JPH09144159A

JPH09144159A - 耐火断熱パネル

Info

Publication number: JPH09144159A
Application number: JP30874595A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Umetsu; 浩之梅津; Hideki Takiguchi; 英喜滝口
Original assignee: IG Technical Research Inc
Current assignee: IG Technical Research Inc
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1997-06-03

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は建築、構築物の断熱材、防火材、遮
音材、内装材、外装材、各種パネルとして有用な耐火断
熱パネルを提供することである。【構成】不燃性の表面材２と裏面材３間に塗膜４、接
着剤層５、耐火シート６、通気性部材１３、芯材１１の
順に一体に積層した耐火断熱パネル１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建築、構築物の断熱材、
防火材、遮音材、内装材、外装材、各種パネルの芯材等
として有用な耐火断熱パネルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＪＩＳ−Ａ−１３０４の耐火１
時間に対応する部材としては特開平７−１６３１号公
報、特開平７−３２５３３号公報、等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
構造の耐火複合パネルには下記するような欠点があっ
た。すなわち、前者はフェノールフェオームに無機系の
粉粒物を平均に分布することが困難で、歩留まりが悪
く、かつ均質性に問題があった。また、後者においては
ロックウールが芯材のため重く、かつ長尺に形成するこ
とが困難となり、しかも構成材が全て板体のため各板間
の結合に全て接着剤を介在させる必要があり、コスト、
機械強度に不利があった。

【０００４】上記のようにサンドイッチ構造に形成した
複合パネルの際は、反応時に発生する余分なガスが面材
と芯材間に貯留して面材表面に不特定の膨出部を生じさ
せたり、面材と芯材間の剥離を生じさせたりする欠点が
あった。

【０００５】特に、芯材をレゾール型フェノール樹脂を
用いてフェノールフォームを形成した際の耐火複合パネ
ルにおいては、フェノール樹脂を酸硬化剤と発泡剤（代
替フロン１４１ｂ、塩化メチレン）とを混合し、フォー
ムを形成すると、反応時の縮合水が１０〜２０％（重量
比）放出され、かつ、この水分が外部へ放出されず、面
材裏面に水滴となって付着したり、この反応物の表面と
面材間の空間に水蒸気として滞留し、フォームと面材の
接着が大幅に阻害され、面材が芯材から剥離する欠点が
あった。

【０００６】なお、この縮合水は反応系において不可欠
であり、フォーム形成にも重要な成分である。また、フ
ェノールフォームの反応系は発泡が急激であり、かつ連
続的にクリームタイム−ゲルタイム−タックフリータイ
ム−ライズタイムへと吐出部から外方へ放射状に体積を
拡大しながら反応する。この反応系において芯材が面材
と接触するのに好条件な接着力を最大に発揮できるのは
ゲルタイムであり、しかも面材の裏面に水分が存在しな
いことであるが、このような反応系の状況下で面材と芯
材とを均一に接触させることなど不可能であり、接着力
にムラが生ずる不利があった。

【０００７】また、面材と芯材間に残留する気体、水
分、もしくは反応が完了し安定するまで発生する気体や
水等は日射等（温度変化）により膨張し、面材表面を
０．５ｋｇ／ｍ²以上の蒸気圧で加圧するため前記した
ような化粧面外観を損ねる膨出部分、剥離により波打ち
外観を招く大きな弱点があった。その他、水分等はフォ
ーム内蔵の酸性物質が溶解し、フォームと面材の接着力
の低下を面材の塗膜を破壊する等の不利があった。

【０００８】さらに、この種プラスチックフォームを芯
材として複合パネルをモールデング的に製造すると、フ
ォーム原料の成分と多量に添加された無機系の難燃剤等
の成分とが反応中にフォーム成分と反応して発泡メカニ
ズム、反応系に悪影響を与え、本来の物性（発泡倍率、
均質密度）の低下、反応時間のアンバランス、原料使用
量の増大、防火性、機械強度の低下、等が多々発生する
欠点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような欠点
を除去するため、少なくとも表面材と裏面材を金属薄板
で形成し、かつ芯材を高熱下で炭化するプラスチックフ
ォームを用い、しかも少なくとも表面材と芯材間に確実
な耐火シートを一体に介在させＪＩＳ−Ａ−１３０４の
耐火１時間に合格でき、その上剥離、膨れ等もなく、軽
量でコストダウンが図れ、歩留まりと、長尺に形成して
意匠性の向上を図ることも容易な耐火断熱パネルを提案
するものである。

