JP2022121040A - Thermally-expandable composition and refractory material - Google Patents

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智也 佐々木
Tomoya Sasaki
倫男 島本
Tomoo Shimamoto
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

To provide a thermally-expandable composition that enables the production of a refractory material having fire resistance and high moldability.SOLUTION: A thermally-expandable composition contains one or more matrix components selected from the group consisting of elastomer components, and thermally-expandable graphite, the thermally-expandable composition having a gel fraction of 50-87%.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、熱膨張性組成物、及び耐火材に関する。 The present invention relates to thermally expandable compositions and refractory materials.

建築分野では、防火のために、建具、柱、壁材等の建築材料に耐火材が用いられる。耐火材としては、樹脂に、ゴム及び熱膨張性黒鉛などが配合された耐火材等が用いられている(例えば、特許文献1参照)。このような耐火材は、加熱により膨張して燃焼残渣が耐火断熱層を形成し、耐火断熱性能を発現する。
熱膨張性黒鉛を含有する耐火材は、例えば、建築物の開口部に設けられるドア、窓などの建具と、これらを包囲するドア枠、窓枠などの枠との隙間に設けられ、火災時には該シートが厚み方向に膨張して、建具と枠材の隙間を閉塞し、延焼を防止することができる。
In the construction field, fireproof materials are used for building materials such as fittings, columns, and wall materials for fire prevention. As the refractory material, a refractory material in which rubber, thermally expandable graphite, and the like are blended with resin is used (see, for example, Patent Document 1). Such a refractory material expands when heated, and the combustion residue forms a refractory and heat insulating layer, thereby exhibiting refractory and heat insulating performance.
Refractory materials containing thermally expandable graphite are provided, for example, in gaps between fittings such as doors and windows provided in openings of buildings and frames such as door frames and window frames surrounding these, and in the event of a fire The sheet expands in the thickness direction, closes the gap between the fittings and the frame material, and can prevent the spread of fire.

特開2017-141463号公報JP 2017-141463 A

しかしながら、ゴムを含有する耐火材は、ゴムが結晶化傾向を示すことなどにより硬くなったり、耐火材が脆くなったりする場合がある。特に寒冷地での使用に際しては、その傾向が顕著に表れ、硬くなることで施工性が悪化したり、あるいは、表面に亀裂が発生してしまうなどの不具合が発生しやすく、取り扱い性に問題があった。
上記問題点を踏まえ、ゴムの結晶化傾向を阻害し、耐火材の脆性を改善するために、凍結点の低い可塑剤を、耐火材の製造時に添加する方法も考えられる。しかし、その場合、耐火材として利用する際には、シートが柔らかくなるため高膨張する一方、残渣硬さが脆くなり、耐火性が低下してしまう。
そこで本発明は、脆性が改善されて優れた耐寒性を有し、かつ残渣硬さの強度が高いことで耐火性にも優れる耐火材を形成できる熱膨張性組成物を提供することを目的とする。
However, rubber-containing refractory materials may become hard or brittle due to rubber tending to crystallize. Especially when used in cold climates, this tendency is conspicuous, and problems such as deterioration of workability due to hardening, or cracks on the surface are likely to occur, resulting in problems in handling. there were.
In view of the above problems, a method of adding a plasticizer with a low freezing point during production of the refractory material may be considered in order to inhibit the crystallization tendency of rubber and improve the brittleness of the refractory material. However, in that case, when the sheet is used as a fire-resistant material, the sheet becomes soft and expands to a high degree, while the residual hardness becomes brittle, resulting in a decrease in fire resistance.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a thermally expandable composition that can form a refractory material having improved brittleness, excellent cold resistance, and excellent fire resistance due to high residual hardness. do.

本発明者らは、鋭意検討した結果、エラストマー成分と熱膨張性黒鉛から構成される熱膨張性組成物において、ゲル分率を50~87%に調整することで上記課題を解決できることを見出し、以下の本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下の[1]~[6]を提供する。
[1]エラストマー成分からなる群から選択される一種以上のマトリックス成分と熱膨張性黒鉛を含有する熱膨張性組成物であって、前記熱膨張性組成物のゲル分率が50~87%である熱膨張性組成物。
[2]前記熱膨張性黒鉛を30質量%以上含有する、[1]に記載の熱膨張性組成物。
[3]前記マトリックス成分が、ハロゲン原子、又はスチレン若しくはアクリロニトリル由来の構成単位の少なくともいずれかを有する成分を含有する、[1]又は[2]に記載の熱膨張性組成物。
[4]前記熱膨張性黒鉛の膨張開始温度が150℃以上である、[1]~[3]のいずれか1項に記載の熱膨張性組成物。
[5]リン成分を含有しない、[1]~[4]のいずれか1項に記載の熱膨張性組成物。
[6][1]~[5]に記載の熱膨張性組成物からなる耐火材。
As a result of intensive studies, the present inventors found that the above problems can be solved by adjusting the gel fraction to 50 to 87% in a thermally expandable composition composed of an elastomer component and thermally expandable graphite. The following invention has been completed. That is, the present invention provides the following [1] to [6].
[1] A thermally expandable composition containing at least one matrix component selected from the group consisting of elastomer components and thermally expandable graphite, wherein the thermally expandable composition has a gel fraction of 50 to 87%. A thermally expandable composition.
[2] The thermally expandable composition according to [1], containing 30% by mass or more of the thermally expandable graphite.
[3] The thermally expandable composition according to [1] or [2], wherein the matrix component contains at least one of a halogen atom and a structural unit derived from styrene or acrylonitrile.
[4] The thermally expandable composition according to any one of [1] to [3], wherein the thermally expandable graphite has an expansion initiation temperature of 150°C or higher.
[5] The thermally expandable composition according to any one of [1] to [4], which does not contain a phosphorus component.
[6] A refractory material comprising the thermally expandable composition according to [1] to [5].

本発明によれば、優れた耐寒性を有し、かつ耐火性にも優れた耐火材を製造可能な熱膨張性組成物を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it has the outstanding cold resistance, and can provide the heat-expandable composition which can manufacture the fireproof material excellent also in fire resistance.

以下、本発明について実施形態を用いて説明する。
[熱膨張性組成物]
本発明の熱膨張性組成物は、エラストマー成分からなる群から選択される一種以上のマトリックス成分と熱膨張性黒鉛を含有する熱膨張性組成物である。
Hereinafter, the present invention will be described using embodiments.
[Thermal expandable composition]
The thermally expandable composition of the present invention is a thermally expandable composition containing at least one matrix component selected from the group consisting of elastomer components and thermally expandable graphite.

<ゲル分率>
本発明の熱膨張性組成物は、ゲル分率が50~87%となるものである。ゲル分率が50%未満であると、耐火材の残渣硬さが低くなり、耐火性が損なわれたり、耐寒性が低くなったりする。他方、ゲル分率が87%を超えると、熱膨張性組成物が硬くなりすぎて、耐火材の膨張が十分進まなかったり残渣が脆くなったりして、耐火性も損なわれる。これら観点を踏まえると、ゲル分率が55~85%であることが好ましく、60~82%であることがより好ましく、65~80%がさらに好ましい。
なお、本発明におけるゲル分率の調整方法は、上記範囲に調整可能であれば特に限定されないが、具体的には、架橋剤、架橋促進剤の使用、電子線の照射などが挙げられる。この中では、架橋剤、架橋促進剤の使用が好ましい。
ゲル分率の測定方法は、実施例記載の通りであるが、後述するとおり有機溶剤(キシレン)の不溶分をゲル分として、ゲル分率を測定する。したがって、ゲル分には、熱膨張性組成物に含まれる無機充填材、熱膨張性黒鉛などの有機溶剤不溶分も含まれる。
<Gel fraction>
The thermally expandable composition of the present invention has a gel fraction of 50-87%. If the gel fraction is less than 50%, the residual hardness of the refractory material becomes low, resulting in impaired fire resistance and low cold resistance. On the other hand, if the gel fraction exceeds 87%, the thermally expandable composition becomes too hard, the expansion of the refractory material does not proceed sufficiently, the residue becomes brittle, and the fire resistance is impaired. From these points of view, the gel fraction is preferably 55 to 85%, more preferably 60 to 82%, even more preferably 65 to 80%.
The method for adjusting the gel fraction in the present invention is not particularly limited as long as it can be adjusted within the above range, but specific examples include the use of a cross-linking agent, a cross-linking accelerator, and electron beam irradiation. Among these, the use of a cross-linking agent and a cross-linking accelerator is preferred.
The method for measuring the gel fraction is as described in Examples, and the gel fraction is measured using the insoluble matter of the organic solvent (xylene) as the gel content, as will be described later. Therefore, the gel content also includes organic solvent-insoluble components such as inorganic fillers and thermally expandable graphite contained in the thermally expandable composition.

