JP2018178046A - 不燃性建材及び不燃断熱性建材 - Google Patents

Abstract

【課題】不燃性を有しながら、断熱性も付与できる不燃性建材の提供。【解決手段】（１）ＣａＯ含有量が４０質量％以上のカルシウムアルミネート、（２）二水セッコウ、（３）平均粒子径が１０〜１００μｍの中空構造を有する無機粉末、（４）材料分離防止剤を含有する不燃性建材であり、（２）の使用量が（１）１００質量部に対して７０〜２５０質量部であり、（３）の使用量が（１）と（２）の合計１００質量部に対して０〜１００質量部であり、（４）の使用量が（１）と（２）の合計１００質量部に対して０．０５〜２５質量部である不燃性建材であり、発泡ポリスチレン樹脂からなる樹脂成形体への充填に用いる不燃性建材。【選択図】図１

Description

本発明は、発泡ポリスチレン樹脂からなる樹脂成形体への充填に用い、耐火性と断熱性を有する不燃性建材に関する。

建築物には、様々な断熱材や耐火材が使用されている。断熱材としては、断熱効果が高く軽量で作業性が良い樹脂発泡体であるポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、およびフェノールフォーム等、コスト的に安価なグラスウールやロックウールなどの無機系の繊維状集合体等が使われている。発泡樹脂は有機物のため火災を発生すると燃焼し、しばしば延焼による被害拡大の原因となり、その対策を施すことが望まれている。
解決策として、グラスウールやロックウール等の無機系の断熱材を使用することが挙げられる。しかし、無機系の断熱材の熱伝導率は有機系素材のフォームよりも高い傾向があり、断熱性の点で劣る場合がある。グラスウールやロックウール等は繊維状であるため、作業性の点で穿痛感を有するといった課題がある。

有機系素材のフォームに不燃性を付与した素材は既に市販されている。例えば、フェノール樹脂フォームのボードの片面又は両面を不燃材であるアルミニウム箔、水酸化アルミニウム紙、セッコウ系板材等で積層した構造の不燃断熱ボードが挙げられる。しかし、火災等で熱が加わると、火炎に面した表面は燃えないが、熱で内部のフェノール樹脂が溶け、空洞となりボード自体が脱落し延焼するという課題がある。
耐火材としては、一般的に強化セッコウボードが使用されている。強化セッコウボードは不燃性であるが、ボード密度が７５０〜９５０ｋｇ／ｍ^３と重いので作業性が悪く、熱伝導率は０．２〜０．３Ｗ／ｍ・Ｋと大きくて断熱性は劣るという課題がある。

不燃性を有する有機系断熱材の先行技術文献を以下に説明する。
ウレタン樹脂発泡体の耐燃焼性を向上する技術としては、アルカリ金属炭酸塩、イソシアネート類、水及び反応触媒で発泡体を形成する断熱材料に関する技術（特許文献１）、リチウム、ナトリウム、カリウム、ホウ素、及びアルミニウムからなる群より選ばれる金属の、水酸化物、酸化物、炭酸塩類、硫酸塩、硝酸塩、アルミン酸塩、ホウ酸塩、及びリン酸塩類からなる群より選ばれる一種又は二種以上の無機化合物と水とイソシアネート類とからなる硬化性組成物で、主にトンネルの地盤改良用の注入材に関する技術（特許文献２）がある。これらの発明は、断熱性について明確化されていない。特に、アルカリ金属炭酸塩３０％以上の水溶液とイソシアネート類を反応させ、多量の水を使用するために未反応の水が多量に残り、断熱材として使用するためには乾燥する必要があり、作業工程が多い。

合成樹脂発泡体を被覆して耐燃焼性を向上する技術としては、セピオライトと水溶性樹脂を主成分とする水性有機バインダーとからなる被覆を形成して表面処理を施した合成樹脂の発泡体粒子に、無機粉体とアルカリ金属ケイ酸塩を主成分とする水ガラスを含む水性無機バインダーとからなるコーティング材を更に被覆し、乾燥硬化させる断熱性被覆粒体に関する技術（特許文献３）、合成樹脂発泡体の少なくとも一部の表面の気泡構造内に、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、アルミノケイ酸塩のうちの１種又は２種以上の混合物からなるシリカ系無機物が充填した無機物含有合成樹脂発泡体に関する技術（特許文献４）が開示されている。これらケイ酸塩類を用いる技術は、燃焼により、樹脂発泡体が溶け、充填されたケイ酸塩自体の結合力も失われて粉化し、形状を保つことが難しいという課題がある。

