JPH034679B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ この発明は、主として建築物の壁材、天井材、
床材等に難燃性および耐火性を付与するための無
機質シートに関するものである。 ＜従来の技術＞ 近年、建築物の高層化、大規模化、集中化に伴
つて、建築物の難燃化や防火対策が重要視されて
いる。 従来からこの目的のために各種建材に難燃性を
付与する無機質シートが使用されている。この種
の無機質シートとしては、アスベスト繊維紙、難
燃化薬剤処理紙、水酸化アルミニウム粉末高含有
紙が一般に知られている。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ 上記した従来のアスベスト繊維紙は、アスベス
ト繊維をセルロース繊維に混合して抄紙したもの
であつて優れた難燃性を示すが、アスベスト繊維
は特定物質に指定されており、公害防止、作業環
境衛生面から使用を制限され、一部の国では使用
が禁止されている。 難燃化薬剤処理紙は、処理薬剤としてリン系、
ハロゲン系、チタン系、アンモニア系、窒素系も
しくはこれらの複合系をセルロース繊維に内添、
またはシート抄造後含浸して、紙中に薬剤を約10
〜30重量％含ませたものである。内添法による薬
剤処理紙の場合には、薬剤として三酸化アンチモ
ンと塩素化パラフインの組合せ、およびポリリン
酸アンモニウムとポリエチレンイミンの組合せが
提案されている。しかしながら、前者の薬剤を用
いる際には、アンチモンに不純物としてヒ素、鉛
等の毒性物質が含まれているため問題があり、後
者の薬剤を用いる際には、ポリリン酸アンモニウ
ムを対パルプで約９重量％以上添加するとシート
の黄変が著しくなり、また熱水に浸漬すると難燃
性が極端に低下する。一方浸法による薬剤処理紙
の場合には、光や加工工程の熱、あるいは高湿度
雰囲気によつて薬剤が溶出して難燃性を低下させ
る傾向がある。 水酸化アルミニウム粉末高含有紙に通常使用さ
れる水酸化アルミニウムはギブサイト結晶構造を
有し、200〜300℃にて結晶水を脱水するため優れ
た難燃効果を示すとともに、取扱い作業面や公害
等の衛生面での問題がないため、現状においては
安全な難燃紙であると言える。しかし、脱水後の
水酸化アルミニウムはアルミナ粉となるためシー
ト形状を維持できず、炭化部分が欠落貫通してし
まう。そのため、例えばこの水酸化アルミニウム
粉末高含有紙をプラスチツク系発泡断熱材の面材
シートに使用した場合には、面材シート自体は
JIS Ａ−1322規格の防炎１級合格品であつても、
面材シートの炭化部分が欠落貫通する結果、下層
の発泡断熱材が発煙とともに燃焼してしまうとい
う問題があつた。 この発明は、従来の無機質シートにおける上述
したごとき問題に鑑みなされたものであつて、有
害で取扱い上問題のあるアスベスト繊維や難燃化
薬剤を使用せず、さらには水酸化アルミニウム粉
末高含有紙にみられる炭化部分の欠落貫通といつ
た欠点を解消しうる難燃効果の高い無機質シート
を得ようとするものである。 ＜問題点を解決するための手段、作用＞ この発明による難燃性無機質シートは、セルロ
ース繊維を主体とする繊維質物質15〜50重量％
に、2CaO・3B₂O₃・5H₂Oの化学式で示される含
水ホウ酸カルシウム粉末50〜85重量％を定着担持
せしめたシート状材料からなることを特徴とする
ものである。 この発明で用いる含水ホウ酸カルシウムは、人
工的に合成したものも使用できるが、一般には灰
硼石と呼ばれる硼酸鉱産物が好ましく使用でき
る。この灰硼石は、従来から耐熱・耐薬品性ガラ
ス製品、長繊維系ガラス繊維、硼素肥料用原料と
いつた工業用途に使用されているが、我が国では
産出しないために主にトルコ共和国等から輸入さ
れている。 かような灰硼石の物理的、化学的および熱的性
質は次の通りである。 一般組成 B₂O₃：40〜50％ CaO：25〜28％ H₂O：20〜22％ PH ８〜９ 熱分解性 350〜450℃で吸熱脱水分解850〜1050
℃で溶融、ガラス化 溶融性 水、アルコールおよびその他の溶剤に対
して難溶 この発明による無機質シートにおいて灰硼石を
使用する最大の特徴は、850℃より溶融しガラス
化する熱分解性にある。すなわち、溶融、ガラス
化することによつてシートの炭化部分が欠落貫通
することがなく、また可燃物と併用した場合に
は、可燃物表面が溶融ガラス化した灰硼石に被覆
されるため空気との遮断がなされ、灰硼石の結晶
水の脱水作用による吸熱作用と相俟つて従来にな
い高度の難燃性を付与することができる さらに灰硼石は熱や光等の外的環境による変質
を受けることがなく、化学的にも安定しており、
