JP4602698B2 - 建材用シート状不燃成形体 - Google Patents
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Description
たとえば、特許文献1では、含水無機化合物と炭酸塩を特定配合比率で併用することによる不燃性の向上効果により含有し得る合成高分子の量を増加せしめ、かかる不燃性基材の強度を向上せしめるという技術が開示されている。しかし、かかる分野での性能向上要求はさらに強いものがあり、より高度の不燃性を確保するために合成高分子の配合量を少なくすると強度の低下は避けられない。
また、特許文献2では、含水無機化合物あるいは含水無機化合物と炭酸塩を高配合し、その他にセルロース繊維、無機繊維及び熱硬化性樹脂を含有する不燃性基材において、該熱硬化性樹脂の所定量を該不燃性基材の表層部に含有せしめることにより、不燃性を維持しつつ、強度を向上させることができるという技術が開示されている。しかし、特許文献2による技術では、不燃性基材中に熱硬化性樹脂が均一には含有されていない。すなわち、表層部には熱硬化性樹脂が比較的多く含有されるが、中芯部には熱硬化性樹脂が非常に少量しか含有されないため、表層部に含有せしめられた熱硬化性樹脂による強度発現効果が有効に作用する曲げ強度は比較的強くすることができるものの、基材中芯部のわずかな熱硬化性樹脂による強度発現効果はきわめて不十分なものとなり、基材中の最弱部の強度に依存する剥離強度等はきわめて弱いものとなる。
上記したセルロース繊維としては、針葉樹系あるいは広葉樹系の化学パルプ、機械パルプ、セミケミカルパルプ等の木材パルプあるいは木綿パルプ、麻パルプ、各種古紙由来のパルプなどの中から選ばれる1種類あるいは2種類以上を併用して使用すればよい。木材パルプは供給量及び品質が安定しており価格も比較的安価であることから最も使いやすいセルロース繊維原料である。木綿パルプ及び麻パルプは供給量が不安定であり価格も高価であるが、本発明におけるような吸熱分解性を有する無機化合物を多量に含有するシート状成形体においては、必要に応じて該木綿パルプあるいは麻パルプを使用することによりシート状成形体の機械的強度の低下を最小限にとどめることができる。
本発明に係る建材用シート状不燃成形体中のセルロース繊維の含有率範囲は固形分で2〜20質量%、好ましくは3〜18質量%、さらに好ましくは4〜15質量%である。その合計の含有率が2質量%未満では、セルロース繊維の過少により十分な抄紙性か得られないとともに、機械的強度も不十分となる。反対に、20質量%を超えた場合は、有機物質の過多により十分な不燃性を得ることができない。なお、建材用シート状不燃成形体中のセルロース繊維の含有率を固形分で3〜18質量%の範囲とすることで、十分な抄紙性、機械的強度及び不燃性を確保しやすくなり、4〜15質量%の範囲とすることで、一際、十分な抄紙性、機械的強度及び不燃性を確保しやすくなる。
本発明の建材用シート状不燃成形体中の無機繊維の含有率範囲は固形分で1〜20質量%、好ましくは1〜17質量%、さらに好ましくは2〜15質量%である。その含有率が1質量%未満では十分な不燃性が得られず、20質量%を超えた場合は十分な抄紙性か得られない。なお、建材用シート状不燃成形体中の無機繊維の含有率を固形分で1〜17質量%の範囲とすることで、十分な不燃性及び抄紙性を確保しやすくなり、2〜15質量%の範囲とすることで、一際、十分な不燃性及び抄紙性を確保しやすくなる。
本発明の建材用シート状不燃成形体中のフェノール樹脂の含有率範囲は固形分で4.5〜8.6質量%である。その含有率が2質量%未満では十分な機械的強度が得られず、20質量%を超えた場合は有機物質の過多により十分な不燃性を得ることができない。なお、建材用シート状不燃成形体中のフェノール樹脂の含有率を固形分で3〜17質量%の範囲とすることで、十分な機械的強度及び不燃性を確保しやすくなり、4〜15質量%の範囲とすることで、一際、十分な機械的強度及び不燃性を確保しやすくなる。
本発明に係る建材用シート状不燃成形体は含水無機化合物または炭酸塩の歩留を向上せしめるための各種歩留向上剤あるいは必要に応じて着色のための合成染料、顔料等を含有せしめてもよい。また、用途によっては、機械的強度もしくは後加工性の改善等を図るべく乾燥または湿潤紙力増強剤、サイズ剤、耐水化剤、はっ水剤等を含有せしめるべきことは言うまでもない。
本発明の建材用シート状不燃成形体に、フェノール樹脂を含有せしめる方法としては、フェノール樹脂の液状物、繊維状物あるいは粒状物等を原料中に内添するか、紙層形成後に塗布または含浸するなどすればよい。特に、厚さ方向での品質の均一化を図るためには、原料スラリー中にフェノール樹脂の液状物、繊維状物あるいは粒状物等を内添する方法が最も好ましい。
含水無機化合物または炭酸塩を含有せしめる方法としては、含水無機化合物または炭酸塩を含有する塗料を基材に塗布あるいは含浸せしめるなどの方法も考えられるが、所定の含有量を確保し、あるいは厚さ方向での品質の均一化を図るためには、原料スラリー中に含水無機化合物または炭酸塩を粉体状あるいはスラリー状にて内添する方法が最も好ましい。
この場合、含水無機化合物、炭酸塩、セルロース繊維、無機繊維及びフェノール樹脂の添加方法及び添加順序等は任意であり、必要に応じて叩解処理等を施してもよい。
