JP7123669B2 - Fireproof insulation sheet, method for producing fireproof insulation sheet, and fireproof and heat-resistant material - Google Patents
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Description
本発明は、耐火断熱シート、耐火断熱シートの製造方法及び防炎耐熱材に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fireproof and heat insulating sheet, a method for producing a fireproof and heat insulating sheet, and a fireproof and heat resistant material.
従来、高い耐火性と、施工時の作業性を向上させた建材として、リン化合物と、中和された熱膨張性黒鉛を担持する不燃性繊維の織布又は不織布を含む耐火断熱シートが提案されている（特許文献１）。前記熱膨張性黒鉛は、耐火断熱シート内で加熱されると急激に膨張し、前記耐火断熱シート内を満たす。前記熱膨張性黒鉛は優れた断熱材であり、前記熱膨張性黒鉛で満たされた前記耐火断熱シートもまた優れた断熱材として作用し、建材への伝熱を防止することで、建材の耐火性を向上させることができるものである。 Conventionally, as a building material with high fire resistance and improved workability during construction, a fire-resistant insulating sheet containing a woven or non-woven fabric of incombustible fibers carrying a phosphorus compound and neutralized thermally expandable graphite has been proposed. (Patent Document 1). The thermally expandable graphite expands rapidly when heated in the refractory insulating sheet and fills the inside of the refractory insulating sheet. The thermally expandable graphite is an excellent heat insulating material, and the fireproof insulating sheet filled with the thermally expandable graphite also acts as an excellent heat insulating material, preventing heat transfer to the building material, thereby increasing the fire resistance of the building material. It is something that can improve the performance.
しかしながら、特許文献１で開示されている耐火断熱シートには、内部の熱膨張性黒鉛が膨張した際に、前記織布又は不織布が破損しないように空隙を設けるという構造上避けられない特徴がある。このような耐火断熱シートの表面に表層シート（例えば、壁紙等）を貼りつけて使用する場合に、前記空隙の存在による表面強度が低いという問題があり、表層シートになんらかの衝撃が加えられた場合には、傷つきやへこみなどの破損が生じてしまうおそれがあった。
However, the refractory insulation sheet disclosed in
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い耐火性と施工時の高い作業性を確保可能な、表面強度の高い耐火断熱シートを提供することであり、さらに前記耐火断熱シートを適用した防炎耐熱材を提供することである。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and an object of the present invention is to provide a fire-resistant insulating sheet with high surface strength that can ensure high fire resistance and high workability during construction. An object of the present invention is to provide a flameproof and heat-resistant material to which the fireproof and heat insulating sheet is applied.
上記課題について、本発明者らが鋭意検討を行ったところ、特定の成分を担持させた繊維シートにケイ酸ナトリウムと、リン又はリン化合物を含むことで、高い耐火性と施工時の高い作業性を確保可能な、表面強度の高い耐火断熱シートが得られることを発見し、本発明を完成するに至った。
即ち、
本発明（１）は、
熱膨張性黒鉛と水酸化アルミニウムとを担持する繊維シートと、ケイ酸ナトリウムと、リン又はリン化合物とを含む耐火断熱シートであって、
前記耐火断熱シートの吸水率が３５～８５％である、耐火断熱シートである。
前記吸水率は前記耐火断熱シートを、常温常湿の環境下に１時間静置したのち、常温の水に２分間浸漬した後の吸水量の変化率を表わし、吸水前の重量をａ、吸水後の重量をｂとした場合に下式１で表される。
（式１） 吸水率（％）＝（ｂ－ａ）／ｂ×１００
本発明（２）は、
前記繊維シートの空隙率が、３０％～９０％である、前記発明（１）の耐火断熱シートである。
本発明（３）は、
前記繊維シートが、有機繊維と無機繊維とを含む繊維シートである、前記発明（１）又は（２）の耐火断熱シートである。
本発明（４）は、
前記有機繊維と前記無機繊維との質量比が、１：１～６：１である、前記発明（３）の耐火断熱シートである。
本発明（５）は、
前記有機繊維が、パルプである、前記発明（３）又は（４）の耐火断熱シートである。
本発明（６）は、
前記リン又はリン化合物の固形分と前記ケイ酸ナトリウムとの固形分の質量比が、１００：０．５～１００：２０であることを特徴とする、前記発明（１）～（５）のいずれかの耐火断熱シートである。
本発明（７）は、
少なくとも、熱膨張性黒鉛と水酸化アルミニウムとを担持する繊維シートを形成する繊維シート形成工程と、
リン又はリン化合物を含む、ケイ酸ナトリウム水溶液を調製するケイ酸ナトリウム水溶液調製工程と、
前記繊維シートに、前記ケイ酸ナトリウム水溶液を含浸する含浸工程と、
前記ケイ酸ナトリウム水溶液を含浸した繊維シートを乾燥する乾燥工程とを含む、
ことを特徴とする前記発明（１）～（６）のいずれか一項に記載の耐火断熱シートの製造方法である。
本発明（８）は、
前記繊維シート形成工程が、繊維シートを抄造する工程を含むことを特徴とする、前記発明（７）の製造方法である。
本発明（９）は、
建材として用いられる防炎耐熱材であって、
前記防炎耐熱材は、基材と、前記（１）～（６）のいずれかの耐火断熱シートを含み、
前記耐火断熱シートが、前記基材の少なくとも一つの表面に、直接又はその他の層を介して、１層以上積層されることを特徴とする、防炎耐熱材である。
As a result of intensive studies by the present inventors on the above problems, it was found that by including sodium silicate and phosphorus or a phosphorus compound in a fiber sheet supporting a specific component, high fire resistance and high workability during construction The present inventors discovered that a refractory heat insulating sheet having a high surface strength can be obtained, and have completed the present invention.
Namely
The present invention (1) is
A refractory insulation sheet containing a fiber sheet carrying thermally expandable graphite and aluminum hydroxide, sodium silicate, and phosphorus or a phosphorus compound,
The fireproof insulating sheet has a water absorption rate of 35 to 85%.
The water absorption rate represents the rate of change in the amount of water absorbed after the refractory insulation sheet is left to stand for 1 hour in a normal temperature and humidity environment and then immersed in room temperature water for 2 minutes. It is represented by the following
(Formula 1) Water absorption (%) = (ba) / b x 100
The present invention (2) is
The fireproof and heat insulating sheet according to the invention (1), wherein the fiber sheet has a porosity of 30% to 90%.
The present invention (3) is
The fireproof and heat insulating sheet according to the invention (1) or (2), wherein the fiber sheet is a fiber sheet containing organic fibers and inorganic fibers.
The present invention (4) is
The fireproof insulating sheet according to the invention (3), wherein the mass ratio of the organic fibers and the inorganic fibers is 1:1 to 6:1.
The present invention (5) is
The fireproof insulating sheet according to the invention (3) or (4), wherein the organic fiber is pulp.
The present invention (6) is
Any one of the inventions (1) to (5), wherein the mass ratio of the solid content of the phosphorus or phosphorus compound and the solid content of the sodium silicate is 100:0.5 to 100:20. It is a fireproof insulation sheet.
The present invention (7) is
a fiber sheet forming step of forming a fiber sheet carrying at least thermally expandable graphite and aluminum hydroxide;
A sodium silicate aqueous solution preparation step of preparing a sodium silicate aqueous solution containing phosphorus or a phosphorus compound;
an impregnation step of impregnating the fiber sheet with the sodium silicate aqueous solution;
and a drying step of drying the fiber sheet impregnated with the aqueous sodium silicate solution.
The method for producing a fireproof insulating sheet according to any one of the inventions (1) to (6), characterized by:
The present invention (8) is
The manufacturing method according to the invention (7), wherein the step of forming the fiber sheet includes a step of making a fiber sheet.
The present invention (9) is
A flameproof and heat-resistant material used as a building material,
The fireproof and heat-resistant material comprises a base material and the fireproof and heat-insulating sheet according to any one of (1) to (6) above,
The fireproof and heat resistant material is characterized in that one or more layers of the fireproof and heat insulating sheet are laminated on at least one surface of the base material directly or via other layers.
本発明によれば、高い耐火性と施工時の高い作業性を確保可能な、表面強度の高い耐火断熱シート及び防炎耐熱材を提供することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide the fireproof insulation sheet and fireproof heat-resistant material with high surface strength which can ensure high fire resistance and high workability|operativity at the time of construction.
＜主な用語の定義＞ <Definition of main terms>
本明細書内において「耐火断熱シート」と、「防炎耐熱材」とは、区別されて記載される。本発明にかかる「耐火断熱シート」と「防炎耐熱材」は、高耐火性、高断熱性、高耐熱性等の共通の性能を有しており、使用方法としても、建材としての使用については共通している。そのため、本明細書においては、「防炎耐熱材」を、板材の表面に、「耐火断熱シート」が直接又はその他の層を介して、１層以上積層された建材用の耐熱材と定義する。 In this specification, "fireproof and heat insulating sheet" and "flameproof and heat resistant material" are distinguished. The "fireproof and heat insulating sheet" and "flameproof and heat resistant material" according to the present invention have common performance such as high fire resistance, high heat insulation, and high heat resistance. are common. Therefore, in this specification, "flameproof and heat-resistant material" is defined as a heat-resistant material for building materials in which one or more layers of "fire-resistant and heat-insulating sheet" are laminated directly or via other layers on the surface of a plate material. .
なお、このことは、「耐火断熱シート」を単独で建材として用いることを否定するものではない。 This does not deny the use of the "refractory heat insulating sheet" alone as a building material.
本明細書内において、「ケイ酸ナトリウム水溶液」を「水ガラス」と記載する場合がある。本明細書において、断りなく「水ガラス」と記載した場合には、その濃度によらず「ケイ酸ナトリウム水溶液」を指すものとする。 In this specification, "aqueous sodium silicate solution" may be referred to as "water glass". In this specification, the term "water glass" refers to "aqueous sodium silicate solution" regardless of its concentration.
また、以下において水溶液（又は水分散液）を調製する場合、溶媒としては、本発明の効果を阻害しない範囲内で、水以外の公知の溶媒（エタノール、メタノール等の水溶性アルコール、アセトン等の水溶性ケトン等）を使用してもよい。なお、この場合、水が溶媒の主成分（例えば、全溶媒の質量を基準として水が７０質量％以上）であることが好ましい。なお、水以外の溶媒を使用する場合、１種類のみを使用してもよいし、複数種類を使用してもよい。 In addition, when preparing an aqueous solution (or aqueous dispersion) below, the solvent may be a known solvent other than water (ethanol, water-soluble alcohol such as methanol, acetone, etc.) within the range that does not impair the effects of the present invention. water-soluble ketones, etc.) may also be used. In this case, water is preferably the main component of the solvent (for example, 70% by mass or more of water based on the mass of the total solvent). In addition, when using solvents other than water, you may use only 1 type and may use multiple types.
本明細書における固形分量とは、溶液を乾固させたあとの固形分の質量を示す。ケイ酸ナトリウムの場合には、ケイ酸ナトリウムＮａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２と、ケイ酸ナトリウム水和物Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２・ｍＨ２Ｏを含む。 The amount of solid content in this specification indicates the mass of the solid content after drying the solution. In the case of sodium silicate, it includes sodium silicate Na2O.nSiO2 and sodium silicate hydrate Na2O.nSiO2.mH2O .
１．耐火断熱シート
本発明にかかる耐火断熱シートは、熱膨張性黒鉛と水酸化アルミニウムとを担持する繊維シートを含み、さらに、ケイ酸ナトリウムと、リン又はリン化合物とを含むことを特徴とする。ケイ酸ナトリウム、及び、リン又はリン化合物は、通常、繊維シートを構成する繊維間や繊維シート表面に付着、あるいは繊維シートを構成する繊維内に浸透した形で存在する。
1. Refractory Insulation Sheet The refractory insulation sheet according to the present invention includes a fiber sheet carrying thermally expandable graphite and aluminum hydroxide, and further includes sodium silicate and phosphorus or a phosphorus compound. Sodium silicate and phosphorus or a phosphorus compound are usually present in the form of adhering between the fibers constituting the fiber sheet or on the surface of the fiber sheet, or permeating into the fibers constituting the fiber sheet.
