JP6767595B1 - 耐火材 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の耐火材に用いるゴム成分としては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム等のジエン系ゴムや、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム等の主鎖中に少量の二重結合を導入したゴム(例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム)が挙げられる。本発明の耐火材にあっては、これらの単体だけでなく、混練性、成形性等を改善するために2種以上を混合して使用してもよい。
熱膨張性黒鉛は、天然グラファイト、熱分解グラファイト等の粉末を、硫酸、硝酸等の無機酸と濃硝酸、過マンガン酸塩等の強酸化剤とで処理されたもので、グラファイト層状構造を維持した結晶化合物である。これらは200℃程度以上の温度に曝されると、100倍以上に熱膨張するものである。なお、これら天然グラファイト、熱分解グラファイト等の粉末は、脱酸処理に加え、更に中和処理したタイプ他、各種品種があるがいずれも使用できる。
無機充填材は、特に制限されるものではないが、例えば、亜リン酸アルミニウム、シリカ、珪藻土、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、ハイドロタルサイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ケイ酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、ベントナイト、活性白土、セピオライト、ガラス繊維、ガラスビーズ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、カーボンブラック、グラファイト、ポリリン酸アンモニウム等が挙げられる。これらは単体で使用してもよく、また2種以上を併用しても良い。無機充填材の添加によって、耐火材のコールドフロー耐性、形状保持性及び難燃性を向上させることができる。分散性の観点から、無機充填材の体積平均粒径は、レーザー回折法の測定値で1〜50μmが好ましい。
本発明の耐火材に用いられる熱可塑性樹脂は、熱可塑性の任意の樹脂であり、JIS K7210で定める190℃、荷重2.16kgでのマスフローレイト(MFR)が40g/10min以下であり、30g/10min以下であることが好ましく、20g/10min以下であることが好ましい。このような熱可塑性樹脂を耐火材に含有させることによって、コールドフロー耐性を高めることができる。熱可塑性樹脂のMFRの下限は特に規定されないが、MFRは、1g/10min以上が好ましく、5g/10min以上がさらに好ましい。MFRの値が小さすぎると、可撓性が悪くなるからであるからである。
本発明の耐火材は、加硫剤と加硫促進剤を含有してもよい。加硫剤及び加硫促進剤は、加硫可能なゴムの架橋度を向上させ、ゴム自体の強度を向上させるものである。なお、ゴムの強度は、硬度にて評価できるものである。但し、本発明の耐火材は、加硫剤と加硫促進剤を含有していなくてもよい。言い換えると、本発明の耐火材は、加硫されていなくてもよい。耐火材が加硫されていないとコールドフローが生じやすくなるため、耐火材が加硫されていない場合に、本発明を適用することの技術的意義が顕著である。
本発明では、その効果を阻害しない範囲で、通常のゴム配合物に使用される可塑剤、軟化剤、老化防止剤、加工助剤、滑剤、粘着付与剤等を併用してもよい。成形性の調整に有効な軟化剤や可塑剤の例としては、パラフィン系やナフテン系等のプロセスオイル、流動パラフィンやその他のパラフィン類、ワックス類、シリコーンオイルや液状ポリブテン等の合成高分子系軟化剤、フタル酸系やアジピン酸系、セバシン酸系やリン酸系等のエステル系可塑剤類、ステアリン酸やそのエステル類、アルキルスルホン酸エステル類や粘着付与剤などがあげられる。
表1〜表3の配合に示した成分を、容量3リットルのニーダーミキサーを用いて120℃で2分間混練した。次いで、得られた混練物を熱プレス機でプレスして厚さ5mmのシート状の耐火材を得た。
ブチル268:ブチルゴム(JSR株式会社製「ブチル268」)
ケルタン778Z:エチレン−プロピレン−ジエンゴム(DSMジャパン株式会社製「ケルタン778Z」)
(2)熱膨張性黒鉛
熱膨張性黒鉛SS−3:エア・ウォーター・ケミカル株式会社製「SS−3」
(3)無機充填材
亜リン酸アルミニウム:太平化学産業株式会社製「APA−100」
ポリリン酸アンモニウム:クラリアントケミカルズ株式会社製、「AP−422」
ホウ酸:株式会社三重フリット製「MB−15」
水酸化アルミニウム:住友化学株式会社製「C−301N」
(4)熱可塑性樹脂
PAK(MFR10):ポリオレフィン系樹脂(旭化成株式会社製「サンファインPAK」 MFR=10)ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ブテン共重合体、及びエチレン・4−メチル−1−ペンテン共重合体の混合物。他の型式のサンファインPAKも同様。
