JP2006257181A - 防火用目地材 - Google Patents

Abstract

【課題】 防火用目地材において、施工作業性、耐久性が良好で、且つ可撓性、防火性の優れた目地材の提供。
【解決手段】 水性ウレタンプレポリマーからなる軟質ウレタンフォームに、特定量の熱膨張性黒鉛、亜リン酸アルミニウムおよび無機充填剤を含有させた酸素指数が４０以上の難燃性を有した防火用目地材で、この防火用目地材は、火災発生時には熱膨張し、火炎が隙間から流入するのを防止し、しかも燃焼後の残渣が充分な形状保持性を有する
【選択図】なし

Description

本発明は、建築物防火区画体の隙間に使用する防火用目地材に関する。

建築物の防火区画体を貫通する電力ケーブル、通信ケーブル等のケーブル類や空調設備等の配管類と防火壁の間には目地材として防火用膨張材料が使用されてきている。防火用膨張材料は、火災時加熱により膨張して膨張層を形成し、これにより防火区画体にある貫通口の隙間を閉塞させて火災の延焼防止を図るものである。このため防火用膨張材料からなる防火用目地材では、特に膨張層の形成後、膨張層が炎熱によって容易に形崩れを起こさず、所定の形状を出来るだけ長時間保持できることが要求される。

防火用膨張材料は、その膨張層が炎熱によって形崩れを起こさず、所定の形状を長時間保持する必要性から、ベース樹脂に、無機系膨張剤及び／又は有機系膨張剤と、形状安定化用樹脂としてポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂等が配合された樹脂組成物（例えば特許文献１参照）が提案されている。しかしこれでは用途によって弾性・柔軟性が充分でなく施工性が悪かった。

弾性・柔軟性に優れた防火用膨張材料として、耐火性を付与したポリウレタンの製造方法も知られている（例えば特許文献２参照）。これは、ポリオールとポリイソシアネートに、難燃剤として膨張性黒鉛を配合し、粉末状カゼインを形状の安定化剤として使用することを特徴としているが、形状の安定化は十分とはいえなかった。更にポリオールとポリイソシアネートの２液反応混合物からポリウレタンを製造するこの技術では、多量の膨張性黒鉛を配合することは極めて困難であり、十分な耐火性能を得ることはできなかった。

また、ゴムと膨張性黒鉛、エポキシ樹脂及び無機充填剤からなる可撓性防火用ゴム目地材が開示されており（例えば特許文献３参照）、従来問題点であった脆さや耐火性が改善されたものの、膨張後の形状安定化のために配合しているエポキシ樹脂が混練時に混練機器内壁に固着し、この除去が極めて困難という問題があった。

更に、膨張後の形状の安定化を改善したものとして膨張性黒鉛を配合した軟質ウレタンフォームにホウ酸を添加した組成物が開示されているが（例えば特許文献４参照）、長期間高温下に曝されると加水分解により弾性が失われる問題があった。
特開平０９−１７６４９８号公報（第２頁：請求項１〜５） 特許第２７３２４３５号（第１頁：請求項１〜９、第２項請求項１０〜１２） 特開２００２−１８１２６２号公報（第２頁：請求項１） 特開２００１−３４８４７６号公報（第２頁：請求項１〜８）

本発明は、建築物の防火区画体にある隙間や免震装置の防火部位等に使用され、火災発生時には熱膨張してその隙間を閉塞させて火炎の流入を防止すると共に、充分な形状保持性を有し、長期間の高温耐久性を有する防火用目地材を提供することを課題とする。

本発明は、水性ウレタンプレポリマーから得られる軟質ウレタンフォーム、熱膨張性黒鉛、亜リン酸アルミニウム及び無機充填剤を含み、酸素指数が４０以上である防火用目地材である。さらに本発明は、水性ウレタンプレポリマーから得られる軟質ウレタンフォームが１００質量部、熱膨張性黒鉛が１０〜１００質量部、亜リン酸アルミニウムが１０〜１００及び無機充填剤が１０〜１５０質量部からなる防火用目地材であり、無機充填剤が水酸化アルミニウムである防火用目地材である。またこの防火用目地材を使用したガスケットである。

本発明の防火用目地材は、火災時に安定した不燃性の膨張層を形成するとともに、長時間高温下にさらされても、その膨張層が脆弱化しにくく、優れた防火性能を有する。

本発明の防火用目地材は、水性ウレタンプレポリマーから得られる軟質ウレタンフォーム、熱膨張性黒鉛、亜リン酸アルミニウム及び無機充填剤を含むものである。

本発明で用いられる軟質ウレタンフォームは、一液タイプの水性ウレタンプレポリマーから得られる軟質ウレタンフォームである。水性ウレタンプレポリマーとしては、公知のもの又は市販品を使用できる。

