JP2020165237A - 不燃シート - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、本発明は、より優れた吸放湿応答性を有する不燃シートを提供することを目的としている。
ここで、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造等が下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
不燃シート10は、図1に示すように、最背面側から最表面側に向かって、裏面アンカー層5と、原反層1と、表面アンカー層2と、絵柄模様層3と、トップコート層4とを備え、さらに、トップコート層4、絵柄模様層3、表面アンカー層2及び原反層1に亙って形成される針エンボス部(孔部)7を備える。
以下、不燃シート10を構成する各層について説明する。なお、後述する各種材料の含有量は、乾燥状態における対応する層全体の質量に対する含有比率(質量%)を意味する。例えば、後述する本実施形態の無機質材料の含有量は、乾燥状態における原反層1全体の質量に対する含有比率(質量%)を意味する。また、後述する表面アンカー層2における、塩酢ビを含むウレタン系樹脂、または塩酢ビを含むアクリル系樹脂の含有量は、乾燥状態における表面アンカー層2全体の質量に対する含有比率(質量%)を意味する。また、後述する裏面アンカー層5における、塩酢ビを含むウレタン系樹脂、または塩酢ビを含むアクリル系樹脂の含有量は、乾燥状態における裏面アンカー層5全体の質量に対する含有比率(質量%)を意味する。
原反層1は、不燃シート10の基材となる層(シート)であって、熱可塑性樹脂と、無機質材料と、無機多孔質体と、を含んだ層である。なお、原反層1は、抗菌剤や防カビ剤の少なくともいずれか一つを含んでいてよい。原反層1は特に吸放湿性を有するため、必然的に常に水蒸気を含んだ状態にあり、細菌やカビが発生し易い。このため、原反層1に抗菌剤や防カビ剤等を含有することによって、細菌やカビの発生を抑制することができる。抗菌剤や防カビ剤としては、有機系および無機系のいずれもであってもよい。例えば、有機系の抗菌剤および防カビ剤としては、トリアゾール系、アルコール系等の抗歯剤および防カビ剤を適用することができる。
なお、無機質材料としては、上記炭酸カルシウム以外に、例えば、炭酸カルシウム塩、シリカ(特に中空シリカ)、アルミナ、三酸化アンチモン、アンチモンソーダ、珪酸ジルコン、酸化ジルコンなどのジルコニウム化合物、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、塩基性炭酸マグネシウム、硼砂、ホウ酸亜鉛、三酸化モリブデンあるいはジモリブデン酸アンチモンと水酸化アルミニウムの錯体など、三酸化アンチモンとシリカの錯体、三酸化アンチモンと亜鉛華の錯体、ジルコニウムのケイ酸、ジルコニウム化合物と三酸化アンチモンの錯体、並びにそれらの塩などの少なくとも一種が挙げられる。特に、炭酸カルシウム及び炭酸カルシウム塩は製造手法による粒径のコントロールや熱可塑性樹脂との相溶性の制御が容易であり、また、材料コストとしても安価であるため不燃シートの低廉化の観点からも好適である。
無機多孔質体は、水蒸気の吸脱着により吸放湿を素早く行うことができる材料からなる。無機多孔質体の含有量は、原反層1の質量に対して1質量%以上10質量%以下の範囲内であることが好ましい。
なお、原反層1には、無機多孔質体と共に、非多孔性材料を含んでいてもよい。非多孔性材料とは、全細孔容積が0.05ml/g未満の材料をいう。非多孔性材料の形状は、球状、多面体、薄片状、針状などの いずれであってもよいが、繊維状、具体的には針状(ウィスカー状)または紡錘状であることが好ましい。ウィスカー状または紡錘状の非多孔性材料を用いることにより、これら材料つまり繊維材が無機多孔質体粒子間に効果的に分散し、吸放湿層の多孔質化を実現することができる。このため、吸放湿速度をより高めることができる。非多孔性材料は吸水することが無いため、原反層1におけるクラックの発生を抑制することができる。
