JPH03793A - 耐火材料 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、建築材等の表面に耐火層を形成させて火炎か
ら建築材等を保護するために用いられる耐火材料に関す
るものである。

【従来の技術】

建築材等を火炎から保護するための耐火材料として、黒
鉛粉末などの炭素粉末を用いることが本出願人等によっ
て提案されている。この耐火材料は、炭素粉末を耐火性
充填材として含有すると共に樹脂をバインダーとして含
有して形成されているものであり、この耐火材料を成形
して建築材等の表面に耐火層として形成させることによ
って、建築材等に対する火炎の作用を耐火層で遮断し、
建築材等が火炎の作用で燃焼されて火災の規撲が大きく
なったり類焼したりすることを防止するのである。 この耐火材料は、樹脂をバインダーとしているために成
形することによって耐火層の形成が容易であり、また耐
火性充填材として用いる炭素粉末の優れた耐火性によっ
て火炎を遮断する効果が高い等の利点を有している。

【発明が解決しようとする課題】

このものにあって、耐火層に火炎が作用することによっ
て耐火層中のバインダー樹脂が炭化されることになり、
このようにバインダー樹脂が炭化されるということは耐
火層の断熱性が高まるという面等で望ましいことではあ
る。しかし樹脂は炭化されると収縮するために、この収
縮によって耐火層にクラックが発生し、クラックによっ
て生じる隙間の箇所から火炎が貫通して侵入するおそれ
があるという問題があった。 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、耐火層
にクラックが発生することを低減することができると共
に仮にクラックが発生しても火炎の侵入を防ぐことがで
きる耐火材料を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

