JPH07506778A - 防火性フレキシブル複合物,該複合物を含むシステム,該複合物の製造方法および防火方法 - Google Patents

防火性フレキシブル複合物,該複合物を含むシステム,該複合物の製造方法および防火方法

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JPH07506778A
JPH07506778A JP5520223A JP52022393A JPH07506778A JP H07506778 A JPH07506778 A JP H07506778A JP 5520223 A JP5520223 A JP 5520223A JP 52022393 A JP52022393 A JP 52022393A JP H07506778 A JPH07506778 A JP H07506778A
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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】 防火性フレキシブル複合物、該複合物を含むシステム、該複合物の製造方法およ び防火方法 発明の分野 本発明は、高層ビルの火災において発生するような、炎、煤煙および有毒ガスの 拡散防止に適したフレキシブル複合材料に関する。
発明の背景 高層ビル等の密閉された空間における炎、煤煙および有毒ガスは、極度に人命を 脅かす。そのような構造物の床と天井との間の空間に火災が発生した場合は、炎 およびそれによって生ずる煤煙および有毒ガスは、ビル内のその他のオーブンス ペース、特に火災発生地点より上のオープンスペースに広がっていくことが多い 。
炎、煤煙および有毒ガスがより高い領域に拡散していく背景には、様々な理由が ある。これらが通過する導管、パイプ等の間、および床/天井の領域は、「貫通 路(through−penetrations)Jとして知られている。防火 されていなければ、「貫通路」は、炎、煤煙および有毒ガスに対して耐性が低い 領域となり、本質的に「煙突」の役割を果す。これらの領域を、市販の難燃性剤 および発泡性パテ、コーキング材、包装材料またはマット等の「防火充填材」と して当技術分野で公知のもので充満してもよい。代表的な防火充填材製品は、ミ ネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー(3M) の製品パンフレット番号98−0701−3508−6 (1990年発行)に 開示されている。3Mの製品は、現在、rcP2FIBj、rCP25N/SJ 、rCP25Sル」、および「ファイア−ダム(Firedam)J (:+− キンク材) : rMPP−4SJ オヨヒrMPS−2J (成形用パテ)  ; rFS−195J オヨU rC3−195」(成形用ストリップ);およ び「インチラム(Interam)Jおよび「インチラムE−5J (マット) の登録商標で知られている。これらの製品については、譲渡人の米国特許第3. 916.057号、4.273.879号、4.305.992号、4.364 .210号、4.433.732号、および4.467、577号にそれぞれ記 載されている。
上記の防火充填材製品およびその他は、貫通路の煙突効果を軽減または除去する ために広(用いられており、発泡および炭化後に、厳格なアメリカン・ソサイエ ティー・オブ・テスティング・マテリアルズ(A S TM)の炎耐久試験(A STM−E−814)に合格してきた。しかしながら、防火充填材によって、一 つのフロアとその次の最も高いフロアとの間の空間に炎が閉じこめられている場 合でさえ、深刻な危険が残る。これは、多くの高層ビルが、外壁と床との間に、 図1の側面図に示したように組み立てられた接合部を有するためである。そこに 示された「透視」または「スバンドレル」 (すなわち装飾的な)ガラス10は 、ビルの外部を形成していてもよい。(代わりに、10は、コンクリート、大理 石等であってもよい。
)一般的には、無機ファイバー材料12が断熱材として設置されている(当技術 分野においては「カーテンウオール」と呼ばれている)。無機ファイバー材料は 、ガラスファイバー、ミネラルウール等であってもよい。断熱材12は、「ムリ オン(Mullion)J 13 (外部ガラスおよび断熱材用の金属フレーム システムを指す技術用語)に、16および18に示したようなスクリューまたは その他の手段で固定される。図1に示したコンクリート床スラブ20は、一般的 には■ビーム22によって支えられている。「セーフィック(safing)J 材料14もまた一般的に設置されており、これは、ガラスファイバー、ミネラル ウールまたはその他のタイプの無機ファイバー状材料遮断材であってもよい。1 またはそれ以上のZクリブ15が、一般的にセーフィック14を機械的にサポー トするために設置される。
エアースペース24が、図1に示した構造のムリオン、断熱材と透視またはスバ ンドレルガラスとの間(一般的には2.5cmの間隔)に残されていることに注 意しなければならない。このような壁/圧接合部の付近で、ビル内部に熱が発生 した場合、温度が十分に高ければ、ミネラルウール断熱材におけるバインダーは 酸化して、エアースペース24を炎、煤煙および有毒ガスにさらし、前記のよう な煙突効果をさせるかもしれない。(ガラスファイバー断熱材は、約256℃で 分解し始め、同様の問題を引き起こすであろう。)炎からの熱は、ムリオンンス テムを曲げることもあり、それによってコンクリートの床は変形し、また最終的 には透視またはスバンドレルガラス(またはその他の外壁材料)が粉砕するかも しれない。明らかに落下する破片はビルの外の人々、例えば消防隊員や見物人に とって危険であり、また消火ホースが落下ガラスやその他の破片で切れるかもし れない。したがって、これらの理由のため、断熱材の温度をできる限り低く保つ ことが、大変有利であろう。
