(57)【要約】【課題】優れた耐火性を有する耐火性物品および製造方法を提供すること。【解決手段】（１）芯材と、（２）断熱層と、（３）耐火層とを芯材側から順に備えた耐火性物品であって、ＪＩＳＡ  １４１２−２（１９９９）に準拠して測定される２３℃での（２）断熱層の熱伝導率が０．１８Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、かつ耐火層が、ポリイソシアヌレート樹脂を主成分として含有する、耐火性物品およびその製造方法。【選択図】図１
2018105033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）芯材と、
（２）断熱層と、
（３）耐火層と
を芯材側から順に備えた耐火性物品であって、
ＪＩＳ   Ａ１４１２−２（１９９９）に準拠して測定される２３℃での断熱層（２）の熱伝導率が０．１８Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、かつ
耐火層（３）がポリイソシアヌレート樹脂を主成分として含有している、耐火性物品。
【請求項２】
断熱層（２）の耐熱性が１５０℃以上である、請求項１に記載の耐火性物品。
【請求項３】
断熱層（２）が木材である、請求項１または２に記載の耐火性物品。
【請求項４】
断熱層（２）の厚さが５〜５０ｍｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の耐火性物品。
【請求項５】
前記ポリイソシアヌレート樹脂が、ポリイソシアネートと活性水素含有化合物を構成要素として含有しており、
前記活性水素含有化合物が、水酸基価８０〜２０００mgKOH/gであり、官能度２〜４であり、分子量５０〜２０００であり、かつ２つ以上の水酸基を有するポリオールである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の耐火性物品。
【請求項６】
前記活性水素含有化合物の量が、ポリイソシアネート１００質量部に対して５〜３０質量部である、請求項５に記載の耐火性物品。
【請求項７】
前記ポリオールが、ポリエステルポリオールを含有する、請求項５または６に記載の耐火性物品。
【請求項８】
前記ポリイソシアヌレート樹脂が難燃性付与剤を含有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の耐火性物品。
【請求項９】
前記難燃性付与剤が、水酸化アルミニウムおよび赤燐を含有しており、ポリイソシアヌレート樹脂の原料ポリイソシアネート１００重量部に対し、水酸化アルミニウムの量が１０〜２０重量部であり、赤燐の量が５〜１０重量部である、請求項８に記載の耐火性物品。
【請求項１０】
水酸化アルミニウムと赤燐との重量比が１：１〜４：１である、請求項９に記載の耐火性物品。
【請求項１１】
前記芯材が集成材である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の耐火性物品
【請求項１２】
断熱層（２）が、芯材（１）の外周の少なくとも一部を囲むように配置されており、かつ
耐火層（３）が、断熱層（２）の外周の少なくとも一部を囲むように配置されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の耐火性物品
【請求項１３】
耐火層（３）の外周の少なくとも一部に、（４）表面層、または断熱層（２）とは別の断熱層（５）をさらに備えている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の耐火性物品。
【請求項１４】
柱、梁、壁、床、桁、筋かいおよび土台からなる群から選択される構造部材である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の耐火性物品。
【請求項１５】
断熱層（２）および耐火層（３）を備えたパネルを準備する工程、および
該パネルの断熱層（２）側の面と、芯材（１）の外面とが対向するように、前記パネルと芯材（１）とを接合する工程
を含んでなる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の耐火性物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造部材として使用できる耐火性物品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
平成１２年の建築基準法の改正により、一定の耐火性能を満たせば多様な材料や構造方式を採用することができるようになった。従来、耐火構造としては鉄骨造や鉄筋コンクリート造など不燃性の材料からなるものに限定されていたが、所定の耐火性能が確認できれば、木材など可燃性の材料も使用することができる。植林によって再生産が可能な材料である木材は、炭酸ガス削減対策としても地球環境に優しい建築材料であり、特に最近は日本国内での有力な資源でもある国産木材の積極的な用途拡大が望まれている。
【０００３】
建築基準法上の耐火建築物は、火災が終了した後であっても建ち続けることが条件であり、所定の耐火加熱を加えた後であっても、その部材に期待されている耐火性能（荷重支持能力、遮熱性、遮炎性）が失われないことが必要である。具体的な耐火試験方法は、耐火加熱炉を使って、国際標準化機構で定められている標準火災加熱温度曲線（ＩＳＯ−８３４）に沿った加熱を行った後に、炉内で加熱時間の３倍時間放置する間の変形や変形速度による判定を行い、耐火試験後に確実に燃え止まることを確認する。これは通常の木製の柱や梁にとっては厳しい条件であり、この条件を満足するのは困難である。
【０００４】
