JPH09133266A

JPH09133266A - 耐火性配管材

Info

Publication number: JPH09133266A
Application number: JP29105295A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Sakamoto; 正勝坂本
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】充分な耐火性を備えていることは勿論のこと、
耐震性や耐衝撃性などにも優れた性能を発揮する耐火性
配管材を提供する。【解決手段】ＳｉＯ₂ーＡｌ₂０₃系反応性粉体を１０
０重量部と、無機質充填材を５〜４００重量部と、アル
カリ金属珪酸塩もしくはアルカリ金属酸化物を５〜４５
０重量部と、補強繊維を０．１〜８重量部とを含む無機
質組成物が硬化してなる硬化体層によって合成樹脂製の
管材本体の外周面を被覆した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐火性配管材に関
する。

【０００２】

【従来の技術】住宅やビル等の屋内給排水管などに使用
される配管材は、不燃性、耐火性、高強度かつ耐久性を
求められる。塩化ビニル樹脂など合成樹脂製の配管材
は、内部を流れる流体に対して耐蝕性に優れているので
あるが、耐火性に問題がある。そこで、内部を流れる流
体に対してこの合成樹脂製の配管材と同様の耐蝕性を備
え、かつ、耐火性にも優れた配管材として、合成樹脂製
の管材本体の外周面をセメントを主剤とする組成物で形
成された無機質硬化体層で被覆した耐火性配管材が特公
平５−４９８７４号公報において提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、先に提案され
た上記耐火性配管材は、無機質硬化体層によって耐火性
があるものの、無機質硬化体層がセメントを主剤とする
組成物で形成されているため、耐震性や耐衝撃性など強
度的に問題が残されていた。本発明は、このような事情
に鑑みて、充分な耐火性を備えていることは勿論のこ
と、耐震性や耐衝撃性などにも優れた性能を示す耐火性
配管材を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる耐火性配
管材は、このような目的を達成するために、合成樹脂製
の管材本体の外周面が耐火性を有する無機質硬化体層で
被覆されている耐火性配管材において、無機質硬化体層
が、ＳｉＯ₂ーＡｌ₂０₃系反応性粉体を１００重量部
と、無機質充填材を５〜４００重量部と、アルカリ金属
珪酸塩もしくはアルカリ金属酸化物を５〜４５０重量部
と、補強繊維を０．１〜８重量部とを含む無機質組成物
が硬化してなる構成とした。

【０００５】上記構成において、配管材とは、直管、曲
管、および、管継手など配管に用いられる材料を意味す
る。本発明に使用されるＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系反応性
粉体としては、特に限定されないが、ＳｉＯ₂を１０〜
９０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃を９０〜１０重量％含む配合の
粉体が好ましく使用される。

【０００６】このような粉体としては、組成および粒度
が適当であれば、特に限定されないが、たとえば、１）
２０μｍ以下の粒径を８０重量％以下含有するフライア
ッシュ、２）焼成温度４００〜１０００℃で焼成された
粒径２０μｍ以下の粉体を８０％以上含有する焼成フラ
イアッシュ、３）フライアッシュを溶融し気体中に噴霧
することによって得られる粉体、４）粘土を溶融し気体
中に噴霧することによって得られる粉体、５）粘土に
０．１〜３０ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを作用さ
せて得られる粉体、６）粘土に０．１〜３０ｋｗ／ｋｇ
の機械的エネルギーを作用させて得られる粉体を更に、
１００〜７５０℃で加熱することにより得られる粉体、
７）メタカオリン等が挙げられる。

【０００７】また、これらの粉体は、単独で用いても構
わないし、混合して用いても構わない。本発明に使用さ
れる無機質充填材としては、アルカリ金属珪酸塩水溶液
に対して活性が低ければ、特に限定されないが、たとえ
ば、珪砂、ジルコンサンド、結晶質アルミナ、岩石粉
末、火山灰（シラス、抗火石等）、珪灰石、炭酸カルシ
ウム、珪石粉、けいそう土、雲母、タルク、ワラストナ
イト、シリカヒューム等が挙げられ、これらのうち、
０．０１〜５０μｍの粒度を有する無機質充填材および
縦の長さ／横の長さが５０／１〜１．５／１（好まし
くは３０／１〜２／１、さらに好ましくは２０／１〜３
／１）である針状、角状あるいは、柱状の形状を有する
無機質充填材がより好ましい。

