JP2001090225A - 耐火シート及び耐火被覆材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 施工性及び耐火性に優れた耐火シート及びそ
れを用いた耐火被覆材を提供する。 【解決手段】 初期厚みｔ（ｍｍ）０．５〜１０ｍｍの
シートを垂直方向に保持して、一方の面を１００ｋＷ／
ｍ² で３０分間加熱したときの加熱後の厚みｔ₁（ｍ
ｍ）と初期厚みｔ（ｍｍ）との関係が、ｔ₁ ／ｔ＝３〜
２０であり、かつ加熱面と非加熱面との温度差（加熱面
温度−非加熱面温度）ΔＴ（℃）と初期厚みｔ（ｍｍ）
との関係が、ΔＴ（℃）≧−０．０５３２ｔ⁴ ＋１．５
５４２ｔ³ −１７．４５９ｔ² ＋１０１．３８ｔであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は耐火シート及び耐火
被覆材に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物の高層化に伴い、建築物の構成材
として軽量な鉄骨や壁材が用いられるようになってきて
いる。建築物の構造材として用いられる鉄骨や壁材に
は、建設省告示第２９９９号やＪＩＳ Ａ １３０４に
定められた耐火性能基準を満たすことが義務づけられて
いる。この基準を満たすために、鉄骨の表面や壁材の裏
面を耐火性に優れた材料で被覆する方法が一般に行われ
ている。

【０００３】鉄骨に耐火性を付与するための被覆材料と
して、特開平６−３２６６４号公報には、水ガラスや水
硬性セメントにバーミキュライト、ロックウール等の無
機成分を混合したものが開示されている。しかしなが
ら、このものは施工時に現場で鉄骨に対して塗布又は吹
き付ける必要があるため、施工性が問題であった。ま
た、形成される耐火被覆層の厚さにむらが生じやすく、
むらが生じた場合は十分な耐火性能を発揮することがで
きなかった。また、形成される耐火被覆層にひび割れが
発生して耐火性が低下する場合があった。さらに、湿式
又は半乾式により吹き付けた場合は硬化するまでに長時
間を必要とするため、作業効率が低下するという問題点
があった。

【０００４】三井金属塗料社等から耐火塗料が市販され
ているが、このような耐火塗料は施工現場において２種
類の塗料を混合する必要があるため、塗りむらが発生し
易く、鉄骨に対して均一な耐火性を付与することが困難
であった。また、火災時に皮膜状の膨張断熱層を形成す
るが、この膨張断熱層は厚みむらを生じ易く、厚みの薄
い部分が存在することになる。その結果、火災時に建築
物の部材が倒壊して鉄骨に衝撃が加わる場合には、膨張
断熱層が崩れて十分な耐火性能を発揮することができな
かった。

【０００５】さらに、実際の火災では、耐火試験での加
熱曲線で示されるような急激に５００℃以上に温度が上
昇する場合だけでなく、最初は５００℃以下の温度で途
中から高温に達するような温度条件下の場合もある。こ
のような条件下では、急激に温度が上昇する場合に比べ
て、膨張断熱層の発泡倍率が低下し、十分な耐火性能を
発揮できない場合があった。

【０００６】これに対して、珪酸カルシウム板を鉄骨の
周囲を囲むように設置する方法もあるが、厚い珪酸カル
シウム板を使用し、これを大量の釘、ビス等で固定する
必要があるため、施工性が非常に悪く、さらに珪酸カル
シウム板の切削時に多量の粉塵を発生するという不都合
があった。

【０００７】上記耐火被覆材としては従来から無機材料
が用いられているが、近年、上記の問題点等から耐火性
能を有する樹脂材料が要求されるようになってきた。樹
脂材料からなる耐火被覆材として、特開平８−３０２８
２５号公報には、石油樹脂を主成分とする耐火シートが
提案されている。しかしながら、この耐火シートは、軟
化点の低い石油樹脂を用いているため、火災時に発泡断
熱層を形成する前に樹脂が溶融して流失し、十分な耐火
性能が発揮されない場合があった。

