JP3402657B2

JP3402657B2 - 耐火構造要素

Info

Publication number: JP3402657B2
Application number: JP9300693A
Authority: JP
Inventors: アンデルス・クリスチャン・ヤールムント
Original assignee: アルボール−トレーディング・アクティーゼルスカブ
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1993-04-20
Publication date: 2003-05-06
Anticipated expiration: 2018-05-06
Also published as: JPH06305808A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドロマイト、ファイバ
及び石膏を含む耐火構造要素に関する。

【０００２】

【従来の技術】石膏／ファイバ型、例えば石膏と木から
なる構造要素は、例えば火炎の影響のもとでは、約１０
３℃で石膏から結晶水を放出することになる。この結晶
水は、当然、炎の展開を減じ、炎が局所化され、限定さ
れている場合には、連続的な炎の展開を完全に止めるこ
ともできる。しかし、より強力で執拗な炎、例えばすで
に一定期間展開を許容された炎のもとでは、結晶水の耐
火効果は、一時的なものでしかない。

【０００３】ノルウェー国公開特許第１６６２７３号
は、ホルムアルデヒドの放出を減らす目的と、耐水性、
強度及び耐火性を改善する目的とを合わせ持つ、カルシ
ウム及び／又はマグネシウム化合物を含む、アルカリケ
イ酸塩、硫黄及び／又は亜硫酸化合物を基剤とするバイ
ンダを有するファイバ板状体を記載している。カルシウ
ム化合物として、Ｃａ（ＯＨ）₂ 、ＣａＯ及びＣａＣｌ
₂ が例示されている。これらのカルシウム及び／又はマ
グネシア化合物の含量は、明細書第４頁の第二及び第三
の段落の記載によれば、板状体全体の２〜２４重量％と
いう比較的少量である。従って、このような板状体の耐
火性は、比較的受動的である。すなわち、消火性のガス
状成分の放出は、場合によっては含まれているＣａ（Ｏ
Ｈ）₂ 成分からしか起こらず、一つの段階（５８０℃）
においてしか起こらない。

【０００４】ドイツ国特許第３，５０８，９３３号は、
十分な空気及び蒸気の透過性を有する防火構造板状体を
提供することを目的としている。後者の特徴は、板状体
の製造の際に有利であると言っている。この構造板状体
は、任意にはファイバを含む石膏コアと、このコアを間
にはさむ２枚のガラスファイバ層とを有する積層構造体
である。一方のガラスファイバ層の外面には、細粒状の
無機材料、例えば石膏、ドロマイト及びマグネサイトの
層が形成されている。その無機成分は、とりわけ、火災
の際に、水及び二酸化炭素を放出することにより、防火
バリアとして働く。しかし、この表面層は薄いため、能
動的な耐火性には限りがあり、更に本板状構造体は、比
較的複雑である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、でき
るだけ高い本質的かつ能動的な耐火性を有し、構造要素
の強度特性を損なうことのない構造要素を提供すること
である。

【０００６】もう一つの目的は、９００℃にまで及ぶ広
い温度範囲の熱及び炎の影響に能動的に抵抗する特性を
そのような構造要素に提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的は、ドロマイ
ト、ファイバ及び石膏を含む構造要素であって、該構造
要素の製品基準（ドライベ−ス）で、１０〜５０重量％
のドロマイト［ＣａＭｇ（ＣＯ₃)₂ ］と、５．６〜１
３．５重量％の無水のファイバと、４２．５〜７９．９
重量％の石膏と、の均質な混合物である構造要素によっ
て達成される。さらなる特徴は、以下に示すとおりであ
る。

【０００８】本発明によると、石膏及び繊維状材料、例
えば木の繊維からなる構造要素は、その製造の過程で、
鉱物性ドロマイトが添加されることにより、能動的に火
災の拡大を阻止する性質を付与される。「能動的に火災
の拡大を阻止する」とは、その要素が、熱の影響のもと
で不燃性のガス状成分を放出することをいう。防火特性
は、二酸化炭素ガスの形態で放出される、この鉱物の炭
酸塩成分から実質的にもたらされる。ドロマイトの化学
組成は、ＣａＭｇ（ＣＯ₃ ）₂ 、すなわちカルサイト
［ＣａＣＯ₃ ］とマグネサイト［ＭｇＣＯ₃ ］である。
この鉱物はまた、ブルーサイト［Ｍｇ（ＯＨ）₂ ］を含
むことが多い。ブルーサイトを１７〜２０重量％有する
ドロマイトが、本発明においては特に好ましい。熱の影
響のもとで、マグネサイト成分は、約３００℃で二酸化
炭素を放出する。マグネサイトから出る二酸化炭素の蒸
気圧は、約３５３℃で１気圧である。ドロマイト中のカ
ルサイト成分は、７００℃〜９００℃の範囲で二酸化炭
素を放出する。ドロマイトが、ブルーサイトをも含むな
らば、ブルーサイト成分は、３５０℃〜４５０℃で遊離
水を形成し始める。このように、添加された鉱物性ドロ
マイトは、燃焼への酸素の更なる供給を阻止するガス状
の二酸化炭素を、場合によっては、水蒸気も放出する。
この能動的な火災拡大阻止メカニズムは、上述したよう
に、温度が上昇するにつれ、一つの成分をもう一つの成
分が引き継ぐように異なる温度範囲で生じる。ドロマイ
トを含有するタイプの構造要素は、耐火性に加え、改善
された機械特性、例えば改善された弾性率及び引張り強
さを示す。

