JP6261296B2 - 積層体 - Google Patents
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該樹脂層の少なくとも一方の面側に配された金属層と、が積層されてなり、
ISO5660に従った難燃性評価において、20分後の合計発熱量が8MJ/m 2 以下を示すことを特徴とする。
詳しくは、本実施形態の難燃剤においては、1つの金属水酸化物粒子の表面に、複数の二酸化ケイ素粒子が固着している。
樹脂組成物の難燃性が十分なものとなる原理は、十分に解明されているわけではないが、該難燃剤が樹脂組成物中に配合されると、複数の二酸化ケイ素粒子が金属水酸化物粒子に固着した状態で、難燃剤が樹脂組成物中に分散する。難燃剤においては、二酸化ケイ素粒子が金属水酸化物粒子に固着しているため、二酸化ケイ素粒子同士の凝集が抑えられる。また、金属水酸化物粒子の表面に二酸化ケイ素粒子が固着している分、金属水酸化物粒子同士の凝集が抑えられる。これにより、二酸化ケイ素粒子及び金属水酸化物粒子が樹脂組成物で良好に分散すると考えられる。
そして、金属水酸化物粒子と、該金属水酸化物粒子に固着したまま樹脂組成物中に分散された二酸化ケイ素粒子とによって、樹脂組成物が十分な難燃性を有することになると考えられる。
金属水酸化物粒子と二酸化ケイ素粒子との結合力は、物理的結合及び化学的結合のうち少なくとも一方によるものである。
前記難燃剤における“固着”とは、後に詳述する難燃性樹脂組成物の製造において、斯かる組成物の配合成分としての難燃剤と樹脂とを混合した後であっても、金属水酸化物粒子と二酸化ケイ素粒子とが、互いに接し合った状態を保つことを意味する。
前記金属水酸化物としては、難燃剤を配合した樹脂組成物がより十分な難燃性を有し得るという点で、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムのうちの少なくとも一方が好ましい。
また、金属水酸化物粒子の平均粒径は、0.5〜30μmであることが好ましい。
詳しくは、平均粒径は、実施例に記載された方法に従って定める。
また、二酸化ケイ素粒子の平均粒径(平均一次粒子径)は、5〜20nmであることが好ましく、15nm以下であることがより好ましい。
詳しくは、平均粒径は、ランダムに選んだ2,000個の粒子の直径(非球形であれば長手方向長さ)を平均して定める。
前記二酸化ケイ素粒子としては、いわゆる、“ヒュームドシリカ”と称される乾式シリカが好ましい。
即ち、前記金属水酸化物粒子の平均粒径が、前記二酸化ケイ素粒子の平均粒径に対して10〜10,000倍であることが好ましい。
斯かる比は、上述した測定方法によって測定した二酸化ケイ素粒子の粒径に対する、上述した測定方法によって測定した金属水酸化物粒子の粒径の比によって決定する。
斯かる質量比が上記の範囲であることにより、樹脂組成物の難燃性がより十分なものになり得るという利点がある。
より具体的には、上記の分散複合化処理装置におけるロータ回転数を、例えば1500rpm以上とすることによって、難燃剤を製造できる。
上記の分散複合化処理装置によって金属水酸化物粒子と二酸化ケイ素粒子とを乾式混合することによって、混合中に金属水酸化物粒子と二酸化ケイ素粒子とに比較的大きいせん断力を与えることができる。そして、金属水酸化物粒子に二酸化ケイ素粒子を物理的に固着させることができる。また、混合中のせん断力を比較的大きくすることによって、金属水酸化物粒子に二酸化ケイ素粒子を化学的に固着させることもできる。
具体的には、前記樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂が挙げられる。
なお、前記樹脂は、1種が単独で、又は2種以上が組み合わされて用いられ得る。
難燃剤と樹脂との質量比が上記範囲内の質量比であることにより、難燃性樹脂組成物がより十分な難燃性を有し得るという利点がある。
樹脂を50質量%以上70質量%以下含むことにより、難燃性樹脂組成物がより十分な難燃性を有し得るという利点がある。
難燃剤を30質量%以上50質量%以下含むことにより、難燃性樹脂組成物がより十分な難燃性を有し得るという利点がある。
具体的には、前記難燃性樹脂組成物は、例えば、混合装置として、ロール混練機などの混練機を用いて、上記の難燃剤と樹脂とを混合することによって製造される。
即ち、本実施形態の積層体(難燃用積層体)は、上記の難燃性樹脂組成物がシート状に形成された樹脂層と、金属を含む金属層とを備える。好ましくは、樹脂層の両面側にそれぞれ金属層が配されている。
前記樹脂層は、例えば、一般的な方法によって、上記の難燃性樹脂組成物をシート状に成形することによって作製される。
前記金属層の材質としては、例えば、アルミニウム合金、ステンレス合金、鋼材、銅、チタン等が挙げられる。