本発明にかかる耐火断熱シートに含まれる繊維シートは、繊維が組み合わさって形成された空隙や、繊維間の隙間等の空間を有している。前記熱膨張性黒鉛と水酸化アルミニウムは、繊維に混ざりながら前記空間に担持されている。 The fiber sheet included in the fireproof insulation sheet according to the present invention has voids formed by combining fibers and spaces such as gaps between fibers. The thermally expandable graphite and aluminum hydroxide are supported in the spaces while being mixed with the fibers.
繊維シートは、前記空間を有することで、適度な可撓性を有する。これにより、耐火断熱シートの施工時において、組み合せる対象物の形状に合わせやすいため、作業性を高くすることができる。 A fiber sheet has moderate flexibility by having the said space. As a result, when the fireproof insulating sheet is constructed, it is easy to match the shape of the object to be combined, and workability can be improved.
また、前記耐火断熱シートが加熱された場合、熱膨張性黒鉛は、耐火断熱シート内部の前記空間において急速に膨張し、優れた断熱材として作用する。耐火断熱シート内に膨張した熱膨張性黒鉛は、耐火断熱シート内での伝熱を遮断することができ、耐火断熱シートの一方の表面に伝えられた熱を反対側の面に伝達することを妨げることができる。耐火断熱シート内部に、熱膨張黒鉛が膨張可能である前記空間がなかった場合には、熱膨張性黒鉛の膨張により、耐火断熱シートが破損する、若しくは、熱膨張性黒鉛の膨張が妨げられ、十分な断熱性能が発揮されないおそれがある。 Moreover, when the refractory insulating sheet is heated, the thermally expandable graphite expands rapidly in the space inside the refractory insulating sheet and acts as an excellent heat insulating material. The thermally expandable graphite expanded in the refractory insulation sheet can block the heat transfer in the refractory insulation sheet, preventing the heat transferred to one surface of the refractory insulation sheet from being transferred to the opposite surface. can be hindered. If there is no space inside the refractory insulating sheet in which the thermally expandable graphite can expand, the expansion of the thermally expandable graphite will damage the refractory insulating sheet, or the expansion of the thermally expandable graphite will be hindered, Sufficient heat insulation performance may not be exhibited.
一方、前記空間は、耐火断熱シートの強度が低くなる原因となっており、本発明にかかるケイ酸ナトリウムと、リン又はリン化合物とは、繊維シートに含まれる前記空間に入り込んで、繊維同士を結合し、強度（表面強度など）や耐熱性等を向上させることができる。 On the other hand, the space causes the strength of the fireproof insulation sheet to be lowered, and the sodium silicate and phosphorus or phosphorus compound according to the present invention enter the space contained in the fiber sheet and separate the fibers. It is possible to bond and improve strength (such as surface strength) and heat resistance.
耐火断熱シートの空隙率は、特に限定されないが、３０％～９０％とすることができ、４０％～８０％がより好ましく、５０％～７０％がさらに好ましい。かかる範囲にある場合に、熱膨張性黒鉛が膨張する空隙が十分あり、断熱性を高くすることができる。また、ケイ酸ナトリウムと、リン又はリン化合物とが、十分に含まれていることから、耐火断熱シートの表面強度を高めることができる。 The porosity of the fireproof insulating sheet is not particularly limited, but can be 30% to 90%, more preferably 40% to 80%, and even more preferably 50% to 70%. Within this range, there are sufficient voids for the thermally expandable graphite to expand, and the thermal insulation can be enhanced. In addition, since sodium silicate and phosphorus or a phosphorus compound are sufficiently contained, the surface strength of the fireproof insulation sheet can be increased.
前記空隙率は、耐火断熱シートの体積に対して繊維、熱膨張性黒鉛、水酸化アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、リン又はリン化合物等が存在しない空間の割合であり、耐火断熱シートの体積と質量及び繊維、ケイ酸ナトリウム、リン又はリン化合物等の耐火断熱シートを構成する材料の密度から算出される。
空隙率（％）＝（１－耐火断熱シートの質量／（耐火断熱シートの体積×耐火断熱シートの密度））×１００
なお、空隙率は、使用する繊維の太さ、量、繊維が交絡した材料の密度、圧縮成形における圧力、熱膨張性黒鉛及び水酸化アルミニウムの含有量、ケイ酸ナトリウム水溶液（リン又はリン化合物を含む）の含浸量等によって調整することができる。
The porosity is the ratio of space free from fibers, thermally expandable graphite, aluminum hydroxide, sodium silicate, phosphorus or phosphorus compounds, etc. to the volume of the refractory insulation sheet. It is calculated from the density of the materials that make up the refractory insulating sheet, such as fibers, sodium silicate, phosphorus or phosphorus compounds.
Porosity (%) = (1-mass of refractory insulation sheet/(volume of refractory insulation sheet x density of refractory insulation sheet)) x 100
In addition, the porosity is determined by the thickness and amount of fibers used, the density of the material in which the fibers are entangled, the pressure in compression molding, the content of thermally expandable graphite and aluminum hydroxide, the sodium silicate aqueous solution (phosphorus or phosphorus compound including) can be adjusted by the amount of impregnation.
なお、耐火断熱シートの密度は、公知の方法で測定することができる。例えば、ＪＩＳ Ｚ８８０７：２０１２「固体の密度及び比重の測定方法」の方法に準拠して測定することができる。 In addition, the density of a fireproof insulation sheet can be measured by a well-known method. For example, it can be measured according to JIS Z8807:2012 "Method for measuring density and specific gravity of solid".
前記耐火断熱シートは、吸水率が３５～８５％、より好適には４０％～７５％である。本発明における吸水度は、前記耐火断熱シートが有する空隙の量を示す。熱膨張性黒鉛の配合量等と、ケイ酸ナトリウムと、リン又はリン化合物との配合量（付着量）との兼ね合いで、前記耐火断熱シートの断熱性能の指標となる。上述したように、前記耐火断熱シートは、前記空間が少ないと断熱効果を十分に発揮できず、前記空間が大きすぎると表面強度が低くなる。そのため、前記耐火断熱シートの吸水率がかかる範囲にあれば、十分な断熱性と表面強度を両立することが可能となる。 The fireproof insulation sheet has a water absorption rate of 35-85%, more preferably 40-75%. The water absorbency in the present invention indicates the amount of voids that the fireproof insulating sheet has. The balance between the compounding amount of thermally expandable graphite and the compounding amount (adhesion amount) of sodium silicate and phosphorus or phosphorus compound serves as an index of the heat insulating performance of the fireproof insulating sheet. As described above, if the space is too small, the refractory heat insulating sheet cannot exhibit a sufficient heat insulating effect, and if the space is too large, the surface strength will be low. Therefore, if the water absorption rate of the refractory insulating sheet is in the range, it is possible to achieve both sufficient heat insulating properties and surface strength.
前記吸水率は、常温常湿の環境下に１時間静置したのち、常温の水に２分間浸漬した後の吸水量を表わし、吸水前の重量をａ、吸水後の重量をｂとした場合に下式１で表される。
（式１） 吸水率（％）＝（ｂ－ａ）／ｂ×１００
なお、ここで「常温」とは２０℃±１５℃の範囲とし、「常湿」とは、相対湿度４５～８５％の範囲とする（ＪＩＳ Ｚ８７０３に準拠する）。
The water absorption rate represents the amount of water absorbed after standing for 1 hour in a room temperature and humidity environment and then immersing in room temperature water for 2 minutes. is represented by the following
(Formula 1) Water absorption (%) = (ba) / b x 100
Here, "ordinary temperature" means a range of 20° C.±15° C., and "ordinary humidity" means a range of relative humidity of 45 to 85% (according to JIS Z8703).
本発明にかかる耐火断熱シートの平面形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形、自由曲線を組み合せてできた形状等が挙げられる。さらに、一つ以上の貫通した窓部等が存在していてもよい。これらは、用途や製造上の制約によって選択することができる。 The planar shape of the fireproof insulating sheet according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include circular, elliptical, polygonal, and shapes formed by combining free-form curves. Additionally, there may be one or more through windows or the like. These can be selected according to application and manufacturing constraints.
本発明にかかる耐火断熱シートの平面形状の大きさは、特に限定されず、用途により選択することができる。 The size of the planar shape of the fireproof insulating sheet according to the present invention is not particularly limited, and can be selected depending on the application.
本発明にかかる耐火断熱シートの厚さは、特に限定されないが、例えば、０．２ｍｍ～１０ｍｍ、より好ましくは０．３～５ｍｍとすることができる。かかる範囲にあることで、十分な断熱性を有することができ、かつ、防炎耐熱材を形成した際に、厚すぎることがない。 The thickness of the fireproof insulation sheet according to the present invention is not particularly limited, but can be, for example, 0.2 mm to 10 mm, more preferably 0.3 to 5 mm. Within this range, it is possible to have sufficient heat insulating properties, and the flameproof and heat resistant material is not too thick.
１－１．繊維シート
本願発明の繊維シートの構造は、特に限定されず、公知のものとすることができる。例えば、織布、不織布（繊維を抄造したものも含む）とすることができる。後述するが、本願発明にかかる繊維シートは、不織布の繊維シートであることが好ましく、さらに湿式抄造により形成された抄造紙状の繊維シートであることがより好ましい。湿式抄造の場合には、繊維を分散させた水中に熱膨張性黒鉛及び水酸化アルミニウムを分散させることで、容易に、熱膨張性黒鉛及び水酸化アルミニウムを担持した繊維シートを作製することができる。
1-1. Fiber Sheet The structure of the fiber sheet of the present invention is not particularly limited, and can be a known one. For example, it can be a woven fabric or non-woven fabric (including paper made from fibers). As will be described later, the fiber sheet according to the present invention is preferably a nonwoven fiber sheet, and more preferably a paper-like fiber sheet formed by wet papermaking. In the case of wet papermaking, a fiber sheet supporting thermally expandable graphite and aluminum hydroxide can be easily produced by dispersing thermally expandable graphite and aluminum hydroxide in water in which fibers are dispersed. .
本発明にかかる繊維シートを形成する繊維は、特に限定されず、公知のものを使用することができる。前記繊維としては、例えば、ステンレス鋼繊維、ニッケル繊維、銅繊維、アルミニウム繊維、銀繊維、金繊維、チタン繊維等の金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維、シリカ繊維、ロックウ－ル、スラグウ－ル、アルミナ繊維、セラミック繊維等の無機繊維；ポリエチレンテレフタレ－ト（ＰＥＴ）樹脂、ポリビニルアルコ－ル（ＰＶＡ）、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アラミド樹脂、アクリル系樹脂等、セルロース、ビニロン、ナイロン、レ－ヨン、アラミド、フェノ－ル系繊維、フッ素繊維、パルプ（繊維）、ケナフ、麻、竹繊維等の有機繊維；等を挙げることができる。これらのうち一つ、又は、複数を組み合せて用いることができる。本発明の繊維シートは有機繊維と無機繊維とを含むことが好ましく、前記有機繊維がパルプを含むことがより好ましい。パルプは繊維内部までケイ酸ナトリウムと、リン又はリン化合物とを取り込むことができるため、防炎性を高めやすい。有機樹脂が含まれると、ファブリル化や加熱による軟化等により繊維間の接着や絡み合いに寄与して、繊維シートを強固に形成できる。また、熱膨張性黒鉛、水酸化アルミニウム等のフィラーの担持性を高めることができる。無機繊維が含まれると繊維シートの耐熱性、耐火性、断熱性、シートのこし等が向上する。さらにパルプは、ファブリル化により繊維間の結着が強固となるためより好ましい。 The fibers forming the fiber sheet according to the present invention are not particularly limited, and known ones can be used. Examples of the fibers include metal fibers such as stainless steel fiber, nickel fiber, copper fiber, aluminum fiber, silver fiber, gold fiber, titanium fiber, glass fiber, carbon fiber, silica fiber, rock wool, slag wool, Inorganic fibers such as alumina fiber and ceramic fiber; polyethylene terephthalate (PET) resin, polyvinyl alcohol (PVA), polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, polyvinyl chloride resin, aramid resin, acrylic resin, etc., cellulose , vinylon, nylon, rayon, aramid, phenolic fiber, fluorine fiber, pulp (fiber), kenaf, hemp, organic fiber such as bamboo fiber; One or more of these can be used in combination. The fiber sheet of the present invention preferably contains organic fibers and inorganic fibers, and more preferably the organic fibers contain pulp. Since pulp can incorporate sodium silicate and phosphorus or a phosphorus compound into the fiber, it is easy to improve flame resistance. When the organic resin is contained, it contributes to adhesion and entanglement between fibers due to fbrillation and softening due to heating, and the fiber sheet can be formed firmly. In addition, the supportability of fillers such as thermally expandable graphite and aluminum hydroxide can be enhanced. When the inorganic fiber is contained, the heat resistance, fire resistance, heat insulation, sheet stiffness, etc. of the fiber sheet are improved. Further, pulp is more preferable because the binding between fibers becomes stronger by fbrillation.
