JP4416209B2

JP4416209B2 - 難燃性成形部材

Info

Publication number: JP4416209B2
Application number: JP19510299A
Authority: JP
Inventors: 勝雄本間; 慎一前田; 利明門馬
Original assignee: Achilles Corp
Current assignee: Achilles Corp
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2019-07-08
Also published as: JP2001018313A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原料として、硬質ウレタンフォームの廃材をも使用できる難燃性成形部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境や資源の有効利用を図るため、プラスチック類のリサイクルが唱えられている。また、プラスチックの中でも熱可塑性樹脂であるＰＥＴやスチレン、塩化ビニルについては、比較的マテリアルリサイクルが行いやすく、一部リサイクル品の生産等が始められている。
しかし、硬質ウレタンのような熱硬化性樹脂は、マテリアルリサイクルが難しかった。
【０００３】
また、現在建築用内装材として広く使用されている石膏ボードは、安価で準不燃材料であるが、釘が抜けやすかったり、重くて扱いにくいという問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
硬質ウレタンフォームの粉砕物と接着剤の混合物を圧縮成形したものを、石膏ボードの代わりに用いた場合、硬質ウレタンフォームは可燃性であるため、非常に燃えやすいものであった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１記載の難燃性成形部材は、平均の大きさが１ｍｍ以下の硬質ウレタンフォーム粉砕物１００重量部と水乳化型イソシアネート系接着剤、難燃剤１５〜５５重量部の混合物から成形されて得られる密度０．３〜０．９ｇ／ｃｍ ³ の成形部材であって、前記水乳化型イソシアネート系接着剤に対して水を１／１から３／１の割合で混合したことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の請求項２記載の難燃性成形部材は、請求項１記載の構成に加え、表面に防火コートを施したことを特徴とするものである。
【０００７】
さらに、本発明の請求項３記載の難燃性成形部材は、平均の大きさが１ｍｍ以下の硬質ウレタンフォーム粉砕物と接着剤の混合物から成形されて得られる密度０．３〜０．７ｇ／ｃｍ ³ の成形部材の少なくとも一部に積層される防火コート層中の難燃剤の量が、ドライ時の塗布量で、２５〜１５０ｇ／ｍ ² であって、前記難燃剤が固体であり、かつ前記難燃剤をエマルジョン中に混合したものを前記成形部材表面の少なくとも一部に塗布して積層された防火コートを施したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に用いられる硬質ウレタンフォームは、冷蔵庫の断熱材等に使われている硬質ウレタンフォームの廃材や、硬質ウレタンフォーム成形品を生産する時に生じる端材等を利用することもできる。
【０００９】
また、本発明に使用される硬質ウレタン粉砕物は、ハンマーミルで砕いて粉砕したものではなく、ブレードを何枚か付けた高速回転の切削機で粉砕して得られるものの方が、比較的大きさが均一であるため、好ましい。また、硬質ウレタン粉砕物の平均の大きさが１ｍｍ以下であると、表面平滑性や強度に優れた成形品が得られるため、より好ましい。
【００１０】
本発明に使用される防火コートに配合される難燃剤や、硬質ウレタンフォームと混合して使用される難燃剤としては、難燃剤としては、トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）、トリス（β−クロロエチル）ホスフェート、ジメチルメチルホスフォネート（ＤＭＭＰ）、ジエチルエチルホスフォネート（ＤＥＥＰ）、トリス（ジクロロプロピル）ホスフェート、トリス（ジブロモプロピル）ホスフェート、ブロモホスフェート等のリン酸エステル；塩素化パラフィン、四臭化エチレン等のハロゲン化炭化水素；ジンクボレート、酸化アンチモン、酸化モリブデン、モリブデン酸亜鉛、ケイ酸ナトリウム、硼砂、シラノール塩、溶融シリカ、シラスバルーン、セラミックスパウダー等の無機系難燃剤；含リンポリオール、含臭素ポリオール、四塩化無水フタル酸、四臭化無水フタル酸等の反応性難燃剤等が使用できる。
【００１１】
また、固体の難燃剤をコーティングする場合には、アクリル酸エステル共重合体エマルジョン、メタクリル酸エステル共重合エマルジョン、金属アルコシド系ポリマーエマルジョン等のエマルジョンに難燃剤を混合して、成形部材表面に塗布すると、難燃剤と成形部材表面との接着強度が高くなり、好ましい。固体の難燃剤とエマルジョンを混合して防火コートを設ける場合には、固形分が２５〜４０％であるエマルジョン１００重量部に対し、難燃剤２０〜３５重量部を混合して用いると好ましい。
成形部材表面に塗工される防火コート中の難燃剤の量としては、ドライ時で２５〜１５０ｇ／ｍ²である。難燃剤の塗布量が少なすぎると、難燃効果が低く、難燃剤の量が多すぎると、発煙量が増加し、好ましくない。
【００１２】
また、ウレタンフォーム粉砕物と、接着剤、難燃剤を混合して成形部材を成形する場合には、硬質ウレタンフォーム粉砕物１００重量部に対して、接着剤１０〜３０重量部を混合することが好ましい。また、硬質ウレタンフォーム１００重量部に対する難燃剤の量としては、１５〜５０重量部である。
【００１３】
本発明の成形部材に使用される接着剤としては、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ポリイミド系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、ユリア樹脂系接着剤、イソシアネート系接着剤等が使用できるが、ウレタンフォームとの接着性、作業の容易性から、イソシアネート系接着剤が好ましく使用できる。
