JP4615154B2

JP4615154B2 - 難燃パネル

Info

Publication number: JP4615154B2
Application number: JP2001226150A
Authority: JP
Inventors: 真也浜崎; 聡柳瀬
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: JP2003035006A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は難燃性に優れたパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般住宅においては木造軸組構造の場合、その外壁面は、表面を吹き付けによって塗装された木やモルタルによって仕上げられるのが一般的である。この場合、モルタルの養生期間や塗料の乾燥期間が必要であり、そのためこの構法は湿式構法と呼ばれる。また、間柱に合板やパネルを釘付けし、その外側に窯業系サイディングボードを釘付けしたり、タイル等を横レールに引っかけるなどのプレハブ構法、ツーバイフォー構法と呼ばれる構法による住宅も一般的であり、これらの構法は乾式構法と呼ばれている。
【０００３】
上記湿式構法は、例えば、外壁面に吹き付けによる塗装を行った場合、近隣家屋への塗料液微粉の飛散や塗料中の有機溶剤の揮散による環境負荷の増大が問題となるばかりでなく、塗装仕上げによる外壁面は約１０年で色調や表面樹脂層が劣化して外壁面の見栄えが悪くなり、そのため再塗装を必要とするという問題もあった。また、レンガ、タイル等をモルタルを介して積み重ねたり、貼り付けたりする構法でもやはり、養生のため長い工期を要するという問題があった。
【０００４】
一方、乾式構法においては、例えば特開平５−２０９４５４号公報に開示されているような窯業系サイディングボードやタイル等を用いる場合、これらの単位面積当たりの重量は重く、重量が過大である事が多く、設計の段階から大きな重量に耐えうる設計をしなければならなかった。特に木造軸組構造の家屋のうち、築後１０年以降のいわゆる中古住宅の外壁の改装（リフォーム）を再塗装によらずに実施しようとして窯業系サイディングボードやタイル等を用いようとした場合には、既存の外壁材や柱の設計強度を越えることになり、これらの大きな重量の窯業系サイディングボードやタイル等は使用できない場合が多い。窯業系サイディングボードや該タイル等を用いた家屋そのもののリフォームであっても、既存の外壁材や柱の設計荷重を越えないようにするための、既存外壁材の除去や柱の増強等の別工事を必要とすることが多く、リフォーム工事の施工上極めて不便であった。
【０００５】
また、窯業系サイディング材の施工では、通常３尺×６尺（約９０ｃｍ×約１８０ｃｍ）板の大平面のパネルを釘打ちで固定していくため、重量物である該パネルの運搬や壁面での位置決め作業の際に施工者にかかる負担も大きい。
そのため、近年、軽量外壁材として、金属サイディング等の軽量サイディング材が開発されてきているが、これは、表層を構成するアルミニウム等の金属薄板表面にエンボス状凹凸をつけ、その内層をウレタンフォーム等とした構造であり、これを釘打ちによって既存外壁面に取り付ける構法が採用されている。この構法は、例えば、特開昭６３−１２５７７０号公報に開示されている。
【０００６】
しかしながら、該アルミニウム表面の凹凸形状は光沢感が出過ぎるため外観の高級感に欠けることが多い。またアルミニウムは、その融点が６６０℃であるため、火災等によって外壁表面に裸火が激しく接するような場合、表面が溶融破壊され、防火性の面で問題があった。
同じく軽量外壁材として、熱可塑性樹脂を主原料としてパネル状に成形したものが特開平７−２１７０５９号公報に開示されている。しかしながら熱可塑性樹脂系のサイディング材は防火性に乏しく、防火地域に指定された地区では外壁材として使用することができないといった問題点があった。
【０００７】
