JPH0472786B2

JPH0472786B2 -

Info

Publication number: JPH0472786B2
Application number: JP20437785A
Authority: JP
Inventors: Minoru Sawaide
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1985-09-18
Filing date: 1985-09-18
Publication date: 1992-11-19
Also published as: JPS6265961A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は無機質建材、特に耐火性、耐衝撃性等
に優れた無機質建材に関する。

（従来の技術）近年、建築物の軽量化、耐震化、耐火炎化等の
ニーズに応えて、各種改良建材が開発されてい
る。

旧来の木材は、比較的軽量ではあつても可燃性で
あり、コンクリートは、強度が高く不燃性であつ
ても重量が大きく、もろくて可撓性が無い。

そこで、改良された建材として、例えば建材製
品の軽量化のためには、有機発泡性接着剤、無機
質発泡材（例えば発泡コンクリート、パーライ
ト、バーミキユライト）を、耐火炎化のために
は、無機質耐火性粉粒体あるいは無機質結合材
を、可撓化のためには、有機軟質高分子樹脂や繊
維を、それぞれ配合使用して上記使用目的の達成
を図つている。

（発明が解決しようとする問題点）前記のごとく、各種使用目的にしたがつて材料
の改善が図られているが、未だに建材として望ま
れる多くの特性を充足したものは実在しない。そ
の理由としては、例えば無機質材料と有機質材料
の物性の根本的相異の問題があり、耐火性や強度
を増強しようとして無機質材料を選択すれば、軽
量化や可撓化が望めず、軽量化や可撓化を向上し
ようとして有機質材料を選択すれば、耐火性や強
度の増強は望めない、といつた技術常識的矛盾の
存在が挙げられる。

しかしながら、多くの研究の結果、無機質材料
であつても、それを発泡化することによつて軽量
化したり、石綿のごとき柔軟性無機質繊維を配合
することによつて可撓性を付与したりして、充分
とは言えないまでもかなり優良な建材が提供され
つつある。

（問題点を解決するための手段）本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであ
り、特に優れた耐火炎、耐火特性を有する新規な
建材を提供するものである。

本発明者は鋭意研究の結果、耐火炎、耐火性に
優れ、かつ高強度で、耐衝撃性、耐震性、耐薬品
性、耐久性等の多くの必要特性に優れた無機質建
材を開発したのであつて、それはセメント、石
膏、石灰、フライアツシユ、岩石粉砕物等の無機
質水硬性結合剤と無機骨材とからなる無機質建材
成分と、少なくとも低熔融点釉薬を含む熔融温度
の異なる複数種の釉薬とからなるもの、あるいは
更に炭素繊維等の補強繊維を含有してなるもので
ある。

すなわち本発明は、無機質水硬性結合剤と無機
質骨材とからなる無機質建材成分100重量部中に、
少なくとも低熔融点釉薬を含む複数種の釉薬の合
量５〜30重量部と補強繊維0.1〜6.0重量部とが混
合・分散されて成ることを特徴とする耐火性無機
質建材である。

上記組成における無機質建材成分は、主に無機
質水硬性結合剤と無機質骨材とからなり、無機質
水硬性結合剤としては市販のアルミナセメント、
ポルトランドセメント等種々のセメント、石膏、
石灰、水ガラス等、無機質骨材としては、砂、珪
砂、石灰岩や花こう岩等の岩石、高炉スラグ、フ
ライアツシユ等を用いることができる。

釉薬には比較的高熔融点の釉薬、普通の熔融点
の釉薬、及びほう酸鉛系、タリウムほう酸鉛系、
リン酸塩系等の熔融温度の低いものが用いられ
る。

そして、補強繊維としては、金属繊維（例えば
鋼製繊維）、セラミツク繊維（例えばアルミナ繊
維）、ガラス繊維、その他炭素繊維、石綿繊維等
の無機繊維、有機繊維等が使用される。

