(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成物１００重量部に基づいて、
（１）ＳｉＯ２含有率２８％（重量）以上の水ガラスの５〜２０％（重量）水溶液  ９４〜８０重量部と、
（２）ポルトランドセメント１００重量部にリグニンスルフォン酸塩１重量部を混合したもの  ６〜２０重量部
を配合してなる既成のウレタンフォーム用の難燃剤組成物。
【請求項２】
組成物１００重量部に基づいて、
（１）塩化カルシウムの５〜２０％（重量）水溶液  ９０〜７０重量部と、
（２）シリカ粉とシリカ粉と同量のアルミナセメントとの混合物  １０〜３０重量部
を配合してなる既成のウレタンフォーム用の難燃剤組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は既成のポリウレタンフォームに難燃剤を浸透させ、あるいは塗布により、または吹き付けることによって該フォームを難燃化させるために極めて適した難燃剤組成物に関し、また該組成物を使用したポリウレタンフォームの難燃化方法にも関連するものである。
【０００２】
一般にフォームは、軟質フォーム・半硬質フォーム・硬質フォームに区分されている。外部荷重に対して自由に変形し、荷重を除去すると、もとの形に戻り、撓み性を持ったものが軟質フォームである。変形せずに一定荷重に対し、フォームが破壊を起こし原形に復帰しないものが、硬質フォームである。軟質フォームの固いものを半硬質フォームといい、荷重を取り去ると原形に回復する点では、軟質フォームと同様である。
【０００３】
軟質ポリウレタンフォームの最大の用途は、マットレス、ふとん、枕などの寝具である。最近は自動車を含む車両関係のシート各種椅子等も大きな需要になっている。吸音板、断熱板として屋根の下、部屋の間仕切り等にも多く使用されている。
【０００４】
硬質ウレタンフォームの用途は、ポリウレタン自身の強度と優れた断熱性とを利用して、冷蔵庫や冷凍庫の断熱壁の外箱の板厚を薄くすることができる等、製品の軽量小型化に貢献している。
【０００５】
【従来の技術】
ＪＩＳに記載されているフォームは次の７種にすぎない。
【０００６】
ＪＩＳ  Ａ  ９５１１（１９８９）ポリスチレンフォーム保温材
ＪＩＳ  Ａ  ９５１４（１９８９）硬質ウレタンフォーム保温材
ＪＩＳ  Ａ  ９５１５（１９８９）ポリエチレンフォーム保温材
ＪＩＳ  Ａ  ９５２６（１９８９）吹き付け硬質ウレタンフォーム断熱材
ＪＩＳ  Ｋ  ６４０１（１９８０）クッション用軟質ウレタンフォーム
ＪＩＳ  Ｋ  ６４０２（１９７６）衣料用軟質ウレタンフォーム
ＪＩＳ  Ｚ  １５３６（１９７５）ポリスチレンフォーム包装用緩衝材
これらの内、燃焼性に関しては、ポリスチレンフォーム保温材は、３秒以内に炎が消えて、残じんが無く燃焼限界を越えて燃焼しないこと［燃焼性の測定法１（ＪＩＳ  Ａ  ９５１１）］又、硬質ウレタンフォーム保温材は、燃焼時間１２０秒以内で、かつ、燃焼長さが６０ｍｍ以下であること［燃焼性の測定法２（ＪＩＳ  Ａ  ９５１４）］とあるだけで、それ以外のフォームに就いては燃焼性の規定は無い。そして現実にはマッチで火をつけると、メラメラと瞬時に燃え広がるフォームが多い、これらは最近の傾向として、火災時に、死者を多くだす原因の一つであると断定しても誤りではない問題なのである。
【０００７】
ポリウレタンフォームの難燃化については、燐、ハロゲン、アンチモニー、など火災遅延用置換物質として用いられているものが多い。日清紡績が開発したエアライトフォーム（商品名）は、抜群の成績を示すと言うけれど、その詳細は不明であるが、次の実験データがある。
【０００８】
貫炎試験                    貫炎時間
エアライトフォームＳＮＣ        ６０分
フェノールフォーム            ２〜２０分
実験の方法等は一切不明であるが、３倍〜３０倍の耐炎性を持っている様である。このような良い品物が、出回らない原因は、多くの場合、価格が高いということである。フォーム類の普及の原因には、多くの特徴の他に、やはり安いということがなければならないに違いないのである。また
特開平８−４８８０８号公報には、「防炎性樹脂組成物」として次の組成物が記載されている。
【０００９】
すなわち、
（１）熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂  …  １００重量部
（２）水酸化アルミニウム、珪酸ソーダおよび塩化カルシウムからなる群から選ばれた少なくとも１種の防炎剤  …  ５〜２０重量部
（３）シリカ粉、水酸化カルシウム、塩化マグネシウム、軽焼ドロマイト、ポルトランドセメント、シリカセメント、アルミナセメント、消石灰、フライアッシュ、およびベントナイトからなる群から選ばれた少なくとも１種の助剤  …  ０〜１０重量部
を配合してなる防炎性樹脂組成物である。そして
これには、樹脂に添加することができる薬品名が上記のように網羅されていて、本発明と重複しているけれど、該公報では、それらの薬品を発泡樹脂を製造する際に樹脂の原料と一緒に混合して、発泡させて難燃化されたフォームを製造する。これに対して、本発明は、既成のフォーム類に不燃剤を浸透させるか、塗布するか、吹き付けることによって、難燃化させるもので、両者は、根本的に異なった難燃化されたフォームの製法である。
【００１０】
軟質または半硬質などのウレタンフォームは既成のフォーム類を後から難燃化せざるを得ないため、既成のフォーム類に難燃剤を浸透、塗布あるいは吹き付けて難燃化するのに適した安価で難燃化処理の容易な難燃剤組成物に対する要望は極めて高い。
【００１１】
また既成の硬質ウレタンフォームを後から難燃化する場合にも、難燃剤を後から浸透、塗布あるいは吹き付けて難燃化する必要があることはいうまでもない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような要望に答えるための難燃剤組成物であって、本発明の第１の目的は硬質、軟質または半硬質などの既成のウレタンフォームに難燃剤を後から浸透、塗布あるいは吹き付けることによって該フォームを難燃化させるために用いられる安価でしかもフォームの難燃化処理が非常に容易なウレタンフォーム用の難燃剤組成物を提供することにある。
【００１３】
更に本発明の第２の目的は既成の軟質ウレタンフォームを連続的に難燃剤溶液に浸漬することによって難燃化するのに最適な難燃剤組成物を提供することである。
【００１４】
本発明の更に他の目的は、以下の説明から一層明らかとなるであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記本発明の目的は、
１）組成物１００重量部に基づいて、
（１）水ガラス（ＳｉＯ２含有率２８重量％以上）の５〜２０重量％水溶液  ９４〜８０重量部と、
（２）ポルトランドセメント１００重量部にリグニンスルフォン酸塩１重量部を混合したもの  ６〜２０重量部
を配合してなる既成のウレタンフォーム用の難燃剤組成物（以下難燃化剤１という）または
２）組成物１００重量部に基づいて、
（１）塩化カルシウムの５〜２０重量％水溶液  ９０〜７０重量部と、
（２）シリカ粉とシリカ粉と同量のアルミナセメントとの混合物  １０〜３０重量部
を配合してなる既成のウレタンフォーム用の難燃剤組成物（以下難燃化剤２という）、によって達成することができる。
【００１６】
本発明では、難燃剤としては、水ガラス（珪酸ソーダ）或は塩化カルシウムを使用している。確かに、この薬品を発泡樹脂に染み込ませることによって、難燃樹脂となることは間違いの無いことである。しかし、これらは水溶性であって、長期間、樹脂の表面に被膜として付着していることができない。それゆえに、相性の良い、珪酸ソーダにはポルトランドセメントを塩化カルシウムにはアルミナセメントを配合して強固な被膜を形成させて長期間難燃性を保持することに成功したものである。
【００１７】
難燃化剤１における珪酸ソーダ溶液の濃度が、２０重量％以上のときは、ポルトランドセメントを混合した際、セメントのゲル化時間が短すぎて、フォームに染み込む時間が無く、実用に供し得ない。また５重量％以下の場合には、セメントのゲル化するまでの時間が長すぎて、二次ローラー（図１）で絞る際にフォーム中に留まる難燃化剤の量がすくなく十分な難燃層を形成できない。また絞らない時は水分が多く乾燥に時間を要するうえに難燃化剤の量が少ない等の不都合が生ずる。ゲル化時間は、経験上１時間程度が良い。ポルトランドセメントの混合量が、２０重量部以上になると、混合液の流動性が不良となり作業性も悪くなる。６重量部よりも少ない時は、多量の混合液を含有させる必要があって、浸透作業に時間が必要となり、作業能率に影響する。
【００１８】
