(57)【要約】【課題】軽量で、難燃性能の高い難燃性積層体を提供する。【解決手段】２５〜４０重量％のポリオレフィン系樹脂と、６０〜７０重量％の難燃材とを含む芯材２の両面に積層された金属板とを備えた難燃性積層体１であって、前記難燃材は、水酸化マグネシウム又は水酸化マグネシウムを主成分とする無機材料からなり、前記芯材２は、発泡材によって発泡したものであって、前記発泡によって形成された発泡部の直径は５００μｍ以下であり、前記芯材２の比重が０．６以上であり、発熱性試験を行ったときの総発熱量が８ＭＪ／平方メートル以下となるように構成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５〜４０重量％のポリオレフィン系樹脂と、６０〜７０重量％の難燃材とを含む芯材の両面に積層された金属板とを備えた難燃性積層体であって、
前記難燃材は、水酸化マグネシウム又は水酸化マグネシウムを主成分とする無機材料からなり、
前記芯材は、発泡材によって発泡したものであって、前記発泡によって形成された発泡部の直径は５００μｍ以下であり、
前記芯材の比重が０．６〜１．１であり、
発熱性試験を行ったときの総発熱量が８ＭＪ／平方メートル以下であることを特徴とする難燃性積層体。
【請求項２】
前記芯材の比重は、０．７〜１．１であることを特徴とする請求項１に記載の難燃性積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂と難燃材としての金属水酸化物とを含む樹脂板からなる芯材に金属板を積層して形成される難燃性積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
主に樹脂からなる樹脂板に金属板を接合することにより形成されたカナッペ状やサンドイッチ構造の積層体は、単なる樹脂板と比較して、極めて高い強度や弾性を具備しつつ、金属板と比較して軽量で且つ曲げ加工性が優れており、一般的に広く用いられている。また、この樹脂板に金属水酸化物や難燃剤を配合することにより難燃性能を具備させた難燃性積層体も提案されている。
【０００３】
難燃性能を付与するために難燃剤は、従来から様々なものが用いられている。その中で、廃棄の際に、難燃剤そのもの、あるいは難燃材に含まれる有害物質が問題となることがあり、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムのような金属水酸化物が難燃剤として用いられる。しかしながら、金属水酸化物は、一般的な樹脂より比重が重いため難燃性積層体が重くなり、持ち運びや取り扱いの点で難があった。
【０００４】
それらの問題を解決するために、例えば特許文献１では、ポリオレフィン系樹脂シートの両面にアルミニウム板を貼合された難燃性能複合板において、燃焼試験後にアルミニウム板表面に塗布した塗料が所定の面積以上剥離又は白化するようにすることによって、難燃性能を向上させている。
【０００５】
また、本出願人においても、樹脂板に接着剤を介して金属板を接合する積層体において、その接着剤にも金属水酸化物を含ませることによって、難燃性能を向上させた難燃性積層体を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２５７１５号公報
【特許文献２】特開２００４−３５８７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の難燃性能複合板は、アルミニウム表面に塗布する塗料が制限されるため、塗料の種類、塗布方法や塗布条件、塗膜の構成や塗膜厚にも制限を受けるおそれがあった。
【０００８】
一方、上記のような難燃性能複合板において、芯材を発泡させれば芯材の比重が下がるので重量が軽くなるが、樹脂の絶対量が減ると芯材の形状を維持できなくなるおそれがある。
【０００９】
本発明は、前記の如き問題点を解消し、軽量で難燃性能が高い難燃性積層体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究した結果、樹脂板を軽量化するために発泡剤によって発泡させたものとする際、発泡の状態の所定の状態に保持することによって、軽量で難燃性能の高い難燃性積層体となすことができることを知得し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明に係る難燃性積層体は、２５〜４０重量％のポリオレフィン系樹脂と、６０〜７０重量％の難燃材とを含む芯材の両面に積層された金属板とを備えた難燃性積層体であって、前記難燃材は、水酸化マグネシウム又は水酸化マグネシウムを主成分とする無機材料からなり、前記芯材は、発泡材によって発泡したものであって、前記発泡によって形成された発泡部の直径は５００μｍ以下であり、前記芯材の比重が０．６〜１．１であり、発熱性試験を行ったときの総発熱量が８ＭＪ／平方メートル以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
