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
ｄ2 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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