JP2000129822A - 準不燃性複合防火積層板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属板と熱膨張性シートと金属箔との積層体
からなり、厚みが薄くても断熱性能に優れ、燃焼後に緻
密で強固な残渣が形成されるため、ＪＩＳ Ａ１３２１
に規定されている燃焼試験に合格する準不燃性複合防火
積層板を提供する。 【解決手段】 ０．２〜１ｍｍ厚の金属板、０．２〜３
ｍｍ厚の熱膨張性シート及び０．００５〜０．０５ｍｍ
厚の金属箔の積層体からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、防火外壁等の各種
防火材料用部材として使用可能な準不燃性複合防火積層
板に関する。

【０００２】

【従来の技術】外壁、梁、柱などに使用される防火断熱
材料は、不燃材料又は準不燃材料の規格を満足する必要
がある。しかしながら、厚みが薄く軽量である防火断熱
材でこの規格を満足するものは見当たらない。このよう
な防火断熱材料として、例えば、熱可塑性樹脂及び／又
はゴム物質、リン化合物、中和処理された熱膨張性黒鉛
及び無機充填剤からなる熱膨張性シートが検討されてい
る。

【０００３】準不燃材料としての認可を得るためには、
ＪＩＳ Ａ １３２１に規定されている表面燃焼試験、
穿孔試験、模型箱試験等の燃焼試験に合格する必要があ
る。中でも、穿孔試験は積層板に貫通孔を開けて燃焼試
験を行うものであり、通常有機材料が積層体に含有され
る場合は、貫通孔の断面から燃焼が進行し、温度・時間
面積の規格を満足することができなかった。

【０００４】上記熱膨張性シートは、耐火性能に係わる
断熱性能には問題がないが、上記穿孔試験に合格せず、
防火用途において使用できる区域等に制限を受けるとい
う問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、金属板と熱膨張性シートと金属箔との積層体からな
り、厚みが薄くても燃焼後に緻密で強固な残渣が形成さ
れるため、断熱性能が優れると共に、ＪＩＳ Ａ １３
２１に規定されている燃焼試験に合格する準不燃性複合
防火積層板を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の準不燃性複合防
火積層板は、０．２〜１ｍｍ厚の金属板、０．２〜３ｍ
ｍ厚の熱膨張性シート及び０．００５〜０．０５ｍｍ厚
の金属箔の積層体からなる準不燃複合防火積層板であっ
て、該熱膨張性シートが、熱可塑性樹脂及び／又はゴム
物質１００重量部に対して、リン化合物８０〜１５０重
量部、中和処理された熱膨張性黒鉛５〜４０重量部並び
に無機充填剤１００〜３５０重量部を含有する樹脂組成
物から形成されることを特徴とする。

【０００７】本発明の準不燃複合防火積層板は、金属
板、熱膨張性シート及び金属箔の積層体からなる。

【０００８】上記金属板としては、例えば、鋼板、亜鉛
メッキ鋼板、塩化ビニル鋼板、アルミニウム板等、及び
これらの材料にメッキ処理又は塗装処理を行ったものが
挙げられ、それ自身が準不燃材料以上の難燃性を有する
ものが好ましい。上記金属板の厚みは０．２〜１ｍｍに
制限される。厚みが、０．２ｍｍ未満では、直接加熱や
燃焼時の炎に対する遮炎性能が不十分となることがあ
り、１ｍｍを超えると後述の準不燃性複合防火積層板の
重量が重くなり取扱いが困難になる

【０００９】上記金属箔としては、例えば、アルミ箔等
が用いられる。金属箔の厚みは０．００５〜０．０５ｍ
ｍに制限される。厚みが、０．００５ｍｍ未満では、金
属板側から回り込んでくる火炎に対する遮炎効果が不十
分となり、０．０５ｍｍを超えると燃焼時の放熱が抑制
されることにより燃焼が促進されるため、穿孔試験にお
ける温度・時間面積の規格を満足することができなくな
る。

【００１０】上記熱膨張性シートは、熱可塑性樹脂及び
／又はゴム物質、リン化合物、中和処理された熱膨張性
黒鉛並びに無機充填剤を含有する樹脂組成物から形成さ
れる。

