JPS5929551B2 - 難燃性有機質繊維成型体の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は有機質繊維を主体とした難燃性の成型体の製法
に関する。

従来、バガス（さとうきびかす）、故紙、米麦等のワラ
屑、木粉、ヤシ殻等の有機質繊維の廃棄物は主として燃
料として使用され、またその有効利用をはかるため、こ
れ等を原料として製造された成型体は保温材、吸音材等
に使用されているが曲げ強度、圧縮強度、表面硬度等の
機械的強度が不足し、吸水性も大きいため外力がかかる
場所での使用は多くの問題点を有していた。

また有機質繊維を主体とした成型体は多孔質であるため
可燃性であるという欠点を有している。

強度の改良のためにはポリ酢酸ビニル等の合成樹脂エマ
ルジョン、尿素樹脂、メラミン樹脂等の合成樹脂溶液を
含浸させることにより、機械的強度を上げると共に、耐
水性を持たせようとする試みもなされているが、燃焼も
しくは有毒な分解ガスの発生という本質的な欠点を有し
ている。

また機械的強度の向上、難燃化のためにコロイド状のシ
リカ、アルミナ等をバインダーとして繊維材料に混合す
れば硬くもろくなり易い。

本発明は以上の問題点を解決するためのものであってバ
ガス、ワラ屑、木粉、ヤシ殻より選ばれる有機質繊維廃
棄物のスラリーを抄造して成型体を製造するに際し、上
記有機質繊維廃棄物１００重量部に対して故紙１〜１０
０重量部を混合して水性スラリーとなし、該スラリーの
抄造前もしくは抄造後に硬化剤を混合もしくは含浸せし
め、次いでケイ酸塩水溶液を含浸せしめた後熱圧成型す
ることを特徴とする難燃性有機質繊維成型体の製法であ
る。

本発明法の原料として使用されるのはバガス、ワラ屑、
木粉、ヤシ殻等の有機質繊維よりなる粉質物であり、こ
れら単独では抄造が困難であって、これに故紙の適当量
を配合することによって抄造性が一段と向上したものと
なる。

故紙の添加量は、上記粉質物１００部（重量部を表わす
。

以下同じ）に対して１〜１００部、好ましくは５〜５０
部の割合であり、これを水性スラリーとなして抄造に供
する。

ケイ酸塩水溶液としては通常水ガラスと呼ばれるケイ酸
アルカリ、またはケイ酸アンモニウムが使用される。

その一般式はＭ２Ｏ，ＸＳｉＯ２として表わされ、Ｍは
リチウム、カリウム、ナトリウムのアルカリ金属、また
は−Ｎ （ＣＨ２０Ｈ）４、−Ｎ（Ｃ２Ｈ４０Ｈ）４、
Ｎ（ＣＨ３）３Ｃ６Ｈ５のようなアンモニウム基を示
しＸ＝０．２〜９程度であり、これらの塩または変性塩
を単独または混合して使用する。

一般的にはＸ＝１〜４のケイ酸ナトリウムの水溶液が実
用的である。

本発明の有機質繊維成型体を製造するには上述のような
粗質物と故紙との混合有機質繊維のスラリーにあらかじ
めこれらのケイ酸塩の硬化剤を混合して抄造し乾燥成型
後、ケイ酸塩水溶液を含浸させて硬化反応を行わせる方
法（Ａ法という）、または有機繊維質スラリーを抄造し
乾燥成型後、硬化剤溶液をまず含浸させ、次にケイ酸塩
水溶液を含浸させて硬化反応を行わせる方法が採用され
る（Ｂ法という）。

これらの方法は硬化剤とケイ酸塩の混合溶液を同時に添
加する方法に比較して含浸液の粘度の上昇による含浸の
困難性、含浸液のゲル化による再使用不可性が避けられ
る利点がある。

ケイ酸塩水溶液の硬化剤としてはＡ法においては水に不
溶性ないし難溶性であるリン酸塩、縮合リン酸塩、ヘキ
サフルオロケイ酸塩の他セメント、石こう、水酸化アル
ミニウム、亜鉛末、亜鉛華等がよく有機酸のアミド類、
イミド類も使用可能である。