【００１０】

【実施例】以下に、図面を用いて本発明に係る耐火断熱
パネルの一実施例について詳細に説明する。図１
（ａ）、（ｂ）（（ａ）図のイ部分拡大図）は本発明に
係る耐火断熱パネルの代表例を示す説明図であり、１は
耐火断熱パネルで表面材２と裏面材３間に接着剤層５を
介して耐火シート６、耐火シート６上に通気性部材１
２、芯材１１の順に一体に積層し、かつ芯材１１の自己
接着性によって、これら構成材を一体に固着した構造と
したものである。

【００１１】さらに説明すると、耐火断熱パネル１はＪ
ＩＳ−Ａ−１３０４の耐火１時間の試験に合格できると
共に、断熱性、防音性、機械強度、防水性、施工性にも
すぐれ、しかも軽量化と意匠性とコストダウンにもすぐ
れるものである。

【００１２】すなわち、表面材２、および裏面材３は金
属薄板、例えば鉄、アルミニウム、銅、ステンレス、チ
タン、アルミ・亜鉛合金メッキ鋼板、ホーロー鋼板、ク
ラッド鋼板、ラミネート鋼板、（塩ビ鋼板等）、サンド
イッチ鋼板（制振鋼板等）、ガルバリウム鋼鈑、等（勿
論、これらを各種色調に塗装したカラー金属板を含む）
の一種をロール成形、プレス成形、押出成形等によって
所定形状に成形したものである。勿論、裏面材３として
石膏紙、水酸化アルミ紙、ガラス繊維不繊布等の１種、
または２種以上をラミネートしたもの、あるいは防水処
理、難燃処理されたシート等で剛性のある素材の一種よ
りなるものを使用しても良いものである。

【００１３】４は塗膜で金属薄板等の素材の表、裏面に
目的、必要によりプライマーコート、オーバーコート等
の１層、もしくは２層を被着したものであり、防錆、防
食、化粧のために施すものである。なお、図では表面材
２と裏面材３の裏面部分にのみ図示したものであり、表
面の塗膜４は省略して示してある。

【００１４】５は接着剤層でポリウレタン樹脂系（ポリ
イソシアネート系も含む）、エポキシ樹脂系、フェノー
ル樹脂系、ポリエステル樹脂系、塩化ビニール樹脂系等
の１種以上であり、上記塗膜４と接着良好な樹脂を選択
する。例えば、ポリエステル樹脂にエポキシ樹脂かフェ
ノール樹脂等であり、塗布量は約３〜１００ミクロン
（ドライ）である。

【００１５】耐火シート６は図２に示すようなものであ
り、総厚み約１〜５ｍｍ位で、シート材７とシート材８
間に耐火断熱層９を一体に介在したクラッド構造体であ
る。さらに説明すると、シート材７とシート材８は同
質、もしくは異質の材質から形成したものである。すな
わち、シート材７とシート材８は不燃性のシート（ガラ
ス、ロックウール、ケイ酸カルシウム板、炭酸カルシウ
ム板、等の繊維を不繊布状に形成したもの）、もしくは
これらシート材７、８にアルミニウム、合成樹脂を塗布
したり、クラフト紙とラミネートした構成の１種からな
るものである。

【００１６】耐火断熱層９はグラファイト（膨脹性）、
（カーボン等）をフェノール樹脂で接着して一体化した
約１〜５ｍｍ位の厚さのものであり、約６００〜１００
０℃の高熱下で約１０〜５０倍に発泡し、耐火断熱層を
形成するものである。勿論、耐火断熱層９には、耐火
性、断熱性の強化のために補助剤１０として炭酸カルシ
ウム、ケイ酸カルシウム、ポリリン酸アンモニウム、炭
素繊維、ロックウール、グラスウール、水酸化アルミニ
ウム粉、あるいは粒の１種以上を添加した組成とするこ
ともできる。

