JPH1046932A - 防火定格アセンブリに使用するための防火耐久性定格プラスチック物品 - Google Patents

防火定格アセンブリに使用するための防火耐久性定格プラスチック物品

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JPH1046932A
JPH1046932A JP9107983A JP10798397A JPH1046932A JP H1046932 A JPH1046932 A JP H1046932A JP 9107983 A JP9107983 A JP 9107983A JP 10798397 A JP10798397 A JP 10798397A JP H1046932 A JPH1046932 A JP H1046932A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 防火耐久性が要求される建築および建設用途
における防火定格アセンブリへのプラスチックの使用。 【解決手段】 少なくとも１つの内部空洞を有する熱可
塑性樹脂押出ドアフレームあるいは鉄道車両用の積層複
合材製床のようなプラスチック物品において、その空洞
が膨張剤で充填されている。火災に露出されると、この
ような物品は占有者が隣のコンパートメントあるいは部
屋を避難しあるいは火災を消すのを可能にする十分な時
間にわたり火が隣のコンパートメントあるいは部屋へ貫
通するのを遅延しあるいは抑制する。この物品はその少
なくとも１つの内部空洞が膨張剤により充填されてお
り、ASTM E 152の要件を満たす。これに使用されるプラ
スチックは熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂のいずれ
でもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野 本発明は防火耐久性が要求される建築および建設用途に
おける防火定格アセンブリへのプラスチックの使用に係
わる。特に、本発明は膨張剤で充填された熱可塑性樹脂
または熱硬化性樹脂物品に係わる。特別の用途は例えば
防火定格ドアアセンブリにおけるものである。このよう
なプラスチックがドアアセンブリに対してドアフレーム
として使用され、そしてこのような用途に対する防火定
格アセンブリとして用いられるときは、ドアアセンブリ
の非露出側に火災にたいする遮断層を維持することによ
りある種の防火試験を満たす必要がある。これらはまた
十分な構造的保全性をも提供すべきであり、そして場合
によっては、防火定格試験の一部となりうる、消火ホー
スからの水の流れに耐えることができなければならな
い。
【０００２】発明の背景 法律により防火耐久性定格の要求される建築および建設
用途への材料の使用は従って鋼鉄、石膏、コンクリート
などのより伝統的な材料を使用することが要求される。
プラスチックの建築および建設用途での使用を急増する
ためには、火災およびまたは燃焼性の性能に対する課題
を満足する必要がある。それ故、American Society of
Testing and Materials （ASTM E 152 “Fire Tests of
Door Assemblies”）のような基準に従った防火定格を
要求するドアアセンブリのような用途に使用されるプラ
スチック物品の防火耐久性能に取り組む必要がある。
“火炎止め”材料が働くためには、この試験の間プラス
チックが融解して無くなった後に残留して残っている必
要がある。
【０００３】本発明者の知る限りでは、防火定格ドアア
センブリへのドアフレームのような用途あるいは防火耐
久性定格を必要とするその他の如何なる用途に対しても
プラスチック即ち、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂
の物品を使用することをかつて誰も提案していない。２
０分定格のドアアセンブリ（最低性能レベル）は重硬材
でできたフレームを使うことができる。典型的には、定
格のドアフレームは鋼鉄で作られそして非常に特定の設
計がされている。鋼鉄製のフレームは強烈な熱の影響下
