JP5628580B2

JP5628580B2 - 防煙テープ

Info

Publication number: JP5628580B2
Application number: JP2010168939A
Authority: JP
Inventors: 関　正明; 正明関; 康晴川村; 正之広田
Original assignee: Kikusui Kagaku Kogyo KK; Shimizu Corp
Current assignee: Kikusui Kagaku Kogyo KK; Shimizu Corp
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: JP2012026243A

Description

本発明は、火災発生初期時に建物内の開閉扉等の隔壁隙間を塞いで、煙の建物内拡散を防ぐことができる防煙テープに関する。特に、ウィング式の開閉扉の扉体周囲と扉枠との隙間に配するのに好適な防煙テープに関する。なお、隔壁隙間はエレベータ隙間等も含む。

上記のような防煙テープに係る先行技術文献として特許文献１等が存在する。

特許文献１には、下記概要の防煙テープが提案されている（要約参照）。特許文献１の図１〜３を、本願添付図面の図１〜３として参考引用する。

「平常時の扉の開閉に支障をきたすことがなく、火災時に戸枠と扉の隙間を閉塞させて確実に煙の漏出（拡散）を防止することが可能な防煙シートを提供する。」ことを課題とし、「建物の開口部に設置された戸枠２と、開口部を開閉自在に戸枠２に支持された扉１との隙間Ｈに設けられ、火災時に発生した煙が隙間Ｈを通じて拡散することを防止するための防煙テープであって、火災時の熱により発泡膨張する発泡材を含む発泡性防煙層６と、この発泡性防煙層６の一面６ａに一体に積層された表面フィルム７とを備えて形成する。」ことを解決手段とする。

なお、図例中、「１ａ」は「扉の外周面」、「２ａ」は「戸枠の内周面」、８は「裏面フィルム」である。

特開２００９−２０９６０７号公報

本発明は、上記特許文献１におけるのと同様の問題を、より有効に解決することができる新規な構成の防煙テープを提供することを目的とする。

すなわち、本発明の目的は、火災発生初期時においても火元煙の建物内拡散を有効に阻止できる防煙テープを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意開発に努力をした結果、下記構成の防煙テープに想到した。

建物内の開閉扉等の隔壁隙間に取付けられ、火災発生初期時に隙間方向に膨張して開閉扉等の隔壁隙間を塞ぐ防煙テープであって、
粉体又はペースト状の熱膨張剤が、扁平断面の帯状袋体に略均等に充填されてなり、
前記熱膨張剤が、揮発性液体が封入されたマイクロカプセルの集合体を含み、該マイクロカプセルの集合体は、前記揮発性液体の気化により前記帯状袋体を脹らませ可能とされていることを特徴とする。

後述の実施例で示す如く、１００℃以下（通常、８０℃前後）の温度でも膨んで、開閉扉等の隔壁隙間を有効に閉鎖できる。このため、火災発生初期時における火元煙の建屋内拡散を有効に阻止できる。

特許文献１の図１の引用図である。同じく図２の引用図である。同じく図３の引用図である。（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の防煙テープの各種形態を示す切欠き部分斜視図である。本発明で用いた防煙試験装置の概略説明図である。図４の試験装置における試験スリット閉鎖率／隔壁前後の圧力差換算グラフ図である。防煙試験における実施例１の結果を示す温度・圧力差／時間グラフ図である。同じく実施例２の結果を示す温度・圧力差／時間グラフ図である。同じく実施例３の結果を示す温度・圧力差／時間グラフ図である。同じく比較例１の結果を示す温度・圧力差／時間グラフ図である。同じく比較例２の結果を示す温度・圧力差／時間グラフ図である。

以下、本発明の防煙テープについて説明する。

建物内の開閉扉等の隔壁隙間に取付けられ、火災発生時に隙間方向に熱膨張して隔壁隙間を塞ぐ防煙テープであることを前提とする。

本発明における防煙テープ１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆの各種形態を図４に示す。

粉体又はペースト状の熱膨張剤１２が、扁平断面の帯状袋体１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅ、１３Ｆに略均等に充填されている。