本実施形態の熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン及びポリメチルペンテンの少なくとも1種を含んでいれば好ましく、ポリプロピレンを含んでいればより好ましい。熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン及びポリメチルペンテンの少なくとも1種を使用することで、無機質材料の分散性が向上する。また、熱可塑性樹脂として、ポリプロピレンを使用することで、無機質材料の分散性がさらに向上する。
なお、原反層1の表面及び裏面の少なくとも一方に、例えば、表面アンカー層2及び裏面アンカー層5を形成する前に、コロナ処理やプラズマ処理等の表面処理を施すことが好ましい。原反層1の表面及び裏面の少なくとも一方に、コロナ処理やプラズマ処理等の表面処理を施すことで、表面アンカー層2及び裏面アンカー層5と、原反層1との接着性(密着性)が向上する。
また、表面アンカー層2及び裏面アンカー層5を形成する前に、例えば、原反層1の表面及び裏面の少なくとも一方をブラッシングして、粉吹きした無機質材料を事前に落とすようにしてもよい。
表面アンカー層2は、原反層1の表面全体を覆うように形成された層であって、原反層1に含まれる無機質材料の粉落ちを防止するための層である。印刷時や樹脂塗工時に原反層1に含まれる無機質材料が印刷系内、具体的には印刷装置内で粉落ちすると、その印刷系内を汚染することがある。また、原反層1に含まれる無機質材料が粉落ちすると、インキ抜け等の不具合が発生する可能性がある。ここで、「インキ抜け」とは、インキが部分的に印刷されないことをいう。
表面アンカー層2は、塩酢ビを含むウレタン系樹脂、または塩酢ビを含むアクリル系樹脂を含有していることが好ましい。ここで、「塩酢ビ」とは、塩化ビニルと酢酸ビニルとの共重合体を意味する。また、「塩酢ビを含むウレタン系樹脂」とは、塩酢ビとウレタン系樹脂とを含んだ組成物であり、塩酢ビの含有量とウレタン系樹脂の含有量との比(塩酢ビの含有量(質量)/ウレタン系樹脂の含有量(質量))は80/20〜1/99の範囲内であればよく、50/50〜5/95の範囲内であれば好ましく、20/80〜10/90の範囲内であればさらに好ましい。
絵柄模様層3は、不燃シート10に絵柄を付与する層であり、表面アンカー層2上に形成されている。
絵柄模様層3が形成する絵柄模様の種類には、特に制約はなく、例えば、木目柄、石目柄、布目柄、抽象柄、幾何学図形、文字、記号等を単独で、または、2種類以上を組み合わせて形成してもよい。
絵柄模様層3は、アクリル系樹脂をバインダーとして含むインキ(以下、絵柄模様層形成用インキとも称する)を、表面アンカー層2の一方の面に塗布して形成した層である。絵柄模様層形成用インキにバインダーとして含まれるアクリル系樹脂としては、例えば、エチレン−アクリル酸メチル共重合体樹脂(EMA)、エチレン−アクリル酸エチル共重合体樹脂(EEA)、エチレン−メタクリル酸共重合体樹脂(EMAA)、エチレン−アクリル酸共重合体樹脂(EAA)、アイオノマー樹脂、またはそれらの混合物等のアクリレート系共重合体樹脂を主成分とするものを使用することができる。ここで、「主成分」とは、絵柄模様層3を構成する成分のうち、最も含有量が多い成分をいう。
絵柄模様層形成用インキは、上記バインダー以外に、例えば、有機又は無機の染料又は顔料や、必要に応じて体質顔料、充填剤、粘着付与剤、分散剤、消泡剤、安定剤その他の添加剤を適宜添加してもよい。また、絵柄模様層形成用インキは、適当な希釈溶剤で所望の粘度に調整されている。
また、下地着色を目的として、表面アンカー層2と絵柄模様層3との間にベタインキ層(図示せず)を設ける場合には、ベタインキ層の形成方法として、上記各種の印刷方法の他に、例えば、ロールコート法、グラビアコート法、ロッドコート法、ナイフコート法、エアーナイフコート法、スプレーコート法、リップコート法、ダイコート法等、任意のコーティング方法を用いることが可能である。
