JP2014230579A

JP2014230579A - 延焼抑制剤水溶液

Info

Publication number: JP2014230579A
Application number: JP2013111792A
Authority: JP
Inventors: 早川　和久; Kazuhisa Hayakawa; 和久早川; 新延　信吾; Shingo Niinobe; 信吾新延
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2014-12-11

Abstract

【解決手段】剪断速度０．０６４５ｓｅｃ^-1で、２０℃において測定される２質量％水溶液の粘度が３００〜２，０００Ｐａ・ｓの水溶性多糖類を１〜４質量％含むことを特徴とする延焼抑制剤水溶液。
【効果】本発明によれば、延焼抑制性に優れ、施工後の延焼抑制剤水溶液は生分解し、かつこれを食しても無害である。また、火災場所からの輻射熱で延焼抑制剤の水溶液が乾燥しながらも熱分解し、発生する発熱量を極力低減できる。
【選択図】なし

Description

本発明は、火災時に放射熱によって延焼の可能性のある面に付着させ、延焼の可能性のある面が火災に到るまでの温度に上昇するのを遅延させるための環境衛生性に優れる延焼抑制剤の水溶液に関する。

火災時に、延焼を抑制する方法としては、火災時に延焼の可能性のある家屋の壁面等に継続的又は断続的に注水を行って壁面等を冷却する方法がある。注水された水が放射熱によって気化することを遅延する方法としては、アクリル酸の重合物乃至はアクリル酸とメタクリル酸との共重合物のアルカリ中和物を水に溶解したゲル状物を付着させる方法がある（特許文献１：特開昭５０−３０３９８号公報）。この方法では、火災部分からの加熱によって付着した水含有ゲル状物の粘性が低下し、ガラス等の表面が滑らかな垂直面に付着したものがダレ落ちてしまうという問題点があった。

これに対し、多量の付着水分量を多くして水分の気化時間を遅延すべく澱粉−アクリル共重合物からなる吸水ポリマーによりポリビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロースナトリウム等の水溶性の高分子糊剤を添加したものを吸水乃至は水に溶解せしめ、延焼抑制剤として壁面に塗布する方法がある（特許文献２：特開昭５６−１５７４７９号公報）。この方法においてもガラス等の表面が滑らかな垂直面に対して付着したものが火災時にダレ落ちてしまう問題があった。

このような問題点に対して、特許文献３（特公平６−２６６２２号公報）には、火災時に放射される熱により熱ゲル化するヒドロキシプロピルメチルセルロース又はヒドロキシエチルメチルセルロースを混合した吸水ポリマーを吸水又は水に溶解させて水含有ゲル状物を作り、これにより延焼を抑制しようとする面に塗布することで、火災時の放射により水含有ゲル状物全体が熱ゲル化し、より接着性の高いゲルとなってゲル層が脱落するのを遅延できることが記載されている。この場合、水含有ゲル層中の水量を多くするべく、吸水ポリマーを使用して水の気化冷却効果を遅延させている。更に、延焼を抑制しようとする面への付着力を改善すべく粘性のある高分子物質を添加している。これによって加熱時に粘性が低下せず、むしろ放射熱により熱ゲル化して加熱時の付着力を向上させている。しかしながら、特許文献３の方法では、熱ゲル化による付着力の向上を図ることはできるものの、熱ゲル化を起こす程度までの放射熱が伝わらない間は、水含有ゲル状物は、添加されている熱ゲル化成分であるヒドロキシプロピルメチルセルロースやヒドロキシエチルメチルセルロースの水溶液中での粘性による付着力によってしか壁面に付着せず、放射熱がかかるまでに水含有ゲル状物の一部が脱落してしまうという問題点があった。

これに対して、特許文献４（特開平８−１０７９４６号公報）では、アルキル基置換もしくは非置換アリールスルホン酸塩のホルムアルデヒド縮合物と、水溶液が熱ゲル化するアルキルセルロース及び／又はヒドロキシアルキルアルキルセルロース粉体と、高吸水性樹脂とを含むことを特徴とする延焼抑制剤水溶液を提示し、ゲル状物の形成により、熱ゲル化を起こす程度までの放射熱が伝わらないうちでも表面が滑らかな垂直面に対して付着したものが火災時にダレ落ちてしまわない工夫がなされている。

