JP3103795B2 - 阻燃材及びそれを用いた耐火材並びに阻燃材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば紙や木材等に
塗布ないし含浸することにより、これを難燃化するため
の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】木材やダンボール等の可燃材の表面に塗
布ないし含浸させることによって難燃化するための種々
の阻燃材が開発されている。中でも、難燃性の尿素系及
び／又はメラミン系アミノ樹脂を主成分とし、これに水
溶性無機化合物を添加することにより、火炎にさらされ
た際に耐熱性に優れたセラミック質の発泡層が形成され
るようにしたものが知られている。（特開平４−９３３
７３号公報参照）。

【０００３】しかしながら、この阻燃材は、硬化前には
１０℃前後でゲル状化してしまうため、基材に塗布ない
し含浸させる際の作業性が低下してしまい、さらに、硬
化後の塗膜表面が吸湿によりベタついてしまうという問
題があった。

【０００４】また、一般に建築物の内装に用いる耐火材
として例えば石綿や岩綿を用いたアスファルトフェルト
等が知られているが、これらの耐火材は軽量で比較的安
価であるものの、人体へ悪影響を与えることが指摘され
ており、そのため、このような従来の耐火材に代わる、
軽量且つ安価で人体に対し安全な耐火材の開発が望まれ
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情を背景になされたもので、上記したような従来の阻燃
材に代わり吸湿性や粘度において、安定し且つ安価な阻
燃材の提供及びその製造方法の提供を目的とするととも
に、この従来の阻燃材をさらに改良することを目的とす
る。また、本発明は、このような優れた特性を有する阻
燃材を利用することにより軽量で安価且つ人体に対して
安全な耐火材を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記したよ
うな従来の阻燃材に代わる新規な阻燃材を開発するた
め、及びこの従来の阻燃材をさらに改良するために鋭意
研究を重ねた結果、後述のような組成の阻燃材とするこ
とにより、吸湿による塗膜表面のベタつきや温度に基づ
く粘度の変化を抑えることができ、そしてまた従来のも
のよりも安価に製造できるという事実を見出した。更
に、本発明者は、所定の素材からなる粒体の表面を上記
阻燃材で被覆してやれば、阻燃材の増量化と阻燃層の軽
量化とを図ることができるとともに、充填材等に好適な
粒体状の耐火材が得られるという事実を見出した。本発
明はこの知見に基づいてなされたものである。

【０００７】さらにまた本発明に係る阻燃材は、尿素系
及び／又はメラミン系アミノ樹脂初期縮合物と、水溶性
無機化合物とを主に含むベース材にリン酸化合物と酸性
水溶液を加え、さらに水溶性接着剤を加えてなるものと
している。その構成比率は、ベース材２０〜６０ｗｔ％
に、リン酸化合物を８〜１５ｗｔ％、酸性水溶液を１５
〜３０％、水溶性接着剤を２０〜４０ｗｔ％加えてなる
ものとし、好ましくは、ベース材３５ｗｔ％に、リン酸
化合物を１１ｗｔ％、水を１９％、水溶性接着剤を３５
ｗｔ％加えてなるものとしている。

【０００８】ここでいう、リン酸化合物としてはリン酸
アルミニウムまたは第一リン酸アルミニウムの少なくと
もいずれかを採用でき、酸性水溶液としては、リン酸、
クエン酸、グルコン酸、コハク酸、ホウ酸からなる群よ
りえらばれた少なくともいずれかを採用することができ
る。

【０００９】そして、本発明は、可燃材、不燃材、準不
燃材、難燃材、準難燃材からなる群より選ばれたいずれ
かの表面に、上記の阻燃材による阻燃層を形成してなる
耐火材としている。

【００１０】さらに、本発明は、発泡樹脂材、木質材、
及びセラミック材のいずれかからなる粒体の周囲を上記
の阻燃材で被覆することで阻燃層を形成してなる耐火材
としている。