本発明は、炭素粉末を耐火性充填材として、樹脂をバイ
ンダーとしてそれぞれ含有する耐火材料に係るものであ
って、これに膨張黒鉛粉末を配合して成ることを特徴と
するものである。 以下本発明の詳細な説明する。 本発明において耐火性充填材として用いる炭素粉末は、
炭素質の粉末であれば一般に使用することができるもの
であり、例えば天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック
、コークス粉、木炭粉、籾殻炭などを使用することがで
き、これらは一種単独でもあるいは複数種混合してもい
ずれでも使用することができる。炭素粉末の粒径は特に
限定されるものではないが１〜２００μ鵠程度が好まし
い。 耐火性充填材として用いる上記の炭素粉末の他に、膨張
黒鉛の粉末を配合することによって本発明に係る耐火材
料を得ることができる。この膨張黒鉛は鱗片状黒鉛の眉
間を層面と垂直方向に大きく膨張させたものである。す
なわち、黒鉛は炭素の六角網状平面の層が積み重なった
結晶構造をしており、この眉間に各種の物質を挿入させ
ることができ、例えば濃硫酸と酸化剤の混合液などで処
理すると眉間に硫酸等が浸入して黒鉛層間化合物となり
、これを急激に８００〜１０００℃程度の温度で加熱す
ると硫酸等が分解して〃ス化し、その圧力で黒鉛層間が
層面と垂直方向に数十倍乃至数百倍にも膨張する。この
膨張した黒鉛が膨張黒鉛（あるいは膨張化黒鉛）と称さ
れるものである。 この膨張黒鉛はハニカム構造を有しており、膨張黒鉛の
粉末をそのまま圧縮すると分子間引力等で結合するため
にパイングーを用いる必要なぐシートに成形することが
でき、一般にはシート状でガスケットやパツキン等とし
て使用されることが多いが、本発明ではシート状に成形
する前の粉末の状態で膨張黒鉛を用いるものである。ｌ
ｌ張黒鉛の粉末としては市販されているものをそのママ
用いることができるが、その粒径は３０〜８００μ鴫程
度が好ましい。 またパイングーとして用いる樹脂は、特に限定されるも
のではないが、加熱等することによって硬化する、すな
わち自硬化性を有する熱硬化性樹脂を使用するのが好ま
しく、なかで６７二７−ル廿（脂、メラミン樹脂、７ラ
ン樹脂などが好適である。このバインダー樹脂は、炭素
粉末の表面に付着させた自硬化性複合材として用いるの
が一般的である。 すなわち、炭素粉末と熱硬化性樹脂、例えばフェノール
樹脂やメラミン樹脂、７ラン樹脂の初期縮合物をニーダ
ーに投入し、これらをアルコールなどの溶剤等とともに
混練したのちに混線物をニーダ−から取り出し、これを
押出し成形機に投入してさらに混練しつつ押出して押出
し成形物を乾燥し、そしてこれを粉砕することによって
、炭素粉末の表面に熱硬化性樹脂を付着させた粉粒体の
自硬化性複合材を得ることができる。この自硬化性複合
材に膨張黒鉛粉末を配合して混合することによって本発
明に係る耐火材料を得ることができる。 ここで、炭素粉末とともに膨張黒鉛粉末を上記のように
熱硬化性樹脂と混練することによって、炭素粉末と膨張
黒鉛粉末の表面に熱硬化性樹脂を付着させた粉粒体の自
硬化性複合材を得ることができるものであり、この場合
にはこの自硬化性複合材をその主虫本発明に係る耐火材
料とすることができる。 また、自硬化性複合材を作成するにあたって、熱硬化性
樹脂の初期縮合物を１１！製する際に同時にこの熱硬化
性樹脂を炭素粉末の表面に付着させるようにしておこな
うこともできる。これは本出願人によって特願昭６１−
１９１０８３号として提供されている方法であり、例え
ばフェノール樹脂の初期縮合物を調製するにあたって、
反応容器にフェノール類とアルデヒド類とを触媒の存在
下、炭素粉末と混合しつつ反応させることによって、炭
素粉末の表面に７エノール樹脂を均一に付着させ、そし
てこれを濾別して乾燥することによるで、球形の粉粒体
として自硬化性複合材を得ることができるものである。 メラミン樹脂や７ラン衝脂においてもこの方法と同様に
して自硬化性複合材を得ることができる。メラミン樹脂
の場合にはフェノール樹脂の場合と同様に球形の粉粒体
として自硬化性複合材を得ることができるが、７ラン樹
脂の場合には一般的に球形の粉粒体に調製できないので
、凍結乾燥等して用いることになる。この自硬化性複合
材に膨張黒鉛粉末を配合して混合することによって本発
