(57)【要約】      （修正有）【課題】形材の中空部に挿入されて、形材の全体に対して、より高い昇温抑制効果を発揮することで、形材に優れた防火性を付与する形材用吸熱成形体を提供する。【解決手段】形材用吸熱成形体１０は、水酸化アルミニウム１００質量部と、二水石膏１３〜７９質量部と、を含有する。より好ましくは、水系バインダー１〜５０質量部をさらに含有する。さらにより好ましくは、水系バインダーが、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ニトリルゴム、スチレン・ブタジエンゴム、糊化澱粉、及び珪酸ナトリウムからなる群から選択される１種以上である。【選択図】図１
2020200656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化アルミニウム１００質量部と、
二水石膏１３〜７９質量部と、
を含有することを特徴とする形材用吸熱成形体。
【請求項２】
水系バインダー１〜５０質量部をさらに含有する、請求項１に記載の形材用吸熱成形体。
【請求項３】
前記水系バインダーが、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ニトリルゴム、スチレン・ブタジエンゴム、糊化澱粉、及び珪酸ナトリウムからなる群から選択される１種以上である、請求項２に記載の形材用吸熱成形体。
【請求項４】
前記水系バインダーがポリビニルアルコールである、請求項２に記載の形材用吸熱成形体。
【請求項５】
長手方向に垂直な断面が多角形であり、該多角形を構成する複数の面が少なくとも一対の平行な面を含む棒状の形状を有し、
前記一対の平行な面のうち片面又は両面に、前記長手方向に沿って接着した補強シートを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の形材用吸熱成形体。
【請求項６】
前記補強シートが、紙、布、及び樹脂フィルムから選択される少なくとも１つからなるシートである、請求項５に記載の形材用吸熱成形体。
【請求項７】
長手方向に垂直な断面が多角形であり、該多角形を構成する複数の面が少なくとも一対の平行な面を含む棒状の形状を有し、
（Ａ）前記一対の平行な面のうち片面又は両面に、前記長手方向に沿って接着したメッシュシート、及び
（Ｂ）内部に前記一対の平行な面と対向するように前記長手方向に沿って配置されたメッシュシート
の一方又は両方を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の形材用吸熱成形体。
【請求項８】
前記メッシュシートが、金網、樹脂ネット、不織布、及びグラスファイバーから選択される少なくとも１つからなる、請求項７に記載の形材用吸熱成形体。
【請求項９】
水酸化アルミニウム粉末１００質量部と半水石膏粉末１１〜６７質量部とを混合して、混合粉末を得る第１工程と、
前記混合粉末と水１０〜１００質量部とを混合、攪拌して、スラリーを得る第２工程と、
前記スラリーを鋳込み型に流し込み、所定の硬化時間を経て、硬化体とする第３工程と、
引き続き、前記鋳込み型内で前記硬化体を加熱乾燥して、成形体とする第４工程と、
前記鋳込み型から前記成形体を取り出す第５工程と、
を含むことを特徴とする形材用吸熱成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記第２工程の前に、前記水１０〜１００質量部に水系バインダー１〜５０質量部を分散させて、濃度が１〜３３質量％の水系バインダー水溶液を得る工程をさらに有し、
前記第２工程では、前記混合粉末と、前記水に替えて前記水系バインダー水溶液とを混合、攪拌して、前記スラリーを得る、請求項９に記載の形材用吸熱成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記水系バインダーが、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ニトリルゴム、スチレン・ブタジエンゴム、糊化澱粉、及び珪酸ナトリウムからなる群から選択される１種以上である、請求項１０に記載の形材用吸熱成形体の製造方法。
【請求項１２】
前記水系バインダーがポリビニルアルコールである、請求項１０に記載の形材用吸熱成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窓の障子と枠やドアの枠などに用いられる形材の中空部に挿入されて、形材の昇温を抑制する効果を発揮して、形材に防火性を付与する形材用吸熱成形体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、火災時の延焼を最小限に抑えるために、防火性の高い窓やドア等の建築部材に対する要求が高まっている。この要求に応えるため、中空部に吸熱材を充填した形材を用いて窓の障子と枠やドアの枠を構成して、窓やドア等の建築部材に防火性を付与する技術が知られている。アルミニウム製や樹脂製の形材の中空部に充填される吸熱材としては、以下のようなものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、水酸化アルミニウム、焼石膏（半水石膏）、及び水を配合比１：１：約１．８で配合してなる型材用充填材が記載されている。特許文献１では、この充填材を型材の中空部に注入し、硬化させて、吸熱材としている。
