JPS63191892A

JPS63191892A - 吸熱性防火材料

Info

Publication number: JPS63191892A
Application number: JP978088A
Authority: JP
Inventors: ロジャー　レオン　ランガー
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1987-01-22
Filing date: 1988-01-21
Publication date: 1988-08-09
Also published as: EP0281226B1; DE3853170T2; EP0281226A1; CA1312688C; DE3853170D1

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】発明のＷ景本発明はヒートキュア可能な熱硬化性樹脂と、無機繊維
と、吸熱性無機充填剤と、熱可塑性樹脂とから成る、火
をくい止めるのに特に有効である水性吸熱性防火材料に
関する。

商業上の建物においては、電気ケーブルや電気ケーブル
容器や電話ケーブル容器が壁や床や天井の貫通孔を通っ
ている。これ等部材のための貫通孔は必然的に部材自体
よりもいくらか大きい。火事になると、炎や熱や煙がこ
れ等４通孔を通過することが可能であるので、炎および
煙が広がる。

動力伝達ケーブルばかりでなく機器用および通信用ワイ
ヤが高度に集約されている区域に火災が発生する恐れは
自動化された工業プラントにおけ、る小太な関心事であ
る。通信用および動力用ケーブルは火が広がるのを可能
にする燃料通路になることもある燃えやすい電気絶縁性
外被をもって製造されている。床や壁や天井は火事を室
内に封じこめるための離隔障壁として作用するけれども
、火事はケーブル走行のまわりに配置されたのみならず
貫通孔内の間隙や共通ｇＡ域を充填するためにも配置さ
れた適切に設計された防火材料によって阻止される必要
がある。このようにして、システムを隔離し火事を最小
の広がりど損傷をもって消し止めるための秩序上しい封
鎖を可能にするように火事を封じこめることができる。

ケーブルおよび通信システムの製造業者はこのような課
題を明確に把握し、そして小さな炎の広がりと特に低い
燃料搭載とによって特徴付けられるシステムを開発する
ためにかなりの研究を行っている。バイブおよびケーブ
ル部材のまわりの開口を封鎖することに関する従来特許
に記載されている多数の方法がある。シリコーンフオー
ムが使用されてきたが、シリコーンフオームはフオーム
がセットされるまでの位置保留が難しい。他の手段は貫
通孔に無ｔａｍｅａを詰め込むことなどである。

しかしながら、これ等繊維の塊は常にその場所に止まる
とは限らず、容易に動かされてしまう。

火事の熱による、庚午成性、吸熱性、膨張性、および／
または昇華性反応を用いる組成物が様々な形態で開示さ
れている。例えば、米国特許第３゜８４９．１７８号に
は、火に曝されたときに膨張性の炭中成体と合致する昇
華性および吸熱性の相転換が開示されている。この組成
物中の活性成分およびバインダーは有効であるためには
昇華性吸熱性ガス抜き反応を行うために熱可塑性でかつ
軟化または溶融されねばならない。米国特許第４゜１８
９．６１９号には、融合性セラミックと、含水性金属酸
化物と、膨張性固体と、熱可塑性樹脂であるバインダー
固体とを含有する組成物が開示されている。米国特許第
４．３６３．１９９号はまた、高温に曝されたときに耐
火性接着材として作用する無機バインダー即ちコロイド
シリカのかなりの励と共に含水性金属酸化物を使用して
いる。

米国特許第４，６００，６３４＠には、熱可塑性でもあ
る８１層状バインダーの少量を利用した高充填吸熱性繊
維シート材料が開示されている。融合性セラミック固体
が火事の間に活性化され７００〜１５００″Ｆの温度範
囲で融合する（米国特許第４．１８９．６１９号）又は
コロイドシリカが８編で融合して火事の１ｍにその強度
を増す（米国特許第４．３６３．１９９号）ような組成
物を利用することは、比較的大針の熱融合性Ｎ源材料が
組成物の有意部分を構成することから、使用できる活性
成分（例えば、昇華性、吸熱性、膨張性の）量を１１１
服する。

発明の概要本発明は長い炎や熱ｗｉＡ露に耐えることができ、かつ
放水流による衝撃や浸食や冷却作用による劣化に対して
改善された抵抗性を有する、水性吸熱性防火材料に関す
る。

