JP7431606B2 - 難燃材料充填建材の製造方法 - Google Patents
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Description
[1]一部に開口部を有する凹部となるように金属材料を曲げ加工する曲げ加工工程と、前記開口部から難燃材料を導入し、前記難燃材料で前記凹部を充填する充填工程と、前記難燃材料で充填された前記凹部の前記開口部を閉塞する閉塞工程とを含む、難燃材料充填建材の製造方法。
[2]前記金属材料の厚みは、10mm以下である、[1]に記載の難燃材料充填建材の製造方法。
[3]前記凹部を充填する前記難燃材料は、ウレタンフォームである、[1]又は[2]に記載の難燃材料充填建材の製造方法。
[4]前記ウレタンフォームは、フィラーを含有する、[3]に記載の難燃材料充填建材の製造方法。
[5]前記ウレタンフォームは、前記凹部の内表面に接着している、[3]又は[4]に記載の難燃材料充填建材の製造方法。
[6]前記閉塞工程後の前記難燃材料の密度は、20~200kg/m3の範囲である、[1]~[5]のいずれかに記載の難燃材料充填建材の製造方法。
[7]前記難燃材料は、不燃材料である、[1]~[6]のいずれかに記載の難燃材料充填建材の製造方法。
曲げ加工工程は、図1(a)に示すように、金属材料10に対して折り曲げ加工を施し、一部に開口部11を有する凹部12を形成する工程である。具体的には、曲げ加工機によって、板状の金属材料10を長手方向に沿って折り曲げることで、長手方向に沿って連続して開口する開口部11を有する凹部12が形成された長尺体を成形する。ここで、開口部11は、凹部12への難燃材料20の導入口としての役割を担い、縁部11a,11bによって構成される部位である。
曲げ加工工程で使用する曲げ加工機としては、金属材料10を曲げ加工可能な機器であれば特に限定されず、例えば、ロール成形機、ベンダー機及び圧延機等を使用することができる。
充填工程は、図1(b)に示すように、曲げ加工工程で成形した金属材料10の開口部11から難燃材料20を導入し、難燃材料20で凹部12を充填する工程である。
難燃材料20は、建築基準法及び建築基準法施行令において定められる難燃材料相当の性能を示す材料(以下、「難燃材料」という。)のことを意味するが、準不燃材料相当の性能を示す材料(以下、「準不燃材料」という。)であることが好ましく、不燃材料相当の性能を示す材料(以下、「不燃材料」という。)であることがより好ましい。難燃材料相当の性能とは、ISO-5660の試験方法に準拠して、放射熱強度50kW/m2にて加熱したときに、5分経過時の総発熱量が8MJ/m2以下となるものをいう。また、準不燃材料相当の性能とは、同様にして10分経過時の総発熱量が8MJ/m2以下となるものをいう。また、不燃材料相当の性能とは、同様にして20分経過時の総発熱量が8MJ/m2以下となるものをいう。
難燃材料20として湿式材料を用いる場合は、開口部11から導入する際には液状であり、導入した後に硬化する等により凹部12を充填して閉塞させるものが好ましい。湿式材料としては、例えば、ウレタンフォーム、セメント、モルタル及びパテ等が挙げられ、比重が軽く建材全体の軽量化が図れることからウレタンフォームが好ましい。
湿式材料としてのウレタンフォームについてより詳細に説明する。本実施形態で使用するウレタンフォームは、ウレタン樹脂組成物を硬化させ、発泡させることで形成されるものである。ウレタンフォームに含まれるウレタン樹脂は、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを混合させ反応させることで得られる反応生成物である。ウレタン樹脂組成物は、凹部12に容易に注入でき、かつ凹部12において隙間なく充填できるように、各種成分を混合して作製した直後においては液状である。
凹部12を充填して閉塞させるウレタンフォームの施工方法としては、液状のウレタン樹脂組成物を吐出する吐出装置を用いた吐出充填が好適である。なお、吐出装置としては、例えばウレタン樹脂組成物が2液硬化型である場合には、1液と2液とを混合する混合部と、混合されて得られたウレタン樹脂組成物を吐出する吐出口とを備えるものを使用する。このような吐出装置としては、高圧式発泡機、低圧式発泡機、その他混合・吐出システム、スプレーガン及びコーキングガンなどと呼ばれるものを使用すればよい。
ウレタンフォームは、フィラーを含有するウレタン樹脂組成物により形成されることが好ましく、フィラーを含有することでフィラーの有する特性をウレタンフォームに付与することができる。例えば、難燃性を有するフィラーを含有させることで、ウレタンフォームは、難燃性を向上させることができる。