【０００４】
特許文献２には、ミョウバン及び石膏からなる成形体を断熱材として形材の内面に固定する技術が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、水硬性石膏と水とからなる流動性の混合物を中空状の建築材の中空の中に流し込んだ後に、硬化させて、結晶水を有する石膏が中空状の建築材の中空の中に充填されてなる建築部材を製造する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５４−１５３８２８号公報
【特許文献２】特開平８−２１８７４５号公報
【特許文献３】特開２００５−１１３４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２では、ミョウバン及び石膏の断熱効果に着目して、防火性を高めることを意図している。また、特許文献３では、石膏が高い断熱性を有することに加えて、石膏（実質的には二水石膏）の水和物が加熱時に脱離することで、建築材が高温になりにくいことが記載されている。しかしながら、セラミック材料の断熱効果による防火性の向上の効果は限定的であり、石膏の水和物の脱離に起因する防火性の向上効果も十分なものではなかった。
【０００８】
この点、特許文献１では、石膏に加えて、水酸化アルミニウムを用いることで、特許文献２，３の技術よりも高い防火性を実現できる。水酸化アルミニウムは、２００℃程度で分解が始まり６００℃に至るまで、特に２００〜３５０℃で激しく脱水分解し、その際に大きな吸熱を伴うことから、難燃剤や吸熱材として有望だからである。
【０００９】
しかしながら、本発明者らの検討の結果、特許文献１の技術も、形材の昇温を抑制する効果に関して、さらに改善の余地があることが判明した。特に、形材の直接加熱される表面のみならず、当該表面とは反対側の表面も含めて、形材の全体において十分な昇温抑制効果を得ることについては、十分とは言えないことが判明した。
【００１０】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、形材の中空部に挿入されて、形材の全体に対して、より高い昇温抑制効果を発揮することで、形材に優れた防火性を付与する形材用吸熱成形体と、その有利な製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の形材用吸熱成形体は、水酸化アルミニウム１００質量部と、二水石膏１３〜７９質量部と、を含有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の形材用吸熱成形体の製造方法は、水酸化アルミニウム粉末１００質量部と半水石膏粉末１１〜６７質量部とを混合して、混合粉末を得る第１工程と、前記混合粉末と水１０〜１００質量部とを混合、攪拌して、スラリーを得る第２工程と、前記スラリーを鋳込み型に流し込み、所定の硬化時間を経て、硬化体とする第３工程と、引き続き、前記鋳込み型内で前記硬化体を加熱乾燥して、成形体とする第４工程と、前記鋳込み型から前記成形体を取り出す第５工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の形材用吸熱成形体は、形材の中空部に挿入されて、形材の全体に対して、より高い昇温抑制効果を発揮することで、形材に優れた防火性を付与する。
【００１４】
本発明の形材用吸熱成形体の製造方法によれば、形材の中空部に挿入されて、形材の全体に対して、より高い昇温抑制効果を発揮することで、形材に優れた防火性を付与する形材用吸熱成形体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれ、本発明の一実施形態による形材用吸熱成形体の構造を示す模式図である。
【図２】（Ａ）は、スラリー中の水酸化アルミニウム比率と吸熱量との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、スラリー中の水酸化アルミニウム比率と熱伝導率との関係を示すグラフであり、（Ｃ）は、スラリー中の水酸化アルミニウム比率と熱拡散率との関係を示すグラフである。
【図３】形材加熱試験の実施方法を説明するための図である。
【図４Ａ】形材加熱試験におけるプレート温度の時間変化を示すグラフである。
【図４Ｂ】形材加熱試験における、図３中の（１）の部位での形材温度の時間変化を示すグラフである。