【０００８】なお、無機質充填材として、０．０１〜
５０μｍの粒度を有する無機質充填材および縦の長さ
／横の長さが５０／１〜１．５／１である針状、角状あ
るいは、柱状の形状を有する無機質充填材がより好まし
い理由は、粒度が０．０１μｍを下回るとアルカリ金属
珪酸塩水溶液のゲル化が急速に進み、混合、成形が困難
になり、粒度が５０μｍを上回ると、機械的強度が低く
なる恐れがあり、縦の長さ／横の長さ比が大きくなる
と、成形が困難となり機械的強度が低下し、小さくなる
と熱収縮の改善ができなくなり、十分な耐火性が得られ
なく恐れがあるためである。

【０００９】また、縦の長さａは、特に限定されない
が、１〜２５０μｍであることが好ましい。すなわち、
縦の長さａが長くなり過ぎると、成形が困難となり機械
的強度が低下し、短くなり過ぎると熱収縮の改善ができ
なくなり、十分な耐火性が得られなくなる恐れがある。

【００１０】無機質充填材がアルカリ金属珪酸塩水溶液
に対して活性が低いことが望まれる理由は、活性度が高
いとアルカリ水溶液およびアルカリ金属珪酸塩水溶液の
ゲル化が急速に進み、混合、成形が困難となるためであ
る。無機質充填材の配合量としては、上記ＳｉＯ₂−Ａ
ｌ₂Ｏ₃系反応性粉体（Ａ）１００重量部に対し、５〜
４００重量部に限定され、好ましくは５〜１５０重量
部、さらに好ましくは２０〜７５重量部である。

【００１１】すなわち、無機質充填剤の配合量が多くな
ると、機械的強度が低下し、少なくなると熱収縮の改善
ができなくなり、十分な耐火性が得られなくなる。ま
た、これらの無機質充填材は、単独で用いても構わない
し、混合して用いても構わないが、およびの無機充
填材を混合して用いることがさらに好ましい。すなわ
ち、上記の無機質充填材との無機質充填材を混合し
た場合、それぞれを単独で用いた場合よりも機械的強度
が向上することもある。

【００１２】また、必要に応じて、５０μｍ以上の粒度
を有する無機質充填材をさらに添加してもよいが、多く
なると熱収縮の改善ができなくなるのでその量は、全無
機質充填材量の６０％以下であることが好ましい。

【００１３】本発明に使用されるアルカリ金属珪酸塩と
は、Ｍ₂Ｏ・ｎＳｉＯ₂（Ｍ＝Ｋ，Ｎａ，Ｌｉから運ば
れるＩ種以上の金属）で表される塩であって、ｎの値
が、０．０５〜８のものが好ましく、０．５〜２．５の
ものがさらに好ましい。すなわち、ｎの値が小さくなり
過ぎると、硬化体中の結合材成分となるＳｉＯ ₂分に対
するアルカリ金属の含有量が多くなり、無機質硬化体の
耐水性が低下する恐れがあり、大きくなり過ぎるとアル
カリ金属珪酸塩水溶液のｐＨが低くなり、反応性粉体と
の反応性が低下する恐れがあるのである。

【００１４】また、アルカリ金属珪酸塩は水溶液として
添加されることが好ましい。水溶液濃度は、特に限定さ
れないが、薄くなると反応性粉体との反応性が低下し、
濃くなると固形分が生じやすくなるので１０〜６０重量
％が好ましい。上記アルカリ金属珪酸塩水溶液は、アル
カリ金属珪酸塩をそのまま加圧、加熱下で水に溶解して
もよいが、アルカリ金属水酸化物水溶液に珪砂、珪石粉
などのＳｉＯ₂成分をｎが所定の量となるように加圧、
加熱下で溶解してもよい。

【００１５】上記アルカリ金属珪酸塩の配合量は、少な
くなると硬化が十分になされず、多くなると得られる無
機質硬化体の耐水性が低下するので、上記ＳｉＯ₂ーＡ
ｌ₂Ｏ₃系反応性粉体１００重量部に対して５〜４５０
の重量部に限定され、好ましくは１０〜３５０重量部、
さらに好ましくは２０〜２５０重量部である。