ニコラス(Nicholas)、 J、 D、によって、「耐火性接合システム の製造(Making Joint Systems Fire−Resist ive)J 、N F P Aジャーナル、3月/4月(1991) 、第98 〜102頁の100頁で説明されているように:接合部(例えば図1に図示した ような)と貫通路との間の決定的な違いは、動きである。防火充填材は、静的な 適用のために設計されており、これは貫通しているアイテム類、例えばバイブ等 の動きが、通常ベローズ接合部(bellows joint)によって吸収さ れ、防火充填材の外に向けられるためである。従って、防火充填材は、相対的に 静的である。しかしながら、接合部は、熱変化、地震活動、沈降および風による 振動・・等により生ずる膨張、収縮、剪断および回転性の接合部の動きに反応し て動く。もし防火バリアが劣化して、永久に変形したままか、あるいは取り替え ができない場合には、その耐火性等級を維持できないかもしれない。
(強調部分) 「防火充填材」および「防火バリア」の用語は、当技術において、異なる厳密な 意味を有することに注意しよう。前者は、貫通路およびその他の静的接合部に用 いられる材料を指し、後者は、可動(動的)接合部に用いられる材料を指す。
したがって、フレキシブル複合材料で、従来の断熱材と共に用い得るものが必要 とされている。それによって、静的条件下の適当な断熱効果だけでな(、図1に 示したような動的接合用の所望の防火バリア特性を提供するシステムが形成でき る。本発明は、この需要に応えるためになされたものである。現在、ニコラスの 第100頁に説明されているように、防火バリアの耐火性基準は存在しない。こ れは、基準試験が利用できなかったためである。
米国特許第4.977、719号(ラロンユ(LaRoche)ら)は、内装ま たは外装用の膨張性接合部について記載しており、耐火性の無機耐火材織物シー トで、弾性耐火性の無機耐火材繊維を支持するものを含む防火バリアが含まれる 。ドイツ国特許出願DE3632648 (フィーゲン(Figen)ら)は、 ビル壁、特に古いビルの壁、および突き合わせ連結可能な外壁に利用可能な自在 可動接続用の防雨および耐火性可動プロファイルシステムについて記載しており 、これは、互いに連動して動かせる3つの個々のプロファイルからなる。本発明 の複合物、システム、または方法について示唆する文献はない。
発明の概要 図1に示したような壁/圧接合部およびその他の「動的」 (動くことのある) 接合部を、その膨張および収縮の全サイクルを通して、ASTM−E−1,99 と同等のものに従わせるであろうことが決められた。本発明の新規フレキシブル 複合材料およびシステムのある種の好ましい実施態様は、この長い間の切実な必 要性を鵬たす。これらの好ましい実施態様は、ASTM−E−199に相当する 厳格な炎耐久試験に合格するであろうのみならず、この基準のホース流試験(h osestrea+c test)にも合格するであろう。建築物接合部(2つ の床スラブ間の静的接合部)もまた、これらの建築物に有益であろう。しかしな がら、これらのタイプの接合部において動きが問題ではない場合にも、本発明中 のその他の好ましいフレキンプル複合材料およびシステムの実施態様は、E−1 19試験に合格するに十分であろう。
最も広い実施態様において、本発明は、静的接合部用のフレキシブル複合材料を 含み、該フレキンプル複合物は、以下のものを有することを特徴とする:(a) 第1および第2主面を有する第1層の材料であって、無機ファイバーとバインダ ーで、フレキシブルマットの形態である第1層材料:および(b)接着剤によっ て第1層に付着した金属ホイル層であって、約350℃以上の融点を有する金属 ホイル。これらのフレキシブル複合物の実施態様は、静的条件における防火バリ ア用に適している。
好ましくは、動的接合部用の防火バリア、例えば熱的膨張/収縮サイクルを経験 する壁/圧接合部として用いる場合には、フレキシブル複合材料は、第1層材料 の第2主面に接着した第3層(c)を含み、該第3層材料は、フレキシブル発泡 難燃性複合物である。この実施態様は、静的接合部に用いてもよい。
本発明の全ての実施態様において、第1層の無機ファイバーは、アルミナ−シリ ケートファイバー、ミネラルウールファイバー、ガラスファイバー、および耐火 性フィラメントの例えばジルコニア−シリカファイバーおよび結晶アルミナホイ スカーからなる群より選択される。これらの無機ファイバーの混合物もまた本発 明において有用である。この第1層は、所望により65重量%(更に好ましくは 40〜65重量%)までの非膨張ひる石を含んでいてもよい。バインダーは、有 機および/または無機であってもよい。
本発明のフレキシブル複合材料の代替実施態様もまた、静的接合部の防火バリア としての使用に適しており、以下のものを有することを特徴とする:(a)第1 および第2主面を有する第1層材料であって、前記のような無機ファイバーとバ インダーで、フレキシブルマットの形態である第1層材料;(b)第1層材料の 第1主面に付着した第2層材料であって、前記のようなフレキシブル発泡性難燃 性複合材料である第2層材料;(c)第2層に付着した第3層であって、前記の 第1層と同様のまたは異なる無機ファイバーである第3層;および (d)第3層に付着した第4層であって、フレキシブル発泡性難燃性複合材料で ある第4層。
静的接合部用の本発明のフレキシブル複合材料のもう一つの代替実施態様は、以 下のものを有することを特徴とする:(a)第1および第2主面を有する第1層 材料であって、前記のように無機ファイバーおよびバインダーであり、フレキシ ブルマットとして形成された第1層材料: (b)第1層の第1および2主面に付着した第2および第3層であって、それぞ れ第1層のものとは異なる無機ファイバーである第2および第3層:および(C )第2および第3層に付着した第4および第5層であって、フレキシブル発泡性 難燃性複合材料である第4および第5層。
