JP6924733B2

JP6924733B2 - 防火シート、防火部材および防火シートの製造方法

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Publication number: JP6924733B2
Application number: JP2018154427A
Authority: JP
Inventors: 将太光宗; 正典尾張; 次充安江; 佐々木　剛; 剛佐々木
Original assignee: Furukawa Techno Material Co Ltd
Current assignee: Furukawa Techno Material Co Ltd
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2038-08-21
Also published as: JP2020028340A

Description

本発明は、例えば、配管やケーブルなどの区画部への貫通部に対して防火性能を確保するための防火シート等に関するものである。

建造物等において、区画部で区画された各部屋に配管やケーブル（以下、単に長尺体と称する場合がある）が敷設される場合がある。この場合、例えば一方の部屋で火災が発生すると、長尺体を伝って、火災が建造物全体に広がり、甚大な被害をもたらすおそれがある。

このような区画部を貫通する長尺体の防火構造には、例えば、クッション性及び不燃性を有するブロック体を、熱膨張部材製の外装部材内に収容して形成された耐火処理材が用いられる（例えば、特許文献１）。熱膨張部材は、袋状であり、膨張材を混入したゴムに加硫工程を経て形成される。

特開２００８−２４５５０８号公報

しかし、特許文献１の熱膨張部材は、例えばブチルゴムなどをベースとして、熱膨張性黒鉛等と混練りし、これをシート状に成形して用いられている。このため、熱膨張部材の製造には多くの工程が必要であった。例えば、熱膨張部材の混練り工程と、シート加工工程とは別個の加工機械を必要とし、製造に時間とコストがかかっていた。

また、熱膨張部材は熱膨張性黒鉛等をシート状にまとめるため、ゴムや液状樹脂等のバインダーや、その他充填材などを使用しているが、これによってシート自体の体積が大きくなり、また材料自体の重量も重くなっていた。また、熱膨張部材に厚みが出るため、保管時に場所をとり、自重による変形等の問題があった。

また、従来の熱膨張シートは、バインダーに粘着性の高いゴムや樹脂を使用するため、保管中等の周りへの付着を防ぐため、剥離紙などが必要であった。このため、使用時にはこの剥離紙を剥がしてしようするため、ゴミが発生していた。また、剥離紙が貼り付けられない側面が、周囲の他の部材等に貼りつくなど、取扱いが容易ではなかった。

また、熱膨張性黒鉛は、圧力やせん断がかかると変形が生じたり破砕されるため、熱膨張部材の混練り工程において、熱膨張性黒鉛の一部が破砕されて熱膨張性能が低下する要因ともなっていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、製造が容易であり、取扱い性にも優れた防火シート等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、一対の面材の間に、熱膨張部材層が形成され、前記熱膨張部材層は、熱膨張部材と、熱可塑性樹脂とを有し、前記熱可塑性樹脂によって、前記熱膨張部材と前記面材とが一体化しており、前記熱膨張部材層は、一方の前記面材上に前記熱膨張部材の粉体と前記熱可塑性部材の粉体とを混合した混合剤を配置し、前記混合材を加熱して前記熱可塑性樹脂を溶融軟化させて形成され、前記混合剤は、液体を含まず、ゴム成分が含まれないことを特徴とする防火シートである。

前記面材が不織布であり、一方の面の不織布が、他方の面の不織布よりも軟らかくてもよい。

前記面材が不織布であり、一方の面の不織布が、他方の面の不織布と同等の硬さであってもよい。

第１の発明によれば、熱膨張部材が熱可塑性樹脂によって一体化されて熱膨張部材層を形成するため、従来使用されていたゴム成分が不要である。このため、ゴムと熱膨張部材との混練りや、熱膨張部材層の押出等によるシート化工程が不要となり、極めて簡易に製造が可能である。

また、熱膨張部材が混練りや押出成形されないため、熱膨張性黒鉛の破粉等が抑制され、安定した膨張性能を発揮させることができる。さらに、熱膨張部材にゴム成分が含まれず、シート化の押出工程もないため、厚みを薄くすることができる。