【０００８】また、特開平６−３３００４３号公報に
は、発泡性鉱物と樹脂バインダーからなる耐火被覆シー
トが開示されている。しかしながら、この耐火被覆シー
トは、火災時に樹脂バインダーが燃焼し、発泡後の鉱物
を結合する成分が消失して発泡断熱層が崩壊するため、
十分な耐火性能を発揮することができなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、施工性及び耐火性に優れた耐火シート及びそれを用
いた耐火被覆材を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明（以
下、第１発明という）である耐火シートは、初期厚みｔ
（ｍｍ）０．５〜１０ｍｍのシートを垂直方向に保持し
て、一方の面を１００ｋＷ／ｍ² で３０分間加熱したと
きの加熱後の厚みｔ₁ （ｍｍ）と初期厚みｔ（ｍｍ）と
の関係が、ｔ₁ ／ｔ＝３〜２０であり、かつ加熱面と非
加熱面との温度差（加熱面温度−非加熱面温度）ΔＴ
（℃）と初期厚みｔ（ｍｍ）との関係が、ΔＴ（℃）≧
−０．０５３２ｔ⁴ ＋１．５５４２ｔ³ −１７．４５９
ｔ² ＋１０１．３８ｔであることを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明（以下、第２発明とい
う）である耐火シートは、シートを３５０℃で３０分間
加熱し、さらに９００℃で３０分間加熱した後のシート
の厚みｔ₂ （ｍｍ）と初期厚みｔ（ｍｍ）との比Ｔ₁(ｔ
₂ ／ｔ）と、９００℃で１時間加熱したときのシートの
加熱後の厚みｔ₃ （ｍｍ）と初期厚みｔ（ｍｍ）との比
Ｔ₂ （ｔ₃ ／ｔ）との関係が、Ｔ₁ ／Ｔ₂ ≧０．７であ
ることを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明（以下、第３発明とい
う）である耐火シートは、５０ｋＷ／ｍ² で３０分間加
熱した後の残渣を垂直方向に保持した状態で、１ｃｍ²
当たり１ｇの重りで衝撃を加えたときの残渣の重量減少
率が２０％以下であり、かつ残渣の厚み減少率が５０％
以下であることを特徴とする。

【００１３】請求項４記載の発明（以下、第４発明とい
う）である耐火シートは、５０ｋＷ／ｍ² で３０分間加
熱した後の残渣中の気泡の平均断面積が１ｍｍ² 以下で
あることを特徴とする。

【００１４】請求項５記載の発明（以下、第５発明とい
う）である耐火被覆材は、第１〜４発明のいずれかに記
載の耐火シートに、不燃材料又は準不燃材料からなる面
材が積層されてなることを特徴とする。

【００１５】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１６】第１発明の耐火シートは、垂直方向に保持
して一方の面を１００ｋＷ／ｍ² の加熱条件で３０分間
加熱したときの加熱後の厚みｔ₁ （ｍｍ）と初期厚みｔ
（ｍｍ）との関係は、ｔ₁ ／ｔ＝３〜２０である。ｔ₁
／ｔが３未満では、膨張断熱層の厚みが薄いため、十分
な耐火性能を発揮することができず、ｔ₁ ／ｔが２０を
超えると、発泡倍率が高くなり過ぎるため膨張断熱層の
機械的強度が不足する。

【００１７】また、第１発明の耐火シートの一方の面を
１００ｋＷ／ｍ² で３０分間加熱したときの、加熱面と
非加熱面との温度差（加熱面温度−非加熱面温度）ΔＴ
（℃）と初期厚みｔ（ｍｍ）との関係は、ΔＴ（℃）≧
−０．０５３２ｔ⁴ ＋１．５５４２ｔ³ −１７．４５９
ｔ² ＋１０１．３８ｔである。上記耐火シートは、この
ような式を満足することによって、火災時において優れ
た断熱性能を発揮することができる。尚、ΔＴは、加熱
面と非加熱面との温度差、即ち断熱性能を表すものであ
り、以後、断熱温度という。

【００１８】上記耐火シートとしては、初期厚みｔ＝
０．５〜１０ｍｍのものが用いられる。初期厚みｔが、
０．５ｍｍ未満になると加熱膨張により形成される膨張
断熱層の厚みが薄くなるため、十分な耐火性能を発揮す
ることができず、１０ｍｍを超えると重量が大きくなる
ため、施工性が悪くなる。好ましくは初期厚み１〜６ｍ
ｍである。ここでいう初期厚みｔは、２５℃における加
熱膨張前の耐火シートの厚みである。

【００１９】第２発明の耐火シートは、シートを３５０
℃で３０分間加熱し、さらに９００℃で３０分間加熱し
た後のシートの厚みｔ₂ （ｍｍ）と初期厚みｔ（ｍｍ）
との比Ｔ₁(ｔ₂ ／ｔ）と、９００℃で１時間加熱したと
きのシートの加熱後の厚みｔ ₃ （ｍｍ）と初期厚みｔ
（ｍｍ）との比Ｔ₂ （ｔ₃ ／ｔ）との関係が、Ｔ₁ （ｔ
₂ ／ｔ）／Ｔ₂ （ｔ₃ ／ｔ）≧０．７であることによっ
て、低温から急激に高温に達する場合から、最初は低温
で途中から高温に達する場合まで、様々な火災条件にお
いて十分な耐火性能を発揮することができる。

【００２０】第３発明の耐火シートは、５０ｋＷ／ｍ²
で３０分間加熱した後の残渣を垂直方向に保持した状態
で、１ｃｍ² 当たり１ｇの重りで衝撃を加えたときの残
渣の重量減少率が２０％以下であり、かつ残渣の厚み減
少率が５０％以下であることによって、加熱後の膨張断
熱層が強度に優れ、十分な耐火性能を発揮することがで
きる。

