JPH10324762A - 高強度不燃性フェノール樹脂発泡体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】表面平滑にして高度の耐火性を有し吸水性が低
く密実で物理的強度の高い高強度不燃性フェノール樹脂
発泡体を提供することである。 【構成】レゾール型フェノール樹脂１００重量部、発泡
剤３〜１０重量部、硬化剤１０〜５０重量部に圧縮強度
６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で嵩比重０．３〜０．５ｇ／
ｃｍ^３、融点１５００℃以上のセラミック微細中空拉子
４００〜９００重量部及びガラス粉末及び／又は融剤１
００〜２５０重量都、水酸化アルミニウム１００〜２５
０重量部、直径１３μｍ以下で長さ３〜８ｍｍのガラス
繊維を５〜３０重量部に水若干量を加え成形硬化させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高強度で軽量で且つ断熱
性に優れた高強度不燃性フェノール樹脂発泡体にして、
建造物の壁材、屋根材、床材、耐火保管庫等に使用する
ことができる。

【０００２】

【従来の技術】従来不燃性建築用板材には、無機系ある
いは金属系の材料を使用したもののみであり、断熱性は
低く加工性も悪くしかも重量が重いためハンドリングに
支障をきたしていた。不燃性のフェノール樹脂発泡体も
開発されてきたがいずれもフェノール樹脂発泡体の難燃
性を向上させるため水酸化アルミニウムに珪酸カルシウ
ムあるいは炭酸カルシウム等の無機材を充填材として添
加し、ガラス繊維などの無機繊維を補強材として加えた
り、サーフェイサーを使用して面材のみの補強を図り強
度増強を図っていたのである。従来のフェノール樹脂発
泡体は、発泡剤を入れて樹脂を発泡させるためガラス繊
維を混入した際に繊維がからんでしまい均一に分散する
ことが困難で充分な強度を得ることができなかった。サ
ーフェイサーを使用した場合は面材の表面又は表裏面に
貼着するため、表裏面の衝撃強度は向上するが板材とし
ての強度は充分上らなかったのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の不燃性フェノー
ル樹脂発泡体は表面が多孔質であるため吸水性が高く接
着剤を塗布して面材を接着することがはなはだ困難であ
った。フェノール樹脂発泡体はフェノール樹脂の発泡に
よって多孔質となり、多数の気泡を内部に含有せしめる
ため物理的強度が低下した。このためガラス繊維等を混
入して強度の増加を図っているのである。本発明は、表
面平滑で高度の耐火性を有し吸水性の低い密実にして軽
量で且つ物理的強度に優れた高強度不燃性フェノール樹
脂発泡体を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の高強度不燃性フ
ェノール樹脂発泡体は、レゾール型フェノール樹脂１０
０重量部に対して、発泡剤３〜１０重量部、硬化剤１０
〜５０重量部に圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で嵩
比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、融点１５００℃以上の
セラミック微細中空粒子１００〜８００重量部、ガラス
粉末及び／又は融剤１００〜２５０重量部、水酸化アル
ミニウム１００〜２５０重量部、直径１３μｍ以下で長
さが３〜８ｍｍのガラス繊維５〜３０重量部及び水を若
干量加え、成形硬化させた高強度不燃性フェノール樹脂
発泡体である。さらに不燃性能及び加熱時の保形性能を
高めるため上記配合に無水リン酸１０〜５０重量部、弗
化カルシウム５〜３０重量部添加し成形硬化させた高強
度不燃性フェノール樹脂発泡体とする。

【０００５】

【作用】高強度不燃性フェノール樹脂発泡体は、強度の
高いセラミック微細中空同士が接合し、この部分がフェ
ノール樹脂で固着されているためきわめて軽量で、その
比重は０．４〜０．６ｇ／ｃｍ^３となる。又成形時に１
０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ^２で押出又は加圧するため緻密
になり強度も高く圧縮強度は１００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上
となる。

【０００６】強度の高いセラミック微細中空粒子は、高
強度不燃性フェノール樹脂発泡体中に完全に中空体の形
で存在することができるため、セラミック微細中空粒子
間が点接合により固着することによって点接合以外に無
数の毛細管状の空気流通孔が存在することを見出したの
である。

【０００７】この無数の網の目状に張りめぐらされた毛
細管状の空気流通孔によって僅か１ｋｇｆ／ｃｍ^２程度
の低い空気圧でも空気は表面から流れる。すなわち表面
からの空気は裏面のみならず四周に迄流れる。特に高熱
空気の場合は表面から大部分が上方及び左右方向に流れ
高強度不燃性フェノール樹脂発泡体の全面から放散すめ
ため裏面温度は上昇しない。このため本発明になる高強
度不燃性フェノール樹脂発泡体に火炎がかかっても火炎
による高熱の空気は、高強度不燃性フェノール樹脂発泡
体全体に均等に流れる。従って裏面温度の上昇は少なく
全体が放熱板として作用するのである。

