JP5448857B2 - 配管用熱膨張性耐火環状成形体およびその製造方法 - Google Patents
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例えば、ビル等の建築物内部で火災が発生した場合、その火災が建物全体に広がらない様に建物内部には防火壁等で仕切られた防火区画が設けられている。この様にして、一つの防火区画で火災が発生した際に、その火災が他の防火区画へ広がらない様にされている。
しかしながら実際にはこの様な防火区画を備えたビル等の建築物の場合であっても、それぞれの防火区画を貫通する配管が設けられている場合が多く、これらの配管を伝わって火災や煙等が広がる等の問題がある。
実際に火災等が発生した場合には火災等の熱により前記配管に設置された熱膨張性耐火環状成形体が膨張し、これにより前記配管内部が閉塞され、結果として前記配管を伝わって火災や煙が広がることを防止することが可能となる。
この様な用途に使用する熱膨張性耐火環状成形体として、低密度ポリエチレンと熱膨張性黒鉛とからなる樹脂組成物をチューブダイスを用いてチューブ状に押出し、冷却後チューブ状の成形体を切断して得られる熱膨張性耐火環状成形体が提案されている(特許文献1)。
しかしながら低密度ポリエチレン等のポリオレフィン系プラスチックは比較的低温でも溶融するため、前記熱膨張性環状成形体が火災等の熱にさらされた場合、熱膨張性黒鉛が膨張する前にポリオレフィン系プラスチックが溶融する温度範囲におかれた場合には、前記熱膨張性環状成形体が設置場所から剥離脱落する等の理由から十分にその性能を活用できない場合があった。
前記加熱膨張型無機質繊維フェルトであればセラミックウール等の無機繊維がポリオレフィン系プラスチックと比較して十分高い軟化温度を持つため、火災等の熱による剥離脱落の問題は生じない。
しかしながら前記加熱膨張型無機質繊維フェルトは伸縮性に乏しい面がある。このため前記加熱膨張型無機質繊維フェルトを環状に成形してその内部に配管を挿通させた場合、配管の外径が前記環状の加熱膨張型無機質繊維フェルトの内径よりも大きい場合には前記環状の加熱膨張型無機質繊維フェルトが容易に破断する問題があった。
また逆に配管の外径が前記環状の加熱膨張型無機質繊維フェルトの内径よりも小さい場合には前記環状の加熱膨張型無機質繊維フェルトが前記配管に沿って容易に動くため設置のための位置合わせが困難になる問題もあった。
このリブが設置された熱膨張性耐火環状成形体の場合は、配管の外径に多少の変動があった場合でも前記リブが前記配管の外周面に押しつぶされて、前記配管の外周面と前記リブが設置された熱膨張性耐火環状成形体の内周面との隙間が閉塞されるとされる。
しかしながら、前記隙間が設計通りに閉塞されない場合には区画を貫通する前記配管の周囲にモルタル等の流動性のある耐火材を流し込んだときに閉塞されていない隙間からモルタル等が漏れ出すため施工性に劣る場合があった。
さらにリブが設置された熱膨張性耐火環状成形体は構造が複雑であることから製造が容易ではないとの問題がある。
しかしながら前記熱膨張性耐火環状成形体に含まれる樹脂成分を増量すると得られる熱膨張性耐火環状成形体の形状保持性が低下する問題がある。
この形状保持性を向上させるために、リン化合物等の無機化合物を添加することも考えられるが、前記熱膨張性耐火環状成形体にモルタル等が接触した場合にはモルタルに含まれるアルカリ水によりリン化合物等の無機物が溶出する等して前記熱膨張性耐火環状成形体の耐火性が低下する問題もあった。
[1]無機繊維100重量部に対して、樹脂成分を30〜120重量部、増強剤を1〜15重量部、および熱膨張性黒鉛を5〜40重量部の範囲で含む樹脂組成物を分散媒に懸濁させて懸濁液を得る工程と、
