JPH0245563A - 火災時の要素の保護材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱攻撃、例えば火炎温度が７００ないし１０
００℃の間にある火災にあう要素の温度を、技術的に可
能な最低レベルに制限することを目的とする火災保護材
料に関するものである。

本発明のねらいは、また、柔軟で、安価で、使用簡単で
、特別なプラントでの加工を必要とせず、それどころか
、吹付による塗布、押出し製作、または鋳造のような簡
単な方法に依存して、現地または作業場で、直接、便利
に使用することのできるような材料でもある。

現時点では、沢山の火災時の保護材料が公知である。こ
れらの設計、それらの開発、それらの製作、及びそれら
の利用は２現象の内の何れか、すなわち、泡沸現象また
は、火炎の伝播をできるだけ遅らせることをねらうか、
あるいは、目指すような現象に基づいている。

泡沸は周知の現象であって、熱作用のもとで、あるいは
昇温のもとで、或種の物体または物質が呈するｆ潤し、
伸び、すなわち膨張して、熱の攻撃に対してＹＩＩＩＭ
を構成する特性を火災防止に利用するものとして定義さ
れている。発泡剤の共役作用に関係するこの種の物質は
、この場合、被膜の形を可能にするバインダーと炭素リ
ッチの化合物と、泡沸剤または発泡剤で構成される塗料
の組成に広く利用される。現在最も推奨されている発泡
剤の内で、リン酸アンモンと硫酸アンモン、尿素、シア
ンジアミド、スルファミン酸、ホウ酸、ホウ酸ソーダ、
すなわちホウ砂を挙げておこう。

この泡沸現象は、他の各種の材料でも利用される。この
ような材料のほんの例証としてアンリカ合衆国の特許Ａ
４２９９８７２ｉ墓４１６００７３ｉ煮２４５２０５４
．黒２９１２３９２の例を挙げておこう。

これらの材料の効力は、熱の作用のもとての多孔質で厚
く、従来の断熱材のような作用をする炭素質の層の形成
に関連している。しかし、この効力はこの際、時間的、
かつ性能的に限界があるが、これは周知のように従来の
断熱剤の場合では火災にあう要素の温度上昇は短時間し
か制限できないからである。

また、このような材料は、ある条件のもとでは、その提
供する作用があてにならない可能性もある。実際、多孔
質の断熱層は弱い構造強度しかもたず、かつ、従って、
例えば摩耗の影響のもとで、部分的にあるいＧプ全面的
に破壌し、従って、保護すべき要素まで、火の侵入を許
す可能性がある。

この種の材料に最大限の満足を付与せしめるためには、
それらの膨張がその全体の中で起るに十分な寸法のスペ
ースを備える必要があり、それらの寸法の中には、この
膨張のため、当初の容積の１０ないし２０倍までも必要
とするものがある。この寸法条件は実際上は、必ずしも
実現できないと考えられるだろう。

また、もう一つの欠点は、場合によっては有毒なことも
ある大量のガスや煙霧の発散が認められるという事実に
あり、このため、これらの材料を利用できる領域が限定
される。

難燃性の断熱材であるために、これらは大抵の場合、１
１難燃剤１１と称する薬剤を含むエポキシ系またはフェ
ノール系のバインダーで構成されている。これらの薬剤
は、火災の場合に保護の役目をする材料の濡変をその発
火点以下のレベルに制限する。最も引用される難燃剤の
中で注目されるものにホウ酸塩、リン酸塩及び、酸化ア
ンチモンのような幾つかの酸化物がある。

これらの材料が吸熱過程に従って分解し易い充填材を往
々にして含んでいることが分っている。これらの材料は
また、温度が高くなる程発生する一連の吸熱反応を起す
。

この領域では、アメリカ合衆国特許扁 ４５２１５４３　、／１４４３８０２８　、黒４００１
１２６及びＡ３１１４８４０ならびにフランス特許煮８
１．１６３０３、Ａ８３．１０５６０及びＡ　８５．１
９１４５が挙げられるだろう。

これらの材料は特に、大きな熱束をうける要素の保護に
用いられる。これらは宇宙分野においてより広く利用さ
れ、かつ、後で、保護すべき構造体に塗布する目的の完
成品材料として提案されている。

一連の吸熱反応に依存する問題の現象の故に、保護すべ
き要素の温度は、熱攻撃または熱束の作用に伴って逐次
増大する。

本発明のねらいは、材料厚さ１０ないし２０閣について
、少なくとも１時間の間、７００ないし１０００℃の火
炎湿度に相当する熱攻撃に、保護材料がさらされる場合
、保護すべき要素を１５０”Ｃ以下または１５０℃程度
の温度に保って、最適の保護特性を得るために、火災の
場合に、泡沸と吸熱の両現象を同時に介在せしめて要素
を保護する材料である。

