JP4782308B2 - シート状不燃成形体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状不燃成形体及びその製造方法に関し、更に詳しくは、薄型で高度な不燃性を有し、かつ曲げ強度、表面強度等の機械的強度に優れ、さらに表面が平滑で粉落ちが少なく優れた表面加工適性を有するシート状不燃成形体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、建築物の防火対策上、各種建築物の不燃化に際し、石綿スレート板、けい酸カルシウム板、石こうボードなどの各種不燃材料が使用されている。また最近は、施工作業性改善のための軽量化あるいは設計、施工方法の多様化から、薄型で高度な不燃性を有し、かつ曲げ強度、表面強度等の機械的強度に優れ、さらに表面が平滑で粉落ちが少なく優れた表面加工適性を有するシート状不燃成形体に対する必要性が高まりつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現状の不燃材料が所要の不燃性能を確保するには、石こうボードで９ｍｍ厚以上、けい酸カルシウム板でも４〜５ｍｍ厚以上の厚さが必要であり、一般に薄型でも４ｍｍ厚以上でないと所要の不燃性能を確保することが困難となることが多かった。すなわち、厚さが３ｍｍ厚以下のシート状不燃成形体では、ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験において、亀裂の発生などの防火上有害な変形を発生しやすく、不燃材料として具備すべき不燃性能を確保せしめることができない場合が多かった。
【０００４】
また、厚さが３ｍｍ厚以下という薄型になると、建材等としての実用的な強度を確保しにくくなるとともに、搬送あるいは施工等の取扱時に損傷を受けやすくなるため、より優れた曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度等の各種機械的強度が要求される。
【０００５】
さらに、一般に、シート状不燃成形体に化粧紙貼合、突板貼合、表面塗装等の後加工を施して最終製品とすることが多いが、かかる後加工により不燃性能は劣化することが多い。従って、最終製品の不燃性能を所要のレベルに保つために、素材であるシート状不燃成形体に対してはさらに高度の不燃性能が求められる。加えて、化粧紙貼合、突板貼合、表面塗装等の後加工の際、シート状不燃成形体の表面が平滑で粉落ちが少なくないと、シーラー処理が必要になったり、接着剤所要量が増えたり、塗料の塗布量が多く必要になったり、後加工後の表面がきれいに仕上がらなかったりして、不都合を生ずるため、より平滑で粉落ちが少ない表面すなわち高度な表面加工適性が要求される。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、厚さが３ｍｍ厚以下のシート状不燃成形体でもＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験において亀裂の発生などの防火上有害な変形の発生がなく、不燃材料として具備すべき不燃性能を有し、かつ曲げ強度、表面強度等の機械的強度に優れ、さらに表面が平滑で粉落ちが少なく優れた表面加工適性を有するシート状不燃成形体及びその製造方法を提案することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシート状不燃成形体は、含水無機化合物及び炭酸塩を固形分で合計６０〜９５質量％と、セルロース繊維及び繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維を固形分で合計４〜４０質量％と、熱硬化性樹脂を固形分で５〜１５質量％とを含有し、かつ、前記含水無機化合物／炭酸塩が固形分質量比で前記含水無機化合物／炭酸塩＝１００／０〜５０／５０であり、前記セルロース繊維／ロックウール繊維が固形分質量比でセルロース繊維／ロックウール繊維＝２０／８０〜６２／３８であるシート状成形体であって、前記熱硬化性樹脂の全部または一部はキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化特性を有し、該熱硬化性樹脂は、該シート状成形体の質量の０．４〜６質量％に相当し、かつ前記熱硬化性樹脂の総量の７０質量％以下に相当する量が上記シート状成形体の片面もしくは両面の表層部に含有され、かつ、厚さが１〜３ｍｍであるものである。
【０００８】
また、本発明に係るシート状不燃成形体の製造方法は、含水無機化合物及び／または炭酸塩を含有し、その他にセルロース繊維、繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維及び全部または一部はキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化特性を有する熱硬化性樹脂を含有するシート層又は２層以上のシート層の積層体を形成した後、該シート層又は該積層体の片面もしくは両面の表層部に含有される熱硬化性樹脂の含有量が、該シート層又は該積層体の質量の０．４〜６質量％に相当し、かつ該シート層又は該積層体中に初めから含有されていた熱硬化性樹脂の２倍量以下となるように、前記表層部に含有されることとなる未硬化状態の熱硬化性樹脂と、前記シート層又は前記積層体中に初めから含有されていた未硬化状態の熱硬化性樹脂とを同時に熱硬化せしめ、含水無機化合物及び炭酸塩を固形分で合計６０〜９５質量％と、セルロース繊維及び繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維を固形分で合計４〜４０質量％と、熱硬化性樹脂を固形分で５〜１５質量％とを含有し、かつ、前記含水無機化合物／炭酸塩が固形分質量比で前記含水無機化合物／炭酸塩＝１００／０〜５０／５０であり、前記セルロース繊維／ロックウール繊維が固形分質量比でセルロース繊維／ロックウール繊維＝２０／８０〜６２／３８であり、かつ、厚さが１〜３ｍｍであるシート状不燃成形体を得るものである。
【０００９】
上記した含水無機化合物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、二水和石こう及びアルミン酸化カルシウム等を挙げることができる。これらの化合物は何れも分子内に結晶水を持ち化学的に類似した構造を有する。また、含水無機化合物は、その種類によって分解温度及び吸熱量に幾分差があるが、高温加熱時に分解して吸熱作用により不燃化効果を示すという点では全く共通している。従って、基本的に前記した含水無機化合物の何れを用いてもよいが、入手価格等の経済性をも考慮すると水酸化アルミニウムが最適である。
【００１０】
本発明で使用する炭酸塩としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸ベリリウム、炭酸亜鉛等を挙げることができる。これらの炭酸塩はその種類により、分解温度及び吸熱量に幾分差があるが、高温加熱時に分解して吸熱作用により不燃化効果を示すという点では全く共通している。従って、基本的に前記した炭酸塩の何れを用いてもよいが、入手価格等の経済性をも考慮すると、炭酸カルシウムが最適である。なお、炭酸塩配合によるもうひとつの重要な効果として本発明者が特開平５―１１２６５９号公報で指摘したところの発煙量低減効果を挙げることができる。
【００１１】
本発明に係るシート状不燃成形体中の含水無機化合物を固形分で６０〜９５質量％とするか、あるいは含水無機化合物と炭酸塩の合計の含有率範囲を固形分で６０〜９５質量％とする。好ましくは７０〜９２質量％、さらに好ましくは７５〜８８質量％である。その含有率が６０質量％未満では十分な不燃性が得られない。反対に９５質量％を超えた場合は、含水無機化合物の過多あるいは含水無機化合物と炭酸塩の合計量の過多により十分な抄紙性あるいは機械的強度が得られず不適である。なおシート状不燃成形体中の含水無機化合物を固形分で７０〜９２質量％の範囲とするか、あるいは含水無機化合物と炭酸塩の合計の含有率を７０〜９２質量％の範囲とすることで十分な不燃性と抄紙性あるいは機械的強度を確保しやすくなり、７５〜８８質量％の範囲とすることで一層、十分な不燃性と抄紙性あるいは機械的強度を確保しやすくなる。
【００１２】
また、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率は固形分で５０／５０、好ましくは６０／４０よりも含水無機化合物過多側としなければならない。５０／５０よりも含水無機化合物過少側とした場合、不燃性が低下することがあり不適である。なお、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率は固形分で６０／４０よりも含水無機化合物過多側とすることでより十分な不燃性を確保しやすくなる。
【００１３】
上記したセルロース繊維としては、針葉樹系あるいは広葉樹系の化学パルプ、機械パルプ、セミケミカルパルプ等の木材パルプあるいは木綿パルプ、麻パルプ、各種古紙などの中から選ばれる１種類あるいは２種類以上を併用して使用すればよい。木材パルプは供給量及び品質が安定しており価格も比較的安価であることから最も使いやすいセルロース繊維原料である。木綿パルプ及び麻パルプは供給量が不安定であり価格も高価であるが、本発明におけるような吸熱分解性を有する無機化合物を多量に含有するシート状成形体においては、必要に応じて該木綿パルプあるいは麻パルプを使用することによりシート状不燃成形体の機械的強度の低下を最小限にとどめることができる。
【００１４】
本発明で使用するロックウール繊維の繊維長は２ｍｍ以上、好ましくは３ｍｍ以上でなければならない。その繊維長が２ｍｍ未満では、薄型においてＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂の発生等の防火上有害な変形を発生しやすくなり十分な不燃性能を確保できない。なお、その繊維長を３ｍｍ以上とすることで薄型においてもＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が一段と発生しにくくなり一層十分な不燃性能を確保しやすくなる。
【００１５】
本発明に係るシート状不燃成形体中のセルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率は固形分で２０／８０〜６２／３８、好ましくは２５／７５〜６０／４０、さらに好ましくは３０／７０〜５５／４５である。２０／８０よりもセルロース繊維過少側とした場合、セルロース繊維の過少により十分な抄紙性が得られず、６２／３８よりもロックウール繊維過少側とした場合、薄型においてＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が発生しやすくなり十分な不燃性能を確保できない。なお、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を２５／７５〜６０／４０とすることで、十分な抄紙性を確保しやすくなるとともに、薄型においてもＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が一段と発生しにくくなる。また、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を３０／７０〜５５／４５とすることで、さらに一層十分な抄紙性と薄型での十分な不燃性能を確保しやすくなる。
【００１６】
本発明に係るシート状不燃成形体中のセルロース繊維と繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維の合計の含有率範囲は固形分で４〜４０質量％、好ましくは６〜３０質量％、さらに好ましくは８〜２５質量％である。その合計の含有率が４質量％未満では、セルロース繊維の過少により十分な抄紙性が得られないとともに、ロックウール繊維も過少となり、薄型においてＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が発生しやすくなり十分な不燃性能を確保できない。反対に、４０質量％を超えた場合は、ロックウール繊維の過多により十分な抄紙性が得られない。なお、シート状不燃成形体中のセルロース繊維と繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維の合計の含有率を６〜３０質量％の範囲とすることで、薄型においてもＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が一段と発生しにくくなり十分な不燃性能を確保しやすくなるとともに抄紙性も確保しやすくなる。また、係るシート状不燃成形体中のセルロース繊維と繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維の合計の含有率を８〜２５質量％の範囲とすることで、さらに一層薄型での十分な不燃性能と十分な抄紙性を確保しやすくなる。
【００１７】