【００２１】第４発明の耐火シートは、５０ｋＷ／ｍ²
で３０分間加熱した後の残渣中の気泡の平均断面積が１
ｍｍ² 以下であることによって、加熱後の膨張断熱層が
強度に優れ、十分な耐火性能を発揮することができる。

【００２２】本発明で用いられる耐火シートとしては、
火災時の加熱によって膨張して、十分な耐火性能を発揮
するものであれば、特に限定されない。上記耐火シート
としては、樹脂、熱膨張性化合物、リン化合物及び無機
充填剤を含有する樹脂組成物からなるものが好ましい。

【００２３】上記樹脂としては、特に限定されないが、
熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質、あるいは、エポキシ
樹脂であることが好ましい。

【００２４】上記熱可塑性樹脂としては、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などが挙げられ、これらは単独
で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。中
でも、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、ポリエチレン
系樹脂がより好ましい。

【００２５】上記ポリエチレン系樹脂としては、例え
ば、エチレン単独重合体、エチレンを主成分とする共重
合体及びこれらの（共）重合体の混合物の他、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート
共重合体、エチレン−メタクリレート共重合体等が挙げ
られる。

【００２６】上記エチレンを主成分とする共重合体とし
ては、例えば、エチレン部を主成分とするエチレンと他
のα−オレフィンとの共重合体等が挙げられ、α−オレ
フィンとしては、例えば、１−ヘキセン、４−メチル−
１−ペンテン、１−オクテン、１−ブテン、１−ペンテ
ン等が挙げられる。

【００２７】上記エチレン単独重合体及びエチレンと他
のα−オレフィンとの共重合体としては、チーグラー・
ナッタ触媒、バナジウム触媒、４価の遷移金属を含むメ
タロセン化合物等を重合触媒として重合したものが挙げ
られるが、中でも、４価の遷移金属を含むメタロセン化
合物等を重合触媒として得られるポリエチレン系樹脂が
好ましい。

【００２８】上記メタロセン化合物に含まれる４価の遷
移金属としては特に限定されず、例えば、チタン、ジル
コニウム、ハフニウム、ニッケル、パラジウム、白金等
が挙げられ、メタロセン化合物は、上記４価の遷移金属
に、１つ又はそれ以上のシクロペンタジエ環及びその類
縁体がリガンドとして１つ又はそれ以上存在する化合物
をいう。

【００２９】上記４価の遷移金属を含むメタロセン化合
物等を重合触媒として得られるポリエチレン系樹脂とし
ては、例えば、ダウケミカル社製「ＣＧＣＴ」、「アフ
ィニティー」、「エンゲージ」；エクソンケミカル社製
「ＥＸＴＲＡＣＴ」等の市販品が挙げられる。

【００３０】上記ゴム系樹脂としては、例えば、天然ゴ
ム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム
（ＢＲ）、１，２−ポリブタジエンゴム（１，２−Ｂ
Ｒ）、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（ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム、エチレン−プロピレ
ンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、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。ゴム系樹
脂の溶融温度、柔軟性、粘着性等を調節するために、二
種以上が併用されてもよい。

【００３１】上記クロロプレンゴム等のハロゲン化物
は、それ自体難燃性が高く、熱による脱ハロゲン化反応
により架橋が起こり、熱膨張性耐火層の強度が向上する
点において好ましい。

【００３２】上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質に
は、熱膨張性耐火層の性能を阻害しない範囲で、架橋や
変性が行われてもよい。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、後述するリン化合
物や無機充填剤等の他の成分を配合する際同時に架橋や
変性を行ってもよい。また、熱可塑性樹脂及び／又はゴ
ム物質に他の成分を配合した後で架橋や変性を行っても
よい。上記架橋や変性は、いずれの段階で行ってもよ
い。

【００３３】上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質の架
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、電子線による架橋
方法等が挙げられる。

【００３４】本発明で用いられるエポキシ樹脂は、特に
限定されないが、基本的にはエポキシ基をもつモノマー
と硬化剤とを反応させることにより得られる。上記エポ
キシ基をもつモノマーとしては、例えば、２官能のグリ
シジルエーテル型、グリシジルエステル型、多官能のグ
リシジルエーテル型等のモノマーが例示される。

【００３５】上記２官能のグリシジルエーテル型のモノ
マーとしては、例えば、ポリエチレングリコール型、ポ
リプロピレングリコール型、ネオペンチルグリコール
型、１、６−ヘキサンジオール型、トリメチロールプロ
パン型、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、プ
ロピレンオキサイド−ビスフェノールＡ型、水添ビスフ
ェノールＡ型等のモノマーが例示される。

【００３６】上記グリシジルエステル型のモノマーとし
ては、例えば、ヘキサヒドロ無水フタル酸型、テトラヒ
ドロ無水フタル酸型、ダイマー酸型、ｐ−オキシ安息香
酸型等のモノマーが例示される。