【００１１】上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質とし
ては、特に限定されず、例えば、ポリプロピレン系樹
脂、ポリエチレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポ
リ（１−）ブテン系樹脂、ポリペンテン系樹脂、ポリス
チレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレ
ン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンエ
ーテル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポ
リ塩化ビニル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン
系樹脂、ポリブテン、ポリイソブチレン、天然ゴム（Ｎ
Ｒ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（Ｂ
Ｒ）、１，２−ポリブタジエンゴム（１，２−ＢＲ）、
スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴ
ム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（Ｉ
ＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ，ＥＰＤ
Ｍ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アク
リルゴム（ＡＣＭ，ＡＮＭ）、エピクロルヒドリンゴム
（ＣＯ，ＥＣＯ）、多加硫ゴム（Ｔ）、シリコーンゴム
（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ，ＦＺ）、ウレタンゴム
（Ｕ）等が挙げられる。

【００１２】中でも、クロロプレン系樹脂、塩素化ブチ
ル系樹脂等のハロゲン化された樹脂は、それ自体難燃性
が高く、さらに熱による脱ハロゲン化反応によって、架
橋が起こり、加熱後の燃焼残渣の強度が向上する点にお
いて好ましい。上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質と
して例示したものは、非常に柔軟でゴム的性質を持って
いることから、上記無機充填剤を高充填することが可能
であり、しかも得られるシート状物が柔軟でフレキシブ
ルなものとなる。また、より柔軟でフレキシブルなシー
ト状物を得るためには、非加硫ゴムやポリエチレン系樹
脂が好適に用いられる。

【００１３】上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質は、
単独で用いても、２種以上を併用してもよい。樹脂の溶
融粘度、柔軟性、粘着性等の調整のため、２種以上の樹
脂をブレンドしたものをベース樹脂として用いてもよ
い。

【００１４】上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質に
は、更に、上記熱膨張性シートの耐火性能を阻害しない
範囲で、架橋や変性が施されてもよい。上記熱可塑性樹
脂及び／又はゴム物質の架橋や変性を行う時期について
は、特に限定されず、予め架橋、変性した熱可塑性樹脂
及び／又はゴム物質を用いてもよく、後述のリン化合
物、中和処理された熱膨張性黒鉛、無機充填剤等の他の
成分を配合する際同時に又は配合した後で架橋や変性が
行われてもよい。

【００１５】上記架橋方法については、特に限定され
ず、熱可塑性樹脂又はゴム物質について通常行われる架
橋方法、例えば、各種架橋剤、過酸化物等を使用する架
橋方法；電子線照射による架橋方法等が挙げられる。

【００１６】上記リン化合物としては特に限定されず、
例えば、赤リン；トリフェニルホスフェート、トリクレ
ジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレ
ジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホ
スフェート等の各種リン酸エステル；リン酸ナトリウ
ム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム等のリン酸金
属塩；ポリリン酸アンモニウム類；下記一般式（１）で
表される化合物等が挙げられる。これらのうち、耐火性
の観点から、赤リン、ポリリン酸アンモニウム類、及
び、下記一般式（１）で表される化合物が好ましく、性
能、安全性、費用等の点においてポリリン酸アンモニウ
ム類がより好ましい。

【００１７】

【化１】

【００１８】式中、Ｒ¹ 及びＲ³ は、水素原子、炭素数
１〜１６の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は、
炭素数６〜１６のアリール基を表す。Ｒ² は、水酸基、
炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、
炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシル
基、炭素数６〜１６のアリール基、又は、炭素数６〜１
６のアリールオキシ基を表す。

【００１９】上記赤リンは、少量の添加で難燃効果が向
上するので好ましい。上記赤リンとしては、市販の赤リ
ンを用いることができるが、耐湿性、混練時に自然発火
しない等の安全性の点から、赤リン粒子の表面を樹脂で
コーティングしたもの等が好適に用いられる。

【００２０】上記ポリリン酸アンモニウム類としては特
に限定されず、例えば、ポリリン酸アンモニウム、メラ
ミン変性ポリリン酸アンモニウム等が挙げられるが、取
扱い性等の点からポリリン酸アンモニウムが好適に用い
られる。市販品としては、例えば、ヘキスト社製「ＡＰ
４２２」、「ＡＰ４６２」；住友化学社製「スミセーフ
Ｐ」；チッソ社製「テラージュＣ６０」、「テラージュ
Ｃ７０」、「テラージュＣ８０」等が挙げられる。

