WO2020090260A1 - 不燃化フォーム - Google Patents

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foam
combustible
sio
dispersion liquid
materials
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Inventor
徹也 佐村
博史 野口
彰正 武田
武田 泰彦
喜計 多田
吉美 田口
Original Assignee
ティーエーケミカル株式会社
株式会社H4
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/36After-treatment
    • C08J9/40Impregnation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00Fireproofing materials
    • C09K21/02Inorganic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/94Protection against other undesired influences or dangers against fire

Definitions

  • the present invention relates to a non-combustible foam. More specifically, it relates to a non-combustible foam excellent in non-combustibility and weight retention in an exothermic test.
  • Foams such as melamine foam have been used in a wide range of applications as building materials, molding materials for automobile interiors, and the like. When applied to these applications, it is often a problem to make the foam flame-retardant or non-combustible, and various flame-retardant techniques have been disclosed.
  • the flame-retardant technique is usually a method in which a flame-retardant agent is added to a foam composition and foam-molded (see, for example, Patent Document 1), or a method in which a flame-retardant-containing dispersion liquid is applied or impregnated on the surface of a molded foam (for example, , Patent Document 2) and the like are known.
  • a method of impregnating an inorganic substance such as sodium silicate in a liquid state is also known.
  • a foam base material of a synthetic resin such as a melamine resin is impregnated with a reinforcing agent such as water glass to continuously coat the surface of the base material.
  • a method of providing flame retardancy by reinforcing with a layer is known.
  • An object of the present invention is to provide a non-combustible foam which is excellent in non-combustibility such as shape retention in an exothermic test and excellent in weight retention.
  • the present invention provides a dispersion liquid (X) containing water glass (A) represented by the following formula (1), silica sol (B) represented by the formula (2), and water, Non-combustible dispersion (X) for continuous melamine foam (C) having a molar ratio of SiO 2 / M 2 O in (X) of 4.3 to 8.0; and non-combustible dispersion (X) Is a non-combustible foam (Z) obtained by impregnating or coating the continuous melamine foam (C).
  • M 2 O ⁇ nSiO 2 (1) SiO 2 (2) [In the formula (1), M represents Na and / or K; and n represents a molar ratio of SiO 2 / M 2 O. ]
  • the incombustible dispersion liquid (X) and the incombustible foam (Z) using the same have the following effects.
  • the non-flammable dispersion is excellent in film-forming property, foaming property and weight retention rate during heat dehydration.
  • the non-combustible foam is excellent in non-combustibility such as shape retention in the exothermic test and weight retention.
  • the non-combustible dispersion liquid (X) in the present invention contains the water glass (A) represented by the formula (1), the silica sol (B) represented by the formula (2) and water, and (X ) Is a non-combustible dispersion liquid for a continuous melamine foam (C) having a SiO 2 / M 2 O molar ratio of 4.3 to 8.0.
  • the water glass (A) in the present invention refers to sodium silicate and / or potassium silicate, and is generally represented by the following formula (1).
  • the water glass (A) also includes a hydrate. M 2 O ⁇ nSiO 2 (1)
  • M represents Na and / or K
  • n represents a molar ratio of SiO 2 / M 2 O.
  • the formula (1) in which M is Na may be referred to as Na-based water glass, and the one in which M is K is referred to as K-based water glass.
  • Examples of commercially available Na-based water glass include water glass Nos. 1 to 5.
  • the respective component ratios (wt%) of water glass Nos. 1 to 3 are as follows in Japanese Industrial Standard JIS K1408 (1966). Stipulated in. Water glass No. 1 (Na 2 O: 17-19, SiO 2 : 35-38) Water glass No. 2 (Na 2 O: 14-15, SiO 2 : 34-36) Water glass No. 3 (Na 2 O: 9-10, SiO 2 : 28-30)
  • the following standards are known for commercially available water glass Nos. 4 and 5, for example.
  • Water glass No. 4 (Na 2 O: 7.2 to 8.2, SiO 2 : 24 to 26)
  • Water glass No. 5 (Na 2 O: 6.5 to 7.5, SiO 2 : 25 to 27)
  • n is called a molar ratio of sodium silicate and is represented by a molecular ratio of SiO 2 / Na 2 O. It is calculated that the weight ratio of SiO 2 and Na 2 O and the molar ratio n have the following relationship.
  • the weight ratio of SiO 2 and K 2 O and the molar ratio n can be calculated to have the following relationship.
  • the silica sol (B) in the present invention refers to a colloidal solution in which amorphous silica colloidal particles are dispersed in a liquid (water, organic solvent, etc.), and is also called colloidal silica, and is generally represented by the following formula (2). It The silica sol (B) may contain a very small amount of M 2 O. The silica sol (B) also includes a hydrate.
  • SiO 2 Examples of commercially available silica sols include “Silica Doll 30” and “Silica Doll 40” [trade names, manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd., SiO 2 concentrations (% by weight) are 30% and 40%, respectively], “Snow” Tex 30 ”and“ PC-500 ”[both trade names, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., SiO 2 concentrations of 30% and 20%, respectively].
  • the incombustible dispersion liquid (X) of the present invention contains the above-mentioned water glass (A), silica sol (B) and water.
  • SiO 2 in (X) is a sum of SiO 2 derived from water glass (A) and silica sol (B), and M 2 O in (X) is the same as that of (A) and (B). It is the sum of M 2 O (Na 2 O and / or K 2 O) derived from each. Then, the molar ratio of SiO 2 / M 2 O in (X) is obtained by dividing the total number of moles of SiO 2 by the total number of moles of M 2 O.
  • the non-combustible dispersion liquid (X) can be produced by mixing water glass (A), silica sol (B) and water. (A), (B) and water are charged into a container at room temperature, for example, in no particular order, and mixed using an ordinary stirrer having a function capable of mixing or kneading. The mixing time is 10 to 30 minutes, and uniform mixing is visually confirmed.
  • the SiO 2 / M 2 O molar ratio in the non-combustible dispersion liquid (X) is 4.3 to 8.0. If the molar ratio is less than 4.3, the weight retention upon heating described below will be poor, and if it exceeds 8.0, the film-forming property, foamability and weight retention upon heating will be deteriorated as described below.
  • the characteristics at the time of heating here are those required for the non-combustible dispersion liquid, and in the end, they are often important items that affect the non-combustibility of the non-combustible foam described later. It is often reflected in the shape retention and the weight retention of [Performance Required Items]. The characteristics of the non-combustible dispersion liquid are evaluated by the following methods.
  • ⁇ Incombustible dispersion liquid property evaluation method (1) Film-forming property 3 g of the incombustible dispersion liquid was placed in a cylindrical container (diameter 2.3 cm, depth 2.5 cm, thickness 1 mm) made of silicone resin, and placed on a hot plate at 100 ° C. [manufactured by As One Co., Ltd.]. After heating for 2 hours, the state of film formation is observed. The film forming property is evaluated according to the following criteria. [Film forming property evaluation criteria] ⁇ Film formation is observed uniformly throughout ⁇ Film formation is observed almost all ⁇ ⁇ Film formation is limited to a part ⁇ No film formation is observed
