(57)【要約】      （修正有）【課題】万が一火災が発生した場合であっても、延焼や煙の拡散等の被害の拡大を最小限に抑えることに貢献することができる材料であって、長時間高温にさらされた場合でも、その形状保持性に優れる熱膨張性無機質材料を提供する。【解決手段】無機繊維を５５〜８５重量％、熱膨張性無機物を５〜３０重量％、有機質バインダーを５〜１５重量％および融点が６５０〜１０００℃の範囲である焼結性無機材５〜２５重量％からなる組成を有する熱膨張性無機質材料。 【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維５５〜８５重量％、熱膨張性無機物５〜３０重量％、有機質バインダー５〜１
５重量％および融点が６５０〜１０００℃の範囲である焼結性無機材５〜２５重量％から
なる熱膨張性無機質材料。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱膨張性無機質材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、防火ドアの隙間用のシール材や防耐火用フェルト等の用途向けに、無機繊維、熱
膨張黒鉛、焼結性無機質材等からなる熱膨張性無機質材料が提案されている（特許文献１
、特許文献２および特許文献３）。
前記熱膨張性無機質材料は火災等により発生した熱により膨張する。防火ドアの隙間等
に前記熱膨張性無機質材料を事前に装着しておけば、万が一火災が発生した場合であって
も、前記熱膨張性無機質材料が有する膨張機能によって前記間隙は閉塞される。これによ
り延焼や煙の拡散等の被害の拡大を未然に防止することが可能となる。
この様に、前記熱膨張性無機質材料は火災等による熱を受ける前と受けた後とではその
形状が大きく変化する。火災等による熱により膨張した後であっても、膨張後の前記熱膨
張性無機質材料が容易に崩れ落ちたりしない様に、前記熱膨張性無機質材料には焼結性無
機質材が必須の構成要件とされている。
この焼結性無機質材は、前記熱膨張性無機質材料に含まれる無機繊維と火災等の熱によ
り焼結一体化する。この焼結一体化により膨張後の前記熱膨張性無機質材料が短時間の間
に崩れ落ちたりすることを防止することができ、シール材等としての使用を可能とするこ
とができる。
【特許文献１】特許第２５１６５５６号公報
【特許文献２】特許第２６１９８１８号公報
【特許文献３】特開２０００−１９９１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、先の提案にある通り、融点が１８０℃程度のホウ酸等や、あるいは融点が１３００℃を超えるセピオライト等の焼結性無機質材を使用した場合には、火災等の熱により前記熱膨張性無機質材料が十分に膨張する前に前記焼結性無機質材と前記無機繊維とが焼結一体化してしまったり、逆に前記熱膨張性無機質材料が十分に膨張した後になっても、前記焼結性無機質材と前記無機繊維とが十分に焼結一体化しないことがあり、長時間高温にさらされた場合の形状保持性が未だ十分ではないとの問題があった。
本発明の目的は、長時間高温にさらされた場合であっても、その形状保持性に優れる熱
膨張性無機質材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、融点が６５０〜１０００℃
の範囲であるという、特定の融点を有する焼結性無機質材を含む下記の熱膨張性無機質材
料が本発明の目的に適うことを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち本発明は、
無機繊維５５〜８５重量％、熱膨張性無機物５〜３０重量％、有機質バインダー５〜１
５重量％および融点が６５０〜１０００℃の範囲である焼結性無機質材５〜２５重量％か
らなる熱膨張性無機質材料を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、長時間高温にさらされた場合であっても、その形状保持性に優れる熱
膨張性無機質材料を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず本発明に使用する無機繊維について説明する。
本発明に使用する無機繊維としては、特に限定はないが、例えば、セラミック繊維等を
挙げることができる。