今、１分間に１ｍのスピードでフォームが混合液中を移動するとすれば、難燃化設備１日１基につき１ｍ×６０分×６時間＝３６０ｍを、難燃化することができる計算である。当然のことではあるが、この計算から、浸透作業のスピードが如何に生産量に影響するかが判る。
【００１９】
セメントにリグニンスルフォン酸塩を１％添加しておくことは、セメントのゲル化時間をセメントの濃度の割合には長くできるうえに、硬化したセメントの収縮亀裂等を減少させる為である。次に
難燃化剤２に於いて、塩化カルシウムの濃度が２０重量％以上になると、添加するアルミナセメントが発熱と共に早くゲル化して作業性が悪く、５重量％以下では、難燃化力が低下する。
【００２０】
アルミナセメントに同量のシリカ粉末を加えているのは、アルミナセメントの濃度を上げたと同様な難燃化効果を持ち、しかもゲル化時間を早くしない為である。しかしながら、アルミナセメント＋シリカ粉末の量が３０重量部を越えると、混合液の流動性が悪くなって、フォームの中に浸透しなくなりまた１０重量部以下では、より多くの難燃化液を浸透させる必要が生じて、多くの時間が必要となり能率の低下に連なるため好ましくない。
【００２１】
本発明の難燃剤組成物は使用の際の該組成物中の成分の濃度やフォームの絞り方などによって、既成の軟質ウレタンフォームを難燃性軟質ウレタンフォーム乃至難燃性硬質ウレタンフォームにすることができる。もちろん既成の半硬質ウレタンフォームも難燃性半硬質ウレタンフォーム乃至難燃性硬質ウレタンフォームにすることができるが軟質ウレタンフォームにすることはできない。
【００２２】
本発明の難燃剤組成物を使用してウレタンフォームを難燃化するには浸漬、塗布、吹き付けなどのいろいろの方法で実施することができるが、例えば軟質フォームを浸漬法で難燃化する方法は次のとおりである。
【００２３】
１．ウレタンフォームを混合液［本発明の難燃剤組成物（水溶液）］の中で押し潰しながら混合液が十分にフォームの中まで染み込むように浸す。
【００２４】
２．フォームの中まで混合液が染み込んだところで
３．フォームを適当な力によって絞る（ある程度フォームの中に混合液が残っていることができる絞り方である）
４．絞ったフォームを乾燥させる。
【００２５】
５．乾燥したフォームは難燃性を付与されている。
【００２６】
またこの方法を実施するための装置の一例を図１に示したが、これについて説明すれば次のとおりである。
【００２７】
１．軟質ウレタンフォーム、及び半硬質ウレタンフォームは、外力を与えると変形するが、外力を取り去れば復元する性質を持っているから、フォームをつぶすような間隔を持った容器の底面と動力により回転するローラーとの間を、混合液（難燃剤組成物）の中に浸しながら連続的に通過させる。
【００２８】
２．フォームは一次ローラーの下を通過後、混合液の中で元の形に復元する時に、混合液を腹一杯吸い込むことになる。
【００２９】
３．腹一杯吸い込んだフォームは、次に待っている二次ローラーによって絞られる。このときの二次ローラーと容器底面との間隔が、フォームの厚さよりも広い時はフォームは混合液を腹一杯含んだままであり、最大の量の混合液を含んでいることになる。一次ローラーと容器底面との間隔よりも狭いときは、狭くしただけフォームの中に残存する混合液が絞られて減少することになる。
【００３０】
４．これらの混合液を吸い込んだフォームを乾燥すれば、含有している混合液に応じた難燃化フォームが得られる。
【００３１】
５．予め実験によって、希望の難燃性を付与出来る混合液と絞り方とを知っておく必要がある。（含有されている混合液の量の多寡は、フォームの重量変化によって知ることができる）
６．一般に多くのセメント系物質を含有すればフォームは軟質から硬質へと変化する。従って混合液の濃度を実験によって知る必要がある。
【００３２】
次に、ウレタンフォームの難燃性および重量の調節並びにフォームを軟質性にするかまたは硬質性にするかの調節は次の方法により容易に実施することができる。
【００３３】
１．混合液（本発明の難燃剤組成物）中の珪酸ソーダ或は塩化カルシウムの濃度変化による方法。
【００３４】
２．フォームを混合液中に浸している時間および押しつぶす程度による方法。
【００３５】
３．フォームの絞り方（フォーム中に残存する混合液の量の多少）による方法。
４．混合液中のポルトランドセメント或いはアルミナセメントの混合量（濃度）による方法。
【００３６】
これを図１について言えば、
