JPS58130183A - 耐火断熱シ−ト - Google Patents

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】 本発明は耐火断熱シート、更に詳しくは、無機質芯材の
表面がシリコン樹脂と繊維状チタン酸カリウムを必須の
構成材被覆層によｆ）彼われた耐火性及び断熱性に優れ
たフィルム状材料に関する。

従来から、製鉄工場などで製鉄、製鋼工程中の高温や飛
散する灼熱した鉄粉などから人体を保護したシ又は溶接
もしくは溶断作業中に飛散するスラグから人体や周辺の
可燃物及び材料等を保護する目的で石綿繊維、アルミニ
ウム箔又は難燃性グツース〜チックスを主体とするシー
ト等が使用されている。しかし現用のこれら耐火断熱材
はいずれも夫々の欠点を持っているので目的上満足なも
のとは云えない。即ち、石綿繊維を主体とする１ものは
機械的強度及び耐水性等の面で耐久性に欠ける。またア
ルミニウム箔を主体とするものは、輻射熱に対する遮悌
性こそ良好であるが、機械的強度に乏しいため溶接又は
溶断時のスラグが衝突したとき簡単に貫通を許すので、
保護効果が小い。さらに難燃性のプラスチックスを主体
とするものは灼熱し九鉄粉やスラグに対し実質的に効果
がないのみでなく、鉄粉やスラグの熱によシ分解して有
毒ガスを生じる恐れさえある。

以上の耐用のもの以外に例えば、ガラス繊維布の表面に
石綿ａｍ、セラミックス、シリカもしくはガラス粒子よ
シなる被覆層を設けた複合シートも提案されているが、
これらのものの被覆層は遮熱性が低く、シかも高温の鉄
粉やスラグが衝突すると、たやすく穿孔されてしまうの
でやはり実用性に欠ける。また、最近ガラス繊維布の表
面に鱗片状の耐熱性無機物質と無機質顔料とを分散させ
たシリコンワニス層を設けた耐火シートが提案されたが
、このものも１耐火性は向上しても１１”性が充分でな
い。

以上概観した如く、従来の断熱１耐火材は夫々−侵一短
があって満足すべきものではなく、その改良が要望され
ているが、殊に近年になって従来から最も広く使われて
きている石綿繊維を主体とするシートに対し、発癌性に
対する懸念から欧米各国を中心に使用禁止の動きがある
ことは注目さるべき事実である。

本発明者は以上の事実を踏まえより優れたフィルム状の
耐火、断熱材料の創製に鋭意努力した結果、ここに本発
明に到達した。

本発明の目的は耐火性及び断熱性に優れ、殊に輻射熱に
対する反射効果の高いシート状材料を提供することであ
る。本発明のなお別の目的は、スラグ等の高温物体と接
触した場合でも分解、燃焼又は溶融の起こらない安定な
シート状材料を提供することである。本発明のさらに他
の目的は、飛来する高温のスラグ等が衝突した場合でも
穿孔を受けない安全なシート状材料を提供することであ
る。

本発明に係る耐火断熱シートは、石綿繊維、セラミック
繊維、シリカ繊維、ガラス繊維又は金属箔などの無機質
の芯材と、該芯材の表面を被うシリコン樹脂と繊維状チ
タン酸アルカリを主体とし、さらに所望により両者に高
屈折率無機化合物及び／又は吸熱層無機化合物がぶった
被覆材とから構成される。このものは、石綿繊維、セラ
ミック繊維、シリカ繊維、ガラス繊維又は金属箔などの
無機質芯材の表面にシリコン樹脂と繊維状チタン酸アル
カリを主体とし、さらに必要に応じ補助構成材として高
屈折率無機化合物及び吸熱型無機化合物を含む被覆層を
形成させることによシ得られる。

無機質芯材の表面を、上記被覆層で被覆する方法として
は、無機質芯材の表面に被覆用混合物をスプレー塗装、
刷毛塗シ、ロールコート等の塗工による方法、本発明に
係る被覆用混合物をシート状に成型加工したフィルムを
無機質芯材の表面に貼着する方赤ト場機質芯材を被覆用
混合物中に浸漬し含浸加工する方法等のいずれも適用で
きるものである。