更に、ビーズ法ポリスチレンフォームで形成された発泡樹脂において、発泡ビーズ間に形成された連続気泡に、酸素指数が２１より大きい有機系物質からなる充填材料を充填した発泡樹脂複合構造体に関する技術が開示されている（特許文献５）。これらの技術は、充填材料が有機系物質であり不燃レベルの耐燃焼性の向上は期待できない。これらの技術は実験例より、発泡体の空隙率が３％であり、本発明に比べて非常に密実な空隙を持つ発泡ポリスチレンフォームを対象にしている。

耐火材の先行技術文献を以下に説明する。
カルシウムアルミネートを用いた耐火材料も提案されている。例えば、カルシウムアルミネート、セッコウ、及び凝結遅延剤を含有する耐火被覆材が知られている（特許文献６）。この技術は、木材や鉄骨表面を被覆し火災から保護する目的で使用する材料である。特許文献６は、中空構造を有する無機粉末、廃ガラス発泡体粉末について記載はない。特許文献６は、断熱効果についても記載していない。

不燃性、耐火性及び断熱性を有する建材の先行技術文献を以下に説明する。
耐熱骨材、軽量骨材、アルミナ系結合材、炭化珪素、及び補強繊維からなる不焼成耐火断熱材に関する技術が開示されており、軽量骨材としてシラスバルーン、アルミナ系結合材としてカルシウムアルミネートが記述されている（特許文献７）。この技術は、製鉄や製鋼で使用する高温領域の耐火断熱材に使用することを前提としており、通常環境下の断熱を目的とした用途ではない。特許文献７は、セッコウについて記載はない。カルシウムアルミネートとしてアルミナセメントを挙げている。アルミナセメントのＣａＯ含有量は４０質量％未満であり、本発明とは異なる。

連通した空隙を有し、空隙率が５〜６０％である熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の前記空隙に、スメクタイトを含有する、セメント又は石膏の硬化物が充填されていることを特徴とする複合成形体に関する技術（特許文献８）が知られている。しかし、特定の中空構造を有する無機粉末を併用する記載がなく、カルシウムアルミネートやセッコウの種類を特定した記載になっていない。

不燃性、耐火性、および断熱性を有する建材の用途ではないが、本発明と類似する組成物の先行技術文献を以下に説明する。
セメント、骨材、急硬材、及び特定の乾燥収縮低減剤を含有してなり、急硬材がカルシウムアルミネート単独又はカルシウムアルミネートとセッコウであり、セメント１００質量部に対してカルシウムアルミネート１〜２０質量部であり、カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウが３０〜３００質量部であり、乾燥収縮低減剤がセメント１００質量部に対して０．１〜１０質量部である、モルタル組成物が開示されており、骨材として、セラミックバルーン、シラスバルーン、廃ガラスを原料とし焼成して製造した軽量骨材が記裁されている（特許文献９）。しかし、中空構造を有する無機粉末と廃ガラス発泡体粉末を特定量使用すること、不燃性、耐火性、および断熱材を有する建材として使用することについて記載はない。

特開平１０−６７５７６号公報 特開平８−９２５５５号公報 特開２００１−３２９６２９号公報 特開２０１２−１０２３０５号公報 特許第４９８３９６７号公報 特開平７−４８１５３号公報 特開昭６２−４１７７４号公報 特開２０１５−１９９９４５号公報 特許第４８６０３９６号公報

本発明は断熱性を損なうことなく、不燃性、耐火性を付与する組成物を提供する。

即ち、本発明は、（１）ＣａＯ含有量が４０質量％以上のカルシウムアルミネート、（２）二水セッコウ、（３）平均粒子径が１０〜１００μｍの中空構造を有する無機粉末、（４）材料分離防止剤を含有する不燃性建材であり、（２）の使用量が（１）１００質量部に対して７０〜２５０質量部であり、（３）の使用量が（１）と（２）の合計１００質量部に対して０〜１００質量部であり、（４）の使用量が（１）と（２）の合計１００質量部に対して０．０５〜２５質量部である不燃性建材であり、発泡ポリスチレン樹脂からなる樹脂成形体への充填に用いる不燃性建材であり、（３）が、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、火山性堆積物の加熱発泡体からなる群の１種以上である該不燃性建材であり、更に、（５）廃ガラス発泡体粉末を含有する該不燃性建材であり、（５）の軟化点が８００℃以下であり、（５）の平均粒子径が２０〜１３０μｍである該不燃性建材であり、更に、（６）凝結遅延剤を含有する該不燃性建材であり、樹脂成形体に充填するのに使用する該不燃性建材であり、該不燃性建材と水を含有する不燃性建材スラリーであり、水の使用量が、不燃性建材１００質量部に対して１００〜３００質量部である該不燃性建材スラリーであり、樹脂成形体に該不燃性建材スラリーを充填した不燃断熱性建材であり、樹脂成形体が、連続気泡を有する該不燃断熱性建材であり、連続気泡率が２５〜７０体積％である該不燃断熱性建材であり、密度が１５０〜５００ｋｇ／ｍ^３である該不燃断熱性建材であり、樹脂成形体に該不燃性建材スラリーを充填することにより得られる不燃断熱性建材の製造方法であり、該不燃断熱性建材を用いて断熱する断熱方法である。