繊維シートが金属繊維等の無機繊維を含む場合には、繊維同士の結合力を上げるために、繊維シートを加熱して焼結させることができる。焼結方法は、公知の方法を用いることができ、繊維の材質によりことなるが、例えば、ステンレス鋼繊維を単独で用いる場合には、水素ガス雰囲気の還元焼結炉を用い、熱処理温度１１２０℃、速度１５ｃｍ／ｍｉｎの焼結条件とすることができる。 When the fiber sheet contains inorganic fibers such as metal fibers, the fiber sheet can be heated and sintered in order to increase the bonding strength between the fibers. A known method can be used for the sintering method, and it varies depending on the material of the fiber. For example, when stainless steel fiber is used alone, a reduction sintering furnace in a hydrogen gas atmosphere is used, and the heat treatment temperature is 1120 ° C. , and a sintering condition of a speed of 15 cm/min.
本発明の繊維シートに用いられる繊維の繊維径は、特に限定されないが、例えば、１μｍ～５０μｍ、好ましくは２μｍ～３０μｍ、より好ましくは８μｍ～２０μｍとすることができる。 The fiber diameter of the fibers used in the fiber sheet of the present invention is not particularly limited, but can be, for example, 1 μm to 50 μm, preferably 2 μm to 30 μm, more preferably 8 μm to 20 μm.
本発明の繊維シートに用いられる繊維の繊維長は、製造に支障をきたさない限りにおいて、特に限定されず、例えば、０．１ｍｍ～３０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ～２０ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ～１５ｍｍとすることができる。 The fiber length of the fiber used in the fiber sheet of the present invention is not particularly limited as long as it does not interfere with the production, and is, for example, 0.1 mm to 30 mm, preferably 0.5 mm to 20 mm, more preferably 1 mm to 15 mm. can be
前記繊維の配合量としては、特に限定されないが、例えば、繊維シートに含まれる繊維、熱膨張性黒鉛、水酸化アルミニウムの全質量を１００質量％とした場合に、下限値を１０質量％以上、１５質量％以上、２０質量％以上、２５質量％以上とすることができ、上限値を９０質量％以下、８０質量％以下、７０質量％以下、６０質量％以下とすることができる。この範囲にある場合に、強固な繊維シートを形成することが可能であり、かつ、耐熱性、耐火性、断熱性等を高くすることができる。 The content of the fibers is not particularly limited. It can be 15% by mass or more, 20% by mass or more, 25% by mass or more, and the upper limit can be 90% by mass or less, 80% by mass or less, 70% by mass or less, and 60% by mass or less. Within this range, it is possible to form a strong fiber sheet, and to improve heat resistance, fire resistance, heat insulation, and the like.
さらに、有機繊維と無機繊維を混合する場合の質量比としては、特に限定されないが、例えば、有機繊維：無機繊維として、１：６～６：１とすることができ、１：５～５：１がより好ましく、１：３～３：１がさらに好ましい。この範囲にある場合に、繊維同士の接着を強固としてシート強度を高めることができ、さらに耐熱性、耐火性、断熱性等を高くすることができる。 Furthermore, the mass ratio when organic fibers and inorganic fibers are mixed is not particularly limited, but can be, for example, 1:6 to 6:1, 1:5 to 5:1, as organic fibers:inorganic fibers. 1 is more preferred, and 1:3 to 3:1 is even more preferred. Within this range, the adhesion between the fibers can be strengthened to increase the sheet strength, and heat resistance, fire resistance, heat insulation, etc. can be increased.
繊維シートの空隙率は、特に限定されないが、３０％～９０％とすることができ、４０％～８５％がより好ましく、５０％～８０％がさらに好ましい。かかる範囲にある場合には、ケイ酸ナトリウム、リン又はリン化合物等を内部まで浸透させた後においても、熱膨張性黒鉛が膨張する空間が十分であるため、耐火断熱シートの断熱性を高めることができる。これにより、断熱性と表面強度に優れた、耐火断熱シートを得ることができる。 Although the porosity of the fiber sheet is not particularly limited, it can be 30% to 90%, more preferably 40% to 85%, and even more preferably 50% to 80%. If it is in such a range, even after the sodium silicate, phosphorus, phosphorus compound, etc. are permeated to the inside, there is enough space for the thermally expandable graphite to expand, so the heat insulating property of the refractory insulation sheet can be improved. can be done. As a result, it is possible to obtain a fireproof insulating sheet having excellent heat insulating properties and surface strength.
前記空隙率は、繊維シートの体積に対して繊維が存在しない空間の割合であり、繊維シートの体積と質量及び繊維素材の密度から算出される。
空隙率（％）＝（１－繊維シートの質量／（繊維シートの体積×繊維シートの密度））×１００
なお、空隙率は、使用する繊維の太さ、量、繊維が交絡した材料の密度、圧縮成形における圧力等によって調整することができる。
The porosity is the ratio of the space without fibers to the volume of the fibrous sheet, and is calculated from the volume and mass of the fibrous sheet and the density of the fibrous material.
Porosity (%) = (1-mass of fiber sheet/(volume of fiber sheet x density of fiber sheet)) x 100
The porosity can be adjusted by the thickness and amount of the fibers used, the density of the material in which the fibers are entangled, the pressure in compression molding, and the like.
１－２．熱膨張性黒鉛
本発明にかかる熱膨張性黒鉛は、膨張開始温度を超えて加熱された場合に、膨張する膨張材料であり、断熱材として、例えば、後述する方法によって繊維シートに担持される。
1-2. Thermally Expandable Graphite The thermally expandable graphite according to the present invention is an expandable material that expands when heated above the expansion start temperature, and as a heat insulating material, it is carried on a fiber sheet by, for example, a method described later.
前記熱膨張性黒鉛は、従来公知の熱膨張性黒鉛を用いることができ、特に限定されない。 Conventionally known thermally expandable graphite can be used as the thermally expandable graphite, and is not particularly limited.
一般に、熱膨張性黒鉛は、層状構造である黒鉛を濃硫酸、硝酸、セレン酸等の無機酸と、濃硝酸、過塩素酸、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、過酸化水素等の強酸化剤とで処理して層間化合物を生成させたものであり、層間に入れられた物質が、加熱により燃焼・ガス化し、爆発的に層と層の間を押し広げ、黒鉛が層の積み重なり方向に膨張するものである。熱膨張性黒鉛は、加熱により、１００～３００倍に膨張する。 In general, thermally expandable graphite is produced by combining graphite, which has a layered structure, with inorganic acids such as concentrated sulfuric acid, nitric acid, and selenic acid, concentrated nitric acid, perchloric acid, perchlorate, permanganate, bichromate, and perchlorate. It is produced by treating with a strong oxidizing agent such as hydrogen oxide to generate an intercalation compound. The material placed between the layers is burned and gasified by heating, explosively spreading the gap between the layers, and graphite expands in the stacking direction of the layers. Thermally expandable graphite expands 100 to 300 times when heated.
前記熱膨張性黒鉛は、中和処理されたものを用いることができる。中和処理は、前記膨張性黒鉛を、アンモニア、脂肪族低級アミン、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物等で中和することができる。 As the thermally expandable graphite, neutralized graphite can be used. In the neutralization treatment, the expandable graphite can be neutralized with ammonia, lower aliphatic amines, alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds, or the like.
前記熱膨張性黒鉛が、中性の場合には、他の構成物を腐食したり、反応したりすることがなく、長期安定性を担保することができる。 When the thermally expandable graphite is neutral, it does not corrode or react with other constituents, and long-term stability can be ensured.
熱膨張性黒鉛の平均粒径は、特に限定されないが、例えば、１０００μｍ以下とすることができ、５００μｍ以下がより好ましく、３００μｍ以下がさらに好ましい。なお、熱膨張性黒鉛の平均粒径は、５０μｍ以上とすることができ、８０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。前記粒径は、粒径が小さいと黒鉛の膨張の度合いが小さく、大きくなりすぎると膨張度が大きくなる性質を有している。そのため、前記粒径を、後述する繊維シートが有する空隙の大きさや、ケイ酸ナトリウム水溶液の含浸量等により、選択することで本発明の耐火断熱シートの断熱性を調整することができる。 The average particle size of the thermally expandable graphite is not particularly limited, but can be, for example, 1000 μm or less, more preferably 500 μm or less, and even more preferably 300 μm or less. The average particle size of the thermally expandable graphite can be 50 µm or more, more preferably 80 µm or more, and even more preferably 100 µm or more. The particle size has the property that if the particle size is small, the degree of expansion of graphite is small, and if the particle size is too large, the degree of expansion increases. Therefore, the heat insulating properties of the fireproof insulating sheet of the present invention can be adjusted by selecting the particle size depending on the size of the voids in the fiber sheet described later, the impregnated amount of the sodium silicate aqueous solution, and the like.
ここで、熱膨張性黒鉛の平均粒径の測定方法は、公知の方法で測定することができ、特に限定されない。例えば、ＪＩＳ準拠の篩を通過した粉体を、その篩の公称目開きの大きさ以下の平均粒径とすることができる。公称目開き１５０μｍの篩を通過した粉体は、平均粒径１５０μｍ以下とすることができる。 Here, the method for measuring the average particle size of the thermally expandable graphite is not particularly limited and can be measured by a known method. For example, powder passed through a JIS-compliant sieve can have an average particle size equal to or less than the nominal mesh size of the sieve. Powder passed through a sieve with a nominal opening of 150 μm can have an average particle size of 150 μm or less.
熱膨張性黒鉛の配合量は、特に限定されないが、繊維シートに含まれる繊維、熱膨張性黒鉛、水酸化アルミニウムの全質量を１００質量％とした場合に、例えば、下限値を５質量％以上、１０質量％以上、１５質量％以上、２０質量％以上、２５質量％以上とすることができ、上限値を７０質量％以下、６５質量％以下、６０質量％以下、５５質量％以下、５０質量％以下、４５質量％以下とすることができる。かかる範囲にある場合に、耐火断熱シートの断熱性を高めることができ、加熱時の膨張により耐火断熱シートを破損させることがない。 The amount of thermally expandable graphite is not particularly limited, but when the total mass of fibers, thermally expandable graphite, and aluminum hydroxide contained in the fiber sheet is 100% by mass, for example, the lower limit is 5% by mass or more. , 10% by mass or more, 15% by mass or more, 20% by mass or more, 25% by mass or more, and the upper limit is 70% by mass or less, 65% by mass or less, 60% by mass or less, 55% by mass or less, 50 % by mass or less and 45% by mass or less. Within this range, the thermal insulation of the refractory insulation sheet can be enhanced, and the refractory insulation sheet will not be damaged by expansion during heating.