従ってこれらの特別な特性を示す、本発明の材料は、こ
れが下記によって構成されている柔軟な材料であること
を主たる特徴としている。

すなわち、 一重量として３０ないし３５％の割合の、シリコーンエ
ラストマーであるバインダーと、−当該シリコーンエラ
ストマーと両立し、重量として１７ないし２３％の割合
の金属酸化物である補強充填材、 一吸熱反応も起させる泡沸剤である活性充填材を、重量
として３８ないし４５％の割合と、−重量として５ない
し１０％の割合の断熱充填材とである。

これらの割合は当該材料の全重量に対するものである。

別の特性によれば、 一シリコーンエラストマーバインダーは重縮合によって
重合するエラストマーと、重付加によって重合するシリ
コーンエラストマーの内から選ばれる。

一補強充填材は好ましくは、ルチル型の酸化チタン類か
ら選ばれるもので、少なくとも９０％のＴｌｏ、　（重
量外で）を含み、これをシリコーンエラストマーと両立
せしめる表面処理（シラン）を施した一種の酸化チタン
であることが好ましい。

一活性充填材は好ましくはホウ砂（四ホウ酸ニソーダ十
水塩）である。

一断熱充填材は好ましくは雲母、またはバーミキュライ
ト類である。

これらの材料の場合、熱の作用のもとで、（実際、温度
が１００’Ｃに達するとすぐ）活性充填材（ホウ砂）は
火災の際に分解して水を生じ、これは蒸発し、かつ、泡
沸剤として保護に対処する。この蒸発は、吸熱反応によ
っても起り、この蒸発は保護材料の表面温度の低下に貢
献する０ 従って、この材料の効力は、活性充填材に含まれる水の
蒸発反応の泡沸と吸熱の両現象の同時性に立脚している
。これを得ることができるのは、材料の成分ならびにそ
れらの割合を正しく選択する場合に限られる。従って、
特に、泡沸の規模は調節し、制限しなければならない。

この効力は熱攻撃に対して、吸熱充填材の活性を漸進的
に、かつ、十分に発揮させ、しかも、泡沸現象の自由な
展開と、自由な発生を妨げないものでなくてはならない
。従って、泡沸の最適割合は、有利には、３／１と５／
１（容量で）の間になければならない。

更に、注目すべきことだが、材料の種類と割合の選択の
基準になるのは、泡沸が極端に弱くても、または強くて
も、保護すべき要素の温度の安定水平域の時間が短くな
るという事実である。すなわち、泡沸が弱すぎる場合は
活性充填材の劣化が過度に制限されかつ、材料の全熱伝
導率が上昇することが原因となり、また泡沸が極端に強
い場合は活性充填材の劣化が急激すぎることと、脆弱化
した泡沸層の部分的劣化の危険が原因である。

材料の満足な全熱伝導率に関連するこの最適の泡沸と、
劣化速度は、本発明に従って、シリコーンエラストマー
バインダーと活性充填材を用いて得られるが、これらの
２物質は正しく遺定し、かつ、所定の割合で使用するも
のとし、しかも、一方では難燃剤としても作用しながら
も泡沸層の構造強度を改善する補強充填材（酸化チタン
）と、また一方では、正常な材料の熱伝導率の低下によ
って性能が著しく改善されるような材料の取得を可能に
する断熱充填材（雲母、バーミキュライト）も、処方の
中に取入れ、これらについても所定の割合を守ることを
前提とする。

本発明を適用すれば、火災の場合に立派に保護を果せる
ような厚さは１０ないし２０鵡の間にあるが、これは安
定水平域の時間と、保護すべき要素に許容される温度レ
ベル（１５０″Ｃ以下）次第である。１４碩という厚さ
は理想的な折中、すなわち、熱攻撃の結果の泡沸−活性
充填材の劣化速度−表面層の機械的強度の理想的折中に
相当している。

本発明の材料は、火災の場合に保護すべき要素に対する
熱スクリーンを構成するという主目的において、当該ス
クリーンの各種の成形法ならびに使用法に適している。

就中、引用しておきたいのは、へら塗りによる塗布、押
出し、鋳造の各方法及び周知の他の方法である。

一般的に、本材料を得ることのできる方法は下記の順序
で実施される成分の混合操作の各工程で構成される。す
なわち、 シリコーンエラストマーバインダーの所要量に、先ず、
補強充填材の所要量を、次に、活性充填材の所要量を、
そして最後に、断熱充填材の所要量を混入する。

基質であるシリコーンエラストマー中への各充填材の混
入は、一般的には、遊星運動；−ダ−を用いて実施する
のが有利である。この；−ダ−の回転速度は余り高すぎ
てはいけない。というのは混合物が著しく加熱されて、
所望の吸熱反応を起す充填材の効力の低下が早すぎるこ
とを防止するためである。