ウレタンフォームに使用するポリイソシアネート化合物としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート等が挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジメチルジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(ポリメリックMDI)等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、メチレンジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
ポリイソシアネート化合物は1種単独で使用してもよいし、2種以上を使用することができる。
ポリイソシアネート化合物は、使い易いこと、入手し易いこと等の理由から、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックMDIなどが好ましい。
ポリオール化合物としては、例えば、ポリカーボネートポリオール、芳香族ポリオール、脂環族ポリオール、脂肪族ポリオール、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオール、ポリエーテルポリオール等が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ノナンジオールなどの水酸基含有化合物と、ジエチレンカーボネート、ジプロピレンカーボネートなどとの脱アルコール反応により得られるポリオール等が挙げられる。
ここで多塩基酸としては、具体的には、例えば、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸等が挙げられる。また多価アルコールとしては、具体的には、例えば、ビスフェノールA、エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,6-ヘキサングリコール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。
またヒドロキシカルボン酸としては、具体的には、例えば、ひまし油、ひまし油とエチレングリコールの反応生成物等が挙げられる。
多価アルコールの変性ポリオールとしては、例えば、原料の多価アルコールにアルキレンオキサイドを反応させて変性したもの等が挙げられる。
変性ポリオールに使用する多価アルコールとしては、例えば、グリセリン及びトリメチロールプロパン等の三価アルコール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、ソルビタン、ジグリセリン、ジペンタエリスリトール等、ショ糖、グルコース、マンノース、フルクトース、メチルグルコシド及びその誘導体等の四~八価のアルコール、フェノール、フロログルシン、クレゾール、ピロガロール、カテコール、ヒドロキノン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、1-ヒドロキシナフタレン、1,3,6,8-テトラヒドロキシナフタレン、アントロール、1,4,5,8-テトラヒドロキシアントラセン、1-ヒドロキシピレン等のフェノールポリブタジエンポリオール、ひまし油ポリオール、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの重合体又は共重合体、及びポリビニルアルコール等の多官能(例えば官能基数2~100)ポリオール、フェノールとホルムアルデヒドとの縮合物(ノボラック)が挙げられる。
AOとしては、炭素数2~6のAO、例えば、エチレンオキサイド(以下、EOと略す)、1,2-プロピレンオキサイド(以下、POと略す)、1,3-プロピレオキサイド、1,2-ブチレンオキサイド、1,4-ブチレンオキサイド等が挙げられる。
これらの中でも性状や反応性の観点から、PO、EOおよび1,2-ブチレンオキサイドが好ましく、POおよびEOがより好ましい。
AOを2種以上使用する場合(例えば、POおよびEO)の付加方法としては、ブロック付加であってもランダム付加であってもよく、これらの併用であってもよい。
ポリエーテルポリオールにおいて使用する活性水素を2個以上有する低分子量活性水素化合物としては、例えば、ビスフェノールA、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、1,6-ヘキサンジオール等のジオール類、グリセリン、トリメチロールプロパン等のトリオール類、エチレンジアミン、ブチレンジアミン等のアミン類等が挙げられる。
ウレタンフォームに含有するフィラーは、ウレタン樹脂組成物において固体分として含まれるものであり、一般的にウレタン樹脂組成物において粒状、粉状として存在する成分である。
ウレタンフォームに含有するフィラーは、固形難燃剤であることが好ましい。本発明では、固形難燃剤を使用することで、ウレタンフォームの難燃性を効果的に高めることができる。また、固形難燃剤は、通常、粉体成分としてポリオール液剤、ウレタン樹脂組成物などに分散した状態にある。なお、固形難燃剤は、常温(23℃)、常圧(1気圧)において、固体となる難燃剤である。