熱圧成形については、従来慣用の熱圧プレス成形、予熱―コールドプレス成形、高周波加熱成形などを単独であるいは2種以上組み合せて適用すればよい。
本発明の建材用シート状不燃成形体は、含水無機化合物と無機繊維を含有するか、または含水無機化合物と炭酸塩と無機繊維を含有するだけで優れた不燃性を発揮するが、従来慣用の難燃剤の使用を妨げるものではない。併用可能な難燃剤としては、有機リン化合物、含リン含窒素化合物、スルファミン酸グアニジン等のスルファミン酸塩、無機リン酸塩、含ハロゲン化合物及びアンチモン系化合物等の公知の難燃剤を挙げることができる。また、難燃剤の使用方法としては、原料スラリー中に内添せしめるか抄造工程中もしくは抄造後または熱圧成形後に塗布または含浸せしめる等の方法が挙げられる。ただし、一般に、難燃剤は高温加熱時に有害ガスを発生しやすい等の難点もあるため、好ましくは難燃剤を使用すべきではない。難燃剤を使用する場合、含水無機化合物とロックウール繊維の含有率または含水無機化合物と炭酸塩とロックウール繊維の含有率を考慮して難燃剤の含有量を必要最小限にすべきことは当然である。
さらに、用途によっては、得られた建材用シート状不燃成形体に各種塗料の吹付けもしくは塗布あるいは印刷などの表面処理を施したり、化粧紙、レザー、合成樹脂膜、突板、金属板もしくは金属箔等の面材を貼り合わせたりして固着せしめ、該建材用シート状不燃成形体の付加価値を一段と高めることができることは言うまでもない。
フェノール樹脂は比較的少量の配合で機械的強度を発現でき、かつフェノール樹脂そのものも比較的耐熱性に優れているため、高度な不燃性を必要とする材料には好適であると言えよう。しかし、フェノール樹脂といえども有機物質であるため、たとえ少量配合であっても、ある程度の不燃性の悪化は避けられない。また、優れた機械的強度を得るためには、ある程度の量のフェノール樹脂を配合する必要がある。
従って、優れた機械的強度と高度な不燃性の両立、特に、曲げ強度と剥離強度の両方において優れた性能を保持するとともに、高度な不燃性を確保することは、きわめて困難であった。
そこで、本発明者は、多量の含水無機化合物あるいは含水無機化合物と炭酸塩と比較的少量のフェノール樹脂を含有するシート状成形体において、本来、背反の関係にあるが優れた機械的強度と高度な不燃性を両立すべく、多数次の実験を行ったところ、特定の樹脂組成を有するフェノール樹脂を用いることにより、かかる目的を達成することができることを見出した。すなわち、レゾール樹脂/ノボラック樹脂が固形分質量比で55/45〜65/35から成るフェノール樹脂が優れた機械的強度と高度な不燃性を両立、特に、曲げ強度と剥離強度の両方において優れた性能を保持するとともに、高度な不燃性を確保させるという目的に適うことを見出した。
後述の実施例1、実施例2、比較例C、比較例1及び比較例2に係るシート状成形体は互いにほとんど同一の組成を有している。そして、用いたフェノール樹脂のレゾール樹脂/ノボラック樹脂の固形分質量比は、実施例1が65/35、実施例2が55/45、比較例Cが45/55、比較例1が20/80、比較例2が80/20である。曲げ強度は、実施例1、2は15.5〜16.2MPaであり優れているのに対し、比較例2では16.4MPaであり実施例1、2と同等であるが、比較例1では10.1MPaであり実施例1、2に比べ約50〜60%低下している。剥離強度(割裂接着強さ)は、実施例1、2では9320〜10200N/mであり優れているのに対し、比較例2では10500N/mであり実施例1、2と同等であるが、比較例1では5000N/mであり実施例1、2に比べ約40〜50%低下している。次に不燃性について見てみると、実施例1、2ではJIS A 1321:1994の表面試験で亀裂を発生しないのに対し、比較例1でも亀裂を発生しないが、比較例2では亀裂を発生した。一方、JIS A 1321:1994の表面試験の発煙係数を見ると、実施例1、2では15.4〜19.2であり発煙量が少ないのに対し、比較例2では17.8であり実施例1、2と同等であるが、比較例1では42.6であり実施例1、2に比べ約2.5〜3倍も発煙量が多くなっている。
すなわち、多量の含水無機化合物あるいは含水無機化合物と炭酸塩と比較的少量のフェノール樹脂を含有するシート状成形体においては、使用するフェノール樹脂の樹脂組成をレゾール樹脂/ノボラック樹脂が固形分質量比で55/45〜65/35の範囲になるように特定することによりはじめて、優れた機械的強度(曲げ強度と剥離強度)とJIS A 1321:1994の表面試験の1級に合格できる高度な不燃性を兼ね備えた建材用シート状不燃成形体を得ることができる。
次に、本発明を以下の実施例に基づいてさらに具体的に説明する。
本実施例中の各項目の測定は次の方法によった。
(1) 厚さ及び密度:JIS P 8118:1998による。
(2) 曲げ強度:JIS A 5905:1994による。繊維配向性がある場合、繊維配向方向とこれに直角をなす方向について測定し両者の平均を求めた。
(3) 剥離強度:JIS K 6853:1994の割裂接着強さ試験による。繊維配向性がある場合、繊維配向方向とこれに直角をなす方向について測定し両者の平均を求めた。
(4) 不燃性1:JIS A 1321:1994の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形の有無で評価した。