前記懸濁液を環状凹形状の吸引部を備えた濾過フィルターにより濾過することにより、前記濾過フィルターの環状凹形状の吸引部内に堆積した濾過物を分散媒から分離する工程と、
前記濾過フィルターの環状凹部内部に堆積した濾過物を乾燥する工程と、
を少なくとも有することを特徴とする、配管用熱膨張性耐火環状成形体の製造方法を提供するものである。
[2]上記[1]に記載の製造方法により得られた配管用熱膨張性耐火環状成形体であって、無機繊維100重量部に対し、樹脂成分を10〜100重量部、増強剤を0.5〜8重量部、および熱膨張性無機物を5〜40重量部の範囲で含むことを特徴とする、配管用熱膨張性耐火環状成形体を提供するものである。
[3]前記増強剤が、ポリアクリルアミドである、上記[2]に記載の配管用熱膨張性耐火環状成形体を提供するものである。
[4]筒状本体と、前記筒状本体の外周に設置された不燃耐火材層と、を備えた配管の少なくとも一方の端部に、
前記筒状本体の外周と前記不燃耐火材層の側面とに接して設置された配管用熱膨張性耐火環状成形体、
を有する耐火配管であって、
前記配管用熱膨張性耐火環状成形体が、上記[2]または[3]に記載の配管用熱膨張性耐火環状成形体であることを特徴とする、耐火配管を提供するものである。
[5]二以上の配管を組み合わせてなる配管の耐火接続構造であって、
第一の配管と第二の配管との間に、上記[2]または[3]に記載の配管用熱膨張性耐火環状成形体が設置されていることを特徴とする、配管の耐火接続構造を提供するものである。
また本発明の配管用熱膨張性耐火環状成形体は柔軟性を有すると共に適度の強度も有することから形状保持性にも優れる。このため配管用熱膨張性耐火環状成形体が柔軟過ぎることによる形状の変化や配管用熱膨張性耐火環状成形体を保存している際の融着等の問題がなく取扱性に優れる。
本発明の配管用熱膨張性耐火環状成形体は、無機繊維、樹脂成分、増強剤、および熱膨張性無機物を少なくとも含む樹脂組成物を成形してなるものである。
この様なセラミック繊維としては、例えば、具体的にはシリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ジルコニア繊維等が挙げられる。
かかるセラミック繊維は、耐熱性の観点から融点が1300℃以上のものが好ましく、1500℃以上のものであればさらに好ましい。
なお本発明において融点という場合、純物質等の様にその融点を明確に示す物質についてはその融点を意味し、混合物等の様にその融点を明確に示さないものについては、JIS R3103−1に準じて測定された軟化点を意味するものとする。
また前記無機繊維はシランカップリング剤等の集束剤により複数の繊維を一本にまとめたものを使用することができる。
前記アルキル(メタ)アクリレートから選ばれた少なくとも1種のモノマーと、アルキル(メタ)アクリレートと共重合が可能なラジカル重合性モノマーから選ばれた少なくとも1種のモノマーとの共重合体エマルション、
前記アルキル(メタ)アクリレートと、前記多官能性モノマーとのそれぞれの群から選ばれた少なくとも1種のモノマーとの共(部分架橋)重合体エマルション、
アルキル(メタ)アクリレート、アルキル(メタ)アクリレートと共重合が可能なラジカル重合性モノマー、ならびに多官能性モノマーのそれぞれの群から選ばれた少なくとも1種のモノマーとの共(部分架橋)重合体エマルションが挙げられる。
具体的には、例えば、ジ(メタ)アクリレートとして、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート等が挙げられ、トリ(メタ)アクリレートとして、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等が挙げられ、これらの少なくとも一種が使用される。