【０００９】これに関連して、「繊維状材料」とは、好
ましくは木材、例えばチップ、ウッドファイバ、紙繊維
などから得られるファイバ、を含むことを意味する。し
かし、他の繊維状材料、例えばプラスチックファイバ、
堅果殻などを使用することもできる。「構造要素」と
は、板状体、種々の室内調度品、例えばドアパネル、ド
アフレーム、椅子のひじ掛けなどを含むことを意味す
る。

【００１０】種々の成分からの水及び二酸化炭素の放出
は、以下の反応式に従って起こる。

【００１１】ＣａＳＯ₄ ・２Ｈ₂ Ｏ → ＣａＳＯ₄ ＋２Ｈ₂ ＯＭｇＣＯ₃ → ＭｇＯ＋ＣＯ₂ Ｍｇ（ＯＨ）₂ → ＭｇＯ＋Ｈ₂ ＯＣａＣＯ₃ → ＣａＯ＋ＣＯ₂

【００１２】ファイバの量を指定の限界を超えて増すな
らば、その構造要素は、水をより容易に吸収し、膨潤す
るおそれがある。これは、この型の構造要素にとって望
ましくない特性である。一方、石膏の量を指定の限界を
超えて増すならば、その構造要素の固体特性(Solidity)
及び強度特性が低下する。防火特性に関しては、ドロマ
イトの含量が、構造要素の製品基準（ドライベ−ス）で
少なくとも約１０重量％でなければならないことを見い
だした。そのドロマイト含量が約５０重量％を超えるな
らば、構造要素の強度特性は低下する。従って、製品基
準（ドライベ−ス）の構造要素中のドロマイト含量は、
１０〜５０重量％であるべきであり、ファイバと石膏の
量が、夫々、５．６〜１３．５重量％、４２．５〜７
９．９重量％であればよいということを見いだした。耐
火性並びに固体特性及び強度特性を考慮に入れた好まし
い実施態様においては、ドロマイトが２０重量％を構成
し、石膏含量が６８〜７１重量％を構成し、残りがほぼ
ファイバからなる。本発明による構造要素は、各成分相
互が均一に分布しているという意味において均質であ
る。

【００１３】構造要素の製造においては、天然石膏（Ｃ
ａＳＯ₄ ・２Ｈ₂ Ｏ）及び天然ドロマイト［実質的には
ＣａＭｇ（ＣＯ₃ ）₂ ］をミルにて処理し、両成分を混
合、粉砕して粉状物を作る。ドロマイトの粒径は、製品
としての構造要素中にその鉱物をもっともうまく分散さ
せるために、できるだけ小さくすべきである。実際に
は、適切な粒径は、約２０μm 以下であり、約１０μm
の粒径が好ましいということを見いだしたが、本発明は
このような粒径に依存するものではない。しかし、ドロ
マイト粒子が大きすぎるならば、その構造要素の表面が
粗粒状を呈するようになり、結果として、防火特性及び
強度特性の両方が低下する危険が生じる。基本原則とし
て、ドロマイトの粒径が小さければ小さいほど、強度特
性がいっそう向上する。このように、上記の混合肯定を
徹底的に実施することが重要である。それから、石膏と
ドロマイトとの混合物は、約１５０℃の温度を有するか
焼ユニットに移送される。このか焼ユニットにおいて、
石膏の二水和物が、石膏の半水和物に変換される。すな
わち、結晶水の量が２０％から約５％に減らされる。し
かし、ドロマイトはか焼されず、湿分が存在するならば
それが除去されるだけである。この処理は、後の処理工
程で石膏が水とよりよく結合する状態にするために実施
される。それから、所望の量の水及びウッドファイバ
が、石膏及びドロマイトからなるか焼された粉状混合物
に添加される。二水石膏を形成せしめるべく加えられる
水の量は、理論的には石膏全体の１５％であるべきであ
るが、二水和物の形成を達成するためには、ある程度過
剰の水が加えられなければならない。それから、この混
合物は、プレスに挿入されるスチ−ルプレ−ト上に引き
延ばすように広げられる。その後、プレスされた構造要
素は、残留水分含量が１〜２重量％になるまで乾燥され
る。前記の混合物には、石膏の硬化を遅らせるための遅
延剤、その結果として、水が石膏と結合することを抑制
し、二水和物の形成を長引かせる両性界面活性剤が添加
されることが好ましい。アミノ酸のカルシウム塩である
Retardan（登録商標）、それは石膏全体に対して約０．
０９重量％の量が水に添加されるのであるが、好ましい
遅延剤である。相当する製造方法を、上記に例示した他
の要素の製造に使用することもできるが、そのような方
法の場合、最終の要件に応じてプレス工程が種々選択さ
れる。