(5) 不燃性2:JIS A 1321:1994の発煙係数で評価した。
(6) 不燃性3:JIS A 1321:1994の表面試験の1級の合否で評価した。
と略称する。)を離解機にて離解して得たセルロース繊維と無機繊維の混合分散液の所定量を取り、これに水酸化アルミニウム粉体(平均粒径5.7μmである。以下同じ)、炭酸カルシウム粉体(平均粒径1.5μmである。以下同じ)、及びレゾール樹脂/ノボラック樹脂が固形分重量比で65/35であるフェノール樹脂(以下、フェノール樹脂aと略称する。)を添加し、攪拌機にて十分に分散混合後、角型テスト抄紙機にて抄造し、圧搾、乾燥した後、熱プレスにて加熱処理(温度175℃、圧力2.0MPa、時間3分)し、シート状成形体Aを得た。
シート状成形体Aについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
シート状成形体Bについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
実施例1において、フェノール樹脂aに代えて、レゾール樹脂/ノボラック樹脂が固形分重量比で45/55であるフェノール樹脂(以下、フェノール樹脂cと略称する。)を用いた以外は実施例1と同様にして、シート状成形体Cを得た。
シート状成形体Cについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
シート状成形体Dについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
シート状成形体Eについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
と略称する。)を用いた以外は実施例2と同様にして、シート状成形体Fを得た。
シート状成形体Fについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
シート状成形体Gについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
シート状成形体Hについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
実施例2において、各成分の配合量を変えた以外は、実施例2と同様にして、シート状成形体Iを得た。
シート状成形体Iについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
シート状成形体Jについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
シート状成形体Kについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
実施例1において、フェノール樹脂aに代えて、レゾール樹脂/ノボラック樹脂が固形分重量比で20/80であるフェノール樹脂(以下、フェノール樹脂dと略称する。)を用いた以外は実施例1と同様にして、シート状成形体Lを得た。
シート状成形体Lについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
実施例1において、フェノール樹脂aに代えて、レゾール樹脂/ノボラック樹脂が固形分重量比で80/20であるフェノール樹脂(以下、フェノール樹脂eと略称する。)を用いた以外は実施例1と同様にして、シート状成形体Mを得た。
シート状成形体Mについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
実施例10において、フェノール樹脂aに代えて、フェノール樹脂dを用いた以外は実施例10と同様にして、シート状成形体Nを得た。
シート状成形体Nについて、各成分の含有率を表1に示すとともに、厚さ、密度、曲げ強度、剥離強度、不燃性1、不燃性2及び不燃性3をそれぞれ測定し、その結果を表1に示した。
Claims (5)
- 含水無機化合物、または含水無機化合物及び炭酸塩60〜92質量%(固形分)、セルロース繊維2〜20質量%(固形分)、無機繊維1〜20質量%(固形分)およびフェノール樹脂4.5〜8.6質量%(固形分)より成り、レゾール樹脂/ノボラック樹脂の固形分質量比55/45〜65/35である該フェノール樹脂を芯部においても含有するシート状熱圧成形体であることを特徴とする建材用シート状不燃成形体。
- 上記含水無機化合物/炭酸塩が固形分質量比で100/0〜50/50である請求項1記載の建材用シート状不燃成形体。
- 上記含水無機化合物が水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、二水和石こう及びアルミン酸カルシウム水和物の中から選ばれた少なくとも1種類からなる請求項1または2記載の建材用シート状不燃成形体。
- 上記炭酸塩が炭酸カルシウムである請求項1〜3のいずれか一つに記載の建材用シート状不燃成形体。
- 2層以上のシート層の積層体からなる請求項1〜4のいずれか一つに記載の建材用シート状不燃成形体。
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