CN116670093A - 树脂混合不燃性硅酸钙成型体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种树脂混合不燃性硅酸钙成型体以及由所述树脂混合不燃性硅酸钙成型体形成的人造木材，所述树脂混合不燃性硅酸钙成型体含有原料配合物和凝聚剂，所述原料配合物含有硬硅钙石系硅酸钙、胶乳、无机质纤维状粒子以及玻璃纤维，该原料配合物相对于原料配合物总量含有硬硅钙石系硅酸钙65～90质量％、胶乳1质量％以上且小于5质量％、无机质纤维状粒子8～20质量％以及玻璃纤维1～10质量％，所述树脂混合不燃性硅酸钙成型体相对于该原料配合物100质量份按0.5～3质量份含有凝聚剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种树脂混合不燃性硅酸钙成型体。
背景技术
硅酸钙成型体用于内饰用底材、人造木材、木工材料、住宅设备机器、碳纤维制品成型模框用基材等各种领域。
例如，由用作模框材料的硅酸钙成型体构成的人造木材以往用作如下材质：补足用作模框材料的木材的缺点即耐热性、尺寸稳定性、均质的切削加工性不足的材质。
例如，在专利文献1中公开了一种所述硅酸钙成型物，其是对包含硅酸钙水合物100重量份、含羧基的苯乙烯－丁二烯共聚物胶乳5～30重量份(以固体成分计)、阳离子型高分子凝聚剂以及水的水性浆料进行成型、干燥而成的(第一项)，还公开了所述水性浆料包含玻璃纤维等增强纤维。
在专利文献2中公开了一种模型材料，其特征在于，由硬硅钙石系硅酸钙水合物60～94重量份、苯乙烯－丁二烯共聚物5～30重量份、玻璃纤维1～10重量份的组成形成硬硅钙石系硅酸钙成型体(权利要求1)。
在专利文献3中公开了一种硅酸钙成型体，其是对硅酸钙水合物浆料组合物进行成型、干燥而成的，所述硅酸钙水合物浆料组合物包含：相对于硅酸钙水合物70～99重量份和硅灰石1～30重量份的配合物100重量份，增强纤维1～30重量份、胶乳1～40重量份、膨胀材料1～15重量份以及水(权利要求1)，还具体公开了可以将玻璃纤维用作增强纤维。此外，在专利文献3的第0019段也记载了如下主旨：“作为膨胀材料，可以使用与水反应而生成钙矾石的物质，且在ACI的分类中选自由K型、M型以及S型构成的组中的至少一种以上膨胀剂、硫铝酸钙系熟料单独或与石膏的混合物或者铝酸盐系熟料与石膏的混合物、高炉炉渣粉或包含氢氧化铝的物质、石膏、消石灰或生石灰的混合物、高铝水泥与石膏的混合物等。
在专利文献4中公开了一种CFRP成型用的成型模基材，其含有无机填料，所述无机填料包含(A)作为粘合剂的硅酸钙水合物、(B)玻璃纤维以及(C)滑动材料，构成作为粘合剂的硅酸钙水合物的石灰质原料与硅酸质原料的CaO/SiO2摩尔比在0.7～1.2的范围内，石灰质原料和硅酸质原料的合计含量相对于全部固体成分为40～89质量％，玻璃纤维的含量相对于全部固体成分为1～10质量％，无机填料的含量相对于全部固体成分为10～59质量％，滑动材料的含量相对于全部固体成分为0.1～20质量％，体积密度为0.6～1.1(权利要求1)，还公开了可以将滑石用作所述滑动剂。
专利文献5公开了一种硅酸钙成型体，其是对硅酸钙水合物浆料进行成型/干燥而得到的，所述硅酸钙水合物浆料将包含石灰质原料和硅酸质原料的混合物与水混合，通过水热反应而生成，所述硅酸钙成型体中分散有微囊，所述微囊内含具有选自芳香作用、除臭作用、抗菌作用以及防虫作用中的至少一种作用的功能性物质(权利要求1)，公开了可以将玻璃纤维等无机纤维、苯乙烯丁二烯共聚物等高分子粘合剂用作增强材料。
引用文献6公开了一种硅酸钙/聚合物复合板的制造方法，其特征在于，对沉降体积为10ml/g以上的硅酸钙水合物100重量份、苯乙烯/丁二烯胶乳3～15重量份、浆料固体成分的1～5重量％的滤水度为350ml以下的纤维素纤维、所述苯乙烯/丁二烯胶乳重量的1～20重量％的阳离子型的胶乳固定剂以及水进行调配，得到固体成分浓度0.5～4重量％的浆料，将该浆料注入至抄造池时，进一步按浆料的固体成分的20～10000ppm的范围的量滴加阴离子型高分子凝聚剂来抄造(权利要求1)。
专利文献7公开了一种硅酸钙成型体，其是对包含硅酸钙100重量份、增强纤维2～8重量份、胶乳3～9重量份以及纤维性分散材料1～6重量份的浆料进行成型而成的(权利要求1)，增强纤维为玻璃纤维，将纸浆用作纤维性分散材料。