これ等結果はヒートキュア可能な熱硬化性樹脂の有効量
を、その他の点では熱可塑性である可撓性防火材料の中
に組み入れることによって達成され、その場合、ヒート
キュア可能な熱硬化性樹脂は火に曝されている間に硬化
し材料の未＠ｌ露未燃焼部分を強化する。

発明の詳細な説明の水性吸熱性防火材料はヒートキュア可能な熱硬
化性の非ハロゲン化樹脂約１〜１０乾燥重付％と、熱可
塑性の非ハロゲン化バインダー樹脂約５〜２０乾燥重量
％と、吸熱性の無機充填材約６０〜９０乾燥重量％と、
無機の繊維状材料約１〜５乾燥重量％とからなる。本発
明の組成物中には膨張性材料ばかりでなく湿潤剤や分散
剤や増粘剤や消泡剤も含有されてもよい。本発明の材料
は粘度が、手で形づ（つたりコテで塗り付けたりするこ
とができるパテ状のものから、防火被覆を形成するよう
に基体、ヒに吹き付けることができる。

「ペイント状」のものまで、多様であり得る。粘度は含
水ａを変動させ、そして本発明の加工助剤（分散剤、増
粘剤、消泡剤、湿潤剤）を微調整することによって容易
に加減することができる。

使用できる適するヒートキュア可能な熱硬化性樹脂は液
状または固形のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェ
ノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニルエステル樹脂な
どである。

適するバインダー樹脂としてはラテックス形態の様々な
重合体およびエラストマー、例えば、天然ゴムラテック
ス、ポリ酢酸ビニルラテックス、スチレン−ブタジェン
ラテックス、ブタジェンアクリロニトリルラテックス、
および、アクリレートおよびメタクリレート重合体およ
び共重合体（例えば、ポリメチルアクリレート、ポリエ
チルアクリレート、およびポリメチルメタクリレート）
のラテックスも包含される。火事による分解によって有
毒かつ腐蝕性のハロゲンガスが発生ずるのを避けるため
に、ハロゲンを含有しない重合体が好ましい。アクリル
重合体はその優れた耐熱性、耐老化特性、および非腐蝕
性酸化生成物を生じることから、好ましい。

吸熱性無機充填材は好ましくは、６０μｍ（より好まし
くは約１２μｍ）未満の平均粒子サイズを有する粉末で
ある。かかる粒子サイズは望ましい物理的性質を保持し
ながら充填材を最大限に充填することを可能にする。代
表的な充填材は水和された金属酸化物およびホウ酸塩で
ある。充填材は比較的水不溶性で、化学的に不活性であ
るべきであり、かつ相乗剤を必要とすべきでない。アル
ミナ三水和物、水酸化マグネシウム（水和マグネシア）
、およびホウ酸亜鉛はこれ等性質を保有する。ＩＭｒＲ
点では、アルミナ三水ｌ］物が好ましい。

本発明に有効な無機の繊維状材料はラテックスバインダ
ー樹脂中に分散可能であるべきであり、そして組成物の
その他の固形成分を凝集させてはならない。他の長さお
よび直径も有効であるが、長さ３ｓｔ直径１４μｍの！
ＩＮガラスは無機繊維状成分として特に有効である。

