JPH03500030A - 耐火性断熱複合物 - 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】 耐火性断熱複合− きびしい霜に会う地域に位置するトンネルでしばしば生ずる問題の一つは、地下 水の問題である。問題は、水が裂は目及び割れ目の天然のネットワークな硅てト ンネルの内部に漏れそして凍結乾燥しないという事実により生ずる。温度が０℃ 以下に下る冬では、水のこの連ｔｆｃ流は凍結しそして壁をカバーしそして一般 に入口で又はその近（で天井から吊り下る大きなつららを形成する巨大な氷柱を 次第に形成する。やや凍結点より高い温度でさえ、それぞれの入口の気圧の差は 、ベンチュリ効果（強い冷風がときにはトンネルの入口で巨大な氷の形成をもた らす）を生じさせる。

トンネルの壁及び溝に沿った氷の形成は、しばしば排水を妨げ、水をし１遍路又 は線路の道床にあふれさせて凍結する。ドライブは危険になりそして路面又は鉄 道のトンネルの場合は線路は補修が回能となり、特に交通量の多いトンネルの場 合にはそうである。危険な場合に・Ｘ１トンネルの天井の巨大な氷柱又はつらら の形成は、特に雪どけの期間中に重大な損害をもたらす電気ワイヤ及び支持ブラ ケットな引き下す大きな負荷を生じさせる。

これらの問題を処理するために種々の方法が用いられている。保安要員な使つ℃ 氷をたたきそして砕けさせるか又は氷に塩溶液をスプレィする。このような方法 は、それらが多電の人力の使用を必要としセしてＩ’ｌ＃ｉに腐蝕又は損傷を生 じさせる点で高価でセる。一方、化学品を注入することにより又はスプレィした コンクリートにより−コーキングすることによりトンネルの壁の裂は目をシール する試みも又用いられている。これらの方法は複雑且高価でありそして多くの点 で結果は不明確である。もしトンネルの部分の回りに水密性のスクリーンな１文 しようとするならば、しばしば水圧が次第に形成され、多くの場合丁度充填した 裂は目に近いどこかを通ってしみ出すに過ぎない。

この問題に対する最も簡単なアプローチの一つは、地下水の凍結を防ぐために山 の内部の温かさを利用することである。従って、地下水の温度を氷点以上に保つ ことにより、それは通常設けられた排水設備に排水され、それにより地下水の凍 結により生ずるトンネル内部の損害を防止する。これは、トンネルＰ３ｆｔＢの 表面の壁及び天井を断熱することにより有効に達成できる。

水に含まれる熱は、冷い岩の面及び乍い外部の空気に曝されると放出されるので 、岩の表面と断熱材料との間の空気の量は、最低にしなければならないことにな る。

それ故、断熱材料は可とう性でありそして成る程度トンネルの内部の岩壁の翰か くに従うことができることが必須である。さらに、用いられる特別な絶縁材料１ 耘非常に低い熱伝導率を有し同時に不透水性でなければならない。経済的な理由 のため、このようなトンネル絶縁材料は、又容易に設置できそして殆んど維持を 要しないものでなければならない。

このタイプのトンネルの氷の問題を解決するのに最も成功するのが分った最良の 断熱材料の一つは、押出したａｘ気ｍポリエチレン７オームである。ポリエチレ ン７オームは、低い熱伝導率を有しそして無視しつる量の水を吸収し、それが約 −４０℃の温度に保たれる性質を有する。それは風化に抵抗しそして風、通過す るトラック又は列車からのスリップストリームの圧力に十分に抵抗する程強い。

