JP2832222B2

JP2832222B2 - 防火性シーラント組成物

Info

Publication number: JP2832222B2
Application number: JP16371189A
Authority: JP
Inventors: 裕規丸山; 弘飯塚; 裕石井; 亨松井; 正和米虫
Original assignee: Konishi Co Ltd
Current assignee: Konishi Co Ltd
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JPH0331379A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は防火性シーラント組成物に関し、詳しくは一
般の建造物の内外壁の目地部に適用し、防火性を始めと
して、水密性、気密性、耐候性、耐久性に優れた性質を
有するシーラント組成物に関するものである。

［従来の技術］従来、防火を目的とした構造物のシールには、次のよ
うなシーリング剤が用いられている。

（１）外装壁パネルの可動目地のシールは、水密および
気密を目的に、シリコーン系、変性シリコーン系、ポリ
サルファイド系およびポリウレタン系のシーリング材が
使用されている。これらは、殆んどが火災等により高温
下に晒されると、燃え落ちて、防火性能を発揮し得な
い。そこで、従来は、目地幅に合わせて裁断した発泡石
綿体（例えば商品名「リトフレックス」、ニチアス
（株）製）等を目地部底部に圧縮挿入して、その上か
ら、防火性等を付与するためにコーキング仕上げを行な
い、可動目地部に防火性を付与している。

（２）また、内装パネルや間仕切り等に用いられる耐火
性部材のジョイント部のシールには、耐火性および遮音
性を目的として、モルタル、石膏、水ガラス等の無機質
系の材料が用いられている。

（３）さらに、特開昭63−92690号公報では、変性シリ
コーン系シーリンク材中に、加水分解性ケイ素官能基を
末端に有するポリエーテル重合体100重量部に対し、水
酸化アルミニウムおよび／または水酸化マグネシウムを
20〜300重量部添加した防火性シーラント組成物が提案
されている。

［発明が解決しようとする課題］しかるに、上記（１）の方法では、目地幅が製造時に
生じる±2mm程度の誤差を有するため、それに応じて幅
寸法の異なる２〜３種類の発泡石綿体を用意しなければ
ならない。さらに、それらが少しでも目地幅より大きめ
である場合は、目地部への挿入が困難であり、反対に目
地幅より小さいものであれば隙間が生じて可燃性目地下
地材が露出してしまうことから、石綿発泡体は非常に厳
密に裁断される必要があり、この裁断は手間のかかる面
倒な作業である。

また上記（２）の方法では、これらの材料は硬化の過
程での収縮が避けられないことおよび硬化後の状態が非
常に硬いため、一般建造物では避けることの出来ない微
震動等による短期間のうちのひび割れあるいは界面破壊
等により隙間が生じ易く、必ずしも本来の機能を示さな
い。また、層間変位、追従性を重視した高層建築物にあ
っては、目地を可動として変位を吸収するため、前記無
機質材料が使用出来ず、複雑な構造として耐火遮音性を
確保している。

さらに、上記（３）のシーラント組成物は可燃性であ
り、その燃焼が遅延されるだけである。そして、燃焼後
の残渣は体積の膨張が少なく、また不燃外装材への付着
性も悪く、不燃外装材との間にクラックが発生したり、
残渣自身にもクラックが入るために、加熱により外装材
が脱水、収縮して、目地部が２〜３倍に開いた場合に
は、可燃性目地下地材が露出してしまい充分な防火性を
発揮しない。更に、燃焼後の残渣の体積膨張が少ないこ
ともあって、シーラント底部の裏面温度の上昇も高い。

本発明は、上述の従来技術の課題に鑑み、水密性、気
密性、耐候性、耐久性に優れると同時に、加熱により８
〜10倍に膨張、発泡した炭化層を形成し、可燃性目地下
地材を炎から遮断すると共に、熱の伝導を抑えて、可燃
性目地下地材を防火する性能を有する防火性シーラント
組成物を提供することを目的とする。

［課題を解決する手段］本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意研究を重ね、
本発明に到達した。

