JPH03794A - 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模が大さ（
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、！Ｍ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上が炭化されることになり、
このようにパイング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。 ［３１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、これに砂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で用いる炭素粉末は、
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ろ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鴫程度が好まし
１１％。 またバインダ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、なかでもフェノール樹脂、メラミン樹脂、７ラン
樹脂などが好適である。このパイングー樹脂は、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グ
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グーから取り出し、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。 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調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６１−１９
１０８３号として提供されている方法であり、例えば７
エ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７エ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
末の表面にフェ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って、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ラン樹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７エ／−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ｌｌｌ製できないので
、凍結乾燥等して用いることになる。 炭素粉末は一般的に樹脂と塗れが悪く、前者の方法のよ
うに炭素粉末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、炭素粉末を均一に分散させる
ことが難しいと共に多量の炭素粉末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、炭素粉末を均一に分散
させると共に多量の炭素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、自硬化性複合材中の炭素粉末の含有率は
３０１１％以上であることが好ましい。尚、炭素粉末の
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。 上記の自硬化性複合材と砂とを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ものである。 砂としては珪砂を用いるのが好ましく、特に限定される
ものではないがその粒径は１〜５００μω程度が好まし
い、砂は自硬化性複合材と直接混合するようにしても良
いが、レジンコーテツドサンドの形態にＷＩ１ｇ＆シて
用いるようにするのがよい。レジンコーテツドサンドは
砂の表面に自硬性の熱硬化性樹脂を被覆したものであり
、この被覆する樹脂としては自硬化性複合材の樹脂と同
じ樹脂を用いるのが好ましく、この樹脂は耐火材料のバ
インダー樹脂の一部を構成するものである。砂を樹脂で
被覆してレシンコーテツドサンドを調製するにあたって
は、ドライホットコート法、コールドコート法、セミホ
ットコート法、粉末溶剤法などでおこなうことができる
。ドライホットコート法は、固形樹脂を加熱した砂に添
加して混合し、砂による加熱によって固形樹脂を溶融さ
せて溶融樹脂で砂の表面を濡らして被覆させ、しかるの
ちにこの混合を保持したまま冷却し、粒状でさらさらし
たレノンコーテツドサンドを得る方法である。コールド
コート法は、樹脂をメタ／−ルなとの溶剤に溶解して液
状になし、これを砂に添加して混合した後に溶剤を揮発
させることによってレジンコーテツドサンドを得る方法
である。セミホットコート法は、上記溶剤に溶解した樹
脂を５０〜９０℃程度に加熱した砂に添加混合してレジ
ンコーテツドサンドを得る方法である。粉末溶剤法は、
固形樹脂を粉砕し、この粉砕樹脂を砂に添加してさらに
メタノールなどの溶剤を添加し、これを混合してレジン
コーテツドサンドを得る方法である。以上いずれの方法
においても粒状でさらさらしたレシンコーテツドサンド
を得ることがで塾るが、作業性などの点においてドライ
ホットコート法が好ましい。またこのようにレジンコー
テツドサンドを調製する混合の際に必要に応じて硬化剤
、その他砂と樹脂とを親和させるためのシランカップリ
ング剤など各種カップリング剤、またステアリン酸カル
ジムなどの滑剤等を配合することができる。 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
おこなうことがでさる。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。また必要に応じ
て接着剤を使用して接着性を向上させるようにしてもよ
い。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砂によっ
て火炎を連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
含有されるバイング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砂が火炎の熱によって膨
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
て発生するタップ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。また、仮に耐火層にク
ラックが発生しても、砂の膨張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、さらに高温においては砂が一部
溶融してプラス状になってクラックの発展を防止できる
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。このように砂は、バイン
ダー樹上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、従って砂の配合量は
耐火材料に含まれるバインダー樹Ｉｌ′Ｉｔ１００重量
部に対して１５重量部以上に設定する必要がある。しか
し、砂の配合量が多くなるとその分、炭素粉末の含有率
が低下して耐火層の耐火性能が低下することになるため