１－３．水酸化アルミニウム
本発明にかかる水酸化アルミニウムは、繊維シートの防火性を向上させるために、後述する方法によって繊維シートに担持される。
1-3. Aluminum Hydroxide In order to improve the fire resistance of the fiber sheet, the aluminum hydroxide of the present invention is supported on the fiber sheet by the method described below.
前記水酸化アルミニウムは、加熱されると酸化アルミニウムを形成するが、その際に水が発生し、その吸熱作用のため、前記繊維シートの耐熱性・耐火性を向上させることができる。 When the aluminum hydroxide is heated, it forms aluminum oxide. At that time, water is generated, and the endothermic action of the water can improve the heat resistance and fire resistance of the fiber sheet.
水酸化アルミニウムの配合量は、特に限定されないが、繊維シートに含まれる繊維、熱膨張性黒鉛、水酸化アルミニウムの全質量を１００質量％とした場合に、例えば、下限値を５質量％以上、１０質量％以上、１５質量％以上、２０質量％以上、２５質量％以上とすることができ、上限値を７０質量％以下、６５質量％以下、６０質量％以下、５５質量％以下、５０質量％以下、４５質量％以下とすることができる。かかる範囲にある場合に、耐火断熱シートの耐熱性・耐火性を高めることができ、耐火断熱シートの表面強度を高くすることができる。 The amount of aluminum hydroxide to be added is not particularly limited. It can be 10% by mass or more, 15% by mass or more, 20% by mass or more, and 25% by mass or more, and the upper limit is 70% by mass or less, 65% by mass or less, 60% by mass or less, 55% by mass or less, and 50% by mass. % or less and 45% by mass or less. Within this range, the heat resistance and fire resistance of the fireproof insulating sheet can be enhanced, and the surface strength of the fireproof insulating sheet can be enhanced.
本発明に用いられる水酸化アルミニウムの平均粒径は、特に限定されないが、例えば、１００μｍ以下、好ましくは、５０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下とすることができる。また、水酸化アルミニウムの平均粒径は、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは、０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上とすることができる。 The average particle diameter of the aluminum hydroxide used in the present invention is not particularly limited, but can be, for example, 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less. The average particle size of aluminum hydroxide can be, for example, 0.1 μm or more, preferably 0.5 μm or more, and more preferably 1 μm or more.
ここで、水酸化アルミニウムの平均粒径の測定方法は、ＪＩＳ準拠の篩を通過した粉体を、その篩の公称目開きの大きさ以下の平均粒径とすることができる。公称目開き１５０μｍの篩を通過した粉体は、平均粒径１５０μｍ以下とすることができる。 Here, the method for measuring the average particle diameter of aluminum hydroxide can be such that the powder passed through a JIS-compliant sieve has an average particle diameter equal to or smaller than the nominal mesh size of the sieve. Powder passed through a sieve with a nominal opening of 150 μm can have an average particle size of 150 μm or less.
１－４．ケイ酸ナトリウム、及び、リン又はリン化合物
本発明にかかる耐火断熱シートは、ケイ酸ナトリウムと、リン又はリン化合物とを含む。本発明にかかる耐火断熱シートは、例えば、ケイ酸ナトリウムと、リン又はリン化合物とを含むケイ酸ナトリウム水溶液を調製し、前記繊維シートに塗布や含浸などさせた後に、乾燥させることで耐火断熱シートとすることができる。
1-4. Sodium Silicate and Phosphorus or Phosphorus Compound The fireproof insulation sheet according to the present invention contains sodium silicate and phosphorus or a phosphorus compound. The refractory insulating sheet according to the present invention can be produced, for example, by preparing an aqueous solution of sodium silicate containing sodium silicate and phosphorus or a phosphorus compound, applying or impregnating the fiber sheet, and then drying the refractory insulating sheet. can be
１－４－１．ケイ酸ナトリウム
本発明にかかる耐火断熱シートは、ケイ酸ナトリウムを含む。ケイ酸ナトリウムは、Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２・ｍＨ２Ｏの分子式で表される。係数ｎはＳｉＯ２・Ｎａ２Ｏのモル比であり、ＳｉＯ２及びＮａ２Ｏ成分の重量比とモル比の関係は次の式２で示される。
（式２）モル比＝（ｃ／ｄ）×１．０３２
ここで、ｃはＳｉＯ２の質量、ｄはＮａ２Ｏの質量であり、定数である１．０３２は、ＳｉＯ２の分子量とＮａ２Ｏの分子量の比である。一般に、製造されているケイ酸ナトリウムのモル比（ｎ値）は、０．５～５．０である。
1-4-1. Sodium Silicate The fireproof insulating sheet according to the present invention contains sodium silicate. Sodium silicate is represented by the molecular formula of Na2O.nSiO2.mH2O . The coefficient n is the molar ratio of SiO 2 ·Na 2 O, and the relationship between the weight ratio and the molar ratio of the SiO 2 and Na 2 O components is expressed by
(Formula 2) molar ratio = (c / d) × 1.032
where c is the mass of SiO2 , d is the mass of Na2O , and the constant 1.032 is the ratio of the molecular weight of SiO2 to the molecular weight of Na2O . Generally, the molar ratio (n value) of sodium silicates produced is between 0.5 and 5.0.
本発明に用いられるケイ酸ナトリウムは、Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２の構造であればよく、ｎ値は、特に限定されない。従って、ケイ酸ナトリウムのｎ値は、一般に製造されていない、０．５～５．０の範囲外のものでもよいが、入手の容易であるため、０．５～５．０が好ましい。 The sodium silicate used in the present invention may have a structure of Na 2 O.nSiO 2 , and the n value is not particularly limited. Therefore, the n value of sodium silicate may be out of the range of 0.5 to 5.0, which is not generally produced, but 0.5 to 5.0 is preferable because it is easily available.
本発明にかかる耐火断熱シートにおけるケイ酸ナトリウムの固形分量は、耐火断熱シートの面積を基準として、０．５ｇ／ｍ２～１５ｇ／ｍ２であることが好ましく、０．８ｇ／ｍ２～１０ｇ／ｍ２であることがより好ましく、１．２ｇ／ｍ２～８．０ｇ／ｍ２であることがさらに好ましく、２．８ｇ／ｍ２～５．８ｇ／ｍ２が特に好ましい。ケイ酸ナトリウムの含有量をこのような範囲とすることで、耐火断熱シート内に空隙を残しつつも、表面強度を高めることができる。 The solid content of sodium silicate in the refractory insulation sheet according to the present invention is preferably 0.5 g/m 2 to 15 g/m 2 , more preferably 0.8 g/m 2 to 10 g, based on the area of the refractory insulation sheet. /m 2 , more preferably 1.2 g/m 2 to 8.0 g/m 2 , and particularly preferably 2.8 g/m 2 to 5.8 g/m 2 . By setting the content of sodium silicate in such a range, it is possible to increase the surface strength while leaving voids in the fireproof insulation sheet.
１－４－２．リン又はリン化合物
本発明にかかるリン又はリン化合物は、耐火断熱シートの強度の増加や防火性能を向上させるために用いられる。リン又はリン化合物としては、特に限定されず、公知のものが使用できる。例えば、赤リン；トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート等の各種リン酸エステル；リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム等のリン酸金属塩；ポリリン酸アンモニウム類などのポリリン酸塩；等が挙げられる。これらのうち一つ、又は、複数を組み合せて用いることができる。難燃性や耐火断熱シートの強度の向上、安全性、コスト等の点においてポリリン酸アンモニウム類がより好ましい。
1-4-2. Phosphorus or Phosphorus Compound The phosphorus or phosphorus compound according to the present invention is used to increase the strength of the fireproof insulation sheet and improve the fireproof performance. The phosphorus or phosphorus compound is not particularly limited, and known ones can be used. For example, red phosphorus; various phosphate esters such as triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trixylenyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, and xylenyl diphenyl phosphate; phosphorus such as sodium phosphate, potassium phosphate, and magnesium phosphate; acid metal salts; polyphosphates such as ammonium polyphosphates; and the like. One or more of these can be used in combination. Ammonium polyphosphates are more preferable in terms of flame retardancy, improvement in strength of the fireproof insulating sheet, safety, cost, and the like.
本発明にかかるリン又はリン化合物は、水溶性のリン化合物には限定されず、水に不溶のものでもよい。その場合には、後述するケイ酸ナトリウム水溶液には溶解する必要はなく、前記水溶液に分散させることができる。 The phosphorus or phosphorus compound according to the present invention is not limited to a water-soluble phosphorus compound, and may be water-insoluble. In that case, it does not need to be dissolved in the sodium silicate aqueous solution described later, and can be dispersed in the aqueous solution.
特に、水に不溶なリン又はリン化合物を用いる場合には、リン又はリン化合物の平均粒径に留意する必要がある。リン又はリン化合物の平均粒径は、本発明の効果が阻害されない限りにおいて、特に限定されないが、リン又はリン化合物が、繊維シートに付着させることを考慮すると、０．１μｍ～１００μｍ、好ましくは０．５μｍ～５０μｍ、より好ましくは１～２０μｍである。 In particular, when using phosphorus or a phosphorus compound that is insoluble in water, it is necessary to pay attention to the average particle size of phosphorus or the phosphorus compound. The average particle size of the phosphorus or phosphorus compound is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not inhibited. .5 μm to 50 μm, more preferably 1 to 20 μm.
ここで、前記リン又はリン化合物の平均粒径の測定方法は、公知の方法で測定することができ、特に限定されない。例えば、ＪＩＳ準拠の篩を通過した粉体を、その篩の公称目開きの大きさ以下の平均粒径とすることができる。公称目開き１５０μｍの篩を通過した粉体は、平均粒径１５０μｍ以下とすることができる。 Here, the method for measuring the average particle size of the phosphorus or phosphorus compound is not particularly limited and can be measured by a known method. For example, powder passed through a JIS-compliant sieve can have an average particle size equal to or less than the nominal mesh size of the sieve. Powder passed through a sieve with a nominal opening of 150 μm can have an average particle size of 150 μm or less.
リン又はリン化合物の配合量は、特に限定されないが、例えば、リン又はリン化合物と、ケイ酸水溶液に含まれるケイ酸ナトリウムと、の固形分の質量比を、１００：０．５～１００：２０とすることができ、１００：１～１００：１５が好ましく、１００：５～１００：１０がより好ましい。かかる範囲にあることで、耐火断熱シートの耐火性・耐熱性を高めることができ、さらに耐火断熱シートの強度を高めることができる。 The amount of phosphorus or phosphorus compound is not particularly limited. , preferably 100:1 to 100:15, more preferably 100:5 to 100:10. Within this range, the fire resistance and heat resistance of the fire resistant heat insulating sheet can be enhanced, and the strength of the fire resistant heat insulating sheet can be enhanced.
本発明にかかる耐火断熱シートにおけるリン又はリン化合物の固形分量は、耐火断熱シートの面積を基準として、２．５ｇ／ｍ２～３０００ｇ／ｍ２とすることができ、５．３ｇ／ｍ２～１０００ｇ／ｍ２であることがより好ましく、１２ｇ／ｍ２～１６０ｇ／ｍ２であることがさらに好ましく、２８ｇ／ｍ２～１１６ｇ／ｍ２が特に好ましい。ケイ酸ナトリウムの含有量をこのような範囲とすることで、耐火断熱シート内に空隙を残しつつも、表面強度を高めることができる。
The solid content of phosphorus or phosphorus compound in the fireproof insulating sheet according to the present invention can be 2.5 g/m 2 to 3000 g/m 2 , and 5.3 g/m 2 to 3000 g/
１－４－３．その他成分
本発明にかかる耐火断熱シートは、本発明の効果を阻害しない範囲で、その他の成分として耐火断熱シートで使用される公知の成分等を含有可能である。また、後述する繊維シート形成工程やケイ酸ナトリウム水溶液調製工程等で使用された成分等を含む場合がある。
1-4-3. Other Components The fireproof insulating sheet according to the present invention can contain known components used in fireproof insulating sheets as other components within a range that does not impair the effects of the present invention. In addition, it may contain components used in the later-described fiber sheet forming step, the sodium silicate aqueous solution preparation step, and the like.
