JP2015171818A - 木質様難燃建築材 - Google Patents

Abstract

【課題】難燃剤を使用することなく、構成樹脂の配合によって不燃性或いは自己消火性を実現した木質様のＡＢＳ樹脂を基本とする難燃建築材を提供する。【解決手段】（Ａ）ＡＢＳ樹脂１５〜４５質量％、（Ｂ）ＰＶＣ樹脂２０〜４０質量％、および（Ｃ）木粉３０〜５０質量％〔（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の合計を１００質量％とする〕を含んでなる木質様樹脂成形体からなり、荷重たわみ温度が８５℃以上であり、ＪＩＳ Ｋ６９１１ ５．２４Ａに準拠した耐燃性試験において、燃焼時間が１８０秒以内であり、且つ、燃焼距離が１００ｍｍ以下である自消性難燃建築材、好適には、（Ａ）１５〜３０質量％、（Ｂ）３０〜４０質量％、および（Ｃ）４０〜５０質量％を含んでなり、荷重たわみ温度が８５℃以上であり、燃焼時間が１８０秒以内であり、且つ、燃焼距離が２５ｍｍ以下であることを特徴とする不燃性難燃建築材。【選択図】なし

Description

本発明は、建築材料として好適な木質様で、自己消火性或いは不燃性の難燃建築材に係わる。

古くから、副生成物或いは廃棄物として豊富に供給される木粉の有効利用として、木粉をポリオレフィンや塩化ビニル樹脂に配合した木質様樹脂成形体が開発されてきた。しかしながら、昨今、その成形体の強度不足や環境への影響の観点から、ポリオレフィンや塩化ビニル樹脂に代えてアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂（以下、ＡＢＳ樹脂ともいう）の使用が検討されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
ＡＢＳ樹脂をベース樹脂とする木質様樹脂成形体は、その特徴を生かして建築材料として有用なものであるが、可燃性であるが故に、テラス用のデッキ材やパイプ材などの一部の建築材料には使用できないという問題があった。

従来から、木粉を含む樹脂成形体に不燃性或いは自己消火性を付与するためには、難燃剤の使用が一般的であった。しかし、難燃剤の使用は、成形体の物性の低下、更には成形時の金型への難燃剤のプレートアウトによる生産性低下を起こし、問題となっていた。
ここでいうプレートアウトとは、加熱成形加工の際に難燃剤等の添加物の一部、またはそれらが酸化・分解などで生成した生成物が、カレンダーロールやエンボシングロールまたは押出加工機のスクリューやダイ部分に付着する現象である。これを放置すると製品のスジ引き、表面荒れ、光沢低下および厚みムラなどが生じることにより商品価値が著しく損なわれてしまうものである。更に、このプレートアウトが発生したときは、その都度加工機の運転を停止して滞積した付着物を拭き取らねばならず、非常に生産効率を低下させるものとして、当業者はその回避に苦慮している。

特開平１１−２４０９６１号公報 特開２０００−７８８０号公報 特開２００７−３９５４４号公報

本願発明者らは、単に難燃剤を使用することなく、配合樹脂の構成を工夫することによって不燃性或いは自己消火性（自消性）を実現すべく鋭意研究を行った結果、塩化ビニル樹脂（以下，ＰＶＣ樹脂ともいう）およびＡＢＳ樹脂の樹脂固有の溶解度指数（ＳＰ値）が類似していることに着目し、これらの樹脂を特定配合比で組み合わせることにより、所期物性を低下させることなくそれが達成されることを確認し、本願発明に到った。
更に、当該樹脂成形体に難燃剤を含む極く薄い化粧層を積層した場合には、製品自体の物性に影響を及ぼす恐れはなく、且つ、成形時も、その薄さにより成形体本体に比べて金型内で高い圧力がかかるので、難燃剤のプレートアウトが抑制され、耐候性を発揮することを確認した。