【０００８】本発明のレゾール型フェノール樹脂発泡体
に使用されるフェノール樹脂はフェノール、クレゾー
ル、キシレノール、パラアルキルフェノール、パラフェ
ニルフェノール、レゾルシン等のフェノール類及びその
変性物とホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒト、フ
ルフラール、アセトアルデヒド等のアルデヒド類を水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、ヘ
キサメチレンテトラミン、トリメチルアミン、トリエチ
ルアミン等のアルカリ性触媒で反応させて製造するレゾ
ール型のものである。

【０００９】本発明の高強度不燃性フェノール樹脂発泡
体の製造に使用する発泡剤は、例えばメチレンクロライ
ド、炭酸塩、ペンタン、ヘキサン、イソプロビルエーテ
ル、塩化メチレン等でレゾール型フェノール樹脂１００
重量部に対して３〜１０重量部添加する。又レゾール型
フェノール樹脂発泡体に使用される硬化剤として硫酸、
リン酸等の無機酸、ベンゼンスルホン酸、ナフトールス
ルホン酸、フェノールスルホン酸等の有機酸が挙げられ
る。

【００１０】本発明に使用したるセラミック微細中空粒
子は、従来の微細中空発泡体に比較して特に圧縮強度が
高いものであり高強度不燃性フェノール樹脂発泡体製造
過程で生ずる高い応力、剪断力に対して耐え得ることが
できるものである。さらに加圧成形することによって軽
量であるにもかかわらず緻密な高強度不燃性フェノール
樹脂発泡体とすることができるのである。

【００１１】セラミック微細中空粒子あるいは微細中空
発泡体の圧縮強度とは耐水圧強度と同意語であり、圧縮
強度の測定は、微細中空発泡体を水中で加圧し水に加え
られた圧力が微細中空発泡体に伝わり微細中空発泡体が
破壊する圧力を圧縮強度とするのである。

【００１２】優れた性能を示すことのできる高強度不燃
性フェノール樹脂発泡体は、攪拌・混練工程が充分でな
ければならず、均一な製品で品質の良い高強度不燃性フ
ェノール樹脂発泡体には特に重要である。本発明におけ
るが如き組成物に対して充分な攪拌・混練を行なう場合
セラミック微細中空粒子に加わる応力及び剪断力は、約
４００ｋｇｆ／ｃｍ^２前後になる。従来の微細中空発泡
体には、このような高圧に耐え得るものが無かったの
で、かかる高強度不燃性フェノール樹脂発泡体として使
用し充分な性能が得られるものは皆無であった。即ち大
部分が破壊してしまうからである。

【００１３】次にセラミック微細中空粒子を高強度不燃
性フェノール樹脂発泡体に使用する場合重要なことは熱
伝導率である。微細中空発泡体はその粒径によるが一般
に０．１（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）前後であり、充填した
微細中空発泡体の半分が破壊されたものである場合熱伝
導率は大体０．２（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）に低下する。
破壊されない完全な微細中空発泡体が使用された場合に
のみ優れた効果が得られるのである。本発明に使用する
セラミック微細中空粒子は従来の微細中空発泡体である
シラスバルーン、ガラスバルーン、シリカバルーン、フ
ライアッシュバルーンなどに比較して格段に圧縮強度が
高いものであり、高強度不燃性フェノール樹脂発泡体の
セラミック微細中空粒子は１００％完全な球状である。
従来の微細中空発泡体の圧縮強度は８０〜３００ｋｇｆ
／ｃｍ^２である。

【００１４】本発明に使用するセラミック微細中空粒子
の融点は１５００℃以上である。セラミック微細中空粒
子はその材質に起因するのは当然であるが一般的に融点
の高いもの程圧縮強度も高くなる。圧縮強度を６００ｋ
ｇｆ／ｃｍ^２以上とするならばその融点は１５００℃以
上になるのである。

【００１５】以上により本発明において使用するセラミ
ック微細中空粒子はシリカ５０〜６０％、アルミナ４０
〜４５％、その他１．５〜２．５％からなるセラミック
組成物を発泡生成せしめたもので、その物性は圧縮強度
７００ｋｇｆ／ｃｍ^２、融点１６００℃、嵩比重０．３
〜０．５ｇ／ｃｍ^３、熱伝導率０．１（ｋｃａｌ／ｍｈ
ｒ℃）で完全な中空粒子のみで構成されている。セラミ
ック微細中空粒子の粒径は、５〜３５０μｍの範囲のも
のを使用し、細目５〜７５μｍ、中目７５〜１５０μ
ｍ、荒目１５０〜３５０μｍとして粒度調整は細目２０
重量部、中目２０重量部、荒目３０重量部を混合して使
用する。嵩比重は粒度の細かいものは重く、荒いものは
軽くなる。このため嵩比重の範囲は０．３〜０．５ｇ／
ｃｍ^３であるが、粒度調整したものは０．３６ｇ／ｃｍ
^３前後である。

