JP3477554B2

JP3477554B2 - 熱膨張性防火用組成物及びその製造方法

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Publication number: JP3477554B2
Application number: JP2000168800A
Authority: JP
Inventors: 栄資川崎; 卓二角田; 研一柘植; 克明水野
Original assignee: Japan Insulation Co Ltd
Current assignee: Japan Insulation Co Ltd
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2003-12-10
Anticipated expiration: 2020-06-06
Also published as: JP2001348476A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新規な熱膨張性防
火用組成物及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】防火用膨張性材料又は防火用発泡性材料
（以下「防火用膨張性材料」という）は、例えば電力ケ
ーブル、通信ケーブル等のようなケーブル類、空調設備
等の配管類の周囲に被覆等により施工される。これらケ
ーブル類、配管類等は、防火区画体の貫通口を通じて複
数の防火区画体にまたがって配置される。

【０００３】防火用膨張性材料が施工された部位は、火
災時等において加熱により膨張又は発泡して膨張層を形
成し、これにより防火区画体にある貫通口を閉塞して火
災の延焼防止を図ることが可能となる。このため、防火
用膨張性材料では、特に膨張層の形成後、膨張層が炎熱
によって容易に形崩れを起こさず、所定の形状をできる
だけ長時間保持できることが条件となる。

【０００４】これに関し、例えばベース樹脂に無機系膨
張剤及び／又は有機系膨張剤と、ポリカーボネート樹
脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケ
トン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂等の形崩れ
防止用樹脂とが同時に配合されてなることを特徴とする
防火用膨張性樹脂組成物（特開平９−１７６４９８号）
等が知られている。この防火用膨張性組成物によれば、
特に形崩れ防止用樹脂が配合されていることから、炎熱
を受けても膨張層が形崩れを起こさず、その形状を保持
し続けることができるとされている。

【０００５】しかしながら、上記の防火用膨張性組成物
は、用途によっては弾性・柔軟性が十分でない面があ
る。

【０００６】他方、弾性・柔軟性を有するポリウレタン
に耐火性を付与するための技術として、ポリオールとポ
リイソシアネートに難燃剤として膨張黒鉛を配合する耐
火性弾性ポリウレタン軟質フォームの製造方法が知られ
ている（特許第２７３２４３５号）。

【０００７】しかしながら、上記の製造方法では、粉末
状カゼインを形崩れ防止に適用する例も示されている
が、その形崩れ防止効果はなお不十分である。それだけ
でなく、ポリオールとポリイソシアネートの二液反応混
合物からポリウレタンを製造する上記技術では、多量の
膨張黒鉛を配合することはきわめて困難であり、十分な
耐火性能を得ることができない。すなわち、より優れた
耐火性能を付与するためには、膨張黒鉛及び形崩れ防止
剤をできるだけ多く配合することが必要となるが、上記
技術ではそれらを配合すればするほどスラリー粘度が高
くなり、目的とするポリウレタンの製造そのものが困難
となってしまう。かりにポリウレタンを製造できたとし
てもポリウレタンの弾性・柔軟性の低下を避けることが
できない。このため、上記の製造方法においても、耐火
性の向上には一定の限界がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、形崩れ防
止効果を含む耐火性能を十分満足し、かつ、弾性と柔軟
性とを兼ね備えた防火用熱膨張性材料は未だ開発される
に至っていないというのが現状である。

【０００９】従って、本発明は、優れた形崩れ防止効果
を含めた耐火性能に優れるとともに、適度な弾性・柔軟
性を兼ね備えた熱膨張性防火用組成物を提供することを
主な目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、これら従来
技術の問題に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、熱膨張性防
火用組成物として特定組成を採用することにより、上記
目的を達成できることを見出し、ついに本発明を完成す
るに至った。

【００１１】すなわち、本発明は、下記の熱膨張性防火
用組成物及びその製造方法に係るものである。

【００１２】１．軟質ウレタンフォーム、無機系膨張剤
及び形崩れ防止剤を含む熱膨張性防火用組成物。

【００１３】２．無機系膨張剤、形崩れ防止剤及び水を
含む水性スラリーを調製した後、上記水性スラリーに水
性ウレタンプレポリマーを混合し、発泡硬化させること
を特徴とする熱膨張性防火用組成物の製造方法。

【００１４】３．エチレンオキサイドが付加された親水
性ポリオール、無機系膨張剤、形崩れ防止剤及び水を含
む水性スラリーを調製した後、上記水性スラリーにイソ
シアネート化合物を混合し、発泡硬化させることを特徴
とする熱膨張性防火用組成物の製造方法。

