JPS6274937A - 難燃被覆発泡体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱可塑性樹脂発泡体表面に、ゲイ酸アルカリ
系物質の塗膜を形成して得られる、難燃性の熱可塑性樹
脂発泡体、及びその製造方法に関する。

近年、熱可塑性樹脂発泡体は、その成形性、加工性、断
熱性、等の特性を生かして、様、々な分野に利用されつ
つある。特に、個建住宅、或いは集合住宅の断熱材、酋
音材として、或いは、商店、レストラン、デパート等の
室内広告宣伝板、案内板としても広く使われつつある。

しかしながら、その原料自体の持つ可燃性という性質の
為に、その使用が制限されるものであった。

従来、この様な可燃性を改良する為に、リン系物質、或
いはハロゲン系物質等、所謂、難燃剤を単独又は、他の
難燃助剤等と混合して、基材樹脂に添加する方法が一般
に行われている。しかしこの場合、この種の物質は安全
衛生上、取扱いが、国運で且つ、樹脂の発泡方法の違い
によって、添加処決が異なり、煩ｊｆｔであり、場合に
よっては、装置の腐食を来す恐れもあった。又、押出機
等によって、押し出し混合する場合には、加熱溶融混練
の為、分解し、少量の添加量では、難燃効果が小さく、
これを添加量の増加で補なおうとすると、原料自体の劣
化、発砲成形性の悪化、等の現象が著しくなる欠点があ
り、低温押し出し等を行なう為、装置自体も高価なもの
となり、なかなか満足するものが得られなかった。

本発明は、この様な現状に鑑みて、なされたもので、無
機系物質を発泡体表面に塗布し、安全衛生上も取扱いが
容易で、且つ、高性能な難燃効果を有する発泡体及び、
その製造方法を提供するものである。

即ち、密度ｌＯ〜３００ｋｇ／ｍ’の熱可塑性樹脂発泡
。

体の少なくとも一表面に、ケイ酸アルカリ系物質を、乾
燥後の該ケイ酸アルカリ系物質の固形分として、該発泡
体の単位面積当たり３０ｇ／ｍ２以上を均一に固着させ
て成る難燃被覆発泡体；並びに密度１０〜３００ｋｇ／
ｍ’の熱可塑性樹脂発泡体の少なくとも一表面にケイ酸
アルカリ系物質の有機溶剤溶液、或いは、水溶液又はこ
の混合溶液を均一に、乾燥後の該ケイ酸アルカリ系物質
の固形分として、該発泡体の単位面積当たり、３０ｇ／
ｍ”以上となる様に塗布し、該溶剤、或いは、水の沸点
より低い温度で、且つ、湿度、５０％以下の条件で乾燥
させる事を特徴とする難燃被覆発泡体の製造方法に関す
る。

以下、本発明の内容を更に詳しく説明する。

本発明の重要な要件の１つは、使用する熱可塑性樹脂発
泡体の密度が、１０ｋｇ／ｍ３〜３００ｋｇ／ｍ’の範
囲にある必要がある。その理由は、１０ｋｇ／ｍ３未満
の密度を有する発泡体では、発泡体の使用される環境温
度によって、気体の膨張、収縮によって発泡体自身が、
寸法変化を起こし、表面に塗膜しである。ケイ酸アルカ
リ系物質の膜に影響し、乾燥工程中或いは、乾燥後に、
膜にクラックを生じ、膜を破壊してしまうのである。こ
の現象は当然使用する樹脂の種類によって多少の差はあ
るが、一般に硬質発泡体の代表とされるポリスチレン発
泡体の場合でも、図１に示す如く、１０ｋｇ／ｍ３より
低い密度では、膨張収縮の温度依存性、即ち、線膨張係
数が、急激に増加している。ポリエチレンフオームにつ
いても同様の傾向が見られる。また一方、塗膜厚みを厚
くして、膜破壊の防止を行なうことが考えられるが、こ
れはコストアップにつながり決して有利な方法ではない
。更に、多量に塗膜した場合でも、表１に示す如く、発
泡体密度が１０ｋｇ／ｍ’より低い密度では、表面にク
ランクを生じてしまう、試験方法は、本発明方法に従っ
て、作成したサンプルを一１０℃、＋３０°Ｃの条件で
各１０分間保持し、これを２回繰り返して、室温で、表
面クランクの数を調査したものである。

この結果から見ると、上記線膨張係数の傾向と全く同様
に発砲体密度が１０ｋＨ／ｍ３より低い場合は、塗膜を
厚くしても、温度変化に伴なう。表面クランクを防ぐ事
が非常に困難な事を示している。低密度の場合塗膜厚み
を厚くすると、クラックの数が減少している様に思われ
るが、塗布量２５０ｇ／ｍ”（片面）という量は、発泡
体自体の重量に比較し、莫大な量であり、実際、発泡体
の意味がなくなってしまう量である。

