JP6276231B2 - 耐火遮熱システム及びこれを用いた耐火遮熱シート - Google Patents

Description

本発明は、火災等の炎から通信ケーブル、発送電ケーブル等を保護するための耐火遮熱システムであって、特に、ケーブルの束をコンパクトに被包することができ、且つケーブル（特にケーブル被覆材）が損傷するような高温に達する時間を遅延させることができる耐火遮熱システム、及びこれを用いた耐火遮熱シートに関する。

近年の高度情報化の進展に伴い、光ファイバーや通信ケーブル、発送電ケーブル等を、火災等の突発的災害から保護する対策が求められている。
特に、ケーブルの被覆材が燃焼すると、有毒ガスが発生する場合もあるため、これらの通信網への延焼を防ぐ措置をとることが求められている。
さらに、原子力発電所等の発電所においては、突発的な火災等から通信ケーブルや発送電ケーブル等を保護することは非常に重要である。

防火対策としては、火災の拡大や煙の伝播を防ぐために、耐火防護壁や遮熱ボード等で、光ファイバーや通信ケーブル、発送電ケーブル等を囲繞した防火区画を設けることが有用である。
しかしながら、防火区画を設けることは、スペース上、制限のある場所では困難であり、すでに配設された通信ケーブル、発送電ケーブルなどの防火対策には適用困難な場合が少なくない。

また、耐火防護壁や遮熱ボードとして用いられるセラミック製ボード、パネルは、耐火遮熱性に優れるが、硬質で、重いため、光ファイバーやケーブル等の通信網の防火対策としては、汎用性に乏しく、加工性が劣る。

このような事情下、防護壁や遮熱ボード等で防火区画を設ける代わりに、ケーブルをまとめて、不燃性、難燃性の耐火遮熱シートで被包するといった延焼防止対策が採られている場合がある。耐火遮熱シートによる防火対策は、複雑に配線されるケーブル等の防火対策として、スペースに制限がある場所や折れ曲がりなどのコーナー部がある場合にも対処できるという利点がある。

耐火遮熱シートしては、断熱性に優れ、軽量で且つ可撓性を有し、取扱い性に優れる点から、セラミックファイバーをニードルパンチ等によりシート状とした耐火フェルトや、厚み１０〜２０ｍｍのソフトタイプの耐火セラミックファイバーブランケットが好ましく用いられ、これらは、必要に応じて複数枚重ね、さらに耐熱性の織布で被包されて用いられる。

ところで、平成２７年７月に、厚生労働省から、リフラクトリーセラミックファイバーが発がんのおそれがある物質として、特定化学物質障害予防規則の措置対象物質に追加されるとの決定が発表され、労働安全衛生法施行令の改正により、使用が規制されることが決定している（http://www.mhlw.go.jp/stf/houdou/0000091530.html）。ここで、セラミックファイバーとは、アルミナとシリカを主成分とした人造鉱物繊維の総称であり、リフラクトリーセラミックファイバーとして規制の対象となっているセラミックファイバーは、アルミナ３０〜６０重量％、シリカ４０〜６０重量％の非晶質のアルミナシリカ繊維（平均繊維径２〜５μｍ）で、製造上、ショットと呼ばれる粒子が含まれているものである。

規制の対象外となるセラミックファイバーとしては、アルミナの含有量が７０重量％超のアルミナ繊維や、カルシア−マグネシア−ケイ酸塩繊維、マグネシア−ケイ酸塩繊維等の高耐熱生体溶解性無機繊維などが挙げられ、かかる生体溶解性無機繊維を用いた繊維系軽量高温断熱パネルも提案されている（特表２０１３−５０９５３９号公報）。

また、セラミックファイバーからなる耐火断熱シートとは別に、火災等の温度上昇に伴い、不燃性ガスを発生して膨張するとともに、それ自体が炭化することで気孔を有する炭化断熱層を形成する膨張タイプの耐火シートも提案されている（例えば、特開２０００−１９２５７０号公報）。

さらに、上記のような断熱部材を組み合わせた多層構造の遮熱システムも提案されている。例えば、特表２００６−５２７１５２号公報には、少なくとも１層のアルカリケイ酸塩樹脂組成物層と、膨張性層や反射層などを組み合わせた多層防火障壁システムが提案されている。

さらには、耐火断熱材に水パックを組み合わせて防水性を持った外装材で包装仕上げした耐火防護シートが提案されている（http://www.netis.mlit.go.jp/NetisRev/Search/NtDetail1.asp?REG_NO=TH-020036）。

特表２０１３−５０９５３９号公報 特開２０００−１９２５７０号公報 特表２００６−５２７１５２号公報

ところで、通信ケーブル等のように、損傷による影響が大きい重要な機器を備えた施設、例えば原子力発電所では火災によるケーブル損傷が重大な事故発生につながる可能性があるため、１０００℃の炎に１時間さらされても、燃焼せず、ケーブル等の機器を２００℃以下を保持できるといった厳しい耐火性能が求められている。
一般に、断熱材の断熱性能については、厚みがパラメータとなる。上記耐火性能を満足するためには、セラミックファイバー製耐火シートやガラス繊維を主体とする耐火シート単独の場合、厚みが５０ｍｍ以上必要となり、軽量、コンパクトが求められる部位には適用困難である。また、厚み５０ｍｍ以上では、折り曲げ等の仕様に適用困難である。

