JP2012016875A - 透明不燃材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)の上下面を粘土膜で積層被覆した構造を有し、ガラス繊維織布の上下面に、粘土膜を配し、成形型に設置後、熱硬化樹脂を注入一体化し、粘土膜に、ガス抜き用の貫通孔を設けた透明不燃材。
【効果】主として屋内・屋外用建材、照明装置用部材、照明式看板、及び太陽電池、表示素子等の保護カバーに使用される新素材・新技術を提供できる。
【選択図】図1
Description
(1)ガラス繊維強化プラスチックを基材として、その上下面に積層被覆された粘土膜を有し、かつこれらが、一体化した複合多層構造を有する成形体であって、(1)700℃×20分の燃焼試験において、着火することがない、高い不燃性を有し、(2)全光線透過率が少なくとも90%であり、(3)光拡散性を有し、(4)従来品に比べて、軽量で、割れにくい、ことを特徴とする透明不燃材。
(2)前記ガラス繊維強化プラスチックの素材が、熱硬化性樹脂である、前記(1)記載の透明不燃材。
(3)前記熱硬化性樹脂が、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、及びビニルエステル樹脂のうちの一種である、前記(2)記載の透明不燃材。
(4)前記ガラス繊維強化プラスチックにおける、ガラス繊維の全固体に対する重量割合が、少なくとも25%である、前記(1)記載の透明不燃材。
(5)前記粘土膜の主要構成成分が、天然粘土又は合成粘土である、前記(1)記載の透明不燃材。
(6)前記天然粘土又は合成粘土が、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、マガディアイト、アイラライト、及びカネマイトのうちの一種以上である、前記(5)記載の透明不燃材。
(7)前記粘土膜が、添加物として水可溶性樹脂を含む粘土からなる、前記(1)記載の透明不燃材。
(8)前記添加物が、セルロース系樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニル樹脂、及びポリアクリル酸樹脂のうちの1種以上であって水可溶性である、前記(7)記載の透明不燃材。
(9)前記添加物の粘土膜に対する重量割合が、多くても30%である、前記(1)記載の透明不燃材。
(10)複合多層構造を有する成形体の形態が、シート状、平板状又は立体形状である、前記(1)記載の透明不燃材。
(11)厚みが、5mm又はそれを下回る値である、前記(1)記載の透明不燃材。
(12)複合多層構造を有する成形体の片面あるいは両面の粘土膜に貫通孔を設けた、前記(1)記載の透明不燃材。
(13)成形型に粘土膜、ガラス繊維織布、粘土膜の順に配置し、熱硬化性樹脂を注入して、一体に成形して複合多層構造を有する成形体を作製することを特徴とする透明不燃材の製造方法。
(14)前記複合多層構造を有する成形体を、レジントランスファーモールド成形法、インフュージョン成形法、又はライトレジントランスファーモールド成形法で成形する、前記(13)記載の透明不燃材の製造方法
(15)前記(1)から(12)のいずれかに記載の透明不燃材を用いたことを特徴とする光拡散性部材。
(16)
透明不燃材を、発光ダイオード、蛍光灯を光源とする照明器具又は表示器具に用いる、前記(15)記載の光拡散性部材。
(17)前記(1)から(12)のいずれかに記載の透明不燃材を用いたことを特徴とする保護カバー。
(18)透明不燃材を、太陽電池受光面、液晶、又は有機ELの表示素子の透明保護基板に用いた、前記(17)記載の保護カバー。
本発明の透明不燃材は、図1に示すような断面構造からなり、図2から分かるように、透明であり、光拡散効果があり、軽量で、割れにくく、耐衝撃性を持っている。以下、本発明の各構成とその製造方法について説明する。
本発明の透明不燃材の主要構成成分は、GFRPと粘土膜である。繊維強化プラスチック(FRP)には、補強繊維として、鉱物繊維、ガラス繊維(グラスウール)、セラミック繊維、有機高分子系繊維等が用いられる。透明性を著しく阻害しないものであれば特に制限されるものではないが、一般的には、ガラス繊維が用いられる。ガラス繊維は、連続繊維、織布、不織布等の形状で使用され、その厚みは、種々のものが市販されている。ガラス繊維の形状、厚みは、用途に応じて、適宜選定できる。
次に、粘土膜の製造方法について説明する。
透明性の高い天然あるいは合成粘土と少量の透明性の高い水可溶性樹脂を水あるいは水を主成分とする液に分散させ、ダマを含まない均一な分散液を得た後、この分散液を、表面が平坦、且つ撥水性の支持体に塗布し、粘土粒子を沈積させるとともに、分散媒である液体を種々の固液分離方法、例えば、遠心分離、ろ過、真空乾燥、凍結真空乾燥又は加熱蒸発法等で分離し、膜状に成形した後、これを、必要に応じ乾燥・加熱・冷却する等の方法によって、支持体から剥離することにより、粘土粒子が配向し、透明性が高く、柔軟性があり、ガスバリア性に優れ、耐熱性・耐火性も高い粘土膜が得られることを見出し、好適な粘土と水可溶性樹脂、及びその最適混合比率、分散液の最適固液比、好適な支持体材料、好適な分散方法等を見出し、膜の柔軟性、透明性及び耐火性を向上させた粘土膜を完成させた。
本発明の透明不燃材は、公知のプラスチック成形方法で製造は可能であるが、粘土膜−ガラス繊維織布−粘土膜の多層体を一工程で成形するには、RTM成形法又はInfusion成形法あるいはL−RTM成形法が有効である。成形型にガラス繊維織布の上下面に粘土膜を配置し、所定量の硬化剤を調合した樹脂を注入する。