炭素繊維はアルカリ性の強いセメントコンクリ
ート中でも劣化することなく、高温に耐えること
ができることから好適なものの一つであるが、通
常前駆体がコールタール等のピツチ系、PAN（ポ
リアクリロニトリル）系等の市販のものが用いら
れ、コストの面からみて普通品の弾性率40〜
200GPa、強度800〜1600GPa程度のものもを使用
するのがよい。補強繊維は建材成形体の常温及び
高温時における強度及び可撓性を増強するもので
ある。繊維は短繊維ないし長繊維のいずれもが使
用できるが、短繊維の方が均一混合しやすい点か
ら一般には好ましい。

更に必要に応じて、周知の有機接着剤、発泡
剤、減水剤、AE剤その他の混和剤が添加配合さ
れる。

したがつて、本発明でいう無機質建材の意味
は、全体が無機質材料のみで構成されているもの
に限定されるのでなく、一部有機質の発泡剤、接
着剤等を含有するものをも意味する。そしてま
た、本発明建材は耐火性、耐火炎性のものである
ことから、無機質が主体であることは言うまでも
ない。

ところで、建材成形体の製造は、適当量の水が
添加され、混練して適宜形状物とした後、乾燥工
程を経て行なわれるのであるが、水の添加量は建
材の使用形態により、例えば充填用に用いる際に
は可塑性の良好なものとするため比較的多い目
に、また壁パネル材を工場生産する際には密度、
乾燥性の向上を図るため、最小限度量に選択調整
され、通常は上記組成物100重量部に対し15〜40
重量部添加される。

セメントは製品建材の結合材として高強度化に
寄与するほか、火炎加熱を受けた際に耐火材とし
て作用する。そして、特にセメントとしてアルミ
ナセメントを使用すると、流し込み成形体の硬化
が短時間で進行し、弾力性があり強度の高い製品
建材が得られ、そして製品建材の耐火性が向上す
る。

釉薬としては、１種類のものを使用するのでは
なく、比較的高熔融点のもの、普通熔融点のもの
及び低熔融点のものというように、数種の熔融点
のものが組み合わせ使用され、周知のほうろう釉
薬、陶磁器釉薬等の中から適宜に選択、使用する
ことができる。

低熔融点のものとしては例えば、PbO−B₂O₃
系、B₂O₃−PbO−Tl₂Ｏ系、NaO−P₂O₅系、P₂
O₅−PbO系、NaO−P₂O₅−SiO₂系のものが挙げ
られる。

その他ゼーゲル錐組成の各種融点のものを選
択、使用することもできる。

本発明において低熔融点釉薬は重要なものであ
り、建材成形体製品が火災等により加熱された際
に、まず前記ほう砂が100〜200℃ではその結晶水
を放出して耐火（防火）作用を発揮した後、200
℃以上になつたときに耐火作用を果たすことにな
るものであつて、例えば建材成形体が初期火災に
よる加熱を表面から受けた際に、耐火ガラス質ウ
オールを建材成形体表層内に形成し、裏面非加熱
部の温度上昇を阻止する役割を果たすものであ
る。

釉薬の使用は、各種熔融点の釉薬粉末、例え
ば、400，600，800，℃のものを用意し、これら
を同時に建材用組成物中に混和して行う。この場
合、外部からの加熱に対しては、例えば400℃程
度の加熱に対しては熔融点400℃の釉薬が熔融し
てガラス膜（すなわち、ガラス質ウオール）を形
成し、600℃程度の加熱に対しては熔融点600℃の
釉薬によりガラス膜を形成することによつて、外
熱から内部を保護する。

このため、該建材は外部から火災等による加熱
を受けた際に、内部を保護する効果が非常に大き
く、耐火、断熱性の優れたものである。

本発明における無機質建材成形体の好ましい組
成比は、無機質水硬性結合剤としてのセメント及
び無機質骨材については、両者総量100重量部の
うちセメントが20〜65重量部の範囲が良く、した
がつて無機質骨材は80〜35重量部とするのが良
い。

