JP2023146922A - 耐火断熱組成物、耐火断熱組成物スラリー、耐火断熱板及び耐火断熱構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐火性、優れた断熱性及び低い比重を有する耐火断熱板を得ることができる耐火断熱組成物、その耐火断熱組成物を含むスラリー、そのスラリーを硬化させてなる耐火断熱板及びその耐火断熱板を含む耐火断熱構造体を提供する。【解決手段】本発明の耐火断熱組成物はＣａＯの含有量が３４質量％以上であるカルシウムアルミネート、セッコウ及び木質繊維を含み、セッコウの含有量が、カルシウムアルミネート１００質量部に対して７０～２５０質量部であり、木質繊維の含有量が、カルシウムアルミネート及びセッコウの合計１００質量部に対して５～６０質量部である。本発明の耐火断熱組成物スラリーは本発明の耐火断熱組成物及び水を混合してなるものである。本発明の耐火断熱板は本発明の耐火断熱組成物スラリーを硬化させてなるものである。本発明の耐火断熱構造体は本発明の耐火断熱板を含む。【選択図】なし

Description

本発明は、建築物の耐火断熱構造体を構築するための耐火断熱組成物、耐火断熱組成物スラリー、耐火断熱板及び耐火断熱構造体に関する。

木質系セメント板は、ポルトランドセメントに、木毛、木片等の木質材料、水、及び硬化剤を加え、加圧成形して作られる、有機材料と無機材料の複合建築用材料である。木質系セメント板は、木質材料とポルトランドセメントを複合することによって、燃えやすいという木材の建築用材料としての欠点が改良され、かつ、セメント板よりも軽量であるという特徴を有する。そのような木質系セメント板として、例えば、特許文献１に記載された木質系セメント板が従来技術として知られている。セメント成分及び木質成分に加えて、ベントナイトを配合することにより、耐火性に優れるとともに比重が１．０と低い木質系セメント板を得ることができる。

特開２００３－１３７６３０号公報

木質系セメント板等の耐火断熱板は、軽量であればあるほど、耐火断熱板の取り付け作業の効率が高くなる。そのため、優れた耐火性を有するとともに、さらに比重が低い耐火断熱板が望まれている。また、暖房設備のエネルギー消費量を低減するために、耐火断熱板の断熱性能が高いことが好ましい。そこで、本発明は、優れた耐火性、優れた断熱性及び低い比重を有する耐火断熱板を得ることができる耐火断熱組成物、その耐火断熱組成物を含むスラリー、そのスラリーを硬化させてなる耐火断熱板及びその耐火断熱板を含む耐火断熱構造体を提供することを目的とする。

本発明者らは、種々検討を重ねた結果、耐火断熱板を得るための耐火断熱組成物のバインダー成分としてカルシウムアルミネート及びセッコウを用いることにより、優れた耐火性、優れた断熱性及び低い比重を有する耐火断熱板が得られるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は下記のとおりである。

［１］ＣａＯの含有量が３４質量％以上であるカルシウムアルミネート、セッコウ及び木質繊維を含み、前記セッコウの含有量が、前記カルシウムアルミネート１００質量部に対して７０～２５０質量部であり、前記木質繊維の含有量が、前記カルシウムアルミネート及び前記セッコウの合計１００質量部に対して５～６０質量部である耐火断熱組成物。
［２］前記木質繊維の平均長さが０．１～８ｍｍであり、前記木質繊維の平均幅が０．０１～２ｍｍであり、前記木質繊維の平均厚さが０．０１～１ｍｍである上記［１］に記載の耐火断熱組成物。
［３］起泡剤をさらに含む上記［１］又は［２］に記載の耐火断熱組成物。
［４］空孔を有する無機粉末をさらに含む上記［１］～［３］のいずれか１つに記載の耐火断熱組成物。
［５］樹脂の中空微粒子をさらに含む上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の耐火断熱組成物。
［６］凝結遅延剤をさらに含む上記［１］～［５］のいずれか１つに記載の耐火断熱組成物。
［７］上記［１］～［６］のいずれか１つに記載の耐火断熱組成物及び水を混合してなる耐火断熱組成物スラリー。
［８］上記［７］に記載の耐火断熱組成物スラリーを硬化させてなる耐火断熱板。
［９］上記［８］記載の耐火断熱板を含む耐火断熱構造体。