これまで、可燃性である木材で構成される集成材を用いて耐火構造を実現するために種々の構造材が提案されている。例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３は、積層材および集成材などの複合木質構造材を提案している。すなわち一定の強度をもつ集成材などを芯材として、その外周囲に、石膏ボード、モルタルやセメントなどの無機物や、各種の難燃剤成分、難燃剤処理した木材、あるいは高密度の木材を耐火層として配置させるものである。しかし、それらの構造材を製造するためには、高粘度物を芯材表面に被覆しなければならず、その工程はかなり複雑なものになる。さらに構造材の断面形状を任意のもの（例えば、円形の断面）にすることがより困難であり、それらの構造材を製造するには非常に手間がかかる。
【０００５】
また、特許文献４ではポリイソシアヌレート樹脂からなる耐火層を有する耐火性構造材が提案されている。しかしながら、木材で構成される耐火性構造材に、優れた耐火性能を付与するための技術的手段の創出が依然として求められているといえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2005-036456号公報
【特許文献２】特開2005-048585号公報
【特許文献３】特開2008-031743号公報
【特許文献４】特開2015-061969号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、優れた耐火性、耐熱性を有する耐火性物品およびその効率的な製造方法を提供することにある。  
【０００８】
本発明者らは、特定の断熱層と耐火層と組み合わせて芯材の周囲に配置すると、顕著な耐火性、耐熱性を有する耐火性物品を簡便に取得しうることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、以下の[１]〜[１５]が提供される。
[１]（１）芯材と、
（２）断熱層と、
（３）耐火層と
を芯材側から順に備えた耐火性物品であって、
ＪＩＳ   Ａ  １４１２−２（１９９９）に準拠して測定される２３℃での（２）断熱層の熱伝導率が０．１８Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、かつ
耐火層が、ポリイソシアヌレート樹脂を主成分として含有する、耐火性物品。
[２]断熱層（２）の耐熱性が１５０℃以上である、請求項１に記載の耐火性物品。
[３]断熱層（２）が木材である、[１]または[２]に記載の耐火性物品。
[４]断熱層（２）の厚さが５〜５０ｍｍである、[１]〜[３]のいずれかに記載の耐火性物品。
[５]前記ポリイソシアヌレート樹脂が、ポリイソシアネートと活性水素含有化合物を構成要素として含有しており、
前記活性水素含有化合物が、水酸基価８０〜２０００mgKOH/gであり、官能度２〜４であり、分子量５０〜２０００であり、かつ２つ以上の水酸基を有するポリオールである、[１]〜[４]のいずれかに記載の耐火性物品。
[６]前記活性水素含有化合物の量が、ポリイソシアネート１００質量部に対して５〜３０質量部である、[５]に記載の耐火性物品。
[７]前記ポリオールが、ポリエステルポリオールを含有する、[５]または[６]に記載の耐火性物品。
[８]前記ポリイソシアヌレート樹脂が難燃性付与剤を含有する、[１]〜[７]のいずれかに記載の耐火性物品。
[９]前記難燃性付与剤が、水酸化アルミニウムおよび赤燐を含有しており、ポリイソシアヌレート樹脂の原料ポリイソシアネート１００質量部に対し、水酸化アルミニウムの量が１０〜２０質量部であり、赤燐の量が５〜１０質量部である、[８]に記載の耐火性物品。
[１０]水酸化アルミニウムと赤燐との質量比が１：１〜４：１である、[９]に記載の耐火性物品。
[１１]前記芯材が集成材である、[１]〜[１０]のいずれかに記載の耐火性物品
[１２]断熱層（２）が、芯材（１）の外周の少なくとも一部を囲むように配置されており、かつ
耐火層（３）が、断熱層（２）の外周の少なくとも一部を囲むように配置されている、[１]〜[１１]のいずれかに記載の耐火性物品
[１３]耐火層（３）の外周の少なくとも一部に、（４）表面層、または断熱層（２）とは別の断熱層（５）をさらに備えている、[１]〜[１２]のいずれかに記載の耐火性物品。
[１４]柱、梁、壁、床、桁、筋かいおよび土台からなる群から選択される構造部材である、[１]〜[１３]のいずれかに記載の耐火性物品。
[１５]断熱層（２）および耐火層（３）を備えたパネルを準備する工程、および
該パネルの断熱層（２）側の面と、芯材（１）の外面とが対向するように、前記パネルと芯材（１）とを接合する工程
を含んでなる、[１]〜[１４]のいずれかに記載の耐火性物品の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、顕著な耐火性、耐熱性を有する耐火性物品を提供することができる。また、本発明によれば、断熱層および耐火層を備えた複数のパネルを用いて、顕著な耐火性、耐熱性を有する耐火性物品を簡便に製造することができる。また、本発明によれば、断熱層および耐火層の厚さ等を調整により耐火性能の調整も容易に実施しうるため、耐火性物品を広範囲にわたる用途に適応させることができる。また、本発明によれば、耐火性物品の芯材に必要強度を有する材料を選択することにより、顕著な耐火性、耐熱性を有する柱、梁、壁、床、桁、筋かい、土台などの建物構造部材を提供することができる。また、本発明は、木材を芯材および断熱層として好適に使用できることから、耐火性、耐熱性および軽量性に優れた木材製の建物構造部材を提供する上で特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】Ａは、芯材、断熱層および耐火層を備えた耐火性物品の一態様の断面図である。Ｂは、芯材、２つの断熱層および耐火層を備えた耐火性物品の一態様の断面図である。Ｃは、芯材、２つの断熱層、耐火層および表面層を備えた耐火性物品の一態様の断面図である。