また、熱膨張部材層が面材で挟み込まれているため、熱膨張部材層が外部に露出せず、取扱い時における熱膨張部材層の損傷等が抑制される。

また、面材が不織布の場合であって、一方の面の不織布と他方の面の不織布が同じ物であれば表裏関係なく使用することができる。これに対し、一方の面の不織布が他方の面の不織布よりも軟らかければ、軟らかい面材側を内側にすることで、他の部材やロール状に巻くのが容易である。

第２の発明は、第１の発明にかかる防火シートと、無機繊維系の耐火材と、を具備し、筒状または袋状の前記防火シートの内部に、前記耐火材が収容されることを特徴とする防火部材である。

第２の発明によれば、薄い防火シートを用いても、耐火材の厚みによって、例えば貫通孔などの空間を容易に塞ぐことができる。

第３の発明は、第１の面材上に、熱膨張部材の粉体と熱可塑性樹脂の粉体とを混合した混合材を配置する工程と、前記混合材を加熱して前記熱可塑性樹脂を溶融軟化させる工程と、前記混合材の上面に第２の面材を貼り付けて冷却する工程と、を具備し、前記混合剤は、液体を含まず、ゴム成分が含まれないことを特徴とする防火シートの製造方法である。

また、第３の発明によれば、混練り工程や押出工程が不要であり、熱可塑性樹脂の熱溶融によって熱膨張部材を一体化することができるとともに、熱可塑性樹脂が面材同士の接着剤として機能するため、製造工程を大幅に削減することができる。

本発明によれば、製造が容易であり、取扱い性にも優れた防火シート等を提供することができる。

防火シート１を示す断面図。防火シート製造装置１０を示す概略図。防火部材２０を示す図。（ａ）は、防火構造体３０を示す断面図、（ｂ）は貫通孔３３の軸方向に垂直な断面図。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる防火シート１を示す断面図である。防火シート１は、主に、面材３ａ、３ｂ、熱膨張部材層５等から構成される。

防火シート１は、一対の面材３ａ、３ｂの間に、熱膨張部材層５が形成されて構成される。面材３ａ、３ｂの材質は特に限定されず、例えば、ガラスクロスや、ガラスクロスにアルミニウムが蒸着されたアルミガラスクロスや、不織布等を用いることができる。なお、一方の面材３ａにガラスクロスやアルミガラスクロスを用いる場合には、他方の面材３ｂは、可燃性の不織布等を用いることが望ましい。

また、面材３ａ、３ｂがともに可燃性の不織布である場合には、一方の面材３ａの不織布が他方の面材３ｂの不織布よりも軟らかくしてもよい。このようにすることで、軟らかい不織布を内側にして、ロール状に巻き取るのが容易となる。なお、不織布としては、例えば、ポリプロピレン不織布やポリエチレン不織布等を適用可能である。なお、一方の面材３ａの不織布と他方の面材３ｂの不織布とが同等の硬さを有してもよい。この場合には、表裏関係なく使用することができる。

熱膨張部材層５は、熱膨張部材と熱可塑性樹脂とを有する。熱可塑性樹脂によって、熱膨張部材と面材３ａ、３ｂとが一体化している。すなわち、熱可塑性樹脂が、熱膨張部材の保持部材としての機能と、面材３ａ、３ｂ同士の接着剤の機能とを有する。なお、熱膨張部材層５には、ゴム成分は含まれない。

熱膨張部材は、加熱によって膨張し、体積を増すことで火災の火炎や熱で焼失した箇所を塞ぐものであり、例えば、熱膨張性黒鉛、ひる石（バーミキュライト）、熱膨張性マイクロカプセルなどが適用可能である。

また、熱可塑性樹脂としては、例えば、ＥＶＡ系（エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂）、低密度ＰＥ、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系、アイオノマー系、ＰＶＡ系、ポリウレタン系等を適用可能である。

また、熱膨張部材層５には、上記の他、例えば、難燃剤および型崩れ防止剤を配合してもよい。難燃剤および型崩れ防止剤としては、例えば、ポリフェニレンエーテル、リン酸エステル、赤燐、及びポリリン酸アンモニウムからなる群より選ばれる１種又は２種以上を適用することができる。難燃剤および型崩れ防止剤によって、熱膨張部材層５の難燃性を高めるとともに、膨張後の炭化物のつながりを向上させて膨張後の部材の崩壊を抑制することができる。

