JP3026660B2 - 不燃性シート及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は壁装材、耐熱化粧板シー
ト等に用いられる不燃性シートに関するもので、特に、
石綿代替紙として不燃性を有し、かつ、耐水性を有する
不燃性シートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、火災事故の防止
に係わる社会的ニーズのもとに、プラスチックや衣料な
どとともに建築内装材などで防炎・耐火といった問題が
取上げられ、かなり厳しく規制されるようになった。紙
もその例にもれず、壁装材を始めとして「燃えない・熱
に強い」、いわゆる、防炎性・不燃性紙（不燃性シー
ト）の市場の要求は多い。

【０００４】従来、汎用な燃えない紙とは、無機繊維で
は石綿繊維紙が代表とされていた。この石綿繊維紙は難
燃、耐熱、高強度、易生産性、廉価等すべての面で卓越
しており、有機繊維では困難な応用の領域をカバーし、
幅広い用途を持っていた。

【０００５】ところが、最近、石綿は健康を害する作用
があるため、日本においては徐々に使えなくなった。ま
た、西欧においてもほぼ使えない状態にある。この状況
から、現在、新素材の発達とともに、石綿に類した代替
材の開発は、各所において盛んに研究されており、高性
能な無機繊維或いはウイスカーが次々と開発されてい
る。例えば、ピッチ系汎用炭素繊維、チタン酸カリウム
繊維、アルミナ−シリカ繊維、ガラス繊維等がやや普及
的に使われている。他に、石膏繊維、塩基性硫酸マグネ
シウム繊維、リン酸繊維、ピロホウ酸マグネシウム繊維
等もある。ところが、これらの繊維は用途、生産性、価
格等において石綿の代替となる域には達していないのが
実状である。

【０００６】他に、燃えにくい紙を作る方法として、防
炎化の手段がある。これは壁紙、障子紙、紙製熱交換器
等にみられる方法で、着火しない処理方法と言える。基
材はクラフト紙等の木材パルプ紙に防炎剤を含浸または
塗布するもので、含アンモニウム塩型水性無機塩、含燐
窒素化合物、含燐ハロゲン化合物、三酸化アンチモン−
ハロゲン化合物、ホウ素化合物、ハロゲン化合物などが
用いられる。しかし、この処理は所詮有機物が主体であ
り完全不燃とは言えない。また、高性能繊維として芳香
族ポリアミド繊維もあるが汎用的でない。

【０００７】このような状況から、石綿繊維紙が使えな
い面を他の繊維を利用して代替する開発が社会的、産業
的見地から一層強く要求されてきている。汎用的な用途
からみると、壁装材、シール材、ガスケット、パッキン
グ、アスファルトルーヒング、クッションフロアー、不
燃コアー、建材表装紙、積層紙、断熱材等あらゆる用途
でのニーズがある。

【０００８】こういった中で、既存の天然繊維物の中か
ら石綿代替として、セピオライトの利用可能性が着目さ
れている。そして、セピオライトを利用した不燃性シー
トの事例も多い。

【０００９】セピオライトは、通称、マウンテンレザー
（山皮）、マウンテンコルク、マウンテンウッドと呼ば
れている粘土鉱物で、日本における海泡石もこの一種で
ある。一般には繊維性を持ったケイ酸マグネシウムの塊
であり、吸着性、揺変性、固結性に富む。

【００１０】この特性を用いた製紙の事例としては、例
えば、特開昭５１−８８７９９号公報、特開昭５６−１
６５０９７号公報、特開昭５８−９５６３６号公報、特
開昭５８−１４４１９６号公報、特開昭５９−２１８０
０号公報、特開昭６１−２５８０９９号公報、特開昭６
３−２３５６００号公報、特開昭６４−６１５９９号公
報等に掲載の技術がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記公報はセラミック
繊維等の無機繊維や布、即ち、有機繊維またはこの両者
からなる繊維に吸着性、揺変性、固結性に富んだセピオ
ライトを補助的に用いて混合、分散させて処理し、乾燥
したものが多い。これは、セピオライトが微細繊維であ
るために、紙に抄造する場合、濾水性が悪く、任意なシ
ート形成性が困難であるのと、引裂強度が劣るなどの原
因からセピオライトを主原料として抄紙することが困難
なことによる。このため、セピオライトの持つ優れた特
性が十分に生かされていない。僅かに、特開昭５９−２
１８００号公報において、セピオライト繊維単独使用に
ついての記載があるが、具体的な技術内容についての記
載がなく、実用性に欠ける。

