JPH04214081A - 発泡性成型品 - 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】

【０００１】本発明は発泡性成型品、その製造法、及び
防火又は特殊な機能素子の製造におけるその利用に関す
る。

【０００２】発泡性グラファイト材は、その発泡性のた
め、約１５０℃以上の温度で発泡して燃えにくい保護物
質を形成し、及び／又は火炎ガスが通過するであろう穴
をふさぐので防火に使用されることは周知である。これ
までこの目的のために、未発泡の発泡性グラファイトを
ポリマーにより結合した形態で使用してきた。非結合状
態の発泡性グラファイトは、高圧下でも（例えば５０−
１００バール）１５０℃以下では圧縮して安定な成型品
とすることができない。

【０００３】ここで発泡性グラファイトを型中で１５０
−３５０℃の温度に加熱することを特徴とする発泡性成
型品の製造法を見いだした。驚くべきことに、発泡性グ
ラファイト材は１５０−２５０℃で発泡するのに、予備
加熱したにもかかわらず未加熱の発泡性グラファイトと
驚くほど同様の発泡性をまだ有する安定な成型品がこの
方法で得られることを見いだした。

【０００４】発泡性グラファイトと結合剤との混合物を
、場合によっては充填剤を加えて１５０−３５０℃の温
度の型中で加熱することもできる。型は密閉、ガス透過
性金型であることが好ましい。

【０００５】本発明の方法を行うために、格子面間隙に
膨張性分子を含浸させることにより得られる、例えば１
２０℃以上の温度に加熱したとき発泡することのできる
発泡性グラファイト材を使用することができる。そのよ
うなグラファイトとして、例えばＮＯｘ、ＳＯｘ、ハロ
ゲン、Ｈ２Ｏ及び／又は強酸が含浸されたものを使用す
るのが好ましい。異なる種類の発泡性グラファイトの混
合物も使用することができる。

【０００６】本発明の特別な具体化に従い、結合剤が付
加的に用いられる。この場合、発泡性グラファイトは、
加工温度で可溶性で、軟化し、ある場合には中間的に液
化して分解でき、ある場合には発泡性である結合剤とあ
らかじめ混合することができる。その結果、得られる成
型品の安定性及び、場合によっては発泡性が増す。ここ
で使用する結合剤は、原則的に、例えば鉱物材料、繊維
、木材、又は天然素材に使用することのできるすべての
結合剤であり得る。これは反応性、又は非反応性結合剤
であることができ、例えばポリマー、オリゴマー、又は
モノマーであることができ、同時に例えばポリビニル化
合物、ポリエステル樹脂、エポキシド樹脂、ポルムアル
デヒド樹脂、フラン樹脂、又はクマロン樹脂（例えばフ
ェノール、メラミン、ウレア、又はイソシアナートをベ
−スとする）、イソシアナート樹脂、シアヌレート樹脂
、ポリウレタン、ポリイミド樹脂、又はシアナート樹脂
の分散液、溶液、又は純粋物質であることができる。

【０００７】炎にさらしたとき殆ど、又は全く煙を出さ
ずに燃焼し、又好ましい加工温度で溶融、軟化、中間的
な溶融を伴う分解又は軟化、あるいはそれ自身発泡する
こともある結合剤、又は結合剤混合物の使用が好ましい
。

【０００８】そのような結合剤の例として以下を挙げる
ことができる：無機塩の水和物、例えばアルカリ金属又
はアルカリ土類金属の硫酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、グ
ルコネート、ホスホネート、ケイ酸塩、ボロシリケート
、酢酸塩、シュウ酸塩、酒石酸塩、及びマレイン酸塩の
水和物；及び又、エチレンジアミン及びメラミンなどの
アンモニアあるいはアミンのリン酸塩、ホスホネート、
及びホウ酸塩。多様な糖又は糖様物質のほとんど、例え
ばペンタエリトリトール、糖密、糖シロップ、天然ゴム
、ショ糖又は転化糖、ヒドロキシエチルセルロース又は
カルボキシメチルセルロース、デキストラン、木粉、わ
ら粉、小麦粉、米粉、大豆粉、下水スラッジなどの炭水
化物も挙げることができる。さらにペプチド、例えばチ
キン蛋白質、乳蛋白質、又は獣肉蛋白質など。さらにタ
ール、ビチューメン、及び蒸留残留物。尿素、その縮合
生成物、ジシアンジアミン、ヒドラゾジカルボキシアミ
ド、シアヌール酸、及びこれらの誘導体も挙げることが
できる。