【００１１】尿素系及び／又はメラミン系アミノ樹脂初
期縮合物をベース材中に含む阻燃材については、そのそ
れぞれの含有成分が以下のように機能する。尿素系及び
／又はメラミン系アミノ樹脂初期縮合物は、他の含有成
分である炭水化物とともに火炎にさらされた際に難燃性
の発泡炭化層を形成するものであり、同じくベース材中
の他の含有成分であるケイ素、マグネシウム、カルシウ
ム、アルミニウム等の無機化合物が耐火性のセラミック
質発泡層を形成するものである。

【００１２】リン酸化合物は阻燃効果を高めるための補
助剤及び粘度安定剤として添加するものである。リン酸
化合物としてのリン酸アルミニウムまたは第一リン酸ア
ルミニウムは、リン酸、クエン酸、グルコン酸、等の酸
性水溶液に容易に溶解し、これによりベース材との混合
も容易になる。

【００１３】水溶性接着剤は、ベース材中に混合された
状態で硬化することにより、ベース材中の吸湿性を有す
る成分を封じ込めた状態とするため、阻燃材層表面の吸
湿が抑えられることになる。必要に応じ、この表面に耐
水性の樹脂を重ねて薄くコーティングすれば、耐吸湿性
や耐候性においてさらに優れた阻燃材が得られるように
なる。上記したような水溶性接着剤は温度が変化しても
硬化前の粘度が実質的に変化しないので、この接着剤を
混練した阻燃材全体の粘度も安定するようになる。

【００１４】酢酸ビニルエマルジョン等を用いた水溶性
接着剤は、一般に硬化後も熱に弱く阻燃性に欠けるもの
であるが、この阻燃材の構成成分として用いても、他に
含有されるリン酸化合物やその他の水溶性無機化合物の
存在により１５００℃程度の火炎に対しても十分に阻燃
性を発揮することができる。

【００１５】また、必要に応じシリカ（二酸化ケイ
素）、チタン、炭化ケイ素、二酸化ケイ素を含有する化
合物等の無機化合物を加えれば、乾燥後の表面塗膜硬度
が向上してさらに阻燃性を高めることができる。これら
の無機化合物を加える場合、その添加量は各々１０〜２
５％が好ましい。これらの無機化合物は、塗布した際な
どのいわゆるダレ止めを目的とした適度なチクソトロピ
ー性を与えるための粘度調整剤としても機能するもので
あるため、ベース材に混練する接着剤の粘度及び量とと
もにこれら無機化合物の添加量を調節するだけで阻燃材
全体の粘度調整が容易となり作業性も向上することにな
る。なお、この阻燃材は不透明な白色を呈するが、必要
により水溶性顔料を適宜添加することにより所望の色に
着色することが可能である。

【００１６】上記した阻燃材について、各含有成分の数
値範囲を上記範囲に限定したのは以下の理由による。各
成分の含有量が下限値より少ないと、各々の成分の機能
が十分に発揮されなくなって阻燃層の形成やその阻燃効
果にも影響がでるためである。各成分の含有量が上限値
より多いと、不経済であるばかりでなく粘度が不安定と
なって作業性に支障が出るからである。

【００１７】本発明に係る阻燃材を、紙・ダンボール・
木材・ベニヤ材・布・不織布等の可燃材は勿論、レンガ
・石綿スレート・アルミニウム等の不燃材や、石膏ボー
ド・木毛セメント等の準不燃材、さらには難燃合板・難
燃繊維板等の難燃材や、強化ポリエステル・網入り硬質
塩化ビニール板等の準難燃材の表面に施すことにより、
様々な特質を有する耐火材を得ることができる。

【００１８】ここで言う阻燃材を、種々の基材表面の施
した形態としては図１に示すような基材の両面を被う方
法、図２に示すような基材の片面を被う方法等種々の応
用が考えられる。

【００１９】例えば、不燃材である鉄は４００℃前後の
熱で変形するが、本発明による阻燃剤材を施すことによ
り１５００℃程度の火炎にさらされた場合でも熱による
変形を防ぐことができる。また、曲折状態とした布、不
織布、グラスファイバー等に本阻燃材を塗布ないし含浸
させてこの曲折状態を固定してやれば、様々な用途に適
した曲面形状を有する耐火材を得ることも可能になる。
さらに、発泡スチロールからなる発泡樹脂材表面に施す
ようにすれば、軽量安価で厚みや形状の設定が自在な耐
火材を得ることができる。そしてこのような発泡樹脂材
を用いた耐火材はその耐火層を所定厚さとすることによ
り、火炎にさらされても発泡樹脂材は溶けるが燃焼する
ことはなくなるため、有毒な燃焼ガスの発生を防ぐこと
ができる。