本発明によれば、（Ａ）アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂１５〜４５質量％、（Ｂ）塩化ビニル樹脂２０〜４０質量％、および（Ｃ）木粉３０〜５０質量％〔（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の合計を１００質量％とする〕を含んでなる木質様樹脂成型体からなる自消性難燃建築材であって、
荷重たわみ温度が８５℃以上であり、ＪＩＳ Ｋ６９１１ ５．２４Ａに準拠した耐燃性試験において、燃焼時間が１８０秒以内であり、且つ、燃焼距離が１００ｍｍ以下であることを特徴とする前記自消性難燃建築材が提供される。

本発明によれば、更に、（Ａ）アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂１５〜３０質量％、（Ｂ）塩化ビニル樹脂３０〜４０質量％、および（Ｃ）木粉４０〜５０質量％〔（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の合計を１００質量％とする〕を含んでなる木質様樹脂成型体からなる不燃性難燃建築材であって、
荷重たわみ温度が８５℃以上であり、ＪＩＳ Ｋ６９１１ ５．２４Ａに準拠した耐燃性試験において、燃焼時間が１８０秒以内であり、且つ、燃焼距離が２５ｍｍ以下であることを特徴とする前記不燃性難燃建築材が提供される。

本発明によって提供される木質様樹脂成形体は、基本的に難燃剤を含有させることなく、耐燃性、詳しくは自己消火性更には不燃性を発現し、しかも耐熱性に優れる木質様の樹脂成形体である。その結果、成形体自体の所期の物性を低下させること無く維持できる。更に、加工時の難燃剤のプレートアウト現象を抑制しうるので、製品の表面特性を劣化させることが無いばかりか、運転中断による生産性の低下も防止できる。

本発明の樹脂成形体は、木粉を含んで木質様の外観を持ち、しかも、難燃剤を含有することなく、自消性、更には不燃性を発現するものである。
本発明において使用するＡＢＳ樹脂は、アクリロニトリル、ブタジエン、およびスチレンの共重合体であり、耐衝撃性、剛性、引っ張り強度及び光沢性に優れた樹脂である。その構造は、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）樹脂などのマトリックスの中にポリブタジエンなどの弾性体が島状に分散した不均一の構造を持ち、正確には、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの３つのモノマーの共重合体ではないと言われている。アクリロニトリルの含有量は一般に２０〜３５％であるが４０％程度のものもある。ブタジエンは５〜３０％程度である。上記三成分の一部を代え、光沢性、流動性、耐熱性などの特性を向上させた改良ＡＢＳ樹脂も多数存在し、例えば、「テクノＡＢＳ」（テクノポリマー社）、「ＵＭＧＡＢＳ」（ＵＭＧＡＢＳ社）、「デンカＡＢＳ」（電気化学工業社）などが市販されている。本発明においては、これらＡＢＳ樹脂の中から、目的に応じて選択して使用することができる。

ＰＶＣ樹脂としては、塩化ビニルの単独重合体を基本とする樹脂であれば特に制限は無く、その構造や化学組成を一部変質した樹脂、添加材を配合してその性質を改良した樹脂を含み、一般に市販されているものをそのまま使用できる。例えば、可塑剤を含む軟質塩化ビニル樹脂や可塑剤を含まない硬質塩化ビニル樹脂などがある。当該樹脂の平均重合度は、押出成形の容易性や所期物性の確保の観点から、通常、７００〜１５００のものが使用される。

木粉としては、針葉樹、広葉樹、ラワン材なの任意の木材の粉砕物が使用される。粒径も特に限定されるものではないが、一般に、２０〜２５０メッシュ程度のものが使用される。木材の粉砕物以外にも、樹皮、穀物殻、廃材などの粉砕物も使用できる。