熱膨張性組成物は、架橋剤が配合されることが好ましい。架橋剤としては、特に限定されず、熱膨張性組成物のゲル分率を上記範囲に調整できるものであればよい。具体的には、硫黄系架橋剤、金属酸化物系架橋剤、過酸化物系架橋剤、樹脂系架橋剤、アミン系架橋剤、オキシム系架橋剤などが挙げられる。
本発明の熱膨張性組成物において架橋剤を使用する場合、熱膨張性組成物のゲル分率を所望の範囲に調整しやすくする観点から、硫黄系架橋剤を使用することが好ましく、金属酸化物系架橋剤と併用して硫黄系架橋剤を使用することがより好ましい。
硫黄系架橋剤としては、硫黄、不溶性硫黄、沈降硫黄、塩化硫黄、一塩化硫黄、二塩化硫黄等の無機系のものでもよいが、含硫黄有機架橋剤であってもよい。含硫黄有機架橋剤としては、モルホリンジスルフィド、アルキルフェノールジスルフィド、N,N’-ジチオ-ビス(ヘキサヒドロ-2H-アゼピノン-2)、チウラムポリスルフィド、2-(4’-モルホリノ・ジチオ)ベンゾチアゾール等が挙げられる。また、これらの中では、架橋性の観点から無機系のものが好ましく、硫黄がより好ましい。
The thermally expandable composition is preferably blended with a cross-linking agent. The cross-linking agent is not particularly limited as long as it can adjust the gel fraction of the thermally expandable composition to the above range. Specific examples include sulfur-based cross-linking agents, metal oxide-based cross-linking agents, peroxide-based cross-linking agents, resin-based cross-linking agents, amine-based cross-linking agents, and oxime-based cross-linking agents.
When using a cross-linking agent in the thermally expandable composition of the present invention, it is preferable to use a sulfur-based cross-linking agent from the viewpoint of facilitating adjustment of the gel fraction of the thermally expandable composition to a desired range. It is more preferable to use a sulfur-based cross-linking agent in combination with a physical cross-linking agent.
The sulfur-based cross-linking agent may be an inorganic cross-linking agent such as sulfur, insoluble sulfur, precipitated sulfur, sulfur chloride, sulfur monochloride, sulfur dichloride, or a sulfur-containing organic cross-linking agent. Examples of sulfur-containing organic cross-linking agents include morpholine disulfide, alkylphenol disulfide, N,N'-dithio-bis(hexahydro-2H-azepinone-2), thiuram polysulfide, 2-(4'-morpholino-dithio)benzothiazole and the like. be done. In addition, among these, from the viewpoint of crosslinkability, inorganic compounds are preferred, and sulfur is more preferred.

金属酸化物系架橋剤としては、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等が挙げられる。本発明において金属酸化物を使用する場合、酸化亜鉛を使用することが好ましい。
架橋剤は、いずれか1種を単独で使用してもよいし、2種を併用して使用してもよいが、熱膨張性組成物のゲル分率を所望の範囲に調整しやすくする観点から、2種を併用して使用することが好ましく、上記のとおり、金属酸化物系架橋剤と硫黄系架橋剤とを併用することがより好ましい。
Examples of metal oxide cross-linking agents include zinc oxide and magnesium oxide. When using metal oxides in the present invention, it is preferred to use zinc oxide.
Any one of the crosslinking agents may be used alone, or two may be used in combination, from the viewpoint of facilitating adjustment of the gel fraction of the thermally expandable composition to a desired range. Therefore, it is preferable to use the two types in combination, and as described above, it is more preferable to use the metal oxide-based cross-linking agent and the sulfur-based cross-linking agent in combination.

また、架橋剤は、いわゆるマスターバッチを使用してもよい。マスターバッチとしては、上記架橋剤を樹脂に混合させたものを使用でき、硫黄などの無機系の硫黄系架橋剤を硫黄マスターバッチを使用することが好ましい。 Moreover, a so-called masterbatch may be used as the cross-linking agent. As the masterbatch, a resin obtained by mixing the above-mentioned cross-linking agent can be used, and it is preferable to use an inorganic sulfur-based cross-linking agent such as sulfur as a sulfur masterbatch.

本発明の熱膨張性組成物において架橋剤を使用する場合の架橋剤の配合量は、特に限定されないが、好ましくは0.5~5質量%、より好ましくは1~3.5質量%、さらに好ましくは1.5~3質量%である。
より具体的には、例えば、硫黄系架橋剤と金属酸化物架橋剤を併用する場合、硫黄系架橋剤の配合量は、好ましくは0.2~3質量%、より好ましくは0.3~2質量%、さらに好ましくは0.6~1.5質量%である。また、金属酸化物架橋剤の配合量は、好ましくは0.3~4質量%、より好ましくは0.5~3質量%、さらに好ましくは0.8~2.4質量%である。
なお、架橋剤の配合量とは、マスターバッチなどの架橋剤以外の樹脂などの成分とともに配合される場合には、架橋剤以外の成分を除いた量を配合量である。
The amount of the cross-linking agent when using the cross-linking agent in the thermally expandable composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 5% by mass, more preferably 1 to 3.5% by mass, and further It is preferably 1.5 to 3% by mass.
More specifically, for example, when a sulfur-based cross-linking agent and a metal oxide cross-linking agent are used in combination, the amount of the sulfur-based cross-linking agent is preferably 0.2 to 3% by mass, more preferably 0.3 to 2% by mass. % by mass, more preferably 0.6 to 1.5% by mass. Also, the amount of the metal oxide cross-linking agent is preferably 0.3 to 4% by mass, more preferably 0.5 to 3% by mass, and still more preferably 0.8 to 2.4% by mass.
The blending amount of the cross-linking agent is the amount excluding the components other than the cross-linking agent when blended together with components such as a resin other than the cross-linking agent such as a masterbatch.

熱膨張性組成物は、架橋剤に加えて架橋促進剤が配合されることも好ましい。本発明の熱膨張性組成物で使用する架橋促進剤としては、特に限定されないが、例えば、チアゾール系化合物、スルフェンアミド系化合物、チウラム系化合物、ジチオカルバミン酸塩系化合物、グアニジン系化合物などが挙げられる。これらの中では、チアゾール系化合物が好ましく、ビス(ベンゾチアゾール-2-イルチオ)亜鉛がより好ましい。
架橋促進剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
It is also preferable that the thermally expandable composition contains a cross-linking accelerator in addition to the cross-linking agent. The cross-linking accelerator used in the thermally expandable composition of the present invention is not particularly limited, but examples thereof include thiazole compounds, sulfenamide compounds, thiuram compounds, dithiocarbamate compounds, guanidine compounds, and the like. be done. Among these, thiazole compounds are preferred, and bis(benzothiazol-2-ylthio)zinc is more preferred.
A crosslinking accelerator may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

本発明の熱膨張性組成物において架橋促進剤を使用する場合の架橋促進剤の配合量は、特に限定されないが、好ましくは0.1~5質量%、より好ましくは0.2~3質量%、さらに好ましくは0.3~2質量%である。 The amount of the cross-linking accelerator when it is used in the thermally expandable composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.2 to 3% by mass. , more preferably 0.3 to 2% by mass.

