JP2016104568A

JP2016104568A - 不燃積層材

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Publication number: JP2016104568A
Application number: JP2016005946A
Authority: JP
Inventors: 公彦宮川; Kimihiko Miyagawa; 豊田　兼昭; Kaneaki Toyoda; 兼昭豊田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2016-01-15
Filing date: 2016-01-15
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2031-11-07
Also published as: JP6258365B2

Abstract

【課題】不燃性に優れ、内装制限を受ける箇所にも施工可能な高強度の不燃積層材を提供する。【解決手段】断熱性基材１１の一方の面に、接着層１２を介して不燃補強層１８が積層した不燃積層材１０であって、断熱性基材１１は、フェノール樹脂発泡体と、前記フェノール樹脂発泡体の少なくとも一方の面に設けられた面材とを備え、不燃補強層１８は、混抄紙からなる層１３と、金属層１５とを備え、不燃補強層１８は、断熱性基材１１の面材上に積層され、混抄紙からなる層１３は、金属層１５よりも断熱性基材１１側に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、建築用パネルとして使用される不燃積層材に関する。

建築物の壁、床、天井などの内装は、建築物の用途・構造、規模などに応じて、建築基準法に基く内装制限を受ける場合がある。内装制限とは、建築物内で火災が発生した際に、内装が激しく燃えて建築物内の人間の避難を妨げることがないように、内装に用いる材料を国土交通大臣認定の不燃材料などに限定するものである。
そこで、このような内装制限を受ける箇所にも使用できる、高い不燃性を備えた積層材が求められている。

例えば特許文献１には、樹脂発泡体からなる芯材の両面に、ガラス繊維不織布、合成樹脂フィルム、アルミニウム箔が積層一体化されたサンドイッチパネルが記載されている。

特開昭５９−３８４４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたものは、燃焼時にガラス繊維不織布がばらばらになるなどしてその形状を維持できず、その結果、発熱量が多くなる。よって、国が定める試験機関（（財）日本建築総合試験所など。）において実際される不燃材料認定試験の発熱性試験に合格することはできない。

本発明の目的は、不燃性に優れ、内装制限を受ける箇所にも施工可能な高強度の不燃積層材を提供することである。

本発明の不燃積層材は、断熱性基材の一方の面に、接着層を介して不燃補強層が積層した不燃積層材であって、前記断熱性基材は、フェノール樹脂発泡体と、前記フェノール樹脂発泡体の少なくとも一方の面に設けられた面材とを備え、前記不燃補強層は、混抄紙からなる層と、金属層とを備え、前記不燃補強層は、前記断熱性基材の面材上に積層され、前記混抄紙からなる層は、前記金属層よりも前記断熱性基材側に位置することを特徴とする。
前記混抄紙は、ガラス繊維およびパルプ繊維を含むことが好ましい。
前記混抄紙は、水酸化アルミニウムおよびパルプ繊維を含むことが好ましい。

本発明によれば、不燃性に優れ、内装制限を受ける箇所にも施工可能な高強度の不燃積層材を提供できる。

本発明の不燃積層材の一例を示す断面図である。

以下、本発明の不燃積層材について一実施形態を例示して、詳細に説明する。
図１は、本発明の不燃積層材の一例を示す断面図である。
図１の不燃積層材１０は、平板状の断熱性基材１１と、該断熱性基材１１の一方の面に第１の接着層１２を介して形成された不燃補強層１８とを備えている。この例の不燃補強層１８は、ガラス繊維混抄紙からなる層（以下、ガラス繊維混抄紙層という場合がある。）１３、金属層１５、化粧層１７の３層構造であり、ガラス繊維混抄紙層１３と金属層１５との間、金属層１５と化粧層１７との間は、それぞれ第２の接着層１４および第３の接着層１６で接着されている。

この不燃積層材１０において、その一方の面（不燃補強層１８側の表面）は、必要に応じて、塗装、モルタル加工などが施されたり、石膏ボードが積層されたりする内装側仕上面１０ａである。また、この不燃積層材１０は、コンクリート打ち込み用面材として使用されてもよく、その場合、この不燃積層材１０の他方の面側、すなわち断熱性基材１１の表面１０ｂ側がコンクリート打ち込み面となる。なお、この表面１０ｂをコンクリート打ち込み面とする場合には、コンクリートの密着性を向上させる目的で、例えば、水酸化アルミニウムを含有するシートからなる打ち込み用接着層（図示略）などを該表面１０ｂに接着剤を用いて積層しておくことが好ましい。