【００１４】
また、イソシアネート系接着剤としては、例えば通常のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）や末端ＮＣＯ基を有するプレポリマー等を用いることができるほか、水乳化型ジフェニルメタンジイソシアネート（水乳化型ＭＤＩ）に代表される水乳化型イソシアネート系接着剤を用いることができる。
【００１５】
このイソシアネート系接着剤は、水と予め混合してバインダとして使用するが、通常のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）や末端ＮＣＯ基を有するプレポリマーでは、水との混合によって直ちに反応が開始されて硬化が開始されるのに対し、水乳化型ジフェニルメタンジイソシアネート（水乳化型ＭＤＩ）に代表される水乳化型イソシアネート系接着剤は、イソシアネート基がブロックされており、常温の水とは反応しにくいため、作業性が良く、好ましい。また、水乳化型ジフェニルメタンジイソシアネートは、１００℃くらいの温度で反応するため、非常に作業性がよく、特に好ましい。
【００１６】
したがって、通常のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）や末端ＮＣＯ基を有するプレポリマーをイソシアネート系接着剤として用いる場合には、接着剤と水をそれぞれ計量ポンプによって吐出口側で混合して使用するのが好ましく、ディスパーミキサ−などでバッチ式に混合したものをスプレーで粉末に吹き付けてブレンドすることも考えられるが、硬化反応が進んでしまい好ましくない。
【００１７】
また、水乳化型ジフェニルメタンジイソシアネート接着剤を用いる場合には、硬質ウレタンフォームの粉末と水、水乳化型ジフェニルメタンジイソシアネート接着剤を混合分散し、加熱成形又は加熱圧縮成形する。
【００１８】
このイソシアネート系接着剤の水との混合割合は、イソシアネート系接着剤の種類によって適宜決定され、イソシアネートと水との反応が十分行われて接着剤として機能し、良好な成形部材が得られるが、イソシアネート系接着剤に対して水を１／１から３／１の割合で混合して使用すると好ましい。水／イソシアネートの割合が１／１よりも水が少ないと、イソシアネートと水との反応が不十分で、接着剤として機能せず、良好な成形部材が得られない傾向がある。一方、水／イソシアネートの混合割合が３／１よりも水が多くなると、反応に寄与しない水が水蒸気となって、成形部材の成形を阻害する傾向がある。
【００１９】
このイソシアネート系接着剤の硬質ウレタンフォームに対する添加量は、イソシアネート系接着剤の種類によって異なるものであるが、混合物を接着するのに必要な量があれば良く、これにより圧縮成形後の成形部材の強度と形状維持が可能となる。好ましくは、硬質ウレタンフォーム１００重量部に対してイソシアネート系接着剤を１０〜３０重量部を添加する。
この接着剤の量が１０重量部以下の場合は、加熱成形後の成形部材が脆く、形状維持しにくい場合がある。これに対して接着剤の量が３０重量部以上になると、接着剤のかたまりが発生し易く、このかたまりが加熱成形時に局部的に過熱して亀裂や爆烈を起こし易く、良好な成形部材が得られない場合がある。
【００２０】
このようなイソシアネート系接着剤と水とからなるバインダを硬質ウレタンフォームの粉末に混合して均一に分散させるための手段としては、ブレンダーとしてリボンブレンダーやヘンシェルミキサー等が用いられ、例えば粉末をブレンダーに投入撹拌しながらバインダをスプレーなどで吹き付けるようにしたり、バインダを注入することによって行われる。
【００２１】
上記のような混合物に、さらに顔料を混合すると、原料となる硬質ウレタンの色の違いの影響を抑えることができ、好ましい。
【００２２】
また、成形部材の成形方法は、特に限定されるものではないが、バインダと硬質ウレタンフォームと接着剤、又は硬質ウレタンフォームと接着剤、難燃剤とが混合されて均一に分散された混合物をプレス板または金型に所定量投入した後にプレスして圧縮成形を行うと、密度が高く、強度の強い成形部材を得ることができるため、好ましい。また、加熱圧縮形成を行うと、接着剤の反応速度が速くなるなど、作業効率の面でさらに好ましい。
【００２３】
圧縮成形の際、通常のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）や末端ＮＣＯ基を有するプレポリマーをイソシアネート系接着剤として用いる場合には、加熱しなくとも硬化反応が進むことから、加熱をせずに通常の圧縮成形が行われ、例えば建築用部材の成形に必要な圧力を加えて圧縮成形される。
なお、この圧縮成形の際、加熱するようにすれば、反応を早めて成形時間を短縮することもできる。
【００２４】
また、水乳化型ジフェニルメタンジイソシアネートをイソシアネート系接着剤として用いる場合には、加熱しないと接着剤としての機能が働かないことから、加熱圧縮成形が好ましく、例えば加熱圧縮成形条件として、２５kg／cm²の圧力のかけられる熱プレス機を使用して、成形板の場合は、プレス機を１００〜１３０℃に予め加温して成形が行われ、加熱成形時間は２〜５分が好ましい。
【００２５】
水乳化型イソシアネート系接着剤を用いて加熱圧縮成形を行う場合には、バインダを投入して混合分散させてほぼ均一にする過程では、硬化反応が起こりにくいので、ブレンダー装置にバインダが付着することがなく、作業性に優れる。
【００２６】
これらの硬質ウレタンフォーム成形部材は広く建築用途などの部材としても使用することができる。
【００２７】
上記のようにして成形した成形部材の表面又は表裏面に、水酸化アルミ紙や難燃紙、金属、合成樹脂フィルム、合成樹脂シート等の面材を積層しても良い。面材の積層方法としては、成形部材と面材の間に接着剤層を設けてもよい。また、接着剤層をを設けず、面材上で成形部材を成形することによって、成形部材中に含まれる接着剤の効果により、面材と成形部材を接着することも可能である。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例を表１に、比較例を表２にそれぞれ示す。
【００２９】
【表１】

