不燃ＭＤＦおよびその製造方法
【課題】ＭＤＦの不燃化および断熱性、耐侯性、吸音性能を高め、曲げ強度、硬度、軽量および加工性などＭＤＦ本来の性能を損なうことなく、調湿性、防汚性などにも優れた不燃ＭＤＦおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】製造時に木質系繊維、接着剤の他に難燃処理剤を添加して熱圧成形したＭＤＦ（中質繊維板）の表面に無機系コーティング剤を使用して厚さ０．２ｍｍ〜２ｍｍの通気性のある塗膜を形成した不燃ＭＤＦ。
【解決手段】製造時に木質系繊維、接着剤の他に難燃処理剤を添加して熱圧成形したＭＤＦ（中質繊維板）の表面に無機系コーティング剤を使用して厚さ０．２ｍｍ〜２ｍｍの通気性のある塗膜を形成した不燃ＭＤＦ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不燃ＭＤＦ（中質繊維板）およびその製造方法に関するものである。
さらに詳細には、木質系繊維および接着剤の他に難燃処理剤を添加して熱圧成形したＭＤＦの表面に通気性のある厚さ０．２〜２ｍｍで無機系塗膜を加工すると不燃性で断熱性、耐侯性、吸音性、調湿性、曲げ強度、硬度および加工性などに優れた軽量の不燃材、防火構造材、断熱材、吸音材として使用できる不燃ＭＤＦおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＭＤＦの不燃化の手段として、製造時に木質系繊維および接着剤、添加剤のほかに種々の難燃処理剤を使用したもの、またＭＤＦの表面にアルコキシ金属系やアルカリ金属系などの無機系塗料を塗布したもの、あるいは難燃処理剤と無機系塗料を組み合わせたものなどが知られている。
【０００３】
しかし、これらは、いずれも難燃材認定まではできるが、準不燃材になると困難であり、不燃材には到底いたらないのが現状である。当然、燃焼の際に有害ガスのでるハロゲン系のものは使用できず、また不燃性の無機系塗膜は吸放湿時の膨張収縮で割れやすく安定性に欠けるなどの問題点を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような従来技術の課題を背景になされたものであり、ＭＤＦの不燃化および断熱性、耐侯性、吸音性能を高め、曲げ強度、硬度、軽量および加工性などＭＤＦ本来の性能を損なうことなく、調湿性、防汚性などにも優れた不燃ＭＤＦおよびその製造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】
【０００５】
本発明は、木質系繊維および接着剤の他に、難燃処理剤を添加して熱圧成形したＭＤＦの表面に無機系コーティング剤を使用して厚さ０．２〜２ｍｍの通気性のある塗膜を形成してなることを特徴とする不燃ＭＤＦに関するものである。
ここで、接着剤としては、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート系樹脂、エポキシ系樹脂、およびポリエステル系樹脂の群から選ばれた少なくとも1種の熱硬化樹脂であることが好ましい。
また、難燃処理剤としては、ホウ酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、アンモニウム塩、および水酸化金属類からなる群から選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。
また、無機系コーティング剤としては、（ａ）第４級アンモニウムシリケートをＳｉＯ２換算で４〜１２重量部、（ｂ）無機充填材を４５〜７５重量部、（ｃ）硬化剤を２〜１２重量部および（ｄ）水および／または親水性有機溶剤を１５〜４０重量部（ただし、（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＋（ｄ）＝１００重量部）配合したものであることが好ましい。
さらに、無機系コーティング剤に含まれる（ｂ）無機充填材としては、平均粒径または平均長さが０．３〜２００μｍで、かつ不水溶性である金属酸化物、金属水酸化物、金属チッ化物、金属炭化物、炭酸金属塩およびケイ酸塩からなる群から選ばれた少なくとも２種であることが好ましい。
また、無機系コーティング剤に含まれる（ｃ）硬化剤としては、亜鉛化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、リン酸塩および鉱酸からなる群より選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。
次に、本発明は、難燃処理されたＭＤＦに上記無機系コーティング剤を塗布し、常温硬化、または低温加熱硬化させて厚さ０．２〜２ｍｍの通気性のある塗膜を形成する不燃ＭＤＦの製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の不燃ＭＤＦは、不燃性のほか、耐火性、熱反射性に優れ、機械的強度が高く、高耐侯性により防火構造材として使用できるものである。また、ＭＤＦ本来の断熱性と無機系塗膜の断熱性の相乗効果による断熱効果は該不燃ＭＤＦでは厚さ２０ｍｍで６０ｍｍ以上の従来の断熱材に匹敵するものとなる。さらに内装材に該不燃ＭＤＦを使用すると不燃性のほか、断熱性に加え、熱放射性、結露防止性（乾燥性）に優れるため、省エネルギー効果の大きい内装材になる不燃ＭＤＦを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
ＭＤＦ：
本発明に用いるＭＤＦは公知の方法で製造可能である。例えば、木材チップを解繊した木質系繊維に接着剤および難燃処理剤を加え乾燥させた後、乾式抄造機（エアフィルタ）によりマットを形成し、これをホットプレスして成形する。
ここで、ＭＤＦを構成する木質系繊維の使用量は、全体に対し、含水率６％として６７〜７２重量％、好ましくは７０重量％前後である。
【０００８】
上記接着剤としては、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート系樹脂、エポキシ系樹脂およびポリエステル系樹脂などの熱硬化性樹脂の少なくとも１種である。メラミン・ユリア混合樹脂が多く使用されているが、最近ではホルムアルデヒド放散量のより少ないアルカリフェノール系樹脂やイソシアネート系樹脂が増えている。しかし、メラミン・ユリア混合樹脂も難燃処理剤によって、低ホルムアルデヒド化するものもあり、キャッチャー剤が使われることもある。ここで、キャッチャー剤とは、吸着分解剤であり、例えば銀ゼオライトや銅ゼオライトなどである。
【０００９】
上記接着剤の使用量は、通常、全体に対し１２〜２４重量％、好ましくは１４〜２０重量％である。１２重量％未満では、強度が弱かったり解れることがあり、一方、２４重量％を超えると、通気性が悪くなったり、断熱性が悪くなったり、不燃性にならなかったりして好ましくない。
【００１０】
また、難燃処理剤は、ホウ酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、アンモニウム塩および水酸化金属類からなる群より選ばれた少なくとも１種である。これら難燃処理剤の効果はホウ酸、ホウ砂、ケイ酸塩では難燃処理剤自身が熱によって融溶して被膜を作り、炎から材料を遮断するものであり、アンモニウム塩では、熱による分解によりＣＯ２、ＮＨ３、ＳＯ２およびＳＯ３などの不燃性ガスを出して燃焼力を弱めるものであり、リン酸塩では熱により脱水炭化を促進して燃焼の余裕を与えないというものである。
【００１１】
上記難燃処理剤は、通常、２種以上組み合わせて、全体に対し、７〜２０重量％使用され、好ましくは９〜１４重量％である。７重量％未満では、難燃性が不足し、一方、２０重量％を超えると、接着不良になったりして好ましくない。
【００１２】
上記ＭＤＦには、この他、ワックス、防腐剤、防カビ剤、防蟻剤、防水剤、着色剤および脱臭剤などのその他の添加剤を加えることができる。
