耐火性に優れた発泡プラスチック成形体
従来の難燃樹脂を用いて発泡成形した発泡プラスチックは，炎に接触した後，その炎を除去すれば自ら消火される自己消火性の水準にとどまっているだけで，火災の発生を防ぐことは全くできなかった。また，従来の発泡成形体は，発泡プラスチックの耐火性を高めるには有機物の範囲が制限されるという限界があった。耐火性に優れた発泡プラスチック成形体は，発泡性プラスチック樹脂を発泡成形する工程や発泡されたビーズを融着成形する工程中に有機物系の耐火性隔膜形成剤や無機物系の耐火性隔膜形成剤を投入した後，熱源を用いて発泡，融合させることによって耐火性隔膜を有するように成形する。従って，本発明により発泡形樹脂に有機物及び無機物系の隔膜形成剤を添加されて優れた耐火性を有すると同時に，発泡プラスチックのメリットである衝撃吸収性，成形加工性，及び断熱性が維持される，耐火性に優れた発泡プラスチック成形体を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐火性に優れた発泡プラスチック成形体に関する。より詳細には，発泡性プラスチック樹脂を発泡成形する工程や，発泡されたビーズを融着成形する工程中に，有機物系耐火性隔膜形成剤や無機物系の耐火性隔膜形成剤を添加した後，熱源を用いて発泡，融合させることにより耐火性隔膜を有するように成形する，発泡プラスチック成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
発泡プラスチックは，無機物に比べて衝撃吸収性が良好でかつ成形加工が容易であり，熱伝導率が低く断熱性に優れるという長所を有するので，建築断熱材，包装緩衝材，保冷容器，土木建設材，農業及び園芸用資材などに用いられている。
【０００３】
しかし，前述のような従来の発泡プラスチックは，軟化点及び融点が低いため，比較的に低い熱でも溶けて変形してしまい，その形状を維持することができなかった。
【０００４】
さらに，炎（ｆｌａｍｅ）と接触するなど，外部点火因子によって火花が点火されると，発泡プラスチックそのものが燃焼を助けるエネルギーとして作用してしまい，火を拡散させてしまうという，根本的な問題点を抱いていた。
【０００５】
このような問題点のため建築用資材としての使用等，様々な分野における使用が次第に制限されているという実状である。
【０００６】
上記のような問題点を補完するための技術として，ハロゲン，アンチモン，リンまたは窒素を含む化合物などの難燃剤と難燃促進剤（ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ａｉｄ）とを樹脂に添加する添加型難燃化法，および，重合時に難燃性原子を含有した特殊なモノマーを用いて樹脂を製造する重合型難燃化法によって，樹脂そのものに難燃性を付与した後，この樹脂を発泡，成形することにより発泡プラスチックに難燃性を付与する方法が使用されている。
【０００７】
しかしながら，重合型難燃化法は，難燃効果は優れているが，実際には共重合体であるために，製造コストが高く，手間がかかるという短所を有する。従って，一般的には安価でかつハロゲン化合物と相乗効果を引き起こしてフィラーとして使用可能な無機物系添加型難燃化法や，高分子との配合が容易な有機物系添加型難燃化法が好まれていた。
【０００８】
ところが，上記のような難燃樹脂を用いて発泡，成形した発泡プラスチックは，炎に接触した後，その炎を除去すれば自ら消火する自己消火性の水準にとどまっているだけで，ＫＳ Ｆ ２２７（建築物の内装部材及び構造の難燃性試験方法）規定の最下位の等級にも達せず，火災の発生を防ぐことは全くできなかった。
【０００９】
上記のような問題点を解消するために，発泡ポリスチレン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＳｔｙｒｅｎｅ：ＥＰＳ），発泡ポリエチレン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ：ＥＰＥ），発泡ポリプロピレン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＥＰＰ），発泡ポリウレタン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＵｒｅｔｈａｎｅ：ＥＰＵ）などの発泡性樹脂を発泡成形する工程や，発泡後にこれらを融着成形する工程中に不燃性の無機接着剤を添加して発泡成形体を製造する技術である“耐火性有機物発泡成形体”（韓国特許出願第１０−２００３−００２４５４４号，２００３年４月１８日出願）が，本願発明の同一発明者により案出されている。
【００１０】
しかし，上述のような技術は発泡性樹脂に無機接着剤を添加する技術であって，発泡プラスチックの耐火性を高めるには有機物の範囲が制限されるという限界があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は，上記のような問題点を解決するためのもので，より詳細には発泡性樹脂に耐火性隔膜形成剤を添加することで，優れた耐火性を有するとともに，発泡プラスチックのメリットである衝撃吸収性，そして成形加工性及び断熱性が維持される，耐火性に優れている発泡プラスチック成形体を提供することにその目的がある。
【００１２】
また，耐火性隔膜形成剤と共に耐熱増進剤や膨張剤などの添加剤をさらに添加することで，より優れた耐火性を有するようにするという目的もある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は，耐火性に優れる発泡プラスチック成形体に関するものである。
【００１４】
本発明は，発泡ポリスチレン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＳｔｙｒｅｎｅ：ＥＰＳ），発泡ポリエチレン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ：ＥＰＥ），発泡ポリプロピレン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＥＰＰ），発泡ポリウレタン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＵｒｅｔｈａｎｅ：ＥＰＵ）などの発泡性樹脂を発泡成形する工程や，発泡後にこれらを融着成形する工程中に，不燃性の無機物系の隔膜形成剤又は有機物系の隔膜形成剤を添加して優れた耐火性を有する発泡プラスチックを得るためのものである。