【００１７】芯材１１は高熱下で炭化層を形成する合成
樹脂発泡体、あるいはこれと同等の耐火性を発揮する組
成の合成樹脂発泡体の１種からなり、その具体例として
は、ポリイソシアヌレートフォーム単体、レゾール型フ
ェノールフォーム、あるいはこれらにポリリン酸アンモ
ニウム、その他の難燃材１２を添加したフォーム等の１
種からなり、主にバインダー、接着剤、断熱材、嵩上げ
材、補強材、高熱下における耐火材、緩衝材、防水材と
して機能するものである。

【００１８】難燃剤１２は通常状態で芯材１１、即ち合
成樹脂発泡体に混在すると共に、上記芯材１１によって
バインドされ、かつ高熱下で芯材１１が炭化する際に、
その炭化速度を遅延し、しかも高熱下における断熱補助
剤、不燃材として機能するものである。

【００１９】具体的に説明すると、炭酸カルシウム、ケ
イ酸カルシウム、アルミナ粉、水酸化アルミニウム（フ
ェノール樹脂等をコーテングした粒状物も含む）、シラ
スバルーン、チタン粉、未発泡膨張性黒鉛、ゼオライ
ト、グラファイト、もみ殻、パーライト粉粒、タルク
石、フェノール樹脂粒、等である。なお、これら材料の
大きさは粒径物で約０．０５〜５ｍｍφ位、あるいは粉
末では１０〜３００ミクロン位、隣片状物では約０．５
〜５ｍｍ角位である。

【００２０】なお、芯材１１への難燃剤１２の添加量は
目的によって異なるが少なくとも芯材１１自体がバイン
ダーとして機能できる重量であり、例えば芯材１１の発
泡倍率が３０〜８０ｋｇ／ｍ³とした際、芯材１１全体
の密度が約１００〜５００ｋｇ／ｍ³となる量を添加す
るものである。

【００２１】１３は通気性部材で耐火シート６と芯材１
１間に一体に介在し、芯材１１に発生する余剰ガス、水
分等を芯材１１外へ放散させ、表面材２と耐火シート
６、耐火シート６と芯材１１間に剥離、膨れ等の発生す
るのを除去するのに役立つものである。

【００２２】さらに具体的にその一例を説明すると、芯
材１１としてレゾール型のフェノール樹脂を用いた際、
酸硬化剤、発泡剤等の残留成分による化学反応から生ず
る余剰ガス成分（塩素、二酸化炭素、塩化メチレン、ホ
ルムアルデヒト、水蒸気、水素）、あるいは反応時に生
ずる縮合水等の余剰成分を芯材１１外へ放散させるのに
役立つものである。換言すれば、耐火断熱パネル１の表
面には内部の余剰ガスによる膨れ、反り、剥離による変
形がなく、しかも温度変化による経時的収縮に対する緩
衝層の機能と、接着強度、機械強度のアップにも優れた
性能を発揮するものである。

【００２３】さらに説明すると、通気性部材１３はそれ
自体に連通した極小間隙を有するものであり、たとえば
綿、麻等の植物繊維、毛、合成樹脂、ロックウール、カ
ーボン、グラファイト等の繊維を紐状、シート状、テー
プ状、網状に形成したものである。勿論、耐火シート６
と芯材１１間の接着力強化としてのアンカー効果も具備
するものである。また、紐状物は１〜５ｍｍφ位、シー
ト状物（不繊布も含む）は０．５〜５ｍｍ厚位である。

【００２４】（実施例１）ポリイソシアヌレートフォームの場合（ａ）ポリオール６０重量部（ｂ）ポリイソシアネート（ＭＤＩ）１７０重量部（ｃ）発泡剤（代替フロン１４１ｂ）４０重量部（ｄ）整泡剤（東レシリコン１９３Ｈ）２重量部（ｅ）触媒（商品名ダブコ）５重量部（ｆ）難燃剤７０重量部（１〜３０ミクロンの水酸化Ａｌをフェノール樹脂でコーデングしたもの）（ｇ）耐火シート１０重量部（図２に示す断面で、厚さ１ｍｍ、シート材７、８はガラス繊維不繊布、耐火断熱層９は膨張性グラファイトとフェノール系樹脂とポリリン酸アンモニウムとから形成した密実体）（ｈ）通気性部材（綿紐）３重量部（直径５ｍｍφで耐火断熱パネル１の長手方向と平行に図１に示すように１００ｍｍピッチで配列した）