【００１３】
本発明に用いられるＭＤＦは、例えば、木材またはその他の植物繊維を解繊して接着剤および難燃処理剤、さらに必要に応じてその他の添加剤を添加し、乾燥させた後、マットを形成し、第一段で６０〜８０ｋｇ／ｃｍ２の圧力を急速に５〜数１０秒加え、第２段で２０〜４０ｋｇ／ｃｍ２で１〜３分圧締する。熱板温度は２００〜２６０℃であるが、成形法は上記の手法に限定されるものではない。
【００１４】
上記の難燃処理を行ったＭＤＦの性状は、一般のＭＤＦとほとんど変わらず、材質が均質で表面が平滑であり、密度は０．６〜０．８、曲げ強さ（Ｎ／ｍｍ２）は３０以上、熱伝導率（ｋｃａｌ/ｍ ｓｅｃＣ）は０．０４〜０．０８、ホルムアルデヒド発散速度（ｍｇ／ｍ２ｈ）は０．００３〜０．００４である。
【００１５】
本発明の難燃化ＭＤＦは、上記のようにして熱圧成形したＭＤＦの表面に無機系コーティング剤を使用して厚さ０．２ｍｍ〜２ｍｍの通気性のある塗膜を形成したものである。
ここで、無機系コーティング剤としては、例えば、（ａ）第４級アンモニウムシリケートをＳｉＯ２換算で４〜１２重量部、（ｂ）無機充填材を４５〜７５重量部、（ｃ）硬化剤を２〜１２重量部、ならびに（ｄ）水および／または親水性有機溶剤を１５〜４０重量部（ただし、（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＋（ｄ）＝１００重量部）を主成分とする。
【００１６】
（ａ）第４級アンモニウムシリケート：
（ａ）第４級アンモニウムシリケートは、ＳｉＯ２成分を１５〜４５重量％含有するもので、本発明の無機系コーティング剤における主結合剤として使用されるもので、下記の一般式で表される。
（Ｒ３Ｎ）２・ｎＳｉＯ２（ただし、Ｒは炭素数１以上のアルキル基であり、ｎは１以上の整数である。）
この（ａ）第４級アンモニウムシリケートは、アルカリ性を有し、下記式（１）〜（２）のように（ｃ）硬化剤と反応して基材であるＭＤＦに強く密着する。そして、形成される塗膜に耐火性、耐熱性、耐水性、耐侯性、親水性および通気性を与えるものである。
【００１７】
【化１】
【００１８】
【化２】
【００１９】
（ａ）第４級アンモニウムシリケートの具体例としては、ジメチルエタノールアンモニウムシリケート、モノメチルトリプロパノールアンモニウムシリケート、ジメチルジプロパノールアンモニウムシリケート、モノエチルトリプロパノールアンモニウムシリケートなどの液状のシリケートが挙げられる。これら（ａ）第４級アンモニウムシリケートは（１）希釈したケイ酸ナトリウムを水素型陽イオン交換樹脂と接触させて得た活性シリカ溶液に第４級アンモニウム水酸化物を加え、所定の濃度まで濃縮する方法、または（２）第４級アンモニウム水酸化物とシリカヒドロゾルとを反応させる方法などにより容易に得られる。ここで、第４級アンモニウム水酸化物は、通常、アンモニアまたはアミン類にアルキレンオキサイドを付加する方法、または第４級アミン塩を陰イオン交換樹脂により脱イオンする方法などにより得られるが、生成物中に、第３級、第２級あるいは第１級のアミン類が少量含まれたものも使用することができ、それを用いて得られる第４級アンモニウムシリケートも本発明に用いられるコーティング剤に使用することができる。
【００２０】
なお、（ａ）第４級アンモニウムシリケート中には、ＳｉＯ２が１５〜４５重量％の範囲で含まれていることが必要で、好ましくは２０〜３０重量％である。１５重量％未満では、（ａ）成分の必要量が多くなりすぎたり、水が増えて乾燥が遅くなったりし、一方、４５重量％を超えると、逆に密着力が弱くなったり、また亀裂が入ったりして好ましくない。
【００２１】
上記（ａ）第４級アンモニウムシリケートの具体例としては、（株）日板研究所製の商品名ＮＳ−２５（水溶液、ＳｉＯ２濃度＝約２５重量％）、日産化学工業（株）製の商品名キャス２５（水溶液、ＳｉＯ２濃度＝約２５重量％）などであり、いずれもｐＨは１１〜１２である。これらの（ａ）第４級アンモニウムシリケートは、１種単独で、あるいは２種以上を併用することができる。
【００２２】
本発明に用いられる無機系コーティング剤中の（ａ）成分の含有量は、（ａ）〜（ｄ）成分の合計１００重量部として、ＳｉＯ２換算で４〜１２重量部、好ましくは５〜８重量部である。４重量部未満であると、結合力や硬度が不足する。一方、１２重量部を超えると、粉状になったり、亀裂が入ったりして好ましくない。また、水溶液として使用する場合、（ａ）成分の含有量は、２０〜３０重量部である(（ａ）〜（ｄ）成分の合計１００重量部として、ＳｉＯ２換算で４〜１２重量部)。
なお、本発明の無機系コーティング剤の塗膜の組成は、本発明の無機系コーティング剤の製造方法に用いられる無機系コーティング剤中の（ｄ）溶剤を除いたものと同じである。従って、本発明の（ａ）〜（ｃ）成分のそれぞれの含有量は、（ａ）〜（ｃ）成分の合計１００重量部とすると、当然、無機系コーティング剤中の（ａ）〜（ｄ）成分の合計１００重量部とした上記（ａ）成分および下記（ｂ）および（ｃ）成分それぞれの含有量と同様の値になる。
【００２３】
（ｂ）無機充填材：
（ｂ）無機充填材は、耐火性、断熱性、高耐熱性、熱反射性および通気性の良い塗膜を作るために無機系コーティング剤中に用いられるものであり、さらに、塗膜への着色、化粧性、高耐侯性などを与えるものである。
【００２４】
（ｂ）無機充填材としては、平均粒径または平均長さが０．３〜２００μｍで、かつ不水溶性である金属酸化物、金属水酸化物、金属チッ化物、金属炭化物、炭酸金属塩およびケイ酸塩からなる群から選ばれた少なくとも２種が挙げられる。
具体的には、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化クロム、酸化ランタン、酸化鉄、酸化銅、水酸化アルミニウム、水酸化ジルコニウム、二酸化マンガン、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ジルコニウム、アルミノシリカゲル、炭酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸ニッケル、炭酸マグネシウム、チッ化ケイ素、炭化ケイ素、チタン酸カリウム、ケイソウ土、タルク、カオリン、パーライト、雲母および各種合成酸化物からなる群から選ばれた少なくとも２種である。
【００２５】
上記（ｂ）無機充填材の形状は、粒状、針状、繊維状または鱗片状が好ましく、これらが混合されていても良い。また、（ｂ）成分の平均粒径は０．３〜２００μｍ、好ましくは１〜１００μｍである。０．３μｍ未満であると必要な膜厚ができなかったり、（ｂ）成分の機能が発現できなかったり、製造コストがかかりすぎたりする。一方、２００μｍを超えると塗膜が粗面になったり、密着力が低下したりする。なお、上記平均粒径は、（ｂ）成分の形状が針状、繊維状、または鱗片状の場合、単位形状の最大長さの平均値と解される。本発明に用いられる無機系コーティング剤の（ｂ）成分の含有量は、（ａ）〜（ｄ）成分の合計１００重量部として、４５〜７５重量部、好ましくは５５〜６０重量部である。４５重量部未満であると、目的とする性能の発現が難しく、また保湿性や着色が足りなかったりする。一方、７５重量部を超えると、厚膜になりすぎたり、密着力が低下したり、無機系コーティング剤の粘度が上がりすぎたりして好ましくない。
【００２６】
（ｃ）硬化剤：
（ｃ）硬化剤は、上記（ａ）第４級アンモニウムシリケートと短時間で反応して、耐水性に優れた強固な塗膜を形成するものであり、さらに得られた塗膜の耐火性、耐熱性、耐侯性および通気性を優れたものにする効果がある。
【００２７】