而且，本申请人在日本特愿2019－182649号中申请了一种树脂混合硅酸钙成型体，其特征在于，含有硬硅钙石系硅酸钙50～80质量％、胶乳5～20质量％、滑石1～4质量％、无机质纤维状粒子10～20质量％以及玻璃纤维1～10质量％而形成，以外比例(outerpercentage)计含有凝聚剂0.5～3质量％(权利要求1)；根据所述树脂混合硅酸钙成型体，其中，无机质纤维状粒子为选自由硅灰石、硫酸镁、石膏以及碳酸钙构成的组中的一种或两种以上的针状粒子(权利要求2)；根据所述树脂混合硅酸钙成型体，其中，硬硅钙石系硅酸钙的平均粒径在20～70μm的范围内(权利要求3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭60－246251号公报
专利文献2：日本特开平5－246752号公报
专利文献3：日本特开平8－12409号公报
专利文献4：日本特开2017－132670号公报
专利文献5：日本特开平10－251052号公报
专利文献6：日本特开平1－224253号公报
专利文献7：日本特开平6－234559号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在此，专利文献1中公开的硅酸钙成型物虽然与密度相同程度的无机系硅酸钙成型体相比强度提高，但在成型性、切削加工性以及耐缺棱掉角性方面存在问题。
此外，专利文献2中公开的模型材料欲通过配合玻璃纤维来应对成型物的大型化，但在切削加工性和耐缺棱掉角性方面存在问题。
而且，专利文献3中公开的硅酸钙成型体虽然通过配合硅灰石而切削加工性和耐缺棱掉角性提高，但成型性不充分，此外，由于如今对于精密加工的要求精度的提高，要求进一步的改善。
此外，专利文献4中公开的CFRP成型用的成型模基材的切削加工性和耐缺棱掉角性提高，但其目的在于在与本发明的树脂混合硅酸钙成型体相比高温区域中反复使用，因此需要利用高压釜进行的湿热养护工序，此外，为了得到所需的强度，需要增大密度，结果存在与树脂混合硅酸钙成型体相比变重的问题。
引用文献5公开了即使实施切割、切削等加工，也不损害具有芳香等作用的功能性物质的效果的硅酸钙成型体，但其成型性不充分。
专利文献6公开了以改善生产性、强度、加工性为目的的硅酸钙/聚合物复合板的制造方法，但该方法为利用抄造法的制造方法，将可燃性的纸浆用作其原料。
专利文献7公开了具有耐水性、耐火性以及充分的弯曲强度的硅酸钙成型体，但并用可燃性的纤维性分散材料和胶乳。
在此，日本特愿2019－182649号的问题在于，提供一种树脂混合硅酸钙成型体，其能得到高的比强度，加热收缩率小，切削面精度、加工性优异，为了解决该问题，在日本特愿2019－182649号的树脂混合硅酸钙成型体中配合有5～20质量％的胶乳。然而，胶乳为5～20质量％的树脂混合硅酸钙成型体在作为建筑材料，特别是作为人造木材用于内饰用木工材料的情况下，在作为其要求性能的不燃性方面产生问题。
因此，本发明的目的在于，提供一种树脂混合不燃性硅酸钙成型体，其能得到高的比强度，取得了成型性、切削面精度、加工性与不燃性的平衡。
用于解决问题的方案
本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体的特征在于，含有原料配合物和凝聚剂，所述原料配合物含有硬硅钙石系硅酸钙、胶乳、无机质纤维状粒子以及玻璃纤维，所述原料配合物相对于原料配合物总量含有硬硅钙石系硅酸钙65～90质量％、胶乳1质量％以上且小于5质量％、无机质纤维状粒子8～20质量％以及玻璃纤维1～10质量％，所述树脂混合不燃性硅酸钙成型体相对于所述原料配合物100质量份含有凝聚剂0.5～3质量份。
需要说明的是，“原料配合物总量”是指“原料配合物(固体成分)总量”。
就本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体而言，优选的是，无机质纤维状粒子为选自由硅灰石、硫酸镁、石膏以及碳酸钙构成的组中的一种或两种以上的针状粒子，更优选的是，无机质纤维状粒子为硅灰石。
就本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体而言，优选的是，硬硅钙石系硅酸钙的平均粒径在20～70μm的范围内。
就本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体而言，也可以是，相对于所述原料配合物总量进一步包含1～4质量％的滑石。