明に係る耐火材料を得ることができる。ここで、炭素粉
末とともに膨張黒鉛粉末を混合した状態で上記のように
樹脂の反応をおこなわせることによって、炭素粉末と膨
張黒鉛粉末の表面に熱硬化性樹脂を付着させた粉粒体の
自硬化性複合材を得ることができるものであり、この場
合にはこの自硬化性複合材をそのまま本発明に係る耐火
材料とすることができる。 炭素、特に黒鉛は一般的に樹脂と塗れが悪く、前者の方
法のように炭素と樹脂とをニーグーで混練して自硬化性
複合材を調製する場合には、炭素粉末や膨張黒鉛粉末を
均一に分散させることが難しいと共に多量のものを配合
することが難しいが、後者の方法のように熱硬化性樹脂
を合成する際に同時に炭素粉末や膨張黒鉛粉末を混合し
て自硬化性複合材を調製する場合にはこのような問題は
なく、炭素粉末や膨張黒鉛粉末を均一に分散させると共
に多量の炭素粉末や膨張黒鉛粉末を配合した自硬化性複
合材を容易に調製することができる。 従って、本発明において自硬化性複合材の調製の方法は
何等限定はされないが、後者の方法がより好ましいとい
える。耐火性を十分に得るためには、耐火材料中の炭素
粉末（＃張黒鉛粉末も含む）の含有率が３０重量％以上
であることが好ましい、尚、黒鉛の他に必要に応じてア
ルミナ、マグネシアなどの粉粒体を配合することができ
、さらに補強材や増量材などとして繊維状のものや軽量
骨材等を添加することもできる。 上記のようにして得た耐火材料を加熱加圧成形してバイ
ンダー樹脂を硬化させることによって、シート状（薄板
状）等の任意の形態の耐火層を成形することができるも
のである。またこの耐火材料を用いて建築材などの基材
の表面に耐火層を形成するには、例えば次のようにして
おこなうことができる。まず第１の方法は、基材の表面
に耐火材料を均一な厚みで散布したのちに加熱加圧成形
することによって、耐火層を基材の表面に一体的に積層
する方法であり、第２の方法は、耐火材料を均一に散布
してこれを５０〜１００℃程度に加熱したロール等で加
圧することによってバインダー樹脂を部分的に付着させ
てシート材を作成し、そしてこのシート材を基材の表面
に重ねて加熱加圧成形することによって、基材の表面に
耐火層を一体的に積層する方法である。さらに、木片セ
メント板やパーティクルボードなどを製造する際に同時
に耐火層を形成することもできる。すなわち、木片と接
着剤やセメントなどとを混練した７オーミングマツトの
表面に耐火材料やあるいはそのシートを配し、そしてこ
れを加熱加圧成形することによって、木片セメント板や
パーティクルボードなどの製板と同時にその表面に耐火
層を一体的に積層することができるのである。 上記のように本発明の耐火材料で形成される耐火層にあ
って、火災時に火炎が作用しても炭素粉末及び膨張黒鉛
粉末によって火炎を遮断して建築材などの基材が火炎に
さらされることを防止することができるものである。ま
た耐火層に含有されるバインダー樹脂が火炎の作用で燃
焼されると炭化されて炭化層が形成され、この炭化層が
断熱材となって基材に高温が作用することを防止するこ
とができるものである。そしてこのように耐火層に火炎
が作用して耐火層中のバインダー樹脂が炭化されると樹
脂は収縮するが、耐火層に配合されている膨張黒鉛が火
炎の高温の作用で膨張し、樹脂の収縮に伴って耐火層が
収縮することを防止することができる。従って耐火層が
収縮することによって発生するクラックを防ぐことがで
きるものであり、クラックの部分から火炎が耐火層を通
過して侵入することを防ぐことができるものである。 膨張黒鉛粉末はアスペクト比が大きいために、膨張黒鉛
自体の形態で耐火層が収縮したりクラックが発生したり
することを抑制することができるものである。また、仮
に耐火層にクラックが発生しても、膨張黒鉛によって耐
火層は膨張しているために、クラックによって生じる隙
間がこの膨張で塞がれることになり、クラックの部分か
ら火炎が侵入することを防ぐことができるものである。 このように膨張黒鉛は、バインダー樹脂が炭化収縮して
も耐火層を収縮させないようにするために用いられるも
のであり、従って膨張黒鉛粉末の配合量はパイングー樹
脂１００重量部に対して５重量部以上に設定する必要が
ある。上限は特に規定されないが実用的には１５０重量
部程度である。