<マトリックス成分>
本発明の熱膨張性組成物は、マトリックス成分としてエラストマー成分を含む。
<Matrix component>
The thermally expandable composition of the present invention contains an elastomer component as a matrix component.

(エラストマー成分)
マトリックス成分におけるエラストマー成分としては、特に限定されないが、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、水素添加スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(HSBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、水素添加アクリロニトリル-ブタジエンゴム(HNBR)などのジエン系ゴム、エチレン-プロピレンゴム(EPM)、エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、天然ゴム、ブチルゴム、塩素化ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多加硫ゴム、非加硫ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等のゴム成分が挙げられる。
(elastomer component)
The elastomer component in the matrix component is not particularly limited, but isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), hydrogenated styrene-butadiene copolymer rubber (HSBR), chloroprene rubber (CR ), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (HNBR), ethylene-propylene rubber (EPM), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), natural rubber, butyl rubber, chlorinated butyl rubber , chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, polyvulcanized rubber, non-vulcanized rubber, silicone rubber, fluororubber, urethane rubber and the like.

エラストマー成分としては、ハロゲン原子、又はスチレン若しくはアクリロニトリル由来の構成単位の少なくともいずれかを有する成分を含有することが好ましい。これらエラストマー成分は、耐火性が良好となりやすい一方で、結晶性が高く、耐寒性が低くなりやすいが、本発明では、ゲル分率を上記範囲内とすることで耐寒性も向上する。
そのような観点から、エラストマー成分としては、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、及びクロロプレンゴム(CR)から選択される少なくとも1種以上が好ましく、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、及びクロロプレンゴム(CR)から選択される少なくとも1種以上がより好ましい。
The elastomer component preferably contains a component having at least one of structural units derived from halogen atoms or styrene or acrylonitrile. Although these elastomer components tend to have good fire resistance, they tend to have high crystallinity and low cold resistance.
From such a viewpoint, the elastomer component is preferably at least one selected from styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), and chloroprene rubber (CR), and styrene-butadiene rubber (SBR ), and at least one selected from chloroprene rubber (CR) is more preferable.

マトリックス成分は、上記のとおりハロゲン原子、又はスチレン若しくはアクリロニトリル由来の構成単位の少なくともいずれかを有する成分からなってもよいが、該成分以外の他の成分を含有してもよい。他の成分としては、成形性の観点からは、EPDMが好ましい。
また、ハロゲン原子、又はスチレン若しくはアクリロニトリル由来の構成単位の少なくともいずれかを有する成分は、耐火性の観点から、マトリックス成分全量に対して、好ましくは50~100質量%、より好ましくは60~100質量%、さらに好ましくは70~100質量%、よりさらに好ましくは85~100質量%である。
The matrix component may consist of a component having at least one of structural units derived from halogen atoms or styrene or acrylonitrile as described above, but may also contain other components. As another component, EPDM is preferable from the viewpoint of moldability.
In addition, from the viewpoint of fire resistance, the component having at least one of a halogen atom or a structural unit derived from styrene or acrylonitrile is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 60 to 100% by mass, based on the total amount of the matrix component. %, more preferably 70 to 100% by mass, and even more preferably 85 to 100% by mass.

また、熱膨張性黒鉛の分散性を高めたり、エラストマー成分の結晶化傾向を阻害したりして、耐火性及び耐寒性を向上させる観点から、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)及びクロロプレンゴム(CR)を併用することも好ましい。
スチレン-ブタジエンゴム(SBR)及びクロロプレンゴム(CR)を併用する場合は、これらの含有量比(SBR/CR)は、質量比で90/10~10/90であることが好ましく、80/20~20/80であることがより好ましい。
In addition, from the viewpoint of improving fire resistance and cold resistance by increasing the dispersibility of thermally expandable graphite and inhibiting the crystallization tendency of the elastomer component, styrene-butadiene rubber (SBR) and chloroprene rubber (CR) It is also preferable to use together.
When styrene-butadiene rubber (SBR) and chloroprene rubber (CR) are used together, their content ratio (SBR/CR) is preferably 90/10 to 10/90 by mass, preferably 80/20. More preferably ~20/80.

本発明で使用されるスチレン-ブタジエンゴム(SBR)の結合スチレン量は、特に限定されないが、耐火材の成形性を向上させる観点から、例えば10~60質量%であり、好ましくは15~55質量%であり、より好ましくは20~50質量%である。なお、結合スチレン量は、H-NMRにより測定することができる。
また、スチレン-ブタジエンゴムのムーニー粘度[ML(1+4)100℃]は、特に限定されないが、耐火材の成形性を向上させる観点から、例えば30~150であり、好ましくは35~70であり、より好ましくは40~60である。
The amount of bound styrene in the styrene-butadiene rubber (SBR) used in the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the moldability of the refractory material, it is, for example, 10 to 60% by mass, preferably 15 to 55% by mass. %, more preferably 20 to 50% by mass. The amount of bound styrene can be measured by 1 H-NMR.
In addition, the Mooney viscosity [ML (1+4) 100° C.] of the styrene-butadiene rubber is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the moldability of the refractory material, it is, for example, 30 to 150, preferably 35 to 70, More preferably 40-60.

クロロプレンゴム(CR)のムーニー粘度[ML(1+4)100℃]は、特に限定されないが、耐火材の成形性を向上させる観点から、例えば25~150であり、好ましくは30~100であり、より好ましくは35~75である。
なお、本明細書においてムーニー粘度は、JIS K6300に準拠して測定した値である。
The Mooney viscosity [ML (1+4) 100° C.] of the chloroprene rubber (CR) is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the moldability of the refractory material, it is, for example, 25 to 150, preferably 30 to 100, and more. Preferably it is 35-75.
In this specification, the Mooney viscosity is a value measured according to JIS K6300.

熱膨張性組成物におけるマトリックス成分の含有量は、65質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、また、20質量%以上が好ましく、25質量%以上がより好ましく、35質量%以上がさらに好ましい。マトリックス成分を上記上限値以下とすることで、架橋剤、架橋促進剤、熱膨張性黒鉛、無機充填材を熱膨張性組成物に一定量以上含有させることができる。また、上記下限値以下とすることで、成形性などを向上させやすい。 The content of the matrix component in the thermally expandable composition is preferably 65% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, preferably 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, and 35% by mass or more. More preferred. By setting the matrix component to the above upper limit or less, the thermally expandable composition can contain a certain amount or more of the crosslinking agent, the crosslinking accelerator, the thermally expandable graphite, and the inorganic filler. Moreover, by making it below the said lower limit, it is easy to improve moldability etc.

<熱膨張性黒鉛>
熱膨張性黒鉛は、加熱時に膨張するものであり、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、無機酸と、強酸化剤とで処理してグラファイト層間化合物を生成させたものであり、炭素の層状構造を維持したままの結晶化合物の一種である。無機酸としては、濃硫酸、硝酸、セレン酸等が挙げられる。また、強酸化剤としては、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、過酸化水素等が挙げられる。
また、上記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の中和剤で中和してもよい。脂肪族低級アミンとしては、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。アルカリ金属化合物及び上記アルカリ土類金属化合物としては、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。
<Thermal expandable graphite>
Thermally expandable graphite expands when heated, and is produced by treating powders of natural flake graphite, pyrolytic graphite, Kish graphite, etc. with an inorganic acid and a strong oxidizing agent to form a graphite intercalation compound. It is a type of crystalline compound that maintains the layered structure of carbon. Examples of inorganic acids include concentrated sulfuric acid, nitric acid, and selenic acid. Examples of strong oxidizing agents include concentrated nitric acid, perchloric acid, perchlorates, permanganates, bichromates, and hydrogen peroxide.
The thermally expandable graphite obtained by acid treatment as described above may be further neutralized with a neutralizing agent such as ammonia, lower aliphatic amines, alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds and the like. Examples of aliphatic lower amines include monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, propylamine, butylamine and the like. Examples of the alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds include hydroxides, oxides, carbonates, sulfates, organic acid salts of potassium, sodium, calcium, barium, magnesium and the like.