一方、高密度の限界は、３００ｋｇ／ｍ３を越えると、
発泡体の加工性が悪くなる。即ち切削、切断、打ち抜き
等の加工を行なう装置に莫大な資本を必要とするばかり
でなく、安全性の面からも非常に困難なものとなる。更
に、発砲体を断熱材として使用する場合は、最も重要な
断熱特性である。発泡体の熱伝導率が、急激に悪くなる
ものである。この事は図２に示す。これは、ポリスチレ
ン発泡体を例にとると発泡体の密度が３００ｋｇ／ｍ”
を越える場合、小さいセル形状で、発泡体を作る事が困
難となり、セルが大きく成ると伴に、セルの数も少なく
なり、所謂、発泡体中の空気層が減少し、断熱性能を保
ち得なくなるものと思われる。

次に、ケイ酸アルカリ系物質は、該発泡体の少なくとも
一表面に塗膜されている事が必要である。

塗膜表面の数については、その発泡体の使用目的及び、
必要難燃性能とコストを比較して決定されれば良いので
ある。

また、塗布量としては、乾燥後のケイ酸アルカリ系物質
の固形分として、該発泡体の単位面積当たり、３０ｇ／
ｍ”以上塗布する必要がある。３０ｇ／ｍ２より少ない
塗布量の場合は、塗膜自体が、薄くなり、わずかな衝撃
によって、膜の破壊が起こってしまう。また塗布むらを
起こし易く、塗布方法自体が難かしくなる。更に、塗膜
厚みが薄いと・難燃効果が減少してしまう。即ち、図３
に示す如く、発泡体の密度差によらず、燃焼時間が急激
に増大してしまう。この事はケイ酸アルカリ系物質の比
重が大きく、３０ｇ／ｍ２より少ないと量的に少ないも
のとなり難燃効果を発揮し得ないものであり、その限度
が３０ｇ７ｍ”であるこ止を意味している。また発泡体
密度が３００ｋｇ／ＩＩｌ：ｌを超えると塗布量が範囲
内であっても難燃性能が悪くなる。これは、樹脂自体の
重量比率が増加し塗布量を莫大なものにしないと良好な
ものが得られず実用的ではない。

次に、本発明で言う熱可塑性樹脂発泡体とは、高・中・
低圧法ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロ
ピレン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、プロピ
レン−ブタジェン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、等の所謂、ポリオレフィン系樹脂発泡体、
或いは、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、スチレ
ン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エ
ステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体
、スチレン−ブタジェン−アクリロニトリル共重合体等
のスチレン系樹脂発泡体、或いは上記重合体の混合物に
よる発泡体である。しかし、上記発泡体のなかでも、特
にスチレン系樹脂発泡体がその硬質性の為塗膜し易く、
乾燥工程等に於いて、破壊等を生ぜず、好ましい。更に
スチレン系樹脂発泡体のなかでも、その表面にスキン層
を有するものが少量の塗膜量で、均一な膜を形成し、且
つ良好な難燃性能を有し特に好ましい。

また、本発明で言う、ケイ酸アルカリ系物質とは、一般
に言う水ガラスであって、この変性物質も含む、即ち、
主成分はｓｉｏ、であって、アルカリは一般にＮａｔＯ
であるが、に２０をも含む、変性物質とは、他の物質と
の結合によって得られるもので、例えば脂肪酸との三次
元結合を有しており、−Ｃ００Ｉ？基を有しているもの
で、更にＲについては、被塗膜物質に合わせて、いろい
ろな基に交喚出来得るものである。結合力が増し特に、
末端基を変性したものは、被塗膜物質と組み合せれば結
合力が増しより大きな効果をもたらす。

また、その溶剤については、水が最も一般的であるが、
−Ｃ使用の有機溶剤、或いは、これらの混合溶剤であっ
ても良い、特に好ましくは、アルコール系物質が、その
低沸点性から来る乾燥工程の簡便さ、被塗膜物質との“
なじみ”性から見て良い、アルコールのなかでも、特に
メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルア
ルコール或いはこれらの２種以上の混合物を主成分とす
る溶剤が好ましい。更に必要に応じて溶液中に高分子物
質、高分子の水性エマルジョン、水酸化アルミを混入さ
せても良く、高耐熱性を得る為或いは、塗布乾燥後、使
用時の装飾性のアンプの為、雲母、タルク等の無機フィ
ラー、顔料、染料と混合しても良い。

尚、該ケイ酸アルカリ系物質の溶液中濃度は、その溶剤
の溶解度との関係により粘度が影響するが、−鍛に固形
分濃度として５〜ｓｏ”％が好ましく、更に塗布のし易
すさ、乾燥時間の短縮、塗布の均一性の面からｌＯ〜４
０″Ｌ％が特に好ましい。