本発明に使用する熱膨張性無機化合物としては、加熱時に膨張するものであれば特に限定はないが、例えば、バーミキュライト、カオリン、マイカ、熱膨張性黒鉛等が挙げられる。これらの中でも、発泡開始温度が低いことから熱膨張性黒鉛が好ましい。
本発明に使用する増強剤は、本発明の配管用熱膨張性耐火環状成形体の柔軟性を維持しつつ形状保持性を付与するものであり、例えば、水溶性高分子化合物等が挙げられる。
前記樹脂成分の範囲が無機繊維100重量部に対し10重量部未満の場合には、得られる配管用熱膨張性耐火環状成形体の柔軟性が乏しく、容易に破断する。また100重量部を越える場合には形状保持性が低下する。
前記樹脂成分の範囲は、15〜80重量部の範囲がより好ましく、20〜60重量部の範囲であればさらに好ましい。
前記増強剤の範囲は、0.75〜6重量部の範囲が好ましく、1〜4重量部の範囲であればさらに好ましい。
前記熱膨張性無機物の範囲は、5〜30重量部の範囲が好ましく、8〜25重量部の範囲であればさらに好ましい。
前記配管用熱膨張性耐火環状成形体を製造する方法としては、例えば、前記樹脂組成物を有機溶媒に懸濁させた懸濁液を金型に注入し、有機溶媒を蒸発させて成形する注形法、前記樹脂組成物を加熱された金型プレスにより成形する熱プレス法、前記樹脂組成物を分散媒に懸濁させた懸濁液を用いる抄造法等を挙げることができる。
前記配管用熱膨張性耐火環状成形体を製造する方法は抄造法であれば好ましい。
前記分散媒は水であれば好ましい。
また前記分散媒は一種もしくは二種以上を使用することができる。
図1は本発明の配管用熱膨張性耐火環状成形体の製造に使用する濾過フィルターを説明するための模式断面図である。
また図2は配管用熱膨張性耐火環状成形体の製造に使用する濾過フィルターを上部から見下ろした状態を例示した模式平面図である。
図1に例示される様に、本発明に使用する濾過フィルター1は環状凹形状の吸引部2を備えるものである。
前記濾過フィルター1は前記懸濁液を入れた容器の底部に設置される(図示せず)。
前記濾過フィルター1において前記環状凹形状の吸引部2の底面には濾過材3が設置されていて、この濾過材3の下側を減圧するか、前記濾過材の上側を加圧することにより、分散媒から濾過物を分離することができる。分散媒は濾過フィルター1の下部から回収される。また濾過フィルター1の環状凹形状の吸引部2には濾過物が堆積する。
濾過物が濾過フィルター1の上面4に達したところで濾過を終了すれば一定厚みの濾過物を得ることができる。
前記配管用熱膨張性耐火環状成形体6の内径、外径および厚みは濾過フィルターの環状凹形状の吸引部の形状を変更することにより調整することが可能である。
前記配管用熱膨張性耐火環状成形体6の大きさは、使用する配管の外形、配管に設置された不燃耐火材層の厚み等に応じて適宜設定される。
図4は本発明の配管用熱膨張性耐火環状成形体を使用した耐火配管を説明するための模式斜視図である。
図4では、筒状本体7と、前記筒状本体7の外周に設置された不燃耐火材層8とを備えた配管9が使用されている。
前記金属材料としては、例えば、鉄、鋼、ステンレス、銅、二以上の金属を含む合金等を挙げることができる。
また無機材料としては、例えば、ガラス、セラミック等を挙げることができる。
また有機材料としては、例えば、塩化ビニル樹脂、ABS樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の合成樹脂等を挙げることができる。
前記素材は一種もしくは二種以上を使用することができる。
本発明に使用する不燃耐火材層としては、例えば、JIS A5758により規定されている建築用シーリング材、JIS A6914により規定されている石膏ボード用目地処理材、モルタル、パテ、コーキング等を挙げることができる。
