JP2008138180A - 熱膨張性目地材用ゴム混合物、熱膨張性目地材並びに耐火二層管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】
火災発生時には熱膨張し、煙遮断及び延焼を防止するとともに材料が固化し充分な形状保持性を有する熱膨張性目地材用ゴム混合物を提供すること。
【解決手段】
加硫ゴムと、熱膨張性黒鉛と、亜リン酸アルミニウムと、水酸化アルミニウムと、を含み、前記加硫ゴムは、加硫可能なゴムとスチレン系熱可塑性エラストマーの比率が１００／０〜５／９５（質量比）である熱膨張性目地材用ゴム混合物とすること。
【選択図】なし

Description

本発明は、内管及び内管を被覆する耐火性外管からなる耐火二層管直管を連結する際に、連結部に用いられる耐火二層管継手に関する。

建築構造物の防火区画体には給水・排水管、ガス管、配電管等が貫通しており、特に給水・配水管には硬質塩化ビニル管が広く使用されている。しかし建築基準法によりこれら配管材料及びこれらを連結する際の目地材については金属製、セメントモルタル等の耐火性材料を使用することが義務付けられてきた。この規定に基づき、例えば硬質塩化ビニル管等の合成樹脂からなる内管と、繊維強化モルタル等の被覆管からなる耐火二層管直管では、その接合部においてセメントモルタル、水ガラス、金属性バンド、不燃性の無機質繊維ガスケット等が用いられている。

しかしながら、セメント又は水ガラスを主原料とする、いわゆる湿式目地工法においては、接合部に施された目地材が経時硬化して亀裂及び剥離が発生して目地材の脱落を誘発することがある。また炭酸化による劣化を招き長期にわたって安定した目地処理としての機能を確保するのが困難となる等、耐久性に問題を生じることがある。ペースト状の目地材をチューブに充填したりテープ状にしたものを使用すると防水性が悪く、雨水に当たり軟化する問題もある。

一方、耐火二層管直管の接合部に金属製目地カバーを使用する乾式目地工法では、寸法形状があらかじめ設定されていることから、耐火二層管直管の製造上の寸法精度の誤差等に基づく形状変形への対応が難しくなり作業性に問題を生じることがある。また断熱性が劣るので、特に給水管等に使用した場合に結露し、金属を腐食させることがある。

更にこれらの目地工法では建造物への配管作業が完了した後、実施することからその作業空間が制限され、作業がわずらわしく均一な目地処理機能の確保は得難く、また目地処理箇所を見落とす恐れがある。更に工期の長期化を招き、経費の増大を誘発することがある。且つ地震、建造物の振動及び湿潤、温度変化に起因する耐火二層管直管の長さ変化に伴い、耐火二層管直管の破損を誘発する恐れがある。

無機質ガスケットについては、セラミック繊維、ガラス繊維、ロックウール繊維、シリカ繊維等の不燃性を有する無機質断熱繊維からなる環状パッキンを圧縮状態に介装した接合部構造（例えば特許文献１参照）や繊維材と混和材及び連結材からなる不燃性耐火パッキンの製造法（例えば特許文献２参照）があるが、これらは脆く取り付け作業時に割れやすいという問題がある一方、耐火二層管直管の外管の切断方法が悪いと継手部分に隙間ができ結果として耐火性に問題を生じることがあった。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いるが（例えば特許文献３、４参照）、成形性や材料強度はいまだ不十分であった。また、無機質の環状パッキンにしても、可撓性防火用ゴム目地材にしても施工現場でこれら装着することは、かなり煩雑な作業で改善を求められていた。
特開平７−３０１３９３号公報（第２頁：請求項１〜１２） 特開平１０−２８１２９４号公報（第２頁：請求項１） 特開２００２−１８１２６２号公報（第２頁：請求項１） 特開２００１−３４８４８７号公報（第２頁：請求項１〜４）

本発明は、火災発生時には熱膨張し、煙遮断及び延焼を防止するとともに材料が固化し充分な形状保持性を有する熱膨張性目地材を、予め耐火二層管継手の内管の受け口端部外周を包囲して開口端部に一体的に装着した耐火二層管継手を提供するものである。