  • Weight retention ratio The weight retention ratio (%) of the sample (2) after evaluation of foaming property (weight B) with respect to the sample (1) after evaluation of film-forming property, that is, B ⁇ 100 / It is represented by A (%).
  • the weight retention rate is evaluated according to the following criteria. [Weight retention evaluation criteria] ⁇ 90% or more ⁇ 80% to less than 90% ⁇ 70% to less than 80% ⁇ less than 70%
  • the content of the solid content of the water glass (A) based on the weight of the solid content in the non-combustible dispersion (X) is preferably 30 to 90% from the viewpoint of film-forming property, foaming property and weight retention rate.
  • the content of the solid content of silica sol (B) is preferably 40 to 80%, particularly preferably 50 to 75%. From the viewpoints of weight retention, film-forming property and foaming property, preferably 10 to 70%, more preferably It is from 20 to 60%, particularly preferably from 25 to 50%.
  • the weight ratio of (A) and (B) in the non-combustible dispersion liquid (X) is preferably 40/60 to 90/10, more preferably 50 from the viewpoint of film-forming property, foaming property and weight retention rate. / 50 to 85/15, particularly preferably 60/40 to 75/25.
  • the non-combustible foam (Z) of the present invention is obtained by impregnating or coating the non-combustible dispersion liquid (X) on the continuous melamine foam (C).
  • the continuous melamine foam (C) is generally obtained by adding a foaming agent, an acid catalyst, a foam stabilizer to methylolmelamine, which is a reaction intermediate between melamine and formaldehyde, and polycondensing it by heating it with microwaves or the like. It can be obtained by making a melamine resin (also called melamine-formaldehyde resin) and connecting bubbles by a rapid foaming reaction.
  • the continuous melamine foam (C) is generally said to have excellent heat insulating properties, sound absorbing properties, flame retardancy, heat resistance, etc., and examples of foam density include 5 to 10 kg / m 3 .
  • Examples of commercially available continuous melamine foams include "Vasotecto” [trade name, manufactured by Inoac Corporation], "melamine foam” [trade name, manufactured by Fuji Rubber Industry Co., Ltd.].
  • the non-combustible foam (Z) can be easily obtained by impregnating or applying the non-combustible dispersion liquid (X) on the continuous melamine foam (C) and drying it in a dryer.
  • a dryer to be used a hot air circulating dryer is preferable from the viewpoint of drying efficiency.
  • Examples of the method of impregnation include the following.
  • (1) Natural Impregnation Method The incombustible dispersion liquid (X) is put in a vat-shaped container in which the flat plate surface of the flat plate-shaped foam (C) is sufficiently filled, and the (C) is placed on the non-combustible dispersion liquid (X). ) Let it impregnate naturally. Further, the upper and lower surfaces of (C) are repeatedly exchanged to naturally impregnate (C) with a predetermined amount of (X). Then, the impregnated foam is dried, for example, in a dryer at 50 to 150 ° C. to immobilize the solid content in (X) in (C) and on the surface of (C) to obtain a non-combustible foam (Z).
  • Examples of the coating method include the following.
  • (1) Brush coating method The surface of the flat foam (C) is repeatedly coated with a brush to coat a predetermined amount of the incombustible dispersion liquid (X) on the foam surface and further penetrate the inside. Further, this is dried in a dryer at, for example, 50 to 150 ° C. to immobilize the solid content in (X) on the surface of (C) and in (C).
  • (2) Spraying method A predetermined amount of the incombustible dispersion liquid (X) is sprayed from both front and back surfaces of the flat foam (C), sprayed from the foam surface, and further penetrated into the interior. Further, this is dried in a dryer at, for example, 50 to 150 ° C. to immobilize the solid content in (X) on the surface of (C) and in (C).
  • the method of impregnation is preferable from the viewpoint of sufficient incombustibility of the entire foam, and the methods (2) and (3) are more preferable.
  • the weight ratio of the solid content to the (C) in the non-combustible foam (Z) excluding the continuous melamine foam (C) is preferably 5 to 10, more preferably 6 from the viewpoint of the non-combustibility of the (Z) and the physical properties of the foam. -9, particularly preferably 7-8.
  • the foam density (kg / m 3 ) of the non-combustible foam (Z) is preferably 40 to 500, more preferably 45 to 480, and particularly preferably 48 to 450 from the viewpoint of the non-combustibility and foam physical properties of (Z). ..
  • the foam density is determined from the weight and volume of the rectangular parallelepiped incombustible foam (Z).
  • the non-combustible foam (Z) of the present invention has excellent non-combustibility.
  • the nonflammability can be evaluated by the following exothermic test.
  • the non-combustible foam (Z) of the present invention is a non-combustible material, which satisfies all the performance requirements (1) to (3) described later within 20 minutes after the start of heating in the exothermic test, and is determined to be a non-combustible material.
  • the evaluation criteria for nonflammability are as follows. [Incombustibility evaluation criteria] ⁇ Satisfies all of (1) to (3) (incombustible material) ⁇ Does not satisfy any one or two of (1) to (3)
  • the evaluation criteria for each performance requirement item (1) to (3) are as follows. ⁇ Satisfied ⁇ Not satisfied
  • the non-combustible foam (Z) of the present invention has excellent weight retention.
  • the weight retention rate can be used as one of the indicators of nonflammability.
  • the weight retention rate is evaluated by the average value of the weight retention rate after the test of the three test bodies used in the heat generation test.
  • the evaluation criteria are as follows. [Weight retention evaluation criteria] ⁇ 80% or more ⁇ 60% to less than 80% ⁇ less than 60%
  • Continuous melamine foam (C) (C1): “Basotect” [trade name, manufactured by Inoac Corporation, density 8 kg / m 3 , flat plate shape (vertical ⁇ horizontal ⁇ thickness 100 ⁇ 100 ⁇ 25 mm), weight 2 parts]
  • Example 1 [Production of non-combustible dispersion liquid (X-1)] A mixing vessel was charged with 85 parts of water glass (A1) and 15 parts of silica sol (B1), and 63 parts of water was added. The mixture was mixed and stirred for 20 minutes at room temperature (23 ° C., the same below) with a mixer to obtain a uniform dispersion liquid (X-1) having a solid content concentration of 20%. The results are shown in Table 1.
  • the non-combustible dispersion liquid (X) of the present invention is clearly superior to the comparative non-combustible dispersion liquid (RX) in all of the film-forming property, foaming property and weight retention rate. Recognize.
  • Examples 18 to 32 [Production of non-combustible foams (Z-2) to (Z-16)] Incombustible foams were obtained in the same manner as in Example 17, except that the production conditions for the incombustible foam (Z) shown in Table 3 were changed.
  • non-combustible foam (Z) of the present invention is clearly superior to the non-combustible foam of the comparison (RZ) in non-combustibility such as shape retention and weight retention.
  • the non-combustible dispersion liquid (X) of the present invention is excellent in film-forming property, foaming property and weight retention, and is made non-combustible by impregnating or coating the non-combustible dispersion liquid (X) on the continuous melamine foam (C). Since the foam (Z) is excellent in non-combustibility such as shape retention and excellent in weight retention rate, it is used as a building material (ceiling material, wall material, floor material, roof material, etc.) and interior material (ceiling, etc.) of transportation means (ships, etc.). Material, wall material, floor material, etc.), oil tank sealing material, etc.