【００２０】所定の素材からなる個々の粒体の表面を上
記阻燃材で被覆した状態とすると阻燃材の増量化と軽量
化をも図ることができる。すなわち、上記したような耐
火材を得る際に、本発明による阻燃材中に適宜量の軽量
な粒体を混合しこれを硬化させることによって阻燃効果
を実質的に低下させることなく増量化及び軽量化された
阻燃層を形成したり、または、混合した各々の粒体を凝
集させずに分散した状態のまま表面の阻燃材を硬化させ
ることによって、図３に示すような粒体状の耐火材を得
たりすることができる。このような粒体状の耐火材は、
図４として示すように車両用シートの充填材として用
い、耐火性を付与することが可能となる。

【００２１】粒体の素材としては、発泡スチロールや発
泡ウレタン等の発泡樹脂材、コルク、木屑、粒状パルプ
等の木質材を採用でき、さらにセラミック材などの不燃
材を用いれば、より阻燃性を向上させることができる。
セラミック材は、多孔質のものを用いるとさらに阻燃層
全体の軽量化を図ることができ、このような軽量な不燃
材としては他に軽石や多孔質人造石の粒体を用いること
ができる。なお、粒体の形状は球状、ペレット状、ビー
ズ状、不定形状等が適宜選択でき、不定形状の粒体の製
造方法として、例えば発泡スチロールブロックを粉砕機
で粉砕するようにしてもよい。

【００２２】適宜量の軽量な粒体を阻燃材に混入した場
合、硬化前の阻燃材に適度な流動性と軽量性を与えると
ともに阻燃材全体の増量化を図ることができるため、例
えば圧縮空気による吹付け工法により対象物の表面に阻
燃材を施すことが容易になる。

【００２３】他方、各々の粒体を凝集させずに分散した
状態のまま表面の阻燃材を硬化させた場合、特にケイ酸
ナトリウムを含有する阻燃材にあっては、加える水の量
を調整することにより阻燃材全体の粘度を調整すること
ができるため、基材表面の阻燃層の厚さを調整すること
ができる。すなわち、例えば水を少なめに加えて粘度を
高めにすると阻燃材層の厚みは厚くなる。そして、この
ような粒体状の耐火材を、例えば所望形状の柔軟な外皮
を有する中空体内部に適宜量充填すれば、自動車や航空
機等に好適な、適度な柔軟性や変形性を有する軽量な内
装材や構成部品を手軽に得ることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
説明する。なお、第１実施形態〜第４実施形態として説
明するものとする。

【００２５】第１実施形態；以下に示す各成分を混合し
て攪拌し、不透明な白色を呈する阻燃材を得た。

【００２６】 ベース材 ………３５ｗｔ％、 第一リン酸アルミニウム………１１ｗｔ％、 １０％リン酸水溶液 ………１９ｗｔ％、 接着剤 ………３５ｗｔ％、

【００２７】なお、ベース材としては、尿素系及びメラ
ミン系樹脂初期縮合物４０ｗｔ％、リン酸カルシウム１
０ｗｔ％、硫酸アルミニウムや二酸化ケイ素及び硫酸亜
鉛からなる無機化合物０．５ｗｔ％、マルトース３ｗｔ
％、水４７ｗｔ％、その他マグネシウムやマンガン等の
微量元素０．５ｗｔ％を混合してなるものを用い、接着
剤は澱粉糊、酢酸ビニルエマルジョンを重量において
８：２の割合で混合したものを用いている。