【図２】Ａは、耐火性物品の製造に使用するための断熱層および耐火層を備えたパネルの一態様の断面図である。Ｂは、耐火性物品の製造に使用するための断熱層および耐火層を備えたパネルの別の態様の断面図である。Ｃは、ＡのパネルとＢのパネルと芯材とを組み合わせて製造された耐火性物品の断面図である。
【図３】Ａ’は、耐火性物品の製造に使用するための断熱層および耐火層を備えたパネルの一態様の断面図である。Ｂ’は、耐火性物品の製造に使用するための断熱層および耐火層を備えたパネルの別の態様の断面図である。Ｃ’は、Ａ’のパネルとＢ’のパネルと芯材とを組み合わせて製造された耐火性物品の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜耐火性物品＞
本発明の耐火性物品は、
（１）芯材と、
（２）断熱層と、
（３）耐火層と
を芯材側から順に備えており、
ＪＩＳ  Ａ  １４１２−２（１９９９）に準拠して測定される２３℃での断熱層（２）の熱伝導率が０．１８Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、かつ耐火層（３）がポリイソシアヌレート樹脂を主成分として含有していることを特徴としている。本発明のように、芯材の外周に、特定の断熱層および耐火層を組み合わせて配置すると、耐火性能が著しく向上することは意外な事実である。
【００１３】
以下、図１を参照して、本発明の耐火性物品における、芯材、断熱層、耐火層等の配置を具体的に説明する。図面における各要素は、実際の縮尺どおりでないことがある。なお、以下の図面の説明にも記載の通り、本発明において、「含有する」「備える」（comprise）とは、構成要件要素に加え、構成要件要素以外の構成要素も包含してもよいことを意味する。  
【００１４】
図１Ａは、芯材、断熱層および耐火層を備えた耐火性物品１０の一態様の断面図である。耐火性物品１０は、正方形の断面を有している四角柱を形成している。そして、耐火性物品１０において、断熱層１２が、芯材１１の外周を囲むように配置されており、耐火層１３が、断熱層の外周を囲むように配置されている。芯材１１と断熱層１２、断熱層１２と耐火層１３はそれぞれ隣接配置されていてもよいが、芯材１１と断熱層１２の間および断熱層１２と耐火層１３との間にはそれぞれ、中間層（図示せず）が存在していてもよい。中間層は、例えば、中間層は、例えば、芯材１１および耐火層１２の両方への付着性に優れている材料（例えば、接着剤）、および耐熱性に優れている材料（例えば、金属、特に鉄）の一方または両方からできていてよい。また、図示はしないが、芯材１１と断熱層１２の間に追加の耐火層を配置してもよい。また、図示はしないが、断熱層１２〜耐火層１３と連続する構成を、この順序で耐火層１３の外周にさらに配置（すなわち断熱層１２〜耐火層１３と連続する構成が２重に配置される）してもよい。
【００１５】
図１Ｂは、図１Ａは、芯材、２つの断熱層および耐火層を備えた耐火性物品の一態様の断面図である。図１Ｂの耐火性物品は、図１Ａの耐火性物品１０の耐火層１３の外周に、２層目の断熱層１４をさらに配置したものである。耐火層１３と断熱層１４との間にはそれぞれ、図１Ａと同様に中間層（図示せず）が存在していてもよい。また、１番目の断熱層１２と２番目の断熱層１４は同じ素材で構成してもよいし、異なる素材で構成してもよい。また、１番目の断熱層１２の厚さと２番目の断熱層１４の厚さは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、図示はしないが芯材１１と断熱層１２の間に追加の耐火層を配置してもよい。また、図示はしないが、断熱層１２〜耐火層１３〜断熱層１４と連続する構成を、この順序で断熱層１４の外周にさらに配置（すなわち断熱層１２〜耐火層１３〜断熱層１４と連続する構成が２重に配置される）してもよい。
【００１６】
図１Ｃは、芯材、２つの断熱層および耐火層および表面層を備えた耐火性物品の断面図である。図１Ｃの耐火性物品は、図１Ｂの耐火性物品１０の断熱層１４の外周に、表面層をさらに配置したものである。断熱層１４と表面層１５との間にはそれぞれ、中間層（図示せず）が存在していてもよい。表面層１５は、燃え代層としての機能を有していてよい。かかる表面層１５は、火災の際に炭化し、内部への熱伝達と酸素供給を遮断することができる。また、表面層は、装飾としての機能を有していてもよい。なお、図１Ｃの耐火性物品において、断熱層１４は存在しなくてもよい。また、図示はしないが芯材１１と断熱層１２の間に追加の耐火層を配置してもよい。また、図示はしないが、断熱層１２〜耐火層１３〜断熱層１４と連続する構成を、この順序で断熱層１４の外周にさらに配置（すなわち断熱層１２〜耐火層１３〜断熱層１４と連続する構成が２重に配置される）してもよい。
【００１７】
なお、図１において、耐火性物品が正方形の断面を有する態様を表しているが、耐火性物品の断面は、正方形以外の形状であってよい。他の断面形状として、例えば、長方形（例えば、板状）、四角形以外の多角形、円形、楕円形が挙げられる。
【００１８】
耐火性物品が板状である場合に、耐火性物品は、板状の芯材、芯材の１つまたは２つの主表面に配置された断熱層、断熱層の１つまたは２つの表面に配置された耐火層、および必要に応じて存在する、１つまたは２つの耐火層の表面に配置された表面層を有していてよい。
【００１９】
＜断熱層＞
本発明の断熱層において、ＪＩＳ  Ａ  １４１２−２（１９９９）に準拠して測定される２３℃での熱伝導率は、０．１８Ｗ／ｍ・Ｋ以下とされ、好ましくは０．０１〜０．１８Ｗ／ｍ・Ｋであり、より好ましくは０．０２〜０．１７Ｗ／ｍ・Ｋである。ポリイソシアヌレート樹脂を主成分として含有する耐火層は炎の遮断に有効であるが、その組成によっては熱伝導率が比較的高くなる場合がある。しかしながら、本発明では、前記耐火層と芯材との間に上記熱伝導率を有する断熱層を配置することから、炎の遮断と、熱が芯材に伝搬することによる芯材の炭化防止を両立する上で特に有利である。
【００２０】