此外，提供一种人造木材，其由本发明的上述的任意项的树脂混合不燃性硅酸钙成型体形成。
发明效果
根据本发明，起到能得到如下树脂混合不燃性硅酸钙成型体的效果，该树脂混合不燃性硅酸钙成型体能得到高的比强度，取得了成型性、切削面精度、加工性与不燃性的平衡。
具体实施方式
本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体的特征在于，按一定比例包含硬硅钙石系硅酸钙、胶乳、无机质纤维状粒子以及玻璃纤维、凝聚剂以及任意包含的滑石。
在本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体中，硬硅钙石系硅酸钙的含量相对于原料配合物总量在65～90质量％的范围内，优选在70～85质量％的范围内，更优选在72～85质量％的范围内，进一步优选在74～85质量％的范围内，更进一步优选在74～82质量％的范围内，最优选在74～80质量％的范围内。在此，若硬硅钙石系硅酸钙的含量小于65质量％，则有时加工性降低，因此不优选。此外，若硬硅钙石系硅酸钙的含量超过90质量％，则没有配合其他成分的余地，此外无法得到充分的密度和弯曲强度，因此不优选。
此外，只要能起到本发明的效果，硬硅钙石系硅酸钙的平均粒径就没有特别限定，优选的是，平均粒径在20～70μm的范围内，更优选在40～65μm的范围内，进一步优选在40～60μm的范围内。在此，若硬硅钙石系硅酸钙的平均粒径小于20μm，则有时制造树脂混合不燃性硅酸钙成型体时的成型性恶化，制作成型体变得困难。此外，若硬硅钙石系硅酸钙的平均粒径超过70μm，则有时所得到的树脂混合不燃性硅酸钙成型体的切削面精度、加工性劣化。需要说明的是，本说明书中记载的硬硅钙石系硅酸钙的平均粒径是使用株式会社岛津制作所制激光衍射式粒度分布测定装置SALD－2200，对硬硅钙石系硅酸钙粒子进行基于激光衍射/散射法的粒度分布测定而得到的。
接着，在本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体中，胶乳的含量相对于原料配合物总量在1质量％以上且小于5质量％的范围内，优选在2.0～4.8质量％的范围内，更优选在2.5～4.8质量％的范围内。在此，若胶乳的含量小于1质量％，则无法对树脂混合不燃性硅酸钙成型体赋予强度体现效果，因此不优选。此外，若胶乳的含量为5质量％以上，则不燃性恶化，因此不优选。需要说明的是，作为胶乳，例如优选主链具有不饱和碳键的胶乳，可以使用丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、苯乙烯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶等，优选使用苯乙烯/丁二烯橡胶。
接着，在本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体中，无机质纤维状粒子的含量相对于原料配合物总量在8～20质量％的范围内，优选在8～18质量％的范围内，更优选在9～16质量％的范围内，最优选在10～15质量％的范围内。在此，若无机质纤维状粒子的含量小于8质量％，则树脂混合不燃性硅酸钙成型体的成型性大幅降低，因此不优选。此外，若无机质纤维状粒子的含量超过20质量％，则所得到的树脂混合不燃性硅酸钙成型体的切削面精度、加工性降低，因此不优选。需要说明的是，作为无机质纤维状粒子，例如可以使用硅灰石、硫酸镁、石膏、碳酸钙等的针状粒子，优选使用硅灰石。
此外，在本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体中，玻璃纤维的含量相对于原料配合物总量在1～10质量％的范围内，优选在2～8质量％的范围内，更优选在3～6质量％的范围内。在此，若玻璃纤维的含量小于1质量％，则无法得到充分的材料强度，因此不优选。此外，若玻璃纤维的含量超过10质量％，则所得到的树脂混合硅酸钙成型体的切削面精度、加工性降低，因此不优选。
此外，本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体任选地相对于原料配合物总量在1～4质量％的范围内，优选在1～3质量％的范围内包含滑石。通过在所述的含量的范围内添加滑石，切削面精度改善。需要说明的是，滑石有时会对成型性造成不良影响，特别是若滑石的含量超过4质量％，则有时成型性大幅降低。
