JP2021028361A - 不燃シートの製造方法及び不燃シート - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、本発明は、建築部材等として適用することの可能な耐火性及び断熱性に優れた不燃シートの製造方法及び不燃シートを提供することを目的としている。
ここで、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造等が下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
不燃シート10は、図1に示すように、アンカー層2と、基材層1とが積層されている。
以下、不燃シート10を構成する各層について説明する。
なお、後述する各種材料の含有量は、乾燥状態における対応する層全体の質量に対する含有比率(質量%)を意味する。例えば、後述する本実施形態の無機質材料の含有量は、乾燥状態における基材層1全体の質量に対する含有比率(質量%)を意味する。また、後述するアンカー層2における、塩酢ビを含むウレタン系樹脂、又は塩酢ビを含むアクリル系樹脂の含有量は、乾燥状態におけるアンカー層2全体の質量に対する含有比率(質量%)を意味する。
基材層1は、1種以上の熱可塑性樹脂と、1種以上の無機質材料とを含んだ発泡性組成物を含む層である。
本実施形態の無機質材料の含有量は、基材層1の質量に対して、15質量%以上90質量%以下の範囲内であればよく、20質量%以上80質量%以下の範囲内であればより好ましく、60質量%以上80質量%以下の範囲内であればさらに好ましい。無機質材料の含有量が基材層1の質量に対して、15質量%未満であると、相対的に熱可塑性樹脂の割合が多くなるため、不燃性又は難燃性を得にくい傾向がある。また、基材層1の表面を、ホフマンスクラッチテスターを用いて引っ掻いた際に、視認できる程度の傷が付く、即ち十分な表面硬度が得られないことがある。
熱可塑性樹脂と無機質材料との合計含有量は、基材層1の質量に対して、90質量%以上100質量%以下の範囲内であることが好ましい。熱可塑性樹脂と無機質材料との合計含有量が上記数値範囲内であれば、十分な不燃性又は十分な難燃性を得つつ、ラミネート適性を向上させることができる。熱可塑性樹脂と無機質材料との合計含有量が基材層1の質量に対して、90質量%未満であると、十分な不燃性又は十分な難燃性が得られないことがある。また、ラミネート適性が低下したり、シートの折り曲げ部に割れが発生したりすることがある。
発泡剤の含有量は、建築部材としての断熱性を得ることができ、かつ樹脂組成物の層間強度、また建築部材としての強度を有する量であればよく、必要に応じて調整すればよい。例えば、発泡剤の量は、基材層1が加熱された際に、少なくとも10%、25%、50%、100%、150%、200%又はそれ以上の容積のうちのいずれかの容積で発泡するようにすればよい。発泡剤の含有量は、例えば、基材層1の質量に対して、5質量%以上10質量%以下の範囲内である。
基材層1の厚みは、50μm以上12500μm以下の範囲内であることが好ましく、70μm以上10000μm以下の範囲内であることがより好ましい。基材層1の厚みが上記数値範囲内であれば、ラミネート適性を向上させることができる。基材層1の厚みが50μm未満であると、ラミネート適性が低下する傾向がある。また、基材層1の厚みが12500μmを超えると、加工性及び施工性において取り扱いが困難となる。
なお、不燃シート10は、基材層1を複数積層し、複数の基材層1が積層された積層体を不燃シート10として用いてもよい。
また、アンカー層2を形成する前に、基材層1の、アンカー層2を形成する面、また両面にアンカー層を形成する場合には両面を、ブラッシングして、粉吹きした無機質材料を事前に落とすようにしてもよい。
なお、アンカー層2は、使用用途によっては、設けなくともよい。
アンカー層2は、基材層1の一方の面全体を覆うように形成された層であって、基材層1に含まれる無機質材料の粉落ちを防止するための層である。また、アンカー層2は、基材層1との密着性を向上させるための機能も備えている。
アンカー層2は、塩酢ビを含むウレタン系樹脂、又は塩酢ビを含むアクリル系樹脂を含有していることが好ましい。ここで、「塩酢ビ」とは、塩化ビニルと酢酸ビニルとの共重合体を意味する。また、「塩酢ビを含むウレタン系樹脂」とは、塩酢ビとウレタン系樹脂とを含んだ組成物であり、塩酢ビの含有量とウレタン系樹脂の含有量との比(塩酢ビの含有量(質量)/ウレタン系樹脂の含有量(質量))は80/20以上1/99以下の範囲内であればよく、50/50以上5/95以下の範囲内であれば好ましく、20/80以上10/90以下の範囲内であればさらに好ましい。