不燃シート10の最表面には、表面の保護や艶の調整としての役割を果たすトップコート層4が設けられている。トップコート層4の厚みは、2μm以上10μm以下が好ましい。トップコート層4の厚みが上記範囲内であれば、耐摩耗性や表面の硬さなどの機械特性を十分に得つつ、柔軟性を維持することができる。トップコート層4の厚みが2μm未満であると、耐摩耗性や表面の硬さなどの機械特性を十分に得られないことがある。また、トップコート層4の厚みが10μmを超えると、柔軟性が低下することがある。
なお、トップコート層4は、不燃シート10の耐候性を向上させるために紫外線吸収剤および光安定化剤を適宜添加してもよい。また抗菌剤、防カビ剤等の機能性添加剤の添加も任意に行える。さらに、表面の意匠性から艶の調整のため、あるいはさらに耐摩耗性を付与するために、アルミナ、シリカ、窒化珪素、炭化珪素、ガラスビーズ等の添加も任意に行える。
裏面アンカー層5は、原反層1の裏面全体を覆うように形成された層であって、原反層1に含まれる無機質材料の粉落ちを防止するための層である。印刷時や樹脂塗工時に原反層1に含まれる無機質材料が印刷系内、具体的には印刷装置内で粉落ちすると、その印刷系内を汚染することがある。裏面アンカー層5は、塩酢ビを含むウレタン系樹脂、または塩酢ビを含むアクリル系樹脂を含有していることが好ましい。
また、裏面アンカー層5の厚みは、例えば、0.5μm以上20μm以下の範囲内であり、好ましくは、0.5μm以上10μm以下の範囲内である。
本実施形態の不燃シート10は、絵柄模様層3と、トップコート層4との間に、接着性樹脂層(図示せず)を備えてもよい。接着性樹脂層を設けることによって、絵柄模様層3とトップコート層4との密着性を向上させることができる。接着性樹脂層の材質は特に限定されるものではないが、アクリル系、ポリエステル系、ポリウレタン系、エポキシ系などから適宜選択して用いることができる。塗工方法は接着剤の粘度などに応じて適宜選択することができるが、一般的には、グラビアコートが用いられ、絵柄模様層3上にグラビアコートによって塗布された後、トップコート層4とラミネートするようにして形成される。
針エンボス部7は、図1に示すように、トップコート層4が形成された側の面に形成される。図1に示すように、原反層1と表面アンカー層2と絵柄模様層3とトップコート層4との積層体の、トップコート層4側から原反層1の一部に到達するように孔部が形成されてなる。なお、表面アンカー層2、絵柄模様層3及びトップコート層4のいずれか一つまたは複数、これら全てを備えない場合には針エンボス部7は、表面アンカー層2の一方の面側の、最表面の層から、原反層1に亙って孔部が形成される。
針エンボス部7は、例えば錐体状に形成され定面の直径が10μm以上100μm以下程度の円錐型に形成される。なお、針エンボス部7の形状は円錐に限るものではなく、四角錐等多角錘形状であってもよく、その形状は限定されるものではないが、表面積を増加させる観点と、針エンボス部7を設けることによる不燃シート10の強度の観点から、針エンボス部7の形状や形成する数を決定すればよい。
針エンボス部7は、目的とする針エンボス部7の形状に応じた針、例えば図2に示すようなエンボス針を用い、トップコート層4を作成した後、エンボス針によって孔をあけることで形成すればよい。具体的には、エンボスロールに、図2に示すようなエンボス針を設け、トップコート層4を形成した後の積層体を、エンボスロールに通すことにより針エンボス部7を形成する。
不燃シート10の製造方法の一例について、簡単に説明する。
まず、原反層1の一方の面である表面に、表面アンカー層2を形成するための表面アンカー層形成用インキを塗工して、表面アンカー層2を形成する。
次に、表面アンカー層2の表面上に、絵柄模様層3を形成するための絵柄模様層形成用インキを塗工して、絵柄模様層3を形成する。
次に、絵柄模様層3の表面上に、トップコート層4を形成するためのトップコート層形成用インキを塗工して、トップコート層4を形成する。