【図４Ｃ】形材加熱試験における、図３中の（２）の部位での形材温度の時間変化を示すグラフである。
【図４Ｄ】形材加熱試験における、図３中の（３）の部位での形材温度の時間変化を示すグラフである。
【図４Ｅ】形材加熱試験における、図３中の（４）の部位での形材温度の時間変化を示すグラフである。
【図４Ｆ】形材加熱試験における、図３中の（５）の部位での形材温度の時間変化を示すグラフである。
【図４Ｇ】形材加熱試験における、図３中の（６）の部位での成形体温度の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（形材用吸熱成形体）
本発明の一実施形態による形材用吸熱成形体は、水酸化アルミニウム及び二水石膏を含有し、さらに好適には水系バインダーを含有し、任意でその他の添加材を含有する。
【００１７】
［水酸化アルミニウム］
本実施形態の形材用吸熱成形体は水酸化アルミニウムを含有する。水酸化アルミニウムは、Ａｌ（ＯＨ）3又はＡｌ2Ｏ3・３Ｈ2Ｏ［三水和物］で表される無機化合物であり、鉱物としてギブサイト及びバイヤライトがある。また、ベーマイトやダイアスポアといったＡｌＯ（ＯＨ）［一水和物］が含有されていてもよい。また、アルミン酸イオンのゲル状物質が含まれていてもよい。
【００１８】
水酸化アルミニウムは、それ自体が燃焼しないこと、分解時に吸熱すること、及び、分解して熱容量の大きな水分子を放出することから、難燃剤や吸熱材として一般に知られている。特に、分解開始温度が低いことが特徴であり、水酸化アルミニウムは、２００℃程度で以下の反応式による分解が始まり６００℃に至るまで、特に２００〜３５０℃で激しく脱水分解し、その際に大きな吸熱を伴う。
２Ａｌ（ＯＨ）3→Ａｌ2Ｏ3＋３Ｈ2Ｏ
２ＡｌＯ（ＯＨ）→Ａｌ2Ｏ3＋Ｈ2Ｏ
本実施形態では、この水酸化アルミニウムの吸熱作用によって、形材の昇温を抑制する効果を得る。
【００１９】
本実施形態において含まれる水酸化アルミニウムは粒子状であり、その粒径は特に限定されず、平均一次粒子径は概ね０．５〜１００μｍ程度である。このような水酸化アルミニウムとしては、一般に市販されている水酸化アルミニウム粉末を用いてもよい。また、アルミサッシの製造工程において副生成物として回収される水酸化アルミニウム粉末を用いてもよい。具体的には、アルミサッシの製造において、アルミサッシの耐食性、耐摩耗性、美的外観の向上を計るために、アルミ形材にアルマイト処理が施されている。このアルマイト処理においては、形材の表面を均一かつ滑らかにするために、陽極酸化処理の前に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）で苛性エッチングを施すのが通常である。この苛性エッチング処理の際、下記に示す反応が起こり、水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）3・αＨ2Ｏの自濁沈殿が生じる。
Ａｌ3+  ＋  ３ＯＨ-  →  Ａｌ（ＯＨ）3・αＨ2Ｏ  ↓
この水酸化アルミニウムの沈殿物を、アルカリ回収して、粉末状としたものを用いることもできる。
【００２０】
［二水石膏］
石膏は、硫酸カルシウムＣａＳＯ4を主成分とする鉱物であり、
（１）二水石膏又は軟石膏と称される２水和物：ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ
（２）バサニ石、半水石膏、又は焼石膏と称される１／２水和物：ＣａＳＯ4・０．５Ｈ2Ｏ
（３）硬石膏と称される無水物：ＣａＳＯ4
の形態が存在する。
【００２１】
本実施形態の形材用吸熱成形体は二水石膏を含有する。二水石膏は、１２０〜２００℃程度に加熱することで水分を失い、半水石膏となる。本実施形態では、この脱離水も、形材の昇温を抑制する効果に寄与する。
【００２２】
本実施形態では、形材用吸熱成形体の製造段階では、原料として半水石膏が用いられ、これが水と以下に示すように反応することによって、二水石膏として固化する。
ＣａＳＯ4・０．５Ｈ2Ｏ＋１．５Ｈ2Ｏ→ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ
この固化の過程で、二水石膏は針状結晶として成長、固化する。そのため、本実施形態の形材用吸熱成形体において、二水石膏は針状結晶を呈し、この針状結晶が水酸化アルミニウムの粒子を抱え込む構造となる。なお、半水石膏には、α型とβ型があるが、一般的には混合状態の粉末であり、本実施形態でもこのような粉末を原料として用いることができる。α型とβ型の構成比については、強度等の物性、固化時間、コストなどを考慮して適宜調整すればよい。
【００２３】
［水酸化アルミニウムと二水石膏との質量比］
本実施形態においては、水酸化アルミニウムと二水石膏との質量比が重要である。すなわち、原料段階においては、水酸化アルミニウム粉末と半水石膏粉末との質量比が重要である。
【００２４】