【００１６】補強繊維は、単繊維のまま、あるいは、糸
状、メッシュ状、シート状およびすだれ状に織りあげた
もの等、耐火性配管材に付与したい性能に応じ任意の種
類および形状のものが使用でき、繊維の種類としては、
たとえば、ビニロン繊維、ポリアミド繊維、ポリエステ
ル繊維、ポリプロピレン繊維、カーボン繊維、アラミド
繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、鋼繊維等が
挙げられる。

【００１７】上記補強繊維として単繊維を使用する場
合、補強繊維の繊維径は、細くなると混合時に再凝集
し、交絡によりファイバーボールが形成されやすくな
り、最終的に得られる無機質組成物硬化体の強度はそれ
以上改善されず、太くなるか又は短くなると引張強度向
上などの補強効果が小さく、又、長くなると繊維の分散
性及び配向性が低下するので、繊維径１〜５００μｍ、
繊維長１〜１５ｍｍが好ましい。

【００１８】補強繊維の配合量は、少なくなると耐震
性、耐衝撃性が充分に発現されず、多くなると補強繊維
の表面の濡れによりアルカリ金属珪酸塩水溶液が消費さ
れ、混練が困難となり、得られる硬化耐層が脆くなるの
で、上記ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系反応性粉体１００重量
部に対して、０．１〜８重量部に限定される。特に単繊
維のまま配合される場合２重量部程度がより好ましい。

【００１９】本発明で使用される無機質組成物には、水
も配合されるが、水は上記アルカリ金属珪酸塩水溶液と
して添加されてもよいし、独立して添加されてもよい。
水の配合量は、少なくなると、十分に硬化せず、多くな
ると得られる無機質硬化体の強度が低下しやすくなるの
で、上記ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系反応性粉体１００重量
部に対して３５〜１５００重量部に限定され、好ましく
は４５〜１０００重量部、さらに好ましくは５０〜５０
０重量部である。

【００２０】さらに、本発明において、無機質組成物に
は、発泡剤、発泡助剤、軽量骨材等を必要に応じて添加
するようにしてもよい。すなわち、発泡剤は、添加によ
り、得られる無機質硬化体層に断熱性、防露性、消音
性、遮音性等を付与するとともに、無機質硬化体層の軽
量化を図ることできる。

【００２１】発泡剤としては、過酸化水素、過酸化ナト
リウム、過酸化カリウム、過ほう酸ナトリウム等の過酸
化物やＭｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｉ、フェロシリコン等
の金属粉末が挙げられる。発泡剤の配合量は、目的とす
る無機質硬化体層の密度によって異なるが、上記ＳｉＯ
₂−Ａｌ₂Ｏ₃系反応性粉体１００重量部に対して０．
０１〜１０重量部が好ましい。

【００２２】すなわち、発泡剤の配合量が０．０１重量
部より少なくなると発泡体としての意味を失い、１０重
量部より多くなると破泡が発生しやすくなる。なお、発
泡剤として過酸化水素を使用する際は、過酸化水素を水
溶液で添加されるのが好ましく、その水溶液濃度は１〜
３５重量％が好ましい。発泡助剤は、発泡を均一に生じ
させるものなら、特に限定されず、たとえばステアリン
酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、パルミチン酸亜鉛等
の脂肪酸金属塩、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、ア
ルミナ粉末等の多孔質粉体などが挙げられ、これらが単
独で使用されてもよいし、２種類以上併用されてもよ
い。

【００２３】発泡助剤の配合量は、多くなると無機質組
成物の粘度が上昇し、破泡が発生しやすくなり、安定な
発泡体が得られなくなるので上記ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃
系反応性粉体１００重量部に対して１０重量部以下が好
ましい。軽量骨材としては、シリカバルーン，パーライ
ト，フライアッシュバルーン，シラスバルーン，ガラス
バルーン，発泡焼生粘土等の無機質天然発泡体、フェノ
ール樹脂，ウレタン樹脂，ポリエチレン等の合成樹脂の
発泡体、塩化ビニリデンバルーンなどが挙げられる。

