JPH08311303A - 複合建材の製造方法及び樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固形フェノール樹脂の実用性を損なうことが
なく、フライアッシュを骨材の主要成分の一つとした建
材の機械的強度を飛躍的に向上させる建材用樹脂組成物
を提供し、更には、この樹脂組成物をバインダーとして
使用することにより機械的強度に優れ、不良率の低下及
びコストダウンに寄与する複合建材の製造方法を提供す
る。 【構成】 固形のフェノール樹脂１００重量部に対し、
パラトルエンスルホンアミド、ジシクロヘキシルフタレ
ート及びトリフェニルホスフェートのうち１種又は２種
以上を２〜８重量部配合したフライアッシュを骨材とし
て含む建材用の樹脂組成物であり、また、この樹脂組成
物をバインダーとして用いて、フライアッシュを含む骨
材を結合、硬化させて複合建材を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フライアッシュ等の無
機質骨材を樹脂系バインダーで結合してなる複合建材の
製造方法及びその樹脂系バインダーとして使用する樹脂
組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェノール樹脂系バインダーをフライア
ッシュ等の無機質骨材、繊維等と混合した後、加熱金型
を使用して加圧成形することにより複合建材を製造する
ことは、特公昭５９−５７号公報、特公昭５７−３０３
８３号公報等で知られている。これらの建材では、成形
品の高性能化、不良率の低下、コストダウンの観点から
機械的強度を改良する試みが行われている。このため
に、フェノール樹脂を低分子量化して流れを良くする方
法、シランカップリング剤、アマイド系ワックス等の添
加剤を配合する方法などがある。

【０００３】しかしながら、フェノール樹脂を低分子量
化して流れを良くする方法は、固形、特に粉末状で使用
する場合、固結等の実用性の問題から低分子量化に限度
がある。一方、シランカップリング剤、アマイド系ワッ
クス等の添加剤を配合する方法は、ある程度の強度向上
効果はあるものの、添加量に正比例せず、あるところか
ら効果が飽和あるいは強度が低下してくる。また、両者
を併用する方法もあるが、飛躍的に強度を向上させるた
めには十分なものとはいえない。

【０００４】一方、建材用に限らず、フェノール樹脂に
各種の添加剤を配合して強度を向上させようとする試み
が行われてきた。例えば、特開昭６３−１１７０５８号
公報では固形状フェノール樹脂にフタル酸エステルを２
〜２０重量部配合する方法、特開昭５３−９４５８９号
公報ではトルエンスルホンアミドを変性剤としてフェノ
ール樹脂を製造する方法、特開昭５０−９６６４７号公
報ではノボラック型フェノール樹脂にリン酸エステル類
又はフタル酸エステル類を０．５〜５．０重量％添加す
るシェルモールド用樹脂組成物等がある。

【０００５】これらの方法は、主として液状の可塑剤を
配合することによりフェノール樹脂の溶融時の流動性を
向上させることが特徴となっているが、固形、特に粉末
状で使用する場合、固結等の実用性の問題から配合量に
限度がある。また、フライアッシュ等の無機質骨材を主
成分とする建材のバインダーとして使用した場合、有意
なレベルで機械的強度が向上するものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、固形フェノール樹脂の実用性を損なうことがなく、
フライアッシュを骨材の主要成分の一つとした建材の機
械的強度を飛躍的に向上させる建材用樹脂組成物を提供
することにある。更には、この樹脂組成物をバインダー
として使用することにより機械的強度に優れ、不良率の
低下及びコストダウンに寄与する複合建材の製造方法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は固形
のフェノール樹脂１００重量部に対し、パラトルエンス
ルホンアミド、ジシクロヘキシルフタレート及びトリフ
ェニルホスフェートのうち１種又は２種以上を２〜８重
量部配合したことを特徴とするフライアッシュを骨材と
して含む建材用の樹脂組成物であり、また、本発明は、
フライアッシュを含む骨材をフェノール樹脂系バインダ
ーで結合、硬化させて複合建材を製造するにあたり、固
形のフェノール樹脂１００重量部に対し、パラトルエン
スルホンアミド、ジシクロヘキシルフタレート及びトリ
フェニルホスフェートのうち１種又は２種以上を２〜８
重量部添加することを特徴とする複合建材の製造方法で
ある。

【０００８】本発明でいう複合建材とは、フライアッシ
ュを必須の骨材成分として含む骨材とフェノール樹脂系
バインダーとからなる無機−有機複合建材である。フラ
イアッシュとしては、微粉炭燃焼の火力発電所等で収塵
される石炭灰が代表的であるが、フライアッシュであれ
ばいずれも使用可能である。

