4121284B2

JP4121284B2 - 難燃性積層体及び難燃性積層体の製造方法

Info

Publication number: JP4121284B2
Application number: JP2002036785A
Authority: JP
Inventors: 一彦塚田; 貴弘栗山
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2022-02-14
Also published as: JP2003236984A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂に金属水酸化物を添加し、難燃性を具備させた樹脂板に金属シートを接合して形成される難燃性積層体及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
主に樹脂から形成される樹脂板に金属シートを接合し、樹脂板と比較して極めて高い強度や弾性を具備しつつ、金属板と比較して軽量で且つ曲げ加工性が良好であるカナッペ構造やサンドイッチ構造の積層体はごく一般的に用いられてきているものであり、また樹脂板に金属水酸化物や難燃剤等を配合することで難燃性を具備させた難燃性の積層体についても、種々の提案がなされてきている。
【０００３】
従来、金属水酸化物を配合した組成物を樹脂板に成形するには、金属水酸化物の分散性や流動性等に難点があり、樹脂板の表面状態が粗雑になったり、また製造の効率が極めて低いという問題点があった。また難燃剤を配合した組成物を用いて樹脂板を成形すると、難燃剤に含まれる有害物質が廃棄する際に問題を起こす恐れがあった。
【０００４】
特開平９−３１４７３４号において、樹脂板はポリオレフィン系樹脂２０〜４５重量％に対し、平均粒径が１５〜９０μｍの金属水酸化物を５５〜８０重量％、金属水酸化物に対し飽和脂肪酸を０．０５〜５．０重量％以下それぞれに含有することで、成形性を改善し、且つ金属シートと樹脂シートとの接合性を向上させた難燃性金属樹脂複合板が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−３１４７３４号に記載の難燃性金属樹脂複合板は、金属水酸化物の平均粒径が１５〜９０μｍとされていることから、樹脂板と形成すると金属水酸化物の粒子に起因する凹凸が表面に表れ、光沢度が高い、若しくは厚みが小さい金属シートを接合すると、前記の凹凸が表面に現れて平滑なものが得られないものである。
【０００６】
また、厚みの小さい金属シートを接合して複合板を形成すると、外部から衝撃が加わった場合に凹みやすく、更には樹脂板に直接炎が当たると樹脂が溶融して金属シートの間から流出しやすいといった問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記の如き問題点を解決すると共に、優れた難燃性を有する難燃性積層体を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成としている。すなわち、シート状の樹脂板に金属シートを接合した積層体であって、該樹脂板は、平均粒径１〜１４μｍの金属水酸化物を６５〜８０重量％、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜３５重量％を含有し、発熱性試験を２０分行ったときの総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２以下でああり、前記樹脂板は、前記金属水酸化物が含有する水分量を０．１重量％以下として、押出成形されたものであることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、樹脂に金属水酸化物を配合して成形すると、樹脂の中に金属水酸化物が分散し、いわゆる海島構造となるが、金属水酸化物の平均粒径を１〜１４μｍとすることで、金属水酸化物の粒子に由来する凹凸が小さくなり表面が平滑になると共に、海島構造の島の部分が稠密に配置され外部からの衝撃に対して凹みにくくなる。また樹脂板に直接炎が当たる場合においても、前記の如く海島構造の島の部分である金属水酸化物が稠密に配置されていることから樹脂が流動しにくくなり、樹脂板は金属シートの間から流出しづらく優れた難燃性を示すことになる。
【００１０】
また、樹脂板を形成するマトリックスが、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜３５重量％に対し、金属水酸化物が６５〜８０重量％配合されていることで、発熱性試験を２０分行ったときの総発熱量を８ＭＪ／ｍ^２以下として優れた難燃性を具備させることができる。
【００１１】
発熱性試験とは、ＩＳＯ５６６０に基づく試験方法であって、試験体すなわち積層体を９９ｍｍ±１ｍｍの正方形とし、試験体表面に輻射熱を照射し電気スパークを作動させる試験を一定時間行って総発熱量を測定するものである。総発熱量に関しては、建築基準法の第２条第９号、及び同法施行令第１０８条の２に基準が規定されており、かかる発熱性試験を２０分間行い、総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２以下であれば不燃性材料としての１つの基準を満足できるというものである。
