JPS644992B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、無機質充填材を主体とした軽量で不
燃性を有する再加熱により成形加工可能な発泡体
に関する。 独立気泡によつて発泡させた発泡体は、軽量で
断熱性に優れ、各種装置、建物等の断熱材として
広く用いられているが、特にこのうち、有機材の
塩化ビニル樹脂発泡体は、耐薬品性、機械的強度
等の点においても優れており、広く一般的に用い
られている。しかし、この塩化ビニル樹脂は難燃
性ではあるものの不燃性ではなく、又熱に対して
比較的弱く、高温の雰囲気においては体積が収縮
してしまうという欠点があり、特に炎に接した場
合には、有毒な塩化水素ガスが発生するという極
めて不都合な欠点を有していた。そこで、上述発
泡体による軽量、断熱性という特徴に加えて、熱
せられても体積収縮率を小さくおさえ、炎に接し
た場合における塩化水素ガスの発生量も極力低下
させ、より難燃性化させるという目的で、塩化ビ
ニル樹脂の無機質粉末を混合して発泡させた無機
質充填材を含有する発泡体が開発されている。こ
のような無機質充填材含有の発泡体は、たとえば
分子中に結晶水を有する無機質充填材を塩化ビニ
ル樹脂に混合し、加熱して水蒸気を発生させ発泡
させたもの、或は塩化ビニル樹脂に無機質充填材
と溶剤を加えて加熱しながら密閉ニーダで混練
し、それに液化ブタン或はニトリル化合物を溶解
した溶剤を混合して、金型中で加熱発泡させたも
の等が知られている。しかるに、これらの発泡体
は、前者の場合無機質充填材を多量に混合する
と、それを均一に分散、発泡させることができ
ず、又いわゆるガス抜け現象が生じて十分な発泡
体が得られないということから、無機質充填材は
25％以上配合することはできず、又後者の場合に
は、液化ブタン等を添加して混練ゲル化させるこ
とで、無機質充填材は40％以上配合せしめること
によつても、一応十分な発泡体を得ることができ
るが、これとても発泡体を得るためには少なくと
も25％以上の塩化ビニル樹脂が必要であるという
制約がなり、従つてこれらはやはり有機質発泡体
であつて、炎に接した場合の有毒ガスの発生をな
くすとか、不然性化せしめるということは困難で
あり、不燃性の材料、たとえば天井材、壁材等の
建材、各種装置等の構造材として適用するには不
適当であるということのほか、加工性、形状安定
性等においても十分なものではない等という欠点
があつた。 本発明者は、上述問題点、欠点に鑑み、断熱性
はもとより高発泡化により軽量で、機械的強度も
十分な不燃性を有する発泡体を得るべき種々研究
の結果、無機質充填材を基材とし塩化ビニル樹
脂、酸化亜鉛、発泡剤及び可塑剤を添加混練し、
加熱発泡せしめることにより、無機質充填材を主
体に多量に含んでいても、安定した均一の気泡構
造で高発泡化させることができ、不燃性をもたせ
得ると共に、軽量で断熱性、耐水性、吸音性機械
的強度等をも十分に有する優れた発泡体を得るこ
とに成功し、又加えて得られた該発泡体は酸化亜
鉛の添加により、組成中の塩化ビニルの皮膜が均
一化されると共に強化されるので、発泡後の硬化
段階において、型の上に単に載置するだけでその
形状になじませるようにした自然成形は勿論のこ
と、硬化後の再加熱によるエンボス模様を形成す
るためのプレス成形も、極めて容易に、良好にな
しうるということに成功し、本発明は完成をみ
た。 斯くして本発明の要旨は、無機質充填材、塩化
ビニル樹脂、酸化亜鉛、発泡剤及び可塑剤により
加熱発泡せしめてなる、再加熱により成形加工可
能な不燃発泡体にある。又上記発泡体において、
塩化ビニル樹脂の配合割合は全重量部に対して15
重量部以下であるのが好ましい。 次いで本発明をさらに詳細に説明するが、本発
明発泡体を構成する成分としての発泡剤として
は、有機発泡剤としてDPT、AC、AIBN等、無
機発泡剤として重炭酸ソーダ、塩化アンモニウム
等、フロン等のガス等が用いられ、可塑剤として
はトルエン等芳香族系の一時可塑剤、塩化パラフ
イン等の不燃の可塑剤等が用いられる。又無機質
充填材としてはカルシウム、マグネシウム、アル
ミニウム等の水酸化物、或はこれらの炭酸塩、硫
酸塩、珪酸塩等、若しくはそれらの結晶水を有す
るもの、アスベスト、タルク、ベンナイト、クレ
ー等々の一種乃至は複数種の混合したものが用い
られ、又これらの粒度は可塑剤の吸油量を決定す
る上で重要な要素となる一方、その材料の種類に
応じて好ましい値があり、たとえばタルク
〔Mg₃H₂（sio₃）₄〕はその分散性を向上せしめるた