【００３７】上記多官能のグリシジルエーテル型のモノ
マーとしては、例えば、フェノールノボラック型、オル
ソクレゾールノボラック型、ＤＰＰノボラック型、ジシ
クロペンタジエン・フェノール型等のモノマーが例示さ
れる。

【００３８】これらのエポキシ基をもつモノマーは、単
独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

【００３９】上記硬化剤としては、重付加型又は触媒型
のものが用いられる。重付加型の硬化剤としては、例え
ば、アミン類、酸無水物、ポリフェノール、ポリメルカ
プタン等が例示される。また、上記触媒型の硬化剤とし
ては、例えば、３級アミン、イミダゾール類、ルイス
酸、ルイス塩基等が例示される。

【００４０】上記エポキシ樹脂の硬化方法は、特に限定
されず、公知の方法によって行うことができる。

【００４１】また、上記エポキシ樹脂は可撓性が付与さ
れてもよく、可撓性を付与する方法として、次の方法が
挙げられる。 架橋点間の分子量を大きくする。 架橋密度を小さくする 軟質分子構造を導入する。 可塑剤を添加する。 相互侵入網目（ＩＰＮ）構造を導入する。 ゴム状粒子を分散導入する。 ミクロボイドを導入する。

【００４２】は予め分子鎖の長いエポキシモノマー及
び／又は硬化剤を用いて反応させることにより、架橋点
の間の距離が長くなり可撓性を発現させる方法である
（例：硬化剤としてポリプロピレンジアミン等が用いら
れる）。は官能基の少ないエポキシモノマー及び／又
は硬化剤を用いて反応させることにより、一定領域の架
橋密度を小さくして可撓性を発現させる方法である
（例：硬化剤として２官能アミン、エポキシモノマーと
して１官能エポキシ等が用いられる）。は軟質分子構
造をとるエポキシモノマー及び／又は硬化剤を導入して
可撓性を発現させる方法である（例：硬化剤として複素
環状ジアミン、エポキシモノマーとしてアルキレングリ
コールグルシジルエーテル等が用いられる）。

【００４３】は可塑剤として非反応性の希釈剤を添加
する方法である（例：可塑剤としてＤＯＰ、タール、石
油樹脂等を添加する）。はエポキシ樹脂の架橋構造に
別の軟質構造をもつ樹脂を導入する相互侵入網目（ＩＰ
Ｎ）構造で可撓性を発現させる方法である。エポキシ
樹脂マトリックスに液状又は粒状のゴム粒子を配合分散
させる方法である（例：エポキシ樹脂マトリックスとし
てポリエステルエーテル等が用いられる）。は１μｍ
以下のミクロボイドをエポキシ樹脂マトリックスに導入
させることで可撓性を発現させる（例：エポキシ樹脂マ
トリックスとして分子量１０００〜５０００のポリエー
テルが添加される）。

【００４４】上記熱膨張性化合物としては、例えば、中
和処理された熱膨張性黒鉛、バーミキュライト、カオリ
ン、マイカ、ホウ砂等が挙げられる。これらの中で、中
和処理された熱膨張性黒鉛又はバーミキュライトが好ま
しい。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、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。

【００４５】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、中和処理された熱膨張性黒鉛とする。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、有機酸塩等が挙げられ
る。

【００４６】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「フレームカットＧＲＥ
Ｐ−ＥＧ」、ＵＣＡＲ Ｃａｒｂｏｎ社製「ＧＲＡＦＧ
ｕｒａｄ１６０」、「ＧＲＡＦＧｕｒａｄ２２０」等が
挙げられる。

【００４７】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いという利点はあるが、
ゴム系樹脂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。

【００４８】上記バーミキュライトとしては、例えば、
キンセイマティック社製「バーミキュライト」等が挙げ
られる。

【００４９】上記リン化合物としては、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。

【００５０】

【化１】

【００５１】式中、Ｒ¹ 及びＲ³ は、水素、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６〜１６の
アリールオキシ基を表す。

【００５２】上記赤リンは、少量の添加で難燃効果が向
上する。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。

【００５３】上記ポリリン酸アンモニウム類としては、
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、クラリアント社製「エキソリット４２
２」、「エキソリット４６２」、住友化学工業社製「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。

【００５４】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。なかでも、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。
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。

【００５５】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。

【００５６】上記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抑制効果が得られ
るので、併用することが好ましい。

【００５７】上記金属炭酸塩は、リン化合物との反応で
膨張を促進すると考えられる。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残渣を形成する。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】上記無機充填剤の粒径としては、０．５〜
４００μｍのものが好ましく、より好ましくは、１〜１
００μｍである。上記無機充填剤の添加量が少ないとき
は、分散性を大きく左右するため粒径の小さいものが好
ましいが、粒径が０．５μｍよりも小さくなると二次凝
集が起こり分散性が悪くなる。また、無機充填剤の添加
量の多いときは、高充填が進むにつれて樹脂組成物の粘
度が高くなり成形性が低下するが、粒径を大きくするこ
とにより樹脂組成物の粘度を低下させることができる点
から、粒径の大きいものが好ましい。しかし、粒径が４
００μｍを超えると、成形体の表面性、樹脂組成物の力
学的性質が低下する。