また、さらに、無機充填材を配合してもよい。無機充填材としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、タルク、クレー、炭酸カルシウム、無機バルーン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、及びシリカからなる群から選ばれる１種又は２種類以上を適用することができる。無機充填材によって、難燃性の向上、もしくは比重の調整、シート硬さの調整等を行うことができる。

次に、防火シート１の製造方法について説明する。図２は、防火シート製造装置１０を示す図である。防火シート製造装置１０は、主に、面材供給部１１ａ、１１ｂ、混合材供給部１３、加熱部１５、接着部１７、厚さ調整部１９等から構成される。

面材供給部１１ａには、ロール状の第１の面材３ａが配置され、ラインに供給される。混合材供給部１３には、熱膨張部材と熱可塑性樹脂の粉体（粒状を含む）を混合した混合材１４が保持される。混合材供給部１３から面材３ａ上に混合材１４が散布され、面材３ａ上に混合材１４が配置される。

この際、バイブレーションをかけたメッシュフィルターに混合材１４を通すことで、散布量を均一にすることができる。なお、混合材１４自体にバイブレーションをかけると、比重差によって内容物が分離するおそれがあるため望ましくない。また、混合材１４を散布した後、熱可塑性樹脂の粉体のみを、さらにその上に散布してもよい。このようにすることで、後述する上面の面材との接着性を高めるとともに、加熱時における下面への熱可塑性樹脂の染み出しを抑制することができる。

混合材１４の配合としては、膨張倍率や剛性等を考慮して適宜設定される。例えば、不織布１ｍ^２に対し８５ｇ〜１５０ｇの熱膨性黒鉛と、４２ｇ〜１０５ｇのＥＶＡ樹脂とからなる混合材１４を適用することができる。また、必要に応じて、無機充填材、難燃剤および型崩れ防止剤を配合してもよい。

なお、混合材１４は、粉体からなり、液体を含まないため、例えば不織布である面材３ａに浸透して流出することがなく、面材３ａ上に確実に設定された量の混合材を配置することができる。また、混合材１４が液体を含まないため、極めて薄い不織布を用いることができる。例えば、面材３ａとしては、目付１０ｇ／ｍ^２以上、特に望ましくは目付５０ｇ／ｍ^２以下の目付の軽い且つ薄い不織布を使用することができる。

なお、熱可塑性樹脂は、粒度分析装置（例えばマイクロトラックベル社製ＭｉｃｒｏｔｒａｃＨＲＡ９３２０−Ｘ１００）での画像解析（マイクロトラックベル社製ＭｉｃｒｏｔｒａｃＤ．Ｈ．Ｓ）による平均粒径が４０〜１４０μｍ程度であり、熱膨張部材は、例えば５０メッシュ（公称目開き３００μｍ：ＪＩＳ８８０１−１：２００６）が８０％以上のものを適用可能である。なお、熱可塑性樹脂と熱膨張部材の粒径は、使用する不織布の目粗さ等に応じて適宜設定される。

混合材１４が配置された面材３ａは加熱部１５に送られて、加熱部１５によって、混合材１４が加熱される。加熱部１５では、熱膨張部材の膨張温度よりも低い温度であって、熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度で加熱される。例えば、加熱部１５における加熱温度は１００℃程度である。

加熱部１５において、混合材１４が加熱されることで、熱可塑性樹脂が溶融軟化する。このため、熱可塑性樹脂によって、熱膨張部材および面材３ａが一体化する。なお、熱膨張部材を膨張させずに軟化溶融するためには、熱可塑性樹脂の軟化温度が９０℃以下であることが望ましく、より望ましくは８５℃以下である。このようにすることで、加熱部１５の加熱温度を低くすることができ、熱膨張部材の膨張を確実に抑制することができる。

次に、面材供給部１１ｂから、第２の面材３ｂがラインに供給される。面材３ｂは、加熱後の混合材の上面に送られて、接着部１７によって混合材１４が配置された面材３ａに貼り付けられる。なお、この場合にも、面材３ｂとしては、０．５ｍｍ未満、特に望ましくは０．１５ｍｍ以下の厚みの不織布を使用することができる。