【００１５】
ここで，上記の隔膜形成剤とは，燃焼時に燃焼する部分を仕切る役割を果たす隔膜を形成する物質を意味する。
【００１６】
また，上記の有機物系の隔膜形成剤とは，炎によって炭化される場合，多量の炭化物（ｃｈａｒ）を形成する熱硬化性樹脂を意味する。
【００１７】
本発明を発泡ポリスチレンを例として詳細に説明すると，レジンペレット又は発泡されたビーズに有機物系もしくは無機物系の隔膜形成剤を添加して，粒子と粒子との間の空隙を充填した後，熱源（例えば，スチーム，マイクロ波など）を用いて発泡，融合させることで，非常に多くの耐火性隔膜内に発泡プラスチックが存在する耐火性発泡プラスチック成形体を製造するものである。
【００１８】
有機物系もしくは無機物系の隔膜形成剤を添加する方法には，含浸塗布する方法，配合する方法，または金型に注入する方法などがある。
【００１９】
上記のような過程を経ると，投入された有機物系もしくは無機物系の耐火性隔膜形成剤は，プラスチック樹脂に含浸されるか，その表面に塗布されて，非常に多くの耐火性隔膜を有する成形体を作り出す。
【００２０】
層状構造中に形成された上記の耐火性隔膜は，炎に接触してプラスチック樹脂が溶融したとしても，炎の伝播を防ぐ防炎膜として機能することで，セル隔膜形態を維持しうる。
【００２１】
のみならず，プラスチック樹脂が溶解して空隙に変わった部分は，ハニカム状のセル構造を有する断熱層を形成して，熱の内部浸透を防ぐ遮断膜の役割をも果たすことで，優れた難燃性及び耐熱性を発揮することができるようになる。
【００２２】
上記の耐火性隔膜形成剤は，無機物系と，高強度の炭化物を形成させる有機物系とに区分される。
【００２３】
無機物系には，ケイ酸ナトリウム，ケイ酸カリウム，ケイ酸リチウムなどのケイ酸塩や変性ケイ酸塩系，および，リン酸あるいはリン酸ナトリウム，リン酸アルミニウムなどのリン酸塩系，シリカゾル，アルミナゾルなどのゾル（ｓｏｌ）系化合物，あるいはホウ酸，ホウ砂，ペルオキソホウ酸塩，メタホウ酸，ホウ化水素，ホウ酸塩，低融点ガラスフリット（ＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ４系）などの低融点フリットがある。
【００２４】
また，有機物系には，メラミン樹脂，尿素樹脂，フェノール樹脂，フラン樹脂，エポキシ樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，レゾルシン樹脂，ジシアンジアミド，ポリオール，塩素化パラフィン，ジペンタエリトリトール（ＤＰＥ），及びその誘導体などがある。
【００２５】
一方，本発明の効果をより増進させるために接着促進剤や耐熱性増進剤などの多様な添加剤をさらに添加することができる。
【００２６】
より具体的に説明すると，液相の有機物系もしくは無機物系の隔膜形成剤が固相のプラスチック樹脂によく浸透できるように，接着促進剤を有機物系もしくは無機物系の隔膜形成剤に投入した後，この有機物系もしくは無機物系の隔膜形成剤を，本発明の製造過程中に用いることができる。
【００２７】
この場合，接着促進剤として界面活性剤を使用した場合には，液相の隔膜形成剤が固相のプラスチック樹脂によく浸透でき，また，シランカップリング剤を用いた場合には，隔膜形成剤が浸透された後乾燥されるときに，２つの物質の接着を強固にすることができる。
【００２８】
なお，選択的にケイフッ化ナトリウムを用いて隔膜形成剤の耐久性及び耐水性を向上させることもできる。
【００２９】
また，本発明に酸化チタン，マイカ，カーボン，シリカパウダー，エトリンジャイト化合物（ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）などの耐熱増進剤をさらに添加することもできる。
【００３０】
上記のような耐熱性増進剤は，耐火性隔膜剤と共に，輻射熱遮断，耐熱性補強，低温の領域における結晶水放出などで難燃性能を高める補助難燃剤の役割，及び，比較的低温の領域における熱による変形を防ぐ役割をする。
【００３１】
また，本発明には膨張剤をさらに添加することも可能である。
【００３２】
前述のように，耐火性隔膜形成剤によって形成された，所定の深さのハニカム状の耐火性隔膜は，発泡プラスチック成形体が炎に接触したときに，その伝播を防止する。また，膨張剤は上記のような耐火性隔膜を強化するために，炎に接触した時に耐火性隔膜を膨張させることで，さらに厚い火炎防止膜と断熱層を形成することになる。
【００３３】
上記のような膨張剤には，気泡を発生する気泡剤として，リン酸一アンモニウム，リン酸二アンモニウム，またはトリポリリン酸カリウムなどがある。
【００３４】
また，本発明には難燃剤をさらに添加することができる。
【００３５】
難燃剤は，本発明のプラスチック成形体が炎に接触する場合，発泡プラスチックの溶融物や，有機物系の隔膜形成剤による火炎の伝播を防ぐ。
【００３６】
このような難燃剤としては，リン化合物，ハロゲン化合物，水酸化アルミニウム，水酸化マグネシウム，アンチモン化合物，ホウ酸亜鉛などがある。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば，発泡形樹脂に有機物系もしくは無機物系の隔膜形成剤が添加されて優れた耐火性を有すると同時に，発泡プラスチックのメリットである衝撃吸収性，成形加工性，及び断熱性が維持される，耐火性に優れた発泡プラスチック成形体を提供することができる。
【００３８】
また，耐火性隔膜形成剤とともに耐熱増進剤や膨張剤などの添加剤をさらに添加することで，より優秀な耐火性を有する発泡プラスチック成形体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
