JPH0747145A - マスチック発泡性防火被覆のための補強材系 - Google Patents

マスチック発泡性防火被覆のための補強材系

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JPH0747145A
JPH0747145A JP32337793A JP32337793A JPH0747145A JP H0747145 A JPH0747145 A JP H0747145A JP 32337793 A JP32337793 A JP 32337793A JP 32337793 A JP32337793 A JP 32337793A JP H0747145 A JPH0747145 A JP H0747145A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスチック発泡性防火被覆のための補強材系
を提供する。 【構成】 被覆中に自由遊動性の炭素メッシュを埋設す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の分野】本発明は、一般的にはマスチック防火被
覆に関し、特にはかかる被覆のための補強材系に関す
る。
【0002】
【発明の背景】構造物を火災から守護するのにマスチッ
ク防火被覆が使用される。1つの普及した用途は、化学
プラント、海洋油田及びガス田のプラットホーム並びに
製油所のような炭化水素処理施設である。また、かかる
被覆は、LPG(液化石油ガス)タンクのような炭化水
素貯蔵設備の周囲にも使用される。
【0003】また、被覆は、構造鋼部材にもしばしば適
用されそして絶縁層として働く。火災においては、被覆
は、火炎を消し又は構造物を空にするための余裕の時間
を与えるために鋼の温度上昇を遅らせる。さもないと、
鋼は急速に熱が上昇して崩壊する場合がある。
【0004】マスチック被覆は、エポキシ又はビニルの
ようなバインダーを使用して形成される。このバインダ
ーには、被覆に所望の防火性を与えるための様々な添加
剤が含められる。バインダーは鋼に付着する。
【0005】1つの特に有用な群のマスチック防火被覆
は、“発泡性”と称される。発泡性被覆は、火炎の熱に
暴露したときに膨張しそしてフオーム様のチャーに変わ
る。このフオーム様のチャーは、低い熱伝導性を有しそ
して基体を絶縁する。発泡性被覆は時には“融蝕性”又
は“昇華性”被覆とも称される。
【0006】マスチック被覆はたいていの基体に対して
よく付着するけれども、被覆中にメッシュを埋設させる
ことが知られている。メッシュは、基体に機械的に取り
付けられる。カースル氏外の米国特許第3,913,2
90号及び同第4,069,075号には、メッシュの
使用が記載されている。これらの特許では、メッシュ
は、火炎中でチャーが生成するや否やそれを補強すると
説明されている。より具体的に言えば、メッシュは、被
覆にひびが入る又は“裂け目が生じる”機会を減少させ
る。物質に亀裂が生じても、それらはメッシュを使用し
たときにはそれ程深くない。その結果、マスチックは厚
く適用される必要はない。また、防火性マスチックを補
強するのにガラス布も使用されてきた。米国特許第3,
915,777号にはかかる系が記載されている。しか
しながら、ガラスは被覆が暴露される可能性がある温度
において溶融する。一旦ガラスが溶融すると、それは利
益を全く提供しない。
【0007】また、メッシュは火災が起こる前に追加的
な利益も提供する。マスチックは、しばしば鋼基体に適
用され、そして被覆が120°F程の高さの大きな温度
変動を包含する過酷な環境条件に暴露されるようなとこ
ろにもしばしば適用される。かかる温度変動は、基体か
らマスチックを剥離させる可能性がある。しかしなが
ら、メッシュは剥離を減少させる。
【0008】剥離は、被覆と基体との間の熱膨張係数の
差のために温度変動の結果として生じる。温度が変動す
ると、被覆及び基体は異なる程度で膨張又は収縮する。
この膨張又は収縮の差は被覆と基体との間の結合に応力
をかける。たとえマスチック被覆が幾分軟質であるとし
ても、十分な応力は被覆と基体との間の結合を破壊する
場合がある。
【0009】しかしながら、被覆に埋設されたメッシュ
