JP2865106B2 - 圧縮性防火封止材 - Google Patents

圧縮性防火封止材

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は火炎や煙の通過を阻止するために、伸縮継手
や、カーテンウオールの隙間や、床および壁の穴を封止
（seal）するのに使用される防火性で圧縮性の膨張性材
料（intumescent material）に関する。
発明の背景 現代の建築構造物は火事の拡がりを止めるために耐火
性の壁および床を使用している；しかしながら、それで
もなお、機械用および電気用配管、電気ケーブル、およ
びダクトが貫通しており、またこれ等組立物には構造隙
間、伸縮継手、およびカーテンウオール開口が見受けら
れる。開口および穴が封止されていないと、防火上評価
されている壁や床の有効性が減少し、煙および火炎が建
物内を通過するのを食い止められないので、生命、資
産、および操作が脅かされる。
防火仕切りは火事の初期段階ばかりでなく、火事が盛
んになつて防火仕切りが熱くなり焼けたときにも封止性
（sealing property）を維持していなければならない。
本質的に、このことは防火封止材は火事または瞬間的火
事の状態下でポリマー基材および／または充填剤および
増量剤が尽きたときに失われる容積を補償することがで
きる成分またはそのような成分の組み合わせを含有して
いなければならないことを意味している。その失われる
塊を補償するこの性質は膨張性（intumescence）と通常
称される。
米国特許第4,266,039号〔ホンス−オリビエ（Hons−O
livier）等〕には、エラストマー、加硫剤、および膨張
性鉱物を用いた弾性防火材料が開示されている。ホンス
−オリビエ等は膨張性物質（intumescent）として脱水
されていないバーミキユライト（Vermiculite）鉱物を
使用することを教示している。しかし、この鉱物を圧縮
性組成物の中に組み入れて繰り返し試行した結果は、十
分な柔軟性を示すことができないスポンジ状構造体を生
じた。バーミキユライトは膨張（expansio）が不十分で
あり、しかも炭化（char）時に脆くなるような組成物を
もたらす傾向がある。ASTM E−814防火試験（firetes
t）に合格するための最も重要な要件は組成物の、膨大
化し、かつホース水流試験（hose stream test）に耐え
る十分な強度をもつて炭化する能力である。良好な膨張
を得るためにバーミキユライトの量を増加させることは
炭化時強度および柔軟性に有害である。
従つて、本発明の目的は火炎および熱に曝されながら
も使用されるための、有効な、圧縮性の、防火封止材を
提供することである。特に、防火封止材の、火炎および
熱に曝された後の、ホース水流による衝撃、浸食、およ
び冷却作用に対する抵抗性を改善することである。
発明の概要 本発明は火およびホース水流に対する抵抗性に優れ
た、押出品または成形品の形態の、圧縮性防火封止材を
提供する。この封止材はエラストマー、加硫剤、充填
剤、軟化剤、および膨張性鉱物から製造されている。
本発明の特徴はアルカリ金属珪酸塩の膨張性物質とナ
フテン系油の軟化剤とを組み合わせて使用することにあ
る。この組み合わせは、柔軟性、圧縮性、火炎および熱
に対する抵抗性、および消防ホース水流からの水の圧力
に耐える強度を兼ね備えた材料を得るための手段であ
る。
予想外にも、アルカリ金属珪酸塩とナフテン系油とを
含有した材料はバーミキユライトを含有した材料よりも
優れた防火封止材をもたらす。アルカリ金属珪酸塩／ナ
フテン系油含有材料はバーミキユライト含有材料よりも
柔軟性および加熱時膨張性に優れている。アルカリ金属
珪酸塩含有材料は加熱されたときに、ガラス状の珪質マ
トリツクスになり、炭化強度を非常に向上させる。炭化
した珪質マトリツクスは火の融食作用に抵抗する。
火事の初期段階で封止材が焦げ始めると、アルカリ金
属珪酸塩は膨張を開始する。この膨張は有機物の損失に
よる収縮を補つて余りある。アルカリ金属珪酸塩の膨張
と有機マトリツクスの炭化はこの材料をその場に固定さ
せ、空隙を封止する。この封止材は1000℃を越す温度で
も完全であり、そしてマトリツクスの強度は消防ホース
からの水流の衝撃によつて封止材がその場から移動させ
られようとするのを、試験開始から最低２時間は阻止す
るのに十分なものである。
発明の詳細 本発明はエラストマー、加硫剤、柔軟性を付与するた
めの相溶性であるように比較的高い芳香族含有量をもつ
た軟化剤、難燃性可塑剤、難燃性および機械的性質の両
