JPH02206685A - 難燃化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は難燃化方法に係り、特に各種のプラスチック材
料、プラスチックフオーム製品等の易燃性の材料を難燃
化して、建築材料、保温材料、室内装飾用材料等に利用
可能とする難燃化方法に関する。

［従来の技術］ 近年、火災防止上の要請により、建築物の外装材、内装
材等の建材や断熱材、或いは浴室用マット、室内装飾用
品等に使用されるフオーム製品について、防火対策が取
られるようになってきている。

可燃性の材料に対してその難燃化を図る方法としては、
従来より各種の方法が知られており、実用化されている
。その手段の一つとして、ＵＳＰ３．５７４．６４４に
は、ラテックスなどのコーティング剤に熱膨張性黒鉛を
添加し、これを塗布することにより難燃性を高める方法
が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ コーティング剤に熱膨張性黒鉛を添加することによりコ
ート層に熱膨張性黒鉛を含有させて可燃性材料の燃焼を
抑制する方法において、熱膨張性黒鉛による難燃化効果
はその粒子径に大きく左右され、粒子径の大きいものを
用いたものほど、難燃化効果は大きい。

ところが、難燃化効果の高い大粒子径の熱膨張性黒鉛は
、コーティング剤中に添加した際、コーティング剤中で
の分散性が極めて悪く、塗装作業中にも沈降分離が起こ
り、作業性が極めて悪い。

逆に、塗装作業に好適な粒子径の小さい熱膨張性黒鉛で
は十分な難燃化効果が発揮されない。

本発明は上記従来の問題点を解決し、分散性が良好で沈
降分離し難い粒子径の小さな熱膨張性黒鉛を用いて、十
分な難燃化効果を得ることができる難燃化方法を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項（１）の難燃化方法は、熱膨張性黒鉛と無機質充
填剤とを含有する皮膜形成性の樹脂組成物の被覆層を形
成することを特徴とする請求項（２）の難燃化方法は、
互いに接する、熱膨張性黒鉛を含有する皮膜形成性の樹
脂組成物層と、無機質充填剤を含有する皮膜形成性の樹
脂組成物層とで構成される被覆層を形成することを特徴
とする。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明に使用される熱膨張性黒鉛は、広義には種々の方
法で製造される多様な組成物を挙げることができ、その
原料黒鉛、製造方法には特に制限はない。本発明におい
ては、天然黒鉛、熱分解黒鉛、キッシュ黒鉛等の黒鉛を
濃厚な硫酸と強い酸化剤との混合物で処理した後、水洗
いし、乾燥して得られる熱膨張性黒鉛を用いるのが好ま
しい。

黒鉛シートなどの製造に用いられる工業的な熱膨張性黒
鉛は通常このものをいう。このような熱膨張性黒鉛は、
約５００℃以上に急激に加熱することによりＣ軸方向に
数１０〜数１００倍に膨張する性質を有するものである
。特に、本発明で使用される熱膨張性黒鉛は、熱膨張性
の高いものほど望ましく、例えば、１０００℃で１０秒
間急激に加熱するときの膨張度が５０〜２５０　ｃ　ｃ
　／　ｇであることが望ましい。このような熱膨張性黒
鉛は、例えば、９３〜１００重量％、特に９８重量％の
濃硫酸と３０〜６０重量％、特に６０重量％の過酸化水
素水の混合液中に、約２０〜１００メツシユに粉砕した
黒鉛を４５℃以下で１０〜３０分接触させ、水洗い、乾
燥を行なうことにより製造される。

本発明においては、上記のようにして製造された熱膨張
性黒鉛をそのまま使用することもできるが、皮膜形成性
の樹脂組成物溶液としてエマルジョンタイプの塗料を用
いる場合は、上記濃硫酸と過酸化水素水との混合液によ
る酸処理後、十分に水洗を行なうか、或いは、水洗工程
で、アンモニア水、アルカリ金属及び／又はアルカリ土
類金属の水酸化物の水溶液又は水分散液と接触させ、次
いで濾別した後乾燥することにより該熱膨張性黒鉛の１
重量％濃度の水分散液のｐＨが４．５〜８となるように
しておくと、塗料の安定性を保つうえで好ましい。

