JP2010228960A - スラリー及びプリプレグ並びに不燃基材 - Google Patents

Abstract

【課題】バインダー成分として無機系物質を用いて、難燃性を有する基材を得る。
【解決手段】下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）成分と適量の水とからなるスラリーを、無機質系繊維シートに含浸、乾燥する。
（ａ）アルカリ金属珪酸塩
（ｂ）金属酸化物及び／又は金属水酸化物
（ｃ）無機質充填材
前記（ａ）成分の（（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ））の総重量に対する割合は、３〜１５重量％とする。（ａ）成分としては珪酸ナトリウム、（ｂ）成分としては、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム（ｃ）成分としては炭酸カルシウムを用いる。
【選択図】 なし

Description

本発明はスラリー及びプリプレグ並びに不燃基材に関する。

従来、難燃機能を有する化粧板が知られており、基材には、バインダー成分としての有機樹脂と、難燃剤を含むスラリーを繊維質基材に含浸し、乾燥してプリプレグを用いていた。

特開平７−８９７５３号公報 特開平１１−３０２０６４号公報 特開平９−３２７８０８号公報 特開平１１−３００８７７号公報

しかしながら、難燃性を付与するため、バインダー成分としての有機樹脂の添加量に限界があった。つまり、有機樹脂が多くなると難燃性が低下しやすくなり、少なくなるとプリプレグ間の密着性が悪くなるという問題があった。

本発明は
下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）成分と適量の水とからなるスラリーが、無機質系繊維シートに含浸、乾燥されてなることを特徴とする。
（ａ）アルカリ金属珪酸塩
（ｂ）金属水酸化物及び／又は金属酸化物
（ｃ）無機質充填材

バインダー成分としてのアルカリ金属珪酸塩は耐水性が低いが、金属水酸化物や金属酸化物を適量の水に分散させたスラリーを無機質系繊維シートに含浸させ、熱圧成形して得られる製品は耐水性、不燃性を有するものとなる。更に、本願では有機系の難燃剤を用いる必要がないため毒性の心配がない。

本発明に係わる（ａ）成分のアルカリ金属珪酸塩はアルカリ金属元素の珪酸塩化合物を示し、一般式Ｍ₂Ｏ・ｎＳｉＯ₂で表され、硬化してガラス質のシリケートポリマーを形成する。本発明では無機質バインダーの主材となるものである。Ｍはアルカリ金属、ｎはＭ_２ＯとＳｉＯ_２とのモル比であり、一般に１．０≦ｎ≦４．５である。具体的には、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸リチウムなどが挙げられ、二種以上を用いても良い。接着強さはＮａ＞Ｋ＞Ｌｉの順に小さくなり、耐水性はＬｉ＞Ｋ＞Ｎａの順に小さくなる。

（ａ）成分の（（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ））の総量中の割合は３〜１５重量％、より好ましくは５〜１３．５重量％とするのが好ましく、配合割合が下限に満たないとプリプレグ間の密着が得られない。
また、上限を超えると熱圧成型時にガラス成分が染み出すことになる。

本発明に係わる（ｂ）成分の金属酸化物及び／又は金属水酸化物は、前記（ａ）アルカリ金属珪酸塩の硬化剤として機能するもので、（ａ）成分と親和性のあるものを適宜選択して用いる。金属酸化物としては、酸化亜鉛、ホウ酸亜鉛（２ＺｎＯ・３Ｂ₂Ｏ₃・3.5Ｈ₂Ｏ）、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウムなどが挙げられ、金属水酸化物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、アルミン酸３カルシウム６水和物などの金属水酸化物が挙げられる。耐水性については酸化亜鉛または水酸化アルミニウムが大きく関与する。

（ｂ）成分の平均粒径は０．３〜５０μｍ、より好ましくは０．５〜１０μｍが好ましく、下限に満たないと、二次凝集しやすく、塊ができ含浸適正が悪くなる。また、上限を超えると不燃基材の表面の凹凸が目立ちやすくなる。尚、（ｂ）成分は二種以上を併用してもよく、また同一種で平均粒径が異なるものを併用してもよい。

（ａ）、（ｂ）成分の配合割合は、重量比で（ａ）：（ｂ）＝１００：３０〜９００とするのが望ましい。より好ましくは１００：３５〜７５である。（ｂ）成分の配合割合が下限に満たないと不燃基材の耐水性が低下する。また、上限を超えると混合物が増粘し、含浸率の制御が難しくなる。

