JP3019464U - 軽量断熱耐火パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量にして断熱性、耐火性を有し曲げ強度並
びに衝撃強度に優れた軽量断熱耐火パネルを提供するこ
とである。 【構成】 圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で嵩比重
０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３融点１５００℃以上のセラミ
ック微細中空粒子と融剤となる材料を含むセラミックス
組成分からなる組成物を加圧成形し７００〜１３００℃
で焼成した発泡セラミック成形板を表裏面材とし、不燃
シートで形成されたハニカム構造又はコルゲート構造の
芯材を全面又は部分的に使用したことを特徴とする軽量
断熱耐火パネル。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は一般ビル、住宅などの建造物の耐火被覆材、内壁材、外壁材、屋根材 、天井材、吸音材、蔵、門柱等に使用する軽量にして断熱性及び耐火性を具備し たパネルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来耐火性能を具備したパネルは窯業系のものが主であるが、断熱性能を具備 したパネルは有機系の合成樹脂発泡体を用いたものや無機系の繊維材料を用いた ものがあり、これらを単体で使用したり、パネルの芯材として使用し表裏面材を 不燃ボード等で構成したりするものであった。合成樹脂発泡体や無機系繊維材料 を断熱材料として単体で形成した断熱パネルは強度、剛性に欠け耐水性、耐候性 等の面でも不充分であった。該断熱材料を芯材に使用して表裏面材を不燃ボード 等で構成した耐火パネルもあるが重量が大きくハンドリングの面で困難となり、 施工性が悪かった。

【０００３】 無機系の窯業材料の中で軽量で断熱性を具備したものにＡＬＣ、気泡コンクリ ート、軽量骨材入りコンクリート、珪酸カルシウムボード等がある。これらは耐 火性能は有するものの強度面特に曲げ強度と衝撃強度に欠点がある。このため運 搬時あるいは施工時に部材端部に欠けを生ずることがしばしば見られるのである 。

【０００４】 有機系では合成樹脂発泡体を芯材として表裏面材を不燃ボードで構成しても尚 耐火性能の面では不充分であると言える。

【０００５】 セメントなど水硬性の無機バインダーに軽量骨材を混入しこれに補強繊維を添 加したパネルもある。特にパーライトやシラスバルーン等の発泡軽量骨材を混入 したものがあるがパーライトはオープンボアであり充分な軽量化、断熱化を図る ことはできない。またシラスバルーンは圧縮強度が８０ｋｇ／ｃｍ^２以下である ため材料の混練、パネルへの成形などの過程で大半が破壊されてしまう。成形途 中の圧力を下げる方法も発表されているが成形されたパネルに不規則な気泡が混 入され強度は著しく低下するのである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は以上の如き事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは軽量 にして断熱性、耐火性を有し曲げ強度並びに衝撃強度に優れた軽量断熱耐火パネ ルを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

かかる課題を解決せんとして鋭意研究の結果、圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２ 以上で嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、融点１５００℃以上のセラミック微細 中空粒子と融剤となる材料を含むセラミックス組成分からなる組成物を混練し、 型枠に打設して加圧成形後７００〜１３００℃で焼成した発泡セラミック成形板 を表裏面材に用い、芯材に不燃シートで形成されたハニカム構造又はコルゲート 構造を使用したことを特徴とする軽量断熱耐火パネルである。

【０００８】 芯材がパネルの縦方向所定間隔に所定の幅で配設し他の部分を中空とした中空 ブロック状の軽量断熱耐火パネルはハニカム構造又はコルゲート構造の芯材をパ ネル全面には使用していないがパネル間の接続補強を便ならしめると共に曲げ強 度及び断熱耐火特性を充分発揮せしめることのできるものである。

【０００９】

【作用】

本考案に使用したるセラミック微細中空粒子は、従来の微細中空発泡体に比較 して特に圧縮強度が高いものであり発泡セラミック成形体製造過程で生ずる高い 応力・剪断力に対して耐え得ることができるものである。さらに加圧成形するこ とによって軽量であるにもかかわらず緻密な発泡セラミック成形板とすることが できるのである。

【００１０】 微細中空発泡体の圧縮強度とは耐水圧強度と同意語であり、圧縮強度の測定は 、微細中空発泡体を水中で加圧し水に加えられた圧力が微細中空発泡体に伝わり 微細中空発泡体が破壊する圧力を圧縮強度とするのである。

