JP2004316059A - 組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 難燃性能に優れ、高強度及び低吸収率を有する、組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法を提供する。
【解決手段】 ポリエステル繭綿を長手方向に適正な幅に切断し、前記ポリエステル繭綿に難燃剤液を浸透させ、ローラで圧縮して繭綿の内部まで難燃剤液を浸透させ、吸引力調節可能な穿孔ローラにより前記繭綿の余剰難燃剤液を除去し、前記難燃処理された繭綿を乾燥装置で乾燥させ、前記乾燥した繭綿の繊維間に固着した難燃剤をヒータで発泡させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、産業及び商業用建築物に適用される組立式パネル（サンドイッチパネル）構造体の内部に使用される、ポリエステルを主原料とする難燃心材及びその製造方法に関する。

一般に、組立式パネルは、約０．５ｍｍの鋼板間に吸音性又は断熱性心材を介在し接着して製造されるが、使用される心材は構造的な支持性能が必要であるので、一定水準以上の圧縮強度が要求される。

有機質フォームの場合、圧縮強度の発現には有利であるが、燃焼特性のため、火災発生の際に耐燃性が低いという欠点があるので、次第に利用が低下している。一方、心材としてこれまで主に使用されているポリウレタンフォームや発泡スチロールのような有機質材料は、難燃性に優れているが、製造工程での粉塵発生及び人体への有害性のため、作業者や施工者が忌避しているのが実情である。

最近、建築資材として多く使用されているポリエステル吸音断熱材は、他の有機質材料と異なり、燃焼時に有害ガスが発生せず、ガラス綿又は岩綿のような無機繊維質に比べて施工が容易で、人体にも無害であり、環境変化による形態変化がなくで半永久的であるので、脚光を浴びているが、難燃性不足のため、用途拡大に多くの障害がある。市販の難燃塗料又は耐火塗料を用いてポリエステル繭綿に表面難燃性能を付与した製品もあるが、厚さ２５ｍｍ以下で、１５０ｋｇ／ｍ^３以上の高密度の板材に製造するしかないため、低密度で大きい厚さ（７０ｋｇ／ｍ^３以下、５０ｍｍ以上）を必要とする組立式パネル構造体の心材としては使用できないという問題点があった。

したがって、本発明は、前記のような先行技術の諸般問題点を解決することができる組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材を製造することを目的とする。

前記のような課題を解決するため、本発明者は、低密度で厚さの大きいポリエステル繭面に対して均一な難燃剤処理及び乾燥を行う工程と、圧縮強度及び耐久性を向上させるため難燃心材を発泡させる工程とにより、難燃性能に優れ高強度及び低吸収率を有する組立式パネルの内部心材を製造し得ることを見出して本発明を完成するに至った。

従って、本発明は、ポリエステル難燃心材の製造方法において、ａ）ポリエステル繭綿を長手方向に適正な幅に切断する工程と、ｂ）前記ポリエステル繭綿に難燃剤液を浸透させ、ローラで前記繭綿を圧縮して繭綿の内部まで難燃剤液を浸透させる工程と、ｃ）吸引力調節の可能な穿孔ローラにより前記繭綿の余剰難燃剤液を除去する工程と、ｄ）前記難燃処理された繭綿を乾燥装置で乾燥させる工程と、ｅ）前記乾燥した繭綿の繊維間に固着した難燃剤をヒータで発泡させる工程とを含む、組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法を提供する。

以上のような本発明によれば、難燃性能に優れ、高強度、耐久性及び低吸収率を有する低密度且つ厚さの大きい組立式パネルの内部心材を製造することができ、施工の容易性、人体無害性、難燃性能などの利点と、広く使用されている既存の、スチロールフォームのような有機質材料を用いる組立式パネルの製造設備を、別途の工程なしで使用できる利点とを有する組立式パネルを提供することができる。

また、本発明の組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材は、低密度の製品としても使用可能な水準の圧縮強度と屈曲強度を発現するので、コスト節減の効果があり、発泡特性により断熱性能及び耐候性の向上も期待することができる。

以下、本発明を添付図面に基づいてより詳細に説明する。

本発明に係る組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造においては、まず、図３に示すように、主材料である低密度ポリエステル繭面２を適正な幅に切断した後、切断された繭面を、上下に設けられたノズル式スプレーを有する作業台に供給し、スプレーの上下ノズルから難燃剤液１を噴射して、前記繭綿の内部まで難燃剤液を浸透させることが好ましい。