それｔ１小さな機械的な損傷に抵抗し、そしてこの材料の可とう性はそれをトン ネルの内壁の発破をかけられた岩の壁に一致させる。それは、容易に形成されそ して七の軽量さ及び作業性はそれを容易にトンネルの内部内に設置させる。例え ば′″Ｐｏｌｙａｔｈｙｌａｎｍ　Ｆｏａ惰Ｉ詐ａｓｌａｔｉｏｎ　５ｏｌｖｅ ｓ　ＩＣ休体ｐデｏｂＬ−鴻　ｉｓ　ＲｏｃｋνＭｏ＊ｓ＠ａｉｎ　Ｒａｉｔｗ ａｙ　Ｔｓｎｎｍｓａ　’　５ａｕｙ　Ｉｌ’ｏｏｄｓ。

ＥｎｇｉＩＳｅｅｒｉｎｇ　Ｄｉｇｅｓｔ　ｓ　ｐｐ　１３　１６　ＩＪｓｇ＊ ａｔ　１９８５゜参照。

しかしポリエチレンフオームを使用する一つの不利益は、その可燃性である。ポ リエチレン７オームは、離燃添加物の添加により離燃性にすることができる。し かし、一般にこのようなａＵａ添加物は％／１０グンを含み、燃焼時に臭素及び 塩素のガスを放出する。これらのガスは、重くしかも有毒でありそして非難燃処 理７オームの場合において火そのものよりもさらに有害である。従って、ポリエ チレンフオームの断熱性を含むポリエチレン７オームの有利さのすべてを有しさ らに１ｌｉ１１！ｌ性であるトンネル断熱材料を必要としている。

本発明は、耐火性トンネル断熱材料又は複合物に関する。さらに特に、本発明は 、金属シートに結合した独立気泡ポリエチレンフオームよりなる耐火性トンネル 複合物に関する。さらに、本発明は、エチレンアクリル駿共重合体により金属シ ートに結合した独立気泡ポリエチレン７オームよりなる耐火性断熱複合物に関す る。金属シートの外側の表面は一般に腐蝕を防ぐためにコーティングさする。

不発明の第二の態様は、本発明の耐火性トンネル断熱をトンネルの岩の壁の内部 に適用する方法に関する。

ｗ！１１図は、本発明の耐火性トンネル断熱複合物の断面図である。

第２図は１本発明の耐火性トンネル断熱複合物により塗られたトンネルの断面図 である。

出願人に周知の最も似た従来の技術は、アルミニウムシートの間にはさまれた霜 絶縁材料を有するアルミニウムの二重ライニングよりなる。”　ＩｔＬａ％ｇａ ｔｅｄ　Ｐａ％−１８１ｏｒ　Ｐｒｏ＊ａｃｔｔｏｓ　Ａｇａｔ％ｓｔ　ｇ−ロ ブ　ａｓｄ　Ｆｒｏｓｔ　−。

Ｋｒｏｋａｂｏｒｇ　ｔｏＬｓｄ　Ｐｍｄｍｒｓａｎ、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ 　Ｉｎｔｍｒｎａ−ｔｔｏｎａＬ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ、　０ｓｌｏ　１９８４ 　＃　（ＴＡＰＩＲｅＴｒｏｎｄｈバ悟ン参照。アルミニウムラン参照グＧ裏、 王として厚さ約０．５〜０．７酋のヘビー・ゲージ１１７オイルよりなり、それ はアルミニウムフォイルの層の間にミネラルクールの絶縁物を含む。このような 絶縁材料は、トンネルの岩の面の粗い表面で容易に裂ける不利益を有し、それに より断熱材料を岩壁の表面にさらすことになる。

ミネラルウールは、トンネル断熱材料とし℃用いられるのに極めて適していない 。ミネラルウールに、急速に水を吸収し、それは従って凍結しそしてこの材料の 断熱価値をそこなう。さらに、アルミニウムフォイルの層は、約６６０℃という 比較的低い温度で溶融する。高温の火に電力線を破壊又はショートさせるチャン スは高い。