固形難燃剤の具体例としては、赤燐系難燃剤、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤、塩素含有難燃剤、アンチモン含有難燃剤、ホウ素含有難燃剤、金属水酸化物、及び針状フィラーが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
赤燐系難燃剤は、赤燐単体からなるものでもよいが、赤燐に樹脂、金属水酸化物、金属酸化物などを被膜したものでもよいし、赤燐に樹脂、金属水酸化物、金属酸化物などと混合したものでもよい。赤燐を被膜し、または赤燐と混合する樹脂は、特に限定されないがフェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、及びシリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。被膜ないし混合する化合物としては、難燃性の観点から、金属水酸化物が好ましい。金属水酸化物は、後述するものを適宜選択して使用するとよい。
リン酸塩含有難燃剤としては、例えば、各種リン酸と周期律表IA族~IVB族の金属、アンモニア、脂肪族アミン、芳香族アミン、環中に窒素を含む複素環式化合物から選ばれる少なくとも1種の金属または化合物との塩からなるリン酸塩が挙げられる。
リン酸としては、は特に限定されないが、モノリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸等が挙げられる。
周期律表IA族~IVB族の金属として、リチウム、ナトリウム、カルシウム、バリウム、鉄(II)、鉄(III)、アルミニウム等が挙げられる。
脂肪族アミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、ピペラジン等が挙げられる。芳香族アミンとしては、アニリン、o-トリイジン、2,4,6-トリメチルアニリン、アニシジン、3-(トリフルオロメチル)アニリン等が挙げられる。環中に窒素を含む複素環式化合物として、ピリジン、トリアジン、メラミン等が挙げられる。
臭素含有難燃剤としては、分子構造中に臭素を含有し、常温、常圧で固体となる化合物であれば特に限定されないが、例えば、臭素化芳香環含有芳香族化合物等が挙げられる。
臭素化芳香環含有芳香族化合物としては、ヘキサブロモベンゼン、ペンタブロモトルエン、ヘキサブロモビフェニル、デカブロモビフェニル、デカブロモジフェニルエーテル、オクタブロモジフェニルエーテル、ヘキサブロモジフェニルエーテル、ビス(ペンタブロモフェノキシ)エタン、エチレンビス(ペンタブロモフェニル)、エチレンビス(テトラブロモフタルイミド)、テトラブロモビスフェノールA等のモノマー系有機臭素化合物が挙げられる。
また、ヘキサブロモシクロドデカンなどの臭素化芳香環含有芳香族化合物以外の化合物であってもよい。
これら臭素含有難燃剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
塩素含有難燃剤は、難燃性樹脂組成物に通常用いられるものが挙げられ、例えば、ポリ塩化ナフタレン、クロレンド酸、「デクロランプラス」の商品名で販売されるドデカクロロドデカヒドロジメタノジベンゾシクロオクテンなどが挙げられる。
アンチモン含有難燃剤としては、例えば、酸化アンチモン、アンチモン酸塩、ピロアンチモン酸塩等が挙げられる。酸化アンチモンとしては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等が挙げられる。アンチモン酸塩としては、例えば、アンチモン酸ナトリウム、アンチモン酸カリウム等が挙げられる。ピロアンチモン酸塩としては、例えば、ピロアンチモン酸ナトリウム、ピロアンチモン酸カリウム等が挙げられる。
アンチモン含有難燃剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明に使用するアンチモン含有難燃剤は、酸化アンチモンであることが好ましい。
ホウ素含有難燃剤としては、ホウ砂、酸化ホウ素、ホウ酸、ホウ酸塩等が挙げられる。酸化ホウ素としては、例えば、三酸化二ホウ素、三酸化ホウ素、二酸化二ホウ素、三酸化四ホウ素、五酸化四ホウ素等が挙げられる。
ホウ酸塩としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、周期表第4族、第12族、第13族の元素およびアンモニウムのホウ酸塩等が挙げられる。具体的には、ホウ酸リチウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸セシウム等のホウ酸アルカリ金属塩、ホウ酸マグネシウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸バリウム等のホウ酸アルカリ土類金属塩、ホウ酸ジルコニウム、ホウ酸亜鉛、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸アンモニウム等が挙げられる。