【００１５】

【発明の実施の形態】（１）熱膨張性防火用組成物無機系膨張剤としては、加熱により発泡ないしは膨張す
る性質を有する無機系材料であれば特に制限されず、公
知の発泡性樹脂組成物に使用されている無機系膨張剤を
そのまま用いることもできる。例えば、膨張性黒鉛（鱗
片黒鉛粉末を濃硫酸等で酸化処理して黒鉛層間に化合物
をインターカレーションしたもの、膨張黒鉛ともい
う）、ホウ砂、パーライト、ひる石等が挙げられる。こ
れら無機系膨張剤の中でも、膨張性黒鉛が好ましい。

【００１６】無機系膨張剤の含有量は、樹脂成分の種
類、所望の発泡倍率等によって適宜設定することができ
るが、通常は本発明組成物の水を除いた成分中１０〜４
５重量％程度、好ましくは２０〜３０重量％とすれば良
い。

【００１７】形崩れ防止剤は、上記膨張剤により形成さ
れた膨張層の形状を保持できるものであれば限定され
ず、無機系又は有機系のいずれも使用することができる
（但し、カゼイン単独での使用を除く）。

【００１８】有機系形崩れ防止剤としては、例えばフェ
ノール樹脂、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテ
ルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリ
エーテルスルホン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹
脂、フッ素樹脂、コーンスターチ等を用いることができ
る。無機系形崩れ防止剤としては、例えばホウ酸、ホウ
砂、ほう酸亜鉛、ポリリン酸アンモニウム等を用いるこ
とができる。これら形崩れ防止剤の中でも、少なくとも
ホウ酸を用いることが好ましい。すなわち、ホウ酸は単
独で使用でき、また他の形崩れ防止剤と併用することも
できる。なお、この場合、ホウ酸と併用する他の形崩れ
防止剤としてカゼインを用いることは可能である。

【００１９】形崩れ防止剤の含有量は、形崩れ防止剤の
種類、無機系膨張剤の種類・使用量等によって適宜設定
することができるが、通常は形崩れ防止剤及び無機系膨
張剤の割合が重量比で１：１〜１０：１程度、好ましく
は２：１〜５：１となるようにすれば良い。形崩れ防止
剤が少なすぎると形状保持能力が低下することがある。
また、無機系膨張剤が少なすぎると耐火性能が低下する
おそれがある。

【００２０】本発明組成物における樹脂成分としては、
軟質ウレタンフォームを用いる。また、上記ポリウレタ
ンは、一液タイプ、二液タイプ等のいずれの原料から得
られたものも使用できるが、特に一液タイプの方が好ま
しい。一液タイプのものとして、例えば水性ウレタンプ
レポリマーから得られる軟質ウレタンフォームを好適に
用いることができる。水性ウレタンプレポリマーとして
は、公知のもの又は市販品を使用できる。より具体的に
は、下記一般式（１）で示されるウレタン変性ＴＤＩ
（トリレンジイソシアネート）（プレポリマー）、下記
一般式（２）で示されるウレタン変性ＭＤＩ（４，４’
−ジフェニルメタンジイソシアネート）（プレポリマ
ー）等及びこれらの混合物を用いることができる。

【００２１】

【化１】

【００２２】

【化２】

【００２３】樹脂成分の含有量は、形崩れ防止剤及び無
機系膨張剤の種類及び使用量等に応じて適宜設定できる
が、形崩れ防止剤及び無機系膨張剤の合計量が樹脂成分
１００重量部に対して通常５０重量部以上、好ましくは
１００重量部以上となるように設定すれば良い。なお、
上記合計量の上限値は限定的でないが、通常は９００重
量部程度とすれば良い。

【００２４】本発明組成物では、必要に応じて公知の防
火用膨張性材料で用いられている各種添加剤も適宜含ま
れていても良い。例えば、界面活性剤、架橋剤、整泡
剤、触媒、発泡剤、鎖延長剤、難燃剤、安定剤、紫外線
吸収剤、酸化防止剤、顔料、老化防止剤、繊維類、フィ
ラー等を挙げることができる。また、必要に応じて、ア
ゾジカルボンアミド、ジニトロペンタメチレンテトラミ
ン、ｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジ
ド等の有機系膨張剤を使用することもできる。