次に、原反層1の他方の面である裏面に、裏面アンカー層5を形成するための裏面アンカー層形成用インキを塗工して、裏面アンカー層5を形成する。
最後に、エンボス針を用いて、トップコート層4側から原反層1に到達する針エンボス部7を形成する。
こうして、本実施形態に係る不燃シート10を製造する。
なお、裏面アンカー層5は、表面アンカー層2と同時に形成してもよい。
1.総発熱量が8MJ/m2以下
2.最高発熱速度が10秒以上継続して200kW/m2を超えない
3.防炎上有害な裏面まで貫通する亀裂および穴が生じない
なお、不燃性基材としては、石こうボード、繊維混入ケイ酸カルシウム板または亜鉛メッキ鋼板から選択して用いることができる。
そして、前述の原反層1を具備する本実施形態の不燃シート10は、前述の不燃性基材と貼り合わせた状態でのISO5660−1に準拠したコーンカロリーメータ試験機による発熱性試験において、前述の施工令第108条の2第1号および第2号に記載の要件をともに満たす不燃材料を実現している。
上記実施形態における不燃シート10は、原反層1に、無機多孔質体を含んでおり、さらに、針エンボス部7が形成されている。つまり、針エンボス部7が形成されることによって、原反層1に孔が形成され、その分原反層1の表面積が増加する。その結果、吸放湿量を増加させることができ、すなわち、吸放湿応答性を向上させることができる。そのため、より優れた吸放湿機能を実現することができる。すなわち、吸放湿応答性に優れた不燃シート10を実現することができる。
ここでは、まず比較例として、原反層に無機多孔質体を含有せずまた針エンボス部7を持たない不燃シートについて説明した後、実施例における不燃シート10について説明する。
比較例における不燃シートは以下の手順で作成した。すなわち、まず、無機質材料としての炭酸カルシウムと、熱可塑性樹脂であるポリプロピレン樹脂と、で構成される原反層を形成した。原反層の組成比は、炭酸カルシウム60質量%とし、ポリプロピレン樹脂40質量%とした。原反層の厚みは、200μmとした。なお、無機質材料の純度は、炭酸カルシウムが90質量%のものを使用した。また、炭酸カルシウムとして、平均粒子径(モード径)が2μmであり、最大粒子径が50μm以下であるものを使用した。
次に、コロナ処理した原反層の表面上及び裏面上に、塩酢ビを含むウレタン系アンカー層形成用インキを塗膜厚みが1μm以上2μm以下の範囲内となるように塗工し、乾燥温度40℃、乾燥時間30秒間の条件で乾燥させた。こうして、原反層の表面上及び裏面上にアンカー層を形成した。
次に、原反層の表面側のアンカー層上に、ウレタン系絵柄模様層形成用インキを塗膜厚みが1μm以上2μm以下の範囲内となるように塗工(印刷)し、乾燥温度40℃、乾燥時間30秒間の条件で乾燥させた。こうして、原反層の表面側のアンカー層上に絵柄模様層を形成した。
実施例における不燃シート10は、比較例において、無機質材料としての炭酸カルシウムと、熱可塑性樹脂であるポリプロピレン樹脂と、さらに無機多孔質体としての多孔質シリカと、の混合物から原反層を形成し、針エンボス部7を設けたこと以外は、比較例における不燃シートと同一条件で作成した。無機質材料としての炭酸カルシウムと、熱可塑性樹脂であるポリプロピレン樹脂と、無機多孔質体としての多孔質シリカと、の組成比は、原反層1の質量に対して、炭酸カルシウム60質量%、ポリプロピレン樹脂20質量%、無機多孔質体20質量%とした。
本実施例における評価項目は、以下の通りである。
印刷後のシート表面にニチバン製セロハンテープを圧着した後、一定の力で強く引き剥がし、絵柄模様層内部または原反層と絵柄模様層との層間での剥離の有無を目視にて評価した。
<印刷適性>
印刷時に原反層から粉落ちせずに、インキが積層できているか否かを目視にて評価した。
<印刷後の表面粉吹き>
印刷後のシート表面を手やコットンでドライラビングし、粉吹きや炭酸カルシウムの脱落の有無を目視にて評価した。
<不燃性試験>
ISO5660−1に準拠したコーンカロリーメータ試験機による、不燃シートに対する発熱性試験において下記の要件を満たしているか否か評価した。