方を付与するための充填剤、およびアルカリ金属珪酸塩
の膨張性物質からなる防火性封止剤に関する。スポンジ
状防火材料が要求される場合には、加工時にスポンジに
なるように、アゾカルボンアミドやベンゼンスルホニル
ヒドラジドのような発泡剤の組み合わせが導入される。
さらに、必要ならば、生強度を改善するためにメタ燐酸
カルシウムナトリウムを添加することもできる。
本発明の特徴はアルカリ金属珪酸塩たとえば水和珪酸
ナトリウムを膨大化剤として、軟化用油特にナフテン系
油と組み合わせて使用することである。この組み合わせ
は火およびホース水流に対する優れた抵抗性能、および
建設工業界で要求されている圧縮性を可能にさせる。
実施例に示されている本発明の圧縮性防火封止材の製
造に使用される成分を第１表に示す。
成分は通常のゴム加工装置で混合される。この装置は
ゴム用ロール機、バンバリーミキサー、またはインター
ミツクス配合機を含有する。混合後、練り素材（mill b
ase）をスラブ化し、冷却し、そして最低24時間熟成す
る。別法として、練り素材を細片に切断し、フエスツー
ン（festoon）にし、冷却し、そして熟成してもよい。
熟成後、練り素材を所望の形状上に押出または成形し、
そして熱風炉内で又は塩浴中で又は加熱プレス機で加硫
する。押出または成形の代わりに、練り素材をカレンダ
ー処理またはプレス処理し、そして所望の形状に切断し
てもよい。スポンジは発泡剤を組み入れることによつて
得られる。
本発明の有用性を実証するために、実施例をもつて説
明する。実施例において、PHRはゴム100重量部当たりの
部数を意味する。
実施例１ 成 分 PHR ネオプレンWHV−100 70.0 ブタクロルMH−30 30.0 ウイングステイ100 2.00 マグ−ペースト・ゴールド 7.27 酸化鉄 8.00 酸化アンチモン 5.00 エラスト−Ｏ−カル80NS 7.00 ストラクトロールWB−222 2.50 ペトロラタムSR−172 3.00 クロロワツクス65 15.0 ウルトラフレツクス 3.00 ソレムＨ−36 25.0 キヤブ−Ｏ−シルM5 6.96 ECP（アゾ）−72 13.9 サンテン4240 27.4 PBETU−75 4.00 MBTS 1.00 硫黄 1.00 エラスト−Ｏ−ジンク 5.68 エクスパントロール４ 150. これ等成分をゴム用２本ロール機で配合した。
得られた練り素材を細片に切断し、その細片を押出機に
供給した。得られた押出品を熱風炉で連続的に発泡さ
せ、かつ加硫した。
このスポンジには次のような性質が得られた： スポンジ密度 50.7ポンド／立方フイート （812kg/m3） 膨張 226％ 圧縮−たわみ 10％たわみ 2.77psi（19.1kPa） 25％たわみ 6.73psi（46.4kPa） 33−1/3％たわみ 10.7psi（73.8kPa） 50％たわみ 31.0psi（214kPa） 防火試験：＞2.00時間＊ ＊２時間試験後にホース水流試験に合格し
た。
実施例２ 成 分 PHR ネオプレンWHV−100 70.0 ブタクロルMH−30 30.0 ウイングステイ100 2.00 マグ−ペースト・ゴールド 7.27 酸化鉄 8.00 酸化アンチモン 5.00 エラスト−Ｏ−カル80NS 7.00 ストラクトロールWB−22 2.50 ペトロラタムSR−172 3.00 クロロワツクス65 15.0 ウルトラフレツクス・ワツクス 3.00 ソレムＨ−36 25.0 キヤブ−Ｏ−シルM5 2.50 セロゲンAZ130 6.66 セロゲンAZ199 3.33 サンテン4240 32.8 PBETU−75 5.33 MBTS 1.00 硫黄 1.00 エラスト−Ｏ−ジンク 5.68 エクスパントロール４ 150. これ等成分をゴム用２本ロール機で配合した。得られ
た練り素材を65℃で所定の厚さにホツトプレスし、所定
のサイズに切断し、そして熱風炉で発泡させ、かつ加硫
した。
このスポンジには次のような性質が得られた： スポンジ密度 43.9ポンド／立方フイート （703kg/m3） スポンジ膨張 157％ 圧縮−たわみ 10％たわみ 3.94psi（27.2kPa） 25％たわみ 10.8psi（74.5kPa） 33−1/3％たわみ 16.4psi（113kPa） 50％たわみ 35.7psi（245kPa） 防火試験： 5.4時間 生強度（R.T.）： 4.97psi（34.3kPa） 実施例３ 成 分 PHR ネオプレンWHV−100 70.0 ブタクロルMH−30 30.0 ウイングステイ100 2.00 マグ−ペースト・ゴールド 7.27 酸化鉄 8.00 酸化アンチモン 5.00 エラスト−Ｏ−カル80NS 7.00 ストラクトロールWBK−222 2.50 ペトロラタムSR−172 3.00 クロロワツクス65 15.0 ソレムＨ−36 25.0 キヤブ−Ｏ−シルM5 7.50 ECP（アゾ）−72 27.8 サンテン4240 17.8 PBETU−75 5.33 硫黄 1.00 エラスト−Ｏ−ジンク 5.68 エクスパントロール４ 150. これ等成分をゴム用２本ロール機で配合した。得られ