また、本発明の断熱層は、長期間にわたり耐火性を維持することを勘案すれば、高温下での耐熱性を有することが好ましい。本発明の断熱層は、好ましくは１５０℃以上、より好ましくは１６０℃以上、さらに好ましくは１７０℃以上での耐熱性を有する。また、前記耐熱性は特に限定されないが、例えば、１０００℃以下、好ましくは９００℃以下とされる。ここで、「１５０℃以上の耐熱性を有する」とは、１５０℃以上の温度で質量変化や変形などの支障を生じることなく工業的に使用できるものであることを意味する。耐熱性の有無は、後述する実施例に記載の方法に準じて決定することができる。
また、本発明の断熱層は、好ましくは不燃性であることが好ましい。
【００２１】
本発明の断熱層を構成する素材の種類は限定されないが、木材や集成材が好ましい。また、入手のし易さや取り扱いの容易さから、断熱層を構成する素材は、杉材、カラ松材、またはそれらの集成材が特に好ましい。かかる木製材は、無機材料である石膏やモルタルと比較して熱伝導率が小さく、低コストで入手しうることから、費用を低減と芯材の炭化防止の観点から有利である。
【００２２】
本発明の断熱層の厚さは限定されるものではないが、断熱性能を発揮するための厚さが必要である。本発明の断熱層の具体的な厚さは、耐熱性能、耐火性能および物品としての強度の保持の観点から、例えば、５〜５０ｍｍであり、好ましくは１０〜４０ｍｍである。
【００２３】
＜耐火層＞
本発明の耐火層は、上述の通り、ポリイソシアヌレート樹脂を主成分として含有している。ここで、「主成分として含有する」とは、耐火層全成分の合計質量に対して５０質量％以上含有することをいい、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上、さらに好ましくは１００質量％である。したがって、好ましい態様によれば、耐火層は、ポリイソシアヌレート樹脂からなる。
【００２４】
ポリイソシアヌレート樹脂は、ポリイソシアネートの三量化によって得られるイソシアヌレート環構造を含有する樹脂である。通常、イソシアヌレート化（三量化）触媒などの存在下で、ポリイソシアネートを反応させることにより得ることができる。本発明では、イソシアネート反応性活性水素を有する化合物（例えばポリオール）の存在下で、ポリイソシアネートをイソシアヌレート化することが好ましい。ポリイソシアヌレート樹脂は、好ましくは常温（20℃）で固体である。また、ポリイソシアヌレート樹脂は、非発泡材料であることが好ましい。
本発明において、ポリイソシアネートの一部分は、イソシアネート反応性活性水素を有する化合物と反応する（ウレタン反応）。ウレタン化とイソシアヌレート化は、前後して（別個に）行ってよく、あるいは同時に行ってよい。イソシアヌレート化するイソシアネート基とウレタン化するイソシアネート基のモル比は、1.0：0.018〜0.59、好ましくは   1.0：0.02〜0.50 であってよい。
【００２５】
ポリイソシアネートとしては、ポリウレタン樹脂の製造に通常使用されているものが用いられる。このようなイソシアネートとしては、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、これらの変性物（例えば、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、イソシヌアレート基、またはオキサゾリドン基含有変性物など）およびこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
【００２６】
芳香族ポリイソシアネートとしては、１，３−および／または１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−および／または２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ポリメリックＴＤＩ（粗製ＴＤＩあるいはクルードＴＤＩともいう。）、２，４’−および／または４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（粗製ＭＤＩあるいはポリメリックＭＤＩともいう。）、ポリアリールポリイソシアネート（ＰＡＰＩ）などが挙げられる。
【００２７】
脂肪族ポリイソシアネートとしては、炭素数２〜１８の脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。具体例としては、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどが挙げられる。
脂環式ポリイソシアネートとしては、炭素数４〜１６の脂環式ジイソシアネートなどが挙げられる。具体例としては、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。
【００２８】
ポリイソシアネートは、芳香族ポリイソシアネート、例えば、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）であることが好ましい。
【００２９】
上述のようなポリイソシアネートは、所望の形状の耐火性物品を簡便に製造する観点からは、常温域（20〜25℃）で液状であることが好ましい。かかるポリイソシアネートの粘度は、例えば、常温域で１〜５０００ｍPa・ｓ程度である。
【００３０】
一般に、イソシアヌレート環の生成を促進するために、触媒（イソシアヌレート化触媒）を使用する。イソシアヌレート化触媒として、例えば、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４−ビス（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジアルキルアミノアルキル）ヘキサヒドロ−Ｓ−トリアジン等の芳香族化合物、酢酸カリウム、２−エチルヘキサン酸カリウム、オクチル酸カリウム等のカルボン酸アルカリ金属塩、カルボン酸の４級アンモニウム塩等を使用できる。イソシアヌレート化触媒の量は、ポリイソシアネート１００質量部に対して、０．０１〜１０質量部であってよい。