は、被覆の熱膨張係数を基体の熱膨張係数に非常に接近
させる。その結果、応力が生じるのが少なくなりそして
剥離もずっと少なくなる。
【0010】マスチック被覆と組み合わせたメッシュの
使用は回避されてきた。何故ならば、それはその物質を
適用するコストを増大させるからである。多くのコスト
の増加をもたらさずに機械的に取り付けられた金網の利
点を得るのが望ましいであろう。
【0011】
【発明の概要】上記の背景を念頭に入れて、本発明の目
的は、低い設置コスト、良好な防火性及び温度サイクル
に対する良好な抵抗性を有する防火被覆系を提供するこ
とである。この目的及び他の目的は、不融性で不燃性の
軟質ヤーンから作られたメッシュで達成される。
【0012】1つの具体例では、被覆は軟質化した被覆
である。他の具体例では、被覆は厚さが10mmよりも
小さい。更に他の具体例では、ヤーンを埋設させた被覆
は3m2 よりも小さい構造体の部分に適用され、そして
基体に機械的に取り付けられる補強メッシュを有する被
覆は3m2 よりも大きい表面に適用される。
【0013】
【発明の具体的な説明】本発明は、添付図面と関連させ
た以下の詳細な説明を参照することによって更によく理
解されよう。図1は、炭化水素処理施設における構造鋼
材に対して使用することができるような柱100を示
す。1つの柱が示されている。しかしながら、本発明
は、ビーム、梁、管若しくは他の形の構造部材又は火炎
から保護するのが必要な他の表面に適応する。被覆10
2は、柱100の露出面に適用される。被覆102は、
公知のマスチック発泡性防火被覆である。多くの好適な
被覆のうちの1つの例は、米国マサチューセッツ州ロー
エル所在のテキストロン・スペシャルティ・マテリアル
ズから入手可能な商品名「Chartek」の塗料であ
る。
【0014】被覆102には、炭素メッシュ104が埋
設される。炭素メッシュ104は、900°Fを越えた
温度において構造強度を維持する軟質で不燃性の材料か
ら作られる。この目的に対して、炭素ヤーン及び炭素ヤ
ーン前駆物質が好適である。以下で使用したときには、
炭素ヤーン又は炭素ヤーン前駆物質のどちらかで作った
ヤーンは、“炭素メッシュ”と称されている。かかるヤ
ーンは、溶接金網と比較して計量で且つ軟質であるとい
う利益を提供する。しかしながら、それらは、燃焼、溶
融又は腐蝕せずそして多くの環境影響に耐える。
【0015】炭素ヤーンは、一般には、PAN(ポリア
クリロニトリル)繊維又はピッチ繊維のどちらかから作
られる。次いで、PAN又はピッチは、酸素の存在下に
450°F前後の比較的低い温度に徐々に加熱される。
この徐々の加熱工程は“酸化繊維”と称されるものを生
じる。PAN及びピッチ繊維は比較的燃焼性で且つそれ
らの強度を高められた温度で比較的急速に失うのに対し
て、酸化繊維は比較的不燃性でしかも300°Fまでの
温度において比較的不活性である。それよりも高い温度
では、酸化繊維は重量を失う場合があるが、しかし炭素
含量を失わないので防火被覆において使用するのに受け
入れ可能である。酸化繊維は少なくとも60%が炭素で
あるのが好ましい。
【0016】炭素繊維は、公知の製造技術に従って酸化
繊維から第二の熱処理サイクルによって作られる。この
第二熱処理工程はある場合には必要でない。というの
は、同様な熱処理が火災中で行われる可能性があるから
である。熱処理後に、繊維は好ましくは95%を越えた
炭素そしてより好ましくは99%を越えた炭素を含有す
る。炭素繊維は、前駆体物質よりも軽量で、強力でしか
も熱又は火炎に対して抵抗性である。しかしながら、炭
素は必要とされる処理工程の増加のためにより高価であ
る。炭素繊維は、空気中で600°Fにおいて1時間当
たりその重量の約1%を失うに過ぎない。防火被覆中に
埋設すると、それは一層低くなる。
【0017】炭素メッシュ104は、適切な強度を提供
するがしかし被覆102への適切な組み込みを許容し且
つ火炎中での被覆102の適切な発泡を許容するために
好ましくは1インチ以下より好ましくは1/2インチ以
下そして最も好ましくは1/16〜1/4インチの開口
を有する。また、この間隔は、被覆102が膨張すると
きにその亀裂を減少させる。
【0018】使用される炭素ヤーンは、好ましくは0.
