JP3727046B2

JP3727046B2 - 発泡型防火性組成物

Info

Publication number: JP3727046B2
Application number: JP14762399A
Authority: JP
Inventors: 伸一坂下; 竜司福田; 知樹日色; 泰三青山
Original assignee: Obayashi Corp; Kaneka Corp
Current assignee: Obayashi Corp; Kaneka Corp
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2019-05-27
Also published as: JP2000336238A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発泡型防火組成物に関し、詳しくは一般建造物の梁や天井裏や扉などの開口部周辺に張り付けて使用し、火炎にさらされた際に、発泡炭化層を形成して、木材等の可燃物を防火したり、煙、炎、燃焼により発生するガス等の外部への流出を防いだりする効果を有する発泡型防火組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、建造物の防火性能を高める目的で、建造物の梁等を耐火性材料で被覆されており、現在の耐火被覆は半湿式の耐火材（ロックウール等）を吹き付けるのが主流である。しかし、この方法は作業時に材料が発散し易く、その防止のために養生が必要であり、作業の安全面において、高所作業などの課題が残されていた。また、これらの課題を解決する手段としてセラミック等の無機化合物と不織布等による耐火・防火シートも各種提案されている。しかし、扉等の開口部周辺の運動性を有する部位には、これら耐火・防火シートは伸縮性が乏しく変位追従性が著しく劣るため、使用に適していなかった。
一方、建築物に用いられるシーリング材の難燃化として、特開平３−３１３７９号公報や特開平９−５３０７５号公報では、シーリング材中にポリリン酸アンモニウム、多価アルコール類、アミノ基含有化合物等を配合する発泡型防火性シーラント組成物が提案されている。これら発泡型防火性シーラント組成物は火炎にさらされた際に、不燃性の発泡炭化層を形成することにより、木材等の可燃物を防火あるいは、煙、炎、燃焼により発生するガス等の外部への流出を防ぐことができる。更に、特開平１０−１８４３３号公報では、この発泡型防火性シーラント組成物を用いた耐火被覆シートを提案している。
【０００３】
しかし、これらシーラント組成物によるシートは、ゴムとしての強度が低く、また液状の組成物を型に流し込み硬化させて得ているため、成形に時間を要し、大面積のシート成形には適していない等の課題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述の従来技術の課題に鑑み、加熱により膨張、発泡した炭化層を形成することにより、可燃物を防火したり、煙、炎、燃焼により発生するガス等の外部への流出を防いだりする効果を有する、ブロック共重合体を用いた発泡型防火組成物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ブロック共重合体を適用することにより、伸縮性，強度及び加工性に優れた発泡型防火性組成物を得るに至った。
すなわち、本発明は（Ａ）芳香族ビニル系化合物単位及びオレフィン系化合物単位からなるブロック共重合体および（Ｂ）ポリリン酸塩化合物を含有する発泡型防火性組成物である。
また本発明は、上記発泡型防火性組成物に、さらに（Ｃ）多官能アルコール、（Ｄ）アミノ基含有化合物の少なくとも一種を含有することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の（Ａ）成分としては、芳香族ビニル系化合物単位及びオレフィン化合物単位からなるブロック共重合体を使用する。
【０００７】