【０００９】糖、ビチューメン、メラミン、ジシアンジ
アミド、尿素、中性エチレンジアミン　　リン酸塩、ア
ンモニウム　　リン酸塩、パーライト、ひる石、Ｃａ硫
酸塩水和物、アルカリ金属ケイ酸塩水和物、又は硼砂、
及び場合によっては上記物質の混合物の使用が特に好ま
しい。

【００１０】中性の反応を持つエチレンジアミン　　リ
ン酸塩が中でも特に好ましい。

【００１１】上記結合剤は、例えば（発泡性グラファイ
トに対して）０−８０重量％、好ましくは５−５０重量
％の量で発泡性グラファイト材に加えることができる。

【００１２】発泡性グラファイトと、場合によっては結
合剤及び通常の充填剤の混合物も本発明の方法を行うの
に使用することができる。使用できる充填剤の例は、チ
ョーク、石綿、金属粉末、金属酸化物、金属水酸化物、
ケイ酸塩、炭素、岩粉末、ガラス、スラグ、濾過微粉、
及び灰である。

【００１３】充填剤は、例えば（発泡性グラファイトに
対して）０−１０００重量％、好ましくは０−５００重
量％の量で加えることができる。

【００１４】ある場合、例えば厚板の製造の場合には、
発泡性グラファイト及び場合によっては結合剤の混合物
に強化繊維を加えるのが有利である。例えば以下の材の
繊維がこの目的に適している：ガラス、金属、セルロー
ス、炭素、ポリイミド、ポリアラミド、石綿、アルミナ
、又は熔融鉱物（ロックウール）。

【００１５】繊維は、例えば（発泡性グラファイトに対
して）０−７５０重量％、好ましくは０−５００重量％
の量で加えることができる。

【００１６】型の充填は、好ましくは綿毛状の、又は顆
粒状のグラファイト材の自由な吹き込み、又は注入によ
り完全に、あるいは部分的に行うことができる。しかし
１５０℃以下、好ましくは２０−１２０℃の温度で加圧
して導入することもできる。型は離型剤により保護する
ことができ、それは例えば、場合によっては水性分散液
のタルク、グラファイトであることができる。

【００１７】充填した型は、本発明に従い１５０−３５
０℃、このましくは２００−３００℃の温度に加熱する
。例えば６００℃などのもっと高い温度も可能であるが
、ほとんどの場合発泡速度の遅い成型品を生じる。得ら
れる成型品の密度は、例えば２００−９００ｋｇ／ｍ３
、好ましくは３５０−７００ｋｇ／ｍ３であることがで
きる。

【００１８】型中で発泡性グラファイトを、必要なら結
合剤の存在下、及び必要なら充填剤及び／又は繊維を加
えて１５０−３５０℃の温度に加熱することにより得ら
れる本発明の成型品は、例えば厚板、建築用ブロック、
管、シェルの切片又は半片であることができる。

【００１９】本発明の成型品は、一般に周知の方法によ
り製造することができる。厚板を成型する場合、例えば
鋼で作りタルクをふりかけたスペーサーフレームを、同
様にタルクをふりかけた加熱できる成型機の圧締板の間
におき、それを発泡性グラファイトで一様に満たす。こ
れは、結合剤、充填剤及び／又は繊維を含む発泡性グラ
ファイトであることができる。さらに密なキャリヤー材
、例えば金属シート、木材、又はセラミックス、あるい
は紡織物又はフォームをプレート成型機及びスペーサー
フレームの充填物の片方、両方又は一部の間に置き、サ
ンドイッチ様厚板を形成することもできる。これは、例
えばグラスマット、ガラス布、ポリアラミド布、金属板
、又はセラミックス板、あるいは炭素板、鉱物繊維板、
Ｃａケイ酸塩板、積層ボード、あるいは多様な種類のほ
とんどのセメントスラブであることができる。