【０００９】その他、繊維状、粒状、粉状、塊状等の骨
材や補強用の繊維類を使用することができる。例えば、
軽石（火山れき）、珪砂、水酸化アルミニウム、炭酸カ
ルシウム、アルミナ、タルク、マイカ等の無機質骨材を
１種又は２種以上を併用することができる。補強用の繊
維類としては、ガラス繊維、ロックウール、カーボン繊
維等の無機質繊維、ポリエステル繊維等の有機質繊維を
用いることができる。骨材は無機骨材を主とすることが
好ましいが、木片等の有機骨材が含まれても差し支えな
い。

【００１０】フライアッシュは骨材の一部として含まれ
る必要があり、好ましくは骨材の２０重量％以上、より
好ましくは４０重量％以上含まれることがよい。このよ
うにすることにより、軽量で、高強度の複合建材を得る
ことができる。

【００１１】本発明において使用するフェノール樹脂は
常温で固形のものであれば制限はなく、フェノール、ク
レゾール、キシレノール等のフェノール類と、ホルムア
ルデヒドとを触媒の存在下で反応させて得られるもので
あればよく、例えばノボラック型フェノール樹脂、レゾ
ール型フェノール樹脂及びこれらの変性フェノール樹脂
又はこれらの樹脂混合物が挙げられる。これらのフェノ
ール樹脂は、硬化剤の存在下又は非存在下で固形状とし
て使用される。性能、作業性の点からは、ノボラック型
フェノール樹脂が特に好ましい。

【００１２】フェノール樹脂に対するパラトルエンスル
ホンアミド、ジシクロヘキシルフタレート及びトリフェ
ニルホスフェートから選ばれる可塑剤の配合割合は、成
形品の強度の観点から決められるが、フェノール樹脂１
００重量部に対して２〜８重量部、好ましくは３〜７重
量部である。

【００１３】可塑剤はパラトルエンスルホンアミド、ジ
シクロヘキシルフタレート及びトリフェニルホスフェー
トのうち１種又は２種以上でもよいが、２種以上の場合
は合計の量である。この可塑剤を配合しなかったり、配
合割合が少なかったりすると複合建材の強度向上効果が
顕著でなく、反対にあまり多いと単なる増量剤としての
効果しか期待できない。また、これ以外の可塑剤では本
発明の効果が充分には生じない。

【００１４】上記フェノール樹脂と可塑剤との混合方法
は任意であるが、それぞ粉状にして粉末混合する方法、
フェノール樹脂と一緒に粉砕して混合する方法、両者を
溶融混合する方法、フェノール樹脂の反応又は脱水工程
で添加する方法等があるが、これらに限定するものでは
ない。少ない配合割合で強度の向上効果を引き出すに
は、両者を溶融混合する方法がより効果的である。ま
た、予め混合することなく、複合建材を製造する際に、
両者を添加、混合してもよい。

【００１５】フェノール樹脂と可塑剤を混合して得られ
た上記樹脂組成物には、必要により各種添加剤、例えば
硬化促進剤、シランカップリング剤、滑剤等を配合する
ことができる。また、ノボラック樹脂の場合は、テトラ
メチレンヘキサミンを配合することができる。この樹脂
組成物は、フライアッシュ等の無機質骨材を主成分とす
る複合建材のバインダーとして使用されるため固形状、
好ましくは粉末状で混合されて使用される。

【００１６】次に、複合建材の製造方法について説明す
る。フライアッシュを含む骨材をフェノール樹脂系バイ
ンダーで結合、硬化させて複合建材を製造する方法とし
ては、次のような方法を用いることができる。

【００１７】フライアッシュを含む無機質骨材と上記樹
脂組成物とを乾式混合し、金型に混合物を充填後、加熱
加圧成形する方法、コール板上に上記混合物を均一に散
布し、積層物を形成後、加熱加圧成形する方法等があ
り、必要に応じガラス繊維等の補強用繊維類を分散・積
層させて複合建材を製造する。積層物を形成する場合に
は、フライアッシュを含む骨材、繊維類、樹脂組成物を
種々組み合わせた成形材料を薄層状に積層する方法を用
いることができる。

【００１８】フライアッシュを含む骨材に対するフェノ
ール樹脂系バインダーの配合量は、骨材１００重量部に
対し、５〜３０重量部、好ましくは１０〜２０重量部で
ある。なお、フェノール樹脂系バインダーの重量は、上
記フェノール樹脂組成物として計算した重量である。こ
の範囲よりも少ない場合は複合建材としての強度が十分
ではなく、多い場合は難燃性が低下し、また、骨材に比
べ高価な樹脂を多量に使用することは経済的ではない。