ケーブルが多段階に配線され、スプリンクラーが設置されているような複雑な配線網に対しては、スプリンクラーの散水効率の観点から、５０ｍｍ以下のスペースに適用でき、コーナー部等の折り曲げ仕様にも対応できる耐火遮熱システムの構築が求められる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、労働安全衛生法の規制対象でない安全な材料で、薄型で軽量であり、可撓性を有し、ケーブル配線、通信網などのスペース制限の厳しい部位でも、所望の耐火性能を満足することができる耐火遮熱シート、及び当該耐火遮熱シートを提供できる耐火遮熱システムを提供することにある。

本発明の耐火遮熱システムは、ヒドロキシル基を有するシリカ系無機繊維からなる高耐熱性不織布の両面に、金属層が設けられている積層単位を有する。前記積層単位が少なくとも２以上積層されていることが好ましく、前記積層単位間に、さらに別の金属層が介層されていてもよい。

前記各金属層は、金属箔；プラスチックフィルムの両面に金属が蒸着されている金属蒸着フィルム；及びガラス繊維製織布の一面に、プラスチックフィルムの両面に金属が蒸着されている金属蒸着フィルムを貼着した金属蒸着層付きガラス繊維製織布からなる群より選ばれる１種以上であることが好ましい。また、前記金属層を構成する金属は、アルミニウムであることが好ましい。

前記シリカ系無機繊維は、以下の組成を有する繊維であることが好ましい。
８１〜９７重量％のＳｉＯ_２；３〜１９重量％のＡｌ_２Ｏ_３；並びにＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３およびこれらの混合物から選択される少なくとも１種を２重量％以下。
このようなシリカ系無機繊維は、加熱により、前記ヒドロキシル基が脱水縮合して水を生成できるものである。

本発明の耐火遮熱シートは、上記本発明の耐火遮熱システムが、シリカ繊維製織布で形成された袋体に収納されているものである。

本発明の耐火遮熱シートの好ましい形態の一例として、前記積層単位の積層数は３〜５であり、前記金属層の少なくとも１つが、金属箔と、ガラス繊維製織布の一面に、プラスチックフィルムの両面に金属が蒸着されている金属蒸着フィルムを貼着した金属蒸着層付きガラス繊維製織布との組み合わせであり、前記耐火遮熱シートの厚みが３０ｍｍ以下であって、前記耐火遮熱シートの片面温度（Ｔ）を時間（ｔ）の関数「Ｔ＝３４５ｌｏｇ₁₀（８ｔ＋１）＋２０」として、６０分間加熱したときの、加熱側と反対側の面の温度が１２０℃以下であるものがある。

本発明の耐火遮熱システムは、労働安全衛生法の規制対象でない安全な材料で構成されていて、しかも加熱による温度上昇を遅延させることで、優れた断熱性を示す。また、本発明の耐火遮熱システムを用いた耐火遮熱シートは、軽量で薄型であることから、被包、取り付けなどの取扱いに便利である。

本発明の耐火遮熱システムの積層単位の構成を示す模式図である。 本発明の耐火遮熱システムの一実施形態を示す模式図である。 本発明の耐火遮熱システムの他の実施形態を示す模式図である。 金属蒸着層付きガラス繊維製織布の構成を示す模式図である。 本発明の耐火遮熱シートの一実施形態を示す模式図である。 本発明の耐火遮熱シートの他の実施形態を示す模式図である。 本発明の耐火遮熱シートの使用例を示す模式図である。 実施例で作製した耐火遮熱シートＮｏ．１の測定結果を示すグラフである。 実施例で作製した耐火遮熱シートＮｏ．２の測定結果を示すグラフである。 実施例で作製した耐火遮熱シートＮｏ．３の測定結果を示すグラフである。 実施例で作製した耐火遮熱シートＮｏ．４の測定結果を示すグラフである。 実施例で作製した耐火遮熱シートＮｏ．５の測定結果を示すグラフである。

＜耐火遮熱システムの積層単位＞
本発明の耐火遮熱システムの積層単位について、図１に基づいて説明する。
図１に示す耐火遮熱システムの積層単位１０は、本発明の耐火遮熱システムの基本となる積層単位を示したもので、高耐熱性不織布１の両面に、金属層２ａ，２ｂが積層されている。

（１）高耐熱性不織布
本発明で使用する高耐熱性不織布１は、ヒドロキシル基を有するシリカ系無機繊維からなる不織布である。
本発明で使用するヒドロキシル基を有するシリカ系無機繊維は、ＳｉＯ_２を８１重量％以上有し、ＳｉＯ−のネットワークの一部にＳｉ（ＯＨ）が存在しているもので、加熱により下記（１）式の脱水縮合反応がおこり、Ｈ₂Ｏを生成する。

上記シリカ系無機繊維の組成は、特に限定しないが、好ましくは、以下の組成を有する。
ＳｉＯ_２：８１〜９７重量％、Ａｌ_２Ｏ_３：３〜１９重量％、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、およびこれらの混合物から選択される成分（「その他の成分」と称する）を２重量％以下。