【００２５】本発明組成物は、その弾性・柔軟性、熱膨
張性、遮熱性、耐火性等の特性が要求される様々な分野
に利用できるが、防火用膨張性材料を用いる公知の工法
にも適用でき、各工法における使用方法に従って用いれ
ば良い。使用部位も特に制限されず、防火性（特に火災
における延焼防止）等が要求される箇所に幅広く用いる
ことができる。

【００２６】特に、本発明組成物は、防火区画体に設け
られた貫通口の一部又は全部を閉塞するために用いられ
る。具体的には、防火壁、床スラブ等の防火区画体に設
けられた貫通口（貫通部分）を通るケーブル、パイプ等
の周囲又は周辺を本発明組成物で被覆したり、あるいは
本発明組成物によるブロックを取り付けることによって
施工することができる。（２）熱膨張性防火用組成物の製造方法本発明組成物の製造方法は、所定の軟質ウレタンフォー
ムが得られる限り特に限定されず、用いるポリウレタン
原料の種類等に応じて適宜決定することができる。例え
ば、エチレンオキサイドのような親水基が付加された親
水性ポリオールと水にポリイソシアネート化合物を反応
させる二液タイプの方法、水性ウレタンプレポリマーに
水を反応させる一液タイプの方法等が使用できる。

【００２７】本発明では一液タイプの方法、殊に水性ウ
レタンプレポリマーを用いる方法をより好適に採用する
ことができる。この方法では、比較的多量の水を使用で
きるのでスラリー濃度、ひいては最終製品の物性等を自
由にコントロールできる点で有利である。また、工業的
規模での生産に適しており、しかもより優れた性能をも
つ組成物がより確実に得られるという点でも一液タイプ
の方法が好ましい。

【００２８】水性ウレタンプレポリマーを使用する方法
についてさらに詳細に説明すると、まず無機系膨張剤及
び形崩れ防止剤を水に加えてスラリーを調製した後、こ
のスラリーに水性ウレタンプレポリマーを混合し、発泡
硬化させることによって製造することができる。水性ウ
レタンプレポリマーとしては、軟質ウレタンフォームを
与えるものであれば特に限定的でなく、公知のもの又は
市販品を用いることもできる。また、上記プレポリマー
の重合度等も、最終製品の用途・使用目的等に応じて適
宜選択することができ、特に限定されない。

【００２９】無機系膨張剤及び形崩れ防止剤としては、
前記で掲げた材料をそれぞれ用いることができる。この
場合も、無機系膨張剤として膨張性黒鉛を用いることが
好ましい。また、形崩れ防止剤としてホウ酸を用いるこ
とが好ましい。

【００３０】水性ウレタンプレポリマー、無機系膨張剤
及び形崩れ防止剤の配合割合は、最終的に本発明組成物
が得られるように設定すれば良く、具体的には前記で掲
げた配合割合を採用すれば良い。

【００３１】スラリーの濃度（固形分濃度）は、最終製
品の使用目的、用途等に応じて適宜設定することができ
るが、通常は２０〜９０重量％程度、好ましくは５０〜
７０重量％である。水が多すぎる場合には、得られる成
形体の形状安定性が低下するおそれがある。また、水が
少なすぎる場合は、スラリーの粘度が上昇するため、所
望の発泡硬化体が得られなくなることがある。

【００３２】また、スラリーには、必要に応じて他の添
加剤を配合することもできる。例えば、界面活性剤、分
散剤、架橋剤、整泡剤、触媒、発泡剤、鎖延長剤、難燃
剤、安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、顔料、老化防
止剤、繊維類、フィラー等を用いることができる。

【００３３】スラリーの調製は、これらの成分を同時又
は順次に配合した後、公知の攪拌機等により均一に混合
・攪拌すれば良い。

【００３４】次いで、上記スラリーに水性ウレタンプレ
ポリマーを添加する。添加後、スラリーの発泡が開始す
るまで攪拌混合を続ける。発泡させるスラリーは、必要
に応じて所定の形状を有する型に注入すれば良い。この
場合、型に注入された状態で発泡硬化が行われる。

【００３５】得られた成形体をそのまま脱型しても良い
が、必要に応じて発泡硬化体を５０℃以上で養生しても
良い。養生は、脱型、水分蒸発等を行うことができれ
ば、その条件は特に制限されない。例えば、発泡硬化体
を型とともに約１００℃で養生して収縮させてから脱型
し、さらに約５０℃で養生して水分を蒸発させることに
より、形状安定性に優れた発泡硬化体を得ることができ
る。これらの養生時間は、養生温度、発泡硬化体の大き
さ等に応じて適宜設定すれば良い。