発泡ポリスチレン（ＥＰＳ，ＬＧ化学製，Ｒ３２０，難燃性）ペレットに水蒸気を投入して発泡させて発泡ビーズを製造した。
【００４０】
上記の発泡ビーズを２４時間熟成させることで，セル中に含まれる発泡ガスを空気に置換させ，セルが弾性，すなわち復元力を有するようにさせた。
【００４１】
また，上記の発泡ビーズは，少量の界面活性剤及びシランカップリング剤が添加された不燃性無機接着剤である４０ボーメのケイ酸ナトリウム溶液に十分に含浸させた後，３００×３００ｍｍの金型に乾燥密度が３０ｋｇ／ｍ３になるように充填され，その後，水蒸気を導入して成形された。その後，これを乾燥させて３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００４２】
次に，本発明を実施例および比較例を通してより具体的に説明する。
【００４３】
しかし，実施例は本発明をより具体的に説明するためのもので，本発明の技術的思想が以下の実施例に限定されるわけではない。
【００４４】
（実施例１）
発泡ポリスチレン（ＥＰＳ，ＬＧ化学製，Ｒ３２０，難燃性）ペレットに水蒸気を導入して発泡させ，発泡ビーズを製造した。
【００４５】
上記の発泡ビーズを，粒子中に含有している発泡ガスが空気に置換され，粒子が弾性，つまり復元力を有するように，２４時間熟成させた。
【００４６】
また，上記のビーズは，少量の界面活性剤及びシランカップリング剤が添加された不燃性無機接着剤である４０ボーメのケイ酸ナトリウム溶液に十分に含浸させた後，３００×３００ｍｍの金型に乾燥密度が３０ｋｇ／ｍ３になるように充填され，その後，水蒸気を導入して成形した。その後，これを乾燥して３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００４７】
（実施例２）
ケイ酸ナトリウムをリン酸アルミニウム（Ｍｏｎｏ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，Ａｌ２Ｏ３．３（Ｐ２Ｏ５）・６（Ｈ２Ｏ））に変更した以外は，実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００４８】
（実施例３）
リン酸の重量比がケイ酸ナトリウムに対して３：１となるように，ケイ酸ナトリウムにリン酸を添加した以外は，実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００４９】
（実施例４）
ホウ酸の重量比がケイ酸ナトリウムに対して５：１となるように，ケイ酸ナトリウムにホウ酸を添加した以外は，実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５０】
（実施例５）
メラミン樹脂およびリン酸一アンモニウムが，それぞれケイ酸ナトリウムに対して５：１の重量比となるように，ケイ酸ナトリウムにメラミン樹脂とリン酸一アンモニウムとが添加された以外は，実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５１】
（実施例６）
リン酸がケイ酸ナトリウムに対して３：１の重量比で，ホウ酸がケイ酸ナトリウムに対して５：１の重量比で，メラミン樹脂がケイ酸ナトリウムに対して５：１の重量比で，およびリン酸一アンモニウムがケイ酸ナトリウムに対して５：１の重量比でケイ酸ナトリウムに添加された以外は，実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５２】
（実施例７）
発泡ポリスチレンを発泡ポリスチレンパウダーウェス（ｗａｓｔｅ ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ ｐｏｗｄｅｒ）（粒子サイズは２〜０．５ｍｍ）に変更した以外は実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５３】
（実施例８）
発泡ポリスチレンペレットを発泡プロピレン（ＥＰＰ，韓和綜合化学製，３０膨張度（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ），８０％以上）ペレットに変更した以外は実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５４】
（実施例９）
ケイ酸ナトリウムをホウ酸溶液に変更した以外は実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５５】
（実施例１０）
ケイ酸ナトリウムをメラミン樹脂に変更した以外は実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５６】
（実施例１１）
ケイ酸ナトリウムをフェノール樹脂に変更した以外は実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５７】
（実施例１２）
ケイ酸ナトリウムをハロゲン系難燃剤を添加したメラミン樹脂に変更した以外は実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５８】
本発明の効果を確認するために下記のような通常の方法で発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５９】
（比較例１）
発泡ポリスチレン（ＥＰＳ，ＬＧ化学製，Ｒ３２０，一般のもの）ペレットに水蒸気を導入し発泡させて発泡ビーズを製造し，これを２４時間熟成させた後，３００×３００ｍｍの金型に乾燥密度が３０ｋｇ／ｍ３になるようにこの発泡ビーズを充填し，水蒸気を導入して成形した。その後，これを乾燥して３００×３００×５０ｍｍの発泡プラスチックを製造した。
【００６０】
（比較例２）
発泡ポリスチレンを難燃処理済みの発泡ポリスチレン（ＥＰＳ，ＬＧ化学製，Ｒ３２０，難燃性）ペレットに変更した以外は比較例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの発泡プラスチックを製造した。