具体的には、下記組成を有する出発ガラス物質を溶融し、
５５〜８０重量％のＳｉＯ_２、
５〜１９重量％のＡｌ_２Ｏ_３、
１５〜２６重量％のＮａ_２Ｏ、
０〜１２重量％のＺｒＯ_２、
０〜１２重量％のＴｉＯ_２、および
Ｌｉ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、およびこれらの混合物：１.５重量％以下；
当該溶融物からフィラメントまたはステープルファイバーを形成し；
得られたフィラメントまたはステープルファイバーを酸抽出し；
抽出したフィラメントまたはステープルファイバーから、残留する酸および／または塩残留物を除去後、乾燥することにより製造することができる。

酸処理において、アルカリ金属イオンは、酸処理によりプロトンに置換されるが、Ｓｉ−Ｏネットワーク中にイオン（Ａｌ^３＋、ＴｉＯ^２＋またはＴｉ^４＋、およびＺｒＯ^２＋またはＺｒ^４＋）が残存することになる。二酸化ケイ素骨格中のプロトンによって置換された金属イオンは、原子価に依存して、ある数のヒドロキシル基が残ると考えられる。これらのヒドロキシル基が、６００〜８００℃程度で、上記（１）式のように縮合反応して、新たなＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成するとともに、Ｈ_２Ｏを放出することができる。

以上の組成を有し、組成内にＳｉ（ＯＨ）が含まれるシリカ系繊維であれば特に限定しないが、例えば、ＡｌＯ_1.5・１８〔（ＳｉＯ_２）_0.6（ＳｉＯ_1.5ＯＨ）_0.4〕で表される組成が挙げられる。
このような組成を有する無機繊維は、溶融紡糸により、径６〜１３μｍ、好ましくは７〜１０μｍ程度で、長さ３〜３０ｍｍのステープルファイバー、または径６〜１３μｍ、好ましくは７〜１０μｍ程度で、長さ３０〜１５０ｍｍ程度のフィラメントとして製造することができる。フィラメント、ステープルファイバーのいずれにおいても、溶融後、連続紡糸により製造されるので、ショットを実質的に含んでいない。このため、労働安全衛生法施行令の安全基準をクリアし、特定化学物質障害予防規則による規制の対象とはならない。

このようなシリカ系無機繊維としては、市販のものを用いることができ、例えば、ｂｅｌＣｈｅｍ Ｆｉｂｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＧｍｂＨ社のＢＥＬＣＯＴＥＸ（登録商標）などを用いることができる。

ＢＥＬＣＯＴＥＸ(登録商標)繊維は、一般にアルミナによって変性されたケイ酸から作成され、標準タイプのステープル繊維プレヤーンでは、約５５０テックスの平均繊度を有する。ＢＥＬＣＯＴＥＸ（登録商標）繊維は、アモルファスであり、一般的には、約９４．５質量パーセントのシリカ、約４．５質量パーセントのアルミナ、０．５質量パーセント未満の酸化物、および０．５質量パーセント未満の他の成分を含有する。平均径約９μｍで径のばらつきは少なく、融点１５００℃〜１５５０℃で、１１００℃までの耐熱性がある。

このようなシリカ系無機繊維を用いて、ニードルパンチ法等の従来公知の方法により、不織布を製造することができる。

各高耐熱性不織布１の厚みは、特に限定しないが、好ましくは３〜１０ｍｍ、より好ましくは５〜７ｍｍである。薄すぎると断熱性能が得られにくく、分厚くなりすぎると、多層構造とした場合に、全体の厚みとの関係で、積層数が限定されてしまい、ひいては、本発明の効果が得られにくくなるからである。

（２）金属層
金属層２ａ，２ｂを構成する金属としては、アルミニウム、ステンレス、チタン、クロム、ニッケル、金などの高反射性金属が用いられ、好ましくはアルミニウムである。
金属層２ａ，２ｂは、金属箔であってもよいし、プラスチックフィルムの両面に金属が蒸着されている金属蒸着フィルムであってもよいし、ガラス繊維製織布の一面に、プラスチックフィルムの両面に金属が蒸着されている金属蒸着フィルムを貼着した金属蒸着層付きガラス繊維製織布であってもよい。

前記金属箔としては、コスト、取扱い性の観点から、アルミニウム箔が好ましく用いられる。
金属箔２ａ，２ｂの各厚みは、５〜２５μｍ、好ましくは１０〜１８μｍである。分厚くなりすぎると、剛性が大きくなりすぎるため、耐火遮熱システムの生産、さらには耐火遮熱システム全体の取扱い性低下の原因となる。

前記プラスチックフィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアミドフィルムなどを用いることができ、好ましくは、耐熱温度が高いポリエステルフィルムである。

前記ガラス繊維製織布としては、特に限定しないが、耐熱温度が、アルミニウムの融点（約６６０℃）よりも高いことが好ましい。通常、７００〜１０００℃であり、厚み０．１〜２．５ｍｍのガラス繊維製織布が用いられる。ガラス繊維製織布と金属蒸着フィルムとの貼着は、耐熱性接着剤を用いることが好ましい。
なお、金属蒸着層付きガラス繊維製織布としては、市販のものを用いてもよい。例えば、ＧＥＮＴＥＸ Ｃｏｒｐ．のＤｕａｌＭｉｒｒｏｒ（登録商標）などが挙げられる。

このような金属層は、輻射熱の反射材として用いられるとともに、水蒸気バリヤーの役目も有する。
金属層として金属箔を用いる場合、耐火遮熱システムの厚みにほとんど影響を与えることなく、熱反射材、水蒸気浸透防止材としての役目を果たすことができる。