本発明は不燃性、耐火性を有しながら、断熱性も付与できる。

減圧含浸装置を示す図である。 耐火試験を示す図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。

本発明に使用する（１）カルシウムアルミネートは、カルシア原料とアルミナ原料等を混合して、キルンで焼成し、又は、電気炉で溶融し、冷却して得られるＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とを主成分とする水和活性を有する物質の総称である。カルシウムアルミネートは、不燃性や初期強度発現性の点で、溶融後に急冷した非晶質カルシウムアルミネートが好ましい。カルシウムアルミネートのＣａＯ含有量は、反応活性の点で、４０質量％以上が好ましい。４０質量％未満では十分な不燃性を示さない場合がある。ＣａＯ含有量は、水を加えてスラリーにした時の流動性を確保する点で、５０質量％以下が好ましい。５０質量％を超えるとスラリーにした時に適切な流動性が確保できずに充填不良を起こす場合がある。本発明では、カルシウムアルミネートのＣａＯやＡｌ_２Ｏ_３の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及び、アルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、又は、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とを主成分とするものに、これらの化合物が少量固溶した化合物も使用できる。

カルシウムアルミネートのガラス化率は、不燃性や反応活性の点で、７０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。７０％未満では初期強度発現性が低下する場合がある。ガラス化率は加熱前のサンプルについて、粉末Ｘ線回折法により、本発明のカルシウムアルミネートの結晶鉱物のメインピーク面積Ｓを予め測定し、その後１０００℃で２時間加熱後、１〜１０℃／分の冷却速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法による加熱後の結晶鉱物のメインピーク面積Ｓ_０を求め、更に、これらのＳ_０及びＳの値を用い、次の式を用いてガラス化率χを算出する。ガラス化率χ（％）＝１００×（１−Ｓ／Ｓ_０）

カルシウムアルミネートの粒度は、不燃性や初期強度発現性の点で、ブレーン比表面積値３，０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、５，０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。３，０００ｃｍ^２／ｇ未満では初期強度発現性が低下する場合がある。

本発明の（２）セッコウとしては、二水セッコウが挙げられる。本発明の二水セッコウとは、カルシウムアルミネートと反応しエトリンガイトを生成するための原料となり、化学組成がＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏで表される物質である。二水セッコウは、無水セッコウに比べて反応活性が高いので無水セッコウを原料として用いるよりも水和１日後のエトリンガイト生成量を増加できる。二水セッコウとしては、天然に算出されるもの、工業的に合成されたもの、廃セッコウボードからリサイクルされたもの等が挙げられる。
二水セッコウの純度は、十分なエトリンガイト生成量を得る点で、９０質量％以上が好ましい。

二水セッコウ（以下、セッコウということもある）の平均粒子径は、反応活性の点で、１０〜８０μｍが好ましく、２０〜６０μｍがより好ましい。１０μｍ未満では反応活性が高くスラリーとしたときの可使時間が短くなる場合があり、８０μｍを超えると反応活性が低くなり、硬化時間が遅い場合がある。

セッコウの使用量は、カルシウムアルミネート１００質量部に対して７０〜２５０質量部が好ましく、８０〜２００質量部がより好ましく、１００〜１５０質量部が最も好ましい。７０質量部未満では十分な不燃性や初期強度発現性が得られない場合があり、２５０質量部を超えると十分な不燃性を示さない場合がある。

本発明の（３）中空構造を有する無機粉末（以下、無機粉末ということもある）とは、シラスバルーンに代表される火山性堆積物を高温で加熱して作られる加熱発泡体、火力発電所から発生するフライアッシュバルーン、黒曜石や真珠岩を焼成したバルーン構造の無機粉末等が挙げられる。（３）は、（２）や（４）や（５）を除くことが好ましい。フライアッシュバルーンを使用する場合は、可能であれば強熱減量が５％以下のものを使用することが、未燃カーボンが少ない点で、好ましい。これらの中では、密度が小さく、樹脂成形体に充填した際に断熱性を損ないにくい点で、シラスバルーン、フライアッシュバルーンが好ましく、シラスバルーンが最も好ましい。

無機粉末の平均粒子径は１０〜１００μｍが好ましく、２５〜６０μｍがより好ましく、３０〜５０μｍが最も好ましい。１０μｍ未満では、粒子が細かすぎてスラリーにした時の粘度が高くなり、連続気泡への充填性が低下する場合があり、１００μｍを超えると不燃性及び断熱性が低下する場合がある。