【００１２】ところで、前記のように、壁装紙には、防
災の面から防炎性、不燃性が要求される。一方、建築材
は、我国のような多湿な国においては、水分を吸収して
膨潤し、膨潤、乾燥の繰返しによって壁装紙が変形した
り、破断する恐れがある。したがって、防炎性、不燃性
に加えて、耐水性も要求される。

【００１３】ところが、上記公報においては、耐水性に
関する技術の記載はほとんどない。僅かに前記特開昭５
９−２１８００号公報において、無機濾過紙として、シ
リコーン、テフロン等の樹脂を少量混入し、耐水性、耐
熱性、耐薬品性を向上させる技術が記載されているが、
用途が濾過紙であり、また、具体的な技術内容について
明示されておらず、前記と同様に実用性に欠ける恐れが
ある。

【００１４】そこで、本発明は、不燃性及び耐水性を兼
ね備えた低コストの不燃性シートの提供を課題とするも
のである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる不燃性シ
ートは、主材としてのセピオライト及びコロイダルシリ
カと、凝集剤としてのポリエチレンオキサイドと、定着
剤としてのリン酸エステルとを必須成分とした分散水溶
液を抄造してなるものである。

【００１６】また、本発明にかかる別の不燃性シート
は、主材としてのセピオライト及びコロイダルシリカ
と、凝集剤としてのポリエチレンオキサイドと、定着剤
としてのリン酸エステルと、水分散系ポリマー及び／ま
たは無機繊維とを必須成分とした分散水溶液を抄造して
なるものである。

【００１７】そして、本発明にかかる不燃性シートの製
造方法は、主材としてのセピオライトに、リン酸エステ
ルまたはリン酸エステルを加えた水分散系ポリマーを添
加した後、所定時間放置してセピオライトの表面処理を
行なう表面処理工程と、前記セピオライトの表面処理
後、このセピオライトの繊維を水に分散する水分散工程
と、前記セピオライトの分散水溶液にコロイダルシリカ
を添加した後、所定時間放置して反応させる反応工程
と、セピオライトにコロイダルシリカを添加した前記分
散水溶液にポリエチレンオキサイドを添加、攪拌してセ
ピオライトのフロックを形成する凝集工程と、前記セピ
オライトのフロックの形成された分散水溶液を抄造する
抄造工程と、前記抄造による湿紙成形体を脱水乾燥して
シート状に形成する乾燥工程とからなる。

【００１８】

【作用】本発明においては、セピオライトの繊維の分散
水溶液に吸着力を有するコロイダルシリカを混合する
と、セピオライトの固結力が向上し、乾燥後は凝集ゲル
化して再度水溶解することがなく、完成した紙料は耐水
性を有する。このとき、通常は、コロイダルシリカをセ
ピオライトに完全に付着させることは凝集剤を使用して
も困難であるが、リン酸エステルをセピオライトに添
加、反応させているので、容易に付着する。更に、この
分散水溶液にポリエチレンオキサイドを添加すると、そ
の凝集効果により任意かつ容易にフロックが形成され、
抄造が容易となる。そして、抄造後、乾燥、固化したシ
ートは、主成分がセピオライトとコロイダルシリカで構
成されているので、不燃性を有し、普及された材料であ
るので、廉価に製造できる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。

【００２０】まず、本実施例の組成を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】次に、上記組成による不燃性シートの製造
を説明する。