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Abstract

【課題】発熱性試験における形状保持性等の不燃性に優れる不燃化フォームを提供する。 【解決手段】水ガラス、シリカゾルおよび水を含有してなる不燃化分散液中のSiO/MO(MはNaおよび/またはK)のモル比が4.3~8.0である不燃化分散液が連通性メラミンフォームに含浸または塗布されてなる不燃化フォーム。

Description

不燃化フォーム
 本発明は不燃化フォームに関する。さらに詳しくは、発熱性試験における不燃性および重量保持率に優れる不燃化フォームに関する。
 メラミンフォーム等のフォームは、建材や自動車内装用成形材料等として、従来から幅広い用途で用いられている。これらの用途への適用に際してはフォームの難燃化や不燃化が多くの場合課題とされ、種々の難燃化技術が開示されている。難燃化技術としては、通常、フォーム組成物に難燃剤を加えてこれを発泡成形する方法(例えば、特許文献1参照)、成形フォーム表面に難燃剤含有分散液を塗布または含浸させる方法(例えば、特許文献2参照)等が知られている。
 また、珪酸ソーダ等の無機物を液状で含浸させる方法も知られており、該方法としては、メラミン樹脂等の合成樹脂のフォーム基材に水ガラス等の補強剤を含浸させ基材表面を連続被覆層で補強して難燃性を付与する方法(例えば、特許文献3参照)等が知られている。
特開2011-148903 再表2005-082563 特開昭51-33160
 しかしながら、フォーム組成物に難燃剤を加えてこれを発泡成形する方法では、難燃剤の多くが固体であることから、満足できる難燃効果を得るためには多量の難燃剤の添加が必要となり、その結果極めて高粘度となった組成物ではフォーム形成が困難になったり、フォーム本来の特性が得られない等、作業性、難燃性およびフォーム物性等をいずれも満たすことは困難であった。成形フォーム表面に難燃剤含有分散液を塗布または含浸させる方法では、難燃剤がフォーム表面付近に止まるか、含浸の場合でも充分な量の難燃剤が内部深くにまでは及びにくく、フォーム全体としての難燃効果は期待できない等の問題があった。また、水ガラスを含浸させる方法では、不燃性を評価する発熱性試験でひび割れが生じる等、試験前後における成形品の形状保持性が低いという難点があった。
 本発明の目的は、発熱性試験における形状保持性等の不燃性および重量保持率に優れる不燃化フォームを提供することにある。
 本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、下記の式(1)で表される水ガラス(A)、式(2)で表されるシリカゾル(B)および水を含有してなる分散液(X)であって、(X)中のSiO/MOのモル比が4.3~8.0である連通性メラミンフォーム(C)用の不燃化分散液(X);および、不燃化分散液(X)が連通性メラミンフォーム(C)に含浸または塗布されてなる不燃化フォーム(Z)である。
 
   MO・nSiO      (1)
 
   SiO          (2)
 
[式(1)中、MはNaおよび/またはK;nはSiO/MOのモル比を表す。]
 本発明の不燃化分散液(X)およびそれを用いた不燃化フォーム(Z)は下記の効果を奏する。
(1)不燃化分散液は加熱脱水時の成膜性、発泡性および重量保持率に優れる。
(2)不燃化フォームは発熱性試験における形状保持性等の不燃性および重量保持率に優れる。
 本発明における不燃化分散液(X)は、前記の式(1)で表される水ガラス(A)、式(2)で表されるシリカゾル(B)および水を含有してなり、(X)中のSiO/MOのモル比が4.3~8.0である連通性メラミンフォーム(C)用の不燃化分散液である。
[水ガラス(A)]
 本発明における水ガラス(A)とは、珪酸ナトリウムおよび/または珪酸カリウムを指し、一般的には下記の式(1)で表される。水ガラス(A)には水和物も含まれる。
 
   MO・nSiO     (1)
 
 式(1)において、MはNaおよび/またはKを表し、nはSiO/MOのモル比を表す。本発明においては、式(1)のMがNaのものをNa系水ガラス、MがKのものをK系水ガラスと称する場合がある。
 市販のNa系水ガラスとしては、水ガラス1号~5号が挙げられ、例えば水ガラス1号~3号のそれぞれの成分割合(重量%)は日本工業規格JIS K1408(1966)では以下のように規定されている。
 
 水ガラス1号(NaO:17~19、SiO:35~38)
 水ガラス2号(NaO:14~15、SiO:34~36)
  水ガラス3号(NaO: 9~10、SiO:28~30)
 
 また、市販の水ガラス4、5号については、たとえば以下のような規格が知られている。
 水ガラス4号(NaO:7.2~8.2、SiO:24~26)
 水ガラス5号(NaO:6.5~7.5、SiO:25~27)
 前記式(1)におけるMがNaの場合は、前記JIS K1408に、nを珪酸ナトリウムのモル比と呼び、SiO/NaOの分子比で表される旨が記載されている。
 SiOとNaOの重量比とモル比nについては、次のような関係のあることが計算により求められる。
 