本発明で使用する繊維状チタン酸アルカリとしては、一
般式Ｍ２Ｏ−ｎＴｉＯ２・ｒｒＪ（２’Ｏ（式中ＭはＬ
ｉ、ｗａ、に等のアルカリ金属を、ｎは８以下の正の実
数、ｍＶｉｏ又は４以下の正の実数を意味する。）で表
わされる周知の化合物であり、更に具体的には、Ｌｉ４
Ｔｉ０４Ｌｉ　２Ｔｉ０３（０＜ｎ〈１戸＝０）で表わ
される食塩型構造のチタン酸アルカリ、　Ｎａ２Ｔｉ７
０１５．に２Ｔｉ６０１３゜ＫｇＴｉｓＯｔ７（ｎ＜６
．ｍ＝０）で表わされるトンネル構造のチタン酸アルカ
リ等である。これらのうち、一般式に２０　ＪＴ　ｉＯ
ｒｍＨ２０（式中ｍは前記と同じ）で表わされる６チタ
ン酸カリウム及びその水和物は、最終目的物の耐火、断
熱性をより大きく向上させる点で好適である。６チタン
酸カリウムに限らずチタン酸アルカリは、一般に粉末又
は繊維状のｆＩｋ細結晶体であるが、このうち、繊維長
５μｍ以上、アスペクト比２０以上特に１００以上のも
のは、本発明の耐火断熱シートの強度の向上に好ましい
結果をもたらす、また、特に繊維状チタン酸カリウムは
、比熱が高いうえに断熱性能に優れ、本発明の耐火断熱
シートの性能を具現するのに特に好ましい。更に、本発
明に使用する高屈折率無機化合物は、特に輻射熱に対す
る遮断性能に優れ、また吸熱型無機化合物は溶接又は溶
断時のスラグと直接接触した場合、当該接触面において
加熱され、その分解時に吸熱反応が起こシ、スラグの温
度を低下させるので、本発明のコーティング被覆層の崩
壊や貫通をおさえ、更にはシート基材の保護を行うこと
が出きるものである。

本発明における高屈折率無機化合物は屈折率１、５以上
のものであれば良いが、持に比重２．８以上のものが好
適であシ、斯るものとしてｌ）　ドロマイト （苦灰石　比重２８〜２．９　　屈折率１．５０〜１．
６８）マグネサイト （青黄土石　　〃８０〜８．１１　　　ｆ、５１〜１．
７２）アラブナイト （１２，９〜８．Ｏｔｔ　　　１．５８〜１．６８）ア
パタイト （燐灰石　〃８．ｌ〜Ｂ、２　０　１．６８〜１６４）
スピネ　ル （尖晶石　〃８５〜８．６　０　１．７２〜１７８）コ
ランダム （ｌ　　８．９〜４．０　　　ｌ　　　１．７６〜１．
７７　）ジルコン （〃８．９０〜４．１０　　　／／　　　１．７９〜１
．８１　＞炭化ケイ素 （ｔｔ　　ｓ、ｔｙ〜８．１９　　〃２．６６〜２６９
）等の天然又は合成鉱物の破砕品の粉末。

２）７リツト又は高屈折ガラスもしくは燐鉱石と蛇紋石
との固Ｐ体として得られる溶成燐肥その池の類似の固溶
体の砕細粉末もしくは粒状物、繊維状物質又は発泡体な
どをあげることができる。また吸熱型無機化合物として
は、焼石膏、明ばん、炭酸力１シウム、水酸化アルミニ
ウム、ハイドロサルサイト系ケイ酸アルミニウム等、結
晶水放出型、炭酸ガス放出型、分解吸熱型及び相転換型
等の吸熱型無機化合物を例示することができる。

以上の繊維状チタン酸アルカリ及び要すれば高屈折率無
機化合物、及び／又は吸熱型無機化合物をシリコン樹脂
中に混合分散せしめると、本発明に係るシート製造用の
被覆用混合物が得られる。混合分散の調製方法としては
、公知の手段がすべて利用されうる。この池、上記被覆
用混合物中には各成分を均質に分散させるための分散剤
や脱泡剤、色や機械強度等を調整するための着色剤、樹
脂粉末、難燃剤、金属粉、その池各種充填剤を自由に混
入し得る。尚、銅粉、ニッケル粉、黄銅粉、アルミニウ
ム粉等の金属粉の混入は、表面熱、反射効果、貫通抑制
効果の向上の点から好ましい。

本発明に用いるシリコン樹脂には、 オルガノポリシロキサン系シリコン樹脂、ポリアクリル
オキシアルキルアルコキシシラン系シリコン樹脂旨、及
びポリビニルシラン系シリコン樹脂等が含まれる。

オルガノポリシロキサン系樹脂は、水素、ヒニル基、ア
リル基、ヒドロキシル基、炭素ｅｌ〜４のアルコキシｙ
ｖｉ、アミノ基、メルカプト基等の置換差が少なくとも
１個以上含まれている。