ここで、帯状袋体の形態は、１３Ａのような単筒状に限られず、１３Ｂに示す如く、所定ピッチで交互に部分仕切り部１３ｂを備えたり、１３Ｃに示す如く、所定ピッチで全幅仕切り部１３ｃを備えたりしたものでもよい。部分的に又は全幅で仕切り部１３ｂ、１３ｃを形成した場合は、充填された熱膨張剤が帯状袋体の中での偏在が発生し難くなる。１３Ｄ、１３Ｅ、１３Ｆに示す如く、両側又は一側さらには上面（膨張方向）にひだ（折り込み）１３ｄ、１３ｅ、１３ｆを形成した袋体としてもよい。側や上面にひだを形成した場合は、高さ方向（隙間閉鎖方向）に膨張し易くなる。

帯状袋体の形成材料は、薄肉で可撓性を有するものなら特に限定されない。例えば、プラスチック・ゴム（エラストマー）フィルム、織布、不織布等を挙げることができる。例えば、軟質ポリエチレンフィルムの場合、20〜200μｍのものを使用する。

（１）上記熱膨張剤は、揮発性液体が封入されたマイクロカプセルの集合体を含み、該マイクロカプセルの集合体は、前記揮発性液体の気化により熱膨張が可能とされている。マイクロカプセルの熱膨張により、帯状袋体が厚み方向に膨らみ可能とされている。

帯状袋体１３Ａ・・・は、内部充填物が膨張したとき、実質的に幅方向には膨らまず厚み方向に膨らみ可能とされている。すなわち、両側は熱融着されていたり縫製されていたりする構成とすることが望ましい。後述の如く、溝形鋼に嵌着させる場合は、溝形鋼で幅方向の膨らみが規制されるため必然的ではない。

ここで、「マイクロカプセル」とは、「熱膨張性樹脂粒子」や「マイクロスフエァー（microsphere）」とも称されるもので下記公知のものを使用可能である。

例えば、
1)「塩化ビニリデン樹脂等の熱可塑性プラスチックや水不溶化可能な水溶性ポリマーからなるシェル中に炭化水素等のガスを充填したもので平均粒子径50μｍ以下、望ましくは30μｍのもの」（特開2003-292875号段落0025〜0031）や、

2）「液状ガスを内包した熱可塑性樹脂の殻からなるマイクロスフェアーが加熱されると殻の内部のガス圧が増し、また、熱可塑性樹脂の殻が軟化して膨張し、中空球状粒子を形成する特性を持つもの：平均粒径５〜30μｍ、膨張後体積が30〜150倍になるものが好ましい。具体例；日本フェライト株式会社製『EXPANCEL』シリーズ、大日精化工業株式会社製『マイクロスフェアーＭ５２０』シリーズ」（特開2007-314712号段落0025）や、

3)「ニトリル系モノマーを含有するモノマー混合物の重合体からなるポリマーの外郭と、このポリマーの外郭内に封入された揮発性膨張剤から形成されている。エチレン不飽和を有する単量体混合物の重合体からなるシェルと、このシェルの封入された発泡剤とを有する熱可塑性微小球で、塩素を含まない脂肪族フルオロカーボン或いはフルオロ炭化水素も含む。」（特開2008-214463号段落0013）等を挙げることができる。

さらには、特開2009-161698号で提案されている下記構成のマイクロカプセルも使用可能である。

「重合体からなるシェルに、コア剤として揮発性膨張剤が内包された熱膨張性マイクロカプセルであって、
前記シェルは、アクリロニトリル、メタクリロニトリル及び塩化ビニリデンから選択される少なくとも１種からなる重合性モノマー（Ｉ）４０〜９０重量％と、カルボキシル基を有し、炭素数が３〜８のラジカル重合性不飽和カルボン酸モノマー（ＩＩ）１０〜５０重量％とを含有し、かつ、分子内に二重結合を２つ以上有する重合性モノマー（ＩＩＩ）を含有しないモノマー混合物を重合させてなる重合体からなる、ことを特徴とする熱膨張性マイクロカプセル。」

そして、上記マイクロカプセルに封入された揮発性液体は、初期流出煙温度（火災報知設備の作動温度）の下限より若干低い温度（45℃）以上で気化するものとする。

なお、「火災報知設備の感知器及び発信機に係る技術上の規格を定める省令」では、定温式感知器の公称作動温度は60〜150℃であり、実際は60〜80℃に設定することが多い。このため、揮発性液体の気化温度は、前述の如く、初期流出煙温度（火災報知設備の作動温度）より若干低い温度（45℃）以上とする。45℃未満では夏季の冷房していない密閉室の温度で気化を開始してしまい防煙テープが膨張するおそれがある。