＊１硬質ウレタンフォーム粉砕物と混合した難燃剤
＊２ＪＩＳＡ９５２３に準拠
ＮＩは着火せず
準不燃材料の基準は、ＣＡが６０以下、ｔｄθが１００℃・ｍｉｎ以下、残炎が３０ｓｅｃ以下を満たすことである。
【００３０】
【表２】

【００３１】
（実施例１）
硬質ウレタンフォームとして、ラミネートボード廃材の芯材１００重量部を、粉砕機としてターボ工業社製のターボミル（数枚のブレードの付いた高速回転粉砕機）を用い、平均の大きさを１ｍｍ以下に微粉砕した。
【００３２】
この硬質ウレタンフォーム１００重量部に対して、水乳化型ジフェニルメタンジイソシアネート接着剤を１８重量部、さらに水とイソシアネートの重量比が３／１となるように水を５４重量部加えて高速ミキサーで混合した。
さらに、この混合物を成形枠に投入して１２０℃に加温した熱プレス機で、２５ｋｇ／ｃｍ²の圧力で、２分間加熱成形し、密度０．４５ｇ／ｃｍ³、厚さ１ｃｍの成形板を得た。
得られた成形板は１昼夜養生後、成形板の表裏面に防火コート（固形分２３％のアクリル酸エステルエマルジョン１００重量部に、シラノール塩５４重量部を混合したもの）をドライ時での目付量が１００ｇ／ｍ²となるように塗布し、諸性能を測定した。本実施例において、難燃剤の塗布量は、ドライ時で７０．１ｇ／ｍ²である。
【００３３】
成形板の難燃性の評価は、表面試験（ＪＩＳＡ１３２１）、ＩＳＯ着火試験（ＪＩＳＡ９５２３）により行った。以下、実施例２〜６、比較例１〜５も同様の評価試験を行った。
【００３４】
（実施例２）
防火コートとして、固形分３１％のアクリル酸エステル共重合エマルジョン１００重量部に対し、溶融シリカ２５重量部を混合したものをドライ時での目付量が１３５ｇ／ｍ²となるように塗布した以外は、実施例１と同様にして難燃性成形板を得た。本実施例において、難燃剤の塗布量は、ドライ時で６０．３ｇ／ｍ²である。
【００３５】
（実施例３）
防火コートとして、固形分２５％の金属アルコシド系ポリマーエマルジョン１００重量部に対して、無機フィラー４０重量部を混合したものをドライ時での目付量が２４０ｇ／ｍ²となるように塗布した以外は、実施例１と同様にして難燃性成形板を得た。本実施例において、難燃剤の塗布量は、ドライ時で１４７．７ｇ／ｍ²である。
【００３６】
（実施例４）
防火コートとして、固形分４０％のアクリル酸エステル共重合エマルジョン１００重量部に対し、溶融シリカ２０重量部を混合したものをドライ時での目付量が８５ｇ／ｍ²となるように塗布した以外は、実施例１と同様にして難燃性成形板を得た。本実施例において、難燃剤の塗布量は、ドライ時で２８．３ｇ／ｍ²である。
【００３７】
（実施例５）
防火コートを施さずに、硬質ウレタンフォーム１００重量部に対して、シラノール塩１５重量部、水乳化型ジフェニルメタンジイソシアネート３０重量部、水９０重量部を混合して、加熱圧縮成形することにより、密度０．５ｇ／ｃｍ³、厚さ１ｃｍの成形板を得た。本実施例において、硬質ウレタンフォーム１００重量部に対する難燃剤の量は、１５重量部である。
【００３８】
（実施例６）
防火コートを施さずに、硬質ウレタンフォーム粉砕物１００重量部に対して、シラノール塩５５重量部、水乳化型ジフェニルメタンジイソシアネート３０重量部、水９０重量部を混合して、加熱圧縮成形することにより、密度０．７ｇ／ｃｍ³、厚さ１ｃｍの成形板を得た。
【００３９】
（比較例１）