【００３１】
本発明では、イソシアネート反応性活性水素を有する化合物を含有することが必須である。イソシアネート反応性活性水素を有する化合物は、１分子中に２つ以上の水酸基を有するポリオールであることが好ましい。
【００３２】
前記のポリオールにおける水酸基の数（官能度）は１分子中に２〜４である。水酸基価は８０〜２０００mgKOH/g、例えば１００〜１５００mgKOH/gである。また分子量（数平均分子量）は、５０〜２０００、例えば６０〜１５００である。低分子量の化合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンなどのグリコール類があげられる。
また炭化水素の水素原子を水酸基またはアミノ基によって置換した化合物、あるいはこの置換化合物にポリオキシアルキレン基が付加している化合物、すなわちポリエーテルポリオールであってもよい。オキシアルキレンの炭素数は２〜５であることが好ましく、プロピレンオキシドやエチレンオキシドなどがあげられる。
本発明ではポリオールとしてポリエステルポリオールであってもよい。ポリエステルポリオールの組成は限定されず、芳香族系でも脂肪族系でもよい。
ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールをそれぞれ単独に、あるいは複数を混合して使用してもよい。
ポリオールの粘度は、ポリイソシアヌレート樹脂を形成するために他の成分と混合することを考えると、低粘度であることが好ましい。ポリオールの粘度は、例えば１００〜３０００ｍPa・s/25℃である。
【００３３】
本発明では、前記ポリオールを使用することにより、イソシアヌレート化反応がスムースに促進されたり、製造されるポリイソシアヌレート樹脂の脆さが改善され、難燃性能向上に大きく寄与することが判明した。またこれらの化合物は比較的低粘度であるため、後述する各種添加剤やポリイソシアネートとの混合等のハンドリングが容易となる効果もある。
ポリオールの使用量は、ポリイソシアネート１００質量部に対し、５〜３０質量部、好ましくは６〜２５質量部である。ポリオールの使用量が３０質量部以下とする場合には、生成される樹脂中のウレタン結合基率が低いので、耐熱性を高くする上で有利である。
【００３４】
必要に応じて、添加剤、例えば、可塑剤、難燃性付与剤、無機充填材、強化材、界面活性剤、有機及び無機顔料、着色剤、ＵＶ及び熱安定剤、又は制カビもしくは制菌効果をもつ物質を使用する。
添加剤は、ポリイソシアネートのイソシアネート基と反応してもよいが、イソシアネート基と反応しないことが好ましい。したがって、添加剤は、イソシアネート基と反応する活性水素を有しないことが好ましい。
【００３５】
可塑剤の例は、カルボン酸エステル（例えば、アルカンジカルボン酸エステル、アリールカルボン酸エステル）、およびリン酸エステル、ハロゲン化リン酸エステル（例えば、トリス（クロロエチル）ホスフェート、トリス（β-クロロプロピル）ホスフェート）などである。可塑剤の具体例は、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、アジピン酸ジオクチル、リン酸トリクレジルなどである。可塑剤を添加することにより、ポリイソシアヌレート樹脂の脆さが改善される。
【００３６】
難燃性付与剤の例は、金属酸化物（例えば、酸化鉄、酸化チタン、酸化セリウム）、金属水酸化物（例えば、水酸化アルミニウム）、臭素系化合物（例えば、臭素化ジフェニルエーテル、臭素化ジフェニルアルカン、臭素化フタルイミド）、リン系化合物（例えば、赤リン、リン酸エステル、リン酸エステル塩、リン酸アミド、有機フォスフィンオキサイド）、窒素系化合物（例えば、ポリリン酸アンモニウム、フォスファゼン、トリアジン、メラミンシアヌレート）である。これら難燃性付与剤を単独使用してもよいし、複数の種類を併用してもよい。
【００３７】
本発明では、前述のポリオールとこれら難燃性付与剤を合わせて使用することにより難燃性をさらに向上できる。その際の難燃性付与剤の選択については、特に、水酸化アルミニウムと赤リンの組合せが効果的である。
【００３８】
本発明では、特に難燃性能向上に効果的な、水酸化アルミニウムと赤リンの組合せの詳細は以下の通りである。すなわち、難燃性付与剤が、水酸化アルミニウムおよび赤燐を含有し、ポリイソシアヌレート樹脂の原料ポリイソシアネート１００質量部に対し、水酸化アルミニウムの量が１０〜２０質量部であり、赤燐の量が５〜１０質量部であり、水酸化アルミニウムと赤燐の質量比が１〜４：１である場合に、難燃性付与剤がこの範囲内であれば、難燃性の向上が顕著である。
【００３９】
本発明に使用する赤燐に限定はなく、各種市販品を選択して使用することができる。
市販品とは例えば、燐化学工業社製のノーバレッド１２０、１２０ＵF、１２０ＵFA、ノーバエクセル１４０、１４０Fである。本発明に使用する水酸化アルミニウムに限定はなく、各種市販品を選択して使用することができる。市販品とは例えば、住友化学社製のＣ−１２、Ｃ−３１、Ｃ−Ｆ−１である。ただし難燃性付与剤の選択においては、ポリオールやポリイソシアネートと撹拌混合の必要性を考慮し、混合を阻害するような形状（例えば固形ペレット状）や粘度を上昇させるような形状（例えば繊維状）の難燃性付与剤は好ましくない。これらの選択は使用実態にあわせて適宜なされるべきである。難燃性付与剤の形状は、例えば、粉末、液体などであってよい。
【００４０】
無機充填材および強化材の例は、硫酸バリウム、多孔質珪藻土、ホワイチング、雲母、タルク、特にガラス繊維、ガラスフレーク、ガラス球、アラミド繊維又は炭素繊維などである。
添加剤の量は、ポリイソシアネート１００質量部に対して０〜１００質量部、例えば１〜５０質量部であってよい。
【００４１】
本発明におけるポリイソシアヌレート樹脂は、イソシアヌレート化（三量化）触媒を使用し、ポリイソシアネートの三量化によって得られるイソシアヌレート環構造を含有する樹脂である。