ホウ素含有難燃剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明に使用するホウ素含有難燃剤は、ホウ酸塩であることが好ましく、ホウ酸亜鉛がより好ましい。
金属水酸化物としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化ニッケル、水酸化ジルコニウム、水酸化チタン、水酸化亜鉛、水酸化銅、水酸化バナジウム、水酸化スズ、タルク等が挙げられる。これらのなかでは、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、タルクが好ましい。金属水酸化物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
針状フィラーとしては、例えば、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、珪素含有ウィスカー、ウォラストナイト、セピオライト、ゾノライト、エレスタダイト、ベーマイト、ガラス繊維、アスベスト繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、スラグ繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、ステンレス繊維などが挙げられる。これらの中では、ウォラストナイトが好ましい。針状フィラーのアスペクト比(長さ/直径)の範囲は、5~50の範囲であることが好ましく、10~40の範囲であればより好ましい。
ウレタンフォームに含有するフィラーとして、上記した固形難燃剤以外の無機充填材を含有してもよい。無機充填材を含有することでウレタンフォームの機械強度を向上させるなど、ウレタンフォームに種々の機能を付与できる。
無機充填材としては、特に限定されないが、例えば、シリカ、珪藻土、アルミナ、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチモン、フェライト類、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、ドーソナイト、ハイドロタルサイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、石膏繊維、ケイ酸カルシウム等のカリウム塩、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナイト、活性白土、セビオライト、イモゴライト、セリサイト、ガラスビーズ、シリカバルン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、カーボンブラック、グラファイト、炭素バルン、木炭粉末、各種金属粉、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、チタン酸ジルコン酸鉛、アルミニウムボレート、硫化モリブデン、炭化ケイ素、各種磁性粉、フライアッシュ等が挙げられる。
無機充填材は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を使用することができる。また、無機充填材は、上記した固形難燃剤と併用してもよいが、必ずしも併用する必要もない。
本発明では、ウレタンフォーム(すなわち、ウレタン樹脂組成物)におけるフィラーの含有量は、ウレタン樹脂100質量部に対して、4質量部以上であることが好ましく、6質量部以上であることがより好ましく、12質量部以上であることがさらに好ましい。フィラーの含有量をこれら下限値以上とすることで、難燃性、機械強度などのフィラーの種類に応じた各種性能をウレタンフォームに付与しやすくなる。
また、フィラーの含有量は、ウレタン樹脂100質量部に対して、80質量部以下であることが好ましく、60質量部以下であることがより好ましく、40質量部以下であることがさらに好ましい。フィラーの含有量をこれら上限値以上とすることで、ウレタン樹脂組成物の粘度が適切になり、ウレタンフォームで凹部12を充填しやすくなる。
ウレタンフォーム(すなわち、ウレタン樹脂組成物)は、液状難燃剤をさらに含有することが好ましい。液状難燃剤を使用すると、ウレタン樹脂組成物の粘度をそれほど大きくすることなく、ウレタンフォームの難燃性を向上できる。また、液状難燃剤は上記した固形難燃剤と併用することがより好ましい。なお、液状難燃剤は、常温、常圧にて液体となる難燃剤である。液状難燃剤の具体例としては、リン酸エステルが挙げられる。