で反り返るためにASTM E 152議定書をパスするのは困難
である。鋼鉄および重硬材のフレームはASTM E 152の要
件を満たす目的で特別に設計されており場合によりシー
リング領域を補充するために膨張性の火炎止め材料を使
用しているが、しかしこれらは試験の露出の間に構造的
保全性を達成する一次的な手段とはされていないしまた
ドアアセンブリを火炎止めする一次手段としても考慮さ
れていない。
【０００４】取締委員会における現在の傾向では試験試
料の燃焼室側にかかる正圧を含めるように試験議定書に
変更を要求するようである。現在の鋼鉄の使用は反り返
りによる問題を引き起こしているので、新しい議定書は
今や反り返りによって生ずる何らかの開口を取り上げて
更に鋼鉄に対して疑念を呈示するようである。２０分定
格のドアアセンブリへの木の現在の使用は議定書をかろ
うじて満たしており試験のホース流の部分については通
常これには含まれていない。従って、燃焼室正圧を含め
る変更は２０分定格ドアアセンブリにおける木製フレー
ムの排除はないとしても再設計を要求することは殆ど間
違いないであろう。
【０００５】これらの疑念の呈示に加えて、鋼鉄および
木は議定書の水ホース流試験部分を満たすのに更に困難
を伴うであろう。この要求は反り返りにより生ずる開口
を取り上げてこのシステムの弱点に更に疑念を呈示する
ことになる。当工業界に直面している問題は防火耐久性
が要求される用途へのプラスチックの使用を如何に達成
するかである。ASTM E 152試験議定書において、試験燃
焼室に露出されるアセンブリの側面は以下の温度に達す
る。５分で１０００°Ｆ、１０分で１３００°Ｆ、３０
分で１５５０°Ｆ、等々。ドアアセンブリは典型的には
２０、４５および９０分の時間に対して定格されてい
る。プラスチック材料は試験に要求される温度付近では
耐えることができないので、火に曝される側でプラスチ
ックが融解して無くなったら何かが残留してその場所を
取って代わるかあるいは構造的保全性を維持するために
非露出火災側でプラスチックを保護する絶縁特性を提供
しなければならない。これらの材料はアセンブリの保護
側で火に対して遮断層を維持しそして場合によっては試
験のホース流部分に耐えるに十分な構造的保全性を提供
しなければならない。
【０００６】発明の要約 本発明の目的は建築および建設工業に対してプラスチッ
クで形成した物品を利用した住宅または商業用建設アセ
ンブリを提供することである。ここに使用しうるプラス
チックは熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂材料であっ
て、これらに限定されるわけではないが例えば成形即ち
射出、圧縮、移送、吹き込み、共−射出等；押出即ち異
形、シート、共−押出等；熱成形；引き抜き等周知のプ
ラスチック加工法の任意の手段により成形できる。しか
し、簡略を期すため、本発明を記述する目的から以下に
熱可塑性樹脂押出異形材であるドアフレームについて言
及することとするが、しかし上述した加工法の何れかに
より製造される熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂製のそ
の他の全ての成形された物品を含むものである。これら
の“防火定格”フレーム押出物は法律により要求される
防火性能の利益と同様に、プラスチックに伴う利益の全
てを提供する。プラスチック押出異形材の空洞を火炎止
め材料で充填する能力は金属または木に対して使用され
る“アドオン”系よりもそして完全な金属または木の使
用よりも利点がある。押出空洞は、視界から隠し、天候
から保護しながら、火炎止め材料を使用する便宜な場所
を提供しそしてドアアセンブリの動作機構を妨害するこ
となく機能を提供する。
【０００７】本発明の別の目的は熱可塑性樹脂押出ドア
フレーム中の少なくとも１つの空洞を“火炎止め”材料
即ち膨張剤で充填することによりドアアセンブリに要求
される性能特性を満たすプラスチックドアアセンブリを
提供することである。本発明の更に別の目的は防火耐久
性議定書を満たす押出熱可塑性樹脂ドアフレームを提供
することである。
【０００８】本発明のこれらおよびその他の目的は以下