具体的には、原料段階において、水酸化アルミニウム粉末１００質量部と半水石膏粉末１１〜６７質量部とを混合して、混合粉末を得ることを特徴とする。すなわち、水酸化アルミニウム及び半水石膏の合計に対する水酸化アルミニウムの割合（以下、「原料時の水酸化アルミニウム比率」とも称する。）が６０〜９０質量％であることを特徴とする。
【００２５】
形材用吸熱成形体中の二水石膏（質量数：１７２）の含有量は、原料段階の半水石膏（質量数：１４５）の含有量の１．１８倍となる。よって、本実施形態の形材用吸熱成形体では、水酸化アルミニウム１００質量部に対して、二水石膏が１３〜７９質量部となる。すなわち、水酸化アルミニウム及び二水石膏の合計に対する水酸化アルミニウムの割合（以下、「成形体の水酸化アルミニウム比率」とも称する。）は５６〜８８％となる。
【００２６】
詳細は後述の実施例に基づいて説明するが、本発明者らは、原料時の水酸化アルミニウム比率を６０％以上とすることによって、形材の昇温を抑制する効果を顕著に高めることができることを見出した。特に、形材の直接加熱される表面のみならず、当該表面とは反対側の表面も含めて、形材の全体において十分な昇温抑制効果を得ることができることが分かった。このような効果を得ることができる作用を本発明者らは以下のように考えている。
【００２７】
本発明者らは、原料段階の水酸化アルミニウム比率を種々変更して作製した種々の成形体について、吸熱量、熱伝導率、及び熱拡散率の３つの物性を測定した（図２参照）。その結果、図２（Ａ）に示すように、水酸化アルミニウム比率が増加するに従って、成形体の吸熱量も増加する傾向が得られた。水酸化アルミニウムは吸熱材として周知であることから、この傾向自体は当然とも思われる。しかしながら、本発明者らは、以下のような予期し得ない知見を得た。すなわち、図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、水酸化アルミニウム比率が増加するに従って、成形体の熱伝導率と熱拡散率は増加し、特に、水酸化アルミニウム比率６０％を境界に、成形体の熱伝導率と熱拡散率が顕著に増加することが分かった。このように、本実施形態の形材用吸熱成形体では、高い熱伝導性が得られる結果、形材が加熱された際に成形体の全体に熱が十分に拡散し、成形体の全体が吸熱作用を発揮することができる。その結果、形材の昇温を抑制する効果を顕著に高めることができる。特に、成形体の全体が吸熱作用を発揮するため、形材の直接加熱される表面のみならず、当該表面とは反対側の表面も含めて、形材の全体において十分な昇温抑制効果を得ることができる。このような作用効果は、単に水酸化アルミニウムの吸熱性に着目して、水酸化アルミニウムの含有量を増やそうという着想からは予測することができないものである。また、上記の知見は、石膏の断熱性にのみ着目して防火性の向上を図る技術とは反対の方向性を有するものである。
【００２８】
以上の観点から、原料時の水酸化アルミニウム比率は６０質量％以上、すなわち、水酸化アルミニウム粉末１００質量部に対して半水石膏粉末６７質量部以下とし、結果として、成形体の水酸化アルミニウム比率は５６質量％以上、すなわち、水酸化アルミニウム１００質量部に対して二水石膏７９質量部以下となる。
【００２９】
一方で、原料時の水酸化アルミニウム比率が９０質量％超え、すなわち、水酸化アルミニウム粉末１００質量部に対して半水石膏粉末１１質量部未満の場合、二水石膏の針状結晶が水酸化アルミニウムの粒子を抱え込む構造を維持することができず、成形体が容易に崩壊する。よって、本実施形態において、原料時の水酸化アルミニウム比率は９０質量％以下、すなわち、水酸化アルミニウム粉末１００質量部に対して半水石膏粉末１１質量部以上とし、結果として、成形体の水酸化アルミニウム比率は８８質量％以下、すなわち、水酸化アルミニウム１００質量部に対して二水石膏１２質量部以上となる。
【００３０】
［水系バインダー］
本実施形態の形材用吸熱成形体は水系バインダーを含有することが好ましい。本実施形態では、従来技術に比べて水酸化アルミニウム比率が大きくなり、結果として、成形体のマトリックスを構成する二水石膏の含有率が小さくなる。そのため、水系バインダーを含有させて、二水石膏と水系バインダーとにより複合バインダーを構成して、成形体の強度を上げることが好ましい。水系バインダーは、二水石膏の針状部分と水酸化アルミニウムとを接着させる機能を有する。
【００３１】
上記の効果を十分に得る観点から、水系バインダーの含有量は、水酸化アルミニウム１００質量部に対して１質量部以上とすることが好ましい。一方、水系バインダーの含有量が過多の場合、二水石膏の針状結晶の析出を阻害したり、バインダー成分の有機物が燃焼して吸熱性能を低下させることがある。よって、水系バインダーの含有量は、水酸化アルミニウム１００質量部に対して５０質量部以下とすることが好ましく、２０質量部以下とすることがより好ましい。
【００３２】