前記芯材の比重は、０．７〜１．１とすることが更に好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、芯材において、発泡材によって形成された中空部の直径を制御しつつ、かつ、所定の比重を超えるようにすることによって、難燃性を保持し、軽量とすることができるので、輸送効率や施工性に優れたものとなる。
【００１４】
前記芯材の比重は、０．７〜１．１とすることによって、難燃性をより発現しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る難燃性積層体の実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面における拡大詳細断面である。
【図３】本発明に係る難燃性積層体の実施例及び比較例を示す表である。
【図４】実施例１で作成した芯材において破断部の一部の顕微鏡写真（図面代用写真）ある。
【図５】実施例２で得られた難燃性積層体の芯材において破断部の一部の顕微鏡写真（図面代用写真）ある。
【図６】比較例１で作成した芯材において破断部の一部の顕微鏡写真（図面代用写真）ある。
【図７】比較例２で作成した芯材において破断部の一部の顕微鏡写真（図面代用写真）ある。
【図８】比較例３で得られた積層体の芯材において破断部の一部の顕微鏡写真（図面代用写真）ある。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態にについて、図面に基づき以下に具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【００１７】
図１は本発明に係る難燃性積層体の実施の一形態を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面における拡大詳細断面図である。難燃性積層体１は、板状の芯材２の表裏に金属板３が積層されて、金属板３、３の間に芯材２が配された構造となっており、芯材２と金属板３とを接着するために接着層４が設けられている。難燃性積層体１の厚さは、１〜５ｍｍ程度が好適であり、芯材２の厚さは０．５〜４ｍｍ、金属板３の厚さは０．１〜１ｍｍが好適である。
【００１８】
芯材２は、難燃材とポリオレフィン系樹脂とを含むものである。難燃材は、水酸化マグネシウムを主成分とするものである。具体的には、ブルーサイトのような水酸化マグネシウムを主成分とする天然鉱石を粉砕したものや、海水に含まれるマグネシウム成分から水酸化マグネシウムを合成したもの、水酸化ナトリウム水溶液にマグネシウム塩を加えて、沈澱した水酸化マグネシウムのコロイドを原料として用いるもの等を挙げることができる。このうち、海水由来のものは、不純物の含有量を比較的少なく、粒径を揃えやすいので、好適に利用することができる。難燃材の粒径は、小さいほど単位表面積が増えるので難燃性能が効果的に発現されるとされるが、粒径が小さくなるほどポリオレフィン系樹脂への分散性が低下する傾向があり、芯材２の成形性が低下するおそれがある。したがって、難燃材の粒径は、その平均粒径が１〜１０μｍが好ましい。
【００１９】
ポリオレフィン系樹脂は、エチレン、プロピレン、ブテン等のα―オレフィンの重合体を用いてもよく、エチレンにα―オレフィンを重合させたものなどを用いてもよく、他にはエチレンに酢酸ビニル、メタクリル酸またはそのエステル、アクリル酸またはそのエステルを共重合させたもの、ポリエチレン末端を無水マレイン酸等で修飾したもの等を用いてもよい。更に、これらの樹脂を単独で用いてもよく、２種類以上を用いてもよい。一般に、難燃剤に含まれる水酸化マグネシウムは２５０℃から分解が始まるとされており、それより低い温度で成形可能な樹脂が好ましく、ポリエチレン又はポリエチレンを主成分とするものが好適に用いられる。ポリエチレン樹脂を用いた場合には、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを単一で用いてもよく、複数用いてもよい。
【００２０】
また、芯材２において、金属水酸化物の分散性を向上させるために、分散剤を用いてもよく、分散剤により金属水酸化物を樹脂中に均一に分散させやすくなり、難燃性能を向上させることができる。分散剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛等の飽和脂肪酸金属塩などを用いることができる。また、芯材２の成形性や平滑性を向上させるために、滑剤を用いても良く、飽和脂肪酸のエステルやアミドが用いられる。