本発明で使用する熱硬化性樹脂は、その全部または一部をキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満、好ましくは１Ｎ／分以上４Ｎ／分未満なる硬化特性を有するものとしなければならない。
熱硬化性樹脂の全量が、前記熱硬化速度０．５Ｎ／分未満のものの場合、得られるシート状成形体の機械的強度が不十分となる。また、熱硬化性樹脂の全量が、前記熱硬化速度６Ｎ／分以上のものの場合、薄型においてＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が発生しやすくなり十分な不燃性能を確保できない。なお、本発明で使用する熱硬化性樹脂の全部または一部をキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が１Ｎ／分以上４Ｎ／分未満なる硬化特性を有するものとすることで、薄型においてもＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が一段と発生しにくくなり十分な不燃性能を確保しやすくなるとともに機械的強度も確保しやすくなる。
【００１８】
上記した熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、尿素メラミン樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂など（繊維状のものを含む）の中から少なくとも１種類を選択して使用する。これらの熱硬化性樹脂は、その種類により硬化温度等に幾分差があるが、加熱処理に伴う流動硬化作用により不燃性素材に各種成形賦形効果もしくは諸強度の発現効果または曲面施工性さらには含水無機化合物あるいは炭酸塩の脱落防止効果及び表面平滑性向上効果等の表面加工適性向上効果等を与えるという点では全く共通している。従って、基本的には前記した熱硬化性樹脂の何れを用いてもよいが、好ましくは使用する熱硬化性樹脂の硬化温度が併用する含水無機化合物あるいは炭酸塩の分解温度よりも低くなるようにすべきである。さらに入手価格等の経済性をも考慮するとフェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素メラミン樹脂等が最適である。
【００１９】
本発明に係るシート状不燃成形体中の熱硬化性樹脂の含有率範囲は固形分で５〜１５質量％である。その含有率が５質量％未満では十分な機械的強度及び含水無機化合物あるいは炭酸塩の脱落防止効果及び表面平滑性向上効果等の表面加工適性向上効果等が得られず、また１５質量％を超えた場合は有機物質の過多により十分な不燃性を得ることができない。なお、シート状不燃成形体中の熱硬化性樹脂の含有率を５〜１５質量％の範囲とすることで、一層十分な機械的強度及び含水無機化合物あるいは炭酸塩の脱落防止効果及び表面平滑性向上効果等の表面加工適性向上効果等を確保しやすくなるとともに、十分な不燃性も確保しやすくなる。
【００２０】
使用する熱硬化性樹脂の全量に占める前記効果特性を有する熱硬化性樹脂の割合は、固形分で３０質量％以上とするのが好ましく、より好ましくは４０質量％以上とするのがよい。３０質量％未満では、、薄型において、時としてＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が発生しやすくなり十分な不燃性能を確保しにくくなったり、機械的強度が低下しやすくなったりすることがある。なお、熱硬化性樹脂の全量に占める前記効果特性を有する熱硬化性樹脂の割合を４０質量％以上とすることで、薄型においてもＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が一段と発生しにくくなり十分な不燃性能を確保しやすくなるとともに、機械的強度も確保しやすくなる。
【００２１】
また、本発明のシート状不燃成形体においては、含有する熱硬化性樹脂の内の該シート状不燃成形体の質量の０．４〜６質量％に相当し、かつ熱硬化性樹脂の総量の７０質量％以下、好ましくは７０質量％以下に相当する量が、該シート状不燃成形体の片面もしくは両面の表層部に含有せしめられていなければならない。
【００２２】
表層部に含有される熱硬化性樹脂がシート状不燃成形体の質量の０．４質量％未満では、機械的強度、表面平滑性の向上効果及び粉落ち防止効果等が不十分となり、６質量％を超えると表層部中の有機物質の過多により不燃性能が低下する。表層部に含有される熱硬化性樹脂をシート状不燃成形体の質量の０．４〜６質量の範囲とすることで、十分な機械的強度、表面平滑性の向上効果及び粉落ち防止効果等を確保しやすくなるとともに、十分な不燃性も確保しやすくなる。また、表層部に含有される熱硬化性樹脂がシート状不燃成形体中に含有される熱硬化性樹脂の総量の７０質量％を超えるとシート状不燃成形体の内部での熱硬化性樹脂含有量の過少により内層の剥離強度、内部強度等が不十分となる。表層部に含有される熱硬化性樹脂をシート状不燃成形体中に含有される熱硬化性樹脂の総量の７０質量％以下とすることで、十分な内層の剥離強度、内部強度等を確保しやすくなる。
【００２３】
表層部にシート状不燃成形体の質量の０．４〜６質量％に相当し、かつ熱硬化性樹脂の総量の７０質量％以下に相当する量の熱硬化性樹脂を含有せしめる方法は特に限定しないが、たとえば、多量の含水無機化合物を含有し、その他に、セルロース繊維、ロックウール繊維及び未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有する不燃性素材の片面もしくは両面に未硬化状態の熱硬化性樹脂の液状物を塗布あるいは含浸するなどして該不燃性素材の表層部にしみ込ませてもよいし、未硬化状態の熱硬化性樹脂のごく薄い膜状物を前記不燃性素材の片面もしくは両面に当てがい熱プレス等により熱処理して流動せしめ、前記不燃性素材の表層部にしみ込ませると同時に硬化せしめることも可能である。この場合、表層部に後から含有せしめる熱硬化性樹脂の量は、固形分で、かかる処理を施す前のシート層又は２層以上のシート層の積層体の質量の０．４〜６質量％で、かつ該シート層又は該積層体中に初めから存在した熱硬化性樹脂の質量の２倍量以下にするのが好ましい。該シート層又は該積層体の質量の０．４質量％未満では機械的強度、表面平滑性の向上効果及び粉落ち防止効果等が不十分となることがあり、６質量％を超えるか、もしくは該シート層又は該積層体中に初めから存在した熱硬化性樹脂の質量の２倍量を超えた場合には、表層部中の有機物質が過多となって不燃性能が低下することがある。表層部に後から含有せしめる熱硬化性樹脂の量を、かかる処理を施す前の該シート層又は該積層体の質量の０．４〜６質量％の範囲とすることで、十分な機械的強度、表面平滑性の向上効果及び粉落ち防止効果等を確保しやすくなるとともに、十分な不燃性能も確保しやすくなる。また、他の方法として、抄紙段階において、多層抄を適用し、片面もしくは両面の表層部の熱硬化性樹脂の含有量が本発明で特定する範囲内となるように内部の紙層と表層部の紙層との原料配合を調整してもよい。
【００２４】
また、表層部に含有される熱硬化性樹脂と内部に含有される熱硬化性樹脂の種類及び特性を意図的に変えてもよい。たとえば、表層部に含有される熱硬化性樹脂として硬化しやすい熱硬化性樹脂を適用することにより曲げ強度あるいは曲げ弾性率などの機械的強度等の一層の向上を図ることも可能である。
【００２５】
本発明に係るシート状不燃成形体の厚さは１〜３ｍｍである。厚さが１ｍｍ未満では、十分な機械的強度を確保できない。反対に、３ｍｍを超えた場合は、十分な軽量性を確保できなくなる。なお、シート状不燃成形体の厚さを１〜３ｍｍの範囲とすることで、十分な機械的強度と軽量性を確保しやすくなり、１〜２．７ｍｍの範囲とすることで、一層、十分な機械的強度と軽量性を確保しやすくなり、１〜２．５ｍｍの範囲とすることで、より一層、十分な機械的強度と軽量性を確保しやすくなる。
【００２６】
本発明に係るシート状不燃成形体は、上記配合のもとに、含水無機化合物／セルロース繊維及び繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維／熱硬化性樹脂の構成あるいは含水無機化合物と炭酸塩／セルロース繊維及び繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維／熱硬化性樹脂という構成であればよく、その製造法としては、湿式抄造法、乾式成形法などの任意の方法が適用可能であり、特定の製造法に限定するものではないが、以下において、湿式抄造法を適用した場合を例にとって、製造法にも言及しながらさらに詳述する。
【００２７】
本発明に係るシート状不燃成形体は、含水無機化合物または炭酸塩の歩留を向上せしめるための各種歩留向上剤あるいは必要に応じて着色のための合成染料、顔料等を含有せしめてもよい。また、用途によっては、機械的強度もしくは後加工性の改善等を図るべく乾燥または湿潤紙力増強剤、サイズ剤、耐水化剤、撥水剤等を含有せしめるべきことは言うまでもない。
【００２８】
本発明に係るシート状不燃成形体に、熱硬化性樹脂を含有せしめる方法としては、熱硬化性樹脂の液状物、繊維状物あるいは粒状物等を原料中に内添したり、紙層形成後に塗布または含浸するなどすればよい。
含水無機化合物または炭酸塩を含有せしめる方法としては、含水無機化合物または炭酸塩を含有する塗料を基材に塗布あるいは含浸せしめるなどの方法も考えられるが、所定の含有量を確保し、あるいは厚さ方向での品質の均一化を図るためには、原料スラリー中に含水無機化合物または炭酸塩を粉体状あるいはスラリー状にて内添する方法が最も好ましい。
【００２９】
この場合、含水無機化合物、炭酸塩、セルロース繊維、ロックウール繊維及び熱硬化性樹脂の添加方法及び添加順序等は任意であり、必要に応じて叩解処理等を施してもよい。こうして得た原料スラリーを用いて湿式抄造するには、通常の抄造法によればよい。すなわち、長網、円網あるいは傾斜網等の抄造網上に前記原料スラリーを供給し、濾過、脱水した後、圧搾、乾燥すればよい。また、必要により各種コンビネーション網や、多層円網及び各種ラミネーター等によりシート層を２層以上重ね合わせてもよい。熱圧成形については、従来慣用の熱圧プレス成形、予熱−コールドプレス成形、高周波加熱成形などを単独であるいは２種以上組み合せて適用すればよい。
【００３０】
本発明のシート状不燃成形体は、含水無機化合物とロックウール繊維を含有するか、または含水無機化合物と炭酸塩とロックウール繊維を含有するだけで優れた不燃性を発揮するが、従来慣用の難燃剤の使用を妨げるものではない。併用可能な難燃剤としては、有機リン化合物、含リン含窒素化合物、スルファミン酸グアニジン等のスルファミン酸塩、無機リン酸塩、含ハロゲン化合物及びアンチモン系化合物等の公知の難燃剤を挙げることができる。また、難燃剤の使用方法としては、原料スラリー中に内添せしめるか抄造工程中もしくは抄造後または熱圧成形後に塗布または含浸せしめる等の方法が挙げられる。ただし、この場合、含水無機化合物とロックウール繊維の含有率または含水無機化合物と炭酸塩とロックウール繊維の含有率等を考慮して難燃剤の含有量を定めるべきことは当然である。
【００３１】
本発明の重要な点は、シート状不燃成形体を得るために、特定の繊維長を有するロックウール繊維と特定の熱硬化特性を有する熱硬化性樹脂を用いることにあり、これにより、多量の含水無機化合物とセルロース繊維と前記ロックウール繊維と前記熱硬化性樹脂の所定量を含有するか、あるいは多量の含水無機化合物及び炭酸塩とセルロース繊維と前記ロックウール繊維と前記熱硬化性樹脂の所定量を含有し、かつ、前記セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率が特定範囲内であるシート状成形体が、片面もしくは両面の表層部に所定量の熱硬化性樹脂を含有し、３ｍｍ厚以下という薄型でも、ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験において、亀裂等の防火上有害な変形を発生せず、不燃材料として具備すべき高度な不燃性能を有する点にある。
【００３２】
既に述べたように、従来の不燃材料では、厚さが３ｍｍ以下になるとＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験において、亀裂等の防火上有害な変形が発生しやすく、不燃材料として具備すべき不燃性能を確保できない場合が多かった。そこで本発明者は、多量の含水無機化合物あるいは多量の含水無機化合物及び炭酸塩と比較的少量のセルロース繊維と熱硬化性樹脂を含有するシート状成形体において、３ｍｍ厚以下という薄型でも、ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験において、亀裂等の防火上有害な変形を発生しない高度な不燃性能を具備せしめるべく、多数次の実験を行なったところ、特定の繊維長を有するロックウール繊維と特定の熱硬化特性を有する熱硬化性樹脂を用いることにより、かかる目的を達成することができることを見出した。
【００３３】