  モル比n=SiOモル数/NaOモル数
      =(SiO重量%/SiO分子量)/(NaO重量%/NaO分子量)
      =(SiO/NaOの重量比)×1.032
 前記JIS規格等に基づいて水ガラス各号の前記モル比nを計算により求めると以下のとおりとなり、水ガラスの号数が増すに伴いモル比nは増加することがわかる。
 
 水ガラス1号: モル比n=1.90~2.31
 水ガラス2号: モル比n=2.34~2.65
  水ガラス3号: モル比n=2.89~3.44
  水ガラス4号: モル比n=3.02~3.73
  水ガラス5号: モル比n=3.44~4.29
 前記式(1)におけるMがKの場合は、SiOとKOの重量比とモル比nについては、次のような関係のあることが計算により求められる。
 
  モル比n=SiOモル数/KOモル数
      =(SiO重量%/SiO分子量)/(KO重量%/KO分子量)
      =(SiO/KOの重量比)×1.568
 
 市販のK系水ガラスは、無色~微黄色のわずかに粘着性のある液体であり、モル比nは3.4~4.0のものが知られている。
 なお、前記式(1)におけるMがNaおよびKの場合、すなわち水ガラス(A)が珪酸ナトリウムと珪酸カリウムの混合物の場合は、モル比nは以下の計算により求められる。
 
  モル比n=SiOモル数/(NaOモル数+KOモル数)
      =(SiO重量%/SiO分子量)/[(NaO重量%/NaO分子量)+(KO重量%/KO分子量)]
[シリカゾル(B)]
 本発明におけるシリカゾル(B)とは非晶質シリカコロイド粒子が液体(水、有機溶媒等)に分散したコロイド溶液を指し、コロイダルシリカとも称され一般的には下記の式(2)で表される。シリカゾル(B)はごく微量のMOを含有する場合がある。シリカゾル(B)には水和物も含まれる。
 
   SiO     (2)
 