これらの問題は１本発明の耐火性トンネル断熱複合物を利用することにより克服 できる。区画に関し％第１図は耐火性断熱複合物の一面を開示し℃いる。本発明 の複合物は特にトンネル断熱材料として開発されているが、これらの複合物又は そのやや変性したものは、又耐火性断熱材料が要求されるときは何時でも用いら れる。従って、偽えは、建築物例えは家、金属、工場の鷺断熱、熱床断熱、パイ プ断熱並に一４０℃〜７０℃に及ぶ温度のための反応容器断熱が、本発明の範囲 内にすべて含まれる。

どんなプラスチックフオーム材料も本発明の実施に従って断熱材料として用いら れ、例えばポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレン％橋かげボリエテレ／、 ポリプロピレン又はポリ塩化ビニルが挙げられる。優れた断熱性及び水吸収に対 する抵抗性からみて、独立気泡ポリエチレンフオームが１本発明の好ましい断熱 物を代表する。

独立気泡ポリエチレンフオームは、巾２０〜１２０α、長さ０．２〜５講の押出 した板の形で好都合に入手できる。

これらの板は、厚さ３０，５０．７０，８０及び１００關で入手できる。用いら れる特別な板の厚さは、トンネルがさらされる冬の条件の激しさ及び気候に応す る。通常、巾１鴇、長さ約２惟及び厚さ約５０ｍの板が用いられる。このタイプ のポリエチレンフオーム材料は多数の小さい独立気泡（閉セル）よりなるので、 それは高い断熱容量を有する。それは僅かな無視しうる水又は水蒸気の侵入な許 し、それはそれを地下水に関する優れたバリヤーとする。ポリエチレンフオーム は十分に町とう性であり弾性があって粗い岩壁の表面に付着しそして裂けない。

その上、ポリエチレンフオームは、−４０”０〜７０℃に及び広い範囲の温度に わたってその優れた性質を維持する。従ってそれらは広い範囲の外界温度にゎた っ℃設置できそして多くのトンネルはポリエチレン７オームにより良好に断熱さ れて地下水がトンネルの壁の表面に凍結することを防ぐ。

しか′し、すべての熱可塑性７オーム材料と同じ（、ポリエチレンフオームは、 短時間裸の焔にさらされたとき良く燃える。その上、多電のポリエチレンフオー ムが燃えるとき、煙の濃い雲が生ずる。難燃剤の添加が用いられてポリエチレン フオームをざらに離燃性にする。しかし、示されたように、これらの離燃添加物 は、一般に燃焼時に有毒なガス例えば臭素及び塩素を放出するハロゲン誘導体を 含む。これらの有毒ガスは、比較的局限された領域力えば長いトンネルの中間に おいて火それ自体よりも有害である。

焔がポリエチレン７オームと直接接触するようになることを避けるために、複合 機又はポリエチレンラミネートが開発され、トンネルの内部に面するポリエチレ ンフオームの表面は金属面によりカバーされる。燃焼しつる材料用のカバーとし て金属シートを用いることは、新しいことではない。しかし、耐火性断熱複合物 を形成するためにプラスチック７オーム材料に金属シートを結合することは、新 規と考えられる。成る通用では、金属シートによりポリエチレン７オームの両面 をカバーし、それにより二枚の金属表面層の間にポリエチレン７オームの複合物 を形成することが望ましい。

本発明の教示によれば、金属の一面又は両面は、ポリエチレン７オームが溶融す る温度と大体同じ又を工それより高い温度で溶融する特別な熱可暖性結合剤又は 接着剤により結合される。従つ″Ｃ１実験富のテストは、さらされた焔が複合金 属シートの表面と直接接触するようになるとき、ポリエチレンフオームは弱い接 着のため、離層しないことを示す。その上、ポリエチレン７オームは熱源から溶 融するか又は縮み勝ちであって、金属シートの後に凹所又はポケットを形成し、 それによりドラフトの形成並に次の燃焼を最低にする。