硬化剤の添加量は、有機質繊維体１００部に対し通常０
．１〜１５０部であり、ポルトランドセメントは５０〜
１５０部添加することにより後に含浸するケイ酸塩の硬
化反応が低温でも速かに起り、また吸湿による有機質繊
維のそりの発生もみられず、また難燃性の付与に効果的
である。

この場合アルミナセメント、スラグセメント等を単独あ
るいは混合して使用してもよい。

他の無機粉末、たとえばカオリン、タルク、クレイ、炭
酸カルシウム等をセメントの代りに多量添加した成型体
は難燃性ではあるが、耐水性、耐湿性がセメントの場合
より劣る傾向がある。

また必要ならば抄造工程で有機質繊維スラリー中に顔料
を有機質繊維１００部に対し、０．１〜１０部添加して
着色成型体とすることもできる。

Ｂ法において使用される硬化剤としてはリン酸アンモニ
ウム、リン酸水素アンモニウムナトリウム、リン酸水素
ニアンモニウム、リン酸水素マグネシウム、ヘキサフル
オロケイ酸亜鉛、ヘキサフルオロケイ酸マグネシウム、
ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム、第１リン酸アルミ
ニウム、ホウ酸等の水溶液があげられ他にリン酸水溶液
、水酸化亜鉛、リン酸亜鉛等のアンモニア性もしくはリ
ン酸酸性水溶液等があげられる。

またマレイン酸、フタール酸等の有機酸水溶液等も使用
できる。

このような硬化剤水溶液の含浸量は有機質繊維成型体に
１００部に対し固型分で０．１〜５０部好ましくは０．
５〜３０部程度である。

このような硬化剤水溶液またはケイ酸塩水溶液の浸透性
を助けるため界面活性剤を併用してもよい。

液の粘度は５〜１００００ ｃｐ になるように調整す
るのが好ましい。

また含浸液（硬化剤液、ケイ酸塩水溶液）の付着量は有
機質繊維成型体に対し固型分で１〜２００部、望ましく
は５〜１００部が適当であり、成型体が燃焼試験（ＪＩ
Ｓ−Ａ−１３２１−１９７０）の難燃３級の規格に合格
するは６０部以上が適当である。

Ａ法により硬化剤を含ませて抄造、成型しケイ酸塩水溶
液を含浸させた有機質繊維成型体、又Ｂ法により抄造、
成型し硬化剤溶液、ケイ酸水溶液を含浸させた有機質繊
維成型体はプレス加工する前に通風乾燥機および熱プレ
ス、風乾等にて予備乾燥される。

予備乾燥の程度は通常は水分量がプレス前の成型体重量
の１５〜２５％が好ましく１５％以下であると、プレス
加工時に成型体に亀裂が入り、強度および耐水性が劣っ
た製品になる可能性が強（，２５％以上ではプレス熱盤
に成型体が接着し、離型が不可能になる場合がある。

必要ならば離型性の改良のために、テフロンコーティン
グした熱盤あるいは鏡面を使用してもよいし、ポリエス
テルフィルムのごとき離型性あるフィルムを用いてもよ
い。

予備乾燥は常温で行ってもよいが速かに行うためには通
風乾燥機等で８０〜１２０℃程度で行うのが好ましい。

次のプレス加工は１００℃以上の高温、通常約１４０〜
１７０℃で行われる。

１７０℃以上では有機質繊維が分解し製品の性能が劣る
場合がある。

必要ならば、硬化後の成型体にシリコン樹脂の水溶液や
合成樹脂のエマルジョンを塗布して撥水性を付与したり
、商品価値を高めるために表面に化粧紙を貼ったり塗料
を塗布することもできる。

また防火性能を向上させるために表面に無機質の発泡性
塗料を塗布したり、不燃紙、不燃板を貼付けることもで
きる。

なお成型体を板状としたとき、その厚さは１〜５０１ｎ
７ＩＬが普通であるが建材として使用する場合は５〜３
０ｍ７１Ｌ程度が望ましい。

本発明法による有機質繊維成型体は有機質繊維の使用に
起因する燃焼もしくは有毒ガスの発生という欠点がケイ
酸塩の併用によって改良され、しかもこのバインダーと
なるケイ酸塩の水溶液とその硬化剤が内部に均一に含浸
された状態で硬化反応を起すので耐水性、耐湿性、機械
的強度等の性能が従来品より大巾に改良される。