ポリジメチルシロキサン系シリコン樹脂、ポリジフェニ
ルシロキサン系シリコン樹脂、ポリメチルフェニルシロ
キサン系シリコン樹脂旨　、 及びこれらの共重合体部びにこれらを池の樹脂で変性し
たエポキシ変性シリコン樹脂、ポリエステル変性シリコ
ン樹脂、脂肪酸変性シリコン樹脂、アルキード変性シリ
コン樹脂、アミノ樹脂変性シリコン樹脂等がある。

ポリアクリルオキシアルキルアルコキシシフン系シリコ
ン樹脂には、 （Ｒは炭素原子数１〜１０の一価炭化水素基、Ｒ／は水
素又は炭素原子数１〜１０の一価炭化水素基、ｆｔ／／
Ｖｉ炭素原子数２〜１０の二価炭化水素基であり、ｎは
１〜３の整数である。） で表わされるアクリルオキシアルキルアルコキシシラン
とエチレン系不飽和モノマーとの共重合体が含まれ、更
に ポリビニルシラン系シリコン樹脂には 一般式 〔但しＲ’は前出と同じ、ＢはＯＲ／、又はＯＲ＃−０
Ｒ１（Ｒ１１Ｒ＃は前出と同じ）を示す。〕 で表わされるビニルシラン化合物とエチレン系９ 不飽和モノマーとい共重合物が含まれる。尚、ここにエ
チレン系不飽和上ツマ−は＞Ｃ＝Ｃ＜型の重合し得るエ
チレン系不飽和基の少なくとも１個を有することを特徴
とする重合し得る単量体である。これらの単量体は単独
あるいは組み合わせで、ポリアクリルオキシアルキルア
ルコキシシラン系シリコン樹脂又はポリビニルシラン系
シリコン樹脂製造時１〜５０ｆｉ量％の間で使用される
。因みに、上の重合し得る該単量体は当業者間に周知で
あって、例えばスチレン、メチルスチレン、ジメチルス
チレン、エチルスチレン等の炭化水素単量体、クロルス
チレン、ブロモスチレン、フルオロスチレン、ニトロス
チレン等の置換されたスチレン、あるいはアクリル酸、
メタアクリル酸、メチルアクリレート、エチ１クリレー
ト、ブチルアクリレート、メチルメタアクリレート、エ
チルメタアクリレート、ブチルメタアクリレート、アク
リｌレアミド、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２
−ヒドロキシエチルメタアクリレート、アクリロニトリ
ル、メタアクリロニトリル、２−クロロアクリロニトリ
ル等のアクリル単量体及び置換されたアクリル単量体、
更にビニルアセテート、ビニルクロロアセテート、ビニ
ルブチレート、ビニルクロフィト、ビニルブロマイド、
ビニルフルオライド、ビニリデンクロライド等のビニル
エステル類、ビニルハロゲン化合物、ビニルエーテル類
等がある。

本発明ではこれらオルガノポリシロキサン系シリコン樹
脂、ポリアクリルオキシアμキルアルコキシシフン系シ
リコン樹脂、ホリビニルシラン系シリコン樹脂等の各種
のシリコン樹脂の１種又は２種以上の混合物を任意に併
用できるが、自消性を重視する場合には、オルガノポリ
シロキサン系シリコン樹脂にあっては、ポリシロキサン
成金がシリコン樹脂中好ましく　Ｖｉ７０重量％以上、
ポリアクリロオキシアルキルアルコキシシラン系シリコ
ン樹脂及びポリビニルシフン系シリコン樹脂においては
、共重合させるエチレン系不飽和上ツマ−が５０重量％
以下好ましくは２０重徹％以下であシ、自消性とともに
可焼性を重視する場合ＶＣは、変性されていないオルガ
ノポリシロキサン系シリコン樹脂が好ましめ。