すなわち、繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維とキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度（以下において、この意味で単に硬化速度と言うことがある。）が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化特性を有する熱硬化性樹脂を用い、かつ、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を２０／８０〜６２／３８の範囲とすることで、かかる目的に適うことを見出したのである。
【００３４】
次に、後述する実施例での実験結果を引用しながらさらに説明する。
後述の実施例１、比較例１、比較例２、比較例３、比較例５及び比較例６に係るシート状成形体は、共に、両面の表層部にメラミン樹脂の所定量を含有せしめた構成であり、含水無機化合物、炭酸塩、セルロース繊維、無機繊維、熱硬化性樹脂という各構成成分の含有率及び表層部に含有される熱硬化性樹脂の含有率という点では互いにほとんど同一の組成を有し、かつ、厚さは何れもほぼ２ｍｍである。
【００３５】
しかし、この中でＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が発生せず、該表面試験の１級（建築基準法に規定する不燃材料に相当する。）に合格する高度な不燃性を有するものは実施例１に係るシート状成形体のみであり、他のものはすべて表面試験において、亀裂が発生し不合格である。
【００３６】
次に、前記で引用した、各比較例と実施例１との違いについて説明する。実施例１では、繊維長３ｍｍのロックウール繊維と硬化速度が２．１Ｎ／分のフェノール樹脂を用い、かつ、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率が４７／５３であるのに対し、各比較例と実施例１との違いは、比較例１では、繊維長３ｍｍのロックウール繊維に代えて、繊維長３ｍｍのガラス繊維を用いた点のみ、比較例２では、繊維長３ｍｍのロックウール繊維に代えて、繊維長５ｍｍのガラス繊維を用いた点のみ、比較例３では、熱硬化性樹脂の硬化速度が２．１Ｎ／分ではなく１３．７Ｎ／分である点のみ、比較例５では、ロックウール繊維の繊維長が３ｍｍではなく１ｍｍである点のみ、比較例６では、ロックウール繊維の繊維長が３ｍｍではなく０．１５ｍｍである点のみである。
【００３７】
また、比較例４は、実施例１とほぼ同一の処方を有し、実施例１との違いはセルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率が４７／５３ではなく、本発明で特定する範囲外の６７／３３である点のみであるが、比較例４に係る２．０１ｍｍ厚のシート状成形体は、ＪＩＳ Ａ―１３２１の表面試験で亀裂が発生し該表面試験の１級には不合格である。
【００３８】
これに対し、繊維長７ｍｍのロックウール繊維と硬化速度が２．１Ｎ／分のフェノール樹脂を用い、かつ、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を本発明で特定する範囲内とした実施例３及び実施例５に係るシート状成形体は、それぞれ、１．４９ｍｍ厚及び１．２０ｍｍ厚という超薄型であるにもかかわらず、ＪＩＳ Ａ―１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形を発生せず、該表面試験の１級（建築基準法に規定する不燃材料に相当する。）に合格する高度な不燃性を有している。
【００３９】
すなわち、多量の含水無機化合物あるいは多量の含水無機化合物及び炭酸塩と比較的少量のセルロース繊維と熱硬化性樹脂を含有し、該熱硬化性樹脂の所定量が片面もしくは両面の表層部に含有されるシート状成形体において、繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維と硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満の熱硬化性樹脂を用い、かつ、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を２０／８０〜６２／３８の範囲とすることにより、はじめて、従来得ることができない場合の多かった厚さ３ｍｍ以下でも、ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験において亀裂等の防火上有害な変形を発生せず、該表面試験の１級（建築基準法に規定する不燃材料に相当する。）に合格するシート状不燃成形体を得ることができる。
【００４０】
繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維と硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満の熱硬化性樹脂を用い、かつ、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を２０／８０〜６２／３８の範囲とした場合に、かかる好結果の得られる作用・機構の詳細は未だ不明であるが、本発明のシート状不燃成形体の骨格構成要素であるセルロース繊維と繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維による網状構造に対し、０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化速度を有する熱硬化性樹脂が熱硬化性樹脂に特有の硬質化を極力伴わずに、前記網状構造を効果的に補強する形で硬化するため、得られるシート状不燃成形体は、十分な機械的強度を有すると同時に柔軟性が功を奏して熱応力を速やかに分散せしめ得ることが、薄型においても亀裂等の防火上有害な変形の発生を回避できる要因の一つと考えられる。
【００４１】
また、０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化速度を有する熱硬化性樹脂を用いても、これに加え、繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維をセルロース繊維に対し特定の含有質量比率で用いた場合以外は、薄型において、ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂が発生してしまうことから、燃焼試験のごとき高温加熱時に、繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維がセルロース繊維及び前記熱硬化性樹脂並びに含水無機化合物または炭酸塩との相互作用の中で、該繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維に固有で、かつ非常に強力な形状保持効果を発揮することが、薄型においても亀裂等の防火上有害な変形を回避できるもう一つの重要な要因と考えられる。
【００４２】
本発明のもう一つの重要点として、シート状不燃成形体中の熱硬化性樹脂の内の所定量を片面もしくは両面の表層部に含有せしめることにより、本発明のシート状不燃成形体は、３ｍｍ厚以下という薄型でも、前記した高度な不燃性を有すると同時に、曲げ強度、曲げ弾性率及び表面強度等の機械的強度並びに表面平滑性及び粉落ち防止効果等の表面加工適性においてもきわめて高度な性能を有することが挙げられる。
【００４３】
たとえば、後述する実施例１と比較例１１を、あるいは実施例９と比較例１２をそれぞれ比較すればわかるように、本発明で特定した不燃性素材の表層部に特定量の熱硬化性樹脂を含有せしめることにより、熱硬化性樹脂をシート状成形体中に均一に含有させた場合に比べ、不燃性能を悪化させないかむしろ改善しつつ、曲げ強度が３０〜５０％向上し、曲げ弾性率は約３倍に、表面平滑度は６〜７倍に向上するとともに、表面強度も大きく向上し、表面からの粉落ちも格段に減少せしめることができる。
【００４４】
このように、表層部に熱硬化性樹脂の所定量を含有せしめて燃焼試験で高温に直接さらされ最も燃焼しやすい部位である表層部に可燃成分の所定量が集中しているにもかかわらず、樹脂含浸化粧紙貼合、合成樹脂系フィルム貼合等を施した場合に避けられない不燃性能の悪化をほとんど発生しないという特異な効果が得られるのは、本発明のシート状不燃成形体が高温にさらされた際、表層部の燃焼熱によって不燃性素材中に存在する含水無機化合物あるいは含水無機化合物と炭酸塩の熱分解が促進され、該シート状不燃成形体に内包される不燃性能がきわめて効果的かつ効率的に引き出されるためと考えられる。
【００４５】
また、本発明のシート状不燃成形体中の曲げ強度、曲げ弾性率及び表面強度等の機械的強度、表面平滑度及び粉落ち防止効果等の表面加工適性の向上効果の発現機構は、主に、表層部に含有される熱硬化性樹脂に起因すると思われるが、かかる効果は、素材中の熱硬化性樹脂と表層部中の熱硬化性樹脂を同時に熱硬化せしめることでより強力に発揮される。すなわち、本発明に係る不燃性素材の場合、内部での熱硬化性樹脂の含有率はきわめて低く、なかなか硬化しにくいが、表層部には内部よりは多くの熱硬化性樹脂が含有されているため内部よりは硬化しやすい。従って、内部と表層部の熱硬化性樹脂を同時に熱硬化せしめることにより、まず硬化しやすい表層部の熱硬化性樹脂が硬化しはじめ、これが内部の熱硬化性樹脂の硬化を誘発、促進して全体としてより強く硬化反応を進行せしめることが可能である。
【００４６】
【実施例】
次に、本発明を以下の実施例に基づいてさらに具体的に説明する。
本実施例中の各項目の測定は次の方法によった。
▲１▼厚さ及び密度：ＪＩＳ Ｐ−８１１８による。
▲２▼不燃性１：ＪＩＳ Ａ−１３２２の表面試験（１級）で亀裂等の防火上有害な変形の有無で評価した。
▲３▼不燃性２：ＪＩＳ Ａ−１３２２の表面試験（１級）の発煙係数で評価した。
▲４▼不燃性３：ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験（１級）の合否で評価した。
▲５▼曲げ強度：ＪＩＳ Ａ−５９０５による。繊維配向性がある場合、繊維配向方向とこれに直角をなす方向について測定し両者の平均を求めた。
【００４７】
▲６▼曲げ弾性率：前記した曲げ強度の測定で得た荷重−たわみ曲線の直線部分のこう配より、ＪＩＳ Ｋ−６９０２で規定する弾性率の算定式に従って求めた。
▲７▼表面強度：ＴＡＰＰＩ Ｔ４５９による。
▲８▼表面平滑度：ＪＩＳ Ｐ−８１１９による。
▲９▼粉落ち性：シート状成形体の表面を黒色紙でこすり黒色紙への脱落粉体の付着状況により、ほとんど粉落ちを認めない場合を◎、概ね粉落ちを認めない場合を○、かなり粉落ちを認める場合を×で評価した。
【００４８】
また、熱硬化性樹脂のキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度は、硬化曲線上の最大応力の１０％に達した点（応力Ｆ１０（Ｎ），時間Ｔ１０（分））と最大応力の９０％に達した点（応力Ｆ９０（Ｎ），時間Ｔ９０（分））とを結んだ直線の傾き、すなわち（Ｆ９０−Ｆ１０）／（Ｔ９０−Ｔ１０）Ｎ／分で与えられる。
【００４９】
【実施例】
実施例１
市販の針葉樹系未晒硫酸塩パルプと繊維長３ｍｍのロックウール繊維（以下、無機繊維ａと略称する。）を離解機にて離解して得たセルロース繊維と無機繊維の混合分散液の所定量を取り、これに水酸化アルミニウム粉体（平均粒径５．７μｍである。以下同じ）、炭酸カルシウム粉体（平均粒径１．５μｍである。以下同じ）、及びキュラストメータによる１７５℃での硬化速度が２．１Ｎ／分であるフェノール樹脂（以下、熱硬化性樹脂ａと略称する。）を添加し、攪拌機にて十分に分散混合後、角型テスト抄紙機にて抄造し、圧搾、乾燥して得たシート層の両面に液状メラミン樹脂を塗布し、該シート層の表層部に前記メラミン樹脂の一部をしみ込ませた後、熱プレスにて加熱処理（温度２００℃、圧力３．９ＭＰａ、時間１０分）して、該シート層の内部のフェノール樹脂を硬化せしめると同時に前記シート層の表層部に含有するフェノール樹脂とメラミン樹脂を硬化せしめることにより、内部及び表層部にそれぞれ所定量熱硬化性樹脂を含有するシート状成形体Ａを得た。
【００５０】
シート状成形体Ａについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５１】
実施例２
実施例１において、シート状成形体中の各成分の配合量を変え、熱プレスの加熱処理条件を、温度１７５℃、圧力２．０ＭＰａ、時間３分とした以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｂを得た。
シート状成形体Ｂについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５２】
実施例３
実施例１において、無機繊維ａに代えて、繊維長７ｍｍのロックウール繊維（以下、無機繊維ｂと略称する。）を用いた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｃを得た。
シート状成形体Ｃについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５３】
実施例４
