JP4577086B2

JP4577086B2 - 難燃性床材

Info

Publication number: JP4577086B2
Application number: JP2005145395A
Authority: JP
Inventors: 英雄菊地
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2025-05-18
Also published as: JP2006322188A

Description

本発明は、難燃性床材に関し、さらに詳しくは、燃焼時に有毒ガスを発生しない変性エポキシ樹脂を主成分とする床材において、その欠点である耐摩耗性を改善するようにした難燃性床材に関する。

従来、船舶、建築物等の床材には、床の基盤を構成する鋼板等に対する良好な密着性や防錆性を付与して、良好な居住性を確保するため、ポリウレタン樹脂（以下、ＰＵ樹脂と略す。）やポリ塩化ビニル樹脂（以下、ＰＶＣ樹脂と略す。）からなるタイルや注型式の床材が使用されてきた。しかし、ＰＵ樹脂製の床材は、燃焼した場合にシアンガス等の有毒ガスを発生する。また、ＰＶＣ樹脂製タイルは、難燃性を有するものの、ＰＵ樹脂同様、燃焼時に塩素ガス、塩化水素ガス、シアンガス等の有毒ガスを発生する欠点があった。したがって、これらの樹脂組成物から構成された床材は、いずれも火災時に、有毒ガスが発生して、死亡事故に繋がる危険が大きい。このため、防災上、これらと代替可能な床材の開発が求められていた。

特許文献１は、このような問題点を解決するため、自己消化性を有し、かつ燃焼時にハロゲン系有毒ガスを発生しない変性エポキシ樹脂を主成分とする難燃性床材組成物を提案している。しかし、この難燃性床材組成物は、耐摩耗性が低いため、実用上、ウレタン樹脂製塗料を床材表面に塗布して、耐摩耗性を確保していることが多い。

しかしながら、ウレタン樹脂製塗料を塗布することにより、微量ではあるものの、シアンガスが発生することとなり、有毒ガスが全く発生しない安全な難燃性床材は、未だ確立されていない。
特開平４−１２０１２１号公報

本発明の目的は、燃焼時に有毒ガスを発生することがない変性エポキシ樹脂を主成分とする床材において、燃焼時に有毒ガスを全く発生しないようにしながら優れた耐摩耗性を備えた難燃性床材を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の難燃性床材は、変性エポキシ樹脂１００重量部に対し、リン系難燃剤を８〜２５重量部、水酸化アルミニウムを７５〜１００重量部、及び硬化剤を２５〜９０重量部配合した樹脂組成物からなる床基材に、アクリル樹脂、珪素化合物、オルガノポリシロキサン樹脂及びシランカップリング剤からなる塗料を塗布した難燃性床材である。

本発明の難燃性床材は、床基材とその表面に塗布された塗料から構成され、その床基材は、変性エポキシ樹脂を主成分として、リン系難燃剤、水酸化アルミニウム及び硬化剤を配合した樹脂組成物からなることから、優れた難燃性を有し、燃焼時に有毒ガスを発生することがない。さらに、床基材の表面に塗布する塗料として、アクリル樹脂、珪素化合物、オルガノポリシロキサン樹脂及びシランカップリング剤からなる組成としたため、燃焼時に全く有毒ガスを発生することがなく、しかも耐摩耗性に優れた特性を有するものである。本発明の難燃性床材は、このような構成からなるものであり、燃焼時に有毒ガスを全く発生することがなく、難燃性及び耐摩耗性に優れた特性を有しており、船舶や建築物の床材として有用である。

本発明の難燃性床材を構成する床基材は、ベース樹脂として変性エポキシ樹脂を使用する。変性エポキシ樹脂を使用することにより、ＰＵ樹脂のようにシアンガスを発生したり、ＰＶＣ樹脂のように塩素ガス、塩化水素ガス、シアンガスを発生したりすることがない。また、本発明で使用する変性エポキシ樹脂は、ＰＵ樹脂やＰＶＣ樹脂に劣らない居住性、耐久性、鋼板に対する密着性及び鋼板へ防錆性付与等の特性を発現するために、弾力性及び／または可撓性を有する必要がある。