前記金属層の厚みは、重量が適度になる点、加工性に優れる点、又は、取り扱いに優れる点などにおいて、0.05〜1mmであることが好ましく、0.1〜0.5mmであることがより好ましい。
前記金属層としては、例えば、金属箔が採用される。
また、一般の難燃剤、難燃性樹脂組成物、積層体において用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。
[原料]
・金属水酸化物粒子1(水酸化アルミニウム粒子):
製品名「H−43M」(昭和電工社製)
平均粒径(D50)−2.050μm
水酸化アルミニウムを99%以上含有
・金属水酸化物粒子2(水酸化マグネシウム粒子):
製品名「水酸化マグネシウム」(和光純薬社製)
平均粒径(D50)−3.230μm
水酸化マグネシウムを99%以上含有
・二酸化ケイ素粒子:製品名「QS−102」(トクヤマ社製)
平均粒径−12nm
二酸化ケイ素を99%以上含有
二酸化ケイ素粒子の平均粒径に対する水酸化アルミニウム粒子の平均粒径の比−171
二酸化ケイ素粒子の平均粒径に対する水酸化マグネシウム粒子の平均粒径の比−269
即ち、まず、0.1質量%濃度となるように純水に粒子を添加する。次に、超音波洗浄機内にて粒子を3分間分散させる。このようにして調製した測定用サンプルについて、下記の測定条件で粒度分布測定を行った。
[装置の測定条件]
・粒子条件
粒子透過性:透過
屈折率:1.57(水酸化アルミニウム)、1.56(水酸化マグネシウム)
形状:非球形
平均径:体積基準 D50
・溶媒条件
溶媒:純水
屈折率:1.333
なお、各粒子の平均径の測定結果(D50以外)は、下記の通りであった。
[水酸化アルミニウム]
D10=1.148μm D90=3.213μm、
[水酸化マグネシウム]
D10=2.060μm D90=5.024μm
[装置]
・分散複合化処理装置(製品名「ノビルタ NOB−130」 ホソカワミクロン社製)
上記の水酸化アルミニウム粒子と上記の二酸化ケイ素粒子とを、金属水酸化物粒子:二酸化ケイ素粒子=9:1の質量比となるように上記の装置内に入れ、2500rpmのロータ回転速度にて、2分間、分散複合化処理を行った。この分散複合化処理によって、水酸化アルミニウム粒子に二酸化ケイ素粒子が固着した。
そして、難燃剤を装置内から取り出し、難燃剤を製造した。
上記の水酸化アルミニウム粒子と上記の二酸化ケイ素粒子とを、金属水酸化物粒子:二酸化ケイ素粒子=8:2の質量比となるように上記の装置内に入れた点以外は、実施例1と同様にして難燃剤を製造した。
上記の水酸化アルミニウム粒子と上記の二酸化ケイ素粒子とを、金属水酸化物粒子:二酸化ケイ素粒子=9.5:0.5の質量比となるように上記の装置内に入れた点以外は、実施例1と同様にして難燃剤を製造した。
上記の水酸化アルミニウム粒子に代えて、上記の水酸化マグネシウム粒子を用いた点以外は、実施例1と同様にして難燃剤を製造した。
・炭酸カルシウム粒子:製品名「炭酸カルシウム」(和光純薬社製)
平均粒径−14.10μm
炭酸カルシウムを99%以上含有
・二酸化チタン粒子:製品名「ST−01」(石原産業社製)
平均粒径−7nm
二酸化チタンを99%以上含有
水酸化アルミニウム粒子に代えて、上記の炭酸カルシウム粒子を用いた点以外は、実施例1と同様にして難燃剤を製造した。
二酸化ケイ素粒子に代えて、上記の二酸化チタン粒子を用いた点以外は、実施例1と同様にして難燃剤を製造した。
二酸化ケイ素粒子に代えて上記の二酸化チタン粒子を用いた点、二酸化ケイ素粒子:二酸化チタン粒子=8:2の質量比とした以外は、実施例1と同様にして難燃剤を製造した。
実施例1の難燃剤と樹脂(直鎖状低密度ポリエチレン樹脂 LLDPE)とを難燃剤:樹脂=4:6の質量比(総量60g)で混合することにより、難燃性樹脂組成物を調製した。
樹脂としては、製品名「ニポロン−L」(東ソー社製)を用いた。
混合においては、ラボブラストミル(型式100MR3 東洋精機製作所社製)を用い、50rpm、170℃、5分間の混練を行った。
実施例1の難燃剤に代えて、実施例2の難燃剤を用いた点以外は、試験例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
実施例1の難燃剤に代えて、実施例3の難燃剤を用いた点以外は、試験例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
実施例1の難燃剤に代えて、実施例4の難燃剤を用いた点以外は、試験例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
実施例1の難燃剤に代えて、上記原料の水酸化アルミニウム粒子を用いた点以外は、試験例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