の記載から明らかとなろう。発明の詳細な記述 本発明は建築および建設用途に使用するための防火定格
を満たすプラスチックアセンブリを押出熱可塑性樹脂ド
アアセンブリのようなアセンブリのために利用すること
に係わる。本発明はASTM E 152またはNFPA 252-1984
（Standard Methods of Fire Tests of Door Assemblie
s )またはASTM E 119（これらは全て本質的に同じ試験
手順を取っている）のような試験に従って試験したとき
にドアアセンブリに要求される防火耐久性性能を満た
す。
【０００９】押出熱可塑性樹脂の中空またはハニカムド
アアセンブリにおける、一個または複数の空洞が膨張剤
によって充填される。一般に、２つのタイプの膨張剤、
即ち、硬質および軟質の膨張剤がある。本発明の実施に
おいては、硬質または軟質のいずれの膨張剤も使用でき
るが、硬質膨張剤が好ましい。中空な押出熱可塑性樹脂
ドアアセンブリは、特に商業用建築物内のドアアセンブ
リの一部としては一般に使用されあるいは受け入れられ
ていない。その問題は、このような中空な押出ドアフレ
ームは実際の火災または火災試験に曝されると熱可塑性
樹脂が融解または燃焼するために熱可塑性樹脂押出ドア
フレーム内に開口を発達させることによって損傷する点
である。これが起こると、火炎がこれらの開口から噴出
されて隣の部屋またはコンパートメントを着火するかあ
るいはドア自体の燃焼を増大する。こうした事態が生ず
ると、火が燃焼する部屋から逃げ出して隣の部屋を着火
し、このため建物の居住者の退去を可能にする十分な時
間にわたり火を封じ込める目的が挫折される。また、火
を封じ込めれば、火を制圧して消火するとこがより容易
となる。
【００１０】本発明の実施においては、押出熱可塑性樹
脂ドアフレームの少なくとも１つの空洞が膨張剤で充填
される。ドアフレームが熱あるいは火に曝されて熱可塑
性樹脂が融解すると、膨張剤が膨張して開口を充填す
る。これにより火がドアフレームを貫通して隣の部屋を
火災に曝すことが停止されそして防止される。ついに
は、膨張剤はドアと壁の間の空間を充填する。殆どの商
業用および住宅用建築物では、壁は火災に抵抗性のShee
t Rock（登録商標）のような石膏あるいはその他の材料
でできている。壁の中の木製の２″×４″の間柱ですら
火災の熱と平衡に達するまでに２０分かかろう。壁は１
時間の火災への露出に耐えることが知られている。中空
の木製のドアですらドアが燃えて貫通される前に２０分
より長い火災への露出に耐えよう。中空な鋼鉄のドアは
反り返りそして捻れてしまい、そしてポリウレタンで充
填されているときには、ポリウレタンが燃える。それ
故、膨張剤で充填された熱可塑性樹脂押出ドアフレーム
を使用すると、膨張剤がドアと壁の間の空間を充填し、
これにより部屋を火が隣の部屋に貫通して隣の部屋を着
火することからシールして遮断する。
【００１１】本発明の実施には任意の膨張剤が使用でき
これには、独立気泡スポンジまたは中実のいずれの押出
形態のネオプレンゴム、例えばガラス充填ポリプロピレ
ン等のような熱あるいは火に曝されると膨張する積層さ
れた熱可塑性樹脂複合材、塗料あるいはパテの形態の膨
張剤、分岐ポリカーボネート、シリコーン等のような膨
張性の重合体の如き物質が含まれる。
【００１２】既述したとおり、本発明はドアフレームの
ような商業あるいは住居用の建築用途に使用するための
プラスチックアセンブリに係わり、このアセンブリは１
個以上の空洞がある。この空洞の１個あるいはそれ以上
が膨張剤で充填される。防火定格要件を満たすためには
本発明の実施では少なくとも１個の空洞が膨張剤で充填
されなければならない。全ての空洞が膨張剤で充填され
るある種の試験では、絶縁効果のために充填された空洞
の幾つかは試験の高温に遭遇しなかった。
【００１３】ドアアセンブリを押出あるいは成形するの
に使用しうる熱可塑性樹脂は、アクリロニトリル−スチ
レン−アクリロニトリル（ＡＳＡ）、ＡＳＡとポリ塩化
ビニル（ＰＶＣ）とのブレンド、アクリロニトリル−ブ
タジエン−スチレン（ＡＢＳ）、耐衝撃性ポリスチレン
