JP6900235B2 - 難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法、および、難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体 - Google Patents
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Description
本発明は、難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法、および、難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体に関する。
軽量な板材として、ハニカムコアを用いたものが従来から存在しており、ハニカムコアの材質については大きく分けると２種類存在する。１つ目は、アルミなどの金属のハニカムコアを用いた板材（特許文献１，２参照）であり、２つ目は非金属のハニカムコアを用いた板材（特許文献２参照）である。金属のハニカムコアを用いた板材は、単位重量あたりの強度・剛性が高く、航空機から建築までさまざまな分野で幅広く使用されているが、高価であるという問題があった。非金属のハニカムコアを用いた板材は、アラミドからなるハニカムコア、紙からなるハニカムコアを用いたものが存在しているが、紙からなるハニカムコアを用いたものは、軽量で、圧縮強度が高く、アルミやアラミドに比べて安価であるが、難燃性に問題があった。
特許文献２では、ハニカムコアの材質に関係なく板材に難燃性を持たせるために、ハニカムコアをサンドイッチするパネルに難燃性の高い熱可塑性スーパーエンプラ繊維を使用したプラスチック板を用いていることから、ハニカムコアをサンドイッチするパネルの製造方法が複雑で、製造コストが増加し、また、原料も高価であることから価格的に問題がある。また、表面の板材だけに難燃性を持たせたとしても、ハニカムコアが紙などの場合、より広い用途で使用することを想定すると、難燃性が不十分となる可能性がある。さらに、ハニカムコアは、厚みが５ｍｍ以下の場合、製造の際、裁断が極単に困難になり、強度などの特性面でもその特徴が損なわれるという問題がある。
そこで、本発明は、軽量で実用上必要な強度を有し、かつ安価で、従来よりも難燃性に優れた難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法、および、難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体を提供することを目的とする。
本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法は、コルゲートコアおよび表層ライナーからなる段ボール材、および、前記段ボール材の上面および下面に設けられた２枚の難燃性の繊維強化熱硬化性積層板からなる難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法であって、前記段ボール材を用意し、前記段ボール材のコルゲートコアおよび表層ライナーに難燃剤を含浸させ、乾燥させる工程、前記難燃剤が含浸された前記段ボール材のコルゲートコアおよび表層ライナーに、熱硬化性樹脂組成物を含浸させ、加熱し、硬化させる工程、および、前記難燃剤および熱硬化性樹脂組成物が含浸された前記段ボール材の上面および下面に、前記難燃性の繊維強化熱硬化性積層板をそれぞれ一体成形して固定する工程を含むことを特徴とする。
前記コルゲートコアおよび前記表層ライナーが紙からなり、前記難燃剤としてリン酸窒素化合物を用い、前記熱硬化性樹脂組成物としてフェノール樹脂を用いる。
さらに、前記難燃性の繊維強化熱硬化性積層板を、クロスにフェノール樹脂を含浸させ、Ｂステージまで乾燥させた状態で用意する。
本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体は、コルゲートコアおよび表層ライナーからなる段ボール材、および、前記段ボール材の上面および下面に一体成形された２枚の難燃性の繊維強化熱硬化性積層板からなる難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体であって、前記段ボール材のコルゲートコアおよび表層ライナーは、難燃剤および熱硬化性樹脂組成物が含浸されており難燃性を有することを特徴とする。
前記コルゲートコアおよび前記表層ライナーが紙からなり、前記難燃剤がリン酸窒素化合物であり、前記熱硬化性樹脂組成物がフェノール樹脂である。
さらに、前記難燃性の繊維強化熱硬化性積層板が、フェノール樹脂が含浸されたクロスからなるプリプレグである。
本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法は、コルゲートコアおよび表層ライナーからなる段ボール材、および、前記段ボール材の上面および下面に設けられた２枚の難燃性の繊維強化熱硬化性積層板からなる難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法であって、前記段ボール材を用意し、前記段ボール材のコルゲートコアおよび表層ライナーに難燃剤を含浸させ、乾燥させる工程、前記難燃剤が含浸された前記段ボール材のコルゲートコアおよび表層ライナーに、熱硬化性樹脂組成物を含浸させ、加熱し、硬化させる工程、および、前記難燃剤および熱硬化性樹脂組成物が含浸された前記段ボール材の上面および下面に、前記難燃性の繊維強化熱硬化性積層板をそれぞれ一体成形して固定する工程を含むことにより、軽量で実用上必要な強度を有し、かつ難燃性に優れたコルゲートコアサンドイッチパネル構造体を安価で製造することが可能となる。
本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体は、コルゲートコアおよび表層ライナーからなる段ボール材、および、前記段ボール材の上面および下面に一体成形された２枚の難燃性の繊維強化熱硬化性積層板からなる難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体であって、前記段ボール材のコルゲートコアおよび表層ライナーは、難燃剤および熱硬化性樹脂組成物が含浸されており難燃性を有することにより、軽量で実用上必要な強度を有し、かつ安価で、難燃性に優れた難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体を実現することができ、より広範囲の用途で使用することができるようになる。