上記から、揮発性液体は、通常、気化温度（沸点）45〜95℃、望ましくは50〜90℃の炭化水素系（ハロゲン化炭化水素も含む。）のものとする。温度が低すぎると、上述の如く夏季に気化して膨張するおそれがあり、温度が高すぎると、火災発生時に高温となっても気化せず、火災発生時の防煙作用を奏し難くなる。

具体的には、下記炭化水素系の揮発性液体を挙げることができる（日本化学会編「第５版化学便覧応用化学編Ｉ」（平7-3-15）丸善、ｐ744表9.23参照）。なお、括弧内は沸点である。

炭化水素：ヘキサン（68〜71℃）、イソへキサン（57〜71℃）、イソヘプタン（80〜91℃）、シクロへキサン（79〜82℃）、ベンゼン（79〜82℃）。

ハロゲン化炭化水素：クロロホルム（60〜62℃）、ジクロロエチレン（59〜61℃）、トリクロロエチレン（85〜93℃）、フロン１１３（47.47℃）等
また、熱膨張剤には、さらに、難燃剤を含有させてもよい。難燃剤としては、膨張性黒鉛及び／又はリン酸系の難燃剤が望ましい。これらの難燃剤は、防煙テープの熱膨張作用を補助（補完）するとともに、マイクロカプセル集合体を難燃化させる（膨張した防煙テープに自己消火性を付与する。）。

リン酸系の難燃剤としては、ポリリン酸アンモニウム、各種リン酸エステル、トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）、トリフェニレンホスフェート（ＴＰＰ）、トリキシレンホスフェート（ＴＸＰ）等を使用することができる。

（２）前記熱膨張剤には、さらに、ガス生成剤組成物を含ませてもよい。該ガス生成剤組成物は、水溶性の炭酸塩（水素塩を含む）と高級脂肪酸と水とを必須成分とし、高級脂肪酸の前記炭酸塩との反応で前記帯状袋体を脹らませる膨張ガスを生成するものである。高級脂肪酸の前記炭酸塩との組合わせは、前記揮発性液体の場合と同様、初期流出煙温度（火災報知設備の作動温度）より若干低い温度（45℃）以上で反応開始するものとする。

ここで、炭酸塩：高級脂肪酸：水の比率は、炭酸塩1molに対して前記高級脂肪酸0.05〜20mol（望ましくは0.15〜10mol、さらに望ましくは0.3〜5mol）であるとともに、水の配合量は、前記炭酸塩1質量部に対して0.5〜30質量部（望ましくは0.7〜12質量部）とする。

炭酸塩に対して、高級脂肪酸のmol比が低すぎても高すぎても、また、水の質量比が低すぎても高すぎても、膨張ガスの生成効率が悪い。

水の存在が必要なのは、炭酸塩と高級脂肪酸との実体的な接触反応を可能とするためである。

炭酸塩は、アルカリ土類金属塩でもよいがアルカリ金属塩の方が高級脂肪酸との反応性に富む。アルカリ金属塩のうちで、ナトリウム塩、カリウム塩等が汎用性を有する。そして、炭酸塩は炭酸水素塩の方が炭酸ガスの発生が良好である。

高級脂肪酸としては、炭素数１２以上で、前記揮発性液体の気化温度（沸点）45〜95℃、望ましくは50〜90℃に対応する温度で融解可能なものが望ましい。高級脂肪酸が水中拡散して、前記炭酸塩との接触反応が促進されて、膨張ガスである炭酸ガスの生成が促進される。

炭素数１２以上の高級脂肪酸は実質的に水不溶であるため、融解することにより水中拡散が促進され、さらに、高級脂肪酸とアルカリ炭酸塩との反応により生成する高級脂肪酸アルカリ塩は水溶解性であるため、高級脂肪酸の融解温度に達するとガス生成反応が急速に進行する。

表１に、高級脂肪酸（炭素数１０〜３０）の各分子量（括弧内）・融点と、一部高級脂肪酸と炭酸水素カリウムと水の存在下（三成分質量比＝１：１：１；mol比付記）を、表示温度（80℃と35℃）で反応させた試験を行った反応（ガス発生）時間を示す。