非鉄金属シートは成る設備に用いられるが、スチールシートの使用が耐火性トン ネル断熱材料の設置に好ましい。スチールシートの厚さは、約０．０１〜０．３ １ｍでありそして好ましくは約０．０２〜０．２　ｍｌであって町とう性である 。

スチールシートの長さ及び巾は、用いるポリエチレン板の長さ及び巾によりコン トロールされる。もし単一の外部のスチール層のみを含む複合物が用いられるな らば、スチール層は約５０ｍの追加のスチールシートを含むべきであり、それは ポリエチレン板の合縁に重なる。この重なりは１曲げられてポリエチレン板の縁 をカバーして、ポリエチレンの表面がトンネルの内表面にさらされないようにす る。

結合剤又は接着層は、それがスチールシート及びポリエチレン７オームに満足に 接着する限り樵々の材料よりなる。ポリエチレン７オームか金属シートから離層 する代りに、熱の直接源にさらされるとき溶融しそして加熱金属シートから引き 離されるために、それは又ポリエチレンフオームと大体同じ又はそれより高い温 度で溶融すべきである。主なトンネルの火事の場合、これはポリエチレンフオー ムをしてスチール層により焔から保護された液体金属を形成させる。この溶融物 は無事に設けられた地面の排水にスチール層の後に重力により流れる。

好適な結合剤は、接着樹脂層えはエチレンビ＝ルアルコール及びエチレンアクリ ル酸共重合体（後者は特別好ましい妥Ｎ街脂である）を含む。接着樹脂は、約２ １０℃の温度でダイな通し℃金属シート上に溶融有脂を押出すことにより金属シ ートにｉｌ［接遇用できる。溶融した接着樹脂は、スチールシートがダイの開口 の下を連α的に通るときスチールシート上に直接落下するカーテンとして適用で きる。スチールシートが動く速度が接着コーティングの厚さな決める。外界温度 で、接着層は固体であ一トはコイルに巻かれそして次の使用に貯蔵される。

接着層を含むスチールシートは、次に加熱空気ラミネーション技術によりポリエ チレンフオーム板にラミネートできる。約１５０℃の５加熱空気が、接着層を軟 （するために級層剤被榎金属シートに対して直接吹きつけられる。軟くなった接 着剤ａ榎スチールシートは、ポリエチレンフオームにかたく圧されそして冷却さ れる。冷日するとスチールシートは、ポリエチレンフオームにかだ（しかも町ど う的に残つ℃いる。二枚の金属表面の層を有するポリエチレンフオーム複合物に ついて、接５ｆ剤被僅スチールシートなラミネートする方法が他の面に繰返され る。スチールシートへの接Ｎ街脂の適用、ポリエチレンフオームへの軟化した樹 脂の加熱空気結合及び所望の長さへのラミネートした板の次のカッティングは、 すべて毎分的０，５〜２．０惰に及ぶＲ終複合材料の処理量を有する連続操作に 組み会わされる。一方、接着剤被覆スチールシートは予め作られ、貯蔵され七し １次に必要に応じポリエチレン７オームに結合される。

ポリエチレン７オームボード上へのスチールシートの結合後、スチールシートの 外表面は一般にコーティングされてスチール９！：腐蝕から防ぐ。−万、スチー ルシートの一面は、迎の面の接＊Ｗ脂の通用前に保護的コーティングにより予備 コーティングされる。当業者に周知の任意の保護コーティング又を工ペンキコー ティングがこの目的に用いられる。

好ましクヲ工、ペンキコーティングが用いられ、それは耐食性且耐火性である。

このようなコーティングは、金属シート又は最終金属複合体上にスプレィ、はけ 蹴り又はロール慮りされる。耐火性コーティングは、それが発火したとき火を拡 げないようなものでなければならない。

好ましくは、直接の焔の接触がなくなった恢数分以内にそれ目体消火するタイプ のものでなけれはならない。ぺｙキ組成物を工、べ／キコーティングの破は目又 は削りはしか処理及び設置中に生じないために町どう注でなければならない。自 動車の排気ガス特に二酸化硫黄、二酸化硫黄、亜硝酸酸化物、−酸化炭素、二酸 化炭素そしてそれらの対応する酸に対して化学的に抵抗性のあるコーティングが 特に￥ｉｉましい。