それ故、従来あまり利用価値のなかった有機質繊維質の
廃棄物の有効利用を図りうるものである。

実施例 １ 乾燥重量にてバガス７５％（以下重量％を示す）、故紙
２５％の水性スラリー（スラリー濃度５％）中に、硬化
剤としてバガスと故紙の合計量１００部に対し酸性白土
４部、水酸化アルミニウム４部、リン酸アルミニウム２
部を添加し、１００メツシユの５ＵＳ２７ステンレス金
網上に投入して抄造し１０５°Ｃの通風乾燥機にて約１
０時間乾燥させ、厚さ約２０ｍｍの原板を得た。

次に３号ケイ酸ナトリウム２５％水溶液 （Ｎａ２Ｏ３，Ｉ ５ｉｎ２）に湿潤剤としてナフタレ
ンスルフオン酸ソーダを０．２％添加した含浸液をつく
り、上記原板を２分３０秒浸漬後、常温で１２時間風乾
した。

風乾後の原板を油加熱のテフロンコーティングした熱盤
を有する尺角の熱プレス機を用いて２ｋｇ／ａＡの加圧
下で１６０℃、２０分硬化させたところ厚さ約１２朋の
成型板が得られた。

物性値を表１．２に示す。

実施例 ２ 乾燥重量にてバガス８０％、故紙２０％の水性スラリー
（スラリー濃度５％）中に硬化剤として白色ポルトラン
ドセメントをバガスと故紙との合計量と同重量添加後、
１００メツシユの ５ＵＳ２７ステンレス金網上に投入して抄造し、８０℃
の通風乾燥機にて約１６時間乾燥させ厚さ約２０朋の原
板を得た。

これを実施例１と同じ含浸液に５秒間浸漬後、１０５℃
の通風乾燥機にて約１時間乾燥した。

含浸乾燥後の原板の上下にポリエステルフィルムをあて
熱盤温度１５０℃の熱プレス機にて１０ｋｇ／ｉの加圧
下で２０分間硬化させ、厚さ約１０朋の成形板を得た。

物性値を表１．２に示す。

実施例 ３ 乾燥重量にてバガス６５％、故紙３５％の水性スラリー
（スラリー濃度４％）を作製し、１００メツシユの５Ｕ
Ｓ２７ステンレス金網上に投入して抄造し１０５°Ｃの
通風乾燥機にて約１４時間乾燥させ厚さ約２０ｍｒＩｔ
の原板を得た。

この原板を第１リン酸アルミニウムの１０％溶液に２分
間浸漬後、１２０°Ｃの通風乾燥機にて約２時間乾燥さ
せた。

次に、１号ケイ酸ナトリウム２５％水溶液（Ｎａ２Ｏ２
５ｉ０２ ）と３号ケイ酸ナトリウム２０％水溶液との
同量混合液に湿潤剤としてナフタレンスルフオン酸ソー
ダを０．２％添加した含浸液をつくり上記原板を２分３
０秒浸漬した後、１０５℃の通風乾燥機にて約１時間乾
燥させた。

含浸乾燥後の原板の上下にポリエステルフィルムをあて
熱板温度１５０°Ｃの熱プレス機にて１０ｋｇ／ｉ加圧
下で２０分間硬化させ厚さ約１０１ｎ１ｎの成形板を得
た。

物性値を表１．２に示す。実施例 ４ 実施例３と同様の方法で原板を作製した後、ヘキサフル
オロケイ酸亜鉛およびヘキサフルオロケイ酸マグネシウ
ムを各５％含む硬化剤水溶液に５分間浸漬し室温で１６
時間風乾した。