（ｃ）成分としては、亜鉛化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、リン酸塩および鉱酸からなる群から選ばれた少なくとも１種が挙げられる。具体的には、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、リン酸、オルソリン酸アルミニウムおよびホウ酸などである。上記（ｃ）成分は１種単独でも、２種以上を組み合わせて用いても良い。
【００２８】
なお、（ｃ）成分の平均粒径は、０．１〜２０μｍ、好ましくは０．５〜１０μｍである。０．１μｍ未満であると、（ａ）成分との反応が速すぎたり、また粘度が上昇したりする。一方、２０μｍを超えると、無機系コーティング剤の安定性が損なわれたり、また塗膜の平滑性が失われたりして好ましくない。本発明に用いられる無機系コーティング剤中の（ｃ）成分の含有量は、（ａ）〜（ｄ）成分の合計１００重量部として、２〜１２重量部、好ましくは４〜８重量部である。２重量部未満であると、（ａ）成分との反応が遅すぎたり、不充分であったりする。一方、１２重量部を超えると（ａ）成分との反応が速すぎたり、また塗膜に亀裂が入ったりして好ましくない。
【００２９】
（ｄ）水および／または親水性有機溶剤：
（ｄ）水および／または親水性有機溶剤は、無機系コーティング剤の粘度調整や乾燥時間、可使時間の調節、さらに（ｂ）充填材の分散の調節効果を有する。（ｄ）成分の水としては、水道水、蒸留水、イオン交換水を使用できる。また、水には、上記（ａ）成分のシリケート、添加剤として使用するエマルジョン型もしくは水溶性型の合成樹脂に含まれる水なども包含される。
【００３０】
（ｄ）成分の親水性有機溶剤は、水と相溶する有機溶剤であり、無機系コーティング剤の固形分濃度および粘度の調整剤、さらに乾燥速度調整剤、あるいは不凍液剤として使用する。上記（ｄ）親水性有機溶剤としては、アルコール類、グリコール類などが挙げられる。
アルコール類としては、炭素数１〜８の脂肪族アルコール、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、メチルカルビトールなどが挙げられる。グリコール類としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールなどが挙られる。上記溶剤は、１種単独でもよく、２種以上を組み合わせてもよい。好ましい親水性有機溶剤は、ｉ−プロパノール、メチルカルビトール、エチレングリコールの単独またはそれらの２種以上の混合溶剤である。
【００３１】
本発明に用いられる無機系コーティング剤中の（ｄ）成分の含有量は、（ａ）〜（ｄ）成分の合計１００重量部として、１５〜４０重量部、好ましくは２０〜３０重量部である。１５重量部未満であると無機系コーティング剤の粘度が上昇しすぎ、保存安定性が低下したり、（ａ）〜（ｃ）成分の分散性が悪くなる場合がある。一方、４０重量部を超えると、保存安定性は向上するものの、相対的に他の成分が少なくなり、得られる塗膜の密着力が弱くなったり、薄膜すぎて目的とするものを作ることができない場合がある。
【００３２】
なお、本発明に用いられる無機系コーティング剤は、（ａ）〜（ｄ）の成分を混合し、さらに必要に応じて各種界面活性剤などの分散剤、硬化調整剤、抗菌剤、合成樹脂エマルジョン、合成ゴムエマルジョン、有機染料や顔料、その他の添加剤を含むことができる。
【００３３】
さらに、上記添加剤として、合成樹脂および／または合成ゴムエマルジョンを使用すると、塗膜に柔軟性を持たせ、密着力を強化させ、塗膜の透水性を調節することができる。上記エマルジョンとしては、具体的には、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴムなどのエマルジョンを挙げることができる。上記合成樹脂および／または合成ゴムは、エマルジョンに限らず、水溶液であってもよい。
これらの樹脂、ゴム成分は、（ｄ）水および／または親水性有機溶剤によく混合し、乾燥すると、水に不溶性の透明または半透明の膜を形成し、本発明の無機系コーティング剤においては、（ｂ）充填材を接着させる助剤として、また耐衝撃性を改善するために使用できる。
【００３４】
本発明に用いられる無機系コーティング剤は、（ａ）〜（ｃ）成分を混合し、さらに必要に応じて（ｄ）成分およびその他の添加剤成分を配合し、全固形分濃度を、６０〜８５重量％、好ましくは７０〜７５重量％に調整できる。固形分濃度が６０重量％未満であると、必要な膜厚ができにくく、一方８５重量％を超えると粘度が上昇しすぎてゲル化したりして好ましくない。
上記無機系コーティング剤は、通常の攪拌機、高粘度用バタフライミキサー、その他の分散機によりまたメッシュろ過することにより均一な分散液とすることができる。
【００３５】
本発明に用いられる無機系コーティング剤は、水性で取り扱いやすく、塗布後、常温下でも短時間で硬化し、作用性に優れている。したがって、ＭＤＦに塗布し、６０〜１００℃、好ましくは７０〜８０℃で、５〜２０分、好ましくは１０〜１５分加熱乾燥、または常温下で３〜６時間、好ましくは４〜５時間程度、乾燥して硬化させることで、厚さ０．２〜２ｍｍ、好ましくは０．５〜１．２ｍｍの通気性塗膜を形成することができる。ＭＤＦ面へのコーティング剤の塗布には、刷毛塗り、スプレーコート、ロールコートおよびフローコートなどの塗装手段を用いることができる。本発明に用いられる無機系コーティング剤により得られる塗膜は通気性であるため、塗装に際しては、従来のようにピンホールに注意することなく、通常、１回塗りで仕上げることができるが、２回以上塗布することもできる。
【００３６】
ここで、上記無機系コーティング剤をＭＤＦの表面に塗布する量は、１回あたり、固形分換算で３００〜２，０００ｇ／ｍ２であり、好ましくは６００〜１，８００ｇ／ｍ２である。塗布量が固形分換算で３００ｇ／ｍ２未満であると、膜厚が０．２ｍｍ以下になり性能が発現し難い。一方、２，０００ｇ／ｍ２を超えると、塗膜が割れやすくなったりして好ましくない。通常、総計塗布量は、固形分換算で３００〜３，０００ｇ／ｍ２、好ましくは１，０００〜２，４００ｇ／ｍ２である。総計塗布量が、固形分換算で３００ｇ／ｍ２未満であると、膜が薄すぎて本発明の塗膜の性能が発現し難い。一方、３，０００ｇ／ｍ２を超えると、割れやすくなったりして好ましくない。
また、塗布乾燥硬化により得られる本発明の塗膜の乾燥膜厚は０．２〜２ｍｍであり、好ましくは０．４〜１．２ｍｍである。膜厚が０．２ｍｍ未満であると、本発明の塗膜性能が発現し難く、一方、２ｍｍを超えると割れやすくなったりして好ましくない。
【００３７】
本発明の不燃ＭＤＦは、（ｃ）硬化剤を使用するため耐水性に優れ強固なものとなる。また、塗膜を形成する無機系コーティング剤が（ａ）第４級アンモニウムシリケートおよび（ｂ）無機充填材を主体として構成されているため、基材を保護し、基材に対し密着性が良く、不燃性、耐熱性、耐汚染性に優れ、通気性、親水性も有する。通気性が良いため、ＭＤＦの膨張、収縮にも追随し、また内部結露ができないため耐凍結融解性も良く、耐侯性、耐自然汚染性にも優れる。また、不燃ＭＤＦの表面に放射される熱エネルギーを反射し、さらに低熱伝導性により非加熱面に熱を伝導し難いため、優れた耐火材、断熱材として、また多孔質性による吸音材として使用できる。
【実施例】
【００３８】
以下に実施例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例に限定解釈されるものではない。
【００３９】
参考例１
＜無機コーティング剤の調製＞
表１に示す配合量で無機コーティング剤の調製を行った。攪拌タンクに、（ａ）〜（ｅ）成分を入れ、軽く混合したのち、高速攪拌機を使用して５，０００ｒｐｍ位で１０分間攪拌し、６０メッシュフィルターでろ過して調製した。
【００４０】
なお、表１中の記号は、以下のものを表す。
（ａ）；第４級アンモニウムシリケート〔(株)日板研究所製、ＮＳ‐２５、ＳｉＯ２濃度約２５重量％〕
（ｂ）；無機充填材
（ｂ）−１；二酸化ケイ素（平均粒径＝１００μｍ）