用いることのできるペンキコーティングの例は、フェノールに基づく樹脂、フェ ノールアルデヒド樹脂、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂よりなる；−ティング組 成物である。エポキシ樹脂に基づくペンキ；−ティングは特に好ましい＝−ティ ングを形成する。良好な接層性に加えてそれらは優れた耐食性をもたらしそして 地方されて種々の程度の耐火性を与える。さらに、このようなフィルムコーティ ングは、処理及び設置中コーティングの裂は及び削りを防ぐのに十分な弾性を生 ずる。

本発明により製造された耐火性トンネル断熱複合板は、当業者に周知の簡単な技 術を用いて設置できる。従って第２図で分るように、ポリエチレン板はそれらの 長い縁で結合され℃マットを形成する。マットの巾は複合板の長さに等しい。個 々のマットの長さは、トンネルの壁及び天井の王な部分又は全断面なカバーする のに十分な数の板よりなるものでなければならない。好ましくは、複合板は、例 えばランタンエラストマーのような熱可塑性ホットメルト接層剤により緑で結合 される。このような接着剤は、設置中に裂けたり又は破壊しないように、極端に 熱い又は寒い気候でも十分な町とう性を保つ。

このｆり方で形成したマットは、既に岩面の壁に打込まれたボルトにより岩面の 壁に固定される。孔は直角にドリルで開けられ、ネジを切ったボルトがそう入さ れそしてエポキシ樹脂によりその場に永久的にシールされる。

これはその場にボルトを止めるのに働きそしてそれぞれのドリル開けの孔の回り で地下水が漏れるのを防ぐのに働く。ボルトは、マットのそれぞれの複合板が独 立して岩面の壁に固定され、それにより接着剤が失敗したときの個々の複合板の 崩壊を防ぐように配置される。

このような複合マットは、トンネルの入口の外で作成され、そして空中リフト取 付は装置により取付は位置に移される。マットは、注意深（集中させそして既に 位置したボルトに固定されるナツト及びワンクヤプレートにより岩間のトンネル の壁に付着される。ワッシャプＶ　−トは約２００ＣＩｌ＋”　でありそして複 合材料の被処理耐火性コーティングに傷をつけたり又は切り込んだりしないよう に先が上方に曲った縁を有する。マットを作成且設置するこの方法は、トンネル の内表面をカバーするために必要な数のマットを設置するように繰返される。各 マットの縁は、約３０〜５０３で隣りのマットの縁と重なって、ポリエチレンフ オームが全くトンネルの内表面にさらされないようにすべきである。空気がマッ トの後を循環してドラフトを作らないことも重要である。特にマットの入口の緑 を含む空いた所は、耐火性充填材例えばミネラルクールによりクールされねばな らない。

下記の実Ｍ例は、従来のポリエチレン７オームに比べて本発明によるポリエチレ ン７オーム複合材料の耐火性を示す。

実施例 独立気泡ポリエチレンフオーム、独立気泡ポリエチレンフオーム（耐火性である ように処理されたン、ポリエチレン７オーム複合体（その外表面に耐食性及び部 分的な耐火性コーティングを有するスチールシートに結合された）及びポリエチ レン７オーム複合体（七の外表面に耐食且耐火性；−ティングを有するスチール シートに結合された）のパネルを個々に直立した位置に置く。ブンゼンバーナー を、焔が各テストパネルの底から約５ｃＩＲ上の点と直接接触するように、４５ °の内置で傾けて置（。