本発明によれば、優れた耐火性、優れた断熱性及び低い比重を有する耐火断熱板を得ることができる耐火断熱組成物、その耐火断熱組成物を含むスラリー、そのスラリーを硬化させてなる耐火断熱板及びその耐火断熱板を含む耐火断熱構造体を提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。なお、本明細書における部や％は、特に規定しない限り質量基準で示す。本明細書における数値範囲は、別段の定めがない限りはその上限値及び下限値を含むものとする。

本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物（以下、単に「組成物」ということもある。）は、ＣａＯの含有量が３４質量％以上であるカルシウムアルミネート、セッコウ及び木質繊維を含み、セッコウの含有量が、カルシウムアルミネート１００質量部に対して７０～２５０質量部であり、木質繊維の含有量が、カルシウムアルミネート及びセッコウの合計１００質量部に対して５～６０質量部である。これにより、優れた耐火性、優れた断熱性及び低い比重を有する耐火断熱板を得ることができる耐火断熱組成物を提供することができる

（カルシウムアルミネート）
本明細書においてカルシウムアルミネートとは、カルシア原料とアルミナ原料等を混合して、キルンで焼成し、あるいは、電気炉で溶融し冷却して得られるＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とを主成分とする水和活性を有する物質の総称である。本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物に用いるカルシウムアルミネートは、特に限定されるものではないが、硬化後の初期強度発現性の点で、溶融後に急冷した非晶質カルシウムアルミネートが好ましい。本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物に用いるカルシウムアルミネートのＣａＯ含有量は反応活性の点で３４％以上であり、４０％以上が好ましい。ＣａＯ含有量が３４％未満では十分な耐火性及び断熱性を示さない場合がある。
本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物に用いるカルシウムアルミネートのＣａＯ含有量は６０％以下が好ましく、５０％以下がより好ましい。また、カルシウムアルミネートのＡｌ_２Ｏ_３含有量は４０％以上が好ましく、４５％以上がより好ましい。カルシウムアルミネートのＡｌ_２Ｏ_３含有量は８０％以下が好ましく、６５％以下がより好ましい。

さらに、カルシウムアルミネートとして、カルシウムアルミネートのＣａＯやＡｌ_２Ｏ_３の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物も使用できるし、あるいは、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とを主成分とするものに、これらが少量固溶した化合物も使用できる。

本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物に用いるカルシウムアルミネートのガラス化率は、８％以上が好ましく、５０％以上が好ましく、９０％以上が最も好ましい。カルシウムアルミネートのガラス化率は、以下の手法で算出できる。加熱前のサンプルについて、粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピーク面積Ｓを予め測定し、その後１０００℃で２時間加熱後、１～１０℃／分の冷却速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法による加熱後の結晶鉱物のメインピーク面積Ｓ_０を求め、更に、これらのＳ_０及びＳの値を用い、次の式を用いてガラス化率χを算出する。
ガラス化率χ（％）＝１００×（１－Ｓ／Ｓ_０）

本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物に用いるカルシウムアルミネートのブレーン比表面積は、初期強度発現性の点で、３，０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、５，０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。カルシウムアルミネートのブレーン比表面積が３，０００ｃｍ^２／ｇ以上であると初期強度発現性が向上する。ここで、ブレーン比表面積とは、ＪＩＳ Ｒ５２０１：２０１５（セメントの物理試験方法）に準拠して測定した値である。

（セッコウ）
本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物に用いるセッコウとしては、無水セッコウ、半水セッコウ、二水セッコウのいずれも使用でき、特に限定されるものではない。無水セッコウとは硫酸カルシウム無水物でＣａＳＯ_４なる分子式で示される化合物の総称であり、半水セッコウとは、ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏなる分子式で示される化合物の総称であり、二水セッコウとは、ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏなる分子式で示される化合物の総称である。

本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物に用いるセッコウの粒度は、不燃性や初期強度発現性と適正な作業時間が得られる点で、平均粒子径１～３０μｍが好ましく、５～２５μｍがより好ましい。ここで、平均粒子径とは、レーザー回折散乱法により測定される体積頻度粒度分布において、累積値が５０％となる粒子径を意味し、超音波装置を用いて分散させた状態で測定した値である。

セッコウの含有量は、カルシウムアルミネート１００質量部に対して、７０～２５０質量部であり、１００～２００質量部が好ましい。セッコウが７０質量部未満又は２５０質量部を越えると、十分な耐火性を付与できない。