尚、これらのシリコン樹脂は、形態的に、室温で固体、
可塑性ペースト、液体、又はエマルシデン等の分散物と
して提供され、必要により適宜溶媒を加えて使用する。

また硬化機構別に観ると、室温硬化型、加熱硬化型、紫
外線または電子線硬化型に分頌されるが、一般に当業者
に周知の硬化剤や硬化促進剤、例えば亜鉛、鉛、コバル
ト、鉄等の金属カルボン酸塩、ジブチルスズオクトエー
ト、ジブチルスズラウレート、等の有機スズ化合物、テ
トラプロピルチタネート、テトラオクチルチタネート等
のチタンキレ−）　化合物、Ｎ−Ｎ−ジメチルアニリン
、トリエタノールアイソ等の三級アミン、あるいはベン
ゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−
ブチルパーオキサイド等の過酸化物、及び白金系触媒、
等を併用することにより所望の三次元網目状構造体が得
られる。従って本発明の耐火断熱シートは、例えば次の
ようにして製造される。即チ、シリコン樹脂、繊維状チ
タン酸アルカリならびに要すれば高屈折率無機化合物、
及び／又は吸熱型無機化合物の混合物に適宜硬化促進剤
及び添加剤を加えた後、更に必要に応じトルエン、キシ
レン、トリクレン等の有機溶剤を加えて適当な濃度の分
散液を作り、この分散液を浸漬法、噴霧法、ロールコー
ト法、リバースロールコート法、ナイフコー）　法’４
の従来よく知られている塗布手段によりガラス繊維布、
アスベストシート、金属箔、セラミックウールシート、
無機繊維布の無機芯材の一面又は両面に塗布し室温又は
加熱下、好ましくは１５０〜２０００Ｃの範囲内で１〜
８０分間熱処理をすることによりシリコン樹脂を硬化せ
しめ、前述の基材に一体的に固着せしめる。シリコン樹
脂と繊維状チタン酸アルカリならびに高屈折率無機化合
物、及び／又は吸熱型無機化合物等の配合割合は、使用
するシリコン樹脂及び無機化合物の１ｍ及び粒度により
異なるが、一般にシリコン樹脂が少なすぎると耐火断熱
性は向上するが、被覆層の強度が不足する結果、耐火断
熱シートとして用いたとき被覆層に亀裂を生じたり又は
該層が無機芯材から剥膚したりする等の欠点を生じ逆に
シリコン樹脂が多すぎると、耐熱性が低下し、著しい場
合には有炎燃焼することがある。

従って、本発明ではシリコン樹脂１００重量部（以下重
穢部を部と略す。）に対して配合されるｌＲａ状チタン
酸アルカリの量は１〜２００部、好ましくは３０〜１０
０部であり、更にこれらに高屈折率無１１Ｗ化合物、及
び／又は吸熱型無機化合物等を配合する場合は４００部
を限度′に同一重量から１／４の重量に相当する繊維状
チタン酸アルカリと置き換えて配合できるが、普通１０
〜３００部の範囲が好ましい。尚、これら高屈折率無機
化合物、吸熱型無機化合物の一部又は全量を一般に常用
されている無機質顔料、無機質の僧職用充填剤、難燃性
を付与する無機粉末等にかえることが出来るが、その使
用量は゛シリコン樹脂１００部に対し４００部以下、好
ましくは３００部以下にすべきである。

本発明の耐火断熱シートの厚みは少なくとも０−０５ｗ
以上好ましくは０−０２ａｓ＋以上１．ＯＩｕ以内とす
る。この厚みが０−００５ｗ未満では十分な耐火断熱性
が得られず、また厚みが１−　（ｌＩＩａを超えるよう
な場合は、耐火断熱性は良いが、コストが高くなる上、
重量が増加し、実用的でなくなる。

以上のように、本発明の耐火断熱シートは極めて優れた
耐火断熱性を有し、ガラス繊維芯材と弾性シリコンワニ
スを基材として採用した場合などは柔軟性のある被覆層
を形成することができ、溶接時などに発生する高温溶融
したスラグなどと直接接触したときでも、該被覆層が白
く変色するのみで燃焼、分解、熔融することがなく、人
体、可燃物、機材等の被保護、対象物を完全に保護する
ことができる。しかも軽量であって強靭性及び柔軟性を
有し、取扱いが容坊である。

以下、実施例をあげ１て、本発明を具体的に説明するが
、もちろんこれは説明用のものであって、発明精神の内
包、外延を定めるためのものではない。

実施例１ シリコン樹脂液（不揮発分３０％、商品名ＴＳＲ１１２
０（東芝シリコーン株ｔＭ））１００部及び硬化剤２部
の混合物にチタン酸カリウム（商品名Ｔ工５Ｍ０Ｄ（出
願入会社製）を種々の割合で加え、攪拌、混合して均一
な分散液を作る。これを厚さ０．５１ｕのアスベスト紙
の片面に種々の厚みで塗布後、５分間風乾し、次いで２
００°Ｃで５分間熱処理して、アスベスト紙の片面のチ
タン酸カリ含有のシリコン樹脂層で被われた耐火断熱シ
ートを得る。