に、砂の配合量の上限は１１５０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。 Ｒ（九り 反応容器に７二７−ルを７７０重量部、３７％ホルマリ
ンを１３２８重′！１部、ヘキサメチレンテトラミンを
８０重量部仕込み、さらに平均粒径が５μｍの鱗片状黒
鉛粉末を１３６２重を部仕込み、これを混合攪拌しつつ
６０分を要して９０　’Ｃまで昇温し、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・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平均粒径が１３０μ論であり、黒
鉛粉末の含有率は６５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。 夫１１［Ｌ 平均粒径が１７３μｍの７ラタリ一珪砂１０００重量部
を加熱炉で１６０℃以上に加熱し、これをミキサーに投
入して１５０〜１６０℃に調整し、ミキサーによって混
線を開始すると同時に固形／ボラック型フェノール樹脂
を３０重量部を投入し、次ぎに６０秒後に水１５重量部
とへキサメチレンテトラミン４．５重量部の混合水を投
入し、崩壊を確認してから３０秒後にステアリン酸カル
ジムを１重量部投入し、そして３０秒後に払い出すこと
によって、珪砂の表面をフェノール樹脂で被覆した自硬
化性のレジンコーテツドサンドを得た。 このレジンコーテツドサンドは平均粒径が１８０μ論で
あり、珪砂の含有率は９６．８重量％であった。 そして、上記比較例１で得た黒鉛・フェノール樹脂自硬
化性複合材を９０重１部とり、これにレジンコーテツド
サンドを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。 塩皇１」工 平均粒径が５μ膿の鱗片状黒鉛粉末７４２重量部をニー
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％メタノール溶液６１５１ｉ１１５を加え、これを３
０分間混練した。この混線の後に風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工／−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１ｍｍ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・フェノール樹脂
自硬化性複合材を耐火材料とした。 犬」１匹」− 比較例２で得た黒鉛・７エ／−ル樹脂自硬化性複合材を
８５重量部とり、これに実施例１で得たレノンコーテツ
ドサンドを１５重量部加え、良く混合することによって
耐火材料を得た。 塩！１」− 反応容器に平均粒径が５μ論の鱗片状黒鉛を１１００ｆ
ｉ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％リン酸水溶液を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１％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。 夾１」ＬＬ 比較例３で得た黒鉛・７ラン樹脂自硬化性複合材を８５
重量部とり、これに実施例１で得たレジンコーテツドサ
ンドを１５重量部加え、良く混合することによって耐火
材料を得た。 え１１１ 反応容器に平均粒径が５μ鋤の鱗片状黒鉛を１１００重
１部、メラミンを７５０重量部、３７％ホルマリンを９
６０１！１部、水を１１５０重１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
″Ｃ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論であり、黒鉛
粉末の含有率は５８．５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。 炙（九支 比較例４で得た黒鉛・メラミン樹脂自硬化性複合材を８
５重量部とり、これに実施例１で得なレシンコーテツド
サンドを１５重１部加え、良く混合することによって耐
火材料を得た。 艮（乱り 比較例１で得た黒鉛・７エ／−ル！！脂自硬化性複合材
を９５重量部とり、これに実施例１で得たレジンコーテ
ツドサンドを５重量部加え、良く混合することによって
耐火材料を得た。この耐火材料においては、樹脂１００
重量部に対して珪砂は１４．６重量部配合されている。 及１九り 比較例１で得た黒鉛・フェノール樹脂自硬化性複合材を
１９重量部とり、これに実施例１で得たレノンコーテツ
ドサンドを８１重量部加え、良く混合することによって
耐火材料を得た。この耐火材料においては、樹脂１００
重量部に対して珪砂は１１７９．１重量部配合されてい
る。 Ｋ１九り 比較例１で得た黒鉛・フェノール樹脂自硬化性複合材を
７０重量部とり、これに実施例１で使用した７ラタリー
珪砂を３０重量部加え、良く混合することによって耐火
材料を得た。この耐火材料においては、樹脂１００重量
部に対して珪砂は１゜２２．４重量部配合されている。 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ｘ１１１＝　ｉ　ｏ　。 ａｕａＸ　１００ｗｍ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
５〜６Ｌａｍ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１
５０ａ＋１の高温高速火炎をバーナーから１００１１１
６１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
の比較で算出したものである。これらの結果を第１表に
示す。 第１表 ・火炎貫通時間の欄において、「１２０分以上」とは１
２０分を経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。 ・＊１・・・板の中心にクラック１本発生×２・・・ク
ラックの発生なし ＊３・・・板の中心にクラック２本発生）［４・・・ク
ラック無数発生 第１表にみられるように、砂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、砂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。 また、実施例５にみちれるように砂の配合量がバインダ
ー樹脂１００重量部に対して１５重量部以下であれば、
クラックの発生を防止することが難しくなる傾向が現れ
、逆に実施例６にみられるように砂の配合量がバインダ
ー樹脂１００重量部に対して１１５０重量部を超えると
、耐火性が低下する傾向が現れ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５それぞれ含有する耐火材料
において、これに砂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樹脂が炭化収縮しても、耐火層に配
合されている砂が火炎の熱の作用で膨張し、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、砂の膨張に
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、これに砂
   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重量部に対して砂が１５重
   量部〜１１５０重量部の範囲で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。