JP2007138365A - 耐熱・不燃性組成物 - Google Patents
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Abstract
2、不燃処理済素材を焼成炭化させ圧縮成形体とし、不融不燃、超耐熱性などを含む諸物性を向上させること。
3、半焼成した素材に不燃処理加工する操作で不融不燃超耐熱性を与えること。
【構成】1、ポリ塩化アルミニュウム、水から成る処理液を天然繊維、セルロース、でんぷん、炭水化物、たんぱく質素材の不燃化方法。
2、吸湿性、吸水性、溶媒膨潤性或いはセル構造のある有機高分子化合物、半焼成した炭化物動物性たんぱく質に対し、ポリ塩化アルミニュウム55〜70部、エタノール製剤30〜45部、メチレンクロライド1〜1,5部(重量比)から成る不燃処理液を浸漬加工して得られる乾燥体の不燃化方法。
3、前記不燃処理し焼成した炭化物から成る不燃耐熱成形体。
Description
有機ポリマー難燃化おいては、燐酸エステル、三酸化アンチモン、臭素系、ハロゲン化合物などが知られている。特に化石燃料を原料とする有機ポリマーは、難燃化止まりでまだ不燃化には到っていない。
また、難燃性を与える為に、フィラーとして水酸化アルミニュウム・水酸化マグネシュウ化合物などを添加や後加工による場合にチタン、ジルコニュウム化合物などもある。
表面浸透によって不燃化が可能な新規不燃剤であれば溶媒或いは粉体化操作によってプラスチック製造時に共重合或いは練り込みによる改質も可能となる。また、産業廃棄物に不燃化処理した有機物を焼成させた後にこの炭化物を圧縮成形体とすると比重の軽さを活かした不燃性のCCコンポジット超耐熱素材が産廃物から新素材が誕生する。
ポリ塩化アルミニュウムは凝集性浄水剤であり、JIS K1475−1978水道用ポリ塩化アルミニュウムであり、本発明不燃化の核となる素材である。
以下に改質主要材料を示す。
ポリ塩化アルミニュウム(PAC)
エタノール製剤成分重量比
エタノール67,89部/乳酸ナトリュウム0,025部/精製水32,085部
3、メチレンクロライド
不燃性改質に用いる主な基本的成分重量比組成を以下に示す。
(A)不織布、連続気泡フォーム対応不燃性浸透改質剤の基本重量比組成(以下、不燃Aと略称する)
不燃A剤重量比組成
PAC 55〜60部、エタノール製剤45〜50部、メチレンクロライド1〜1,5部を調合する。
不燃化する素材として、ビニロン不織布(日本バイリーン製)、ポリエステル不織布(東洋紡スパンボンド)、ポリエステル70%綿30%合繊、バックスキン層を有する革、連続気泡ウレタンフォーム(各社)、連続気泡ポリエチレンフォーム(三和化工オプセル)、汎用炭ボードを選定した。
A−1、不燃A剤を適度な非極性容器或いはステンレス容器に適量投入する。
A−2、不燃化する試料を前記の不燃剤入り容器に40秒から1分間程度浸漬する。
炭ボードのみ吸水性が高いため浸漬せず2回追いかけ刷毛塗りとした。
A−3、浸漬完了後、浸透余剰分を絞り取り自然乾燥させる。(遠心分離、温風乾燥が工業的に好ましい)
試料選定した各試料の乾燥体は、ミクロバーナー法燃焼試験に不燃認定される状況にある。
火焔照射30秒間連続2回、着火せず、熱溶融せず、一部炭化する。炭化部分3〜7mm以内。(不燃認定は25mm以内)(請求項2)
炭ボードの燃焼試験は、ガスバーナー直火照射1300℃連続20分間。赤熱するが燃焼着火煙も発生せず、損傷、崩壊、表面変化なし、極めて耐熱性が高いことが判断可能。再度同一箇所に火炎バーナー照射(20分間)をする初回より耐熱性が高まり1500℃を遥かに超える耐熱性能が生まれた。この現象は、炭素繊維製造と同様な状況に近似過程であり、本発明は不燃剤を含むカーボン化技術である為、不燃性、耐熱性が飛躍的に向上したものと考察される。(請求項3)
不燃B剤重量比組成(以下、不燃B剤と略称する)
PAC 35〜40部、水60〜65部を調合する。
不燃化する素材として、コピー紙・テッシュペーパー、木綿、絹、麻類を選定した。
前記同様、適度な容器に10秒程度浸漬後、浸透余剰分を絞り乾燥させる。
ミクロバーナー法の試験結果は、不燃Bも前記、不燃Aと同等の効果が認められたが、紙類のみは薄層である為、炭化した範囲は天然繊維5mm平均から比較すると18mmと広い範囲である。(請求項1)
浸透定着するメカニズムは、主にエタノール溶媒とPACによる膨潤浸透効果(連続気泡ウレタンフォーム)浸透効果(吸湿性表面化学繊維、合繊、天然繊維、革、紙など)軟質連続気泡ポリエチレンフォームは柔軟セル構造と表面層近傍の素材内部に無機高分子であるPAC成分が溶媒と共に浸透して定着する。
PACは、主成分として酸化アルミニュウム、硫酸イオンを含む塩基性で有り可燃性物質を含まず燃焼せず、また、燃焼の恐れのあるエタノールはメチレンクロライド、水分と共に気化する。すなわち無機高分子ポリマーとして酸化アルミニュウム不燃性有効成分のみが浸透定着する効果で燃焼に伴うラジカルの連鎖反応が停止する。