実験室規模（約２１）のサンプルを次のように製造した
：ロープレツクス（ＲｈＯｌ）ｌｅＸ　）　ＨＡ−８ラ
テツクスとして得られるアクリル樹脂ラテックス５７１
ｇ、トリトン（Ｔｒｉｔｏｎ）　Ｘ　−４０５として得
られる湿潤剤１０ｇ、タモール（Ｔａｗｏｌ　）　８５
０として得られる分散剤５９（上記のものはいずれもロ
ーム・アンド・ハース社から得られる）、および水１５
０ｇをモデルＮ−５０ホバート（１ｌｏｂａｒｔ　）ミ
キサーで、ｒＢＪフラット・ビータ−（Ｆｌａｔ　Ｂｅ
ａｔｅｒ　）ブＬ／−トニＪ：ツＴ（ＬｉＲ度ｔ’、混
合した。３Ｍから得られるスコッチキャスト２６５エポ
キシ樹脂粉末５３ｇ、およびグレート・レイクズ・ミネ
ラルズ（Ｇｒ（３ａｔ　Ｌａｋｅｓ　ＭｉｎＣｒａｌｓ
）カンパニーからチクフィル（ｒｅｃｈｆｉｌｌ）　Ａ
　２１２として得られるアルミナ三水和物１７５０ｇを
上記混合物にゆっくり添加し混合した。マンビレ（Ｈａ
ｎｖｉｌｌｅ）コーポレーションからシコツブーパック
（Ｓｈｏｐ−Ｐａｋ）　Ａ　２０５　（水１７％含有）
として得られる長さ３ａｍ、直径１４μの湿ＰｆＩ＃Ａ
Ｈガラス５５ｇを添加し、次いで、ダウケミカル社から
メトセル（Ｈｅｔｈｏｃｅｌ　）　Ｋ　４　Ｍとして得
られるヒドロキシプロピルメチルセルロース増粘剤５ｇ
を添加し、次いで、ナブコ（Ｎａｐｃｏ　）ケミカル社
からフォーマスター（Ｆｏａｓａｓｔｅｒ　）　Ｄ　Ｆ
　−１６０Ｌとして得られる５０％溶液消泡剤１０ｇを
添加した。

こうして製造された防火性組成物は約１３．５〜１４．
５ボンド／ガロン（１，６２〜”１．７４７／ｃｃ）の
湿潤密度、約２００〜１２００ｇ／分のセムコ（ｓｅｍ
ｃｏ　）コーク率（１／８“オリフィス、５０ｐｓｉで
）、約５容量％以下の乾燥収縮量を有しており、そして
コンクリートやスチールやアルミニウムのような材料に
対する優れた接着性を示し、そして乾燥状態で良好な可
撓性を示す。

組成物の吸熱性（時間対温度上昇）を測定するためにサ
ンプルに９８０℃ホットサイド試験を行った。この焼か
れたサンプルは次いで、組成物中のヒートキュア可能な
熱硬化性樹脂の強化作用を定…するために突風浸食試験
を受けた。この試験はブルーｒＭＪモデルＭｌ　５Ａ−
２Ａマツフル炉の１２１Ｘ１０ｃｍドアキャビティに合
うように予め大きさを決められたに一３０００耐火レン
ガ中にくり抜かれた直径５００ｍの孔に合うように組成
物を厚さ３８０ＪＩＩｌに形成することから成る。試験
に先だって、この試験用標本の中心に熱電対を取り付け
、７５℃で１５詩間、それから１０５℃で２時開乾燥さ
せた。このレンガ試験サンプルを、９８０℃に予め熱せ
られた炉のドア間口に挿入した。熱電対の温度が５４０
℃に達するまで加熱した時の時間対温度上昇を記録し、
そして５４０℃の時点でレンガを取り出して冷却した。

それから、このサンプルの焼かれた側を、ａｏｐｓｒに
設定された４、５４１ＩＩ＋オリフイスの空気ノズルか
らの突風によって浸食させた。この風圧浸食重量損失を
求めた。

比較例および実施例２〜５・　ヒートキュア可能な熱硬化性樹脂を使用しない比較
例Ｃ１および様々なａおよびタイプのヒートキュア可能
な熱硬化性樹脂を使用した本発明の別の実施例２〜５を
上記のように製造した。上記試験における各個の試験結
果は第１表に示されている。

第１表中の実施例１〜５から示されるように、ヒートキ
ュア可能な熱硬化性樹脂の少檄の添加によってそれが約
１０乾燥重量％より大きくなるまでは材料の吸熱性（温
度上界）に対して有意に有害な影響を与えることなく、
風圧浸食材料損失の顕著な軽減が達成された。実施例１
は商業的に入手できる防火材料、カーボランダム・ファ
イバーフラックス・ファイア・ブツテイ（Ｃａｒｂｏｒ
ｕｎｄｕｍＦｉｂｅｒｆｒａｘ　Ｆｙｒｅ　Ｐｕｔｔｙ
）およびトーマスーベツッ・フレイムーセイフ（丁ｈｏ
ｍａｓ−Ｂｅｔｔｓ　Ｆｌａｍｅ−ｓａｆｅ　）ＦＳＴ
−６０１と、吸熱値について比較された。