本发明的原料配合物按上述的含量包含硬硅钙石系硅酸钙、胶乳、无机质纤维状粒子以及玻璃纤维作为必须成分，还可以在上述含量的范围内进一步包含滑石。
此外，本发明的原料配合物也可以在不损害本发明的效果的范围内包含硅酸钙成型体通常可以含有的成分。
另一方面，本发明的原料配合物优选不包含胶乳以外的可燃性原料(例如专利文献6中记载的纸浆、专利文献7中记载的纤维性分散材料等)。此外，优选不包含专利文献3中记载的膨胀剂。
因此，本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体优选含有由硬硅钙石系硅酸钙、胶乳、无机质纤维状粒子以及玻璃纤维按上述规定的含量构成的原料配合物。同样地，本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体优选使用由硬硅钙石系硅酸钙、胶乳、无机质纤维状粒子、玻璃纤维以及滑石按上述规定的含量构成的原料配合物。
就是说，本发明的原料配合物优选以硬硅钙石系硅酸钙、胶乳、无机质纤维状粒子以及玻璃纤维的合计相对于原料配合物总量成为100质量％的方式来调整各自的含量。
同样地，本发明的原料配合物优选以硬硅钙石系硅酸钙、胶乳、无机质纤维状粒子、玻璃纤维以及滑石的合计相对于原料配合物总量成为100质量％的方式来调整各自的含量。
接着，本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体相对于包含上述硬硅钙石系硅酸钙、胶乳、无机质纤维状粒子以及玻璃纤维、进一步任意地包含滑石的原料配合物100质量份含有0.5～3质量份的凝聚剂，优选含有0.8～2.5质量％的凝聚剂。在此，若凝聚剂的含量相对于原料配合物100质量份小于0.5质量份，则其效果无法发挥，因此不优选。此外，即使凝聚剂的含量相对于原料配合物100质量份超过3质量份，也不存在与之相称的效果，因此不优选。需要说明的是，凝聚剂优选为阳离子型，可以使用以具有能与所使用的胶乳的官能团相互作用的季铵基的脂肪族胺为主要成分的阳离子型高分子凝聚剂，例如：聚二烯丙基胺系、聚丙烯酰胺系、聚甲基丙烯酰胺系、聚丙烯酸酯系等。作为可以使用的凝聚剂，可列举出：HYMO株式会社制Himoloc(注册商标)系列、ORGANO公司制ORFLOCK(注册商标)系列、MTAquaPolymer株式会社制ARONFLOC(注册商标)E系列、三洋化成工业株式会社制SANFLOC(注册商标)系列等。
需要说明的是，为了抑制制造时的起泡，本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体中有时使用消泡剂。只要不损害本发明的效果，消泡剂的含量就没有特别限定，相对于原料配合物100质量份优选为0.01～3质量份，更优选为0.05～1质量份。通过在上述的范围内配合消泡剂，能维持本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体的强度等物性，并且抑制制造时的起泡。作为可以使用的消泡剂，可列举出：San Nopco株式会社制SN DEFOAMER系列、日华化学株式会社制FOAMLEX(注册商标)系列、栗田工业株式会社制KURILESS(注册商标)系列等。
为了得到能实现高的比强度，取得了成型性、切削面精度、加工性与不燃性的平衡的树脂混合不燃性硅酸钙成型体，本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体优选有如下组成：由相对于原料配合物总量为65～90质量％的硬硅钙石系硅酸钙、1质量％以上且小于5质量％的胶乳、8～20质量的无机质纤维状粒子以及1～10质量％的玻璃纤维构成的原料配合物；相对于所述原料配合物100质量份为0.5～3质量份的凝聚剂；以及相对于原料配合物100质量份为0.01～3质量份的消泡剂。
出于同样的理由，本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体优选有如下组成：由相对于原料配合物总量为65～85质量％的硬硅钙石系硅酸钙、1质量％以上且小于5质量％的胶乳、8～20质量的无机质纤维状粒子、1～10质量％的玻璃纤维以及1质量份～4质量份的滑石构成的原料配合物；相对于所述原料配合物100质量份为0.5～3质量份的凝聚剂；以及相对于原料配合物100质量份为0.01～3质量份的消泡剂。