【００２３】図１は本発明の一実施例における不燃性シ
ートの製造工程の概略を示す説明図である。

【００２４】図において、表面処理工程１で、水分散ポ
リマーである水分散ポリエステル樹脂を水に溶解した
後、これにリン酸エステルを添加して充分に攪拌する。
この混合液をセピオライトに添加すると、激しく発泡し
てセピオライトとの反応が始まる。そこで、所定時間ゆ
っくりと攪拌してペースト状にする。ここにおいては、
セピオライトに水を吸収させ、表面に水分散ポリエステ
ル樹脂を十分付着させることが重要である。ペースト状
となった後、所定時間放置することにより、セピオライ
トの表面処理を行なう。

【００２５】次に、水分散工程２では、予め、ガラス繊
維を水に浸漬し、ゆっくりと所定時間攪拌して解繊させ
ておく。このとき、攪拌を高速で行なうと、ガラス繊維
がからまり解繊できない。なお、有機溶剤と水の両方に
溶解する弗素系の表面張力減少剤を添加すると、ガラス
繊維を容易に水に解繊分散させることができる。

【００２６】この解繊されたガラス繊維の分散水に表面
処理工程１で表面処理済のセピオライト液を添加し、更
に水を加えて高速で攪拌すると、解繊されたガラス繊維
と微細に分散したセピオライト液が形成される。

【００２７】この後、反応工程３で、水分散工程２によ
り分散したセピオライト液にコロイダルシリカを添加し
て所定時間攪拌するとセピオライトの表面にシリカが定
着する。その後、所定時間放置する。

【００２８】前記反応工程３でセピオライトとコロイダ
ルシリカを反応させた後、凝集工程４で、ポリエチレン
オキサイドの１％水溶液を所定濃度に稀釈し、この溶液
をセピオライトとコロイダルシリカの分散水溶液にゆっ
くり攪拌しながら添加すると、上記までの添加剤の定着
した凝集フロックが形成される。

【００２９】続いて、抄造工程５で、凝集フロックが形
成された前記分散水溶液を約８０メッシュの網を張った
抄具に上方から投入すると、フロックを通して水が速や
かに網から流下して紙層が形成される。

【００３０】この後、この紙層を、乾燥工程６で、プレ
スをかけて脱水し、約１２０℃の雰囲気温度で乾燥す
る。

【００３１】以上の工程により、乾燥固化した抄造紙の
製造が完了する。

【００３２】次に、上記各成分の作用または挙動につい
て考察する。

【００３３】まず、セピオライトは、水に浸漬後攪拌す
ると水中に分散浮遊し、セピオライトを単独で抄紙する
と固結力を有し、紙層を形成する。しかし、それを再び
水中に入れると固結力は消滅して、元の分散水溶液に戻
る。

【００３４】一方、繊維形態のコロイダルシリカは、単
独では紙層を形成できないが、セピオライトが存在する
と、その吸着力によりセピオライトの固結力を向上でき
る。また、乾燥後は凝集ゲル化して水に再溶解すること
がない。このため、コロイダルシリカを加えることによ
って、上記のようにセピオライト単独の場合では水に再
溶解するのを防止でき、耐水強度を向上できる。

【００３５】リン酸エステルは、コロイダルシリカ、水
分散ポリエステル樹脂のセピオライトへの定着を促進す
る。通常、コロイダルシリカをセピオライトに完全に付
着させることは困難であるが、予めリン酸エステルをセ
ピオライトに反応させておくことによりコロイダルシリ
カはセピオライトと容易に付着し、凝集処理時のフロッ
ク形成を向上させることができる。

【００３６】更に、ガラス繊維は、完全に解繊してセピ
オライトと水に分散し、抄紙すると、ガラス繊維を核と
して周囲にセピオライトが結合して紙層を形成する。ガ
ラス繊維を添加すると抄造時にフロックを大きくして濾
水性を向上でき、抄紙したものは強度と屈曲性に非常に
優れたものとなる。

【００３７】水分散ポリエステル樹脂は、水に分散させ
て塗布した後、加温して分散媒の水を飛散除去して被膜
を形成させると、その被膜の付着力は非常に強固であ
る。このため、セピオライトと混合してペースト状の状
態で所定時間放置し、抄紙すると、水に再度浸漬したと
きの湿潤強度を高くすることができる。