を含めたポリスチレン、ポリブチレンテレフタレート
（ＰＢＴ）あるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）のようなポリエステル、ポリフェニレンエーテルお
よび変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリカー
ボネート（ＰＣ）、ポリカーボネートとＡＢＳまたはポ
リエステルまたはポリカーボネートと相容性のその他の
熱可塑性樹脂とのブレンド、ポリフェニレンエーテル熱
可塑性樹脂とポリアミドまたはポリエステルまたはＰＰ
Ｅと相容性のその他の熱可塑性樹脂とのブレンド、並び
に本発明の成形物品に成形しうるこのようなその他の熱
可塑性樹脂の如き熱可塑性樹脂である。
【００１４】本発明の実施に使用しうる熱硬化性樹脂プ
ラスチックはフェノールホルムアルデヒド、エポキシ、
メラミンホルムアルデヒド、不飽和ポリエステル、架橋
アクリル、ウレタン、等々の如き熱硬化性樹脂プラスチ
ックである。ドアフレームの構造は任意慣用の成形され
たドアフレームでよく、既述したように、熱可塑性樹脂
ドアフレームに関して以下記載する。熱可塑性樹脂ドア
フレームは１個あるいはそれ以上の空洞を持つべきであ
り、あるいはハニカム形状を持つことができる。ドアフ
レームに剛性および強度を加えるので、第１図および第
２図示したような、ハニカム形状が好ましい。ハニカム
形状では、多数の空洞が存在し、本発明の実施では、そ
の空洞の少なくとも１個が膨張剤で充填される。しかし
ながら、熱可塑性樹脂ドアフレームに多数の空洞がある
場合には、１個より多くのあるいは全ての空洞を膨張剤
で充填してもよい。
【００１５】本発明は建築および建設用途用の熱可塑性
樹脂ドアフレームに関して主に記述されているが、それ
にも拘わらず、隣の部屋あるいはコンパートメント内へ
の火災の貫通を阻止しあるいは遅らせるために火に曝さ
れたときに特定の部屋あるいはコンパートメントのシー
リングが所望される如何なるプラスチック部品にも適用
できる。ここに再び述べれば、本発明の目的は人を構造
物から避難させあるいは火を消すために時間を稼ぐこと
である。このような他の用途としては、従って、構造物
からの避難を可能にしあるいは火を消すために火を封じ
込めることが望まれる、ハウストレーラー、レクリエー
ション用車両あるいは壁、床または天井を建造するのに
プラスチックが使用されているその他の構造物における
如きのドア、壁、天井、床、または鉄道車両の側部、床
および天井等が含まれる。
【００１６】試験の詳細な記述 アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）か
ら押し出された押出ドアフレーム異形材に対して以下の
試験を行った。この試験はASTM E 119を修正した手順に
従って行った。このASTM E 119はASTM E 152議定書と同
じ試験手順であり、このASTM E 152もNFPA 252-1984
（Standard Methods of Fire Tests of Door Assemblie
s )と同じ試験手順である。修正は試験チャンバの大き
さに行った。標準の試験手順では、試験チャンバは約１
０′×１０′×１０′のシミュレートした部屋で、一端
が開放されており、この開口に試験アセンブリ（ドアア
センブリ）を置いた。このシミュレートされた室には試
験チャンバ即ち室の反対端に火炉を有する。修正された
ASTM E 119試験手順はASTM E 119に使用されるのと同じ
試験手順および試験条件を使用しているが、但しシミュ
レートされた試験室はこれより小さいスケールであっ
て、即ち３′×３′×３′の試験チャンバであり、シミ
ュレートされたドアアセンブリもより小さいスケールと
なっている。
【００１７】この試験手順に使用したシミュレートした
ドアアセンブリは４本の３ ５／８″の木製間柱から作
られた４２″×３６″の木製フレームから成っている。
別の４本の３ ５／８″の木製間柱を組み立てて別の３
８″×１６″のフレームを形成した。３８″×１６″の
木製フレームを４２″×３６″の木製フレームの中央に