本願発明おいては、上記ＡＢＳ樹脂、ＰＶＣ樹脂、並びに木粉の配合比が、難燃剤を含有させることなく、自消性、更には不燃性を発現させるために、極めて重要である。
即ち、樹脂成形体が自消性を発現するためには、その構成を、（Ａ）ＡＢＳ樹脂１５〜４５質量％、（Ｂ）塩化ビニル樹脂２０〜４０質量％、および（Ｃ）木粉３０〜５０質量％〔（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の合計を１００質量％とする〕とすることが必須である。この配合比で構成した場合、その成形体は、荷重たわみ温度が８５℃以上であり、ＪＩＳ Ｋ６９１１ ５．２４Ａに準拠した耐燃性試験において、燃焼時間が１８０秒以内であり、且つ、燃焼距離が１００ｍｍ以下を達成し得る。
上記構成を満たさない限り。上記耐燃性を発現しない。更に、（Ａ）ＡＢＳ樹脂が１５質量％未満であると荷重たわみ温度が低くなり、高温時のたわみが大きくなる。４５質量％を超えると自消性の効果が得られなくなる。（Ｂ）ＰＶＣ樹脂が２０質量％未満では自消性の効果が得られなく、４０質量％を超えると荷重たわみ温度が低くなる。（Ｃ）木粉３０質量％未満の場合は製品の剛性及び木質感が得られなく、５０質量％を超えると吸水性が高くなり寸法変化が大きくなり、しかも成型時の流動特性が悪くなる。

更に、樹脂成形体が不燃性を発現するためには、その構成を、（Ａ）ＡＢＳ樹脂１５〜３０質量％、（Ｂ）ＰＶＣ樹脂３０〜４０質量％、および（Ｃ）木粉４０〜５０質量％〔（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の合計を１００質量％とする〕とすることが必須である。この配合比で構成した場合、荷重たわみ温度が８５℃以上であり、ＪＩＳ Ｋ６９１１ ５．２４Ａに準拠した耐燃性試験において、燃焼時間が１８０秒以内であり、且つ、燃焼距離が２５ｍｍ以下を達成し得る。当該構成を満たさない限り。上記耐燃性を発現しない。

尚、荷重たわみ温度試験は、ＪＩＳ Ｋ７１９１−２００７Ａ法に準拠して測定される試験であり、樹脂成形体の耐熱性を評価する。ＪＩＳ Ｋ６９１１ ５．２４Ａに準拠した耐燃性試験とは、規格番号ＪＩＳ Ａ５７２１−１９９５「プラスチックデッキ」に係わる規定の中で、耐燃性に関して引用されているＪＩＳ規格の試験方法であり、耐燃性を評価する。

本発明の木質様樹脂成形体は、その目的を損なわない範囲で、着色剤、耐候性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤などの公知の添加剤を、それ自体公知の処方に従って配合できる。

本発明は、更に、上記木質様樹脂成形体の表面の一部に下記成分構成の化粧層が積層されている木質様積層樹脂成形体に係わる。木質様積層樹脂成形体がフロアー材のように、所定の表面だけが露出して利用される場合は、樹脂成形体の一面のみに化粧層が積層される。木質様積層樹脂成形体が格子材のように、全面が露出して利用される場合は、樹脂成形体の全周面に化粧層が積層される。木質様積層樹脂成形体の形状や利用形態に応じて、化粧層の積層面が適宜決定される。
上記化粧層は、（Ａ）ＡＢＳ樹脂２〜１０質量％、（Ｃ）木粉５〜２０質量％、（Ｄ）ＡＳＡ樹脂５５〜９０質量％、（Ｅ）難燃剤７〜１５質量％、および（Ｆ）光安定剤０．１〜２質量％〔（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、および（Ｆ）の合計を１００質量％とする〕を含有してなる樹脂層であって、基体の樹脂成形体と併せて、木質様の外観、耐燃性を有し、しかも耐候性を付与する層である。