前記芳香族ビニル系化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｔ−ブチルスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、メトキシスチレン及びインデン等が挙げられる。上記化合物の中でもコストと物性及び生産性のバランスからスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン及びインデンが好ましく、その中から２種以上組み合わせてもよい。
【０００８】
前記オレフィン系化合物単位としては、エチレン，プロピレン，１−ブチレン，イソブチレン，ブタジエン及びイソプレン等の炭素数１〜６のオレフィン系化合物が挙げられ、その中から２種以上組み合わせてもよい。
【０００９】
更に上記化合物から得られるオレフィン系化合物重合体の具体例としては、ポリブタジエン、ポリイソプレン，及びそれらの水添物であるポリエチレン・ブチレン，ポリエチレン・プロピレン，及びポリイソブチレンが挙げられる。
【００１０】
特に、本発明の（Ｂ）成分であるポリリン酸塩化合物は吸水性が高く、その吸水により本発明の組成物の発泡性能が低下する可能性が懸念される。そのため、前記オレフィン系化合物重合体としては、水蒸気透過性が小さいイソブチレンを主体とする重合体が特に好ましい。ブロック共重合体の耐水性を高めるにはオレフィン系化合物中にイソブチレン系化合物が５０重量％以上であることが望ましい。
【００１１】
本発明で使用されるブロック共重合体は、芳香族ビニル系化合物を主体とするユニットとオレフィン系化合物を主体とするユニットを有しているものであれば、いずれの構造を有するものも使用可能であるが、物性のバランスと合成の簡便さから、（芳香族ビニル系化合物を主体とするユニット−オレフィン系化合物を主体とするユニット−芳香族ビニル系化合物を主体とするユニット）の構造を有するトリブロック体、（オレフィン系化合物を主体とするユニット−芳香族ビニル系化合物を主体とするユニット）の構造を有するジブロック体、またはこれらの混合物を用いることができる。
【００１２】
ブロック共重合体中のオレフィン系化合物を主体とするユニットと芳香族ビニル系化合物を主体とするユニットの割合に特に制限はないが、物性のバランスから、オレフィン系化合物を主体とする単量体９５〜２０重量部と芳香族ビニル系化合物を主体とする単量体５〜８０重量部が好ましく、さらにオレフィン系化合物を主体とする単量体９０〜６０重量部と芳香族ビニル系化合物を主体とする単量体１０〜４０重量部が好ましい。
【００１３】
ブロック共重合体の数平均分子量にも特に制限はないが、ブロック共重合体の数平均分子量は３０，０００から５００，０００が好ましく、５０，０００から４００，０００が特に好まい。数平均分子量が３０，０００未満の場合、機械的な特性等が十分に発現されず、また、５００，０００を超える場合、成形性等の低下が大きい。
【００１４】
また、成分（Ａ）に柔軟性等のゴム特性や成形流動性を向上する目的で可塑剤を配合しても良い。一般的に使用されている可塑剤が使用できるが、成分（Ａ）のポリオレフィン化合物単位からなる重合体と相溶性が良いものが好ましい。相溶性の良い可塑剤の具体例としては、例えばポリブテン、水添ポリブテン、液状ポリブタジエン、水添液状ポリブタジエン、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、α−メチルスチレンオリゴマー、アタクチックポリプロピレン等が挙げられるが、その中でも好ましくは不飽和結合を含まない水添ポリブテン、水添液状ポリブタジエン、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、アタクチックポリプロピレン等の炭化水素系化合物類が好ましい。
【００１５】
可塑剤を配合する場合には成分（Ａ）と可塑剤の合計１００重量部に対して１０〜４００重量部であることが好ましい。
【００１６】