【００３６】ポリウレタン原料として、例えばエチレン
オキサイドが付加された親水性ポリオール及びイソシア
ネート化合物の二液タイプの原料を用いる場合は、上記
親水性ポリオール、無機系膨張剤、形崩れ防止剤及び水
を含む水性スラリーを調製した後、上記水性スラリーに
イソシアネート化合物を混合し、発泡硬化させることに
より製造することができる。

【００３７】エチレンオキサイドが付加された親水性ポ
リオール及びイソシアネート化合物は、それぞれ公知の
ものを使用することができ、また市販品もそのまま用い
ることができる。親水性ポリオール及びイソシアネート
化合物の組み合わせ方及び配合割合等は、最終製品の使
用目的、所望の物性等に応じて適宜採択することができ
る。無機系膨張剤、形崩れ防止剤等は、前記の水性ウレ
タンプレポリマーを用いる場合と同様のものを使用する
ことができる。また、成形方法、養生方法等の製造条件
も、前記の水性ウレタンプレポリマーを用いる場合に準
じて実施すれば良い。

【００３８】

【発明の効果】本発明の熱膨張性防火用組成物によれ
ば、特に、軟質ウレタンフォームという特定の樹脂成分
に対して形崩れ防止剤及び無機系膨張剤を適用するの
で、従来技術よりも優れた耐火性能を発揮することがで
きる。

【００３９】すなわち、膨張層の形崩れを有効に防止で
きるだけでなく、長時間高温でさらされても脆弱化しに
くい。その結果、どのような火災においても優れた耐火
性能を安定して得ることができる。火災後においても、
膨張層が崩れにくいため、火災後の処理も円滑かつ安全
に行うことができる。

【００４０】特に、樹脂成分として軟質ウレタンフォー
ムを採用しているので、優れた耐火性能と適度な弾性・
柔軟性とを兼ね備えた熱膨張性防火用組成物が容易かつ
確実に得ることができ、そのまま防火用の施工に用いる
ことができる。このため、従来技術のように、防火性材
料として用いるために、別途に用意された柔軟性材料と
組み合わせたり、あるいはこれらを不燃性袋に詰めると
いう必要もなく、比較的簡単に施工することができ、コ
スト面、施工面等において非常に有利である。

【００４１】本発明の製造方法によれば、比較的多量の
水を使用することができるので、無機系膨張剤・形崩れ
防止剤をともに高配合量で添加することができる。その
結果、優れた耐火性能と適度な弾性・柔軟性とを兼ね備
えた組成物をより容易かつ確実に製造することができ
る。

【００４２】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明の特
徴とするところをより一層明確にする。なお、本発明
は、これら実施例に限定されるものではない。

【００４３】実施例１〜１１及び比較例１〜６表１〜４に示す配合量で型崩れ防止剤及び熱膨張性黒鉛
の混合物に水を加えてスラリーを調製した。このスラリ
ーに水性ウレタンプレポリマーを加えて攪拌混合し、寸
法１２ｃｍ×１２ｃｍ×１７ｃｍの型に注入して発泡成
型させ、型とともにオーブン中１００℃で１時間で養生
した後、脱型した。得られた発泡硬化体をさらにオーブ
ン中５０℃で２日間養生することにより水分を蒸発させ
てスポンジ状の成形体を得た。

【００４４】表中の各成分は、以下に示すものを用い
た。

【００４５】ホウ酸：オルトホウ酸（グラニュラータイ
プ）、Ｕ．Ｓ．ＢＯＲＡＸ製膨張性黒鉛：「ＣＡ−６０」、住金ケミカル製ポリリン酸アンモニウム：「スミセーフＰ」、住友化学
工業製カゼイン：試薬、関東化学社製水性ウレタンプレポリマー：「ＥＧＨ−４０１」、三井
化学製界面活性剤：「ＥＡ−８０（非イオン系界面活性
剤）」、第一工業製薬製試験例１各実施例及び比較例で得られた組成物について、スラリ
ー状態、密度、表面硬度、圧縮永久歪、膨張倍率及び形
状保持性を調べた。その結果を表１〜４に示す。なお、
各性能試験は次に示す方法により実施した。（１）スラ
リー状態形崩れ防止剤、膨張剤及び水のスラリーの状態を調べ、
流動可能な状態を○、パサパサした状態で流動性のない
ものを×と評価した。（２）表面硬度発泡硬化体にＣ型ゴム硬度計（高分子計器（株）製）を
当てた直後の硬度計の指示を読み取ることにより測定し
た。（３）圧縮永久歪発泡硬化体を体積率で１０％圧縮し、７０℃で２２時間
放置後の体積を測定し、当初の体積に対する割合を求め
てその体積の回復状態を調べた。（４）膨張倍率発泡硬化体を３００℃で保持された雰囲気内に０．５時
間放置した後の膨張倍率を測定した。（５）形状保持性発泡硬化体を３００℃で保持された雰囲気内に０．５時
間放置した後、その膨張体の硬さを触感により調べた。
評価は４段階とし、膨張体が堅くてしっかりしているも
のを◎、形状を保持できているものを○、形状をなんと
か保持しているものを△、形状保持性がないもの又は溶
融したものを×とした。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】

