JP7477444B2 - 発泡耐火シート - Google Patents
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例えば、ロックウールなどの無機繊維によって空気の断熱層を形成させるものや軽量セメントモルタルなどの被覆材が含有する結晶水及び水分によって吸熱するものやその両方の効果を持つものなどがある。
このため、火災など高温時に塗膜を発泡させ、気相含有断熱層を形成する発泡耐火塗料やそれをシート状にした発泡耐火シートが提案されている。
これによれば、被覆物への被覆が容易で、十分な耐火性能を有するもので、発泡層の発泡が十分で、脱落のないバランスの取れたものである。
これによれば、被覆物への被覆が容易で、十分な耐火性能を有するもので、接着材と発泡耐火シートが同じ主成分であるため、接着性に優れ、接着材とシートが一体化したものとなるものである。
これによれば、建設現場での施工を少なくし又、材料のロスが少なく、十分な耐火性能を有するもので、鋼材の移動や方向転換が容易なことから、耐火膜の形成作業に適した場所で、その作業を行うことができるものである。
つまり、発泡耐火シートが外力により伸び、部分的又は全体的に薄くなり、その薄くなった部分では、設定した厚みでの耐火性能より劣ることがある。
場合によっては、貼付けた発泡耐火シートがその貼付け方が不十分な場合に、その自重により伸びることもある。
本開示は、発泡耐火シートの寸法が外力による変化が少なく、可撓性のあるシートで、その耐火性能が十分である発泡耐火シートを提供し、その発泡耐火シートを、粘着剤を塗布して粘着層を形成させた後に貼り付ける発泡耐火シートの施工方法を提供することにある。
このことにより、発泡耐火シートの寸法安定性が優れ、可撓性があり、耐火性が均一で十分な性能を持つものとなる。
本開示は、ガラス転移温度が-20~20℃の合成樹脂を主成分とした発泡耐火シートであって、合成樹脂が30~50容積%の範囲で、発泡耐火シートの比重が1.5~2.5の範囲で、可撓性があるものである。
この発泡耐火シートには、主要成分がリン酸アンモニウムなどのリン酸塩と、ペンタエリスリトールなどの多価アルコールを用いたリン酸塩系発泡耐火シートがある。
この中では、温度上昇により不燃性ガスを発生する発泡剤としてのリン酸塩と炭化して多孔質の炭化層を形成する炭化剤としての多価アルコールと合成樹脂とにより構成されているリン酸塩発泡耐火シートが、形成された塗膜の発泡性、発泡した後の断熱性の点より好ましく用いられる。
必要に応じ、その他の成分を含有することができ、本開示の効果を損なわない範囲内において含有することができる。
また、発泡耐火シートを製造するために必要なブロッキング防止剤やその他添加剤などがある。
これらの樹脂は単独にて用いても良く、あるいは共重合したものでも良く、さらにそれらを混合して用いることもできる。
分解開始温度が250℃以上のもの及び300℃までに全固形分の50重量%以下しか分解しないものは、発泡剤のポリリン酸アンモニウム,メラミン,ペンタエリスリトールの脱水縮合を妨げ、十分な発泡層が形成できない。
Tgが-20℃より低い場合には、発泡耐火シートが柔らかくなり、シートの取り扱い時などでシートを引っ張った場合に、シートが伸び、形状や寸法が変わることがあり、その寸法安定性が劣ることがある。
好ましくは、Tgが-10~10℃の範囲である。この範囲内であればよりシートの可撓性と寸法安定性のバランスが取れたものとなる。
合成樹脂が30容量%以下の場合、合成樹脂が酸化チタンや難燃性発泡剤などの各成分を覆うことができず結合が弱くなるため成型し難く、成型されたシートは脆くなり、十分な可撓性が得られない。
好ましくは合成樹脂が35~45容量%の範囲であり、この範囲であれば、より寸法安定性が優れ、可撓性があり、耐火性能が優れたものとなる。
この発泡剤には、ポリリン酸アンモニウムやリン酸アンモニウムなどのリン酸塩,リン,その他のリン化合物などの難燃性であるリン酸系の発泡剤やメラミンやアミドや尿素などの含窒素発泡剤があり、リン酸塩の発泡剤と併用して用いることができる。