【００６１】
（比較例３）
比較例１において，発泡ポリスチレンを発泡プロピレン（ＥＰＰ，韓和綜合化学製，３０膨張度）ペレットに変更した以外は比較例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの発泡プラスチックを製造した。
【００６２】
実施例１〜１２及び比較例１〜３で製造された試料を，通風がよい室内に４８時間放置し，４０±５℃で１２０時間乾燥させた。その後，これらの試料の耐熱性能及び難燃性能を測定した。
【００６３】
耐熱性能はＪＩＳ Ｋ ６７６７に準して評価し，その結果を下記の表１に示した。難燃性能は，温度による吸熱或いは発熱状態と重量変化を測定することにより，溶融及び分解温度が分かる示差熱分析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ：ＤＴＡ），および，熱重量分析（ＴｈｅｒｍｏＧｒａｖｉｍｅｔｒｙ：ＴＧ），もしくは，温度による熱量変化を測定することで溶融及び分解熱の程度が分かる示差走査熱量測定（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：ＤＳＣ）を用いて測定した。また，炎に対する抵抗力を調べるために，炎の長さが５０ｍｍであり，幅が７ｍｍ以上となる花壇用ろうそく（芯の長さが約１０ｍｍ，直径が約２０ｍｍ）を用いて試料の表面に１０分間炎を接触させ，これを取り除いたときに耐火性隔膜形成有無を観察し，その結果を下記の表２に示した。
【００６４】
下記の表１では，比較対象とならない実施例８及び比較例３を省略した。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
上記の表１及び表２の結果から，隔膜形成剤で処理することで隔膜が形成された成形体は，隔膜未形成の成形体に比べて耐熱性及び難燃効果が優れていることが分かる。特に，実施例１０，１１，１２の有機物系の隔膜形成剤を添加した試料の場合，ｌｇ．ｌｏｓｓは比較例と類似しているが，炭化物形成による無収縮隔膜が形成されるため，特に耐熱性に優れる効果が得られた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐火性に優れた発泡プラスチック成形体に関する。より詳細には，発泡性プラスチック樹脂を発泡成形する工程や，発泡されたビーズを融着成形する工程中に，有機物系耐火性隔膜形成剤や無機物系の耐火性隔膜形成剤を添加した後，熱源を用いて発泡，融合させることにより耐火性隔膜を有するように成形する，発泡プラスチック成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
発泡プラスチックは，無機物に比べて衝撃吸収性が良好でかつ成形加工が容易であり，熱伝導率が低く断熱性に優れるという長所を有するので，建築断熱材，包装緩衝材，保冷容器，土木建設材，農業及び園芸用資材などに用いられている。
【０００３】
しかし，前述のような従来の発泡プラスチックは，軟化点及び融点が低いため，比較的に低い熱でも溶けて変形してしまい，その形状を維持することができなかった。
【０００４】
さらに，炎（ｆｌａｍｅ）と接触するなど，外部点火因子によって火花が点火されると，発泡プラスチックそのものが燃焼を助けるエネルギーとして作用してしまい，火を拡散させてしまうという，根本的な問題点を抱いていた。
【０００５】
このような問題点のため建築用資材としての使用等，様々な分野における使用が次第に制限されているという実状である。
【０００６】
上記のような問題点を補完するための技術として，ハロゲン，アンチモン，リンまたは窒素を含む化合物などの難燃剤と難燃促進剤（ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ａｉｄ）とを樹脂に添加する添加型難燃化法，および，重合時に難燃性原子を含有した特殊なモノマーを用いて樹脂を製造する重合型難燃化法によって，樹脂そのものに難燃性を付与した後，この樹脂を発泡，成形することにより発泡プラスチックに難燃性を付与する方法が使用されている。
【０００７】
しかしながら，重合型難燃化法は，難燃効果は優れているが，実際には共重合体であるために，製造コストが高く，手間がかかるという短所を有する。従って，一般的には安価でかつハロゲン化合物と相乗効果を引き起こしてフィラーとして使用可能な無機物系添加型難燃化法や，高分子との配合が容易な有機物系添加型難燃化法が好まれていた。
【０００８】
ところが，上記のような難燃樹脂を用いて発泡，成形した発泡プラスチックは，炎に接触した後，その炎を除去すれば自ら消火する自己消火性の水準にとどまっているだけで，ＫＳ Ｆ ２２７（建築物の内装部材及び構造の難燃性試験方法）規定の最下位の等級にも達せず，火災の発生を防ぐことは全くできなかった。
【０００９】
上記のような問題点を解消するために，発泡ポリスチレン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＳｔｙｒｅｎｅ：ＥＰＳ），発泡ポリエチレン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ：ＥＰＥ），発泡ポリプロピレン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＥＰＰ），発泡ポリウレタン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＵｒｅｔｈａｎｅ：ＥＰＵ）などの発泡性樹脂を発泡成形する工程や，発泡後にこれらを融着成形する工程中に不燃性の無機接着剤を添加して発泡成形体を製造する技術である“耐火性有機物発泡成形体”（韓国特許出願第１０−２００３−００２４５４４号，２００３年４月１８日出願）が，本願発明の同一発明者により案出されている。
【００１０】