【００１１】 優れた性能を示すことのできる発泡セラミック成形板は、混練工程が充分でな ければならず、均一な製品で品質の良い発泡セラミック成形板には特に重要であ る。充分な混練を行う場合その混練時にセラミック微細中空粒子に加わる応力及 び剪断力は、約４００ｋｇｆ／ｃｍ^２前後になると言われている。従来の建材用 微細中空発泡体には、このような高圧に耐え得るものが無く大部分が破壊してし まうため、かかる発泡セラミック成形板として使用し充分な性能の得られるもの はなかった。

【００１２】 次にセラミック微細中空粒子を発泡セラミック成形板に使用する場合重要なこ とは熱伝導率である。微細中空発泡体の粒径によるが一般に０．１（ｋｃａｌ／ ｍｈｒ℃）前後であり、充填した微細中空発泡体の半分が破壊されたものである 場合熱伝導率は大体０．２（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）に低下する。破壊されない完 全な微細中空発泡体が使用された場合にのみ優れた効果が得られるのである。本 考案に使用するセラミック微細中空粒子は従来の微細中空発泡体であるシラスバ ルーン、ガラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュバルーンなどに比較 して格段に圧縮強度が高いものであり、発泡セラミック成形板の中空体は１００ ％完全なものである。因に従来の微細中空発泡体の圧縮強度は８０〜３００ｋｇ ｆ／ｃｍ^２である。

【００１３】 本考案に使用するセラミック微細中空粒子の融点は１５００℃以上である。セ ラミック微細中空粒子はその材質に起因するのは当然であるが一般的に融点の高 いもの程圧縮強度も高くなる。圧縮強度を６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上とするなら ばその融点は１５００℃以上になる。

【００１４】 発泡セラミック成形板は、スラリーを型枠に打設し加圧成形後所定時間養生し た後焼成する。焼成温度は７００〜１３００℃であり、これは使用する融剤とな る材料を含むセラミックス組成分の種類による溶融点により異なってくる。セラ ミック微細中空粒子同士を点で接合させこれを強固に結合させるのである。融剤 となる材料を含むセラミックス組成分を溶融させこの溶融体によってセラミツク 微細中空粒子間を固着させる。しかし焼成時にセラミック微細中空粒子は溶融し てはならず又加熱による強度低下をきたしてもいけない。このためセラミック微 細中空粒子の融点は１５００℃以上でなければならないのである。

【００１５】 以上により本考案において使用するセラミック微細中空粒子はアルミナ４０〜 ４５％、シリカ５０〜６０％、その他１．５〜２．５％からなる組成物を発泡生 成せしめたものでその物性は圧縮強度７００ｋｇｆ／ｃｍ^２、融点１６００〜１ ８００℃、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、熱伝導率０．１（ｋｃａｌ／ｍｈ ｒ℃）で完全な中空粒子のみで構成されている。セラミック微細中空粒子の粒径 は、１２〜３５０μｍの範囲のものを使用し、細目１２〜７５μｍ、中目７５〜 １５０μｍ、荒目１５０〜３５０μｍとして粒度調整により混合使用する。嵩比 重は粒度の細かいものは重く、荒いものは軽くなる。このため嵩比重の範囲は０ ．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３となる。

【００１６】 本考案の融剤は例えば長石、石灰石、炭酸マグネシウム、リン酸石灰、酸化鉛 、硼酸、硼砂、炭酸ソーダ、硝酸ソーダー、酸化亜鉛などいずれか１種または２ 種以上を添加する。セラミックス組成分とはＢ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＧｅＯ_２、Ｚ ｒＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、Ａｓ_２Ｏ_５、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_５ 、ＳＯ_３などの酸性酸化物にＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ，ＭｇＯなどの塩基性 酸化物やＡｌ_２Ｏ_３， Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ，ＰｂＯ、ＴｉＯ_２などを添加した ものが含まれる。例えばＳｉＯ_２−Ｎａ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２−Ｎａ_２Ｏ− ＣａＯ、ＳｉＯ_２−Ｋ_２Ｏ−ＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ −Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−ＣａＯ−Ｂ_２Ｏ_３、ＣａＯ−Ｓ ｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｆｅ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｋ_２Ｏ等のいずれか １種又は２種以上あるいは／又は天然素材のカオリン、可塑性粘土（蛙目粘土、 木節粘上、ボールクレー等）、セリサイト、陶石、ロウ石、ベントナイト、珪石 、シャモット、長石、石灰石、マグネサイト、ドロマイト、珪灰石、滑石、骨灰 等いずれか１種または２種以上配合して使用する。