無機質骨材として石灰石を用いると、建材成形
体が昇温環境下におかれた場合、熱分解してCO₂
ガスを発生し、気泡内のO₂含有率を低下させる
ので補強繊維として炭素繊維を用いた場合はその
酸化を防止する一方、建材用組成物中に残留して
難燃性向上に寄与する。

釉薬は５〜30重量部の範囲外になると、５重量
部より少ない場合は、製品建材が火炎等により加
熱されたときに建材内に釉薬の加熱、熔融により
ガラスウオールを形成して外界からの加熱をシヤ
ツトアウトするという本願発明の作用目的を達成
できなく、30重量部を越えると製品建材が外界か
らの火炎加熱をうけた場合多量の釉薬が熔融する
ため製品全体が軟化変形してしまう危険性があ
り、また高温強度が低くなる。なお、釉薬全体に
占める低熔融点釉薬の比率は30〜70重量％が好ま
しい。

補強繊維は材質の違いにより多少の差異はある
が、一般に0.1重量部程度より少ないと、建材成
形体強度、弾力性（耐衝撃性、曲げ抵抗性）が目
立つて増強されることはなく、また6.0重量部程
度を越えると混練が著しく困難となるばかりでな
く、コスト上も不利となる。

以上のことから、本発明の無機質建材の組成比
は、前記特許請求の範囲に記載したものとなる。

（実施例１）アルミナセメント200Kg、石灰岩粉砕物400Kg、
熔融点300℃のB₂O₃−PbO−Tl₂Ｏ系釉薬45Kg熔
融点480℃のPbO−B₂O₃−SiO₂系釉薬40Kg、炭素
繊維（直径7μm、比重1.55、長さ12mmの短繊維）
３Kg、からなる粉末混合物に水275Kgを添加混合
して得られた餅状のものを、24時間、室温で乾燥
し、長さ1.8m、幅0.9m、厚さ40mmの建材パネル
を製造した。このパネルの物理特性は以下のとお
りである。

抗折強度：63Kg／cm²、圧縮強度：180Kg／cm²、カサ比重：1.45、遮音性：１級合格（「日本建
築学会」、建築物の遮音性能基準、１級D50に
相当）（実施例２）アルミナセメント200Kg、石灰岩粉砕物400Kg、
熔融点300℃のB₂O₃−PbO−Tl₂Ｏ系釉薬45Kg、
熔融点480℃のPbO−B₂O₃−SiO₂系釉薬40Kg、炭
素繊維（直径7μm、比重1.55、長さ12mmの短繊
維）２Kg、更に生コークス（軟化点約430℃、固
定炭素88.8％、揮発分10.7％、灰分0.5％）25Kg、
鱗片状雲母25Kg、ほう砂（10水和物）90Kg、イ
ソシアネート系発泡性接着剤（水溶性ウレタンプ
レポリマー）60Kgとからなる粉末混合物に水260
Kgを添加混合して得られた餅状のものを、24時
間、室温で乾燥し、長さ1.8m、幅0.9m、厚さ40
mmの建材パネルを製造した。

なおここで、生コークス、鱗状雲母、ほう砂及
びイソシアネート系発泡性接着剤を加えたのは、
生コークスは250℃以上の高温時に、耐火性で高
温強度の高いメソフエース結晶構造の炭素質物を
生成し、組成物組織中へ浸透して建材組織全体を
耐火性で高強度のものとするはたらきがあるため
であり、鱗雲母は火災等高温時に熱伝導を阻止し
建材内部を保護する作用があるためである。

ほう砂は５又は10の水和物であり、温度が100
℃以上になるとその結晶水を放出して建材組織の
燃焼を阻止するはたらきがあるためであり、イソ
シアネート系発泡性接着剤は建材成形体を多孔質
軽量体とするためである。