【００６１】上記水酸化アルミニウムの市販品として
は、例えば、粒径１μｍの「Ｈ−４２Ｍ」（昭和電工社
製）、粒径１８μｍの「Ｈ−３１」（昭和電工社製）が
挙げられ、上記炭酸カルシウムの市販品としては、例え
ば、粒径１．８μｍの「ホワイトンＳＢ赤」（備北粉化
社製）、粒径８μｍの「ＢＦ３００」（備北粉化社製）
等が挙げられる。

【００６２】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。また、粒径の大きい充填剤
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り、耐火シート
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。

【００６３】上記樹脂組成物において、中和処理された
熱膨張性黒鉛及びリン化合物の配合量は、上記熱可塑性
樹脂及び／又はゴム物質、あるいはエポキシ樹脂（以
下、樹脂分という）１００重量部に対して両者の合計量
として２０〜３００重量部が好ましく、無機充填剤の配
合量は、樹脂分１００重量部に対して５０〜５００重量
部が好ましい。

【００６４】中和処理された熱膨張性黒鉛とリン化合物
の合計量が、２０重量部未満であると膨張断熱層が形成
されないため十分な耐火性が得られず、３００重量部を
超えると機械的物性の低下が大きく使用に耐えない。よ
り好ましくは２０〜２００重量部である。

【００６５】上記無機充填剤の配合量の配合量が、５０
重量部より少なくなると熱容量の低下に伴い十分な耐火
性が得られず、５００重量部を超えると機械的物性の低
下が大きく使用に耐えない。より好ましくは６０〜３０
０重量部である。

【００６６】上記中和処理された熱膨張性黒鉛と上記リ
ン化合物との重量比〔（中和処理された熱膨張性黒鉛）
／（リン化合物）〕は、０．０１〜９が好ましい。中和
処理された熱膨張性黒鉛とリン化合物との重量比を、
０．０１〜９とすることによって、膨張断熱層の形状保
持性と高い耐火性能を得ることが可能となる。中和処理
された熱膨張性黒鉛の配合比率が多すぎると、燃焼時に
膨張した黒鉛が飛散し、充分な膨張断熱層が形成されな
い。一方、リン化合物の配合比率が多すぎると、膨張断
熱層の膨張倍率が小さくなり、充分な耐火性能が発揮さ
れない。

【００６７】上記耐火シートは粘着性を有するものが好
ましい。粘着性を有するとは、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。上記耐火シートが粘着性
を有することにより、後述する耐火被覆材において面材
との積層が容易になり、耐火被覆材の仮止め固定が可能
となるため施工性が向上する。

【００６８】上記耐火シートに粘着性を付与するために
は、例えば、樹脂分に粘着付与剤が添加される。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。

【００６９】上記粘着付与樹脂としては、例えば、ロジ
ン、ロジン誘導体、ダンマル、コーパル、クマロン−イ
ンデン樹脂、ポリテルペン、非反応性フェノール樹脂、
アルキッド樹脂、石油系炭化水素樹脂、キシレン樹脂、
エポキシ樹脂等が挙げられる。

【００７０】上記可塑剤は、単独では上記耐火シートに
粘着性を付与することは難しいが、粘着付与樹脂と併用
することにより、粘着性をより向上させることができ
る。可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル系可塑
剤、リン酸エステル系可塑剤、アジピン酸エステル系可
塑剤、サバチン酸エステル系可塑剤、リシノール酸エス
テル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、エポキシ系可塑
剤、塩化パラフィン等が挙げられる。

【００７１】上記油脂類は、可塑剤と同様の作用を有
し、可塑性付与と粘着調整剤の目的で用いることができ
る。油脂類としては、例えば、動物性油脂、植物性油
脂、鉱物油、シリコーン等が挙げられる。また、上記高
分子低重合物等は、粘着性の付与以外に、耐寒性の向
上、流動性調節等の目的で用いることがきる。高分子低
重合物としては、例えば、上記ゴム物質として例示され
たものの低重合体や、ポリ（１−）ブテン系樹脂の低重
合体が挙げられる。

【００７２】上記耐火シートに用いられる樹脂組成物に
は、そ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。

【００７３】上記樹脂組成物は、上記各成分を単軸押出
機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダーミキサ
ー、二本ロール、ライカイ機等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、得られた樹脂
組成物は、例えば、プレス成形、押出し成形、カレンダ
ー成形等の従来公知の方法により、耐火シートに成形す
ることができる。

【００７４】上記耐火シートの片面には、施工性や燃焼
残渣強度を改善する目的で基材層が積層されていてもよ
い。この基材層に用いられる材料としては、例えば、織
布、不織布、クラフト紙、プラスチックフィルム、割
布、ガラスクロス、アルミガラスクロス、アルミ箔、ア
ルミ蒸着フィルム、アルミクラフト紙等が挙げられ、こ
れらの積層体であってもよい。これらの中で、ポリエチ
レンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステル
フィルム等のプラスチックフィルム、アルミクラフト紙
が好ましい。これら基材層の厚みは、０．２５ｍｍ以下
が好ましい。