【００２１】
芯材２の発泡に用いる発泡剤としては、加熱分解や化学反応により窒素ガスや炭酸ガス等を放出する化学発泡剤、熱により体積膨張するものを挙げることができる。前者の化学発泡剤において無機系化学発泡剤としては、炭酸ナトリウム等の重炭酸塩、亜硝酸ナトリウム等の亜硝酸塩等を挙げることができ、有機系化学発泡剤としては、アゾ化合物、ヒドラジド系化合物等を挙げることができ、更に具体的には、アゾ化合物である２，２’−アゾビスイソブチロニトリルやアゾジカルボンアミド、アゾヘキサヒドロベンゾニトリル、ヒドラジド系化合物であるベンゼンスルホニルヒドラジドやジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホニルヒドラジドを挙げることができる。後者としては、熱膨張性マイクロカプセルを挙げることができる。
【００２２】
芯材２における難燃材の配合比率は６０重量％以上が好ましい。難燃材の配合比率が６０重量％未満となると、難燃性が安定的に発現しにくくなる。一方、ポリオレフィン系樹脂の配合比率は２５重量％以上が好ましい。ポリオレフィン系樹脂の配合比が２５重量％未満となると、成形性が低下する。ポリオレフィン系樹脂の配合比率は３０重量％以上が更に好ましい。
【００２３】
熱膨張性マイクロカプセルは、通常、殻体に熱膨張性物質を封入したものである。殻体としては、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、アクリロニトリルと塩化ビニリデンとの共重合体、アクリロニトリルやメタクリロニトリル等のニトリル系樹脂とメチルメタクリレートやエチルメタクリレート等のメタクリル酸エステルとの共重合物、ニトリル系樹脂とメチルアクリレートやエチルアクリレート等のアクリル酸エステルとの共重合体等が用いられる。また熱膨張性物質としては、イソブタン、ノルマルブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、石油エーテル系の低沸点炭化水素が用いられる。また熱膨張性マイクロカプセルの、発泡前の平均粒径は、１５〜５０μｍ程度である。
熱膨張性マイクロカプセルの市販品としては、松本油脂製薬株式会社製「マツモトマイクロスフェアー」、株式会社クレハ製「マイクロスフェアー」、日本フィライト株式会社製「Ｅｘｐａｎｃｅｌ」、積水化学工業株式会社製「アドバンセル」等が挙げられる。
【００２４】
発泡剤において、熱膨張性マイクロカプセルは、殻体の軟化温度又は溶融温度を芯材２に含まれるポリオレフィン樹脂より高くすることにより、膨張した後の形状を保持しやすいので好ましい。すなわち、ポリオレフィン樹脂が溶融温度以上であり、かつ、殻体は軟化温度又は溶融温度以下の状態を容易形成することができる。そのため、溶融状態の芯材２を曲げたり、溶融状態の芯材２に金属板３を貼り合わせたりする作業により、芯材２に圧力が加わったとしても、殻体は容易には変形しないので、熱膨張性マイクロカプセルが壊れることなく、芯材２の発泡倍率の低下を抑えることができる。また、殻体同士の合泡が生じにくいので、部分的に大きな発泡が生じたり、芯材２の表裏面や側面からの発泡ガスが流出したりすることを抑えることができる。
【００２５】
芯材２は、独立気泡構造を有することが好ましい。独立気泡構造とは、芯材２を発泡させる発泡剤として熱膨張性マイクロカプセルを用いて芯材２中で独立した発泡部が形成されたものか、化学発泡剤を用いた場合においては、芯材２中で発泡した発泡部があまり合泡しておらず、独立気泡様の形態を有するものである。
【００２６】
この芯材２の両面に金属板３を積層した難燃性積層体は、後述の発熱性試験において、所定の性能を有することができる。
【００２７】
金属板３は、一般には、アルミニウム合金、ステンレス鋼、鉄、チタン等が用いられる。芯材２の表裏の金属板３は通常は同じものを用いるが、設置場所や用途等を考慮して、別種類の金属板を表裏に用いてもよい。
【００２８】
接着層４は、芯材２と金属板３とを接着するためのものであり、芯材２の成形時もしくは成形後に、ウレタン系、エポキシ系等の接着剤を塗布して形成するものでもよいが、芯材２としてポリエチレンを用いる場合は、ポリオレフィン系樹脂又はポリオレフィン系樹脂との相溶性の高い樹脂をベースとして、金属板３との接着力を付与させた変性樹脂を用いて芯材２の成形時に同時に押出成形することで形成させてもよい。
【００２９】
発熱性試験は、ＩＳＯ５６６０−１に基づく試験方法で、試験体を９９ｍｍ±１ｍｍの正方形状とし、試験体表面に輻射熱を照射し電気スパークを作動させる試験を一定時間行って総発熱量を測定するものである。総発熱量に関しては、建築基準法第２条第９号、及び同法施行令第１０８条の２に基準が規定されており、かかる発熱性試験を２０分間行い、総発熱量が８ＭＪ／平方メートルを超えていなければ、いわゆる、不燃性材料としての１つの基準を満足できるというものである。
