JP2004358772A

JP2004358772A - 難燃性積層体

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Publication number: JP2004358772A
Application number: JP2003159008A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nishimoto; 博晃西本; Kazuhiko Tsukada; 一彦塚田
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】難燃性を向上させた難燃性積層体を提供する。
【解決手段】シート状の樹脂板に金属シートを接合した難燃性の積層体を形成する際に、金属シートと樹脂板を接着する接着層にも金属水酸化物を配合しておくことで、従来は樹脂のみで構成されており難燃性が具備されていなかった接着層にも難燃性を付与することができ、積層体の難燃性を向上させることができる。また、接着層に金属水酸化物を配合する場合、接着層には、事前に金属水酸化物を配合し、接着樹脂と均一になったのものを用いると良い。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂に金属水酸化物を添加し、難燃性を具備させた樹脂板に金属シートを接合して形成される難燃性積層体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
主に樹脂からなる樹脂板に金属シートを接合することにより形成されたカナッペ状やサンドイッチ構造の積層体は、樹脂板と比較して、極めて高い強度や弾性を具備しつつ、金属板と比較して軽量で且つ曲げ加工性が優れており、一般的に広く用いられている。
【０００３】
このような積層体は、樹脂板単体に比べると燃焼しにくい材料であるが、金属で挟まれているものの内部に樹脂層を含んでおり、端部などから着火すると燃え広がることがあった。この問題を解決すべく、樹脂板に金属水酸化物や難燃剤を配合することにより難燃性を具備させた積層体が提案されている。難燃性を付与するために難燃剤を配合する方法は、廃棄の際に難燃剤に含まれる有害物質が問題となる。このため樹脂板に水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物を配合することによって難燃性樹脂板を形成し、これを用いて積層体を形成する方法が提案されている。（例えば特許文献１）
【０００４】
積層体中の金属水酸化物は、積層体に大きな熱が加わると、金属水酸化物に含まれる水酸基が分解され、そのときに起こる反応が吸熱反応であるため、熱エネルギーを吸収することができ、積層体は難燃性となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−３１４７３４
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、積層体には樹脂を用いているため、燃焼性は完全になくならない。とくに、金属水酸化物を含んだ樹脂板と金属シートを貼り合わせるために、合成樹脂製の接着剤を用いるが、この接着剤自身は難燃性を有しておらず、金属シートと樹脂板との間の接着層から、燃え拡がる可能性が懸念されていた。
【０００７】
そこで本発明は上記の如き問題点に鑑みてなされたものであり、金属水酸化物を含む樹脂板に、樹脂からなる接着層を介して金属シートを貼り合わせて形成した積層体であって、難燃性を向上させた難燃性積層体を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成としている。すなわち金属水酸化物とポリオレフィン系樹脂とを含有する樹脂板に、接着層を介して金属シートが接合され、接着層は金属水酸化物が含有されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、シート状の樹脂板に金属シートを接合した難燃性の積層体を形成する工程で、金属シートと樹脂板を接着する接着層に金属水酸化物を配合しておくことで、従来は樹脂のみで構成されており難燃性が具備されていなかった接着層にも難燃性を付与することができ、積層体の難燃性を向上させることができる。また、接着層に金属水酸化物を配合する場合、接着層には、事前に金属水酸化物を配合し、接着樹脂と均一になったのものを用いると良い。また、配合量は、接着層に用いる樹脂の８０重量％以下とするのが好ましい。配合量がこの値を上回ると、流動性が極度に低下して成形性が悪くなったり、接着層の強度が低下して金属シートと樹脂板の接着力が低下したりするため好ましくない。また、金属水酸化物の粒径は、接着層の厚みよりも小さいものを用いる。接着層の厚みよりも大きいと、接着層に凹凸ができてしまい、積層体の平滑性が損なわれてしまう。