ガス生成剤組成物50ｇを40μｍポリエチレン袋（1000ｍｍ×30ｍｍ；フィルム厚40μｍ）に充填し80℃雰囲気（火元流出煙温度を想定）および35℃（室温を想定）におき、前者は0.5分毎に、後者は24時間毎に、袋が膨らみ始める時間を確認して、ガス発生時間とした。

表１に示す結果から、安定して反応させるには、融点60℃以上がより望ましいことが伺える。特に、脂肪族炭素数１６〜２２で融点が60〜80℃の直鎖飽和脂肪酸が望ましい。

35℃雰囲気で、ミリスチン酸は48時間後にガス発生が認められたが、パルミチン酸およびステアリン酸は96時間後でもガス発生が認められなかった。

通常、高級脂肪酸は水不溶又は実質水不溶であり、アルカリ金属塩となることにより水溶解性となる。

上記ガス生成剤組成物には、さらに、水溶性高分子を含ませてもよい。帯状袋体内での組成物の偏在が発生し難くなる。水溶性高分子の配合量は、水１質量部に対して0.005〜0.1質量部（望ましくは0.01〜0.05質量部）とする。

水溶性高分子としては、セルロースエーテル（ＨＥＣ、ＣＭＣ等）、セルロースエステル、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸等を使用可能である。

上記において、前記マイクロカプセルの集合体に対するガス生成剤組成物の配合量は、特に限定されないが、前者：100質量部に対して、通常、ガス生成剤組成物の前記炭酸塩と脂肪酸の合計量：10〜100質量部（望ましくは20〜50質量部）とする。

次に、本実施形態の防煙テープの使用態様は、従来の防煙テープと同様である。
即ち、ドア体の外周又はドア枠の内周に、接着剤・接着テープ（両面テープ）を介して取り付ける。又は、ドア体の外周又はドア枠の内周に螺子留め等した溝型鋼（Ｃ形鋼）に嵌着取付けしてもよい。

こうして取り付けた本実施形態の防煙テープは、後述の実施例で示す如く、優れた防煙性を示すものである。

本発明の防煙テープの効果を確認するために比較例とともに実施例について防煙試験行ったので、以下に説明する。

防煙試験は、下記防煙試験装置を用いて、下記方法で行なった。

＜防煙試験装置＞
試験装置は、図５に示す如く、隔壁を中央に備え、一方が電熱ヒータを備えた炉室で他方が排気室とされ、炉室側に空気孔が排気室側に排気孔がそれぞれ後・前壁に形成され、排気孔からブロアー吸気されるような試験箱体で形成する。該試験箱体内の各位置に温度及び圧力センサーが配されている。

そして、隔壁の中央高さ位置には、750ｍｍ幅のスリットを備え該スリットの上下に山形鋼（40×40×4ｔ）を取付けて、高さ略6.7ｍｍの試験用スリットを形成可能となっている。

そして、隔壁前後の圧力差とスリット閉鎖率との関係を予め測定して、閉鎖率／圧力差換算グラフ（図６）を求めた。

＜防煙試験方法＞
各実施例は、表２に示す配合処方の熱膨張性剤（組成物）を用い、ポリエチレン製袋（1000ｍｍ×30ｍｍ；フィルム厚40μｍ）に表示の各量を充填して各試験片を調製した。

そして、図５における一方の山形鋼（図例では下側）の中央位置に実施例の各試験片を750ｍｍに裁断して貼着して、又は、表２に示す配合処方の各比較例の塗料を幅5mmで厚さ1.5ｍｍ×長さ750ｍｍの塗膜を形成して、各被試験体とした。

そして、試験装置の電気ヒータを通電後、炉内、気流、表面の各温度を測定するとともに、隔壁前後の圧力差を測定して図６によりスリット閉鎖率を求めた。

実施例１〜３の結果を図７〜９に、比較例１〜２の結果を図１０〜１１に示す。

本発明の各実施例は、高閉鎖（閉鎖率90％以上：圧力差75Pa以上）を格段に短時間（600ｓ:10min以内）で達成できることが確認できた。

図７から、実施例1では、電気ヒータの通電後1min（気流温度約50℃）で、ガス生成が始まり閉鎖率80％近く達成でき、通電後6min（気流温度約80℃）で急激に圧力が上昇し、通電後8分（圧力上昇後2min）で気流温度が低下しても閉鎖率95％以上（圧力差：95Ｐａ）を達成し維持していることが分かる。