水系バインダーの種類は、水に分散できるものであれば特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、酢酸ビニル樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ニトリルゴム、スチレン・ブタジエンゴム、糊化澱粉、及び珪酸ナトリウムからなる群から選択される１種以上を用いることができる。加熱時の発熱性の低さと水溶液としてのハンドリング性を考慮すると、ＰＶＡを用いることが好ましい。
【００３３】
［繊維材料］
本実施形態の形材用吸熱成形体は繊維材料を含有させることもできる。繊維材料によって、成形体の強度を上げることができる。この効果を十分に得る観点から、繊維材料の含有量は、水酸化アルミニウム１００質量部に対して１質量部以上とすることが好ましい。一方、繊維材料の含有量が過多の場合、二水石膏の針状結晶が水酸化アルミニウムの粒子を抱え込む構造の障害になるため却って強度低下を起こす。よって、繊維材料の含有量は、水酸化アルミニウム１００質量部に対して５０質量部以下とすることが好ましく、２０質量部以下とすることがより好ましい。
【００３４】
繊維材料の種類は特に限定されず、セルロース繊維、鉱物繊維などの天然繊維、及び、合成繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などの化学繊維からなる群から選択される１種以上を用いることができる。
【００３５】
［その他の添加材］
本実施形態の形材用吸熱成形体は、形材の昇温を抑制する効果や成形体としての強度を阻害しない範囲で、その他の添加材を含有してもよい。例えば、成形体の製造工程でスラリーが発泡するのを抑制する目的で、シリコーン系エマルションやｐＨ調整剤等の消泡剤を添加してもよい。ただし、その他の添加材の含有量は、水酸化アルミニウム１００質量部に対して１０質量部以下とする。
【００３６】
［形状及び寸法］
本実施形態の形材用吸熱成形体の形状は特に限定されないが、窓の障子と枠やドアの枠などに用いられる形材の中空部に挿入されるものであるため、長手方向に垂直な断面が多角形であり、該多角形を構成する複数の面が少なくとも一対の平行な面を含む棒状の形状であることが好ましく、特に、図１（Ａ）に示すように、長手方向に垂直な断面が矩形である棒状の形状であることが好ましい。断面の多角形や矩形の一辺の長さは、挿入する中空部のサイズに応じて適宜決定すればよい。形材用吸熱成形体の長手方向の長さは、挿入する形材の長さに対応して適宜決定すればよく、概ね１００ｍｍ以上となり、長い場合には３０００ｍｍにも達する。よって、本実施形態の形材用吸熱成形体は、その長手方向に、長さに応じた曲げ応力が発生する。
【００３７】
［補強シート］
そのため、本実施形態の形材用吸熱成形体は、図１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、成形体１０の一対の平行な面のうち片面又は両面に、長手方向に沿って接着した補強シート１２を有することが好ましい。図１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、長手方向に垂直な断面が矩形の場合には、二対の平行な面のうち、面積が大きい一対の平行な面の片面又は両面に、補強シート１２を有することがより好ましい。補強シート１２が成形体にかかる引張応力を負担することにより、曲げ強度を向上することができる。好ましくは、片面又は両面の全体に補強シートを接着させる。
【００３８】
補強シート１２は、紙、布、及び樹脂フィルムから選択される少なくとも１つからなるシートであることが好ましい。紙としては、クラフト紙、和紙などを用いることができる。布としては、綿、化学繊維などを含む布を用いることができる。
【００３９】
本実施形態の形材用吸熱成形体は、（Ａ）一対の平行な面のうち片面又は両面に、前記長手方向に沿って接着したメッシュシート、及び（Ｂ）内部に前記一対の平行な面と対向するように前記長手方向に沿って配置されたメッシュシート、の一方又は両方を有することが好ましい。図１（Ｄ）は、成形体１０の内部（厚さ方向の中央部）に、長手方向に沿ってメッシュシート１４を配置した例を示す。図１（Ｅ）は、成形体の内部と、成形体１０の一対の平行な面のうち両面に、長手方向に沿ってメッシュシート１４を配置した例を示す。メッシュシート１４によって、成形体の靭性を高めることができる。
【００４０】
メッシュシート１４は、金網、樹脂ネット、不織布、及びグラスファイバーから選択される少なくとも１つからなるものとすることが好ましい。
【００４１】
［適用例］
本実施形態の形材用吸熱成形体は、窓の障子と枠やドアの枠などに用いられる形材の中空部に挿入して用いられ、形材に優れた防火性を付与することができる。また、カーテンウォールの方立材や無目材に使用することで、建築物壁面全体の防火性能も向上可能である。
【００４２】
（形材用吸熱成形体の製造方法）