（木質繊維）
本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物に用いる木質繊維は、カルシウムアルミネート及びセッコウの硬化を阻害しないものであれば、特に限定されない。本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物に用いる木質繊維の樹種には、例えば、イチイ、カヤ、モミ、トドマツ、カラマツ、アカマツ、ヒメコマツ、ラジアタマツ、スプルース、ツガ、スギ、コウヤマキ、ヒノキ、サワラ、ネズコ、ヒバ等の針葉樹、ドロノキ、オニグルミ、ハンノキ、マカンバ、クリ、シイノキ、ブナ、ミズナラ、アカガシ、ハルニレ、ケヤキ、カツラ、ホオノキ、クス、ヤマザクラ、キハダ、イエヤカエデ、トチノキ、シナノキ、ハリギリ、ヤチダモ、キリ、アカラワン、バクチカン、アルモン、カランバヤン、カプール、ファルカタ、アカシア等の広葉樹などが挙げられる。これらの樹種は、１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。これらの樹種の中で、カルシウムアルミネートとの親和性の観点から、アカマツ、ヒノキ、モミ、ツガ、ヒバ、エゾマツ、ラジアタマツ、アカマツ、スプルース、ブナ、アカラワン、バクチカン、アルモン、カランバヤン、ファルカタ、アカシア及びカプールからなる群の１種以上が好ましく、アカマツ、ヒノキ、モミ、ツガ、ブナ、アカシア及びアカラワンからなる群の１種以上がより好ましい。

本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物における木質繊維の含有量は、カルシウムアルミネート及びセッコウの合計１００質量部に対して５～６０質量部である。木質繊維の含有量が５質量部未満であると、耐火断熱板の比重が高くなりすぎる場合がある。また、耐火断熱板の断熱性が悪くなる場合がある。木質繊維の含有量が６０質量部よりも大きいと、耐火断熱板の耐火性が悪くなる場合がある。このような観点から、木質繊維の含有量は、カルシウムアルミネート及びセッコウの合計１００質量部に対して、好ましくは７～５０質量部であり、より好ましくは１０～４０質量部である。

木質繊維の平均長さは好ましくは０．１～８ｍｍであり、木質繊維の平均幅は好ましくは０．０１～２ｍｍであり、木質繊維の平均厚さは好ましくは０．０１～１ｍｍである。木質繊維の寸法が上述の範囲内であると、耐火断熱板の耐火性及び強度をさらに改善することができる。このような観点から、木質繊維の平均幅は、より好ましくは０．０２～１ｍｍであり、さらに好ましくは０．０３～０．５ｍｍであり、木質繊維の平均長さは、より好ましくは０．２～５ｍｍであり、さらに好ましくは０．３～２ｍｍであり、木質繊維の平均厚さは、より好ましくは０．０２～０．８ｍｍであり、さらに好ましくは０．０３～０．５ｍｍである。
なお、木毛セメント板に使用される木毛の平均長さは通常２００～５００ｍｍであり、平均幅は通常３．５～５ｍｍであり、平均厚さは通常０．３～０．５ｍｍである。したがって、本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物に用いる木質繊維は、木毛セメント板に用いる木毛に比べて、極めて短く、幅も非常に狭いものである。

木質繊維の寸法は、例えば、光学顕微鏡を使用して１００本の木質繊維の長さ、幅及び厚さを測定し、その平均値をそれぞれ、木質繊維の平均長さ、平均幅及び平均厚さとした。

本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物における木質繊維の製造方法は、特に限定されない。例えば、木材をすりつぶして木質繊維を作製してもよく、木材のチップを解繊して木質繊維を作製してもよく、毛びきの付いた特殊な平かんな盤を使用して木材から木質繊維を作製してもよい。