【実施例】

次に本発明を実施例と比較例によって例証する。 １１九り 反応容器に７二／−ルを７７０重量部、３７％ホルマリ
ンを１３２８重量部、ヘキサメチレンテトラミンを８０
重′１部仕込み、さらに平均粒径が５μ−の鱗片状黒鉛
粉末を１３６２重量部仕込み、これを混合攪拌しつつ６
０分を要して９０″Ｃ＊で昇温し、その＊ま３時間反応
をおこなった。これを冷却後、濾別して乾燥することに
よって、球形の黒鉛・フェノ・−ル樹脂自硬化性複合材
を得た。 この自硬化性複合材は平均粒径が１３０μ箇であり、黒
鉛粉末の含有率は６５重量％であった。この黒鉛・フェ
ノール樹脂自硬化性複合材を耐火材料とした。 衷１」［Ｌ 比較例１で得た黒鉛・７エ／−ル樹脂自硬化性複合材を
９０重量部とり、これに見掛は密度が０゜０６ｇ／ｃｃ
、粒度範囲が１００〜６００４ｗの膨張黒鉛粉末（日本
黒鉛工業株式会社製ＥＸＰ−Ｐ）を１０重量部加え、良
く混合することによって耐火材料を得た。 １１涯り 比較例１において鱗片状黒鉛粉末１３６２重量部の替わ
りに、鱗片状黒鉛粉末１２２６重量部と実施例１と同じ
膨張黒鉛粉末１３６重量部とを用いるようにし、あとは
比較例１と同様に反応をおこなって、球形の黒鉛・フェ
ノール樹脂自硬化性複合材を得た。この自硬化性複合材
は平均粒径が１３０μ−であり、黒鉛粉末の含有率は５
８重１％、膨張黒鉛粉末の含有率は６重量％であった。 この黒鉛・７工ノール樹脂自硬化性複合材を耐火材料と
した。 志上１」− 平均粒径が５μ論の鱗片状黒鉛粉末７４２重１部をニー
グーに入れ、これに固形レゾール型フェノール樹脂の６
５％メタ／−ル溶液６１５重１部を加え、これを３０分
間混練した。この混線の後にＸ乾をおこなってメタノー
ルを飛散させ、次いで４５℃にセットした乾燥機中に入
れて２時間乾燥し、さらに粗粉砕機で粉砕して、黒鉛・
７エ／−ル樹脂自硬化性複合材を得た。この自硬化性複
合材は粒径が１１アンダーであり、黒鉛粉末の含有率は
６５重量％であった。この黒鉛・７工／−ル樹脂自硬化
性複合材を耐火材料とした。 に１男」− 比較例２において鱗片状黒鉛粉末７４２重量部の替わり
に、鱗片状黒鉛粉末６６８重量部と実施例１と同じ膨張
黒鉛粉末７４重量部とを用いるようにし、あとは比較例
２と同様に混練、乾燥、粉砕して黒鉛・フェノール樹脂
自硬化性複合材を得た。この自硬化性複合材は粒径がｌ
ｌ１−アンダーであり、黒鉛粉末の含有率は６５重量％
、膨張黒鉛粉末の含有率は６．５重量％であった。この
黒鉛・７エ／−ル樹脂自硬化性複合材を耐火材料とした
。 塩ｔｔ；ｉ 反応容器に平均粒径が５μ−の鱗片状黒鉛を１１００重
量部、フルフリルアルコールを９８０重量部、３７％ホ
ルマリンを４０５重量部、水を５００重量部、さらに反
応触媒として１０％リン酸水ｆ＃液を３０重量部仕込み
、これを混合攪拌しながら還流下で１８０分間反応をお
こなった。このものを冷却後水を分離したのちに冷凍乾
燥をおこない、若干粘着性のある黒鉛・７ラン樹脂自硬
化性複合材を得た。この自硬化性複合材は黒鉛粉末の含
有率が６１．８重量％であった。この黒鉛・７ラン樹脂
自硬化性複合材を耐火材料とした。 艮１九支 比較例３において鱗片状黒鉛粉末１０００重量部の替わ
りに、鱗片状黒鉛粉末９００重量部と実施例１と同じ膨
張黒鉛粉末１００重量部とを用いるようにし、あとは比
較例３と同様に反応させて黒鉛・７ラン樹脂自硬化性複
合材を得た。この自硬化性複合材は黒鉛粉末の含有率が
６２．５重量％、膨張黒鉛粉末の含有率が６．３重量％
であった。この黒鉛・７ラン樹脂自硬化性複合材を耐火
材料とした。 恩豊」」− 反応容器に平均粒径が５μ論の鱗片状黒鉛を１１００重
量部、メラミンを７５０重を部、３７％ホルマリンを９
６０重量部、水を１１５０重量部、さらに反応触媒とし
てギ酸を１１０重量部仕込み、約３０分を要して７０℃
まで昇温させてそのまま２４０分間反応おこなわせた。 これを冷却後濾別して乾燥をおこなうことによって、球
形の黒鉛・メラミン樹脂自硬化性複合材を得た。この自
硬化性複合材は平均粒径が２８０μ艶であり、黒鉛粉末
の含有率は５８．５重１％であった。この黒鉛・メラミ
ン樹脂自硬化性複合材を耐火材料とした。 に１１」− 比較例４において鱗片状黒鉛粉末１０００重量部の替わ
りに、鱗片状黒鉛粉末８５０重量部と実施例１と同じ膨
張黒鉛粉末１５０重量部とを用いるようにし、あとは比
較例４と同様に反応させて黒鉛・メラミン樹脂自硬化性
複合材を得た。この自硬化性複合材は平均粒径が３２０
μ鶴であり、黒鉛粉末の含有率が６１．１重量％、膨張
黒鉛粉末の含有率が９．２重量％であった。この黒鉛・
メラミン樹脂自硬化性複合材を耐火材料とした。 上記のようにして得た各実施例及び各比較例の耐火材料
を、１６０℃に予熱した縦ｘ項＝　ｉ　ｏ　。 ａｓＸ１００＋ｕｉの金型に充填し、１０分間加熱加圧
することによって硬化させ、耐火層として使用される３
〜４ｍｍ厚の板を成形した。 この板について火炎貫通試験をおこなった。火炎貫通試
験は、火炎温度が１１３０〜１３００℃、火炎長さが、
１５０　ｍｔ＊の高温高速火炎をバーナーから１００１
離して保持した板の表面中央に垂直に当てた際に、板を
燃え抜けて火炎が貫通するのに要する時間、又はクラッ
クが発生して火炎が貫通するのに要する時間を求めるこ
とによっておこなった。また各板の重量減量及び板の収
縮率を測定した。これらは火炎貫通試験の前と後との比
較で算第１表 ・火炎貫通時間の欄において、「１２０分以上」とは１
２０分をＭ過しても火炎が貫通しないことを意味する。 ・収縮率の欄において「−」は収縮していることを、「
＋」は膨張していることを表示する。 ・東１・・・板の中心にクラック１本発生真２・・・ク
ラックの発生なし ）［３・・・板の中心にクラック２本発生Ｘ４・・・ク
ラック無数発生 第１表にみられるように、膨張黒鉛粉末を配合しない各
比較例のものは、火炎が作用した箇所においてクラック
が発生して短時間で火炎が貫通したが、膨張黒鉛粉末を
配合した各実施例のものは、クラックが発生せず長時間
に亘って火炎を遮断できることが確認される。