上記した本実施形態の形材用吸熱成形体を製造するための好適な製造方法について説明する。
【００４３】
［混合粉末の作製］
まず、水酸化アルミニウム粉末と半水石膏粉末とを混合して、混合粉末を得る。既述のとおり、本実施形態では、水酸化アルミニウム粉末１００質量部に対して、半水石膏粉末を１１〜６７質量部とすることが重要である。すなわち、原料時の水酸化アルミニウム比率を６０〜９０質量％とする。なお、成形体に繊維材料を含有させる場合には、この混合粉末に対して、繊維材料を添加することが好ましい。
【００４４】
［水系バインダー水溶液の作製］
成形体に水系バインダーを含有させる場合には、水に水系バインダーを分散させて、水系バインダー水溶液を作製する。この際、水酸化アルミニウム粉末１００質量部に対して、水の量は１０〜１００質量部とし、水系バインダーの量は１〜５０質量部とする。水の量が１０質量部未満の場合、半水石膏粉末の固化を十分に起こすことができず、１００質量部超えの場合、固化に時間を要し、厚み方向に沈降分離による成形の不均一が発生する。
【００４５】
水系バインダー水溶液中の水系バインダーの濃度は、１〜３３質量％とすることが好ましい。１質量％以上であれば、水系バインダーの添加効果を十分に得ることができ、３３質量％以下であれば、水系バインダーの全量を水に分散させることができる。
【００４６】
水系バインダーの種類は、水に分散できるものであれば特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、酢酸ビニル樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ニトリルゴム、スチレン・ブタジエンゴム、糊化澱粉、及び珪酸ナトリウムからなる群から選択される１種以上を用いることができる。加熱時の発熱性の低さと水溶液としてのハンドリング性を考慮すると、ＰＶＡを用いることが好ましい。
【００４７】
水に水系バインダーを添加した後は、所定時間の分散攪拌を行うことにより、水系バインダー水溶液を得る。分散攪拌の時間は、水と水系バインダーとの質量比に応じて適宜設定すればよく、概ね２〜１０分とすることができる。好ましくは、水系バインダーの種類によっては、分散攪拌後に水系バインダー水溶液を加熱することで、水系バインダーを溶解させることができす。その際の加熱温度は、水系バインダーの種類に応じて適宜設定すればよく、例えばＰＶＡ水溶液を作製する場合の加熱温度は、７０〜９０℃とすることができる。その場合、冷却は、４０℃以下の温度まで行うことが好ましい。
【００４８】
［スラリーの作製］
成形体に水系バインダーを含有させない場合には、混合粉末と水１０〜１００質量部とを混合、攪拌して、スラリーを得る。成形体に水系バインダーを含有させる場合には、混合粉末と水系バインダー水溶液とを混合、攪拌して、スラリーを得る。攪拌時間は特に限定されないが、２〜１０分程度とすることができる。この段階で、半水石膏と水とが反応して、二水石膏として固化する過程が始まる。スラリーの成分組成にも依るが、可使時間は概ね５〜２０分程度であるため、当該可使時間の経過前に速やかにスラリーを鋳込み型に流し込む必要がある。
【００４９】
［鋳込み型の準備］
上型及び下型からなる鋳込み型を用意する。成形体の片面に補強シート又はメッシュシートを接着させる場合には、下型の底面に補強シート又はメッシュシートを敷き詰める。成形体の両面に補強シート又はメッシュシートを接着させる場合には、下型の底面に補強シート又はメッシュシートを敷き詰め、その後、スラリーを流し込んだ後、そのスラリーの上面に補強シート又はメッシュシートを接触させて、上型を載せる。成形体の内部にメッシュシートを配置する場合には、スラリーを流し込む途中でメッシュシートを下型内に挿入すればよい。
【００５０】
［鋳込み成形］
スラリーを鋳込み型に流し込み、所定の硬化時間を経て、硬化体とする。硬化時間は、スラリーの成分組成にも依るが、概ね３０〜６０分程度とすることができる。この過程で、石膏の固化が進行し、針状に成長した二水石膏が水酸化アルミニウムを抱え込み、さらに水系バインダーが二水石膏の針状部分と水酸化アルミニウムとを接着させる。
【００５１】
引き続き、鋳込み型内で硬化体を加熱乾燥して、成形体とする。加熱乾燥は、６０〜８０℃の大気雰囲気下で、２時間以上行うことが好ましい。
【００５２】
［成形体の取り出し］
最後に、鋳込み型から成形体を取り出して、本実施形態による形材用吸熱成形体を得ることができる。
【００５３】
上記で説明した本発明の一実施形態を総括すると、以下のとおりである。
［１］水酸化アルミニウム１００質量部と、二水石膏１３〜７９質量部と、を含有することを特徴とする形材用吸熱成形体。
【００５４】
当該［１］の発明によれば、形材の昇温を抑制する効果を顕著に高めることができ、特に、形材の直接加熱される表面のみならず、当該表面とは反対側の表面も含めて、形材の全体において十分な昇温抑制効果を得ることができる。
【００５５】