取扱い作業上の規制は全くない。加えて、灰硼石
のPHは８〜９であるため、抄造過程で機械を腐食
させるといつた危険もない。 この発明で使用される繊維質物質としては、製
紙用パルプのごときセルロース繊維を主体とする
ものであるが、必要に応じてガラス繊維、ロツク
ウール繊維、石膏二水塩繊維、アルミナ繊維など
の無機質繊維の１種または２種以上をセルロース
繊維と併用することができる。セルロース繊維に
ついては特に限定されないが、灰硼石粉末の繊維
への定着効果を高めるためにフイブリル化したセ
ルロース繊維や長繊維の天然繊維素パルプをカチ
オン化したカチオン変性パルプを用いることが好
ましい。 この発明の無機質シートを製造するに際して
は、繊維質物質と灰硼石粉末とを所定割合となる
ように混合して水懸濁液となし、これを通常の抄
紙方法を用いて抄紙する方法が採用できる。な
お、抄造過程において従来慣用されているような
有機質結合剤や結合助剤、さらにはサイズ剤や湿
潤紙力増強剤等を必要に応じて紙料に添加しても
よい。 この発明の無機質シートにおいて灰硼石粉末を
50重量％以上とする理由は、これ以下の場合には
所望の難燃効果が得られない傾向があるためであ
る。また繊維質物質を15重量％以上とする理由
は、これ以下だと通常の抄紙機で抄造することが
困難となり、得られるシート強度も弱くなるため
である。 この発明のシートにおいて繊維質物質に定着担
持せしめる無機質粉末としては、上記した灰硼石
粉末を単独で使用できるが、必要に応じてその他
の無機質粉末と混合して使用することもできる。
かような無機質粉末としては、水酸化アルミニウ
ム、水酸化マグネシウム等の金属水和物；酸化チ
タン、アルミナ等の金属酸化物；炭酸カルシウ
ム、炭酸マグネシウム等の金属炭酸塩；雲母、ひ
る石、真珠岩、黒曜岩等の珪酸塩などが挙げられ
る。これらの無機質粉末は、１種または２種以上
を灰硼石粉末と併用することができる。 特に難燃性能の面で好ましい実施態様は、灰硼
石粉末と水酸化アルミニウム粉末の混合物を無機
質粉末として使用するものである。すなわち、灰
硼石粉末を単独で使用した場合においても、シー
トの炭化部分の欠落貫通防止や脱水作用による難
燃性付与の効果は得られるが、繊維質物質の主体
となるセルロース繊維は250℃付近より着火炎焼
するため、難燃紙における難燃性能の一般的評価
であるJIS Ａ−1322規格の炭化長が若干大きくな
る傾向が認められ、炭化部分が欠落貫通しなくて
もJIS Ａ−1322規格における防炎１級に適合しな
い結果を生じる。これに対して灰硼石と水酸化ア
ルミニウとを併用した場合には、水酸化アルミニ
ウムが灰硼石に比べて結晶水含有率が高いため
（水酸化アルミニウム 約35％、灰硼石 約22
％）、灰硼石単独では得られなかつたセルロース
繊維の着火温度付近（200℃付近）での脱水吸熱
作用と脱水に伴う水蒸気発生量を増す結果とな
り、JIT Ａ−1322規格の防炎１級に合格しかつ
炭化部分が欠落貫通することのない従来では得ら
れなかつた無機質シートを提供することが可能と
なるのである。 灰硼石と混合する無機質粉末の種類は、得られ
る無機質シートの用途に応じて種々選定すること
ができる。以下に具体例を挙げて説明する。 灰硼石と酸化チタン、アルミナ等の金属酸化
物と混合抄造シートは、1000〜1500℃の高温度
環境における耐火性及びシート形状の維持を目
的として使用できる。この場合、混入する無機
質繊維としてアルミナ繊維を使用すると一層の
耐火効果が得られる。 灰硼石と炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム
等の金属炭酸塩鉱物との混合抄造シートは、
JIS Ａ−1322規格における防炎２級乃至は防炎
３級程度の、特に高度な難燃性能を必要としな
い産業への対応を目的として使用できる。特に
炭酸カルシウムは我が国で大量に自給できる安
価な材料であるため製造コストの低減を図るこ
とができる。この場合、混入する無機質繊維と
して比較的安価なロツクウール繊維を用いるこ
とが経済性の観点から好ましい。 灰硼石と雲母との混合抄造シートは、雲母自
体の特性である電気絶縁性、耐熱変形性によ
り、電線ケーブルへの難燃化を付与するための
難燃性電気絶縁シートとして用いることができ
る。 灰硼石とひる石、真珠岩、黒曜岩等の珪酸塩
鉱物との混合抄造シートは、これらの珪酸塩鉱
物の特性である軽量性、不燃性等により、発泡
プラスチツク系断熱用または保温用ボード製品
等の難燃化用軽量シート及び石膏ボード用難燃
性原紙として使用できる。石膏ボード用原紙の
場合には、混入する無機質繊維として石膏二水