また、アンカー層2の厚みは、他方の面に形成したアンカー層の厚みよりも厚くてもよいし、薄くてもよい。基材層1の両面に形成されたアンカー層2の厚みを異なるものとすることで、光沢差が生じるため、基材層1の表面側と裏面側とを容易に視認することができる。
不燃シート10の製造方法の一例について、簡単に説明する。
まず、基材層1を形成する。
すなわち、無機質材料、熱可塑性樹脂、及び発泡剤を配合する。これら成分を、例えば、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、タンブラーミキサー、リボンブレンダー等の公知の混合機を用いて混合する。
基材層1に含有される各成分を混合した後、一軸あるいは二軸押出機で加熱混錬し、基材層1に含有される各成分を混合した混合物からなるペレットを作成し、Tダイ押出等の公知の成形機を用いて、溶融、製膜する。その後、一軸又は二軸に延伸して均一な微孔径を有する基材層1を形成する。次に、基材層1を加熱し、発泡剤を加熱発泡させる。
ここで、このようにして形成される不燃シート10に対し、ASTM E 1354「建築材料の燃焼性試験方法」に準拠した燃焼試験を行った。具体的には、コーンカロリーメータによって試験片(100mm×100mm×3mm厚)に50kW/m2の熱線を輻射し、試験片を燃焼させた。加熱開始後から試験片に着荷するまでの時間を測定して、最大発熱速度を求めた。その結果、最大発熱速度が350kW/m2以下であることを確認した。
上記実施形態における不燃シート10は、無機質材料を高配合量で添加した基材層1を備える。そのため、不燃シート10の耐火性及び断熱性を向上させることができる。また、熱可塑性樹脂として、難燃性を有するエポキシ系樹脂、フェノール樹脂等を用いることによって、耐火性を向上させることができると共に、基材層1を形成するための延伸を行う際に空隙をできやすくすることができる。そのため、延伸した際、また、発泡剤を発泡させた際に、基材層1に、多くの、またより大きな空隙を形成しやすくすることができる。より多くの空隙を有するため、断熱性をより向上させることができ、且つ遮蔽性や強度を持たせることができる。また、基材層1を1軸又は2軸延伸することで、基材層1の表裏面と平行な方向に延びるような形状を有する平面的な空隙が全体に複数散在して形成されるだけでなく、基材層1に樹脂組成物の層間強度を阻害しない範囲で発泡剤を配合しているため、基材層1の厚さ方向に延びるような形状の空隙が形成される。そのため、基材層1に立体的な空隙が形成されることになり、より一層断熱効果を高めることができる。さらに、発泡剤により形成される空隙は、空隙同士がつながり、単独で形成される空隙よりも大きな空隙となる。そのため、このような空隙を基材層1内に含有する不燃シート10を形成することでより一層断熱性を持たせることができる。そして、基材層1の耐火性及び断熱性を向上させることができるため、耐火性及び断熱性が向上した不燃シート10を実現することができ、ASTM E 1354「建築材料の燃焼性試験方法」に準拠した燃焼試験に合格する耐火性及び断熱性に優れた不燃シート10を実現することができる。
なお、上述した実施形態は、本発明の一例であり、本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の偏光が可能である。
実施例における不燃シート10は、含有した発泡剤を発泡させて基材層1を形成したものである。
ここでは、まず比較例として、発泡剤を含有させずに形成した基材層を含む不燃シートについて説明した後、実施例における不燃シート10について説明する。
比較例における不燃シートは、以下の手順で作成した。
まず、炭酸カルシウムを含む無機質材料と、熱可塑性樹脂であるフェノール樹脂とで構成される基材層を形成した。基材層の組成比は、無機質材料60質量%とし、フェノール樹脂40質量%とした。基材層の厚みは、200μmとした。なお、無機質材料の純度は、炭酸カルシウムが90質量%のものを使用した。また、無機質材料として、平均粒子径(モード径)が2μmであり、最大粒子径が50μm以下であるものを使用した。
次に、コロナ処理した基材層の表面上に、塩酢ビを含むウレタン系アンカー層形成用インキを塗膜厚みが1μm以上2μm以下の範囲内となるように塗工し、乾燥温度40℃、乾燥時間30秒間の条件で乾燥させた。こうして、基材層の表面上にアンカー層を形成した。これを比較例4としての発泡剤を含有せずに形成した不燃シートのサンプルとした。