このパネルの物理特性は以下のとおりである。

抗折強度：36.0Kg／cm²、圧縮強度：97Kg／cm²、カサ比重：1.11、遮音性：１級合格（「日本建
築学会」、建築物の遮音性能基準、１級D50に
相当）次に実施例２にしたがつて、厚さ100mmのパネ
ルを製作しその内に、第３図図示のごとく表面部
から裏面にかけて、深さ（厚さ）15mmの位置（第
１地点）、深さ32.5mmの位置（第２地点）、深さ
50.0mmの位置（第３地点）、深さ67.5mmの位置
（第４地点）及び深さ85.0mmの位置（第５地点）
に、それぞれ温度センサーを埋設したものに対
し、その表面部に火炎を当てて、耐火炎、耐火性
を測定した。

その結果を第１図に示す。図中、線１は第１地
点、線２は第２地点、線３は第３地点、線４は第
４地点、線５は第５地点における時間−温度曲線
であり、線Ｐはパネル表面温度曲線、線Ｊは日本
工業規格（JIS）に定められたパネルの耐火試験
加熱温度曲線である。

このグラフから、加熱面が1000℃程度になつて
も、その反対側付近の第５地点における本発明建
材製品の温度は殆ど上昇せず、耐火断熱性が非常
に優れていることが判る。

以上のように、本発明建材用製品は、耐火炎、
耐火性の点において非常に優良でJIS規格品（日
本工業規格A1304、（２時間耐火））をはるかに凌
駕するものであり、抗折強度も充分であり、遮音
性も周波数125Hz〜4KHz域で平均音響透過損失
57dB（１級合格）程度で良好である。

そして、耐震性では可撓性が良いため1/100の
変形にも堪えられる。また、本発明建材成形体製
品には色調、質感に落ち着きのある美観があり、
外壁部材等として好適である。耐薬品性も極めて
高く、それ故ゴキブリ、ねずみ等の防除用薬品を
注入、浸透させて置くこともでき、カビ不生剤を
付着させて置くことも可能である。

（発明の効果）以上詳述したごとく、本発明の耐火性無機質建
材は、建材として多くの優れた物理、化学特性を
有するものであり、好適な建材としての適用範囲
が広いものである。

すなわち、薄板内外壁建材、カーテンウオー
ル、屋根材、戸境壁、バルコニー、手すり、充填
材、間仕切り材、床材、防火扉、複合パネル材、
としての用途に好適である。

特徴として、配合成分の各種熔融点釉薬の作用
により耐火炎、耐火性（JIS ２時間耐火）が優れ
ている点は、特に防火扉、戸境壁に有利であり、
強度及び耐衝撃性の良い点（３Kg_-nの衝撃に耐え
る）は、凹み、き裂が生じなく一般建材としては
もち論、特に超高層ビルの壁材として有利であ
り、遮音性の点では特に間仕切り材として有利で
あり、そして強度が大きいため比較的薄板として
使用できる点は、特に外壁、建込み工事に特に有
利である。

更に、本発明建材成形体製品は、びよう止め、
くぎ打ち、のこぎりによる切断等ができ、アンカ
ー保持も可能である。

そしてまた、切削、切断屑は、例えば接着材の
フイーラーとしてあるいは防火扉等の詰め物とし
て、100％再利用することができ、いわゆる産業
廃棄物を排出することが無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例による建材パネルの耐
火、断熱性テストのグラフ、第２図は同パネルの
耐火、断熱試験における温度センサー埋設状態を
示す。

Claims

【特許請求の範囲】１無機質水硬性結合剤と無機質骨材とからなる
無機質建材成分100重量部中に、少なくとも低熔
融点釉薬を含む複数種の釉薬の合量５〜30重量部
と補強繊維0.1〜6.0重量部とが混合・分散されて
成ることを特徴とする耐火性無機質建材。２補強繊維が、炭素繊維である特許請求の範囲
第１項記載の耐火性無機質建材。