実施例1の難燃剤に代えて、上記原料の水酸化マグネシウム粒子を用いた点以外は、試験例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
実施例1の難燃剤に代えて、上記原料の水酸化アルミニウム粒子と上記原料の二酸化ケイ素粒子とを単に混合したもの(質量比−水酸化アルミニウム粒子:二酸化ケイ素粒子=9:1)を用いた点以外は、試験例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
実施例1の難燃剤に代えて、上記原料の水酸化マグネシウム粒子と上記原料の二酸化ケイ素粒子とを単に混合したもの(質量比−水酸化マグネシウム粒子:二酸化ケイ素粒子=9:1)を用いた点以外は、試験例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
実施例1の難燃剤に代えて、比較例1〜3の難燃剤をそれぞれ用いた点以外は、試験例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
上記のごとく調製した各樹脂組成物を用いて、難燃性評価用のサンプルをそれぞれ作製した。
詳しくは、シート状に成形した樹脂組成物(樹脂層)の両面側に、それぞれ0.2mm厚のアルミニウム箔を配してプレス成型することにより、シート状の樹脂組成物(樹脂層)とアルミニウム箔(金属層)とが積層された総厚2.8mm、100mm×100mmの矩形状の積層体を評価用サンプルとして作製した。なお、プレス成型の条件は、170℃、5MPa、3分間とした。
作製した各評価用サンプルを用いて、下記の方法に従い、コーンカロリーメーター(型式:C−4、東洋精機製作所社製)によって、難燃性を評価した。
一般財団法人日本建築総合試験所 防耐火性能試験・評価業務方法書 ISO5660
図4から把握されるように、水酸化アルミニウム粒子と二酸化ケイ素粒子とを単に樹脂組成物に配合した試験例7においては、水酸化アルミニウム粒子のみを樹脂組成物に配合した試験例5と比較して、合計発熱量がより長い時間抑えられている。分散複合化処理を施した難燃剤を樹脂組成物に配合した試験例1〜3においては、合計発熱量が更に長い時間抑えられている。
また、試験例1、2においては、試験例3と比較して、合計発熱量がより長い時間抑えられている。難燃剤において、金属水酸化物粒子:二酸化ケイ素粒子=9:1〜8:2の質量比であれば、この質量比範囲内の難燃剤を用いた積層体は、当該難燃性評価において、1,200秒後の合計発熱量が8MJ/m2以下となっている。
図5から把握されるように、水酸化マグネシウム粒子と二酸化ケイ素粒子とを単に樹脂組成物に配合した試験例8においては、水酸化マグネシウム粒子のみを樹脂組成物に配合した試験例6と比較して、合計発熱量がより長い時間抑えられている。分散複合化処理を施した難燃剤を樹脂組成物に配合した試験例4においては、合計発熱量がより長い時間抑えられている。
また、試験例4においては、当該難燃性評価において、1,200秒後の合計発熱量が8MJ/m2以下となっている。
図6から把握されるように、金属水酸化物粒子の代わりに用いた炭酸カルシウム粒子と、二酸化ケイ素粒子とを分散複合化処理した難燃剤が樹脂組成物に配合された試験例9は、試験例1と比較して、合計発熱量がかなり短い時間しか抑えられていない。
また、図6から把握されるように、二酸化ケイ素粒子の代わりに用いた二酸化チタン粒子と、水酸化アルミニウム粒子とを分散複合化処理した難燃剤が樹脂組成物に配合された試験例10、11は、試験例1、2と比較して、合計発熱量が短い時間しか抑えられていない
Claims (5)
- 金属水酸化物を含有する金属水酸化物粒子、及び、二酸化ケイ素を含有し前記金属水酸化物粒子に固着した二酸化ケイ素粒子を含む難燃剤と、樹脂と、を少なくとも含む難燃性樹脂組成物が、シート状に形成された樹脂層と、
該樹脂層の少なくとも一方の面側に配された金属層と、が積層されてなり、
ISO5660に従った難燃性評価において、20分後の合計発熱量が8MJ/m 2 以下を示す、積層体。 - 前記金属水酸化物粒子の粒径が、該金属水酸化物粒子に固着した前記二酸化ケイ素粒子の粒径よりも大きい、請求項1に記載の積層体。
- 前記金属水酸化物粒子の平均粒径が、前記二酸化ケイ素粒子の平均粒径に対して10〜10,000倍である、請求項2に記載の積層体。
- 前記金属水酸化物粒子と前記二酸化ケイ素粒子との質量比が、金属水酸化物粒子:二酸化ケイ素粒子=80:20〜90:10である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記難燃剤と前記樹脂との質量比が、難燃剤:樹脂=2:8〜6:4である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層体。
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