【００１９】上記のような成形材料を成形する方法とし
ては、多段式ホットプレス等を用いて加熱加圧成形する
方法を用いることができる。成形条件としては、温度が
１００〜３００℃、圧力が１〜１００ｋｇ／ｃｍ² 、時
間は成形品の厚さによって変わってくるが、厚さ１ｍｍ
当たり０．５〜５分間が好ましい。このようにして製造
された建材は、床材、壁材、天井材等の内装建材や屋根
材、外壁材等の外装建材として幅広く利用される。

【００２０】本発明の樹脂組成物とフライアッシュ等の
無機質骨材を混合した成形材料を成形した場合、機械的
強度が向上する。なお、本発明でいう機械的強度が向上
したとは、フェノール樹脂に可塑剤を配合しないときの
強度を標準とし、これより有意なレベルで向上すること
をいう。

【００２１】

【実施例】本発明を実施例、比較例により説明する。な
お、強度の評価については、次の方法によった。

【００２２】フライアッシュ１００重量部と粉末状樹脂
組成物１５重量部とを均一に混合してなる混合物を、常
温で金型に充填し、加熱加圧成形（１６０℃×２０分、
２０ｋｇ／ｃｍ² ）して、１５０×２０×１５ｍｍの板
状の成形体を１条件につき６本作成し、密度を測定後、
これをスパン１００ｍｍで曲げ強度を測定した。

【００２３】実施例１ 軟化点１００℃のノボラック型フェノール樹脂（新日鐵
化学（株）製エスフェノールＮＫー７０００）１００重
量部に対し、パラトルエンスルホンアミド３重量部を１
５０℃で溶融混合した後、固形化した。固形化した混合
物に硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを１５重量
部添加した後、粉砕して得られた樹脂組成物を前記の方
法に従いフライアッシュと混合して、成形し、評価し
た。

【００２４】実施例２〜３ パラトルエンスルホンアミドの配合量を５重量部、７重
量部とした他は実施例１と同様にして、成形し、評価し
た。

【００２５】実施例４〜６ パラトルエンスルホンアミドの代わりに、ジシクロヘキ
シルフタレートを使用し、その配合量を３重量部、５重
量部、７重量部とした他は実施例１と同様にして、成形
し、評価した。

【００２６】実施例７〜９ パラトルエンスルホンアミドの代わりに、トリフェニル
ホスフェートを使用し、その配合量を３重量部、５重量
部、７重量部とした他は実施例１と同様にして、成形
し、評価した。

【００２７】比較例１ パラトルエンスルホンアミドを配合しなかった他は実施
例１と同様にして成形し、評価した。

【００２８】比較例２ 軟化点１００℃のノボラック型フェノール樹脂（新日鐵
化学（株）製エスフェノールＮＫー７０００）１００重
量部に対し、シランカップリング剤（日本ユニカー
（株）製Ａー１１００）０．３重量部、エチレンビスス
テアロアミド（花王（株）製ＥＢＳパウダー）３重量部
を１５０℃で溶融混合した後、固形化した。固形化した
混合物に硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを１５
重量部添加した後、粉砕して得られた樹脂組成物を前記
のて方法に従いフライアッシュと混合して、成形し、評
価した。

【００２９】比較例３〜４ パラトルエンスルホンアミドの配合量を１重量部、１０
重量部とした他は実施例１と同様にして、成形し、評価
した。

【００３０】比較例５〜６ パラトルエンスルホンアミドの代わりに、ジシクロヘキ
シルフタレートを使用し、その配合量を１重量部、１０
重量部とした他は実施例１と同様にして、成形し、評価
した。

【００３１】比較例７〜８ パラトルエンスルホンアミドの代わりに、トリフェニル
ホスフェートを使用し、その配合量を１重量部、１０重
量部とした他は実施例１と同様にして、成形し、評価し
た。

【００３２】比較例９〜１２ パラトルエンスルホンアミドのかわりに、トリクレジル
ホスフェート、トリエチルホスフェート、ジエチルフタ
レート又はジブチルフタレート使用し、その配合量を５
重量部とした他は 実施例１と同様にして、成形し、評
価した。

【００３３】実施例１〜９並びに比較例１〜１２の曲げ
強度の評価結果を表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】本発明の樹脂組成物は、従来の技術からな
るフェノール樹脂系バインダーに比べ、成形品の曲げ強
度が有意なレベルで顕著に向上する。

【００３６】次に、フライアッシュを主成分として含む
無機質骨材、繊維類、フェノール樹脂系バインダーから
なる複合建材の製造方法について、実施例、比較例によ
り説明する。なお、複合建材の製造方法及び強度の評価
は、次の方法によった。