炭化剤には、多価アルコールのペンタエリスリトール,ジペンタエリスリトール,トリペンタエリスリトール,ポリペンタエリスリトールなどがあり、多価アルコール以外には、メラミンなどを挙げることができ、多価アルコールと併用して用いることができる。
メラミンは350~400℃の間で分解して、分解ガスにより発泡し、断熱層を形成し、炭化層を形成するため、メラミンを併用した場合には2段階で断熱層を形成することができ、より断熱効果を得ることができる。
この発泡層は、触媒効果のある酸化チタンの回りで促進される傾向があるため、その添加量は、1~10容積%の範囲が好ましい。
より好ましくは、酸化チタンの添加量が4~8容積%の範囲であり、この範囲内であれば、より形状維持性の高い断熱層が安定して形成され、その強度も十分なものとなる。
このような無機繊維には、ロックウール,スラグウール,ガラス繊維,セラミックファイバーなどがある。
各成分を混合する際に均一になっていないと発泡耐火シートの性能にばらつきが出てしまう。着色顔料を一緒に混合することで、各成分が均一に分散していることが目視で確認できるため、寸法安定性や可撓性、耐火性が均一な性能を持つ発泡耐火シートを得ることができる。
なかでも入手が容易な酸化鉄系顔料が好ましく、鉄黒がより好ましい。
着色顔料は多く添加しても、ある段階で発泡耐火シートの発色が変化することがなくなり、発泡耐火シートの寸法安定性や可撓性、耐火性能に影響する場合があるため、1容量%程度を限度に添加することが好ましい。
また、発泡耐火シートを製造するためにブロッキング防止剤やその他添加剤などを添加しても良い。
ブロッキング防止剤としては、一般的な合成樹脂製シートに使用されるものであれば特に限定されるものではない。
混練物のシート化の方法は、特に限定はされないが、プレス成型や圧延ローラーを用いてシート状にすることが好ましい。プレス成型や圧延ローラーを用いることで均一な膜厚のシートを効率よく成型することができる。
この可撓性としては、角形鋼材の角に沿って発泡耐火シートを曲げ、その時にシートの表面にクラックや割れなどの発生がないかにより判断し、異常がないものとする。
比重を1.5より小さくするためには、比重が大きい酸化チタンの含有比率を小さくする必要があり、その場合、発泡耐火シートの発泡が不十分で、形状のしっかりとした断熱層を形成することができない。
また、成型されたシートは脆くなり、寸法安定性が良くなく、十分な可撓性も得られない。さらに、発泡耐火シートの重量が大きくなるため施工性が良くない。
発泡耐火シートの伸び率は、シート膜厚が2mmの時に100~500%で、弾性率が2MPa以上であることが好ましい。伸び率と弾性率は、JIS A6909の伸び試験に準拠した方法で測定、算出したものである。
その破断時の標線間距離を測定し、下記の式により伸び率を算出する。
伸び率(%)=(破断時の標線間距離-20)/20×100
伸び率が100%以下で弾性率が2MPa以下の場合、発泡耐火シートは硬く可撓性がないため貼付け対象物に対応して貼り付けることが難しく、割れが発生することもある。
また、弾性が低いため、発泡耐火シートの積層時の重量や、発泡耐火シートの輸送時や貼付け時に発泡耐火シートを引っ張るなどの取り扱いによる外力に対して表面に傷がつきやすくなったり、伸びたりしてしまったりして、部分的又は全体的に薄くなる。
伸び率は200~400%で、弾性率が3MPa以上の範囲がより好ましく、この範囲であれば、より施工時の作業性が良く、発泡耐火シートに外力が加わって変形しても元に戻るため寸法安定性が優れたものとなる。
発泡耐火シートの膜厚が1mm以下の場合は、耐火性能が劣る。3mm以上の場合には、十分な可撓性が得られず、施工時の作業性も悪くなる。
発泡耐火シートは施工対象に粘着剤を塗布し、乾燥させて粘着層を形成させた後に貼り付けることが好ましい。この施工方法により、発泡耐火シートを一度貼付けた場合でも位置合わせ等で貼り直しすることができ、寸法安定性の良い耐火シートであるため、一度剥がした際にもシートが変形することがなく簡単に貼付けることができる。