 市販のシリカゾルとしては、たとえば「シリカドール30」および「シリカドール40」[いずれも商品名、日本化学工業(株)製、SiO濃度(重量%)がそれぞれ30%および40%]、「スノーテックス30」および「PC-500」[いずれも商品名、日産化学工業(株)製、それぞれSiO濃度が30%および20%]等が挙げられる。
[不燃化分散液(X)]
 本発明の不燃化分散液(X)は、前記の水ガラス(A)、シリカゾル(B)および水を含有してなる。
 (X)中のSiOは、水ガラス(A)およびシリカゾル(B)のそれぞれに由来するSiOを合計したものであり、(X)中のMOは(A)および(B)のそれぞれに由来するMO(NaOおよび/またはKO)を合計したものである。
 そして、(X)中のSiO/MOのモル比は、該合計SiOのモル数を該合計MOのモル数で除したものとして求められる。
 不燃化分散液(X)は、水ガラス(A)、シリカゾル(B)および水を混合して製造することができる。(A)、(B)および水を容器にたとえば室温で順不同で仕込み、混合または混錬が可能な機能を備えた通常の撹拌機を用いて混合する。混合時間は10~30分で行い、目視で均一混合を確認する。
 不燃化分散液(X)中のSiO/MOのモル比は4.3~8.0である。モル比が4.3未満では後述する加熱時の重量保持率が悪くなり、8.0を越えると同じく後述する加熱時の成膜性、発泡性および重量保持率が悪くなる。ここにおける加熱時の特性は、不燃化分散液に求められるもので、最終的には後述する不燃化フォームの不燃性を左右する重要項目になることが多く、とくに重量保持率は不燃化フォームの[性能要求項目]のうちの形状保持性、および重量保持率に反映されることが多い。不燃化分散液の特性は以下の方法で評価される。
<不燃化分散液特性評価方法>
(1)成膜性
 シリコーン樹脂製の円筒形容器(直径2.3cm、深さ2.5cm、厚み1mm)に不燃化分散液3gを入れ、100℃のホットプレート[(株)アズワン製]上で2時間加熱し成膜状態を観察する。成膜性は下記の基準で評価される。
[成膜性評価基準]
 ◎ 膜の形成が全体に均一に認められる
 ○ 膜の形成がほぼ全体に認められる
  △ 膜の形成がごく一部に限られる
  × 膜の形成が認められない
(2)発泡性
 前記(1)成膜性の評価後の試料をステンレス製の茶こしの底部に入れ、茶こしの底部の下方から家庭用ガスコンロ[110-H422、大阪ガス(株)製]の炎を5分間直接あてて、冷却後に発泡性の有無を観察する。発泡性は下記の基準で評価される。
[発泡性評価基準]
 ◎ 発泡が全体に均一に認められる
 ○ 発泡がほぼ全体に認められる
  △ 発泡がごく一部に限られる
  × 発泡が認められない
(3)重量保持率
 前記(1)成膜性の評価後試料(重量A)に対する、前記(2)発泡性の評価後試料(重量B)の重量保持割合(%)、すなわちB×100/A(%)で表される。重量保持率は下記の基準で評価される。
[重量保持率評価基準]
 ◎ 90%以上
 ○ 80%~90%未満
  △ 70%~80%未満
  × 70%未満
 不燃化分散液(X)中の固形分の重量に基づく、水ガラス(A)の固形分の含有量は、成膜性、発泡性および重量保持率の観点から好ましくは30~90%、さらに好ましくは40~80%、とくに好ましくは50~75%;シリカゾル(B)の固形分の含有量は、重量保持率および成膜性、発泡性の観点から好ましくは10~70%、さらに好ましくは20~60%、とくに好ましくは25~50%である。
 また、不燃化分散液(X)中の(A)と(B)の重量比は、成膜性、発泡性および重量保持率の観点から好ましくは40/60~90/10、さらに好ましくは50/50~85/15、とくに好ましくは60/40~75/25である。
[不燃化フォーム(Z)]
 本発明の不燃化フォーム(Z)は、不燃化分散液(X)を連通性メラミンフォーム(C)に含浸または塗布して得られる。
 連通性メラミンフォーム(C)は、一般的にはメラミンとホルムアルデヒドとの反応中間体であるメチロールメラミンに発泡剤、酸触媒、整泡剤などを添加し、マイクロウェーブ等で加熱し重縮合させてメラミン樹脂(メラミン-ホルムアルデヒド樹脂ともいう)にするとともに、急激な発泡反応で気泡を連通化させることにより得られる。
 連通性メラミンフォーム(C)は、一般的には断熱性、吸音性、難燃性および耐熱性等に優れるとされ、フォーム密度としてはたとえば5~10kg/mのものが挙げられる。
 連通性メラミンフォームの市販品としては、たとえば「バソテクト」[商品名、(株)イノアックコーポレーション製]、「メラミンフォーム」[商品名、富士ゴム産業(株)製]が挙げられる。