熱膨張性黒鉛は、天然グラファイト、熱分解グラファイト等の粉末を、硫酸や硝酸等の無機酸と、濃硝酸や過マンガン酸塩等の強酸化剤とで処理されたもので、グラファイト層状構造を維持した結晶化合物である。これらは２００℃程度以上の温度に曝されると、１００倍以上に熱膨張するものである。なお、これら天然グラファイト、熱分解グラファイト等の粉末は、脱酸処理に加え、更に中和処理したタイプ他、各種品種があるがいずれも使用できる。
熱膨張性黒鉛の粒度は、２０〜４００メッシュ程度が好ましい。４００メッシュより粒度が小さくなると熱膨張性黒鉛の膨張度が小さく、得られる防火用目地材が火災時に充分熱膨張しない場合があり、また２０メッシュより粒度が大きくなると分散性が悪くなり得られる防火用目地材の弾性が低下する場合がある。

熱膨張性黒鉛の含有量は、水性ウレタンプレポリマーから得られる軟質ウレタンフォームの種類や所望の膨張倍率等によって適宜設定することができるが、通常は軟質ウレタンフォーム１００質量部に対して１０〜１００質量部の使用が好ましく、更に好ましくは２０〜８０質量部である。熱膨張性黒鉛の含有量が１０質量部より少ないと、得られた防火用目地材が火災時に充分熱膨張しない場合があり、１００質量部を超えると熱膨張倍率は大きくなるものの、得られる防火用目地材の強度等の物性も低下する傾向にある。

本発明では、熱膨張剤及び形崩れ防止の形状安定化剤として亜リン酸アルミニウムを用いる。本発明で用いられる亜リン酸アルミニウムは、分散性の観点から平均粒径はレーザー回折法の測定値で１〜１００μｍが好ましい。

亜リン酸アルミニウムの含有量は、水性ウレタンプレポリマーから得られる軟質ウレタンフォームの種類や所望の膨張倍率等によって適宜設定することができるが、水性ウレタンプレポリマーから得られる軟質ウレタンフォーム１００質量部に対して１０〜１００質量部が好ましい。１０質量部より少ないと、得られる防火用目地材の形状安定化性能が不十分で、１００質量部を超えると得られた防火用目地材の硬度が高くなり可撓性が低下する傾向がある。

無機充填剤の含有量は、水性ウレタンプレポリマーから得られる軟質ウレタンフォームの種類や所望の膨張倍率等によって適宜設定することができるが、水性ウレタンプレポリマーから得られる軟質ウレタンフォーム１００質量部に対して１０〜１５０質量部が良い。１５０質量部を超えて使用すると、発泡成形体の硬度が高くなって可撓性が劣り、施工性が悪くなる場合がある。

本発明では、防火用目地材の難燃性をより向上させるために無機充填剤を用いる。無機充填剤としては、例えば、シリカ、珪藻土、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ホウ酸亜鉛、ホウ酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、ハイドロタルサイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ケイ酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、ベントナイト、活性白土、セピオライト、ガラス繊維、ガラスビーズ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、カーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、また２種以上を併用しても良い。これらの中では、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムは、加熱時の脱水反応による吸熱反応で温度上昇が抑えられるという点で好ましい。中でも水酸化アルミニウムが特に好ましい。
また、分散性の観点からこれらの充填剤の平均粒径は、レーザー回折法の測定値で１〜５０μｍが好ましい。

本発明の防火用目地材は、酸素指数４０以上であることを特徴とする。４０未満では、火災時の難燃性が不十分で、形崩れ防止性も劣る。酸素指数の調整は膨張性黒鉛、亜リン酸アルミニウム及び無機充填剤の配合量によって調整できる。

本発明の目地材の調整方法は、特に限定されるものではないが、まず熱膨張性黒鉛、亜リン酸アルミニウム、無機充填剤に水を加えてスラリー状にした後、そのスラリーに水性ウレタンプレポリマーを添加し、発泡が開始するまで攪拌混合を続け、次いで所定の形状を有する型に注入して発泡成形させ、更に約５０℃で養生して含有水分を蒸発させて得るのが好ましい。養生時間は、防火用目地材である発泡成形体の大きさや養生温度に応じて適宜設定すればよい。

熱膨張性黒鉛、亜リン酸アルミニウム及び無機充填剤の配合比は上記のとおりで用途や目的によって適宜設定できるが、スラリー中のそれらの合計量は、通常は２０〜９０質量％であり、好ましくは５０〜７０質量％である。固形分が２０質量％未満の場合には、火災時に安定した膨張層が得られないおそれがある。また９０質量％を超える場合は、スラリーの粘度が上昇し性能が安定した防火用目地材が得られなくなることがある。