一次ローラーを押し下げる圧力によって、混合液のフォーム中に浸透する量を調節できる。
【００３７】
二次ローラーの押し下げる力によって、混合液のフォーム中に残存する量を調節できる。
【００３８】
ということになる。
【００３９】
【実施例】
以下実施例および比較例によって本発明を更に詳細に説明する。
【００４０】
実施例１〜１７、比較例１〜７
（１）難燃化された試験片の製造
縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ１．５ｃｍの試験片（軟質ウレタンフォーム）を表に記載された組成の難燃化液（難燃剤組成物）に漬けたままできるだけ圧縮して静かに圧力を取り去り、試験片の中に難燃化液を吸い込ませる。この後、試験片を取り出して、そのまま水分を切って乾燥させた試験片が「無絞り」試験片であり、１．５ｃｍの厚さの半分まで絞った後乾燥させた試験片を「半絞り」試験片と称している。
【００４１】
（２）難燃化された試験片の燃焼性の測定
図２に示した貫炎試験装置を使用した。図２のようにローソクの炎が金網にすれすれであるような位置に置いて、試験片を下から加熱する。炎が試験片の上面にまで達したときの時間（分または秒）を貫炎時間とする。１０分間加熱しても貫炎しない場合は、実験を中断し試験片が溶けてくぼみができたくぼみの深さを測定して試験片の厚み１．５ｃｍを貫炎する時間を計算で推定した（例えば１０分で深さ５ｍｍのくぼみができたとすると厚さ１５ｍｍの試験片の貫炎時間を３０分とする）。
【００４２】
なおローソクは下に台を用意して、炎が金網から５ｍｍ以上離れないようにして実施した。
【００４３】
難燃処理されたフォームに、貫炎試験を実施する際には、フォームは燃焼することなく、熱によって溶融する現象を示す。それゆえに、１．５ｃｍの厚さのフォームを炎が貫通するのに時間が掛かることになるのである。フォームは元来熱伝導の不良導体であるから、燃焼しない時にはゆっくりと、ローソクの炎の熱は伝導しながら溶融して行くことになり、貫炎時間が長くなる現象の説明が就くことになる。
【００４４】
結果を第１〜５表に示した。表中「部」および「％」はすべて「重量部」および「重量％」を示す。
【００４５】
また表中の「合格不合格」は乾燥比重が０．５ｇ／ｃｍ３以下で、貫炎時間が１０分以上の場合を合格、それ以外は不合格と定めた。
【００４６】
【表１】
0003794780.tif 000002
【００４７】
【表２】
0003794780.tif 000003
【００４８】
【表３】
0003794780.tif 000004
【００４９】
【表４】
0003794780.tif 000005
【００５０】
【表５】
0003794780.tif 000006
【００５１】
実施例から判断できることは以下の通りである。
【００５２】
（１）本発明の難燃剤組成物を含んだフォームは、難燃性が大となるが、フォームの特性である軽量性（見掛け比重：０．０３ｇ／ｃｍ３程度）が減少して、重量（乾燥比重）が増加する欠点がある。それ故、見掛は比重０．５以上は不合格として、重量の増加を制限した。
【００５３】
（２）ポルトランドセメント系難燃剤（難燃化剤１）は、この絞りによって難燃力が極端に減少する傾向を示し、アルミナセメント系難燃剤（難燃化剤２）は、上記の絞りによる難燃性の減少傾向はやや少ない特徴がある。この原因は、難燃液がフォームの表面に付着する力の差であろうと考えられる。
【００５４】
（３）比較例１は、無処理のフォームを貫炎試験した結果であって、煙を上げて全体が燃える感じであるのに対して、比較例２→実施例１と本難燃剤により処理することによって次第に難燃化できることを実感した。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によって、極めて安価に、容易に、既成のフォーム類を難燃化できるようになった。この方法の普及によって、無駄使いのトップの座を占める火災の減少や、火災に伴って必ずと言って良いほど発生している死亡事故が減少するとすれば、本発明は、甚だ社会的に有意義なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はウレタンフォームの難燃化設備の一例の概略図である。
【図２】図２は貫炎試験装置の概略図である。
【図１】
0003794780.tif 000007
【図２】
0003794780.tif 000008