（ｂ）−２；ケイ酸マグネシウム（平均長さ＝１５μｍ、針状）
（ｂ）−３；チタン酸カリウム（平均径＝０．２〜０．５μｍ、ウイスカー）
（ｂ）−４；酸化チタン（白）（平均粒径＝０．５μｍ）
（ｂ）−５；酸化鉄（黄）（平均粒径＝０．５μｍ）
（ｃ）；硬化剤
（ｃ）−１；酸化マグネシウム（平均粒径＝２μｍ）
（ｄ）；溶剤
（ｄ）−１；イオン交換水
（ｄ）−２；プロピレングリコール
（ｅ）；その他添加剤成分
（ｅ）−１；レベリング剤（シリコーン系）
（ｅ）−２；合成ゴムエマルジョン（固形分濃度＝４８重量％）
（ｅ）−３；防水剤（シリコーン系）
（ｅ）−４；抗菌・脱臭剤（銀ゼオライト）
【００４１】
【表１】
【００４２】
実施例１
＜難燃性ＭＤＦの作成＞
不燃性の評価をするために、難燃性ＭＤＦの作成を行った。
木材チップを解繊してメラミン・ユリア樹脂を１９重量％、およびケイ酸塩系難燃処理剤ＳＩＲＩＯＮＯ（ベルギー、Ｆ‐Ｓｔｏｐ社製）を１１重量％加えて乾燥させた後、乾式抄造機によりマットを形成し、予備的に圧締した。これをホットプレスして厚さ１２ｍｍと１８ｍｍの２種類の難燃性ＭＤＦを作成した。その後、１００×１００ｍｍと５００×５００ｍｍにカットして試験片とした。
次に、この試験片の片面および両面に、調製された無機コーティング剤をエアースプレーにてｍ２換算約１，４００ｇ塗布して常温で３時間乾燥後、室内に７時間放置した。塗膜厚は約７５０μｍであった。試験片の内容を表２に示す。なお、無塗装片をＦとした。
【００４３】
【表２】
【００４４】
実施例２〜５、比較例１
表２に示す試験片Ａ〜Ｄ、Ｆを使用してコーンカロリーメーターによる燃焼試験（ＩＳＯ ５６６０による）を実施した。結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
表３の結果より、試験片Ａは準不燃材料（１０分後の総発熱量（ＭＪ／ｍ２）が８以下）として、Ｂ、Ｃ、Ｄは不燃材料（２０分後の総発熱量（ＭＪ／ｍ２）が８以下）として適合した。無塗装片のＦは、着火はしないものの難燃材料（５分後の総発熱量（ＭＪ／ｍ２）が８以下）としても不適であった。
【００４７】
実施例６
上記表２の試験片Ｅを用いて、耐火構造性能（建築基準法第２条第7号）に必要な耐火性能試験に準ずる試験を行った。試験方法を図１および図２に示す。図１は試験片Ｅを７００×１２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのステンレス板で挟み、両端を棒ネジで締め、圧力を加えて固定した。図１の状態に図２のように２台のガスバーナーで１時間、９００〜１，０００℃で加熱し、加熱面の状態を観察し、図２に示す非加熱面４ヶ所の温度を熱電対により測定した。また、加熱終了後３時間放置して試験片Ｅの状態を観察した。加熱面および非加熱面の状態を表４に示す。
【００４８】
【表４】
【００４９】
表４に示すように非加熱面の温度は１００℃未満であり、熱反射断熱性が非常に高く、非加熱面への影響はほとんど見られない。加熱終了３時間後の状態は加熱面が塗膜の２ヶ所に亀裂が入り、少し盛り上がった状態になったが、基材（ＭＤＦ）の表層部は２〜３ｍｍ位炭化しているものの、圧力に対しての変化は見られない。
【００５０】
実施例７
試験片Ｂを用いて以下の手法で各種試験を行った。結果を表５に示す。
＜断熱性の測定＞
ＪＩＳ Ａ１４１２平板比較法に準拠して熱伝導率を測定した。
＜密度の測定＞
ＪＩＳ Ａ５９０６．７．２に準拠して測定した。
＜吸音性＞
ＪＩＳ Ａ１４０９に準拠して残響室法吸音率を測定した。なお、試験片Ｂの厚さは１９．６ｍｍである。
＜吸水率＞
ＪＩＳ Ａ５９０７．５．５に準拠して吸水率を測定した。
＜含水率＞
ＪＩＳ Ａ５９０６．７．３に準拠して含水率を測定した。
＜曲げ強度＞
ＪＩＳ Ａ５９０６．７．４に準拠して曲げ強さを測定した。
＜湿潤時曲げ強度＞
ＪＩＳ Ａ５９０８．５．５．１湿潤時曲げ強さＡ試験に準じて測定した。
＜促進耐侯性＞
ＱＵＶ試験（ＵＶ照射７０℃／８時間、結露５０℃／４時間の繰り返し試験）５００時間終了後の色差を測定した。
＜ホルムアルデヒド放散量＞
ＪＩＳ Ａ５９０５ 「繊維板」ホルムアルデヒド放散量試験に準拠して測定した。
【００５１】
【表５】
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の不燃ＭＤＦは、不燃性で耐火、耐熱、断熱、熱反射性および吸音、調湿、耐侯、耐水性、加工性、機械的強度に優れ、軽量で通気性を有する強固なものとなる。
このため、住宅、マンション、オフィスビル、工場、倉庫などの建築物の内外装、構造材および車輌、船舶、飛行機、電気製品、音響機器、化学プラント、電力設備、屋内外パイプ類、コンテナ、冷凍庫など広範囲に使用することができ、防火性および耐震性の向上、軽量化、快適化、省エネルギー、コスト低減などの効果を示す。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】試験片Ｅをステンレス板で挟み、両端を棒ネジで固定した状態の説明図である。（実施例２）
【図２】図１の試験片を、ガスバーナーを用いて加熱する方法の説明図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００５４】
ａ：ステンレス加圧板
ｂ：棒ネジ
ｃ：ボルト
ｄ：試験片
ｅ：ガスバーナー
１〜４：熱電対温度測定場所
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不燃ＭＤＦ（中質繊維板）およびその製造方法に関するものである。
さらに詳細には、木質系繊維および接着剤の他に難燃処理剤を添加して熱圧成形したＭＤＦの表面に通気性のある厚さ０．２〜２ｍｍで無機系塗膜を加工すると不燃性で断熱性、耐侯性、吸音性、調湿性、曲げ強度、硬度および加工性などに優れた軽量の不燃材、防火構造材、断熱材、吸音材として使用できる不燃ＭＤＦおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＭＤＦの不燃化の手段として、製造時に木質系繊維および接着剤、添加剤のほかに種々の難燃処理剤を使用したもの、またＭＤＦの表面にアルコキシ金属系やアルカリ金属系などの無機系塗料を塗布したもの、あるいは難燃処理剤と無機系塗料を組み合わせたものなどが知られている。
【０００３】
しかし、これらは、いずれも難燃材認定まではできるが、準不燃材になると困難であり、不燃材には到底いたらないのが現状である。当然、燃焼の際に有害ガスのでるハロゲン系のものは使用できず、また不燃性の無機系塗膜は吸放湿時の膨張収縮で割れやすく安定性に欠けるなどの問題点を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような従来技術の課題を背景になされたものであり、ＭＤＦの不燃化および断熱性、耐侯性、吸音性能を高め、曲げ強度、硬度、軽量および加工性などＭＤＦ本来の性能を損なうことなく、調湿性、防汚性などにも優れた不燃ＭＤＦおよびその製造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】
【０００５】
本発明は、木質系繊維および接着剤の他に、難燃処理剤を添加して熱圧成形したＭＤＦの表面に無機系コーティング剤を使用して厚さ０．２〜２ｍｍの通気性のある塗膜を形成してなることを特徴とする不燃ＭＤＦに関するものである。
ここで、接着剤としては、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート系樹脂、エポキシ系樹脂、およびポリエステル系樹脂の群から選ばれた少なくとも1種の熱硬化樹脂であることが好ましい。
また、難燃処理剤としては、ホウ酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、アンモニウム塩、および水酸化金属類からなる群から選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。