【００７５】第５発明の耐火被覆材は、第１〜４発明の
いずれかに記載の耐火シートに、不燃材料又は準不燃材
料からなる面材が積層されたものが用いられる。上記不
燃材料又は準不燃材料からなる面材としては、例えば、
鉄板、ステンレス板、ステンレス箔、アルミニウム板、
アルミニウム箔、亜鉛メッキ鋼板、アルミニウム・亜鉛
合金メッキ鋼板、その他の金属板；塩ビ鋼板、カラー鋼
板等の表面処理が施された金属板；珪酸カルシウム板、
繊維混入珪酸カルシウム板、炭酸カルシウム板、石膏ボ
ード、強化石膏ボード、パーライトセメント板、繊維強
化セメント板、木片セメント板、木粉セメント板、スラ
グ石膏板等の無機質板；ロックウール保温板、セラミッ
クウールブランケット、アルミナシリカ繊維フェルト、
セラミック紙、水酸化アルミニウム紙などが挙げられ
る。上記面材は、上記板材が複数枚貼り合わされたもの
であってもよい。

【００７６】上記面材の厚みは、０．２〜３０ｍｍが好
ましい。厚みが、０．２ｍｍ未満になると加熱された時
にその形状を維持するのが難しくなり、３０ｍｍを超え
ると重量が重くなるため、施工性が悪くなる。好ましく
は０．３〜２５ｍｍである。

【００７７】上記耐火被覆材としては、面材が耐火シー
トの片面のみならず、両面に積層されたものであっても
よい。上記耐火シートの粘着性を利用して面材と積層す
ることができるが、粘着性が不足する場合は、接着剤な
どを使用して積層してもよい。

【００７８】上記耐火被覆材の合計厚みは、１〜５０ｍ
ｍが好ましい。合計厚みが、１ｍｍ未満になると樹分な
耐火性能が発揮されず、５０ｍｍを超えると重量が重く
なるため、施工性が悪くなる。

【００７９】上記耐火被覆材を、鉄骨の周囲又は壁材の
裏面に施工される場合は、加熱面側にいずれの面が配置
されてもよいが、加熱面側に不燃材料又は準不燃材料か
らなる面材を配置することが好ましい。

【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定され
るものではない。

【００８０】（実施例１〜６、比較例１〜５）表１及び
表２に示した樹脂組成物を二軸押出機にて混練、押出成
形を行い、所定厚みの耐火シートを作製した。尚、実施
例３はライカイ機により混練を行った後、プレス成形に
より耐火シートを作製した。

【００８１】

【表１】

【００８２】

【表２】

【００８３】尚、表１及び表２で使用した各成分は下記
の通りである。 ・ブチルゴム：エクソン社製「ブチル０６５」 ・ポリブテン：出光石油化学社製「ポリブテン１００
Ｒ」 ・水添石油樹脂：トーネックス社製「エスコレッツ５３
２０」 ・メタロセンポリエチレン：ダウケミカル社製「ＥＧ８
２００」 ・エポキシ樹脂：油化シェル社製「エピコートＥ８０
７」 ・エポキシ樹脂硬化剤：油化シェル社製「エピキュアＦ
Ｌ０５２」 ・中和処理された熱膨張性黒鉛：東ソー社製「フレーム
カットＧＲＥＰ−ＥＧ」 ・ポリリン酸アンモニウム（１）：ヘキスト社製「Ｅｘ
ｏｌｉｔ４２２」 ・ポリリン酸アンモニウム（２）：
チッソ社製「テラージュＣ８０」 ・水酸化アルミニウム：昭和電工社製「ハイジライトＨ
−３１」 ・炭酸カルシウム：備北粉化社製「ホワイトンＢＦ−３
００」

【００８４】 ・石油樹脂：東ソー社製「ペトコールＬＸ−ＨＳ」 ・ＤＯＰ：和光純薬社製「ジ−２−エチルヘキシルフタ
レート」 ・メラミン：日産化学社製「微粉メラミン」 ・ペンタエリスリトール：三井東圧化学社製 ・二酸化チタン：石原産業社製「ＭＣ−９０」 ・バーミキュライト：キンセイマティック社製「ＫＶ２
−４」

【００８５】上記実施例及び比較例で得られた耐火シー
トについて、下記の性能評価を行い、その結果を表３及
び４に示した。 （１）厚み方向の膨張倍率 上記ｔｍｍ厚の耐火シートを長さ１０ｃｍ×幅１０ｃｍ
に切断した後、０．３ｍｍ厚の亜鉛メッキ鋼板に貼り合
わせた積層体を試験片とし、この試験片を垂直に保持し
た状態でコーンカロリーメーター（アトラス社製「ＣＯ
ＮＥ２Ａ」）を用いて、１００ｋＷ／ｍ² の照射熱量を
３０分間与えて加熱燃焼させた後熱膨張後の厚みｔ₁ を
ノギスを用いて測定し、式ｔ₁/ｔにより膨張倍率（倍）
を算出した（実施例１〜４、比較例１〜４についてのみ
測定した）。