【００３０】
芯材２は、芯材２の比重は０．６以上が好ましく、更に好ましくは０．７以上である。比重が０．６未満となると、芯材２中に占める発泡部の体積が大きくなり過ぎて、発泡部が破泡したり、発泡部同士が合泡したりして、芯材２中の難燃材の分布に粗密が生じて、難燃性積層体１の難燃性が低下したり、場所による難燃性の偏りが大きくなったりするおそれがある。また、芯材の成形性も低下しやすくなる。芯材２の比重を０．７以上とすることによって、より難燃性能を発現しやすくなるので、更に好ましい。
【００３１】
一方、芯材２の比重は１．１以下が好ましい。比重が１．１を超えると、芯材２を構成するポリオレフィン系樹脂の含有量が相対的に減少して、熱膨張性マイクロカプセルを均一に分散させにくく、熱膨張性マイクロカプセル自体の発泡の径もある程度分布をもっているので、これらが相まって、芯材２の場所による樹脂の比重の振れ幅が大きくなりやすい。更に、軽量感を実感しにくい。
【００３２】
芯材２が独立気泡構造を有するためには、発泡部の直径は５００μｍ以下が好ましい。発泡部の直径が５００μｍを超えると、発泡部が破泡したり、発泡部同士が合泡したりして大きな直径となりやすく、難燃性積層体１の成型時に発泡部が潰れやすく、想定していた比重ほど下がりにくくなる。また、局所的に発泡が多い箇所と、逆に少ない箇所が生じやすく、強度や難燃性能が低下したり、金属板の表面の平滑性等の表面性状が悪化したりするおそれがある。なお、発泡部において、１つの発泡部が大きくなったのか、複数の発泡部が合泡したのかは、表面観察では必ずしも判然としないので、これらは区別せずに１つの発泡部と見なす。更に好ましくは、発泡部の直径は３００μｍ以下である。
【００３３】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて本発明の構成及び効果をさらに説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１）
水酸化マグネシウム（キンセイマテック株式会社製：ＭａｇＳｈｉｅｌｄ  Ｓ、平均粒径：３〜５μｍ）６５重量％と、
ポリオレフィン系樹脂（日本ポリエチレン株式会社製：ＵＲ９５１  直鎖状低密度ポリエチレン、ＭＦＲ＝３．５（ｇ／１０ｍｉｎ））３２重量％と、
滑材としてステアリン酸亜鉛（日本油脂株式会社製：ジンクステアレートＧ）０．７５重量％、エチレンビスステアロアミド（コグニスジャパン株式会社製：ＬＯＸＡＭＩＤ）２．２５重量％との混合物を混練して粒状体を作成した。
次にこの粒状体を基本配合として、粒状体１００重量部に対して発泡剤として熱膨張性マイクロカプセル（積水化学工業株式会社製：アドバンセルＰ４０３Ｍ１）を２重量部混合して、単軸押出機でシリンダー温度：１４０〜１６０℃、Ｔダイの温度：１４０℃としてシート状に押出成形し、芯材２を作成した。
この芯材２を用いて、続いて接着層として芯材２の両面に変性ポリエチレン樹脂シートを配して、更に金属板として厚さ０．２ｍｍのアルミニウム板を配して、加熱接着により総厚４ｍｍの積層体を作成した。なお、芯材２中の難燃材の配合量は、発泡剤の添加により減少するので、芯材２に含まれる難燃材の配合量も図３に記載した。
【００３５】
（比重）
芯材２の比重は、得られた積層体から金属板を除去して芯材２を取り出し、比重測定器（新光電子株式会社：ＤＭＥ−２２０Ｈ）を用いて測定した。測定結果を図３に示す。なお、後述において、積層板を作成しない比較例については、得られた芯材の比重を測定した。
【００３６】
（芯材の成形性）
得られた芯材２は、難燃材の配合割合が比較的多いので、特に押出成形時に、表面の平滑性が低下するおそれがある。一方、芯材は難燃材の分散性を高めるために分散剤を含み、表面の平滑性を高めるために滑剤を含むものとしてもよいが、分散剤、滑剤は芯材２と金属板との積層構成とする際、本形態のように接着剤を用いて芯材２と金属板とを接着する際に接着を阻害するおそれがある。本形態においては、前記分散剤及び滑剤の配合であれば接着を阻害しないことが分かっており、本形態において、芯材２の押出成形時に金属板と積層する積層面の平滑性として、目視観察において、明らかな凹凸が認められず、ほぼ平滑である場合は「○」、明らかに凹凸が認められる場合は「×」とした。成形性の評価結果を図３に示す。
【００３７】
（芯材の発泡状態）