1.総発熱量が8MJ/m2以下
2.最高発熱速度が10秒以上継続して200kW/m2を超えない
3.防炎上有害な裏面まで貫通する亀裂および穴が生じない
なお、不燃性基材としては、石こうボードを用いた。また、評価基準は以下の通りである。
一般社団法人日本建材・住宅設備産業協会が定める調湿建材判定基準にそって、所定時間後の吸湿量及び放湿量を測定し、単位時間当たりの変化量を求めた。この変化量が予め設定した変化量の目標値を上回るか否かを評価した。
(評価基準)
○:各項目に対し、シート作製時・シート加工時に何ら不具合を生じない。
×:各項目に対し、不具合を生じる。
なお、吸放湿性については、変化量の目標値を上回るとき「○」、変化量の目標値以下であるとき「×」とした。
実施例の積層体及び比較例の積層体における評価結果は、表1に示す通りである。実施例における不燃シートは、比較例における不燃シートに比較して、同等の特性を得ることができると共に、さらに吸放湿性が向上することが確認された。
2 表面アンカー層
3 絵柄模様層
4 トップコート層
5 裏面アンカー層
7 針エンボス部
10 不燃シート
Claims (13)
- 熱可塑性樹脂と、無機質材料と、無機多孔質体と、を含む原反層を備えた不燃シートであって、
少なくとも一方の面に開口した孔部を有し、当該孔部は前記原反層を貫通するか、または前記孔部の底部が前記原反層内に位置することを特徴とする不燃シート。 - 前記原反層は、平均細孔径の異なる複数の前記無機多孔質体を含むことを特徴とする請求項1に記載の不燃シート。
- 前記原反層は、非多孔性材料を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の不燃シート。
- 前記無機多孔質体は、多孔質シリカ、アルミナ−シリカキセロゲル多孔質体、シリカゲル、活性アルミナ、メソポーラスゼオライト、メソポーラスシリカ、多孔質ガラス、アパタイト、珪藻土、及びセピオライトのうちの少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の不燃シート。
- 前記孔部は、前記一方の面側が底面側となる錐体状であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の不燃シート。
- 前記原反層の厚みは、70μm以上500μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の不燃シート。
- 前記原反層は、抗菌剤及び防カビ剤の少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の不燃シート。
- 前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン及びポリメチルペンテンの少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の不燃シート。
- 前記無機質材料は、炭酸カルシウム及び炭酸カルシウム塩のうちの少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の不燃シート。
- 前記原反層の、少なくとも一方の面にアンカー層を備えることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の不燃シート。
- 前記原反層と、当該原反層の一方の面に形成された前記アンカー層と、絵柄模様層と、をこの順に備えたことを特徴とする請求項10に記載の不燃シート。
- 前記絵柄模様層の上に、さらにトップコート層を備えることを特徴とする請求項11に記載の不燃シート。
- 前記トップコート層は、抗菌剤及び防カビ剤の少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項12に記載の不燃シート。
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