このような変性エポキシ樹脂としては、例えば、イソシアネート化合物とポリオールとの反応生成物であるウレタンプレポリマーにより変性したエポキシ樹脂（以下、ウレタン変性エポキシ樹脂という。）、各種ゴムにより変性したエポキシ樹脂（以下、ゴム変性エポキシ樹脂という。）、側鎖を有するアルキルグリシジルエーテルにより変性したエポキシ樹脂（以下、側鎖型変性エポキシ樹脂という。）、アルキルグリシジルエーテルにより変性したエポキシ樹脂（以下、アルキルグリシジルエーテル型エポキシ樹脂という。）、ダイマー酸等のカルボン酸よりなるジグリシジルカルボン酸により変性したエポキシ樹脂（以下、ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂という。）等が好ましく挙げられ、より好ましくはアルキルグリシジルエーテル型エポキシ樹脂を使用するのがよい。

ウレタン変性エポキシ樹脂としては、旭電化工業社製アデカレジンＥＰＵ−１１、アデカレジンＥＰＵ−１５、アデカレジンＥＰＵ−６等が、好ましく挙げられる。

ゴム変性エポキシ樹脂としては、アクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂（例えば、日本触媒社製エポセット）等が、好ましく挙げられる。

側鎖型変性エポキシ樹脂としては、日本チバガイギー社製アラルダイトＸＢ−４１２２、旭電化工業社製アデカレジンＥＰ−４００５等が、好ましく挙げられる。

アルキルグリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、旭電化工業社製アデカグリシロールＥＤ−５０３等が、好ましく挙げられる。

ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂としては、油化シェルエポキシ社製エピコートＥＰ−８７１、ＥＰ−８７２等が、好ましく挙げられる。

これらの変性エポキシ樹脂は、単独で使用することも、２種類以上を併用することもできる。ウレタン変性エポキシ樹脂のように、微量のウレタン成分を含有しているものは、他の樹脂と併用することにより、有毒ガスの発生量を低減することができる。

本発明の床材を構成する床基材は、変性エポキシ樹脂に、難燃剤としてリン系難燃剤を配合する。リン系難燃剤は、例えば、リン酸エステル系難燃剤、ポリリン酸塩系難燃剤、赤リン系難燃剤等が、好ましく挙げられる。リン系難燃剤を配合することにより、変性エポキシ樹脂の燃焼時有毒ガスを発生することがないという特徴を損なうことなく、難燃性を付与することができる。

本発明において、リン系難燃剤の配合量は、変性エポキシ樹脂１００重量部に対し８〜２５重量部、好ましくは１０〜１５重量部である。８重量部未満では樹脂組成物に十分な難燃性を付与することができず、また、２５重量部を超えると難燃性が良好であるが、硬化物の物性（柔軟性、耐水性等）が低下する。

本発明の床材を構成する床基材は、さらに、水酸化アルミニウムが、変性エポキシ樹脂１００重量部に対し７５〜１００重量部、好ましくは８０〜９０重量部、の範囲で配合される。水酸化アルミニウムは結晶水を含有しているため、これが燃焼時に水蒸気になって難燃性を向上する難燃助剤としての機能を果たす。水酸化アルミニウムの配合量が、７５重量部未満では難燃助剤としての効果が不十分であり、１００重量部を超えると得られる樹脂硬化物の物性が低下すると共に床材成形時の注型性が低下する。

本発明の床材を構成する床基材は、さらに、硬化剤が配合される。硬化剤は、例えば、ポリアミドアミン、ゴム変性ポリアミドアミン、ウレタン変性ポリアミドアミン、脂肪族変性ポリアミン等が、好ましく挙げられる。

硬化剤の配合量は、変性エポキシ樹脂１００重量部に対し、２５〜９０重量部、好ましくは４０〜８０重量部、の範囲で配合される。硬化剤の配合量が、２５重量部未満では、樹脂組成物の硬化を完了させるのに要する時間が長くなり過ぎ、また、９０重量部を超えると、樹脂組成物の可使時間が短過ぎたり、床材の可撓性が低下したり、亀裂等が生じ易くなったり、耐久性が低下する不具合が生じる。