金属層として、金属蒸着フィルムを用いる場合、金属箔よりも分厚くなるが、取扱い容易という利点がある。
さらに、金属層として金属蒸着層付ガラス繊維製織布を用いた場合、金属蒸着層の基材となるガラス繊維製織布が、プラスチックフィルムより高い耐熱温度を有しているので、金属蒸着層をより長い時間、安定的に保持できるという利点がある。

、
金属層２ａと金属層２ｂとは、同種類（例えば、いずれも金属箔）であってもよいし、異なる種類の組み合わせ（例えば、一方が金属箔で、他方が金属蒸着フィルム又は金属蒸着層付きガラス繊維製織布）であってもよい。
また、各金属層２ａ，２ｂとして、金属箔と金属蒸着フィルム又は金属蒸着層付ガラス繊維製織布との積層物を用いてもよい。

これらのうち、金属層２ａ，２ｂとして、金属箔、特にアルミニウム箔を用いたものが好ましい。高耐熱性不織布にアルミニウム箔を貼着した積層単位は、一体的に取り扱うことができて便利である。

＜耐火遮熱システム＞
本発明の耐火遮熱システムは、上記のような積層単位が少なくとも２以上積層されたものである。この場合、個別に形成した積層単位（第１の積層単位と第２の積層単位）を積層してもよいし、図２に示すように、第１の積層単位と第２の積層単位とが接する面における金属層が、兼用されていてもよい。図２に示す耐火遮熱システムは、金属箔４ａ，高耐熱性不織布３ａ，金属箔４ｂ，高耐熱性不織布３ｂ，金属箔４ｃが各順に積層された積層体であり、金属箔４ｂは第１の積層単位の金属層と第２の積層単位の金属層とが兼用されている。

図２は、積層単位を２つ積層した場合であったが、３つ以上積層されたものであってもよく、好ましくは３〜５層、積み重ねたものである。また、金属層は金属箔に限定しない。
従って、具体的には、高耐熱性不織布をＨＦ、金属層をＭとして、基本積層単位であるＭ／ＨＦ／Ｍを積み重ねたＭ／ＨＦ／Ｍ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ、積層面での金属層を兼用したＭ／ＨＦ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ、３つ以上の積層単位を積層したものとして、Ｍ／ＨＦ／Ｍ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ、Ｍ／ＨＦ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ、Ｍ／ＨＦ／Ｍ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ／Ｍ／ＨＦ／Ｍなどが挙げられる。

本発明の耐火遮熱システムは、少なくとも２つ以上の積層単位が積層されたものであればよく、積層された高耐熱性不織布間に介在することになる金属層は、同種類（例えば、いずれも金属箔）であってもよいし、異なる種類の組み合わせ（例えば、金属箔、金属蒸着フィルム、金属蒸着層付きガラス繊維製織布からなる群より選ばれる少なくとも２種）であってもよいし、金属層の少なくとも１つが、金属箔、金属蒸着フィルム及び金属蒸着層付きガラス繊維製織布からなる群より選択される２種以上の組み合わせであってもよい。
尚、金属蒸着層付きガラス繊維製織布を積層する場合、金属蒸着層が加熱源に近い側の面となるように用いることが好ましい。

図３は、高耐熱性不織布１１ａの両面に金属箔１２ａ、１２ａ’が積層された第１の積層単位Ａと、高耐熱性不織布１１ｂの両面に金属箔１２ｂ、１２ｂ’が積層された第２の積層単位Ｂとを組み合わせた積層体で、第１積層単位Ａと第２積層単位Ｂとの間に、さらに金属蒸着層付きガラス繊維製織布１３を介層した耐火遮熱システム２０を示している。
すなわち、金属蒸着層付きガラス繊維製織布１３は、図４に示すように、ガラス繊維製織布１３ａの片面に、プラスチックフィルム１３ｃの両面に金属蒸着層１３ｂ、１３ｂ’を有する金属蒸着フィルムが積層されたものである。

以上のような構成を有する耐火遮熱システムは、積層体の一面が炎等の熱源側となるように用いられる。複数の金属層の一部が金属蒸着層付きガラス繊維製織布の場合、金属蒸着層付きガラス繊維製織布が熱源に近い側となるように用いることが好ましい。金属箔としてアルミニウム箔を用いた場合、金属蒸着層付きガラス繊維製織布の方が耐熱温度が高く、耐久性に優れているからである。すなわち、アルミニウム箔では融点である６６０℃程度の温度で焼失してしまうのに対して、金属蒸着層付きガラス繊維製織布では、プラスチックフィルムの焼失後も、ガラス繊維製織布（耐熱温度７００〜１０００℃）に基づき、金属蒸着層が保持され、積層体としての形状も保持できるからである。また、ガラス繊維製織布に基づく断熱効果も得られる。

本発明の耐火遮熱システムは、少なくとも２以上の積層単位が積層されたものであればよい。好ましくは３〜５個の積層単位が積層されたものである。積層単位としては、特に限定しないが、高耐熱性不織布の両面に、金属層として金属箔が貼着したものを１単位として積層した積層単位が、取扱い性の点から好ましく用いられる。かかる積層単位を用いる場合、積層単位間に、別途、金属蒸着フィルムや金属蒸着層付きガラス繊維製織布を介層してもよい。