実施例２において、無機繊維ａに代えて、無機繊維ｂを用い、熱硬化性樹脂ａに代えて、キュラストメータによる１７５℃での硬化速度が３．３Ｎ／分であるフェノール樹脂（以下、熱硬化性樹脂ｂと略称する。）を用い、炭酸カルシウム粉体を配合しない以外は実施例２と同様にして、シート状成形体Ｄを得た。
シート状成形体Ｄについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５４】
実施例５
実施例１において、無機繊維ａに代えて、無機繊維ｂを用いた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｅを得た。
シート状成形体Ｅについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５５】
実施例６
実施例５において、熱硬化性樹脂ａとキュラストメータによる１７５℃での硬化速度が７．０Ｎ／分であるフェノール樹脂（以下、熱硬化性樹脂ｃと略称する。）を熱硬化性樹脂ａ／熱硬化性樹脂ｃ＝３／２なる固形分質量比で配合した以外は実施例５と同様にして、シート状成形体Ｆを得た。
シート状成形体Ｆについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５６】
実施例７
実施例２において、無機繊維ａに代えて、無機繊維ｂを用い、水酸化アルミニウム粉体に代えて、水酸化マグネシウム粉体状（平均粒径１０μｍである。以下同じ）を用い、液状メラミン樹脂に代えて、熱硬化性樹脂ａよりも硬化しやすい液状フェノール樹脂を用いた以外は実施例２と同様にして、シート状成形体Ｇを得た。
シート状成形体Ｇについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５７】
実施例８
市販の針葉樹系未晒硫酸塩パルプと無機繊維ｂをパルパーにて離解し、これに水酸化アルミニウム粉体、炭酸カルシウム粉体及び熱硬化性樹脂ａを添加し、十分に分散混合後、長網／ワインドアップロール構成の巻取板紙抄紙機にてシート層を１４層積層させて抄造し、圧搾、乾燥しして得たシートの両面に液状メラミン樹脂を塗布し、該シートの表層部に前記メラミン樹脂の一部をしみ込ませた後、熱プレスにて加熱処理（温度２００℃、圧力３．９ＭＰａ、時間１０分）して、該シートの内部のフェノール樹脂を硬化せしめると同時に前記シートの表層部に含有するフェノール樹脂とメラミン樹脂を硬化せしめることにより、内部及び表層部にそれぞれ所定量熱硬化性樹脂を含有するシート状成形体Ｈを得た。
シート状成形体Ｈについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５８】
実施例９
実施例８において、無機繊維ｂに代えて、無機繊維ａを用い、熱プレスの加熱処理条件を温度１７５℃、圧力２．０ＭＰａ、時間３分とした以外は実施例８と同様にして、シート状成形体Ｉを得た。
シート状成形体Ｉについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５９】
比較例１
実施例１において、無機繊維ａに代えて、繊維長３ｍｍのガラス繊維（以下、無機繊維ｃと略称する。）を用いた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｊを得た。
シート状成形体Ｊについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６０】
比較例２
実施例１において、無機繊維ａに代えて、繊維長５ｍｍのガラス繊維（以下、無機繊維ｄと略称する。）を用いた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｋを得た。
シート状成形体Ｋについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６１】
比較例３
実施例１において、熱硬化性樹脂ａに代えて、キュラストメータによる１７５℃での硬化速度が１３．７Ｎ／分であるフェノール樹脂（以下、熱硬化性樹脂ｄと略称する。）を用いた以外は実施例１同様にして、シート状成形体Ｌを得た。
シート状成形体Ｌについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６２】
比較例４
実施例１において、セルロース繊維／無機繊維含有質量比率を本発明で特定する範囲外しとた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｍ得た。
シート状成形体Ｍについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６３】
比較例５
実施例１において、無機繊維ａに代えて、繊維長１ｍｍのロックウール繊維（以下、無機繊維ｅと略称する。）を用いた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｎを得た。
シート状成形体Ｎについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６４】
比較例６
実施例１において、無機繊維ａに代えて、繊維長０．１５ｍｍのロックウール繊維（以下、無機繊維ｆと略称する。）を用いた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｏを得た。
シート状成形体Ｏについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６５】
比較例７
比較例１において、各成分の配合量を変え、熱プレスの加熱処理条件を、温度１７５℃、圧力２．０ＭＰａ、時間３分とした以外は比較例１と同様にして、シート状成形体Ｐを得た。
シート状成形体Ｐについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６６】
比較例８
比較例３において、各成分の配合量を変え、熱プレスの加熱処理条件を、温度１７５℃、圧力２．０ＭＰａ、時間３分とした以外は比較例３と同様にして、シート状成形体Ｑを得た。
シート状成形体Ｑについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６７】
比較例９
実施例８において、無機繊維ａに代えて、無機繊維ｃを用いた以外は実施例８と同様にして、シート状成形体Ｒを得た。
シート状成形Ｒについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６８】
比較例１０
実施例９において、セルロース繊維／無機繊維含有質量比率を本発明で特定する範囲外しとた以外は実施例９と同様にして、シート状成形体Ｓを得た。
シート状成形体Ｓについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６９】
比較例１１
実施例１において、液状メラミン樹脂を塗布しない以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｔを得た。
シート状成形体Ｔについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００７０】
比較例１２
実施例９において、液状メラミン樹脂を塗布しない以外は実施例９と同様にして、シート状成形体Ｕを得た。
シート状成形体Ｕについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００７１】
【表１】
【００７２】
【発明の効果】
本発明のシート状不燃成形体は、含水無機化合物あるいは含水無機化合物及び炭酸塩／セルロース繊維及びロックウール繊維／熱硬化性樹脂という構成で各成分を特定量含有し、かつ、ロックウール繊維の繊維長を２ｍｍ以上とし、熱硬化性樹脂の全部あるいは一部をキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化特性を有するものとし、該熱硬化性樹脂の所定量が片面もしくは両面の表層部に含有され、かつ、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を２０／８０〜６２／３８の範囲としたので、薄型であるのに拘わらず、亀裂の発生などの防火上有害な変形が発生しない高度な不燃性を有し、かつ、曲げ強度、表面強度等の機械的強度に優れ、さらに、表面が平滑で粉落ちも少なく優れた表面加工適性を有する薄型のシート状不燃成形体材が得られる。
【００７３】
すなわち、従来の不燃材料は厚さが４ｍｍ厚以上でないと所要の不燃性能を確保できない場合が多かったのに対し、本発明のシート状不燃成形体材は、厚さ３ｍｍ以下という薄型においても、ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形を発生せず、該表面試験の１級（建築基準法に規定する不燃材料に相当する。）に合格する高度の不燃性を有する。
【００７４】
また、本発明のシート状不燃成形体材は、厚さが０．５〜３ｍｍという薄型であるため、軽量化でき施工作業性が改善されるとともに、既存の不燃化粧材では厚さの制約から挿入できなかった部位にも適用できるなど、設計・施工方法面での自由度が拡大し、より多様な要求に対応できる。
【００７５】
実施例１と比較例１１を、実施例９と比較例１２をそれぞれ比較すればわかるように、本発明で特定した不燃性素材の表層部に特定量の熱硬化性樹脂を含有せしめることにより、熱硬化性樹脂をシート状成形体中に均一に含有させた場合に比べ、不燃性能を悪化させないかむしろ改善しつつ、曲げ強度が３０〜５０％向上し、曲げ弾性率は約３倍に、表面平滑度は６〜７倍に向上するとともに、表面強度も大きく向上し、表面からの粉落ちも格段に減少せしめることができる。
【００７６】
また、本発明は、表層部に含有する熱硬化性樹脂と内部に含有する熱硬化性樹脂の種類及び特性を異ならしめ、表層部に含有する熱硬化性樹脂は硬化しやすい熱硬化性樹脂を適用することにより、曲げ強度あるいは曲げ弾性率などの機械的強度等の一層の向上を図ることができる。
【００７７】
さらに、本発明のシート状不燃成形体の製造方法は、シート層又は積層体中に初めから含有されていた熱硬化性樹脂と該シート層又は該積層体の表層部に後から含有せしめた熱硬化性樹脂とを同時に熱硬化せしめるようにしたので、表層部及び内層部のそれぞれに最適な熱硬化性樹脂を含有せしめ、特に、表層部に含有する熱硬化性樹脂の含有量を適正量に調整せしめることが容易となり、十分な内層の剥離強度及び内部強度を確保しつつ、非常に優れた曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度等の機械的強度並びに表面平滑性及び粉落ち防止効果等を得ることができる。また、内部と表層部の熱硬化性樹脂を同時に熱硬化せしめることにより、まず硬化しやすい表層部の熱硬化性樹脂を硬化せしめ、これが内部の熱硬化性樹脂の硬化を誘発、促進して全体としてより強く硬化反応を進行せしめることが可能である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状不燃成形体及びその製造方法に関し、更に詳しくは、薄型で高度な不燃性を有し、かつ曲げ強度、表面強度等の機械的強度に優れ、さらに表面が平滑で粉落ちが少なく優れた表面加工適性を有するシート状不燃成形体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、建築物の防火対策上、各種建築物の不燃化に際し、石綿スレート板、けい酸カルシウム板、石こうボードなどの各種不燃材料が使用されている。また最近は、施工作業性改善のための軽量化あるいは設計、施工方法の多様化から、薄型で高度な不燃性を有し、かつ曲げ強度、表面強度等の機械的強度に優れ、さらに表面が平滑で粉落ちが少なく優れた表面加工適性を有するシート状不燃成形体に対する必要性が高まりつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現状の不燃材料が所要の不燃性能を確保するには、石こうボードで９ｍｍ厚以上、けい酸カルシウム板でも４〜５ｍｍ厚以上の厚さが必要であり、一般に薄型でも４ｍｍ厚以上でないと所要の不燃性能を確保することが困難となることが多かった。すなわち、厚さが３ｍｍ厚以下のシート状不燃成形体では、ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験において、亀裂の発生などの防火上有害な変形を発生しやすく、不燃材料として具備すべき不燃性能を確保せしめることができない場合が多かった。
【０００４】
また、厚さが３ｍｍ厚以下という薄型になると、建材等としての実用的な強度を確保しにくくなるとともに、搬送あるいは施工等の取扱時に損傷を受けやすくなるため、より優れた曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度等の各種機械的強度が要求される。
【０００５】