【００１７】 セラミック微細中空粒子は細目、中目、荒目を粒度調整し、１００重量部に対 し、融剤となる材料を含むセラミックス組成分を１０〜３００重量部加える。融 剤となる材料を含むセラミックス組成分が１０重量部以下では充分な結合ができ ずセラミック微細中空粒子間の固着強度が上がらない。又３００重量部以上では 発泡セラミック成形板中の溶融体が多すぎて毛細管状の空気流通孔ができなくな る。なお１５〜５０重量部がより好適に使用される。

【００１８】 発泡セラミック成形板は、強度の高いセラミック微細中空同士が接合し、この 部分が融剤となる材料を含むセラミックス組成分の溶着体で固着されているため きわめて軽量で、発泡セラミック成形板の比重は０．５〜０．７ｇ／ｃｍ^３とな る。又成形時に１０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧するため発泡セラミック成形 板は緻密になり強度も高く圧縮強度は１００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上となる。

【００１９】 強度の高いセラミック微細中空粒子は、発泡セラミック成形板中に完全に中空 体の形で存在することができるため、セラミック微細中空粒子間が点接合により 固着することによって点接合以外の部分に無数の毛細管状の空気流通孔が存在す ることを見出したのである。

【００２０】 この無数の網の目状に張りめぐらされた毛細管状の空気流通孔によって僅か１ ｋｇｆ／ｃｍ^２程度の低い空気圧でも空気は発泡セラミック成形板の表面から流 れる。すなわち表面からの空気は発泡セラミック成形板の裏面のみならず発泡セ ラミック板の四周に迄流れる。特に高熱空気の場合は表面から大部分が上方及び 左右方向に流れ発泡セラミック成形板の上端及び左右両端から放散するため裏面 温度は上昇しない。このため本考案になる発泡セラミック板表面に火炎がかかっ ても火炎による高熱の空気は、発泡セラミック成形板全体に均等に流れる。従っ て裏面温度の上昇は少なく発泡セラミック成形板全体が放熱板として作用するの である。

【００２１】 発泡セラミック成形板を水平に置きその表面に水を滴下した場合、滴下された 水は即座に吸収することができる。即ち発泡セラミック成形板中に網の目の如く 張りめぐらされた毛細管状の空気流通孔内に滴下された水はただちに流れ吸収さ れるのである。そしてこの吸収された水は水平方向に流れ次第に下方に向かって 流れるため裏面に直ちに貫通することはない。水は発泡セラミック成形板の毛細 管状空気流通孔に流れ、吸水量は発泡セラミック成形板重量とほぼ同じ位になる 。発泡セラミック成形板が吸収した水が凍結しても膨張圧は四周に均一に拡散す るため凍結によって亀裂の発生することはない。

【００２２】 本考案における発泡セラミック成形板は圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で 嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、融点１５００℃以上のセラミック微細中空粒 子と融剤となる材料を含むセラミックス組成分が主要構成材であるが、この他に 水系バインダーと水を添加し必要に応じて性状向上を図るため分散剤として各種 の界面活性剤、抗菌・抗かび剤、増粘剤、安定剤等の混和剤や無機質体質顔料な どを用いても良い。

【００２３】 ハニカム構造及びコルゲート構造を有する芯材は不燃シートによって形成され たものを使用する。例えば難燃化処理したクラフト紙が使用できる。クラフト紙 を水ガラス又は水ガラスと水酸化アルミニウムの縣濁液に浸漬したものを１００ ℃前後の温風によって乾燥させる。かかる難燃化処理をしたクラフト紙は着火し ても水酸化アルミニウムから結晶水が発生して熱を奪い燃えなくなる。その後は 酸化したばさばさのアルミニウムが残りクラフト紙は炭化する。又水ガラスによ って被覆された状態はクラフト紙の炭化を容易に行なわしめることができる。