この様なセラミック繊維としては、例えば、具体的にはシリカアルミナ繊維、アルミナ
繊維、シリカ繊維、ジルコニア繊維等が挙げられる。
かかるセラミック繊維は、耐熱性の観点から融点が１３００℃以上のものが好ましく、
１５００℃以上のものであればさらに好ましい。
なお本発明において融点という場合、純物質等の様にその融点を明確に示す物質についてはその融点を意味し、混合物等の様にその融点を明確に示さないものについては、ＪＩＳ  Ｒ３１０３−１に準じて測定された軟化点を意味するものとする。
【０００８】
前記無機繊維は、一種もしくは二種以上を使用することができる。
【０００９】
本発明に使用する無機繊維の配合量は、本発明の熱膨張性無機質材料の重量を基準とし
て、５５〜８５重量％であることが必要である。
前記無機繊維の配合量が５５重量％未満の場合には断熱層の形状保持性が低下し、また
８５重量％を超える場合には本発明の熱膨張性無機質材料の製造作業性が低下する。
本発明に使用する無機繊維の配合量は、６０〜８０重量％の範囲であれば好ましい。
【００１０】
前記無機繊維の直径は、通常０．０１〜１００μｍの範囲であり、好ましくは０．１〜
３０μｍの範囲である。また前記無機繊維はシランカップリング剤等の集束剤により複数
の繊維を一本にまとめたものを使用することができる。
【００１１】
前記無機繊維を得るための製造方法に限定はないが、例えば、この無機繊維の原料を軟
化させて線引きして得られた繊維を巻き取るロッド法、溶融させた前記原料をノズルから
排出し、得られた繊維を巻き取るポット法、有機溶剤に溶かした前記原料の前駆体を繊維
状にし、これをプレカーサーとして焼結して得られた繊維を巻き取る前駆ポリマー法等の
方法により得られたもの等を市販品として入手することができる。
【００１２】
次に本発明に使用する熱膨張性無機物について説明する。
本発明に使用する熱膨張性無機化合物としては、加熱時に膨張するものであれば特に限
定はないが、例えば、バーミキュライト、カオリン、マイカ、熱膨張性黒鉛等が挙げられ
る。これらの中でも、発泡開始温度が低いことから熱膨張性黒鉛が好ましい。
【００１３】
前記熱膨張性黒鉛とは、従来公知の物質であり、天然鱗状グラファイト、熱分解グラフ
ァイト、キッシュグラファイト等の粉末を濃硫酸、硝酸、セレン酸等の無機酸と、濃硝酸
、過塩素酸、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、過酸化水素等の強酸化剤とで
処理してグラファイト層間化合物を生成させたもので、炭素の層状構造を維持したまま
の結晶化合物である。
【００１４】
上記のように酸処理して得られた熱膨張性黒鉛は、更にアンモニア、脂肪族低級アミン
、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物等で中和したものを使用するのが好まし
い。
【００１５】
上記脂肪族低級アミンとしては、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメ
チルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン等が挙げられる。上記アルカ
リ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物としては、例えば、カリウム、ナトリウム、カ
ルシウム、バリウム、マグネシウム等の水酸化物、酸化物、炭酸塩、硫酸塩、有機酸塩等
が挙げられる。
【００１６】
前記熱膨張性黒鉛の粒度は、２０〜２００メッシュの範囲のものが好ましい。粒度が２
００メッシュより小さくなると、黒鉛の膨張度が小さく、十分な耐火断熱層が得られず
、また、粒度が２０メッシュより大きくなると、黒鉛の膨張度が大きいという利点はある
が、熱膨張性無機質材料に保持されにくくなる。
【００１７】
前記中和処理された熱膨張性黒鉛の市販品としては、例えば、ＵＣＡＲ ＣＡＲＢＯＮ
社製「ＧＲＡＦＧＵＡＲＤ」、東ソー株式会社製「ＧＲＥＰ−ＥＧ」等が挙げられる。
【００１８】
前記熱膨張性無機物は一種もしくは二種以上を使用することができる。
【００１９】
本発明に使用する熱膨張性無機物の配合量は、本発明の熱膨張性無機質材料の重量を基
準として、５〜３０重量％の範囲であることが必要である。
前記熱膨張性無機物の配合量が５重量％未満の場合には燃焼後の膨張体積が少なく、十