前述のように、不燃材料を評価する試験としては、建築基準法では、不燃性試験、発熱性試験、及びガス有害性試験の3種類があげられる。本発明の透明不燃膜の不燃性評価試験では、100mm×100mmの試験片を作製し、温度700〜750℃のガスバーナーの炎を20分間当てて、試験片が燃焼しないことを確認した。
(1)GFRPと粘土膜からなる積層体で、GFRPを透明粘土膜で積層被覆した構造を有している新規な透明不燃材を提供することができる。
(2)本発明の透明不燃材は、耐火・耐熱性に優れ、弾性率が高く、軽量で、割れにくく、不燃である。
(3)本発明の積層体は、透明性と光拡散効果があり、軽量で、割れにくく、耐衝撃性を有し、不燃であり、熱暴露を受けた後も、強度保持率が高い。
粘土として、11.2gの合成スメクタイト(クニミネ工業製)を、純水400cm3に加え、添加物として、ポリアクリル酸ナトリウム2.8gを、純水900cm3に溶解した溶液を混合し、25℃で、2時間、振盪機で激しく振盪し、合成スメクタイトとポリアクリル酸ナトリウムを含む均一な分散液を得た。真空脱泡装置により、この粘土ペーストの脱気を十分に行った。
ガラス繊維としては、無アルカリガラスを原料とした、繊維密度(本/25mm)経糸19、緯糸18、厚さ0.24mmの平織の織布(セントラル硝子製 EGW210TH)を用い、樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂(昭和高分子製リゴラック)を使用した。硬化剤としては、MEKPOを用いた。成形は、インフュージョン成形法を利用した。
I.透明不燃材の総厚み0.28mm:ガラス繊維織布1枚、粘土膜厚0.03mm
II.透明不燃材の総厚さ0.56mm:ガラス繊維織布2枚、粘土膜厚0.06mm
得られたシート状成形体IIを、10cm×10cmに切り出し、700〜750℃のガスバーナーの炎を当てた。図4から分かるように、20分後も燃えることはなく、不燃性を実証した。図5に、比較例として、大きさ10cm×10cm、厚さ0.48mmのGFRPのみからなる試料を、同様にガスバーナーで燃焼試験を試みたが、樹脂分は、40秒で燃え尽き、ガラス繊維のみ残った。このような高い不燃性は、粘土を樹脂に練り込んだ粘土ポリマーナノコンポジットで実現することはできず、本新規材料に特徴的な多層構造によってもたらされている。
1 GFRP
2 透明粘土膜
Claims (18)
- ガラス繊維強化プラスチックを基材として、その上下面に積層被覆された粘土膜を有し、かつこれらが、一体化した複合多層構造を有する成形体であって、(1)700℃×20分の燃焼試験において、着火することがない、高い不燃性を有し、(2)全光線透過率が少なくとも90%であり、(3)光拡散性を有し、(4)従来品に比べて、軽量で、割れにくい、ことを特徴とする透明不燃材。
- 前記ガラス繊維強化プラスチックの素材が、熱硬化性樹脂である、請求項1記載の透明不燃材。
- 前記熱硬化性樹脂が、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、及びビニルエステル樹脂のうちの一種である、請求項2記載の透明不燃材。
- 前記ガラス繊維強化プラスチックにおける、ガラス繊維の全固体に対する重量割合が、少なくとも25%である、請求項1記載の透明不燃材。
- 前記粘土膜の主要構成成分が、天然粘土又は合成粘土である、請求項1記載の透明不燃材。
- 前記天然粘土又は合成粘土が、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、マガディアイト、アイラライト、及びカネマイトのうちの一種以上である、請求項5記載の透明不燃材。
- 前記粘土膜が、添加物として水可溶性樹脂を含む粘土からなる、請求項1記載の透明不燃材。
- 前記添加物が、セルロース系樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニル樹脂、及びポリアクリル酸樹脂のうちの1種以上であって水可溶性である、請求項7記載の透明不燃材。
- 前記添加物の粘土膜に対する重量割合が、多くても30%である、請求項1記載の透明不燃材。
- 複合多層構造を有する成形体の形態が、シート状、平板状又は立体形状である、請求項1記載の透明不燃材。
- 厚みが、5mm又はそれを下回る値である、請求項1記載の透明不燃材。
- 複合多層構造を有する成形体の片面あるいは両面の粘土膜に貫通孔を設けた、請求項1記載の透明不燃材。
- 成形型に粘土膜、ガラス繊維織布、粘土膜の順に配置し、熱硬化性樹脂を注入して、一体に成形して複合多層構造を有する成形体を作製することを特徴とする透明不燃材の製造方法。
- 前記複合多層構造を有する成形体を、レジントランスファーモールド成形法、インフュージョン成形法、又はライトレジントランスファーモールド成形法で成形する、請求項13記載の透明不燃材の製造方法
- 請求項1から12のいずれかに記載の透明不燃材を用いたことを特徴とする光拡散性部材。
- 透明不燃材を、発光ダイオード、蛍光灯を光源とする照明器具又は表示器具に用いる、請求項15記載の光拡散性部材。
- 請求項1から12のいずれかに記載の透明不燃材を用いたことを特徴とする保護カバー。
- 透明不燃材を、太陽電池受光面、液晶、又は有機ELの表示素子の透明保護基板に用いた、請求項17記載の保護カバー。
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