次に、製造方法について説明する。本発明に使用する発
泡体の製法は、押出発泡、或いは型内発泡でも良いが、
押出発泡法による場合は、本発明の塗膜を連続工程にて
行なう事が出来、より好ましいものである。

本発明の最も重要な要件は、ケイ酸アルカリ系物質の有
機溶剤溶液或いは、水溶液又はこの混合液を、塗布後、
乾燥する際の条件、即ち該溶剤或いは水の沸点より低い
温度で、且つ、湿度５０％以下の条件で行なうことであ
る。

まず、溶剤或いは水の沸点より低い温度の必要性は、沸
点以上にすると、膜形成時に、膜中に小さな気泡を抱き
込み、白化現象を行こし、外観上も悪く、性能上も該気
泡の部分より、破壊を起こしてしまい、好ましくない。

この現象の原因は、沸点以上では、溶液中に溶けている
無機物質が、沸石の役目を成して、溶剤が沸胱して起こ
るものと思われる。

この乾燥温度は、使用する樹脂の軟化温度でも規定すべ
きものであるが、本発明に於いては、使用可能な樹脂範
囲が広く、現にスチレン系樹脂でも、７０℃〜１３０℃
、或いは１５０℃前後のものにもを効であり、且つ、そ
の塗膜厚みによっては、使用樹脂の軟化温度以上でも、
有効なのであり、使用樹脂の軟化温度からの規定は困難
である。しかし、ケイ酸アルカリ系物質の溶剤の沸点以
上では先に述べた様に、明らかに、良好なものが得られ
ず、明確に限定出来得る温度である。

次に、湿度５０％以下の条件で乾燥させる必要性は、理
由は明確ではないが、湿度５０％を超える条件で乾燥す
ると、乾燥時間が長くなり、塗膜厚みのむらを生じる。

特にアルコール系溶剤を使用する場合は、吸水によって
、上記の様な現象を生しるものと思われる。このことを
図４ポリスチレン発泡体の例によって説明すると、溶剤
にメチルアルコールを使用した場合、５０℃で湿度２０
〜８０％の範囲で乾燥すると、塗布量１００ｇ／ｍ２に
限定した場合、湿度５０％迄は２５分以内で乾燥出来る
が、５０％を超える状態では、急激に、時間を要した。

同様に溶剤を水とした場合も、図の如く、同様な結果を
得たものである。

次に塗布方法であるが、これは限定するものではない、
ハケ塗り、ドフ゛ン貞け、スフ゛レー塗り、或いは機械
的にコーティング装置を設けても良い。

乾燥方法も、ホントエアートンネル、或いは、エアーオ
ーブン、乾燥室等一般的な方法で良く、特に限定するも
のではない。

更に、耐熱性の向上、装飾性向上、塗布時の被塗布物質
との“なじみ”性向上等の目的で、塗布時に、該ケイ酸
アルカリ系物質の溶液中に高分子物質、高分子の水性エ
マルジョン、水酸化アルミ等、雲母、タルク、クレー等
の無機フィラー、顔料、染料等と混合しても良い。

実施例１ 密度１００ｋｇ／ｍ’のポリスチレン押出発泡体（３０
０’ｍｍＸ３００　Ｌｎ＋ｍＸ　５”　ｍｍ）を固形分
比率で３０′Ｌ％のケイ酸アルカリの変性物質（脂肪酸
との三次元構造体）のメチルアルコール、エチルアルコ
ール混合溶液（混合比５０１５０：ｗｔ比）中に浸漬し
、温度５０℃、湿度４０％にコントロールされた恒温、
恒温構内に３０分間保持し、取り出し、浸漬前の発泡体
重量と比較し、１００ｇ／ｍ２の固形分を固着させた、
該サンプルを、ＪＩＳ、Ａ−９５１１（７）燃焼試験法
に準拠しくサンプルサイズの厚みは、使用サンプル厚み
とする）試験し、判定に従って、即ち、火源除去後、３
秒以内に消炎し、かっ自消限界指示線まで延焼しないこ
とで判定を行なった結果、燃焼時間は０秒、即ち、火源
を除去と同時に消炎し、良好な結果を得た。

比較例 実施例１に準じて、発泡体の樹脂、密度、サンプルサイ
ズ、ゲイ酸アルカリ系物質の固形分比率、溶剤の種類、
を別表への如く変え、更に、乾燥条件の温度、湿度も、
別表への通りとして、実施例１同様に難燃性能を試験し
た、その結果を同じ別表８に示したが、本発明のものは
良好な結果を示したが本発明の範囲外のものは満足する
ものは得られなかった。