た練り素材を65℃で所定の厚さにホツトプレスし、所定
のサイズに切断し、そして溶融塩浴中で発泡させ、かつ
加硫した。
このスポンジには次のような性質が得られた： スポンジ密度 41.8ポンド／立方フイート （670kg/m3） スポンジ膨張 162％ 圧縮−たわみ 10％たわみ 4.6psi（32kPa） 25％たわみ 9.6psi（66kPa） 33−1/3％たわみ 13.9psi（95.8kPa） 50％たわみ 46.8psi（323kPa） 防火試験 4.7時間 実施例４ 成 分 PHR ネオプレンWHV−100 70.0 ブタクロルMH−30 30.0 ウイングステイ100 2.00 マグ−ペースト・ゴールド 7.27 酸化鉄 8.00 酸化アンチモン 5.00 エラスト−Ｏ−カル80NS 7.00 ストラクトロールWB−222 2.50 ペトロラタムSR−172 3.00 ククロワツクス65 15.0 ウルトラフレツクス 3.00 ソレムＨ−36 25.0 メタ燐酸カルシウムナトリウム繊維 15.0 キヤブ−Ｏ−シルM5 5.00 セロゲンOT 8.33 セロゲンAZ130 11.1 セロゲンAZ199 5.56 サンテン4240 20.3 PBETU−75 5.33 MBTS 1.00 硫黄 1.00 エラスト−Ｏ−ジンク 5.68 エクスパントロール４ 150. これ等成分をゴム用２本ロールで配合した。得られた
練り素材を65℃で所定の厚さにホツトプレスし、所定サ
イズに切断し、そして熱風炉内で発泡させ、かつ加硫し
た。
このスポンジには次のような性質が得られた： スポンジ密度 48.6ポンド／立方フイート （779kg/m3） スポンジ膨張 107％ 圧縮−たわみ 10％たわみ 5.90psi（40.7kPa） 25％たわみ 12.3psi（84.8kPa） 33−1/3％たわみ 17.1psi（118kPa） 50％たわみ 49.3psi（340kPa） 防火試験 3.00時間 生強度（R.T.）： 9.48psi（65.4kPa） モンサント社から得られるメタ燐酸カルシウムナトリ
ウム繊維はスポンジ柔軟性を損なわずに生強度を改善さ
せた。組成物の中にウオラステイナイト（Wolastinit
e）繊維が組み入れられた場合には、スポンジ柔軟性は
かなり減少した。組成物にとつて必須ではないが、メタ
燐酸カルシウムナトリウム繊維の添加はスポンジ加工に
おける寛容度を大きくさせる。
上記各実施例に列挙された成分は成形方法によつても
気泡質防火封止材にすることができる。発泡剤を除け
ば、非気泡質防火封止材が得られる。好ましい組成物に
おいて、可塑剤濃度が調節される。次の実施例において
は、可塑剤含有量を低下させ、非気泡質のものを製造す
るために発泡剤を除去し、そして必ずしも必要ではない
が、乾燥剤および加工助剤も除去した。
実施例５ 成形品 成 分 PHR ネオプレンWHV−100 70.0 ブタクロルMH−30 30.0 ウイングステイ100 2.00 マグ−ペースト・ゴールド 7.27 酸化鉄 8.00 酸化アンチモン 5.00 クロロワツクス65 15.0 ウルトラフレツクス・ワツクス 3.00 ソレムＨ−36 25.0 キヤブ−Ｏ−シルM5 6.96 サンテン4240 10.0 PBETU−75 4.00 MBTS 1.00 硫黄 1.00 エラスト−Ｏ−ジンク 5.68 エクスパントロール４ 150. これ等成分をゴム用２本ロール機で配合した。得られ
た練り素材を149℃で6.4mm×30.5cm×30.5cmのシートに
10分間成形するか、又は165℃で1.6cm内径×2.3cm外径
×32.4cmの管に５分間成形した。
性質：＊ 密度 76.8ポンド／立方フイート （1230kg/m3） 炭化後密度 13.1ポンド／立方フイート （210kg/m3） 膨張 316％ 引張強さ 360psi（2180kPa） 極限伸び 457％ シヨアＡ硬度 60.0 防火試験 ＞2.0時間 ＊防火試験は成形管に対して行われた。その他の試験は
成形シートから採取された試験片に対して行われた。