外部壁および/またはビルの外部壁/未接合部に、断熱および防火バリア特性を 提供するシステムもある。本発明の全てのシステムは、ビル内に設置されるよう に設計されており、そのビルにおいて、壁はムリオンおよび外部材料を含み、床 が含む材料は、室温では硬直であるが、熱的膨張(特に炎の温度における)、お よび収縮、地震性の活動等によって変形を経験する。
本発明に従ったシステムの第1の好ましい部類は、一般に「長い」版として説明 してもよいが、これは防火バリアが断熱部材の全長に広がるためである。このシ ステムの実施態様は、以下のものを有することを特徴とする。
(a)ムリオンによって決められた形内に位置し、ムリオンの上に取り付けられ 、内部および外部に向かう面を有する断熱部材であって、ビルに断熱性を提供で きる無機材料である断熱部材; (b)床の外部突き合わせ端部と断熱部材との間に位置するセーフィック部材; および (c)フレキシブル複合材料を有することを特徴とする防火バリアであって、第 1および第2部分を有し、その第1部分が断熱部材に隣接して平行に位置し、第 2部分はセーフィック部材上方表面に隣接して位置し、第2部分は第1および第 2端部を有し、第1端部は床の突き合わせ端部の上表面に結び付き、第2端部は 第1部分に結び付き、防火バリアの第1部分がムリオンに結び付いており、第2 部材がゆるみを提供する1以上の湾曲部をするため、防火バリアは壁と床の相対 的な動きの間に効果的に長くなったり短くなったりできる。
このシステムの部類の内特に好ましいシステムは、防火バリアの第1の部分が上 方および下方末端を有し、断熱材の内部表面に隣接して平行に位置するシステム である。第1部分の下方末端は、ある方法でムリオンに結び付けられ、断熱部材 を完全にカバーする。第1部分の上方末端は、第2防火バリア部分に結び付けら れている。上方末端は、本実施態様においては断熱およびセーフィック部材の間 に広がっている。第2部分は、S型湾曲部分または同様の積層部分を含むことが 最も重要で、セーフィックの上方表面に隣接して位置し;発泡性コーキング材は 断熱材およびセーフィックに対して防火バリアをシールするために適用され、セ ーフィックは1またはそれ以上のZクリップまたは同様のクリップによって支持 されている。このシステムは、断熱部材がガラスファイバーである場合に、改装 または本来の設備として特に好ましい。これらの「長い」版はまた、外部ガラス またはその他の材料、更にムリオンの寿命を延ばす。
本発明のフレキシブル複合材料の3層型を製造する方法は、以下の段階を含む( i)第1層を含む積層品であって、該第1層は無機ファイバーおよびバインダー で、マットの形態であって、第1層はその1つの主表面上に第2層を有し、該第 2層は主に金属ホイルからなり、接着剤によって第1層に付着して積層品を提供 し; (ii)発泡性前駆体溶液であって、溶剤と発泡性難燃剤を含む溶液を第1層の 第2主面上にコートして液状塗膜複合材料を製造し;および(iii)該液状塗 膜複合材料を発泡性難燃性材料が十分に硬化する条件にさらして、発泡性難燃性 材料を含むフレキシブル第3層を形成する。
好ましくは、溶剤は水または有機溶剤であって、液状塗膜複合材料を発泡性難燃 性材料が十分に硬化する条件にさらす段階は、加温により行う。
このシステムを設置する方法の一つにおいて、断熱材料はムリオンの第1位置で ある。3層を有するフレキシブル複合物は、ビルの内部に向いている断熱材の表 面に隣接して平行に置かれ、複合物の下方端部をムリオンに固定し、フレキシブ ル複合材料が断熱材の下方末端を完全に覆うようにする。複合物の発泡性難燃剤 側をビル内部に向かせ、複合物をセーフィック上部でS型(またはそれと類似の 型)に積層した後、複合物を断熱材とセーフィックとの間に置く。複合物の明ら かに未固定である端部は、その後床スラブに固定される。発泡性コーキング材を 、ここに記載したように、セーフイングおよび断熱材に複合物をシールするため に用いてもよい。
本発明の3層フレキシブル複合材料およびそれらに使用されるシステムは、断熱 、およびこれまでは高層ビルにおいて燃え盛る炎の煙突となっていた動的壁/未 接合部のための防火特性を提供することの両方に対する長い間の必要性を解決す る。本発明のその他のフレキシブル複合材料およびシステムは、防火性建築物の 裂は目に新たな措置を提供する。
本発明のその他の長所は、以下の詳細な説明で明確になるであろう。
図面の簡単な説明 図1は、先行技術の断熱化された動的壁/未接合部の側面図を示し;図2および 3は、動的および静的接合部の防火バリアとして有用な本発明のフレキンプル複 合材料の2つの実施態様の横断面図を層の厚さを誇張して示し:図4〜6は、静 的接合部または動的接合部用の「短い」システムにおける防火バリアとして有用 な本発明のフレキシブル複合材料の3つの実施態様の横断面図を示し: 図7〜9は、動的接合部用の防火バリアとして有用な本発明のシステムの3つの 「長い」実施態様側面図を示す。
好ましい実施態様の詳細な説明 上記のニコラスによって注目された動的接合部用のビル基準における短所を満た すために、図2および図3のフレキシブル複合物を発明した。
(図1の12で示したような)断熱材は、ビル規約によって、断熱および水分バ リア特性のためのみに必要とされている。現在、動的接合部の防火バリア建築物 に対しては、何の規約も基準もない。これは、これまで動的接合部の防火安全性 をテストする方法がなかったためである。