このような熱膨張性黒鉛の粒度は、皮膜形成性の樹脂組
成物溶液又は分散液中に添加する際の分散安定性の観点
から、３０メツシユより小さいものが望ましく、特に８
０〜１００メツシュ程度に分級されたものが最も好まし
い。この粒度が約１５０メツシユより細かい場合は、熱
膨張性が極端に低下し、その結果として難燃化効果が著
しく低下する。一方、粒度が大きい場合、例えば２０〜
３０メツシュ程度の場合には、膨張性は十分高いが、皮
膜形成性の樹脂組成物溶液又は分散液への均一分散が困
難になり、作業効率が低下するばかりでなく望ましい難
燃性が得られ難い。

熱膨張性黒鉛の粒度は、通常、これを製造する際の原料
黒鉛の粒度に左右される。従って、粒度の調整は、原料
黒鉛或いは得られた熱膨張性黒鉛を粉砕するなどの方法
で容易に行なうことができる。

一方、無機質充填剤としては、鉱酸の金属塩化合物、金
属酸化物、金属水酸化物、鉱物質化合物等から選択され
るものが挙げられるが、これらのうち、鉱酸の金属塩と
しては、例えば硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸
バリウム、リン酸バリウム、リン酸カルシウム、硝酸カ
ルシウム、硝酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウ
ム、炭酸鉛、アルミン酸カルシウム等を挙げることがで
きる。

また、金属酸化物としては、例えば酸化アルミニウム、
酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化
クロム、酸化コバルト、酸化モリプデン、酸化チタン、
酸化亜鉛、酸化アンチモン等を挙げることができる。

金属水酸化物としては、水酸化カルシウム、水酸化アル
ミニウム、水酸化マグネシウム等を挙げることができる
。

また、鉱物質化合物としては、クレイ、カオリン、ケイ
ソウ土、ドーソナイト、ベントナイト、パーライト、バ
ーミキュライト、タルク、白土、シリカ、マイカ等の天
然鉱産物、ホワイトカーボン、アエロジル、ゼオライト
等の人造シリカや、人造鉱物を挙げることができる。

これらの無機質充填剤は通常、水や有機溶剤には溶解し
難いものであることから、本発明においては、微細に粉
砕された状態で使用するのが好適である。無機質充填剤
の粒度は、８０メツシユより細かいこと、例えば１００
〜３００メツシユであることが、作業性、分散性などの
観点から有利である。

本発明において、熱膨張性黒鉛及び／又は無機質充填剤
を含有する皮膜形成性の樹脂組成物としては、アルキド
樹脂、ボリクレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、
アクリル樹脂、フェノール樹脂、ビニル樹脂、ゴム、セ
ルロース誦導体等の高分子物質の他、乾性油、合成乾性
油等の皮膜を形成する性質を有し通常塗料として利用さ
れるものを主体とし、更にこれらに乾燥促進剤、可塑剤
、乳化剤、顔料等の添加剤が添加されたものを挙げるこ
とができる０例えば、塗料の場合には、蒸発成分を除き
、蒸発減量を測定する方法（Ｊ　Ｉ　Ｓ　Ｋ　　５４０
０　ｒ塗料−Ｈ試験方法」）’を準用して測定される「
固形分」に相当するものである。

このような樹脂組成物を溶解又は分散させる際使用され
る溶媒又は分散媒としては、水又は有機溶媒が好適であ
る。有機溶媒としては例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル
、酢酸イソアミル等のエステル類、トルエン、キシレン
等の芳香族類、アセトン、メチルエチルケトン等のケト
ン類、エタノール、イソプロパツール、ブタノール等の
アルコール類の他、ジメチルホルムアミド、ハロゲン化
合物等の通常塗料などに使用される溶剤が一般的に好適
である。

請求項（１）の難燃化方法の実施方法としては、例えば
、次のような方法が挙げられる。即ち、皮膜形成性の樹
脂組成物を溶媒に溶解して得られる溶液か、又は、皮膜
形成性の樹脂組成物を分散媒に分散させて得られる分散
液に、熱膨張性黒鉛と無機質充填剤とを、各々を単独で
或いはこれらを混合した状態で添加、混合する。次いで
、得られた樹脂液をコーティング剤として被難燃化月料
に塗装し、被覆膜を形成させた後、形成された被覆膜に
含有される溶媒又は分散媒を常温にて或いは加熱するこ
とにより除去乾燥する。