【００１６】レゾール型フェノール樹脂１００重量部に
対して、発泡剤３〜１０重量部、硬化剤は１０〜５０重
量部であり、これに加えるセラミック微細中空粒子は４
００〜９００重量部とする。４００重量部以下では高強
度不燃性フェノール樹脂発泡体としての耐火性、断熱性
が充分発現できず、９００重量部以上では強度の低下が
大きくなるからである。高強度不燃性フェノール樹脂発
泡体の所要物理的強度、比重等によってセラミック微細
中空粒子の量を加減することができる。

【００１７】本発明に使用するガラス粉末は、酸化物ガ
ラス中の硅酸塩ガラスでＮａ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系
のソーダ石灰ガラスを粉末にしたものが最適である。こ
のガラス粉末に、融剤としては例えば長石、長灰石、炭
酸マグネシウム、リン酸石灰、酸化鉛、硼酸、炭酸ソー
ダ、硝酸ソーダ、酸化亜鉛などいずれか１種又は２種以
上を添加する。又ガラス粉末のみ又は融剤のみ単独で使
用添加してもよい。ガラス粉末及び融剤の粒径は５〜１
００μｍの範囲が好適で、高強度不燃性フェノール樹脂
発泡体が加熱された場合の耐火性を向上させる結合材と
して効果を発揮する。ガラス粉末及び／又は融剤の添加
量はレゾール型フェノール樹脂１００重量部に対して１
００〜２５０重量部である。１００重量部以下では耐火
性を示す結合材としての効果が発揮できず、２５０重量
部以上では強度低下を示すからである。

【００１８】水酸化アルミニウムは加熱されることによ
って容易に水を失って酸化アルミニウムとなるので、高
強度不燃性フェノール樹脂発泡体の不燃性、耐火性を向
上させるために有効なものである。水分率が０〜３０％
で粒度が１００μ以下純度９９％のものが好適である。
レゾール型フェノール樹脂１００重量部に対して１００
〜２５０重量部配合する。

【００１９】本発明に使用するガラス繊維は直径１３μ
ｍ以下で長さ３〜８ｍｍの短繊維である。ガラス繊維は
直径が細い程抗張力が高く直径１３μｍ以下とすること
によって１００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の抗張力を得ること
ができるからである。又長さを３〜８ｍｍの短繊維とし
たのは、攪拌・混練に際して繊維のからみがなく均一に
分散させることができるからである。

【００２０】無水リン酸とは五酸化二リンが水和してで
きる酸を総称したものであり、メタリン酸、ピロリン
酸、オルトリン酸、三リン酸、四リン酸などがある。本
発明ではオルトリン酸又は正リン酸を使用する。加熱す
るとピロリン酸となり更に温度が上がるとメタリン酸と
なって高強度不燃性フェノール樹脂発泡体の耐火性向上
に寄与する。配合割合はレゾール型フェノール樹脂１０
０重量部に対して１０〜５０重量部の範囲とする。

【００２１】弗化カルシウムは天然にホタル石として産
出するもの又は炭酸カルシウムや水酸化カルシウムを弗
化水素酸に溶解し溶液を蒸発して得たものを使用する。
本発明における高強度不燃性フェノール樹脂発泡体に弗
化カルシウムを配合するのは高強度不燃性フェノール樹
脂発泡組成物の流動性を増加させると共に融剤として使
用し、加熱時における高強度不燃性フェノール樹脂発泡
体の保形性維持に効果を示すものである。配合割合はレ
ゾール型フェノール樹脂１００重量部に対して１０〜３
０重量部が好適である。

【００２２】高強度不燃性フェノール樹脂発泡体の主要
構成材料の他、性状向上を図るため分散剤、抗菌・抗か
び剤、安定剤等の混和剤や無機質体質顔料などを用い
る。又押出成形性、注型加圧成形性を図るため増粘剤例
えばメチルセルローズ、カルボキシルメチルセルローズ
等を添加する。又チタン粉末、アルミナ粉末等を耐火性
及び物性向上のため添加してもよい。