リン酸エステルとしては、モノリン酸エステル、縮合リン酸エステル等を使用できる。モノリン酸エステルとは、分子中にリン原子を1つ有するリン酸エステルである。モノリン酸エステルとしては、常温、常圧で液体のものであれば限定されないが、例えば、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリ(2-エチルヘキシル)ホスフェートなどのトリアルキルホスフェート、トリス(β-クロロプロピル)ホスフェートなどのハロゲン含有リン酸エステル、トリブトキシエチルホスフェートなどのトリアルコキシホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス(イソプロピルフェニル)ホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、ジフェニル(2-エチルヘキシル)ホスフェートなどの芳香環含有リン酸エステル、モノイソデシルホスフェート、ジイソデシルホスフェートなどの酸性リン酸エステル等が挙げられる。
縮合リン酸エステルの市販品としては、例えば、大八化学工業株式会社製の「CR-733S」、「CR-741」、「CR747」、ADEKA社製の「アデカスタブPFR」、「FP-600」等が挙げられる。
ウレタンフォーム(すなわち、ウレタン樹脂組成物)における液状難燃剤の含有量は、ウレタン樹脂100質量部に対して、1~40質量部であることが好ましく、2~30質量部であることがより好ましく、4~20質量部であることがさらに好ましい。液状難燃剤の配合量をこれら下限値以上とすることで、液状難燃剤を含有させる効果を発揮しやすくなる。また、上限値以下とすることで、液状難燃剤によって、ウレタン樹脂組成物の発泡が阻害さたりすることもない。
本発明のウレタン樹脂組成物は、触媒として、例えば三量化触媒、樹脂化触媒、又はこの両方を含有するとよいが、両方を含有することが好ましい。
三量化触媒は、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基を反応させて三量化させ、イソシアヌレート環の生成を促進する触媒である。三量化触媒を使用することで、ウレタンフォームの難燃性がより一層向上する。
三量化触媒としては、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4-ビス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6-トリス(ジアルキルアミノアルキル)ヘキサヒドロ-S-トリアジン等の窒素含有芳香族化合物、酢酸カリウム、2-エチルヘキサン酸カリウム、オクチル酸カリウム等のカルボン酸アルカリ金属塩、トリメチルアンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、トリフェニルアンモニウム塩等の3級アンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム、テトラフェニルアンモニウム塩、トリエチルモノメチルアンモニウム塩等の4級アンモニウム塩等を使用できる。アンモニウム塩としては、2,2-ジメチルプロパン酸などカルボン酸のアンモニウム塩が挙げられ、より具体的にはカルボン酸4級アンモニウム塩が挙げられる。
これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中では、カルボン酸アルカリ金属塩、カルボン酸4級アンモニウム塩から選択される1種又は2種以上が好ましく、これら両方を使用する態様も好ましい。
イミダゾール化合物としては、イミダゾール環の1位の第2級アミンをアルキル基、アルケニル基などで置換し3級アミンが挙げられる。具体的には、N-メチルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、1-エチル-2-メチルイミダゾール、1-メチル-2-エチルイミダゾール、1,2-ジエチルイミダゾール、及び1-イソブチル-2-メチルイミダゾールなどが挙げられる。また、イミダゾール環中の第2級アミンをシアノエチル基で置換したイミダゾール化合物などでもよい。
また、ピペラジン化合物として、N-メチル-N’N’-ジメチルアミノエチルピペラジン、トリメチルアミノエチルピペラジンなどの3級アミンが挙げられる。
また、樹脂化触媒としては、イミダゾール化合物、ピペラジン化合物以外にも、ペンタメチルジエチレントリアミン、トリエチルアミン、N-メチルモルホリンビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N’,N”,N”-ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N,N’-トリメチルアミノエチル-エタノールアミン、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、ジアザビシクロウンデセン、トリエチレンジアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、トリプロピルアミン等の各種の3級アミンなどが挙げられる。