無機粉末の使用量は、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して０〜１００質量部が好ましく、２〜８０質量部がより好ましい。１００質量部を超えると不燃性が低下する場合がある。

本発明の（４）材料分離防止剤は、スラリーにした時の材料分離を防止し、充填性を向上する効果を発揮する。材料分離防止剤としては、メチルセルロース、メチルエチルセルロース等のセルロースエーテル類、カルボキシルメチルセルロース又はそのアルカリ金属塩、ポリアクリルアミド類、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール等の有機系物質、各種ベントナイト、コロイダルシリカ分散液等が挙げられる。これらの中では、不燃性を阻害しにくい点で、ベントナイトが好ましい。

材料分離防止剤の使用量は、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して固形分換算で０．０５〜２５質量部が好ましい。有機系物質の場合、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して０．０５〜０．５質量部が好ましい。ベントナイトやコロイダルシリカ分散液の場合、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して１〜２５質量部が好ましく、３〜１０質量部がより好ましい。

本発明は（５）廃ガラス発泡体粉末を使用しても良い。廃ガラス発泡体粉末とは、ガラスビン等の廃棄物を粉砕後、焼成し、粒度調整したものであれば使用できる。廃ガラス発泡体粉末の平均粒子径は２０〜１３０μｍが好ましく、４０〜１００μｍがより好ましい。２０μｍ未満では、断熱性が小さくなり、粒子が細かすぎてスラリーにした時の粘度が高くなる場合があり、１３０μｍを超えると連続気泡への充填性や不燃性が低下する可能性がある。廃ガラス発泡体の軟化点は、燃焼後の形状保持性が向上する点で、８００℃以下が好ましい。８００℃を超えると、無機粉末や燃焼で分解した生成物に対する融着効果が十分に発揮できず、形状を保持できず、断熱性が小さくなる場合がある。廃ガラス発泡体の軟化点は、６００℃以上が好ましい。軟化点は、例えば、ＪＩＳ Ｒ ３１０３−１により求める。

廃ガラス発泡体粉末の使用量は、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して５〜１００質量部が好ましく、２０〜８０質量部がより好ましい。２０質量部未満では、連続気泡への充填性が低下し、不燃性や断熱性が低下する場合があり、１００質量部を超えると断熱性が低下する可能性がある。

本発明は（６）凝結遅延剤を使用しても良い。凝結遅延剤とは、不燃性建材スラリーの可使時間を調整するものである。凝結遅延剤としては、リン酸塩、ケイフッ化物、水酸化銅、ホウ酸またはその塩、酸化亜鉛、塩化亜鉛、炭酸化亜鉛等の無機系遅延剤、オキシカルボン酸類（グルコン酸、リンゴ酸、酒石酸、グルコヘプトン酸、オキシマロン酸、乳酸等）又はその塩、砂糖に代表される糖類等の有機系遅延剤等が挙げられる。オキシカルボン酸類又はその塩と、炭酸塩、重炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、ケイ酸塩等の無機塩を併用した混合物も挙げられる。これらの１種以上を使用できる。これらの中では、オキシカルボン酸類、オキシカルボン酸類やその塩と無機塩の混合物からなる１種以上が好ましい。

本発明の凝結遅延剤の使用量は、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して０．０２〜１．０質量部が好ましく、０．０５〜０．７質量部がより好ましい。０．０２質量部未満では、必要な可使時間に調整することが難しい場合があり、１．０質量部を越えると硬化時間が長くなりすぎて硬化不良を起こす場合がある。

本発明のスラリーを調整する時の水の使用量は、不燃性建材１００質量部に対して１００〜３００質量部が好ましく、１２０〜２５０質量部がより好ましい。１００質量部未満では、連続気泡への充填性が悪く、断熱性が小さい場合があり、３００質量部を超えると連続気泡内で生成する水和物強度が低下し、不燃性が小さくなる場合がある。ここで、不燃性建材（以下、組成物や不燃材ということもある）１００質量部とは、（１）〜（４）、必要に応じて使用する（５）、必要に応じて使用する（６）、必要に応じて使用する（７）の合計１００質量部に対しての合計１００質量部が好ましい。

本発明のスラリーを樹脂成形体の連続気泡に浸透、充填することにより、不燃断熱性建材が得られる。

本発明の樹脂成形体は、連続気泡を有することが好ましい。連続気泡を有することにより、樹脂成形体に、スラリーのような液状のものが連続気泡に充填する。

樹脂の種類としては、連続気泡を有する樹脂成形体が用いられる。連続気泡を有する樹脂成形体としては、発泡ポリスチレン樹脂が用いられる。発泡ポリスチレン樹脂は、ポリスチレン樹脂を発泡させたものである。これらの発泡樹脂は独立気泡により発泡体を形成する樹脂であり、かつ、直径数ｍｍの粒状物である。これらの発泡樹脂を型枠に詰めて加圧し、成形することにより、連続気泡を有する樹脂成形体が得られる。発泡ポリスチレン樹脂についてはビーズ法ポリスチレンフォームの製造方法に準拠することにより、連続気泡を有する樹脂成形体を製造できる。これらの中では、断熱材としてよく使われている点で、連続気泡を有する樹脂成形体は、粒状発泡ポリスチレン樹脂からなる粒状樹脂の集合体であることが好ましい。