本発明で使用する熱膨張性黒鉛の膨張開始温度は、火災発生時以外に膨張することを防止する観点から、150℃以上が好ましく、155℃以上がより好ましく、160℃以上がさらに好ましい。また、火災発生時には、熱膨張性黒鉛の体積増加率を高くし、耐火性を効果的に発揮する観点から、250℃以下が好ましく、240℃以下がより好ましく、230℃以下がさらに好ましい。 The expansion start temperature of the thermally expandable graphite used in the present invention is preferably 150° C. or higher, more preferably 155° C. or higher, and even more preferably 160° C. or higher, from the viewpoint of preventing expansion except when fire occurs. Also, in the event of fire, the temperature is preferably 250° C. or lower, more preferably 240° C. or lower, and even more preferably 230° C. or lower, from the viewpoint of increasing the volume increase rate of the thermally expandable graphite and effectively exhibiting fire resistance.

熱膨張性組成物中の熱膨張性黒鉛の含有量は、例えば10質量%以上であるとよいが、好ましくは20質量%以上であり、より好ましくは30質量%以上であり、さらに好ましくは35質量%以上であり、そして好ましくは80質量%以下であり、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下である。熱膨張性黒鉛の含有量が上記含有量とすることにより、火の通過を阻止するのに適した膨張を得やすくなり、また、残渣硬さも適切な大きさにしやすくなり、優れた耐火材を得られる。 The content of thermally expandable graphite in the thermally expandable composition may be, for example, 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and still more preferably 35% by mass or more. % by mass or more, preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and even more preferably 60% by mass or less. By setting the content of the thermally expandable graphite to the above content, it becomes easier to obtain an expansion suitable for preventing the passage of fire, and it becomes easier to make the residual hardness an appropriate size, resulting in an excellent refractory material. can get.

<無機充填材>
本発明の熱膨張性組成物は、無機充填材を含有してもよい。無機充填材は、上記した熱膨張性黒鉛、架橋剤以外の無機物の充填材である。無機充填材は、加熱されて膨張断熱層が形成される際、熱容量を増大させ伝熱を抑制しつつ、マトリックス成分中のゴム成分の結晶化傾向を阻害し、耐火材の耐寒性を向上させる。
<Inorganic filler>
The thermally expandable composition of the present invention may contain inorganic fillers. The inorganic filler is an inorganic filler other than the thermally expandable graphite and the cross-linking agent described above. The inorganic filler increases the heat capacity and suppresses heat transfer when heated to form an expansion heat insulating layer, while inhibiting the crystallization tendency of the rubber component in the matrix component and improving the cold resistance of the refractory material. .

耐火材の耐寒性を向上させる観点から、無機充填材としては、比重が2.5以上の無機充填材Aを含むことが好ましい。該無機充填材Aを含有させることにより、単位体積あたりのマトリックス成分の量を増加させることができ、これにより耐火材の脆性が改善され、耐寒性が向上しやすくなる。このような観点から、上記無機充填材Aの比重は好ましくは3以上であり、より好ましくは4以上である。例えば、金属炭酸塩などは、比重が2.5以上の無機充填材Aとして使用することができる。無機充填材Aは、一種を単独で使用してもよいし、複数を併用してもよい。
無機充填材全量基準に対して無機充填材Aの含有量は、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは80質量%以上であり、さらに好ましくは100質量%である。
From the viewpoint of improving the cold resistance of the refractory material, the inorganic filler preferably contains an inorganic filler A having a specific gravity of 2.5 or more. By including the inorganic filler A, the amount of the matrix component per unit volume can be increased, thereby improving the brittleness of the refractory material and making it easier to improve the cold resistance. From this point of view, the specific gravity of the inorganic filler A is preferably 3 or more, more preferably 4 or more. For example, a metal carbonate or the like can be used as the inorganic filler A having a specific gravity of 2.5 or more. The inorganic filler A may be used singly or in combination.
The content of the inorganic filler A is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and still more preferably 100% by mass based on the total amount of the inorganic filler.

無機充填材としては、上記した比重が2.5以上の無機充填材Aを使用することが好ましいが、比重2.5未満の無機充填材を使用することもできる。
本発明において使用できる無機充填材としては特に限定されず、例えば、、アルミナ、酸化マンガン、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチモン、フェライト、酸化銅等の金属酸化物、炭酸カルシウム、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、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金属水酸化物、硫酸カルシウム、石膏繊維、ケイ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、シリカ系バルーン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、炭素バルーン、各種金属粉、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、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、炭化ケイ素、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、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム等のリン酸金属塩、亜リン酸ナトリウム、亜リン酸カリウム、亜リン酸マグネシウム、亜リン酸アルミニウム等の亜リン酸金属塩、ポリリン酸アンモニウム、オルトリン酸金属塩、メタリン酸金属塩、トリポリリン酸金属塩などが挙げられる。無機充填材は一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
As the inorganic filler, it is preferable to use the above-described inorganic filler A having a specific gravity of 2.5 or more, but an inorganic filler having a specific gravity of less than 2.5 can also be used.
Inorganic fillers that can be used in the present invention are not particularly limited. , zinc carbonate, strontium carbonate, barium carbonate and other metal carbonates, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, hydrotalcite and other metal hydroxides, calcium sulfate, gypsum fiber, calcium silicate and other calcium salts , silica, diatomaceous earth, dawsonite, barium sulfate, talc, clay, mica, montmorillonite, bentonite, activated clay, sepiolite, imogolite, sericite, glass fiber, glass beads, silica-based balloons, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, carbon Black, graphite, carbon fibers, carbon balloons, various metal powders, potassium titanate, magnesium sulfate, lead zirconate titanate, aluminum borate, molybdenum sulfide, silicon carbide, stainless steel fibers, zinc borate, various magnetic powders, slag fibers, Phosphate metal salts such as fly ash, sodium phosphate, potassium phosphate, magnesium phosphate and aluminum phosphate, metal phosphites such as sodium phosphite, potassium phosphite, magnesium phosphite and aluminum phosphite salts, ammonium polyphosphate, metal orthophosphate, metal metaphosphate, and metal tripolyphosphate. An inorganic filler may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

これらの中でも、無機充填材としては、耐火性の観点から、酸化鉄、金属水酸化物、金属炭酸塩なども好ましい。
また、無機充填材は、酸化鉄を少なくとも含むことがより好ましい。酸化鉄を含有することで、膨張倍率及び膨張後の残渣硬さが高くして耐火性を向上させやすくなる。
また、酸化鉄を含有する場合、酸化鉄の含有量は、耐火性樹脂組成物全量に対して、3~30質量%であることが好ましく、5~15質量%がより好ましく、6~9質量%がさらに好ましい。
Among these, iron oxides, metal hydroxides, metal carbonates, and the like are also preferable as inorganic fillers from the viewpoint of fire resistance.
Moreover, the inorganic filler more preferably contains at least iron oxide. By containing iron oxide, the expansion ratio and the hardness of the residue after expansion are increased, making it easier to improve the fire resistance.
In addition, when iron oxide is contained, the content of iron oxide is preferably 3 to 30% by mass, more preferably 5 to 15% by mass, and 6 to 9% by mass, relative to the total amount of the fire-resistant resin composition. % is more preferred.

また、無機充填材は、酸化鉄と炭酸カルシウムを併用することが特に好ましい。
酸化鉄と炭酸カルシウムを併用する場合においてその質量比(酸化鉄/炭酸カルシウム)は、好ましくは10/90~90/10であり、より好ましくは20/80~80/20であり、さらに好ましくは30/70~70/30である。
Further, it is particularly preferable to use both iron oxide and calcium carbonate as the inorganic filler.
When iron oxide and calcium carbonate are used in combination, the mass ratio (iron oxide/calcium carbonate) is preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 80/20, and still more preferably 30/70 to 70/30.