【００２１】上記一般式（１）で表される化合物として
は特に限定されず、例えば、メチルホスホン酸、メチル
ホスホン酸ジメチル、メチルホスホン酸ジエチル、エチ
ルホスホン酸、プロピルホスホン酸、ブチルホスホン
酸、２−メチルプロピルホスホン酸、ｔ−ブチルホスホ
ン酸、２，３−ジメチル−ブチルホスホン酸、オクチル
ホスホン酸、フェニルホスホン酸、ジオクチルフェニル
ホスホネート、ジメチルホスフィン酸、メチルエチルホ
スフィン酸、メチルプロピルホスフィン酸、ジエチルホ
スフィン酸、ジオクチルホスフィン酸、フェニルホスフ
ィン酸、ジエチルフェニルホスフィン酸、ジフェニルホ
スフィン酸、ビス（４−メトキシフェニル）ホスフィン
酸等が挙げられる。中でも、ｔ−ブチルホスホン酸は、
高価ではあるが、高難燃性の点において好ましい。

【００２２】上記リン化合物は、単独で用いても、２種
以上を併用してもよい。

【００２３】上記中和処理された熱膨張性黒鉛とは、従
来公知の物質である熱膨張性黒鉛を中和処理したもので
ある。上記熱膨張性黒鉛は、天然鱗状グラファイト、熱
分解グラファイト、キッシュグラファイト等の粉末を、
濃硫酸、硝酸、セレン酸等の無機酸と濃硝酸、過塩素
酸、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、過酸
化水素等の強酸化剤とで処理することにより生成するグ
ラファイト層間化合物であり、炭素の層状構造を維持し
たままの結晶化合物である。

【００２４】上述のように酸処理して得られた熱膨張性
黒鉛は、更にアンモニア、脂肪族低級アミン、アルカリ
金属化合物、アルカリ土類金属化合物等で中和すること
により、上記中和処理された熱膨張性黒鉛とする。

【００２５】上記脂肪族低級アミンとしては、特に限定
されず、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、
トリメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブ
チルアミン等が挙げられる。上記アルカリ金属化合物及
びアルカリ土類金属化合物としては、特に限定されず、
例えば、カリウム、ナトリウム、カルシウム、バリウ
ム、マグネシウム等の水酸化物、酸化物、炭酸塩、硫酸
塩、有機酸塩などが挙げられる。

【００２６】上記中和処理された熱膨張性黒鉛の粒度
は、２０〜２００メッシュが好ましい。粒度が２００メ
ッシュより小さくなると、黒鉛の膨張度が小さく、所定
の耐火断熱層が得られず、粒度が２０メッシュより大き
くなると、黒鉛の膨張度が大きくなるという利点はある
が、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質と混練する際に分
散性が悪くなり、物性の低下が避けられない。

【００２７】上記中和処理された熱膨張性黒鉛の市販品
としては、例えば、東ソー社製「ＧＲＥＰ−ＥＧ」、Ｕ
ＣＡＲ Ｃａｒｂｏｎ社製「ＧＲＡＦＧＵＡＲＤ＃１６
０」、「ＧＲＡＦＧＵＡＲＤ＃２２０」等が挙げられ
る。

【００２８】上記無機充填剤としては特に限定されず、
例えば、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシ
ウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチ
モン、フェライト類等の金属酸化物；水酸化カルシウ
ム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ハイド
ロタルサイト等の含水無機物；塩基性炭酸マグネシウ
ム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭
酸ストロンチウム、炭酸バリウム等の金属炭酸塩；硫酸
カルシウム、石膏繊維、けい酸カルシウム等のカルシウ
ム塩；シリカ、珪藻土、ドーソナイト、硫酸バリウム、
タルク、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナ
イト、活性白土、セピオライト、イモゴライト、セリサ
イト、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリカ系バルン、窒
化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化けい素、カーボンブ
ラック、グラファイト、炭素繊維、炭素バルン、木炭粉
末、各種金属粉、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム
「ＭＯＳ」（商品名）、チタン酸ジルコン酸鉛、アルミ
ニウムボレート、硫化モリブデン、炭化けい素、ステン
レス繊維、ホウ酸亜鉛、各種磁性粉、スラグ繊維、フラ
イアッシュ、脱水汚泥などが挙げられる。これらの中で
も、含水無機物及び金属炭酸塩が好ましい。

【００２９】一般的に、上記無機充填剤は、骨材的な働
きをすることから、残渣強度の向上や熱容量の増大に寄
与すると考えられる。上記無機充填剤は、単独で用いて
もよく２種以上を併用してもよい。

【００３０】上記無機充填剤の中で、水酸化マグネシウ
ム、水酸化アルミニウム等の含水無機物は、加熱時の脱
水反応によって生成した水のために吸熱が起こり、温度
上昇が低減されて高い耐熱性が得られる点、及び、燃焼
残渣として酸化物が残存し、これが骨材となって働くこ
とで燃焼残渣の強度が向上するので特に好ましい。水酸
化マグネシウムと水酸化アルミニウムは、脱水効果を発
揮する温度領域が異なるため、併用することにより脱水
効果を発揮する温度領域が広がり、より効果的な温度上
昇を抑制する効果が得られるので、併用することが好ま
しい。