２．耐火断熱シートの性質
以下に、耐熱シートの性質を示す評価方法について詳述する。
2. Properties of Fire-Resistant and Insulating Sheets Evaluation methods for showing the properties of heat-resistant sheets will be described in detail below.
２－１．こわさ測定
耐火断熱シートのこわさは、繊維シートに一定の荷重を付加して、押し曲げた際の、たわみ量であり、その抵抗能力を示すものである。いわゆる、紙における「こし」を意味する。耐火断熱シートのこわさは、耐火断熱シート表面に表層シートを貼りつけて使用する場合の表層シートをサポートする能力の指標である。こわさが大きいと表面強度が高くなり、施工作業の効率を高くすることができる。
2-1. Stiffness measurement Stiffness of a refractory insulation sheet is the amount of deflection when the fiber sheet is pressed and bent under a certain load, and indicates its resistance capability. It means the so-called "strain" of paper. The stiffness of the fireproof insulating sheet is an index of the ability to support the surface layer sheet when the surface layer sheet is attached to the surface of the fireproof insulating sheet. If the stiffness is high, the surface strength is high, and the efficiency of construction work can be improved.
こわさの測定は、公知の方法で測定することができ、例えば、ＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ「紙パルプ試験方法Ｎｏ．４０－８３ 荷重曲げ法による紙及び板紙のこわさ試験方法（ガーレー法）」に準拠して行うことができる。 Stiffness can be measured by a known method, for example, according to JAPAN TAPPI "Paper pulp test method No. 40-83 Stiffness test method for paper and paperboard by load bending method (Gurley method)". be able to.
２－２．表面強度測定
耐火断熱シートの表面強度は、公知の方法で測定することができ、例えば、ＪＩＳ Ｌ０８４９：２０１３「摩擦に対する染色堅ろう度試験方法」に記載されている摩擦試験機ＩＩ形（学振形）法に準拠して測定することができる。
2-2. Surface strength measurement The surface strength of the fireproof insulation sheet can be measured by a known method, for example, a friction tester type II described in JIS L0849: 2013 “Test method for color fastness to friction” (Gakushin type ) can be measured according to the law.
２－３．総発熱量測定（不燃性・断熱性評価）
耐火断熱シートの総発熱量測定（不燃性・断熱性評価）は、公知の方法で測定できる。例えば、建築基準法の不燃材料等の評価に用いられるコーンカロリーメーターによる発熱性試験（不燃性評価）により、測定することができる。この測定値が低いほど不燃性が高いことを示し、熱を伝え難い（断熱性が高い）ことを示す。本評価において２０分間燃焼せず、総発熱量が８ＭＪ／ｍ２未満である場合には、建築基準法によって不燃材料として認められる。
2-3. Measurement of total calorific value (evaluation of nonflammability and heat insulation)
The total calorific value measurement (noncombustibility/thermal insulation evaluation) of the fireproof insulation sheet can be measured by a known method. For example, it can be measured by a heat generation test (noncombustibility evaluation) using a cone calorimeter used for evaluating noncombustible materials under the Building Standards Act. The lower the measured value, the higher the non-combustibility, and the more difficult it is to conduct heat (higher heat insulation). In this evaluation, if the material does not burn for 20 minutes and has a total calorific value of less than 8 MJ/m 2 , it is recognized as a non-combustible material by the Building Standards Act.
３．耐火断熱シートの製造方法
３－１．繊維シート形成工程
繊維シート形成工程は、公知の方法で行うことができ、特に限定されない。例えば、織布とする場合には、シャットル織機、レピア織機、グリッパー織機等の織機を用いて繊維シートとすることができる。また不織布とするには、カーディング方式、エアレイド方式等の乾式法、紙のように漉いて形成する湿式抄造法、スパンボンド法、メルトブロー法等のフリース形成法；サーマルボンド法、ケミカルボンド法、ニードルパンチ法、スパンレース法（水流絡合法）、ステッチボンド法、スチームジェット法等のフリース結合法が挙げられる。
3. Manufacturing method of fireproof insulation sheet 3-1. Fiber Sheet Forming Step The fiber sheet forming step can be performed by a known method, and is not particularly limited. For example, in the case of woven fabric, a fiber sheet can be obtained using a loom such as a shuttle loom, a rapier loom, or a gripper loom. Non-woven fabrics may be formed by dry methods such as carding and airlaid methods, wet papermaking methods in which paper is formed by squeezing, spunbonding, melt blowing and other fleece forming methods; thermal bonding methods, chemical bonding methods, and the like. Fleece bonding methods such as a needle punch method, a spunlace method (water entanglement method), a stitch bond method, and a steam jet method can be used.
以下に、本発明における好適例である湿式抄造法による繊維シート形成工程を説明する。
本発明にかかる繊維シートの製造方法は、例えば公知の抄紙方法により製造することができる。例えば、一つ又は複数の繊維、必要に応じて他の成分を水に分散させて原料スラリーを調製し、得られた原料スラリーを湿式抄紙して繊維シートを得る。
The process of forming a fibrous sheet by a wet papermaking method, which is a preferred example of the present invention, will be described below.
The method for producing the fiber sheet according to the present invention can be produced, for example, by a known papermaking method. For example, one or a plurality of fibers and optionally other components are dispersed in water to prepare a raw material slurry, and the obtained raw material slurry is subjected to wet papermaking to obtain a fiber sheet.
セルロース系繊維等は、予め叩解しておくことが好ましい。叩解は、シングルディスクリファイナー（ＳＤＲ）、ダブルディスクリファイナー（ＤＤＲ）、ビーター等の叩解機により適宜行なうことができる。 Cellulose fibers and the like are preferably beaten in advance. The beating can be appropriately carried out by a beating machine such as a single disc refiner (SDR), a double disc refiner (DDR) and a beater.
湿式抄紙に用いる湿式抄紙機としては特に限定されず、一般の抄紙技術に適用されている抄紙機、具体的には長網抄紙機、円網抄紙機、傾斜式抄紙機、ツインワイヤー抄紙機等を使用できる。 The wet paper machine used for wet papermaking is not particularly limited, and paper machines that are applied to general papermaking techniques, specifically fourdrinier paper machines, cylinder paper machines, inclined paper machines, twin wire paper machines, etc. can be used.
抄造工程に於ける脱水及び乾燥工程のプレス圧力、乾燥工程のロール表面温度を調節することで、所望の空隙率を得ることができる。 A desired porosity can be obtained by adjusting the press pressure in the dehydration and drying steps in the papermaking step and the roll surface temperature in the drying step.
繊維シートに有機繊維を含む場合には、乾燥工程のロール温度を調節することで、繊維同士の結合を高めることができる。 When the fiber sheet contains organic fibers, the bonding between the fibers can be enhanced by adjusting the roll temperature in the drying process.
また、金属繊維等の無機繊維を含む場合等は、さらに焼結工程を設けることで、強固な繊維シートを形成することができる。焼結条件や装置構成は公知の方法・装置・条件を用いることができ、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼繊維のみの繊維シートを形成する場合には、真空焼結装置を用いて、真空度１３．３ｍＰａの真空焼結炉内で、焼結温度１１２０℃、保持時間３０分の焼結条件で、焼結することができる。 Moreover, when inorganic fibers such as metal fibers are included, a firm fiber sheet can be formed by further providing a sintering step. The sintering conditions and device configuration may be any known method, device, or condition, and are not particularly limited. It can be sintered in a vacuum sintering furnace at a temperature of 13.3 mPa under the sintering conditions of a sintering temperature of 1120° C. and a holding time of 30 minutes.
前述のように、熱膨張性黒鉛及び水酸化アルミニウムを担持した繊維シートを製造するに際して、湿式抄造の場合には、繊維を分散させた水中に熱膨張性黒鉛及び水酸化アルミニウムを分散させることが好ましい。しかしながら、熱膨張性黒鉛及び水酸化アルミニウムを担持した繊維シートを形成する方法はこれには限定されず、繊維をシート状に形成した後に、熱膨張性黒鉛及び水酸化アルミニウムを塗工する方法等であってもよい。 As described above, when producing a fiber sheet supporting thermally expandable graphite and aluminum hydroxide, in the case of wet papermaking, it is possible to disperse the thermally expandable graphite and aluminum hydroxide in the water in which the fibers are dispersed. preferable. However, the method of forming a fiber sheet supporting thermally expandable graphite and aluminum hydroxide is not limited to this, and a method of forming fibers into a sheet and then coating the thermally expandable graphite and aluminum hydroxide. may be
さらに、本工程では、繊維シートの作製上の効率のため、又は、繊維シートに特別な機能を付与するために、その他の添加剤を添加することができる。例えば、繊維同士の結合力が弱い場合には、アクリル樹脂をバインダーとして追加することができる。 Additionally, other additives may be added in the process for efficiency in making the fibrous sheet or to impart special functionality to the fibrous sheet. For example, if the bonding strength between fibers is weak, an acrylic resin can be added as a binder.
３－２．ケイ酸ナトリウム水溶液調製工程
ケイ酸ナトリウム水溶液調製工程は、公知の方法で行うことができ、特に限定されない。例えば、容器内の水に、所定量のケイ酸ナトリウムを溶解させケイ酸ナトリウム水溶液を調製し、その後、所定量のリン又はリン化合物と、必要に応じてその他の成分とを、ケイ酸ナトリウム水溶液に溶解又は分散させることができる。なお、リン又はリン化合物を含むリン含有液状組成物を調製した後に、ケイ酸ナトリウムやその他の成分を溶解又は分散させ、ケイ酸ナトリウム水溶液としてもよいし、ケイ酸ナトリウム水溶液とリン含有液状組成物とを別々に調製した上で混合し、ケイ酸ナトリウム水溶液としてもよい。
3-2. Sodium silicate aqueous solution preparation process The sodium silicate aqueous solution preparation process can be performed by a known method, and is not particularly limited. For example, a sodium silicate aqueous solution is prepared by dissolving a predetermined amount of sodium silicate in water in a container, and then a predetermined amount of phosphorus or a phosphorus compound and, if necessary, other components are added to the sodium silicate aqueous solution. can be dissolved or dispersed in After preparing a phosphorus-containing liquid composition containing phosphorus or a phosphorus compound, sodium silicate and other components may be dissolved or dispersed to form an aqueous sodium silicate solution, or an aqueous sodium silicate solution and a phosphorus-containing liquid composition may be prepared. and may be separately prepared and then mixed to form an aqueous sodium silicate solution.
上述のように、本発明に用いられるケイ酸ナトリウムは、他の原料と混合する前に水に溶解させ、ケイ酸ナトリウム水溶液とすることができる。その場合に、ｎ値が、１未満の場合には結晶性であり、水への溶解性が容易ではないため、水への溶解が容易である１．０～５．０がより好ましい。ｎ値が１．０～５．０のケイ酸ナトリウムは、水溶性が高く、粉末や液体での入手が可能であるため、ケイ酸ナトリウム水溶液の濃度は容易に調整が可能である。 As described above, the sodium silicate used in the present invention can be dissolved in water prior to mixing with other raw materials to form an aqueous sodium silicate solution. In this case, when the n value is less than 1, it is crystalline and is not easily soluble in water. Sodium silicate with an n value of 1.0 to 5.0 is highly soluble in water and available in the form of powder or liquid, so the concentration of the sodium silicate aqueous solution can be easily adjusted.