さらに、本発明の床材の床基材を構成する樹脂組成物には、通常のエポキシ樹脂組成物に色彩を付与するための顔料等のカラートナー、無機充填剤、希釈剤、老化防止剤、可塑剤等を適宜配合することができる。

本発明の床材を構成する塗料は、エポキシ樹脂組成物からなる床基材の表面に塗布し、床材の耐摩耗性を向上させるものである。本発明で使用する塗料は、アクリル樹脂、珪素化合物、オルガノポリシロキサン樹脂及びシランカップリング剤からなる塗料である。

本発明において、アクリル樹脂は、アクリル酸またはメタクリル酸誘導体を主成分とする共重合体樹脂であり、塗料のベース樹脂として使用できるものであれば特に制限がなく、適宜選択して使用することができる。アクリル樹脂は、塗膜硬度、耐擦り傷性、耐侯性及び仕上がり性の観点から、重量平均分子量が、好ましくは２,０００〜５０,０００、より好ましくは５，０００〜２０，０００の範囲内である。

アクリル樹脂の水酸基価は、貯蔵安定性の観点から、好ましくは５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、特に０であるものがより好ましい。アクリル樹脂のガラス転移温度は、塗膜硬度及び仕上がり性の観点から、好ましくは−４０℃〜１００℃、より好ましくは−２０℃〜６０℃の範囲内である。

アクリル樹脂のヨウ素価は硬化性及び仕上がり性の観点から、好ましくは５〜２００、より好ましくは１０〜１００の範囲内が適している。ヨウ素価とはアクリル樹脂にヨウ素を作用させた時に吸収されるアクリル樹脂固形分１００ｇ当りのヨウ素のｇ数で不飽和基の濃度を表わしたものである。

本発明において、オルガノポリシロキサン樹脂は、メチル基、アルコキシ基、フェニル基、水酸基、アミノ基等を有するポリシロキサン樹脂であることが好ましい。

本発明において、オルガノポリシロキサン樹脂の配合量は、アクリル樹脂１００重量部に対して、好ましくは５０〜１００重量部、より好ましくは６０〜９０重量部である。オルガノポリシロキサン樹脂の配合量が、上記範囲から外れると難燃性及び耐磨耗性等の優れた特徴が低下する傾向があり、好ましくない。

本発明に使用するシランカップリング剤は、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、エポキシ基、クロル基及びアルキル基を含有するシランカップリング剤を用いることが可能であり、ビニルシラン、メルカプトシラン、エポキシシラン、アミノシランを、好ましく挙げることができる。

シランカップリング剤は、密着性付与の効果を得るために、これらのシランカップリング剤を単独あるいは組み合わせて使用することができる。シランカップリング剤は、エポキシシラン、アミノシランが好ましく、アミノシランが特に好ましい。

エポキシシランの具体例としては、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等がある。

アミノシランの具体例としては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシランがある。

本発明において、シランカップリング剤の配合量としては、好ましくは０．５〜１０重量部、より好ましくは２〜８重量部である。

本発明において、珪素化合物は、上述のオルガノポリシロキサン樹脂及びシランカップリング剤を除く、塗料に使用されるケイ素化合物である。このような珪素化合物としては、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、シリコーンＲＴＶゴムが好ましく挙げられ、変性シリコーンオイルがより好ましい。

変性シリコーンオイルは、反応性シリコーンオイルとして、アミノ変性、エポキシ変性、カルビノール変性、メタクリル変性、メルカプト変性等の変性シリコーンオイルが好ましく挙げられ、非反応性シリコーンオイルは、メチルスチリル変性、アルキル変性、高級脂肪酸エステル変性等の変性シリコーンオイルが好ましく挙げられる。

また、変性シリコーンオイルの構造は、ポリシロキサンの側鎖に有機基をもつもの、ポリシロキサンの片末端に有機基をもつもの、ポリシロキサンの両末端に有機基をもつもの、ポリシロキサンの側鎖と両末端の両方に有機基をもつものが好ましい。

本発明において、珪素化合物の配合量は、アクリル樹脂１００重量部に対して、好ましくは４５〜７５重量部、より好ましくは５０〜７０重量部である。珪素化合物の配合量が、上記範囲から外れると難燃性及び耐磨耗性等の優れた特徴が低下する傾向があり、好ましくない。