置き、これらを使用してチャンバの開放端を覆った。こ
れら２つの木製フレームの間の周辺を囲む空洞を５／
８″厚のタイプＸ石膏ボードで被覆した。５／８″厚の
タイプＸ石膏ボードのストリップを裁断して石膏ボード
のネジを使って木製フレームに取り付けた。内側の木製
フレームの垂直の木製間柱に一対のプラスチックドアフ
レームを取り付けた。一つのセルを膨張剤で充填した。
１枚の５／８″厚のタイプＸ石膏ボード１５″×３８″
（高さ）を２つのプラスチックドアフレームの間の内側
木製フレームの開口に位置づけた。アセンブリ全体は４
２″×３６″×３ ５／８″の寸法であった。押出ドア
フレームの空洞の一つに膨張性充填剤として使用した膨
張剤はNew YorkのBronxのZero International, Inc.の
ディビジョンであるIntumet, Inc. によって製造されて
いるFS3002 Fire StopIntumescentであった。防火試験
はASTM E 119の時間−温度曲線に従って行った。この時
間−温度曲線はASTM E 152およびNFPA 252-1984 におけ
る時間−温度曲線と同じである。この時間−温度曲線は
上記の試験手順に詳細に定義されているが、この曲線の
簡単な時間−温度一覧表は以下の通りである。
【００１８】 １０００°Ｆ（５３８℃） −−− ５分 １３００°Ｆ（７０４℃） −−− １０分 １５５０°Ｆ（８４３℃） −−− ３０分 １６３８°Ｆ（８９２℃） −−− ４５分 １７００°Ｆ（９２７℃） −−− １時間 １７９２°Ｆ（９７８℃） −−− １．５時間 １９２５°Ｆ（１０５２℃）−−− ３時間 この試験に使用した燃焼室は３′×３′×３′の寸法で
ある。その外側構造は鋼鉄であり、燃焼室はセラミック
耐火絶縁物で内張りされている。この絶縁物の内側の燃
焼室の寸法は公称２７″×２７″×２７″である。単一
のバーナーを試料と反対側の壁の中央に垂直に置いた。
このバーナーの定格は１．５百万Btu/hrであり、平面炎
または非衝突炎の設計である。燃焼室条件は３つのイン
コネル−シース形のクロメル−アルメル熱電対により監
視した。これらの熱電対を試料の面から６″のところに
位置づけた。
【００１９】試料はチャンバ燃焼室の前面開口に垂直に
配向させた。ASTM E 119によればシミュレートされた試
験用ドアアセンブリは防火定格議定書に対する３０分の
試験を合格しなければならない。３つのシミュレートさ
れたドアアセンブリを試験した。試験１は熱可塑性樹脂
ドアフレームに膨張剤で充填された空洞が含まれていな
いドアアセンブリについて行われた。試験２は押出熱可
塑性樹脂ドアフレームの空洞の１つが上述した膨張剤で
充填されている同様のシミュレートされたドアアセンブ
リについて行われた。試験３は空洞の全てを試験２に使
用したのと同じ膨張剤で充填したことを除いて上記と同
様のシミュレートされたドアアセンブリについて行っ
た。
【００２０】試験結果は以下の通りであった。 試験１：試験開始後５分で、アセンブリの非露出火災側
の頂部から煙が発生した。５分２０秒すると、プラスチ
ックドアフレームの非露出火災側に炎が生じプラスチッ
クドアは融解しそして燃焼しだした。 試験２：試験開始から７分後に、プラスチックドアフレ
ームの非露出火災側の右側から炎が見えたが、しかしそ
の後炎は急に止んだ。３０分すると、残っているプラス
チックドアフレームの右側の非露出火災側から炎があっ
た。３１分すると、融解したシーラーが残っているプラ
スチックドアフレームから流出し始めた。
【００２１】試験３：試験開始から４５分すると、ドア
アセンブリから煙が発生したが、しかしプラスチックド
アフレームを含めたドアアセンブリの非露出火災側に炎
は見られなかった。この時間は殆どの建築コードの時間
要件の２倍を越えているので、試験はこれで止めた。上
記の試験から理解できるように、多数の空洞を有するド
アフレームにおいて１個のみの空洞を膨張剤で充填した
熱可塑性樹脂ドアフレームでは、ドアフレームはドアア
センブリの防火試験に対する試験要件を満たしているか
あるいはこれを越えている。熱可塑性樹脂ドアフレーム
の空洞の全てを膨張剤で充填すると、ドアアセンブリの