【００２８】厚さ５ｍｍのベニヤ板の表面にこの阻燃材
を種々の厚さで塗布して乾燥させ、さらにこの表面にア
クリル樹脂液を薄く塗布して耐水性の透明皮膜を形成し
た。そしてこの表面にガスバーナの炎をあててその阻燃
効果を調べた。その結果を以下の表１に示す。なお、表
中の時間は、裏面が焦げて煙を発生するまでの時間を計
測したものであり、厚さ０ｍｍの場合のみ、即ち阻燃材
を塗布しない場合のみ表面が燃えて炎を発生するまでの
時間を計測した。ガスバーナの温度は６００〜１５００
℃の範囲とした。

【００２９】なお、本発明による阻燃剤は、上記したよ
うな可燃材としてのベニヤ板の他に、不燃材、準不燃
材、難燃材、準難燃材に施して使用するものであるが、
阻燃効果の評価については最も燃えやすい素材である可
燃材を用いた場合で行うものとし、不燃材、準不燃材、
難燃材、準難燃材についての試験は省略した。即ち、不
燃材、準不燃材、難燃材、準難燃材を用いた場合につい
ては、阻燃効果がさらに向上して表中の時間がより短縮
されることになることが明らかであり、例えば実際に建
築材料として用いる場合には、可燃材よりも不燃材、準
不燃材、難燃材、準難燃材に施したものを用いることが
好ましいのは勿論である。本発明の阻燃材における阻燃
効果のこのような評価方法は、以下の実施形態について
も同様とした。

【００３０】従って、ここでは図１に示すごとく、厚さ
５ｍｍのベニヤ板の表面にこの阻燃材を種々の厚さで塗
布して乾燥させ、さらにこの表面にアクリル樹脂液を薄
く塗布して耐水性の透明皮膜を形成した。そしてこの表
面にガスバーナの炎をあててその阻燃効果を調べた。そ
の結果を以下の表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】第２実施形態；以下に示す各成分を混合し
て攪拌し、不透明な白色を呈する阻燃材を得た。

【００３３】 ベース材 ………２０ｗｔ％、 第一リン酸アルミニウム……… ８ｗｔ％、 １６％クエン酸水溶液 ………３０ｗｔ％、 接着剤 ………２０ｗｔ％、 水 ……… ７ｗｔ％、 シリカ（二酸化ケイ素）……… ３ｗｔ％、 チタン ……… ５ｗｔ％、 アルミナ ……… ２ｗｔ％、 パーライト ……… ５ｗｔ％、

【００３４】なお、ベース材は第１実施形態と同様のも
のを用い、接着剤については澱粉糊、酢酸ビニルエマル
ジョンを重量において８：２の割合で混合したものを用
いた。

【００３５】そして、厚さ５ｍｍのダンボール表面にこ
の阻燃材を塗布し、第１実施形態と同様にしてその阻燃
効果を調べた。その結果を以下の表２に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】第３実施形態；以下に示す各成分を混合し
て攪拌し、不透明な緑色を呈する阻燃材を得た。

【００３８】 ベース材 ………２０ｗｔ％、 第一リン酸アルミニウム………１５ｗｔ％、 １５％グルコン酸水溶液………１５ｗｔ％、 接着剤 ………４０ｗｔ％、 シリカ（二酸化ケイ素）……… ２ｗｔ％、 酸化チタン ……… ２ｗｔ％、 アルミナ ……… ２ｗｔ％、 クリスタライトＡ−Ａ ……… ２ｗｔ％、（タツモリ
株式会社製） 酸化クロム（着色材として）… ２ｗｔ％、

【００３９】なお、ベース材は第１実施形態と同様のも
のを用い、接着剤は、澱粉糊、アクリルエマルジョンを
重量において８：２の割合で混合したものを用いた。ま
た、「クリスタライトＡ−Ａ（タツモリ株式会社製）」
を「ラジオライト（昭和化学工業株式会社製）」に代え
ても同様の結果が得られた。