しかし，上述のような技術は発泡性樹脂に無機接着剤を添加する技術であって，発泡プラスチックの耐火性を高めるには有機物の範囲が制限されるという限界があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は，上記のような問題点を解決するためのもので，より詳細には発泡性樹脂に耐火性隔膜形成剤を添加することで，優れた耐火性を有するとともに，発泡プラスチックのメリットである衝撃吸収性，そして成形加工性及び断熱性が維持される，耐火性に優れている発泡プラスチック成形体を提供することにその目的がある。
【００１２】
また，耐火性隔膜形成剤と共に耐熱増進剤や膨張剤などの添加剤をさらに添加することで，より優れた耐火性を有するようにするという目的もある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は，耐火性に優れる発泡プラスチック成形体に関するものである。
【００１４】
本発明は，発泡ポリスチレン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＳｔｙｒｅｎｅ：ＥＰＳ），発泡ポリエチレン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ：ＥＰＥ），発泡ポリプロピレン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＥＰＰ），発泡ポリウレタン（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ＰｏｌｙＵｒｅｔｈａｎｅ：ＥＰＵ）などの発泡性樹脂を発泡成形する工程や，発泡後にこれらを融着成形する工程中に，不燃性の無機物系の隔膜形成剤又は有機物系の隔膜形成剤を添加して優れた耐火性を有する発泡プラスチックを得るためのものである。
【００１５】
ここで，上記の隔膜形成剤とは，燃焼時に燃焼する部分を仕切る役割を果たす隔膜を形成する物質を意味する。
【００１６】
また，上記の有機物系の隔膜形成剤とは，炎によって炭化される場合，多量の炭化物（ｃｈａｒ）を形成する熱硬化性樹脂を意味する。
【００１７】
本発明を発泡ポリスチレンを例として詳細に説明すると，レジンペレット又は発泡されたビーズに有機物系もしくは無機物系の隔膜形成剤を添加して，粒子と粒子との間の空隙を充填した後，熱源（例えば，スチーム，マイクロ波など）を用いて発泡，融合させることで，非常に多くの耐火性隔膜内に発泡プラスチックが存在する耐火性発泡プラスチック成形体を製造するものである。
【００１８】
有機物系もしくは無機物系の隔膜形成剤を添加する方法には，含浸塗布する方法，配合する方法，または金型に注入する方法などがある。
【００１９】
上記のような過程を経ると，投入された有機物系もしくは無機物系の耐火性隔膜形成剤は，プラスチック樹脂に含浸されるか，その表面に塗布されて，非常に多くの耐火性隔膜を有する成形体を作り出す。
【００２０】
層状構造中に形成された上記の耐火性隔膜は，炎に接触してプラスチック樹脂が溶融したとしても，炎の伝播を防ぐ防炎膜として機能することで，セル隔膜形態を維持しうる。
【００２１】
のみならず，プラスチック樹脂が溶解して空隙に変わった部分は，ハニカム状のセル構造を有する断熱層を形成して，熱の内部浸透を防ぐ遮断膜の役割をも果たすことで，優れた難燃性及び耐熱性を発揮することができるようになる。
【００２２】
上記の耐火性隔膜形成剤は，無機物系と，高強度の炭化物を形成させる有機物系とに区分される。
【００２３】
無機物系には，ケイ酸ナトリウム，ケイ酸カリウム，ケイ酸リチウムなどのケイ酸塩や変性ケイ酸塩系，および，リン酸あるいはリン酸ナトリウム，リン酸アルミニウムなどのリン酸塩系，シリカゾル，アルミナゾルなどのゾル（ｓｏｌ）系化合物，あるいはホウ酸，ホウ砂，ペルオキソホウ酸塩，メタホウ酸，ホウ化水素，ホウ酸塩，低融点ガラスフリット（ＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ４系）などの低融点フリットがある。
【００２４】
また，有機物系には，メラミン樹脂，尿素樹脂，フェノール樹脂，フラン樹脂，エポキシ樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，レゾルシン樹脂，ジシアンジアミド，ポリオール，塩素化パラフィン，ジペンタエリトリトール（ＤＰＥ），及びその誘導体などがある。
【００２５】
一方，本発明の効果をより増進させるために接着促進剤や耐熱性増進剤などの多様な添加剤をさらに添加することができる。
【００２６】
より具体的に説明すると，液相の有機物系もしくは無機物系の隔膜形成剤が固相のプラスチック樹脂によく浸透できるように，接着促進剤を有機物系もしくは無機物系の隔膜形成剤に投入した後，この有機物系もしくは無機物系の隔膜形成剤を，本発明の製造過程中に用いることができる。
【００２７】
この場合，接着促進剤として界面活性剤を使用した場合には，液相の隔膜形成剤が固相のプラスチック樹脂によく浸透でき，また，シランカップリング剤を用いた場合には，隔膜形成剤が浸透された後乾燥されるときに，２つの物質の接着を強固にすることができる。
【００２８】
なお，選択的にケイフッ化ナトリウムを用いて隔膜形成剤の耐久性及び耐水性を向上させることもできる。
【００２９】
また，本発明に酸化チタン，マイカ，カーボン，シリカパウダー，エトリンジャイト化合物（ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）などの耐熱増進剤をさらに添加することもできる。
【００３０】
上記のような耐熱性増進剤は，耐火性隔膜剤と共に，輻射熱遮断，耐熱性補強，低温の領域における結晶水放出などで難燃性能を高める補助難燃剤の役割，及び，比較的低温の領域における熱による変形を防ぐ役割をする。
【００３１】
また，本発明には膨張剤をさらに添加することも可能である。
【００３２】
前述のように，耐火性隔膜形成剤によって形成された，所定の深さのハニカム状の耐火性隔膜は，発泡プラスチック成形体が炎に接触したときに，その伝播を防止する。また，膨張剤は上記のような耐火性隔膜を強化するために，炎に接触した時に耐火性隔膜を膨張させることで，さらに厚い火炎防止膜と断熱層を形成することになる。