本発明の全てのフレキシブル複合物の実施態様は(図4の実施態様40を除き) 、フレキシブル発泡性難燃性複合物層または部類を利用する。フレキシブル発泡 性難燃性複合物は、好ましくは15〜80重量%の水和アルカリ金属シリケート 、15〜40重量%の有機バインダー、最高で40重量%の有機系成形成部材、 および最高で50重量%の充填材を含む。有機バインダーは、バインダー前駆体 で、熱または放射線硬化するもの、または熱および放射線硬化するバインダー前 駆体の混合物から形成されていてもよい。典型的な、そして好ましい発泡性難燃 性複合物の例は、米国特許第4,273,879号に開示されている。この複合 物は、その非膨張型においてフレキシブルな弾性材料であるが、110℃程度お よびそれより高い温度を課せられると、本来の体積の10倍にまで泡沸し、煤煙 、蒸気および水の経路に面して含まれている場合に、侵入路をシールできる硬質 炭となる。その他の発泡性難燃性材料を用いてもよく、例えば登録商標「パルツ ル(Palusol)J (BASF)および「エクスパンドロール(Expa ntrol)J (3M)で知られているものが挙げられる。
無機ファイバ一層は、好ましくは98重量%までの無機ファイバー、および2〜 20重量%の有機および/または無機バインダーを含む。有用な無機ファイバー 材料は、アルミナシリケートファイバーで、登録商標名「セラフアイバー(Ce rafiber)Jとしてマンビル・コーポレイション(Manville C orporation)より市販されているもの、サーマル・セラミックス(T hermal Ceramics)の「カオウール(Kaowool)J 、カ ルホルンダム・カンパニー(Carborundum Coa+pany)の「 ファイバーフラックス(Fiberfrax)J 、ソフトガラスファイバーで 、登録商標名「E−ガラス(E−glass)Jとしてマンビル・コーポレイシ ョンより市販されているもの、ミネラルウール、および耐火性フィラメントで、 例えばジルコニア−シリカファイバーおよび結晶アルミナホイスカーである。好 適な有機バインダーは、ゴムラテックス類、例えば天然ゴム、スチレン−ブタジ ェン、ブタジェン−アクリロニトリル、アクリレート類、メタクリレート類を含 む。好適な無機バインダー類は、ベントナイトおよびコロイド状シリカを含む。
必要であれば、少量の界面活性剤、発泡剤、および凝集剤を用いてもよい。
本発明のフレキシブル複合物において有用な、特に好ましい無機ファイバ一層は 、50重量%のミネラルウールと50重量%のアルミナーンリカファイバーの混 合物で、相互の接触箇所で、アクリルラテックスバインダーによって結合してい る。このような無機ファイバ一層の製造例は、実施例1に示されている。
図2および3は、本発明のシステムにおいて動的および静的接合部の両方に有用 な本発明のフレキシブル複合物の横断面図を示す。図2は、フレキシブル材料2 0を示し、これは、無機ファイバーおよびバインダーの第1層28、好適な接着 剤によって第1層に付着した金属ホイル26、およびフレキシブル発泡性難燃性 複合物の第3層29を含む。第3層29は、コーティング処理(以下に記載する )の間に、無機ファイバ一層28の個々のファイバーの間に部分的に混ざり合わ され、第1層との結合に接着剤を必要としない。
金属ホイル層26を無機ファイバ一層28に結合させるために用いる接着剤は、 感圧接着剤または熱可塑性材料であってもよい。処理を容易にするために2金属 ホイルおよび接着剤は、アルミニウムホイル/アクリル感圧接着テープ(例えば 3Mの登録商標名rT−49J)の形をとることが好ましい。好ましい感圧接着 剤は、大気条件下での長期の保存期限および粘着防止耐性から、アクリルベース のコポリマー接着剤、例えば米国特許第Re24.906号に開示されているも のである。
例えばアクリルベースの接着剤が早々に亀裂を生じてしまうような環境において は、熱可塑性または熱硬化性重合接着剤を用いてもよい。接着剤として有用で、 好ましい熱可塑性ポリマーは、ポリエチレンおよびポリプロピレンを含む。有用 かつ好ましい熱硬化性ポリマー接着剤は、ジイソ/アネート(例えばトルエンジ イソノアネート(TDI)等)とポリエステルの反応生成物を含む。この後者の 接着剤で本発明において有用であると認められたものの一例としては、イリノイ 州、シカゴのモートン・ケミカル・カンパニー(Morton Chemica l Company)より市販されている、登録商標「アトコート(^dcot e)Jが挙げられる。
図3の実施態様30は、第1または中間層32が非膨張ひる石を色むことを除き 、図2の実施態様20と同様である。非膨張ひる石は、300℃の温度にさらさ れて、本来の体積の10倍にまで膨張する。先に述べたように、非膨張ひる石は 、層32の全重量の65重量%以下である。
図4は、静的接合部用防火バリアとして好適なフレキシブル複合物の実施態様の 横断面図を示す。無機ファイバーとバインダーの層28が、上述のように、そこ に積層した金属ホイル26のコーティングと共に示されている。
実施態様20.30および40において、金属ホイルは、好ましくはアルミニウ ムまたはステンレススチール、例えば型番304等である。ホイルの厚みは、1 0μmから200μm、好ましくは30〜70μmの範囲であってよい。金属ホ イルの厚みは増やしてもよく、それによってより強いフレキンプル複合物を供給 でき、発泡性難燃剤をコーティングする処理において、無機ファイバー/ホイル 積層の破壊の機会を減らすことができる。しかしながら、200μmより大きい 厚さを有する金属ホイルは、フレキシブル複合物のフレキシビリティ−を有意に 減らすため、設置作業を困難にする。より厚いホイルは、経済的な観点からも好 ましくない。
図5および6も、本発明のフレキシブル複合物50および60の横断面図を表す 。フレキシブル複合物50および60は、静的および動的接合部用の防火バリア に適しているが、動的接合部に関しては、「短い」実施態様のみで、すなわちそ れらは断熱材を被覆しない。フレキシブル複合物50は、先の実施態様と同様に 無機ファイバーとバインダーの層28、および2つのフレキシブル発泡性難燃性 複合物の層29を含む。2つの層29の間は、無機ファイバーの層34であり、 フレキシブル複合物に強さを与えている。図6の横断面図に表されたフレキシブ ル複合物60は、全ての実施態様と同様に無機ファイバーとバインダーの層28 を含み、この層28は2つの無機ファイバーの層34の間に挟まれている。複合 物60は、2つのフレキンプル発泡性難燃性複合材料の層29を外部層として有 することで仕上げられている。フレキシブル複合物50では、無機ファイバ一層 34がフレキシブル複合物の強さを増すため、該フレキシブル複合物はASTM ・E−119のホース流試験に耐えつる。
