JP5950312B2 - 不燃断熱パネル体 - Google Patents
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Description
発泡ウレタンのこれ等の問題を解決し、発泡ウレタンを不燃化できれば、発泡ウレタンの使用範囲が広くなり、火災時の問題が減少するので、発泡ウレタンを建物用資材として使用することが可能となる。
例えば、特許文献1に開示した発泡ウレタンを使用したパネル体が提案されている。
この発泡ウレタンを使用したパネル体は、基材と硬質ポリウレタン系発泡層とエラストマ層を備えたものである。
そして、発泡ウレタンを加熱すると300℃程度から発泡ウレタンが軟化し粘度性の液状化し、膨張性黒鉛は250℃〜300℃で膨張開始し、多数の空洞を有した海綿状となり、液状化したウレタンは膨張性黒鉛の各空洞内に吸収する。この動作は持続し、膨張性黒鉛の膨張した空洞に吸収された液状化したウレタンが燃焼時に至った時点と膨張性黒鉛の膨張進行バランスが整った条件では、液状化したウレタンは熱膨張性黒鉛の中で燃焼されるので、ウレタンの燃焼時ガス、発煙は同時燃焼処理され、しかも膨張した空洞は小さく、膨張性黒鉛の空洞中の液状化したウレタンの量はわずかであるから、その液状化したウレタンが燃焼しても発火、発煙、ガスの発生がなく、不燃化の状態となるものと考察される。
表面被覆パネル2と裏面被覆パネル3は不燃材より成る。
発泡ウレタン4は、ウレタン基材と膨張性黒鉛とリン酸系剤を混合した混合材を拘束発泡したものである。
ウレタン基材は、イソシアネートとポリオール(発泡剤を含む)である。
イソシアネートとポリオールと膨張性黒鉛とリン酸系剤を混合した混合材を、表面被覆パネル2と裏面被覆パネル3との間に注入して拘束発泡することで不燃断熱パネル体1とする。
繊維混入ケイ酸カルシウム板より成る表面被覆パネル2と裏面被覆パネル3を、所定の間隔を空けて対向して動かないように保持する。
ポリオールと膨張性黒鉛とリン酸系剤を混合した混合材と、イソシアネートを混合して混合材とする。
この混合材を表面被覆パネル2と裏面被覆パネル3との間に注入して拘束発泡することで発泡ウレタン4とする。
発泡ウレタン4の表面と表面被覆パネル2が密着し、発泡ウレタン4の裏面と裏面被覆パネル3が密着するので、発泡ウレタン4と表面被覆パネル2、裏面被覆パネル3が一体化し、剥離などすることがない。
イソシアネートとポリオールと膨張性黒鉛とリン酸系剤を混合した混合材を拘束発泡して発泡ウレタンとしたことで、その発泡ウレタンの内部に膨張性黒鉛が分散して存在する。
本発明の不燃断熱パネル体1を加熱すると、300℃程度で発泡ウレタン4が軟化しだし溶解することで、発泡ウレタン4は粘度性の液状化、つまりタール状になり、ガス化して燃焼発火することになる。
膨張性黒鉛は300℃〜320℃で膨張する。
リン酸系剤は、発泡ウレタン4の初期の燃焼発火を遅くし、膨張性黒鉛が膨張するタイミングに合わせて燃焼発火するように調整する。
そして、膨張性黒鉛は300℃〜320℃で繊維状に膨らんで固まった小さな空洞を多数有した海綿形状になり、タール状のウレタンを各空洞内に分散して吸収する。
タール状のウレタンは、膨張性黒鉛の各空洞内において微量ごとに分散して加熱燃焼されるため、発火、発煙、ガスの発生に至ることがなく、発泡ウレタン4が不燃化される。
このために、表面被覆パネル2、裏面被覆パネル3を設けることが必要である。
表面被覆パネル2、裏面被覆パネル3の材質は不燃材であれば良いが、不燃材の種類によっては加熱時に変形したり、ひび割れが発生したりすることがあり、そのような不燃材は表面被覆パネル2、裏面被覆パネル3に好ましくない。
バーナー5bはプロパンガスを燃焼させるものである。
発泡ウレタン4は、イソシアネートとポリオールと膨張性黒鉛とリン酸系剤の混合材を、拘束発泡したものである。
試験結果は表1の通りであった。
なお、フェノール板でも繊維混入ケイ酸カルシウム板と同様な試験結果を得た。