しかしながら、上記の既存の延焼抑制剤組成物は、いずれも食に供することができる程の衛生面での安全性がなく、また必ずしも生分解するものではない。そのため、かかる延焼抑制剤水溶液を施工した後、残存したかかる延焼抑制剤が環境を悪化させたり、森林火災等の生息動物がいる地区に施工後、放置された組成物溶液やその乾燥物をこれら生息動物が食したりすると有害であったりして、残存水溶液を廃棄するのが極めて困難となる問題があった。更に、これらの組成物は有機物であるため、施工後に火災場所からの輻射熱で延焼抑制剤の水溶液が乾燥しながらも熱分解し、発熱する。この発熱量が高くなって発熱熱量によってかえって延焼が進んでしまう危険性があるという問題があった。

特開昭５０−３０３９８号公報特開昭５６−１５７４７９号公報特公平６−２６６２２号公報特開平８−１０７９４６号公報

従って、本発明の目的は、施工後に生分解しかつ施工後に生き物が口の中に入れた場合であっても無害である延焼抑制性能のある延焼抑制剤水溶液を提供する。また、この延焼抑制剤水溶液中の水分が蒸発して延焼抑制剤水溶液に着火したとしても、着火直後の発熱量を極力低くし、基質への着火燃焼を極力低減できる延焼抑制剤水溶液を提供する。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、溶液が熱ゲル化するアルキルセルロース及び／又はヒドロキシアルキルアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロースを始めザンタンガム（別名キサンタンガム）などの生分解性がある食品添加物として知られている多糖類において、剪断速度として極めて低い、０．０６４５ｓｅｃ^-1で２０℃において測定される２質量％水溶液の粘度が３００〜２，０００Ｐａ・ｓの高い粘性を示す多糖類を特定濃度含有する延焼抑制剤水溶液が優れた延焼抑制性を示すことを見出し、本発明を完成した。更に、これらの組成物に難燃性の成分として食品添加物である炭酸水素ナトリウム、硫酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウムの中から選ばれる１種以上を水溶液として含むことで、延焼抑制剤が火災場所からの輻射熱で延焼抑制剤の水溶液が乾燥しながらも発熱する際の発熱量が少なくなることを見出し、本発明を完成した。

従って、本発明は、以下の延焼抑制剤水溶液を提供する。
（１）剪断速度０．０６４５ｓｅｃ^-1で、２０℃において測定される２質量％水溶液の粘度が３００〜２，０００Ｐａ・ｓの水溶性多糖類を１〜４質量％含むことを特徴とする延焼抑制剤水溶液。
（２）前記水溶性多糖類が、ザンタンガム、カルボキシメチルセルロース及びその塩、メチルセルロース、ヒドロキシアルキルアルキルセルロースから選ばれる１種又は２種以上の水溶性多糖類である（１）記載の延焼抑制剤水溶液。
（３）更に、炭酸水素ナトリウム、硫酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウムの中から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする（１）又は（２）記載の延焼抑制剤水溶液。

本発明によれば、延焼抑制性に優れ、施工後の延焼抑制剤水溶液は生分解し、かつこれを食しても無害である。また、火災場所からの輻射熱で延焼抑制剤の水溶液が乾燥しながらも熱分解し、発生する発熱量を極力低減できる。

本発明の延焼抑制剤水溶液に含まれる水溶性多糖類とは、日本国の食品衛生法及び栄養改善法の一部を改正する法律（平成７年法律第１０１号）附則第２条第４項に規定する既存添加物名簿（平成８年４月１６日厚生省告示第１２０号）に基づき平成２２年１０月２日消食表第３７７号消費者庁次長通知「食品衛生法に基づく食品添加物」のリストに記載されている既存添加物乃至は指定添加物とされるザンタンガム（別名キサンタンガム）、グアーガム、カラギーナン、アルギン酸ナトリウム、ベクチン、アラビアガム、フアーセルラン、デキストリン、シクロデキストリン、スターチ、サクラン、ウェランガム、プルラン、カードラン、ダイズ多糖類等の菌体産出物からの抽出物並びに植物からの抽出物であるグルコピラノース環が連鎖した水溶性多糖類のいずれも使用できる他、これらの天然物多糖類の誘導体並びに水には不溶である飲食可能なセルロースの誘導体のうち剪断速度０．０６４５ｓｅｃ^-1で、２０℃において測定される２質量％水溶液の粘度が３００〜２，０００Ｐａ・ｓ、好ましくは６００〜１，５００Ｐａ・ｓの水溶性多糖類である。