【００２４】これらは単独で添加されてもよいし、２種
類以上併用されてもよい。

【００２５】管材本体の材質としては、特に限定されな
いが、硬質塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプ
ロピレン樹脂等が挙げられる。本発明の耐火性配管材の
製造方法は、特に限定されないが、たとえば、上記アル
カリ金属珪酸塩を加圧、加熱下で少なくとも一部の水に
溶解し、上記反応性粉体、無機質充填材及び必要に応じ
て残部の水、補強繊維等を混合し、ペースト状とした無
機質組成物を、合成樹脂製の管材本体をセットした型
枠、金型等に注型する方法、管材本体に無機質組成物を
含浸させた補強繊維を巻き付けていくフィラメントワイ
ンディング法等の従来公知の方法により無機質組成物を
所望の形を賦形し、硬化させるなどの方法が挙げられ
る。

【００２６】無機質組成物の硬化温度は常温でもよい
が、５０〜１１０℃で３０分間〜８時間硬化させること
により、硬化反応を促進でき、機械的物性を向上するこ
とができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照しつつ詳しく説明する。図１に示すように、こ
の耐火性配管材１は、合成樹脂製の管材本体２と無機質
硬化体層３とを備えている。

【００２８】無機質硬化体層３は、ＳｉＯ₂ーＡｌ₂０
₃系反応性粉体を１００重量部と、無機質充填材を５〜
４００重量部と、アルカリ金属珪酸塩もしくはアルカリ
金属酸化物を５〜４５０重量部と、補強繊維を０．１〜
８重量部とを含み、さらに水と、必要に応じて発泡剤、
発泡助剤、補強繊維、軽量骨材等を配合した無機質組成
物によって形成されている。

【００２９】したがって、この配管材１によれば、火災
の際等、高熱にさらされる場合においても、合成樹脂製
の管材本体２が無機質硬化体層３によって保護されると
ともに、合成樹脂製の管材本体２の熱収縮に対して、外
周面の無機質硬化体層３が管材本体２から容易に剥離す
るため、熱収縮が大きく異なるにも関わらず、外周面の
無機質硬化体層３がその形状を保つことが可能となり、
延焼防止に有効である。すなわち、耐火性を有し且つ耐
衝撃性を含めた優れた強度を備えた耐火性配管材を提供
することができる。

【００３０】しかも、排水等が流れる配管材の内壁面が
合成樹脂製であるため、耐蝕性にも優れている。

【００３１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を参照しつつより詳
しく説明する。（実施例１〜７、比較例１〜６）表１に示した所定量の
ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏのモル比が１．５のアルカリ金属珪
酸塩をオートクレーブ中において１３０℃、７ｋｇ／ｃ
ｍ²で所定量の水に溶解し、所定量のＳｉＯ₂−Ａｌ₂
Ｏ₃系反応性粉体１または２、所定量の無機質充填材１
〜３うちの少なくとも１種の無機質充填材、ビニロン繊
維（クラレ社製、品番；ＲＭ１８２×３）を添加してハ
ンドミキサーに供給して３分間混合し、無機質組成物を
得た。

【００３２】この無機質組成物ををそれぞれ管材本体と
なる硬化塩化ビニル管（呼び径１００、長さ２５０ｍ
ｍ）をセットした型枠内（クリアランス約１０ｍｍ）に
モーノポンプ（（株）兵庫装備社製）により注入した
後、型枠ごと８５℃のオーブン中で１５時間加熱して無
機質組成物を硬化させて型枠からの脱型後、５０℃−２
４時間の乾燥を行い、耐火性配管材を得た。

【００３３】また、表１に示す組成の無機質組成物をそ
れぞれ平板型内（厚み１０ｍｍ）に注入した後、型枠ご
と８５℃のオーブン中で１５時間加熱して無機質組成物
を硬化させて型枠から脱型し、５０℃−２４時間の乾燥
を行って、無機質硬化体を得た。

【００３４】なお、耐火性配管材および無機質硬化体を
成形時、型枠の内面には剥離性を良くするためマイラー
シートで被覆しておいた。また、表１中、ＳｉＯ₂−Ａ
ｌ₂Ｏ₃系反応性粉体１，２、無機質充填材１，２は、
以下のものを表す。