すなわち本発明は、［式中、R¹はアルキル基およびフェニル基から選ばれる
炭素数１〜12の１価の炭化水素基;Xはハイドライド基、
ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキ
シメート基、アルケニルオキシ基、アミド基、酸アミド
基、イソプロペノキシ基、オキシム基、アミノキシ基お
よびメルカプト基から選ばれる基;aは0,1または2;R²は
水素または炭素数１〜20の１価の有機基;R³は炭素数１
〜20の２価の有機基;bは０または１を示す］で示される加水分解性シリコン官能基を分子鎖末端に有
するポリアルキレンエーテル重合体100重量部、（Ｂ）20℃の水に対する溶解率が５重量％以下、分解温
度が110℃以上のポリリン酸アンモニウム20〜150重量
部、（Ｃ）多価アルコール類15〜75重量部、（Ｄ）アミノ基含有化合物５〜50重量部、（Ｅ）シラノール化合物縮合触媒0.1〜10重量部、を配合したことを特徴とする防止性シーラント組成物に
ある。

本発明で用いられる（Ａ）加水分解性シリコン官能基
を分子鎖末端に有するポリアルキレンエーテル重合体
は、下記一般式［式中、R¹はアルキル基およびフェニル基から選ばれる
炭素数１〜12の１価の炭化水素基、Ｘはハイドライド
基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケ
トキシメート基、アルケニルオキシ基、アミド基、酸ア
ミド基、イソプロペノキシ基、オキシム基、アミノキシ
基およびメルカプト基から選ばれる基、ａは０、１また
は２、R²は水素または炭素数１〜20の１価の有機基、R³
は炭素数１〜20の２価の有機基、ｂは０または１を示
す］を有するものである。

ここにおいて、ケイ素原子に結合した加水分解性基と
してはアルコキシ基が好ましく、更に硬化性の点からメ
トキシ基が好ましい。（Ａ）成分のポリアルキレンエー
テル重合体の主鎖は本質的に−Ｒ−Ｏ−（Ｒは２価のア
ルキル基）で示される化学的に結合された繰り返し単位
からなっている。この繰り返し単位は１種類だけで結合
されるだけでなく、２種類以上の単位が混合された形で
結合されていてもよい。

本発明において、（Ａ）ポリアルキレンエーテル重合
体は、プロピレンオキシドを原料として製造されるポリ
エーテルを主鎖とするもの、即ちポリプロピレンエーテ
ルが、高分子量であっても常温で液状であることから好
適である。

この（Ａ）成分として用いられるポリアルキレンエー
テル重合体の分子量としては、1000〜30000の範囲から
選ばれるが、好ましくは5000〜15000の範囲がよい。分
子量が1000未満では、得られる硬化物は柔軟性に乏しく
なり、一方逆に30000を超えると、組成物の粘度が高く
なり、作業性が低下するので不都合が生ずる。本発明で
は、このポリアルキレンエーテル重合体は、１種単独で
または２種以上混合して使用される。

（Ａ）成分であるポリアルキレンエーテル重合体は、
種々の方法により製造されるが、好ましい方法として、
例えば次式、で示される水素化ケイ素化合物と次式、で示される末端オレフィンを有するポリエーテルとを白
金触媒の存在下で付加反応させる方法が挙げられる。

（Ｂ）成分であるポリリン酸アンモニウムは、脱水触
媒として使用し、加熱環境下において、有機物を脱水、
炭化し、防火炭化層を形成させると共に、自からも防火
性の無機質リン酸膜を形成する。また、もう一つの作用
としては、加熱により分解してアンモニアガスを発生
し、有機物を膨張させる発泡剤としての作用も兼ね備え
ている。本発明に使用するポリリン酸アンモニウムは、
（１）20℃の水に対する溶解率が５重量％以下、（２）
加熱による分解温度が110℃以上であるという条件が必
要である。

脱水触媒として作用し、不燃性の無機質リン酸膜を形
成し、加熱により分解してアンモニアガスを発生するも
のとして、各種無機リン酸アンモニウム塩（第一リン酸
アンモニウム、第二リン酸アンモニウム、第三リン酸ア
ンモニウム等）もあるが、これらは上記した条件を満た
すものではない。市販品の住友化学工業（株）製「スミ
セーフPM」等がこの条件を満たすものである。20℃の水
に対する溶解度が大きなものを使用すると、シーラント
の耐水性が悪くなる。また、加熱による分解温度が110
℃未満のものは、無機充填剤に付着した付着水を完全に
除去することが出来ず、シーラントの貯蔵安定性が悪く
なり、硬化して形成されるシーラント膜も硬くて脆い膜
となる。