実施態様50および60における無機ファイバーは、好ましくはガラスファイバ ーを含む。
図7〜9は、本発明の「長い」システムを表す。図7のシステム実施態様70は 、本発明の特に好まし、いシステムの一つである。図2および図3のフレキシブ ル複合物実施態様20または30のいずれをこのシステムに用いてもよ(、AS TM−E−119およびE−814試験で用いられている時間一温度試験、また は(実施例6に記載した)それらの匹敵する試験に合格する。図7は、基本的に 図1と同様の形と、更にフレキシブル複合物を示し、該複合物は、2つの部分7 2および74にあるものとして表示されている。第1部分72は、ムリオン取付 はピン17から水平に延び、断熱材12とセーフィック14との間で、取付はピ ン18を垂直に通る。フレキシブル複合物の第2部分74は、「S」型部分を含 み、セーフィック14の上方表面上に積層し、取付はピン19で床20に取り付 けられている。勿論、多数の取付はピン17.18および19が必要となるであ ろうこと、およびフレキノプル複合物の「S型」積層以外の形を使用してもよい ことは、当業者には容易に理解され得ることであろう。
図7に示したシステムの設置は、例えば古いビルなどで、断熱材12およびセー フィック14が既に設置されている場所に、改装として行ってもよい。その代わ りに、断熱材、セーフィックおよび防火バリアを新しい建築物に設置してもよい 。どちらの場合にも、設置は簡単で、費用効率もよい。フレキンプル複合物72 は、初めにピン17を介してムリオン13に取り付けられる。セーフイングが既 にある場合には、少なくともセーフィックの部分を除去し、フレキシブル複合物 72がビルの次の階まで「通る」ようにしなければならない。セイフイングを挿 入した後、フレキシブル複合物部分74をセーフィックの上に積層させ、その際 発泡性難燃性材側がビル内部に向かうように気を付ける。フレキシブル複合物の 「第1」および「第2」部分の用語は、フレキシブル複合物が2つの別々の品の 状態で必要であることを意味するものではないことは、当業者には自明のことで ある。この実施態様が示すように、72および74部分は、実際には単一のフレ キシブル複合物シートの部分である。
発泡性コーキング材75は、図7に示されているように置かれ、付加的な有毒ガ スおよび煤煙バリアを提供する。好ましくは、先に述べた発泡性難燃性複合物と 同様の組成を有するフレキシブル発泡性難燃性コーキング材が用いられる。コー キング材は、3Mより入手可能な、登録商標rCP25WBJ、rCP25N/ SJ、rCP25S/LJ、および「ファイア−ダム」が、本目的には好適であ る。
コーキング材を設置した後、フレキシブル複合物の未取付は端部をピン19を介 して床20に取り付ける。
本発明の実施態様80として図8に示したシステムは、図7の実施態様に代わる ものである。実施態様80においては、セーフイング14は、床の突き合わせ端 部から外部ガラスに延び、断熱材12は、セーフィック14の上および下に位置 している。このシステムでは、セーフィック14がミネラルウールまたは同様の 高温耐性材料である限りにおいて、全断熱材12は、ガラスファイバーであり得 る。図2または3のフレキシブル複合物72の第1部分は、ビルの外部ガラスに 平行に設置され、発泡側が外部ガラスに面する。第2部分74は、コーキング材 と共に第1部分に取り付けられ、セーフィック14の上方表面上で積層され、図 示したように床20に取り付けられている。この実施態様において、セーフイン グ14は、Zクリップ77および断熱材パネル12の下方により部分的に支持さ れる。
セーフィック14の付近、床スラブ20の下方で火災が発生した場合、断熱材1 2がガラスファイバーであるならば、それは熱が蓄積するにつれて崩壊するであ ろう。しかしながら、フレキシブル複合物72の第1部分のフレキシブル発泡性 層は、泡沸し、外部ガラスとセーフィックとの間の隙間を埋め、床20の上の空 間に炎、煤煙または有毒ガスが入らないようにする。このことは、たとえ壁およ び床が変形しても、フレキシブル複合部分74にゆるみがあるため確実である。
図9は、「長い」フレキンプル複合物が用いられているもう一つの実施態様と、 更に図2および3のフレキシブル複合物の実施態様を示す。図7に示した実施態 様と同様に、断熱材12およびセーフィック14は、この場合ガラスファイバー または高温耐性ミネラルウールまたはそれと同等のものであってよい。フレキシ ブル複合物部分72は、取付はピン16より始まり、断熱材12に隣接して平行 に置かれ、金属ホイルはビルの内部に面している。部分72は、セーフィックに 近い位置まで垂直に下がるように設置され、そこでrUJ型を形成し、ピン19 を介して床20に取り付けられている。この建築物は、セーフィックの付近にお ける火災に向けて、発泡性材料を下方に向けていることに注目しよう。フレキシ ブル複合物74の第2部分は、図7および8に示したように、セーフィック14 の上部表面上に積層される。セーフィック14を更に支持するために、図示した ように建築物中にZクリップが含まれていることが好ましい。
発泡前駆体溶液の製造方法で用いられる溶剤は、好ましくは水または有機溶剤で あり、有機溶剤は、低級アルキルケトン類(例えばメチルエチルケトン等)、芳 香族炭化水素類(例えばベンゼン、キシレン等)およびその他の炭化水素溶剤か らなる群より選択される。
段階(i)の積層品の製造方法は、本発明の範囲ではないが、以下の実施例で、 本発明のフレキシブル複合物に有用な、好ましい無機ファイバー/金属ホイル積 層品の製造方法を示す。簡単には、積層品の無機ファイバーマットは、常法の紙 製造技術、および金属層を無機ファイバ一層に接着させるために用いる接着剤を 用いて製造される。接着剤は、感圧接着剤でも熱可塑性接着剤でもよい。後者は 、本発明のフレキシブル複合物の寿命を長(するので、好ましいかもしれない。