上記切断の際には、ディスクカッターを用いることが好ましく、切断された繭綿の幅は５０〜１００ｍｍであることが好ましい。このように切断された繭綿は、前記ノズル式スプレーを備えた作業台に供給するに先立ち、９０°捩じられた角パイプを備えた反転装置により、連続して切断された繭綿を９０°反転させて垂直木目状態で供給することもできる。

前記難燃剤液を浸透させる工程では、前述したスプレー方式の他に、浸漬法又はローラ方式を使用することができ、難燃剤液の十分な浸透のために、これらの方法をスプレー後の浸漬のように連続して使用することもできる。

前記難燃剤液は、固形分を含有するソジウムシリケート液１００重量部に対し、第１燐酸ナトリウム、水酸化マグネシウム、燐酸エステル系化合物、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン、モリブデン酸塩、及びすず酸亜鉛からなる難燃添加剤群から選択された１種、又は２種以上の混合物が５〜３０重量部添加され、前記難燃剤液の全体濃度の３０〜７０％が固形分であることが好ましい。前記固形分の濃度が３０％未満である場合は、難燃剤液を繭綿の内部まで浸透させるのは容易であるが、後工程での乾燥負荷が過度になるという難点があり、７０％を超える場合は、後工程での乾燥負荷は減少するが、繭綿の内部まで難燃剤液を浸透させ且つ均一な処理をするのが難しいという欠点がある。

ここで、前記固形分はソジウムシリケート液に含有されている固形分と前記難燃剤群をすべて含むものである。

前記工程において繭綿に難燃剤液を均一に浸透させた後、ローラ３で繭綿を圧縮して繭綿の内部まで難燃剤液が浸透するようにし、繭綿の密度を高めるが、前述の液噴射及びローラ圧縮の工程を２回以上繰り返すことで、難燃剤液をより良好に吸収させることができる。上記のようにローラで繭綿を圧縮すると、後に繰り返される液噴射の際、難燃剤液をより容易に繭面に吸収させることができる。また、最終のローラ圧縮で、繭綿に吸収された余剰難燃剤液の一部を除去することにより、後工程の吸気及び排気による乾燥工程での負荷を減らすことができる。

好ましくは、前記難燃剤液の浸透の際、図４に示すように、繭綿を上下で１組のパイプコンベヤ１０に供給し、前記繭綿に難燃剤液１をスプレー処理するか、又は繭綿を難燃剤液で満たされた浸漬槽に浸漬させて、難燃剤液１を繭綿の内部まで浸透するように十分に吸収させ、後端部でパイプコンベヤ１０が上下に振動して繭面内の気泡と余剰の難燃剤液を一次的に除去し、メッシュベルトで連結された３組の上下ローラ１２での圧縮により、余剰の難燃剤液を二次的に除去する。

本発明によると、前記圧縮工程が終わった繭綿を後工程に供給するが、まず、図５に示す１対以上の穿孔ローラ４の間に繭綿を供給すれば、空気吸入機能があって吸引力の調節が可能な穿孔ローラにより、繭綿の上下部から難燃剤液が吸い出される。前記１対以上の穿孔ローラは、乾燥工程の効率性を向上させるため、２セット以上で構成することが好ましい。最終の穿孔ローラ端においては、難燃心材の厚さ確保のため、吸引除去時の難燃心材の復元力を考慮して、供給される繭綿より大きい寸法で吸引し、製品の初期進入時には円滑な吸引作用のため、製品認識センサと、上部ローラの位置を自動選定するシステムを活用して、上下ローラ間の間隔を後端に行くほど広くすることが好ましい。これは、前端のローラでは吸入性能をよく発揮し、後端のローラでは難燃心材の厚さをよく確保するためである。

前記液除去過程が終わった後、繭綿を乾燥室に供給し、図６に示すマイクロ波発生装置５により２．４７ＧＨｚ帯のマイクロ波を照射して、繭綿の内部から難燃剤液を蒸発、乾燥させる。この乾燥工程においては、難燃剤液が乾燥するときに接着剤の役割をするので、乾燥に先立ち、供給ベルト６から離して繭綿とベルトの接着を防止することが好ましい。また、マイクロ波の周波数帯域においては、水分乾燥のために使用される水分子の振動に最適であると知られている２．４７ＧＨｚ帯の周波数帯域を使用する。マイクロ波の区間を通過して予熱された空気を、送風装置と吸気装置により、繭綿の下部から乾燥中の繭綿内部に吹き込んで、残留する水蒸気を吹き出させ、繭綿の上部では、下部に吹き出された空気と繭綿から蒸発した水蒸気を吸入して外部に流出させることにより、乾燥効率を増大させることができる。前記ベルトがコンベヤの下部に設けられた洗浄部を通過する間、前記ベルトコンベヤに付着した異物が除去される。本発明においては、前記乾燥工程を３回以上繰り返して繭綿を完全に乾燥させることができる。