さらに、一般に、シート状不燃成形体に化粧紙貼合、突板貼合、表面塗装等の後加工を施して最終製品とすることが多いが、かかる後加工により不燃性能は劣化することが多い。従って、最終製品の不燃性能を所要のレベルに保つために、素材であるシート状不燃成形体に対してはさらに高度の不燃性能が求められる。加えて、化粧紙貼合、突板貼合、表面塗装等の後加工の際、シート状不燃成形体の表面が平滑で粉落ちが少なくないと、シーラー処理が必要になったり、接着剤所要量が増えたり、塗料の塗布量が多く必要になったり、後加工後の表面がきれいに仕上がらなかったりして、不都合を生ずるため、より平滑で粉落ちが少ない表面すなわち高度な表面加工適性が要求される。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、厚さが３ｍｍ厚以下のシート状不燃成形体でもＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験において亀裂の発生などの防火上有害な変形の発生がなく、不燃材料として具備すべき不燃性能を有し、かつ曲げ強度、表面強度等の機械的強度に優れ、さらに表面が平滑で粉落ちが少なく優れた表面加工適性を有するシート状不燃成形体及びその製造方法を提案することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシート状不燃成形体は、含水無機化合物及び炭酸塩を固形分で合計６０〜９５質量％と、セルロース繊維及び繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維を固形分で合計４〜４０質量％と、熱硬化性樹脂を固形分で５〜１５質量％とを含有し、かつ、前記含水無機化合物／炭酸塩が固形分質量比で前記含水無機化合物／炭酸塩＝１００／０〜５０／５０であり、前記セルロース繊維／ロックウール繊維が固形分質量比でセルロース繊維／ロックウール繊維＝２０／８０〜６２／３８であるシート状成形体であって、前記熱硬化性樹脂の全部または一部はキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化特性を有し、該熱硬化性樹脂は、該シート状成形体の質量の０．４〜６質量％に相当し、かつ前記熱硬化性樹脂の総量の７０質量％以下に相当する量が上記シート状成形体の片面もしくは両面の表層部に含有され、かつ、厚さが１〜３ｍｍであるものである。
【０００８】
また、本発明に係るシート状不燃成形体の製造方法は、含水無機化合物及び／または炭酸塩を含有し、その他にセルロース繊維、繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維及び全部または一部はキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化特性を有する熱硬化性樹脂を含有するシート層又は２層以上のシート層の積層体を形成した後、該シート層又は該積層体の片面もしくは両面の表層部に含有される熱硬化性樹脂の含有量が、該シート層又は該積層体の質量の０．４〜６質量％に相当し、かつ該シート層又は該積層体中に初めから含有されていた熱硬化性樹脂の２倍量以下となるように、前記表層部に含有されることとなる未硬化状態の熱硬化性樹脂と、前記シート層又は前記積層体中に初めから含有されていた未硬化状態の熱硬化性樹脂とを同時に熱硬化せしめ、含水無機化合物及び炭酸塩を固形分で合計６０〜９５質量％と、セルロース繊維及び繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維を固形分で合計４〜４０質量％と、熱硬化性樹脂を固形分で５〜１５質量％とを含有し、かつ、前記含水無機化合物／炭酸塩が固形分質量比で前記含水無機化合物／炭酸塩＝１００／０〜５０／５０であり、前記セルロース繊維／ロックウール繊維が固形分質量比でセルロース繊維／ロックウール繊維＝２０／８０〜６２／３８であり、かつ、厚さが１〜３ｍｍであるシート状不燃成形体を得るものである。
【０００９】
上記した含水無機化合物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、二水和石こう及びアルミン酸化カルシウム等を挙げることができる。これらの化合物は何れも分子内に結晶水を持ち化学的に類似した構造を有する。また、含水無機化合物は、その種類によって分解温度及び吸熱量に幾分差があるが、高温加熱時に分解して吸熱作用により不燃化効果を示すという点では全く共通している。従って、基本的に前記した含水無機化合物の何れを用いてもよいが、入手価格等の経済性をも考慮すると水酸化アルミニウムが最適である。
【００１０】
本発明で使用する炭酸塩としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸ベリリウム、炭酸亜鉛等を挙げることができる。これらの炭酸塩はその種類により、分解温度及び吸熱量に幾分差があるが、高温加熱時に分解して吸熱作用により不燃化効果を示すという点では全く共通している。従って、基本的に前記した炭酸塩の何れを用いてもよいが、入手価格等の経済性をも考慮すると、炭酸カルシウムが最適である。なお、炭酸塩配合によるもうひとつの重要な効果として本発明者が特開平５―１１２６５９号公報で指摘したところの発煙量低減効果を挙げることができる。
【００１１】
本発明に係るシート状不燃成形体中の含水無機化合物を固形分で６０〜９５質量％とするか、あるいは含水無機化合物と炭酸塩の合計の含有率範囲を固形分で６０〜９５質量％とする。好ましくは７０〜９２質量％、さらに好ましくは７５〜８８質量％である。その含有率が６０質量％未満では十分な不燃性が得られない。反対に９５質量％を超えた場合は、含水無機化合物の過多あるいは含水無機化合物と炭酸塩の合計量の過多により十分な抄紙性あるいは機械的強度が得られず不適である。なおシート状不燃成形体中の含水無機化合物を固形分で７０〜９２質量％の範囲とするか、あるいは含水無機化合物と炭酸塩の合計の含有率を７０〜９２質量％の範囲とすることで十分な不燃性と抄紙性あるいは機械的強度を確保しやすくなり、７５〜８８質量％の範囲とすることで一層、十分な不燃性と抄紙性あるいは機械的強度を確保しやすくなる。
【００１２】
また、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率は固形分で５０／５０、好ましくは６０／４０よりも含水無機化合物過多側としなければならない。５０／５０よりも含水無機化合物過少側とした場合、不燃性が低下することがあり不適である。なお、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率は固形分で６０／４０よりも含水無機化合物過多側とすることでより十分な不燃性を確保しやすくなる。
【００１３】
上記したセルロース繊維としては、針葉樹系あるいは広葉樹系の化学パルプ、機械パルプ、セミケミカルパルプ等の木材パルプあるいは木綿パルプ、麻パルプ、各種古紙などの中から選ばれる１種類あるいは２種類以上を併用して使用すればよい。木材パルプは供給量及び品質が安定しており価格も比較的安価であることから最も使いやすいセルロース繊維原料である。木綿パルプ及び麻パルプは供給量が不安定であり価格も高価であるが、本発明におけるような吸熱分解性を有する無機化合物を多量に含有するシート状成形体においては、必要に応じて該木綿パルプあるいは麻パルプを使用することによりシート状不燃成形体の機械的強度の低下を最小限にとどめることができる。
【００１４】
本発明で使用するロックウール繊維の繊維長は２ｍｍ以上、好ましくは３ｍｍ以上でなければならない。その繊維長が２ｍｍ未満では、薄型においてＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂の発生等の防火上有害な変形を発生しやすくなり十分な不燃性能を確保できない。なお、その繊維長を３ｍｍ以上とすることで薄型においてもＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が一段と発生しにくくなり一層十分な不燃性能を確保しやすくなる。
【００１５】
本発明に係るシート状不燃成形体中のセルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率は固形分で２０／８０〜６２／３８、好ましくは２５／７５〜６０／４０、さらに好ましくは３０／７０〜５５／４５である。２０／８０よりもセルロース繊維過少側とした場合、セルロース繊維の過少により十分な抄紙性が得られず、６２／３８よりもロックウール繊維過少側とした場合、薄型においてＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が発生しやすくなり十分な不燃性能を確保できない。なお、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を２５／７５〜６０／４０とすることで、十分な抄紙性を確保しやすくなるとともに、薄型においてもＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が一段と発生しにくくなる。また、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を３０／７０〜５５／４５とすることで、さらに一層十分な抄紙性と薄型での十分な不燃性能を確保しやすくなる。
【００１６】
本発明に係るシート状不燃成形体中のセルロース繊維と繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維の合計の含有率範囲は固形分で４〜４０質量％、好ましくは６〜３０質量％、さらに好ましくは８〜２５質量％である。その合計の含有率が４質量％未満では、セルロース繊維の過少により十分な抄紙性が得られないとともに、ロックウール繊維も過少となり、薄型においてＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が発生しやすくなり十分な不燃性能を確保できない。反対に、４０質量％を超えた場合は、ロックウール繊維の過多により十分な抄紙性が得られない。なお、シート状不燃成形体中のセルロース繊維と繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維の合計の含有率を６〜３０質量％の範囲とすることで、薄型においてもＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が一段と発生しにくくなり十分な不燃性能を確保しやすくなるとともに抄紙性も確保しやすくなる。また、係るシート状不燃成形体中のセルロース繊維と繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維の合計の含有率を８〜２５質量％の範囲とすることで、さらに一層薄型での十分な不燃性能と十分な抄紙性を確保しやすくなる。
【００１７】
本発明で使用する熱硬化性樹脂は、その全部または一部をキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満、好ましくは１Ｎ／分以上４Ｎ／分未満なる硬化特性を有するものとしなければならない。
熱硬化性樹脂の全量が、前記熱硬化速度０．５Ｎ／分未満のものの場合、得られるシート状成形体の機械的強度が不十分となる。また、熱硬化性樹脂の全量が、前記熱硬化速度６Ｎ／分以上のものの場合、薄型においてＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が発生しやすくなり十分な不燃性能を確保できない。なお、本発明で使用する熱硬化性樹脂の全部または一部をキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が１Ｎ／分以上４Ｎ／分未満なる硬化特性を有するものとすることで、薄型においてもＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が一段と発生しにくくなり十分な不燃性能を確保しやすくなるとともに機械的強度も確保しやすくなる。
【００１８】
上記した熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、尿素メラミン樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂など（繊維状のものを含む）の中から少なくとも１種類を選択して使用する。これらの熱硬化性樹脂は、その種類により硬化温度等に幾分差があるが、加熱処理に伴う流動硬化作用により不燃性素材に各種成形賦形効果もしくは諸強度の発現効果または曲面施工性さらには含水無機化合物あるいは炭酸塩の脱落防止効果及び表面平滑性向上効果等の表面加工適性向上効果等を与えるという点では全く共通している。従って、基本的には前記した熱硬化性樹脂の何れを用いてもよいが、好ましくは使用する熱硬化性樹脂の硬化温度が併用する含水無機化合物あるいは炭酸塩の分解温度よりも低くなるようにすべきである。さらに入手価格等の経済性をも考慮するとフェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素メラミン樹脂等が最適である。
【００１９】