多くの感圧接着剤は、時間の経過と共に脆くなりがちである。
無機ファイバー/金属ホイル積層品の製造後に、発泡前駆体溶液を積層品上のホ イルではない積層の側にコートする。発泡前駆体溶液のコーティングは、本発明 の範囲内の幾つかの方法の内、どの方法で行ってもよい。好ましい方法は、水平 または垂直(タワー)コーテイング機を用いる。
好ましい発泡性難燃性複合物の硬化方法は、熱によるものであるが、放射線硬化 有機バインダーを単独で、あるいは熱硬化性バインダーと組み合わせて用いるこ とも、ある種の環境においては好ましい。
熱硬化性バインダーを用いて発泡性難燃性複合物を形成する場合、常法のロール 、フローバー(flow bar) 、ナイフコーティング機械を用いて、発泡 前駆体溶液(発泡性難燃性材料と溶剤を含む)を、無機ファイバ一層の露出した 主表面に塗布してもよい。
乾燥オーブンの数、オーブンの温度、塗布される前駆体溶液の塗膜の数、および 個々の塗膜の厚さは、変えてもよい。
本発明の方法は、以下の実施例で更に理解され得る。なお特に述べない限りは、 実施例中の部およびパーセンテージは全て重量あたりである。
アルミニウムホイル積層を含む無機層の製造好ましい無機ファイバ一層/金属ホ イル積層を作るために用いた配合成分およびその量を表1に示す。ミネラルウー ルを、初めにパルパー(pulper)でスラッシュ(slush) ’した。
パルパーにはミネラルウールの総重量の半分(300kg)および水12゜7キ ロリツトルを装填した。この装填量は、15秒でスラッシュされ、続いてサイク ロンクリーナー(登録商標「クレブス(Krebs)Jで知られている)にポン プ輸送された。サイクロンクリーナーの通過流量は、25psigの圧力で、1 に1/分に調整した。サイクロンクリーナーからの2つの流出液(「流入」液と 「排出」液)について、流れが直径2.54cmの穴を用いる流出導管を通り安 定した後で、1回分の量と固体割合を調べた。排出率は、元のミネラルウールの 重量の5〜10%であった。流入液は、続けて沈澱室中に送り込まれる。
上記の段階は、残りのミネラルウールにも、適当な量の水を用いて繰り返される 。
2バツチのミネラルウールが沈澱室中に届き、固形分の割合を試験した後で、全 てのアルミナ−シリケートファイバーを、パルパーへ18.2klの水と共に供 給した。アルミナ−シリケートファイバーをパルパーで60秒間スラッシュし、 その後沈澱室にポンプ輸送して、ミネラルウールのスラリーを形成した。
ミネラルウール 604 (ヘスリへム(Bethlehaa+))アルミナ−ノリケートファイバー 6 13(「七ラフアイバー(Cerafiber)J、77ビルー:l−Dイノシ ン)ナトリウムアルミネート 20.4 (「2372」、ナルコ・ケミカル(Nalco Che+oical))46 %固形アクリルラテックス 409(「ロープレックスH^−8」、ロームアン Fへ−ス社(Rohm & Baas))脱泡剤 0.91m1 (「7t−ムマスター・DF−160−LPJ)液体みょうばん 50.9ml ミネラルウールファイバーとアルミナ−シリケートファイバーとのスラリーは、 初めにナトリムアルミネートを添加し、スラリーのpHが8以上に到達するまで 混合することにより沈澱した。アクリルラテックス、脱泡剤および液体みょうば んを順に加え、液体みょうばんを添加した後でスラリーのpHが6.5以下であ ることを確認した。その後スラリーを機械室にポンプ輸送した。
無機ファイバ一層を常法の湿式紙技術により製造し、乾燥させ、ライナーなしで リールに巻いた。ウェブの10.2cmX15.2cmのサンプルの濡れ基本重 量が20〜25gmの範囲に到達した後、本発明のフレキシブル複合物をアルミ ニウムホイルテープ(登録商標rT−49Jで知られている)で補強して作製し た。該テープは、50μmの厚さのアルミニウムおよびポリエステル/TDI接 着剤をリールのニップ中に有し、テープの接着剤は無機ファイバ一層の上側に向 けた。
実施例2 : 100%のアルミナ−シリケートファイバー/アルミニウムホイ ル積層品を含む無機層の製造筒2の積層品を、ミネラルウールを削除する以外は 、実施例1と殆ど同様の方法で作製した。
実施例3:実施例1の無機層および水ベース発泡前駆体溶液を用いるフレキシブ ル複合物の製造 実施例1の1.22m幅の積層品の45.7m長さを、表2に挙げた成分を含む 発泡前駆体溶液でコートした。発泡前駆体溶液は、固形分76%で、ブロックフ ィールド(Brookfield)粘度計、型番rRVJを用い、#4スピンド ル、6rpw、20℃で測定した場合に、24.000センチポイズの粘度を有 した。この発泡前駆体溶液は、コートおよびスプレーができる。この発泡前駆体 溶液を、加熱ゾーンを3つ有する水平ロールコータ−を用いて塗布した。第1、 第2および第3加熱ゾーンは、それぞれ120℃、143℃および154℃の温 度を有した。発泡前駆溶液を2260gm/m2(gsm)の乾燥コーティング 重量を有するように塗布した。このコーティングは、ふ(れを生じた。
ポリクロロフェンラテックス 8619消泡剤(「7−−ムマスター」) 49 水 49 界面活性剤(トリトノ(Triton)X−100) 203界面活性剤(タモ ール(Taiol)850) 203アゲライト(agerite) 101酸 化亜鉛 254 酸化鉄(Fed) 254 臭化亜鉛/ナトリウムシリケート 4325(「エクスパンドロール(Expa ntrol)4BJ)水駿化アルミニウム 1524 ガラスフアイバー 509 実施例4:実施例2の無機層および水ベース発泡前駆体溶液を用いるフレキンプ ル複合物の製造 実施例2の1.22m幅の積層品の36.6m長さを、実施例3に従って製造し た発泡前駆体溶液を用いてコートした。発泡前駆体溶液を、更に水平ロールコー タ−を用い、実施例3と同様の加熱ゾーンで塗布した。このコーティングもまた ふ(れを生じた。