分な耐火断熱層が得られない。また３０重量％を超える場合には膨張後の熱膨張性無機質
材料の強度が低下する。
本発明に使用する熱膨張性無機物の配合量は、１０〜２５重量％の範囲であれば好まし
い。
【００２０】
次に本発明に使用する焼結性無機質材について説明する。
本発明に使用する焼結性無機質材としては、例えば、電気絶縁性ガラス等を例示するこ
とができる。
前記電気絶縁性ガラスとしては、例えば、具体的には二酸化ケイ素が５０〜６０重量％
、酸化アルミニウムが１０〜２０重量％、酸化カルシウムが１０〜２０重量％、酸化マグ
ネシウムが１〜１０重量％、酸化ホウ素が８〜１３重量％等の範囲で含まれるＥガラスと
呼ばれるもの等を挙げることができる。
【００２１】
本発明に使用する焼結性無機質材は、鉛金属塩およびアルカリ金属酸化物含有量が前記
焼結性無機質材の重量に対してそれぞれ１重量％未満のものであれば好ましい。
前記鉛金属塩としては、例えば、ＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ３Ｏ４等を挙げることができ
る。
また前記アルカリ金属酸化物としては、例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ等を挙げることがで
きる。
【００２２】
本発明に使用する焼結性無機質材の中でも前記Ｅガラスは、アルカリ金属酸化物含有量
が少なく、建築構造材に対する影響が少ないことから好ましい。
【００２３】
本発明に使用する焼結性無機質材は、６５０〜１０００℃の範囲の融点を有するもので
ある。これにより、本発明の熱膨張性無機質材料が火災等の熱により膨張した後であって
も前記熱膨張性無機質材料に含まれる無機繊維等を一体のまとまりのある形状に保つこと
ができることに加え、長時間高温にさらされた場合であってもその形状保持性が維持され
る。
前記融点が６５０℃未満の場合には、火災等の熱により、本発明の熱膨張性無機質材料
が十分に膨張する前に前記焼結性無機質材と前記無機繊維とが焼結一体化するため、長時
間高温にさらされた場合の形状保持性に劣り、前記融点が１０００℃を超える場合には、
本発明の熱膨張性無機質材料が十分に膨張した後になっても、前記焼結性無機質材と前記
無機繊維とが十分焼結一体化しないことがあり、同様に長時間高温にさらされた場合の形
状保持性に劣る。
前記融点の範囲は７００〜９００℃であれば好ましく、７５０〜８５０℃の範囲であれ
ばさらに好ましい。
【００２４】
所望の融点を有する前記焼結性無機質材は、前記焼結性無機質材に含まれる成分の調整
を行なうことにより得ることができる。
例えば、具体的には前記Ｅガラスの場合であれば、二酸化ケイ素が５５重量％、酸化ア
ルミニウムが１５重量％、酸化カルシウムが１５重量％、酸化マグネシウムが５重量％、
酸化ホウ素が１０重量％等含まれる場合、その融点は７００℃である。このＥガラスに対
し、その中に含まれる酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の量を増加させることにより
、このＥガラスに含まれる二酸化ケイ素等の共有結合の割合を減少させることができるこ
とから、融点を７００℃以下に下げることが可能となる。
逆に、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の量を減少させることにより、このＥガラ
スに含まれる二酸化ケイ素等の共有結合の割合を増加させることができることから、融点
を７００℃以上に上げることが可能となる。
【００２５】
本発明に使用する焼結性無機質材の配合量は、本発明の熱膨張性無機質材料の重量を基
準として、５〜２５重量％であることが必要である。
前記焼結性無機質材の配合量が５重量％未満の場合または２５重量％を超える場合には
、本発明の熱膨張性無機質材料が長時間高温にさらされた場合、その形状保持性が低下す
る。
本発明に使用する焼結性無機質材の配合量は、１０〜１５重量％の範囲であれば好まし
い。
【００２６】
前記焼結性無機質材の形状には特に限定はないが、例えば、繊維形状体、繊維形状体が
絡み合ったウール形状体、粉体形状体等を挙げることができる。
【００２７】
前記焼結性無機質材として繊維形状体を使用する場合には、前記繊維の直径は、通常０
．０１〜１００μｍの範囲であり、好ましくは０．１〜３０μｍの範囲である。この場合