04ポンド/yd2 〜0.50ポンド/yd2 の重量を
有する織布を提供すべきである。より好ましくは、0.
07〜0.12ポンド/yd2 の重量が望ましい。もし
も酸化繊維を使用するならば、重量はそれよりも大き
く、好ましくは0.08ポンド/yd2 〜1ポンド/y
2 そしてより好ましくは0.14〜0.25ポンド/
yd2 である。
【0019】様々な種類のヤーンを使用することができ
る。好ましくは、多層ヤーンが使用される。2つ〜5つ
の層が望ましい。ヤーンは軟質であり、従って公知技術
によってメッシュに変換させることができる。平織、朱
子織又はバスケット織を使用することができる。これら
の織物は、工業的な紡織装置において大量に製造するこ
とができる。三軸織の如き技術によって特殊なメッシュ
を作ることもできる。得られるメッシュは、高価である
けれども、破裂に対してより抵抗性でありしかもより等
方性の強度を有する。また、編組又は編成によってもメ
ッシュを製造することができる。
【0020】柱100は、次の操作に従って被覆され
る。先ず、マスチック発泡性被覆の層を柱100に適用
する。マスチック発泡性被覆は、吹付、こて塗又は他の
都合の良い方法によって適用することができる。被覆が
硬化する前に、その表面上に炭素メッシュ104を広げ
る。メッシュ104は、ビーム100のできるだけ多く
の縁の周囲に1つの連続したシートとして巻かれるのが
望ましい。布104は、溶剤中に浸漬されたこて若しく
はローラーで又は他の都合の良い手段によって被覆中に
圧入される。その後、追加的なマスチック発泡性物質が
適用される。次いで、被覆102は通常の被覆として仕
上げられる。かくして、炭素メッシュは“自由遊動性”
である。何故ならば、それは基体に対して直接には機械
的に取り付けられないからである。
【0021】炭素メッシュ104の如き補強材は、亀裂
が起こりやすいような縁で使用するのに望ましい。ま
た、これは、中程度の大きさの表面上において約14m
mまでの被覆厚さで使用するにも好ましい。中程度の大
きさの表面は、6インチ〜約3フィートの少なくとも1
つの寸法を有する破損していない表面である。
【0022】それよりも大きい表面に対しても、炭素布
をなお使用することができる。しかしながら、表面をマ
スチック発泡材で被覆し次いで温度の変動又は火炎に暴
露すると、被覆した面積の大きさに比例して被覆内の応
力が増大する。これらの応力は、亀裂を引き起こし且つ
基体から被覆を離脱させる場合がある。その結果、大き
い表面を被覆するときには基体に補強材を機械的に取り
付けるのが望ましい場合がある。例えば、ピンは、マス
チック発泡材で被覆する前に基体に溶接される。炭素メ
ッシュを適用した後に、次いでピンは炭素メッシュの上
に曲げられ、しかしてそれをその場所に保持する。別法
として、基体の縁を金属クリップで留めて炭素メッシュ
を基体の縁に保持することができる。これらの大きい表
面に対しては、通常使用されるようなワイヤメッシュを
使用することができる。
【0023】また、約14mmよりも厚い被覆では内部
応力が同様に増大することが判明した。このような厚い
被覆では、緩やかな熱膨張及び収縮によって引き起こさ
れる応力は、火炎中で生じる応力よりも問題になる。こ
こに記載するような軟質の炭素メッシュは、熱膨張によ
って引き起こされる応力を打ち消すのに慣用の溶接した
金網ほど有用でない。
【0024】温度サイクルによる剥離を回避するために
軟質化エポキシマスチック発泡性被覆が提案させてい
る。例えば、米国特許第5,108,832号及び同第
5,070,119号にはかかる被覆が記載されてい
る。かかる軟質化エポキシマスチック発泡性被覆を使用
すると、温度サイクルの衝撃が減少する傾向がある。そ
の結果、軟質化エポキシマスチック発泡材では約17m
m厚までの僅かに厚い被覆を使用することができる。
【0025】その結果、施設においては様々な点で種々
の補強手段を使用するのが望ましい場合がある。例え
