JP4229078B2

JP4229078B2 - バサルト繊維含有シート状成型材料、ボード材及び自動車用内装材

Info

Publication number: JP4229078B2
Application number: JP2005093239A
Authority: JP
Inventors: 伸沢野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP2006273962A

Description

本発明はバサルト繊維を含有するシート状成型材料、ボード材及び自動車用内装材に関する。

現在、建築物の内・外装材や自動車の内装材として用いられるボード材には、シックハウス症候群の原因物質であるホルムアルデヒドを放出するフェノール系樹脂やメラミン等のアミノ系樹脂、異臭を発するスチレンモノマーを含有する不飽和ポリエステル樹脂等をバインダーとして用いたシート状成形材料（Sheet-molding compounds、以下ＳＭＣとも呼ぶ）を含むボード材が使用されている。

また、前記ＳＭＣの中でも、特に強度が必要な場合にはガラス繊維を補強材としたものが用いられている。補強材としてガラス繊維を用いたボード材を焼却炉で燃焼する場合、通常、焼却炉の温度がガラス繊維の融点（６００℃程度）よりも高いために、焼却時にガラス繊維が軟化し、焼却炉の表面に付着して炉を傷めることが問題になっている。

前記課題を解決するために、例えば特許文献１にはバサルト繊維と樹脂が混合され、その樹脂相互が溶着されていることを特徴とする自動車用内装材が開示されている。

バサルト繊維は天然に存在する玄武岩を原料とし、これを加熱溶融して繊維状に形成したものである。その融点は１４５０℃程度であり焼却炉で焼却しても溶融することがなく、従って、焼却炉の表面に付着して炉を傷めるようなことはない。また、その由来が天然物であるために土壌へ埋立処理しても地球環境に悪影響を与えることが少なく、地球環境保護の観点からも好ましい材料といえる。特許文献１にはその具体的な実施態様として、バサルト繊維と熱可塑性樹脂繊維又は熱可塑性樹脂パウダーを混合した後、加熱により溶着する実施形態が挙げられている。

一方、特許文献２には玄武岩を加熱溶融して直径９〜２０μｍの細線状の繊維を形成し、これを長さ２０〜８０ｍｍに寸断してチョップドストランドを形成し、該チョップドストランドを平面状に錯綜させてバサルト繊維マットを形成し、該バサルト繊維マットを薄板状のウレタンフォームの両面に夫々熱硬化型接着剤を介在させて重ね合わせ、一方のバサルト繊維マットの表面にファブリック等の表皮材を積層し、この多積層品を成形型により挟圧し８０〜１５０℃に加熱・加圧することにより前記接着剤を熱硬化させ所定の形状に賦形して得られる自動車用内装材の製造方法が開示されている。
特開２００１−３１５５８８号公報特開２００４−１２２５４９号公報

本発明は廃棄物処理等の際の環境負荷が小さいボード材において、従来のボード材と同等の機械的強度を維持しながら、シックハウス症候群の原因物質であるホルムアルデヒドや異臭を発するスチレンモノマー等を放出しない環境性に優れたボード材を提供すること、及び、前記ボード材を提供するためのシート状成型材料を提供することを課題とする。

本発明の請求項１の発明は、ヒドロキシ基を有するアクリル酸エステルを共重合成分として含む水溶性アクリル樹脂を１０〜５０質量％含有する水溶性アクリル樹脂溶液に離型剤を混合した水溶性アクリル樹脂混合液を、バサルト繊維マットに含浸及び乾燥させて得られ、バサルト繊維の目付量が２００〜４００ｇ／ｍ ^２、水溶性アクリル樹脂の目付量が２００〜４００ｇ／ｍ ^２であることを特徴とするバサルト繊維含有ＳＭＣであり、環境負荷の小さなボード材を与えるものである。

前記水溶性アクリル樹脂がヒドロキシ基を含有するアクリル酸エステルとの共重合体であるためにヒドロキシ基の架橋により耐熱性を高める点から好ましい。

そして、ダンボールハニカム芯材表面に前記バサルト繊維含有ＳＭＣを積層した後、加熱・加圧成形することにより得られるボード材は、フェノール系樹脂等を用いたボード材に比べて機械的特性を低下させることがなく、さらにホルムアルデヒドを発生しないため、特に気密性が高く狭い空間である自動車用内装材に好ましく用いられる（請求項４及び５）。

本発明のバサルト繊維を用いたボード材はシックハウス症候群の原因物質であるホルムアルデヒド等を放出しない。また、使用後、廃棄焼却する際に焼却炉を損傷することなく、その残渣についても環境に対して与える負荷が小さい。さらに、その機械的特性は、従来のガラス繊維及びフェノール系樹脂等を用いたボード材と同程度の高い機械的特性を維持することができる。