 不燃化フォーム(Z)は、不燃化分散液(X)を連通性メラミンフォーム(C)に含浸または塗布し、これを乾燥機内で乾燥させることにより容易に得られる。用いる乾燥機としては乾燥効率の観点から熱風循環式乾燥機が望ましい。
 含浸による方法としてはたとえば次のものが挙げられる。
(1)自然含浸法
 平板状のフォーム(C)の平板面が十分入るバット状容器に不燃化分散液(X)を入れ、その上に(C)を載置して(X)を(C)中に自然含浸させる。さらに(C)の上下面の入れ替えを繰り返して所定量の(X)を(C)中に自然含浸させる。その後、含浸フォームをたとえば50~150℃の乾燥機内で乾燥させ(X)中の固形分を(C)中および(C)表面に固定化して不燃化フォーム(Z)を得る。
(2)ローラー含浸法
 (1)と同様のバット状容器に不燃化分散液(X)を入れ、その上に平板状フォーム(C)を載置した後、(C)の上面の全面に亘り万遍なく軽くプレスした状態でローラーを回転移動させて(X)を(C)に強制含浸させる。さらに(C)の上下面を入れ替えて同様に行う。この操作を繰り返して所定量の(X)を含浸させ、さらに含浸フォームをたとえば50~150℃の乾燥機内で乾燥させ(X)中の固形分を(C)中および(C)表面に固定化して不燃化フォーム(Z)を得る。
(3)加熱加圧プレス法
 (1)と同様のバット状容器に不燃化分散液(X)を入れ、その上に平板状フォーム(C)を載置する。その後、(C)の平板面積よりやや大きめで加熱可能な加圧板を有する加熱加圧プレス機を用い、80~150℃で加熱しながら、0.1~1kg/cmの圧力でプレス-ノンプレスの反復を行う。最終的に、所定量の(X)を含浸させ(X)中の固形分を(C)中および(C)表面に固定化するとともに、厚みが圧縮された不燃化フォーム(Z)を得る。この方法では高密度で高物性強度の不燃化フォーム(Z)を得ることができる。
 塗布による方法としてはたとえば次のものが挙げられる。
(1)刷毛塗り法
 平板状フォーム(C)の表面に刷毛を用いて塗布を繰り返して、所定量の不燃化分散液(X)をフォーム表面に塗り付け、さらに内部に浸透させる。さらにこれをたとえば50~150℃の乾燥機内で乾燥させて(X)中の固形分を(C)表面および(C)中に固定化する。
(2)スプレー法
 平板状フォーム(C)の表裏両面から所定量の不燃化分散液(X)をスプレーしてフォーム表面から吹き付け、さらに内部に浸透させる。さらにこれをたとえば50~150℃の乾燥機内で乾燥させて(X)中の固形分を(C)表面および(C)中に固定化する。
 これらの方法のうち、フォーム全体の十分な不燃化の観点から好ましいのは含浸による方法、さらに好ましいのはそのうちの(2)、(3)の方法である。
 連通性メラミンフォーム(C)を除く不燃化フォーム(Z)中の固形分と(C)の重量比は、(Z)の不燃性およびフォーム物性の観点から好ましくは5~10、さらに好ましくは6~9、とくに好ましくは7~8である。
 不燃化フォーム(Z)のフォーム密度(kg/m)は、(Z)の不燃性およびフォーム物性の観点から好ましくは40~500、さらに好ましくは45~480、とくに好ましくは48~450である。該フォーム密度は、直方体形状の不燃化フォーム(Z)の重量と体積から求められる。
 本発明の不燃化フォーム(Z)は不燃性に優れる。該不燃性は、下記の発熱性試験で評価できる。本発明の不燃化フォーム(Z)は、発熱性試験における加熱開始後20分間での後述の性能要求項目(1)~(3)をすべて満足する不燃性であり、不燃材料と判定される。
<発熱性試験>
 ISO5660-1コーンカロリーメータ法に準拠する試験。試験体(直方体形状:タテ×ヨコ×厚み=100×100×50mm以内)をコーンヒータで加熱することにより発生したガスをスパーク点火器で点火・燃焼させ、その燃焼ガスの酸素濃度を、加熱開始後5分間、10分間および20分間でそれぞれ測定することにより、各加熱時間での発熱量、発熱速度を求める。該試験は3個の試験体について行う。
 発熱性試験では、加熱開始後20分間で、次の性能要求項目(1)~(3)について満足するか否かを判定し、後述の基準で不燃性を評価する。性能要求項目(1)~(3)のすべてを満足するものは不燃材料と判定される。
[性能要求項目]
(1)総発熱量が8MJ/m以下であること。
(2)最高発熱速度が10秒以上継続して200kw/mを超えないこと。
(3)防火上有害な、裏面まで貫通する亀裂および穴がないこと(形状保持性)。
 不燃性の評価基準は次のとおりである。
[不燃性評価基準]
  ○ (1)~(3)のすべてを満足する(不燃材料)
  × (1)~(3)のいずれか1~2つを満足しない
 