ば、小さい表面には補強材なしにマスチック発泡材を被
覆することができる。中程度の大きさの表面及び縁は、
自由遊動性炭素布で補強したマスチック発泡材で被覆す
ることができる。それよりも大きい表面は、固定したメ
ッシュで補強することができる。14mm以上の厚さに
被覆された領域は、硬質の溶接金属メッシュで補強する
ことができる。
【0026】図2は、海洋炭化水素処理施設200を概
略図で示す。施設200は、柱202及び204のよう
な柱及びビームによって支持された構造体を含む。かか
るビーム及び柱は、本明細書で小さい及び中程度と称さ
れる寸法になる。また、施設200は、本明細書では大
きいと称される表面も含む。例えば、タンク206の外
部、建築部208の下側及びプラットホーム210は多
くの大きい表面を含む。これらの種類の表面の各々に最
も適した適用技術を使用することができる。
【0027】図3は、ビーム300によって支持された
床又はデッキ306の下側を詳細に示す。ビーム300
と300との間のスパンDは、デッキ306に機械的に
取り付けられたメッシュで有益下に補強することができ
る大きい表面を表わす。ビーム300の上方の領域30
4は、小さい又は中程度の大きさの表面でありそして炭
素メッシュで補強することができる。しかしながら、デ
ッキ306と接触するようなビーム300のフランジ全
体にわたって硬質ワイヤメッシュ308を広げるのが望
ましい。さもないと、火炎中において、被覆302はビ
ーム300の上部から離脱する傾向がある。
【0028】長い寸法のメッシュが垂直方向に走るよう
な他の表面では、自由遊動性炭素メッシュで補強された
マスチック発泡材も表面から離脱する傾向がある。これ
らの場合には、これらの表面の縁においてクリップ、ピ
ン又は他の取付手段を選択して使用することができる。
【0029】ここで図4を説明すると、軟質補強材を使
用する他の利益が示されている。図4は、マスチック発
泡性防火被覆402を被覆したI形ビーム400の横断
面を示す。I形ビーム400の縁に形成した被覆402
は、炭素メッシュ404によって補強されている。ここ
で、炭素メッシュ404は適用時にひだ付けされてい
る。防火被覆402が火炎中で膨張するにつれて、炭素
メッシュ404もひだが解かれるにつれて膨張する。こ
の態様で、炭素メッシュ404はチャーの外部を補強す
る。かくして、チャーの外部は火炎中で亀裂又は離れ落
ちるのが少なくなる。それ故に、縁において防火被覆の
外部の半分に埋設された自由遊動性で膨張性の炭素メッ
シュを使用することによって火炎中における長い保護を
得ることができる。好ましくは、膨張性メッシュは物質
の外部の三分の一に設けられる。
【0030】また、小さい曲率半径を有する他の表面を
持つ膨張性メッシュを使用することも有益である。管状
体及び約12インチ以下の曲率半径を有する他の表面で
は膨張性メッシュを使用するのが望ましい。図5Aは、
ケーブル束500上の発泡性防火被覆502中に設けら
れた膨張性炭素メッシュ504を示す。ケーブル束50
0の如き丸い構造体上の被覆が発泡すると、膨張した被
覆の周囲は膨張していない被覆の周囲よりも大きくな
る。ひだ付けした炭素メッシュ504を使用すると、図
5Bに示されるようにメッシュが被覆と共に膨張するの
が可能になる。かくして、チャー522の外部に対する
補強が提供される。
【0031】発泡性被覆の外部で硬質メッシュを使用す
る不利益は、硬質メッシュが発泡を抑制することであ
る。この時、火炎中において、被覆は絶縁体として効果
が低くなる。膨張性メッシュを使用すると、発泡がずっ
と低く制限される。正味の結果は、亀裂が少なくなって
良好な防火性をもたらす良好な発泡が生じることであ
る。
【0032】図4及び5Aは、炭素メッシュをひだ付け
することによって作られた膨張性炭素メッシュを示す。
ひだは、炭素メッシュを適用するときにそれを折り重ね
ることによって形成することができる。別法として、ニ