採用される使用方法次第で、重縮合によって重合するシ
リコーンエラストマーを８５か、あるいは、重付加によ
って重合するシリコーンエラストマーを選ぶ。

保時すべき要素上にぢかに塗布するための材料を製作す
る場合には、好ましくは、重縮合によって重合するエラ
ストマーを使用し、従って、一般に、例えば、ジラウリ
ン酸ジプチル錫またはオクタン酸錫のような茫塩である
触媒を援用するが、この錫塩は有利なことに、室温での
より迅速な重合を保証する。

逆に、保護すべき要素に、予め加工した部品を後で取付
ける目的で、例えば注入プレスを用いて、プラント内で
材料を製作する場合には重付加によって重合するエラス
トマーを用いるのが好ましいだろう。

また、粘度が、２５℃で１５００　ｍＰａ、ｓであるシ
リコーンエラストマーを使用するのが好ましいだろう。

しかし、活性充填材や断熱充填材や補強充填材の混入を
可能ならしめるように低粘度（５０ｖ　１００　＊　３
００　ｍＰａ、ｓ　）のボリシ四キサン油を加えるとい
う条件で、粘度が若干高いシリコーン基質を使用しても
よかろう。使用する油量は、この際、全組成の５重量％
を越えないようにすべきだろう。

保護材料の製作のため選択した方式がどんなものであろ
うと、保護すべき要素が金属であっても、または複合材
料型その他のものであっても、これに対するその接着は
保証する必要がある。この接着を得ることのできる手段
は下記の通りである。

一保護材料の塗布を公知の方法による吹付けで実施し、
その前に、勿論、保護すべき表面を、適当に、例えば、
脱脂、サンドブラスト、研摩等を施す場合は特に、一般
にシリコーンベースの一次塗布層を塗るか、または 一公知の適当な接着剤を用いて貼着する。

また、それ自体自己接着性であり、かつ、このために、
特別な予備的表面処理は全く必要としないこれらのシリ
コーンエラストマー用のある種のバインダーに依存する
こともできる。しかし、大切なことは、接着を保証する
手段の選択が、熱攻撃の過程で保護すべき要素から切り
離されないという条件を満足しうることである。

下記の実施例は例示として示すもので、本発明を制限す
るものでは全くない。

実施例　１ 下記の組成を調製し、この組成を用いて、ある要素の保
護パネルを加工して、火災におけるその効力を評価する
ことにした。

シリコーンエラストマーＲＴＶ−１２１，３３重量％’
Ｉ’１０ｘＯ１２２０”　　　　　　　　　　　：１９
重量％ホウ砂“　　　　　　　　　　　　　：３８重量
％バーミキュライト　　　　　　　　　　：１０重量％
（☆：ローンプーラン社による市販品であり、錫触媒付
きシリコーンエラストマーを含んでいる；＋：チタンＡ
工業社により市販されている酸化チタンの一種；峯二四
ホウ酸二ソーダ十水塩）。

火災試験： 火炎温度　　　　　二８００“Ｃ 保護すべき材料と炎の間隔：２００ｍ 本試験の結果は下記の表にまとめである。

表　　　　１ 実施例　２ 同じ成分を下記の割合で有する混合物を調製した。

シリコーンエラストマーＲＴｖ−１２”　：　３０．２
重量％Ｔ１ｏｔｏｌ　２２０　　　　　　　　　：　１
８．７重量％ホウ砂　　　　　　　　　　　：４４．４
重量％バーミキュライト　　　　　　　　　　＝　６．
７重量％（☆：ゼネラルエレクトリック社により市販さ
れるもので、錫触媒付きのシリコーンエラストマー含有
のもの）。

火災試験 実施例１の場合のように、この組成から得たスクリーン
を用いて火災試験を実施した。すなわち 火炎温度　　　　　　：８００℃ 保護すべき要素と火炎の間隔：２００ｍこの試験の結果
は下記の表２にまとめである。

表　　　　２ 実施例　３ 上記の実施例１と２に示すような成分はもっているが、
バーミキュライトは含まない組成を調製し、かつ、この
組成から得た材料を用いて火災試験を実施した。

シリコーンエラストマーＲＴｖ−１４１，３５重量％’
ｒｉｏｉａ１２２０　　　　　　　　　　　：２３重量
％ホウ砂　　　　　　　　　　　　２４２重量％（☆ロ
ーンブーラン社により市販される製品で、錫触媒付きシ
リコーンエラストマーを含んでいる）。

火災試験 火炎温度　　　　　　　　：ｓｏｏ”ｃ保護すべき要素
と火炎の間の間隔：２００＋ｓ＋得られた結果から分る
ように、もし保護材料に、当初の厚さ８頭から膨張する
可能性を与えるなら、６５分という攻撃時間の場合には
、到達最高温度は１２０℃になる。