【表４】

【００５０】表１〜４に示す結果からも明らかなよう
に、本発明組成物は、良好な弾性・柔軟性を示すととも
に、優れた形状保持性を発揮することがわかる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ //(Ｃ０８Ｋ 3/00 Ｃ０８Ｋ 3:04 3:04 3:38 3:38） (72)発明者柘植研一岐阜県本巣郡穂積町大字野田新田字北沼 4064−１日本インシュレーション株式会社生産事業部中央技術研究所内 (72)発明者水野克明岐阜県本巣郡穂積町大字野田新田字北沼 4064−１日本インシュレーション株式会社生産事業部中央技術研究所内 (56)参考文献特開平８−302209（ＪＰ，Ａ) 特開平３−35088（ＪＰ，Ａ) 特開平10−147623（ＪＰ，Ａ) 特開平９−176498（ＪＰ，Ａ) 特開2001−270998（ＪＰ，Ａ) 特開2001−348487（ＪＰ，Ａ) 特許2732435（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 75/04 - 75/16 C08G 18/00 - 18/87

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軟質ウレタンフォーム、無機系膨張剤及び
形崩れ防止剤を含む熱膨張性防火用組成物であって、形
崩れ防止剤として少なくともホウ酸を用いる熱膨張性防
火用組成物。
【請求項２】軟質ウレタンフォーム、無機系膨張剤及び
形崩れ防止剤を含む熱膨張性防火用組成物であって、形
崩れ防止剤がホウ酸である熱膨張性防火用組成物。
【請求項３】軟質ウレタンフォームが、水性ウレタンプ
レポリマーから得られるものである請求項１又は２に記
載の熱膨張性防火用組成物。
【請求項４】無機系膨張剤が、膨張性黒鉛である請求項
１〜３のいずれかに記載の熱膨張性防火用組成物。
【請求項５】形崩れ防止剤及び無機系膨張剤の合計量
が、軟質ウレタンフォーム１００重量部に対して５０重
量部以上である請求項１〜４のいずれかに記載の熱膨張
性防火用組成物。
【請求項６】防火区画体に設けられた貫通口の一部又は
全部を閉塞するために用いられる請求項１〜５のいずれ
かに記載の熱膨張性防火用組成物。
【請求項７】無機系膨張剤、形崩れ防止剤及び水を含む
水性スラリーを調製した後、上記水性スラリーに水性ウ
レタンプレポリマーを混合し、発泡硬化させることを特
徴とする熱膨張性防火用組成物の製造方法であって、形
崩れ防止剤として少なくともホウ酸を用いる製造方法。
【請求項８】無機系膨張剤、形崩れ防止剤及び水を含む
水性スラリーを調製した後、上記水性スラリーに水性ウ
レタンプレポリマーを混合し、発泡硬化させることを特
徴とする熱膨張性防火用組成物の製造方法であって、形
崩れ防止剤がホウ酸である製造方法。
【請求項９】エチレンオキサイドが付加された親水性ポ
リオール、無機系膨張剤、形崩れ防止剤及び水を含む水
性スラリーを調製した後、上記水性スラリーにイソシア
ネート化合物を混合し、発泡硬化させることを特徴とす
る熱膨張性防火用組成物の製造方法であって、形崩れ防
止剤として少なくともホウ酸を用いる製造方法。
【請求項１０】エチレンオキサイドが付加された親水性
ポリオール、無機系膨張剤、形崩れ防止剤及び水を含む
水性スラリーを調製した後、上記水性スラリーにイソシ
アネート化合物を混合し、発泡硬化させることを特徴と
する熱膨張性防火用組成物の製造方法であって、形崩れ
防止剤がホウ酸である製造方法。