（起泡剤）
本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物は、起泡剤をさらに含んでもよい。これにより、耐火断熱板の比重をさらに低減することができ、耐火断熱板の断熱性もさらに改善することができる。本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物における起泡剤とは、攪拌等の物理的作用により原料スラリー中に空気を巻き込みやすくし、かつ、発生した気泡を安定化する効果をもつ混和剤である。起泡剤には、例えば、加水分解タンパク質、樹脂セッケン、α－オレフィンスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩等が挙げられる。加水分解タンパク質は、例えば、牛のひずめや角を構成するケラチンタンパク質をアルカリ加水分解したものである。樹脂セッケンは、例えば、松脂の蒸留残留物であるロジンのケン化物（ロジンセッケン）であり、主成分はアビエチン酸塩である。無水マレイン酸をさらに付加したマレイン化アビエチン酸塩（マレイン化ロジンセッケン）を使用してもよい。α－オレフィンスルホン酸塩は、例えば、石油ワックスの熱分解もしくはエチレンの重合より得られたα－オレフィンをスルフォン化した後、中和することによって製造されたものである。生成物は、例えば、アルケニルスルホン酸塩とヒドロキシアルキルスルホン酸塩の混合物である。アルキルエーテル硫酸エステル塩は、下記一般式（１）で表されるものが好ましい。これらの起泡剤の中で、アルキルエーテル硫酸エステル塩、α－オレフィンスルホン酸塩からなる群の１種以上が好ましい。
Ｒ－Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ｎＳＯ_３Ｍ （１）
式（１）中、Ｒは、炭素数８～２０の脂肪炭化水素、Ａは水素又はメチル基、Ｍはアルカリ金属、アンモニウム、アルキルアミン又はアルカノールアミン、ｎは１～５の整数である。

起泡剤の含有量は、耐火断熱板の比重及び強度の観点から、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して、好ましくは０．００１～５質量部であり、より好ましくは０．００５～２質量部であり、さらに好ましくは０．０１～１質量部である。

（発泡剤）
本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物は、発泡剤をさらに含んでもよい。これにより、耐火断熱板の比重をさらに低減することができ、耐火断熱板の断熱性もさらに改善することができる。本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物における発泡剤とは、化学反応を利用して原料スラリー中でガスを発生させる混和剤である。起泡剤には、例えば、カルシウム、バリウム、リチウム、アルミニウム、亜鉛等の金属粉末、過酸化水素、塩酸と炭酸水素ナトリウムとの混合物等が挙げられる。これらの発泡剤の中で、反応制御の容易さ、安全性及び経済性の観点から、アルミニウム粉末が好ましい。

本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物における発泡剤の含有量は、耐火断熱板の比重及び強度の観点から、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して、好ましくは０．０００１～２質量部であり、より好ましくは０．０００５～１質量部である。

（凝結遅延剤）
本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物は凝結遅延剤を含んでもよい。凝結遅延剤とは、耐火断熱組成物スラリーの可使時間を調整する物質である。当該凝結遅延剤としては、無機凝結遅延剤や有機系凝結遅延剤等が挙げられる。無機凝結遅延剤としては、例えば、リン酸塩、ケイフッ化物、水酸化銅、ホウ酸又はその塩、酸化亜鉛、塩化亜鉛、炭酸化亜鉛等が挙げられる。有機系凝結遅延剤としては、例えば、オキシカルボン酸類（クエン酸、グルコン酸、リンゴ酸、酒石酸、グルコヘプトン酸、オキシマロン酸、乳酸等）又はその塩（ナトリウム塩、カリウム塩等）、砂糖に代表される糖類等が挙げられる。これらの１種以上が使用できる。さらに、炭酸塩、重炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、ケイ酸塩等といった無機凝結遅延剤と、上記オキシカルボン酸類又はその塩とを、組み合わせた混合物も使用できる。これらの中では、オキシカルボン酸類又はその塩単独か、無機凝結遅延剤とオキシカルボン酸類又はその塩との混合物が好ましい。本明細書においては、凝結遅延剤は上述したカルシウムアルミネート、セッコウを除くものとする。

本組成物における凝結遅延剤の使用量は、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して、０．０１～５．０質量部が好ましく、０．０２～３．０質量部がより好ましく、０．０５～２．０質量部がさらに好ましい。凝結遅延剤の量が０．０１質量部以上であると必要な可使時間に調整することが容易になり、５．０質量部以下であると硬化時間が長くなりすぎず、硬化不良を起こしにくい。

（空孔を有する無機粉末）
本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物は、空孔を有する無機粉末（以下、単に「無機粉末」ということもある。）を含んでもよい。これにより、耐火断熱板の比重をさらに低減することができ、耐火断熱板の断熱性もさらに改善することができる。無機粉末は、空孔を有する無機材料の粉末であれば特に限定されるものではなく、いかなるものでも使用できる。