【００１２】
本発明に係わる金属水酸化物は、水酸基が分解されることで熱エネルギーを吸収できるものであれば特に限定されるものではないが、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等を好適に用いることができる。また、配合の割合について、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜３５重量％に対して６５重量％を下回ると、総発熱量を８ＭＪ／ｍ２以下として優れた難燃性を具備させることが困難となり、また８０重量％を上回ると流動性が極度に悪化し、樹脂板として成形することが困難となる。
【００１３】
ここで金属シートは、金属材料を用いて形成されるものであれば特に限定されるものではなく、好適にはアルミニウム、ステンレス、鉄鋼、チタニウム等から形成したものを用いてよい。また金属シートの厚みは、積層体の軽量化の利点を生かすことと、積層体にかかる外力に対する強度との兼ね合いから、０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００１４】
ポリオレフィン系合成樹脂は、エチレン、プロピレン、ブテン等のα−オレフィンの重合体を単独で用いてもよく、エチレンにα−オレフィンを共重合させたものなどを用いてもよく、他にはエチレンに酢酸ビニル、メタクリル酸又はそのエステル、アクリル酸又はそのエステルと共重合させたもの、エチレンを無水マレイン酸の酸無水物を共重合させたもの、ポリエチレン末端を無水マレイン酸等で修飾したもの等を用いてよく、これらを用いることで樹脂板と接着層との接着力を向上させることができる。また、上記の合成樹脂を単独で用いてもよく、更には２種類以上の混合物として用いてもよい。
【００１５】
また、本発明に係わる樹脂板は、前記金属水酸化物が含有する水分量を０．１重量％以下として、押出成形されたものであることを特徴とするものである。
【００１６】
金属水酸化物に含有される水分は、成形時に樹脂が溶融する程度の温度が加わると水蒸気となり、樹脂板の表面や内部に気泡が残る恐れが出てくるが、本発明によれば成形前に予め金属水酸化物が含有する水分量を０．１重量％以下としておくことで、水蒸気に起因する樹脂板に生じる気泡の発生を抑制し、気泡による樹脂板の強度の低下や、表面付近の気泡による樹脂板と金属シートとの接着性の低下を防止することができる。
【００１７】
また、本発明に係わる樹脂板は、前記金属水酸化物と前記ポリオレフィン系合成樹脂とからなるマトリックスに対し、滑剤を１〜５重量％含有し、押出成形されたものであることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、滑剤を１〜５重量％含有させて押出成形することで、金属水酸化物と合成樹脂との相溶性が高められ、より表面が平滑な樹脂板を効率よく得ることができる。滑剤は、飽和脂肪酸のエステルやアミド等を用いてよい。
【００１９】
また、金属水酸化物の分散性を向上させるために分散剤を用いてもよい。分散剤により金属水酸化物を樹脂中に均一に分散させることで、海島構造をより稠密なものとすることができる。分散剤は、ステアリン酸亜鉛等の飽和脂肪酸金属塩などを用いてよい。
【００２０】
また、本発明に係わる樹脂板は、金属シートと接合される側の面に接着層が形成されたものであることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明によれば、樹脂板に接着層を形成しておくことで金属シートを接合する際に新たに接着層を形成する必要がなくなり、製造における工程の簡略化に繋がる。
【００２２】
接着層は、樹脂板成形時若しくは成形後に、ウレタン系、エポキシ系等の接着剤を塗布して形成するものであってもよいが、ポリオレフィン系等の合成樹脂をベースとする変性合成樹脂を用いて樹脂板の成形時に同時に押出成形することで形成するのが好ましい。
【００２３】
また、本発明に係わる前記接着層は、樹脂板の両面に形成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
サンドイッチ構造を形成するに当たり、樹脂板の両面に金属シートを接合する必要があるが、接着層を予め形成しておくことで金属シートの接合が容易となり、また両側の金属シートを同時に接合できることで、接着に係わる加圧を一時に両側の面に対して行うことができる。
【００２５】
また、本発明に係わる金属水酸化物は、シラン系カップリング剤及び／又はチタニア系カップリング剤により表面修飾がなされた水酸化アルミニウムであることを特徴とするものである。
【００２６】
本発明によれば、金属水酸化物とポリオレフィン系合成樹脂との相溶性が改善され、樹脂板を成形する際の成形性を向上されることができると共に、金属水酸化物とポリオレフィン系合成樹脂との間の密着性が良好なものとなり、樹脂板自体の強度を高めることができる。
【００２７】