＜断熱性基材＞
断熱性基材１１としては、樹脂発泡体からなる板状物を主体とするものが使用される。該板状物の少なくとも一方の面には、樹脂を発泡させる際に用いられた面材（例えば、ガラス繊維紙など。）が一体化していてもよく、その場合には、樹脂発泡体からなる板状物と面材とで断熱性基材１１が構成される。

樹脂発泡体を構成する樹脂としては、例えばフェノール樹脂、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィンなどが挙げられるが、断熱性能に優れる点から、フェノール樹脂が好ましい。
フェノール樹脂としては、例えばレゾール樹脂が使用される。レゾール樹脂は、フェノール、クレゾール、キシレノール、パラアルキルフェノール、パラフェニールフェノール、レゾルシノール等のフェノール化合物と、ホルムアルデヒド、フルフラール、アセトアルデヒド等のアルデヒドとの化学反応によって得られる。反応は、通常、触媒量の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、脂肪族アミン（トリメチルアミン、トリエチルアミンなど。）の存在下で行われる。

フェノールとアルデヒドとのモル比は、好ましくはフェノール：アルデヒド＝１：１〜１：３、より好ましくは１：１．５〜１：２．５、特に好ましくは１：１．６〜１：２．１である。

フェノール樹脂の重合を開始させるために使用される硬化剤としては、硫酸、リン酸等の無機酸、ベンゼンスルホン酸、エチルベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ナフトールスルホン酸、フェノールスルホン酸等の有機酸が用いられ、ベンゼンスルホン酸、エチルベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ナフトールスルホン酸及びフェノールスルホン酸が好ましく、特にパラトルエンスルホン酸およびキシレンスルホン酸が好適である。
これらの硬化剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。その使用量は、硬化剤の種類にもよるが、フェノール樹脂１００質量部に対して、通常５〜２５質量部、好ましくは７〜２２質量部、より好ましくは１０〜２０質量部である。

フェノール樹脂の好ましい重量平均分子量は、４００〜３，０００であり、より好ましくは７００〜２，０００である。数平均分子量は、好ましくは１５０〜１，０００であり、より好ましくは３００〜７００である。

樹脂を発泡する際の発泡剤は、特に限定されず、炭素数１〜８の脂肪族炭化水素、炭素数１〜８の塩素化脂肪族炭化水素、１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン等の弗素化炭化水素化合物（代替フロン）、トリクロロモノフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン等の塩弗素化炭化水素化合物、イソプロピルエーテル等のエーテル化合物、窒素、アルゴン、炭酸ガス、空気等を１種以上使用できる。

これらの発泡剤の中でも、得られる発泡体が低熱伝導率であり、かつ地球温暖化の潜在的危険性が小さいことから、炭素数２〜７の脂肪族炭化水素、炭素数２〜６の塩素化脂肪族炭化水素の少なくとも一方が好ましく用いられ、特に、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の炭素数３〜６の脂肪族炭化水素と、ジクロロエタン、プロピルクロリド、イソプロピルクロリド、ブチルクロリド、イソブチルクロリド、ペンチルクロリド、イソペンチルクロリド等の炭素数２〜５の塩素化脂肪族炭化水素の２種以上の混合物が好ましい。

使用される発泡剤の量は、好ましくはフェノール樹脂１００質量部に対して１〜２０質量部であり、より好ましくはフェノール樹脂１００質量部に対して３〜１０質量部である。

樹脂発泡体の厚さには特に制限はないが、５〜１５０ｍｍの範囲が好ましい。
なお、図示例では、厚さが１２〜３５ｍｍのフェノール樹脂発泡体と、その両面に積層した面材（ガラス繊維紙（目付：１０２ｇ／ｍ^２））とから、断熱性基材１１が構成されている。