本発明は、加硫ゴムと、熱膨張性黒鉛と、亜リン酸アルミニウムと、水酸化アルミニウムと、を含み、前記加硫ゴムは、加硫可能なゴムとスチレン系熱可塑性エラストマーの比率が１００／０〜５／９５（質量比）である熱膨張性目地材用ゴム混合物を提供する。
次に、本発明は、前記熱膨張性目地材用ゴム混合物において、加硫ゴム１００質量部に対して、熱膨張性黒鉛を５〜１００質量部、亜リン酸アルミニウムを１０〜１５０質量部、水酸化アルミニウムを１０〜２００質量部含むことを特徴とする熱膨張性目地材用ゴム混合物を提供する。
そして、本発明は、上記の熱膨張性目地材用ゴム混合物からなることを特徴とする熱膨張性目地材を提供する。
さらに、本発明は、前記熱膨張性目地材からなる耐火二層管継手を提供する。

本発明の耐火二層管継手に一体的に装着した熱膨張性目地材は、火災時に熱膨張し不燃性の防火層を形成し、長時間高温にさらされても、その防火層は脆弱化しにくく、優れた防火性能を有する。継手に一体的に装着されていることにより、施工時に取り付け忘れミスや施工の煩わしさが解消されるものである。

９０°曲がり管継手に適用した場合について図１および図２に基づき説明すると、符号１は、耐火二層管継手を、符号２は硬質塩化ビニルなどの合成樹脂からなる内管を、符号３は内管の外周を覆う耐火性の繊維モルタル層を、符号４は内管の円筒形の受け口部の外周に形成した熱膨張性目地材を示す。該繊維モルタル層３は、一般的には、金型内に内管２を設置したのち金型と内管の間に繊維モルタルを注入することにより成形される。

本発明では、内径が内管２の外径と、外径がモルタル層３の外径と同一となるように熱膨張性目地材をリング状に成形した成形体を、内管２の端部に予め装着した上で、上記金型内に設置して耐火二層管継手を成形する。金型から取り出した耐火二層管継手１は、該繊維モルタル層３を養生し乾燥硬化させたのち製品として提供される。

熱膨張性目地材は、加硫ゴム、熱膨張性黒鉛、亜リン酸アルミニウム、水酸化アルミニウムを含むことを特徴とする熱膨張性目地材であって、ここで言う加硫ゴムとは、加硫可能なゴムとスチレン系熱可塑性エラストマーの比率が１００／０〜５／９５（質量比）のゴム混合物である。

加硫可能なゴムは、特に制限されるものではないが、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム等のジエン系ゴムが使用でき、ブチルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム等の主鎖中に少量の二重結合を導入したゴムも使用可能である。これらを使用する場合は単体だけでなく、混練性、成形性等を改善するために２種以上を混合して使用してもよい。例えば、クロロプレンゴムとエチレン−プロピレン−ジエンゴムを混合して用いると混練性、成形性が改善されて好ましい。

スチレン系熱可塑性エラストマーは、ビニル芳香族炭化水素を主体とする重合体ブロック及び共役ジエンを主体とする重合体ブロックとからなるブロック共重合体が好ましく、ビニル芳香族炭化水素としては、例えば、スチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルキシレン、モノクロルスチレン、ジクロロスチレン、モノブロモスチレン等があり、これらは単体だけでなく２種以上組合わせて使用しても良い。これらビニル芳香族炭化水素のうち特に好ましいものはスチレンである。共役ジエンとしては１，３−ブタジエン、イソプレン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン等があり、これらは単体だけでなく２種以上組合わせて使用しても良い。特に好ましいものは１，３−ブタジエンである。なお、これらスチレン系エラストマーのブロック共重合体は、公知のアニオン重合により製造できるものである。

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、硝酸等の無機酸と濃硝酸、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、得られる熱膨張性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熱膨張性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、加硫ゴムの種類、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、通常は加硫ゴム１００質量部に対して５〜１００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５質量部より少ないと得られた熱膨張性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、得られる熱膨張性目地材の強度等の物性も低下する傾向がある。