【００３３】
上記のような膨張剤には，気泡を発生する気泡剤として，リン酸一アンモニウム，リン酸二アンモニウム，またはトリポリリン酸カリウムなどがある。
【００３４】
また，本発明には難燃剤をさらに添加することができる。
【００３５】
難燃剤は，本発明のプラスチック成形体が炎に接触する場合，発泡プラスチックの溶融物や，有機物系の隔膜形成剤による火炎の伝播を防ぐ。
【００３６】
このような難燃剤としては，リン化合物，ハロゲン化合物，水酸化アルミニウム，水酸化マグネシウム，アンチモン化合物，ホウ酸亜鉛などがある。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば，発泡形樹脂に有機物系もしくは無機物系の隔膜形成剤が添加されて優れた耐火性を有すると同時に，発泡プラスチックのメリットである衝撃吸収性，成形加工性，及び断熱性が維持される，耐火性に優れた発泡プラスチック成形体を提供することができる。
【００３８】
また，耐火性隔膜形成剤とともに耐熱増進剤や膨張剤などの添加剤をさらに添加することで，より優秀な耐火性を有する発泡プラスチック成形体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
発泡ポリスチレン（ＥＰＳ，ＬＧ化学製，Ｒ３２０，難燃性）ペレットに水蒸気を投入して発泡させて発泡ビーズを製造した。
【００４０】
上記の発泡ビーズを２４時間熟成させることで，セル中に含まれる発泡ガスを空気に置換させ，セルが弾性，すなわち復元力を有するようにさせた。
【００４１】
また，上記の発泡ビーズは，少量の界面活性剤及びシランカップリング剤が添加された不燃性無機接着剤である４０ボーメのケイ酸ナトリウム溶液に十分に含浸させた後，３００×３００ｍｍの金型に乾燥密度が３０ｋｇ／ｍ３になるように充填され，その後，水蒸気を導入して成形された。その後，これを乾燥させて３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００４２】
次に，本発明を実施例および比較例を通してより具体的に説明する。
【００４３】
しかし，実施例は本発明をより具体的に説明するためのもので，本発明の技術的思想が以下の実施例に限定されるわけではない。
【００４４】
（実施例１）
発泡ポリスチレン（ＥＰＳ，ＬＧ化学製，Ｒ３２０，難燃性）ペレットに水蒸気を導入して発泡させ，発泡ビーズを製造した。
【００４５】
上記の発泡ビーズを，粒子中に含有している発泡ガスが空気に置換され，粒子が弾性，つまり復元力を有するように，２４時間熟成させた。
【００４６】
また，上記のビーズは，少量の界面活性剤及びシランカップリング剤が添加された不燃性無機接着剤である４０ボーメのケイ酸ナトリウム溶液に十分に含浸させた後，３００×３００ｍｍの金型に乾燥密度が３０ｋｇ／ｍ３になるように充填され，その後，水蒸気を導入して成形した。その後，これを乾燥して３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００４７】
（実施例２）
ケイ酸ナトリウムをリン酸アルミニウム（Ｍｏｎｏ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，Ａｌ２Ｏ３．３（Ｐ２Ｏ５）・６（Ｈ２Ｏ））に変更した以外は，実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００４８】
（実施例３）
リン酸の重量比がケイ酸ナトリウムに対して３：１となるように，ケイ酸ナトリウムにリン酸を添加した以外は，実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００４９】
（実施例４）
ホウ酸の重量比がケイ酸ナトリウムに対して５：１となるように，ケイ酸ナトリウムにホウ酸を添加した以外は，実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５０】
（実施例５）
メラミン樹脂およびリン酸一アンモニウムが，それぞれケイ酸ナトリウムに対して５：１の重量比となるように，ケイ酸ナトリウムにメラミン樹脂とリン酸一アンモニウムとが添加された以外は，実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５１】
（実施例６）
リン酸がケイ酸ナトリウムに対して３：１の重量比で，ホウ酸がケイ酸ナトリウムに対して５：１の重量比で，メラミン樹脂がケイ酸ナトリウムに対して５：１の重量比で，およびリン酸一アンモニウムがケイ酸ナトリウムに対して５：１の重量比でケイ酸ナトリウムに添加された以外は，実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５２】
（実施例７）
発泡ポリスチレンを発泡ポリスチレンパウダーウェス（ｗａｓｔｅ ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ ｐｏｗｄｅｒ）（粒子サイズは２〜０．５ｍｍ）に変更した以外は実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５３】
（実施例８）
発泡ポリスチレンペレットを発泡プロピレン（ＥＰＰ，韓和綜合化学製，３０膨張度（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ），８０％以上）ペレットに変更した以外は実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５４】
（実施例９）
ケイ酸ナトリウムをホウ酸溶液に変更した以外は実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５５】
（実施例１０）
ケイ酸ナトリウムをメラミン樹脂に変更した以外は実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５６】
（実施例１１）
ケイ酸ナトリウムをフェノール樹脂に変更した以外は実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５７】