請求項（１）の方法において、樹脂液中の熱膨張性黒鉛
及び無機質充填剤は、その合計量が皮膜形成性の樹脂組
成物に対して１０〜２００重量％の割合で含有されてい
ることが好ましい。皮膜形成性の樹脂組成物に対する熱
膨張性黒鉛と無機質充填剤との合計量の割合が１０重量
％未満では、難燃化効果が十分でなく、一方、２００重
量％を超えると皮膜形成性樹脂組成物と混合し難いばか
りでなく、均一に塗布することが困難になる。

また、熱膨張性黒鉛と無機質充填剤との比率は９５：５
〜３０　：　７０の範囲で含有されていることが好まし
い。この比率が上記範囲外では両者を併用することによ
る難燃化の相乗効果が十分に発揮されない。熱膨張性黒
鉛と無機質充填剤とのより好ましい比率は、９０：１０
〜４０　：　８０であり、この範囲においては、両者の
相乗効果により、特に優れた難燃化効果が得られる。

請求項（２）の難燃化方法の実施方法としては、例えば
、次のような方法が挙げられる。即ち、まず、皮膜形成
性の樹脂組成物を溶媒に溶解して得られる溶液か、又は
、皮膜形成性の樹脂組成物を分散媒に分散して得られる
分散液に、熱膨張性黒鉛又は無機質充填剤を、各々、添
加、混合して、熱膨張性黒鉛含有樹脂液又は無機質充填
剤含有樹脂液を調製する。

次いで、このようにして得られる各々の樹脂液をコーテ
ィング剤として、まず、何れか一方の樹脂液を被難燃化
材料に塗装し、被覆膜を形成させた後、形成された皮膜
に含有される溶媒又は分散媒を常温にて或いは加熱する
ことにより除去乾燥する。このようにして形成された第
１の被覆膜の上に、更に、他方の樹脂液を重ねて塗装し
、同様にして第２の被覆膜を形成する。このようにして
、熱膨張性黒鉛を含有する皮膜形成性の樹脂組成物より
なる被覆膜（以下、「黒鉛含有被膜」と言うことがある
。）と、無機質充填剤を含有する皮膜形成性の樹脂組成
物よりなる被覆膜（以下、ｒ充填剤含有被膜」と言うこ
とがある。）との積層膜よりなる被覆層が形成される。

請求項（２）の方法において、黒鉛含有被膜と充填剤含
有被膜とは互いに接するように形成されるものであれば
良く、被難燃化材料に対して必ずしも黒鉛含有被膜を第
１層とする必要はなく、充填剤含有被膜を第１層とし、
黒鉛含有被膜を第２層としても良い、また、２層構造に
限らず３層或いは４層以上の積層被膜としても良い、特
に、無機質充填剤が白色顔料であることを特徴として選
ばれる場合には、充填剤含有被膜が第２層（表面層）と
なることが好ましい、この場合、白色顔料など、顔料の
持つ隠蔽性、着色性を十分発揮させるためには、第１層
となる黒鉛含有被膜が十分乾燥され、被膜が完全に形成
されてから充填剤含有被膜の第２層を形成することが望
ましい。

請求項（２）の方法において、樹脂液中の熱膨張性黒鉛
は、その量が皮膜形成性の樹脂組成物に対して１０〜２
００重量％の割合で含有されていることが好ましい。又
、樹脂液中の無機質充填剤も、その量が皮膜形成性の樹
脂組成物に対して１０〜２００重量％の割合で含有され
ていることが好ましい、いずれの場合も、その含有量が
皮膜形成性樹脂組成物に対して１０重量％未満では難燃
化効果が十分でなく、一方、２００皿量％を超えると皮
膜形成性樹脂組成物と混合し難いばかりでなく、均一に
塗布することが困難になる。

また、形成された被覆層のうちの黒鉛含有被膜中の熱膨
張性黒鉛と、充填剤含有被膜中の無機質充填剤との比率
は９５：５〜３０ニア０の範囲となるように、その積層
数、膜厚、各被膜中の含有率等が組み合わされているこ
とが好ましい。この比率が上記範囲外では両者を併用す
ることにょる難燃化の相乗効果が十分に発揮されない。