また、選択された水溶性多糖類は１〜４質量％の水溶液にして延焼抑制剤として使用される。これらの多糖類にあっては、火災場所からの輻射熱で延焼抑制剤の水溶液が乾燥しながらも熱分解し、発熱する。そのため極力この塗布後に可燃となるこれら多糖類の量は少ない方が望ましく、４質量％を超えて多糖類が添加されると燃焼時の熱量が高くなりすぎて本来の延焼抑制の目的を果たしにくくなる。一方、水溶液の濃度が低いあるいは多糖類の粘度の発現が不十分であると、火災時の加熱によって水溶液の粘性が下がり、森林火災やビル火災などで地面に対して垂直方向に塗布されたとき、その溶液はズリ落ちてしまい延焼抑制の機能を十分発揮できなくなる。このような観点から、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等の多糖類は加熱するとゲル化して粘性が増してダレにくくなるので好適である。更に、カルボキシメチルセルロースやその塩、特に例えばカルボキシメチルセルロースナトリウムはナトリウム塩となっていて燃焼性が低いので好適となる。また、ザンタンガムは水溶液の濃度が低くても比較的粘度が高く、温度が上がっても粘着が低くなりにくいため好適である。これらの多糖類は微生物により生分解することが知られており、本発明の目的に好都合である。

これらの溶液は、ズリ落ちるときの剪断速度が極めて低いことが容易に推察される。

そこで、剪断速度として０．０６４５ｓｅｃ^-1という極めて低い剪断速度測定にて２０℃で測定される２質量％水溶液の粘度が３００〜２，０００Ｐａ・ｓとなる水溶性の多糖類が選定される。この粘度が３００Ｐａ・ｓより低いと、濃度を高めない限り、ズリ落ちない粘性にならず、濃度を高めることで乾燥着火後の発熱が大きくなり、好ましくない。一方、この粘度２，０００Ｐａ・ｓより高いと搬送が困難な水溶液となり、延焼抑制剤として地面に対して垂直方向に塗布することが困難になる。そのためこれらの限定された範囲の粘性を示す多糖類を選択する必要があり、かつ水溶液の濃度として２質量％は最低濃度として必要である。

更に、可燃物でない無機の難燃剤を添加することによって、前述した火災場所からの輻射熱で延焼抑制剤の水溶液が乾燥しながらも熱分解し、発熱する量を低減できる。この無機の難燃剤としては、日本国の食品衛生法及び栄養改善法の一部を改正する法律（平成７年法律第１０１号）附則第２条第４項に規定する既存添加物名簿（平成８年４月１６日厚生省告示第１２０号）に基づき平成２２年１０月２日消食表第３７７号消費者庁次長通知「食品衛生法に基づく食品添加物」のリストに記載されている中から選定される。このような乾燥に至るまでの発熱が少ない延焼抑制剤が塗布されていると、延焼抑制剤の塗布面付近に可燃物が飛散してきたり、付近に着火エネルギ−の低い可燃物があったりした場合にも、それらへの延焼が防げ、より延焼抑制性能が向上する。

具体的には、炭酸水素ナトリウム（別名重曹）、リン酸二水素アンモニウム、硫酸アンモニウムから選定して添加できる。これらの添加量としては特に限定されないが、添加されている多糖類の溶解性を低下せしめず、難燃化が計れる濃度として０．２〜４質量％程度が望ましい。

上記のように、水溶性多糖類、更に好ましくは炭酸水素ナトリウム、リン酸二水素アンモニウム又は硫酸アンモニウムを含む本発明の延焼抑制剤水溶液の粘度は２０℃においてＢ型粘度計により剪断速度０．０６４５ｓｅｃ^-1で測定したときに３３５〜１，５００Ｐａ・ｓ、より好ましくは５００〜１，０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。

本発明の水溶液の調製方法としては、予め選択された水溶性多糖類を水に溶解しておいてポンプなどで搬送して散布するか、これらに前述の無機の難燃剤を添加溶解した水溶液を同様にポンプなどで散布することができる。ただし、粘性が高く搬送するのに高出力のポンプが必要になる場合があることから、意匠登録第１４３６８３１号公報、意匠登録第１４３６８３２号公報、意匠登録第１４３６８３３号公報に記載されているような装置を用いて多糖類粉体乃至は多糖類を含む無機難燃剤組成を噴霧した状態で随伴水流を吐出させ、かかる多糖類粉と無機難燃剤を溶解させながら地面に垂直にある延焼抑制したい面に吹き付けることもできる。その他にも特開平７−３０４０２６号公報に記載されているようなジェット水流を利用した混合装置により多糖類並びに多糖類と無機難燃剤の混合粉を吸引しながら水流に吸引して搬送中に混合して吐出することによっても溶液が調製でき、更には散布することも可能となる。