!輿珂旦、実施例2の無機層および有機溶剤ベースの発泡前駆体溶液を用いるフ レキシブル複合物の製法 実施例2の1.22m幅の積層品の265m長さを、表3に挙げた成分を含む発 泡前駆体溶液でコートした。
轟旦 キシレン 22.5 メチルエチルケトン 22.5 カルシウムカーボネート 16.6 ポリクロロフエンラテツクス 15.7ナトリウムシリケート9.3 臭化亜鉛 1.8 塩化オレフイン類 4.5 2−エチルへキンルカエニル本λ7エート 2.8水 2,6 発泡前駆体溶液は、ブロックフィールド粘度計、型番rRVJを用い、#4スピ ンドル、6rpm、20℃で測定した場合に、40.000センチボイスの粘度 を有した。実施例3および4と同様に、水平ロールコータ−を用いた。第1、第 2および第3加熱ゾーン温度は、それぞれ121℃、143℃および154℃で 、1033gsmのコーティング重量(乾燥)を有する硬化コーティングを製造 した。このコーティングは、ふくれを生じた。
実施例6:実施例2の無機層(ひる石を含む)および有機溶剤ベースの発泡前駆 体溶液を用いるフレキシブル複合物の製造前述のように、本発明のフレキシブル 複合物において用いられる無機ファイバ一層は、ひる石を含んでいてもよい。本 実施例では、登録商標「インチラム(Interam)2100Jとして、3M より市販されている市販マットを用いた。このマットは、そこに積層されたアル ミニウムホイル接着テープ(登録商標rT−49Jとして知られている)を有す る。この無機ファイバ一層は、50重量%の陽イオン交換されたひる石を含むこ と以外は、基本的に実施例2と同様である。このことは、米国特許第4.302 .992号に開示されており、これを本明細書の一部とした。
本実施例の無機ファイバ一層を、実施例5に従って作製された発泡前駆体溶液で 耐火性等級試験およびホース流試験(以下に記載)における比較のために、市販 のアルミニウムホイル/ミネラルウール積層品(米国のギブサム・カンパニイ( Gypsum Company)より市販の登録商標[サーマファイバー・ライ フ・セーフティー・システム(Thermafiber Life 5afet y System)J )を、比較実施例Aとして使用した。上記実施例におけ る本発明のフレキシブル複合物の製造において、水平ロールコータ−を使用した 。タワーナイフコーターを使用してもよい。タワーナイフコーターの場合(無機 ファイバー/金属ホイル積層品は、2つの連続して並んだ垂直加熱ゾーンを垂直 に通って、引っ張られ、それぞれのゾーンで、積層品の上に発泡前駆体溶液がコ ートされる)、第1垂直加熱ゾーン温度は、一般に90℃であり、第2垂直加熱 ゾーン温度は、110℃であることが好ましい。これらの条件は、登録商標rC P25N/SJ (3M)で知られている発泡性コーキング材をメチルエチルケ トンで55%固形分に希釈したものを、湿潤厚さ0.2 cmで、積層品をタワ ーコーターに55m/時間の率で通してコーティングするときに認められている ものである。スプレーコーティングも、水ベースの発泡性前駆体溶液用で幾つか 成功をおさめ、評価されている。
上記の手順で作製したフレキシブル複合物(水平およびタワーコーターの両方) のいくつかにおいて、フレキシブル発泡性コーティングのふくれが、加熱の間に 起こる。これは、複合物が乾燥機の加熱ゾーンを通過するときに溶剤が気泡中に 取り込まれるためと考えられた。ゾーンの通過速度の適当な調製、および/また はコーティングの厚さの低減によって、ふくれは克服される。前駆体スラリーが コーティングパンにポンプ輸送される場所が、ふくれが最も起こり晶いとみられ る場所であることにも注目される。ふくれの発生は、コーティングパンへの供給 物を賢明に配置することにより実質的に除去される。
その他の問題は、継ぎの失敗である。コートされた積層品をオーブンまたは加熱 ゾーンを通して引っ張るには、高い張力が必要である。継ぎは、高温接着剤を用 いてフィルムの裏打ちにつ(られ、長い(60〜90cm)縦ストリップが良好 に加工された継ぎのそれぞれのサイドにつけられる。しかしながら、普通は短い 継ぎが、加熱ゾーンの途中、特に垂直タワーコーターにおいてだめになる。継ぎ の失敗があっても、継ぎは、オーブンで、重大な製品のロスなしに、再び作るこ とができる。水平およびタワーコーティング処理の開始および終了も、素早く行 われる。このコーティング処理用に最も効果的と見られる継ぎテープは、20゜ 3cmの幅の感圧接着テープで、高温ポリエステル/TDI熱硬化接着剤を有す る。
試験方法 試験方法は、本発明の譲渡人によって開発されたもので、本発明の断熱およびフ レキシブル複合物を含むシステムを動的接合部において評価できる。この試験は 、垂直の壁と床を変形させて、「実世界」の火事を擬態するために開発された。
試験「検体」は、図7に示したように組み立てられた。床スラブ20は、コンク リートで、11.43cmの厚さを有し、スパンドレルガラス10の変わりには 、10.2cmの厚さの垂直コンクリートスラブを用いた。5.1 cmX2. 54 cmのアルミニウムムリオンの2片を垂直に、61cm離して設置し、垂 直コンクリートスラブとミネラルウール断熱材(これも10.2cmの厚さ)と の間の隙間を2.54cmにした。セーフィックは、10.2cmの厚さのミネ ラルウールとした。試験に供するフレキシブル複合物を図7に示すように設置し 、ASTM試験E試験19およびE−814の時間一温度曲線を用いて低温がら 加湿した。
サーモカップルをセーフィックの「低温」側の近く(断熱材の近く)に置き、温 度を20分間隔で記録した。実施例2.5.6および比較実施例Aの結果を表1 に示す。
ASTM−E−119およびE−814に従ったホース流試験もまた、本発明の 実施例および比較実施例Aに対して行った。水スプレーは、センターから6゜1 mで、45秒の吹き時間および0.2メガパスカルの水圧を用いた。ホース流試 験(以下rH5Jと表す)の結果を表4に示す。表4のrPJは「通過」、「F 」は「失敗」をそれぞれ示す。