【００２３】

【実施例】以下本発明の実施例について詳述するが本発
明はその要旨を越えない限り実施例に限定されるもので
はない。

【００２４】実施例１ レゾール型フェノール樹脂１０
０重量部、発泡剤として塩化メチレン５重量部に圧縮強
度７００ｋｇｆ／ｃｍ^２、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃ
ｍ^３、融点１６００℃、熱伝導率０．１（ｋｃａｌ／ｍ
ｈｒ℃）で完全中空粒子のみで構成されているセラミッ
ク微細中空粒子の粒度調整したもの７５０重量部、ガラ
ス粉末を２００重量部、水酸化アルミニウム２００重量
部、直径１３μｍで長さ６ｍｍのガラス繊維２５重量部
に、水８０重量部、その他混和剤に分散剤、安定剤等を
各々適量加えた組成物を充分攪拌・混練した後リン酸系
の硬化剤を２０重量部加えさらに充分攪拌・混練し型枠
に打設して板状としその表面を５０ｋｇｆ／ｃｍ^２で加
圧成形後１２５℃７０分養生して硬化させた。

【００２５】実施例２ レゾール型フェノール樹脂１０
０重量部、発泡剤として塩化メチレン５重量部に圧縮強
度７００ｋｇｆ／ｃｍ^２、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃ
ｍ^３、融点１６００℃、熱伝導率０．１（ｋｃａｌ／ｍ
ｈｒ℃）で完全中空粒子のみで構成されているセラミッ
ク微細中空粒子の粒度調整したもの７５０重量部、ガラ
ス粉末４０重量部、水酸化アルミニウム１５０重量部、
無水リン酸２５重量部、弗化カルシウム１３重量部、直
径１３μｍで長さ６ｍｍのガラス繊維１２．５重量部
に、水５０重量部その他混和剤に分散剤、安定剤等を各
々適量加えた組成物を充分攪拌・混練した後リン酸系の
硬化剤を５０重量部加えさらに充分攪拌・混練し型枠に
打設して板状としその表面を５０ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧
成形後１３０℃８０分養生して硬化させた。

【００２６】比較例１ 実施例１からガラス繊維を取り
除き、水を１０重量部とした配合組成物の表裏面にガラ
ス繊維のサーフェイサーを貼着して５０ｋｇｆ／ｃｍ^２
で加圧成形後１２５℃７０分養生して硬化させた。

【００２７】実施例及び比較例で作製した試験体につい
てその物性及び建設省告示第１８２８号に基ずく表面加
熱試験を行なった結果を表１に示す。表面加熱試験の試
験体は２２０×２２０×１５（ｍｍ）である。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】以上述べた如く本発明の高強度不燃性フ
ェノール樹脂発泡体は、フェノール樹脂の充填材にセラ
ミック微細中空粒子及びガラス粉末及び／又は融剤、水
酸化アルミニウム等を使用し、これに直径１３μｍ以下
で長さ３〜８ｍｍのガラス繊維を配合することによっ
て、従来のフェノール樹脂発泡体では得られなかった表
面の平滑性、優れた物理的性能及び不燃性能を得ること
ができた。また従来のフェノール樹脂発泡体はフェノー
ル樹脂自身の発泡のみであるため連続気泡となり多孔質
で吸水性が高かったが、本発明になる高強度不燃性フェ
ノール樹脂発泡体は、吸水性能も低くすることができ
た。

【００３０】セラミック微細中空粒子の面と面がフェノ
ール樹脂によって点接合しさらにセラミック微細中空粒
子間の空隙にガラス粉末及び／又は融剤、水酸化アルミ
ニウム、ガラス繊維等が充填することにより加熱される
と一層セラミック微細中空粒子の面と面の点接合が強固
なものとなりフェノール樹脂自身の発泡のみによるもの
とは全く異なった構成によって表面平滑で高度な耐火性
を示し吸水性の低い、密実にして物理的強度が高くしか
も断熱性にも優れた高強度不燃性フェノール樹脂発泡体
を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】高強度不燃性フェノール樹脂発泡体断面拡大図

【符号の説明】

１．セラミック微細中空粒子 ２．フェノール樹脂 ３．ガラス粉末又は水酸化アルミニウム等 ４．ガラス繊維

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項 １】 レゾール型フェノール樹脂１００重量
   部に対して、発泡剤３〜１０重量部、硬化剤１０〜５０
   重量部に圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で嵩比重
   ０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、融点１５００℃以上のセラ
   ミック微細中空粒子４００〜９００重量部、ガラス粉末
   及び／又は融剤１００〜２５０重量部、水酸化アルミニ
   ウム１００〜２５０重量部、直径１３μｍ以下で長さ３
   〜８ｍｍのガラス繊維５〜３０重量部に水を加え成形硬
   化させることを特徴とする高強度不燃性フェノール樹脂
   発泡体。
2. 【請求項 ２】 請求項１記載の配合にさらに無水リン
   酸１０〜５０重量部、弗化カルシウム１０〜３０重量部
   添加したことを特徴とする請求項１記載の高強度不燃性
   フェノール樹脂発泡体。