(57)【要約】【課題】材料の一部分を除去した後に残る開口部分が火災等の熱にさらされた場合に、前記開口部分が熱により閉塞することのできる熱膨張性無機質材料を提供すること。【解決手段】  無機繊維５５〜８５ｗｔ％、熱膨張性無機物５〜３０ｗｔ％、無機質バインダー５〜２５ｗｔ％および有機質バインダー５〜１５ｗｔ％からなるシート材料であって、前記無機繊維が、前記シート材料の表面に対する法線方向に略配向してなることを特徴と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５５〜８５ｗｔ％、熱膨張性無機物５〜３０ｗｔ％、無機質バインダー５〜２
５ｗｔ％および有機質バインダー５〜１５ｗｔ％からなるシート材料であって、前記無機
繊維が、前記シート材料の表面に対する法線方向に略配向してなることを特徴とする熱膨
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のフェルト等のシート材料として、無機
繊維、熱膨張性黒鉛、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）。
これらの熱膨張性無機質材料は、火災発生時の熱により膨張して開口部を閉塞させ、火
災に伴う延焼や煙の拡散を防止する機能を有している。
【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】
これらの熱膨張性無機質材料を用いて通気孔等の開口部がある壁等の建築部材を覆う場
合には、前記熱膨張性無機質材料から前記開口部に対応する位置にある前記材料部分を除
去する必要がある。
しかしながら先の熱膨張性無機質材料では、火災等の熱を受けた場合であっても前記材
料部分を除去した後に残る開口部分が十分に閉塞されないという問題があった。
本発明の目的は、材料の一部分を除去した後に残る開口部分が火災等の熱にさらされた
場合であっても、前記開口部分が熱により閉塞す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、シート材料中の無機繊維が
前記シート材料表面に対する法線方向に略配向している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５５〜８５ｗｔ％、熱膨張性無機物５〜３０ｗｔ％、焼結性無機質材５〜２５
ｗｔ％および有機質バインダー５〜１５ｗｔ％からなるシート材料であって、前記無機繊
維が、前記シート材料の表面に対する法線方向に略配向してなることを特徴とする熱膨張
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、材料の一部分を除去した後に残る開口部分が火災等の熱にさらされた
場合であっても、前記開口部分が熱により閉塞す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中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％であることが必要である。
【００２０】
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。
【００２１】
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特に制限はないが、例えば、ホウ酸、ホウ砂
等のホウ素化合物類、低融点フリット、水ガラス、電気絶縁性ガラス、コロイダルシリカ
等を挙げることができる。
【００２２】
これらの中でも、本発明の熱膨張性無機質材料が熱により膨張した後の形状保持性に優
れることから、電気絶縁性ガラス、コロイダルシリカ等が好ましく、電気絶縁性ガラスであればより好ましい。
【００２３】
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。
【００２４】
また前記コロイダルシリカとしては、例えば、水ガラスを主成分とする通常のコロイダ
ルシリカ、水ガラスに対して過酸化水素等の酸化剤にて処理した後、イオン交換樹脂によ
り処理して得られる高純度コロイダルシリカ、テトラアルコキシシラン等を加水分解して
得られる高純度コロイダルシリカ等を挙げることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
本発明に使用する焼結性無機質材は、６５０〜１０００℃の温度範囲において溶融する
ものであれば好ましい。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に保
つことができる。
前記温度範囲は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。
【００２７】
所望の融点を有する前記焼結性無機材は、前記焼結性無機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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、メチルメタクリレート−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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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としては、例えば、吸着成形法による方法が挙