また、スラリーには、必要に応じて他の添加剤、例えば、界面活性剤、架橋剤、整泡剤、触媒、発泡剤、難燃剤、安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、顔料、フィラー等を配合することもできる。これらの添加剤は、スラリー調整時に同時あるいは順次配合した後、公知の攪拌機等で均一に混合するのが好ましい。

本発明の防火用目地材は、その弾性、柔軟性、熱膨張性、断熱性、耐火性、制振性、防音性等の特性が要求される様々な分野に利用できるが、防火膨張性材料を用いる公知の工法にも適用でき、各工法における使用方法に従って用いればよい。使用部位も特に制限されず、防火性が要求される箇所に幅広く用いることができる。

特に、本発明の防火用目地材は、防火区画体に設けられた貫通口の隙間の一部もしくは全部を閉塞するために好適に用いられる。具体的には、防火壁、床スラブ等の防火区画体に設けられた貫通口を通る電源ケーブルや通信ケーブル、パイプ等と防火壁の隙間を本発明の防火用目地材で被覆するか、施工部分に適合する形状のガスケットに成形し、それを装着する方法もある。また、建造物の免震装置の防火部位にも好適に用いられる。具体的には、免震装置本体とそれを覆う耐火パネルの間もしくはその耐火パネルの端部に使用され、粘着剤や接着剤で貼り付けるか、ボルトや釘などで固定して用いることができる。

以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものでない。なお、以下の説明における部及び％は質量基準に基づく。

表１〜表２に示す配合量で、熱膨張性黒鉛、亜リン酸アルミニウム、無機充填剤の混合物に水を加えてスラリーを調整した。このスラリーに水性ウレタンプレポリマーを加えて攪拌混合し、寸法１２ｃｍ×１２ｃｍ×１７ｃｍの型に注入して発泡成形させ、型と共にオーブン中１００℃、１時間で養生した後、脱型した。得られた発泡硬化体をさらにオーブン中５０℃で２日間養生することにより水分を蒸発させてスポンジ状の成形体を得た。

実施例において使用した材料は、それぞれ以下に示したものである。
（１） 水性ウレタンプレポリマー：（三井化学（株）製、「ＥＧＨ−４０１」）
（２） ホウ酸：（ＢＯＲＡＸ（株）製）
（３） 亜リン酸アルミニウム：（太平化学産業（株）製、「ＡＰＡ―１００」）
（４）熱膨張性黒鉛：（エア・ウォーター・ケミカル（株）製「ＳＳ−３」、膨張開始温度２６０℃）
（５）無機充填剤：水酸化アルミニウム（日本軽金属（株）製、「Ｂ５３」）

「実施例１〜４」「比較例１〜４」
実施例及び比較例において下記の各特性を評価し、表１〜表２にまとめた。
各特性の測定方法を以下に示す。
スラリー状態：熱膨張剤、亜リン酸アルミニウム、無機充填剤および水のスラリーの状態を調べ、流動可能な状態を「良」、パサパサした状態で流動しないものを「不可」と評価した。
表面硬度：発泡成形体にＣ型ゴム硬度計（高分子計器（株）製）を当てた直後の硬度計の指示を読み取ることにより測定した。
膨張倍率：発泡成形体を３００℃で保持された雰囲気内に０．５時間放置した後の膨張倍率を測定した。
形状保持性：発泡成形体を３００℃で保持された雰囲気内に０．５時間放置し膨張させた後、その膨張体の硬さを手指感触により調べた。膨張体が硬くしっかりしているものを「優」、形状を保持できているものを「良」、形状をなんとか保持しているものを「可」、形状保持性の無いもの又は溶融したものを「不可」とした。
酸素指数：ＪＩＳ Ｋ７２０１に準じて燃焼性試験装置（スガ試験機（株）製、ＯＮ−１Ｄ型）を用いて測定した。
耐久性：発泡成形体から５ｃｍ角の試験片を切り出し、１００℃のギヤーオーブン中に５日間加熱処理した後、室温で１日間放置しスポンジの加水分解状況を観察した。
手指感触で弾性に変化の無いものを「良」、加水分解が起こり、弾性が失われたものを「不可」とした。

Claims (4)

1. 水性ウレタンプレポリマーから得られる軟質ウレタンフォーム、熱膨張性黒鉛、亜リン酸アルミニウム及び無機充填剤を含み、酸素指数が４０以上である防火用目地材。
2. 水性ウレタンプレポリマーから得られる軟質ウレタンフォームが１００質量部、熱膨張性黒鉛が１０〜１００質量部、亜リン酸アルミニウムが１０〜１００及び無機充填剤が１０〜１５０質量部である請求項１に記載の防火用目地材。
3. 無機充填剤が水酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した防火用目地材。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の防火用目地材からなるガスケット。