本発明においてはポリオール化合物とポリイソシアネートとが反応するが、その際のイソシアネートインデックス（NCO Index）は、好ましくは１７０〜５６００であり、２００〜５０００であることが特に好ましい。
【００４２】
本発明においてイソシアネートインデックスとは、ポリイソシアネート中のイソシアネート基の総数を、ポリ（モノ）オールの水酸基やアミノ基のイソシアネート基と反応する活性水素の総数で除した値を１００倍した数値である。即ち、イソシアネート基と反応する活性水素数とポリイソシアネート中のイソシアネート基が化学量論的に等しい場合に、そのイソシアネートインデックスは１００となる。
【００４３】
イソシアヌレート環構造は、優れた耐熱性を有するために本発明の用途に特に好ましいが、生成する樹脂の耐熱性を大きく低下させないことを条件に、他の組成を導入することも可能である。本発明では既述したような特定のポリオールを併用してウレタン結合基を部分的に導入する。本発明ではこれらの適度なウレタン結合基を導入することにより、イソシアヌレート環構造の脆さを補う効果が生まれ、燃焼試験時の試験片の割れを押さえることにより、耐火性（難燃性）を向上させていると推測される。（燃焼試験時に試験片が割れると、その隙間から炎や熱が素早く伝わるために耐火性（難燃性）が低下する傾向にある）また、他種の結合基、例えばビウレット基、アロファネート基、カルボジイミド基などを、耐火性能を大きく低下させない程度に導入してもよい。
【００４４】
また、本発明の耐火層において、ＪＩＳ  Ａ  １４１２−２  （１９９９）に準拠して測定される２３℃での熱伝導率は、耐火層を構成する材料の種類および量等により適宜調節できるが、好ましくは０．０１〜０．１８Ｗ／ｍ・Ｋであり、より好ましくは０．０２〜０．１７Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００４５】
耐火層の厚さは、特に限定されず、所望の耐火性および物品の用途等に応じて適宜調節してよいが、例えば、１〜２００mmであり、好ましくは２〜５０mmであり、より好ましくは５〜４５mmである。耐火層の厚みは、耐火性物品において部分的に耐火性能に違いが生じることを回避する観点から、一つの耐火性物品においてはほぼ一定とすることが好ましい。  
【００４６】
また、本発明の耐火性物品の形状は、耐火性物品の簡便な製造の観点から、適宜加工することが好ましい。本発明の耐火層を構成するポリイソシアヌレート樹脂は、一般木材と同様程度に切断することが容易なため取り扱いが容易であることから、所望の耐火性物品の形状に応じて加工する上で有利である。
【００４７】
＜芯材＞
本発明の芯材は、構造部材に適用可能な材量が好ましく、一般木材、無垢の木材、集成材、CLT（Cross Laminated Timber）などから構成することができる。  
芯材の大きさは、特に限定されず、耐火性物品の用途に応じて種々に調節してもよい。
【００４８】
＜表面層＞
本発明の耐火性物品は、図１Ｃに示される通り、装飾性または燃え代層付与の観点から、表面層を備えていてもよい。表面層を構成する材料は、特に限定されず、例えば、木材、紙、プラスチックなどが挙げられるが、木材であることが好ましい。
【００４９】
本発明の表面層の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．１〜１００mmであり、好ましくは０．２〜５０mmであり、より好ましくは１〜３０mmである。
【００５０】
＜耐火性物品の製造方法＞
本発明の耐火性物品は、図１に示される配置となるように、芯材、断熱層および耐火層を接合することにより簡便に製造することができる。
【００５１】
芯材、断熱層および耐火層等の接合には、接着剤を使用してもよい。接着剤の種類は、特に限定されないが、木質材の接着の観点からは、好ましくは、レゾルシノール系接着剤、ウレタン系接着剤、水性高分子イソシアネート系接着剤、ユリア系接着剤、メラミン系接着剤、フェノール系接着剤、酢酸ビニル系接着剤などであり、より好ましくはレゾルシノール系接着剤である。なお、本発明の耐火層を構成するポリイソシアヌレート樹脂は、それ自身で広範な材料と接着が可能であることから、芯材および表面層と直接接合する際には、接着剤の使用を省略することができる。
【００５２】
また、本発明の耐熱性物品は、効率的な製造の観点からは、断熱層および耐火層を備えたパネルを準備し、該パネルと芯材とを接合することにより製造することが好ましい。
したがって、本発明の好ましい態様によれば、断熱層および耐火層を備えたパネルを準備する工程、および該パネルの断熱層側の面と、芯材の外面とが対向するように、前記パネルと芯材とを接合する工程を含んでなる、耐熱性物品の製造方法が提供される。
【００５３】
上記製造方法において、パネルは、耐火層の片面または両面が断熱層と接着され一体化されたパネル（断熱耐火パネル）とすることが好ましい。断熱耐火パネルを使用する好適な耐熱性物品の製造は、例えば、以下の工程(a)〜(d)に従い実施することができる。
(a）一定の厚さで切れ目のない断熱層（芯材の周囲）と、一定の厚さで切れ目のない耐火層（断熱層の周囲）を芯材の周囲に構成できるように、複数の断熱耐火パネルの形状を設計する工程
(b）断熱耐火パネルを、成形型を用いて成形する工程
(c）芯材に断熱耐火パネルを接着する工程
(d) 必要に応じて、その外側に表面層を接着する工程
【００５４】
設計工程(a）において、断熱耐火パネルをどのような形状に設計するかは、所望の耐熱性物品の形状に応じて適宜当業者が決定することができる。１の設計工程における断熱耐火パネルの形状の具体例としては、図２および図３に記載のパネルが挙げられる。図２において、２つの断熱耐火パネルＡおよびＢを正方形の芯材の周囲に配置することにより、耐火性物品Ｃが製造される。図３において、２つの断熱耐火パネルＡ’およびＢ’を正方形の芯材の周囲に配置することにより、耐火性物品Ｃ’が製造される。