【００３８】ポリエチレンオキサイドは、１％水溶液を
作成し、セピオライトの抄紙凝集剤として用いると、溶
液の電荷に影響されることなく任意かつ容易にフロック
を形成できる。

【００３９】次に、上記実施例による不燃性シートのテ
スト結果を示す。

【００４０】ＬＰＧガスバーナーでの燃焼テストでは、
不燃性シートに５分間炎を当てても着火せず、炎にさら
された部分で剥離、脱落することがなく、強度低下が少
なかった。煙は少量発生する。

【００４１】また、水に７日間浸漬した後、紙層の溶解
はなく高い耐水強度を示した。

【００４２】このように、上記実施例の不燃性シート
は、主材としてのセピオライト及びコロイダルシリカ
と、凝集剤としてのポリエチレンオキサイドと、定着剤
としてのリン酸エステルと、水分散系ポリマーである水
分散ポリエステル樹脂と、無機繊維であるガラス繊維と
を必須成分とした分散水溶液を抄造したものである。

【００４３】したがって、上記実施例によれば、完成し
た不燃性シートは、主成分がセピオライトとコロイダル
シリカで構成されているので、不燃性を有し、普及され
た材料を使用しているので、廉価に製造できるととも
に、セピオライトとコロイダルシリカの固結力により高
い耐水性を有する。そして、リン酸エステルを添加した
ことによりコロイダルシリカのセピオライトへの定着が
促進され、また、ポリエチレンオキサイドを添加したこ
とにより凝集効果が高められ、フロックの形成が促進し
て抄造が容易となる。

【００４４】更に、ガラス繊維を添加したことにより、
このガラス繊維を核として周囲にセピオライトが結合し
て紙層を形成するので、抄造時にフロックが大きくなっ
て濾水性が向上し、抄紙後の強度と屈曲性が非常に向上
する。

【００４５】加えて、付着力の強い水分散ポリエステル
樹脂を添加しているので、水中に浸漬したときの湿潤強
度を高くすることができる。

【００４６】そして、本発明にかかる不燃性シートの製
造方法は、主材としてのセピオライトにリン酸エステル
を加えた水分散ポリエステル樹脂を添加した後、所定時
間放置してセピオライトの表面処理を行なう表面処理工
程と、前記セピオライトの表面処理後、このセピオライ
トの繊維とガラス繊維とを水に分散する水分散工程と、
前記セピオライトの分散水溶液にコロイダルシリカを添
加した後、所定時間放置して反応させる反応工程と、セ
ピオライトにコロイダルシリカを添加した前記分散水溶
液にポリエチレンオキサイドを添加、攪拌してセピオラ
イトのフロックを形成する凝集工程と、前記セピオライ
トのフロックの形成された分散水溶液を抄造する抄造工
程と、前記抄造による湿紙成形体を脱水乾燥してシート
状に形成する乾燥工程とからなる。

【００４７】したがって、これらの工程により不燃性シ
ートを簡単にかつ高品質で製造することができる。

【００４８】ところで、上記実施例の不燃性シートは、
補強材としてガラス繊維を混ぜているが、本発明を実施
する場合には、これに限定されるものではなく、ロック
ウール繊維、ステンレス繊維、ウィスカー等各種の補強
材の使用が可能である。但し、材料コスト、凝集効果等
の点からガラス繊維が最適である。なお、使用用途によ
っては、補強材を必ずしも混ぜる必要はない。この主の
発明の実施例では、補強材の混合工程を省略でき、作業
を簡略化することができる。また、ガラス繊維を混入し
て固い感じのする不燃性シートに対して、滑らかな風合
を与えることができる。

【００４９】更に、上記実施例では、強度向上のための
バインダーとして水分散ポリエステル樹脂を混入してい
るが、これに限定されるものではなく、例えば、水分散
シリコーン樹脂を混入することもできる。この場合は不
燃性シートの特性に発水性を付与することができる。な
お、これらのバインダーは必ずしも混入を必要とするも
のではない。