得られた芯材２又は積層体を図２に示されるような断面が現れる方向に、積層板を厚さ方向に破断して、顕微鏡（株式会社ハイロックス社製マイクロスコープ、品番：ＫＨ−１３００）にて破断面を観察した。芯材２の破断部の一部の顕微鏡写真を図４に示す。表面観察の結果、破断により形成される一対の破断面をそれぞれ観察し、直径（芯材２の厚さ方向、図４において上下方向）が５００μｍを超える発泡部が観察されない場合は、発泡状態の評価を「○」とし、５００μｍを超える発泡部が観察された場合は、発泡状態の評価を「×」とした。成形性の評価結果を図３に示す。
【００３８】
（難燃性能）
得られた積層体の難燃性能を評価する試験として前記発熱性試験を実施した。具体的には、得られた積層体から１０ｃｍ角の試料を３個作成し、３個ともに発熱性試験２０分後の総発熱量が８ＭＪ／平方メートルを超えなければ高い難燃性能を備えており合格と判断して評価を「○」とし、総発熱量が基準を超えた試料が一つでもあれば、難燃性能にばらつきがあるか、難燃性能が不足しており、不合格と判断して評価を「×」とした。この難燃性能の評価結果を図３に示す。
【００３９】
（曲げ強度試験）
得られた積層体の一部を切り出し、ＪＩＳ  Ｋ７１７１  プラスチック−曲げ特性の求め方に基づいて曲げ試験を実施した。試料は５個作成し、測定値の平均値を曲げ強度とした。曲げ強度試験による曲げ強度を図３に示す
【００４０】
（実施例２）
実施例１において、金属板として厚さ０．１ｍｍのアルミニウム板を用い、総厚３ｍｍとした以外は実施例１と同様にして積層体を得た。実施例１と同様に、芯材２の比重の測定結果、芯材２の成形性の評価結果、芯材２の発泡状態の観察結果、難燃性能の評価結果、曲げ強度試験の結果を図１に示す。また、積層体における芯材２の破断部の一部の顕微鏡写真を図５に示す。
【００４１】
（比較例１）
実施例１において、発泡剤として有機系化学発泡剤（三協化成株式会社製：セルマイク）を２部混合した以外は実施例１と同様にして芯材２を得た。実施例１と同様に、芯材２の比重の測定結果、芯材２の成形性の評価結果、芯材２の発泡状態の観察結果を示す。なお、芯材２の成形性の評価は「×」であったため成形性不良と判断し、積層体を作成していない。そのため、難燃性能の評価結果、曲げ強度試験は実施しなかった。積層体作成前の２芯材の破断部の一部の顕微鏡写真を図６に示す。
【００４２】
（比較例２）
実施例１において、発泡剤として無機系化学発泡剤（大日精化工業株式会社製：ファインセルマスター）を２部混合した以外は実施例１と同様にして芯材２を得た。実施例１と同様に、芯材２の比重の測定結果、芯材２の成形性の評価結果、芯材２の発泡状態の観察結果を示す。なお、芯材２の成形性の評価は「×」であったため成形性不良と判断し、積層体を作成していない。そのため、難燃性能の評価結果、曲げ強度試験は実施しなかった。積層体作成前の芯材２の破断部の一部の顕微鏡写真を図７に示す。
【００４３】
（比較例３）
実施例１において、発泡剤として無機系化学発泡剤（大日精化工業株式会社製：ファインセルマスター）を２部混合した以外は実施例１と同様にして芯材２を得た。なお、芯材２の成形性の評価は「×」であったが、比較のために、金属板として厚さ０．１ｍｍのアルミニウム板を用いて総厚３ｍｍとした以外は実施例１と同様にして難燃性積層体を得た。芯材２の比重の測定結果、芯材２の成形性の評価結果、芯材２の発泡状態の観察結果、難燃性能の評価結果、曲げ強度試験の結果を図３に示す。また、積層体作成後の芯材２の破断部の一部の顕微鏡写真を図８に示す。
【００４４】
実施例１と実施例２を比較すると、芯材２の比重としては差があるが、芯材２の発泡状態の観察からすると、いずれも５０〜１５０μｍ程度の発泡部が観察されており、直径が３００μｍを超える発泡部は観察されなかった。また、難燃性能の評価結果から、高い難燃性能を備えていることが分かった。一方、実施例２と比較例１〜３とを比較すると、比重は同程度であるが、図５〜図８を比較すると、芯材２の成形性や発泡状態が大きく異なっており、図６〜図８においては、発泡部の直径が５００μｍを超えているものが観察され、芯材の配合として、ポリオレフィン系樹脂が２５〜４０重量％では、比較例１〜３で用いられている分解型の発泡剤では芯材２の成形性が低下するものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る難燃性積層体によれば、高い難燃性能を保持しつつ、軽量化を図ることができるので、建築物の内装材、外装材、天井材として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１    難燃性積層体
２    芯材
３    金属板
４    接着層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019001030.tif 000009
【図８】
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