、前記繊維形状体はシランカップリング剤等の集束剤により複数の繊維を一本にまとめた
ものを使用することができる。
【００２８】
この様な繊維形状体を得る方法としては特に限定はないが、例えば、この焼結性無機質
材の原料を軟化させて線引きして得られた繊維を巻き取るロッド法、溶融させた前記原料
をノズルから排出し、得られた繊維を巻き取るポット法等の方法により得られたもの等を
市販品として入手することができる。
【００２９】
また、前記焼結性無機質材として粉体形状体を使用する場合には、前記粉体状体の平均
粒径は、通常５〜５００μｍの範囲である。前記粉体状体は通常市販品として入手するこ
とができる。
【００３０】
前記焼結性無機質材は一種もしくは二種以上を使用することができる。
【００３１】
次に本発明に使用する有機質バインダーについて説明する。
本発明に使用する有機質バインダーに特に限定はないが、例えば、具体的にはポリプロ
ピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ（１−）ブテン系樹脂、ポリペンテン系樹脂等
のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレ
ン系樹脂、メチルタタクリレート−ブタジエン−スチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹
脂、エチレン−プロピレン樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹
脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂類、
天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、１，２−ポリ
ブタジエンゴム（１，２−ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレン
ゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレン
ゴム（ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルゴム（
ＡＣＭ、ＡＮＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）、多加硫ゴム（Ｔ）、シリ
コーンゴム（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ、ＦＺ）、ウレタンゴム（Ｕ）等のゴム類、
ポリウレタン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、ポリイソシアヌレート樹脂、フェノール
樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂類、
上記熱可塑性樹脂類、ゴム類等のラテックス類、
上記熱可塑性樹脂類、ゴム類等のエマルジョン類等を挙げることができる。
【００３２】
中でも取り扱い性の面等から、ゴム類のラテックス類、エチレン−酢酸ビニル樹脂、ア
クリル系樹脂エマルジョン等が好ましい。
【００３３】
前記有機質バインダーは一種もしくは二種以上を使用することができる。
【００３４】
本発明に使用する有機質バインダーの配合量は、本発明の熱膨張性無機質材料の重量を
基準として、５〜１５重量％であることが必要である。
有機質バインダーの配合量が５重量％未満の場合、本発明の熱膨張性無機質材料を製造
する作業性が低下する。また１５重量％を超える場合には、本発明の熱膨張性無機質材料
が長時間高温にさらされた場合、その形状保持性が低下する。
本発明に使用する有機質バインダーの配合量は、５〜１０重量％の範囲であれば好まし
い。
【００３５】
また本発明の熱膨張性無機質材料に対しては、本発明の目的を損なわない範囲で、着色
剤、酸化防止剤、難燃剤、無機充填材等の各種添加剤を使用することができる。
【００３６】
次に本発明の熱膨張性無機質材料を製造する方法について説明する。
本発明の熱膨張性無機質材料の製造方法については特に限定はなく、いかなる方法によ
っても製造することができるが、例えば、抄造法による方法、本発明の熱膨張性無機質材
料の各成分と有機溶剤との混合物を成形した後、有機溶剤を除去する方法等が挙げられる