その後、必要に応じて、厚さ調整部１９によって全体の厚みが調整される。なお、前述したように、混合材１４にはゴム成分が含まれず、また、予めシート状に押出成形された熱膨張部材が用いられることがないため、所望の厚みに成形することができる。例えば、全体の厚みとして１ｍｍ以下とすることもできる。その後、冷却および巻き取りが行われて防火シート１を得ることができる。

次に、防火シート１の使用方法について説明する。防火シート１は、例えばケーブル等の外周に巻き付けられることで、ケーブル等が燃焼した際に熱膨張部材層５が膨張し、ケーブルの燃焼により焼失した部位を塞ぐことで、延焼を防止することができる。

ここで、通常、熱膨張部材の膨張量は、熱膨張倍率で示される。すなわち、熱膨張部材の膨張量は、元の厚み（体積）に対する、膨張後の厚み（体積）の倍率によって示される。一方で、前述したように、防火シート１は、極めて薄く製造することができる。このため、厚みの薄い防火シート１では、熱膨張倍率が十分であっても、膨張量が小さくなる。この場合には、複数枚の防火シート１を重ね合わせてもよい。例えば、ケーブルの外周に、防火シート１を複数層に巻き付けてもよい。

また、例えば、所定の大きさの孔を塞ぐ必要がある場合には、耐火材を用いてもよい。図３は、耐火材２１を用いた防火部材２０を示す図である。耐火材２１は、弾力性のある圧縮変形可能な部材である。耐火材２１としては、例えば、無機繊維系のガラスウールやロックウール等の繊維状部材であって、体積の多くを空気が占めており、収縮性を有する不燃材や難燃剤等を適用可能である。

図示した例では、耐火材２１の上下の面に防火シート１が配置され、その両側が互いに接着または融着されることで、耐火材２１が覆われる。すなわち、筒状の防火シート１の内部に、耐火材２１が収容される。このようにすることで、耐火材２１によって厚みが確保され、熱膨張部材は、防火部材２０の表層近傍にのみ配置される。このため、防火部材２０は全体として軽量であり、また、表面には面材３ａまたは面材３ｂが配置されて、熱膨張部材層５が露出しないため、取扱いも容易である。

図４（ａ）、図４（ｂ）は、防火部材２０を用いた防火構造体３０の一例を示す図である。壁や床などの区画部３１に貫通孔３３が形成され、貫通孔３３には、ケーブルや配管などの長尺体３５が挿通される。長尺体３５の外周であって、区画部３１に形成された貫通孔３３の内部には、複数の防火部材２０が配置される。

防火部材２０によって、長尺体３５の周囲の貫通孔３３が塞がれる。このため、区画部３１の両側の空間に対する目隠しとなる。また、一方の空間で火災等が発生し、長尺体３５が焼失する場合には、防火部材２０の熱膨張部材層５が膨張して、長尺体３５の焼失で形成される空間を塞ぐことができる。この際、防火部材２０の全周に渡って熱膨張部材層５が形成されているため、防火部材２０は、厚み方向のみではなく、幅方向にも膨張し、より確実に隙間を埋めることができる。

なお、図３に示す防火部材２０は、長尺で製造することができるため、必要な長さに自由に切断して使用することができる。これに対し、防火シート１を袋状にして、所定サイズの防火シート１の袋体の内部に、耐火材２１を収容してもよい。

以上説明したように、本実施の形態にかかる防火シート１によれば、熱膨張部材層５において、従来使用されているゴム成分を含まないため、厚みが薄く、軽量な防火シート１を得ることができる。また、製造時において、混練り工程や押出成形工程が不要であるため、製造装置が簡略であり、製造工程を大幅に削減することができる。

また、混練り工程や押出成形工程が不要であるため、熱膨張部材層５を形成する際に、熱膨張部材に対して大きな外力が付与されない。このため、熱膨張部材の破粉等を抑制することができる。このため、良好な熱膨張性能を発揮させることができる。

また、熱膨張部材層５が面材３ａ、３ｂで挟まれているため、熱膨張部材層５が外面に露出せず、取扱い時における熱膨張部材層５の損傷を抑制することができる。また、熱膨張部材層５を保護するための剥離紙等も不要であるため、作業現場においてゴミが出ることもない。