また、本発明に係わる請求項１〜５のいずれかに記載の難燃性積層体の製造方法は、樹脂板の金属シートを接合する側の面に接着層を同時に押出成形し、押出成形された直後の樹脂板に金属シートを貼り合せることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明によれば、通常樹脂板に金属シートを接合するには、樹脂板及び接着層を予熱する必要があるが、樹脂板を成形しつつ金属シートを貼り合せることで、予熱の手間及びエネルギーを省くことができ、更には冷却を同時に行うことができ、工程は極めて簡略なものとすることができる。
【００２９】
また、本発明に係わる請求項１〜５のいずれかに記載の難燃性積層体の製造方法は、樹脂板の金属シートを接合する側の面に接着層を同時に押出成形し、押出成形された樹脂板を一旦ロール状に巻き取り、該樹脂板を巻き出しつつ金属シートを貼り合せることを特徴とするものである。
【００３０】
本発明によれば、樹脂板はポリオレフィン系合成樹脂を２０〜３５重量％含まれることで可撓性を有し、ロール状に巻き取ることが可能となされており、一旦樹脂板をロール状に巻き取ることで金属シートを接合するまでの保管及び取り扱いが容易となる。また金属シートを接合する際にも、連続した金属シートを接合でき、単板を用いた場合の如き、つなぎ目での材料のロスの発生をなくすことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。
図１は、本発明に係わる難燃性積層体の製造方法の一形態を示すものであり、樹脂板の金属シートを接合する側の面に接着層を同時に押出成形し、押出成形された直後の樹脂板に金属シートを貼り合せる製造方法の概略図である。
【００３２】
押出機Ｅ１及びＥ２により押し出されたａに示す領域におけるシート状の成形物１０１には、金属シート２をロール状に巻いたコイル２１から巻き出されたアルミニウムからなる金属シート２が、成形物１０１の両面に熱ロールＨにより加熱されつつ圧着されて接合され、ｂに示す領域においては積層体１０となされる。積層体１０は更に冷却ゾーンＲにおいて冷却され、カッターＣにより所定の長さに切断されて製品となされる。
【００３３】
図２は、図１に示したシート状の成形物１０１及び積層体１０の詳細を示す断面図であり、ａ）はシート状の成形物１０１、ｂ）は積層体を示すものである。ａ）に示すシート状の成形物１０１は、押出機Ｅ１により樹脂板１を形成する金属水酸化物である水酸化アルミニウムとポリオレフィン系合成樹脂であるポリエチレン樹脂の混合物を溶融してシート状に押出成形され、押出機Ｅ２により接着層３を形成する変性合成樹脂である変性ポリエチレン樹脂が溶融されて樹脂板１の両面に同時に押し出され、樹脂板１の両面に接着層３が形成されたものとなる。
【００３４】
次に、シート状の成形物１０１には、両面に接着層３を介して金属シート２が接合されてｂ）に示す如く積層体１０となされる。かような製造方法により積層体１０を製造することで、樹脂板に金属シートを接合する際の予熱を行う必要がなくなり、樹脂板及び接着層を予熱する必要があるが、樹脂板を成形しつつ金属シートを貼り合せることで、予熱の手間及びエネルギーを省くことができ、更には冷却を同時に行うことができ、工程は極めて簡略なものとすることができる。
【００３５】
積層体１０の総厚は特に制限されるものではないが、内外装板や、目隠し板、防風雪板やその他の工作物等として用いられるには、２〜８ｍｍ程度の厚みのものが好適に用いられる。金属シート２の厚みについては、積層体１０の総厚に合わせつつ強度や軽量化等の目的に応じて適宜決定してよいが、０．１〜０．８ｍｍ程度の厚みとするのが好ましい。
【００３６】
図３は、本発明に係わる難燃性積層体の製造方法の一形態を示すものであり、樹脂板の金属シートを接合する側の面に接着層を同時に押出成形し、押出成形された樹脂板を一旦ロール状に巻き取り、該樹脂板を巻き出しつつ金属シートを貼り合せる製造方法を示す概略図である。
【００３７】
先の実施形態と同様に、押出機Ｅ１及びＥ２により、樹脂板１の両面に接着層３を形成したシート状の成形物１０１を押出成形するが、成形物１０１はポリッシングロールＰにより形状が整えられて冷却され、冷却ゾーンＲにおいて更に冷却されて板状の成形物１０１となされる。成形物１０１は一旦ロール状に巻き取られてロール１０２となされる。樹脂板はポリオレフィン系合成樹脂を２０〜３５重量％含まれることで可撓性を有し、ロール状に巻き取ることが可能なものである。
【００３８】
次に、図４に示す如く、ロール１０２を巻き出して予熱炉Ｙにおいて予熱し、接着層３を接着可能な状態をさせてから、コイル２１から巻き出された金属シート２を両面に接合し積層体１０を形成する。積層体１０は冷却ゾーンにおいて冷却され、カッターＣにより切断されて製品となされる。
【００３９】
かような製造方法により製造を行うことで、成形体１０１を押出成形する工程と、成形物１０１に金属シート２を接合する工程とが分離されていることで、双方の工程のライン速度が異なる場合においても一方の工程が律速段階となることがなく、効率的な製造を行うことができる。また成形物１０１は金属シート２を接合するまでの保管及び取り扱いが容易となる。また金属シート２を接合する際にも、連続した成形物１０１に対して金属シート２を接合でき、単板を用いた場合の如き、つなぎ目での材料のロスの発生をなくすことができる。
【００４０】
【実施例】
本発明に係わる実施例を、比較例と共に以下に示す。
【００４１】
（実施例）