［２］水系バインダー１〜５０質量部をさらに含有する、上記［１］に記載の形材用吸熱成形体。
【００５６】
当該［２］の発明によれば、二水石膏と水系バインダーとにより複合バインダーを構成して、成形体の強度を上げることができる。
【００５７】
［３］前記水系バインダーが、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ニトリルゴム、スチレン・ブタジエンゴム、糊化澱粉、及び珪酸ナトリウムからなる群から選択される１種以上である、上記［２］に記載の形材用吸熱成形体。
【００５８】
当該［３］の発明によれば、二水石膏と水系バインダーとにより複合バインダーを構成して、成形体の強度を上げることができる。
【００５９】
［４］前記水系バインダーがポリビニルアルコールである、上記［２］に記載の形材用吸熱成形体。
【００６０】
当該［４］の発明において、ポリビニルアルコールは、加熱時の発熱性が低く、水溶液としてのハンドリング性に優れるため、好ましい。
【００６１】
［５］長手方向に垂直な断面が多角形であり、該多角形を構成する複数の面が少なくとも一対の平行な面を含む棒状の形状を有し、前記一対の平行な面のうち片面又は両面に、前記長手方向に沿って接着した補強シートを有する、上記［１］〜［４］のいずれか一項に記載の形材用吸熱成形体。
【００６２】
当該［５］の発明によれば、補強シートが成形体にかかる引張応力を負担することにより、曲げ強度を向上することができる。
【００６３】
［６］前記補強シートが、紙、布、及び樹脂フィルムから選択される少なくとも１つからなるシートである、上記［５］に記載の形材用吸熱成形体。
【００６４】
当該［６］の発明によれば、補強シートが成形体にかかる引張応力を負担することにより、曲げ強度を向上することができる。
【００６５】
［７］長手方向に垂直な断面が多角形であり、該多角形を構成する複数の面が少なくとも一対の平行な面を含む棒状の形状を有し、（Ａ）前記一対の平行な面のうち片面又は両面に、前記長手方向に沿って接着したメッシュシート、及び（Ｂ）内部に前記一対の平行な面と対向するように前記長手方向に沿って配置されたメッシュシートの一方又は両方を有する、上記［１］〜［６］のいずれか一項に記載の形材用吸熱成形体。
【００６６】
当該［７］の発明によれば、メッシュシートによって、成形体の靭性を高めることができる。
【００６７】
［８］前記メッシュシートが、金網、樹脂ネット、不織布、及びグラスファイバーから選択される少なくとも１つからなる、上記［７］に記載の形材用吸熱成形体。
【００６８】
当該［８］の発明によれば、メッシュシートによって、成形体の靭性を高めることができる。
【００６９】
［９］水酸化アルミニウム粉末１００質量部と半水石膏粉末１１〜６７質量部とを混合して、混合粉末を得る第１工程と、
前記混合粉末と水１０〜１００質量部とを混合、攪拌して、スラリーを得る第２工程と、
前記スラリーを鋳込み型に流し込み、所定の硬化時間を経て、硬化体とする第３工程と、
引き続き、前記鋳込み型内で前記硬化体を加熱乾燥して、成形体とする第４工程と、
前記鋳込み型から前記成形体を取り出す第５工程と、
を含むことを特徴とする形材用吸熱成形体の製造方法。
【００７０】
当該［９］の発明によれば、形材の中空部に挿入されて、形材の全体に対して、より高い昇温抑制効果を発揮することで、形材に優れた防火性を付与する形材用吸熱成形体を製造することができる。
【００７１】
［１０］前記第２工程の前に、前記水１０〜１００質量部に水系バインダー１〜５０質量部を分散させて、濃度が１〜３３質量％の水系バインダー水溶液を得る工程をさらに有し、
前記第２工程では、前記混合粉末と、前記水に替えて前記水系バインダー水溶液とを混合、攪拌して、前記スラリーを得る、上記［９］に記載の形材用吸熱成形体の製造方法。
【００７２】
当該［１０］の発明によれば、二水石膏と水系バインダーとにより複合バインダーを構成して、成形体の強度を上げることができる。
【００７３】
［１１］前記水系バインダーが、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ニトリルゴム、スチレン・ブタジエンゴム、糊化澱粉、及び珪酸ナトリウムからなる群から選択される１種以上である、上記［１０］に記載の形材用吸熱成形体の製造方法。
【００７４】
当該［１１］の発明によれば、二水石膏と水系バインダーとにより複合バインダーを構成して、成形体の強度を上げることができる。
【００７５】
［１２］前記水系バインダーがポリビニルアルコールである、上記［１０］に記載の形材用吸熱成形体の製造方法。
【００７６】
当該［１２］の発明において、ポリビニルアルコールは、加熱時の発熱性が低く、水溶液としてのハンドリング性に優れるため、好ましい。
【実施例】
【００７７】
（形材用吸熱成形体の製造）
平均一次粒径が７０μｍの水酸化アルミニウム粉末と、市販の一般工作用半水石膏粉末とを、表１に示す質量比で混合して、種々の水準の混合粉末を得た。