なお、(1)~(3)の各性能要求項目の評価基準は次のとおりである。
 ○ 満足する
 × 満足しない
 また、本発明の不燃化フォーム(Z)は重量保持率に優れる。重量保持率は不燃性を示す目安の一つとすることができる。該重量保持率は、前記発熱性試験に供した3個の試験体の試験後の重量保持率の平均値で評価する。評価基準は次のとおりである。
[重量保持率評価基準]
○ 80%以上
△ 60%~80%未満
× 60%未満
 前記発熱性試験の[性能要求項目]のうち、(1)総発熱量、(2)最高発熱速度についてはフォーム素材自体に依存するところが大きく、本発明におけるメラミンフォームは該(1)、(2)の項目は通常いずれもクリアーできることが多い。
 また、[性能要求項目]のうちの(3)形状保持性、および[重量保持率]については、分散液(X)の重量保持率が反映されることが多い。
  以下実施例をもって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の部は重量部、%は重量%を表す。また、不燃化分散液および不燃化フォームの性状、特性の評価方法等は前記の方法に従う。
  実施例および比較例に使用した原料は次のとおりである。
水ガラス(A)
(A1):「水ガラス5号」[商品名、富士化学(株)製、Na系水ガラス、SiO 25.73%、NaO 7.12%、固形分32.9%、モル比n 3.73]
(A2):「スノーテックスK2」[商品名、日産化学工業(株)製、K系水ガラス、SiO 19.95%、KO 8.03%、固形分28.0%、モル比n 3.90]
シリカゾル(B)
(B1):「スノーテックス30」[商品名、日産化学工業(株)製、SiO 30.5%、NaO 0.34%、固形分30.8%、モル比n 92.58]
(B2):「PC-500」[商品名、日産化学工業(株)製、SiO 20.5%、固形分20.5%]
連通性メラミンフォーム(C)
(C1):「バソテクト」[商品名、(株)イノアックコーポレーション製、密度8kg/m、平板形状(タテ×ヨコ×厚み=100×100×25mm)、重量2部]
実施例1[不燃化分散液(X-1)の製造]
 混合容器に水ガラス(A1)85部、シリカゾル(B1)15部を仕込み、水63部を加えた。室温(23℃、以下同じ。)で混合機にて20分間混合撹拌して固形分濃度20%の均一な分散液(X-1)を得た。結果を表1に示す。
実施例2~16[不燃化分散液(X-2)~(X-16)の製造]
 実施例1において、表1に示した配合処方に変えたこと以外は実施例1と同様にして各分散液を得た。結果を表1に示す。
比較例1~13[不燃化分散液(RX-1)~(RX-13)の製造]
 実施例1において、表2に示した配合処方に変えたこと以外は実施例1と同様にして各分散液を得た。結果を表2に示す。
<不燃化分散液特性評価>
 前記で得られた各分散液の特性について、前記の(1)成膜性、(2)発泡性および(3)重量保持率の各方法に従って評価した。結果を表1、2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1、2の結果から、本発明の不燃化分散液(X)は、成膜性、発泡性および重量保持率のいずれにおいても比較の不燃化分散液(RX)に比べ明らかに優れることがわかる。
実施例17[不燃化フォーム(Z-1)の製造]
 バット状容器(タテ×ヨコ×深さ=200×200×30mm)に不燃化分散液(X-1)73部を入れ、その上に連通性メラミンフォーム(C1)(2部)の平板面を上下にして載置した後、(D)の上面の全体に亘り万遍なくローラー(直径30mm、幅120mm)で軽くプレスした状態でローラーを回転移動させて(X-1)を(C1)に含浸させた。さらに(C1)の上下面を複数回入れ替えて同様に行い、ほとんどの(X-1)を(C1)に含浸させた含浸フォームを得た。該含浸フォームを熱風循環式乾燥機に入れ、80℃で12時間乾燥させて不燃化フォーム(Z-1)(16.3部、密度65.2kg/m)を得た。
実施例18~32[不燃化フォーム(Z-2)~(Z-16)の製造]
 実施例17において、表3に示した不燃化フォーム(Z)の製造条件に変えたこと以外は実施例17と同様にして各不燃化フォームを得た。
比較例14~26[不燃化フォーム(RZ-1)~(RZ-13)の製造]
 実施例17において、表4に示した不燃化フォーム(RZ)の製造条件に変えたこと以外は実施例17と同様にして各不燃化フォームを得た。
<不燃化フォームの評価>
 前記で得られた各不燃化フォームについて、前記<発熱性試験>および<重量保持率>に従って評価した。結果を表3、4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表3、4の結果から、本発明の不燃化フォーム(Z)は比較の不燃化フォーム(RZ)に比べ明らかに形状保持性等の不燃性および重量保持率に優れることがわかる。
 本発明の不燃化分散液(X)は、成膜性、発泡性および重量保持率に優れ、該不燃化分散液(X)が連通性メラミンフォーム(C)に含浸または塗布されてなる不燃化フォーム(Z)は、形状保持性等の不燃性および重量保持率に優れることから、住宅建材(天井材、壁材、床材、屋根材等)、輸送機関(船舶等)の内装材(天井材、壁材、床材等)、石油タンクシール材等の幅広い用途に好適に用いることができ極めて有用である。

