JP3802669B2

JP3802669B2 - 強化紙構造体及びそれを使用した構築材

Info

Publication number: JP3802669B2
Application number: JP32036097A
Authority: JP
Inventors: 遠藤敦彦; 菊池耆成
Original assignee: アドコスミック株式会社
Priority date: 1997-11-05
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2017-11-05
Also published as: JPH11140789A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強化加工した紙構造体とそれを使用した軽量にして難燃性ある構築材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダンボールは、断熱性及びクッション性ある素材として、包装面で広く使用されているが、紙であるため、燃焼し易く、また耐水性に乏しく、その用途には限界があった。また、発泡樹脂や有機バインダーにより強化した種々の素材が断熱材として使用されているが、これらは、火災による燃焼又は有毒ガスの発生等を避けることができず、包装材としても、各種構築材としても、その使用が問題となってきている。更に、布帛や紙等を難燃加工するための難燃化剤には、通常有機質又はハロゲン含有物を使用しているため、火災による有毒ガスの発生が必然となり、紙等を難燃加工しても、実用性ある構築材を得難いとされていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、軽量にして安価なダンボール等を、少量の処理剤の使用によって、断熱性に優れた強度あるものとし、種々の構築材として使用可能なものとすること、更に、難燃性をも付与し、天井、壁、床の断熱材、各種車両の防音断熱材等にも使用できる軽量にして難燃性及び強度共に優れた製品とすることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、強化剤としてアルカリ珪酸塩及び／又は珪酸エステルを使用し、難燃剤として硼酸化合物、燐酸化合物及びアンモニウム化合物の三種類の複合体からなるノンハロゲン無機質難燃化剤を使用することにより、上記課題を解決した。
【０００５】
即ち、本発明の製品は、少なくとも一部に、断面形状において空隙が存する凹凸を有する紙製品、特にダンボール類に、強化剤としてアルカリ珪酸塩及び／又は珪酸エステルを含浸させてなるものであり、この強化剤は、粒径４μｍ〜３００μｍのシリカを併含したり、ノニオン性またはアニオン性の界面活性剤を併含してもよい。
【０００６】
なお、かかる強化剤は、前記紙製品に対して約５重量％以上付着するようにするのが好ましい。
【０００７】
本発明の紙製品は、更に難燃剤としてノンハロゲン無機質難燃化剤を含浸したものであるが、かかる難燃化剤としては、硼酸、燐酸又はその塩類とアンモニウム塩類との複合体によって構成されているものを使用するのがよい。
【０００８】
かかる強化又は強化及び難燃化処理した紙製品は、断面形状において空隙を有する凹凸を有するダンボール類であるため、少量の処理剤の使用によって、現場加工等によっても、容易に製造できるものであり、しかも、これら紙製品の空隙（ハニカム構造等）による断熱層の存在によって、強度及び難燃性に優れ、しかも断熱性ある非常に扱い易い構造体となる。また、強化剤も難燃化剤も無機質を主成分とするため、安全性も高いものとなる。
【０００９】
なお、本発明の紙製品として使用するダンボール類としては、例えば片面ダンボール、両面ダンボール、複両面ダンボール、トリウォールダンボールまたはそれ以上の多段ダンボール、又はハニカムダンボール等がいずれも使用でき、また、ダンボールの中芯であってもよく、更に、それは一度使用され廃棄物処理されるダンボールであってもよい。いずれにしても、所定形状のダンボール等の紙製品に、前述の如く強化剤と難燃化剤を含浸させることにより、軽量にして、難燃性及び断熱性に優れた強度ある紙製品を得ることができ、これは、建築分野の天井、壁、床の断熱材、各種車両の防音断熱材等に安定して使用できるものとなる。
【００１０】