【００２４】 上記の他ハニカム構造及びコルゲート構造を有する芯材を不燃シートで形成し たる場合に使用する不燃シートとしては珪酸カルシウムや珪酸マグネシウム等を 原料とし無機の鉱物繊維シートに加工したものを使用する。

【００２５】

【実施例】

以下本考案の実施例について詳述する。

【００２６】 実施例１ 圧縮強度７００ｋｇｆ／ｃｍ^２で嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３ 、融点１６００℃、熱伝導率０．１（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）で完全な中空粒子の みで構成されているセラミック微細中空粒子１００重量部と融剤となる材料を含 むセラミックス組成分３０重量部に混和剤として分散剤、増粘剤、安定剤等を１ ．２重量部を攪拌してこれに水系バインダー２重量部と水４０重量部を加えた組 成物を充分混練した後型枠に打設して板状とし３００ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で加 圧成形した。加圧成形後常温で６０分養生後１１００℃で４５分焼成し発泡セラ ミック成形板を作製した。

【００２７】 発泡セラミック成形板の寸法は９００×１８００×１５ｍｍである。セラミッ ク微細中空粒子は細目１０重量部、中目２０重量部、荒目３０重量部に粒度調整 したものを使用した。水系バインダーとして使用したのはポリエチレングリコー ルである。融剤となる材料を含むセラミックス組成分はＳｉＯ_２−Ｎａ_２Ｏ−Ｃ ａＯからなるガラス粉末とカオリン及びボールクレーをほぼ等量ずつとしたもの を１００重量部に融剤として硼砂及び長石各１０重量部ずつ加えたものを使用し た。

【００２８】 図１はセルサイズが５０ｍｍでコア材の厚みが５０ｍｍである硅酸カルシウム の不燃シートで形成したハニカム構造を軽量断熱耐火パネルの芯材とした軽量断 熱耐火パネルである。ポルトランドセメント、水溶性アルカリ硅酸塩及び石膏を 主要構成材とする無機系バインダーを用いて芯材に発泡セラミック成形板の表裏 面材を貼着した。

【００２９】 実施例２ 実施例１で用いた表裏面材と同じ寸法の発泡セラミック成形板に、 セルサイズが５０ｍｍでコア材の厚みが７０ｍｍである難燃化処理をしたクラフ ト紙による不燃シートのハニカム構造を発泡セラミック成形板の縦方向に芯材の 幅１００ｍｍ、中空部分の幅１００ｍｍを交互にした中空ブロック状軽量断熱耐 火パネル図２を作製した。芯材に発泡セラミック成形板を貼着する無機系バイン ダーは実施例１と同じであ。

【００３０】

【考案の効果】

本考案は、圧縮強度が６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で且つ未発泡の混入していな い完全中空発泡体のみで構成されたセラミック微細中空粒子を主要構成材料とし 、これを融剤となる材料を含むセラミックス組成分の融着体で点接合により固着 した発泡セラミック成形板を作製する。この発泡セラミック成形板を表裏面材と し不燃シートで形成したハニカム構造又はコルゲート構造の芯材を全面又は中空 部分が形成されるよう部分的に使用したもので軽量にして断熱性があり強度及び 耐火性に優れた軽量断熱耐火パネルを提供し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の軽量断熱耐火パネル

【図２】実施例２の中空ブロック状軽量断熱耐火パネル

【図３】ハニカム構造

【図４】コルゲート構造

【符号の説明】

１．ハニカム構造 ２．コルゲート構造 ３．セルサイズ ４．コア材の厚み ５．コルゲート板の厚み ６．発泡セラミック成形板 ７．中空部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｅ０４Ｃ 2/36 Ｇ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で嵩
   比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、融点１５００℃以上の
   セラミック微細中空粒子と融剤となる材料を含むセラミ
   ックス組成分からなる組成物を混練後加圧成形し７００
   〜１３００℃で焼成した発泡セラミック成形板を表裏面
   材に用い芯材が不燃シートで形成されたハニカム構造又
   はコルゲート構造であることを特徴とする軽量断熱耐火
   パネル。
2. 【請求項２】 芯材がパネルの縦方向所定間隔に所定の
   幅で配設され、他の部分は中空であることを特徴とする
   軽量断熱耐火パネル。