【００２０】本発明の成型品にその製造と同時に１種類
かそれ以上の被覆層を適用する場合、できるだけ熱伝導
性の高い材料の使用が好ましい。

【００２１】行わなければならない補足的操作、例えば
調整、中子の挿入、離型剤の適用などを行った後、成型
機を閉じ、成型品の厚さ及び成型機の加熱力により、例
えば５分−１．５時間及びそれ以上、例えば２４０℃ま
で加熱する。その後成型機を１５０℃以下に冷却し、成
型品を成型機から取出すのが有利である。これにより安
定な厚板が得られ、これは必要なら完全な又は部分的サ
ンドイッチとして形成でき、炎にさらすと激しく発泡す
る。

【００２２】より複雑な成型品は、アンダーカットのな
い種々の部品から組み立てることのできる金属型中で製
造するのが有利である。この型にタルクをふりかけ発砲
性グラファイト材を満たす。その後成型機をまだ十分漏
れのある程度まで閉め、その漏れから発泡気体が逃散す
ることができるようにする。それから成型機を、例えば
０．１−２時間、例えば２５０℃に加熱し、冷却し、完
成成型品を取出す。型を純粋な発泡性グラファイト（綿
毛様）で満たした場合、ほとんどの場合得られる密度は
０．５ｇ／ｃｍ３程度である。成型品は機械的に安定で
加工することができ、炎にさらすと激しく発泡する、す
なわち例えば３００％以上に体積が膨張する。

【００２３】例えば管スリーブとして金属金型が成型品
の少なくとも外側に残る場合、成型品をいわゆる“ロス
ト”型を用いて製造することもでき、機械的に安定な状
態で発泡性グラファイトで満たされたスリーブがシート
メッキ層により保護され、（部分的）被覆管に使用する
ことができ、スリーブは、その内方向への発泡のため炎
の作用で加熱された部分で管を食い切り密閉することが
できる。

【００２４】グリッド−状又はスクリーン−状成型品も
製造することができ、それらは例えば相応な加熱をされ
たとき発泡により密閉されるような、通過気孔に使用す
ることができる。本発明の成型品を用いて、加熱により
他の構造要素に機械的圧力を加え閉鎖の作動をする、及
び／又はスイッチを作動させバリヤーを解除又は作動さ
せる器具を製造することもできる。

【００２５】驚くべきことにグラファイト材の膨張は必
然的に型の閉鎖性により大きく制限を受けるが、それで
もなお起こるにもかかわらず、膨張気体の放出は僅かで
あり、そのため炎にさらしたときグラファイト材はさら
に膨張する。さらに、比較的寸法安定性が良く、場合に
よっては少量の結合剤又は有機助剤しか必要としないか
又は全く必要としない成型品はこうして金型中でま製造
される。これらは、例えば防火の目的、又は例えば密度
が１０００ｋｇ／ｍ３以下で場合によっては発泡性があ
り、及び／又はある程度の電気又は熱伝導性を持つ泡様
グラファイト成型品が必要な他の目的のための発泡性成
型品又は建築及び建設要素として使用することができる
。

【００２６】

【実施例】以下の実施例において、示したパーセント及
び部は他に指示がなければ重量による。

【００２７】下記の実施例において以下を使用した：発
泡性グラファイトＡこれは、６００℃にて５００体積％
（背圧なし）以上の膨張率のＳＯｘ型の綿毛様市販生成
物である。

【００２８】発泡性グラファイトＢこれは、６００℃に
て５００体積％（背圧なし）以上の膨張率のＮＯｘ型の
綿毛様市販生成物である。

【００２９】使用した型は、高さ２ｃｍの鋼フレームで
あり、取り去ることができ、内寸が１０ｘ１０ｃｍであ
り両側を２枚の平らな鋼板にねじ止めした。この集成部
品を発泡性グラファイト混合物、又は発泡性グラファイ
トで一様に満たし、特定の反応温度に予備加熱した炉の
中に置き、１．５時間その中に放置した。その後型を室
温に冷却し、成型品を型から取り出した。使用した離型
剤はタルク、又は剥離紙であった。

