JP2014037520A - 接着材及びそれを用いた積層シート、並びに積層構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の接着材は、特定の酸価、水酸基価を有する合成樹脂を含むことを特徴とするものであり、本発明の積層構造体は、このような接着材を介して、基材に熱発泡性シートが積層されたものである。
【選択図】なし
Description
耐熱構造を施す方法の一つとして、主要構造物等の基材に熱発泡性シートを接着材を介して貼着する方法がある。(例えば、特許文献1等)
熱発泡性シートは、平常時は薄くて軽量であり、火災等による温度上昇には、発泡・炭化して断熱層を形成し、耐熱保護性を発揮する効果を有するものである。このような熱発泡性シートは、通常接着材等で貼着するだけで、比較的簡単に施工でき、余分なスペースを必要とせず、厚みを均一にできるといった特徴を有する。
1.熱発泡性シートに適用する接着材であって、
該接着材が、合成樹脂を含み、
該合成樹脂が、酸価が30KOHmg/g以上100KOHmg/g以下及び水酸基価が20KOHmg/g以上70KOHmg/g未満、または、
酸価が10KOHmg/g以上30KOHmg/g未満及び水酸基価が70KOHmg/g以上150KOHmg/g以下、
のいずれかの条件を満たすことを特徴とする接着材。
2.離型性シート、接着材、熱発泡性シートが積層された積層シートであって、
前記熱発泡性シートが、合成樹脂、難燃剤、発泡剤、炭化剤を含み、
該接着材が、
酸価が30KOHmg/g以上100KOHmg/g以下及び水酸基価が20KOHmg/g以上70KOHmg/g未満、または、
酸価が10KOHmg/g以上30KOHmg/g未満及び水酸基価が70KOHmg/g以上150KOHmg/g以下、
である合成樹脂を含有すること特徴とする積層シート。
3.耐熱保護性を持たせる基材面側に対し、接着材、熱発泡性シートが積層された積層構造体であって、
前記熱発泡性シートが、合成樹脂、難燃剤、発泡剤、炭化剤を含み、
前記接着材が、
酸価が30KOHmg/g以上100KOHmg/g以下及び水酸基価が20KOHmg/g以上70KOHmg/g未満、または、
酸価が10KOHmg/g以上30KOHmg/g未満及び水酸基価が70KOHmg/g以上150KOHmg/g以下、
である合成樹脂を含有すること特徴とする積層構造体。
2.接着材
3.離型性シート
4.基材
例えば、耐熱保護性を持たせる基材面側から順に、接着材、熱発泡性シートが積層された積層体として使用することができる。
しかしながら、本願発明のように、熱発泡性シートを貼着する場合においては、特定の酸価及び水酸基価を有する合成樹脂が有利であり、熱発泡性シートの接着性、さらには、脱落防止性、ズレ落ち防止性に有効であることを見出した。
第1の接着材は、酸価が30KOHmg/g以上100KOHmg/g以下(好ましくは35KOHmg/g以上90KOHmg/g以下)、水酸基価が20KOHmg/g以上70KOHmg/g未満(好ましくは25KOHmg/g以上60KOHmg/g以下)である合成樹脂を含有するものである。
第2の接着材は、酸価が10KOHmg/g以上30KOHmg/g未満(好ましくは15KOHmg/g以上25KOHmg/g以下)、水酸基価が70KOHmg/g以上150KOHmg/g以下(好ましくは80KOHmg/g以上130KOHmg/g以下)である合成樹脂を含有するものである。
このような接着材を使用することによって、優れた接着性を有するとともに、優れた脱落防止性及びズレ落ち防止性を有することができる。
酸価が小さすぎたり、酸価が大きすぎると、接着性に劣るとともに、優れた脱落防止性及びズレ落ち防止性が得られない。また、水酸基価が小さすぎたり、水酸基価が大きすぎると、脱落防止性及びズレ落ち防止性の向上がみられない。
なお、ここに言う酸価とは、固形分1gに含まれる酸基と等モルの水酸化カリウムのmg数によって表される値(KOHmg/g)であり、水酸基価とは、固形分1gに含まれる水酸基と等モルの水酸化カリウムのmg数によって表される値(KOHmg/g)である。
合成樹脂のガラス転移温度は、特に限定されないが、−60℃以上30℃以下程度、さらには−40℃以上0℃以下程度、さらには−35℃以上−5℃以下程度であることが好ましい。ガラス転移温度がこのような領域であることにより、優れた接着性を有するとともに、優れた脱落防止性及びズレ落ち防止性を有することができる。なお、ガラス転移温度は、FOXの計算式より求められる値である。
特定の酸価、特定の水酸基価を得る手法としては、例えば、カルボキシル基含有単量体から選ばれる1種以上の単量体、ヒドロキシル基含有単量体から選ばれる1種以上の単量体、及び、その他の単量体を含む単量体混合物を公知の方法で共重合することにより得ることができる。