また本発明に用いられるケイ酸ナトリウム水溶液の濃度は、特に限定されず、ケイ酸ナトリウムを含む水溶液であればよい。例えば、ケイ酸ナトリウム水溶液の濃度の下限値は、１０質量％以上、１５質量％以上、２０質量％以上、２５質量％以上とすることができ、光源値を９０質量％以下、８５質量％以下、８０質量％以下、７５質量％以下とすることができる。前記濃度は、乾燥後に耐火断熱シートの吸水率が所望の吸水率となる濃度に、調整すればよい。 Further, the concentration of the sodium silicate aqueous solution used in the present invention is not particularly limited as long as it is an aqueous solution containing sodium silicate. For example, the lower limit of the concentration of the sodium silicate aqueous solution can be 10% by mass or more, 15% by mass or more, 20% by mass or more, and 25% by mass or more, and the light source value is 90% by mass or less and 85% by mass or less. , 80% by mass or less, or 75% by mass or less. The concentration may be adjusted so that the water absorption of the refractory insulation sheet after drying becomes the desired water absorption.
前記リン又はリン化合物は、前記ケイ酸ナトリウム水溶液に含まれていればよく、又は、前記ケイ酸ナトリウム水溶液に分散していてもよく、溶解した状態でもよい。 The phosphorus or phosphorus compound may be contained in the sodium silicate aqueous solution, or may be dispersed or dissolved in the sodium silicate aqueous solution.
本発明にかかるケイ酸ナトリウム水溶液は、その他の成分を含むことができる。本発明の効果が阻害されない限りにおいて、特に限定されないが、例えば、界面活性剤、ｐＨ調整剤等を上げることができる。また、これらのうち一つ、又は、複数を組み合せて用いることができる。特に、繊維シートとケイ酸ナトリウム水溶液の濡れ性を改善する目的で、界面活性剤を用いることが好適である。 The aqueous sodium silicate solution according to the invention can contain other ingredients. As long as the effects of the present invention are not inhibited, there are no particular limitations, but for example, surfactants, pH adjusters and the like can be used. Also, one of these can be used, or a plurality of them can be used in combination. In particular, it is preferable to use a surfactant for the purpose of improving the wettability of the fiber sheet and the sodium silicate aqueous solution.
前記界面活性剤としては、公知のものを使用することができ、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤であるイオン性界面活性剤；非イオン性界面活性剤を用いることができる。界面活性剤は、ケイ酸ナトリウム水溶液と、繊維シートを構成する繊維の組み合わせによって選択することができる。 As the surfactant, known surfactants can be used, and anionic surfactants, cationic surfactants, ionic surfactants that are amphoteric surfactants; nonionic surfactants can be used. . The surfactant can be selected by combining the sodium silicate aqueous solution and the fibers forming the fiber sheet.
その他成分の配合量は、特に限定されないが、例えば、界面活性剤を添加する場合には、前記ケイ酸水溶液に含まれるケイ酸ナトリウム（固形分量）を１００質量部とした場合に、下限値を０．０１質量部以上、０．１質量部以上、０．５質量部以上、１．０質量部以上とすることができ、上限値を１０質量部以下、８質量部以下、５質量部以下とすることができる。かかる範囲にあることで、ケイ酸ナトリウム水溶液の濡れ性を高めることができ、ケイ酸ナトリウムやリン又はリン化合物と繊維シートの結合性を向上させることができるとともに、耐火断熱シートの表面強度を高めることができる。 The amount of other components to be added is not particularly limited. For example, when a surfactant is added, the lower limit is It can be 0.01 parts by mass or more, 0.1 parts by mass or more, 0.5 parts by mass or more, or 1.0 parts by mass or more, and the upper limit is 10 parts by mass or less, 8 parts by mass or less, and 5 parts by mass or less. can be Within this range, the wettability of the sodium silicate aqueous solution can be improved, the bonding between the sodium silicate, phosphorus or phosphorus compound and the fiber sheet can be improved, and the surface strength of the fireproof insulation sheet can be increased. be able to.
ケイ酸ナトリウムは、水に溶解されているものが市販されている場合には、市販品を用いることができる。 A commercial product can be used for sodium silicate, when what is melt|dissolving in water is marketed.
３－３．含浸工程（ケイ酸ナトリウム、及び、リン又はリン化合物付与工程）
本発明にかかる耐火断熱シートの製造工程におけるケイ酸ナトリウム、及び、リン又はリン化合物の付与は、公知の方法により行うことができ、特に限定されない。例えば、ケイ酸ナトリウム水溶液を用いて、前記繊維シートにケイ酸ナトリウム、及び、リン又はリン化合物を付与する方法が挙げられる。
3-3. Impregnation step (sodium silicate and phosphorus or phosphorus compound application step)
Addition of sodium silicate and phosphorus or a phosphorus compound in the manufacturing process of the fireproof insulation sheet according to the present invention can be performed by a known method, and is not particularly limited. For example, a method of imparting sodium silicate and phosphorus or a phosphorus compound to the fiber sheet using a sodium silicate aqueous solution can be mentioned.
前記ケイ酸ナトリウム水溶液は、繊維シートの内部まで浸透させて用いてもよいし、繊維シートの表層部のみに塗布する態様で用いてもよい。具体的には、ケイ酸ナトリウム水溶液を用いる場合、転がし法、浸漬（含浸）法、フローコート法、スプレー法、刷毛塗り、液体静電塗装法、バーコーティング等の接触方法が適用できる。 The sodium silicate aqueous solution may be used by permeating into the inside of the fiber sheet, or may be used in a mode of applying only to the surface layer portion of the fiber sheet. Specifically, when an aqueous sodium silicate solution is used, contact methods such as a rolling method, an immersion (impregnation) method, a flow coating method, a spray method, a brush coating method, a liquid electrostatic coating method, and a bar coating method can be applied.
これらケイ酸ナトリウム、及び、リン又はリン化合物の付与方法のうち、浸漬（含浸）法による方法が好ましい。浸漬（含浸）法によれば、繊維シートの内部までケイ酸ナトリウム水溶液を含浸することが可能であり、耐火断熱シートの断熱性や表面強度を高めることが可能となる。浸漬（含浸）法の例としては、繊維シートを常温・常圧の環境下に２時間静置したのち、常温の前記ケイ酸ナトリウム水溶液に２分間浸漬し、含浸を行う方法、Ｄｉｐ－Ｎｉｐ法等の方法が挙げられる。 Of these methods for applying sodium silicate and phosphorus or a phosphorus compound, a method using an immersion (impregnation) method is preferred. According to the immersion (impregnation) method, the inside of the fiber sheet can be impregnated with the sodium silicate aqueous solution, and the heat insulation and surface strength of the fireproof insulation sheet can be enhanced. Examples of the immersion (impregnation) method include a method in which a fiber sheet is allowed to stand in an environment of normal temperature and normal pressure for 2 hours and then immersed in the sodium silicate aqueous solution at normal temperature for 2 minutes for impregnation, a Dip-Nip method. and other methods.
３－４．乾燥工程
本発明にかかる乾燥工程は、ケイ酸ナトリウム水溶液を乾燥するために行われる。乾燥方法としては、公知の方法を用いることができ、特に限定されない。例えば、自然乾燥、減圧乾燥、対流型熱乾燥（例えば、自然対流型熱乾燥、強制対流型熱乾燥）、輻射型乾燥（例えば、近赤外線乾燥、遠赤外線乾燥）、紫外線硬化乾燥、電子線硬化乾燥、ベーポキュア等が挙げられる。また、これら複数を組み合わせてもよい。
3-4. Drying Step The drying step according to the present invention is performed to dry the sodium silicate aqueous solution. As a drying method, a known method can be used and is not particularly limited. For example, natural drying, vacuum drying, convection heat drying (e.g. natural convection heat drying, forced convection heat drying), radiation drying (e.g. near infrared drying, far infrared drying), ultraviolet curing drying, electron beam curing Drying, vapocure and the like can be mentioned. Moreover, you may combine these plural.
また、乾燥時間は、ケイ酸ナトリウム水溶液の濃度や組成、乾燥機によって適宜最適な条件を選択することができる。乾燥時間は、１秒以上、１８００秒以下の範囲内が好ましく、１０秒以上、１２００秒以下の範囲内がより好ましい。 Also, the drying time can be appropriately selected depending on the concentration and composition of the sodium silicate aqueous solution and the dryer. The drying time is preferably in the range of 1 second to 1800 seconds, more preferably in the range of 10 seconds to 1200 seconds.
乾燥温度は、通常の乾燥温度であればよく、繊維シートの最高到達温度が、熱膨張性断熱材の膨張開始温度よりも低い温度であれば特に限定されない。６０℃～１００℃であることが好ましく、７０℃～９０℃以下であることがより好ましい。乾燥温度が６０℃未満であると、ケイ酸ナトリウム水溶液主溶媒である水分が残存して、耐火断熱シートの表面強度が不十分となる可能性がある。このような場合、水分が揮発するまで６０℃未満の温度を維持することも可能であるが、水分が揮発するまで乾燥を続けることは生産性を低下させるため、６０℃以上の乾燥温度が好ましい。 The drying temperature is not particularly limited as long as it is a normal drying temperature, and the maximum reaching temperature of the fiber sheet is lower than the expansion start temperature of the thermally expandable insulating material. It is preferably from 60°C to 100°C, more preferably from 70°C to 90°C or less. If the drying temperature is lower than 60° C., moisture, which is the main solvent of the sodium silicate aqueous solution, may remain, resulting in insufficient surface strength of the refractory insulating sheet. In such a case, it is possible to maintain a temperature of less than 60°C until the water volatilizes, but since continuing drying until the water volatilizes reduces productivity, a drying temperature of 60°C or higher is preferable. .
４．耐火断熱シートの用途
本発明にかかる耐火断熱シートは、耐火断熱材として用いられる用途であれば、特に限定されない。例えば、防火シャッタースクリーン装置のスクリーン材、建物の梁・柱などの建築材料を火災時の熱から保護するシート、防炎耐熱材のような壁耐火用途、鉄骨耐火用途等に用いられる。本発明の耐火断熱シートは、厚さが薄くても効果を有するので、建材として用いられる防炎耐熱材としての用途が好適である。
4. Application of fireproof insulating sheet The fireproof insulating sheet according to the present invention is not particularly limited as long as it is used as a fireproof insulating material. For example, it is used as a screen material for fireproof shutter screen devices, a sheet for protecting building materials such as beams and columns of buildings from heat in the event of a fire, fireproof applications for walls such as fireproof and heatproof materials, and fireproof applications for steel frames. Since the fireproof and heat insulating sheet of the present invention is effective even when it is thin, it is suitable for use as a fireproof and heat resistant material used as a building material.
４－１．防炎耐熱材
本発明にかかる防炎耐熱材は、本発明の耐火断熱シートと、基材として合板、中密度繊維板（ＭＤＦ）、木毛セメント板等の建材とを含む防炎耐熱材である。主に建材として、建築物の防炎性・耐熱性を高めるために用いられる。
4-1. Flame-retardant and heat-resistant material The flame-retardant and heat-resistant material according to the present invention is a flame-retardant and heat-resistant material containing the fireproof and heat-insulating sheet of the present invention and building materials such as plywood, medium density fiberboard (MDF), and wood wool cement board as base materials. be. It is mainly used as a building material to improve the fire resistance and heat resistance of buildings.