この（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分であるポリア
ルキレンエーテル共重合体100重量部に対し、20〜150重
量部であり、配合量が20重量部未満では有機物全体を効
果的に炭化することが出来ないし、充分な発泡も期待出
来ない。また、150重量部超では、モノ、ジまたはトリ
−ペンタエリスリトール等の多価アルコール類、アミノ
基含有化合物、無機充填剤等も添加する関係上、シーラ
ントとしては硬くて脆い膜になる。

（Ｃ）成分である多価アルコールの添加は、加熱によ
り膨張し、脱水触媒により炭化されて、望ましい発泡炭
化膜を形成するため、発泡型の防火シーラントとしては
欠くことの出来ない成分である。このような多価アルコ
ールとしては、モノ、ジまたはトリ−ペンタエリスリト
ール等が例示される。

この（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分100重量部に
対し15〜75重量部である。配合量が15重量部未満では、
加熱による膨張が不充分で大きな発泡倍数が得られず、
脱水されて形成される炭化膜も少ない膜となる。また配
合量が75重量部を超えると配合量に見合った膨張性は期
待できず、その他にもポリリン酸アンモニウム、アミノ
基含有化合物等を配合する関係上、自ずから限界があ
り、余りに多量に配合するとシーラントが硬くて脆い膜
となる。

（Ｄ）成分であるアミノ基含有化合物は発泡剤として
用いられ、加熱により、窒素、アンモニア、等のガスを
発生する。具体的にはメラミンが好ましく用いられ、こ
の他、ベンゾグアナミン、尿素、ジシアンジアミド、ア
ゾジカルボンアミン等が使用される。

この（Ｄ）成分の配合量は、（Ａ）成分100重量部に
対して５〜50重量部が好ましく、５重量部未満では発泡
剤としての効果が不充分であり、50重量部超では、加熱
により形成される発泡炭化膜は柔かくなりすぎるし、燃
焼により炭化の状態を通り過ぎて灰分だけになってしま
い、また他の配合剤との兼合いで、シーラントとしては
硬くて脆くなる等の欠点が発生する。

（Ｅ）成分であるシラノール化合物縮合触媒として
は、シラノール縮合触媒として公知のものが使用でき
る。例えばアルキルチタン酸塩、有機ケイ素チタン酸
塩、オクチル酸スズ、ジブチルスズラウレート、ジブチ
ルスズマレエート、ジブチルスズフタレート等のカルボ
ン酸の金属塩、ジブチルアミン−２−エチルヘキソエー
ト等のアミン塩等や他の酸性触媒および塩基性触媒等の
公知のシラノール縮合触媒が有効に使用され、これらは
１種単独でまたは２種以上混合して使用される。

（Ｅ）成分の配合量は（Ａ）成分100重量部に対し、
通常0.1〜10重量部、好ましくは0.5〜５重量部の範囲で
ある。（Ｅ）成分の配合量が0.1重量部未満では適度な
硬化速度が得られ難くなり、また逆に（Ｅ）成分の配合
量が10重量部を超えると硬化が速くなり過ぎたり、得ら
れる硬化物のゴム強度が低下するのでいずれも好ましく
ない。

本発明では、加熱により水蒸気を発生する無機充填材
が任意に配合し得る。この無機充填剤の配合によって、
シーラントの燃焼速度を著しく遅延する効果を有する。
このような加熱により水蒸気を発生する無機充填剤とし
て、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、カオリ
ン、リン酸水素カルシウム、ヘクトライト、亜硫酸ナト
リウム・７水和物、エトリンジャイト、明礬石（アルナ
イト）、水滑石（ブルース石）、ダイアスポア、ギブス
石（明礬石、ハイドラーギライト）、カオリナイト、モ
ンモリロナイト、蛇紋石、消石灰、石膏等が挙げられ
る。

これらの加熱により水蒸気を発生する無機充填剤の配
合量は、（Ａ）成分100重量部に対し、120重量部以下で
ある。この成分の配合量が120重量部を超えた場合に
は、シーラントとして硬くて脆いものになるか、発泡倍
数が低下するため好ましくない。

本発明は、これら加熱により水蒸気を発生する無機充
填剤に加えて、従来公知の無機充填剤または着色顔料を
配合し得る。例えばフュームドシリカ、沈降性シリカ、
無水ケイ酸、含水ケイ酸、カーボンブラック等の補強性
充填剤、炭化カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイソウ
土、焼成クレー、クレー、タルク、酸化チタン、ベント
ナイト、有機ベントナイト、酸化第二鉄、酸化亜鉛、活
性亜鉛華、シラスバルーン等の充填剤、石綿、ガラス繊
維、フィラメント等の繊維状充填剤が挙げられ、これら
は、１種単独でまたは２種以上混合して使用される。