図８から、実施例２では、通電後7min（気流温度約80℃）で急激に圧力が上昇し、通電後10分（圧力上昇後3min）で気流温度が低下しても閉鎖率95％以上（圧力差：95Ｐａ）を達成し維持していることが分かる。

図９から、実施例３では、通電後7min（気流温度約80℃）で急激に圧力が上昇し、通電後9分（圧力上昇後2min）で気流温度が低下しても閉鎖率100％（圧力差：100Ｐａ）を達成し維持していることが分かる。

これに対して、各比較例１・２は、低閉鎖（閉鎖率70％弱：圧力差10Pa前後）しか達成できず、しかも当該閉鎖率を達成するのに長時間（1500ｓ（25min）前後）必要とした。

すなわち、図１０（比較例１）は、気流温度が80℃前後（点火後900ｓ：15min）から発泡が盛んとなり、気流温度が一定90℃前後（点火後1500ｓ：25min）となった以降は圧力差（約11Ｐａ）も大きくならず、閉鎖率70％弱のままであることを示す。

また、図１１（比較例２）は、同様にして、気流温度が80℃前後（点火後900ｓ：15min）から発泡が盛んとなり、気流温度が一定90℃前後（点火後1500ｓ：25min）となった以降は圧力差（約9Ｐａ）も大きくならず、閉鎖率70％弱のままであることを示す。

上記から従来のマイクロカプセルを含有させた塗料で隔壁隙間を閉鎖しようとしても、火元煙の温度で有効な閉鎖方向の膨張が形成されず、有効な閉鎖を達成し難いことが分かる。

１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ・・・防煙テープ
１２・・・熱膨張剤
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅ、１３Ｆ・・・帯状袋体
１３ｂ・・・部分仕切り部
１３ｃ・・・全幅仕切り部
１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ・・・ひだ（プリーツ）

Claims

建物内の開閉扉等の隔壁隙間に取付けられ、火災発生時に隙間方向に熱膨張して前記隔壁隙間を塞ぐ防煙テープであって、
粉体又はペースト状の熱膨張剤が、扁平断面の帯状袋体に略均等に充填されてなり、
前記熱膨張剤が、揮発性液体が封入されたマイクロカプセルの集合体を含み、該マイクロカプセルの集合体は、前記揮発性液体の気化により前記熱膨張が可能とされていることを特徴とする防煙テープ。
前記マイクロカプセルに封入された揮発性液体が、気化温度（沸点）が45〜95℃の炭化水素系であることを特徴とする請求項１記載の防煙テープ。
前記熱膨張剤が、さらに、膨張黒鉛及び／又はリン酸系の難燃剤を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の防煙テープ。
前記熱膨張剤が、さらに、ガス生成剤組成物を含み、該ガス生成剤組成物は、水溶性の炭酸塩（水素塩を含む）と高級脂肪酸と水とを必須成分とし、前記高級脂肪酸が前記炭酸塩と反応して前記帯状袋体を脹らませる膨張ガスを生成するものであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の防煙テープ。
前記炭酸塩が炭酸アルカリ塩（炭酸アルカリ水素塩を含む。）であるとともに、前記高級脂肪酸が炭素数１２以上で融解温度45〜95℃を示すものであることを特徴とする請求項４記載の防煙テープ。
前記ガス生成剤組成物の組成が、前記炭酸塩1molに対して前記高級脂肪酸0.05〜20molであるとともに、水が前記炭酸塩1質量部に対して0.5〜30質量部であることを特徴とする請求項４又は５記載の防煙テープ。
前記ガス生成剤組成物の組成がさらに水溶性高分子を含み、該水溶性高分子の配合量が、前記水1質量部に対して前記水溶性高分子0.005〜0.1質量部であることを特徴とする請求項６記載の防煙テープ。
前記熱膨張剤における組成が、前記マイクロカプセルの集合体100質量部に対して、前記ガス生成剤組成物の前記炭酸塩と前記高級脂肪酸の合計量が10〜100質量部であることを特徴とする請求項４〜７いずれか一記載の防煙テープ。
前記帯状袋体が所定ピッチで全幅又は部分幅の仕切り部を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一記載の防煙テープ。
前記帯状袋体がひだ（折り込み）を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一記載の防煙テープ。