ＡＢＳ樹脂および木粉は、前出のものがそのまま使用できる。（Ａ）ＡＢＳ樹脂、および（Ｃ）木粉の含有量は、化粧層の全必須成分〔（Ａ）〜（Ｆ）〕を基準にして、各々２〜１０質量％、５〜２０質量％である。
ＡＢＳ樹脂をこの範囲で含有させることにより、基材の樹脂成形体との密着性が良好で、しかも木材と類似した退色変化を発現する。２質量％未満では密着性が悪く退色変化が見られない。１０質量％を超えると耐候性が悪くなる。木粉は、この範囲で含有させることにより、化粧層の成形特性や基体である樹脂成形体との密着性を維持しつつ、木質様の外観を発現することができる。

ＡＳＡ樹脂は、アクリロニトリル、スチレン、およびアクリル酸メチルの共重合体樹脂である。ＡＢＳ樹脂のブタジエン成分に代替してアクリルゴム成分を有し耐衝撃性を維持しつつ耐候性に優れる樹脂であり、それ自体公知である。例えば、ＵＭＧＡＢＳ社から「ダイヤラック」シリーズとして市販されている。該樹脂は、化粧層の全必須成分を基準にして、５５〜９０質量％含有させる。５５質量％未満である場合は耐候性が悪くなり、９０質量％を超えるとコスト高となり好ましくない。

難燃剤は、特に限定されず公知の材料が使用できる。具体的には、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の無機系難燃剤；トリフェニルホスフェート、芳香族縮合リン酸エステルなどのリン系難燃剤；テトラブロモビスフェノールＡ、デカブロモジフェニールエーテル、臭素化ポリエチレン、臭素化ポリカーボネートなどのハロゲン系有機難燃剤が例示される。ハロゲン系有機難燃剤または無機系難燃剤が好適に使用される。該難燃剤の配合量は、耐燃性を有効に発現させるために７質量％以上必要であるが、１５質量％を超えて配合してもその効果は頭打ちとなり、しかもコスト高になる。

（Ｆ）光安定剤は、２，４−ジハイドロキシベンゾフェノン、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾールー２−イル）−４−ｔ−ブチルフェノールなど紫外線に有効な紫外線吸収剤と、ビス（２，２，６，６−テトラメチルー４−ピペリジル）セバケートなどの酸化で生成するラジカルに有効なヒンダードアミン系光安定剤に大別されるが、ヒンダードアミン系光安定剤が好適に使用される。該光安定剤の配合量は、耐候性を有効に発現させるために０．１質量％以上必要であるが、２質量％を超えて配合しても格別の利点がなく、経済性の点では不利になる。

上記化粧層も、その目的を損なわない範囲で、着色剤、耐候性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤などの公知の添加剤を、それ自体公知の処方に従って配合できる。
当該化粧層の厚みは、０．２〜２ｍｍであることが好適である。０．２ｍｍ未満であると化粧層を設けた目的が達成されず、２ｍｍを超えると自消性の効果が得られなくなる。

本発明の木質様樹脂成形体、並びにその表面に積層する化粧層において、上記必須並びに任意の各成分は、通常、成形する前に混合して成型用組成物とする。その方法は、特に限定されず公知の方法、例えば、ブレンダーやヘンシェルミキサー等の混合機を用いて混合する。該組成物の存在形態は特に限定されず、各成分を混合した混合物，更には該組成物を溶融混練してペレット状にしたものなどが挙げられる。
当該成型用組成物は、射出成型、真空成型、カレンダー成型、圧縮成型、特に生産性や複雑な断面形状の成形体の容易製造性の観点から、押出成形法が好ましく採用され、目的に応じた所定の成型体とされる。その成型機や成型条件などは従来公知の中から任意に選択して決定すれば良い。樹脂成形体の表面に化粧層を設けた木質様積層樹脂成形体とするためには、共押出成形法が好適に採用される。