【００１０】
接着層に用いる接着剤は、金属と樹脂板を接着できるものであれば特に限定されるものではなく、樹脂板成形時もしくは成形後に、ウレタン系、エポキシ系等の接着剤を塗布して形成するものであってもよく、ホットメルト性のポリオレフィン系等の合成樹脂をベースとする変性合成樹脂を用いて樹脂板の成形時に同時に押出成形してもよい。
【００１１】
本発明に係わる金属水酸化物は、水酸基が分解されることで熱エネルギーを吸収できるものであれば特に限定されるものではないが、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等を好適に用いることができる。
【００１２】
難燃性積層体を構成する樹脂板に用いられるポリオレフィン系樹脂は、エチレン、プロピレン、ブテン等のα―オレフィンの重合体を単独で用いてもよく、エチレンにα―オレフィンを重合させたものなどを用いてもよく、他にはエチレンに酢酸ビニル、メタクリル酸またはそのエステル、アクリル酸またはそのエステルを共重合させたものポリエチレン末端を無水マレイン酸等で修飾したもの等を用いてもよく、これらを用いることで樹脂板と金属シートを貼り合わせるための接着層との接着力を向上させることができる。これらのポリオレフィン樹脂と金属水酸化物を混合し、押出成形などにより樹脂板を形成することができる。
【００１３】
ポリオレフィン系樹脂と金属水酸化物を配合し、成形して樹脂板を形成すると、樹脂中に金属水酸化物が分散し、海島構造のようになり、良好な難燃性を得ることができる。このとき、金属水酸化物の分散性を良くするために分散剤添加したり、成形性や効率を向上させるために滑剤を添加しても良い。分散剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛等の飽和脂肪酸金属塩などを用いることができる。
【００１４】
また金属シートは、金属材料を用いて形成されるものであれば、特に限定されるものではなく、好適には、アルミニウム、ステンレス、鉄鋼、チタニウム等を用いても良い。また金属シートの厚みは、積層体の軽量化の利点を生かすことと、積層体にかかる外力に対する強度を考慮すると、０．１〜０．８ｍｍ程度とするのがよい。
【００１５】
また、前記樹脂板に含まれる金属水酸化物の平均粒径は、１〜１４μｍであり、かつ、配合量は６５〜８０重量％であるとともにポリオレフィン系樹脂の配合量が２０〜３５重量％であるとよい。
【００１６】
金属水酸化物の平均粒径を１〜１４μｍとすることで、金属水酸化物の粒子に由来する樹脂板表面の凹凸が小さくなり表面が平滑になると共に、金属水酸化物が樹脂板内で細かく分散しているので、優れた難燃性を示すことになる。
【００１７】
また、樹脂板を形成するマトリックスが、金属水酸化物が６５〜８０重量％配合されることで、発熱性試験を２０分行った場合の総発熱量を８ＭＪ／平方メートル以下とする優れた難燃性を具備させることができる。
【００１８】
発熱性試験は、ＩＳＯ５６６０に基づく試験方法で、試験体すなわち積層体を９９ｍｍ±１ｍｍの正方形とし、試験体表面に輻射熱を照射し電気スパークを作動させる試験を一定時間行って総発熱量を測定するものである。総発熱量に関しては、建築基準法第２条第９号、及び同法施行令第１０８条の２に基準が規定されており、かかる発熱性試験を２０分間行い、総発熱量が８ＭＪ／平方メートルであれば、不燃性材料としての１つの基準を満足できるというものである。
【００１９】
また、前記樹脂板は、金属水酸化物とポリオレフィン系樹脂との相溶性を高める接着性樹脂が配合されているとよい。シート状の樹脂板に金属シートを接合した難燃性の積層体を形成する工程で、ポリオレフィン系樹脂に金属水酸化物を配合して樹脂板を成形する際に、金属酸化物とポリオレフィン系樹脂との相溶性を高める接着性樹脂を配合することによって、金属水酸化物とポリオレフィン系樹脂との相溶性が高まるとともに両者の接着性が向上する。金属水酸化物とポリオレフィン系樹脂は相溶性が低く、両者の界面の接着性が低いため、強度が低下する。特に、金属水酸化物の粒子径が小さい場合、金属水酸化物とポリオレフィン系樹脂の界面積が大きくなるため、全体の接着強度が大きく低下し、積層体の強度が低下してしまう。相溶性を高める添加剤として、樹脂の成形性を向上させる滑剤があげられるが、滑剤は単に樹脂成分と金属水酸化物との界面活性剤の役割しかなく、樹脂成分と金属水酸化物との接着性を向上させて積層体の強度を向上させる効果は殆どない。逆に過剰添加による樹脂板表面への滑剤のブリードアウトが起こり易く、樹脂板と金属シートの接着性を低下させる不具合が発生する。