【００８６】（２）断熱温度ΔＴ 上記厚み方向の膨張倍率の測定の際に、３０分加熱後の
試験片非加熱面側の平均温度をサーモビュア（日本電子
社製）を用いて測定し、断熱温度ΔＴ（℃）を、式ΔＴ
（℃）＝（加熱面側の温度−非加熱面側の温度）から算
出した。尚、ここで、試験片加熱面側の温度は、０．３
ｍｍ厚の亜鉛メッキ鋼板を、上記と同様の条件で加熱し
たときの非加熱面側の温度（４９０℃）を用いた（実施
例１〜４、比較例１〜４についてのみ測定した）。

【００８７】（３）重量変化率（重量％） 耐火シートを長さ１０ｃｍ×幅１０ｃｍに切断した試料
を水平方向に保持し、コーンカロリーメーター（アトラ
ス社製「ＣＯＮＥ２Ａ」）を用いて、５０ｋＷ／ｍ² の
照射熱量を３０分間与えて加熱燃焼させた後、得られた
燃焼残渣を垂直方向に保持し、３０ｃｍ離れたところか
ら１００ｇの分銅を振り子式に衝突させた。衝突させた
後の燃焼残渣の重量及び分銅が衝突して燃焼残渣が陥没
した部分の厚みを測定し、衝突前後での燃焼残渣の重量
変化率及び膨張倍率変化率を下式から算出した（実施例
２，５，６及び比較例４，５についてのみ測定した）。 重量変化率（％）＝（衝突後の燃焼残渣の重量／衝突前
の燃焼残渣の重量）×１００ 膨張倍率変化率（％）＝（衝突後の燃焼残渣の最小厚み
／衝突前の燃焼残渣の平均厚み）×１００

【００８８】（４）気泡の断面積 耐火シートを長さ１０ｃｍ×幅１０ｃｍに切断した試料
を水平方向に保持し、コーンカロリーメーター（アトラ
ス社製「ＣＯＮＥ２Ａ」）を用いて、５０ｋＷ／ｍ² の
照射熱量を３０分間与えて加熱燃焼させた後、得られた
燃焼残渣をポリエステル樹脂で硬化ざせ、その硬化物を
任意の面で切り出した後表面を研磨し、気泡の断面積
（ｍｍ²)を高精細マイクロスコープ（キーエンス社製
「ＶＨ−６３００」）にて測定し、平均値を算出した。

【００８９】（５）膨張倍率減少率（Ｔ₁ ／Ｔ₂ ） 耐火シートを長さ１０ｃｍ×幅１０ｃｍに切断した試料
を、予め３５０℃に加熱しておいた電気炉（アドバンテ
ック社製「ＫＭ−４２０」）に３０分間放置し、続いて
予め９００℃に加熱しておいた電気炉に移し替え、さら
に３０分間放置した（以下、この加熱条件を低温加熱と
いう）。また、これとは別の試料を、予め９００℃に加
熱しておいた電気炉に１時間放置（以下、この加熱条件
を高温加熱という）した。所定時間放置後、低温加熱及
び高温加熱した試料をそれぞれ取り出して冷却した後、
厚みをノギスを用いて測定し、低温加熱における膨張倍
率（Ｔ₁)及び高温加熱における膨張倍率（Ｔ₂)を下式か
ら算出した。得られた膨張倍率から膨張倍率減少率＝Ｔ
₁ ／Ｔ₂ を算出した。 低温加熱後の膨張倍率Ｔ₁(倍) ＝（低温加熱後の燃焼残
渣の厚み／試料の初期厚み）×１００ 高温加熱時の膨張倍率Ｔ₂(倍) ＝（高温加熱後の燃焼残
渣の厚み／試料の初期厚み）×１００ 膨張倍率減少率＝Ｔ₁ ／Ｔ₂

【００９０】

【表３】

【００９１】

【表４】

【００９２】実施例に比べて比較例１〜３では、加熱中
に石油樹脂が溶融してシートが流れ落ちたため、上部の
鋼板が露出して断熱性能が低くなった。また、比較例４
は樹脂バインダーが殆ど燃焼して消失したため、発泡後
のバーミキュライトが崩れて十分な膨張断熱層が形成さ
れず、断熱性能は全く発揮されなかった。

【００９３】実施例２，５，６は重量減少率が殆どな
く、また燃焼残渣の膨張倍率変化率が比較例４，５に比
べて小さく、強度に優れた膨張断熱層が形成されている
ことが分かった。実施例２，５，６、比較例４，５に比
べて、高温加熱条件下での膨張倍率に対して、低温加熱
条件下での膨張倍率の減少率が小さく、様々な条件下で
膨張断熱層の厚みが確保されることが判明した。