熱膨張性組成物中の無機充填材の含有量は、好ましくは3質量%以上、より好ましくは8質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、そして好ましくは50質量%以下であり、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下である。 The content of the inorganic filler in the thermally expandable composition is preferably 3% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, and preferably 50% by mass or less, It is more preferably 30% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less.

<その他成分>
熱膨張性組成物は、上記した架橋剤、架橋促進剤、マトリックス成分、熱膨張性黒鉛、無機充填材以外にも、臭素含有難燃剤、窒素含有難燃剤、リン酸エステル化合物などの各種有機系難燃剤、着色剤、酸化防止剤などの各種添加剤を含んでもよい。
<Other ingredients>
In addition to the above-described cross-linking agent, cross-linking accelerator, matrix component, heat-expandable graphite, and inorganic filler, the thermally expandable composition contains various organic compounds such as bromine-containing flame retardants, nitrogen-containing flame retardants, and phosphate ester compounds. Various additives such as flame retardants, colorants and antioxidants may also be included.

臭素含有難燃剤としては、例えば、ヘキサブロモベンゼン、ペンタブロモトルエン、ヘキサブロモビフェニル、デカブロモビフェニル、ヘキサブロモシクロデカン、デカブロモジフェニルエーテル、オクタブロモジフェニルエーテル、ヘキサブロモジフェニルエーテル、ビス(ペンタブロモフエノキシ)エタン、エチレンービス(テトラブロモフタルイミド)、テトラブロモビスフェノールA等が挙げられる。 Bromine-containing flame retardants include, for example, hexabromobenzene, pentabromotoluene, hexabromobiphenyl, decabromobiphenyl, hexabromocyclodecane, decabromodiphenyl ether, octabromodiphenyl ether, hexabromodiphenyl ether, bis(pentabromophenoxy) ethane, ethylene-bis(tetrabromophthalimide), tetrabromobisphenol A and the like.

窒素含有難燃剤としては、例えば、メラミン、ブチルメラミン、トリメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、リン酸メラミンなどのメラミン誘導体、シアヌル酸、メチルシアヌレート、ジエチルシアヌレート、トリメチルシアヌレート、トリエチルシアヌレートなどのシアヌル酸誘導体、イソシアヌル酸、メチルイソシアヌレート、N,N'-ジエチルイソシアヌレート、トリスメチルイソシアヌレート、トリスエチルイソシアヌレート、ビス(2-カルボキシエチル)イソシアヌレート、1,3,5-トリス(2-カルボキシエチル)イソシアヌレート、トリス(2,3-エポキシプロピル)イソシアヌレートなどのイソシアヌル酸誘導体、メラミンシアヌレート、メラミンイソシアヌレート、エチレンジアミンリン酸塩などを挙げることができる。 Nitrogen-containing flame retardants include, for example, melamine, butylmelamine, trimethylolmelamine, hexamethylolmelamine, hexamethoxymethylmelamine, melamine derivatives such as melamine phosphate, cyanuric acid, methylcyanurate, diethylcyanurate, trimethylcyanurate, Cyanuric acid derivatives such as triethyl cyanurate, isocyanuric acid, methyl isocyanurate, N,N'-diethyl isocyanurate, trismethyl isocyanurate, trisethyl isocyanurate, bis(2-carboxyethyl) isocyanurate, 1,3,5 -isocyanuric acid derivatives such as tris(2-carboxyethyl)isocyanurate and tris(2,3-epoxypropyl)isocyanurate, melamine cyanurate, melamine isocyanurate, ethylenediamine phosphate and the like.

リン酸エステル化合物としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリクロロエチルホスフェート、トリス(2-クロロプロピル)ホスフェート、トリス(2,3-ジクロロプロピル)ホスフェート、トリス(2,3-ジブロモプロピル)ホスフェート、トリス(ブロモクロロプロピル)ホスフェート、ビス(2,3-ジブロモプロピル)-2,3-ジクロロプロピルホスフェート、ビス(クロロプロピル)モノオクチルホスフェート、トリス(2エチルヘキシル)ホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート(TCP)、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が挙げられる。
有機系難燃剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。有機系難燃剤を使用する場合、熱膨張性組成物における有機系難燃剤の含有量は、例えば1~35質量%、好ましくは5~30質量%、より好ましくは10~25質量%である。
Phosphate ester compounds include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tributyl phosphate, trioctyl phosphate, octyldiphenyl phosphate, tributoxyethyl phosphate, trichloroethyl phosphate, tris(2-chloropropyl) phosphate, tris(2,3-dichloropropyl ) phosphate, tris(2,3-dibromopropyl) phosphate, tris(bromochloropropyl) phosphate, bis(2,3-dibromopropyl)-2,3-dichloropropyl phosphate, bis(chloropropyl) monooctyl phosphate, tris (2-ethylhexyl) phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate (TCP), trixylenyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, xylenyl diphenyl phosphate and the like.
The organic flame retardants may be used singly or in combination of two or more. When using an organic flame retardant, the content of the organic flame retardant in the thermally expandable composition is, for example, 1 to 35% by mass, preferably 5 to 30% by mass, more preferably 10 to 25% by mass.

本発明の熱膨張性組成物は、有機系難燃剤や、その他可塑剤などの有機系添加剤を実質的に含有しないことが好ましい。なお、本明細書では、エチレンジアミンリン酸塩などの有機物と無機物からなる有機塩なども有機系添加剤とする。また、上記した架橋剤や架橋促進剤も、有機物であるものは、有機系添加剤であるが、エラストマー成分や、樹脂成分は、有機系添加剤ではない。
熱膨張性組成物が有機系添加剤を実質的に含有しないことにより、可塑剤によるブリードアウトを防止することができ、サッシなど、熱膨張性組成物と接する周辺の部材の汚染を防止することができる。
なお、ここでいう、実質的に含有しないとは、熱膨張性組成物において有機系添加剤の含有量が3質量%未満であることを示し、好ましくは1質量%未満である。
The thermally expandable composition of the present invention preferably does not substantially contain organic additives such as organic flame retardants and plasticizers. In this specification, an organic salt such as ethylenediamine phosphate, which is composed of an organic substance and an inorganic substance, is also defined as an organic additive. Also, the above-described cross-linking agents and cross-linking accelerators, which are organic substances, are organic additives, but the elastomer component and the resin component are not organic additives.
Since the thermally expandable composition does not substantially contain an organic additive, it is possible to prevent bleeding out due to the plasticizer and prevent contamination of peripheral members such as sashes that come into contact with the thermally expandable composition. can be done.
Here, "substantially free" means that the content of the organic additive in the thermally expandable composition is less than 3% by mass, preferably less than 1% by mass.

<リン成分>
本発明の熱膨張性組成物は、リン成分を含有しないことが好ましい。リン成分を含有しないことで、熱膨張性組成物から形成される耐火材の耐水性が向上する。したがって、水に長期間暴露した後でも、優れた膨張倍率、残渣硬さ、及び膨張後の形状保持性を確保できるようになる。ここで、リン成分とは、リン原子を含む化合物であり、上記した架橋剤、架橋促進剤、マトリックス成分、熱膨張性黒鉛、無機充填材、及び必要に応じて配合される有機系難燃剤、着色剤、酸化防止剤などの添加剤としては、リン原子を含む化合物を用いないことが好ましい。
<Phosphorus component>
Preferably, the thermally expandable composition of the present invention does not contain a phosphorus component. By not containing a phosphorus component, the water resistance of the refractory material formed from the thermally expandable composition is improved. Therefore, even after being exposed to water for a long period of time, it is possible to ensure excellent expansion ratio, residue hardness, and shape retention after expansion. Here, the phosphorus component is a compound containing a phosphorus atom, and includes the above-described cross-linking agent, cross-linking accelerator, matrix component, thermally expandable graphite, inorganic filler, and, if necessary, an organic flame retardant, As additives such as coloring agents and antioxidants, it is preferable not to use compounds containing phosphorus atoms.