一般のシーラントにおいては、これら公知の無機充填
剤は（Ａ）成分100重量部に対し、通常５〜300重量部、
好ましくは20〜200重量部の範囲で配合される。この成
分の配合量が少な過ぎると、非流動性の組成物が得られ
にくくなり、また補強効果も充分でなくなり好ましくな
い。また、この成分の配合量が多過ぎると組成物の粘度
が高くなり、作業性が低下するので好ましくない。

しかるに、本発明の防火性シーラント組成物において
は、ポリリン酸アンモニウム、多価アルコール類および
アミノ基含有化合物を配合する関係上、この成分の配合
量は100重量部以下である。100重量部を超えると、シー
ラントの粘度が高くなり過ぎたり、硬化膜が硬くて脆く
なる。

本発明の組成物には上記成分以外に水添ヒマシ油等の
揺変剤、ヒンダードアミン系やヒンダードフェノール系
等の光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、フェノール
樹脂やシランカップリング剤等の接着性付与剤、フタロ
シアニンブルー等の有機顔料等を適宜配合することがで
きる。

また、可塑剤としては汎用の可塑剤が用いられ、例え
ばジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ブチル
ベンジルフタレートの如きフタル酸エステル類；アジピ
ン酸ジオクチル、コハク酸イソデシル、セバチン酸ジブ
チルの如き脂肪酸第二塩基性脂肪酸エステル類；ジエチ
レングリコールジベンゾエート、ペンタエリスリトール
エステル等の如きグリコールエステル類；オレイン酸ブ
チル、アセチルリシノール酸メチルの如き脂肪酸エステ
ル類；リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル等の如
きリン酸エステル類；塩素化パラフィン等が挙げられ
る。

また、これらの可塑剤として100〜10000程度の分子量
の液状樹脂を使用することも可能である。例えばキシレ
ン樹脂、ポリブタジエン、ポリオキシプロピレングリコ
ール、ポリオキシプロピレントリオール、ポリエステル
樹脂、アクリルオリゴマー、NBR、SBR、多硫化系ゴム等
の液状のものが挙げられる。

［実施例］以下、実施例および比較例を挙げ、本発明を更に説明
する。なお、第１表中の配合数値の単位は、すべて重量
部である。

実施例１ポリアルキレンエーテル重合体（Ａ）として、カネカ
MSポリマー（鐘ケ淵化学工業（株）製）を100重量部用
い、水酸化アルミニウムを105重量部、着色顔料として
チタン白を10重量部、可塑剤としてジオクチルフタレー
ト（DOP）を50重量部加え、室温下でペースト状になる
まで攪拌した。次に、３本ロールにて良く混合して、更
に均一なペースト状とした。

この組成物に、脱水触媒としてのポリリン酸アンモニ
ウム（Ｂ）を50重量部、多価アルコール（Ｃ）としてジ
ペンタエリスリトールを20重量部、アミノ基含有化合物
（Ｄ）としてメラミンを25重量部、シラノール化合物縮
合触媒（Ｅ）としてオクチル酸第一錫２重量部、ラウリ
ルアミン１重量部を加え、チッ素ガス気流下に30分攪拌
して、シーラント組成物を得た。

このようにして調製されたシーラント組成物の特性評
価を下記の方法で行なった。結果を配合と共に第１表に
示す。

（ゴム物性試験）シーラント組成物のゴム物性試験は、JIS−Ａ−5758
に準拠して、モルタルを被着体として、Ｈ型引張り接着
性により試験した。また、ゴム硬度は、JIS−Ｋ−6301A
型硬度計により測定した。

（防火試験）（１）裏面温度の測定第１図に示される方法で試験を行なった。すなわち、
木質のパーティクルボード１（148×148×12mm）上に、
フライアッシュスラグセメント系（＝NFC:ノン石綿）外
装材２（65×140×12mm）２枚を並べて貼り合わせ、幅1
0mmの目地を作製した。同目地部に、シーラント組成物
３を厚さ12mm注入し、これを室内で７日間乾燥させた。
その後、作製された目地部に、900℃の炎をガスバーナ
ー４等で30分間当て、30分後の裏面温度をパーティクル
ボード１に設けられた穿孔穴５に熱電対６を差し込むこ
とにより測定した。同時に、燃焼残渣灰分の脱落の有
無、および燃焼残渣灰分のクラックの有無について観察
を行なった。