＜不燃補強層＞
不燃補強層１８は、第１の接着層１２を介して、断熱性基材１１の一方の面に設けられ、不燃積層材１０に不燃性や強度を付与するものであって、少なくともガラス繊維混抄紙層１３と金属層１５とを備えている。そして、ガラス繊維混抄紙層１３が金属層１５よりも断熱性基材１１側に位置している。
具体的には、この例の不燃補強層１８は、ガラス繊維混抄紙層１３と金属層１５に加えて、化粧層１７が積層した３層構成であり、化粧層１７が不燃積層材１０の不燃補強層１８側の表面（内装側仕上面）１０ａを構成し、ガラス繊維混抄紙層１３が第１の接着層１２を介して断熱性基材１１に接している。ガラス繊維混抄紙層１３と金属層１５の間は、第２の接着層１４により接着され、金属層１５と化粧層１７の間は、第３の接着層１６により接着されている。

ここでガラス繊維混抄紙は、湿式抄紙により製造される、ガラス繊維およびパルプ繊維を含むシート状の混抄紙であって、ガラス繊維混抄紙層１３は、通常時（非火災時）には、不燃積層材１０の強度（圧縮強度、耐衝撃強度など。）、寸法安定性などを向上させる作用を奏する。そのため、この不燃積層材１０は、コンクリート打ち込み用面材として使用される場合であっても、充分な強度を有する。
また、このようなガラス繊維混抄紙層１３は、強度などを発揮するだけでなく、火災時において、詳しくは後述するが、金属層１５とともに、不燃積層材１０の不燃性を高める作用を奏する。

ガラス繊維混抄紙は、ガラス繊維およびパルプ繊維の他、バインダー成分と無機成分とを含有する。バインダー成分としては、例えばアクリル樹脂などの樹脂が使用され、無機成分としては、例えば炭酸カルシウム、クレー、カオリンなどの１種以上が使用される。
ガラス繊維混抄紙１３中における各成分の含有量としては、ガラス繊維が１０〜９０質量％、パルプ繊維が５〜８０質量％、バインダー成分（樹脂）が５〜８０質量％、無機成分が１〜８０質量％であることが好ましく、より好ましくは、ガラス繊維が２０〜４０質量％、パルプ繊維が１０〜５０質量％、バインダー成分（樹脂）が１０〜３０質量％、無機成分が５〜４０質量％である。

ガラス繊維混抄紙の厚みは、好ましくは０．２〜１．１ｍｍ、より好ましくは０．２〜０．７ｍｍであり、目付は、好ましくは５０〜５００ｇ／ｍ^２、より好ましくは１００〜２２０ｇ／ｍ^２である。
なお、図示例では、ガラス繊維が３０質量％、パルプ繊維が３０質量％、バインダー成分（樹脂）が２０質量％、無機成分が２０質量％であり、厚み０．４ｍｍ、目付１５０ｇ／ｍ^２のガラス繊維混抄紙が使用されている。

金属層１５は、不燃積層材１０の発火を防止し、その不燃性を高めるための層であり、例えばアルミニウムなどの金属の箔または板からなる。厚みは０．０２ｍｍ以上が好ましく、０．０３〜０．０５ｍｍがより好ましい。厚みが０．０３〜０．０５ｍｍのアルミニウム箔は、不燃積層材１０の不燃性を高める効果に優れることから好ましい。このような厚みであると、不燃積層材１０に充分な不燃性を付与することができるとともに、金属層１５の厚みが大きすぎることによるコストアップ、軽量性低下などを回避できる。
なお、図示例では、金属層１５には、厚さ０．０５ｍｍのアルミニウム箔が使用されている。

化粧層１７は、不燃積層材１０の内装側仕上面１０ａを構成する層であり、例えば、水酸化アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどを含有するシート（無機混抄紙）、ポリエチレンテレフタレート製不織布などが使用される。このような化粧層１７を設けることによって、内装側仕上面１０ａは、塗装、モルタル加工などに適した表面となる。
なお、化粧層１７として無機混抄紙を使用する場合、その目付は５０〜１００ｇ／ｍ^２の範囲が好ましく、図示例では、目付７５ｇ／ｍ^２の水酸化アルミニウム混抄紙が使用されている。