また、これらの外壁材の表面に防火剤等を含む防火性塗膜を形成することは防火性能上有効であるが、防火剤等を含む防火性の塗膜は、該塗膜を耐候性塗料を用いて形成しても、防火剤等を含むことによって耐候性が低下するという問題が生じるため、防火性塗膜の表面にさらに耐候性の向上を目的とした耐候性塗膜を形成する必要があった。しかし、該耐候性塗膜は可燃性であり、火災時に燃焼し、その下に形成されている防火性塗膜自体の防火性能を低下させてしまうという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情を背景に、一般住宅の外壁に釘やビスなどで容易に取り付けられ、優れた防火性能を有し、かつ耐候性にも優れたパネルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、防火性の塗膜と金属水酸化物を含有した耐候性塗膜を組み合わせることによって、より一層、防火性塗膜の効果を引き出すことが可能であるとともに耐候性に優れたパネルを提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、（１）少なくともフェノール樹脂、無機フィラー及び無機繊維を含んだパネルであって、０．５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下の平均厚みを有していると共に、該パネル表面に、防火剤を有する防火性の塗膜が、２０ｇ／ｍ ² 以上、５００ｇ／ｍ ² 以下の塗布量で形成され、更にその上に、水酸化アルミニウムを主たる成分とする金属水酸化物を含有する耐候性塗膜が、２０ｇ／ｍ ² 以上、５００ｇ／ｍ ² 以下の塗布量において形成されていることを特徴とするパネル、（２）前記無機フィラーが、水酸化アルミニウムとカオリンクレイの混合物を主たる成分としている（１）に記載のパネル、である。
【００１０】
以下に、本発明について評細に説明する。
本発明のパネルは、少なくともフェノール樹脂、無機フィラー及び無機繊維を含有するパネル表面に、以下に示す防火性の塗膜、その上に金属水酸化物を含有した耐候性塗膜を有するパネルである。
本発明におけるフェノール樹脂としては、レゾール系フェノール樹脂であっても、ノボラック系フェノール樹脂であってもよく、また、これらの樹脂に、必要に応じて重合度を高める目的で、レゾール型フェノール樹脂では酸触媒、ノボラック型フェノール樹脂では塩基性触媒を添加して用いても良いが、常温で液状を示すレゾール系フェノール樹脂を無触媒で用いることが成型加工が容易にできる点、および生産性が上げられる点から好ましい。
【００１１】
また、本発明のパネル中のフェノール樹脂の含有量は、外壁材としての耐久性の点から１０ｗｔ％以上が好ましく、防火性の点から６０ｗｔ％以下であることが好ましい。フェノール樹脂の含有量が１０ｗｔ％以上であれば、成形したパネルが脆くなることもなく、耐久性の点で満足いく外壁材が得られる。また、フェノール樹脂の含有量が６０ｗｔ％以下であれば、充分な防火性を有する外壁材が得られることから、外壁材として使用できる地域範囲が限定されることもない。さらに好ましいパネル中のフェノール樹脂の含有量は、１５ｗｔ％以上、３０ｗｔ％以下である。
【００１２】
本発明に用いられる無機フィラーとしては、カオリンクレー、水酸化アルミニウム、ドーソナイト、アルミン酸カルシウム、ホウ酸亜鉛、炭酸カルシウム、タルク、マイクロバルーン、硫化バリウム、無水ケイ酸、珪藻土、ガラスパウダー、マイカ、炭酸マグネシウム、三酸化アンチモン、ゾノトライト、トバモライト、ワラストナイト、けい砂、石膏等が挙げられる。中でもカオリンクレー、水酸化アルミニウム、ドーソナイト、アルミン酸カルシウム、ホウ酸亜鉛など、２００℃から６００℃の温度領域に吸熱ピークを有する無機フィラーはパネルの防火性を高める効果が大きく好ましい。特にカオリンクレー、水酸化アルミニウム、ホウ酸亜鉛はパネルの防火性を高める効果がより大きいため好ましい。
【００１３】
パネルに含まれる無機フィラーの全含量は、防火性やコストの点から２０ｗｔ％以上が好ましく、また、パネルの成形性の点から８０ｗｔ％以下が好ましい。より好ましくは４０ｗｔ％以上、６０ｗｔ％以下である。
本発明において、無機フィラーとして単一種類の無機フィラーを用いるよりも、燃焼時の形状保持性、パネル成形時の成形性の観点から、２種以上の無機フィラーを混合して用いることが好ましい。カオリンクレーのみを用いると成形性の低下が見られる傾向がある。
【００１４】
本発明においては、カオリンクレーと水酸化アルミニウムを混合して用いることが最も好ましい。２００℃から６００℃の範囲に吸熱ピークを有する無機フィラーの中でもカオリンクレーと水酸化アルミニウムを混合して用いると、燃焼の際の発熱が抑制されるばかりでなく、燃焼の際にパネルに亀裂が発生することもなく、極めて優れた防火性能を発現することができる。また、成形時の成形性の低下もない。この場合の混合比は、質量比で、カオリンクレイ：水酸化アルミニウムが１：５〜５：１の範囲が好ましく、より好ましくは１：３〜３：１の範囲である。また、本発明において、水酸化アルミニウムとカオリンクレイの混合物を主たる成分とするとは、該混合物が無機フィラーの６０ｗｔ％以上含有することである。