ASTM E 1354に規定される燃焼試験において、50kW/m2の輻射加熱条件下で30分間加熱し燃焼したときの最大発熱速度を測定した。最大発熱速度が350kW/m2以下である場合を○、最大発熱速度が350kW/m2より大きい場合を×とした。
実施例の不燃シートと比較例の不燃シートとについて、100人の試験員による官能試験にて評価した。試験炉は、開口1000mmの小型試験炉を用いた。熱源としてプロパンガスバーナを用い基材層側から加熱した。断熱性効果を感じると判定した人数が70人以上の場合を○、50人以上70人未満の場合を△、50人未満の場合を×とした。
実施例の不燃シート及び比較例の不燃シートにおける評価結果は、表1に示す通りである。発泡剤を含有せずに形成した不燃シート(比較例4)は、燃焼試験に合格せずまた断熱性効果も得られないことが確認された。また、基材層が発泡剤を含有していたとしても、熱可塑性樹脂が難燃性を有するフェノール樹脂でない場合には断熱性効果が得られないこと、また、熱可塑性樹脂が難燃性を有するフェノール樹脂であったとしても、無機質材料の含有量が基材層の質量に対して、15質量%以上90質量%以下の範囲内でなければ、燃焼試験に合格せずまた十分な断熱性効果も得ることができないことがわかる。つまり、基材層を、発泡剤を含み、且つ熱可塑性樹脂として難燃性のフェノール樹脂を含む混合物を用いて形成し、無機質材料の含有量が基材層の質量に対して、15質量%以上90質量%以下の範囲内であれば、耐火性及び断熱性が向上することが確認された。
1a 空隙
1c 空隙
2 アンカー層
10 不燃シート
Claims (9)
- 少なくとも無機質材料を含む基材層を有する不燃シートの製造方法であって、
前記無機質材料の含有量は、前記基材層の質量に対して、15質量%以上90質量%以下の範囲内であり、
前記無機質材料と熱可塑性樹脂と発泡剤とを含む混合物を1軸延伸又は2軸延伸すると共に前記発泡剤を発泡させて前記基材層を形成し、
前記熱可塑性樹脂は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、メラミン樹脂、及びフェノール樹脂からなる群の中から選択される少なくとも1種であることを特徴とする不燃シートの製造方法。 - 前記基材層を複数積層する工程を備えることを特徴とする請求項1に記載の不燃シートの製造方法。
- 前記無機質材料は、炭酸カルシウム及び炭酸カルシウム塩の少なくとも一方を含有した粉末であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の不燃シートの製造方法。
- 前記基材層は、カーボン繊維、メタル繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維及びそれらの混合物からなる群の中から選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の不燃シートの製造方法。
- 前記基材層の少なくとも一方の面に、塩酢ビを含むウレタン系樹脂又は塩酢ビを含むアクリル系樹脂を含むアンカー層を備えることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の不燃シートの製造方法。
- 基材層を備え、
当該基材層は、熱可塑性樹脂と無機質材料とを含有し、前記無機質材料の周辺に形成される空隙と前記無機質材料とは関係なく形成される空隙とを全体に散在して複数備え、
前記無機質材料の含有量は、前記基材層の質量に対して、15質量%以上90質量%以下の範囲内であり、
前記熱可塑性樹脂は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、メラミン樹脂、及びフェノール樹脂からなる群の中から選択される少なくとも1種であることを特徴とする不燃シート。 - 前記基材層が複数積層されていることを特徴とする請求項6に記載の不燃シート。
- 前記基材層の、少なくとも一方の面にアンカー層を備えることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の不燃シート。
- 前記アンカー層は、塩酢ビを含むウレタン系樹脂又は塩酢ビを含むアクリル系樹脂からなることを特徴とする請求項8に記載の不燃シート。
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