したがって、高耐熱性不織布ＨＦを２枚の金属箔Ｍで挟持した積層単位をＬＵとし、金属蒸着層付きガラス繊維製織布をＭＧＦとして、ＬＵ／ＬＵ／ＬＵ、ＬＵ／ＬＵ／ＬＵ／ＬＵ、ＬＵ／ＭＧＦ／ＬＵ、ＬＵ／ＭＧＦ／ＭＧＦ／ＬＵ、ＬＵ／ＭＧＦ／ＬＵ／ＭＧＦ／ＬＵ／ＭＧＦ、ＬＵ／ＭＧＦ／ＬＵ／ＭＧＦ／ＬＵ／ＭＧＦ／ＬＵなどが挙げられる。

積層単位の個数、金属蒸着フィルム又は金属蒸着層付きガラス繊維製織布の使用数や介層部位は、耐火遮熱システムの適用部位、求められる遮熱断熱性能、施工スペース等に応じて、適宜選択される。

また、耐火遮熱システムの外表面に、耐熱温度が高いシリカ系繊維やアルミナ系繊維等の織布を設けてもよい。

以上のような構成を有する本発明の耐火遮熱システムは、積層体としてそのまま用いてもよいし、積層状態をネジ、釘、リベット、クリップ等の固定具を用いて固定してもよいし、接着剤により積層状態を貼着固定してもよい。

以上のような構成を有する耐火遮熱システムは、複数の高耐熱性不織布間（図２では３ａ，３ｂ間、図３では、１１ａ，１１ｂ間）に金属層（図２では４ｂ、図３では、１２ａ’、１３、１２ｂ）が介層されているので、金属層が高耐熱性不織布の輻射熱を反射する反射材としての役目を果たす。このため、金属層が介層していない同程度の厚みの高耐熱性不織布の積層体と比べて、熱源に近い側の高耐熱性不織布の温度が早期に上昇して、上記（１）式の脱水縮合反応を開始すると考えられる。熱源に近い側の高耐熱性不織布の温度上昇に伴い、金属層も温度上昇すると、次いで、熱源が遠い側の高耐熱性不織布の温度が上昇し、そこで上記（１）式の脱水縮合反応を開始すると考えられる。このように、複数の高耐熱性不織布を積層した積層体において、金属層が介層している本発明の耐火遮熱システムは、金属層が介層されていない高耐熱性不織布の積層体と比べて、縮合反応が熱源に近い側の高耐熱性不織布から順次起こることから、加熱される側と反対側での温度は段階的に上昇することになり、結果として、温度上昇を遅延させることができるのではないかと考えられる。

また、脱水縮合反応の生成水は、金属層の崩壊により隣接する高耐熱性不織布側、すなわち低温側の高耐熱性不織布内に蒸散する。場合によっては、水蒸気が金属層に付着して水滴となることも考えられる。従って、熱源から遠い側の積層単位となる高耐熱性不織布においては、熱エネルギーが、水蒸気が再び気化する気化熱として消費されることも期待される。このような理由からも、熱源から遠い側の積層単位となる高耐熱性不織布内での温度上昇の遅延が考えられる。

このように、両面に金属層が設けられた高耐熱性不織布の積層単位の組み合わせは、単なる高耐熱性不織布を同数積層した積層体と比べて、温度上昇を遅延させることができる。
さらに、金属層として、金属箔と金層蒸着層付きガラス繊維製織布を用いた場合には、金属箔が高温で損傷した場合に、ガラス繊維製織布の金属蒸着層が熱反射材としての役割を果たすことができるので、金属蒸着層付きガラス繊維製織布がない場合と比べて、温度上昇のさらなる遅延効果を期待できるとともに、ガラス繊維製織布による断熱効果も期待できる。

＜耐火遮熱シート＞
次に、本発明の耐火遮熱シートについて、図５に基づいて説明する。
図５に示す耐火遮熱シートは、積層単位を４個積み重ねた耐火遮熱システム３０を、シリカ系ガラス繊維の織布（シリカクロス）を縫製により袋状にした袋体３１に収納したものである。

収納されている耐火遮熱システム３０は、Ｍ／ＨＦ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ／ＨＦ／Ｍ（Ｍは金属層２２、ＨＦは高耐熱性不織布２１を表す）の構成を有している。金属層Ｍは、上述のように、金属箔の兼用でもよいし、各積層単位の金属箔が重なったものでもよい。さらには、金属箔、金属蒸着フィルム、及び金属蒸着層付きガラス繊維製織布からなる群より選ばれる２種以上の組み合わせであってもよい。

袋体３１の構成材料となるシリカクロスは、シリカ系ガラスファイバーの特性に基づき、通常、耐熱温度９００〜１１００℃程度で、厚み０．２〜１．３ｍｍ程度である。シリカクロスは、熱源にさらされることになるので、耐火遮熱システムの収納用袋として、１時間以上、加熱にさらされても、崩壊しない耐熱性を有する必要がある。

以上のようなシリカクロスの袋体３１に、上記構成を有する耐火遮熱システム３０を収納密封することで、耐火遮熱システム３０の積層状態の固定に対する要求を緩和することができる。すなわち、耐熱温度の低い接着剤を用いた接着では、高温劣化により炭化し、積層状態の安定性を確保できないおそれがある。この点、耐熱温度が高いシリカクロスの袋体３１内に収納しておくことで、袋体３１が破損するような熱劣化が起こらない限り、内部の積層体の積層状態を安定的に保持できる。すなわち、多層構造の耐火遮熱システムを一体的に取り扱うことができるので、便利である。