（実施例１２）
ケイ酸ナトリウムをハロゲン系難燃剤を添加したメラミン樹脂に変更した以外は実施例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの耐火性発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５８】
本発明の効果を確認するために下記のような通常の方法で発泡プラスチック成形体を製造した。
【００５９】
（比較例１）
発泡ポリスチレン（ＥＰＳ，ＬＧ化学製，Ｒ３２０，一般のもの）ペレットに水蒸気を導入し発泡させて発泡ビーズを製造し，これを２４時間熟成させた後，３００×３００ｍｍの金型に乾燥密度が３０ｋｇ／ｍ３になるようにこの発泡ビーズを充填し，水蒸気を導入して成形した。その後，これを乾燥して３００×３００×５０ｍｍの発泡プラスチックを製造した。
【００６０】
（比較例２）
発泡ポリスチレンを難燃処理済みの発泡ポリスチレン（ＥＰＳ，ＬＧ化学製，Ｒ３２０，難燃性）ペレットに変更した以外は比較例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの発泡プラスチックを製造した。
【００６１】
（比較例３）
比較例１において，発泡ポリスチレンを発泡プロピレン（ＥＰＰ，韓和綜合化学製，３０膨張度）ペレットに変更した以外は比較例１と同様にして，３００×３００×５０ｍｍの発泡プラスチックを製造した。
【００６２】
実施例１〜１２及び比較例１〜３で製造された試料を，通風がよい室内に４８時間放置し，４０±５℃で１２０時間乾燥させた。その後，これらの試料の耐熱性能及び難燃性能を測定した。
【００６３】
耐熱性能はＪＩＳ Ｋ ６７６７に準して評価し，その結果を下記の表１に示した。難燃性能は，温度による吸熱或いは発熱状態と重量変化を測定することにより，溶融及び分解温度が分かる示差熱分析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ：ＤＴＡ），および，熱重量分析（ＴｈｅｒｍｏＧｒａｖｉｍｅｔｒｙ：ＴＧ），もしくは，温度による熱量変化を測定することで溶融及び分解熱の程度が分かる示差走査熱量測定（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：ＤＳＣ）を用いて測定した。また，炎に対する抵抗力を調べるために，炎の長さが５０ｍｍであり，幅が７ｍｍ以上となる花壇用ろうそく（芯の長さが約１０ｍｍ，直径が約２０ｍｍ）を用いて試料の表面に１０分間炎を接触させ，これを取り除いたときに耐火性隔膜形成有無を観察し，その結果を下記の表２に示した。
【００６４】
下記の表１では，比較対象とならない実施例８及び比較例３を省略した。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
上記の表１及び表２の結果から，隔膜形成剤で処理することで隔膜が形成された成形体は，隔膜未形成の成形体に比べて耐熱性及び難燃効果が優れていることが分かる。特に，実施例１０，１１，１２の有機物系の隔膜形成剤を添加した試料の場合，ｌｇ．ｌｏｓｓは比較例と類似しているが，炭化物形成による無収縮隔膜が形成されるため，特に耐熱性に優れる効果が得られた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡性プラスチック樹脂を発泡成形する工程や発泡されたビーズを融着成形する工程中に，有機物系の耐火性隔膜形成剤もしくは無機物系の耐火性隔膜形成剤を投入した後，熱源を用いて発泡，融合させることによって成形される耐火性隔膜を有するように成形したことを特徴とする，耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項２】
発泡性プラスチック樹脂を発泡成形する工程や発泡されたビーズを融着成形する工程中に，有機質系の耐火性隔膜形成剤および無機質系の耐火性隔膜形成剤を投入した後，熱源を用いて発泡，融合させることによって耐火性隔膜を有するように成形したことを特徴とする，耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項３】
前記有機物系の隔膜成形剤は，メラミン樹脂，尿素樹脂，フェノール樹脂，フラン樹脂，エポキシ樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，レゾルシン樹脂，ジシアンジアミド，ポリオール，塩素化パラフィン，ジペンタエリトリトール（ＤＰＥ），およびこれらの誘導体の中から選択された少なくとも一種類であり，
前記無機物系の隔膜形成剤は，ケイ酸ナトリウム，ケイ酸カリウム，ケイ酸リチウムなどのケイ酸塩もしくは変性ケイ酸塩，および，リン酸，リン酸ナトリウム，リン酸アルミニウムなどのリン酸塩，シリカゾル，アルミナゾルなどのゾル（ｓｏｌ）系化合物，ホウ酸，ホウ砂，ペルオキソホウ酸塩，メタホウ酸，ホウ化水素，ホウ酸塩，および低融点ガラスフリット（ＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ４系）などの低融点フリットの中から選択された少なくとも一種類であることを特徴とする，請求項１または２に記載の耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項４】
前記有機物系の耐火性隔膜成形剤及び無機物系の耐火性隔膜形成剤は，接着促進剤，耐熱性増進剤，膨張剤，および難燃剤の中から選択された少なくとも一種類以上であることを特徴とする，請求項１または２に記載の耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項５】
前記接着促進剤は，界面活性剤，シランカップリング剤，およびケイフッ化ナトリウムの中から選択された少なくとも一種類であることを特徴とする，請求項４記載の耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項６】