樹脂成形体の連続気泡率は２５〜７０体積％が好ましい。２５体積％未満ではスラリーを均一に充填することが難しく、不燃性が損なわれる場合があり、７０体積％を超えると樹脂成形体の密度が大きくなり、断熱性が損なわれる場合がある。

樹脂成形体へのスラリーの充填方法は、圧搾空気による圧入、真空ポンプによる減圧による吸引、及び、振動を加えながらの充填等、いずれかの方法で充填できる。

本発明は、連続気泡率（体積％）に対して０．８〜１．５倍の容量のスラリーを充填することが好ましい。０．８倍未満では、十分な不燃性を付与することができない場合があり、１．５倍を超えると樹脂成形体の密度が大きくなりすぎ断熱性が低下する場合がある。

連続気泡に充填したスラリーは、水和反応により水和生成物が生じ、固化する。樹脂成形体内の連続気泡は、水和生成物で充填される。水和生成物としては、カルシウムアルミネートとセッコウの反応で生成するエトリンガイトが挙げられる。エトリンガイトは分子内に多量の水を結晶水として有するので、加熱により脱水し、消火作用を示し、樹脂成形体に不燃性を付与する。本発明はより急硬性を示すＣａＯ４０質量％以上のカルシウムアルミネートと二水セッコウを使用することにより、エトリンガイトを積極的に生成し、有機系樹脂成形体の不燃性を向上する。

本発明の組成物は、不燃材として使用できる。本発明のスラリーは、不燃材スラリーとして使用できる。本発明のスラリーを連続気泡に充填した樹脂成形体は、不燃断熱性建材（以下、不燃断熱材、耐火断熱ボードということもある）として使用できる。

本発明の不燃材スラリーを連続気泡に充填した後の不燃断熱材の養生方法は、特に限定するものではないが、充填後、常温で３日程度養生してもよく、養生時間を短縮するために５０℃以下の温度まで加温して養生してもよい。

本発明では、不織布や繊維シート等の補強材を不燃断熱材の成形体の片面又は両面に配置することも可能である。

本発明の不燃断熱材の形状は、特に限定するものではないが、一般的にはボード状にすることが好ましい。ボード状にした場合、その寸法は、縦５００〜１０００ｍｍ、横１５００〜２０００ｍｍ、厚さ１０〜１００ｍｍが好ましい。寸法が大きすぎると作業性が悪くなる場合がある。

本発明では、性能に影響を与えない範囲で各種添加剤を使用できる。

本発明の不燃断熱材の密度は、断熱性を損なわない範囲で調整する。不燃断熱材の密度は１５０〜５００ｋｇ／ｍ^３が好ましく、２３０〜４００ｋｇ／ｍ^３がより好ましい。１５０ｋｇ／ｍ^３未満では、十分な不燃性を確保することが難しい場合があり、５００ｋｇ／ｍ^３を超えると十分な断熱性が得られない場合がある。

本発明の不燃断熱材を用いた耐火断熱構造断熱方法としては、例えば、以下の方法で構築できる。例えば、屋外（外壁）側から屋内（内壁）側へ向かう層構成を順に示せば、サイディングボード、透湿防水シート、耐火断熱ボード、構造用合板、強化セッコウボード、といった層を有する構造体をいう。サイディングボードとは、例えば、板状に加工されたものをいう。構造用合板とは、例えば、建築物の構造上主要な部分に用いる合板をいう。構造用合板と強化石膏ボードの間は、間柱で１００ｍｍ程度の空間（例えば、グラスウール等の断熱材が収まる空間）を設けた構造が挙げられる。サイディングボードと透湿防水シートの間は、胴縁で１００ｍｍ程度の空間（例えば、結露防止のための空間）を設けた構造が挙げられる。
本発明の耐火断熱ボードは必要とする耐火仕様により、複数枚重ねて貼り付けてもよく、強化セッコウボードと併用して使用してもよい。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。特記しない限り、常温とは２３℃をいう。

発泡樹脂成形体Ａ１（サイズ：縦２０ｃｍ×横２０ｃｍ×厚さ５ｃｍ）を図１に示す減圧含浸装置にセットし、成形体上面に表１に示す配合の不燃材スラリーを流し込み、セットした成形体下面側から真空ポンプで減圧することにより連続気泡内に不燃材スラリーを充填させ、不燃断熱材を製造した。発泡樹脂成形体は連続気泡を有する。充填後、装置から不燃断熱材を取り外し、３日間常温で乾燥させ、結晶水量、不燃性、形状保持性、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。