【００４０】そして、厚さ５０ｍｍの発泡スチロール板
の表面にこの阻燃材を塗布し、第１実施形態と同様にし
てその阻燃効果を調べた。その結果を以下の表３に示
す。

【００４１】

【表３】

【００４２】第４実施形態；以下に示す各成分を混合し
て攪拌し、不透明な灰色を呈する阻燃材を得た。

【００４３】 ベース材 ………５７ｗｔ％、 第一リン酸アルミニウム……… ８ｗｔ％、 １３％コハク酸水溶液 ………１５ｗｔ％、 接着剤 ………２０ｗｔ％、

【００４４】なお、ベース材は第１実施形態と同様のも
のを用い、接着剤は、澱粉糊、アクリルエマルジョンを
重量において８：２の割合で混合したものを用いた。

【００４５】そして、厚さ５０ｍｍの発泡スチロール板
の表面にこの阻燃材を塗布し、実施例１と同様にしてそ
の阻燃効果を調べたところ、第１実施形態と非常に似通
った結果が得られた。また、上記組成中、コハク酸水溶
液をホウ酸水溶液に代えたところ、同じくほぼ同様の結
果が得られた。

【００４６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
阻燃材は、従来のような阻燃材にくらべ、尿素系及び／
又はメラミン系アミノ樹脂初期縮合物を主成分とするベ
ース材に、リン酸アルミニウムと水溶性接着剤と水を混
合するものであるため、接着剤の硬化により塗膜表面の
吸湿を抑えることができ、さらにこの表面に耐水性の樹
脂皮膜を形成すれば耐候性や耐水性に優れた阻燃材が得
られる。また、このような接着剤は温度が変化しても硬
化前の粘度が実質的に変化しないため、阻燃材全体の粘
度も安定して作業性が低下することがない。

【００４７】そして本発明は、粒体の表面を上記したよ
うな阻燃材で被覆するようにしているため、全体の阻燃
効果を実質的に低下させることなく、阻燃材の増量化及
び軽量化を図ることができできるとともに、充填材に好
適な粒体状の耐火材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による耐火材の一実施例を示す概略断面
図。

【図２】本発明による耐火材の他の実施例を示す概略断
面図。

【図３】粒体表面に阻燃層を形成してなる耐火材を示す
概略断面図。

【図４】本発明による耐火材を充填してなる車両用シー
トを示す概略断面図。

【符号の説明】

1,7,11 粒体 ２，12 阻燃層 ３ ベニヤ板 ４，９ 表面層 ５ 耐水性皮膜 ６, 13 耐火材 ８ 難燃紙 １０ 壁紙 １４ 芯材 １５ 表皮 １６ 車両用シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09K 21/02 C09K 21/14 C08K 3/32 C09D 5/18

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 尿素系及び／又はメラミン系アミノ樹脂
   初期縮合物と、水溶性無機化合物とを主に含むベース材
   ２０〜６０ｗｔ％に、リン酸アルミニウムまたは第一リ
   ン酸アルミニウム８〜１５ｗｔ％と酸性水溶液１５〜３
   ０ｗｔ％を加え、さらに水溶性接着剤２０〜４０ｗｔ％
   を加えてなる阻燃材。
2. 【請求項２】 酸性水溶液が、リン酸、クエン酸、グル
   コン酸、コハク酸、ホウ酸からなる群よりえらばれた少
   なくともいずれかである請求項１記載の阻燃材。
3. 【請求項３】 可燃材、不燃材、準不燃材、難燃材、準
   難燃材からなる群より選ばれたいずれかの表面に請求項
   １又は２のいずれかに記載の阻燃材による阻燃層を形成
   してなる耐火材。
4. 【請求項４】 発泡樹脂材、木質材、及びセラミック材
   のいずれかからなる粒体の周囲を請求項１又は２のいず
   れかに記載の阻燃材で被覆することで阻燃層を形成して
   なる耐火材。
5. 【請求項５】 尿素系及び／又はメラミン系アミノ樹脂
   初期縮合物と、水溶性無機化合物とを主に含むベース材
   ２０〜６０ｗｔ％に、リン酸アルミニウムまたは第一リ
   ン酸アルミニウム８〜１５ｗｔ％と酸性水溶液１５〜３
   ０ｗｔ％を加え、さらに水溶性接着剤２０〜４０ｗｔ％
   を加え、混合することを特徴とする阻燃材の製造方法。
6. 【請求項６】 酸性水溶液が、リン酸、クエン酸、グル
   コン酸、コハク酸、ホウ酸からなる群よりえらばれた少
   なくともいずれかである請求項５記載の阻燃材の製造方
   法。