【００３０】実施例１ この比較実験における能動的加圧のために、型の鋼フレ
ームをスポンジゴムのフレームに置き換えた。そして金
型を発泡性グラファイトＢで満たし、３０バールで１分
間加圧し、再び満たしそして室温下、７５バールで１５
分間加圧した。このようにして得たプレスケーキは型か
ら取り出すと崩解し、機械的安定性がなかった。その後
型に鋼フレームを装備し発泡性グラファイトＢを満たし
、密閉後１００℃で熱処理した。実験は他の類似の充填
物を用いて１５０、２００、２５０、３００、３５０、
４００、６００℃にて繰り返した。型から取り出すとき
、型から崩解せずに成型品を取り出すことができるのは
、１５０℃及びそれ以上の温度のときだけであることが
わかった。安定性の良い厚板は、２００−６００℃にお
いて得られた。炎にさらすと、厚板の発泡性は約４００
℃及びそれ以上の反応温度で顕著に減少することがわか
った。建築用ブロックを厚板から切り取り、７００℃に
予備加熱した炉に移した。（大体の積算で計って）１５
分後、反応温度が１００−３５０℃のグラファイト材の
膨張は５００体積％以上であり、反応温度が４００℃の
場合約４５０体積％であり、６００℃の場合１５体積％
以下であった。

【００３１】発泡性グラファイトＢの代わりに発泡性グ
ラファイトＡを用いて類似の結果を得た。実験により、
驚くべきことに、発泡性グラファイトを密閉型中で１５
０−３５０℃の範囲の温度に加熱したとき安定な発泡性
成型品が得られることが示された。

【００３２】実施例２ １５％の結合剤及び８５％の発泡性グラファイトＡの混
合物を調製した。以下の結合剤を粉末状で使用した：ａ
：　　ショ糖 ｂ：　　硬質ビチューメン、空気吹き込みｃ：　　メラ
ミン ｄ：　　ジシアンジアミド ｅ：　　尿素 ｆ：　　エチレンジアミン　　リン酸塩、中性ｇ：　　
５０％のペンタエリトリトールと５０％の第２アンモニ
ウム　　リン酸塩の混合物 ７０％の発泡性グラファイトＢと３０％以下の結合剤か
らも混合物を調製した： ｈ：　　顆粒パーライト ｉ：　　顆粒ひる石 ｋ：　　硫酸カルシウム二水和物 ｌ：　　噴霧乾燥ナトリウム水ガラス粉末、塩基性（Ｍ
ｅｓｓｒｓ．Ｈｅｎｋｅｌ） ｍ：　　硼砂 ｎ：　　ソーダ、重炭酸ナトリウム、チョーク（１：１
：１比） 混合物ａ−ｎを鋼金型に入れ、２５０℃にて１．５時間
熱処理した。冷却後生成物を金型から取り出した。どの
場合も機械的に安定な成型品が得られた。厚さ２ｃｍの
厚板の密度は約４５０−６５０ｋｇ／ｍ３であった。７
５０℃における１５分後の膨張はどの場合も５００体積
％以上であった。

【００３３】実施例３ ７０ｇ、１００ｇ、及び１３０ｇの発泡性グラファイト
Ｂを厚板金型に入れた。２６０℃の熱処理の後、密度が
約０．３５、０．４８、及び０．６４ｇ／ｃｍ３の安定
な厚板を得、それらは炎にさらすと激しく発泡した。

【００３４】実施例４ エチレンジアミン　　リン酸塩（中性）と９５、９０、
８５、７０、又は５０％の発泡性グラファイトＢとの混
合物１００ｇを厚板金型中に導入し、２５０℃で反応さ
せた。冷却後、密度が約０．５ｇ／ｃｍ３の安定な厚板
が得られ、それらは炎にさらすと激しく発泡した。

【００３５】８５％の発泡性グラファイトを含む混合物
から製造した建築用ブロックの発泡性を、結合剤を添加
しない発泡性グラファイトから同温度で製造した建築用
ブロックの発泡性と比較するため、両建築用ブロックを
３００℃に予備加熱した炉に移した。結合剤−含有建築
用ブロックが結合剤−非含有建築用ブロックより約５０
％多く発泡することを見いだした。この効果は驚くべき
ことである。