風乾後、実施例１と同様のケイ酸ナトリウム含浸液に１
０分間浸漬した後、室温で７時間風乾した。

その後の硬化工程は実施例３と同様であり得られた成型
板の物性値を表１．２に示す。

実施例 ５ 乾燥重量にて麦ワラ屑６０％、故紙４０％の水性スラリ
ー（スラリー濃度３％）中に、硬化剤として実施例２と
同様の硬化剤を麦ワラ屑と故紙の合計量１００部に対し
７０部を添加し実施例２と同様の方法で厚さ約２０朋の
原板を得た。

次にケイ酸テトラエタノールアンモニウム２０％水溶液
、３号ケイ酸ナトリウム２０％水溶液 （Ｎａ２Ｏ３，Ｉ ５ｔ０２ ）の同量混合液をつくり
、上記原板を３０秒間浸漬後、常温で１０時間、風乾し
た。

風乾後の原板をテフロンコーティングした熱盤を有する
尺角の熱プレス機を用いて１０ｋｇ／／ＣＩＩＬの加圧
下で１５０℃、２０分硬化させたところ厚さ約１０ｍ７
１Ｌの成型板が得られた。

物性値を表１．２に示す。

実施例 ６ 乾燥重量で木粉７０％、故紙３０％の水性スラリー（ス
ラリー濃度３％）を作製し、実施例３と同様の方法で原
板を作製した後、第１リン酸アルミニウム１０％溶液に
２分間浸漬後、１２０℃の通風乾燥機にて約２時間乾燥
させた。

次に３号ケイ酸ナトリウム２５％水溶液とケイ酸カリウ
ム２５％水溶液との同量混合液に湿潤剤としてナフタレ
ンスルフオン酸ソーダを０．２％添加した含浸液をつく
り上記原板を１分浸漬した後、１０５℃の通風乾燥機に
て約１時間乾燥させた。

その後の硬化工程は実施例３と同様であり、得られた成
型板の物性値を表１．２に示す。

参考例 １ 実施例１と同様の原料を用い同じ成型、硬化方法を行い
含浸工程を省略した。

得られた製品の物性値を表１．２に示す。

参考例 ２ 実施例１と同様の原料を用い、成型工程において硬化剤
を添加しなかった他は全（同様の工程を行った。

得られた製品の機械的強度は向上し燃焼試験の規格にも
合格したが、耐水性はきわめて悪く、また吸湿後乾燥し
た製品にそりが発生した。

参考例 ３ 乾燥重量にてバガス７５％、故紙２５％の水性スラリー
（スラリー濃度５％）を１００メツシユの５ＵＳ２７ス
テンレス金網上に投入して抄造し１０５°Ｃの通風乾燥
機にて約１０時間乾燥させ厚さ約２０１ｎｍの原板を得
た。

次に３号ケイ酸ナトリウム水溶液１００部に対しヘキサ
フルオロケイ酸亜鉛およびヘキサフルオロケイ酸マグネ
シウム各５％を含む硬化剤水溶液１００部を混合し、こ
れに上記原板を３０秒間浸漬した。

この含浸板を１２０℃の通風乾燥機にて１時間乾燥後、
実施例１と同じ硬化方法を行った。

得られた製品の物性値は表１．２に示すように耐水性が
実施例に比し大巾に低下している。

すなわち含浸液の粘度が上昇したため、ケイ酸ナトリウ
ムと硬化剤の混合液が共に原板の表面にのみ付着し内部
まで含浸しなかったためであり、またこの含浸液は急速
に粘度が上昇し、ケイ酸ナトリウムと硬化剤の混合後約
５分で使用不能になった。

以下各実施例、参考例で得られた製品につき、強度試験
、耐水性、耐湿性試験、燃焼試験を行った結果を表１．
２に示す。

１７１−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バガス、ワラ屑、木粉、ヤシ殻より選ばれる有機質
   繊維廃棄物のスラリーを抄造して成型体を製造するに際
   し、上記有機質繊維廃棄物１００重量部に対して故紙１
   〜１００重量部を混合して水性スラリーとなし、該スラ
   リーの抄造前もしくは抄造後に硬化剤を混合もしくは含
   浸せしめ、次いでケイ酸塩水溶液を含浸せしめた後、熱
   圧成型することを特徴とする難燃性有機質繊維成型体の
   製法。