表面被覆パネル2、裏面被覆パネル3を厚さ10mmの繊維混入ケイ酸カルシウム板とし、発泡ウレタン4の材質を種々変えることで、厚さ50mm、幅100mm、長さ100mmの試験体を作製し、各試験体を図2に示す試験装置5を用いて燃焼試験を実施した。
各試験体のポリオールに含まれる発泡剤は、5〜7質量%である。
第1試験体の加熱温度、発泡ウレタン内温度は、表2及び図3の図表に示すとおりであった。
このことから、イソシアネートとポリオール(ウレタン基材)に、難燃剤として膨張性黒鉛、水酸化アルミニウム、雲母、ホウ酸を混合し、その混合材を拘束発泡した発泡ウレタンを用いたものは、不燃のパネル体にならない。しかも、発泡ウレタンが強く弾性がないことから、断熱性能が低いと考察される。
その理由は、次のようであると考察される。
発泡ウレタンに混入した水酸化アルミニウムは気泡空間を充填してしまうので発泡ウレタンが硬くなり、本来の発泡ウレタン形状とはならずに断熱性能は失われる。
ホウ酸は発泡ウレタンの燃焼過程でタール化(液状化)した内部に取り込まれてしまうので、液状化したウレタンの燃焼時に発生する煙の阻止はできない。
雲母は本来板状では耐熱性に優れているが、微粉加工されたものでは発泡ウレタン内に分散され耐熱性も火炎を阻止する性能も持たなくなる。
このことから、膨張性黒鉛の配合量を多く、リン酸系剤の配合量を少なくすることで、不燃性能が向上することが判る。
なお、膨張性黒鉛の配合量を多くすると発泡ウレタンが膨張しすぎて形状を維持できないことがあるし、ウレタン基材の配合量が少なくなりすぎるので、膨張性黒鉛の配合量は18質量%程度が好ましく、リン酸系剤の配合量は2質量%程度が好ましい。
例えば、発泡ウレタンを用いた材料は、防火規格を必要とする建物で使用するためには、火災時の発熱量等が規格を合格する必要がある。
つまり、試験体ホルダ10、点火用プラグ11、輻射電気ヒータ12、排気フード13、遠心式排気ファン14、熱電対15、流量測定用オリフィスプレート16等を備えている。
試験体ホルダ10に試験体20を置き、輻射電気ヒータ12による一定の輻射熱を放射した状態で、試験体20の燃焼で消費された酸素の減少量から酸素消費法に基づき発熱量を求めるものである。
a.加熱開始後20分間の総発熱量が8MJ/m2であること。つまり、総発熱量8MJ/m2以下であること。
b.加熱開始後20分間、最高発熱速度が10秒以上継続して200KW/m2を越えないこと。つまり、最高発熱速度10秒間200KW/m2以下であること。
c.加熱終了時初期形状が保全されていること。例えば、表裏面に貫通した穴等が形成されないこと。
第1の試験体Aの試験結果は表6及び図8に示す図表のとおりであった。
第2の試験体Bは、総発熱量が14.3/m2で不合格である。
なお、イソシアネート、ポリオール、膨張性黒鉛、リン酸系剤の配合量は、±2%程度差があってもISO5660−1コーンカロリーメータ法による試験の判定基準を合格した不燃断熱パネル体となる。
Claims (4)
- イソシアネートとポリオールと膨張性黒鉛とリン酸系剤を混合した混合材が、拘束発泡された発泡ウレタン(4)の表裏面は、不燃材より成る表面被覆パネル(2)と裏面被覆パネル(3)で被覆され、
前記混合材は、イソシアネート37〜39質量%、ポリオール41〜43質量%、膨張性黒鉛17〜19質量%、リン酸系剤1〜3質量%であることを特徴とする不燃断熱パネル体。 - 前記発泡ウレタン(4)は、前記イソシアネートとポリオールと膨張性黒鉛とリン酸系剤を混合した混合材が、前記表面被覆パネル(2)と前記裏面被覆パネル(3)との間で拘束発泡されたものである請求項1記載の不燃断熱パネル体。
- 前記混合材は、ポリオールと膨張性黒鉛とリン酸系剤の混合材と、イソシアネートが混合された混合材である請求項1又は2記載の不燃断熱パネル体。
- 前記表面被覆パネル(2)と前記裏面被覆パネル(3)は、繊維混入ケイ酸カルシウム板である請求項1又は2又は3記載の不燃断熱パネル体。
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