ＭＩ＝０．７のポリエチレン２７重量％と、平均粒径８μｍの水酸化アルミニウム７０重量％と、エステル・アミド系滑剤３重量％とを混合し、シート状に押出成形することで２．７ｍｍの厚みの樹脂板を得た。この樹脂板に、変性ポリエチレンからなる接着性樹脂フィルムを用いて０．２ｍｍの厚みのアルミニウムシートを熱プレスにより両面に貼着し、実施例に係わる難燃性積層体を得た。
【００４２】
（比較例）
ＭＩ＝０．７のポリエチレン２７重量％と、平均粒径３０μｍの水酸化アルミニウム７０重量％と、エステル・アミド系滑剤３重量％とを混合し、シート状に押出成形することで２．７ｍｍの厚みの樹脂板を得た。この樹脂板に、変性ポリエチレンからなる接着性樹脂フィルムを用いて０．２ｍｍの厚みのアルミニウムシートを熱プレスにより両面に貼着し、実施例に係わる難燃性積層体を得た。
【００４３】
得られた難燃性積層体の表面に、ＪＩＳＫ５６００（塗料の一般試験方法）に基づくデュポン式衝撃試験機の、撃ち型、受け型共に１／２ｉｎｃｈを用い、５００ｇの錘を高さ５０ｃｍから落下させて衝撃を与えて凹み量を確認し、難燃性積層体の厚みに対する凹み量の度合いを凹み割合として表したものを以下の表１に示す。尚、表１に示す凹み度合いは、３回の試験の平均値を示すものである。
【００４４】
【表１】

【００４５】
表１より、実施例の凹み度合いは比較例の凹み度合いより明確に小さいものであり、平均粒径の小さい金属水酸化物を使用し、樹脂と稠密な海島構造を形成することで、樹脂板の強度が向上し、外部からの衝撃により凹みが生じにくくなることが示されている。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、樹脂に金属水酸化物を配合して成形すると、樹脂の中に金属水酸化物が分散し、いわゆる海島構造となるが、金属水酸化物の平均粒径を１〜１４μｍとすることで海島構造の島の部分が稠密に配置され、樹脂板自体の強度が向上されて外部からの衝撃に対して凹みにくくなる。また樹脂板に直接炎が当たる場合においても、前記の如く海島構造の島の部分である金属水酸化物が稠密に配置されていることから、海の部分である樹脂が流動しにくくなり、樹脂板は金属シートから流出しづらくなる。
【００４７】
また、樹脂板を形成するマトリックスが、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜３５重量％に対し、金属水酸化物が６５〜８０重量％配合されていることで、発熱性試験を２０分行ったときの総発熱量を８ＭＪ／ｍ^２以下として優れた難燃性を具備させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる難燃性積層体の製造方法の一形態を示す概略図である。
【図２】本発明に係わる難燃性積層体及び製造方法に係わる成形物を示す断面図である。
【図３】本発明に係わる難燃性積層体を構成する成形物の製造方法を示す概略図である。
【図４】本発明に係わる難燃性積層体の製造方法の一形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１樹脂板
２金属シート
２１コイル
３接着層
１０難燃性積層体
１０１シート状の成形体
１０２ロール
Ｅ１，Ｅ２押出機
Ｈ熱ロール
Ｒ冷却ゾーン
Ｐポリッシングロール
Ｃカッター
Ｙ予熱炉

Claims

シート状の樹脂板に金属シートを接合した積層体であって、該樹脂板は、平均粒径１〜１４μｍの金属水酸化物を６５〜８０重量％、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜３５重量％を含有し、発熱性試験を２０分行ったときの総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２以下であり、且つ前記樹脂板は、前記金属水酸化物が含有する水分量を０．１重量％以下として、押出成形されたものであることを特徴とする難燃性積層体。
前記樹脂板は、前記金属水酸化物と前記ポリオレフィン系合成樹脂とからなるマトリックスに対し、滑剤を１〜５重量％含有し、押出成形されたものであることを特徴とする請求項１に記載の難燃性積層体。
前記樹脂板は、金属シートと接合される側の面に接着層が形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の難燃性積層体。
接着層は、樹脂板の両面に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の難燃性積層体。
金属水酸化物は、シラン系カップリング剤及び／又はチタニア系カップリング剤により表面修飾がなされた水酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の難燃性積層体。
請求項１〜５のいずれかに記載の難燃性積層体の製造方法であって、樹脂板の金属シートを接合する側の面に接着層を同時に押出成形し、押出成形された直後の樹脂板に金属シートを貼り合せることを特徴とする難燃性積層体の製造方法。
請求項１〜５のいずれかに記載の難燃性積層体の製造方法であって、樹脂板の金属シートを接合する側の面に接着層を同時に押出成形し、押出成形された樹脂板を一旦ロール状に巻き取り、該樹脂板を巻き出しつつ金属シートを貼り合せることを特徴とする難燃性積層体の製造方法。