本発明の難燃性床材に使用する塗料は、上記の構成からなり、難燃性及び耐摩耗性に優れ、燃焼時に有毒ガスを発生することがない特性を有するものである。

また、上記の塗料を塗布することにより、床の滑り抵抗は、乾燥状態では滑りにくくなり、濡れた状態では若干滑りやすくなる場合があるが、実用上、問題となるレベルではない。なお、塗装の後、表面粗度を調整することにより、床の滑り抵抗を改善することが可能である。

本発明の難燃性床材は、床基材となるエポキシ樹脂組成物を、調製して、船舶、建築物における基盤床面に、注型して成形することが可能である。基盤となる床面は、鉄板、コンクリート等により構成されていることが好ましく、特に鉄板であることがより好ましい。

本発明の難燃性床材の床基材は、基盤床面に注型して成形できることから、タイル貼り等により敷き詰められた床材のような境界面がなく、隙間から水分が浸透して、床基盤である鉄板等を錆びさせる虞がない。また、水抜き勾配などを有する床面に対しても、精度よく均一な厚みで床材を成形することができる。

本発明において、床基材の厚みは、好ましくは２〜１０ｍｍ、より好ましくは４〜６ｍｍである。床基材の厚みが、上記未満であると不陸吸収が不足する場合があり、上記範囲を超えるとコスト高となり、好ましくない。

本発明の難燃性床材の床基材は、可使時間が１〜２時間であり作業性に優れる。また、注型成形後、室温で約２４時間、自然乾燥することにより乾燥し硬化させることができる。

本発明の難燃性床材は、床基材を成形して硬化後、床基材の表面に、前述の塗料を塗布するものである。塗料の塗布方法は、特に制限がなく、好ましくは、エアレススプレー塗布、刷毛塗り等の方法により塗布することができ、特にエアレススプレー塗布により塗布することが、より好ましい。

本発明において、床基材に塗布する塗料の厚みは、好ましくは１０〜１００μｍ、より好ましくは２０〜４０μｍである。塗料の厚みが、上記未満であると耐摩耗性の改善効果が少なくなる傾向があり、上記範囲を超えると柔軟性に多少欠ける傾向があり、好ましくない。

本発明の難燃性床材は、床基材が、変性エポキシ樹脂、リン系難燃剤、水酸化アルミニウム及び硬化剤からなることから、優れた難燃性を有し、燃焼時に有毒ガスを発生することがない。また、床基材表面に塗布する塗料は、アクリル樹脂、珪素化合物、オルガノポリシロキサン樹脂及びシランカップリング剤からなることから、燃焼時に有毒ガスを発生することがなく、しかも耐摩耗性に優れた特性を有するものである。

したがって、本発明の難燃性床材は、ＡＳＴＭ−Ｅ−６６２−１９７９（フレームなし、１５分加熱）により評価すると燃焼時において、塩化水素ガス、塩素ガス、シアンガス等の有毒ガスを発生量が、好ましくは０ｇ／ｍ^３である。さらに、自己消化性を有する難燃性であり、耐摩耗性にも優れた特性を有している。このため、本発明の難燃性床材は、船舶や建築物の床材として有用である。

以下、実施例により本発明の難燃性床材について、具体的に説明する。実施例、比較例に共通する項目は、次のとおりである。

〔評価用床基材の作製〕
床基材を構成するエポキシ樹脂組成物として、ウレタン変性エポキシ樹脂（旭電化工業社製アデカレジンＥＰＵ−１１）を８４重量％、側鎖型変性エポキシ樹脂（日本チバガイギー社製アラルダイトＸＢ−４１２２）を１６重量％、これら変性エポキシ樹脂１００重量部に対して、ポリリン酸塩系難燃剤（住友化学工業社製スミセーフＰ）を２３重量部、水酸化アルミニウム（昭和電工社製ハイジライトＨ−４２）を９１重量部、硬化剤に脂肪族変性ポリアミン（旭電化工業社製アデカハードナーＥＨ−２２０）を３４重量部、配合し調整した。

得られたエポキシ樹脂組成物を、テフロン（登録商標）コートした型枠及び面板の上に、厚さ６ｍｍに注型成形して、室温にて２４時間自然乾燥して硬化させ、さらに温度９０℃で４８時間、アフターキュアーした。その後に型枠及び面板を剥がして本発明のタイル状の床基材を得た。