PAK(MFR20):ポリオレフィン系樹脂(旭化成株式会社製「サンファインPAK」 MFR=20)
PAK(MFR28):ポリオレフィン系樹脂(旭化成株式会社製「サンファインPAK」 MFR=28)
PAK(MFR45):ポリオレフィン系樹脂(旭化成株式会社製「サンファインPAK」 MFR=45)
J1019(MFR10):LDPE系樹脂(宇部丸善ポリエチレン株式会社製「J1019」 MFR=10)
J2522(MFR20):LDPE系樹脂(宇部丸善ポリエチレン株式会社製「J2522」 MFR=20)
J2516(MFR25):LDPE系樹脂(宇部丸善ポリエチレン株式会社製「J2516」 MFR=25)
J5019(MFR50):LDPE系樹脂(宇部丸善ポリエチレン株式会社製「J5019」 MFR=50)
(5)軟化剤
軟化剤:液状ゴム(JXTGエネルギー株式会社製「日石ポリブテンLV−100」)
各実施例、比較例の耐火材について、以下の測定及び評価を行った。結果を表1〜表3に示す。
厚さ5mmの耐火材を50mm□に切断し、それを剥離紙に挟みながら10枚積層した。その積層物を、側面を下にして40℃のオーブンにて1ヵ月静置し、10枚の耐火材のそれぞれに発生した凹みの深さを測定し、最も深かった凹みの深さを指標値とした。指標値が小さいほど、コールドフローによる変形が起きにくいことを意味しており、指標値に基づいて、コールドフロー耐性を以下の基準で評価した。
×:指標値が5mm以上
△:指標値が3mm以上5mm未満
○:指標値が1mm以上3mm未満
◎:指標値が1mm未満
厚さ5mmの耐火材から試験片を1号ダンベルの形状に打ち抜き、試験片の中央を押さえた状態で試験片の両端を徐々に持ち上げ、試験片に亀裂が入った時点での角度(中央と一端を結ぶ直線と、中央と他端を結ぶ直線がなす角度)を測定し、以下の基準で評価した。
×:45度未満の角度で亀裂が発生した。
△:45度以上90度未満の角度で亀裂が発生した。
○:90度以上180度未満の角度で亀裂が発生した。
◎:180度の角度でも亀裂が発生しなかった。
厚さ5mm、幅30mm、長さ30mmの耐火材を300℃で0.5時間熱処理し、その膨張倍率を測定し、以下の基準で評価した。
×:1倍以上3倍未満
△:3倍以上6倍未満
○:6倍以上10倍未満
◎:10倍以上
上記の熱膨張性を評価した後、その試料を指で持ち上げた際の形状安定性を目視と指触で以下の基準で評価した。
◎:指で持ち上げて30cmの高さから落としても型崩れがなかった。
○:指で持ち上げても型崩れがなかったが、30cmの高さから落とすと型崩れした。
△:形はあるが手で持つと崩壊した。
×:形もなく手でも持ち上がらなかった。
JIS K7201に準じて燃焼試験装置(スガ試験機(株)製,ON−1D型)を用いて酸素指数を測定し、以下の基準で難燃性を評価した。
×:30未満
△:酸素指数が30以上40未満
○:酸素指数が40以上50未満
◎:酸素指数が50以上
Claims (8)
- ゴム成分、熱膨張性黒鉛、無機充填材、熱可塑性樹脂を含有する耐火材であって、前記ゴム成分100質量部に対して、前記熱膨張性黒鉛の含有量が5〜400質量部、前記無機充填材の含有量が50〜600質量部であり、前記熱可塑性樹脂の含有量が1〜50質量部であり、前記熱可塑性樹脂は、JIS K7210に準拠して温度190℃、荷重2.16kgの条件で測定したメルトマスフローレイト(MFR)が5.0g/10min以上、40g/10min以下である、耐火材。
- 請求項1に記載の耐火材であって、前記ゴム成分100質量部に対して、前記熱膨張性黒鉛の含有量は、10〜300質量部である、耐火材。
- 請求項1又は請求項2に記載の耐火材であって、前記無機充填材は、亜リン酸アルミニウムを含有し、前記ゴム成分100質量部に対して、前記亜リン酸アルミニウムの含有量は、10〜300質量部である、耐火材。
- 請求項1〜請求項3の何れか1つに記載の耐火材であって、前記無機充填材は、金属水酸化物を含有し、前記ゴム成分100質量部に対して、前記金属水酸化物の含有量は、10〜300質量部である、耐火材。
- 請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の耐火材であって、前記ゴム成分100質量部に対して、前記熱可塑性樹脂の含有量は、5〜50質量部である、耐火材。
- 請求項1〜請求項5の何れか1つに記載の耐火材であって、前記熱可塑性樹脂がオレフィン系樹脂を含む、耐火材。
- 請求項6に記載の耐火材であって、前記オレフィン系樹脂がエチレンと、エチレン以外のオレフィンの共重合体を含有する、耐火材。
- 請求項7に記載の耐火材であって、前記オレフィン系樹脂がポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ブテン共重合体、及びエチレン・4−メチル−1−ペンテン共重合体の混合物である、耐火材。
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