前記の無機難燃剤は本発明の目的である飲食可能であるものが好都合であるので、第８改正食品添加物公定書に記載されている品質を有する炭酸水素ナトリウム、リン酸二水素アンモニアム、硫酸アンモニウムが使用できる。

本発明の延焼抑制剤水溶液には、前記の食品添加物素材の多糖類並びに無機難燃剤以外に食品添加物公定書に記載された添加物乃至は食品類であれば、本発明の延焼抑制性能を低下しない限り添加してもよい。可燃性の有機物の添加は、延焼抑制剤の乾燥後の発熱がましてしまうので極力添加しないのがよい。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

［実施例１〜１２、比較例１〜６］
表１に示す延焼抑制剤水溶液を縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ１ｃｍのスギ木材に２０ｇ塗布し、燃焼性の評価装置であるコーンカロリメータ−テスト機として英国ＦｉｒｅＴｅｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製のＩＳＯ５５６０ＡＳＴＭＥＢ５４を用いて、ＩＳＯ５５６０−１に従って試験体表面輻射５０ｋＷ／ｍ²での炎焼性の評価を行った。
表１に示す水溶性多糖類の粘度は、いずれも２０℃における２質量％水溶液をＢ型粘度計により剪断速度０．０６４５ｓｅｃ^-1で測定したものである。また、延焼抑制剤水溶液の粘度も、２０℃においてＢ型粘度計により剪断速度０．０６４５ｓｅｃ^-1で測定した値である。
表１に示す持続着火開始時間、すなわち着火後３秒以上炎が持続する着火の開始時間を比較したところ、実施例はいずれも１００秒を超えて延焼遅延性を示したのに対して、比較例は６０秒以下となり延焼遅延性が低かった。
また、炭酸水素ナトリウム、硫酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム等の無機難燃剤を加えた場合（実施例６〜８、実施例１１〜１２）、火災場所からの輻射熱で延焼抑制剤の水溶液が乾燥しながらも、熱分解して発熱する発熱量として計測される試験開始から持続燃焼（３秒以上の燃焼）の着火までの総発熱量（ＭＪ／ｍ²）が他の実施例に比べて小さくなっており、これら難燃剤の添加が延焼抑制剤の性能向上に寄与することがわかる。

＜使用材料＞
・ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）
ＨＰＭＣ−１…メトキシ基置換度（ＤＳ）：１．５、
ヒドロキシプロピル基の置換モル数（ＭＳ）：０．２
２０℃における２質量％の粘度：３３５Ｐａ・ｓ
（信越化学工業（株）製）
ＨＰＭＣ−２…メトキシ基置換度（ＤＳ）：１．５、
ヒドロキシプロピル基の置換モル数（ＭＳ）：０．２
２０℃における２質量％の粘度：２９０Ｐａ・ｓ
・カルボキシメチルセルロ−スナトリウム（ＣＭＣ）
ＣＭＣ−１…カルボキシメチル基置換度：０．６５〜０．７５
２０℃における２質量％の粘度：２，０００Ｐａ・ｓ
（第一工業製薬（株）製）
ＣＭＣ−２…カルボキシメチル基置換度：０．８０〜０．９０
２０℃における２質量％の粘度：３０５Ｐａ・ｓ
（第一工業製薬（株）製）
ＣＭＣ−３…カルボキシメチル基置換度：０．８０〜０．９０
２０℃における２質量％の粘度：４９Ｐａ・ｓ
（ダイセル（株）製）
ＣＭＣ−４…カルボキシメチル基置換度：０．８０〜０．９０
２０℃における２質量％の粘度：２，１００Ｐａ・ｓ
・カッパカラギ−ナン
ＧＥＮＵＧＥＬＷＲ−７８−Ｊ（三晶（株）製）
２０℃における２質量％の粘度：１５０Ｐａ・ｓ
・ザンタンガム
２０℃における２質量％の粘度：８９０Ｐａ・ｓ（伊那食品（株）製）

Claims

剪断速度０．０６４５ｓｅｃ^-1で、２０℃において測定される２質量％水溶液の粘度が３００〜２，０００Ｐａ・ｓの水溶性多糖類を１〜４質量％含むことを特徴とする延焼抑制剤水溶液。
前記水溶性多糖類が、ザンタンガム、カルボキシメチルセルロース及びその塩、メチルセルロース、ヒドロキシアルキルアルキルセルロースから選ばれる１種又は２種以上の水溶性多糖類である請求項１記載の延焼抑制剤水溶液。
更に、炭酸水素ナトリウム、硫酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウムの中から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の延焼抑制剤水溶液。