空孔を有する無機粉末の代表的なものとしては、シラスバルーンに代表される火山性堆積物を高温で加熱して作られる発泡体から得られる無機粉末や、火力発電所から発生するフライアッシュバルーンや、黒曜石、真珠岩、若しくは頁岩を焼成して得られた無機粉末や、ガラスビン等の廃棄物を粉砕した後に焼成し、粒度調整した廃ガラス発泡体粉末（リサイクルガラスバルーン）等が挙げられ、これらの１種以上を使用できる。フライアッシュバルーンを使用する場合は、強熱減量が５％以下のものを使用することが、未燃カーボンが少ない点で、好ましい。本明細書においては、無機粉末は、上述したカルシウムアルミネート、セッコウ、繊維状無機粘土鉱物を除くものとする。

これらの中では、発泡樹脂成形体の連続気泡に充填した際に断熱性を損ないにくい点で、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、及び廃ガラス発泡体粉末からなる群の１種以上が好ましい。

無機粉末の粒度は、平均粒子径１～１５０μｍが好ましく、１５～１００μｍがより好ましい。ここで、平均粒子径とは、測定レーザー回折式粒度分布計を用い、超音波装置を用いて分散させた状態で測定した値である。

本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物における無機粉末の含有量は、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して、１～１５０質量部が好ましく、２～１００質量部がより好ましく、５～８０質量部がさらに好ましい。無機粉末の量が１質量部以上であると断熱性が向上し、１５０質量部以下であると耐火性が向上する。

（樹脂の中空微粒子）
本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物は、樹脂の中空微粒子をさらに含んでもよい。これにより、耐火断熱板の比重をさらに低減することができ、耐火断熱板の断熱性もさらに改善することができる。中空微粒子は、空孔を有する樹脂の粉末であれば特に限定されるものではなく、いかなるものでも使用できる。

中空微粒子を構成する樹脂には、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリフェノール、ポリメチルメタクリレート、ポリメタクリロニトリル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリフェノール等が挙げられる。これらの樹脂は、１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中で、ポリアクリロニトリル及びポリ塩化ビニリデンからなる群の1種以上をベースとした重合体が好ましい。

樹脂の中空微粒子の平均粒子径は１～１５０μｍが好ましく、１５～１００μｍがより好ましい。ここで、平均粒子径とは、レーザー回折散乱法により測定される体積頻度粒度分布において、累積値が５０％となる粒子径を意味し、超音波装置を用いて分散させた状態で測定した値である。

本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物における樹脂の中空微粒子の含有量は、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して、１～１５０質量部が好ましく、２～１００質量部がより好ましく、５～８０質量部がさらに好ましい。樹脂の中空微粒子の含有量が１質量部以上であると断熱性が向上し、１５０質量部以下であると耐火性が向上する。

本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物中のカルシウムアルミネートの含有量は、耐火性の観点から、３０～５０％であることが好ましく、４０～５０％であることがより好ましい。

［耐火断熱組成物スラリー］
本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物スラリーは、本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物と水を混合してなる。すなわち、本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物に、水（水道水等）を使用することによって耐火断熱組成物スラリーを調製できる。当該スラリーを調製するときの水の量は、特に限定するものではないが、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００質量部に対して４０～３００質量部が好ましく、８０～２５０質量部がより好ましい。

［耐火断熱板］
本発明の実施形態に係る耐火断熱板は、本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物スラリーを硬化させてなるものである。本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物スラリーは、水和反応により水和生成物が生じ、固化（硬化）する。水和生成物としては、カルシウムアルミネートとセッコウの反応で生成するエトリンガイトが挙げられる。エトリンガイトは分子内に多量の水を結晶水として有するので、加熱により脱水し、消火作用を示し、耐火断熱板の耐火性が向上する。本発明の実施形態はＣａＯ含有量が３４％以上のカルシウムアルミネートを使用することにより、エトリンガイトを積極的に生成し、耐火性を向上する。また、エトリンガイトは、セメント比べて比重が低いので、耐火断熱板の比重を低減することができる。

耐火断熱組成物スラリーを型枠に充填した後の耐火断熱板の養生方法は、特に限定するものではないが、充填後、常温下で気中養生したり、板表面をプラスチックフィルムで覆い常温で気中養生したりする方法等が挙げられる。養生時間を短縮するために耐火断熱板を３０～９０℃の温度で養生してもよい。