ドアフレームはASTM E 119の最低試験要件を遥かに越え
ていた。
【００２２】以上の次第により、既に記載したところか
ら明らかにされた種々目的の中でもとりわけ上記に開示
した本発明の目的が効率よく達成されていることが理解
されるであろうし、また上記発明を実施するにあたりあ
る種の変更をなしうるから、本発明は例示した厳密な形
態に限定されないことを理解すべきである。従って、特
許請求の範囲に定義した発明の範囲および精神から逸脱
することなく、本発明に変更および修正をなすことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】充填されていない空洞４および膨張剤を充填さ
れた空洞６を有するハニカム形状をした押出ドアフレー
ム２の一部を示す断面図である。
【図２】充填されていない空洞１０および膨張剤を充填
された空洞１２を有する図１に示された構造とは異なる
ハニカム形状をした別の押出ドアフレーム異形材８の一
部を示す断面図である。
【図３】膨張剤で充填された空洞３２および充填されて
いない空洞３４を有する押出波形コア３０に表面層３６
が積層されている積層複合材の断面図である。
【図４】燃焼室１４、発火されたガス（輻射熱）１６、
石膏Sheet Rock（登録商標）でできたシミュレートされ
たドア１８、押出ドアフレーム２０、ドアフレーム２０
中の空洞２２、膨張剤で充填された空洞２４、シミュレ
ートされた壁アセンブリ２６、壁の外側及び内側を覆う
石膏Sheet Rock（登録商標）２８を含んだ、試験用燃焼
室およびシミュレートされたドアアセンブリの平面断面
図である。
【符号の説明】
２，８：ドアフレーム ４，１０：充填されていない空洞 ６，１２：膨張剤で充填された空洞 ３０：波形コア ３２：膨張剤で充填された空洞 ３４：充填されていない空洞 ３６：表面層 １４：燃焼室 １６：発火されたガス（輻射熱） １８：シミュレートされたドア ２０：押出ドアフレーム ２２：空洞 ２４：膨張剤で充填された空洞 ２６：シミュレートされた壁アセンブリ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 建築および建設用途に利用され、ドアア
    センブリに対するＡＳＴＭ Ｅ １５２の防火定格要件
    を満たすプラスチック物品において、少なくとも１つの
    内部空洞が膨張剤で充填されることから本質的になって
    いて、火災からの火炎の貫通を遅延するプラスチック物
    品。
  2. 【請求項２】 プラスチック物品が少なくとも１つの空
    洞が膨張剤で充填されているプラスチックドアフレーム
    から本質的になっている請求項１記載のプラスチック物
    品。
  3. 【請求項３】 膨張剤が合成ゴムポリクロロプレンであ
    る請求項１記載のプラスチック物品。
  4. 【請求項４】 プラスチック物品が熱可塑性樹脂のハニ
    カムコアとその少なくとも一つの側面に積層された熱可
    塑性樹脂のシートとを有する積層された熱可塑性樹脂押
    出物品であり、前記ハニカムコアの少なくとも一つの空
    洞が膨張剤で充填されている、請求項１記載のプラスチ
    ック物品。
  5. 【請求項５】 積層された押出物品が鉄道車両の床の少
    なくとも一部である請求項４記載の熱可塑性樹脂物品。
  6. 【請求項６】 プラスチックが熱可塑性樹脂である請求
    項１記載のプラスチック物品。
  7. 【請求項７】 プラスチックが熱硬化性樹脂プラスチッ
    クである請求項１記載のプラスチック物品。
  8. 【請求項８】 熱可塑性樹脂物品が押出ドアフレームで
    ある請求項５記載の熱可塑性樹脂物品。
  9. 【請求項９】 熱可塑性樹脂がアクリロニトリル−ブタ
    ジエン−スチレンである請求項６記載の熱可塑性樹脂物
    品。
  10. 【請求項１０】 熱硬化性樹脂プラスチックがフェノー
    ルホルムアルデヒド樹脂である請求項７記載のプラスチ
    ック物品。
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