重合方法としては公知の方法を採用すればよく、通常の乳化重合の他、ソープフリー乳化重合、フィード乳化重合、シード乳化重合等を採用することもできる。また、重合時には、乳化剤、開始剤、分散剤、重合禁止剤、重合抑制剤、緩衝剤、連鎖移動剤等を使用することもできる。乳化剤として反応性乳化剤を使用することもできる。
本発明では、本発明規定の酸価となるようにカルボキシル基含有単量体を単量体混合物に混合すれば特に限定されないが、カルボキシル基含有単量体の混合量は、第1の接着材では、単量体全量に対し、5重量%以上18重量%以下、さらには5.5重量%以上15重量%以下であることが好ましい。また第2の接着材では、単量体全量に対し、1重量%以上5重量%未満、さらには2重量%以上4重量%以下であることが好ましい。
本発明では、特に、ヒドロキシル基含有単量体として、1級ヒドロキシル基含有単量体及び/または3級ヒドロキシル基含有単量体を含むこと、さらに3級ヒドロキシル基含有単量体及び1級ヒドロキシル基含有単量体を含むことが、接着性向上の面で好ましい。
本発明では、本発明規定の水酸基価となるようにヒドロキシル基含有単量体を単量体混合物に混合すれば特に限定されないが、ヒドロキシル基含有単量体の混合量は、第1の接着材では、単量体全量に対し、5重量%以上16重量%未満、さらには5.5重量%以上15重量%以下であることが好ましい。また第2の接着材では、単量体全量に対し、16重量%以上35重量%以下、さらには17重量%以上32重量%以下であることが好ましい。
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有(メタ)アクリル系単量体、
(メタ)アクリルアミド、エチル(メタ)アクリルアミド等のアミド含有(メタ)アクリル系単量体、
アクリロニトリル等のニトリル基含有(メタ)アクリル系単量体、
グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリル系単量体、
γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン等の加水分解性シリル基含有ビニル系単量体、
トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリレート等のフッ素含有(メタ)アクリル系単量体、
フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ペンタフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン等のフルオロオレフィン、
スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン等の芳香族炭化水素系ビニル単量体、
スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸等のスルホン酸含有ビニル単量体、
塩化ビニル、塩化ビニリデン、クロロプレン等の塩素含有単量体、
エチレン、プロピレン、イソブチレン等のα−オレフィン、
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル等のビニルエステル、
メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテルなどのビニルエーテル、
エチルアリルエーテル、ブチルアリルエーテル等のアリルエーテル、
等を挙げることができ、これらのうち1種または2種以上を用いることができる。
難燃剤としては、例えば、トリクレジルホスフェート、ジフェニルクレジルフォスフェート、ジフェニルオクチルフォスフェート、トリ(β−クロロエチル)フォスフェート、トリブチルフォスフェート、トリ(ジクロロプロピル)フォスフェート、トリフェニルフォスフェート、トリ(ジブロモプロピル)フォスフェート、クロロフォスフォネート、ブロモフォスフォネート、ジエチル−N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノメチルフォスフェート、ジ(ポリオキシエチレン)ヒドロキシメチルフォスフォネート等の有機リン系化合物;塩素化ポリフェニル、塩素化ポリエチレン、塩化ジフェニル、塩化トリフェニル、五塩化脂肪酸エステル、パークロロペンタシクロデカン、塩素化ナフタレン、テトラクロル無水フタル酸等の塩素化合物;三酸化アンチモン、五塩化アンチモン等のアンチモン化合物;三塩化リン、五塩化リン、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等のリン化合物;その他ホウ酸亜鉛、ホウ酸ソーダ等の無機質化合物等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上で使用することができる。本発明では、特にポリリン酸アンモニウムが好ましい。ポリリン酸アンモニウムを使用する場合には、脱水冷却効果と不燃性ガス発生効果とをより効果的に発揮できるので難燃効果が高く、しかも発泡剤の含有量を削減できる効果もあり、これらの点において他の難燃剤よりも有利である。