【００１４】遅延剤を添加しないと、石膏はただちに反
応し、その反応物を混練ユニットから取り出す前に硬化
が起こる。ドロマイトは、石膏の硬化促進剤として働
く。従って、ドロマイトを添加するときには、遅延剤の
量を増す必要がある。天然石膏はまた、石膏ボード工業
において用いられるプロセスにおいても、硬化促進剤と
して働き得る。理論的には、他の遅延剤、例えばクエン
酸三ナトリウムを使用することもできるが、構造要素が
厚紙で覆われていないかぎり、これらは、ある時間経過
後、構造要素の表面に塩として析出・沈着する。、

【００１５】以下の表１及び表２は、通常の石膏／ウッ
ドファイバ構造要素とドロマイトを添加した同様なタイ
プのそれの代表的な相互混合量及び組成を示している。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】１，１４５ｋｇの混合物は、正味約０．７
m³の構造要素になり、１，１０６ｋｇの混合物は、正味
約０．５m³の構造要素になる。

【００１９】種々の段階ならびに石膏及びドロマイト成
分による効果を示すために、１００ｋｇの構造要素であ
って、ドロマイト１０％（内、ブルーサイト：２ｋｇ、
マグネサイト３．９：ｋｇ、カルサイト：４．３ｋｇ）
と、石膏：７５ｋｇと、乾燥チップ：１３ｋｇと、遊離
水分２ｋｇとからなる構造要素を使用して火炎をあてた
時の経時変化を以下に要約した。

【００２０】１２０℃で、ドロマイトを含まない通常の
構造要素の場合と同様に、結晶水及び遊離水分の蒸発が
起こる。この場合、それらの量は、石膏由来の水が１５
ｋｇ及び遊離水分が２ｋｇである。

【００２１】約３００℃で、マグネサイト成分が二酸化
炭素を放出し始める。総量１．９４ｋｇ。

【００２２】３５０℃〜４５０℃の温度範囲では、ブル
ーサイト成分が水蒸気を放出し始める。総量０．６２ｋ
ｇ。

【００２３】７００℃〜９００℃の温度範囲では、カル
サイト成分が二酸化炭素ガスを放出し始める。総量１．
８９ｋｇ。

【００２４】上記の通り、本発明による構造要素は、二
つが水の蒸発相であり、残り二つが二酸化炭素放出相で
あるところの全部で四つの能動的火災拡大阻止相を示
す。これは、そのような相を一つしか示さない、石膏及
びウッドファイバからなる通常の構造要素とは対照的で
ある。構造要素中のドロマイト含量が増えるならば、放
出される二酸化炭素の量は当然それに応じて増加する。

【００２５】

【実施例】この実施例は、石膏及びウッドファイバから
なる板状体にドロマイトを添加することによって得られ
る強度特性の改善を示している。ドロマイト１０重量
％、ウッドファイバ１８重量％及び残りを石膏ならびに
Retardan（登録商標）が占める６枚の異なる板状体を用
意した。その内、３枚は、厚さ８ｍｍであり、残りは厚
さ約７ｍｍであった。これらを曲げ強さ、弾性率及び引
張り強さに関して簡単な試験に付した。以下の表からわ
かるように、すべての試料は、曲げ強さを除き、ドロマ
イトを含まない通常の石膏／ウッドファイバ板状体に比
べて大幅に改善された強度を示した。

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】上記の結果は、石膏／ウッドファイバ型の
構造要素にドロマイトを添加することにより、優れた強
度特性を有する構造要素が、広い温度範囲で能動的な防
火性を得ることができることを示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ０４Ｂ 22/10 Ｃ０４Ｂ 22/10 // Ｃ０４Ｂ 111:28 111:28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ドロマイト、ファイバ及び石膏を含む、
板状体、ドアパネル、椅子のひじ掛けなどの構造要素で
あって、該構造要素の製品基準（ドライベース）で、１０〜５０重量％のドロマイト［ＣａＭｇ(ＣＯ₃)₂］
と、５.６〜１３.５重量％の無水のファイバと、４２.５〜７９.９重量％の石膏と、の均質な混合物からなり、結果として防火性及び高い強
度が得られることを特徴とする構造要素。
【請求項２】前記のドロマイトが、鉱物性ブルーサイ
ト［Ｍｇ(ＯＨ)₂］をさらに含む請求項１に記載の構造
要素。
【請求項３】前記の構造要素が、その製品基準（ドラ
イベース）で、１０〜２０重量％のドロマイトと、９〜
１２重量％の無水のファイバと、６８〜７１重量％の石
膏と、を含む請求項１又は２に記載の構造要素。
【請求項４】前記のドロマイトの粒径が、２０マイク
ロメートル以下である請求項１乃至３のいずれか一に記
載の構造要素。
【請求項５】前記のドロマイトの粒径が、１０マイク
ロメートルである請求項４に記載の構造要素。
【請求項６】前記のファイバが、ウッドファイバとし
て含まれている請求項１乃至５のいずれか一に記載の構
造要素。