本発明の木質様樹脂成型体および木質様積層樹脂成型体は、木質の外観を有しているので，窓枠・ドア枠や壁材等の建築内装材、家具のエッジ部材や化粧材等の構造材、家電製品の外装材やハウジング材などの木質外観を必要とする従来からの諸材料に広く使用できるが、更に、自己消火性或いは不燃性を有しているので、テラス用のデッキ材やパイプ材、フェンス材、サイディング材、バルコニー材、ルーバー材等の木質外観を持ち且つ耐燃性を必要とする建築材としても極めて有用である。

本発明を実施例で更に説明する。以下の実施例は、説明のためのものであり、いかなる意味においても本発明はこれに限定されるものではない。また、実施例の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
以下の実施例及び比較例で用いた各種成分と略号は、以下の通りである。
（Ａ）ＡＢＳ樹脂
Ａ−１：クララスチックＳＲ（日本Ａ＆Ｌ社製）、ＳＰ値＝９．８
Ａ−２：ＵＭＧ ＡＢＳ ＥＸ２７０（ＵＭＧ ＡＢＳ社製）、ＳＰ値＝９．８
（Ｂ）塩化ビニル樹脂３
Ｂ−１：ＴＨ１０００（大洋塩ビ社製）；重合度１０００、ＳＰ値＝９．６
（Ｃ）木粉
Ｃ−１：４０メッシュ、平均粒径１６０μｍの木粉
Ｃ−２：２０メッシュ、平均粒径２２０μｍの木粉
（Ｄ）ＡＳＡ樹脂
Ｄ−１：ダイヤラック Ｅ６１０（ＵＭＧ ＡＢＳ社製）
（Ｅ）難燃剤
Ｅ−１：臭素化ポリカーボネート（ハロゲン系有機難燃剤）
Ｅ−２：三酸化アンチモン（無機系難燃剤）
Ｅ−３：芳香族縮合リン酸エステル（リン系難燃剤）
（Ｆ）光安定剤
Ｆ−１：ＴＩＮＵＶＩＮ７７０ ＤＦ（ＢＡＳＦ社製、ヒンダードアミン系光安定剤）
実施例及び比較例における荷重たわみ試験、耐燃性試験、吸放湿試験、密着性試験、並びにその評価は次の通りに行った。
［荷重たわみ試験］
・試験方法：ＪＩＳ Ｋ７１９１−２００７Ａ法
・試験片形状：
各成形体から、長さ８０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ４ｍｍの試験片を切り出した。
・測定器：
ＨＣ-ＰＣヒートデストーションテスター（安田精機製）で以下の条件で測定した。
・試験条件：
フラットワイズでの試験において、支点間距離を６４ｍｍ、試験片に加える曲げ応力を１．８０ＭＰａ、1時間に１２０℃で昇温した。
［耐燃性試験］
・試験方法：
ＪＩＳ Ａ５７２１−１９９５「プラスチックデッキ」
試験項目・・・５．６耐燃性試験（ＪＩＳ Ｋ６９１１ ５．２４Ａ法）
・試験片形状：
各成形体から、１５０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍの試験片を切り出した。
・試験手順：
１）試験片に、端から２５ｍｍおよび１００ｍｍの所に標線を付した。
２）試験片を長さ方向に水平に、幅方向は水平に対して45°の角度に保持する。
注）化粧層を有する場合は、化粧層側を下向きとした。
３）試験片の下端に青色炎の先端を３０°の角度に保持して３０秒間接触し、炎を取り去ると同時に燃焼時間の計測を開始する。
・試験数：ｎ＝３
・試験環境：温度２５℃、湿度４５％
・判定基準：
可燃性「×」：１８０秒以上、炎が消えない
自消性「〇」：１８０秒以内に炎が消え、燃焼距離が２５ｍｍ以上、１００ｍｍ以下
不燃性「◎」：１８０秒以内に炎が消え、燃焼距離が２５ｍｍ以下
［吸放湿試験］
・試験片形状：
各成形体から、長さ３００ｍｍ×幅１４０ｍｍ×厚さ２７ｍｍの試験片を切り出した。
・試験手順：
１）試験片を、８０°の恒温器に７２時間入れ、乾燥させた。
２）４０℃、４０％の恒温恒室器に３時間入れ、長さの数値を測定し、初期値とした。
３）恒温恒室器を４０℃、９０％に設定し、２）の試験片を入れ３０日放置後、長さの数値を測定し、初期値と比較して寸法変化率を算出した。
・算出式：
寸法変化率(%)＝{（30日放置後の測定値−初期値）／初期値}×100
［密着性試験］
・試験片形状：
各成形体から、長さ３００ｍｍ×幅１４０ｍｍ×厚さ２７ｍｍの試験片を切り出した。
・試験手順：
１）試験片を、８０°の恒温器に７２時間入れ、乾燥させた。
２）４０℃、４０％の恒温恒室器に３時間入れ、初期表面状態を観察した。
３）恒温恒室器を４０℃、９０％に設定し、２）の試験片を入れ３０日放置後、表面状態を観察した。
・判定基準：
「〇」：基体の樹脂成形体と化粧層との剥がれや膨れがない
「×」：基体の樹脂成形体と化粧層との剥がれ或いは膨れがみられた