本発明に係るシート状不燃成形体中の熱硬化性樹脂の含有率範囲は固形分で５〜１５質量％である。その含有率が５質量％未満では十分な機械的強度及び含水無機化合物あるいは炭酸塩の脱落防止効果及び表面平滑性向上効果等の表面加工適性向上効果等が得られず、また１５質量％を超えた場合は有機物質の過多により十分な不燃性を得ることができない。なお、シート状不燃成形体中の熱硬化性樹脂の含有率を５〜１５質量％の範囲とすることで、一層十分な機械的強度及び含水無機化合物あるいは炭酸塩の脱落防止効果及び表面平滑性向上効果等の表面加工適性向上効果等を確保しやすくなるとともに、十分な不燃性も確保しやすくなる。
【００２０】
使用する熱硬化性樹脂の全量に占める前記効果特性を有する熱硬化性樹脂の割合は、固形分で３０質量％以上とするのが好ましく、より好ましくは４０質量％以上とするのがよい。３０質量％未満では、、薄型において、時としてＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が発生しやすくなり十分な不燃性能を確保しにくくなったり、機械的強度が低下しやすくなったりすることがある。なお、熱硬化性樹脂の全量に占める前記効果特性を有する熱硬化性樹脂の割合を４０質量％以上とすることで、薄型においてもＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が一段と発生しにくくなり十分な不燃性能を確保しやすくなるとともに、機械的強度も確保しやすくなる。
【００２１】
また、本発明のシート状不燃成形体においては、含有する熱硬化性樹脂の内の該シート状不燃成形体の質量の０．４〜６質量％に相当し、かつ熱硬化性樹脂の総量の７０質量％以下、好ましくは７０質量％以下に相当する量が、該シート状不燃成形体の片面もしくは両面の表層部に含有せしめられていなければならない。
【００２２】
表層部に含有される熱硬化性樹脂がシート状不燃成形体の質量の０．４質量％未満では、機械的強度、表面平滑性の向上効果及び粉落ち防止効果等が不十分となり、６質量％を超えると表層部中の有機物質の過多により不燃性能が低下する。表層部に含有される熱硬化性樹脂をシート状不燃成形体の質量の０．４〜６質量の範囲とすることで、十分な機械的強度、表面平滑性の向上効果及び粉落ち防止効果等を確保しやすくなるとともに、十分な不燃性も確保しやすくなる。また、表層部に含有される熱硬化性樹脂がシート状不燃成形体中に含有される熱硬化性樹脂の総量の７０質量％を超えるとシート状不燃成形体の内部での熱硬化性樹脂含有量の過少により内層の剥離強度、内部強度等が不十分となる。表層部に含有される熱硬化性樹脂をシート状不燃成形体中に含有される熱硬化性樹脂の総量の７０質量％以下とすることで、十分な内層の剥離強度、内部強度等を確保しやすくなる。
【００２３】
表層部にシート状不燃成形体の質量の０．４〜６質量％に相当し、かつ熱硬化性樹脂の総量の７０質量％以下に相当する量の熱硬化性樹脂を含有せしめる方法は特に限定しないが、たとえば、多量の含水無機化合物を含有し、その他に、セルロース繊維、ロックウール繊維及び未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有する不燃性素材の片面もしくは両面に未硬化状態の熱硬化性樹脂の液状物を塗布あるいは含浸するなどして該不燃性素材の表層部にしみ込ませてもよいし、未硬化状態の熱硬化性樹脂のごく薄い膜状物を前記不燃性素材の片面もしくは両面に当てがい熱プレス等により熱処理して流動せしめ、前記不燃性素材の表層部にしみ込ませると同時に硬化せしめることも可能である。この場合、表層部に後から含有せしめる熱硬化性樹脂の量は、固形分で、かかる処理を施す前のシート層又は２層以上のシート層の積層体の質量の０．４〜６質量％で、かつ該シート層又は該積層体中に初めから存在した熱硬化性樹脂の質量の２倍量以下にするのが好ましい。該シート層又は該積層体の質量の０．４質量％未満では機械的強度、表面平滑性の向上効果及び粉落ち防止効果等が不十分となることがあり、６質量％を超えるか、もしくは該シート層又は該積層体中に初めから存在した熱硬化性樹脂の質量の２倍量を超えた場合には、表層部中の有機物質が過多となって不燃性能が低下することがある。表層部に後から含有せしめる熱硬化性樹脂の量を、かかる処理を施す前の該シート層又は該積層体の質量の０．４〜６質量％の範囲とすることで、十分な機械的強度、表面平滑性の向上効果及び粉落ち防止効果等を確保しやすくなるとともに、十分な不燃性能も確保しやすくなる。また、他の方法として、抄紙段階において、多層抄を適用し、片面もしくは両面の表層部の熱硬化性樹脂の含有量が本発明で特定する範囲内となるように内部の紙層と表層部の紙層との原料配合を調整してもよい。
【００２４】
また、表層部に含有される熱硬化性樹脂と内部に含有される熱硬化性樹脂の種類及び特性を意図的に変えてもよい。たとえば、表層部に含有される熱硬化性樹脂として硬化しやすい熱硬化性樹脂を適用することにより曲げ強度あるいは曲げ弾性率などの機械的強度等の一層の向上を図ることも可能である。
【００２５】
本発明に係るシート状不燃成形体の厚さは１〜３ｍｍである。厚さが１ｍｍ未満では、十分な機械的強度を確保できない。反対に、３ｍｍを超えた場合は、十分な軽量性を確保できなくなる。なお、シート状不燃成形体の厚さを１〜３ｍｍの範囲とすることで、十分な機械的強度と軽量性を確保しやすくなり、１〜２．７ｍｍの範囲とすることで、一層、十分な機械的強度と軽量性を確保しやすくなり、１〜２．５ｍｍの範囲とすることで、より一層、十分な機械的強度と軽量性を確保しやすくなる。
【００２６】
本発明に係るシート状不燃成形体は、上記配合のもとに、含水無機化合物／セルロース繊維及び繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維／熱硬化性樹脂の構成あるいは含水無機化合物と炭酸塩／セルロース繊維及び繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維／熱硬化性樹脂という構成であればよく、その製造法としては、湿式抄造法、乾式成形法などの任意の方法が適用可能であり、特定の製造法に限定するものではないが、以下において、湿式抄造法を適用した場合を例にとって、製造法にも言及しながらさらに詳述する。
【００２７】
本発明に係るシート状不燃成形体は、含水無機化合物または炭酸塩の歩留を向上せしめるための各種歩留向上剤あるいは必要に応じて着色のための合成染料、顔料等を含有せしめてもよい。また、用途によっては、機械的強度もしくは後加工性の改善等を図るべく乾燥または湿潤紙力増強剤、サイズ剤、耐水化剤、撥水剤等を含有せしめるべきことは言うまでもない。
【００２８】
本発明に係るシート状不燃成形体に、熱硬化性樹脂を含有せしめる方法としては、熱硬化性樹脂の液状物、繊維状物あるいは粒状物等を原料中に内添したり、紙層形成後に塗布または含浸するなどすればよい。
含水無機化合物または炭酸塩を含有せしめる方法としては、含水無機化合物または炭酸塩を含有する塗料を基材に塗布あるいは含浸せしめるなどの方法も考えられるが、所定の含有量を確保し、あるいは厚さ方向での品質の均一化を図るためには、原料スラリー中に含水無機化合物または炭酸塩を粉体状あるいはスラリー状にて内添する方法が最も好ましい。
【００２９】
この場合、含水無機化合物、炭酸塩、セルロース繊維、ロックウール繊維及び熱硬化性樹脂の添加方法及び添加順序等は任意であり、必要に応じて叩解処理等を施してもよい。こうして得た原料スラリーを用いて湿式抄造するには、通常の抄造法によればよい。すなわち、長網、円網あるいは傾斜網等の抄造網上に前記原料スラリーを供給し、濾過、脱水した後、圧搾、乾燥すればよい。また、必要により各種コンビネーション網や、多層円網及び各種ラミネーター等によりシート層を２層以上重ね合わせてもよい。熱圧成形については、従来慣用の熱圧プレス成形、予熱−コールドプレス成形、高周波加熱成形などを単独であるいは２種以上組み合せて適用すればよい。
【００３０】
本発明のシート状不燃成形体は、含水無機化合物とロックウール繊維を含有するか、または含水無機化合物と炭酸塩とロックウール繊維を含有するだけで優れた不燃性を発揮するが、従来慣用の難燃剤の使用を妨げるものではない。併用可能な難燃剤としては、有機リン化合物、含リン含窒素化合物、スルファミン酸グアニジン等のスルファミン酸塩、無機リン酸塩、含ハロゲン化合物及びアンチモン系化合物等の公知の難燃剤を挙げることができる。また、難燃剤の使用方法としては、原料スラリー中に内添せしめるか抄造工程中もしくは抄造後または熱圧成形後に塗布または含浸せしめる等の方法が挙げられる。ただし、この場合、含水無機化合物とロックウール繊維の含有率または含水無機化合物と炭酸塩とロックウール繊維の含有率等を考慮して難燃剤の含有量を定めるべきことは当然である。
【００３１】
本発明の重要な点は、シート状不燃成形体を得るために、特定の繊維長を有するロックウール繊維と特定の熱硬化特性を有する熱硬化性樹脂を用いることにあり、これにより、多量の含水無機化合物とセルロース繊維と前記ロックウール繊維と前記熱硬化性樹脂の所定量を含有するか、あるいは多量の含水無機化合物及び炭酸塩とセルロース繊維と前記ロックウール繊維と前記熱硬化性樹脂の所定量を含有し、かつ、前記セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率が特定範囲内であるシート状成形体が、片面もしくは両面の表層部に所定量の熱硬化性樹脂を含有し、３ｍｍ厚以下という薄型でも、ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験において、亀裂等の防火上有害な変形を発生せず、不燃材料として具備すべき高度な不燃性能を有する点にある。
【００３２】
既に述べたように、従来の不燃材料では、厚さが３ｍｍ以下になるとＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験において、亀裂等の防火上有害な変形が発生しやすく、不燃材料として具備すべき不燃性能を確保できない場合が多かった。そこで本発明者は、多量の含水無機化合物あるいは多量の含水無機化合物及び炭酸塩と比較的少量のセルロース繊維と熱硬化性樹脂を含有するシート状成形体において、３ｍｍ厚以下という薄型でも、ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験において、亀裂等の防火上有害な変形を発生しない高度な不燃性能を具備せしめるべく、多数次の実験を行なったところ、特定の繊維長を有するロックウール繊維と特定の熱硬化特性を有する熱硬化性樹脂を用いることにより、かかる目的を達成することができることを見出した。
【００３３】
すなわち、繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維とキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度（以下において、この意味で単に硬化速度と言うことがある。）が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化特性を有する熱硬化性樹脂を用い、かつ、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を２０／８０〜６２／３８の範囲とすることで、かかる目的に適うことを見出したのである。
【００３４】
次に、後述する実施例での実験結果を引用しながらさらに説明する。
後述の実施例１、比較例１、比較例２、比較例３、比較例５及び比較例６に係るシート状成形体は、共に、両面の表層部にメラミン樹脂の所定量を含有せしめた構成であり、含水無機化合物、炭酸塩、セルロース繊維、無機繊維、熱硬化性樹脂という各構成成分の含有率及び表層部に含有される熱硬化性樹脂の含有率という点では互いにほとんど同一の組成を有し、かつ、厚さは何れもほぼ２ｍｍである。
【００３５】
しかし、この中でＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形が発生せず、該表面試験の１級（建築基準法に規定する不燃材料に相当する。）に合格する高度な不燃性を有するものは実施例１に係るシート状成形体のみであり、他のものはすべて表面試験において、亀裂が発生し不合格である。
【００３６】
次に、前記で引用した、各比較例と実施例１との違いについて説明する。実施例１では、繊維長３ｍｍのロックウール繊維と硬化速度が２．１Ｎ／分のフェノール樹脂を用い、かつ、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率が４７／５３であるのに対し、各比較例と実施例１との違いは、比較例１では、繊維長３ｍｍのロックウール繊維に代えて、繊維長３ｍｍのガラス繊維を用いた点のみ、比較例２では、繊維長３ｍｍのロックウール繊維に代えて、繊維長５ｍｍのガラス繊維を用いた点のみ、比較例３では、熱硬化性樹脂の硬化速度が２．１Ｎ／分ではなく１３．７Ｎ／分である点のみ、比較例５では、ロックウール繊維の繊維長が３ｍｍではなく１ｍｍである点のみ、比較例６では、ロックウール繊維の繊維長が３ｍｍではなく０．１５ｍｍである点のみである。