【００２５】（実施例２）レゾール型フェノールフォームの場合（ａ）レゾール型フェノール樹脂１００重量部（不揮発分８０％、粘度１５００ＣＰＳ／２０℃）（ｂ）硬化剤１５重量部（６５％パラトルエンスルホン酸水溶液）（ｃ）発泡剤１５重量部（代替フロン１４１ｂ）（ｄ）添加剤１０重量部（シリコーン、ポリリン酸アンモニウム）（ｅ）難燃剤３０重量部（隣片状の水酸化Ａｌ、発泡性グラファイト）（ｆ）耐火シート１５重量部（サンドイッチ構造で厚さ２ｍｍ、シート材７は炭素繊維の不繊布、シート材８はガラス繊維の不繊布、耐火断熱層９は膨張性グラファイト水酸化Ａｌをレゾール型のフェノール樹脂でバインドし、一体化したものでその組成重量比は、２：１０：３位としたものである）

【００２６】（比較例）フェノールフォームの場合（ａ）レゾール型フェノール樹脂１００重量部（不揮発分８０％、粘度２０００ＣＰＳ／２０℃）（ｂ）硬化剤２０重量部（６５％パラトルエンスルホン酸水溶液）（ｃ）発泡剤１３重量部（代替フロン１４１ｂ）（ｄ）添加剤５重量部（シリコーン、ポリリン酸アンモン等）

【００２７】さらに、実施例１、２および比較例では表
面材２、裏面材３を０．５ｍｍのカラー鋼板とし、芯材
１１のトータル密度、厚さを下表１のように設定した耐
火断熱パネル１である。

【００２８】そこで、実施例１〜比較例までを図１に示
すような基本構成の耐火断熱パネル１に構成した。次
に、この耐火断熱パネル１に対し、はＪＩＳ−Ａ−１
３２１による試験。は１０％歪における強度。は投
光機にて加熱、表面温度を８５〜９５℃に上昇させ３日
間維持する。圧力センサーは（株）クローネル製、ＡＢ
型５０ＰＳＩ、導管系１．５ｍｍφである。なお、比較
例におけるガス圧は常温において製造後、数時間の間は
０．３ｋｇ／ｍ²になり、後に加温により下表１のよう
になった。はＪＩＳ−Ａ−１６１３に準じて行う（テ
ストピースの大きさは５０ｍｍ×５０ｍｍ）。は９０
℃〜−３０℃で湿度は外気と同じとし、１２時間づつの
６０日間行った。その結果は下表１のようになる。

【表１】

【００２９】なお、比較例では芯材１１の反応、発泡時
の余剰ガスの逃げ道がなく、表面材２と芯材１１の境界
部分の発泡組織が荒れ、かつ縮合水、酸硬化剤が発泡組
織に悪影響し、しかも長期間（９０日位）で表面材２か
ら塗膜が剥離していた。勿論、日射により表面材２は芯
材１１から剥離し、表面が膨れていた。

【００３０】また、実施例１、２では通気性部材１３が
芯材１１と一体化され、かつ表面材２と芯材１１間の境
界部分のガス抜き作用と緩衝層を形成し、芯材１１の合
成樹脂発泡層と十分に密着一体していた。さらに、の
ヒートサイクル試験の結果、実施例１、２は殆ど接着強
度が低下しないのに対し、比較例は大幅に劣化していく
傾向が見られ、これは表面材２と芯材１１の剥離に直結
するものである。勿論、耐火シート６は低加熱、高熱時
に対応した遮熱機能を発揮し、芯材１１の性能低下を阻
止していた。また、耐火シート６は表面材２からの熱伝
導に対し、水平方向に熱伝導し、垂直方向へは約１／５
に低減した熱伝導として断熱し、芯材１１の厚さも薄く
できコストダウンも図れた。

【００３１】以上説明したのは本発明に係る耐火断熱パ
ネル１の一実施例にすぎず、図３に示すように表面材２
と裏面材３の背面に耐火シート６を設けた耐火断熱パネ
ルとしたり、図４〜図６に示すような耐火シート６とす
ることもできる。すなわち、図４は耐火シート６の内側
のシート材８に吸水樹脂１４を含浸させたシート材８を
用いた耐火シート６であり、図５はシート材８を波状に
形成し、その凹部に通気性部材１３を一体に接着した耐
火シート６である。図６は耐火シート６の表面材２と接
触する面に周知の合成樹脂系ホットメルト１５、例えば
５〜５０ミクロン厚さのポリエステル樹脂系、エポキシ
樹脂系を形成したものである。