【００１５】
本発明のパネルは無機繊維を含む。無機繊維とはガラス繊維、金属繊維、鉱物繊維等を指し、これらを単独または混合して用いることができる。中でもガラス繊維は高い強度を持ちコスト的にも有利なため好ましい。ガラス繊維の種類としてはＥ−ガラス、Ｃ−ガラス、Ｔ−ガラス、ＡＲ−ガラス、Ｄ−ガラスのいずれの種類のガラスを用いても良いが、コスト面などからＥ−ガラスが好ましい。
また、ガラス繊維の繊維径は３〜３０μｍの繊維径のものが好ましく、より好ましくは６〜１５μｍである。ガラス繊維の繊維長は０．１〜１００ｍｍであることが好ましく、３〜３０ｍｍであることがより好ましい。ガラス繊維の繊維径が３μｍ以上で、かつ繊維長が０．１ｍｍ以上であれば、該ガラス繊維による補強効果が発揮され、結果として成形物は充分な曲げ強度を得ることができる。ガラス繊維径が３０μｍ以下で、かつガラス繊維長が１００ｍｍ以下であれば、ガラス繊維と、無機フィラーおよびフェノール樹脂とからなる成形用樹脂組成物の流動性が低下して成形性に劣るということもない。
【００１６】
パネル中の無機繊維の含有量としては、パネルの強度の点から３ｗｔ％以上が好ましく、成形性の点から４０ｗｔ％以下が好ましい。より好ましくは８ｗｔ％以上、２５ｗｔ％以下である。
本発明におけるパネルには、得られたパネルに防火性、耐候性、成形時の離型性等を付与するために防火剤、紫外線吸収剤、内部離型剤、増粘剤等の添加剤を加えることが好ましい。特に成形性を向上させるために内部離型剤を添加することが好ましい。内部離型剤の添加量は、パネル中の含有量として好ましくは０．１ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下、より好ましくは０．５ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下となるように添加する。内部離型剤としては脂肪族炭化水素系のもの、高級脂肪族アルコール系のもの、脂肪酸アマイド系のもの、金属石けん系のもの、リン酸系のものなどが挙げられ、中でもステアリン酸亜鉛、中和性リン酸アルコールは離型効果が高く好ましい。
【００１７】
また、無機フィラーとして水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムを含んでいない場合は、成形時の成形性を良好にするため増粘剤として水酸化カルシウムを添加するのが好ましい。この場合、水酸化カルシウムの添加量は、パネル中の含量として好ましくは０．１ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下、より好ましくは０．２ｗｔ％以上、３ｗｔ％以下となるよう添加する。
本発明におけるパネルは、防火性の向上のために、その表面を防火性の塗膜で塗装し、さらにその上に長期使用時における色調の安定性、耐候性を向上させるために耐候性塗膜で塗装を行う。ここで、防火性の塗膜とは塗膜中に防火剤を含有し、防火性能を有する塗膜である。ここで表面とはパネルの表の面と裏の面のどちらか一方、またはその両方を指す。また、パネルの一方の面に塗膜を塗布する場合には、表の面に塗膜を塗布することが好ましい。
【００１８】
ここで用いる防火性の塗膜は防火剤を含有する。該防火剤として三酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、メタホウ酸バリウム、ポリリン酸アンモニウム、メラミン、ペンタエリストル、ホウ酸亜鉛、リン酸エステル等が挙げられ、これらの防火剤のうち少なくとも１種使用することが必要である。また、防火性の塗膜中に含まれる防火剤の含量は、防火性能の点から１ｗｔ％以上が好ましく、塗膜の接着性、耐候性の点から５０ｗｔ％以下が好ましい。さらに好ましくは３ｗｔ％以上、３０ｗｔ％以下である。
【００１９】
また、防火剤を含む防火性の塗膜形成に用いる塗材にはアクリル系、アクリルシリコン系、シリコン系、ウレタン系、フッ素樹脂系のいずれの塗材を用いても良く、防火性の塗材の塗布量については、２０ｇ／ｍ²以上、５００ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、さらに好ましくは５０ｇ／ｍ²以上、３００ｇ／ｍ²以下である。防火性の塗材の塗布量が少ないと防火性能不充分になる傾向があり、また、塗布量が多すぎるとコストの面から好ましくない。
【００２０】