本発明はヒドロキシ基を有するアクリル酸エステルを共重合成分として含む水溶性アクリル樹脂を１０〜５０質量％含有する水溶性アクリル樹脂溶液に離型剤を混合した水溶性アクリル樹脂混合液を、バサルト繊維マットに含浸及び乾燥させて得られ、バサルト繊維の目付量が２００〜４００ｇ／ｍ ^２、水溶性アクリル樹脂の目付量が２００〜４００ｇ／ｍ ^２であることを特徴とするバサルト繊維含有ＳＭＣに関する。

本発明におけるバサルト繊維とは、天然の玄武岩を加熱溶融して繊維化したものを切断して得られる繊維長１００〜２００ｍｍ程度で、繊維径９〜２０μｍ程度のチョップドストランドである。

本発明におけるバサルト繊維としては、チョップドストランドをそのまま用いてもよいが、好ましくはチョップドストランドをマット化して用いることが好ましい。

マット化の方法は特に限られず、例えば、バサルト繊維と有機繊維とを混合したものをマット機（カード機）により綿状にした後、ニードルパンチ法や熱圧着法により不織マット状にする方法等が挙げられる。有機繊維の具体例としては、例えばポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂等の熱可塑樹脂繊維やポリ乳酸などの植物資源系樹脂等からなる有機繊維等が挙げられる。

一方、水溶性アクリル樹脂は、アクリル酸エステル及びアクリル酸エステルと共重合可能な単量体との共重合体であって水溶性の特性を有するものである。一般的には水溶性アクリル樹脂は４５〜５０質量％程度の水溶液状態で市販されている。その具体例としては例えばＢＡＳＦ社製のアクロデュア９４５Ｌ等を挙げることができる。

水溶性アクリル樹脂としては、ヒドロキシ基を含有するアクリル酸エステルとの共重合体が加熱により架橋が促進され、耐熱性が高められるために好ましい。

さらに、本発明における水溶性アクリル樹脂溶液には金型からの離型を目的として離型剤が配合される。

離型剤としてはステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、モンタン酸、カルボキシル基含有ポリオレフィン、パラフィン等、樹脂用の離型剤として知られている公知のものを用いることができる。また、離型剤は乳化剤を用いてエマルジョン化して用いることが分散性を向上させることができる点から好ましい。

さらに、本発明における水溶性アクリル樹脂溶液には、必要に応じてアミノシラン・エポキシシラン等のシランカップリング剤、着色剤、繊維への樹脂の浸透性を向上させる為に用いられる界面活性剤等、所望の目的に応じて添加剤を配合してもよい。

本発明のバサルト繊維含有ＳＭＣは、マット化したバサルト繊維（以下、バサルト繊維マットともいう）を離型剤と水溶性アクリル樹脂との混合液に浸漬する、あるいはバサルト繊維マットに離型剤と水溶性アクリル系樹脂との混合液を塗布してシート状に形成したものが成形加工性の点から好ましい。

バサルト繊維含有ＳＭＣは、バサルト繊維を３０〜７０質量％含有することが好ましい。前記割合が３０質量％未満では、充分な機械強度を得ることができず、７０質量％を超えると、成形時に膨れ、割れなどが生じる傾向がある。

なお、バサルト繊維含有ＳＭＣとしては、バサルト繊維の目付量が２００〜４００ｇ／ｍ^２程度であり、水溶性アクリル樹脂の目付量が２００〜４００ｇ／ｍ^２程度であることが実用上要求される厚みと強度のバランスを保持できる点から好ましい。

バサルト繊維含有ＳＭＣは、バサルト繊維マットに水溶性アクリル樹脂混合液を含浸させ、乾燥させて得られる。

具体的には、はじめに、水溶性アクリル樹脂の水溶液に所定の水を加えることにより所望の濃度に調整する。

前記水溶性アクリル樹脂水溶液の濃度は、水溶性アクリル樹脂分が１０〜５０質量％程度が好ましい。前記濃度が１０質量％未満の場合には、乾燥に時間がかかりバサルト繊維含有ＳＭＣの生産効率が劣る傾向があり、５０質量％を超える場合には、水溶液の粘度が高くなるため、バサルト繊維への含浸及び目付量を調整するための絞りの作業性が低下する傾向がある。