【００２０】
相溶性を高める接着性樹脂は、金属水酸化物のもつ水酸基と結合することのできる官能基をもつポリオレフィン樹脂が好ましく、例えばマレイン酸変性ポリエチレン樹脂などがよい。接着性樹脂の持つ水酸基と結合することのできる官能基により、金属水酸化物表面の水酸基と接着性樹脂が結合し、金属水酸化物の表面が接着性樹脂で被覆される。接着性樹脂自身の骨格はポリオレフィン系樹脂であるため、樹脂板を構成するポリオレフィン系樹脂との親和性が高く相溶することができる。よって、金属水酸化物とポリオレフィン系樹脂の接着性が高まり、積層体の強度が向上する。
【００２１】
また、前記樹脂板は、前記金属酸化物が含有する水分量を０．１重量％以下として、押出し成形されたものであるとよい。金属水酸化物に含有される水分は、成形時に樹脂が溶融する程度の温度が加わると水蒸気となり、樹脂板の表面や内部に気泡が残る恐れがある。成形前に予め金属水酸化物が含有する水分を０．１重量％以下としておくことで、水蒸気に起因する樹脂板に生じる気泡の発生を抑制し、気泡による樹脂板の強度の低下や、表面付近の気泡による樹脂板と金属シートとの接着性の低下を防止することができる。
【００２２】
また、前記樹脂板は、樹脂板原材料中の水分を除去するための乾燥剤を含有しているとよい。樹脂板中の水分を低減する方法として、乾燥剤を配合しておいてもよい。乾燥剤を配合することにより、水蒸気に起因する樹脂板に生じる気泡の発生を抑制し、気泡による樹脂板の強度の低下や、表面付近の気泡による樹脂板と金属シートとの接着性の低下を防止することができる。乾燥剤は、水分を吸着して熱がかかっても気化させないものであれば特に限定されるものではないが、例えば、酸化マグネシウムや酸化カルシウムが用いられる。
【００２３】
また、接着層は前記樹脂板の両面に形成されるとともに金属シートが両面に接合されているとよい。樹脂板の両面に金属シートを接合するサンドイッチ構造を形成するに当たり、樹脂板の両面に予め接着層を形成しておくことで、金属シートの接合が容易となり、また両側の金属シートを同時に接合できることで、接着にかかわる加圧を一時に両側の面に対して行うことが出来る。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる実施の形態について、図面と実施例に基づき以下に具体的に説明する。図１、図２ａおよび２ｂは、本発明に係わる難燃性積層体の製造方法の一形態を示す概略図である。図１は、樹脂板の金属シートを接合する側の面に金属水酸化物を含有した接着層を同時に押出成形し、押出成形された直後の樹脂板に金属シートを張り合わせるものである。
【００２５】
押出機Ｅ１およびＥ２により押し出されたａに示す領域におけるシート状の成形物１０１には、金属シートをロール状に巻いたコイル２１から巻き出されたアルミニウムからなる金属シート２が、成形物１０１の両面に熱ロールＨにより加熱されつつ圧着されて接合され、ｂに示す領域においては、積層体１０となされる。積層体１０は、更に冷却ゾーンＲにおいて、冷却され、カッターＣにより、所定の長さに切断されて製品となる。この工程によれば、樹脂板が押出された直後に金属シートが接合されるため、樹脂板が十分に熱を持っており、樹脂板および接着層を再予熱する手間とエネルギーを省くことができ、さらには、冷却も同時に行うことができ、工程は極めて簡略なものとすることができる。
【００２６】
図２ａは、樹脂板の金属シートを接合する側の面に接着層を同時に押出成形し、押出成形された樹脂板を一旦ロール状に巻き取り、該樹脂板を巻き出しつつ金属シートを貼り合わせる製造方法である。図１と同様に、押出機Ｅ１及びＥ２により、樹脂板１の両面に接着層を形成したシート状の成形物を押出成形するが、成形物１０１はポリッシングロールＰにより、形状が整えられて冷却され、冷却ゾーンＲにおいて更に冷却されて板状の成形物１０１となされる。成形物１０１は一旦ロール状に巻き取られてロール１０２となされる。樹脂板はポリオレフィン系樹脂を含んでいるため、可撓性を有し、ロールに巻き取ることが可能なものである。
【００２７】