塩繊維を用いることが好ましい。 ＜実施例＞ 以下にこの発明の実施例および比較例を挙げて
詳述する。なおこれらの実施例および比較例中の
「部」および「％」はいずれも重量基準を表わす。 針葉樹クラフトパルプ96部をビーター式叩解機
にて炉水度300mlCSFに叩解する。これに紙力向
上の目的で無機質繊維としてロツクウール繊維
（繊維系5μｍ、繊維長３mm）４部をビーター式叩
解機内で無負荷の状態で添加し、十分に分散せし
めた紙料原質を調製する。 最終的な抄造シート製品の繊維質物質と無機質
粉末の割合が次表中の実施例１〜５、比較例１〜
３に示した割合となるように、１種または２種の
無機質粉末の所定量を上記の紙料原質に配合する
とともに、アルキルケテンダイマー系中性サイズ
剤を0.2％（全固形分重量に対して）および変性
ポリアミド樹脂系湿潤紙力増強剤を0.5％（全固
形分重量に対して）添加する。次に各試料の全固
形分濃度が0.75％になるまで水で稀釈したのち、
抄紙直前にポリアクリルアミド系結合助剤を0.2
％（全固形分重量に対して）添加し、シート坪量
が150ｇ／m²になるように実験室用手抄き角型シ
ートマシン（250mm×250mm）に抄紙する。 かくして得られた実験例１〜５および比較例１
〜３の各抄造シートについて、JIS Ａ−1322「建
築用薄物材料の難燃性試験方法」に従つて、難燃
性能評価試験を行なつた。結果を次表に示す。

【表】 ・表中の判定：○…合格、×…不合格
＜発明の効果＞ この表より明らかなように、セルロース繊維を
主体とした繊維質物質40％と灰硼石粉末60％から
なる実施例１のシートは、炭化部分の欠落貫通な
しに防炎２級に合格するものである。 また、灰硼石粉末に水酸化アルミニウムを混合
した実施例２〜４のシートは、炭化部分が欠落貫
通することのない難燃シートとなる。特に水酸化
アルミニウムを灰硼石と同量混合したもの（実施
例３）、および水酸化アルミニウムを灰硼石より
多量に混合したもの（実施例４）においては、防
炎１級に合格しかつ炭化部分が欠落貫通しないシ
ートが得られることがわかる。 一方、無機質粉末として水酸化アルミニウムの
みを使用したシートにおいては、比較例１および
２からわかるように、防炎１級に合格するものを
得るには水酸化アルミニウムを70％使用する必要
があるが、この場合でも炭化部分が欠落貫通しな
いシートは得られない。これに対して、水酸化ア
ルミニウムと灰硼石との混合物を無機質粉末とし
て使用した実施例３および４のシートにおいて
は、無機質粉末を60％使用するだけで、防炎１級
に合格ししかも炭化部分の欠落貫通のないシート
が得られることがわかる。 さらに、無機質粉末として炭酸カルシウムのみ
を使用したシート（比較例３）は、加熱時間10秒
でも燃焼、灰化してしまうのに対し、炭酸カルシ
ウムの灰硼石との同量混合物を使用することによ
つて防炎３級に合格し炭化部分に欠落貫通のない
シートが得られ（実施例５）、比較的安価な難燃
性シートを提供することが可能なる。 以上説明したところからわかるように、セルロ
ース繊維を主体とする繊維質物質に灰硼石粉末を
担持せしめてなるこの発明の無機質シートによれ
ば、無害で取扱い上あるいは抄造上何等問題がな
く、しかも炭化部分の欠落貫通のない難燃性シー
トを提供することができる。特に、灰硼石粉末と
水酸化アルミニウムとを併用することによつて、
JIS Ａ−1322規格の防炎１級合格品であつてしか
も炭化部分の欠落貫通のない、従来では得られな
かつた高度な難燃性を有する無機質シートを得る
ことができる。 従つてこの発明は、今後増加傾向にある高度の
安全性および難燃性を要求される建築材料産業の
難燃化、不燃化受容に適格に対応しうるものであ
り、また建築材料以外においても、例えば電線ケ
ーブルの難燃化要求にも十分対処しうるものであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セルロース繊維を主体とする繊維質物質15〜
   50重量％に、2CaO・3B₂O₃・5H₂Oの化学式で示
   される含水ホウ酸カルシウム粉末50〜85重量％を
   定着担持せしめたシート状材料からなることを特
   徴とする無機質シート。 ２ セルロース繊維を主体とする繊維質物質15〜
   50重量％に、2CaO・3B₂O₃・5H₂Oの化学式で示
   される含水ホウ酸カルシウム粉末とその他の無機
   質粉末との混合物50〜85重量％を定着担持せしめ
   たシート状材料からなり、前記その他の無機質粉
   末は、金属水和物、金属酸化物、金属炭酸塩また
   は珪酸塩の一種または二種以上であることを特徴
   とする無機質シート。