【００３６】実施例５ ミキサー−中で３０部のガラス短繊維、及び７０部の発
泡性グラファイトＡ、ならびに３０部のエチレンジアミ
ン　　リン酸塩の混合物を調製した。厚板金型を１１０
部の混合物で満たし、３００℃に１時間加熱した。これ
により密度が約５１０ｋｇ／ｍ３の機械的に非常に安定
な厚板が得られ、それは炎にさらすとまだ激しく発泡し
た。発泡したグラファイト粒子の凝着がより強いのは繊
維による強化の結果である。

【００３７】実施例６ 厚板金型中で平織りのガラス繊維織物（６５０ｇ／ｍ２
）を２枚の被覆板の間に入れ、スペーサーフレームを１
５％のエチレンジアミン　　リン酸塩と８５％の発泡性
グラファイトＢとの混合物で満たした。その後この系を
２６０℃にて１００分間加熱した。冷却後、安定なサン
ドイッチ厚板が得られ、これは炎にさらすとすばらしく
発泡した。

【００３８】実施例７ ２本のタルクをふりかけた鋼管を、内空間が壁厚約２．
５ｃｍの管を形成するように、軸を平行にして同心に置
いた。この管状空間の鋼の壁はそれぞれ４枚の新聞印刷
用紙でライニングした。その後空間を１５％のケイ酸ナ
トリウム粉末（塩基性）と８５％の発泡性グラファイト
Ａとの混合物で満たし、鋼の小プレートでふたをした。 これを２５０℃にて１．５時間加熱した。冷却後、生成
物をこの金型から取り出した。グラファイト材の安定な
管が得られ、これは管スリーブとして使用することがで
きる。炎にさらすと、激しい発泡が起こった。

【００３９】実施例８ 指示された金型中で、８０部の発泡性グラファイトＡと
２０部のエチレンジアミン　　リン酸塩との混合物を用
いて、厚さ２ｃｍの厚板（密度約５００ｋｇ／ｍ３）を
製造した。この厚板は直径４ｍｍの孔を５０個を有する
。 その後厚板を、網目幅が約３ｍｍのステンレス鋼スクリ
ーン２枚の間に置き、正方形（１０ｘ１０ｃｍ）の煙突
中に平らに据え付けた。その後この煙突に熱風を通し、
その温度は８００℃にまで上昇した。気体の温度が５０
０℃に達したとき、据え付けたグラファイト材のスクリ
ーン板が膨張のためにふさがり始めた。６５０℃で煙突
は封止され、加熱気体はそれ以上通過できなくなった。 この実験は、本発明の成型品を用いて、空調ダクト、垂
直、又は水平ケーブルダクト、又は通風ダクトに防火密
封装置を備え付ける可能性を模擬的に試みたものである
。

【００４０】本発明の主たる特徴および態様は以下のと
うりである。

【００４１】１．発泡性グラファイトを型中で１５０℃
−３５０℃の温度に加熱することにより得られる発泡性
グラファイトの発泡性成型品。

【００４２】２．第１項に記載の成型品の製造法におい
て、発泡性グラファイトを金型中で１５０℃−３５０℃
の温度に加熱することを特徴とする方法。

【００４３】３．第２項の記載の方法において、膨張剤
としてＮＯｘ及び／又はＳＯｘを含む発泡性グラファイ
トを使用することを特徴とする方法。

【００４４】４．第２及び３項に記載の方法において、
発泡性グラファイト、結合剤及び／又は充填剤の混合物
を使用することを特徴とする方法。

【００４５】５．第２−４項の記載の方法において、結
合剤としてエチレンジアミン　　リン酸塩を使用するこ
とを特徴とする方法。

【００４６】６．第１−５項に記載の成型品の、建築部
材への防火の目的での利用。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　成型品の製造法において、発泡性グラ
   ファイトを金中で１５０℃−３５０℃の温度に加熱する
   ことを特徴とする方法。