本発明の（Ｂ）成分としてはポリリン酸塩化合物を使用する。このポリリン酸塩化合物は、加熱環境下において、有機物の脱水触媒として作用するほか、自らも不燃性の無機質リン酸被膜を形成する働きを持つものである。ポリリン酸塩化合物としては、ポリリン酸の塩であれば、特に制限はないが、ポリリン酸のアンモニアまたは有機塩基との塩が好ましく、ポリリン酸のアンモニアまたはアミンとの塩が更に好ましく、特にポリリン酸アンモニウムが好ましい。また、前記塩を形成するアミン化合物としては、メチルアミン、エチルアミン等が挙げられる。ポリリン酸のアンモニアまたはアミンとの塩は加熱により分解温度に達すると、脱アンモニア等脱アミンにより縮合リン酸を生じる。この酸が有機物の脱水触媒として作用し、有機物を炭化させる結果、防火炭化層の形成につながる。また、この際発生するアンモニアガス等は、発泡剤として作用し、組成物全体を膨張させることになる。本発明に使用するポリリン酸のアンモニアまたはアミンとの塩は、リン含有量１５重量％、窒素含有量１４重量％、分解温度２００℃以上のもの、また、取り扱いやすさの点から吸湿性の低いものが適している。このようなポリリン酸のアンモニアまたはアミンとの塩としては、特に限定はないが、例えば、ポリリン酸アンモニウムからなる住友化学工業株式会社製の不溶化高分子リン化合物（商品名「スミセーフＰＭ」）等が挙げられる。
【００１７】
この成分（Ｂ）の配合量は、特に限定されるわけではないが、成分（Ａ）であるブロック共重合体１００重量部に対して１０〜４００重量部配合するのが好ましい。成分（Ｂ）の配合量が１０重量部未満であると、組成物全体を効果的に炭化、発泡させることが期待できなくなり、逆に、成分（Ｂ）の配合量が４００重量部を超えると、配合物の粘度が高くなり成形性が低下する傾向があることから好ましくない。
【００１８】
また、本発明では上記（Ａ）及び（Ｂ）成分以外に、（Ｃ）成分として多官能アルコールを使用してもよい。多官能アルコールは、加熱により膨張し、さらに脱水触媒であるポリリン酸塩化合物の存在下、炭化により発泡炭化膜を形成するものである。加熱により炭化する分解温度が２００℃以上、好ましくは３００℃以上のものが使用できる。このような多官能アルコールとしては、モノ、ジ、トリペンタエリスリトール等の多価アルコールや、でんぷんやセルロース等の多糖類、グルコース、フルクトース等の少糖類等が例示されるが、これに限定されるものではない。また、これらは単独で使用するほか、２種以上併用してもよい。
【００１９】
この成分（Ｃ）の配合量は、特に限定されるわけではないが、成分（Ａ）であるブロック共重合体１００重量部に対して１０〜２００重量部、あるいは可塑剤を配合する場合には成分（Ａ）と可塑剤の合計１００重量部に対して１０〜２００重量部であることが好ましい。成分（Ｃ）の配合量が１０重量部未満であると膨張が不十分となり、逆に成分（Ｃ）の配合量が２００重量部を超えると発泡炭化膜の形成が不十分となる。
【００２０】
さらに、本発明では上記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）成分以外に（Ｄ）成分としてアミノ基含有化合物を使用してもよい。アミノ基含有化合物は、膨張剤として作用し、加熱による分解に伴い、窒素やアンモニア等の不燃性ガスを発生し、組成物全体を適度の大きさに膨張させる効果がある。
【００２１】
具体的にはジシアンジアミド、メラミン、グアナミン、グアニジン、尿素、アゾジカルボンアミンやメラミン樹脂、グアナミン樹脂、尿素樹脂等のアミノ樹脂等が例示されるが、これに限定されるものではない。また、これらは単独で使用するほか、２種以上併用してもよい。
【００２２】
この成分（Ｄ）の配合量は、特に限定されるわけではないが、成分（Ａ）であるブロック共重合体１００重量部に対して５〜１００重量部、あるいは可塑剤を配合する場合には成分（Ａ）と可塑剤の合計１００重量部に対して５〜１００重量部であることが好ましい。成分（Ｄ）の配合量が５重量部未満であると膨張が不十分となり、逆に、成分（Ｄ）の配合量が１００重量部を超えると、形成される発泡炭化膜の強度が不十分となる傾向がある。
【００２３】
本発明においては（Ａ）、（Ｂ）両成分に対し（Ｃ）、（Ｄ）の少なくとも一種の成分が添加されることが好ましいが、（Ｃ）、（Ｄ）２成分が併用して添加されることが最も好ましい。また、本発明の組成物には各用途に合わせた要求特性に応じて、上記成分以外に、必要に応じて可塑剤や補強剤、充填剤のほか、ヒンダードフェノール系やヒンダードアミン系の酸化防止剤や紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、界面活性剤、粘着付与剤等を適宜配合することができる。