本発明の熱膨張性組成物の膨張倍率は、耐火性の観点から、好ましくは20.5~70倍であり、より好ましくは25~60倍であり、さらに好ましくは30~55倍である。
本発明の熱膨張性組成物は、水に60℃で1週間浸漬した後においても、上記した範囲の膨張倍率を示すことが好ましい。水に長期間浸漬した後で膨張倍率が上記範囲内であると耐水性も良好である。なお、膨張倍率は、シート状とした熱膨張性組成物において、加熱前後の厚み方向変化を測定して求めることができる。
The expansion ratio of the thermally expandable composition of the present invention is preferably 20.5 to 70 times, more preferably 25 to 60 times, still more preferably 30 to 55 times, from the viewpoint of fire resistance.
The thermally expandable composition of the present invention preferably exhibits an expansion ratio within the above range even after being immersed in water at 60° C. for one week. If the expansion ratio is within the above range after being immersed in water for a long period of time, the water resistance is also good. The expansion ratio can be obtained by measuring the change in the thickness direction of the sheet-like thermally expandable composition before and after heating.

また、本発明の熱膨張性組成物は、熱膨張後の残渣硬さが、好ましくは0.15kgf/cm以上、より好ましくは0.20kgf/cm以上、さらに好ましくは0.27kgf/cm以上、よりさらに好ましくは0.30kgf/cm以上である。上記残渣硬さは、一定の膨張倍率を維持して耐火性を確保しやすくする観点から、好ましくは0.70kgf/cm以下であり、より好ましくは0.60kgf/cm以下であり、さらに好ましくは0.55kgf/cm以下である。
本発明の熱膨張性組成物は、水に60℃で1週間浸漬した後においても、上記した範囲の残渣硬さを示すことが好ましい。水に長期間浸漬した後で膨張残渣が上記範囲内であると耐水性も良好である。なお、残渣硬さは、熱膨張性組成物を加熱して膨張した後の膨張残渣において硬さを測定することで求めることができる。
In addition, the thermally expandable composition of the present invention preferably has a residual hardness of 0.15 kgf/cm 2 or more, more preferably 0.20 kgf/cm 2 or more, still more preferably 0.27 kgf/cm 2 or more after thermal expansion. 2 or more, more preferably 0.30 kgf/cm 2 or more. The hardness of the residue is preferably 0.70 kgf/cm 2 or less, more preferably 0.60 kgf/cm 2 or less, from the viewpoint of maintaining a constant expansion ratio and easily ensuring fire resistance. It is preferably 0.55 kgf/cm 2 or less.
The thermally expandable composition of the present invention preferably exhibits residual hardness within the above range even after being immersed in water at 60° C. for one week. If the swelling residue is within the above range after being immersed in water for a long period of time, the water resistance is also good. The residue hardness can be obtained by measuring the hardness of the expansion residue after the thermally expandable composition is heated and expanded.

熱膨張性組成物の形状は、特に限定されないが、シート状などの所定の形状に成形されたものであることが好ましい。所定の形状に成形された熱膨張性組成物(「耐火材」ともいう)の厚さは特に限定されないが、耐火性及び取扱い性の観点から、0.2~10mmが好ましく、0.5~3.0mmがより好ましい。 Although the shape of the thermally expandable composition is not particularly limited, it is preferably molded into a predetermined shape such as a sheet. The thickness of the thermally expandable composition molded into a predetermined shape (also referred to as "refractory material") is not particularly limited, but from the viewpoint of fire resistance and handleability, it is preferably 0.2 to 10 mm, and 0.5 to 0.5 mm. 3.0 mm is more preferred.

本発明の耐火材は、上記した通り耐寒性に優れ、使用時に折れたり、表面にひび割れが生じるなどの不具合が発生し難いため、シートの長さが長い場合でも取り扱い性に優れ、例えば長さ1m以上の長尺品として使用することができる。 As described above, the refractory material of the present invention has excellent cold resistance and is less likely to cause problems such as breakage during use and cracks on the surface. It can be used as a long product of 1 m or more.

本発明の熱膨張性組成物は例えば下記のようにして製造することができる。
まず、所定量のマトリックス成分、熱膨張性黒鉛、及び無機充填材樹脂、並びに必要に応じて配合される有機系難燃剤、着色剤、酸化防止剤などの添加剤を、混練ロールなどの混練機で混練して、原料混合物を得る。
次に、得られた原料混合物を、架橋することで本発明の熱膨張性組成物とする。原料混合物の架橋は、加熱により行うことが好ましく、具体的には、例えば155~195℃、好ましくは160~180℃で、例えば5~30分間、好ましくは10~25分間原料混合物を加熱することで架橋する。このような温度範囲で所定時間加熱することで、所定のゲル分率とすることが可能になる。
また、原料混合物は、所望の形状に成形しながら架橋することが好ましい。具体的には、プレス成形、カレンダー成形、押出成形等、公知の成形方法によりシート状などの所望の形状に成形しながら架橋することが好ましい。また、所望の形状に成形した後に上記加熱条件により加熱して架橋してもよい。
The thermally expandable composition of the present invention can be produced, for example, as follows.
First, predetermined amounts of matrix components, thermally expandable graphite, inorganic filler resin, and additives such as organic flame retardants, colorants, and antioxidants that are blended as necessary are mixed with a kneading machine such as a kneading roll. to obtain a raw material mixture.
Next, the obtained raw material mixture is crosslinked to form the thermally expandable composition of the present invention. Crosslinking of the raw material mixture is preferably carried out by heating. Specifically, the raw material mixture is heated at, for example, 155 to 195° C., preferably 160 to 180° C., for 5 to 30 minutes, preferably 10 to 25 minutes. cross-link with A predetermined gel fraction can be obtained by heating in such a temperature range for a predetermined period of time.
Moreover, it is preferable to crosslink the raw material mixture while molding it into a desired shape. Specifically, it is preferable to crosslink while molding into a desired shape such as a sheet by a known molding method such as press molding, calendar molding, or extrusion molding. Moreover, after molding into a desired shape, the resin may be crosslinked by heating under the above heating conditions.

本発明の熱膨張性組成物は、各種分野において耐火材として使用されるものである。耐火材は、一戸建住宅、集合住宅、高層住宅、高層ビル、商業施設、公共施設等の各種の建築物、自動車、電車などの各種車両、船舶、航空機などの各種乗り物に使用できる。耐火材は、建築物、乗り物などに火災が発生した場合に加熱されることで膨張して、空気の流れを遮断して、消火性を発揮できる。
耐火材は、上記建築物、車両、船舶、航空機などを構成する部材に取り付けられて使用される。例えば、建築物では、窓、障子、ドア、戸、ふすま等の建具、柱、鉄骨コンクリート等の壁、床、屋根等に取り付けられて、火災や煙の侵入を低減又は防止することができる。耐火材は、区画貫通構造の貫通部を塞ぐ区画貫通処理材の一部として使用することもできる。これらの中では、建具に使用することが好ましい。
The thermally expandable composition of the present invention is used as a fireproof material in various fields. Refractory materials can be used for various buildings such as single-family houses, collective housing, high-rise housing, high-rise buildings, commercial facilities, and public facilities, various vehicles such as automobiles and trains, and various vehicles such as ships and aircraft. When a fire breaks out in a building, a vehicle, or the like, the refractory material expands as it is heated, blocks the flow of air, and exhibits fire-extinguishing properties.
Refractory materials are used by being attached to members constituting the above buildings, vehicles, ships, aircraft, and the like. For example, in buildings, it can be attached to fittings such as windows, shojis, doors, doors, sliding doors, pillars, walls such as steel-framed concrete, floors, roofs, etc., to reduce or prevent the intrusion of fire and smoke. The refractory material can also be used as part of the compartment penetration treatment material that closes the penetration of the compartment penetration structure. Among these, it is preferable to use it for fittings.