【００３７】平均粒径５０ミクロンのフライアッシュ１
２ｋｇと粉末状フェノール樹脂４ｋｇを乾式混合し、混
合物の１／４の４ｋｇをコール板の１ｍ×１ｍの範囲に
均一な薄層となるように散布し、その上に長さ２．５ｃ
ｍのチョップドストランド状のガラス繊維０．５ｋｇを
ランダム配向で均一に散布し、更に、その上に前記混合
物４ｋｇを薄層となるように散布して下層を形成する。
次いで、平均粒径５０ミクロンのフライアッシュ４ｋ
ｇ、平均粒径２ｍｍの軽石４ｋｇと粉末状フェノール樹
脂１ｋｇを乾式混合し、先の下層の上に均一に散布して
中層を形成する。更に、中層の上に下層と同様の方法で
上層を形成し、３層構造からなる成形材料を得た。

【００３８】上記で得られた成形材料を、ホットプレス
にセットし、温度１６０℃、圧力２０ｋｇ／ｃｍ² 、時
間２５分の成形条件で板厚が２．５ｃｍとなるように成
形して複合建材を製造した。得られた複合建材から３０
０×２５×２５ｍｍの試験片を６本切り出し、密度を測
定後、これをスパン２５０ｍｍで曲げ強度を測定した。

【００３９】実施例１０ 軟化点１００℃のノボラック型フェノール樹脂（新日鐵
化学（株）製エスフェノールＮＫー７０００）１００重
量部に対して、パラトルエンスルホンアミド５重量部を
１５０℃で溶融混合した後、固形化した。固形化した混
合物に硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを１５重
量部添加した後、粉砕して得られたフェノール樹脂系バ
インダーを用いて前記の方法に従い複合建材を製造し
て、評価した。

【００４０】実施例１１〜１２ パラトルエンスルホンアミドの代わり、ジシクロヘキシ
ルフタレート、トリフェニルホスフェートを使用した他
は実施例１０と同様に複合建材を製造して、評価した。

【００４１】比較例１３ パラトルエンスルホンアミドを配合しなかった他は実施
例１０と同様に複合建材を製造して、評価した。

【００４２】比較例１４ 軟化点１００℃のノボラック型フェノール樹脂（新日鐵
化学（株）製エスフェノールＮＫー７０００）１００重
量部に対し、シランカップリング剤（日本ユニカー
（株）製Ａー１１００）０．３重量部、エチレンビスス
テアロアミド（花王（株）製ＥＢＳパウダー）３重量部
を１５０℃で溶融混合した後、固形化した。固形化した
混合物に硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを１５
重量部添加した後、粉砕して得られたフェノール樹脂系
バインダーを用いて前記の方法の従い複合建材を製造し
て、評価した。

【００４３】比較例１５〜１８ パラトルエンスルホンアミドに変えて、トリクレジルホ
スフェート、トリエチルホスフェート、ジエチルフタレ
ート又はジブチルフタレートを使用し、その配合量を５
重量部とした他は実施例１０と同様に複合建材を製造し
て、評価した。

【００４４】実施例１０〜１２並びに比較例１３〜１８
の曲げ強度の評価結果を表２に示す。

【００４５】

【表２】

【００４６】

【発明の効果】本発明の複合建材の製造方法により、従
来の技術からなる複合建材の製造方法に比べ、曲げ強度
が有意なレベルで顕著に向上した複合建材を製造するこ
とができる。また、本発明の樹脂組成物はフライアッシ
ュを骨材として含む複合建材を製造する際のバインダー
として有用であり、これを使用することにより複合建材
の曲げ強度が有意なレベルで顕著に向上する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｋ 5/42 Ｃ０８Ｋ 5/42 5/521 5/521

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固形のフェノール樹脂１００重量部に対
   し、パラトルエンスルホンアミド、ジシクロヘキシルフ
   タレート及びトリフェニルホスフェートから選ばれる可
   塑剤の１種又は２種以上を２〜８重量部配合したことを
   特徴とするフライアッシュを必須の骨材として含有する
   複合建材用の樹脂組成物。
2. 【請求項２】 フライアッシュを含む骨材をフェノール
   樹脂系バインダーで結合、硬化させて複合建材を製造す
   るにあたり、固形のフェノール樹脂１００重量部に対
   し、パラトルエンスルホンアミド、ジシクロヘキシルフ
   タレート及びトリフェニルホスフェートから選ばれる可
   塑剤の１種又は２種以上を２〜８重量部添加することを
   特徴とする複合建材の製造方法。