本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１の製造方法および難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１を、図を用いて説明する。図１に示すのは、本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１の断面図であり、図２に示すのは、難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１を分解した状態の斜視図である。
まず初めに、本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１について説明する。図１に示すように、本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１は、コルゲートコア２および２枚の表層ライナー３からなる段ボール材４、および、前記段ボール材４の上面および下面に一体成形された２枚の難燃性の繊維強化熱硬化性積層板５から構成され、建築資材、家具など様々な用途で用いられる。
前記段ボール材４は波型のコルゲートコア２を、２枚の表層ライナー３で上下から挟み込んだ構造体であり、本実施形態では、図１，２に示すように、前記段ボール材４は、１層のコルゲートコア２と２枚の表層ライナー３から構成されているが、コルゲートコア２および表層ライナー３を複数積層した段ボール材４を用いることも可能であり、様々な形態の段ボール材４を用いることが可能である。そして、前記コルゲートコア２および前記表層ライナー３からなる前記ダンボール材４は、難燃剤、および、熱硬化性樹脂組成物が含浸されており、難燃性を有している。
前記段ボール材４のコルゲートコア２および表層ライナー３は、材質として紙を用いることが好ましく、クラフト紙などを用いる。そして、前記難燃剤としてリン酸窒素化合物を用い、前記熱硬化性樹脂組成物としてフェノール樹脂を用いることが好ましい。
２枚の前記難燃性の繊維強化熱硬化性積層板５は、Ｂステージの状態のプリプレグシートであり、前記段ボール材４の上側の表層ライナー３の上面および下側の表層ライナー３の下面に配置した後、加熱加圧成形することによって、前記段ボール材４の表層ライナー３に一体成形されている。前記難燃性の繊維強化熱硬化性積層板５は、フェノール樹脂を含浸させたクロスからなる樹脂シートである。前記難燃性の繊維強化熱硬化性積層板５の構造については製造方法の所で詳しく説明する。
このように、本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１は、難燃剤が含浸された段ボール材４および２枚の難燃性の繊維強化熱硬化性積層板５から構成されたサンドイッチ構造を有することにより、軽量実用上必要な強度を有し、かつ安価で、優れた難燃性を有し、様々な用途で使用することができるようになる。
次に、本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１の製造方法について説明する。まず初めに、クラフト紙などの紙からなる、コルゲートコア２および２枚の表層ライナー３から構成された段ボール材４を用意し、前記段ボール材４のコルゲートコア２および表層ライナー３に、リン酸窒素化合物などの難燃剤を含浸させる。この時、前記コルゲートコア２および前記表層ライナー３に対して、前処理として５０℃で２４時間乾燥処理を行い、その後、前記難燃剤を前記コルゲートコア２および前記表層ライナー３に３０分間含浸させる。前記難燃剤の含浸量は、１０％以上としており、好ましくは、２０％以上とする。その後、前記コルゲートコア２および前記表層ライナー３を、１２０℃で３０分乾燥させると、難燃性の段ボール材４が得られる。
前記段ボール材４が乾燥したら、さらに、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂組成物を含浸させ、その後、加熱することによって硬化させる。この時、熱硬化性樹脂組成物としてフェノール樹脂を用いた場合、フェノール樹脂を前記段ボール材４のコルゲートコア２および表層ライナー３に１分間含浸させ、その後、１２０℃で３０分間乾燥させる。フェノール樹脂の含浸量は、１０％以上としており、好ましくは、２０％以上とする。このようにして、難燃剤および熱硬化性樹脂組成物が含浸された前記コルゲートコア２および前記表層ライナー３からなる前記段ボール材４ができる。
次に、難燃性の繊維強化熱硬化性積層板５を、前記段ボール材４の表層ライナー２に一体成形する工程について説明する。クロスを用意し、前記クロスにフェノール樹脂を含浸させて、Ｂステージまで乾燥させて、難燃性の繊維強化熱硬化性積層板５を得る。このように、前記難燃性の繊維強化熱硬化性積層板５として、Ｂステージの状態のプリプレグを用いる。
このようにして得られたＢステージの状態のプリプレグである２枚の難燃性の繊維強化熱硬化性積層板５を、図２に示すように、前記段ボール材４の上面および下面に配置し、その後、熱板に所定の厚みのスペーサーを挿入して一体加熱プレス成形を行うことにより、本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１が完成する。加熱加圧成形を行う際の条件は適宜設定可能であるが、温度は１３０℃、時間は２時間、圧力は２〜３ＭＰａとすることが好ましい。
このような製造方法で得られた難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１は、軽量かつ安価でありながら実用性を満たす強度を有するだけではなく、従来よりも優れた難燃性を有しており、さらに、ハロゲン、三酸化アンチモンなどを用いることなく製造していることから環境負荷を低減するという効果も奏する。
本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１の難燃性などの効果について実施例および比較例を用いて詳しく説明する。
クラフト紙からなる、コルゲートコア２および２枚の表層ライナー３から構成された段ボール材４に、リン酸窒素系難燃剤を含浸させて乾燥させた後、更にフェノール樹脂を含浸し、熱硬化させることにより、難燃性を有する段ボール材４を用意する。そして、Ｂステージ状態のプリプレグである２枚の難燃性の繊維強化熱硬化性積層板５を用意し、前記段ボール材４の上面および下面に一体加熱プレス成形によって、２枚の難燃性の繊維強化熱硬化性積層板５を２枚の表層ライナー３に一体成形し、厚さ５．０ｍｍの難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１を用意する。
