JP6461657B2 - 無機質系発泡体の製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、この塩化ビニル樹脂は、難燃性ではあるものの不燃性ではない。また、熱に対して比較的弱く、高温の雰囲気下においては体積収縮が大きいという欠点がある。
例えば、炭酸カルシウム、タルクなどの無機物質充填材を基材とし、これに塩化ビニル樹脂、発泡剤、有機溶剤を添加後、ニーダーで混練し、得られた混練物を加圧した金型内で加温、冷却した後、除圧することにより発泡させたものが知られている。この方法によれば、無機物質充填材を高い比率で含有する発泡体を得ることが可能である。
しかし、このような発泡体は、燃焼時の総発熱量、最大発熱速度は小さいものの、高温の雰囲気下で発生する収縮、亀裂が顕著で、建築基準法第2条第9号に示される不燃材料及び準不燃材料としての性能評価試験であるコーンカロリーメーターによる発熱性試験に合格するものではなかった。
[1](a)塩化ビニル樹脂5〜25重量部、(b)水酸化アルミニウム30〜50重量部、(c)水酸化カルシウム20重量部以上、(d)硫酸カルシウムウィスカー6〜15重量部、(e)三酸化二アンチモン0.5〜3重量部、及び(f)その他の無機質充填材0〜15重量部(ただし、(a)〜(f)の総和が100重量部である。)と、熱分解型発泡剤と、芳香族炭化水素系溶剤とを混練し、該混練物を加圧した金型内で加温、冷却した後、除圧することにより発泡させる、無機質系発泡体の製造方法。
本発明の製造方法においては、(a)塩化ビニル樹脂、(b)水酸化アルミニウム、(c)水酸化カルシウム、(d)硫酸カルシウムウィスカー、(e)三酸化二アンチモン、及び(f)その他の無機質充填材と、熱分解型発泡剤と、芳香族炭化水素系溶剤とを混練し、該混練物を加圧した金型内で加温、冷却した後、除圧して発泡させることにより無機質系発泡体が製造される。
水酸化アルミニウムや水酸化カルシウムは、脱水温度が発泡体製造時に脱水が開始するほど低くなく、また発泡体の燃焼が相当進行した後に脱水が開始するほど高くもないので好ましいものである。すなわち、水酸化アルミニウムおよび水酸化カルシウムは、発泡体が200〜400℃に加熱されたときに脱水分解し、そのときの吸熱によって発泡体燃焼時の発熱量を小さくして発泡体の温度上昇を抑制することができる。
尚、該「平均繊維長」は1000倍の電子顕微鏡写真をもとに、50本のウィスカーの繊維長を測定し、その測定値の算術平均値をいう。また、該「平均繊維径」は無機繊維ウィスカー100本の繊維径の算術均値をいう。なお、繊維径とは、繊維横断面形状が円形である場合は、その直径をいい、繊維横断面形状が非円形である場合は、その断面積と同じ面積を有する円の直径を繊維径とみなす。
先ず、ニーダー内で、前記塩化ビニル樹脂、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウムウィスカー、三酸化二アンチモン、及びその他の無機質充填、熱分解型発泡剤と、必要に応じて安定剤などの添加剤を前記した割合で混合し、所要量の芳香族炭化水素系溶剤を数回に分けて添加しながら混練する。この際、塩化ビニル樹脂のゲル化、発泡剤の分解が起こらず、かつ効率の良い混練が進むように、ニーダー内の混練物の温度は、0〜60℃の範囲内にて行うことが好ましい。
これによって、塩化ビニル樹脂は溶剤に溶解し、無機繊維ウィスカー、金属水酸化物、無機質充填材などの各微粒子は周囲を塩化ビニル樹脂で包み込まれる。それと共に、金型内部は高温・高圧状態となっているため、発泡剤の分解ガスはゲル化した塩化ビニル樹脂及び無機繊維ウィスカー、金属水酸化物、無機質充填材などの中に均一に拡散された状態となる。
この時点で、生成物は、目的の見掛け密度の1.43〜1.67倍の発泡体(目的の発泡倍率の60〜70%)となる(一次発泡)。
次いで、生成物を常圧下において、再びオーブンなどの温風循環装置内で90〜120℃に加熱し、目標とする見掛け密度まで膨張させる(二次発泡)。
目標の見掛け密度まで膨張させた後、再び室温まで温度を下げ、形状を安定させるために養生を行なう。
その後、生成物を徐々に加熱し、有機溶剤を揮散させて取り除けば、無機質系発泡体が得られる。
また、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムを用いた本発明に係る製造方法により得られた無機質系発泡体は、該発泡体が200〜400℃に加熱されたときに、金属水酸化物が脱水分解し、そのときの吸熱によって発泡体燃焼時の発熱量を小さくし、発泡体の温度上昇を抑制することが可能となり、更に不燃性に優れたものとなる。
[原料]
(1)塩化ビニル樹脂:
塩化ビニル樹脂(株式会社カネカ製、品名:PSL−31、重合度:1600)
(2)金属水酸化物:
水酸化アルミニウム(350メッシュパス)
水酸化カルシウム (400メッシュパス)
(3)無機繊維ウィスカー:
硫酸カルシウムウィスカー (東新化成株式会社製、平均繊維径:1μm、平均繊維長:50μm)
硫酸マグネシウムウィスカー(宇部マテリアルズ株式会社製、品名:モスハイジ、平均繊維径:0.5μm、平均繊維長:20μm)
(4)三酸化二アンチモン(株式会社鈴裕化学製、品名:AT3)
(5)無機充填材:
珪酸カルシウム(400メッシュパス)
(6)熱分解型発泡剤:
アゾビスイソブチロニトリル(大塚化学株式会社製、品名:AIBN)
(7)芳香族炭化水素系溶剤
トルエン