耐火断熱組成物スラリーを型枠に充填する前、又は耐火断熱組成物スラリーを型枠に充填した後に、耐火断熱組成物スラリーの中に気泡を形成してもよい。これにより、耐火断熱板の比重をさらに低減することができ、耐火断熱板の断熱性もさらに改善することができる。例えば、耐火断熱組成物スラリーに起泡剤を添加して、耐火断熱組成物スラリーの混合過程で耐火断熱組成物スラリーの中に気泡を形成してもよい。また、耐火断熱組成物スラリーに発泡剤を添加して、耐火断熱組成物スラリーを型枠に充填した後、耐火断熱組成物スラリーの中に気泡を形成してもよい。さらに、耐火断熱組成物スラリーを型枠に充填する前に、発泡機で別に作った泡を耐火断熱組成物スラリーに混合してもよい。

ある実施形態では、さらに不織布で板全体を被覆したり、格子状の繊維シート等の補強材を板の片面あるいは両面に配置したり、不織布と繊維シートを併用したりすることもできる。

本発明の実施形態に係る耐火断熱板の寸法は、特に限定するものではないが、縦５００～３０００ｍｍ、横５００～２０００ｍｍ、厚さ１０～１００ｍｍが好ましい。厚さは２０～１００ｍｍがより好ましい。耐火断熱板が小さいと耐火断熱板が軽くなり、設置時の作業性がよくなる。また、本発明の実施形態に係る耐火断熱板の寸法は、ＪＩＳ Ａ５４０４：２０１９で規定された寸法であってもよい。

ある実施形態では、本耐火断熱組成物スラリーの調製にあたってさらに、性能に影響を与えない範囲で各種添加剤を１種以上使用できる。そうした添加剤としては、例えば、炭化促進剤、難燃性付与剤、延焼防止剤、無機物、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、粘土鉱物、アニオン交換体等が挙げられる。

本発明の実施形態に係る耐火断熱板の密度は、耐火性及び断熱性を損なわない点で、１００～１０００ｋｇ／ｍ^３が好ましく、２００～５００ｋｇ／ｍ^３がより好ましい。１００ｋｇ／ｍ^３以上であると、十分な耐火性を確保でき、１０００ｋｇ／ｍ^３以下であると十分な断熱性が得られる。

［耐火断熱構造体］
本発明の実施形態に係る耐火断熱構造体は、耐火断熱板を含む。すなわち、上述した耐火断熱板を用いて、建築物の耐火構造体を構築できる。そうした耐火構造体としては、例えば、外壁側からの層構成で示せば、サイディングボード、透湿防水シート、耐火断熱板、構造用合板、耐火断熱板の順の層からなり、構造用合板と耐火断熱板の間は間柱で１００ｍｍ程度の空間（グラスウール等の断熱材が収まる空間）を設けた構造体が挙げられる。サイディングボードと透湿防水シートの間に胴縁を設けてもよい。

本発明の実施形態により、耐火断熱板を含む耐火断熱構造体が得られる。
耐火構造体を構築する際、必要とする耐火仕様によっては、本耐火断熱板を複数枚重ねて貼り付けてもよく、本耐火断熱板を強化セッコウボードと併用して使用してもよい。

以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

［可使時間］
調製した耐火断熱組成物スラリーをポリビーカーに入れ、これを断熱容器に入れ、測温抵抗体を差し込んだ。記録計により混練を終了した直後の温度に対して、モルタルの硬化に伴う発熱によって２℃温度が上昇した時間を、可使時間とした。

［耐火断熱板の比重］
４０℃オーブン内で恒量になるまで乾燥し、恒量状態になった耐火断熱板の縦の長さ、横の長さ、厚さ及び質量を測定して、耐火断熱板の比重を算出した。

［耐火断熱板の耐火性能試験］
以下のように耐火断熱板の耐火性能試験を実施し、耐火断熱板の耐火性を調べた。
作製した試験体を試験体の表面温度が約１０００℃程度となるように調整したガスバーナーの炎を当て、試験体裏面の温度変化を測定し、裏面温度が２００℃に到達するまでの時間を測定し、耐火性を評価した。

［耐火断熱板の断熱性能試験］
縦２０ｃｍ×横２０ｃｍ×厚み４ｃｍの試験体を用いて、ＪＩＳ Ａ１４１２－２に準拠して熱流計法で熱伝導率を測定し、断熱性を評価した。熱伝導率が低いほど断熱性に優れる。