塩化ビニルからなる筒状本体7の両端の外周に、配管用熱膨張性耐火環状成形体6を設置する。
前記筒状本体7の外周面、前記配管用熱膨張性耐火環状成形体6の側面、および前記金型10の内面の空隙11に、モルタルからなる不燃耐火材8を注入する。前記不燃耐火材8の固化を確認してから金型10を取り外して50〜70℃の温度範囲で6〜12時間養生することにより、図7に示される耐火配管9を得ることができる。
これらの配管に配管用熱膨張性耐火環状成形体を設置することにより耐火配管を得ることができる。
図8〜図10は耐火配管の使用形態を説明するための模式断面図である。
第一の配管20は、筒状本体27と前記筒状本体27の外周に設置された不燃耐火材層28とを有するものである。
また第二の配管30も、同様に筒状本体37と前記筒状本体37の外周に設置された不燃耐火材層38とを有する。
また第二の配管30の少なくとも一方の端部にも前記筒状本体37が突出している。
第一の配管20の前記筒状本体27の内面形状は第二の配管30の筒状本体37の突出部39の外面形状と略同一である。
このため図9に例示する様に、第一の配管20と第二の配管30とを組み合わせることにより、前記第二の配管30の筒状本体突出部39を、前記第一の配管20の筒状本体27内部に隙間なく設置することができる。
これにより第一の配管20と第二の配管30とによる耐火接続構造を得ることができる。
これにより、火災等で発生した炎や煙等が配管20,30を伝わって広がることを防止することができる。
これにより前記第二の配管30の筒状本体突出部39が前記第一の配管20の筒状本体27内部に隙間なく設置されていない場合でも、火災等で発生した炎や煙等が配管20,30を伝わって広がることを防止することができる。
次に先の図1および図2に示した濾過フィルターを用いて前記乳化懸濁液により抄造を行い濾過物を得た。この濾過物を乾燥することにより、配管用熱膨張性耐火環状成形体1を得た。
電気炉を用いて600℃の温度により30分間加熱を行った。
600℃に加熱した電気炉に幅15mm、長さ15mm、および厚み4mmの試験片を投入し、加熱前後の厚みを測定し、加熱後の厚みを加熱前の厚みで除した値を膨張倍率とした。
電気炉を用いて600℃の温度により30分間加熱を行った。
なお加熱後の状態を次の三段階で表示した。
○:手で持ち上げることができる
×:手で触ると崩れる
××:電気炉から取り出したときに崩れている
図1の環状凹形状の吸引部を有する濾過フィルターに変えて、円筒形状の吸引部を有する濾過フィルターを用いて同様に抄造を行い濾過物を得た。この濾過物を乾燥させた後、幅15mm、長さ15mm、および厚み4mmに切りだして試験片を得た。
前記試験片の固定冶具間の距離を50mmとし、30mm/分の速度にて引っ張り、破断点加重および破断点伸度を測定し、それぞれ強度および伸びとして示した。強度の単位kgfで示し、伸びの単位は増加分を百分率で示した。
なお強度が1.5kgf以上の場合には○を、それ未満の場合は×を表1に示した。
また伸びが10%以上の場合には○を、それ未満の場合は×を同様に表1に示した。
実施例1に使用した増強剤を使用しなかった他は実施例1の場合と全く同様の操作を行い、配管用熱膨張性耐火環状成形体4を得た。結果を表1に示す。
実施例1に使用したアクリル系重合体エマルション、増強剤および熱膨張性黒鉛に代えて、アクリル系重合体エマルション120重量部(商品名LX852、日本ゼオン社製)、増強剤3重量部(ポリアクリルアミド、商品名ポリストロン117、荒川化学工業社製)、および熱膨張性黒鉛30重量部(商品名GREP−EG、東ソー社製)を使用した他は実施例1の場合と全く同様の操作を行い、配管用熱膨張性耐火環状成形体5を得た。結果を表1に示す。