（２）発泡倍数の測定幅10mmの目地部に、シーラント組成物を厚さ5mmとな
るように注入し、７日間乾燥した。その後、乾燥膜を取
り出し、900℃の炎を当てて発泡状態を確認した。

実施例２〜７第１表に示した量のポリリン酸アンモニウム、ジペン
タエリスリトール、メラミン、水酸化アルミニウム等を
配合し、実施例１と同様にシーラント組成物をそれぞれ
調製した。

得られたシーラント組成物について、実施例１と同様
にゴム物性試験および防火試験を行なった。

その結果を配合と共に第１表に示す。

比較例１〜３ポリリン酸アンモニウム、ジペンタエリスリトール、
メラミンを全く配合せず、従来の変性シリコンシーラン
ト組成物と特開昭63−92690号公報に記載された配合に
類似した配合を用い、実施例１と同様の方法でシーラン
ト組成物を調製した。

得られたシーラント組成物について、実施例１と同様
に防火試験およびゴム物性試験を行なった。

その結果を配合と共に第１表に示す。

第１表に示されるように、実施例１〜７のシーラント
組成物は、シーラント裏面温度の上昇が抑えられ、また
高い発泡倍率を示す。しかも、燃焼残渣灰分の脱落やク
ラックが無い。

これに対し、比較例１〜３のシーラント組成物は、シ
ーラント裏面温度が180℃以上と高い温度を示し、発泡
倍率も1.5倍以下であり、燃焼残渣灰分の脱落やクラッ
クも実施例１〜７と比較して多く生じる。

また、実施例１〜７のシーラント組成物は、引張り応
力等のゴム物性からも、水密性、気密性に優れ、また耐
候性、耐久性も良好であることが判る。

［発明の効果］以上説明したように、（Ａ）〜（Ｅ）成分を必須成分
として配合する本発明の防火性シーラント組成物は、加
熱により発泡し、形成される炭化層膜は、大きな体積膨
張を示し、しかも燃焼残渣炭化層膜の脱落やクラックが
認められないことから、加熱によって外装材が脱水収縮
したことから生じる目地開きに充分に追従し、目地部か
らの炎の浸入を完全に押える効果を発揮する。このこと
により、シーラント裏面温度の上昇も抑えられ、目地部
の可燃物を防止する効果が大きい。

一方、このシーラント組成物の引張応力や伸びといっ
たゴム物性からも明らかなように、シーラントとしての
水密性、気密性に優れると同時に、耐候性、耐久性も良
好である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、防火試験における裏面温度の測定方法を示す
概略図。 1:パーティクルボード、 2:フライアッシュスラグセメント系外装材、 3:シーラント組成物、4:ガスバーナー、 5:穿孔穴、6:熱電対。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０９Ｋ 3/10 Ｃ０９Ｋ 3/10 (72)発明者松井亨大阪府富田林市彼方５丁目20番４号 (72)発明者米虫正和大阪府枚方市香里ケ丘１丁目14番２号香里ケ丘住宅６―401 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09D 171/00 - 171/03 C09K 21/00 - 21/14 C08L 71/00 - 71/03 C08K 3/00 - 13/08 C08G 65/00 - 65/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】［式中、R¹はアルキル基およびフェニル基から選ばれる
炭素数１〜12の１価の炭化水素基;Xはハイドライド基、
ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキ
シメート基、アルケニルオキシ基、アミド基、酸アミド
基、イソプロペノキシ基、オキシム基、アミノキシ基お
よびメルカプト基から選ばれる基;aは0,1または2;R²は
水素または炭素数１〜20の１価の有機基;R³は炭素数１
〜20の２価の有機基;bは０または１を示す］で示される加水分解性シリコン官能基を分子鎖末端に有
するポリアルキレンエーテル重合体100重量部、（Ｂ）20℃の水に対する溶解率が５重量％以下、分解温
度が110℃以上のポリリン酸アンモニウム20〜150重量
部、（Ｃ）多価アルコール類15〜75重量部、（Ｄ）アミノ基含有化合物５〜50重量部、（Ｅ）シラノール化合物縮合触媒0.1〜10重量部、を配合したことを特徴とする防火性シーラント組成物。