前記乾燥工程の際、マイクロ波発生装置５のほかに、図７に示す蒸気室１３又は熱風循環室１４を用いることができる。この乾燥器のいずれかを二つ以上連続して配列するか、或いは図７のように、異なる方式の乾燥器を二つ以上連続して配列して使用してもよい。

前記乾燥工程の際、マイクロ波発生装置を使用する場合は、二つ以上設けて乾燥させ、発生した水蒸気は、乾燥工程の末端でマイクロ波区間を通過した予熱空気を送風装置と吸気装置により吹き出すことで、外部に排出することが好ましい。

前記乾燥工程の際、熱風循環室を使用する場合は、二つ以上設けて、上下交互に熱風を循環させ、難燃剤液内の水分を蒸発、乾燥させることがよりよい。

前記乾燥工程を通過した繭綿は、図８に示すように、セラミックヒータ又は熱風循環方式ヒータ７が設けられた発泡用コンベヤベルトを通過しながら発泡される。この際、繭綿の内部（表面から４５ｍｍ）まで加熱されて発泡されることにより、高強度及び低吸収率を有するポリエステル難燃心材ができ上がる。前記発泡の際、固着された難燃剤の発泡のための加熱温度は１００〜２５０℃、加熱時間は３〜２０分であることが好ましい。

本発明において、前記乾燥工程の後、又は前記発泡工程の後、前記繭綿をチップソー又はディスクカッターを用いて連続的にＲＰ及びトリミング加工する工程を付け加えて、本発明で要求する組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材を得ることができる。

本発明では、前記ｂ）〜ｅ）工程のいずれか一工程以上を２回以上繰り返し実施して難燃剤液の浸透、乾燥、発泡作用の効果を向上させることができる。

前述したような本発明の製造方法によると、密度約４０〜７０ｋｇ／ｍ^３のポリエステル繭綿を使用して、ガラス綿と類似した強度を有する難燃剤心材を製造することができる。

また、本発明による組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法により製造された低密度の製品でも、使用可能な水準の圧縮強度及び屈曲強度を有する難燃心材を製造することできる。

以上説明したような本発明の特徴、及びそのほかの利点は、後述の実施例から一層明らかになるが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
主材料である低密度のポリエステル繭綿を、上下に設けられたノズル式スプレーを備える作業台に供給し、ソジウムシリケートを７０％以上含有し、第１燐酸ナトリウム、水酸化マグネシウム、燐酸エステル系化合物、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン、モリブデン酸塩、すず酸亜鉛などの難燃添加剤をさらに混合したもので、その濃度が５０％である難燃剤液をスプレーの上下ノズルで噴射し、前記繭綿に難燃剤液を浸透させた後、ローラで前記繭綿を上下に圧縮して、繭綿の内部まで難燃剤液が浸透するようにし、繭綿の密度を高める。前記難燃剤液の噴射及びローラでの圧縮は２回実施した。

その後、傾斜吸入口を有し、吸気力調節の可能な４対の穿孔ローラ間に繭綿を供給して、繭綿の上下部から難燃剤液を吸い出す。最終の穿孔ローラ端では、供給される繭綿より大きい寸法で吸引し、製品認識センサと上部ローラの自動位置選定システムを活用する。前記半乾燥した繭綿を乾燥室に供給し、２．４７ＧＨｚのマイクロ波を照射して、繭綿の内部から難燃剤液を蒸発、乾燥させる工程を３回実施した後、熱風循環方式のヒータが設けられた発泡用コンベヤベルトを通過させることにより、本発明のポリエステル難燃心材を製造した。

（実施例２）
主材料である低密度のポリエステル繭綿を、ディスクカッターにより、幅７５ｍｍとなるように連続的に切断した後、９０°捩じられた角パイプで構成された反転装置で、前記繭綿を９０°反転させ、上下１組のパイプコンベヤに供給し、ソジウムシリケートを７０％以上含有し、第１燐酸ナトリウム、水酸化マグネシウム、燐酸エステル系化合物、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン、モリブデン酸塩、すず酸亜鉛などの難燃添加剤をさらに混合したもので、その濃度が５０％である難燃剤液に浸漬して、前記繭綿の内部まで難燃剤を十分に吸収させ、後端部でパイプコンベヤを上下に振動させることで、繭綿内の気泡と余剰の難燃剤液を１次的に除去し、メッシュベルトで連結された三つの上下ローラの圧縮により、余剰の難燃剤液を２次的に除去した。