比較例として、米国特許第4,266,039号（ホンス−オ
リビエ等）の実施例１、２、および６の教示を利用して
実験を行つた。さらに別の比較例として、本発明の実施
例におけるアルカリ金属珪酸塩の代わりにバーミキユラ
イトを使用して実験した。どちらの場合にも、得られた
圧縮性防火封止材はASTM E−814防火試験に合格できな
かつた。本発明の好ましい膨張性物質は式 M2O:xSiO2（但し、Ｍはアルカリ金属である） と、少なくとも１種のオキシホウ素化合物と、水とによ
つて表わされるアルカリ金属珪酸塩の混合物からなる組
成物であり、（ｘアルカリ金属酸化物に対するシリカの
重量比）が約1.5〜約４の範囲にあり、Ｍに対するホウ
素のモル比が約0.2〜約0.9であり、そして水が組成物全
体の約５〜約15重量％を構成する。
有効なアルカリ金属珪酸塩塩の例は珪酸ナトリウム、
珪酸リチウム、および珪酸カリウムである。珪酸ナトリ
ウムが好ましい。複数のアルカリ金属珪酸塩の混合物も
使用できる。従つて、Ｍは珪酸塩形態におけるアルカリ
金属の混合物を表わしていてもよい。
この記述のための用語「オキシホウ素」または「ホウ
酸塩」はホウ素と酸素を含有する基（例えば、メタボレ
ート、テトラボレート、ペルボレート、またはポリボレ
ート基のような）を有する化合物を意味する。適するオ
キシホウ素化合物の例はホウ酸、およびＩ族およびII族
元素のホウ酸塩であり、ボラツクス（borax）やコレマ
ナイト（colemanite）のような天然に生じるホウ酸塩化
合物も包含される。Ｉ族およびII族元素は周期表のI A
族、I B族、II A族、およびII B族の全ての元素を意味
する。適するホウ酸塩のその他の例はメタホウ酸カルシ
ウム、ホウ酸マグネシウム、およびホウ酸亜鉛である。
これ等珪酸塩組成物によつて膨張（expansion）また
は膨張性（intumescence）が始まる温度は用途に応じて
コントロールできる。一般に、水の濃度が低いと、膨張
性の温度は高くなる。好ましくは、約５〜10重量％の水
が組成物中に存在する。また、膨張性活性化温度の高い
ものが要求される場合には、これは基本配合物に水酸化
カルシウムを添加することによつて遂行できる。低い活
性化温度が要求される場合には、オキシホウ素化合物と
してホウ酸の代わりにボラツクスを使用できる。
ホウ酸塩がアルカリ金属の塩（例えば、ボラツクスま
たはホウ酸ナトリウム）である場合には、このオキシホ
ウ素化合物に由来するアルカリ金属も組成物の構成員に
なり、このアルカリ金属は上記に規定されているシリカ
とアルカリ金属との間の比ｘの算出に含まれている。
気泡質の圧縮性防火封止材が要求される場合には、こ
の好ましい膨張性物質の量は130PHR〜200PHR、好ましく
は140PHR〜180PHRであるべきである。非気泡質の圧縮性
防火封止材が要求される場合には、この好ましい膨張性
物質の量は100PHR〜200PHR好ましくは130PHR〜170PHRで
あるべきである。
さらに、本発明の教示によれば、好ましい軟化剤はナ
フテン系油である。気泡質の圧縮性防火封止材が要求さ
れる場合には、この好ましい軟化剤の量は25PHR〜45PH
R、好ましくは30PHR〜40PHRであるべきである。非気泡
質の圧縮性防火封止材が要求される場合には、ナフテン
系油の量は5PHR〜30PHR、好ましくは15PHR〜20PHRであ
るべきである。
当業者にとつては、特許請求の範囲に規定されている
本発明の範囲および思想を逸脱することなく、ここに記
載されている原理のもとに、様々な削除、改変、または
変更が可能になろう。例えば、水和酸化アルミニウムま
たはシリカに代わる有効な充填剤はクレーである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C09K 21/02 C09K 21/14 C09K 21/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】低温において圧縮性であり；且つ、高温で
    膨張して低温及び高温の煙、火炎、及びホース水流に対
    して抵抗性のある障壁を与える防火封止材であって、ハ
    ロゲン化ゴムのエラストマーと、加硫剤と、充填剤と、
    軟化剤としてのナフテン系油と、アルカリ金属ケイ酸塩
    の膨張性物質とを含む、上記防火封止材。
  2. 【請求項２】防火封止材は気泡質である、請求項１記載
    の防火封止材。
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