【００３１】上記金属炭酸塩の中でも、さらに、炭酸ナ
トリウム等のアルカリ金属炭酸塩；炭酸マグネシウム、
炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム等のアルカリ土類
金属炭酸塩；炭酸亜鉛等の周期律表IIｂ族金属の炭酸塩
などが好ましい。

【００３２】上記炭酸カルシウム、炭酸亜鉛等の無機炭
酸塩は、上記リン化合物との反応で膨張を促すと考えら
れ、特に、リン化合物として、ポリリン酸アンモニウム
を使用した場合に、高い膨張効果が得られる。また、有
効な骨材として働き、燃焼後に形状保持性の高い燃焼残
渣を形成する。

【００３３】上記無機充填剤の粒径としては、０．５〜
３００μｍのものが好ましく、より好ましくは、約１〜
５０μｍである。また、粒径の大きい無機充填剤と粒径
の小さいものを組み合わせて使用することがより好まし
く、組み合わせて用いることによって、熱膨張性シート
の力学的性能を維持したまま、高充填化することが可能
となる。

【００３４】上記樹脂組成物としては、樹脂分（熱可塑
性樹脂及び／又はゴム物質）１００重量部に対して、リ
ン化合物８０〜１５０重量部、中和処理された熱膨張性
黒鉛５〜４０重量部、並びに、無機充填剤１００〜３５
０重量部からなるものが用いられる。

【００３５】上記樹脂組成物において、リン化合物の量
は、少なくなると燃焼残渣の強度が不十分となるため緻
密な断面に遮炎層を形成することができず、多くなると
熱膨張性シートの物性が低下するので、上記範囲に限定
される。

【００３６】上記中和処理された熱膨張性黒鉛の量は、
少なくなると膨張倍率が小さすぎて十分な断熱性が得ら
れず、多くなると燃焼残渣の強度が不十分となるため緻
密な断面に遮炎層を形成することができなくなるので、
上記範囲に限定される。

【００３７】上記無機充填剤の量は、少なくなると燃焼
後の残渣量が不十分となり、多くなると機械的物性の低
下が大きくなるので、上記範囲に限定される。

【００３８】上記樹脂組成物には、樹脂組成物の物性を
損なわない範囲で、難燃剤、酸化防止剤、金属害防止
剤、帯電防止剤、安定剤、架橋剤、滑剤、軟化剤、顔料
等が添加されてもよい。

【００３９】上記樹脂組成物は、上記各成分を押出機、
バンバリーミキサー、ニーダーミキサー、二本ロール等
従来公知の混練装置を用いて溶融混練することにより得
ることができる。得られた樹脂組成物は、例えば、プレ
ス成形、押出成形、カレンダー成形等、従来公知の成形
方法によってシート状に成形することにより、上記熱膨
張性シートを得ることができる。

【００４０】上記金属板、熱膨張性シート及び金属箔の
積層体を得るには、熱膨張性シートが粘着性を有する場
合はその粘着性を利用して積層することができる。ま
た、上記熱膨張性シートに粘着性がないか不足する場合
は粘着性を付与してもよい。粘着性を付与するために、
例えば、上記樹脂組成物に粘着付与剤等が添加すること
ができる。粘着付与剤としては特に限定されず、例え
ば、粘着付与樹脂、可塑剤、油脂類、高分子低重合物等
が挙げられる。

【００４１】また、上記粘着性は必ずしも必要でなく、
粘着性がない場合は接着剤を用いて積層してもよい。ま
た、アクリル樹脂等の塗料用樹脂を溶剤で液状とした
後、金属板及び金属箔に塗布・乾燥させて積層してもよ
い。ここで粘着性を有するとは、上記熱膨張性シートに
仮止め固定が可能となるような性質を有することを意味
し、広く粘着性及び／又は接着性を有することをいう。

【００４２】本発明の準不燃性複合防火積層板の全体の
厚みは、０．５〜５ｍｍが好ましい。厚みが、０．５ｍ
ｍ未満では耐火性能の発現が困難となり、５ｍｍを超え
ると加工性や施工性が低下する。