発泡剤としては、例えば、メラミン及びその誘導体、ジシアンジアミド及びその誘導体、アゾジカーボンアミド、尿素、チオ尿素等の含窒素化合物が挙げられる。また、これらは単独で又は2種以上で使用することができる。これらの中では、メラミン、ジシアンジアミド、アゾジカーボンアミド等が不燃性ガスの発生効率に優れていることから好ましい。
本発明では、このような含窒素化合物を含むことにより、優れた炭化断熱層を形成させることができるとともに、本発明の接着材との接着性に優れ、優れた脱落防止性及びズレ落ち防止性を得ることができる。
含窒素化合物の含有量としては、熱発泡性シートにおける含窒素化合物含有率が、1重量%以上30重量%以下(さらには3重量%以上25重量%以下)であることが好ましい。含窒素化合物の含有量が少なすぎたり、多すぎたりすると、優れた接着性や、優れた脱落防止性、ズレ落ち防止性が得られにくい場合がある。
炭化剤としては、例えば、ジペンタエリスリトール、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の多価アルコールのほか、デンプン、カゼイン等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上で使用することができる。
充填剤は、一般に、炭化断熱層の強度を改善し、かつ、耐熱保護性を高める作用を有する。充填剤は、かかる作用を有する限り特に制限されず、公知の熱発泡性シートにおける充填剤と同様のものが使用できる。例えば、タルク等の珪酸塩;炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム等の炭酸塩;酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物;粘土、クレー、シラス、マイカ等の天然鉱物類等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上で使用することができる。これらの充填剤中では二酸化チタンがより好ましい。
接着材の使用量としては、特に限定されないが、塗付け量(固形分量)が25g/m2以上300g/m2以下程度であればよい。
次に示す合成樹脂エマルション1〜30をそれぞれ接着材1〜30として用いた。
(合成樹脂エマルション1の製造)
反応容器に、脱イオン水104.4重量部を仕込み、攪拌及び窒素置換を行いながら80℃まで昇温した。これに、別途用意した乳化モノマー(脱イオン水42.2重量部にドデシル硫酸ナトリウム3.1重量部を溶解させた水溶液に、ブチルアクリレート89.6重量部、メタクリル酸5.2重量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート5.2重量部を乳化分散させたもの)、開始剤水溶液(脱イオン水7.6重量部に過硫酸アンモニウム0.4重量部を溶解させた水溶液)をそれぞれ3時間かけて連続的に滴下した(表1参照)。
滴下終了後3時間熟成し、30℃まで冷却した後、アンモニア水を添加してpHを8に調製することにより、合成樹脂エマルション1を得た。この合成樹脂エマルション1の樹脂固形分は40重量%、Tgは−36℃、酸価33KOHmg/g、水酸基価22KOHmg/gであった。
(合成樹脂エマルション2〜30の製造)
表1に示すモノマー配合以外は、合成樹脂エマルション1と同様の製造方法で、合成樹脂エマルション2〜30を製造した。
表2に示すように、アクリル樹脂100重量部、メラミン75重量部、ジペンタエリスリトール75重量部、ポリリン酸アンモニウム370重量部及び酸化チタン105重量部を含む原料混合物を、ニーダーを用いて充分に混練後、押出し成形機によってシート状に加工し、膜厚1mmの熱発泡性シート1を作製した。
(熱発泡性シート2〜6の製造)
表2に示す配合以外は、熱発泡性シート1と同様の方法で熱発泡性シート2〜6を製造した。
1.接着性試験
熱発泡性シート1(25mm×50mm)の片面の半面(25mm×25mm)に接着材1を100g/m2塗付け、23℃で3時間乾燥させた。同様に鋼板(150mm×70mm×1.6mm)の片面に接着材1を100g/m2塗付け、23℃で3時間乾燥させた。
次に、熱発泡性シート1の接着材塗付け面と、鋼板の接着材塗付け面を、圧着して貼り合わせ、試験体を得た。(なお、この試験体は、熱発泡性シート1の半面が鋼板に接着していない(非接着部分を有する)態様である。)