断熱性基材１１と不燃補強層１８とを接着する第１の接着層１２には、エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系などの硬化型接着剤が好適に使用される。このような接着剤としては、１液硬化型接着剤と２液硬化型接着剤とがあるが、硬化時に湿気の影響を受け難く、また、発熱量も少ないことから、ウレタン樹脂系の２液硬化型接着剤が好ましい。
第１の接着層１２を構成するための接着剤の量には特に制限はないが、３０〜１００ｇ／ｍ^２が好ましい。
図示例では、第１の接着層１２には、ウレタン樹脂系の２液硬化型接着剤（接着剤量：１００ｇ／ｍ^２）が使用されている。

ガラス繊維混抄紙層１３と金属層１５の間を接着する第２の接着層１４や、金属層１５と化粧層１７の間を接着する第３の接着層１６には、ホットメルト系接着剤を使用することが好ましい。ホットメルト系接着剤としては特に制限はなく、例えばポリエチレンからなるホットメルト系接着剤が安価であり好ましい。第２、第３の各接着層１４，１６は、接着する層間にホットメルト系接着剤を押出し、その後冷却する方法により形成できる。第２、第３の各接着層１４，１６の厚みは、１５〜２５μｍが好ましい。
図示例の第２、第３の各接着層１４，１６は、ポリエチレンホットメルト系接着剤により厚み１５μｍに形成されている。

以上説明したように、図１の不燃積層材１０においては、不燃補強層１８がガラス繊維混抄紙層１３と金属層１５とを備え、ガラス繊維混抄紙層１３が金属層１５よりも断熱性基材１１側に位置している。
そのため、この不燃積層材１０を施工した建築物内で火災が起こり、内装仕上面１０ａ側に炎が発生した場合には、化粧層１７は燃焼するものの、金属層１５により、断熱性基材１１側に火が移ることが防止される。さらに、この際、炎の側からみて金属層１５の裏側には、ガラス繊維混抄紙層１３が存在している。ガラス繊維混抄紙層１３は、耐熱性の優れるガラス繊維を含有するため、発熱量が少ないことに加え、火災時に全てが炭化せず燃え残って残存したパルプ繊維などの成分がガラス繊維の結合材としての役割を果たし、火災時でもおおよその形状を維持することができる強度を有する。このように火災時でも形状を維持することができるガラス繊維混抄紙層１３が存在することにより、金属層１５の変形が抑制され、金属層１５による上述の作用、すなわち断熱性基材１１側に火が移ることを防止する作用が充分に発揮される。また、ガラス繊維混抄紙層１３が断熱性基材１１を覆う状態となり、より効果的に、断熱性基材１１側に火が移ることが防止される。その結果、不燃積層材１０としての発熱量が抑制される。

図１の不燃積層材１０は、ガラス繊維混抄紙層１３と金属層１５とを特定の位置関係で有する不燃補強層１８を具備するため、ガラス繊維混抄紙層１３と金属層１５との相乗効果により、発熱量が少なく抑制され、不燃材料認定試験の１つである発熱性試験に合格するような高い不燃性を備えたものとなる。

ここで仮に、不燃補強層がガラス繊維混抄紙層を具備していない場合には、不燃積層材としての充分な強度が得られないだけでなく、火災時には金属層の変形が進み、その結果、金属層による上述の作用が得られなくなる。
また、ガラス繊維混抄紙層の代わりに、ガラス繊維不織布からなる層を備える場合、結合材的成分を含有しないガラス繊維不織布は火災時にその形状を維持できずにばらばらになってしまうため、金属層による上述の作用が得られなくなる。その結果、その不燃積層材の発熱量は大きくなり、発熱性試験には不合格となる。
このように不燃補強層がガラス繊維混抄紙層を備えていない積層材の場合には、発熱量が多くなり、発熱性試験には不合格となる。
また、金属層がガラス繊維混抄紙層よりも断熱性基材側に位置している場合も、容易に断熱性基材にまで火が移り、発熱性試験には不合格となる。