（減圧含浸装置）
減圧含浸装置を図１に示す。減圧含浸装置は、減圧含浸装置（容器本体）１、減圧室２、減圧室と発泡樹脂成形体をセットする部分の仕切り板３、不織布４、発泡樹脂成形体５、不燃材スラリー６、トラップ容器７、真空ポンプ８から構成される。

（使用材料）
発泡樹脂成形体（Ａ１）：市販されているポリスチレン発泡ビーズ（直径１〜５ ｍｍ）を成形機（株式会社ダイセン工業製：ＶＳ−５００）に充填し、スチームにより加熱することにより、発泡ビーズ間に空隙を有する状態で発泡ビーズ同士を融着させ、発泡樹脂成形体を作製した。連続気泡率３６．８体積％、密度１０．５ｋｇ／ｍ^３、不燃材スラリー未充填の発泡樹脂成形体の熱伝導率０．０３３Ｗ／ｍ・Ｋ
カルシウムアルミネート（ＣＡ１）：ＣａＯ：４３質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：５３質量％となるように調製し、電気炉で溶融・急冷した非晶質カルシウムアルミネート、ブレーン比表面積値６０５０ｃｍ^２／ｇ
カルシウムアルミネート（ＣＡ２）：デンカ社製アルミナセメント１号、ＣａＯ：３６質量％、ガラス化率９０％以上
セッコウ１（ＣＳ１）：ノリタケカンパニー社製二水セッコウ、商品名Ｐ５２Ａ、純度９５質量％、平均粒子径４０μｍ
セッコウ２（ＣＳ２）：ノリタケカンパニー社製ＩＩ型無水セッコウ、商品名Ｄ−１０１Ａ、純度９５質量％、平均粒子径２０μｍ
無機粉末１（Ｐ１）：アクシーズケミカル社製シラスバルーン、商品名：ＭＳＢ−３０１、平均粒子径５０μｍ
無機粉末２（Ｐ２）：アクシーズケミカル社製シラスバルーン、商品名：ＩＳＭ−Ｆ０１５、平均粒子径１０μｍ
無機粉末３（Ｐ３）：アクシーズケミカル社製シラスバルーン、商品名：ＭＳＢ−５０１１、平均粒子径７０μｍ
無機粉末４（Ｐ４）：巴工業社製フライアッシュバルーン、商品名：セノライトＳＡ 平均粒子径８０μｍ
材料分離防止剤（Ｂ）：クニミネ工業社製ベントナイト、商品名：クニゲルＧＳ
水：水道水

（不燃性建材スラリーの調製と仕込み量）
表１に示すカルシウムアルミネート１００質量部、表１に示す量のセッコウ、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して表１に示す量の中空構造を有する無機粉末（以下無機粉末をいうこともある）、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して表１に示す量の材料分離防止剤を混合することにより不燃材を調製した。水を不燃性建材１００質量部に対して２００質量部となるように、攪拌しながら少量ずつ加えた。全ての水を加えてから５分間攪拌し、不燃性建材スラリーを調製した。調製した不燃性建材スラリーを発泡樹脂成形体上面に流し込んだ。流し込んだ不燃性建材スラリーの容量は８１０ｃｍ^３（連続気泡率に対して１．１倍の容量）である。

（測定方法）
ブレーン比表面積値：ＪＩＳ Ｒ５２０１に従い、測定した。
平均粒子径：レーザ回折式粒度分布計で測定した。機種は、ＬＡ−９２０（堀場製作所）を使用した。
結晶水量：不燃断熱材から２０ｇをサンプリングし、アセトンで硬化体中の自由水と発泡体を溶解し、ろ過後、残渣物をアセトンで洗浄し、２５℃の環境下、デシケータ中で４８時間真空乾燥した。乾燥した物について、熱分析装置（昇温速度：１０℃／分、空気中）により、１００〜２００℃の範囲の質量減少量を測定し、結晶水量を算出した。
不燃性：ＩＳＯ ５６６０−１：２００２に示されたコーンカロリーメータによる発熱試験に準拠して測定した。縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ５ｃｍの不燃断熱材を試験体にした。この試験体を用いて、加熱時間が２０分間の時の総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２以下であれば、不燃性を示すとした。
熱伝導率：縦１０ｃｍ×横５ｃｍ×厚さ５ｃｍの試験体を用いて迅速熱伝導率計（ボックス式プローブ法）で測定した。
形状保持性：不燃性試験後の試験体に亀裂、割れ、崩壊、収縮がない場合を○、そうでない場合を×とした。