【００５０】そして、上記実施例の各成分の混合比率
は、前記表の値に限定されるものではなく、物性、濾水
性、用途等に応じて最適なものを選定すればよい。

【００５１】なお、本発明の不燃性シートは、壁装材、
シール材、建築表装紙等への使用が可能であるが、他に
も、断熱材の両面に貼着することによって、断熱材の繊
維のケバ立ち或いは剥れ落ちを防止するような使い方も
できる。或いは、積層して断熱材とすることも可能であ
り、絶縁材として使用することもできる。

【００５２】また、厚くして、例えば不燃ボードとして
使用することもでき、更に、凹凸状に抄造することも可
能であるから、立体的な形状の不燃材としての使用も可
能である。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる不燃性シ
ートは、主材としてのセピオライト及びコロイダルシリ
カと、凝集剤としてのポリエチレンオキサイドと、定着
剤としてのリン酸エステルとを必須成分とした分散水溶
液を抄造してなるものである。したがって、完成した不
燃性シートは、主成分がセピオライトとコロイダルシリ
カで構成されているので、不燃性を有し、普及された材
料を使用しているので、廉価に製造できるとともに、セ
ピオライトとコロイダルシリカの固結力により高い耐水
性を有する。そして、リン酸エステルを添加したことに
よりコロイダルシリカのセピオライトへの定着が促進さ
れ、また、ポリエチレンオキサイドを添加したことによ
り凝集効果が高められ、フロックの形成が促進して抄造
が容易となる。

【００５４】そして、本発明にかかる不燃性シートの製
造方法は、主材としてのセピオライトに、リン酸エステ
ルまたはリン酸エステルを加えた水分散系ポリマーを添
加した後、所定時間放置してセピオライトの表面処理を
行なう表面処理工程と、前記セピオライトの表面処理
後、このセピオライトの繊維を水に分散する水分散工程
と、前記セピオライトの分散水溶液にコロイダルシリカ
を添加した後、所定時間放置して反応させる反応工程
と、セピオライトにコロイダルシリカを添加した前記分
散水溶液にポリエチレンオキサイドを添加、攪拌してセ
ピオライトのフロックを形成する凝集工程と、前記セピ
オライトのフロックの形成された分散水溶液を抄造する
抄造工程と、前記抄造による湿紙成形体を脱水乾燥して
シート状に形成する乾燥工程とからなる。したがって、
これらの工程により不燃性シートを簡単にかつ高品質で
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例における不燃性シート
の製造工程の概略を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 表面処理工程 ２ 水分散工程 ３ 反応工程 ４ 凝集工程 ５ 抄造工程 ６ 乾燥工程

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 恭一 岐阜県各務原市金属団地65番地 株式会 社常盤電機内 (56)参考文献 特開 昭52−111944（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−104059（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D21H 11/00 - 27/42

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主材としてのセピオライト及びコロイダ
   ルシリカと、凝集剤としてのポリエチレンオキサイド
   と、定着剤としてのリン酸エステルとを必須成分とした
   分散水溶液を抄造してなることを特徴とする不燃性シー
   ト。
2. 【請求項２】 主材としてのセピオライト及びコロイダ
   ルシリカと、凝集剤としてのポリエチレンオキサイド
   と、定着剤としてのリン酸エステルと、水分散系ポリマ
   ー及び／または無機繊維とを必須成分とした分散水溶液
   を抄造してなることを特徴とする不燃性シート。
3. 【請求項３】 主材としてのセピオライトに、リン酸エ
   ステルまたはリン酸エステルを加えた水分散系ポリマー
   を添加した後、所定時間放置してセピオライトの表面処
   理を行なう表面処理工程と、 前記セピオライトの表面処理後、このセピオライトの繊
   維を水に分散する水分散工程と、 前記セピオライトの分散水溶液にコロイダルシリカを添
   加した後、所定時間放置して反応させる反応工程と、 セピオライトにコロイダルシリカを添加した前記分散水
   溶液にポリエチレンオキサイドを添加、攪拌してセピオ
   ライトのフロックを形成する凝集工程と、 前記セピオライトのフロックの形成された分散水溶液を
   抄造する抄造工程と、 前記抄造による湿紙成形体を脱水乾燥してシート状に形
   成する乾燥工程とを具備することを特徴とする不燃性シ
   ートの製造方法。