また、無機系コーティング剤としては、（ａ）第４級アンモニウムシリケートをＳｉＯ２換算で４〜１２重量部、（ｂ）無機充填材を４５〜７５重量部、（ｃ）硬化剤を２〜１２重量部および（ｄ）水および／または親水性有機溶剤を１５〜４０重量部（ただし、（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＋（ｄ）＝１００重量部）配合したものであることが好ましい。
さらに、無機系コーティング剤に含まれる（ｂ）無機充填材としては、平均粒径または平均長さが０．３〜２００μｍで、かつ不水溶性である金属酸化物、金属水酸化物、金属チッ化物、金属炭化物、炭酸金属塩およびケイ酸塩からなる群から選ばれた少なくとも２種であることが好ましい。
また、無機系コーティング剤に含まれる（ｃ）硬化剤としては、亜鉛化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、リン酸塩および鉱酸からなる群より選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。
次に、本発明は、難燃処理されたＭＤＦに上記無機系コーティング剤を塗布し、常温硬化、または低温加熱硬化させて厚さ０．２〜２ｍｍの通気性のある塗膜を形成する不燃ＭＤＦの製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の不燃ＭＤＦは、不燃性のほか、耐火性、熱反射性に優れ、機械的強度が高く、高耐侯性により防火構造材として使用できるものである。また、ＭＤＦ本来の断熱性と無機系塗膜の断熱性の相乗効果による断熱効果は該不燃ＭＤＦでは厚さ２０ｍｍで６０ｍｍ以上の従来の断熱材に匹敵するものとなる。さらに内装材に該不燃ＭＤＦを使用すると不燃性のほか、断熱性に加え、熱放射性、結露防止性（乾燥性）に優れるため、省エネルギー効果の大きい内装材になる不燃ＭＤＦを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
ＭＤＦ：
本発明に用いるＭＤＦは公知の方法で製造可能である。例えば、木材チップを解繊した木質系繊維に接着剤および難燃処理剤を加え乾燥させた後、乾式抄造機（エアフィルタ）によりマットを形成し、これをホットプレスして成形する。
ここで、ＭＤＦを構成する木質系繊維の使用量は、全体に対し、含水率６％として６７〜７２重量％、好ましくは７０重量％前後である。
【０００８】
上記接着剤としては、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート系樹脂、エポキシ系樹脂およびポリエステル系樹脂などの熱硬化性樹脂の少なくとも１種である。メラミン・ユリア混合樹脂が多く使用されているが、最近ではホルムアルデヒド放散量のより少ないアルカリフェノール系樹脂やイソシアネート系樹脂が増えている。しかし、メラミン・ユリア混合樹脂も難燃処理剤によって、低ホルムアルデヒド化するものもあり、キャッチャー剤が使われることもある。ここで、キャッチャー剤とは、吸着分解剤であり、例えば銀ゼオライトや銅ゼオライトなどである。
【０００９】
上記接着剤の使用量は、通常、全体に対し１２〜２４重量％、好ましくは１４〜２０重量％である。１２重量％未満では、強度が弱かったり解れることがあり、一方、２４重量％を超えると、通気性が悪くなったり、断熱性が悪くなったり、不燃性にならなかったりして好ましくない。
【００１０】
また、難燃処理剤は、ホウ酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、アンモニウム塩および水酸化金属類からなる群より選ばれた少なくとも１種である。これら難燃処理剤の効果はホウ酸、ホウ砂、ケイ酸塩では難燃処理剤自身が熱によって融溶して被膜を作り、炎から材料を遮断するものであり、アンモニウム塩では、熱による分解によりＣＯ２、ＮＨ３、ＳＯ２およびＳＯ３などの不燃性ガスを出して燃焼力を弱めるものであり、リン酸塩では熱により脱水炭化を促進して燃焼の余裕を与えないというものである。
【００１１】
上記難燃処理剤は、通常、２種以上組み合わせて、全体に対し、７〜２０重量％使用され、好ましくは９〜１４重量％である。７重量％未満では、難燃性が不足し、一方、２０重量％を超えると、接着不良になったりして好ましくない。
【００１２】
上記ＭＤＦには、この他、ワックス、防腐剤、防カビ剤、防蟻剤、防水剤、着色剤および脱臭剤などのその他の添加剤を加えることができる。
【００１３】
本発明に用いられるＭＤＦは、例えば、木材またはその他の植物繊維を解繊して接着剤および難燃処理剤、さらに必要に応じてその他の添加剤を添加し、乾燥させた後、マットを形成し、第一段で６０〜８０ｋｇ／ｃｍ２の圧力を急速に５〜数１０秒加え、第２段で２０〜４０ｋｇ／ｃｍ２で１〜３分圧締する。熱板温度は２００〜２６０℃であるが、成形法は上記の手法に限定されるものではない。
【００１４】
上記の難燃処理を行ったＭＤＦの性状は、一般のＭＤＦとほとんど変わらず、材質が均質で表面が平滑であり、密度は０．６〜０．８、曲げ強さ（Ｎ／ｍｍ２）は３０以上、熱伝導率（ｋｃａｌ/ｍ ｓｅｃＣ）は０．０４〜０．０８、ホルムアルデヒド発散速度（ｍｇ／ｍ２ｈ）は０．００３〜０．００４である。
【００１５】
本発明の難燃化ＭＤＦは、上記のようにして熱圧成形したＭＤＦの表面に無機系コーティング剤を使用して厚さ０．２ｍｍ〜２ｍｍの通気性のある塗膜を形成したものである。
ここで、無機系コーティング剤としては、例えば、（ａ）第４級アンモニウムシリケートをＳｉＯ２換算で４〜１２重量部、（ｂ）無機充填材を４５〜７５重量部、（ｃ）硬化剤を２〜１２重量部、ならびに（ｄ）水および／または親水性有機溶剤を１５〜４０重量部（ただし、（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＋（ｄ）＝１００重量部）を主成分とする。
【００１６】
（ａ）第４級アンモニウムシリケート：
（ａ）第４級アンモニウムシリケートは、ＳｉＯ２成分を１５〜４５重量％含有するもので、本発明の無機系コーティング剤における主結合剤として使用されるもので、下記の一般式で表される。
（Ｒ３Ｎ）２・ｎＳｉＯ２（ただし、Ｒは炭素数１以上のアルキル基であり、ｎは１以上の整数である。）
この（ａ）第４級アンモニウムシリケートは、アルカリ性を有し、下記式（１）〜（２）のように（ｃ）硬化剤と反応して基材であるＭＤＦに強く密着する。そして、形成される塗膜に耐火性、耐熱性、耐水性、耐侯性、親水性および通気性を与えるものである。
【００１７】
【化１】
【００１８】
【化２】
【００１９】
（ａ）第４級アンモニウムシリケートの具体例としては、ジメチルエタノールアンモニウムシリケート、モノメチルトリプロパノールアンモニウムシリケート、ジメチルジプロパノールアンモニウムシリケート、モノエチルトリプロパノールアンモニウムシリケートなどの液状のシリケートが挙げられる。これら（ａ）第４級アンモニウムシリケートは（１）希釈したケイ酸ナトリウムを水素型陽イオン交換樹脂と接触させて得た活性シリカ溶液に第４級アンモニウム水酸化物を加え、所定の濃度まで濃縮する方法、または（２）第４級アンモニウム水酸化物とシリカヒドロゾルとを反応させる方法などにより容易に得られる。ここで、第４級アンモニウム水酸化物は、通常、アンモニアまたはアミン類にアルキレンオキサイドを付加する方法、または第４級アミン塩を陰イオン交換樹脂により脱イオンする方法などにより得られるが、生成物中に、第３級、第２級あるいは第１級のアミン類が少量含まれたものも使用することができ、それを用いて得られる第４級アンモニウムシリケートも本発明に用いられるコーティング剤に使用することができる。