。
中でも、均質な熱膨張性無機質材料を製造する観点から、抄造法による製造方法が好ま
しい。
【００３７】
係る抄造法による製造方法としては、例えば、次の工程による方法を挙げることができ
る。
（１）先に説明した前記熱膨張性無機質材料の各種成分を、ミキサーやミル等の装置を用
いて溶剤に分散し、記熱膨張性無機質材料の溶剤スラリーを調製する。
（２）前記溶剤スラリーをロートフォーマー等の抄造機により抄造し、所望の形状に成形
する。
（３）必要に応じて水分を吸引、圧縮、遠心、加熱、送風等の手段により溶剤分を除去す
る。
以上の工程により、本発明の熱膨張性無機質材料を得ることができる。
【００３８】
なお前記溶剤は、前記熱膨張性無機質材料の各種成分を溶解しないものが好ましく、例
えば、水、メタノール等を挙げることができる。これらの中でも取り扱い性の面から、前
記溶剤は水であることが好ましい。
【００３９】
また、前記有機溶剤との混合物を成形する方法の具体例としては、例えば、有機質バイ
ンダーが溶解する有機溶剤に、無機繊維、熱膨張性無機物、焼結性無機質材および有機質
バインダーを混合してパテ状混合物を作製し、成形機にて各種形状に成形した後、有機溶
剤を除去する方法が挙げられる。この方法によっても本発明の熱膨張性無機質材料を得る
ことができる。
【００４０】
本発明の熱膨張性無機質材料の形状は目的に応じて適宜決定することができるが、通常
はシート形状である。
前記熱膨張性無機質材料をシート形状とした際の厚みは、通常０．１〜１００ｍｍの範
囲であり、３〜１０ｍｍの範囲であれば好ましい。
【００４１】
本発明の熱膨張性無機質材料のかさ密度は、通常０．１０〜０．４０ｇ／ｃｍ３の範囲
であり、０．１５〜０．３５ｇ／ｃｍ３の範囲であれば好ましい。
【００４２】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。
【実施例１】
【００４３】
表１に示した配合比のセラミック繊維（新日化サーマルセラミックス株式会社製「ＳＣ
バルク」）、熱膨張性黒鉛（東ソー株式会社製「ＧＲＥＰ−ＥＧ」）、ガラス繊維（旭フ
ァイバーグラス株式会社製「グラスロンチョップドストランド」、Ｅガラス長繊維、繊維
径：約１０μｍ、繊維長：約３ｍｍ）、ガラスウール（旭ファイバーグラス株式会社製「
グラスロンウール」、繊維径：約４〜７μｍ）、アクリル樹脂系ラテックス（日本ゼオン
株式会社製「ＬＸ８７４」）の水分散液を調整し、抄造法にて表１に記載のかさ密度、厚
みのシート材料を作製した。
作製した熱膨張性無機質材料について、下記の性能評価を行った。実施例２および３に
ついても、表１に示した配合比にて実施例１の場合と同様に実施した。結果を表１にまと
めた。
【００４４】
［膨張倍率・破断点応力の測定］
実施例１〜３により得られたサンプルを用いて、電気炉にて１０００℃１ｈ加熱し、膨
張倍率を加熱後の厚みの、加熱前の厚みに対する比（加熱後の厚み／加熱前の厚み）とし
てそれぞれ算出した。
また加熱膨張後の本発明の熱膨張性無機質材料の形状保持性の指標として、加熱後のサ
ンプルを圧縮試験機（カトーテック株式会社製「フィンガーフィーリングテスター」）を
用いて、０．２５ｃｍ２の圧子で０．１ｃｍ／ｓの圧縮速度にて破断点応力を測定した。
結果を表１に示す。
なお、前記サンプルの破断点応力が、０．０５ｋｇｆ／ｃｍ２以上であると、垂直に保
持させた状態において耐火試験を行ったとしても、加熱膨張後の本発明の熱膨張性無機質
材料の形状が崩れることなく耐火性能を十分に発揮することができる。
【００４５】
［実施例４］
３００ｍｍ角に切り出した実施例１のサンプルの裏面に０．５ｍｍのステンレス板を積
層し、ＩＳＯ８３４の方法に準拠して、表面側から耐火１時間の加熱試験を行い、裏面温
度を測定した。その結果、１時間後の裏面温度は３０７℃であった。
【００４６】
［比較例１］
比較として、実施例４のサンプルの代わりに厚み３０ｍｍのセラミックブランケットを
使用した以外は、実施例４と場合と同様の耐火試験を行った。
この結果、１時間後の裏面温度は３０５℃であった。厚み３０ｍｍのセラミックブラン
ケットは、鉄骨被覆の耐火１時間の性能を有していることから、熱膨張性無機質材料は同
等の性能を有していることが分かる。
【００４７】
【表１】
2006213537.tif 000002