【００２４】
本発明の発泡型防火性組成物の調製法には特に制限はなく、例えば、上記各成分を配合し、ミキサーやロール、ニーダーや押出機等を用いて常温または加熱下において混練したり、適量の溶剤に成分を溶解させた後混合するなど、通常の方法を採用することができる。得られた発泡型防火性組成物は、射出成形，押出成形，カレンダー成形等通常熱可塑性樹脂で用いられる成型法により成形することができる。
【００２５】
また、本発明の発泡型防火性組成物はこの他、発泡シート、発泡ガスケット、成形体としても利用できる。具体的には、防火扉の上下左右の隙間部にシート貼りやガスケット固定等によりセットすることにより、火災時の炎や煙の貫通を防止できるといった使用方法がある。
【００２６】
【実施例】
以下に、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限を受けるものではない。
尚、実施例に先立ち各種測定法、評価法について説明する。
【００２７】
（ゴム物性試験）厚さ２ｍｍのシートから、ＪＩＳＫ６３０１に準拠して３号型ダンベルを打ち抜き、引張り速度５００ｍｍ／分で引張り試験を行った。
【００２８】
（発泡特性試験）１０×２０×１０ｍｍの成形品をガスバーナーにより約９００℃の炎で加熱し、発泡状態を観察した。
【００２９】
（耐水性試験）上記発泡特性の観察に使用したものと同様のサンプルを用いて、５０℃の温水に１週間浸漬後、濡れた状態で発泡状態を観察した。
【００３０】
（実施例１）
スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（シェルジャパン（株）社製KRATON D−1102）１５０重量部，ポリリン酸アンモニウム（住友化学（株）社製スミセーフＰＭ）１００重量部，多価アルコールとしてペンタエリスリトール４０重量部，アミノ基含有化合物としてメラミン１５重量部を１７０℃において溶融混練した後、１７０℃でプレス成形した。得られた成型品の発泡特性及び発泡特性に対する耐水性を評価した。結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例２）
スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体（シェルジャパン（株）社製KRATON G1650）１５０重量部，ポリリン酸アンモニウム（住友化学（株）社製スミセーフＰＭ）１００重量部，多価アルコールとしてペンタエリスリトール４０重量部，アミノ基含有化合物としてメラミン１５重量部を１７０℃において溶融混練した後、１７０℃でプレス成形した。得られた成型品の発泡特性及び発泡特性に対する耐水性を評価した。結果を表１に示す。
【００３２】
（実施例３）
スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体（（株）クラレ社製セプトン4033）１５０重量部，ポリリン酸アンモニウム（住友化学（株）社製スミセーフＰＭ）１００重量部，多価アルコールとしてペンタエリスリトール４０重量部，アミノ基含有化合物としてメラミン１５重量部を１７０℃において溶融混練した後、１７０℃でプレス成形した。得られた成型品の発泡特性及び発泡特性に対する耐水性を評価した。結果を表１に示す。
【００３３】
（実施例４）
５００ｍＬのセパラブルフラスコの重合容器内を窒素置換した後、注射器を用いて、ｎ−ヘキサン（モレキュラーシーブスで乾燥したもの）１２０ｍＬ及び塩化メチレン（モレキュラーシーブスで乾燥したもの）８０ｍＬ、ｐ−ジクミルクロライド）０．０８７６ｇ（０．３８ｍｍｏｌ）を加えた。重合容器を−７０℃のドライアイス／メタノールバス中につけて冷却した後、２−メチルピリジン０．０３６ｇ（０．３９ｍｍｏｌ）を加えた。次にイソブチレンモノマー３３．９ｍＬ（４１９．９ｍｍｏｌ）が入っている三方コック付耐圧ガラス製液化採取管にテフロン製の送液チューブを接続し、重合容器内にイソブチレンモノマーを窒素圧により送液した。さらに四塩化チタン１．５０ｍＬ（１３．７ｍｍｏｌ）を加えて重合を開始した。重合開始から１時間同じ温度で撹拌を行った後、重合溶液からサンプリング用として重合溶液約１ｍＬを抜き取った。続いて、あらかじめ−７０℃に冷却しておいたスチレンモノマー１２．１５ｇ（１１６．７ｍｍｏｌ）、ｎ−ヘキサン１２ｍＬおよび塩化メチレン８ｍＬの混合溶液を重合容器内に添加した。該混合溶液を添加してから１０分後に、約１０ｍＬのメタノールを加えて反応を終了させた。