【００５５】
成形工程(b）は、断熱材を予め所定の位置に配置した成形型内に、耐火層用の樹脂原料を注入し、硬化させることにより実施することができる。具体的には、上記成形型内でイソシアヌレート化反応およびウレタン化反応を実施する。反応温度は、原料の種類および性質に応じて適宜設定してよい。具体的には、反応温度は、常温（２０℃程度）であってもよく、３０〜１００℃程度としてもよい。反応時間は、原料の種類、性質、反応温度などに依存するが、一般に５分〜１時間である。
【００５６】
断熱耐火パネルの接着工程(c）において、断熱耐火パネルは、芯材の周囲へ一枚のみ接着してもよいが、必要に応じて２枚以上接着してもよく、本発明にはかかる態様も包含される。接着工程(c）および (d）において、接着は上述のような接着剤を用いて容易に実施することができる。
【００５７】
また、上記耐火性物品の製造方法において、成形工程(b）は、例えば、以下の工程により実施することができる。
(i）所定の温度に設定した、蓋付きの成形型を準備する工程
(ii)成形型内に、設計されたパネル形状に適合した断熱層（片面に相当する）を配置する工程
(iii) (ii)の断熱層の上部に、混合された耐火層用樹脂原料を、設計されたパネル形状に従って注入する工程 
(iv) (iii)の耐火層の上部に、設計されたパネル形状に適合した断熱層（もう一方の片面に相当する）を配置する工程
(v)  蓋を閉じて所定の時間静置することにより、耐火層用の樹脂原料を反応、硬化させて、成形型から取り出すことにより、断熱耐火パネルを得る工程
【００５８】
なお、本発明の耐火性物品は、上述のような断熱耐火パネルを作製することなく製造してもよい。例えば、断熱層と耐火層をそれぞれ個別に作成しておき、芯材の周囲に、断熱層、耐火層の順番に接着させることにより耐火性物品を取得してもよい。したがって、別の態様によれば、芯材の周囲に、断熱層および耐火層を順に配置する工程を含む、本発明の耐火性物品の製造方法が提供される。
【００５９】
本発明の耐火性物品は、耐火性が要求される用途に使用できる。耐火性物品は、芯材として必要とされる強度を有する材料を選択すれば、構造部材として使用できる。構造部材の例は、建物の構造部材、例えば、柱、梁、壁、床、桁、筋かい、土台が挙げられる。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
なお、特段の記載のない限り、本発明の単位および測定方法は、日本工業規格（ＪＩＳ）の規定に従う。また、特段の記載のない限り、「部」、「％」はそれぞれ、「質量部」、「質量％」を意味し、温度は摂氏を意味する。
【００６１】
実施例１〜４および比較例１〜４の製造
＜原材料＞
実施例および比較例で用いた原材料は、以下のとおりである。
【００６２】
[ポリイソシアヌレート樹脂原料]
ポリイソシアネート１：スミジュール44V20L（住化コベストロウレタン（株）製；NCO含有率31.5%、粘度180ｍPa・s/25℃、ポリメリックＭＤＩ）
ポリオール１：ＳＢＵポリオール0497（住化コベストロウレタン（株）製；水酸基価500mgKOH/g、官能基数２、分子量220、粘度約50ｍPa・s/25℃のプロピレンオキシド付加タイプのポリエーテルポリオール）
ポリオール２：マキシモールRLK-085（川崎化成工業（株）製；水酸基価200mgKOH/g、官能基数2、分子量560、粘度約900 mPa・s/25℃のポリエステルポリオール）
難燃性付与剤１：水酸化アルミニウムC-31（住友化学社製） 
難燃性付与剤２：ノーバレッド120UFA（赤燐）（燐化学工業社製）
触媒１：カオーライザーNo.14（花王社製；イソシアヌレート化触媒；N,N',N''-トリス（3-ジメチルアミノプロピル）ヘキサヒドロ-s-トリアジン）
【００６３】
[芯材]
ＪＡＳ規格に適合した、強度等級E105-F300のオウシュウアカマツ集成材（銘建工業(株)社製）を120mm×120mm×1200mmに採寸し使用した。
【００６４】
[断熱層]
ＪＡＳ規格に適合した、造作用の杉集成材（銘建工業(株)社製、見付け材面品質１等、非塗装の仕上げ材）を必要なサイズに裁断して使用した。ＪＩＳ  Ａ  １４１２−２  （１９９９）に準拠して測定した２３℃での杉集成材（ｎ＝４）の熱伝導率は０．１４〜０．１８Ｗ／ｍ・Ｋであり、平均値は０．１７Ｗ／ｍ・Ｋであった。また、杉集成材の耐熱性は２００℃以上であった。
なお、耐熱性は、以下の方法に従い測定した。
耐熱性測定方法
測定機：ＳＩＩ社製  ＥＸＳＴＡＲ６０００  ＴＧ／ＤＴＡ６２００
測定原理：熱質量分析（ＴＧ）
測定方法：分析試料をサンプルセルに１０ｍｇ充填し、空気の雰囲気下で、室温から１１０℃まで昇温し、３０分間保持して水分を揮散させる。その後、昇温速度１０℃／ｍｉｎで、１１０〜２００℃まで昇温させ、１１０℃での質量を基点として分析試料の質量変化（減少）率を測定する。
判定：質量変化（減少）率が３．０％に達する温度を耐熱性温度とする。（例えば、１５０℃までの質量変化（減少）率が３．０％未満であれば、耐熱性１５０℃以上とする。例えば、１７０℃での質量変化（減少）率が３．０％であれば、耐熱性１７０℃とする。例えば、２００℃までの質量変化（減少）率が３．０％未満であれば、耐熱性２００℃以上とする。）
【００６５】
石膏ボード（吉野石膏社製；GB-NC,不燃タイプ；1200mm×1200mm×9.5mm(t)）を必要なサイズに裁断して使用した。ＪＩＳ  Ａ  １４１２−２  （１９９９）に準拠して測定した２３℃での石膏ボード（ｎ＝４）の熱伝導率は０．２０〜０．２５Ｗ／ｍ・Ｋであり、平均値は０．２２Ｗ／ｍ・Ｋであった。また、石膏ボードの耐熱性は２００℃以上であった。
【００６６】
[接着剤]
ディアノールＤ−３００（レゾルシノール系）（株式会社オーシカ製）
【００６７】
[ポリイソシアネレート樹脂原液の準備]
以下の手順に従い、ポリイソシアネレート樹脂原液ＡおよびＢを調製した。