その後、蒸気室と熱風循環室で、蒸気噴射及び１３０℃程度の熱風循環により前記繭綿を十分に乾燥させ、連続してＲＰ及びトリミング加工を行って、密度７０ｋｇ／ｍ^３の垂直木目タイプのポリエステル難燃心材を製造した結果、別途の工程なしで、組立式パネル構造体に使用することができ、繊維質材料が有する圧縮及び屈曲強度が向上した垂直木目タイプのポリエステル難燃心材を得た。

本発明の一実施例による組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法を示すフローチャートである。 他の実施例による組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法を示すフローチャートである。 本発明における難燃剤液の浸透工程を示す概略図である。 本発明における難燃剤液の浸透工程を示す概略図である。 本発明における余剰難燃剤液の吸入工程を示す概略図である。 本発明における繭綿乾燥工程を示す概略図である。 本発明における繭綿乾燥工程を示す概略図である。 本発明における発泡工程を示す概略図である。

符号の説明

１ 難燃剤液
２ ポリエステル繭綿
３ ローラ
４ 穿孔ローラ
５ マイクロ波発生器
６ 供給ベルト
７ セラミックヒータ又は熱風循環ヒータ
１０ パイプコンベヤ
１２ 上下ローラ
１３ 蒸気室
１４ 熱風循環室

Claims (11)

1. ポリエステル難燃心材の製造方法において、
   ａ）ポリエステル繭綿を長手方向に適正な幅に切断する工程と、
   ｂ）前記ポリエステル繭綿に難燃剤液を浸透させ、ローラで前記繭綿を圧縮して、繭綿の内部まで難燃剤液を浸透させる工程と、
   ｃ）吸引力調節の可能な穿孔ローラにより前記繭綿の余剰難燃剤液を除去する工程と、
   ｄ）前記難燃処理された繭綿を乾燥装置で乾燥させる工程と、
   ｅ）前記乾燥した繭綿の繊維間に固着した難燃剤をヒータで発泡させる工程と
   を含むことを特徴とする組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法。
2. 前記ｂ）〜ｅ）のいずれかの工程を２回以上繰り返し実施することを特徴とする請求項１記載の組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法。
3. 前記ａ）工程の後、切断されたポリエステル繭綿を、９０°捩れた角パイプを含む反転装置により連続して９０°反転させて垂直木目に立てる工程を、更に含むことを特徴とする請求項１記載の組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法。
4. 前記ｄ）又はｅ）工程の後、前記繭綿をチップソー又はディスクカッターで連続してＲＰ及びトリミング加工する工程を更に含むことを特徴とする請求項１記載の組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法。
5. 前記ｂ）において前記ポリエステル繭綿に難燃剤液を浸透させる工程は上下側のノズルによる噴射方式により行われることを特徴とする請求項１記載の組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法。
6. 前記ｂ）工程において前記難燃剤液は、ソジウムシリケート液１００重量部に対し、第１燐酸ナトリウム、水酸化マグネシウム、燐酸エステル系化合物、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン、モリブデン酸塩、及びすず酸亜鉛からなる難燃添加剤群から選択された１種、又は２種以上の混合物が５〜３０重量部添加され、前記難燃剤液の全体濃度の３０〜７０％が固形分であることを特徴とする請求項１記載の組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法。
7. 前記ｃ）工程において前記吸引力調節可能な穿孔ローラは２段以上が上下に設けられ、それぞれの上下ローラの間隔が後端に行くほど広くなることを特徴とする請求項１記載の組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法。
8. 前記ｄ）工程において前記乾燥装置は、マイクロ波発生装置、蒸気室及び熱風循環室からなる群から選択された１種以上であることを特徴とする請求項１記載の組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法。
9. 前記ｄ）工程における乾燥は、二つ以上のマイクロ波発生装置によって行われ、当該乾燥工程の末端で、発生した水蒸気を、マイクロ波区間を通過して予熱された空気を送風装置と吸気装置で吹き出すことにより、外部に排出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法。
10. 前記ｄ）工程において難燃剤液内の水分を、二つ以上の熱風循環室で上下交互に熱風を循環させることにより、蒸発、乾燥させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法。
11. 前記ｅ）工程において前記ヒータはセラミックヒータ又は熱風循環方式ヒータであり、固着した難燃剤の発泡のための加熱温度が１５０〜２５０℃で、加熱時間が３〜２０分であることを特徴とする請求項１記載の組立式パネル構造体用ポリエステル難燃心材の製造方法。
    

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