また、１枚の耐火遮熱シートとして、折り曲げたり、折りたたんだりすることができるので、防火対策の施工箇所として汎用性が高い。分厚い布のように取扱いできることから、平板以外の曲面構造や直方体等のトレーにも、包むようにして囲繞施工が可能である。
また、取り付け施工は、リベット、ねじ、釘、クリップ、結束バンド、ワイヤなどの固定具を用いて行うことができる。

以上のような構成を有する耐火遮熱シートは、例えば、積層単位の積層数３〜５で、前記金属層の少なくとも１つが、金属箔と、ガラス繊維製織布の一面に、プラスチックフィルムの両面に金属が蒸着されている金属蒸着フィルムを貼着した金属蒸着層付きガラス繊維製織布との組み合わせを採用した場合に、耐火遮熱シートの厚みを３０ｍｍ以下としても、耐火遮熱シートの片面温度（Ｔ）を時間（ｔ）の関数「Ｔ＝３４５ｌｏｇ₁₀（８ｔ＋１）＋２０」として、６０分間加熱したときの、加熱側と反対側の面の温度を１２０℃以下とすることが可能である。

尚、袋体は、収納部が１つだけの袋体に限定せず、収納部を複数に分割した袋体であってもよい。複数の袋体が連結した連結タイプの袋体を使用し、各袋体内に、それぞれ独立して耐火遮熱システムを収納すればよい。

図６は、分割部３３により分割された収納部３２ａを複数有する分割タイプ袋体３２を用いた耐火遮熱シート４０を箱体３５の被包に適用した場合を示している。このような耐火遮熱シート４０は、角部を有する箱体３５に収納された機器に対しても、分割部３３が角部となるように被包することで、耐火遮熱システムである積層体を折り曲げることなく、容易に被包することが可能となる。これにより、耐火遮熱システムの積層体への機械的負荷を減じることができる。
なお、図６中、耐火遮熱シート４０の箱体３５への取り付け固定は、リベット３４により行っている。

以上のように、本発明の耐火遮熱シートを用いることで、箱体や複雑に配線された通信ケーブルや発送電ケーブル等の防火対策として、現場においても、特殊な技術を要することなく、既存のケーブルトレイなどの設備に簡単に取り付けることができる。

図７は、本発明の耐火遮熱シートを用いた応用例である。多数本の通信用又は発送電用のケーブル４２の束を収納したトレー４１が多段に積み重ねられた複雑な配線設備の一例を示している。
このような重要なケーブル通信網は、火災に備えてトレー毎に消火のためのスプリンクラー４３が設置されている。スプリンクラー４３とトレー４１との間のスペース（少なくとも５０ｍｍ程度）の確保、ケーブル４２の多段積み重ねとの関係、さらにはすでにこのような通信網が配設されているところでは、各トレー４１の外表面に耐火遮熱塗料を塗工したり、防火障壁を貼り付けたりすることは実際上困難である。しかしながら、本発明の耐火遮熱シートであれば、クリップ等の簡易な固定具を用いて、各トレーを被包するように取り付けることで、要求される耐火基準を充足することが可能である。図７中、５０が耐火遮熱シートである。

〔耐火遮熱システムの作製〕
耐火遮熱システムの構成要素として、以下のものを使用した。
・高耐熱性不織布（ＨＦ）：
ｂｅｌＣｈｅｍ社のｂｅｌＣｏｔｅｘ（登録商標）１１０（組成はＡｌＯ_1.5・１８〔（ＳｉＯ₂）_0.6（ＳｉＯ_1.5ＯＨ）_0.4〕）で、厚み６ｍｍ、繊維径９μｍ。
・アルミニウム箔（Ａｌ）：厚み０．０１５ｍｍ
・金属蒸着層付きガラス繊維製織布（ＡＧＦ）：
ＧＥＮＴＥＸ社のＤｕａｌＭｉｒｒｏｒ（登録商標）を用いた。これは、プラスチックフィルムの両面にアルミニウムが蒸着されたアルミニウム蒸着フィルムを、ガラス繊維製織布の片面に耐熱接着剤で接着したものである。
・シリカ繊維製織布（ＳＦ）：
ユニチカ社のシリカクロス（ＢＳ８５０ Ｃ２１００ＳＥ）を使用した。厚み０．７ｍｍの織布で、耐熱温度は１０００℃である。
・セラミックファイバー製ブランケット（ＣＦＢ）：
イビデン社のイビウール（商品名）を用いた。これに用いられているセラミックファイバーは、組成がシリカ(ＳｉＯ_２)５１％及びアルミナ(Ａｌ_２Ｏ_３)４９％、径２〜４μｍで、特定化学物質障害予防規則の措置対象物質規制の対象となるものである。