１）ポリイソシアネート１を１０ｋｇ、難燃剤１を１５００ｇ、難燃剤２を７５０ｇ、それぞれ計量し、２０Lの容器に投入した。次にハンドミキサーで、３００ｒｐｍｘ３分の条件で十分に撹拌混合した。
２）所定量のポリオール１およびポリオール２と、触媒１８０ｇとを、３Lの容器に投入した。次に、容器中の内容物をハンドミキサーで、３００ｒｐｍｘ３分の条件で十分に撹拌混合した。
３）上記２で得られた混合物を、上記１の混合物を収容した容器に投入し、ハンドミキサーで４００ｒｐｍｘ２０秒の条件で十分に撹拌混合した。
４）上記３で得られた混合物を、ポリイソシアネレート樹脂原液として使用し、後述する耐火層の成形型に注入した。なお、１および２を混合するとイソシアヌレート化反応およびウレタン化反応が始まるため、上記３の混合は、成形型中で耐火層を形成する直前に行った。
【００６８】
ポリイソシアネレート樹脂原液ＡおよびＢの組成はそれぞれ以下の通りである。
【表１】
2018105033.tif 000003
【００６９】
[耐火性物品の製造]
以下の手順に従い、実施例１〜４の耐火性物品を製造した。なお、実施例１〜４で使用されるポリイソシアネレート樹脂原液の種類および耐熱層の厚みは、後述する表２に示される通りとした。
１）120mm×120mm×1200mmの集成材製の芯材の周囲に、２種類の断熱耐火パネルを張り付けることにより柱状の耐火性物品を製造することを想定し、図２に示される断熱耐火のパネルＡ（図２Ａ、耐火層厚み40mmの場合）およびパネルＢ（図２Ｂ、耐火層厚み40mmの場合）を設計した。２種類の断熱耐火パネルは、組み合わせることにより、一定の厚さで切れ目のない断熱層（芯材の周囲）および耐火層（断熱層の周囲）を構成するように設計した。
２）次に、１）の設計に基づいてパネルＡおよびパネルＢを内部で形成可能な形状の蓋付きアルミ製成形型をそれぞれ準備した。
３）厚さ10mmの杉集成材の平板を準備し、設計されたパネル形状に従って加工し、断熱層に対応する成形型内の所定の位置に配置した。
４）パネル中の樹脂体積と樹脂密度から計算される必要量のポリイソシアネレート樹脂原液を準備し、成形型に投入した。投入された直後のポリイソシアネレート樹脂原液の粘度は低いので、自然に平滑な面を形成した。
５）厚さ10mmの杉集成材の平板を、設計されたパネル形状に加工し、上記３）の断熱層とは反対側の断熱層の所定の位置に配置した。
６）プレス機を閉じ、成形型の蓋をした状態で型温３０℃、３０分間で静置し、耐火層原液を硬化させ、成形型から取り出すことにより、断熱耐火パネルＡおよびパネルＢを得た。
７）図２Ｃに示される通り、上記で用意した断熱耐火パネルＡおよびＢを接着剤により芯材に接着させ、耐火性物品を完成させた。
【００７０】
また、耐熱層を表２に記載の通りとする以外、実施例１〜４と同様の手法に従い、比較例１〜４の耐火性物品を製造した。
【００７１】
試験例：耐火性試験
耐火性試験にあたっては、上記で作成した柱状耐火性物品の上下面からの燃焼を止める必要がある。そのため、吉野石膏社製；不燃GB-F(V)、タイプZ；606mm×1820mm×21mm(t)）を280x280mmに採寸したボードを耐火性物品の上下面にそれぞれ接着させ、耐火性試験用の柱状試験体（実施例１〜４および比較例１〜４）を作製した。
一般財団法人・日本建築総合試験所「防耐火性能試験・評価業務方法書」の耐火性能試験方法に準じて、柱状試験体を使用して耐火性試験を行った。
まず、ＩＳＯ-８３４加熱曲線に準じて、プロパンガスを大型加熱炉内で燃焼させ、柱状試験体を１時間加熱した。次に、上記燃焼を止めて３時間放置した。さらに２４時間放置し、柱状試験体の芯材の状態をチェックした。なお、加熱時の炉内温度測定ではＩＳＯ-８３４加熱曲線と同様な温度上昇を示し、燃焼停止後は試験体の燃焼もすぐに止まることを確認した。
【００７２】
芯材の状態（耐火性能判定）は、訓練された専門パネル（n=10）により以下の判定基準にて目視にて評価した。
○：芯材に燃焼跡または炭化が見られない
×：芯材に一部でも燃焼跡または炭化が見られる
注）１名でも×と判定する場合には、×と判定する。
【００７３】
結果は表２に示される通りであった。
【表２】
2018105033.tif 000004
【００７４】
表２に示される通り、断熱層として木材を使用した実施例１〜４の耐火性はいずれも良好であった。
一方で、断熱層として石膏ボードを使用した比較例２では、芯材の一部に炭化が認められたため、耐火性能は不良と判定した。
また、断熱層を使用せず耐火層の厚みのみを調節した比較例１、３および４では、芯材の一部に炭化が認められたため、耐火性能は不良と判定した。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明によれば、顕著な耐火性、耐熱性を有する耐火性物品を提供することができる。また、本発明によれば、断熱層および耐火層を備えた複数のパネルを用いて、顕著な耐火性、耐熱性を有する耐火性物品を簡便に製造することができる。また、本発明によれば、断熱層および耐火層の厚さ等を調整により耐火性能の調整も容易に実施しうるため、耐火性物品を広範囲にわたる用途に適応させることができる。また、本発明によれば、耐火性物品の芯材に必要強度を有する材料を選択することにより、顕著な耐火性、耐熱性を有する柱、梁、壁、床、桁、筋かい、土台などの建物構造部材を提供することができる。また、本発明は、木材を芯材および断熱層として好適に使用できることから、耐火性、耐熱性軽量性に優れた木材製の建物構造部材を提供する上で特に有利である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  耐火性物品
１１  芯材
１２，１４  断熱層
１５  表面層
【図１】
2018105033.tif 000005
【図２】
2018105033.tif 000006
【図３】
2018105033.tif 000007