逆に、保護材料が、これに非常に細かい孔のあいた金属
格子をあてがって、膨張の可能性がなかったら、保護す
べき要素が達する最高温度は保護材料の当初の厚さが１
０嘔の場合、２００℃である。この温度の場合、保護を
保証し得た時間は３１分であった。

実施例　４ 組成は下記の通りでＴｉＯｔを含まない場合、前記実施
例の様に実施した。

ＲＴＶ−１４１：４４重量％ ホウ砂　　　　　　：４８重量％ バーミキュライト　　　二　８重量％ 火炎温度ｓｏｏ’ｃ、保護すべき材料と大炎の間隔２０
０鴫で、前記と同じ条件で実施した火災試験の示した結
果は下記の通りである。

到達最高温度　　：５００℃ 保護材料の厚さ　：１２肩 火災時間　　　　：１時間 実施例　５ この実施例が示す結果は、保護材料用のＭｉ成において
、バーミキュライトがシリカの小粒で置換されたものに
ついて得られたものである。

ＲＴＶ　−１２１：　３３重量％ ホウ砂　　　　　　：３８重量％ ＴｉＯオ　　　　　　　　　：１９重ｆｆｉ％シリカ小
粒　　　　：１０重量％ 保護材料の厚さ１０■の場合、前記と同一条件で、火災
試験を実施して、保護すべき要素のレベルで、２６分の
加熱時間の後に、２７０℃という最高温度が得られた。

実施例　６ Ｔ１０２を破砕シリカで置き変えた下記組成で、前記と
同様な方法で実施した。

ＲＴＶ　−１２１：　３３重量％ ホウ砂　　　　　　：３８重量％ 破砕シリカ　　　　：１９重ｉｔ％ バーミキュライト　　　：１０重量％ 上記に示すものと同じ条件で実施した火災試験において
、１０聰の材料厚さの場合の結果は、１６分の加熱時間
後、保護すべき要素レベルでの最高到達温度として３２
０℃を示している。

これらの実施例は、厚さが１０ないし２０簡の場合、最
高温度が１５０℃以下または１５０℃程度の場合の保護
のため本発明に従って調製した材料に全く特別の利点と
特殊な効力があることを示している。成分の種類とそれ
らの割合の改変によってはこれらの目的を得ることはで
きないことが認められる。

自明のことだが、本発明の記述は例示としてのものにす
ぎず、本発明を制限するものでは全くないし、また、特
に、技術的同値のレベルの一切の改変は、本発明の範囲
を逸脱することなく加えうるちのである。

トリエル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、保護すべき要素が、材料厚さ１０ないし２０ｍｍに
   つき少なくとも１時間、７００ないし１０００℃の火炎
   温度に相当する熱攻撃を被る際、保護すべき要素を１５
   ０℃以下または１５０℃程度に維持して最適の保護特性
   を与えるための、泡沸と吸熱の２現象を同時に介入せし
   める火災時の保護材料において、これが下記のものから
   構成されるある柔軟材料であることを主たる特徴とする
   材料。すなわち、 −重量で３０ないし３５％の割合のシリコーンエラスト
   マーであるバインダー； −当該シリコーンエラストマーと両立する金属酸化物で
   ある、重量で１７ないし２３％の割合の補強充填材； −吸熱反応も起させる泡沸剤である、重量で３８ないし
   ４５％の割合の活性充填材； −重量で５ないし１０％の割合の断熱充填材；これらの
   割合は当該材料の全重量に対するものである。 ２、シリコーンエラストマーバインダーが、重縮合によ
   つて重合するシリコーンエラストマー類と、重付加によ
   つて重合するシリコーンエラストマー類の内から選ばれ
   る請求項１記載の材料。 ３、補強充填材が、好ましくはルチル型の酸化チタン類
   から選ばれるもの、有利なのは、少なくとも９０％のＴ
   ｉＯ＿２（重量で）を含み、シリコーンエラストマーと
   両立するように表面処理（シラン）を施した酸化チタン
   の一種である請求項１または２記載の材料。４、活性充
   填材が好ましくはホウ砂であること（四ホウ酸二ナトリ
   ウム十水塩）請求項１〜３の何れかに記載の材料。 ５、断熱充填材が、好ましくは雲母またはバーミキユラ
   イト型のものである請求項１〜４の何れかに記載の材料
   。 ６、請求項１ないし５の何れかに記載の材料を得ること
   を可能ならしめる方法において、その方法が、次の順序
   で実施される組成物の混合操作段階からなることを特徴
   とするもの。すなわち、シリコーンエラストマーバイン
   ダーの所要量に、先ず、所要量の補強充填材を、次に、
   所要量の活性充填材を、そして最後に、所要量の断熱材
   を混入する。