表１より、二水セッコウを用いると、充填された硬化体中の結晶水量が増加している。即ち、二水セッコウを用いると、エトリンガイト含有割合が増加し、耐火性を向上できることがわかる。無機粉末と材料分離防止剤を配合することにより熱伝導率を低くすることができ、断熱性も向上できる。表１より、二水セッコウを用いると、形状保持性も確保できる。

カルシウムアルミネート（ＣＡ１）１００質量部、セッコウ（ＣＳ１）１００質量部、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して無機粉末（Ｐ１）１５質量部、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して表２に示す量の廃ガラス発泡体粉末、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して材料分離防止剤３質量部を混合したこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表２に示す。

（使用材料）
廃ガラス発泡体粉末（Ｇ）：ＤＥＮＮＥＲＴ ＰＯＲＡＶＥＲ ＧＭＢＨ社製廃ガラス発泡体粉末、商品名：Ｐｏｒａｖｅｒ（０．０４〜０．１２５ｍｍ粒度品）、軟化点７００〜７５０℃、平均粒子径９０μｍ

表２より、廃ガラス発泡体粉末を用いると、不燃性や形状保持性が向上する。

カルシウムアルミネート（ＣＡ１）１００質量部、セッコウ（ＣＳ１）１００質量部、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して無機粉末（Ｐ１）１５質量部、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して材料分離防止剤３質量部、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して表３に示す量の凝結遅延剤を混合して不燃材を調製したこと以外は、実施例１と同様に行った。ゲル化時間も測定した。結果を表３に示す。

（使用材料）
凝結遅延剤（Ｒ）：試薬１級 クエン酸ナトリウム
（測定方法）
ゲル化時間：温度２５℃条件下で、不燃性建材スラリーを調製してから、ガラス棒で撹拌しても不燃性建材スラリーが流動化しなくなるまでの時間をゲル化時間とした。

表３より、凝結遅延剤を用いると、ゲル化時間を調整でき、製造スケールにあった不燃性建材スラリーを調製できる。

カルシウムアルミネート（ＣＡ１）１００質量部、セッコウ（ＣＳ１）１００質量部、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して無機粉末（Ｐ１）１５質量部、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して材料分離防止剤３質量部を混合して不燃材を調製し、不燃材１００質量部に対して表４に示す量の水を混合して不燃性建材スラリーを調製したこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表４に示す。

表４より、適切な量の水を使用すると、優れた不燃性、優れた形状保持性、優れた断熱性を示す。

カルシウムアルミネート（ＣＡ１）１００質量部、セッコウ（ＣＳ１）１００質量部、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して無機粉末（Ｐ１）１５質量部、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して材料分離防止剤３質量部を混合して不燃性建材を調製し、表５に示す量の連続気泡率を有する発泡樹脂成形体を使用して不燃断熱材を製造したこと以外は、実施例１と同様に行った。不燃性建材スラリーの充填量は連続気泡率の１．１倍とした。結果を表５に示す。

（使用材料）
発泡樹脂成形体Ａ（Ａ１〜Ａ５）：市販されているポリスチレン発泡ビーズ（直径１〜５ ｍｍ）を成形機（株式会社ダイセン工業製：ＶＳ−５００）に充填し、スチームにより加熱することにより、発泡ビーズ間に空隙を有する状態で発泡ビーズ同士を融着させ、発泡樹脂成形体を作製した。連続気泡率は加熱温度、加熱時間、圧力を調整することにより制御した。不燃性建材スラリー未充填の発泡樹脂成形体の熱伝導率０．０３３Ｗ／ｍ・Ｋ

（測定方法）
連続気泡率：発泡樹脂成形体を、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ５ｃｍの外形寸法を有する試験片として切り出し、見かけ体積（Ｖａ）を求めた。この試験片を、温度２３℃のエタノールの入ったメスシリンダー中に、金網等の道具を使用して沈めた。軽い振動等を加えることにより成形体中の空隙中に存在する空気を脱気する。そして、金網等の道具の体積を考慮して水位上昇分を読み取り、この試験片の真の体積（Ｖｂ）を測定する。試験片の見かけ体積（Ｖａ）と真の体積（Ｖｂ）から、次式により連続気泡率（Ｖ）を求めた。
連続気泡率Ｖ（体積％）＝〔（Ｖａ−Ｖｂ）／Ｖａ〕×１００