４－１－１．防炎耐熱材の構造
本発明にかかる防炎耐熱材の構造は特に限定されないが、例えば、前記建材等の少なくとも一つの表面に、直接又はその他の層を介して、本発明の耐火断熱シートを、積層した構造である。また、各層間には、接着剤層を設けることができ、さらに表層シート等を積層させることができる。また、耐火断熱シートは、１層のみ積層された構造｛例えば、図２（ａ）に示された構造｝であってもよいし、２層以上積層された構造｛例えば、図２（ｂ）に示された構造｝であってもよい。
4-1-1. Structure of fireproof and heat resistant material The structure of the fireproof and heat resistant material according to the present invention is not particularly limited. , is a laminated structure. Moreover, an adhesive layer can be provided between each layer, and a surface layer sheet or the like can be further laminated. In addition, the fireproof insulation sheet may have a structure in which only one layer is laminated {for example, the structure shown in FIG. 2(a)}, or a structure in which two or more layers are laminated {for example, FIG. structure shown in].
前記防炎耐熱材は、火災が発生した場合等、前記防炎耐熱材の近傍に熱源が発生した場合でも、本発明の耐火断熱シートの断熱効果（前記建材への伝熱を防止する）により、前記建材等が発火温度に達することを防止することができ、防炎性・耐火性の高い建材とすることが可能となる。 Even if a heat source occurs in the vicinity of the flameproof and heat-resistant material, such as when a fire breaks out, the fireproof and heat-resistant material can be , the building materials can be prevented from reaching the ignition temperature, and the building materials can be made highly flame-proof and fire-resistant.
本発明の防炎耐熱材の形状、大きさ、厚さ等は、特に限定されず、用途、使用時の作業性、製造容易性等により自由に選択することができる。 The shape, size, thickness, and the like of the flameproof and heat-resistant material of the present invention are not particularly limited, and can be freely selected depending on the application, workability during use, ease of manufacture, and the like.
本発明の防炎耐熱材の基材は、特に限定されず、合板、中密度繊維板（ＭＤＦ）、木毛セメント板等の可燃性の材質に限られず、アルミ板、鉄板等の金属板等の不燃物を用いることができる。前述したような防炎性・耐火性を付与する目的に限られず、基材に断熱効果を付与する目的で、用いることができる。 The base material of the flameproof and heat-resistant material of the present invention is not particularly limited, and is not limited to combustible materials such as plywood, medium density fiberboard (MDF), wood wool cement board, and metal plates such as aluminum plates and iron plates. of incombustible materials can be used. It can be used not only for the purpose of imparting flame resistance and fire resistance as described above, but also for the purpose of imparting a heat insulating effect to the base material.
本発明にかかる表層シートは、特に限定されず、突板化粧、ＰＥＴシート、コート紙など、様々な化粧仕上げのシート等を挙げることができる。本発明の耐火断熱シートを用いると、表面強度が高いため、これら表層シートが陥没、破損等しにくい。 The surface layer sheet according to the present invention is not particularly limited, and various decorative sheets such as veneer decoration, PET sheet, and coated paper can be used. When the fireproof insulation sheet of the present invention is used, the surface layer sheet is less likely to collapse or break due to its high surface strength.
本発明の防炎耐熱材に用いられる粘着剤は、公知の接着剤を用いることができ、特に限定されない。前記接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリイミド系接着剤、フェノール系接着剤、メラミン系接着剤、尿素系接着剤、不飽和ポリエステル系接着剤、アルキド系接着剤、等が挙げられ、耐熱性が高い粘着剤が好ましい。本発明の防炎耐熱材に用いられる接着剤は、防炎剤を含むことが好ましい。防炎剤を含むことで火炎に曝された時の発熱量を低く抑えることができる。 The adhesive used in the flameproof and heat-resistant material of the present invention is not particularly limited, and any known adhesive can be used. Examples of the adhesive include acrylic adhesives, urethane adhesives, silicone adhesives, epoxy adhesives, polyimide adhesives, phenol adhesives, melamine adhesives, urea adhesives, and unsaturated adhesives. Polyester-based adhesives, alkyd-based adhesives, and the like can be mentioned, and pressure-sensitive adhesives with high heat resistance are preferred. The adhesive used for the flameproof and heat resistant material of the present invention preferably contains a flame retardant. By containing a flame retardant, the amount of heat generated when exposed to flame can be suppressed.
４－１－２．防炎耐熱材の性質
本発明の防炎耐熱材は、優れた防炎性・耐熱性を有する。前記防炎性・耐熱性の評価は前述した耐火断熱シートの総発熱量測定（不燃性評価）と同じ方法で評価することができる。
4-1-2. Properties of Flame-Resistant and Heat-Resistant Material The flame-retardant and heat-resistant material of the present invention has excellent flame resistance and heat resistance. The evaluation of flame resistance and heat resistance can be performed by the same method as the measurement of the total calorific value (evaluation of non-combustibility) of the fireproof insulation sheet described above.
４－１－３．防炎耐熱材の製造方法
本発明の防炎耐熱材の製造方法を説明する。本発明の防炎耐熱材は、基材の少なくとも一つの表面に、本発明の耐火断熱シートを積層させ、固定することで製造することができる。
4-1-3. Method for Producing Flame-Resistant and Heat-Resistant Material A method for producing the flame-retardant and heat-resistant material of the present invention will be described. The flameproof and heat-resistant material of the present invention can be produced by laminating the fireproof and heat-insulating sheet of the present invention on at least one surface of a substrate and fixing the sheet.
積層及び固定の方法としては、公知の方法を用いることができ、特に限定されない。固定の方法としては、例えば、接着剤による方法、釘やフックなどの固定具による方法などが挙げられるが、基材への密着性、作業性、伝熱防止の観点から、接着剤による方法が好ましい。 A known method can be used as the method of lamination and fixing, and is not particularly limited. Examples of the fixing method include a method using an adhesive and a method using a fixture such as a nail or hook. From the viewpoints of adhesion to the base material, workability, and heat transfer prevention, the method using an adhesive is preferred. preferable.
接着剤は、接着剤層として、予め耐火断熱シートに積層してもよく、基材表面に積層してもよい。作業性の観点から、予め耐火断熱シートに積層する方法が好ましい。また、別の耐火断熱シートや、その他のシートを積層する場合にも同様の方法を用いることができる。 The adhesive may be laminated in advance on the fireproof insulating sheet as an adhesive layer, or may be laminated on the substrate surface. From the viewpoint of workability, the method of preliminarily laminating the refractory and heat insulating sheet is preferred. A similar method can also be used when laminating other fireproof and heat insulating sheets or other sheets.
粘着剤層の積層方法としては、公知の方法を用いることができ、特に限定されない。積層方法としては、刷毛、各種スプレー、各種コーター等の塗布による方法が好ましく用いられる。 A known method can be used as the method for laminating the pressure-sensitive adhesive layer, and there is no particular limitation. As the lamination method, a coating method such as a brush, various sprays, and various coaters is preferably used.
≪耐火断熱シートの製造≫
＜繊維シートの形成＞
・実施例１～８及び比較例１
平均粒径１５０μｍ以下の（ＪＩＳ Ｚ８８０１－１の公称目開き１５０μｍのメッシュを通過させた）の熱膨張性黒鉛を３０質量％；平均粒径が１０μｍ以下の（ＪＩＳ Ｚ８８０１－１の公称目開き１０μｍのメッシュを通過させた）水酸化アルミニウム粉体を４０質量％；繊維長２．０ｍｍ、繊維径１０μｍの木質パルプ２０質量％；繊維長３．０ｍｍ、繊維径７μｍガラス繊維を１０質量％；を水中で離解・分散し、スラリーを調製した。
前記スラリーのスラリー濃度を調整して湿式抄造を実施し、全ての実施例及び比較例の繊維シートとした。作製した繊維シートの厚さは、０．４９ｍｍであり、空隙率は７１.９％であった。得られた繊維シートは、実施例１～６及び比較例１の耐火断熱シートの繊維シートとして用いた。
・実施例７
実施例７の耐火断熱シートの繊維シートは、木質パルプとガラス繊維の配合量をそれぞれ１５質量％とした以外は実施例１～６及び比較例１の繊維シートと同一の条件として繊維シートを作製した。作製した繊維シートの厚さは、０．５２ｍｍであり、空隙率は７４.２％であった。
・実施例８
実施例８の耐火断熱シートの繊維シートは、木質パルプとガラス繊維の配合量をそれぞれ２５．７質量％及び４．３質量％とした以外は実施例１～６及び比較例１の繊維シートと同一の条件として繊維シートを作製した。作製した繊維シートの厚さは、０．４７ｍｍであり、空隙率は６９．９％であった。
≪Manufacturing of fireproof insulation sheets≫
<Formation of fiber sheet>
・Examples 1 to 8 and Comparative Example 1
30% by mass of thermally expandable graphite with an average particle size of 150 μm or less (passed through a mesh with a nominal opening of 150 μm in JIS Z8801-1); 40% by mass of aluminum hydroxide powder (passed through a mesh of No. 1); 20% by mass of wood pulp having a fiber length of 2.0 mm and a fiber diameter of 10 μm; It was disaggregated and dispersed in water to prepare a slurry.
The slurry concentration of the slurry was adjusted and wet papermaking was carried out to obtain fiber sheets for all the examples and comparative examples. The manufactured fiber sheet had a thickness of 0.49 mm and a porosity of 71.9%. The obtained fiber sheets were used as the fiber sheets of the fireproof insulating sheets of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1.
・Example 7
The fiber sheet of the fireproof insulation sheet of Example 7 was produced under the same conditions as those of the fiber sheets of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, except that the blending amount of wood pulp and glass fiber was 15% by mass. did. The manufactured fiber sheet had a thickness of 0.52 mm and a porosity of 74.2%.
・Example 8
The fiber sheet of the fireproof insulation sheet of Example 8 was the same as the fiber sheet of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 except that the blending amounts of wood pulp and glass fiber were 25.7% by mass and 4.3% by mass, respectively. A fiber sheet was produced under the same conditions. The manufactured fiber sheet had a thickness of 0.47 mm and a porosity of 69.9%.
＜ケイ酸ナトリウムの調製方法＞
容器に、水とポリリン酸アンモニウム入れ、ポリリン酸アンモニウム濃度が２８質量％の水溶液を調製した。さらに、前記ポリリン酸アンモニウムの配合量を１００質量部とし、ケイ酸ナトリウムを１０質量部溶解させた。これを実施例１のケイ酸ナトリウム水溶液とした。実施例１のケイ酸ナトリウム水溶液のポリリン酸アンモニウムとケイ酸ナトリウムの配合比は変えずに、水の添加量を増加させ、濃度を、１．５倍、２倍、３倍、４倍、６倍に希釈したものを、それぞれ実施例２～６のケイ酸ナトリウム水溶液とした。実施例７及び８は実施例３のケイ酸ナトリウム水溶液を用いた。
<Method for preparing sodium silicate>
Water and ammonium polyphosphate were placed in a container to prepare an aqueous solution having an ammonium polyphosphate concentration of 28% by mass. Furthermore, 10 parts by mass of sodium silicate was dissolved in 100 parts by mass of the ammonium polyphosphate. This was used as the sodium silicate aqueous solution of Example 1. Without changing the compounding ratio of ammonium polyphosphate and sodium silicate in the sodium silicate aqueous solution of Example 1, the amount of water added was increased to increase the concentration by 1.5 times, 2 times, 3 times, 4 times, 6 times. The sodium silicate aqueous solutions of Examples 2 to 6 were obtained by diluting the solution by two times. Examples 7 and 8 used the aqueous sodium silicate solution of Example 3.
＜ケイ酸ナトリウム、及び、リン又はリン化合物付与＞
前記各繊維シートを、常温・常圧の環境下に２時間静置したのち、実施例１～８のケイ酸ナトリウム水溶液を常温として２分間浸漬し、含浸した。
比較例１は、繊維シートに含浸を行わず、繊維シートのまま用いた。
<Sodium silicate and addition of phosphorus or phosphorus compound>
Each fiber sheet was allowed to stand for 2 hours in an environment of normal temperature and normal pressure, and then immersed and impregnated with the sodium silicate aqueous solutions of Examples 1 to 8 at normal temperature for 2 minutes.
In Comparative Example 1, the fiber sheet was used as it was without being impregnated.