まず、前記した原料を表1に示した配合量となるように配合し、混練して混練物とした。
混練は、トルエンを除いた全原料をニーダーに投入し、15分間混練した後、トルエンを4回に分けて添加し、トルエン1回分を投入する毎に15分間混練し、合計60分間混練を行った。また、混練時は、混練物温度が50℃になるよう調整した。
次に得られた混練物を120mm×120mm、深さ25mmの金型に隙間なく充填し、上部に蓋をして、加圧プレス機で150kgf/cm2の圧力にて加圧した。その後、金型を150℃まで昇温、20分間保持して混練物中の塩化ビニル樹脂のゲル化、発泡剤の分解を行い、次いで速やかに50℃まで冷却、30分間保持した後に、圧力を開放して板状の無機質系発泡体を得た。
続いて、得られた発泡体を80℃のオーブン中に2時間収容することによって二次発泡させた。その後、20℃の部屋で12時間放置して冷却(養生)した後、再び80℃のオーブン中で24時間放置し、残存するトルエンを揮散させた。その後、20℃の部屋で12時間放置して冷却(養生)してから発泡体の物性について測定を行なった。測定結果を表1に示す。
(d)硫酸カルシウムウィスカーの代わりに、硫酸マグネシウムウィスカーを用いた例である。水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムの配合量を実施例と同じにすると、発泡性が低下し、低見掛け密度の発泡体を得ることができなかった。また、得られた発泡体は、燃焼試験では、見掛け密度が高いため、着火してしまい総発熱量が高くなってしまった。
(d)硫酸カルシウムウィスカーの配合量を少なくした例である。発泡性は向上し、低見掛け密度の発泡体は得られたが、硫酸カルシウムウィスカーの配合量が少なすぎるため、燃焼試験時に収縮が大きく、着火してしまい、総発熱量が高くなってしまった。
*熱伝導率
熱伝導率は、発泡体から縦200mm×横200mm×厚み30mmに試験片を切り出し、該試験片についてJIS A 1412−2(1999年)記載の平板熱流計法(熱流計2枚方式、高温側38℃、低温側8℃、平均温度23℃)に基づいて測定した。
発泡体から縦200mm×横200mm×厚み30mmに試験片を切り出し、その体積と重量を測定して算出した。
発熱性試験をISO 5660 part 1に準拠したコーンカロリーメーター(株式会社 東洋精機製作所コーンカロリーメーターC3)を用いて行い、着火開始から10分後と20分後の各総発熱量及びその間の各最大発熱速度を測定した。
尚、この試験における試験体は、発泡体から99mm×99mm×30mm角のサイズに切り出したものを80℃で3日間オーブン中にて養生し、その後23℃で24時間以上放置したものを使用した。
コーンカロリーメーターにおける不燃の基準は以下のとおりである(括弧内は準不燃基準)。
(1)加熱開始後20分間(10分間)の総発熱量が8MJ/m2以下であること。
(2)加熱開始後20分間(10分間)、最大発熱速度が10秒以上継続して200kW/m2を超えないこと。
(3)加熱開始後20分間(10分間)、防火上有害な裏面までに達する亀裂及び穴がないこと。
前記のコーンカロリーメーターによる発熱性試験に当っては、試験体は、側面と裏面をアルミニウム箔で包んで押さえ枠に入れ、さらに裏面側に無機繊維を充填してから、試験体ホルダーに押し込んだ。前記押さえ枠は、試験片の上面(99mm×99mm面の内の上に向けた側の面(輻射熱暴露面))の端部の一部を枠体により覆った。具体的には、その枠体は、試験体の上面を形成する99mm角の正方形の各辺からそれぞれ2.5mm内側に入った箇所まで覆った。その結果、試験に際しては、試験体の上面は、94mm角の正方形の部分が輻射熱暴露部となった。ここで言う収縮は、前記のコーンカロリーメーターによる発熱性試験後(準不燃の評価については加熱開始10分後、不燃の評価については加熱開始20分後)に、枠体を設置したまま枠体の全周囲の各位置において真上から試験体を観察し、下記の基準により評価した。
○:試験体裏面に位置するアルミニウム箔が認められない。
×:試験体の収縮の結果、枠体と試験体との間に隙間が生じ、その隙間を通して試験体裏面に位置するアルミニウム箔が観測される。
前記のコーンカロリーメーターによる発熱性試験後(準不燃の評価については加熱開始10分後、不燃の評価については加熱開始20分後)の試験体を観察して下記の基準により評価した。
○:試験体の表面から裏面にまで達する亀裂又は穴が認められない。
×:試験体の表面から裏面にまで達する亀裂又は穴が認められる。
着火状況に関し、下記の基準により評価した。
○:発熱性試験中に試験体に着火が観測された。
×:発熱性試験中に試験体に着火が観測されなかった。
なお、不燃の基準には関係ないが、発熱性試験中において、試験体に着火が見られると総発熱量及び最大瞬間発熱速度が大きくなる傾向が見られた。
Claims (1)
- (a)塩化ビニル樹脂5〜25重量部、(b)水酸化アルミニウム30〜50重量部、(c)水酸化カルシウム20重量部以上、(d)硫酸カルシウムウィスカー6〜15重量部、(e)三酸化二アンチモン0.5〜3重量部、及び(f)その他の無機質充填材0〜15重量部(ただし、(a)〜(f)の総和が100重量部である。)と、熱分解型発泡剤と、芳香族炭化水素系溶剤とを混練し、該混練物を加圧した金型内で加温、冷却した後、除圧することにより発泡させることを特徴とする無機質系発泡体の製造方法。
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