表１に示すような積層構成を有する３０ｃｍ×３０ｃｍの耐火遮熱システムＮｏ．１〜４を形成した。Ｎｏ．１〜４の各耐火遮熱システムの積層体をシリカ繊維製織布の袋体に収納し、密封して、耐火遮熱シートＮｏ．１〜４を作製した。
すなわち、Ｎｏ．１は、セラミックファイバー製ブランケット（ＣＦＢ）を４枚積み重ねたものをシリカ繊維製織布（ＳＦ）の袋体に収納したもの；Ｎｏ．２は、高耐熱性不織布（ＨＦ）を４枚積み重ねたものをシリカ繊維製織布（ＳＦ）の袋体に収納したもの；Ｎｏ．３は、高耐熱性不織布（ＨＦ）の両面にアルミニウム箔（Ａｌ）を積層してなる積層単位（ＬＵ）を４個積み重ねたものをシリカ繊維製織布（ＳＦ）の袋体に収納したもの；Ｎｏ．４は、Ｎｏ．３で用いた積層単位（ＬＵ）の４個の積層体において、各積層単位（ＬＵ）間にアルミニウム蒸着層付きガラス繊維製織布（ＡＧＦ）を介層するとともに、且つ積層体の両面に、ＡＧＦを積層したものである。

〔耐火遮熱シートＮｏ．１〜４の評価〕
上記で作製した耐火遮熱シートＮｏ．１〜Ｎｏ．４の片側の面を加熱炉に接触させることにより、耐火遮熱シートの片側を、ＩＳＯ８３４標準加熱曲線に従って、１時間加熱した。１時間の加熱の間、加熱面と反対側の面の温度をサーモグラフィ及び３か所について熱電対で測定した。各耐火遮熱シートの測定結果をそれぞれ図８〜図１１及び表１に示す。尚、図及び表中に示す温度は、３か所の平均温度である。

図８〜図１１に示すように、炉内の温度は加熱開始から約１０分間で７００℃まで上昇し、その後、徐々に昇温して約１０００℃となった。
Ｎｏ．１，Ｎｏ．２は、いずれも加熱開始２０分後くらいから急激に温度が上昇し、１時間後には、Ｎｏ．１では１２０〜１３３℃、Ｎｏ．２では１７０〜１７５℃であった。
Ｎｏ．１は、厚み５１．４ｍｍであり、スペースに制限のある箇所には適用できない。また分厚いため、折り曲げ仕様には適用できない。
Ｎｏ．２は、１時間後の温度が１７０℃を超えるため、所望の耐火性能を満足することができない。
Ｎｏ．３、４は、いずれも厚みが５０ｍｍ未満であり、スペースに制限のある箇所にも適用でき、且つ折り曲げ仕様も可能である。そして、１時間後の温度が１１９〜１２６℃（Ｎｏ．３）、１１２〜１１７℃（Ｎｏ．４）であり、所望の耐火性能を満足できる断熱性を有していた。

図９と図１０，図１１とを比較すると加熱開始からの２０分間の温度上昇において、高耐熱性不織布間に金属層を有しない耐火遮熱システムＮｏ．２では、初期の１０分間の温度上昇が特に早く、加熱開始後１０〜２０分間では、温度上昇が緩やかになり、その後、急速に温度上昇した（図９）。一方、高耐熱性不織布間に金属層を有するＮｏ．３,Ｎｏ．４では、加熱開始からの２０分間において、温度上昇はほとんど認められなかった。これは、Ｎｏ．３，４では、金属箔による高耐熱性不織布の隔離効果により、熱源に近い側では早期から脱水縮合反応が起こり、金属層のアルミニウム箔の損傷、焼失により水蒸気が隣接の高耐熱性不織布内に蒸散することにより、温度が下がり、再び気化するために熱エネルギーが消費されたためではないかと思われる。この点、金属層が介層されていないＮｏ．２では、熱源に近い側の高耐熱性不織布よりも広範囲の高耐熱性不織布が昇温された後に脱水縮合反応が開始され、生成水が耐火遮熱システムから蒸散されるので、気化熱による熱エネルギー消費がなかったためではないかと思われる。

Ｎｏ．１とＮｏ．３，４とは、１時間後の温度はいずれも同程度で、耐火基準を満足できる断熱性を有していたが、耐火遮熱システムＮｏ．３，４の方が、温度上昇が緩やかであった。したがって、本発明の耐火遮熱シートを用いた防火対策により、消火活動、スプリンクラーの迅速な稼働により、ケーブル等に対する損傷を少なくできる。

〔耐火遮熱システムにおける生成水の確認〕
ＳＦ／ＬＵ×４／ＡＧＦ／ＳＦの積層構造を有する耐火遮熱シートＮｏ．５を作製した。この耐火遮熱シートＮｏ．５の片側を加熱炉に接触させることにより、耐火遮熱シートの片側を、ＩＳＯ８３４標準加熱曲線に従って加熱した。加熱開始後４３分の時点（炉内温度約９００℃）で、耐火遮熱シートを取り出した。加熱温度、耐火遮熱シートの加熱されていない側の表面温度（熱電対による測定）の変化は、図１２に示すとおりである。加熱されていない側の、加熱開始４３分後の表面温度は約８０℃であった

取り出した耐火遮熱シートの袋体を開封し、耐火遮熱システムを取り出して観察した。加熱されていない側の積層単位（高耐熱性不織布、アルミニウム箔）が湿っていて、水滴を確認することができた。
したがって、本発明の耐火遮熱シートでは、高耐熱性不織布の積層体を、輻射熱、シリカ系無機繊維の脱水縮合反応により生じる水蒸気の蒸散を、積層単位毎に隔離しているので、加熱源に近い側の高耐熱性不織布から順に脱水縮合反応が起こること、金属層の崩壊により水蒸気が隣接の高耐熱性不織布内に蒸散し、再び気化するために熱エネルギーが消費されることから、温度上昇が抑制されたのではないかと思われる。