また、本発明においては、防火性塗膜の表面上に耐候性向上と防火性を目的として、金属水酸化物を含有した耐候性塗膜を塗布する。ここでいう耐候性塗膜とは日光、風雨に対して十分な耐性を有する塗膜を指し、具体的にはキセノン型促進耐候性試験機(Ｃｉ４０００、東洋精機製作所製)にて、温度６３℃、湿度５０％、２４時間照射、２時間毎に１８分間水をスプレー、照射強度１２０Ｗ／ｍ²（光源波長３００-４００ｎｍ）にて４００時間テストても外観に異常が見られないものを指す。
【００２１】
金属水酸化物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の２００℃から６００℃の温度領域に吸熱ピークを有するものが好ましく、さらに好ましくは水酸化アルミニウムである。また、本発明において、水酸化アルミニウムを主たる成分とするとは、金属水酸化物中５０ｗｔ％以上含有することを言う。これらの２００℃から６００℃に吸熱ピークを有する金属水酸化物は、耐候性に悪影響を与えることもないため、耐候性塗膜に含有させて用いることが可能であり、また、それ自身防火性能を有し、特に防火性の塗膜の防火効果をより引き上げる効果を有する。これらの金属水酸化物は単独で用いても、混合して用いてもよく、また、他の無機フィラーと混合して用いても良い。
【００２２】
また、塗膜中の金属水酸化物の含量は、３ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下が好ましく、さらに好ましくは５ｗｔ％以上、５０ｗｔ％以下である。金属水酸化物の含量が少なすぎると防火性能が不十分になる傾向があり、また多すぎると塗膜の接着性、耐候性が不十分となる傾向があるので好ましくない。
また、金属水酸化物を含有した耐候性塗膜に用いる塗材には、アクリル系、アクリルシリコン系、シリコン系のいずれの塗材を用いても良く、塗材の塗布量については、２０ｇ／ｍ²以上、５００ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、さらに好ましくは５０ｇ／ｍ²以上、３００ｇ／ｍ²以下である。塗材の塗布量が少ないと耐候性に問題がある傾向があり、また、塗布量が多すぎるとコストの面から好ましくない。
【００２３】
本発明におけるパネルとは、表面が平坦な平板、表面にパネル用成形樹脂組成物によって型取られた意匠を有するもの、または塗装によって装飾を施されたパネル状の成形体を指す。本発明によって得られるパネルは外壁材、内壁材、床材、屋根材、天井素材等の建築用素材として利用可能であるが、その耐久性、防火性、意匠性から特にリフォーム用の外壁材として好適である。このためパネルの構造を工夫してより簡易に施工でき、かつ頑健なものとすることが好ましい。
【００２４】
パネルの厚みは薄すぎると燃焼後のパネルの形状保持、強度低下が顕著になるため、パネルの平均厚みは０．５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である。また、作業性の点から、パネル一枚の大きさを０．１ｍ²以上、４ｍ²以下が好ましく、より好ましくは０．２ｍ²以上、１ｍ²以下である。また、パネル一枚の質量は０．１ｋｇ以上、１０ｋｇ以下が好ましく、より好ましくは０．５ｋｇ以上、６ｋｇ以下であり、パネルの上下左右部に嵌合構造を持たせることなども推奨される。なおここで嵌合構造とはパネルの一部分に凸部、別のパネルの一部分に凹部を持たせて２枚のパネルの凸部と凹部をはめ込んでパネルを継ぎ足していくことができる構造を指す。
【００２５】
本発明のパネルの製造法としては、目的のパネル形状をなした上下分離可能な金型を準備し、金型に上述した成形用樹脂組成物を必要な量だけ注入し、加熱加圧し、その後金型を開き目的のパネル成形体を取り出すという通常のプレス成形法または射出成形法によりパネル成形体を製造する。
次に、パネル成形体の表面に防火性の塗膜および金属水酸化物を含有する耐候性塗膜の形成方法を述べる。まず、パネル成形体に水、アルコール、トルエン等の溶剤に分散させた防火性の塗材を吹き付け塗装する、パネル成形体を水、アルコール、トルエン等の溶剤に分散させた防火性の塗材に浸漬する、または水、アルコール、トルエン等の溶剤に分散させた防火性の塗材をパネル成形体に刷毛で塗るなどの方法でパネル成形体に水、アルコール、トルエン等の溶剤に分散させた防火性の塗材を塗布し、その後に熱風または風乾により乾燥し、防火性の塗膜を形成する。その後、さらにこの防火性の塗膜の上に同様な方法で金属水酸化物を含有する耐候性塗膜を形成し、本発明のパネルを得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２７】