熱膨張性黒鉛と無機質充填剤とのより好ましい比率は、
９０：１０〜４０　：　８０であり、この範囲において
は、両者の相乗効果により、特に優れた難燃化効果が得
られる。

請求項（１）及び（２）の方法において、被覆層の形成
のために塗布する液量には特に制限はないが、一般には
乾燥前の重量で２００〜５００ｇ／ｒｎ’の被覆層が形
成されるような塗布量とする。

被覆層が２００ｇ／ｍ’未満では十分な難燃性の改善効
果が得られず、５００ｇ／ｒｎ’を超えても効果に大差
はなく、コスト高となり好ましくない。

なお、本発明の方法においては、被難燃化材料と難燃化
のための被覆層との間に、別種の下地層を形成しても良
く、また、被覆層の上に更に装飾用の被膜を形成しても
良い。

本発明の難燃化方法を適用する被難燃化材料としては、
例えば発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、発泡ポリ
ウレタン、発泡塩化ビニル、発泡フェノール樹脂、発泡
尿素樹脂等の発泡高分子材料、前記高分子を含む一般的
な易燃性高分子物質からなるシート、成型物の他、木質
材料からなる単板、合板、或いは木質繊維から成る圧縮
バルブシート等の紙製品を挙げることができる。また、
本発明の難燃化方法は、上記易燃性の材料に対して有効
であるばかりでなく、例えば鋼板等のような本来不燃性
の材料の表面に対しても適用することができ、火焔に対
する断熱層を形成して建材等の耐炎性を高めることがで
きる。

［作用］ 無機質充填剤を併用することにより、粒子径の小さい熱
膨張性黒鉛を用いて、優れた難燃化効果を得ることがで
きる。従って、熱膨張性黒鉛として、粒子径の小さいも
のを通用することが可能とされるため、樹脂組成物への
良好な分散性が得られ、被膜形成の作業性は大幅に改善
される。

［実施例］ 以下実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

なお、以下において１部」は「重量部」を示す。

また、実施例及び比較例において用いた材料は以下の通
りである。

■　被難燃化材料 表面被覆用基材Ｉ： 化学架橋型ポリエチレンフオーム板 （■丸鈴製ｒＭＳＣ−Ｒ３０Ｊ　） （長さ１５０１１１ｍＸ幅５０ＩＩＩＩ１１×厚さ１０
ＩＩＩＩｌ＋）表面被覆用基材Ｉ！： 放射線架橋型ポリエチレンフオーム板 （■丸鈴製ｒＭＳＣ−ＰＬＳ３０Ｊ　）（長さ１５０Ｉ
ｌ１ｍ×幅５０ｍｍｘ厚さｌ　Ｏｍｍ　）■　樹脂組成
物溶液 水性アクリル塗料Ａ：■アサヒペン製 「水性１回塗り、緑」固形分４２％ 水性アクリル塗料Ｂ： 東華色素化学工業■製 「アクアバックワニス　Ｆタイプ、 クリヤー」固形分４０％ ■　無機質充填剤 硫酸カルシウム：　関東化学製　試薬１級水酸化アルミ
ニウム二関東化学製　試薬１級■　熱膨張性黒鉛 粒度分布が８０〜１００メツシユで、 １０００℃、１０秒間における膨張度が１００ｃＣ／ｇ
−苛性ソーダで中和されておりＮａ含有量が０．２重量
％、ｐＨ＝７．２（１重量％水分散液）のもの 実施例１〜４、比較例１〜６ 燃　テスト　サンプルの 第１表に示すものを用いて、燃焼テスト用サンプルを作
成した。