なお、発熱性試験は、国が定める試験機関（（財）日本建築総合試験所など。）において実際されるものであり、試験体の加熱試験の結果、試験体が下記（１）〜（３）の基準を満足する場合には、合格と判定される。
（１）加熱開始後２０分間の総発熱量が、８ＭＪ/ｍ^２以下であること。
（２）加熱開始後２０分間、防火上有害な裏面まで貫通する亀裂及び穴がないこと。
（３）加熱開始後２０分間、最高発熱速度が、１０秒以上継続して２００ｋＷ／ｍ^２を超えないこと。
不燃材料認定試験には、他にガス有害性試験もあり、発熱性試験およびガス有害性試験の結果により、不燃材料、準不燃材料などと認定されるが、本発明では発熱性試験により評価を行った。
また、発熱性試験の詳細は、「防耐火性能試験・評価業務方法書（（財）日本建築総合試験所：平成１２年６月１日制定）」の「４．１０．２発熱性試験・評価方法」に記載されている。

以上説明したように、不燃補強層１８がガラス繊維混抄紙層１３と金属層１５とを備え、ガラス繊維混抄紙層１３が金属層１５よりも断熱性基材１１側に位置している不燃積層材１０は、不燃性に優れるため、内装制限を受ける箇所への施工に好適に使用される。
具体的には、屋根、天井、床（外気に接する床、土間床、その他の床、土間床の外周部など。）などに施工できる。

以下、本発明について、実施例を挙げて具体的に説明する。
（実施例１）
図１の構成の不燃積層材１０を作製した。
各層の構成は以下のとおりである。
断熱性基材１１：厚さ３５ｍｍのフェノール樹脂発泡体と、その両面の面材（ガラス繊維紙（厚さ０．２６ｍｍ、目付１０２ｇ／ｍ^２））との積層体。
ガラス繊維混抄紙層１３：ガラス繊維２５質量％、パルプ繊維１５質量％、バインダー樹脂成分２７質量％、炭酸カルシウム１８質量％、クレー１５質量％からなる、厚さ０．６２５ｍｍ、目付２１４ｇ／ｍ^２のガラス繊維混抄紙。
金属層１５：厚さ０．０５ｍｍのアルミニウム箔。
化粧層１７：目付７５ｇ／ｍ^２の水酸化アルミニウム混抄紙。
第１の接着層１２：ウレタン樹脂系の２液硬化型接着剤（接着剤量：１００ｇ／ｍ^２）使用。
第２の接着層１４：ポリエチレンホットメルト系接着剤（厚み１５μｍ）使用。
第３の接着層１６：ポリエチレンホットメルト系接着剤（厚み１５μｍ）使用。

（実施例２）
金属層１５を厚さ０．０３ｍｍのアルミニウム箔で形成した以外は、実施例１と同様にして断熱性基材１１を作製した。

各実施例で得られた不燃積層材１０から、１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさの試験体を切り出し、この試験体に対して、「防耐火性能試験・評価業務方法書（（財）日本建築総合試験所：平成１２年６月１日制定）」の「４．１０．２発熱性試験・評価方法」に準拠して、発熱性試験を行った。
結果を表１に示す。
なお、表１中、発熱量とは、加熱開始後２０分間の総発熱量である。
また、試験体の加熱開始後５分経過時の状態と、加熱開始後２０分間の状態を観察した結果も表１に示した。

（実施例３）
ガラス繊維混抄紙層１３の代わりにＪＩＳＰ０００１に規定する番号６１２８の難燃紙である水酸化アルミニウム紙（水酸化アルミニウム４０質量％、パルプ繊維６０質量％。厚み０．１ｍｍ）からなる層を用いた以外は、実施例１と同様にして試験体を得て、発熱性試験を行った。結果を表１に示す。

１０不燃積層材
１１断熱性基材
１３ガラス繊維混抄紙からなる層（ガラス繊維混抄紙層）
１５金属層
１８不燃補強層

Claims

断熱性基材の一方の面に、接着層を介して不燃補強層が積層した不燃積層材であって、
前記断熱性基材は、フェノール樹脂発泡体と、前記フェノール樹脂発泡体の少なくとも一方の面に設けられた面材とを備え、
前記不燃補強層は、混抄紙からなる層と、金属層とを備え、
前記不燃補強層は、前記断熱性基材の面材上に積層され、
前記混抄紙からなる層は、前記金属層よりも前記断熱性基材側に位置することを特徴とする不燃積層材。
前記混抄紙は、ガラス繊維およびパルプ繊維を含むことを特徴とする請求項１に記載の不燃積層材。
前記混抄紙は、水酸化アルミニウムおよびパルプ繊維を含むことを特徴とする請求項１に記載の不燃積層材。