めに150メツシユの篩を90％以上通過する程度以
上の細かさのもの、炭酸カルシウムは塩化ビニル
樹脂の燃焼によつて発生する塩素と反応せしめて
無毒化させたり、塩化ビニル樹脂と可塑剤との密
着性を向上させるため70〜200メツシユ中に必要
な分布をすることが好ましい。さらに不燃性を向
上せしめるための水酸化アルミニウムは、300メ
ツシユ以下のものとするのが適当である。これら
無機質充填材と塩化ビニル樹脂との配合割合は、
前者の50〜80重量部に対して後者は８乃至15重量
部とすることができ、特に前者の70重量部に対し
後者は８重量部程度とするのが好ましい。塩化ビ
ニル樹脂の配合割合がこれよりも少ないと、十分
な発泡が行われ難く、機械的強度も得られず脆く
なり、これ以上では、本発明の目的とする不燃
性、耐熱性を得るのが困難となる。 又塩化ビニル樹脂は、発泡体の製造上325メツ
シユの篩を全て通過する粒度で必要な分布を有し
たいわゆるペーストレジンであるのが、可塑剤の
吸油量と無機質充填材との親密性を保つ上で好ま
しい。 さらに、本発明発泡体の特徴ある成分である酸
化亜鉛は、上記無機質充填材50〜80重量部、塩化
ビニル樹脂５〜15重量部に対し、15〜35重量部の
範囲、好ましくは25重量部程度の割合で使用す
る。この酸化亜鉛は触媒として作用し、少量の塩
化ビニル樹脂を配合した上記基体の発泡作用を均
一に安定的に行わせ、発泡体の機械的強度、再加
熱によるプレス成形の加工特性等の改善に極めて
大きく作用している。これは塩化ビニル樹脂の分
子内で、酸化亜鉛による脱塩素化反応が生じて塩
化亜鉛を生成し、脱塩素化された塩化ビニル樹脂
の２個の遊離ラジカルの結合による架橋、又は遊
離ラジカルの他分子鎖の二重結合への付加による
架橋反応が起る結果と思われる。この結果塩化ビ
ニル樹脂の強度と粘度が向上し、無機質充填材に
対して極めて少量の塩化ビニル樹脂をもつてして
も十分な発泡構成となすことができ、機械的強度
が大きく、又再加熱によるプレス成形加工を容易
に行い得る発泡を作ることができる。又、充填材
のうち水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム
等の水酸化物或は結晶水を有するものは、熱によ
つて加熱分解し、塩化ビニル樹脂の燃焼により発
生する塩素と反応し、塩化物と水とになるので、
塩化ビニル樹脂による燃焼温度を下げ、不燃性向
上作用をなすと共に、発生した塩素は反応により
塩化アルミニウム、塩化マグネシウム等の塩化物
となつて無毒化され、これらは燃焼温度により再
び分解ことがない。これら水酸化物或は結晶水を
有する化合物は、全量部に対して15〜35重量部含
めることによつて不燃性化せしめることができ
る。 尚、前記した発泡剤は、無機質充填材、塩化ビ
ニル樹脂及び酸化亜鉛100重量部に対して10〜16
重量部、可塑剤は50重量部程度の割合で用いるの
が適当である。 又、本発明の発泡体には上述必項成分のほか
に、熱安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃
剤、強化充填剤、帯電防止剤、かび防止剤等、適
宜必要な添加剤を用いることができる。特に、不
燃性の染顔料を混入すれば、不燃化の点で好まし
く、これを表面に塗布することでも不燃化の作用
をなさしめることができる。 本発明による発泡体を製造するには、まず塩化
ビニル樹脂と炭酸カルシウム、タルク、アスベス
ト等の無機質充填材及び発泡剤をミキサーで混合
し、次いでその混合粉体に可塑剤を全重量部に対
し50重量部加え、常温、常圧にてニーダ等で低回
転にて混練する。さらにこのコンパウンドに水酸
化アルミニウム等の水酸化物或は結晶水を有する
不燃性向上充填材を加えて混練し、出来上つたコ
ンパウンドに可塑剤をさらに50重量部加えてペー
スト状のコンパウンドとする。その後全型内にお
いて加熱し、少なくとも発泡剤の分解又は気化す
る温度以上で、かつ塩化ビニル樹脂がゲル化する
温度まで加熱する。これによつて塩化ビニル樹脂
は溶剤（可塑剤）に溶け、無機質充填材の微粒子
を隅なく包み込み、各微粒子に接着してそれら相
互間をも接着せしめる。この時塩化ビニル樹脂は
酸化亜鉛と反応し、その皮膜の粘度及び強度が増
大するので、少量の塩化ビニル樹脂であつても、
無機質充填材は完全に各微粒子が包み込まれ、相
互に粘着したゲル状物となる。このゲル化によつ
て発泡剤が分解又は気化した後加熱をやめ、金型
を密閉したままで冷却、その後金型を開放し除圧
する。これにより内容物は直ちに一次発泡し、通
常この時２〜５倍の体積になる。次いで、この一