耐火材は、耐火材単体で使用されてもよいが、適宜他の部材が取り付けられて使用されてもよい。例えば、耐火材は、耐火材以外の部材が積層されていてもよく、耐火材の少なくとも一方の面に基材が設けられてもよい。基材は、可燃材料層であってもよいし、準不燃材料層又は不燃材料層であってもよい。基材の厚みは特に限定されないが、例えば5μm~1mmである。可燃材料層に使用される素材としては、例えば、布材、紙材、木材、樹脂フィルム等の一種もしくは二種以上を挙げることができる。基材が準不燃材料層又は不燃材料層である場合、使用される素材としては、例えば、金属、無機材等を挙げることができ、より具体的には、ガラス繊維、セラミック繊維、炭素繊維、グラファイト繊維からなる織布又は不織布などが挙げられる。また、これら繊維と金属の複合材料であってもよく、例えば、アルミガラスクロスが好ましい。
また、耐火材には、粘着剤層が積層されてもよい。粘着剤層を使用することで耐火材を他の部材に容易に接着させることが可能になる。粘着剤層は、上記基材の上に設けられてもよいし、耐火材の表面に直接形成されてもよい。また、基材の両面に粘着剤層を備える両面粘着テープを使用してもよい。この場合、一方の粘着剤層が耐火材に貼り付けられ、他方の粘着剤層を他の部材に貼り合わせるために使用するとよい。
The refractory material may be used as a single refractory material, or may be used with other members attached as appropriate. For example, the refractory material may be laminated with members other than the refractory material, and a base material may be provided on at least one surface of the refractory material. The substrate may be a combustible material layer, a quasi-noncombustible material layer, or a noncombustible material layer. Although the thickness of the base material is not particularly limited, it is, for example, 5 μm to 1 mm. Materials used for the combustible material layer include, for example, one or more of cloth materials, paper materials, wood materials, resin films, and the like. When the substrate is a quasi-noncombustible material layer or a noncombustible material layer, examples of the material used include metals, inorganic materials, etc. More specifically, glass fiber, ceramic fiber, carbon fiber, A woven fabric or non-woven fabric made of graphite fiber may be used. Composite materials of these fibers and metals may also be used, and for example, aluminum glass cloth is preferable.
Moreover, an adhesive layer may be laminated on the refractory material. The use of the pressure-sensitive adhesive layer makes it possible to easily adhere the refractory material to other members. The pressure-sensitive adhesive layer may be provided on the substrate, or may be formed directly on the surface of the refractory material. Moreover, you may use the double-sided adhesive tape which equips both surfaces of a base material with an adhesive layer. In this case, one pressure-sensitive adhesive layer is attached to the refractory material, and the other pressure-sensitive adhesive layer is preferably used to attach another member.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to these.

[評価及び測定方法]
(1)膨張倍率
各実施例、比較例で得た熱膨張性組成物から作製した試験片(長さ100mm、幅100mm、厚さ1.5mm)を500mLの純水に60℃で密閉容器にて1週間浸漬した後、サンプルを取り出した。該サンプルを60℃にて96時間、蒸発、乾燥させて作成した試験片をステンレス製のホルダー(101mm角、高さ80mm)の底面に設置し、電気炉に供給し、600℃で30分間加熱した。その後、試験片の厚みの一番大きい部分の横幅、縦幅、及び厚さを測定し、((加熱後の試験片の厚さ)/(加熱前の試験片の厚さ))により、膨張倍率を算出した。
(2)残渣硬さ
膨張倍率を測定した加熱後の試験片を圧縮試験機(カトーテック社製、「フィンガーフイリングテスター」)に供給し、直径1mmの3点圧子で0.1cm/秒の速度で圧縮し、残渣上面からの10mm圧縮までの最大応力を測定し、燃焼後の試験片の圧縮強度(kgf/cm)を測定した。
[Evaluation and measurement method]
(1) Expansion ratio A test piece (length 100 mm, width 100 mm, thickness 1.5 mm) prepared from the thermally expandable composition obtained in each example and comparative example was placed in 500 mL of pure water at 60 ° C. in a closed container. After one week of immersion in water, the samples were removed. A test piece prepared by evaporating and drying the sample at 60 ° C. for 96 hours is placed on the bottom of a stainless steel holder (101 mm square, height 80 mm), supplied to an electric furnace, and heated at 600 ° C. for 30 minutes. did. After that, the width, length, and thickness of the thickest part of the test piece are measured, and ((thickness of the test piece after heating) / (thickness of the test piece before heating)) expands Magnification was calculated.
(2) Residual hardness The heated test piece whose expansion ratio was measured was supplied to a compression tester ("Finger Filling Tester" manufactured by Kato Tech Co., Ltd.), and a 3-point indenter with a diameter of 1 mm was used to obtain a hardness of 0.1 cm / sec. Compressed at a high speed, the maximum stress from the upper surface of the residue to 10 mm compression was measured, and the compressive strength (kgf/cm 2 ) of the test piece after burning was measured.

(3)ゲル分率
以下(a)~(e)に記載する方法により、ゲル分率を測定、算出した。
(a)約50gの熱膨張性組成物を秤量し、この秤量で得られた質量をW1とした。
(b)SUS304の#100メッシュからなる有底円筒形容器を秤量し、この秤量で得られた質量をW2とした。
(c)秤量した熱膨張性組成物を円筒形容器に入れて、該組成物を円筒形容器ごとトルエン100mL中に浸漬し、室温(23℃)で7日間放置して、ゴム成分のゾル分を濾過させた。
(d)上記(c)の方法により浸漬及び濾過させた熱膨張性組成物の残渣物を、トルエンから円筒形容器ごと引き上げて濾過させた後、円筒形容器内の残渣物を室温にて7日間乾燥、さらに80℃にて24時間乾燥し、残渣物を円筒形容器ごと秤量して、この秤量で得られた質量をW3とした。
(e)上記(a)~(d)で得られたW1~W3に基づき、以下の式を用いてゲル分率を算出した。
ゲル分率(%)=((W3-W2)/W1)×100
(3) Gel fraction The gel fraction was measured and calculated by the methods described in (a) to (e) below.
(a) About 50 g of the thermally expandable composition was weighed, and the mass obtained by this weighing was defined as W1.
(b) A bottomed cylindrical container made of #100 mesh of SUS304 was weighed, and the weight obtained by this weighing was defined as W2.
(c) Place the weighed thermally expandable composition in a cylindrical container, immerse the composition together with the cylindrical container in 100 mL of toluene, and allow to stand at room temperature (23° C.) for 7 days to remove the sol content of the rubber component. was filtered.
(d) The residue of the thermally expandable composition soaked and filtered by the method of (c) above is lifted from the toluene together with the cylindrical container and filtered, and then the residue in the cylindrical container is It was dried for 24 hours and then dried at 80° C. for 24 hours.
(e) Based on W1 to W3 obtained in (a) to (d) above, the gel fraction was calculated using the following formula.
Gel fraction (%) = ((W3-W2)/W1) x 100

(4)耐寒性(脆さ)
各実施例、比較例で得た上記試験片を、60mm間隔の平行板に固定して挟み、0℃下で5分間放置した。放置後、平行板の間隔を速やかに25mmまで狭めて試験片を曲げ、その際の曲げによる試験片の変化の有無を目視にて確認した。試験片の変化の評価基準は以下の通りである。
〇:変化なし
△:表面にひび割れが発生
×:破断
(4) Cold resistance (brittleness)
The above-mentioned test pieces obtained in each example and comparative example were fixed and sandwiched between parallel plates spaced at intervals of 60 mm, and allowed to stand at 0° C. for 5 minutes. After the standing, the interval between the parallel plates was quickly narrowed to 25 mm and the test piece was bent, and the presence or absence of change in the test piece due to the bending at that time was visually confirmed. The evaluation criteria for changes in test pieces are as follows.
〇: No change △: Cracks occurred on the surface ×: Broken

(5)膨張開始温度
レオメーター(「Discovery HR―2」、TAインスツルメント社製)において、試料台に熱膨張性黒鉛のサンプルを0.5g置き、粉末が落ちないようにアルミホイルで巻く。25mmφコーンプレートで荷重0[N]になるところまで接地させた。その状態からペルチェヒーターにより設定温度50℃から一定昇温速度(10℃/分)でサンプルを加熱し、荷重0.1Nとなったときを膨張開始温度とした。
(5) Expansion start temperature In a rheometer (“Discovery HR-2”, manufactured by TA Instruments), place 0.5 g of a thermally expandable graphite sample on the sample stage and wrap it with aluminum foil so that the powder does not fall. . A 25 mmφ cone plate was grounded until the load reached 0 [N]. From this state, the sample was heated from a set temperature of 50° C. with a Peltier heater at a constant heating rate (10° C./min), and the expansion start temperature was taken when the load reached 0.1 N.