【００２０】
なお、（ａ）第４級アンモニウムシリケート中には、ＳｉＯ２が１５〜４５重量％の範囲で含まれていることが必要で、好ましくは２０〜３０重量％である。１５重量％未満では、（ａ）成分の必要量が多くなりすぎたり、水が増えて乾燥が遅くなったりし、一方、４５重量％を超えると、逆に密着力が弱くなったり、また亀裂が入ったりして好ましくない。
【００２１】
上記（ａ）第４級アンモニウムシリケートの具体例としては、（株）日板研究所製の商品名ＮＳ−２５（水溶液、ＳｉＯ２濃度＝約２５重量％）、日産化学工業（株）製の商品名キャス２５（水溶液、ＳｉＯ２濃度＝約２５重量％）などであり、いずれもｐＨは１１〜１２である。これらの（ａ）第４級アンモニウムシリケートは、１種単独で、あるいは２種以上を併用することができる。
【００２２】
本発明に用いられる無機系コーティング剤中の（ａ）成分の含有量は、（ａ）〜（ｄ）成分の合計１００重量部として、ＳｉＯ２換算で４〜１２重量部、好ましくは５〜８重量部である。４重量部未満であると、結合力や硬度が不足する。一方、１２重量部を超えると、粉状になったり、亀裂が入ったりして好ましくない。また、水溶液として使用する場合、（ａ）成分の含有量は、２０〜３０重量部である(（ａ）〜（ｄ）成分の合計１００重量部として、ＳｉＯ２換算で４〜１２重量部)。
なお、本発明の無機系コーティング剤の塗膜の組成は、本発明の無機系コーティング剤の製造方法に用いられる無機系コーティング剤中の（ｄ）溶剤を除いたものと同じである。従って、本発明の（ａ）〜（ｃ）成分のそれぞれの含有量は、（ａ）〜（ｃ）成分の合計１００重量部とすると、当然、無機系コーティング剤中の（ａ）〜（ｄ）成分の合計１００重量部とした上記（ａ）成分および下記（ｂ）および（ｃ）成分それぞれの含有量と同様の値になる。
【００２３】
（ｂ）無機充填材：
（ｂ）無機充填材は、耐火性、断熱性、高耐熱性、熱反射性および通気性の良い塗膜を作るために無機系コーティング剤中に用いられるものであり、さらに、塗膜への着色、化粧性、高耐侯性などを与えるものである。
【００２４】
（ｂ）無機充填材としては、平均粒径または平均長さが０．３〜２００μｍで、かつ不水溶性である金属酸化物、金属水酸化物、金属チッ化物、金属炭化物、炭酸金属塩およびケイ酸塩からなる群から選ばれた少なくとも２種が挙げられる。
具体的には、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化クロム、酸化ランタン、酸化鉄、酸化銅、水酸化アルミニウム、水酸化ジルコニウム、二酸化マンガン、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ジルコニウム、アルミノシリカゲル、炭酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸ニッケル、炭酸マグネシウム、チッ化ケイ素、炭化ケイ素、チタン酸カリウム、ケイソウ土、タルク、カオリン、パーライト、雲母および各種合成酸化物からなる群から選ばれた少なくとも２種である。
【００２５】
上記（ｂ）無機充填材の形状は、粒状、針状、繊維状または鱗片状が好ましく、これらが混合されていても良い。また、（ｂ）成分の平均粒径は０．３〜２００μｍ、好ましくは１〜１００μｍである。０．３μｍ未満であると必要な膜厚ができなかったり、（ｂ）成分の機能が発現できなかったり、製造コストがかかりすぎたりする。一方、２００μｍを超えると塗膜が粗面になったり、密着力が低下したりする。なお、上記平均粒径は、（ｂ）成分の形状が針状、繊維状、または鱗片状の場合、単位形状の最大長さの平均値と解される。本発明に用いられる無機系コーティング剤の（ｂ）成分の含有量は、（ａ）〜（ｄ）成分の合計１００重量部として、４５〜７５重量部、好ましくは５５〜６０重量部である。４５重量部未満であると、目的とする性能の発現が難しく、また保湿性や着色が足りなかったりする。一方、７５重量部を超えると、厚膜になりすぎたり、密着力が低下したり、無機系コーティング剤の粘度が上がりすぎたりして好ましくない。
【００２６】
（ｃ）硬化剤：
（ｃ）硬化剤は、上記（ａ）第４級アンモニウムシリケートと短時間で反応して、耐水性に優れた強固な塗膜を形成するものであり、さらに得られた塗膜の耐火性、耐熱性、耐侯性および通気性を優れたものにする効果がある。
【００２７】
（ｃ）成分としては、亜鉛化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、リン酸塩および鉱酸からなる群から選ばれた少なくとも１種が挙げられる。具体的には、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、リン酸、オルソリン酸アルミニウムおよびホウ酸などである。上記（ｃ）成分は１種単独でも、２種以上を組み合わせて用いても良い。
【００２８】
なお、（ｃ）成分の平均粒径は、０．１〜２０μｍ、好ましくは０．５〜１０μｍである。０．１μｍ未満であると、（ａ）成分との反応が速すぎたり、また粘度が上昇したりする。一方、２０μｍを超えると、無機系コーティング剤の安定性が損なわれたり、また塗膜の平滑性が失われたりして好ましくない。本発明に用いられる無機系コーティング剤中の（ｃ）成分の含有量は、（ａ）〜（ｄ）成分の合計１００重量部として、２〜１２重量部、好ましくは４〜８重量部である。２重量部未満であると、（ａ）成分との反応が遅すぎたり、不充分であったりする。一方、１２重量部を超えると（ａ）成分との反応が速すぎたり、また塗膜に亀裂が入ったりして好ましくない。
【００２９】
（ｄ）水および／または親水性有機溶剤：
（ｄ）水および／または親水性有機溶剤は、無機系コーティング剤の粘度調整や乾燥時間、可使時間の調節、さらに（ｂ）充填材の分散の調節効果を有する。（ｄ）成分の水としては、水道水、蒸留水、イオン交換水を使用できる。また、水には、上記（ａ）成分のシリケート、添加剤として使用するエマルジョン型もしくは水溶性型の合成樹脂に含まれる水なども包含される。
【００３０】
（ｄ）成分の親水性有機溶剤は、水と相溶する有機溶剤であり、無機系コーティング剤の固形分濃度および粘度の調整剤、さらに乾燥速度調整剤、あるいは不凍液剤として使用する。上記（ｄ）親水性有機溶剤としては、アルコール類、グリコール類などが挙げられる。
アルコール類としては、炭素数１〜８の脂肪族アルコール、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、メチルカルビトールなどが挙げられる。グリコール類としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールなどが挙られる。上記溶剤は、１種単独でもよく、２種以上を組み合わせてもよい。好ましい親水性有機溶剤は、ｉ−プロパノール、メチルカルビトール、エチレングリコールの単独またはそれらの２種以上の混合溶剤である。
【００３１】
本発明に用いられる無機系コーティング剤中の（ｄ）成分の含有量は、（ａ）〜（ｄ）成分の合計１００重量部として、１５〜４０重量部、好ましくは２０〜３０重量部である。１５重量部未満であると無機系コーティング剤の粘度が上昇しすぎ、保存安定性が低下したり、（ａ）〜（ｃ）成分の分散性が悪くなる場合がある。一方、４０重量部を超えると、保存安定性は向上するものの、相対的に他の成分が少なくなり、得られる塗膜の密着力が弱くなったり、薄膜すぎて目的とするものを作ることができない場合がある。
【００３２】
なお、本発明に用いられる無機系コーティング剤は、（ａ）〜（ｄ）の成分を混合し、さらに必要に応じて各種界面活性剤などの分散剤、硬化調整剤、抗菌剤、合成樹脂エマルジョン、合成ゴムエマルジョン、有機染料や顔料、その他の添加剤を含むことができる。
【００３３】