＜乾燥＞
続いて、各実施例及び比較例の繊維シートを、乾燥炉を用いて、８０℃で２時間乾燥させ、各実施例及び比較例の耐火断熱シートとした。含浸前後の質量を測定し、含浸量（ｇ／ｍ３）とした。
<Drying>
Subsequently, the fiber sheets of each example and comparative example were dried at 80° C. for 2 hours using a drying oven to obtain fireproof insulating sheets of each example and comparative example. The mass before and after the impregnation was measured and defined as the impregnation amount (g/m 3 ).
≪防炎耐熱材の作製≫
９９ｍｍ×９９ｍｍ×９ｍｍ厚さの杉板を、防炎剤（株式会社川端社製：ＭＯＥ９－ｋ２）に含浸させた準不燃杉合板の一方の表面に実施例１の耐火断熱シートを貼り合わせたものを実施例Ａの防炎断熱シートとした。防炎性粘着剤として株式会社オーシカ社製：ＰＷＰ－６５Ｋに株式会社川端社製のリン酸塩不燃剤Ａを適宜調合したものを用いた。
また、前記準不燃杉合板に耐火断熱シートを貼り合わせないものを比較例Ａとした。結果を表２に示した。
≪Production of flameproof and heat-resistant materials≫
A cedar board with a thickness of 99 mm × 99 mm × 9 mm was impregnated with a flame retardant (manufactured by Kawabata Co., Ltd.: MOE9-k2). This was used as the flameproof and heat insulating sheet of Example A. As a flame-retardant adhesive, PWP-65K manufactured by Oushika Co., Ltd. and phosphate noncombustible agent A manufactured by Kawabata Co., Ltd. were appropriately mixed.
In addition, Comparative Example A was obtained by sticking no fireproof insulation sheet to the quasi-incombustible cedar plywood. Table 2 shows the results.
≪評価≫
以下に、各実施例１～８及び比較例１の評価方法を示し、その結果を表１及び表２に示した。
＜吸水率測定＞
実施例１～８及び比較例の耐火断熱シートを、１００ｍｍ×１００ｍｍに加工し、常温常湿の環境下に１時間静置したのち、常温の水に２分間浸漬した後の吸水量の変化率を表わし、吸水前の重量をａ、吸水後の重量をｂとして下式１に従って算出した。
（式１） 吸水率（％）＝（ｂ－ａ）／ｂ×１００
≪Evaluation≫
The evaluation methods for Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 are shown below, and the results are shown in Tables 1 and 2.
<Measurement of water absorption>
The refractory insulation sheets of Examples 1 to 8 and Comparative Example were processed to 100 mm × 100 mm, left to stand for 1 hour in an environment of normal temperature and humidity, and then immersed in water of normal temperature for 2 minutes. Change rate of water absorption. It was calculated according to the following
(Formula 1) Water absorption (%) = (ba) / b x 100
＜空隙率の測定＞
実施例１～８及び比較例１の耐火断熱シートの空隙率は、得られた耐火断熱シートの質量及び密度を測定し、下式により算出した。
空隙率（％）＝（１－耐火断熱シートの質量／（耐火断熱シートの体積×耐火断熱シートの密度））×１００
<Measurement of porosity>
The porosity of the refractory insulation sheets of Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 was calculated by the following formula after measuring the mass and density of the obtained refractory insulation sheets.
Porosity (%) = (1-mass of refractory insulation sheet/(volume of refractory insulation sheet x density of refractory insulation sheet)) x 100
耐火断熱シートの密度は、ＪＩＳ Ｚ８８０７：２０１２「固体の密度及び比重の測定方法」の方法で測定した。測定の際、前記測定における密度標準液として２５℃の精製水を用いて行い、ＪＩＳ Ｚ８８０７：２０１２「固体の密度及び比重の測定方法」の表１に記載の２５℃における比重を用いて算出した。但し、測定に際し、比重瓶内において、標準物質である水に２分間浸漬した後に測定した。 The density of the fireproof insulation sheet was measured by the method of JIS Z8807:2012 "Method for measuring density and specific gravity of solid". Purified water at 25°C was used as the density standard solution for the measurement, and the specific gravity at 25°C described in Table 1 of JIS Z8807:2012 "Method for measuring density and specific gravity of solid" was used for calculation. . However, the measurement was performed after being immersed in water, which is a standard substance, for 2 minutes in a pycnometer.
＜こわさ測定＞
実施例１～８及び比較例１の耐火断熱シートを、ＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ Ｎｏ．４０の荷重曲げによるこわさ試験方法（ガーレー法）にて実施した。
<Stiffness measurement>
The refractory insulation sheets of Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 were prepared by JAPAN TAPPI No. 40 load bending stiffness test method (Gurley method).
＜表面強度測定＞
実施例１～８及び比較例１の耐火断熱シートを、安田精機製作所製：学振式摩擦試験機ＩＩ（Ｎｏ．４２８）を用い、ＪＩＳ Ｌ０８４９：２０１３「摩擦に対する染色堅ろう度試験方法」に記載されている摩擦試験機ＩＩ形（学振形）法に準拠して測定した。評価水準を下記とした。
Ａ：特に変化が見られない
Ｂ：小さな表面傷が観察された
Ｃ：表面層に若干の破れが、観察された
Ｄ：表面層に明確に破れが、観察された
<Surface strength measurement>
The fireproof insulation sheets of Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 are manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho: Using Gakushin Friction Tester II (No. 428), JIS L0849: 2013 "Test method for color fastness to friction". It was measured according to the friction tester type II (Gakushin type) method. The evaluation standards are as follows.
A: No particular change was observed B: Small surface scratches were observed C: Slight breakage was observed in the surface layer D: Clear breakage was observed in the surface layer
＜総発熱量測定＞
実施例１～８及び比較例１の耐火断熱シートを、９９ｍｍ×９９ｍｍに加工し、測定を行った。また、実施例Ａ及び比較例Ａにかかる防炎断熱シートについても同様の測定を行った。測定は、コーンカロリーメーター（株式会社東洋精機製作所社製コーンカロリーメーターＣ３）を用いて行った。図１に実施例Ａ及び比較例Ａの総発熱量測定結果を示した。
測定条件を下記に示す。
サンプル方向 ：垂直
輻射量 ：５０．０ｋＷ／ｍ２
排気流量 ：０．０２４ｍ３／ｓｅｃ．
サンプルまでの距離：２５ｍｍ
試験時間 ：１２００ｓｅｃ．
<Total calorific value measurement>
The fireproof insulation sheets of Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 were processed into 99 mm×99 mm and measured. In addition, the flameproof and heat-insulating sheets of Example A and Comparative Example A were also measured in the same manner. The measurement was performed using a cone calorimeter (Cone calorimeter C3 manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.). The total calorific value measurement results of Example A and Comparative Example A are shown in FIG.
Measurement conditions are shown below.
Sample direction: vertical Amount of radiation: 50.0 kW/m 2
Exhaust flow rate: 0.024 m 3 /sec.
Distance to sample: 25mm
Test time: 1200 sec.
＜評価結果＞
表１の実施例１～８と比較例１の比較により、本発明によれば、表面強度が高く、総発熱量の低い耐火断熱シートを提供することが可能である。即ち、本発明の耐火断熱シートは、施工時の作業性が高く、耐火性・断熱性に優れていることが理解できる。また図１に、実施例Ａと比較例Ａの結果を示した。縦軸は熱量を表わし、横軸は試験時間である。総発熱量と図示している曲線が測定結果である。この曲線と横軸で囲まれた面積が総発熱量を表わす。この結果を見ると、実施例Ａでは、試験開始から試験終了の２０分間にわたり、徐々に発熱量が増加するものの、かなり総発熱量が低く、断熱性が高いことがわかる。比較例Ａでは、試験開始直後から発熱量が上昇し、実施例Ａと比較すると大きな総発熱量を示した。以上から本発明の耐火断熱シートを用いた防炎耐熱材が優れた防炎性と断熱性を有することが理解できる。
<Evaluation results>
By comparing Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 in Table 1, it is possible to provide a refractory insulating sheet with high surface strength and low total calorific value according to the present invention. That is, it can be understood that the fireproof insulation sheet of the present invention has high workability during construction and is excellent in fire resistance and heat insulation. The results of Example A and Comparative Example A are also shown in FIG. The vertical axis represents the amount of heat, and the horizontal axis represents the test time. The total calorific value and the curve shown are the measurement results. The area surrounded by this curve and the horizontal axis represents the total calorific value. From these results, it can be seen that in Example A, although the calorific value gradually increased over 20 minutes from the start of the test to the end of the test, the total calorific value was considerably low and the heat insulating property was high. In Comparative Example A, the calorific value increased immediately after the start of the test, and compared with Example A, the total calorific value was large. From the above, it can be understood that the flameproof and heat insulating material using the fireproof and heat insulating sheet of the present invention has excellent flameproof and heat insulating properties.
１、１‘ 防炎耐熱材
１０ 合板やＭＤＦなど
２０、４０ 接着剤
３０ 耐火断熱シート
５０ 表層シート
1, 1' Flameproof and heat-
Claims (9)
前記耐火断熱シートの吸水率が３５～８５％であり、
前記ケイ酸ナトリウムの固形分含有量が、耐火断熱シートの面積を基準として、２．８ｇ／ｍ ２ ～５．８ｇ／ｍ ２ である耐火断熱シート。
前記吸水率は、前記耐火断熱シートを、常温常湿の環境下に１時間静置したのち、常温の水に２分間浸漬した後の吸水量の変化率を表わし、吸水前の重量をａ、吸水後の重量をｂとした場合に下式１で表される。
（式１） 吸水率（％）＝（ｂ－ａ）／ｂ×１００ A refractory insulation sheet containing a fiber sheet carrying thermally expandable graphite and aluminum hydroxide, sodium silicate, and phosphorus or a phosphorus compound,
The fireproof insulation sheet has a water absorption rate of 35 to 85% ,
The refractory insulating sheet, wherein the sodium silicate has a solid content of 2.8 g/m 2 to 5.8 g/m 2 based on the area of the refractory insulating sheet.
The water absorption rate represents the rate of change in the amount of water absorbed after the refractory heat insulating sheet is left to stand for 1 hour in an environment of normal temperature and humidity, and then immersed in water at normal temperature for 2 minutes. It is represented by the following formula 1 when the weight after water absorption is b.
(Formula 1) Water absorption (%) = (ba) / b x 100
リン又はリン化合物を含む、ケイ酸ナトリウム水溶液を調製するケイ酸ナトリウム水溶液調製工程と、
前記繊維シートに、前記ケイ酸ナトリウム水溶液を含浸する含浸工程と、
前記ケイ酸ナトリウム水溶液を含浸した繊維シートを乾燥する乾燥工程とを含む、
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の耐火断熱シートの製造方法。 a fiber sheet forming step of forming a fiber sheet carrying at least thermally expandable graphite and aluminum hydroxide;
A sodium silicate aqueous solution preparation step of preparing a sodium silicate aqueous solution containing phosphorus or a phosphorus compound;
an impregnation step of impregnating the fiber sheet with the sodium silicate aqueous solution;
and a drying step of drying the fiber sheet impregnated with the aqueous sodium silicate solution.
The method for producing a fireproof insulating sheet according to any one of claims 1 to 6, characterized in that:
前記防炎耐熱材は、基材と、請求項１～６のいずれか一項に記載の耐火断熱シートを含み、
前記耐火断熱シートが、前記基材の少なくとも一つの表面に、直接又はその他の層を介して、１層以上積層されることを特徴とする、防炎耐熱材。 A flameproof and heat-resistant material used as a building material,
The fireproof and heat-resistant material comprises a base material and the fireproof and heat-insulating sheet according to any one of claims 1 to 6,
A fireproof and heat-resistant material, wherein one or more layers of the fireproof and heat insulating sheet are laminated on at least one surface of the base material directly or via other layers.
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