樹脂化触媒は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ウレタン樹脂組成物に含有される発泡剤は、ウレタン樹脂を発泡させる。発泡剤の具体例としては、例えば、水、有機系物理発泡剤、無機系物理発泡剤等が挙げられる。
有機系物理発泡剤としては、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン等の低沸点の炭化水素、ジメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル化合物、ジクロロエタン、プロピルクロリド、イソプロピルクロリド、ブチルクロリド、イソブチルクロリド、ペンチルクロリド、イソペンチルクロリド等の塩素化脂肪族炭化水素化合物、トリクロルモノフルオロメタン、トリクロルトリフルオロエタン等のフッ素化合物などが挙げられる。
ハイドロフルオロオレフィンとしては、例えば、炭素数が3~6個程度であるフルオロアルケンなどを挙げることができる。ハイドロフルオロオレフィンは塩素原子を有するハイドロクロロフルオロオレフィンであってもよく、したがって、炭素数が3~6個程度であるクロロフルオロアルケンなどであってもよい。
より具体的には、トリフルオロプロペン、HFO-1234などのテトラフルオロプロペン、HFO-1225などのペンタフルオロプロペン、HFO-1233などのクロロトリフルオロプロペン、クロロジフルオロプロペン、クロロトリフルオロプロペン、及びクロロテトラフルオロプロペンなどが挙げられる。更に具体的には、1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ze)、1,1,1,2,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225yez)、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1233zd)、及び1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブタ-2-エン(HFO-1336mzzZ)などが挙げられる。
また、無機系物理発泡剤としては、窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、二酸化炭素ガス等の無機系物理発泡剤等が挙げられる。
これらのなかでは、発泡性、取扱い性などの観点から、水、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロフルオロオレフィンが好ましく、環境負荷が小さく、かつ発泡性も良好である点から、ハイドロフルオロオレフィン、水がより好ましく、ハイドロフルオロオレフィンがさらに好ましい。また、水とハイドロフルオロカーボン、又は水とハイドロフルオロオレフィンを併用することも好ましい。
ウレタン樹脂組成物は、さらに整泡剤を含有することが好ましい。ウレタン樹脂組成物に含有される整泡剤は、ウレタン樹脂組成物の発泡性を向上させるものであって、発泡安定性が高いものが好ましい。発泡安定性が高い整泡剤を用いることによって、独立気泡率の高いウレタン発泡体を得ることができる。整泡剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系整泡剤、オルガノポリシロキサン等のシリコーン系整泡剤等の界面活性剤等が挙げられる。
これらの中では、シリコーン系整泡剤が好ましい。シリコーン系整泡剤としては、例えば、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドの重合体であるポリオキシアルキレングリコールとポリジメチルシロキサンとのグラフト共重合体が挙げられる。また、ポリジメチルシロキサンとポリエーテルのブロック共重合体の化学構造をもつものも使用できる。
ウレタン樹脂組成物に含有される整泡剤の市販品としては、東レ・ダウコーニング社製の「SH-193」、「SZ-1671」及び「SZ-1642」等が挙げられる。
ウレタン樹脂組成物において、ウレタン樹脂に対する整泡剤の配合量は、例えば、ウレタン樹脂100質量部に対して、0.1~5質量部であることが好ましく、0.3~3質量部であることがより好ましく、0.5~2質量部であることがさらに好ましい。
ウレタン樹脂組成物は、通常、常温付近(例えば、10~40℃程度)に放置することで硬化及び発泡をさせるとよいが、必要に応じて、加熱等してもよい。
乾式材料としては、凹部12を充填することができ、難燃性及び耐火性に優れたものであれば特に限定はなく、例えば、ロックウール、グラスウール及びセルロースファイバー等の難燃性繊維材料が挙げられる。