焔の当った最も熱い点で、９００〜９２０℃の温度がＴａｃｈｎｏｔ−デｍ９５ ００温度計により記録される。

すべてのサンプルは、巾２５α、長さ３０ＣＩ＋１及び厚さ５３の大きさの独！ 気泡ポリエデレン押出しフオームよりなる。ポリエチレン７オーム複合体は、２ 檜の異る耐食性エポキシコーティングによりコーティングされ℃おり、　（１） ｉｔ燃性な有する耐食性コーティング及び（２７改善された離燃性な有する耐食 性コーティングである。これらの耐食性コーティングの組成は次の通りである。

組成物（１） 組成物（２１ 最終組成物の粘度は、溶媒の岳加より調節されて所望の通用即ちスブＶイ、刷毛 塗り又はロール量りのタイプな行うことができる。

表１は、製造されたテストサンプルの性質及び得られた結果な記載する。

自己消火　−−３分　２分 燃焼−最大の焔　２分　１分１５秒　燃えず　燃えず自己消火　なし　〉２分　 燃えず　燃えず＄　２個のサンプルの平均 コメント サンプル１：　＃触したフオームの溜りの活性なｆ５焼が維持される。火は消火 されねばならなかった。

サンプル２：　フオームが浴融且燃焼したテストサンプルに大きな孔。裸の焔の 除去後自己消火。

サンプル３８　金属コーティングは焦げたが七のままで残った。ポリニブレンツ オームは最も熱−焔の点からなくなりそしてｆ！ＪＷＡシてしまった。

サンプル４：　サンプル３と同じ。

ＦＩＧ、　１ 手続補正書 平成２年３月１２日 特許庁長官　吉　１）文　Ｉ！　段 １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０２９１１ 、発明の名称 耐火性断熱複合物 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ザ　ダウ　ケミカル　カンパニー４、代理人 明細書および請求の範囲の嗣訳文の浄書（内容の変更なし）国際調査報告 １−門−１１１１１ａ１ｍ−１１−−＾”””””１−コーｆ”〒１ｍ：ｘＱｔ ｎｊｏ１１

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属シートに結合した独立気泡ポリエチレンフォームを有することを特徴 とするトンネル内張り用耐火性トンネル断熱複合物。
2. （２）金属シートが厚０．０１〜０．２ｍｍのスチールシートであ請求項１記載 の耐火性トンネル断熱複合物。
3. （３）独立気泡ポリエチレンフォームが該スチールシートへ両面で結合している 請求項２記載の耐火性トンネル断熱複合物。
4. （４）ポリエチレンフォームがエチレンアクリル酸共重合体により該スチールシ ートに結合している請求項２記載の耐火性トンネル断熱複合物。
5. （５）該スチールートの外表面に耐食性コーテイングをさらに有する請求項２又 は３記載の耐火性トンネル断熱複合物。
6. （６）耐食性コーテイングがエチレンアクリル酸共重合体デある請求項４記載の 耐火性トンネル断熱複合物。
7. （７）独立気泡ポリエチレンフオーム、結合剤、厚さ０．０１〜０．２ｍｍを有 するスチールシート及び該スチールシートの外表面上の耐火性且つ耐食性コーテ イングを有することを特徴とする耐火性トンネル断熱複合物。
8. （８）結合剤がエチレンアクリル酸共重合体であり、耐火性且つ耐食性コーテイ ングがエポキシ樹脂コーテイングである請求７項記載の耐火性複合物。
9. （９）トンネルの内側に請求項１〜８の何れか一つの項記載の耐火性トンネル断 熱複合物を適用する方法において、（ａ）巾２０〜１２０ｃｍ及び長さ０．２〜 ５ｍの寸法を有する板の形の該耐火性トンネル断熱複合物を製造し；（ｂ）該板 の長い縁をともに結合してマットを形成し；（ｃ）トンネルの岩面の天井及び壁 中にボルトをそう入しそして固定し、そして （ｄ）該マットを該ボルトに固定する ことよりなる方法。
10. （１０）該板の縁がホツトメルト接着剤により結合している請求項９記載の方法 。