【００９４】上記実施例１〜４及び比較例１〜４の断熱
温度ΔＴ（℃）と初期期厚みｔとの関係を図１に示し
た。図１より、実施例の耐火シートは断熱性能に優れて
いることが分かる。

【００９５】

【発明の効果】本発明の耐火シートは、上述の構成であ
り、施工性が良好であると共に優れた耐火性能を発現す
る。第１発明の耐火シートは、加熱によって形成される
膨張断熱層が優れた断熱性能を発現する。第２発明の耐
火シートは、低温から高温までの様々の温度条件下で所
定厚みの膨張断熱層が形成されるため、優れた耐火性能
を発現する。第３発明の耐火シートは、膨張断熱層の重
量減少率が小さく、高強度の膨張断熱層が形成されるた
め、優れた耐火性能を発現する。第４発明の耐火シート
は、膨張断熱層が断面積の非常に小さい連続気泡からな
る、高強度の膨張断熱層が形成されるため、優れた耐火
性能を発現する。第５発明の耐火被覆材は、鉄骨の周囲
や壁材の裏面等に配置されることにより、優れた耐火性
能を付与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例と比較例の耐火シートについて、断熱温
度ΔＴの測定結果と初期期厚みｔとの関係を示したグラ
フである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 5/49 Ｃ０８Ｋ 5/49 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｆターム(参考） 2E001 DE01 GA22 GA23 GA24 HD11 HE01 JA04 JA13 4F071 AA11 AA12 AA12X AA13 AA15 AA15X AA20 AA20X AA21 AA22 AA22X AA24 AA26 AA33 AA34 AA34X AA41 AA42 AA47 AA50 AA51 AA53 AA54 AA67 AA77 AA78 AA79 AB03 AB06 AB12 AB18 AB20 AB21 AB22 AB23 AB24 AB25 AB26 AB27 AB28 AB30 AE17 AH03 AH19 BB03 BB04 BB06 BC01 4J002 AA001 AC011 AC031 AC061 AC071 AC081 AC091 BB031 BB051 BB061 BB071 BB111 BB151 BB171 BB181 BB241 BB271 BC021 BD031 BD121 BG031 BG041 BN151 CC021 CD011 CD051 CD061 CD101 CG001 CH041 CH071 CK021 CL001 CP031 DA018 DA026 DA028 DA038 DA057 DA068 DC008 DE078 DE088 DE098 DE108 DE118 DE128 DE138 DE148 DE188 DE238 DE248 DE268 DE288 DF018 DG028 DG048 DG058 DH047 DH057 DJ006 DJ008 DJ018 DJ036 DJ038 DJ048 DJ056 DJ058 DK006 DK008 DL008 EW047 EW127 EW137 FA048 FB076 FB086 FB267 FD018 FD136 FD137

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 初期厚みｔ（ｍｍ）０．５〜１０ｍｍの
   シートを垂直方向に保持して、一方の面を１００ｋＷ／
   ｍ² で３０分間加熱したときの加熱後の厚みｔ ₁ （ｍ
   ｍ）と初期厚みｔ（ｍｍ）との関係が、ｔ₁ ／ｔ＝３〜
   ２０であり、かつ加熱面と非加熱面との温度差（加熱面
   温度−非加熱面温度）ΔＴ（℃）と初期厚みｔ（ｍｍ）
   との関係が、ΔＴ（℃）≧−０．０５３２ｔ⁴ ＋１．５
   ５４２ｔ³−１７．４５９ｔ² ＋１０１．３８ｔである
   ことを特徴とする耐火シート。
2. 【請求項２】 シートを３５０℃で３０分間加熱し、さ
   らに９００℃で３０分間加熱した後のシートの厚みｔ₂
   （ｍｍ）と初期厚みｔ（ｍｍ）との比Ｔ₁(ｔ₂／ｔ）
   と、９００℃で１時間加熱したときのシートの加熱後の
   厚みｔ₃ （ｍｍ）と初期厚みｔ（ｍｍ）との比Ｔ₂ （ｔ
   ₃ ／ｔ）との関係が、Ｔ₁ ／Ｔ₂ ≧０．７であることを
   特徴とする耐火シート。
3. 【請求項３】 ５０ｋＷ／ｍ² で３０分間加熱した後の
   残渣を垂直方向に保持した状態で、１ｃｍ² 当たり１ｇ
   の重りで衝撃を加えたときの残渣の重量減少率が２０％
   以下であり、かつ 残渣の厚み減少率が５０％以下であ
   ることを特徴とする耐火シート。
4. 【請求項４】 ５０ｋＷ／ｍ² で３０分間加熱した後の
   残渣中の気泡の平均断面積が１ｍｍ² 以下であることを
   特徴とする耐火シート。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐
   火シートに、不燃材料又は準不燃材料からなる面材が積
   層されてなることを特徴とする耐火被覆材。