さらに、上記添加剤として、合成樹脂および／または合成ゴムエマルジョンを使用すると、塗膜に柔軟性を持たせ、密着力を強化させ、塗膜の透水性を調節することができる。上記エマルジョンとしては、具体的には、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴムなどのエマルジョンを挙げることができる。上記合成樹脂および／または合成ゴムは、エマルジョンに限らず、水溶液であってもよい。
これらの樹脂、ゴム成分は、（ｄ）水および／または親水性有機溶剤によく混合し、乾燥すると、水に不溶性の透明または半透明の膜を形成し、本発明の無機系コーティング剤においては、（ｂ）充填材を接着させる助剤として、また耐衝撃性を改善するために使用できる。
【００３４】
本発明に用いられる無機系コーティング剤は、（ａ）〜（ｃ）成分を混合し、さらに必要に応じて（ｄ）成分およびその他の添加剤成分を配合し、全固形分濃度を、６０〜８５重量％、好ましくは７０〜７５重量％に調整できる。固形分濃度が６０重量％未満であると、必要な膜厚ができにくく、一方８５重量％を超えると粘度が上昇しすぎてゲル化したりして好ましくない。
上記無機系コーティング剤は、通常の攪拌機、高粘度用バタフライミキサー、その他の分散機によりまたメッシュろ過することにより均一な分散液とすることができる。
【００３５】
本発明に用いられる無機系コーティング剤は、水性で取り扱いやすく、塗布後、常温下でも短時間で硬化し、作用性に優れている。したがって、ＭＤＦに塗布し、６０〜１００℃、好ましくは７０〜８０℃で、５〜２０分、好ましくは１０〜１５分加熱乾燥、または常温下で３〜６時間、好ましくは４〜５時間程度、乾燥して硬化させることで、厚さ０．２〜２ｍｍ、好ましくは０．５〜１．２ｍｍの通気性塗膜を形成することができる。ＭＤＦ面へのコーティング剤の塗布には、刷毛塗り、スプレーコート、ロールコートおよびフローコートなどの塗装手段を用いることができる。本発明に用いられる無機系コーティング剤により得られる塗膜は通気性であるため、塗装に際しては、従来のようにピンホールに注意することなく、通常、１回塗りで仕上げることができるが、２回以上塗布することもできる。
【００３６】
ここで、上記無機系コーティング剤をＭＤＦの表面に塗布する量は、１回あたり、固形分換算で３００〜２，０００ｇ／ｍ２であり、好ましくは６００〜１，８００ｇ／ｍ２である。塗布量が固形分換算で３００ｇ／ｍ２未満であると、膜厚が０．２ｍｍ以下になり性能が発現し難い。一方、２，０００ｇ／ｍ２を超えると、塗膜が割れやすくなったりして好ましくない。通常、総計塗布量は、固形分換算で３００〜３，０００ｇ／ｍ２、好ましくは１，０００〜２，４００ｇ／ｍ２である。総計塗布量が、固形分換算で３００ｇ／ｍ２未満であると、膜が薄すぎて本発明の塗膜の性能が発現し難い。一方、３，０００ｇ／ｍ２を超えると、割れやすくなったりして好ましくない。
また、塗布乾燥硬化により得られる本発明の塗膜の乾燥膜厚は０．２〜２ｍｍであり、好ましくは０．４〜１．２ｍｍである。膜厚が０．２ｍｍ未満であると、本発明の塗膜性能が発現し難く、一方、２ｍｍを超えると割れやすくなったりして好ましくない。
【００３７】
本発明の不燃ＭＤＦは、（ｃ）硬化剤を使用するため耐水性に優れ強固なものとなる。また、塗膜を形成する無機系コーティング剤が（ａ）第４級アンモニウムシリケートおよび（ｂ）無機充填材を主体として構成されているため、基材を保護し、基材に対し密着性が良く、不燃性、耐熱性、耐汚染性に優れ、通気性、親水性も有する。通気性が良いため、ＭＤＦの膨張、収縮にも追随し、また内部結露ができないため耐凍結融解性も良く、耐侯性、耐自然汚染性にも優れる。また、不燃ＭＤＦの表面に放射される熱エネルギーを反射し、さらに低熱伝導性により非加熱面に熱を伝導し難いため、優れた耐火材、断熱材として、また多孔質性による吸音材として使用できる。
【実施例】
【００３８】
以下に実施例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例に限定解釈されるものではない。
【００３９】
参考例１
＜無機コーティング剤の調製＞
表１に示す配合量で無機コーティング剤の調製を行った。攪拌タンクに、（ａ）〜（ｅ）成分を入れ、軽く混合したのち、高速攪拌機を使用して５，０００ｒｐｍ位で１０分間攪拌し、６０メッシュフィルターでろ過して調製した。
【００４０】
なお、表１中の記号は、以下のものを表す。
（ａ）；第４級アンモニウムシリケート〔(株)日板研究所製、ＮＳ‐２５、ＳｉＯ２濃度約２５重量％〕
（ｂ）；無機充填材
（ｂ）−１；二酸化ケイ素（平均粒径＝１００μｍ）
（ｂ）−２；ケイ酸マグネシウム（平均長さ＝１５μｍ、針状）
（ｂ）−３；チタン酸カリウム（平均径＝０．２〜０．５μｍ、ウイスカー）
（ｂ）−４；酸化チタン（白）（平均粒径＝０．５μｍ）
（ｂ）−５；酸化鉄（黄）（平均粒径＝０．５μｍ）
（ｃ）；硬化剤
（ｃ）−１；酸化マグネシウム（平均粒径＝２μｍ）
（ｄ）；溶剤
（ｄ）−１；イオン交換水
（ｄ）−２；プロピレングリコール
（ｅ）；その他添加剤成分
（ｅ）−１；レベリング剤（シリコーン系）
（ｅ）−２；合成ゴムエマルジョン（固形分濃度＝４８重量％）
（ｅ）−３；防水剤（シリコーン系）
（ｅ）−４；抗菌・脱臭剤（銀ゼオライト）
【００４１】
【表１】
【００４２】
実施例１
＜難燃性ＭＤＦの作成＞
不燃性の評価をするために、難燃性ＭＤＦの作成を行った。
木材チップを解繊してメラミン・ユリア樹脂を１９重量％、およびケイ酸塩系難燃処理剤ＳＩＲＩＯＮＯ（ベルギー、Ｆ‐Ｓｔｏｐ社製）を１１重量％加えて乾燥させた後、乾式抄造機によりマットを形成し、予備的に圧締した。これをホットプレスして厚さ１２ｍｍと１８ｍｍの２種類の難燃性ＭＤＦを作成した。その後、１００×１００ｍｍと５００×５００ｍｍにカットして試験片とした。
次に、この試験片の片面および両面に、調製された無機コーティング剤をエアースプレーにてｍ２換算約１，４００ｇ塗布して常温で３時間乾燥後、室内に７時間放置した。塗膜厚は約７５０μｍであった。試験片の内容を表２に示す。なお、無塗装片をＦとした。
【００４３】
【表２】
【００４４】
実施例２〜５、比較例１
表２に示す試験片Ａ〜Ｄ、Ｆを使用してコーンカロリーメーターによる燃焼試験（ＩＳＯ ５６６０による）を実施した。結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
表３の結果より、試験片Ａは準不燃材料（１０分後の総発熱量（ＭＪ／ｍ２）が８以下）として、Ｂ、Ｃ、Ｄは不燃材料（２０分後の総発熱量（ＭＪ／ｍ２）が８以下）として適合した。無塗装片のＦは、着火はしないものの難燃材料（５分後の総発熱量（ＭＪ／ｍ２）が８以下）としても不適であった。
【００４７】
実施例６
上記表２の試験片Ｅを用いて、耐火構造性能（建築基準法第２条第7号）に必要な耐火性能試験に準ずる試験を行った。試験方法を図１および図２に示す。図１は試験片Ｅを７００×１２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのステンレス板で挟み、両端を棒ネジで締め、圧力を加えて固定した。図１の状態に図２のように２台のガスバーナーで１時間、９００〜１，０００℃で加熱し、加熱面の状態を観察し、図２に示す非加熱面４ヶ所の温度を熱電対により測定した。また、加熱終了後３時間放置して試験片Ｅの状態を観察した。加熱面および非加熱面の状態を表４に示す。
【００４８】
【表４】
【００４９】
表４に示すように非加熱面の温度は１００℃未満であり、熱反射断熱性が非常に高く、非加熱面への影響はほとんど見られない。加熱終了３時間後の状態は加熱面が塗膜の２ヶ所に亀裂が入り、少し盛り上がった状態になったが、基材（ＭＤＦ）の表層部は２〜３ｍｍ位炭化しているものの、圧力に対しての変化は見られない。
【００５０】
実施例７
試験片Ｂを用いて以下の手法で各種試験を行った。結果を表５に示す。