【００３７】
また、比較例４は、実施例１とほぼ同一の処方を有し、実施例１との違いはセルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率が４７／５３ではなく、本発明で特定する範囲外の６７／３３である点のみであるが、比較例４に係る２．０１ｍｍ厚のシート状成形体は、ＪＩＳ Ａ―１３２１の表面試験で亀裂が発生し該表面試験の１級には不合格である。
【００３８】
これに対し、繊維長７ｍｍのロックウール繊維と硬化速度が２．１Ｎ／分のフェノール樹脂を用い、かつ、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を本発明で特定する範囲内とした実施例３及び実施例５に係るシート状成形体は、それぞれ、１．４９ｍｍ厚及び１．２０ｍｍ厚という超薄型であるにもかかわらず、ＪＩＳ Ａ―１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形を発生せず、該表面試験の１級（建築基準法に規定する不燃材料に相当する。）に合格する高度な不燃性を有している。
【００３９】
すなわち、多量の含水無機化合物あるいは多量の含水無機化合物及び炭酸塩と比較的少量のセルロース繊維と熱硬化性樹脂を含有し、該熱硬化性樹脂の所定量が片面もしくは両面の表層部に含有されるシート状成形体において、繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維と硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満の熱硬化性樹脂を用い、かつ、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を２０／８０〜６２／３８の範囲とすることにより、はじめて、従来得ることができない場合の多かった厚さ３ｍｍ以下でも、ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験において亀裂等の防火上有害な変形を発生せず、該表面試験の１級（建築基準法に規定する不燃材料に相当する。）に合格するシート状不燃成形体を得ることができる。
【００４０】
繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維と硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満の熱硬化性樹脂を用い、かつ、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を２０／８０〜６２／３８の範囲とした場合に、かかる好結果の得られる作用・機構の詳細は未だ不明であるが、本発明のシート状不燃成形体の骨格構成要素であるセルロース繊維と繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維による網状構造に対し、０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化速度を有する熱硬化性樹脂が熱硬化性樹脂に特有の硬質化を極力伴わずに、前記網状構造を効果的に補強する形で硬化するため、得られるシート状不燃成形体は、十分な機械的強度を有すると同時に柔軟性が功を奏して熱応力を速やかに分散せしめ得ることが、薄型においても亀裂等の防火上有害な変形の発生を回避できる要因の一つと考えられる。
【００４１】
また、０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化速度を有する熱硬化性樹脂を用いても、これに加え、繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維をセルロース繊維に対し特定の含有質量比率で用いた場合以外は、薄型において、ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂が発生してしまうことから、燃焼試験のごとき高温加熱時に、繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維がセルロース繊維及び前記熱硬化性樹脂並びに含水無機化合物または炭酸塩との相互作用の中で、該繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維に固有で、かつ非常に強力な形状保持効果を発揮することが、薄型においても亀裂等の防火上有害な変形を回避できるもう一つの重要な要因と考えられる。
【００４２】
本発明のもう一つの重要点として、シート状不燃成形体中の熱硬化性樹脂の内の所定量を片面もしくは両面の表層部に含有せしめることにより、本発明のシート状不燃成形体は、３ｍｍ厚以下という薄型でも、前記した高度な不燃性を有すると同時に、曲げ強度、曲げ弾性率及び表面強度等の機械的強度並びに表面平滑性及び粉落ち防止効果等の表面加工適性においてもきわめて高度な性能を有することが挙げられる。
【００４３】
たとえば、後述する実施例１と比較例１１を、あるいは実施例９と比較例１２をそれぞれ比較すればわかるように、本発明で特定した不燃性素材の表層部に特定量の熱硬化性樹脂を含有せしめることにより、熱硬化性樹脂をシート状成形体中に均一に含有させた場合に比べ、不燃性能を悪化させないかむしろ改善しつつ、曲げ強度が３０〜５０％向上し、曲げ弾性率は約３倍に、表面平滑度は６〜７倍に向上するとともに、表面強度も大きく向上し、表面からの粉落ちも格段に減少せしめることができる。
【００４４】
このように、表層部に熱硬化性樹脂の所定量を含有せしめて燃焼試験で高温に直接さらされ最も燃焼しやすい部位である表層部に可燃成分の所定量が集中しているにもかかわらず、樹脂含浸化粧紙貼合、合成樹脂系フィルム貼合等を施した場合に避けられない不燃性能の悪化をほとんど発生しないという特異な効果が得られるのは、本発明のシート状不燃成形体が高温にさらされた際、表層部の燃焼熱によって不燃性素材中に存在する含水無機化合物あるいは含水無機化合物と炭酸塩の熱分解が促進され、該シート状不燃成形体に内包される不燃性能がきわめて効果的かつ効率的に引き出されるためと考えられる。
【００４５】
また、本発明のシート状不燃成形体中の曲げ強度、曲げ弾性率及び表面強度等の機械的強度、表面平滑度及び粉落ち防止効果等の表面加工適性の向上効果の発現機構は、主に、表層部に含有される熱硬化性樹脂に起因すると思われるが、かかる効果は、素材中の熱硬化性樹脂と表層部中の熱硬化性樹脂を同時に熱硬化せしめることでより強力に発揮される。すなわち、本発明に係る不燃性素材の場合、内部での熱硬化性樹脂の含有率はきわめて低く、なかなか硬化しにくいが、表層部には内部よりは多くの熱硬化性樹脂が含有されているため内部よりは硬化しやすい。従って、内部と表層部の熱硬化性樹脂を同時に熱硬化せしめることにより、まず硬化しやすい表層部の熱硬化性樹脂が硬化しはじめ、これが内部の熱硬化性樹脂の硬化を誘発、促進して全体としてより強く硬化反応を進行せしめることが可能である。
【００４６】
【実施例】
次に、本発明を以下の実施例に基づいてさらに具体的に説明する。
本実施例中の各項目の測定は次の方法によった。
▲１▼厚さ及び密度：ＪＩＳ Ｐ−８１１８による。
▲２▼不燃性１：ＪＩＳ Ａ−１３２２の表面試験（１級）で亀裂等の防火上有害な変形の有無で評価した。
▲３▼不燃性２：ＪＩＳ Ａ−１３２２の表面試験（１級）の発煙係数で評価した。
▲４▼不燃性３：ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験（１級）の合否で評価した。
▲５▼曲げ強度：ＪＩＳ Ａ−５９０５による。繊維配向性がある場合、繊維配向方向とこれに直角をなす方向について測定し両者の平均を求めた。
【００４７】
▲６▼曲げ弾性率：前記した曲げ強度の測定で得た荷重−たわみ曲線の直線部分のこう配より、ＪＩＳ Ｋ−６９０２で規定する弾性率の算定式に従って求めた。
▲７▼表面強度：ＴＡＰＰＩ Ｔ４５９による。
▲８▼表面平滑度：ＪＩＳ Ｐ−８１１９による。
▲９▼粉落ち性：シート状成形体の表面を黒色紙でこすり黒色紙への脱落粉体の付着状況により、ほとんど粉落ちを認めない場合を◎、概ね粉落ちを認めない場合を○、かなり粉落ちを認める場合を×で評価した。
【００４８】
また、熱硬化性樹脂のキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度は、硬化曲線上の最大応力の１０％に達した点（応力Ｆ１０（Ｎ），時間Ｔ１０（分））と最大応力の９０％に達した点（応力Ｆ９０（Ｎ），時間Ｔ９０（分））とを結んだ直線の傾き、すなわち（Ｆ９０−Ｆ１０）／（Ｔ９０−Ｔ１０）Ｎ／分で与えられる。
【００４９】
【実施例】
実施例１
市販の針葉樹系未晒硫酸塩パルプと繊維長３ｍｍのロックウール繊維（以下、無機繊維ａと略称する。）を離解機にて離解して得たセルロース繊維と無機繊維の混合分散液の所定量を取り、これに水酸化アルミニウム粉体（平均粒径５．７μｍである。以下同じ）、炭酸カルシウム粉体（平均粒径１．５μｍである。以下同じ）、及びキュラストメータによる１７５℃での硬化速度が２．１Ｎ／分であるフェノール樹脂（以下、熱硬化性樹脂ａと略称する。）を添加し、攪拌機にて十分に分散混合後、角型テスト抄紙機にて抄造し、圧搾、乾燥して得たシート層の両面に液状メラミン樹脂を塗布し、該シート層の表層部に前記メラミン樹脂の一部をしみ込ませた後、熱プレスにて加熱処理（温度２００℃、圧力３．９ＭＰａ、時間１０分）して、該シート層の内部のフェノール樹脂を硬化せしめると同時に前記シート層の表層部に含有するフェノール樹脂とメラミン樹脂を硬化せしめることにより、内部及び表層部にそれぞれ所定量熱硬化性樹脂を含有するシート状成形体Ａを得た。
【００５０】
シート状成形体Ａについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５１】
実施例２
実施例１において、シート状成形体中の各成分の配合量を変え、熱プレスの加熱処理条件を、温度１７５℃、圧力２．０ＭＰａ、時間３分とした以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｂを得た。
シート状成形体Ｂについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５２】
実施例３
実施例１において、無機繊維ａに代えて、繊維長７ｍｍのロックウール繊維（以下、無機繊維ｂと略称する。）を用いた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｃを得た。
シート状成形体Ｃについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５３】
実施例４
実施例２において、無機繊維ａに代えて、無機繊維ｂを用い、熱硬化性樹脂ａに代えて、キュラストメータによる１７５℃での硬化速度が３．３Ｎ／分であるフェノール樹脂（以下、熱硬化性樹脂ｂと略称する。）を用い、炭酸カルシウム粉体を配合しない以外は実施例２と同様にして、シート状成形体Ｄを得た。
シート状成形体Ｄについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５４】
実施例５
実施例１において、無機繊維ａに代えて、無機繊維ｂを用いた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｅを得た。
シート状成形体Ｅについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５５】
実施例６
実施例５において、熱硬化性樹脂ａとキュラストメータによる１７５℃での硬化速度が７．０Ｎ／分であるフェノール樹脂（以下、熱硬化性樹脂ｃと略称する。）を熱硬化性樹脂ａ／熱硬化性樹脂ｃ＝３／２なる固形分質量比で配合した以外は実施例５と同様にして、シート状成形体Ｆを得た。
シート状成形体Ｆについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５６】
実施例７
実施例２において、無機繊維ａに代えて、無機繊維ｂを用い、水酸化アルミニウム粉体に代えて、水酸化マグネシウム粉体状（平均粒径１０μｍである。以下同じ）を用い、液状メラミン樹脂に代えて、熱硬化性樹脂ａよりも硬化しやすい液状フェノール樹脂を用いた以外は実施例２と同様にして、シート状成形体Ｇを得た。
シート状成形体Ｇについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５７】
実施例８
市販の針葉樹系未晒硫酸塩パルプと無機繊維ｂをパルパーにて離解し、これに水酸化アルミニウム粉体、炭酸カルシウム粉体及び熱硬化性樹脂ａを添加し、十分に分散混合後、長網／ワインドアップロール構成の巻取板紙抄紙機にてシート層を１４層積層させて抄造し、圧搾、乾燥しして得たシートの両面に液状メラミン樹脂を塗布し、該シートの表層部に前記メラミン樹脂の一部をしみ込ませた後、熱プレスにて加熱処理（温度２００℃、圧力３．９ＭＰａ、時間１０分）して、該シートの内部のフェノール樹脂を硬化せしめると同時に前記シートの表層部に含有するフェノール樹脂とメラミン樹脂を硬化せしめることにより、内部及び表層部にそれぞれ所定量熱硬化性樹脂を含有するシート状成形体Ｈを得た。