【実施例１】
レゾール系フェノール樹脂（昭和高分子（株）製ＢＲＬ−２４０）３０．０質量部、増粘剤として水酸化カルシウム（関東化学（株）製試薬特級）０．３質量部、内部離型剤としてステアリン酸亜鉛（関東化学（株）製試薬一級）１．０質量部、水酸化アルミニウム（昭和電工（株）製ハイジライトＨ３２）３０．０質量部、カオリンクレイ(ＥＮＧＥＬＨＡＲＤ社製ＡＳＰ−４００Ｐ)３０．０質量部、繊維長３ｍｍ、繊維径10μｍのガラス繊維(日東紡績（株）製ＣＳ−３ＳＫ)１０．０質量部をオムニミキサー（千代田技研工業（株）製ＯＭ−５）にて約１分間、混合撹拌して成形用樹脂組成物を得た。１８０℃に加熱した加圧プレスに装着された表面クロムメッキ仕上げの鋼製金型へ、該成形用樹脂組成物を素早くチャージし、金型を閉めて加熱加圧(１８０℃、１．１７×１０７Ｐａ)したところ、金型内形状と同型のパネル成形体を得た。平均厚みは２ｍｍであり、単位面積当たりの質量が５ｋｇ／ｍ²であった。
【００２８】
このパネル成形体の意匠側の表面に防火性の塗材(ゲーテハウス社製ゲーテＮｏ．９、アクリル系塗材、ポリリン酸アンモニウム２７ｗｔ％含有)を乾燥後の塗膜の重量が１００ｇ／ｍ²になるよう水を溶剤として希釈して吹き付け塗装によって塗布した。ここで、塗膜の塗布重量はパネルの重量増加により測定した。更にその上に、アクリルシリコン系塗料(スズカファイン（株）製、ラフトンセラミック) １００重量部に水酸化アルミニウム（昭和電工（株）製ハイジライトＨ３２）を２０重量部を混ぜ込んだもの（以下、水酸化アルミニウム含有塗膜とする。）を乾燥後の塗膜の重量が２００ｇ／ｍ²になるように水を溶剤として希釈して吹き付け塗装によって塗布し評価用のパネルとした。
【００２９】
このパネルを１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさに切り出し、東洋精機(株)のコーンカロリーメータIII装置を用い、(財)日本建築総合試験所編「防耐火性能試験・評価業務方法書」に基づいて燃焼試験を３回行ったところ総発熱量は６．４、６．３，６．８ＭＪ／ｍ²であり、平均は６．５ＭＪ／ｍ²であった。
このパネルを１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさに切り出し、キセノン型促進耐候性試験機(Ｃｉ４０００、東洋精機製作所製)にて、温度６３℃、湿度５０％、２４時間照射、２時間毎に１８分間水をスプレー、照射強度１２０Ｗ／ｍ²（光源波長３００-４００ｎｍ）にて４００時間テストしたところ外観に異常は見られなかった。
【００３０】
【参考例１〜２】
耐候性塗膜を形成する塗材に混合する金属水酸化物に水酸化マグネシウム（関東化学（株）製試薬一級）（参考例１）、水酸化カルシウム（関東化学（株）製試薬一級）（参考例２）を用いる以外は実施例１と同様にして評価用のパネルを得た。評価結果を表１に示す。
【００３１】
【比較例１】
耐候性塗膜を形成する塗材に金属水酸化物の代わりに炭酸カルシウム（白石工業社製ホワイトンＰ３０）を混合する以外は、実施例１と同様にして評価用のパネルを得た。評価結果を表１に示す。促進耐候性試験では外観に異常は見られなかったものの、燃焼試験では実施例に比べて高い発熱量を示した。
【００３２】
【比較例２】
防火性の塗膜の表面上に金属水酸化物を含有する耐候性塗膜を形成していないものについても、実施例１と同様の評価を行った。評価結果を表1に示す。燃焼試験では低い発熱量を示すものの、促進耐候性試験では表面の劣化、ひび割れなど異常が発生した。
【００３３】
【表１】

【００３４】
【発明の効果】
本発明によって防火性および耐候性に優れたパネルを得ることができる。

Claims

少なくともフェノール樹脂、無機フィラー及び無機繊維を含んだパネルであって、０．５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下の平均厚みを有していると共に、該パネル表面に、防火剤を有する防火性の塗膜が、２０ｇ／ｍ ² 以上、５００ｇ／ｍ ² 以下の塗布量で形成され、更にその上に、水酸化アルミニウムを主たる成分とする金属水酸化物を含有する耐候性塗膜が、２０ｇ／ｍ ² 以上、５００ｇ／ｍ ² 以下の塗布量において形成されていることを特徴とするパネル。
前記無機フィラーが、水酸化アルミニウムとカオリンクレイの混合物を主たる成分としている請求項１に記載のパネル。