以下のようにして実施例及び比較例の耐火断熱板を作製した。
［実施例１］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。なお、耐火断熱板の作製に使用した材料は以下の通りであった。
（使用材料）
カルシウムアルミネート：ＣａＯ：４３質量％及びＡｌ_２Ｏ_３：５７質量％となるように調整したＣａＯ及びＡｌ_２Ｏ_３の混合物を、電気炉で溶融・急冷し、粉砕して得られた非晶質カルシウムアルミネート。ガラス化率９８％以上、及びブレーン比表面積６０５０ｃｍ^２／ｇ
セッコウ：ノリタケカンパニー社製ＩＩ型無水セッコウ、商品名「Ｄ－１０１Ａ」、純度９５％、平均粒子径２０μｍ
木質繊維Ａ：樹種アカシア、平均長さ０．７５ｍｍ、平均幅０．０４５ｍｍ、平均厚さ０．０４９ｍｍ
水：上水道水

［実施例２］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ７０質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。

［実施例３］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ２５０質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。

［実施例４］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを５質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。

［実施例５］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを６０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。

［実施例６］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ｂを３０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
木質繊維Ｂ：樹種アカシア、平均長さ０．１２ｍｍ、平均幅０．０２５ｍｍ、平均厚さ０．０２０ｍｍ

［実施例７］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ｃを３０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
木質繊維Ｃ：樹種アカシア、平均長さ８ｍｍ、平均幅１．１ｍｍ、平均厚さ０．４ｍｍ

［実施例８］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、混合物１００質量部に対して木質繊維Ｄを３０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
木質繊維Ｄ：樹種アカシア、平均長さ０．６８ｍｍ、平均幅０．０１３ｍｍ、平均厚さ０．０１６ｍｍ

［実施例９］
〔耐火断熱板の作製方法〕
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ｅを３０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
木質繊維Ｅ：樹種アカシア、平均長さ４ｍｍ、平均幅１．８ｍｍ、平均厚さ１．６ｍｍ

［実施例１０］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ｆを３０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
木質繊維Ｆ：樹種アカシア、平均長さ０．４３ｍｍ、平均幅０．００５ｍｍ、平均厚さ０．００７ｍｍ

［実施例１１］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ｇを３０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
木質繊維Ｇ：樹種アカシア、平均長さ６．６ｍｍ、平均幅２．９ｍｍ、平均厚さ２．６ｍｍ

［実施例１２］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、起泡剤Ａ０．５質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
起泡剤Ａ：アルキルエーテル硫酸エステル塩

［実施例１３］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、起泡剤Ｂ０．５質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
起泡剤Ｂ：α－オレフィンスルホン酸塩

［実施例１４］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、起泡剤Ｃ０．５質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
起泡剤Ｃ：加水分解たんぱく質

［実施例１５］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、起泡剤Ａ０．００５質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。

［実施例１６］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、起泡剤Ａ２質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。

［実施例１７］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、空孔を有する無機粉末Ａ４０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
空孔を有する無機粉末Ａ：フライアッシュバルーン、平均粒子径：９０μｍ

［実施例１８］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、空孔を有する無機粉末Ｂ４０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
空孔を有する無機粉末Ｂ：シラスバルーン、平均粒子径：８４μｍ

［実施例１９］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、空孔を有する無機粉末Ｃ４０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
空孔を有する無機粉末Ｃ：廃ガラス発泡体粉末、平均粒子径：９８μｍ

［実施例２０］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、樹脂の中空微粒子Ａ４０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
樹脂の中空微粒子Ａ：ポリ塩化ビニリデン樹脂、平均粒子径：８０μｍ

［実施例２１］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、空孔を有する無機粉末Ｄ４０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
空孔を有する無機粉末Ｄ：フライアッシュバルーン、平均粒子径：３μｍ

［実施例２２］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、空孔を有する無機粉末Ｅ４０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
空孔を有する無機粉末Ｅ：フライアッシュバルーン、平均粒子径：１５０μｍ

［実施例２３］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、空孔を有する無機粉末Ａ２質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。

［実施例２４］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、空孔を有する無機粉末Ａ１００質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。

［実施例２５］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、凝結遅延剤Ａ１．０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
起泡剤Ａ：酒石酸

［実施例２６］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、凝結遅延剤Ｂ１．０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
起泡剤Ｂ：グルコン酸ナトリウム

［実施例２７］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、凝結遅延剤Ｃ１．０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。
（使用材料）
起泡剤Ｃ：クエン酸ナトリウム