また、防火シート１は、極めて薄いため、容易に筒状または袋状に加工することができる。このため、防火シート１で耐火材２１を覆い、所望の厚みの防火部材２０を得ることができる。

また、面材３ａ、３ｂの目付量等を変えて、一方の面材を他方の面材よりも軟らかくすることで、防火シート１をロール状としたり、他の部材に巻き付けるのが容易となる。

各種の防火シートを作成して、それぞれの膨張倍率を評価した。表１には、各種の防火シートに対して、非荷重におけるフリーの膨張倍率を評価した結果を示す。

Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６は、熱膨張部材として熱膨張性黒鉛を用い、熱可塑性樹脂としてＥＶＡ樹脂を用い、それぞれ配合量を変えたものである。各防火シートは、熱膨張性黒鉛とＥＶＡ樹脂の粉体を混合して、ＰＰ不織布上に散布して溶融軟化させ、ＰＥ不織布で挟み込んで一体化したものである。

内径２１．５ｍｍのメスシリンダーを用い、各防火シートをメスシリンダーと同サイズに切り抜き、メスシリンダー内に配置した。その後、電気炉内により４５０℃で３０分間加熱し、膨張後の体積から、膨張倍率を算出した。

結果より、いずれの防火シートについても、十分な膨張倍率を得ることができた。また、熱膨張性黒鉛の量によって、膨張倍率を制御できた。

次に、同じＮｏ．１〜Ｎｏ．６の防火シートを用いて、荷重をかけた状態の膨張倍率を評価した。防火シートを円形に切り出して治具内にセットし、上方に６０ｇの錘を配置した状態で、電気炉内により４５０℃で３０分間加熱し、膨張後の体積から、膨張倍率を算出した。結果を表２に示す。

結果より、荷重をかけた状態でも、いずれの防火シートについても、十分な膨張倍率を得ることができた。

次に、同じＮｏ．１〜Ｎｏ．６の防火シートを５枚重ねた状態で、同様に荷重をかけた状態の膨張倍率を評価した。結果を表３に示す。

結果より、いずれの防火シートを重ねても、前述したのと同様に、十分な膨張倍率を得ることができた。このように、防火シートを重ね合わせることで、所望の膨張量を確保することができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………防火シート
３ａ、３ｂ………面材
５………熱膨張部材層
１０………防火シート製造装置
１１ａ、１１ｂ………面材供給部
１３………混合材供給部
１４………混合材
１５………加熱部
１７………接着部
１９………厚さ調整部
２０………防火部材
２１………耐火材
３０………防火構造体
３１………区画部
３３………貫通孔
３５………長尺体

Claims

一対の面材の間に、熱膨張部材層が形成され、
前記熱膨張部材層は、熱膨張部材と、熱可塑性樹脂とを有し、
前記熱可塑性樹脂によって、前記熱膨張部材と前記面材とが一体化しており、
前記熱膨張部材層は、一方の前記面材上に前記熱膨張部材の粉体と前記熱可塑性部材の粉体とを混合した混合剤を配置し、前記混合材を加熱して前記熱可塑性樹脂を溶融軟化させて形成され、
前記混合剤は、液体を含まず、ゴム成分が含まれないことを特徴とする防火シート。
前記面材が不織布であり、
一方の面の不織布が、他方の面の不織布よりもより軟らかいことを特徴とする請求項１記載の防火シート。
前記面材が不織布であり、
一方の面の不織布が、他方の面の不織布と同等の硬さであることを特徴とする請求項１記載の防火シート。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の防火シートと、
無機繊維系の耐火材と、
を具備し、
筒状または袋状の前記防火シートの内部に、前記耐火材が収容されることを特徴とする防火部材。
第１の面材上に、熱膨張部材の粉体と熱可塑性樹脂の粉体とを混合した混合材を配置する工程と、
前記混合材を加熱して前記熱可塑性樹脂を溶融軟化させる工程と、
前記混合材の上面に第２の面材を貼り付けて冷却する工程と、
を具備し、
前記混合剤は、液体を含まず、ゴム成分が含まれないことを特徴とする防火シートの製造方法。