本発明の耐火遮熱システムは、断熱性に優れるとともに、熱源と反対側での温度上昇を遅延することができるので、火災による損傷の影響が大きい通信設備の防火対策として有用である。しかも、本発明の耐火遮熱システムを用いた耐火遮熱シートは、軽量で薄型であり、現場での取扱い、施工が容易であることから、スペース制限のある箇所の防火対策として、あるいはケーブル束やケーブル束を収納したトレーを被包するのに用いることができる。

１ 高耐熱性不織布
２ａ，２ｂ 金属層
３ａ，３ｂ 高耐熱性不織布
４ａ，４ｂ，４ｃ 金属層
１０ 耐火遮熱システムの積層単位
１１ａ，１１ｂ 高耐熱性不織布
１２ａ，１２ｂ，１２ａ’，１２ｂ’ 金属箔
１３ 金属蒸着層付きガラス繊維製織布
１３ａ ガラス繊維製織布
１３ｂ，１３ｂ’ 金属蒸着層
１３ｃ プラスチックフィルム
２０ 耐火遮熱システム
２１ 高耐熱性不織布
２２ 金属層
３０ 耐火遮熱システム
３１ 袋体
３２ 分割タイプ袋体
３２ａ 収納部
３３ 分割部
３４ 固定具（リベット）
３５ 箱体
４０ 耐火遮熱シート
４１ トレー
４２ ケーブル
４３ スプリンクラー
５０ 耐火遮熱シート

Claims (11)

1. ヒドロキシル基を有するシリカ系無機繊維からなる高耐熱性不織布の両面に、金属層が設けられている積層単位を有する耐火遮熱システムであって、
   前記金属層を構成する金属がアルミニウムであり、前記積層単位が少なくとも２以上積層されている耐火遮熱システム。
2. 積層された前記積層単位間に、さらに別の金属層が介層されている請求項１に記載の耐火遮熱システム。
3. 前記金属層は、アルミニウム箔である請求項１又は２に記載の耐火遮熱システム。
4. 前記金属層の少なくとも１つが、プラスチックフィルムの両面にアルミニウムが蒸着されている金属蒸着フィルムである請求項１又は２に記載の耐火遮熱システム。
5. 前記金属層の少なくとも１つが、ガラス繊維製織布の一面に、プラスチックフィルムの両面にアルミニウムが蒸着されている金属蒸着フィルムを貼着した金属蒸着層付きガラス繊維製織布である請求項１又は２に記載の耐火遮熱システム。
6. 前記金属層の少なくとも１つが、アルミニウム箔と、ガラス繊維製織布の一面に、プラスチックフィルムの両面にアルミニウムが蒸着されている金属蒸着フィルムを貼着した金属蒸着層付きガラス繊維製織布との組み合わせである請求項１又は２に記載の耐火遮熱システム。
7. 前記シリカ系無機繊維は、以下の組成を有する繊維である請求項１〜６のいずれか１項に記載の耐火遮熱システム：
   ８１〜９７重量％のＳｉＯ_２；３〜１９重量％のＡｌ_２Ｏ_３；並びにＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３およびこれらの混合物から選択される少なくとも１種を２重量％以下。
8. 前記シリカ系無機繊維は、加熱により、前記ヒドロキシル基が脱水縮合して水を生成できるものである請求項１〜７のいずれか１項に記載の耐火遮熱システム。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の耐火遮熱システムが、シリカ繊維製織布で形成された袋体に収納されている耐火遮熱シート。
10. 請求項９に記載の耐火遮熱シートにおいて、
    前記積層単位の積層数は３〜５であり、
    前記金属層の少なくとも１つが、アルミニウム箔と、ガラス繊維製織布の一面に、プラスチックフィルムの両面にアルミニウムが蒸着されている金属蒸着フィルムを貼着した金属蒸着層付きガラス繊維製織布との組み合わせであり、
    前記耐火遮熱シートの厚みが３０ｍｍ以下であって、
    前記耐火遮熱シートの片面温度（Ｔ）を時間（ｔ）の関数「Ｔ＝３４５ｌｏｇ₁₀（８ｔ＋１）＋２０」として、６０分間加熱したときの、加熱側と反対側の面の温度が１２０℃以下である耐火遮熱シート。
11. ヒドロキシル基を有するシリカ系無機繊維からなる高耐熱性不織布の両面に、金属層が設けられている積層単位を有する耐火遮熱システムが、シリカ繊維製織布で形成された袋体に収納されている耐火遮熱シートにおいて、
    前記積層単位の積層数は３〜５であり、
    前記金属層の少なくとも１つが、金属箔と、ガラス繊維製織布の一面に、プラスチックフィルムの両面に金属が蒸着されている金属蒸着フィルムを貼着した金属蒸着層付きガラス繊維製織布との組み合わせであり、
    前記耐火遮熱シートの厚みが３０ｍｍ以下であって、
    前記耐火遮熱シートの片面温度（Ｔ）を時間（ｔ）の関数「Ｔ＝３４５ｌｏｇ₁₀（８ｔ＋１）＋２０」として、６０分間加熱したときの、加熱側と反対側の面の温度が１２０℃以下である耐火遮熱シート。

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