【００４３】上記準不燃性複合防火積層板は、金属板側
を外側にして施工される。上記準不燃性複合防火積層板
において、金属板及び金属箔は外側からの燃焼を抑える
と共に、火炎に曝された場合は熱膨張性シートが断面方
向に熱膨張して、炭化断熱層を形成し燃焼の進行を完全
に抑制する。このようにして形成された炭化断熱層は、
緻密で強固なものが好ましい。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を説明す
る。

【００４５】（実施例１，２、比較例１〜６）表１に示
した配合量の、ブチルゴム、ポリブテン、水添石油樹脂
（粘着付与樹脂）、ポリリン酸アンモニウム、中和処理
された熱膨張性黒鉛、水酸化アルミニウム、及び、炭酸
カルシウムからなる樹脂組成物を二軸押出機に供給して
混練した後押出成形を行い、熱膨張性シートを得た。次
いで、上記熱膨張性シートの粘着性を利用して、該熱膨
張性シートの片面に鋼板を、他面にアルミ箔をそれぞれ
積層し、準不燃性複合防火積層板を作製した。

【００４６】上記準不燃性複合防火積層板につき下記項
目の性能評価を行い、その結果を表１に示した。 （１）防火断熱性 上記準不燃性複合防火積層板の鋼板側を、５００℃で１
０分間加熱したときのアルミ箔側の温度を測定し、その
温度が３５０℃以下の場合を○、３５０℃を超える場合
を×で表示した。

【００４７】（２）穿孔試験 ＪＩＳ Ａ １３２１に準拠した穿孔試験において、難
燃性２級の規格に合格する場合を○、不合格の場合を×
で表示した。

【００４８】

【表１】

【００４９】尚、表１において下記の市販品を使用し
た。 ・ブチルゴム：エクソン化学社製「＃０６５」 ・ポリブテン：出光石油化学社製「１００Ｒ」 ・水添石油樹脂：トーネックス社製「エコレッツ５３２
０」 ・ポリリン酸アンモニウム：クラリアント社製「ＡＰ４
２２」 ・熱膨張性黒鉛：東ソー社製「ＧＲＥＰ−ＥＧ」 ・水酸化アルミニウム：昭和電工社製「ハイジライドＨ
−３１」平均粒径１８μｍ ・炭酸カルシウム：備北粉化学社製「ＢＦ−３００」平
均粒径８μｍ

【００５０】

【発明の効果】本発明の準不燃性複合防火積層板は、上
述の構成であり、厚みが薄くても断熱性能に優れ、燃焼
後に緻密で強固な残渣が形成されるため、ＪＩＳ Ａ
１３２１の燃焼試験において難燃性２級の規格に合格す
る。従って、外壁、梁、柱等の防火用部材として好適に
使用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E001 DE01 FA01 FA02 FA04 GA12 GA22 GA24 GA42 HA22 HB02 HB04 HE01 HF12 JC09 JD02 KA01 LA04 4F100 AA04B AA08 AA19 AB01A AB01C AB03 AB10 AB33 AB33C AD11B AK01B AK02 AK09 AN00B AN02 AT00 AT00A BA03 BA07 BA10A BA10C CA01H CA08 CA08H CA23B CA23H GB07 JA02B JB16B JJ07 YY00A YY00C 4J002 AC011 AC031 AC041 AC061 AC071 AC081 AC091 BB031 BB121 BB151 BB171 BB181 BB271 BC031 BD021 BD121 BG031 BG041 BN151 CC031 CG001 CH041 CH071 CK021 CL001 CN021 CP031 DA018 DA027 DA028 DA038 DA056 DA068 DC008 DE078 DE088 DE098 DE108 DE118 DE128 DE138 DE148 DE188 DE238 DE248 DE268 DE288 DF018 DG028 DG048 DG058 DH046 DH056 DJ008 DJ018 DJ038 DJ048 DJ058 DK008 DL008 DM008 EW046 EW126 EW136 FA048 FA088 FA108 FB027 FB087 FD018 FD020 FD030 FD070 FD090 FD100 FD130 FD136 FD140 FD170 GF00 GL00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ０．２〜１ｍｍ厚の金属板、０．２〜３
   ｍｍ厚の熱膨張性シート及び０．００５〜０．０５ｍｍ
   厚の金属箔の積層体からなる準不燃複合防火積層板であ
   って、該熱膨張性シートが、熱可塑性樹脂及び／又はゴ
   ム物質１００重量部に対して、リン化合物８０〜１５０
   重量部、中和処理された熱膨張性黒鉛５〜４０重量部並
   びに無機充填剤１００〜３５０重量部を含有する樹脂組
   成物から形成されることを特徴とする準不燃性複合防火
   積層板。