このシートを＠１００ｍ、長さ１８０ｃＩｎの長方形に
截断して被験姿料を調整し、前掲耐火試験法に従って耐
火断熱試験を行い、表−１の結果を得た。

因みに、耐火断熱シートの性能は次のようにして試験し
、判定した。

各々の耐火断熱°シートを幅１００ｔｙｎ、長さ１８０
側の大きさに截断して試料とする。この試料ｆＰ）を、
第１図に示すように１隔約１００　ｃｍ　、長さ約１８
０傭、高さ約１００個の直方体（フレーム）（２）であ
って、その４つの側面中の少なくとも一面から耐熱強化
ガラスを通して内部を観察できると共に他の面は耐熱強
化ガラス又は鉄板と鉄製アングルで補強され、かつ上面
には幅１０ｃｔｎ、長さ６０のＪ　Ｉ　５ＡＧ８１０１
規定の鋼板（４）を載せることのできると共に１さらに
該鋼板の上面に少なくとも４０個以上移動可能な自動切
断ＩＪｉ　ｔ３）を取り付けて成る試愉装置（り内に、
該鋼板（４）の下面からＰの谷底部までの距離が５０ｍ
Ｋなるように、たるませて取９付ける。

別に、試料の直下の鋼板（４）の下面から１００６ｎの
位置ＶＣＪＩｌ＄９５０５規定の保温板２号２０にεび
厚み２５ｍのガラスウール保温材（６）及びさらにその
上に貫通孔判定用マットとしてＪＩＳ　Ｐ３１０４規定
の５１．８ｇ々に相当する紙（７）を敷き、切断機の火
口光穴径１・ＯＨφ、切断焔長９〜１４ｃＰｎ、火口（
６）と鋼板（４）間の距離を６〜９關とし、切断速度５
０〜７０吻の条件で切断長４０個となるように切断機を
移動させて鋼板を切断し、試料ｆＰｌの発炎の有無及び
貫通孔測定用マント（７）の発炎の有無により耐火断熱
性を評価する。

尚、耐火断熱性能の評価は以下の５種に級別した。

Ａ種：厚さ１ｌｌＩｕの火花発生用鋼板を溶断する時、
発生する火花に対し発炎及び防火上有 害な貫通孔がないこと。

８種：厚さ４．５１ＩＪの火花発生用鋼板を溶断する時
、発生する火花に対し発炎及び防火 上有害な貫通孔がないこと。

０種：厚さ３．２１１Ｊの火花発生用鋼板を溶断する時
発生する火花に対し、発炎及び防火 上有害なぼ通孔がないこと。

Ｄ種：厚さ３．２１の火花発生用鋼板を溶断する時、防
火上有害な貫通孔が発生。

８種：厚さ３．２藺の火花発生用鋼板を溶断する時発炎
。

実施例２ シリコン樹脂液（不揮発分３０％、商品名ＫＲ２７０６
（信越化学■製）１００部にチタン酸カリウム（１掲）
１５部、酸化亜鉛１０部、水酸化アルミニウム６０部、
キシレン５０部及び硬化剤６部を加えてリシルパーによ
シ混合し、均一な分散液を得た。この分散液を前例と同
様にしてアスベスト紙の片面にＱ−２ｍａ厚となるよう
に塗布、乾燥、硬化させ、チタン酸カリウム、酸化亜鉛
及び水酸化アルミニウム含有シリコン樹脂層で被覆され
た耐火断熱シートを得た。このシートを前掲耐火試験法
により評価したところＡ種に該当するものであった。

実施例３−１２ 無機質芯材の種類、シリコン樹脂の種類と使用量、チタ
ン酸アルカリの種類と看及び他の補助材料の唾類と量を
種々変更して前例と同様に耐火断熱フィルムを製造し、
前掲の］耐火試験を侍って評価した。結果を表２として
示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明耐火断熱材の試験に用いた：耐火性試験
装置の概略側面図である。図中の符号の意味は以下のと
おり： １：試験装置（全体）、２：７レーム、３：ガス切断機
、４：ｗ４板、５：火口、６：保温材、７：測定用マッ
ト（紙）、：Ｐ：試料 特許用−人　大塚化学薬品株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１）　　無機質芯材がシリコン樹脂及びチタン酸アル
   カリを主体とする被覆層で被われていることを特徴とす
   る耐火断熱シート。 （２）被覆層が補助構成材として高屈折率無機化合物及
   び／又は吸熱型無機化合物を含む特許請求の範囲第ｆ１
   ）項記載のシート。 （３）無機芯材が石綿繊維、セラミック繊維、シリカ繊
   維、ガラス繊維又は金属箔から構成されている特許請求
   の範囲第［１）項記載のシート。 ＋４１　　？１１ｆ層が無機質充填剤及び／又は着色剤
   を含む特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の
   シート。