閉塞工程は、図1(c)に示すように、開口部11の縁部11a,11bを凹部12の内方に向かって押圧し、開口部11の縁部11a,11b同士の継目11cを閉塞手段によって閉塞することで、開口部11を閉塞させる工程である。閉塞手段としては、開口部11の縁部11a,11b同士の継目11cを接合できる手段であれば限定はなく、例えば、溶接接合、液相接合及び固相接合等の材料的接合、接着剤等による化学的接合、並びに、ネジ固定、圧入及びカシメ等の機械的接合などが挙げられる。開口部11の縁部11a,11b同士は、防火性の観点から完全に閉塞させることが好ましいが、加工の関係上一部が隙間として残ってもよい。開口部11の縁部11a,11b同士に残存する隙間としては、幅10mm以下が好ましく、5mm以下がより好ましい。
また、閉塞工程としては、開口部11の縁部11a,11b同士の継目11cを閉塞することに限られず、開口部11の縁部に金属材料10の余剰部分10aが残存する場合は、図2に示すように、余剰部分10aを接合することで、開口部11を閉塞させてもよい。余剰部分10aを接合する場合には、余剰部分10aの全体を接合してもよく、部分的に接合してもよい。
閉塞工程の前又は閉塞工程の後の余剰部分10aは、適宜形状を変形させて使用することが可能であり、例えば、折り曲げ加工を施すことによって平坦面を形成し、フラットデッキとしてもよい。なお、平坦面は微細な凹凸が形成されていてもよい。また、余剰部分10aは、図2に示すような立ち上げ面と、立ち上げ面に接続される平坦面を組み合わせた形態にしてもよく、その場合は立ち上げ面同士を接合すればよい。
具体的には、図3に示すように、難燃材料20で充填した凹部12を単独で備えるようにすることで、柱状部材としての難燃材料充填建材1aを得ることができる。柱状部材の難燃材料充填建材1bは、単体で柱材として用いてもよく、窓及び扉等の枠材の一部又は全部を構成する部材として用いてもよい。
また、図4に示すように、金属材料10の余剰部分10aが平坦面を形成するように、難燃材料20で充填した凹部12を連続して備えるようにすることで、板状部材としての難燃材料充填建材1bを得ることができる。板状部材の難燃材料充填建材1bとしては、フラットデッキが挙げられる。
フラットデッキを製造する場合には、搬送ライン上に金属材料10を搬送させながら各種加工を行えばよく、具体的には、帯状の金属材料10を搬送させてロール成型機に連続的に供給して、ロール成形機によって曲げ加工を行い、開口部11を有する凹部12と平坦面とを交互に有するように成形する。その後、金属材料10の搬送ライン上に配置される吐出装置より吐出されるウレタン樹脂組成物等の難燃材料20を、搬送される金属材料10の凹部12に充填する。
吐出装置は、曲げ加工機の中途に配置されて、難燃材料20を凹部12に充填させた後に、曲げ加工機で凹部12の開口部11を閉じて、次いで、開口部11を溶接などにより閉塞させてもよい。また、吐出装置は、曲げ加工機の後段に配置されて、難燃材料20を凹部12に充填させた後に、別のロール成型機や曲げ加工機などにより開口部11を閉じて、次いで、開口部11を溶接などにより閉塞させてもよい。
その後、フラットデッキは、凹部12の長手方向に両端部を必要に応じて、圧潰させて、閉じてもよい。また、フラットデッキは、必要に応じて、予め定められた長さに切断してもよい。
また、本発明の実施形態に係る難燃材料充填建材の製造方法によれば、不燃材料を充填するための充填口を難燃材料充填建材に敢えて設けることなく、内部に不燃材料が充填された難燃材料充填建材を製造することができる。
10 金属材料
11 開口部
12凹部
20 難燃材料
Claims (7)
- 一部に開口部を有する凹部となるように金属材料を曲げ加工する曲げ加工工程と、
前記開口部から難燃材料を導入し、前記難燃材料で前記凹部を充填する充填工程と、
前記難燃材料で充填された前記凹部の前記開口部の縁部を前記凹部の内方に向かって押圧して閉塞する閉塞工程とを含む、難燃材料充填建材の製造方法。 - 前記金属材料の厚みは、10mm以下である、請求項1に記載の難燃材料充填建材の製造方法。
- 前記凹部を充填する前記難燃材料は、ウレタンフォームである、請求項1又は2に記載の難燃材料充填建材の製造方法。
- 前記ウレタンフォームは、フィラーを含有する、請求項3に記載の難燃材料充填建材の製造方法。
- 前記ウレタンフォームは、前記凹部の内表面に接着している、請求項3又は4に記載の難燃材料充填建材の製造方法。
- 前記閉塞工程後の前記難燃材料の密度は、20~200kg/m3の範囲である、請求項1~5のいずれか1項に記載の難燃材料充填建材の製造方法。
- 前記難燃材料は、不燃材料である、請求項1~6のいずれか1項に記載の難燃材料充填建材の製造方法。
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