金属水酸化物は、アルカリ金属珪酸塩（無機質バインダー）との界面接着性を向上させることを目的として、アミノシラン、アクリルシラン、エポキシッシラン等のカップリング剤で表面処理されたものであってもよい。

前記（ａ）、（ｂ）成分の骨材の他に、（ｃ）成分として無機質充填材が配合される。（ｃ）無機充填材としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、タルク、フライアッシュなどが挙げられる。中でも、作業性、切削性の点で優位な炭酸カルシウムを用いることが望ましい。

炭酸カルシウムとしては特に制約はなく、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム（沈降性炭酸カルシウム）などを用いることができる。平均粒子径は０．０５〜２０μｍ、より好ましくは１〜８μｍの重質炭酸カルシウムが好ましく、下限に満たないと二次凝集しやすく塊ができ含浸適正が悪くなりやすく、上限を超えると不燃基材の表面が平滑にならず、外観不良となる。尚、軽質炭酸カルシウムとは石灰石を焼成し化学的に製造される炭酸カルシウムをいい、重質炭酸カルシウムとは白色結晶質石灰石を乾式又は湿式粉砕して造った微粉炭酸カルシウムをいう。尚、（ｃ）成分は二種以上を併用してもよく、また同一種で平均粒径が異なるものを併用してもよい。

（ａ）、（ｃ）成分の配合割合は、重量比で（ａ）：（ｃ）＝１００：１２５〜１８００とするのが望ましい。より好ましくは１５０：７２０〜９００である。（ｃ）成分の配合割合が下限に満たないとプレス時にガラス成分が染み出す。また、上限を超えると混合物が増粘し、含浸率の制御が難しくなる。

その他、前記の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）成分の分散性を向上させるための分散剤や、無機質系繊維シートへの浸透性を向上させるための浸透剤、消泡剤、増粘剤などを（ａ）成分１００重量部に対して１〜１０重量部の割合で加えて混合してもよい。

分散剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、両性系の分散剤が挙げられる。アニオン系分散剤としては、カルボン酸重合体又はその塩、ナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物、メラミンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物、リグニンスルホン酸塩、トリポリリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩等が好ましい。カチオン系分散剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩等が好ましい。ノニオン系分散剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが、両性系分散剤としては、アルキルベタインが好ましい。

本発明に用いる浸透剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、両性系の浸透剤が挙げられる。アニオン系浸透剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキル硫酸エステル塩、ジアルキルスルホコハク酸塩が好ましい。カチオン系浸透剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩等が好ましい。ノニオン系浸透剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが好ましい。両性系浸透剤としては、アルキルベタインが好ましい。

特に、浸透剤としては、酸、アルカリ、無機塩類の影響を受けにくく、水や溶媒との相溶性のよい非イオン性界面活性剤、とりわけエーテル型非イオン性界面活性剤を好適に用いることができる。

尚、異なるイオンが共存する場合（カチオン系とアニオン系）は、コンプレックスを形成するので、分散剤と浸透剤は同イオン性又はノニオン系を選択して用いる。

（ａ）、（ｂ）、（ｃ）成分は適量の水に分散されてスラリーにされ、含浸用に供される。このスラリーが含浸される無機質系繊維シートとしては、ガラス繊維、ロックウール、炭素繊維、セラミック、アルミナなどの無機繊維の不織布、織布などが挙げられ、無機質系繊維シートの坪量は、２０〜２００ｇ／ｍ^２の範囲が好適である。とりわけ、耐熱性、耐炎性に優れるガラス繊維不織布を用いるのが好ましい。

プリプレグはスラリーを無機質系繊維シートに含浸し、乾燥することによって得られ、含浸率（％）は数１に示す算出方法で８００〜２０００％となるように操作する。

本発明の不燃基材は前記のプリプレグを１枚、或いは複数枚積層し、熱圧成形機で温度１２０〜１５０℃、圧力３０〜７０ｋｇ／ｃｍ^２、時間６０〜１２０分の条件で成形する。