この粘着剤は、特に制限されるものではないが、合成ゴム系,酢酸ビニル系,ポリマーセメント系,アクリルゴム系,変性シリコーン系など各種の粘着剤が使用できる。
より好ましくは合成樹脂エマルションを主成分としたもので、扱いが容易であり、十分な接着力を得ることができ、粘着層の粘着力も十分なものとなる。
この粘着剤は、刷毛や塗装用ローラー、吹き付けなどで塗布することが好ましい。
表1には発泡耐火シートの配合を示している。なお、記載した配合量の数値は容積%の値である。使用した合成樹脂はTgが5℃の合成樹脂A、Tgが25℃の合成樹脂B、Tgが-35℃の合成樹脂Cを使用した。その他に、酸化チタン、発泡剤としてポリリン酸アンモニウム、炭化材としてメラミンとペンタエリスリトール、無機繊維としてロックウール、着色顔料として鉄黒を配合した。
それぞれのシートの比重は、配合1,2,3,5,8のシートが1.7、配合4のシートが1.8、配合6,7のシートが1.6だった。
配合8のシートはグレーの色になり、均一に着色していて、各成分が均一に混合されていることが確認できた。
配合1,2,3,4,6,8のシートについて伸び率と弾性率を測定した。
発泡耐火シートの伸び率と弾性率は、JIS A6909の伸び試験に準拠した方法で測定、算出した。試験体は、2mm厚のシートをJIS K6251に規定されるダンベル2号形に打ち抜いて試験片とした。
伸び率(%)=(破断時の標線間距離-20)/20×100
弾性率は、伸び試験から得られる応力-ひずみ曲線より算出した。
配合2のシートの伸び率は98%、弾性率は8.5MPaであった。
配合3のシートの伸び率は438%、弾性率は0.18MPaであった。
配合4のシートの伸び率は184%、弾性率は4.6MPaであった。
配合6のシートの伸び率は286%、弾性率は4.6MPaであった。
配合8のシートの伸び率は238%、弾性率は4.6MPaであった。
配合1~8のシートについて可撓性を確認した。
可撓性は、10×10×9cmの角形鋼材の角に沿ってシートを曲げ、シートの表面に割れが発生しない場合に可撓性があると判断した。
配合2のシートは割れが発生した。その他のシートは割れの発生はなく可撓性があった。
可撓性があった配合1,配合3~8のシートについて耐火性能を確認した。
耐火性能は、まず、10×10×9cmの角形鋼材にアクリル樹脂エマルションに対し沸点が250℃の溶剤を50重量%添加した粘着剤を刷毛で塗布した。粘着剤が乾燥硬化した後に各配合のシートを貼り付けたものを試験体とした。
配合1,3,5,6,8のシートは発泡層に割れはなく、鋼材温度も550℃以下だった。配合4のシートは発泡層の割れがあり鋼材の温度が上がっていた。配合7のシートはあまり発泡せず鋼材の温度が上がっていた。
各配合のシートについて作業性を確認した。
作業性は、直径30cmで長さ1mの丸鋼に耐火性能確認で使用したものと同じ粘着剤をローラーで塗布した。粘着剤が効果乾燥した後にシートを貼り付け作業性の確認を行った。配合1,5,7,8のシートは容易に貼り付けることができ、シートの変形や割れなどもなくきれいに仕上がった。
配合3,6のシートは貼り直そうとして剥がした際にシートが伸びて変形してしまった。また、配合3のシートは柔らかいためか貼り付ける際に安定せず仕上げるのに時間がかかった。
Claims (3)
- ガラス転移温度が-20~20℃の合成樹脂を主成分とした発泡耐火シートであって、
合成樹脂が30~50容積%の範囲で、着色顔料が0.01~1容量%の範囲で添加され、発泡耐火シートの比重が1.5~2.5の範囲で、可撓性がある発泡耐火シート。 - 前記発泡耐火シートの伸び率がシート膜厚2mmの時に100~500%で、弾性率が2MPa以上である請求項1に記載の発泡耐火シート。
- 請求項1または請求項2に記載の発泡耐火シートを施工対象の表面に貼付ける施工方法であって、
施工対象に合成樹脂エマルションを主成分とした粘着剤を塗布し、乾燥させ、粘着層を形成させた後に前記発泡耐火シートを貼り付ける発泡耐火シートの施工方法。
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