防火コートのドライ時の目付量を７５ｇ／ｍ²とした以外は、実施例３と同様の方法で成形板を作成した。防火コートのドライ時の目付量が少ないため、難燃性が充分でなく、準不燃材料の基準を満たさなかった。本比較例において、硬質ウレタンフォーム１００重量部に対する難燃剤の塗布量は、０．１５重量部である。
（比較例２）
ドライ時の目付量が３５０ｇ／ｍ²となるように、防火コートの塗布を試みた以外は、実施例１と同様の方法により成形部材を得た。しかし、防火コートの液垂れが起きた。本比較例において、硬質ウレタンフォーム１００重量部に対する難燃剤の塗布量は、１．１重量部である。
（比較例３）
比較のために、建材として広く使用されている準不燃材料の石膏ボードの物性を示した。釘引き抜き強度が非常に弱いため、釘を使って固定するのが難しい。
（比較例４）
硬質ウレタンフォーム粉砕物１００重量部に対する難燃剤の量を６０重量部とした以外は、実施例６と同様の配合及び方法により、厚さ１ｃｍの成形板を作成した。しかし、難燃剤の量が６０重量部と多いため、発煙性が向上してしまった。
【００４０】
【発明の効果】
平均の大きさが１ｍｍ以下の硬質ウレタンフォーム粉砕物１００重量部と水乳化型イソシアネート系接着剤、難燃剤１５〜５５重量部の混合物から成形されて得られる密度０．３〜０．９ｇ／ｃｍ ³ の難燃性成形部材であって、前記水乳化型イソシアネート系接着剤に対して水を１／１から３／１の割合で混合したことによって、又は平均の大きさが１ｍｍ以下の硬質ウレタンフォーム粉砕物と接着剤の混合物から成形されて得られる密度０．３〜０．７ｇ／ｃｍ ³ の成形部材の少なくとも一部に積層される防火コート層中の難燃剤の量が、ドライ時の塗布量で、２５〜１５０ｇ／ｍ ² であって、前記難燃剤が固体であり、かつ前記難燃剤をエマルジョン中に混合したものを前記成形部材表面の少なくとも一部に塗布して積層された防火コートを施したことによって、軽量で曲げ強度が高く、準不燃材料相当の難燃性を有する成形部材を得ることができた。
【００４１】
また、接着剤として、水乳化型イソシアネート系接着剤を使用すると、ある程度の温度までは、水とイソシアネートが反応することないため、硬質ウレタンフォームの粉砕物と木粉及び／又は木片、水乳化型イソシアネート系接着剤、水を全て混合し、均一になるように、充分撹拌した後、熱圧縮成形を行うことができる。このため、混合、撹拌の作業が行いやすく、均一に混合されるため、品質の安定した成形板を得ることができる。

Claims

平均の大きさが１ｍｍ以下の硬質ウレタンフォーム粉砕物１００重量部と難燃剤１５〜５５重量部、水乳化型イソシアネート系接着剤の混合物から成形されて得られる密度０．３〜０．９ｇ／ｃｍ ³ の難燃性成形部材であって、前記水乳化型イソシアネート系接着剤に対して水を１／１から３／１の割合で混合したことを特徴とする難燃性成形部材。
少なくとも一部に防火コートを施した請求項１記載の難燃性成型部材。
平均の大きさが１ｍｍ以下の硬質ウレタンフォーム粉砕物と接着剤の混合物から成形されて得られる密度０．３〜０．７ｇ／ｃｍ ³ の成形部材の少なくとも一部に積層される防火コート層中の難燃剤の量が、ドライ時の塗布量で、２５〜１５０ｇ／ｍ ² であって、前記難燃剤が固体であり、かつ前記難燃剤をエマルジョン中に混合したものを前記成形部材表面の少なくとも一部に塗布して積層された防火コートを施した難燃性成形部材。