本発明では、火災時における熱膨張性目地材の残渣の形崩れ防止のための形状安定化剤として亜リン酸アルミニウムを用いることが好ましい。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、加硫ゴム１００質量部に対して１０〜１５０質量部が好ましく、含有量が１０〜１００質量部であればより好ましく、１０〜８０質量部であれば更に好ましい。１０質量部より少ないと火災時において熱膨張性目地材の残渣の形状安定性が不十分で１５０質量部を超えると成形性が低下する傾向がある。

水酸化アルミニウムの含有量は、ゴム１００質量部に対して１０〜１５０質量部が好ましい。含有量が１０〜１００質量部であればより好ましく、１０〜８０質量部であれば更に好ましい。１５０質量部を超えて使用すると、成形性が劣る。また、分散性の観点から水酸化アルミニウムの平均粒径は、レーザー回折法の測定値で１〜５０μｍが好ましい。

本発明の熱膨張性目地材は、酸素指数が３５以上であることを特徴とする。３５未満では、火災時の防火性が不十分である。酸素指数の調整は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。

熱膨張性目地材は、強度を向上させるために加硫ゴムを加硫剤及び加硫促進剤を用い加硫される。加硫剤は、加硫ゴムを架橋できれば特に制限されるものではないが、例えば、硫黄、ポリスルフィド等の硫黄系化合物、ｐ−キノンジオキシム、ｐ−ｐ−ジベンゾイルキノンオキシム等のオキシム系化合物、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物系化合物等がある。加硫剤は硫黄系化合物が好ましく、その硫黄系化合物と、それ以外のものを組合わせて使用してよい。これら加硫剤の使用量は、加硫可能なゴム１００質量部あたり０．１〜１０質量部であり、好ましくは０．５〜５質量部である。

加硫促進剤は、加硫ゴムの加硫の促進を目的に使用されるものであって、特に制限されるものではないが、例えば、テトラメチルチウラムジスルフィドやテトラブチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等のチウラム系化合物、２−メルカプトベンゾチアゾールやジベンゾチアゾールジスルフィド等のチアゾール系化合物、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛やジエチルジチオカルバミン酸亜鉛等のジチオカルバミン酸塩系化合物、ｎ−ブチルアルデヒドアニリン等のアルデヒドアミン系化合物、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等のスルフェンアミド系化合物、ジオルソトリルグアニジンやジオルソニトリルグアニジン等のグアニジン系化合物、チオカルバニリドやジエチルチオユリア、トリメチルチオユリア等のチオユリア系化合物、亜鉛華などの化合物が挙げられる。加硫促進剤は、これらの単体だけでなく、２種以上のものを組合せて使用してもよい。これら加硫促進剤の使用量は、加硫可能なゴム１００質量部あたり０．１〜１０質量部であり、好ましくは０．２〜５質量部である。

熱膨張性目地材の調整方法は、特に限定されるものではないが、必要な成分を配合した後、この配合物を混練し、所望する形状の成形、及び加硫開始温度以上に加熱する工程からなる。

配合物を混練する装置としては、従来公知のミキサー、バンバリーミキサー、ニーダーミキサー、二本ロール等の混練装置がある。混練して得られたゴム組成物は、続いて成形するが、使用する装置としては、従来公知のプレス成形、押出成形、カレンダー成形等の成形装置がある。一般には、ゴム組成物をゴム用押出機でシート状に押出し、次いで製品形状に加工したのち加硫槽内に導入し、熱空気、流動床、マイクロ波等の手段によって加熱することができる。また、一般的には、所定の厚みのシート状に成形した後、耐火二層管継手の開口部径に合わせて打ち抜き等で作成すればよく、その成形方法に制限されるものではない。

熱膨張性目地材にはその効果を阻害しない範囲で、通常の加硫ゴムで使用される可塑剤、軟化剤、老化防止剤、加工助剤、滑剤、粘着付与剤等を併用して用いてもよい。成形性の調整に有効な軟化剤や可塑剤の例としては、パラフィン系やナフテン系等のプロセスオイル、流動パラフィンやその他のパラフィン類、ワックス類、シリコーンオイルや液状ポリブテン等の合成高分子系軟化剤、フタル酸系やアジピン酸系、セバシン酸系やリン酸系等のエステル系可塑剤類、ステアリン酸やそのエステル類、アルキルスルホン酸エステル類や粘着付与剤などがあげられる。