げられる。
【００３９】
この吸着成形法の一実施態様について、図１を参照しつつ具体的な工程を挙げて例示す
ると次の通りである。
（１）例えば、前記熱膨張性無機質材料の各構成成分を溶解しない溶剤を準備しておき、
かかる溶剤中に前記熱膨張性無機質材料の各構成成分を懸濁させたスラリー１を準備して
おく。
（２）前記スラリー１を吸入するための枠体吸入口２と、前記枠体吸引口２の一方の側に
備えられた前記スラリー１から前記熱膨張性無機質材料の各構成成分を分離するための濾
過部材３と、前記濾過部材３を通して前記スラリー１から前記溶剤を回収するための吸引
装置４とを備えた吸着成形装置５により前記スラリーを吸引する。
（３）前記吸着成形装置５の前記枠体吸入口２から前記濾過手段３との間には、例えば、
スラリー１に含まれる無機繊維を一方向に配向させるための仕切りを設けることができる
（図示せず。）。この仕切りは各区画の一辺が他辺に比べて十分に長く設けられているた
め、吸引成形装置５の内部においてこの長い辺の方向に沿って無機繊維６が順次前記濾過
部材３側から堆積する。
なお説明の便宜上、図１においては無機繊維の長さは実際よりも長く描かれている。
前記仕切りは吸引操作終了後、もしくは吸引操作を行いながら前記枠体吸引口２から抜
き取ることにより、前記吸着成形装置５の内部には前記無機繊維が一定方向に略配向した
濾過物が形成される。
（４）吸引後、得られた濾過物に含まれる溶剤を吸引、圧縮、遠心、加熱、送風等の手段
により除去する。
（５）続いて切断等の手段を用いて、所望の形状に成形することができる。
【００４０】
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。
【００４１】
前記濾過部材としては、例えば、濾紙、濾布、フィルター、金属メッシュ等により濾過
する手段を挙げることができる。また前記溶剤としては、本発明の熱膨張性無機質材料の
各構成成分を溶解しないものであれば、特に限定はないが、例えば、具体的には水、メチ
ルアルコール等を挙げることができる。
前記溶剤は取り扱い性の観点から水であることが好ましい。
【００４２】
前記枠体吸入口の形状を適宜選択することにより、所望の形状の熱膨張性無機質材料を
得ることができる。
【００４３】
上記の操作により前記スラリーを吸引する際に、吸引方向に無機繊維の配向方向を揃え
ることができ、シート形状の熱膨張性無機質材料中に含まれる無機繊維を、前記材料の表
面に対する法線方向に略配向させることができる。
前記無機繊維が前記材料の表面に対する法線方向に略配向することにより、本発明の熱
膨張性無機質材料は、シート厚み方向に比べて、シート表面方向に大きく膨張する。
これにより、本発明の熱膨張性無機質材料の一部に開口部があった場合であっても、前
記開口部を火災等の熱に基づく膨張により閉塞させることができる。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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】
【００４７】
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「ＬＸ８７
４」）を、表１に示した配合比にて水に分散させスラリーを調製した。幅３００ｍｍ×長
さ４５０ｍｍ×厚み３０ｍｍの金型を用い、抄造法にて厚み方向から吸引(吸着成形法)し
て、無機繊維が略一定方向に配向した所定のかさ密度の熱膨張性無機質材料を作製した後
、無機繊維の配向方法と垂直方向にスライスして、所定厚みの熱膨張性無機質材料サンプ
ルを得た。
【００４８】
作製したサンプルについて、体積膨張倍率の評価を行った。
［得られたサンプルの評価］
５０ｍｍ角の上記サンプルを電気炉にて１０００℃の温度にて一時間加熱し、幅・長さ
・厚みを測定して、体積膨張倍率を加熱後の体積の、加熱前の体積に対する比（加熱後の
体積／加熱前の体積）として算出した。
加熱後のサンプルは、主として繊維方向と平行になる方向に優先的に膨張するが、繊維
方向、すなわち厚み方向にも膨張が見られた。
【００４９】
【表１】
2006213538.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の熱膨張性無機質材料を製造するための装置の概略を示す模式断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１            スラリー
２            枠体吸入口
３            樹脂
４            吸引装置
５            吸着成形装置
６            無機繊維
７            配管
８            スラリー槽
【図１】
2006213538.tif 000003