〔燃焼性試験〕
ＪＩＳ−Ｚ２３９１に準拠し、５０ｗ試験炎による水平及び垂直燃焼試験により、評価を行った。

〔燃焼ガスの試験〕
ＡＳＴＭ−Ｅ−６６２−１９７９に準拠し、フレームなし１５分加熱の条件により、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、塩素ガス（Ｃｌ_２）、シアン化水素ガス（ＨＣＮ）の発生量［ｇ／ｍ^３］を、測定した。

〔硬度試験〕
ＪＩＳ−Ｋ６３０１に準拠し、ショアー硬度Ａを測定した。

〔耐摩耗性試験〕
ＪＩＳ−Ｋ７２０４に準拠し、荷重１ｋｇ、摩耗回数１０００回の条件において、摩耗輪による磨耗試験を行った。

〔耐衝撃性試験〕
ＪＩＳ−Ｋ６９０２に準拠し、難燃性床材における、割れ、ひび及びへこみの発生状況を、目視評価した。

〔耐熱性試験〕
温度１００℃で８時間加熱の後、表面状態、膨れ、変色の様子を目視観察した。

〔耐溶剤性試験〕
ＪＩＳ−Ｋ６９０２に準拠し、難燃性床材における、ＭＥＫ及びトルエンに対する６時間経過後の表面状態を観察し、割れ、ひびの発生の発生状況を、目視評価した。

〔滑り抵抗の試験〕
ＡＳＴＭ−Ｅ−３０３−７４「英国式振り子滑り抵抗試験機を用いる表面摩擦特性の測定方法」に準拠し、ＷＡＸなしの条件において、ＤＲＹ及びＷＥＴ状態の難燃性床材の滑り抵抗を評価した。

実施例１
アクリル樹脂１００重量部、オルガノポリシロキサン樹脂を７０重量部、珪素化合物を６０重量部、及びシランカップリング剤を５重量部の配合比からなる塗料を調製した。得られた塗料を、本発明の床基材に対して、エアレススプレー塗布し、温度６０℃で２０分間、乾燥硬化させ、難燃性床材を得た。

得られた難燃性床材の重量は、８．４ｋｇ／ｍ^２であり、塗料の厚みは、１０μｍであった。

得られた難燃性床材の評価結果を、表１に示す。なお、耐熱性試験の結果は、異常が認められず、耐衝撃性試験の結果は、割れ、ひび及びへこみの発生が認められず、耐溶剤性試験の結果は、ＭＥＫ及びトルエンともに表面状態に異常はなく、膨れ及び変色も認められなかった。

比較例１
塗料として、ウレタン系塗料を使用して、本発明の床基材に対して、塗布した以外は、実施例１と同一にして、難燃性床材の評価を行った。

得られた難燃性床材の重量は、８．４ｋｇ／ｍ^２であり、塗料の厚みは、２００μｍであった。

比較例２
床基材として、厚み２ｍｍのＰＶＣ樹脂製タイルと厚み３ｍｍの不陸調整用ラテックスコンポジション（接着剤含む）を使用した。

得られた難燃性床材の重量は、１０．４ｋｇ／ｍ^２であった。

本発明の難燃性床材（実施例１）は、自己消化性の難燃性を維持しながら、燃焼時に全く有毒ガスを発生することがなく、しかも耐摩耗性も従来例（比較例１）とほぼ同等の特性を有することが認められた。

Claims

変性エポキシ樹脂１００重量部に対し、リン系難燃剤を８〜２５重量部、水酸化アルミニウムを７５〜１００重量部、及び硬化剤を２５〜９０重量部配合した樹脂組成物からなる床基材に、アクリル樹脂、珪素化合物、オルガノポリシロキサン樹脂及びシランカップリング剤からなる塗料を塗布した難燃性床材。
前記塗料が、アクリル樹脂１００重量部に対し、オルガノポリシロキサン樹脂５５〜８５重量部、珪素化合物を４５〜７５重量部、及びシランカップリング剤０．５〜１０重量部からなる請求項１に記載の難燃性床材。