比較例として、実施例の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１の段ボール材４を、難燃剤を含浸させていない段ボール材に変更したコルゲートコアサンドイッチパネル構造体を用意する。比較例のコルゲートコアサンドイッチパネル構造体のその他の構造は、実施例と同じ条件とする。
このようにして用意した実施例の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１および比較例のコルゲートコアサンドイッチパネル構造体について、難燃性についてはＵＬ９４規格の燃焼性試験を行い、発煙性についてはＮＢＳスモークチャンバーを用いた発煙性試験を行い、以下の表１に示すような結果を得た。
難燃性については、実施例の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１は、表１に示すように、ＵＬ９４規格のＶ−０相当の結果を得た。ＵＬ９４規格は、Ｖ−０の上に５Ｖが存在するが、５Ｖは極めて厳しい基準であるため、通常用途ではＶ−０相当であれば実用上は十分な難燃性を有することになる。これに対し、比較例のコルゲートコアサンドイッチパネル構造体は、燃焼性試験の際に着火したために難燃性に問題があるといえる。このように、本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１は優れた難燃性を有している。
実施例の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１のＮＢＳスモークチャンバーを用いた発煙性試験の結果は、表１に示すように、４分間最大発煙量がＤｍ２００以下の基準を満たすという結果を得た。Ｄｍ２００以下の基準は、隔壁、内張り、又は、天井張りの表面に使用される材料に求められる性能であり、発煙性においても優れた性能を有することを示している。これに対し、比較例のコルゲートコアサンドイッチパネル構造体は、発煙性試験の結果、分間最大発煙量がＤｍ２００以下を満たしていないことから、本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１は発煙性においても優れた効果を有しているといえる。
難燃性および発煙性以外を比較した結果についても表１に示している。価格については、実施例および比較例は共に、コルゲートコアにクラフト紙を用いていることから、安価であり同等であるが、圧縮強度については、実施例の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体１の方が高いという結果が得られた。
これらのことから、本発明の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体は、軽量、実用性を満たす強度を有し、かつ安価で、従来よりも難燃性に優れていることから、様々な用途で使用することができるようになる。
１ 難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体
２ コルゲートコア
３ 表層ライナー
４ 段ボール材
５ 難燃性の繊維強化熱硬化性積層板
２ コルゲートコア
３ 表層ライナー
４ 段ボール材
５ 難燃性の繊維強化熱硬化性積層板
Claims (9)
- コルゲートコアおよび表層ライナーからなる段ボール材、および、前記段ボール材の上面および下面に設けられた２枚の難燃性の繊維強化熱硬化性積層板からなる難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法であって、
前記段ボール材を用意し、前記段ボール材のコルゲートコアおよび表層ライナーに難燃剤を含浸させ、乾燥させる工程、
前記難燃剤が含浸された前記段ボール材のコルゲートコアおよび表層ライナーに、熱硬化性樹脂組成物を含浸させ、加熱し、硬化させる工程、および、
前記難燃剤および熱硬化性樹脂組成物が含浸された前記段ボール材の上面および下面に、前記難燃性の繊維強化熱硬化性積層板をそれぞれ一体成形して固定する工程を含むことを特徴とする難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法。 - 前記コルゲートコアおよび前記表層ライナーが紙からなることを特徴とする請求項１に記載の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法。
- 前記難燃剤としてリン酸窒素化合物を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法。
- 前記熱硬化性樹脂組成物としてフェノール樹脂を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法。
- 前記難燃性の繊維強化熱硬化性積層板を、クロスにフェノール樹脂を含浸させ、Ｂステージまで乾燥させた状態で用意することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体の製造方法。
- コルゲートコアおよび表層ライナーからなる段ボール材、および、前記段ボール材の上面および下面に一体成形された２枚の難燃性の繊維強化熱硬化性積層板からなる難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体であって、
前記段ボール材のコルゲートコアおよび表層ライナーは、難燃剤および熱硬化性樹脂組成物が含浸されており難燃性を有することを特徴とする難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体。 - 前記コルゲートコアおよび前記表層ライナーが紙からなることを特徴とする請求項６に記載の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体。
- 前記難燃剤がリン酸窒素化合物であることを特徴とする請求項６または７に記載の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体。
- 前記熱硬化性樹脂組成物がフェノール樹脂であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の難燃性コルゲートコアサンドイッチパネル構造体。
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