接着性試験では、上記試験体を熱発泡性シート1が下側となるように水平に設置し、該熱発泡性シート1の非接着部分を90°に折り曲げ、熱発泡性シート1折り曲げ部分の先端に200gの重りを吊り下げ、鋼板から熱発泡性シート1が剥がれ落ちるまでの時間を測定した。評価は次の5段階で行った。結果は表3に示す。
A:2時間以上
B:1時間以上2時間未満
C:30分以上1時間未満
D:15分以上30分未満
E:15分未満
熱発泡性シート1(70mm×70mm)の片面の全面に接着材1を100g/m2塗付け、23℃で3時間乾燥させた。同様に鋼板(150mm×70mm×1.6mm)の片面に接着材1を100g/m2塗付け、23℃で3時間乾燥させた。
次に、熱発泡性シート1の接着材塗付け面と、鋼板の接着材塗付け面を、圧着して貼り合わせ、試験体を得た。
脱落試験1では、熱発泡性シート1が下側となるように水平に設置し、該試験体の上側25mmの位置にヒーター(ヒーター温度680℃)を設置し、ヒーターにより試験体を加熱し、鋼板から熱発泡性シート1が脱落したときの鋼板と熱発泡性シート1の境界面温度を測定した。評価は次の4段階で行った。結果は表3に示す。
◎:脱落温度320℃以上
○:脱落温度300℃以上320℃未満
△:脱落温度280以上300℃未満
×:脱落温度280℃未満
脱落試験1と同様の方法で試験体を得た。
脱落試験2では、試験体を垂直に設置し、試験体(熱発泡性シート1面側)から横方向に50cmの位置にプロパンガスバーナーを設置した。
脱落試験2では、プロパンガスバーナーにより試験体を1分加熱し、熱発泡性シート1の状態を評価した。評価は次の3段階で行った。結果は表3に示す。
○:脱落せず
△:一部脱落した
×:脱落した
表3に示す接着材、熱発泡性シートの組み合わせ以外は、実験例1と同様の方法で、試験体を作製し、接着性試験、脱落試験1、脱落試験2を行った。評価は表3に示す。
熱発泡性シート6(25mm×50mm)の片面の半面(25mm×25mm)に接着材3を100g/m2塗付け、23℃で3時間乾燥させた。接着材層の上に、離型紙(25mm×50mm)を積層し、積層シート1−1を得た。
熱発泡性シート6(70mm×70mm)の片面の全面に接着材3を100g/m2塗付け、23℃で3時間乾燥させた。接着材層の上に、離型紙(70mm×70mm)を積層し、積層シート1−2を得た。
鋼板(150mm×70mm×1.6mm)の片面に接着材3を100g/m2塗付け、23℃で3時間乾燥させた。
次に、積層シート1−1または積層シート1−2の離型紙を剥離し、接着材層と、鋼板の接着材塗付け面を、圧着して貼り合わせ、各試験体を得た。実験例1と同様の方法で、接着性試験(積層シート1−1)、脱落試験1、脱落試験2(積層シート1−2)を行った。結果は表3に示す。
表3に示す接着材、熱発泡性シートの組み合わせ以外は、積層シート1−1、1−2と同様の方法で、積層シート2−1、2−2を得た。次いで、実験例36と同様の方法で、試験体を作製し、接着性試験、脱落試験1、脱落試験2を行った。評価は表3に示す。
Claims (3)
- 熱発泡性シートに適用する接着材であって、
該接着材が、合成樹脂を含み、
該合成樹脂が、酸価が30KOHmg/g以上100KOHmg/g以下及び水酸基価が20KOHmg/g以上70KOHmg/g未満、または、
酸価が10KOHmg/g以上30KOHmg/g未満及び水酸基価が70KOHmg/g以上150KOHmg/g以下、
のいずれかの条件を満たすことを特徴とする接着材。 - 離型性シート、接着材、熱発泡性シートが積層された積層シートであって、
前記熱発泡性シートが、合成樹脂、難燃剤、発泡剤、炭化剤を含み、
該接着材が、
酸価が30KOHmg/g以上100KOHmg/g以下及び水酸基価が20KOHmg/g以上70KOHmg/g未満、または、
酸価が10KOHmg/g以上30KOHmg/g未満及び水酸基価が70KOHmg/g以上150KOHmg/g以下、
である合成樹脂を含有すること特徴とする積層シート。 - 耐熱保護性を持たせる基材面側に対し、接着材、熱発泡性シートが積層された積層構造体であって、
前記熱発泡性シートが、合成樹脂、難燃剤、発泡剤、炭化剤を含み、
前記接着材が、
酸価が30KOHmg/g以上100KOHmg/g以下及び水酸基価が20KOHmg/g以上70KOHmg/g未満、または、
酸価が10KOHmg/g以上30KOHmg/g未満及び水酸基価が70KOHmg/g以上150KOHmg/g以下、
である合成樹脂を含有すること特徴とする積層構造体。
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