シート状成形体Ｈについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５８】
実施例９
実施例８において、無機繊維ｂに代えて、無機繊維ａを用い、熱プレスの加熱処理条件を温度１７５℃、圧力２．０ＭＰａ、時間３分とした以外は実施例８と同様にして、シート状成形体Ｉを得た。
シート状成形体Ｉについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００５９】
比較例１
実施例１において、無機繊維ａに代えて、繊維長３ｍｍのガラス繊維（以下、無機繊維ｃと略称する。）を用いた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｊを得た。
シート状成形体Ｊについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６０】
比較例２
実施例１において、無機繊維ａに代えて、繊維長５ｍｍのガラス繊維（以下、無機繊維ｄと略称する。）を用いた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｋを得た。
シート状成形体Ｋについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６１】
比較例３
実施例１において、熱硬化性樹脂ａに代えて、キュラストメータによる１７５℃での硬化速度が１３．７Ｎ／分であるフェノール樹脂（以下、熱硬化性樹脂ｄと略称する。）を用いた以外は実施例１同様にして、シート状成形体Ｌを得た。
シート状成形体Ｌについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６２】
比較例４
実施例１において、セルロース繊維／無機繊維含有質量比率を本発明で特定する範囲外しとた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｍ得た。
シート状成形体Ｍについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６３】
比較例５
実施例１において、無機繊維ａに代えて、繊維長１ｍｍのロックウール繊維（以下、無機繊維ｅと略称する。）を用いた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｎを得た。
シート状成形体Ｎについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６４】
比較例６
実施例１において、無機繊維ａに代えて、繊維長０．１５ｍｍのロックウール繊維（以下、無機繊維ｆと略称する。）を用いた以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｏを得た。
シート状成形体Ｏについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６５】
比較例７
比較例１において、各成分の配合量を変え、熱プレスの加熱処理条件を、温度１７５℃、圧力２．０ＭＰａ、時間３分とした以外は比較例１と同様にして、シート状成形体Ｐを得た。
シート状成形体Ｐについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６６】
比較例８
比較例３において、各成分の配合量を変え、熱プレスの加熱処理条件を、温度１７５℃、圧力２．０ＭＰａ、時間３分とした以外は比較例３と同様にして、シート状成形体Ｑを得た。
シート状成形体Ｑについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６７】
比較例９
実施例８において、無機繊維ａに代えて、無機繊維ｃを用いた以外は実施例８と同様にして、シート状成形体Ｒを得た。
シート状成形Ｒについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６８】
比較例１０
実施例９において、セルロース繊維／無機繊維含有質量比率を本発明で特定する範囲外しとた以外は実施例９と同様にして、シート状成形体Ｓを得た。
シート状成形体Ｓについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００６９】
比較例１１
実施例１において、液状メラミン樹脂を塗布しない以外は実施例１と同様にして、シート状成形体Ｔを得た。
シート状成形体Ｔについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００７０】
比較例１２
実施例９において、液状メラミン樹脂を塗布しない以外は実施例９と同様にして、シート状成形体Ｕを得た。
シート状成形体Ｕについて、含水無機化合物及び炭酸塩の合計含有率、含水無機化合物／炭酸塩の含有質量比率、セルロース繊維と無機繊維の合計含有率、セルロース繊維／無機繊維の含有質量比率、熱硬化性樹脂及び表層部の熱硬化性樹脂の含有率を表１に示すとともに、厚さ、密度、不燃性１、不燃性２、不燃性３、曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度、表面平滑度、粉落ち性をそれぞれ測定し、その結果を表１に示した。
【００７１】
【表１】
【発明の効果】
本発明のシート状不燃成形体は、含水無機化合物あるいは含水無機化合物及び炭酸塩／セルロース繊維及びロックウール繊維／熱硬化性樹脂という構成で各成分を特定量含有し、かつ、ロックウール繊維の繊維長を２ｍｍ以上とし、熱硬化性樹脂の全部あるいは一部をキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化特性を有するものとし、該熱硬化性樹脂の所定量が片面もしくは両面の表層部に含有され、かつ、セルロース繊維／ロックウール繊維の含有質量比率を２０／８０〜６２／３８の範囲としたので、薄型であるのに拘わらず、亀裂の発生などの防火上有害な変形が発生しない高度な不燃性を有し、かつ、曲げ強度、表面強度等の機械的強度に優れ、さらに、表面が平滑で粉落ちも少なく優れた表面加工適性を有する薄型のシート状不燃成形体材が得られる。
【００７３】
すなわち、従来の不燃材料は厚さが４ｍｍ厚以上でないと所要の不燃性能を確保できない場合が多かったのに対し、本発明のシート状不燃成形体材は、厚さ３ｍｍ以下という薄型においても、ＪＩＳ Ａ−１３２１の表面試験で亀裂等の防火上有害な変形を発生せず、該表面試験の１級（建築基準法に規定する不燃材料に相当する。）に合格する高度の不燃性を有する。
【００７４】
また、本発明のシート状不燃成形体材は、厚さが０．５〜３ｍｍという薄型であるため、軽量化でき施工作業性が改善されるとともに、既存の不燃化粧材では厚さの制約から挿入できなかった部位にも適用できるなど、設計・施工方法面での自由度が拡大し、より多様な要求に対応できる。
【００７５】
実施例１と比較例１１を、実施例９と比較例１２をそれぞれ比較すればわかるように、本発明で特定した不燃性素材の表層部に特定量の熱硬化性樹脂を含有せしめることにより、熱硬化性樹脂をシート状成形体中に均一に含有させた場合に比べ、不燃性能を悪化させないかむしろ改善しつつ、曲げ強度が３０〜５０％向上し、曲げ弾性率は約３倍に、表面平滑度は６〜７倍に向上するとともに、表面強度も大きく向上し、表面からの粉落ちも格段に減少せしめることができる。
【００７６】
また、本発明は、表層部に含有する熱硬化性樹脂と内部に含有する熱硬化性樹脂の種類及び特性を異ならしめ、表層部に含有する熱硬化性樹脂は硬化しやすい熱硬化性樹脂を適用することにより、曲げ強度あるいは曲げ弾性率などの機械的強度等の一層の向上を図ることができる。
【００７７】
さらに、本発明のシート状不燃成形体の製造方法は、シート層又は積層体中に初めから含有されていた熱硬化性樹脂と該シート層又は該積層体の表層部に後から含有せしめた熱硬化性樹脂とを同時に熱硬化せしめるようにしたので、表層部及び内層部のそれぞれに最適な熱硬化性樹脂を含有せしめ、特に、表層部に含有する熱硬化性樹脂の含有量を適正量に調整せしめることが容易となり、十分な内層の剥離強度及び内部強度を確保しつつ、非常に優れた曲げ強度、曲げ弾性率、表面強度等の機械的強度並びに表面平滑性及び粉落ち防止効果等を得ることができる。また、内部と表層部の熱硬化性樹脂を同時に熱硬化せしめることにより、まず硬化しやすい表層部の熱硬化性樹脂を硬化せしめ、これが内部の熱硬化性樹脂の硬化を誘発、促進して全体としてより強く硬化反応を進行せしめることが可能である。
Claims (8)
- 含水無機化合物及び炭酸塩を固形分で合計６０〜９５質量％と、セルロース繊維及び繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維を固形分で合計４〜４０質量％と、熱硬化性樹脂を固形分で５〜１５質量％とを含有し、かつ、前記含水無機化合物／炭酸塩が固形分質量比で前記含水無機化合物／炭酸塩＝１００／０〜５０／５０であり、前記セルロース繊維／ロックウール繊維が固形分質量比でセルロース繊維／ロックウール繊維＝２０／８０〜６２／３８であるシート状成形体であって、前記熱硬化性樹脂の全部または一部はキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化特性を有し、該熱硬化性樹脂は、該シート状成形体の質量の０．４〜６質量％に相当し、かつ前記熱硬化性樹脂の総量の７０質量％以下に相当する量が上記シート状成形体の片面もしくは両面の表層部に含有され、かつ、厚さが１〜３ｍｍであることを特徴とするシート状不燃成形体。
- 上記熱硬化性樹脂の内、固形分で３０質量％以上がキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化特性を有するものであることを特徴とする請求項１記載のシート状不燃成形体。
- 上記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、尿素メラミン樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂の中から選ばれた少なくとも１種類からなることを特徴とする請求項１または２記載のシート状不燃成形体。
- 上記含水無機化合物は水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、二水和石こう及びアルミン酸化カルシウムの中から選ばれた少なくとも１種類からなることを特徴とする請求項１、２または３記載のシート状不燃成形体。
- 上記炭酸塩は炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項１、２、３または４記載のシート状不燃成形体。
- 前記シート状成形体がシート層又は２層以上のシート層の積層体からなることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のシート状不燃成形体。
- 前記シート層又は前記積層体の表層部に含有される熱硬化性樹脂と内部に含有される熱硬化性樹脂が異なり、該シート層又は該積層体の表層部に含有される熱硬化性樹脂は硬化しやすい熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載のシート状不燃成形体。
- 含水無機化合物及び／または炭酸塩を含有し、その他にセルロース繊維、繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維及び全部または一部はキュラストメータによる１７５℃での熱硬化速度が０．５Ｎ／分以上６Ｎ／分未満なる硬化特性を有する熱硬化性樹脂を含有するシート層又は２層以上のシート層の積層体を形成した後、該シート層又は該積層体の片面もしくは両面の表層部に含有される熱硬化性樹脂の含有量が、該シート層又は該積層体の質量の０．４〜６質量％に相当し、かつ該シート層又は該積層体中に初めから含有されていた熱硬化性樹脂の２倍量以下となるように、前記表層部に含有されることとなる未硬化状態の熱硬化性樹脂と、前記シート層又は前記積層体中に初めから含有されていた未硬化状態の熱硬化性樹脂とを同時に熱硬化せしめ、含水無機化合物及び炭酸塩を固形分で合計６０〜９５質量％と、セルロース繊維及び繊維長２ｍｍ以上のロックウール繊維を固形分で合計４〜４０質量％と、熱硬化性樹脂を固形分で５〜１５質量％とを含有し、かつ、前記含水無機化合物／炭酸塩が固形分質量比で前記含水無機化合物／炭酸塩＝１００／０〜５０／５０であり、前記セルロース繊維／ロックウール繊維が固形分質量比でセルロース繊維／ロックウール繊維＝２０／８０〜６２／３８であり、かつ、厚さが１〜３ｍｍであるシート状不燃成形体を得ることを特徴とするシート状不燃成形体の製造方法。
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