前記濃度調整された水溶性アクリル樹脂水溶液に離型剤及びその他の成分を添加し、ディスパーで攪拌することにより水溶性アクリル系樹脂混合液が得られる。

そして、得られた水溶性アクリル系樹脂混合液を含浸槽に投入し、バサルト繊維マットを浸漬する。そして、水溶性アクリル系樹脂混合液が含浸されたバサルト繊維マットを含浸槽から取り出した後、所定の目付量に調整するために２軸ロールなどを用いて水溶性アクリル系樹脂混合液を絞った後、８０〜１００℃程度の温度で乾燥することによりバサルト繊維含有ＳＭＣが得られる。

含浸の方法としては、含浸槽を用いて浸漬する方法以外にも、バサルト繊維マットに所定量の水溶性アクリル系樹脂混合液を塗布し、加圧ロールなどで染込ませてもよい。

このようにして得られるバサルト繊維含有ＳＭＣは、目付量４００〜８００ｇ／ｍ^２程度のシートである。

得られたバサルト繊維含有ＳＭＣは各種芯材、例えばダンボールハニカム芯材等に重ね、加熱加圧成形することによりボード材に形成して用いられることが好ましい。このようにして得られるボード材は、ホルムアルデヒドを放出しないために建築物や自動車等の各種車両の内装材として好ましく用いられる。

ボード材は本発明のバサルト繊維含有ＳＭＣを１枚もしくは複数枚重ね合わせ、例えば、加熱温度１５０〜３００℃、圧力０．９８〜６．０ＭＰａ、３０秒間〜５分間の条件で、金型で加熱・加圧成形することにより得られる。

以下に実施例を示し、本発明をさらに詳しく説明する。本発明は実施例何ら限定されることはない。

（実施例１）
水溶性アクリル樹脂水溶液であるアクロデュア９４５Ｌ（ＢＡＳＦ社製、樹脂分４５質量％の水溶液）中に、離型剤としてステアリン酸亜鉛を１質量％加え、ディスパーで１０分間攪拌した。

得られた水溶性アクリル樹脂水溶液を含浸槽に入れ、さらに含浸槽に繊維長１５０ｍｍのバサルト繊維からなる目付量３００ｇ／ｍ^２のバサルト繊維マットを含浸させた。

そして、水溶性アクリル樹脂水溶液で含浸されたバサルト繊維マットを、２軸ロールを用いて水溶性アクリル樹脂の目付量が３００ｇ／ｍ^２になるように絞った後、１００℃の乾燥機で揮発分５％になるまで乾燥し、バサルト繊維含有ＳＭＣを得た。

次に、６００ｇ／ｍ^２のダンボールハニカムの両表面に得られたバサルト繊維含有ＳＭＣを１枚づつ重ね、２００℃に加熱したプレスに挟み込み、圧力２．５MＰaで１分間加熱加圧成形を行った。得られたボード材は厚み５ｍｍで目付量は１８００ｇ／ｍ^２であった。

そして、得られたボード材を１５０×５０×５ｍｍに切断したものをテストピースとして、オートグラフで、曲げ破壊強度を測定した。なお、試験条件はスパン間距離１００ｍｍ、ヘッドスピード５０ｍｍ／ｍｉｎ、２３℃で行なった。

一方、熱時の曲げ破壊強度として、１１０℃の雰囲気下で１０分間保持した後の曲げ破壊強度も測定した。

さらに、ホルマリン発生の有無はそのバインダーの原材料から判断して、ホルマリンが発生しない場合を○、発生する場合を×と評価した。

結果を表１に示す。
（実施例２）
表１に記載した組成のものを用いた以外は実施例１と同様の方法でバサルト繊維含有ＳＭＣ及びボード材を製造し、評価した。

結果を表１に示す。
（比較例１）
フェノールーホルムアルデヒド樹脂の目付量が４００ｇ／ｍ^２になるようし調整し、その上に平均繊維長１５０ｍｍのガラス長繊維を均一に散布しガラス繊維の目付量が４００ｇ／ｍ^２になるように調整して前記と同様の方法でガラス繊維シートを得た。

そして、前記ガラス繊維シートを用いた以外は実施例１と同様にしてボード材を製造し、評価した。

結果を表１に示す。

Claims

ヒドロキシ基を有するアクリル酸エステルを共重合成分として含む水溶性アクリル樹脂を１０〜５０質量％含有する水溶性アクリル樹脂溶液に離型剤を混合した水溶性アクリル樹脂混合液を、バサルト繊維マットに含浸及び乾燥させて得られ、バサルト繊維の目付量が２００〜４００ｇ／ｍ ^２、水溶性アクリル樹脂の目付量が２００〜４００ｇ／ｍ ^２であることを特徴とするバサルト繊維含有シート状成型材料。
ダンボールハニカム芯材表面に請求項１に記載のバサルト繊維含有シート状成形材料を積層した後、加熱・加圧成形することにより得られるボード材。
請求項２に記載のボード材からなる自動車用内装材。