(実施例1~22、比較例1~2)
下記表1~3に示す配合にて、マトリックス成分、熱膨張性黒鉛、及び無機充填材をニーダーミキサーに投入して110℃で5分間混練して、混合組成物を得た。得られた混合組成物を、熱プレス機でプレス成形して、混合組成物を架橋しつつシート状に成形して厚さ1.5mmの耐火材(熱膨張性組成物)を得た。各実施例、比較例で使用した各成分は下記のとおりである。
(Examples 1-22, Comparative Examples 1-2)
The matrix component, thermally expandable graphite, and inorganic filler were put into a kneader mixer and kneaded at 110° C. for 5 minutes according to the formulations shown in Tables 1 to 3 below to obtain a mixed composition. The resulting mixed composition was press-molded with a hot press to form a sheet while cross-linking the mixed composition to obtain a refractory material (thermally expandable composition) having a thickness of 1.5 mm. Each component used in each example and comparative example is as follows.

(1)マトリックス成分
<クロロプレンゴム:CR>
・CR 東ソー株式会社製「B-30」
ムーニー粘度[ML(1+4)100℃]:45~53
(1) Matrix component <chloroprene rubber: CR>
・"B-30" manufactured by CR Tosoh Corporation
Mooney viscosity [ML (1 + 4) 100 ° C.]: 45 to 53

<スチレン-ブタジエンゴム:SBR>
・SBR JSR株式会社製「JSR1500」
結合スチレン量:23.5質量%、ムーニー粘度[ML(1+4)100℃]:52
・SBR2 JSR株式会社製「JSR0202」
結合スチレン量:46質量%、ムーニー粘度[ML(1+4)100℃]:45
・SBR3 JSR株式会社製「JSR0122」
結合スチレン量:37質量%、ムーニー粘度[ML(1+4)100℃]:52
<Styrene-butadiene rubber: SBR>
・"JSR1500" manufactured by SBR JSR Corporation
Bound styrene content: 23.5% by mass, Mooney viscosity [ML (1 + 4) 100°C]: 52
・SBR2 “JSR0202” manufactured by JSR Corporation
Bound styrene content: 46% by mass, Mooney viscosity [ML (1+4) 100°C]: 45
・SBR3 "JSR0122" manufactured by JSR Corporation
Bound styrene content: 37% by mass, Mooney viscosity [ML (1+4) 100°C]: 52

<アクリロニトリルブタジエンゴム:NBR>
・NBR JSR株式会社製「N220S」
<Acrylonitrile-butadiene rubber: NBR>
・"N220S" manufactured by NBR JSR Corporation

(2)無機充填材
・酸化鉄:チタン工業株式会社「BL-100」、比重5.1
・炭酸カルシウム:備北粉化工業株式会社「ホワイトンBF-300」、比重2.93
(2) Inorganic filler/iron oxide: Titan Kogyo Co., Ltd. “BL-100”, specific gravity 5.1
・ Calcium carbonate: Bihoku Funka Kogyo Co., Ltd. “Whiten BF-300”, specific gravity 2.93

(3)熱膨張性黒鉛
・熱膨張性黒鉛1 エアウォーター社製「CA-60N」、膨張開始温度220℃
・熱膨張性黒鉛2 富士黒鉛工業社製「EXP-50S150」、膨張開始温度160℃
(4)架橋剤
・硫黄系架橋剤 三新化学工業社製「サンミックスS-80N」、硫黄分80質量%、硫黄マスターバッチ
・酸化亜鉛 堺化学工業社製「酸化亜鉛2種」
(5)架橋促進剤
・ビス(ベンゾチアゾール-2-イルチオ)亜鉛 三新化学工業社製「サンセラーMZ」
(3) Thermally expandable graphite/thermally expandable graphite 1 “CA-60N” manufactured by Air Water, expansion start temperature 220 ° C.
・ Thermally expandable graphite 2 “EXP-50S150” manufactured by Fuji Graphite Industry Co., Ltd., expansion start temperature 160 ° C.
(4) Cross-linking agent / sulfur-based cross-linking agent “Sanmix S-80N” manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd., sulfur content 80% by mass, sulfur masterbatch / zinc oxide Sakai Chemical Industry Co., Ltd. “Zinc oxide type 2”
(5) Cross-linking accelerator, bis (benzothiazol-2-ylthio) zinc Sanshin Chemical Industry Co., Ltd. "Sancellar MZ"

Figure 2022121040000001
Figure 2022121040000001

Figure 2022121040000002
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Figure 2022121040000003
Figure 2022121040000003

実施例に示すように、熱膨張性黒鉛を含有し、かつゲル分率が50~87%の範囲内である熱膨張性組成物により形成した耐火材は、膨張倍率及び残渣硬さの値が高いことから耐火性が良好であり、かつ耐寒性にも優れることが分った。
一方、比較例に示すように、熱膨張性黒鉛を含有していても、ゲル分率が50~87%の範囲外である熱膨張性組成物により形成した耐火材は、耐火性、耐寒性のいずれかが損なわれていた。

As shown in the examples, a refractory material formed from a thermally expandable composition containing thermally expandable graphite and having a gel fraction within the range of 50 to 87% has an expansion ratio and a residue hardness value of Since it is high, it was found that the fire resistance is good and the cold resistance is also excellent.
On the other hand, as shown in Comparative Examples, a refractory material formed from a thermally expandable composition having a gel fraction outside the range of 50 to 87%, even if it contains thermally expandable graphite, has good fire resistance and cold resistance. one of which was damaged.

Claims (6)

エラストマー成分からなる群から選択される一種以上のマトリックス成分と熱膨張性黒鉛を含有する熱膨張性組成物であって、
前記熱膨張性組成物のゲル分率が50~87%である熱膨張性組成物。
A thermally expandable composition containing one or more matrix components selected from the group consisting of elastomer components and thermally expandable graphite,
A thermally expandable composition having a gel fraction of 50 to 87%.
前記熱膨張性黒鉛を30質量%以上含有する、請求項1に記載の熱膨張性組成物。 The thermally expandable composition according to claim 1, containing 30% by mass or more of the thermally expandable graphite. 前記マトリックス成分が、ハロゲン原子、又はスチレン若しくはアクリロニトリル由来の構成単位の少なくともいずれかを有する成分を含有する、請求項1又は2に記載の熱膨張性組成物。 3. The thermally expandable composition according to claim 1 or 2, wherein the matrix component contains a component having at least one of halogen atoms and structural units derived from styrene or acrylonitrile. 前記熱膨張性黒鉛の膨張開始温度が150℃以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の熱膨張性組成物。 The thermally expandable composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermally expandable graphite has an expansion initiation temperature of 150°C or higher. リン成分を含有しない、請求項1~4のいずれか1項に記載の熱膨張性組成物。 The thermally expandable composition according to any one of claims 1 to 4, which does not contain a phosphorus component. 請求項1~5に記載の熱膨張性組成物からなる耐火材。

A fire-resistant material comprising the thermally expandable composition according to any one of claims 1 to 5.

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