表５より、適切な連続空隙率を有する発泡樹脂成形体を用いると、優れた不燃性、優れた形状保持性、優れた断熱性を示す。

実験Ｎｏ．１−３、実験Ｎｏ．１−６、実験Ｎｏ．１−１３の不燃断熱材を用い、耐火断熱ボード（縦１０００ｍｍ×横１０００ｍｍ×厚さ２５ｍｍ）を作製し、耐火試験を行った。図２に示すように、サイディングボード、透湿防水シート、耐火断熱ボード、構造用合板、強化セッコウボード、といった層を順に有する耐火構造体を組み上げ、耐火炉に設置した。耐火構造体の寸法は、横（水平方向の寸法）２２００ｍｍ×縦（垂直方向の寸法）１２００ｍｍとした。耐火試験は、耐火断熱ボードに使用する不燃断熱材の種類と厚さを変えて行い、試験終了後の耐火構造体の燃焼状態を観察した。耐火断熱ボードの厚さ（図２のＸ）を変更する場合は、耐火断熱ボードの設置枚数を変更することにより、耐火断熱ボードの厚さを変更した。結果を表６に示す。

（使用材料）
サイディングボード：ニチハ社製、モエンサイディング、厚さ１４ｍｍ、窯業系
透湿防水シート：フクビ化学社製、スーパーエアテックスＫＤ、ポリエチレン系
構造用合板：ＪＡＳ規格品、特類、厚さ９ｍｍ、木質系
強化セッコウボード：吉野石膏社製、タイガーボードタイプＺ、厚さ２１ｍｍ
間柱：木材（杉）、サイズは図２参照
胴縁：木材（杉）、サイズは図２参照

（耐火試験方法）
図２に示すように、耐火構造体を耐火炉に設置し、加熱は外壁を模擬したサイディングボード側で行い、ガスバーナー（５基）から加炎し、ＩＳＯ８３４に準拠した標準過熱曲線に従い、耐火構造体を１時間加熱した。その後、加熱を止めて、耐火炉に設置した状態を３時間維持した。耐火炉から耐火構造体を取り外し、加熱側のサイディングボードを剥がして燃焼状態を観察した。

表６より、本発明の不燃断熱材から耐火構造体を作製し、耐火性を評価した結果、本発明は耐火性が向上することが判る。特に、耐火断熱ボードを２枚重ね貼りし、厚さを厚くすると、木材部分の燃焼が全くなく、優れた耐火性を示す。

本発明は、良好な断熱性を維持しながら不燃性、耐火性を付与でき、燃焼後も断熱材の形状を維持できるので、火災時の延焼を阻止する効果が大きくなり、防火安全性の高い建築物の建造等に寄与できる。また、建築物以外にも、車両、航空機、船舶、冷凍、冷蔵設備等への応用も期待できる。

１ 減圧含浸装置（容器本体）
２ 減圧室
３ 減圧室と発泡樹脂成形体をセットする部分の仕切り板
４ 不織布
５ 発泡樹脂成形体
６ 不燃材スラリー
７ トラップ容器
８ 真空ポンプ

Claims (14)

1. （１）ＣａＯ含有量が４０質量％以上のカルシウムアルミネート、（２）二水セッコウ、（３）平均粒子径が１０〜１００μｍの中空構造を有する無機粉末、（４）材料分離防止剤を含有する不燃性建材であり、（２）の使用量が（１）１００質量部に対して７０〜２５０質量部であり、（３）の使用量が（１）と（２）の合計１００質量部に対して０〜１００質量部であり、（４）の使用量が（１）と（２）の合計１００質量部に対して０．０５〜２５質量部である不燃性建材であり、発泡ポリスチレン樹脂からなる樹脂成形体への充填に用いる不燃性建材。
2. （３）が、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、火山性堆積物の加熱発泡体からなる群の１種以上である請求項１記載の不燃性建材。
3. 更に、（５）廃ガラス発泡体粉末を含有する請求項１又は２記載の不燃性建材。
4. （５）の軟化点が８００℃以下であり、（５）の平均粒子径が２０〜１３０μｍである請求項３記載の不燃性建材。
5. 更に、（６）凝結遅延剤を含有する請求項１〜４のうちの１項記載の不燃性建材。
6. 樹脂成形体に充填するのに使用する請求項１〜５のうちの１項記載の不燃性建材。
7. 請求項１〜６のうちの１項記載の不燃性建材と水を含有する不燃性建材スラリー。
8. 水の使用量が、不燃性建材１００質量部に対して１００〜３００質量部である請求項７記載の不燃性建材スラリー。
9. 樹脂成形体に請求項７又は８記載の不燃性建材スラリーを充填した不燃断熱性建材。
10. 樹脂成形体が、連続気泡を有する請求項９記載の不燃断熱性建材。
11. 連続気泡率が２５〜７０体積％である請求項１０記載の不燃断熱性建材。
12. 密度が１５０〜５００ｋｇ／ｍ^３である請求項９〜１１のうちの１項記載の不燃断熱性建材。
13. 樹脂成形体に請求項７又は８記載の不燃性建材スラリーを充填することにより得られる不燃断熱性建材の製造方法。
14. 請求項９〜１２記載のうちの１項記載の不燃断熱性建材を用いて耐火性と断熱性を付与する耐火断熱方法。