特に、本発明の強化及び難燃化紙製品（ダンボール類の紙製品にアルカリ珪酸塩及び／又は珪酸エステルとノンハロゲン無機質難燃化剤を含浸してなるもの）の両面又は貼り合わせの各面に、不燃又は難燃性の薄板又薄膜、例えば銅、ステンレス、アルミニウム等の金属板や不燃加工したシート類を接合（又はコーティング）することにより、外観よく、所望の効果を有する構築材とすることもできる。
【００１１】
なお、本発明の強化紙製品は、下記のような方法で製造できる。
１）ダンボール類の紙製品に、アルカリケイ酸塩（ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、アンモニウム塩等）の水溶液、又はケイ酸エステルのアルコール溶液を噴霧又は浸透し、室温〜約１００℃で乾燥する。
２）ダンボール類の紙製品に、シリカを水又は親水性有機溶媒に分散した液とアルカリケイ酸塩の水溶液（一種又は二種以上の複合塩）の混合液を噴霧又は浸透し、室温〜約１００℃で乾燥する。この場合、シリカの水又は親水性有機溶媒分散液１００重量部に対するアルカリケイ酸塩溶液の混合割合は、５重量部以上とするのがよく、５重量部より少ないと、バインダー力が低下し、実用上、強度に問題が生じる。
【００１２】
本発明に使用される界面活性剤としては、アニオン性又は非イオン性のものがよく、常温で液体、ペースト状、固体のいずれでもよい。代表的なものとしては、例えばポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオクリルフェニルエーテル、ポリオキシソルビタンモノラウレート、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、スルホコハク酸ラウリルナトリウム、ポリオキシエチレンエーテル系等が挙げられる。その他のノニオン系又はアニオン系界面活性剤が使用されてもよく、これらの界面活性剤は、一種で使用されても、二種以上併用されてもよい。
【００１３】
界面活性剤の配合量は、紙製品１００重量部に対して、無機質強化剤用としては0.００１〜0.２重量部、難燃化剤用としては0.００１〜0.２重量部が望ましく、0.００１重量部未満の場合、均一分散効果が低下し、0.２重量部を越えると、強度或いは難燃性に悪影響を与える。
【００１４】
本発明におけるノンハロゲン無機質難燃化剤は、硼酸化合物、燐酸化合物、アンモニウム化合物の三種類の複合体から構成された水溶液であるのが好ましく、その配合比率は、使用素材の種類によって異なるが、通常、モル比で、ＰＯ₄ ^-3：ＮＨ₄ ⁺ ：ＢＯ₃ ^-3＝１：３〜１０：１〜５となるように配合するのがよい。ＰＯ₄ ^-3１モルに対してＮＨ₄ ⁺ が１０モルを越えると、処理剤の貯蔵安定性に支障が生じ、また３モル未満では十分な難燃性を得ることができない。また、ＰＯ₄ ^-3１モルに対してＢＯ₃ ^-3が５モルを越えると性能上より経済的に問題を生じ、１モル未満では難燃性に劣るものとなる。代表的な配合比率は、モル比で、ＰＯ₄ ^-3：ＮＨ₄ ⁺ ：ＢＯ₃ ^-3＝３：１２：５となる。
【００１５】
なお、硼酸化合物は、Ｈ⁺ＣＮａ⁺ 等のアルカリ金属塩として、燐酸化合物は、Ｎａ⁺ 、Ｍｇ⁺² 、ＮＨ₄ ⁺ 等の塩類として、また、アンモニウム化合物は無機系アンモニウム塩として使用される。
【００１６】
かかる難燃剤は、固形分濃度を１〜６０重量％に調製し、前述の如き界面活性剤を少量添加して使用するのがよい。
【００１７】
これらの無機質難燃化剤は、前述の方法で、無機質強化剤にて処理した紙製品に、噴霧及び含浸させ、常温又は約１００℃にて乾燥する。
【００１８】
本発明の製品は、ダンボール類の紙製品に、先ず無機質強化剤を全面又は部分的に結合させ、必要に応じて更に、ノンハロゲン無機質難燃化剤を全面又は部分的に被覆して完成したものであり、付着量は、素材の密度又は吸液率によって異なるため、制限されるものではないが、いずれにしても、本発明の製品は、整然とした空間を有するダンボール類の紙製品からなるため、断熱効果に優れ、その上に無機質からなる強剤を含浸しているため、非常に強度あるものとなり、耐衝撃性や耐圧性に優れた構造物に直接使用可能なものとなる。更に、ノンハロゲン無機質難燃化剤による難燃処理により、強度と難燃性に優れた製品として、建築材等にも使用可能となる。かかる本発明の製品は、前述した如く、廃棄物処理されるようなダンボールからも現場加工で、有効に製造可能であるため、非常に経済的で扱い易い製品となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施例に従って、更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限されるものではない。