ット炭素メッシュを使用することができる。というの
は、ニット材料は固有的に膨張するようになっているか
らである。この適用に対しては、たてジャージーニット
が好適である。
【0033】図6は、膨張性メッシュを作る別の方法を
示す。1インチ以下の曲率半径を有する基体縁600が
発泡性被覆602で被覆される。被覆602中には、炭
素メッシュ604A及び604Bの2つのシートが埋設
されている。シート604A及び604Bは縁で重なり
合っている。被覆602が発泡するにつれて、シート6
04A及び604Bは離れ、これによって発泡を可能に
する。
【0034】たとえ低温の材料を使用してメッシュを形
成するとしても、上記の如き膨張性メッシュを使用する
のが有益である。例えば、補強のために慣用されるよう
なガラス繊維も膨張性にすることができる。しかしなが
ら、不燃性で不融性の軟質炭素メッシュを使用する利益
のすべては得られない。
【0035】以上の如く本発明を説明したけれども、他
の具体例を構成できることも明らかであろう。例えば、
炭素メッシュの使用が説明された。同様の結果は、溶接
されていない織成又は編成金属ワイヤメッシュを使用す
ることによっても得ることができる。軟質ワイヤメッシ
ュを作るのにステンレス鋼、炭素鋼、銅又は類似のワイ
ヤを使用することができる。軟質性を可能にするために
は小さい直径のワイヤを使用しなければならない。好ま
しくは、このワイヤは、25ゲージよりも小さくそして
より好ましくは30ゲージよりも小さいものである。非
溶接構造も、それが軟質性を可能にするので好ましい。
例えば、コンベヤベルト等を作るのに市場で入手可能で
あるような織成ワイヤメッシュを使用するのが好まし
い。しかしながら、金属メッシュは、炭素メッシュより
も重く従って重量感性用途に対してはそれほど望ましく
ない。また、炭素の代わりにセラミックから作ったメッ
シュを使用して軟質メッシュを提供することもできる。
炭素メッシュよりもコスト高であるけれども、商品名
「REFRASIL」(シリカ繊維に対するカーボラン
ダム・カンパニーの商品名)の繊維から作ったメッシュ
を同等に有益下に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ヤーンメッシュが埋設された被覆を示す。
【図2】マスチック防火被覆が適用された施設を示す。
【図3】下側に適用されたマスチック防火被覆の横断面
を示す。
【図4】軟質メッシュが埋設されたマスチック防火被覆
を有するI形ビームの横断面を示す。
【図5】軟質メッシュが埋設されたマスチック防火被覆
を有するケーブル束の横断面を示し、Aは火炎に暴露
前、Bは火炎に暴露後を示す。
【図6】膨張性メッシュを有する縁の横断面を示す。
【符号の説明】
102、402、502、602 マスチック発泡性防
火被覆 104、404、504、604 炭素メッシュ

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1ポンド/yd2 よりも低い重量を有す
    る炭素メッシュが埋設されたマスチック発泡性防火被覆
    で覆われた基体。
  2. 【請求項2】 炭素メッシュが、炭素ヤーンから作られ
    そしてヤーン間に1/2インチ以下の間隔を有する請求
    項1記載の基体。
  3. 【請求項3】 炭素メッシュが、60%以上の炭素含量
    を有する多層ヤーンから作られる請求項1記載の基体。
  4. 【請求項4】 炭素メッシュが95%以上の炭素含量及
    び0.5ポンド/yd2 以下の重量を有する請求項3記
    載の基体。
  5. 【請求項5】 炭素メッシュが、炭素ヤーンを平織りす
    ることによって作られる請求項1記載の基体。
  6. 【請求項6】 炭素メッシュが、炭素ヤーンを三軸織り
    することによって作られる請求項1記載の基体。
  7. 【請求項7】 炭素メッシュが、炭素ヤーンを編組する
    ことによって作られる請求項1記載の基体。