実施例１〜６、比較例１〜３
表１に示す処方に従って、（Ａ）ＡＢＳ樹脂、（Ｂ）ＰＶＣ樹脂、および（Ｃ）木粉の混合物を押出機に投入し、１５０〜２３０℃の成形温度で溶融混練して押出し、長さ３００ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ５０ｍｍ，肉厚５．５ｍｍの中空の角材の木質様樹脂成形体を作製した。参考例においては、ポリエチレン４０質量％と木粉（Ｃ−１）６０質量％とを用いて同様に成形体を作製した。
得られた樹脂成形体から、前記試験用の試験片を各々切り出し、各物性測定を実施した。その結果を、合わせて表１に示す。

実施例７〜９
木質様樹脂成形体の組成は実施例１の処方に従った。当該組成の樹脂組成物を第一の押出機に供給し、第二の押出機に、表２に示す処方の化粧層用組成物を供給し、１５０〜２３０℃の成形温度の条件で、積層状態で共押出しした。成形体は長さ３００ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ５０ｍｍ，肉厚５．５ｍｍの中空の角材であり、化粧層は成形体の全周面に亘って積層され、その厚みは１．０ｍｍであった。
得られた化粧層を有する樹脂成形体から、前記試験用の試験片を各々切り出し、各物性測定を実施した。その結果を、合わせて表２に示す。

Claims (2)

1. （Ａ）アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂１５〜４５質量％、（Ｂ）塩化ビニル樹脂２０〜４０質量％、および（Ｃ）木粉３０〜５０質量％〔（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の合計を１００質量％とする〕を含んでなる木質様樹脂成型体からなる自消性難燃建築材であって、
   荷重たわみ温度が８５℃以上であり、ＪＩＳ Ｋ６９１１ ５．２４Ａに準拠した耐燃性試験において、燃焼時間が１８０秒以内であり、且つ、燃焼距離が１００ｍｍ以下であることを特徴とする前記自消性難燃建築材。
2. （Ａ）アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂１５〜３０質量％、（Ｂ）塩化ビニル樹脂３０〜４０質量％、および（Ｃ）木粉４０〜５０質量％〔（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の合計を１００質量％とする〕を含んでなる木質様樹脂成型体からなる不燃性難燃建築材であって、
   荷重たわみ温度が８５℃以上であり、ＪＩＳ Ｋ６９１１ ５．２４Ａに準拠した耐燃性試験において、燃焼時間が１８０秒以内であり、且つ、燃焼距離が２５ｍｍ以下であることを特徴とする前記不燃性難燃建築材。