実施例1に使用した増強剤および熱膨張性黒鉛に代えて、増強剤10重量部(ポリアクリルアミド、商品名ポリストロン117、荒川化学工業社製)、および熱膨張性黒鉛25重量部(商品名GREP−EG、東ソー社製)を使用した他は実施例1の場合と全く同様の操作を行い、配管用熱膨張性耐火環状成形体6を得た。結果を表1に示す。
実施例1に使用したアクリル系重合体エマルション、増強剤および熱膨張性黒鉛に代えて、増強剤を使用せず、SBR系重合体ラテックス30重量部(商品名SR107、日本エイアンドエル社製製)、および熱膨張性黒鉛10重量部(商品名GREP−EG、東ソー社製)を使用した他は実施例1の場合と全く同様の操作を行い、配管用熱膨張性耐火環状成形体7を得た。結果を表1に示す。
実施例1に使用したアクリル系重合体エマルション、増強剤および熱膨張性黒鉛に代えて、SBR系重合体ラテックス30重量部(商品名SR107、日本エイアンドエル社製製)、増強剤10重量部(ポリアクリルアミド、商品名ポリストロン117、荒川化学工業社製)、および熱膨張性黒鉛10重量部(商品名GREP−EG、東ソー社製)を使用した他は実施例1の場合と全く同様の操作を行い、配管用熱膨張性耐火環状成形体8を得た。結果を表1に示す。
実施例1に使用したアクリル系重合体エマルション、増強剤および熱膨張性黒鉛に代えて、アクリル系重合体エマルション5重量部(商品名LX852、日本ゼオン社製)、増強剤1重量部(ポリアクリルアミド、商品名ポリストロン117、荒川化学工業社製)、および熱膨張性黒鉛10重量部(商品名GREP−EG、東ソー社製)を使用した他は実施例1の場合と全く同様の操作を行い、配管用熱膨張性耐火環状成形体9を得た。結果を表1に示す。
2 環状凹形状の吸引部
3 濾過材
4 濾過フィルターの上面
6 配管用熱膨張性耐火環状成形体
7、27、37 筒状本体
8、28、38 不燃耐火材
9 配管
10 金型
11 空隙
20 第一の配管
29、39 筒状本体の突出部
30 第二の配管
Claims (5)
- 無機繊維100重量部に対し、樹脂成分を10〜100重量部、増強剤を0.5〜8重量部、および熱膨張性無機物を5〜40重量部の範囲で含む樹脂組成物を分散媒に懸濁させて懸濁液を得る工程と、
前記懸濁液を環状凹形状の吸引部を備えた濾過フィルターにより濾過することにより、前記濾過フィルターの環状凹形状の吸引部内に堆積した濾過物を分散媒から分離する工程と、
前記濾過フィルターの環状凹部内部に堆積した濾過物を乾燥する工程と、
を少なくとも有することを特徴とする、配管用熱膨張性耐火環状成形体の製造方法。 - 請求項1に記載の製造方法により得られた配管用熱膨張性耐火環状成形体であって、無機繊維100重量部に対し、樹脂成分を10〜100重量部、増強剤を0.5〜8重量部、および熱膨張性無機物を5〜40重量部の範囲で含むことを特徴とする、配管用熱膨張性耐火環状成形体。
- 前記増強剤が、ポリアクリルアミドである、請求項2に記載の配管用熱膨張性耐火環状成形体。
- 筒状本体と、前記筒状本体の外周に設置された不燃耐火材層と、を備えた配管の少なくとも一方の端部に、
前記筒状本体の外周と前記不燃耐火材層の側面とに接して設置された配管用熱膨張性耐火環状成形体、
を有する耐火配管であって、
前記配管用熱膨張性耐火環状成形体が、請求項2または3に記載の配管用熱膨張性耐火環状成形体であることを特徴とする、耐火配管。 - 二以上の配管を組み合わせてなる配管の耐火接続構造であって、
第一の配管と第二の配管との間に、請求項2または3に記載の配管用熱膨張性耐火環状成形体が設置されていることを特徴とする、配管の耐火接続構造。
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