以下余白 別表　Ａ １　　ポリスチレン　　１００　　　　３００’Ｘ、３
００’Ｘ実　　　２　　　　　　　　　　　　　　３０
　　　　　３００ｘ３００　　ｘ２５３　　　　　　　
　　　１０、１ 施 例　　　５　　　　　　　　　　　　　　３００　　　
　　３００Ｘ３００　　Ｘ５６　　ポリエチレン　　１
２　　　　３００ｘ３００　ｘ２５７　　　　　　〃　
　　　　　　　４０　　　　　　　　　〃８　　ポリス
チレン　　　９．４　　　３００ｘ３００　ｘ２５比 １０　　　　　　　＝　　　　　　　　　３０　　　　
　　　　　〜較　　　１１〃３０〃 １２　　　　　　　　　　　　　　３００　　　　　３
００Ｘ３００　　Ｘ５例 １３　　　　　　　　　　　　　　　〃　　　　　　　
　　　　〃１４〃７ １５　　　　　　　　　　　　　３１０　　　　　　　
　　〃Ｅ　ｔＯ）１ ２５　　　　　　ｏ２ｏ　　　　　　　６０　　　　５
０　　　　５０２０　　　　　１−ＰｒＯｌｌ　　　　
　３０　　　　４０　　　　３０６０　　　　　　　〃
　　　　　　８０　　　　５０　　　１５０３０　　　
　　ＭｅＯ１１／　　　　　　５０　　　　５０　　　
１２０ｔ０１１ ３０　　　　　　　〃　　　　　　５０４０２８３０　
　　　　　　〃　　　　　　８０　　　４０　　　　１
００〃　　　　　　　〃　　　　　　５０　　５５　　
　１００６０　　　　１−ＰｒＯＨ６０４０２８〃　　
　　　　　〃　　　５５　　　　ｌＯＯ〃　　　　　　
　　　　　　　　８５　　　４０　　　　１００〃　　
　　　　　　　　　　　　６０　　　４０　　　　１０
０別表　Ｂ ｌ　　　　　○　　　　　０ ８　　　　　×　　　　　０ ９　　　　　△　　　　　０ １０×× １２×　　　　　　○ １４×× １み精度　　難燃性　　総合判定 ○　　　　　○　　　　○ ○　　　　　○　　　　○ ○　　　　　○　　　　○ ○　　　　　○　　　　０ ０　　　　　×　　　　× ××× ×　　　　　○　　　　× ×　　　　　０　　　　× ××× ×　　　　　○　　　　× ×　　　　　○　　　　Ｘ ○　　　　　×　　　　× 判定基準 表面状態■−−−〜−−表面１００ｃｍ２当りのクラッ
クの劾○　クラックなし、△　クラック１ 〜５個、×　５個以上、 表面状態■−・・−小さな気泡による白化現象○　目に
見えず外観上問題なし ×　目に見えて外観上製品とならな い 厚み精度−−−−１００ｃｍ２（１０ｃｍ　Ｘ１０ｃｍ
の正方形に切り厚みはサンプルのまま）、周囲各 辺５点以上の厚みを測定し、各辺の 平均厚みによる ○　各辺の平均厚みの差が±１０％以 内 ×　各辺の平均厚みの差が±１０％を 超えるもの 離燃性　ＪＩＳ　Ａ−９５１１燃焼テストによるＯ　判
定上合格なもの ×　判定上不合格なもの 表　　１ （ｎ＝１０） 注１）塗布量は発泡体片面のみ 注２）発泡体サンプルサイズ、１００″Ｘ１００Ｌｘ５
’（ｍｍ） ○　・−クラックなし　くポリスチレンフォム）△　−
クランク１〜５個 ×　・−・クランク６個以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、密度１０〜３００ｋｇ／ｍ＾３の熱可塑性樹脂発泡
   体の少なくとも一表面に、ケイ酸アルカリ系物質を、乾
   燥後の該ケイ酸アルカリ系物質の固形分として、該発泡
   体の単位面積当たり３０ｇ／ｍ＾２以上を均一に固着さ
   せて成る難燃被覆発泡体。 ２、密度１０〜３００ｋｇ／ｍ＾３の熱可塑性樹脂発泡
   体の少なくとも一表面に、ケイ酸アルカリ系物質の有機
   溶剤溶液、或いは、水溶液又はこの混合溶液を均一に、
   乾燥後の該ケイ酸アルカリ系物質の固形分として、該発
   泡体の単位面積当たり、３０ｇ／ｍ＾２以上となる様に
   塗布し、該溶剤、或いは、水の沸点より低い温度で、且
   つ、湿度、５０％以下の条件で乾燥させる事を特徴とす
   る難燃被覆発泡体の製造方法。