下記成分を含むスラリー（Ａ）を７８ｇ／ｍ^２のガラス繊維不織布に数１に示す含浸量が１１３０％となるように含浸、乾燥してプリプレグを得た。
無機バインダー成分
（ａ）珪酸ナトリウム ８０重量部
（１号珪酸ナトリウム、東曹産業株式会社製）
硬化剤
（ｂ）酸化亜鉛 ５０重量部
（平均粒子径０．６μｍ）
無機充填材
（ｃ）炭酸カルシウム ７２０重量部
（平均粒子径１〜８μｍ 丸尾カルシウム株式会社製）
（ｄ）水 ３００重量部
分散剤 ３重量部
（ポリカルボン酸型高分子界面活性剤、商品名デモールＥＰ、花王株式会社製）
浸透剤 ３重量部
（ポリオキシエチレンアルキルエーテル、商品名エマルゲン７０７、花王株式会社製）
次いで、得られたプリプレグを５枚、温度１４０℃、圧力７０ｋｇ／ｃｍ^２、時間１０５分で熱圧成形して不燃基材を得た。

実施例１において、（ａ）成分を４０重量部とした以外は同様に実施した。

実施例１において、（ａ）成分を１２０重量部とした以外は同様に実施した。

実施例１において、（ｂ）成分を３０重量部とした以外は同様に実施した。

実施例１において、（ｂ）成分を８０重量部とした以外は同様に実施した。

実施例１において、（ｂ）成分を、平均粒子径８μｍの水酸化アルミニウムに変更し、５０重量部とした以外は同様に実施した。

実施例６において、水酸化アルミニウムを３０重量部とした以外は同様に実施した。

実施例６において、水酸化アルミニウムを１００重量部とした以外は同様に実施した。

実施例１において、（ｂ）成分として、酸化亜鉛を２０重量部、水酸化アルミニウムを１００重量部を用いた以外は同様に実施した。

実施例１において、（ｂ）成分として、酸化亜鉛を１００重量部、水酸化アルミニウムを２０重量部を用いた以外は同様に実施した。

実施例１において、（ｃ）成分を４００重量部とした以外は同様に実施した。

実施例１において、（ｃ）成分を９００重量部とした以外は同様に実施した。

実施例５において、（ｂ）成分を６００重量部、（ｃ）成分を１２０重量部とした以外は同様に実施した。

実験例１
実施例１において、（ａ）成分を５０重量部とした以外は同様に実施した。

実験例２
実施例１において、（ａ）成分を３５０重量部とした以外は同様に実施した。

実験例３
実施例１において、（ｂ）成分を１０重量部とした以外は同様に実施した。

実験例４
実施例１において、（ｂ）成分を１５０重量部とした以外は同様に実施した。

実験例５
実施例４において、（ｂ）成分を１０重量部とした以外は同様に実施した。

実験例６
実施例４において、（ｂ）成分を１５０重量部とした以外は同様に実施した。

実験例７
実施例４において、（ｃ）成分を１００重量部とした以外は同様に実施した。

実験例８
実施例４において、（ｃ）成分を１０００重量部とした以外は同様に実施した。

評価結果を表１、表２、表３に示す。

試験方法を以下に示す。
不燃性；ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーターによる２０分試験の発熱性試験・評価方法において総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２以下であり、最高発熱速度が１０秒以上継続して２００ｋＷ／ｍ^２を超えない場合を○とする。
調合、含浸性；スラリー調合し、含浸可能な粘度であれば○、増粘が激しく含浸不可能な粘度であれば×とした。
成型性；プレス成型時に（ａ）成分の染み出しがない場合は○、ある場合は×とした。
密着性；不燃基材の層間のヒビを目視にて確認した。ヒビなしを○、ヒビありを×とした。
耐煮沸性；ＪＩＳ Ｋ ６９０２；１９９８（熱硬化性樹脂高圧化粧板試験方法）の耐煮沸性試験を実施し、煮沸後の層間剥離、ヒビなしを○、層間剥離、ヒビありを×とした。

Claims (6)

1. 下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）成分と適量の水とからなるスラリー。
   （ａ）アルカリ金属珪酸塩
   （ｂ）金属水酸化物及び／又は金属酸化物
   （ｃ）無機質充填材
2. 前記（ａ）成分の（（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ））の総重量に対する割合が３〜１５重量％であることを特徴とする請求項１記載のスラリー。
3. 前記（ａ）と（ｂ）成分の配合割合が、重量比で（ａ）：（ｂ）＝１００：３０〜９００であることを特徴とする請求項１又は２記載のスラリー。
4. 前記（ａ）と（ｃ）成分の配合割合が、重量比で（ａ）：（ｃ）＝１００：１２５〜１８００であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のスラリー。
5. 請求項１，２，３又は４記載のスラリーが、無機質系繊維シートに含浸、乾燥されてなることを特徴とするプレプレグ。
6. 請求項５記載のプレプレグを熱圧成形してなることを特徴とする不燃基材。