【発明の効果】

上述のように本発明は、炭素粉末を耐火性充填材として
、樹脂をバインダーとしてそれぞれ含有する耐火材料に
おいて、これに膨張黒鉛粉末を配合するようにしたので
、この耐火材料を成形して形成される耐火層に火炎が作
用して耐火層中のバインダーＷ脂が炭化収縮しても、耐
火層に配合されている膨張黒鉛が火炎の高温の作用で膨
張し、しかも膨張黒鉛自体の高いアスペクト比を有する
形態で、樹脂の収縮に伴って耐火層が収縮してクラック
が発生することを防止することができるものであって、
クラックを通過して火炎が貫通侵入することを防ぐこと
ができるものであり、また仮に耐火層にクラックが発生
しても、膨張黒鉛の膨張によってクラックの部分に生じ
る隙間は塞がれることになり、クラックの部分から火炎
が貫通侵入することを防ぐことができるものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素粉末を耐火性充填材として、樹脂をバインダ
   ーとしてそれぞれ含有する耐火材料であって、これに膨
   張黒鉛粉末を配合して成ることを特徴とする耐火材料。
2. （２）バインダー樹脂１００重量部に対して膨張黒鉛粉
   末が５重量部以上配合されて成ることを特徴とする請求
   項１記載の耐火材料。