  8. 【請求項8】 炭素メッシュが、炭素ヤーンを編成する
    ことによって作られる請求項1記載の基体。
  9. 【請求項9】 3ftよりも小さい寸法を有しない大き
    い表面及び3ftよりも小さい寸法を有する中程度の大
    きさの表面を含む炭化水素処理施設であって、(a)そ
    の大きい表面に適用されそしてワイヤメッシュが埋設さ
    れそのワイヤメッシュが大きい表面に機械的に取り付け
    られているマスチック発泡性防火被覆及び(b)中程度
    の大きさの表面に適用されそして遊動性の軟質メッシュ
    が埋設されているマスチック発泡性防火被覆を有する炭
    化水素処理施設。
  10. 【請求項10】 軟質メッシュが1ポンド/yd2 より
    も低い重量を有する炭素メッシュである請求項9記載の
    炭化水素処理施設。
  11. 【請求項11】 炭素メッシュが、炭素ヤーンから作ら
    れそしてヤーン間に1/2インチ以下の間隔を有する請
    求項10記載の基体。
  12. 【請求項12】 炭素メッシュが、60%以上の炭素含
    量を有する多層ヤーンから作られる請求項11記載の基
    体。
  13. 【請求項13】 炭素メッシュが95%以上の炭素含量
    及び0.5ポンド/yd2 以下の重量を有する請求項1
    2記載の基体。
  14. 【請求項14】 炭素メッシュが、炭素ヤーンを平織り
    することによって作られる請求項10記載の基体。
  15. 【請求項15】 炭素メッシュが、炭素ヤーンを三軸織
    りすることによって作られる請求項10記載の基体。
  16. 【請求項16】 炭素メッシュが、炭素ヤーンを編組す
    ることによって作られる請求項1記載の基体。
  17. 【請求項17】 炭素メッシュが、炭素ヤーンを編成す
    ることによって作られる請求項10記載の基体。
  18. 【請求項18】 (a)ビームによって支持された表
    面、 (b)その表面及びビーム上に設けられたマスチック発
    泡性防火被覆、 (c)表面上に設けられたマスチック発泡性防火被覆に
    埋設されそしてその表面に機械的に取り付けられた金属
    メッシュであって、ビーム上に設けられたマスチック発
    泡性防火被覆中に伸びている金属メッシュ、及び (d)ビーム上に設けられた被覆中で自由遊動する軟質
    メッシュ、を含む構造体。
  19. 【請求項19】 軟質メッシュが、炭素ヤーンから作ら
    れそしてヤーン間に1/16〜1/2インチの間隔を有
    する炭素メッシュである請求項18記載の構造体。
  20. 【請求項20】 軟質メッシュが1ポンド/yd2 より
    も低い重量を有する炭素メッシュである請求項19記載
    の構造体。
  21. 【請求項21】 曲率半径が12インチ以下の弯曲部分
    を有しそしてマスチック発泡性防火被覆で覆われ、しか
    も弯曲部分を覆うマスチック発泡性防火被覆には伸縮性
    メッシュが埋設されている基体。
  22. 【請求項22】 伸縮性メッシュがニットメッシュから
    なる請求項21記載の基体。
  23. 【請求項23】 伸縮性メッシュがひだ付きメッシュか
    らなる請求項21記載の基体。
  24. 【請求項24】 伸縮性メッシュが第一軟質メッシュと
    該第一軟質メッシュに部分的に重なる第二軟質メッシュ
    とを含む請求項21記載の基体。
  25. 【請求項25】 伸縮性メッシュが炭素ヤーンから作ら
    れる請求項21記載の基体。
  26. 【請求項26】 伸縮性メッシュがガラス繊維から作ら
    れる請求項21記載の基体。
  27. 【請求項27】 伸縮性メッシュがセラミック繊維から
    作られる請求項21記載の基体。
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