これ等材料は乾燥され、そしてデュポン１０９０Ｂ１セ
ルベース９１２、示差走査熱ｍ計を使用して試験された
。ヒートフロー測定は窒素雰囲気中で１５℃／分の昇温
速度で約６００℃まで行われた。実施例１で得られた値
は７７６ジユ一ル／ｇであり、他方、ファイバーフラッ
クス・ブッティではそれは２５２ジユ一ル／ｇであり、
そしてＦＳＴ−６０１ではそれは３６１ジユ一ル／ｇで
あった。これ等結果は本発明の組成物が性能上人きな利
点を有していることの現れである。

火災試験サンプルは直径１０αの孔を４個有するコンク
リート平板９０Ｃ１１×９０ｃｍ×１０ｃＩＲを利用す
ることによって製造された。瑠き止め具として１７紙の
切り抜きを使用して深さ２．５ｃＲで上面と同じ高さに
なるように防火性組成物を孔に充填した。それから、組
成物を乾燥するために、プロパンを燃料とする炉の上に
その平板を置いて約９３℃に４日間加熱した。それから
、（室温に）冷ｆＪＪされた試験Ｖンブルは放水流試験
に先だってＡＳＴＭ　　Ｅ−１１９による時間／温度曲
線に従って１時間加熱された。ＡＳＴＭ　　Ｅ−１１９
による火災放水流試験（火災試験サンプルは一掃動作で
放水流に１３．５秒間暉される）は実施例１および比較
例Ｃの組成物に対して実施された。それから、放水流を
サンプル上に直接位置せしめて水漏れまたは材料剥脱が
起こるまで放水した。放水流は３０ｐｓｉの水圧で２．
９１のオリフィスノズルによって発生され、そして６．
１７７１の距離をもって位置された。比較例の試験サン
プルは柔かく、その放水流による破裂は１３．５秒間の
一掃Ｉｌ！Ｉ露後にノズルからの直接吹き付けによって
直ちに起こった。これに対して、実施例１の組成物の試
験サンプルは非常に堅く、放水流の連続直接吹き付けに
よっても破裂することはなかった。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ヒートキユア可能な熱硬化性の非ハロゲン化樹脂
約１〜１０乾燥重量％と、熱可塑性バインダー樹脂約５
〜２０乾燥重量％と、水和された吸熱性充填剤約６０〜
９０乾燥重量％と、無機繊維約１−５乾燥重量％とから
なる水性吸熱性防火材料。
（２）ヒートキユア可能な熱硬化性の非ハロゲン化樹脂
がエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂
、フエノール樹脂、またはビニルエステル樹脂である、
特許請求の範囲第１項の水性吸熱性防火材料。
（３）ヒートキユア可能な熱硬化性の非ハロゲン化樹脂
がエポキシ樹脂である、特許請求の範囲第２項の水性吸
熱性防火材料。
（４）熱可塑性バインダー樹脂がアクリル重合体である
、特許請求の範囲第１項の水性吸熱性防火材料。
（５）水和された吸熱性充填剤がアルミナ三水和物、水
酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、またはそれ等の組み合
わせである、特許請求の範囲第１項の水性吸熱性防火材
料。
（６）水和された吸熱性充填剤がアルミナ三水和物であ
る、特許請求の範囲第５項の水性吸熱性防火材料。
（７）吸熱性充填剤の平均粒子サイズが約６０μｍ未満
である、特許請求の範囲第５項の水性吸熱性防火材料。
（８）無機繊維がシリカ、アルミノシリケート、または
ガラス繊維である、特許請求の範囲第１項の水性吸熱性
防火材料。
（９）無機繊維がガラス繊維である、特許請求の範囲第
８項の水性吸熱性防火材料。
（１０）熱可塑性バインダー樹脂が非ハロゲン化樹脂で
ある、特許請求の範囲第１項の水性吸熱性防火材料。