【００３４】
反応溶液から溶剤等を留去した後、トルエンに溶解し２回水洗を行った。さらにトルエン溶液を多量のメタノールに加えて重合体を沈殿させ、得られた重合体を６０℃で２４時間真空乾燥することにより目的のブロック共重合体を得た。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により得られた重合体の分子量を測定した。スチレン添加前のイソブチレン重合体のＭｎが７０，０００、Ｍｗ／Ｍｎは１．１６であり、スチレン重合後のブロック共重合体のＭｎが１０１，０００、Ｍｗ／Ｍｎが１．４０であるブロック共重合体が得られた。
【００３５】
得られたスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体１５０重量部，ポリリン酸アンモニウム（住友化学（株）社製スミセーフＰＭ）１００重量部，多価アルコールとしてペンタエリスリトール４０重量部，アミノ基含有化合物としてメラミン１５重量部を１７０℃において溶融混練した後、１７０℃でプレス成形した。得られた成型品の発泡特性及び発泡特性に対する耐水性を評価した。結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
（比較例）
変性シリコーン系シーリング剤（鐘淵化学工業（株）社製ＭＳポリマーを１００重量部用い、これに可塑剤としてジオクチルフタレート（ＤＯＰ）を５０重量部、ポリリン酸アンモニウムを１００重量部、多価アルコールとしてペンタエリスルトールを４０重量部、アミノ基含有化合物としてジシアンジアミドを１５重量部加え、室温下で撹拌した後、さらに３本ロールにてよく混練し、ペースト状とした。この組成物に硬化触媒としてオクチル酸錫を３重量部、硬化助剤としてラウリルアミンを０．７５重量部加え、撹拌した。
このようにして得られた組成物を用いて、厚さ２ｍｍ厚のシートを作製した後、２３℃で１週間、更に５０℃で１週間養生した。得られた硬化物シートから、ＪＩＳＫ６３０１に準拠して３号型ダンベルを打ち抜き、引張り速度５００ｍｍ／分で引張り試験を行った。更に、１０×２０×１０ｍｍの型に上記組成物を注入し、これを２３℃で１週間、更に５０℃で１週間養生した。その成型品により発泡特性試験及び耐水性試験を行った。結果を表１に示す。
【００３８】
表１に示されるように、実施例１〜４の組成物は比較例と比べ発泡倍率は低いものの、防火断熱に十分な効果がある不燃性の発泡炭化層を形成することが確認できた。更に、比較例の変性シリコーン系シーリング剤の組成物に比べ、ゴムとしての引張強度に優れ、成形加工性においても優れていることが明らかになった。また、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体からなる実施例４においては、耐水性試験後発泡倍率の低下が少なく、耐水性に優れた組成物であることも明らかである。
【００３９】
【発明の効果】
このように、本発明の発泡型硬化性組成物は、伸縮性に富みゴム物性に優れているため、扉の開口部等の変位追従性が要求される箇所での使用にも適し、成形性の優れ、大面積のシート成形も容易となるものである。このような組成物は、一般建築物において防火・耐火性能が要求される場所に広範囲に適用可能となる優れたものである。

Claims

（Ａ）芳香族ビニル系化合物単位及びオレフィン系化合物単位からなるブロック共重合体、および（Ｂ）ポリリン酸塩化合物を含有してなる発泡型防火性組成物であって、（Ａ）のブロック共重合体中のオレフィン系化合物単位が、イソブチレンを主体とする化合物単位である発泡型防火性組成物。
さらに（Ｃ）多官能アルコールを含有する請求項１記載の発泡型防火性組成物。
さらに（Ｄ）アミノ基含有化合物を含有する請求項１又は２に記載の発泡型防火性組成物。