比較例１
厚さ３０mmのダンボール１００重量部に、アルカリ珪酸複合塩（Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、ＮＨ₄ ）（固形分３０％）２０重量部と界面活性剤ポリオキシエチレンエーテル0.０５重量部からなる強化剤を噴霧し、１００℃の温度にて乾燥し、強化紙質断熱材を得た。
【００２０】
比較例２
厚さ３０mmのダンボール１００重量部に、硼酸−燐酸−アンモニウム複合塩水溶液（固形分２０％）１０重量部と界面活性剤ポリオキシエチレンエーテル0.０２重量部からなる難燃化剤を噴霧し、１００℃の温度にて乾燥し、難燃化紙質断熱材を得た。上記硼酸−燐酸−アンモニウム複合塩におけるＰＯ₄ ^-3、ＮＨ^{4 +} 、ＢＯ₃ ^-3のモル比率は１：６：２である。
【００２１】
実施例１
厚さ３０mmのダンボール１００重量部に、アルカリ珪酸複合塩（Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、ＮＨ4 ）（固形分３０％）２０重量部と界面活性剤ポリオキシエチレンエーテル0.０５重量部からなる強化剤を噴霧し、１００℃の温度にて乾燥した後、硼酸−燐酸−アンモニウム複合塩水溶液（固形分２０％）１０重量部と界面活性剤ポリオキシエチレンエーテル0.０２重量部からなる難燃化剤を噴霧し、１００℃の温度にて乾燥し、難燃性及び強化紙質断熱材を得た。上記硼酸−燐酸−アンモニウム複合塩におけるＰＯ₄ ^-3、ＮＨ^{4 +} 、ＢＯ₃ ^-3のモル比率は１：６：２である。
【００２２】
比較例３
厚さ３０mmのダンボール１００重量部に、フェノール樹脂系の有機バインダー３０重量部で噴霧、乾燥して、強化紙質断熱材を得た。
【００２３】
比較例４
厚さ３０mmのダンボール１００重量部を、ハロゲン系燐酸塩水溶液（固形分２０％）２０重量部で処理し、乾燥して難燃化紙質断熱材を得た。
【００２４】
試験例１
実施例１及び比較例１〜４で得られた供試体をバーナーによって燃焼試験し、表１の評価を得た。なお、素材の強度は、油圧圧縮器にて、加圧３０kg/cm²より表面の破壊状態を観察した。
【００２５】
表１
. 供試体燃焼度残炎度煙の刺激臭素材の強度
. 無処理素材 × × ○ ×
. 比較例１ △ △ ○ ○
. 比較例２ ○ ○ ○ ×
. 実施例１ ○ ○ ○ ○
. 比較例３ × × × ○
. 比較例４ ○ △ × ×
【００２６】
実施例２
実施例１で得た難燃性及び強化紙質断熱材の両面に厚さ0.１mmのアルミ板を接合、片面にガスバーナーの炎を当てた燃焼試験を行い、３分後に、他面の温度を測定した。その結果、炎を当てたアルミ板は溶融し、穴が開いたが、他面の温度は昇温しなかった。
【００２７】
比較例５
厚さ３０mmのダンボールの両面にアルミ板を接合、片面にガスバーナーの炎を当てた燃焼試験を行い、３分後に、その状態を観察した。炎を当てたアルミ板は溶融し、穴が開き、ダンボールは燃焼した。
【００２８】
【発明の効果】
本発明では、軽量にして安価なダンボール等の紙製品を、少量の無機処理剤の使用によって、断熱性に優れた強度あるものとし、種々の構築材として使用可能なものとする。なお、前記処理剤は無機質であるので、難燃性にも寄与し、更に、難燃化剤としてノンハロゲン無機質難燃化剤を使用することにより、天井、壁、床の断熱材、各種車両の防音断熱材等にも使用できる、軽量にして難燃性及び強度共に優れた製品とすることができる。

Claims

ダンボール類に、アルカリ珪酸塩及び／又は珪酸エステルを含む強化剤と、硼酸化合物、燐酸化合物及びアンモニウム化合物の三種類の複合体からなるノンハロゲン無機質難燃化剤とを含浸させてなることを特徴とする強化紙構造体。
上記強化剤が、粒径が４μｍ〜３００μｍのシリカを併含することを特徴とする請求項１の紙構造体。
上記強化剤が、ノニオン性またはアニオン性の界面活性剤を併含することを特徴とする請求項１又は２の紙構造体。
上記強化剤が上記紙製品に対して５重量％以上付着していることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項の紙構造体。
ダンボール類に、アルカリ珪酸塩及び／又は珪酸エステルを含む強化剤と、硼酸化合物、燐酸化合物及びアンモニウム化合物の三種類の複合体からなるノンハロゲン無機質難燃化剤とを含浸してなる難燃性を有する強化紙構造体の両面又は貼り合わせの各面に、不燃又は難燃性の薄板又薄膜を接合してなることを特徴とする軽量にして難燃性ある構築材。