次発泡したものをオーブン等の温風循環装置内で
加熱し、二次発泡を行わしめれば、最終的に当初
の体積の４〜30倍の体積に発泡が行われ、発泡体
としての製品が得られる。 斯くして得られた本発明による発泡体によれ
ば、極めて少ない配合割合の塩化ビニル樹脂であ
りながら、酸化亜鉛の添加によつて、その皮膜の
粘度が増すと共に強固となり、一般に無機質充填
材が90％前後になると熱可塑性がなくなるにもか
かわらず、本発明の発泡体は完全な熱可塑性を有
するものとなる。而して、発泡体としての製品と
なつた段階で、未だ硬化しない状態においては、
必要に応じて極めて容易にスライス等することが
可能で、所望の寸法に容易に成形することがで
き、又その軟質状態における発泡体は、特定の型
上に載置するのみで、その型通りの形状に容易に
変形して硬化せしめることができ、凹凸状の立体
形状のものを容易に成形可能である。又、一旦板
状等に成形した発泡体は、後刻再加熱することに
より、上記塩化ビニル樹脂の改善特性から容易に
可塑化されるので、加熱プレス成形が可能とな
り、後加工が行えるという極めて特徴的な性質を
も有している。この場合の加熱加工は、たとえば
100〜150℃、好ましくは120℃程度の温度で、２
〜３分間加熱しながらプレスして成形する。これ
によれば、板厚10mmのもので最大曲げ角度90度、
押出曲げ寸法200mm程度のプレス加工が可能であ
る。又、本発明による発泡体は、無機質充填材を
主体とした独立気泡によつて形成された発泡体な
ので、軽量で断熱性、吸音性、耐水性を有し、機
械的強度寸法安定性等も十分に有した上、特に不
燃性であるので、そのまま、或は予め不燃性顔
料、染料を混入させるか、外面に塗装する等し
て、着色し断熱材としては勿論、特にエンボス模
様等を形成して内装用天井材、壁材等の建材とし
て利用するのに好適であり、加えて車両用内装
材、各種装置の構成材等のほか、電気絶縁材、電
磁遮蔽材等としても利用しうる等、各種のものに
適用可能であり、火災によつて高温となつても、
塩化水素ガスの発生は極めて微量におさえられる
ので、有毒ガスの発生に対する危険性はない。 以下、本発明の実施例を示す。 実施例

【表】 上記配合物をニーダにより常温において約60分
間混練し、ペースト状のコンパウンドとした。得
られたコンパウンドはトランスフア成形用金型に
移送し、発泡ガスがもれないように密閉して発泡
剤の発泡温度と塩化ビニル樹脂の溶解温度に合せ
て段階的に170℃位迄加熱せしめた。その後ゆつ
くりと室温まで冷却して金型を開放した。これに
よつて発泡成形品は約２倍に一次発泡した。さら
にこの発泡成形品を50mm厚にスライスして、150
℃のオーブン中に８時間放置養生して自由発泡さ
せた。こうして得られた二次発泡成形品は当初の
約８倍の発泡倍率で、比重は0.1778であり、吸水
量は2.34ｇ／100cm²（試料の大きさ70×70×10mm、
22℃、RH50％）であつた。又該二次発泡成形
品、即ち本発明の発泡体をJISの難燃性試験方法
（JISA1321）に基き、40×40×50mmの試料を750
℃の炉内で20分間加熱した結果、約15秒後に一旦
660℃迄下つた後、４分後に最高の765℃となり、
10分後には750℃に落着いた。当初一旦温度が下
るのは、無機質充填材中の水酸化アルミニウムの
水酸基が加熱分解して、塩化ビニル樹脂の燃焼熱
を吸収するためで、これにより全体の温度上昇が
押えられ、基準値が達成された。又、220×220×
15mmの試料を10分間加熱した結果、その排気温度
曲線は、標準温度曲線に対し最初の３分間は20〜
40℃低い値を示し、その後はほぼ一致する値を示
した。さらに発煙量については、所定の測定の結
果、その単位面積当りの発煙係数は最大12C_Aで
あつた。その他防火上有害な変形、溶融、亀裂も
発生せず、避難上有害なガスの発生もなく、加熱
終了直後には残炎は消滅した。以上によれば、本
発明の発泡体は建築物の内装材料の不燃材料とし
ての日本工業規格の基準値を十分に達成してお
り、建材として適用するに特に好適である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無機質充填材、塩化ビニル樹脂、酸化亜鉛、
   発泡剤及び可塑剤により加熱発泡せしめてなる、
   再加熱により成形加工可能な不燃発泡体。 ２ 前記塩化ビニル樹脂は全重量部に対して15重
   量部以下のものである第１項記載の不燃発泡体。 ３ 前記無機質充填材は水酸化物或は結晶水を有
   する化合物を含むものである第１項記載の不然発
   泡体。