JP7250595B2 - 不燃性の無機繊維織物積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
建築内装用に炭素繊維等の無機繊維織物の積層体を用いる場合は、建築基準法の不燃性の認定が必要となる。
トンを利用して、未反応のホルムアルデヒド量を制限する方法が取られているが、この方法では不燃性は付与できない。
これらフェノール類は、単独で使用しても構わないし、複数個を組み合わせる事もできる。
例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン(メタホルムアルデヒド)などを単独もしくは2種以上混合して使用することができる。
溶解性、取り扱い易さ等を考慮すると、より好適な材料は水に溶解させた37%-ホルムアルデヒドである。添加量としてはフェノール類100重量部に対し37%-ホルムアルデヒドとして60~200重量部、より好適には100~160重量部である。
これら触媒は、単独で使用しても構わないし、複数個を組み合わせる事もできる。
より好適な材料は水酸化ナトリウムで、48%、25%等、水に溶解させた水酸化ナトリウムを使用することが望ましい。添加量としてはフェノール類100重量部に対し48%、25%でも0.1~20重量部、より好適には2~10重量部である。
このとき、反応温度は50℃~130℃、より好適には60℃~120℃である。
50℃未満であると反応の進行が遅く、かつ未反応の(A)が残存するため好ましくなく、また130℃を超える温度では高分子量成分の生成が促進されるため好ましくない。
反応時間は特に制限はなく、アルデヒド類および触媒の量、反応温度により調整すればよい。
分子量の調整は、反応温度と反応時間の制御で行うことが出来る。
フェノール樹脂が水中に存在するので溶剤の溶解性が上がっており、水溶性を示すならば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、酢酸エチル等のエステル系溶剤でも構わない。
溶剤の添加量としては、濃縮物100重量部に対し、46~84重量部、より好適には50~80重量部である。
この様な硬化剤はアイカ工業社より、パラトルエンスルホン酸系の商品名:ショウノールFRH-50として販売されている。添加量としては、添加後の保存安定性、硬化スピードによって決定されるものであるが、おおよその添加量は、濃縮物100重量部に対し、10~30重量部、より好適には15~25重量部である。
濃縮物に、溶剤と硬化剤を添加し均一な組成物とした後、一旦保管する。
商品名:EGW210TH-153(210g/m2)平織り、カーボンクロスとしては、東レ社製、商品名:トレカCO6343(198g/m2)平織りを挙げることができる。
無機繊維織物とホウ酸を10mm厚みにする為には、ガラスクロスの場合40枚、カーボンクロスの場合は、42枚であり、無機繊維織物積層体、全体の40~80重量%となる。
ホウ酸は市販のホウ酸を使用することができる。市販品としては、SEARLES VALLEY MINERALS社製、製品名:THREE ELEPHANT BORIC ACIDを使用することができる。
無機繊維織物の上に、ホウ酸を均一に散布する工程は、100メッシュの篩等を用いることができる。散布量は、無機繊維織物積層体、全体の1~45重量%となる。
上型を載せ圧締後、前記組成物を上型の注入口から注ぎ入れ、全体に浸透させる。この浸透物を60~70℃のオーブンに入れ、5~8時間で硬化させ、その後室温まで温度を下げ脱型し、不燃性積層体を得ることができる。注入量は、水と溶剤が揮発した硬化後のフェノール樹脂量が、全体の1~45重量%となる様に、注入すると良い。
表1に示す合成1、合成2の割合で、フェノール、37%-ホルムアルデヒド、48%-水酸化ナトリウム、25%-水酸化ナトリウムをフラスコに仕込み、表2に示す条件で反応させた。尚、表2の反応時間に達した後、40℃以下に冷却し、35%の塩酸で中和し、pHを7として反応を停止させた。その後、合成1、合成2共に、フェノール樹脂分が70%と成る様に濃縮した。合成1の濃縮物を濃縮物A、合成2の濃縮物を濃縮物Bとした。粘度、不揮発分、pHを表3に示す。
表4、表5に示す割合で、濃縮物A、濃縮物B、アセトン、メタノール、FRH-50を秤取り、均一に成るまで撹拌し、組成物1~9を得た。
RTMの下型に、ガラスクロスであるEGW210TH-153を一枚載せた。100メッシュの篩の上に、ホウ酸を24g載せて、篩ってホウ酸が均一な厚みに成る様に散布した。その上にEGW210TH-153を一枚載せて、再度ホウ酸を散布した。この作業を繰り返し、最終的に10mm厚に成るようにした。EGW210TH-153が40枚なので、ガラスクロスが40層、ホウ酸が39層と成る。
上型を載せてネジにて圧締し、上型の注入口から、組成物1を注入した。注入終了後直ちに、70℃のオーブンに投入し、7時間保管した。オーブンから取り出し室温に戻した後、型から外し不燃性積層体を得た。尚、RTM型サイズは500mm×500mm×10mmである。
実施例1と同様の方法で、表6~8に示した比率で、不燃性積層体を得た。
前記の方法で得られた。不燃性積層体を、120℃にて3時間加熱養生し、試験片とした。この試験片を100mm×100mm×10mmに切り出し、評価を行った。
ISO5660-1:2002に準拠して試験を行った。材料をコーンヒーターで加熱することにより発生したガスをスパーク点火器で点火・燃焼させ、その燃焼ガスの酸素濃度を測定することによって、発熱量および発熱速度を測定する方法である。不燃試験、準不燃試験、難燃試験のうちの不燃試験なので、加熱時間は20分間であり、加熱後外観、総発熱量、最高発熱速度を測定している。判定基準は、外観については、貫通する亀裂、穴等について観察しており、変形なしが合格で、変形有りは不合格である。総発熱量については、8mJ/cm2以下が合格、8mJ/cm2超過は不合格である。最高発熱速度については、200kW/m2以下は合格、200kW/m2超過は不合格である。結果を表6、表7、表8に示す。
尚、比較例2は硬化脱型後層間剥離していたので、不燃性評価は行っていない。
水溶性の希釈溶剤を添加しなかった比較例3、比較例4よりも、希釈溶剤を添加した比較例1、比較例2の方が、総発熱量が小さく、水溶性の希釈溶剤添加によりフェノール樹脂が積層体全体にいきわたっている事が示唆され、その希釈溶剤添加にも最適量があることが証明された。
Claims (1)
- フェノール樹脂を合成し、樹脂率50~90%まで水分を揮発させ濃縮物を得る工程1 と、
濃縮物100重量部に対し、水溶性の希釈溶剤を46~84重量部および硬化剤を10~ 30重量部を仕込み均一にした組成物を得る工程2と、
下型の上部に合計で40~80重量%の無機繊維織物基材と、合計で1~45重量%のホ ウ酸を交互に規定厚みまで積層し、上型を載せ圧締した後所定の注入口から工程2で得られた組成物を注入し、積層物に含浸させる工程3と、
この組成物含浸積層圧締物を加熱し、水と溶剤が揮発した硬化後のフェノール樹脂量が1 ~45重量%と成るようにした不燃性積層体を得る製造方法。
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