【００７８】
次に、水系バインダーを含む水準では、表１に示す質量部の水に対して、表１に示す種類及び質量部の水系バインダーを添加し、５分間分散攪拌し、その後常温から８０℃まで加熱溶解し、その後４０℃以下にまで冷却することによって、表１に示す濃度の水系バインダー水溶液を得た。
【００７９】
次に、水系バインダーを含む水準では、混合粉末と水系バインダー水溶液とを混合し、水系バインダーを含まない水準では、混合粉末と水とを混合し、いずれも１０分間攪拌し、スラリーとした。このスラリーを速やかに鋳込み型に流し込み、１時間放置して硬化体とした。引き続き、鋳込み型を７０℃の大気雰囲気下に２時間放置して、硬化体を加熱乾燥して、成形体とした。最後に成形体を鋳込み型から取り出して、２０×３０×１０００ｍｍのサイズの形材用吸熱成形体を得た。なお、スラリー中の各成分の含有量から換算した成形体中の各成分の含有量を、表１に示す。
【００８０】
（吸熱量、熱伝導率、及び熱拡散率の測定・評価）
各水準の形材用吸熱成形体の吸熱量、熱伝導率、及び熱拡散率を測定した。吸熱量は、熱流束示差走査熱量計（株式会社日立ハイテクサイエンス製  ＤＳＣ７０００）を用いて測定した。熱伝導率は、非定常法細線加熱法による熱伝導率計（京都電子工業株式会社製  ＱＴＭ−７１０）を用いて測定した。熱拡散率は、密度と、上記で測定した熱伝導率と、熱流束示差走査熱量計（株式会社日立ハイテクサイエンス製  ＤＳＣ７０００）を用いて測定した比熱とに基づいて計算した。
【００８１】
結果を表１に示す。表１のうちＮｏ．１，２，４，６の水準を抽出して、図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のグラフを作成した。図２（Ａ）に示すように、水酸化アルミニウム比率が増加するに従って、成形体の吸熱量も増加する傾向が得られた。図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、水酸化アルミニウム比率が増加するに従って、成形体の熱伝導率と熱拡散率は増加し、特に、水酸化アルミニウム比率６０％を境界に、成形体の熱伝導率と熱拡散率が顕著に増加することが分かった。
【００８２】
（加熱試験）
図３に示すように、長手方向に垂直な断面の寸法が３０ｍｍ×５０ｍｍのアルミニウム形材の中空部に、各水準の形材用吸熱成形体を挿入した。成形体は、形材の下面から１ｍｍの間隙を設けて、形材の両側面とは接するように配置した。形材をホットプレートに載置し、形材を下面から２０分間加熱した。プレート温度の時間変化を図４Ａに示す。この加熱期間中、図３に示す（１）〜（６）の部位の温度も熱電対によって測定した。
（１）形材の下面（内側）・・・直接加熱される面
（２）形材の側面（内側）
（３）形材の側面（外側）
（４）形材の上面（内側）・・・直接加熱される面とは反対側の面
（５）形材の上面（外側）・・・直接加熱される面とは反対側の面
（６）成形体の中心
【００８３】
測定結果を代表して、上記（１），（４），（６）の位置での１０分加熱後の温度を表１に示した。また、表１の水準のうち、Ｎｏ．２（比較例）とＮｏ．６（発明例）については、（１）〜（６）の温度変化を図４Ｂ〜Ｇに示した。図４Ｂ〜Ｆから明らかなように、形材の温度は、下面、側面、上面のいずれも、２０分間の加熱時間を通して、Ｎｏ．２（比較例）よりもＮｏ．４（発明例）の方が低い状態を維持した。このことから、Ｎｏ．４（発明例）では、形材の全体に対して高い昇温抑制効果が得られている。一方、図４Ｇに示すように、成形体の中心部の温度は、Ｎｏ．２（比較例）よりもＮｏ．４（発明例）の方が高い状態を維持した。これは、Ｎｏ．４（発明例）で高い熱伝導率が得られていることによるものと推測される。
【００８４】
【表１】
2020200656.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明の形材用吸熱成形体は、形材の中空部に挿入されて、形材の全体に対して、より高い昇温抑制効果を発揮することで、形材に優れた防火性を付与する。
【符号の説明】
【００８６】
１０  成形体
１２  シート
１４  メッシュシート
【図１】
2020200656.tif 000004
【図２】
2020200656.tif 000005
【図３】
2020200656.tif 000006
【図４Ａ】
2020200656.tif 000007
【図４Ｂ】
2020200656.tif 000008
【図４Ｃ】
2020200656.tif 000009
【図４Ｄ】
2020200656.tif 000010
【図４Ｅ】
2020200656.tif 000011
【図４Ｆ】
2020200656.tif 000012
【図４Ｇ】
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