＜断熱性の測定＞
ＪＩＳ Ａ１４１２平板比較法に準拠して熱伝導率を測定した。
＜密度の測定＞
ＪＩＳ Ａ５９０６．７．２に準拠して測定した。
＜吸音性＞
ＪＩＳ Ａ１４０９に準拠して残響室法吸音率を測定した。なお、試験片Ｂの厚さは１９．６ｍｍである。
＜吸水率＞
ＪＩＳ Ａ５９０７．５．５に準拠して吸水率を測定した。
＜含水率＞
ＪＩＳ Ａ５９０６．７．３に準拠して含水率を測定した。
＜曲げ強度＞
ＪＩＳ Ａ５９０６．７．４に準拠して曲げ強さを測定した。
＜湿潤時曲げ強度＞
ＪＩＳ Ａ５９０８．５．５．１湿潤時曲げ強さＡ試験に準じて測定した。
＜促進耐侯性＞
ＱＵＶ試験（ＵＶ照射７０℃／８時間、結露５０℃／４時間の繰り返し試験）５００時間終了後の色差を測定した。
＜ホルムアルデヒド放散量＞
ＪＩＳ Ａ５９０５ 「繊維板」ホルムアルデヒド放散量試験に準拠して測定した。
【００５１】
【表５】
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の不燃ＭＤＦは、不燃性で耐火、耐熱、断熱、熱反射性および吸音、調湿、耐侯、耐水性、加工性、機械的強度に優れ、軽量で通気性を有する強固なものとなる。
このため、住宅、マンション、オフィスビル、工場、倉庫などの建築物の内外装、構造材および車輌、船舶、飛行機、電気製品、音響機器、化学プラント、電力設備、屋内外パイプ類、コンテナ、冷凍庫など広範囲に使用することができ、防火性および耐震性の向上、軽量化、快適化、省エネルギー、コスト低減などの効果を示す。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】試験片Ｅをステンレス板で挟み、両端を棒ネジで固定した状態の説明図である。（実施例２）
【図２】図１の試験片を、ガスバーナーを用いて加熱する方法の説明図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００５４】
ａ：ステンレス加圧板
ｂ：棒ネジ
ｃ：ボルト
ｄ：試験片
ｅ：ガスバーナー
１〜４：熱電対温度測定場所
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質系繊維および接着剤の他に難燃処理剤を添加して熱圧成形したＭＤＦ（中質繊維板）の表面に無機系コーティング剤を使用して厚さ０．２ｍｍ〜２ｍｍの通気性のある塗膜を形成してなることを特徴とする不燃ＭＤＦ。
【請求項２】
接着剤がユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート系樹脂、エポキシ系樹脂、およびポリエステル系樹脂の群から選ばれた少なくとも1種の熱硬化樹脂であり、全体に対して１２〜２４重量％使用される請求項１記載の不燃ＭＤＦ。
【請求項３】
難燃処理剤が、ホウ酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、アンモニウム塩および水酸化金属類からなる群から選ばれた少なくとも１種であり、全体に対し７〜２０重量％使用される請求項１記載の不燃ＭＤＦ。
【請求項４】
無機系コーティング剤が、（ａ）第４級アンモニウムシリケートをＳｉＯ２換算で４〜１２重量部、（ｂ）無機充填材を４５〜７５重量部、（ｃ）硬化剤を２〜１２重量部、ならびに（ｄ）水および／または親水性有機溶剤を１５〜４０重量部（ただし、（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＋（ｄ）＝１００重量部）を主成分とする請求項１記載の不燃ＭＤＦ。
【請求項５】
（ｂ）無機充填材が、平均粒径または平均長さが０．３〜２００μｍで、かつ不水溶性である金属酸化物、金属水酸化物、金属チッ化物、金属炭化物、炭酸金属塩およびケイ酸塩からなる群から選ばれた少なくとも２種である請求項４記載の不燃ＭＤＦ。
【請求項６】
（ｃ）硬化剤が、亜鉛化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、リン酸塩および鉱酸の群から選ばれた少なくとも１種である請求項４記載の不燃ＭＤＦ。
【請求項７】
難燃処理したＭＤＦの表面に無機系コーティング剤を塗布し、常温硬化または低温加熱硬化させて厚さ０．２〜２ｍｍの通気性のある塗膜を形成する請求項１〜６いずれか１項に記載の不燃ＭＤＦの製造方法。
【請求項１】
木質系繊維および接着剤の他に難燃処理剤を添加して熱圧成形したＭＤＦ（中質繊維板）の表面に無機系コーティング剤を使用して厚さ０．２ｍｍ〜２ｍｍの通気性のある塗膜を形成してなることを特徴とする不燃ＭＤＦ。
【請求項２】
接着剤がユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート系樹脂、エポキシ系樹脂、およびポリエステル系樹脂の群から選ばれた少なくとも1種の熱硬化樹脂であり、全体に対して１２〜２４重量％使用される請求項１記載の不燃ＭＤＦ。
【請求項３】
難燃処理剤が、ホウ酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、アンモニウム塩および水酸化金属類からなる群から選ばれた少なくとも１種であり、全体に対し７〜２０重量％使用される請求項１記載の不燃ＭＤＦ。
【請求項４】
無機系コーティング剤が、（ａ）第４級アンモニウムシリケートをＳｉＯ２換算で４〜１２重量部、（ｂ）無機充填材を４５〜７５重量部、（ｃ）硬化剤を２〜１２重量部、ならびに（ｄ）水および／または親水性有機溶剤を１５〜４０重量部（ただし、（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＋（ｄ）＝１００重量部）を主成分とする請求項１記載の不燃ＭＤＦ。
【請求項５】
（ｂ）無機充填材が、平均粒径または平均長さが０．３〜２００μｍで、かつ不水溶性である金属酸化物、金属水酸化物、金属チッ化物、金属炭化物、炭酸金属塩およびケイ酸塩からなる群から選ばれた少なくとも２種である請求項４記載の不燃ＭＤＦ。
【請求項６】
（ｃ）硬化剤が、亜鉛化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、リン酸塩および鉱酸の群から選ばれた少なくとも１種である請求項４記載の不燃ＭＤＦ。
【請求項７】
難燃処理したＭＤＦの表面に無機系コーティング剤を塗布し、常温硬化または低温加熱硬化させて厚さ０．２〜２ｍｍの通気性のある塗膜を形成する請求項１〜６いずれか１項に記載の不燃ＭＤＦの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１２６７（Ｐ２００６−１２６７Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１５３５２（Ｐ２００４−３１５３５２）
【出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（５９１０４２０３４）株式会社日板研究所 (10)
【出願人】（５０４１９５６４６）エムディエフ エフアール ソリューションズ ピーティワイ リミテッド（ＭＤＦ ＦＲ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＰＴＹ．ＬＴＤ） (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（５９１０４２０３４）株式会社日板研究所 (10)
【出願人】（５０４１９５６４６）エムディエフ エフアール ソリューションズ ピーティワイ リミテッド（ＭＤＦ ＦＲ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＰＴＹ．ＬＴＤ） (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]