［実施例２８］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、凝結遅延剤Ａ０．０２質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。

［実施例２９］
カルシウムアルミネート１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、凝結遅延剤Ａ３．０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで硬化させて耐火断熱板を作製した。

［比較例１］
〔耐火断熱板の作製方法〕
カルシウムアルミネートＡ１００質量部に対してセッコウ６０質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。

［比較例２］
〔耐火断熱板の作製方法〕
カルシウムアルミネートＡ１００質量部に対してセッコウ３００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。

［比較例３］
カルシウムアルミネートＡ１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを３質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。

［比較例４］
カルシウムアルミネートＡ１００質量部に対してセッコウ１００質量部加えて混合物を調製し、前記混合物１００質量部に対して木質繊維Ａを７０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。

［比較例５］
ポルトランドセメント１００質量部に対して木質繊維Ａを３０質量部、水１５０質量部を加え、５分間攪拌してスラリーを調製した。調製したスラリーは型枠に流し込こんで、２４時間型枠内に静置し、硬化後脱型し、耐火断熱板を作製した。

実施例１～２９及び比較例１～５の耐火断熱板の評価結果を表１～表５に示す。

表１～表５より、ＣａＯの含有量が３４質量％以上であるカルシウムアルミネート、セッコウ及び木質繊維を含み、セッコウの含有量が、カルシウムアルミネート１００質量部に対して７０～２５０質量部であり、木質繊維の含有量が、前記カルシウムアルミネート及び前記セッコウの合計１００質量部に対して５～６０質量部である耐火断熱組成物を用いて作製した、実施例１～２９の耐火断熱板は、比重が低く、耐火性及び断熱性が優れていることがわかった。さらに、起泡剤、空孔を有する無機粉末及び樹脂の中空微粒子を併用することで耐火性を維持しながら比重と断熱性を改善できることがわかった。さらに、凝結遅延剤を併用することで耐火断熱板の各種性能に影響を及ぼさずに可使時間を延長することがわかった。一方、比較例１及び２の耐火断熱板はセッコウの含有量が７０～２５０質量部の範囲から外れていたため、耐火性及び断熱性が悪かった。比較例３の耐火断熱板は、木質繊維の含有量が５質量部より低かったため、比重が高く、耐火性及び断熱性が悪かった。比較例４の耐火断熱板は、木質繊維の含有量が６０質量部より高かったため、比重は低く、断熱性はよかったものの、耐火性が悪かった。比較例５の耐火断熱板はカルシウムアルミネートを使用しなかったため、耐火性及び断熱性が悪かった。

本発明の実施形態に係る耐火断熱組成物及びそのスラリーを用いることで、耐火性と断熱性を持った耐火断熱板を得ることができる。又、その板を用いて壁や柱等の構造体を構築した場合、火炎を受けても形状を維持できるので、火災時の延焼を阻止する効果を有する。よって、本発明の実施形態は、防火安全性の高い建築物、車両、航空機、船舶、冷凍設備、及び冷蔵設備の建造に寄与できる。

Claims (9)

1. ＣａＯの含有量が３４質量％以上であるカルシウムアルミネート、セッコウ及び木質繊維を含み、
   前記セッコウの含有量が、前記カルシウムアルミネート１００質量部に対して７０～２５０質量部であり、
   前記木質繊維の含有量が、前記カルシウムアルミネート及び前記セッコウの合計１００質量部に対して５～６０質量部である耐火断熱組成物。
2. 前記木質繊維の平均長さが０．１～８ｍｍであり、前記木質繊維の平均幅が０．０１～２ｍｍであり、前記木質繊維の平均厚さが０．０１～１ｍｍである請求項１に記載の耐火断熱組成物。
3. 起泡剤をさらに含む請求項１又は２に記載の耐火断熱組成物。
4. 空孔を有する無機粉末をさらに含む請求項１～３のいずれか１項に記載の耐火断熱組成物。
5. 樹脂の中空微粒子をさらに含む請求項１～４のいずれか１項に記載の耐火断熱組成物。
6. 凝結遅延剤をさらに含む請求項１～５のいずれか１項に記載の耐火断熱組成物。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の耐火断熱組成物及び水を混合してなる耐火断熱組成物スラリー。
8. 請求項７に記載の耐火断熱組成物スラリーを硬化させてなる耐火断熱板。
9. 請求項８に記載の耐火断熱板を含む耐火断熱構造体。