表面被覆のための操作方法は次のようにして行なった。

即ち、まず、市販水性アクリル塗料を２００部とり、ホ
モミキサーを用いて１５００ｒ、ｐ、ｍで攪拌しながら
熱膨張性黒鉛及び硫酸カルシウム２水塩を第１表に示す
量添加し、更に２分間攪拌を継続して塗布液を調製した
。次いで、表面被覆用基材として長さ１５０ｍｍｘ幅５
０ｍｍｘ厚さ１０ｍｍに裁断した、市販の化学架橋型ポ
リエチレンフオーム板（■丸鈴製ｒＭＳＣ−Ｒ３０Ｊ　
）を用いてこのものに塗布液を刷毛塗りした。刷毛塗り
の方法は重量を測定しながら重量増加が３５０部３ｇ１
ｒｄとなるように数回に分けて重ね塗りをする方法によ
った。次いで室温で一昼夜放置して乾燥した。このもの
を各側について５枚用意して燃焼テスト用サンプルとし
た。また、熱膨張性黒鉛のみ（比較例１〜４）、無機質
充填剤のみ（比較例６）を含有する塗布液及び、熱膨張
性黒鉛の配合比率が少ない塗布液（比較例（比較のため
の参考例）５）を用いたサンプルを作成した。

燃」Ｕ（我 実施例１〜４及び比較例１〜６について、ＪＩＳ−Ａ−
９５１４の６．９項（燃焼試験）に準拠して次のように
して燃焼性試験を行なった。

サンプル５枚をとり、その一方の端に魚尾灯付きのブン
ゼンバーナーの炎を６０秒間当ててから、バーナーをサ
ンプルから遠ざけサンプルの火が消えるまでの時間（ｓ
ｅｃ）と、サンプルの燃えた部分の長さ（ｍｍ）とを測
定した。

試験結果 ｎ＝５の測定結果の平均値を第１表に示す。また、第１
表の結果のうち、燃焼長さの値をプロットして第１図に
示す。

第１表及び第１図に示されるように、本発明の実施例で
は、熱膨張性黒鉛と無機質充填剤との併実施例５〜８、
比較例７〜１２ 第２表に示すものを用いたこと以外は実施例１と同様に
して、燃焼テスト用サンプルを作成し、燃焼試験を行な
りた。結果を第２表及び第２図に示す。

第２表及び第２図に示されるように、本発明の実施例で
は、熱膨張性黒鉛と無機質充填剤との併用による明らか
な相乗効果がある。

／ ／ ／ ／ ／ 実施例９．１０ 第３表に示すものを用いて燃焼テスト用サンプルを作成
した。

表面被覆の方法としては、熱膨張性黒鉛を含有する樹脂
液■、無機質充填剤を含有する樹脂液■を別々に調製し
、■−■又は■→■の順で塗装する方法により行なった
。各層の乾燥は実施例１と同様に行なった。また、塗布
量は実施例１と同様、乾燥眞の状態における重量増加に
より調節しｊご。

得られたサンプルについて実施例１と同様にして燃焼試
験を行ない。結果を第３表に示した。

第３表より明らかなように、実施例９．１０は、熱膨張
性黒鉛と無機質充填剤の配合が同一の実施例６と殆ど同
一の結果を示した。

［発明の効果ゴ 以上詳述した通り、本発明の難燃化方法によれば、発泡
ポリエチレン、発泡ポリスチレン等の発泡高分子材料、
その他あらゆる材料について、その難燃性を効果的に高
めることができる。本発明の難燃化方法においては、無
機質充填剤を併用することによる相乗効果が得られるこ
とから、従来難燃剤としては利用価値の少なかりた粒子
径の小さい熱膨張性黒鉛を用いて、優れた難燃化効果を
発揮することができる。また、このように粒子径の小さ
い熱膨張性黒鉛を用い得ることから、良好な熱膨張性黒
鉛の樹脂液への分散性が得られ、難燃化の作業効率は大
幅に向上し、高品質の難燃性被膜を容易に形成すること
が可能とされる。本発明においては、無機質充填剤の顔
料などを選定することにより、所望の着色を付与するこ
とができるという効果も奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１〜４及び比較例１〜６の試験結果を示
すグラフである。第２図は実施例５〜８及び比較例７〜
！

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱膨張性黒鉛と無機質充填剤とを含有する皮膜形
   成性の樹脂組成物の被覆層を形成することを特徴とする
   難燃化方法。
2. （２）互いに接する、熱膨張性黒鉛を含有する皮膜形成
   性の樹脂組成物層と、無機質充填剤を含有する皮膜形成
   性の樹脂組成物層とで構成される被覆層を形成すること
   を特徴とする難燃化方法。