Claims (13)

  1.  下記の式(1)で表される水ガラス(A)、式(2)で表されるシリカゾル(B)および水を含有してなる不燃化分散液(X)であって、(X)中のSiO/MOのモル比が4.3~8.0である連通性メラミンフォーム(C)用の不燃化分散液(X)。
     
       MO・nSiO      (1)
     
       SiO          (2)
     
    [式(1)中、MはNaおよび/またはK;nはSiO/MOのモル比を表す。]
  2.  水ガラス(A)とシリカゾル(B)の重量比(A)/(B)が、40/60~90/10である請求項1記載の分散液(X)。
  3.  請求項1または2記載の分散液(X)が、連通性メラミンフォーム(C)に含浸または塗布されてなる不燃化フォーム(Z)
  4.  連通性メラミンフォーム(C)を除く不燃化フォーム(Z)中の固形分と(C)の重量比が、5~10である請求項3記載の不燃化フォーム(Z)。
  5.  不燃化フォーム(Z)が、40~500kg/mのフォーム密度を有する請求項3または4記載の不燃化フォーム(Z)。
  6.  不燃化フォーム(Z)が、発熱性試験において不燃性である請求項3~5のいずれか記載の不燃化フォーム(Z)。
  7.  天井材、壁材、床材および屋根材からなる群から選ばれる住宅建材用である請求項3~6のいずれか記載の不燃化フォーム(Z)。
  8.  天井材、壁材および床材からなる群から選ばれる輸送機関内装材用である請求項3~6のいずれか記載の不燃化フォーム(Z)。
  9.  石油タンクのシール材用である請求項3~6のいずれか記載の不燃化フォーム(Z)。
  10.  請求項3~6のいずれか記載の不燃化フォーム(Z)を用いてなる、天井材、壁材、床材および屋根材からなる群から選ばれる住宅建材。
  11.  請求項3~6のいずれか記載の不燃化フォーム(Z)を用いてなる、天井材、壁材および床材からなる群から選ばれる輸送機関内装材。
  12.  請求項3~6のいずれか記載の不燃化フォーム(Z)を用いてなる、石油タンクのシール材。
  13.  下記の式(1)で表される水ガラス(A)、式(2)で表されるシリカゾル(B)および水を含有してなる不燃化分散液(X)中のSiO/MOのモル比が4.3~8.0である不燃化分散液(X)を連通性メラミンフォーム(C)に含浸または塗布し乾燥させることを特徴とする不燃化フォーム(Z)の製造方法。
     
       MO・nSiO      (1)
     
       SiO           (2)
     
    [式(1)中、MはNaおよび/またはK;nはSiO/MOのモル比を表す。]
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