更に、前記不燃性処理剤を浸透加工させた素材を焼成する或いは炭の様に半焼成された状態の素材に不燃性処理剤を浸透加工する操作から生まれる耐熱新素材は一度不燃炭化した高性能のカーボン材であり、超高温以外では焼成不能な不燃炭素に構造変化したものと推察される。
以下、本発明の第1実施例、連続気泡ウレタンフォームの場合を以下に説明する。
不燃A剤適量をガラス容器に入れ、試験素材である連続気泡ウレタンフォームカット品を浸漬する。浸漬直後約1,7倍程度に体積膨潤するその間20秒浸漬。ピンセットで引き上げ間際の容器壁体に巻き上げる様に余剰分を絞りとりながら取り出す。
その後、屋外で自然乾燥させる。乾燥と共に徐々に元の体積に戻り完全乾燥する。
連続1分間45度傾斜火炎照射試験結果
完全乾燥体は燃焼溶融する事無く発煙せず僅か一部分炭化する。(炭化距離6mm)
以下、本発明の第2実施例、連続気泡ポリエチレンフォームの場合を以下に説明する。
不燃A剤を第1実施例と同様の操作で浸漬する。容器内の試料を回転させながら2分間浸漬する操作でセル内部の気泡が抜け出しPAC有効成分が素材内部にも定着する。
引き上げ後、前記同様の乾燥工程に入る。
連続1分間45度傾斜火炎照射試験結果
燃焼溶融する事無く発煙せず僅かに炭化分と灰分が観察される。(炭化距離7mm)
以下、本発明の第3実施例、炭ボードの場合を以下に説明する。
不燃A剤を試料に薄く追いかけ2回塗りする。(炭ボードの反り防止を考慮した)
自然乾燥工程に入る。比較的乾燥が速く3時間後には完全乾燥する。
連続20分間に引き続き8分間バーナー直火接触照射試験結果
照射5分〜20分間で照射周囲が火炎で赤く観察されるが、20分間を経過後、一時中断し観察するが表面の赤色は瞬時に消滅する。その後直ぐに再び8分間引き続き照射した結果、燃焼、溶融せず、炭化による崩壊観察されず無煙、表面異常観察されず。
以下、本発明の第4実施例、ポリエステル不織布(長繊維スパンボンド)の場合を説明する。
不燃A剤を実施例1と同様な工程で浸漬して乾燥させる。
連続1分間45度傾斜火炎照射試験結果
燃焼溶融する事無く発煙せず一部炭化する(炭化距離6mm±)
以下、本発明の第5実施例、バックスキン層を有する天然革の場合を説明する。
不燃A剤を前記同様な工程で2分間浸漬して乾燥させる。
連続2分間45度傾斜火炎照射試験結果
燃焼せず僅かに炭化する。(炭化距離4mm)
以下、本発明の第6実施例、ビニロン不織布(日本バイリーン)の場合を説明する。
不燃B剤(PAC濃度38%)を試料にたっぷり刷毛塗りする。ポリエチレン袋に入れ余剰水分などを絞り乾燥工程に入る。吸水性が高い為、乾燥が遅い。その為、温風ドライヤー処理乾燥させる。
連続1分間45度傾斜火炎照射試験結果
燃焼溶融する事無く発煙せず僅かに炭化する。(炭化距離5mm)
以下、本発明の第7実施例、コピー紙、木綿、絹、麻など天然素材の場合を説明する。
不燃B剤(PAC濃度40%)をタッパーウエアーに適量入れ、各試料を30秒程度浸漬する。
引き上げ後、紙類以外は余剰水分など絞り自然乾燥工程に入る。
連続50秒間45度傾斜火炎照射試験結果
燃焼せず無煙状態で炭化する。(コピー紙炭化距離16mm、木綿炭化距離6mm、絹4,5mm、麻炭化距離5,5mm)
また、本発明の不燃化処理を加工したものは、総て耐熱性が向上する。
以上、本発明の実施例を説明してきたが、具体的な構成は、本発明の実施例に限らず、要旨を逸脱しない範囲における追加、変更があっても本発明に含まれる。
生分解性不燃耐熱断熱ボード、繊維屑を応用した鉄骨耐火被覆材、石綿代替等。
防災衣料、レーサー服、消防服、スーパー繊維の不燃化など。
不燃原料であるポリ塩化アルミニュウムは水道用の安全性の高い原料であり且つ安価。コスト優位性は、従来に比べ、原料の節約に加え、資源再生再利用という特長から廃棄物発生を最小限に抑えその結果、環境負荷、廃棄物処理埋め立て処理費用を著しく下げる。
また、従来システムで焼却炉、溶融炉などから埋め立て処分される焼却灰なども本発明不燃剤処理によって不燃耐熱素材として有効活用が図れる。
天然繊維である絹の場合は通常150℃で分解するが、不燃剤処理したものは300℃に十分に耐える素材となる。熱可塑性ポリマーから成る製品であるポリエステル繊維なども同様に基本的にもつ耐熱性を少なくとも30〜80%超える耐熱性が生まれる。しかも熱による収縮現象もなく溶融もしない。
Claims (3)
- ポリ塩化アルミニュウム、水から成る不燃性液を浸透させることを特徴とする不燃化組成物。
- ポリ塩化アルミニュウム55〜70部、エタノール製剤30〜45部、メチレンクロライド1〜1,5部(重量比)不燃化組成物。
- 半焼成した炭化物に前記不燃化組成物を浸透或いは不燃化組成物を焼成して得られる炭化物を成形体とすることを特徴とする不燃耐熱成形体。
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