【００３２】図７（ａ）〜（ｄ）、および図８（ａ）〜
（ｃ）は耐火断熱パネル１のその他の実施例を示すもの
であり、雄型連結部Ａ、雌型連結部Ｂの所定部位に不燃
板Ｃを介在させ、かつ接合部に防火、防水等のパッキン
グ材Ｄを設けた耐火断熱パネル１である。特に、図８
（ｃ）は図に示すようにガス抜き孔Ｅを穿設し、ガスを
芯材１１外へ放出することができるように形成した耐火
断熱パネル１である。

【００３３】さらに、図９、図１０は耐火断熱パネル１
の連結部を拡大して示す説明図であり、図９は雄型連結
部Ａの不燃板Ｃの裏面に耐火シート６の厚手（約５〜７
ｍｍ）を介在させた耐火断熱パネル１である。また、図
１０は雄型連結部Ａ、雌型連結部Ｂの図示する位置にガ
ス抜き孔Ｅを多数穿設した耐火断熱パネル１である。な
お、図７〜図１０においては塗膜４、接着剤層５、耐火
シート６等は省略して示してある。

【００３４】

【発明の効果】上述したように、本発明に係る耐火断熱
パネルによれば、耐火シートが表面材側からの熱、特
に高熱を水平方向に伝導し、芯材の熱劣化を大きく抑え
る。耐火シートは高熱下で発泡膨張し、表面材と芯材
間に不燃性の断熱層を確実に形成できる。表面材の背
面に塗膜、接着剤層を形成したため表面材の日射による
熱によっても耐火シートと表面材とが剥離することがな
い。耐火シートは芯材と一体に接着するため剛性も増
し、かつ表面材の凹凸をも抑制し、美しい外観とするこ
とができる。通気性部材は余剰ガスを芯材外へ放出さ
せ、表面材と耐火シート間の剥離、耐火シートと接着剤
層間の剥離もない。芯材に難燃剤を混入した際は従前
より薄く形成でき、コストダウン、他部材との納めも容
易である。軽量で断熱性にもすぐれる。等の特徴、効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る耐火断熱パネルの代表的一例を示
す説明図である。

【図２】本発明に係る耐火断熱パネルの要部である耐火
シートの例を示す説明図である。

【図３】本発明に係る耐火断熱パネルの要部である耐火
シートの例を示す説明図である。

【図４】本発明に係る耐火断熱パネルの要部である耐火
シートのその他の例を示す説明図である。

【図５】本発明に係る耐火断熱パネルの要部である耐火
シートのその他の例を示す説明図である。

【図６】本発明に係る耐火断熱パネルの要部である耐火
シートのその他の例を示す説明図である。

【図７】本発明に係る耐火断熱パネルのその他の実施例
を示す説明図である。

【図８】本発明に係る耐火断熱パネルのその他の実施例
を示す説明図である。

【図９】本発明に係る耐火断熱パネルのその他の実施例
を示す説明図である。

【図１０】本発明に係る耐火断熱パネルのその他の実施
例を示す説明図である。

【符号の説明】

１耐火断熱パネル２表面材３裏面材４塗膜５接着剤層６耐火シート７シート材８シート材９耐火断熱層１０補助剤１１芯材１２難燃剤１３通気性部材１４吸水樹脂１５合成樹脂系ホットメルトＡ雄型連結部Ｂ雌型連結部Ｃ不燃板Ｄパッキング材Ｅガス抜き孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不燃性基板間に、高熱下で炭素骨格を形
成する合成樹脂発泡体からなる芯材を一体に介在させた
耐火断熱パネルにおいて、少なくとも表面材の背面に接
着剤層を設け、該接着剤層上にクラッド構造の耐火シー
ト、通気性部材、芯材の順に積層して一体化し、また、
上記耐火シートはシート材間にグラファイト、カーボン
を合成樹脂中に混合して一体化したことを特徴とする耐
火断熱パネル。