前記耐熱性増進剤は，酸化チタン，マイカ，カーボン，シリカパウダー，およびエトリンジャイト化合物の中から選択された少なくとも一種類であることを特徴とする，請求項４に記載の耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項７】
前記膨張剤は，リン酸一アンモニウム，リン酸二アンモニウム，およびトリポリリン酸カリウムの中から選択された少なくとも一つであることを特徴とする，請求項４記載の耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項８】
前記難燃剤は，リン化合物，ハロゲン化合物，水酸化アルミニウム，水酸化マグネシウム，アンチモン化合物，およびホウ酸亜鉛の中から選択された少なくとも一種類であることを特徴とする，請求項４記載の耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項１】
発泡性プラスチック樹脂を発泡成形する工程や発泡されたビーズを融着成形する工程中に，有機物系の耐火性隔膜形成剤もしくは無機物系の耐火性隔膜形成剤を投入した後，熱源を用いて発泡，融合させることによって成形される耐火性隔膜を有するように成形したことを特徴とする，耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項２】
発泡性プラスチック樹脂を発泡成形する工程や発泡されたビーズを融着成形する工程中に，有機質系の耐火性隔膜形成剤および無機質系の耐火性隔膜形成剤を投入した後，熱源を用いて発泡，融合させることによって耐火性隔膜を有するように成形したことを特徴とする，耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項３】
前記有機物系の隔膜成形剤は，メラミン樹脂，尿素樹脂，フェノール樹脂，フラン樹脂，エポキシ樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，レゾルシン樹脂，ジシアンジアミド，ポリオール，塩素化パラフィン，ジペンタエリトリトール（ＤＰＥ），およびこれらの誘導体の中から選択された少なくとも一種類であり，
前記無機物系の隔膜形成剤は，ケイ酸ナトリウム，ケイ酸カリウム，ケイ酸リチウムなどのケイ酸塩もしくは変性ケイ酸塩，および，リン酸，リン酸ナトリウム，リン酸アルミニウムなどのリン酸塩，シリカゾル，アルミナゾルなどのゾル（ｓｏｌ）系化合物，ホウ酸，ホウ砂，ペルオキソホウ酸塩，メタホウ酸，ホウ化水素，ホウ酸塩，および低融点ガラスフリット（ＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ４系）などの低融点フリットの中から選択された少なくとも一種類であることを特徴とする，請求項１または２に記載の耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項４】
前記有機物系の耐火性隔膜成形剤及び無機物系の耐火性隔膜形成剤は，接着促進剤，耐熱性増進剤，膨張剤，および難燃剤の中から選択された少なくとも一種類以上であることを特徴とする，請求項１または２に記載の耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項５】
前記接着促進剤は，界面活性剤，シランカップリング剤，およびケイフッ化ナトリウムの中から選択された少なくとも一種類であることを特徴とする，請求項４記載の耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項６】
前記耐熱性増進剤は，酸化チタン，マイカ，カーボン，シリカパウダー，およびエトリンジャイト化合物の中から選択された少なくとも一種類であることを特徴とする，請求項４に記載の耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項７】
前記膨張剤は，リン酸一アンモニウム，リン酸二アンモニウム，およびトリポリリン酸カリウムの中から選択された少なくとも一つであることを特徴とする，請求項４記載の耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【請求項８】
前記難燃剤は，リン化合物，ハロゲン化合物，水酸化アルミニウム，水酸化マグネシウム，アンチモン化合物，およびホウ酸亜鉛の中から選択された少なくとも一種類であることを特徴とする，請求項４記載の耐火性に優れた発泡プラスチック成形体。
【公表番号】特表２００６−５２５４０６（Ｐ２００６−５２５４０６Ａ）
【公表日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０７８２５（Ｐ２００６−５０７８２５）
【出願日】平成１６年４月２８日（２００４．４．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００４／０００９７０
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９６９００
【国際公開日】平成１６年１１月１１日（２００４．１１．１１）
【出願人】（５０５４０４０２４）キョンドン セラテック カンパニー リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年４月２８日（２００４．４．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００４／０００９７０
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９６９００
【国際公開日】平成１６年１１月１１日（２００４．１１．１１）
【出願人】（５０５４０４０２４）キョンドン セラテック カンパニー リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
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