次に図２ｂに示すように、ロール１０２を巻きだして予熱炉Ｙにおいて予熱し、接着層を接着可能な状態にさせてからコイル２１から巻き出された、金属シートを両面に接合し積層体１０を形成する。積層体１０は冷却ゾーンにおいて、冷却され、カッターＣにより切断されて、製品となされる。
【００２８】
図２ａ、ｂに示すように成形体１０１を押出成形する工程と、成形物１０１に金属シート２を接合する工程とが分離されていることで、双方の工程のライン速度が異なる場合においても一方の工程が律速段階となることがなく、効率的な製造を行うことができる。また、成形物１０１は金属シート２を接合するまでの保管および取り扱いが容易となる。また金属シートを接合する際に、ロールから巻きだした連続した成形物１０１に対して金属シート２を接合していくので、単板の樹脂板を用いた場合のような、つなぎ目での材料のロスが発生しない。
【００２９】
次に、図３に本発明の難燃性を有した積層体１０の実施の一形態の断面図を示し、以下に実施例を示す。
【００３０】
（実施例１）
金属水酸化物である平均粒径８μｍの水酸化アルミニウム７０重量％と、ポリオレフィン系樹脂であるＭＩ＝０．７のポリエチレン樹脂２７重量％をと、エステル・アミド系滑剤３重量％とを混合し、この混合物を溶融させて、シート状に押出成形し、樹脂板１を形成する。樹脂板１の両面には、平均粒径８μｍの水酸化アルミニウム７０重量％を含む変性ポリエチレン樹脂の接着層３が同時に形成され、その接着層を介して厚さ０．２ｍｍのアルミニウムの金属シートが接合されて、全体として暑さ２．７ｍｍの図３に示すような積層体１０となされる。金属シートの接合は、図１に示されるように、樹脂板が押出された直後にその余熱を利用して接合してもよいし、図２ａおよび２ｂに示すように、接着層が両面に形成された樹脂板を、一旦ロール状に巻き取り、その後、樹脂板を巻き出しつつ予熱をかけて接着可能状態にして、金属シートを接合してもよい。
【００３１】
（実施例２）
まず、金属水酸化物である水酸化アルミニウム７０重量％と、金属水酸化物とポリオレフィン系樹脂との相溶性を高める接着性樹脂の変性ポリエチレン樹脂５重量％とを混合して、水酸化アルミニウムの表面に変性ポリエチレン樹脂を付着させた後に、ポリオレフィン系樹脂であるポリエチレン樹脂２５重量％を混合し、この混合物を溶融させて、シート状に押出成形し、樹脂板１を形成する。樹脂板１の両面には、平均粒径８μｍの水酸化アルミニウム７０重量％を含む変性ポリエチレン樹脂の接着層３が同時に形成され、その接着層を介して厚さ０．２ｍｍのアルミニウムの金属シートが接合されて、全体として暑さ２．７ｍｍの図３に示すような積層体１０となされる。金属シートの接合は、図１に示されるように、樹脂板が押出された直後にその余熱を利用して接合してもよいし、図２ａおよび２ｂに示すように、接着層が両面に形成された樹脂板を、一旦ロール状に巻き取り、その後、樹脂板を巻き出しつつ予熱をかけて接着可能状態にして、金属シートを接合してもよい。
【００３２】
積層体１０の総厚は特に限定されるものではないが、使用用途として内外装板や、目隠し板、防風雪板やその他の工作物として用いられるには、２〜８ｍｍ程度の厚みのものが好適に用いられる。金属シートの厚みも積層体の厚みに合わせつつ強度や軽量化の目的に応じて適宜決定すればよいが、０．１〜０．８ｍｍ程度が好適である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、積層体を形成する際に、金属シートと樹脂板を接着する接着層に金属水酸化物を配合しておくことで、従来は樹脂のみで構成されており難燃性が具備されていなかった接着層にも難燃性を付与することができ、積層体の難燃性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる難燃性積層体の製造方法の一形態を示す概略図である。
【図２】本発明に係わる難燃性積層体の製造方法の一形態を示す概略図である。
【図３】本発明に係わる実施の一形態を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｃカッター
Ｅ１押出機
Ｅ２押出機
Ｈ熱ロール
Ｐポリッシングロール
Ｒ冷却ゾーン
Ｙ予熱炉
１樹脂板
１０積層体
１０１シート状の成形物
１０２樹脂板ロール
２金属シート
２１コイル
３接着層

Claims

金属水酸化物とポリオレフィン系樹脂とを含有する樹脂板に、接着層を介して金属シートが接合され、接着層は金属水酸化物が含有されていることを特徴とする難燃性積層体。