【００３５】〔ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系反応性粉体１〕
フライアッシュ（関電化工社製、平均粒径２０μｍ；Ｊ
ＩＳＡ６２０１に準ずる）を分級機（日清エンジニアリ
ング社製、型式；ＴＣ−１５）により分級し、粒径が１
０μｍ以下の粉体を１００重量％含有するもの。〔ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系反応性粉体２〕メタカオリン
（エンゲルハード社製、ＳＡＴＩＮＴＯＮＥＳＰ３３、
平均粒径３．３μｍ）１００重量部およびトリエタノー
ルアルミン２５重量％とエタノール７５重量％の混合溶
液０．５重量部をウルトラファインミルＡＴ−２０（三
菱重工業社製、ジルコニアボール１０ｍｍ使用、ボール
充填率８５体積％）に供給し１０ｋｗｈ／ｋｇの機械的
エネルギーを作用させたもの。

【００３６】なお、作用させた機械的エネルギーはボー
ルミルに供給した電力を処理粉体単位重量当たりで表し
た。

【００３７】〔無機質充填材１〕マイカ（スゾライトマイカ社製、商品名３２５Ｓ、平均
粒径４０μｍ）〔無機質充填材２〕ワラストナイト（土屋カオリン社製、商品名；ケモリッ
トＡ−６０：長尺方向と短尺方向の比９、長尺方向の長
さ９５μｍ）

【００３８】なお、粒径はレーザー回折式分布計（セイ
シン社製、型式；ＰＲＯ７００Ｓ）で測定した。つぎ
に、上記のようにして得られた耐火性配管材および無機
質硬化体を評価試料として用いて、以下に示す評価方法
で曲げ強度、落球試験、耐火性を調べ、その結果を表２
に示した。

【００３９】〔曲げ強度〕得られた無機質硬化体を３０
×３００×ｍｍに切断しＪＩＳＡｌ４０８に準じて、２
３℃、５０％ＲＨで曲げ強度を測定した。〔落球試験〕得られた耐火性配管材に高さ１ｍから１ｋ
ｇの鉄球を落下させ、クラックおよび割れの状況を観察
した。

【００４０】〔耐火性〕得られた耐火性配管材をＪＩＳ
Ａ１３０４に基づき、１０１０℃まで加熱した後の
寸法およびクラックの幅を測定した。

【００４１】（実施例８〜１０）硬化塩化ビニル管（呼
び径１００、長さ２５０ｍｍ）とともに型枠内にビニロ
ン製メッシュ材（クラレ社製、品番；ＶＴＲ１０１０）
をセットした以外は、表１に示す組成の無機質組成物を
用い、実施例１〜７および比較例１〜６と同様にして耐
火性配管材を得た。また、型の底面にビニロン製メッシ
ュ材（クラレ社製、品番；ＶＴＲ１０１０）をセットし
た以外は、実施例１〜７および比較例１〜６と同様にし
て無機質硬化体を得た。

【００４２】そして、得られた耐火性配管材および無機
質硬化体を評価試料として用いて、実施例１〜７および
比較例１〜６と同様にして曲げ強度、落球試験、耐火性
を調べ、その結果を表２に合わせて示した。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【発明の効果】本発明にかかる耐火性配管材は、以上の
ように構成されているので、内部を流れる流体に対する
耐蝕性および充分な耐火性を備えていることは勿論のこ
と、耐震性や耐衝撃性などにも優れた性能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる耐火性配管材の実施の形態をあ
らわす断面図である。

【符号の説明】

１耐火性配管材２管材本体３無機質硬化体層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成樹脂製の管材本体の外周面が耐火性を
有する無機質硬化体層で被覆されている耐火性配管材に
おいて、無機質硬化体層が、ＳｉＯ₂ーＡｌ₂０₃系反
応性粉体を１００重量部と、無機質充填材を５〜４００
重量部と、アルカリ金属珪酸塩もしくはアルカリ金属酸
化物を５〜４５０重量部と、補強繊維を０．１〜８重量
部とを含む無機質組成物が硬化してなることを特徴とす
る耐火性配管材。