以下、本発明を実験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の配合Ａに示した成分を、容量３リットルのニーダーミキサーを用いて１２０℃で２分間混練した。次いで、得られた混練物を二本ロールで練りながら表１の配合Ｂに示した成分を添加して５分間混練しゴム組成物を作製した。次に厚み４ｍｍ、外径８５ｍｍ、内径６７ｍｍのリング状金型にゴム組成物を仕込み、熱プレス機で１７０℃、４分間加硫処理を行いリング状目地材を得た。この目地材を外径６７ｍｍの硬質塩ビ内管を使用した外径８５ｍｍの耐火二層管継手の開口部に接着剤で貼り付けた継手を作製した。

本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）ゴム成分：ＳＢＳ（ＪＳＲシェル(株)製、「ＴＲ２２５０」スチレン／ブタジエン＝５２／４８）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（住友化学(株)製、「エスプレン５０５」）
（２）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℃）
（３）亜リン酸アルミニウム：（太平化学産業（株）製、「ＡＰＡ―１００」）
（４）無機充填剤：水酸化アルミニウム（河合石灰工業（株）製、「ＡＬＨ」）
（５）加硫剤：粉末硫黄（細井化学工業（株）製）
（６）加硫促進剤：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（大内新興（株）製、「ノクセラーＣＺ」）、テトラメチルチウラムジスルフィド（大内新興（株）製、「ノクセラーＴＴ」）、酸化亜鉛（堺化学（株）製、「亜鉛華３号」）
（７）加工助剤：エステル潤滑剤（花王（株）製、「カオーワックス２２０」）
（８）老化防止剤：Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（大内新興（株）製、「ノクラック６Ｃ」）
（９）カーボンブラック：旭カーボン（株）製、「＃６０」
（１０）軟化剤：プロセスオイル（日本サン石油（株）製、「サンパー１５０」）

「実施例１〜３」 「比較例１〜２」
実施例及び比較例において目地材の各特性を評価し、表１にまとめた。
熱膨張性：厚み４ｍｍ、外径８５ｍｍ、内径６７ｍｍにプレス成形で作製したリング状目地材を３００℃のギヤーオーブン中で３０分間加熱処理し膨張倍率を測定した。
形状保持性：実施例で作製したリング状目地材を一体的に装着した耐火二層管継手を３００℃のギヤーオーブン中で３０分間加熱処理後、目視と指触で評価した。型崩れせず残渣を指で触っても崩れないものを「良」、指触ですぐ崩れるか、あるいは加熱後に残渣が崩れさっていたものを「不可」と評価した。
酸素指数：ＪＩＳ Ｋ７２０１に準じて燃焼試験装置（スガ試験機（株）製，ＯＮ−１Ｄ型）を用いて測定した。

本発明に関わる耐火二層管継手の部分断面を模式的に示した図。 図１における熱膨張性目地材を取付けた状態を模式的に示した部分拡大断面図。

符号の説明

１ 耐火二層管継手
２ 硬質塩化ビニル製内管
３ 繊維補強モルタル製外管
４ 熱膨張性目地材

Claims (4)

1. 加硫ゴムと、熱膨張性黒鉛と、亜リン酸アルミニウムと、水酸化アルミニウムと、を含み、
   前記加硫ゴムは、加硫可能なゴムとスチレン系熱可塑性エラストマーとの比率が１００／０〜５／９５（質量比）である熱膨張性目地材用ゴム混合物。
2. 加硫ゴム１００質量部に対して、熱膨張性黒鉛を５〜１００質量部、亜リン酸アルミニウムを１０〜１５０質量部、水酸化アルミニウムを１０〜２００質量部含むことを特徴とする請求項１記載の熱膨張性目地材用ゴム混合物。
3. 請求項１又は請求項２に記載の熱膨張性目地材用ゴム混合物からなる熱膨張性目地材。
4. 請求項３記載の熱膨張性目地材からなる耐火二層管継手。

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