防火バリアの耐火性等級試験合格の合否は、1時間(AS丁トE−814)およ び2時間(^5TlI−E−119)後の低温側温度によって決められる。低温 側温度は、ASTM・E−814に合格するためには163℃十周囲温度、AS TM−E−119に合格するためには121℃十周囲温度でなければならない。
表4のデータに見られるように、実施例2のアルミニウムホイル/無機ファイバ ー積層品でさえ、耐火性等級試験およびホース流試験の合格した。しかしながら 、実施例2には、発泡性層が存在するため、なお煤煙と有毒ガスの煙突になり得 る。比較実施例は、ASTM−E−119相当の時間一温度試験にも、ホース流 試験にも合格しなかった。
本発明の範囲および意図から逸脱しない範囲で、本発明に様々な修正や変更を加 えられることは、当業者には自明であり、また本発明はこれより前に説明した実 施態様に不当に制限されるものではない。
国際調査報告 +111+1v11.+lam−++−m PCT/US 931035514  N1−I M NC1^hJ NE:X ^hJ hJ IEE X E:

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.静的接合部用の防火バリアに適したフレキシブル複合材料であって、(a) 第1および第2主面を有する第1層材料であって、無機ファイバーとバインダー からなり、フレキシブルマットの形態である第1層材料、および(b)第1層に 接着剤により付着した金属ホイル層であって、350℃以上の融点を有する金属 ホイル を有することを特徴とする、フレキシブル複合材料。
  2. 2.第1層材料の第2主面に付着した第3層(c)であって、その材料が発泡性 難燃性複合材料である第3層を有することを特徴とする請求項1記載のフレキシ ブル複合物材料。
  3. 3.無機ファイバーが、アルミナ−シリケートファイバー、ミネラルウールファ イバー、ガラスファイバー、耐火性フィラメント、結晶アルミナホイスカーおよ びそれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とする請求項1記載のフ レキシブル複合材料。
  4. 4.金属ホイルが、アルミニウムおよびステンレススチールからなる群より選択 されることを特徴とする、請求項1記載のフレキシブル複合材料。
  5. 5.発泡性難燃性材料が、15〜80重量%の水和アルカリ金属シリケート、1 5〜40重量%の有機バインダー、最高で40重量%の有機系炭形成部材、およ び最高で50重量%の充填材よりなることを特徴とする、請求項2記載のフレキ シブル複合材料。
  6. 6.防火バリアに適したフレキシブル材料であって、(a)第1および第2主面 を有する第1層材料であって、無機ファイバーとバインダーからなり、フレキシ ブルマットの形態である第1層材料;(b)第1層材料の第1主面に付着した第 2層材料であって、発泡性難燃性複合物材料である第2層材料: (c)第2層に付着した第3層であって、無機ファイバーである第3層材料;お よび (d)第3層に付着した第4層であって、発泡性難燃性複合材料である第4層を 有することを特徴とする、フレキシブル複合材料。
  7. 7.防火バリアに適したフレキシブル材料であって、(a)第1および第2主面 を有する第1層材料であって、無機ファイバーとバインダーからなり、フレキシ ブルマットの形態である第1層材料;(b)第1層の第1および第2主面に付着 した第2および第3層であって、それぞれ無機ファイバーである第2および第3 層:および(c)第2および第3層に付着した第4および第5層であって、それ ぞれ発泡性難燃性複合材料である第4および第5層 を有することを特徴とする、フレキシブル複合材料。
  8. 8.ビルの外部壁および外部壁/床接合部の断熱および防火加工用のシステムで あって、壁がムリオンおよび外部シート材料を含み、床が室温では硬直で、火災 時の温度ではその重さのためにたるみを起こす材料を含み、(a)ムリオンによ って決められる形内に位置し、ムリオンの上に取り付けられ、内部および外部に 向いた面を有し、ビルに断熱効果を提供できる無機材料である断熱部材; (b)床と断熱部材の内部突き合わせ端部の間に位置するセーフィング部材;( c)防火バリアフレキシブル複合材料であって、第1および第2部材を有し、第 1部材が断熱部材に隣接して平行に位置し、第2部材がカーブした形でセーフィ ングの上に位置し、第2部材が第1および第2端部を有し、第1端部が床の上表 面に取り付けられ、第2端部が第1部材に取り付けられ、防火バリアの第1部材 がムリオンに取り付けられ、第2部材はゆるみを提供する1以上の湾曲を有し、 防火バリアを壁と床の相対的な動きの間にも無傷に保つ防火バリアを有すること を特徴とするシステム。
  9. 9.防火バリアの第1部材が、断熱部材の内部に向いた面に隣接して位置してム リオンに取り付けられた下方末端と第2防火バリア部材に取り付けられた上方末 端を有し、第2末端が断熱部材とセーフィング部材との間に伸びており、第2部 材がS型にカーブして、セーフィングが1またはそれ以上のZクリップで支持さ れていることを特徴とする請求項8記載のシステム。
  10. 10.フレキシブル複合材料が、 (a)第1および第2主面を有する第1層材料であって、無機ファイバーとバイ ンダーからなり、フレキシブルマットの形態である第1層材料;(b)接着剤に よって第1層に付着した金属ホイルの第2層材料であって、350℃以上の融点 を有する金属ホイル;および(c)第1層材料の第2主面に接着した第3層であ って、フレキシブル発泡性難燃性複合材料である第3層材料 からなることを特徴とする、請求項9記載のシステム。
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