不过，在该情况下，不排除本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体包含源自原料成分的不可避免的杂质。不可避免的杂质相对于本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体的总量优选为5质量％以下，更优选为3质量％以下，进一步优选为1质量％以下。
需要说明的是，由上述的成分构成的树脂混合不燃性硅酸钙成型体的制造方法没有特别限定，例如，可以通过使用了钢制模具的加压脱水成型来制造。
实施例
按以下的表中记载的配合比例，制备除去凝聚剂以外的原料配合物，以相对于原料配合物的固体成分量成为8～9倍的方式调整水分量，进行混合，接着，相对于原料配合物100质量份(固体成分)按表1中示出的比例添加凝聚剂，进行混合，由此制备出原料浆料。通过使所得到的浆料流入宽度300mm×长度300mm×高度150mm的钢制模具内，以5～10N/mm2的压力进行加压而进行了脱水压力成型后，将所得到的生板在110～140℃下干燥24小时以上，切割为宽度75mm×长度300mm，由此得到了厚度10mm的供试体。
[表1]
表中，作为“胶乳”，使用了玻璃化转变温度40℃以下的含羧基的苯乙烯－丁二烯共聚物胶乳(商品名：JSR株式会社制苯乙烯/丁二烯胶乳0696)；作为“凝聚剂”，使用了阳离子系高分子凝聚剂(商品名：HYMO株式会社制Himoloc Q－700)；作为“消泡剂”，使用了SNDEFOAMER265(San Nopco株式会社制)。
需要说明的是，就凝聚剂和消泡剂而言，记载了相对于原料配合物100质量份的量。
“成型性”为对加压脱水成型感应性地进行评价的指标，将压力机压力为10N/mm2以下且完全没有来自模具的浆料泄漏的状态表示为◎，将确认到少量浆料泄漏的程度表示为○，将压力机压力超过10N/mm2，确认到大量浆料泄漏的情况表示为×。
“密度”为利用依据JIS A 9510的方法测定出的。
“弯曲强度”为利用依据JIS A 9510的方法测定出的。
“比强度”为弯曲强度除以密度的平方得到的值。
“切削面精度”利用切削面的触感进行评价，◎表示切削面平滑且美丽，〇表示切削面虽然存在极少的不光滑但大致平滑，△表示切削面虽然存在些许不光滑，但通过擦拭表层等简单的处理能得到平滑的面，×表示切削面存在不光滑。
“加工性”表示利用通常的NC镂铣机(Numerical Control Router：数控镂铣机)对供试体进行了切削的情况下的加工的容易度，○表示切削时的阻力低，能容易地进行加工，△表示虽然稍微存在阻力但能进行加工，×表示加工时产生缺损等表面崩坏。
“不燃性”依据JIS A 5430(附录JA)，在利用锥形量热仪试验进行的20分钟加热下进行评价，◎表示总发热量为6MJ/m2以下的情况，〇表示总发热量超过6MJ/m2且在8MJ/m2以下的情况，×表示总发热量超过8MJ/m2的情况。
产业上的可利用性
本发明的树脂混合不燃性硅酸钙成型体能作为人造木材用于内饰底材、木工材料等各种领域。
Claims (6)
1.一种树脂混合不燃性硅酸钙成型体，其含有原料配合物和凝聚剂，所述原料配合物含有硬硅钙石系硅酸钙、胶乳、无机质纤维状粒子以及玻璃纤维，该原料配合物相对于原料配合物总量含有硬硅钙石系硅酸钙65～90质量％、胶乳1质量％以上且小于5质量％、无机质纤维状粒子8～20质量％以及玻璃纤维1～10质量％，所述树脂混合不燃性硅酸钙成型体相对于该原料配合物100质量份按0.5～3质量份含有凝聚剂。
2.根据权利要求1所述的树脂混合不燃性硅酸钙成型体，其中，
无机质纤维状粒子为选自由硅灰石、硫酸镁、石膏以及碳酸钙构成的组中的一种或两种以上的针状粒子。
3.根据权利要求1或2所述的树脂混合不燃性硅酸钙成型体，其中，
所述无机质纤维状粒子为硅灰石。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的树脂混合不燃性硅酸钙成型体，其中，
硬硅钙石系硅酸钙的平均粒径在20～70μm的范围内。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的树脂混合不燃性硅酸钙成型体，其中，
所述原料配合物相对于原料配合物总量进一步含有1～4质量％的滑石。
6.一种人造木材，其由如权利要求1～5中任一项所述的树脂混合不燃性硅酸钙成型体形成。
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