(57)【要約】【課題】梁貫通孔の耐火被覆において、はりせいを大きくする必要がなく、また貫通孔の補強部材を大型のものにする必要のない耐火被覆材を提供することを目的とする。【解決手段】鉄骨梁貫通孔小口の耐火被覆材に用いられ、加熱時に膨張する熱膨張性耐火組成物であって、ゴム系樹脂または熱可塑性樹脂１００重量部と、加熱時に膨張する熱膨張成分２〜３０重量部と、ホウ酸７０〜２５０重量部と、酸化アルミニウムとを含有し、酸化アルミニウムとホウ酸に対する重量比（酸化アルミニウム／ホウ酸）が０．４５以上１．５以下であり、ケイ酸化合物、マグネシウム塩およびカルシウム塩の合計含有量が、ホウ酸に対して質量比で０％以上１０％未満であることを特徴とする、熱膨張性耐火組成物。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨梁貫通孔小口の耐火被覆材に用いられ、加熱時に膨張する熱膨張性耐火組成物であって、ゴム系樹脂または熱可塑性樹脂１００重量部と、加熱時に膨張する熱膨張成分２〜３０重量部と、ホウ酸７０〜２５０重量部と、酸化アルミニウムとを含有し、
前記酸化アルミニウムと前記ホウ酸との重量比（酸化アルミニウム／ホウ酸）が０．４５以上１．５以下であり、
ケイ酸化合物、マグネシウム塩およびカルシウム塩の合計含有量が、前記ホウ酸に対して質量比で０％以上１０％未満であることを特徴とする、熱膨張性耐火組成物。
【請求項２】
前記熱膨張成分が熱膨張性黒鉛である、請求項１に記載の熱膨張性耐火組成物。
【請求項３】
前記酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積が０．５以上５０ｍ２／ｇ以下である、請求項１または２に記載の熱膨張性耐火組成物。
【請求項４】
亜リン酸アルミニウムを、該亜リン酸アルミニウムと前記ホウ酸との重量比（亜リン酸アルミニウム／ホウ酸）が０以上０．４以下でさらに含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱膨張性耐火組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱膨張性耐火組成物が所定の形状に成形されてなる、鉄骨梁貫通孔小口の耐火被覆材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱膨張性耐火組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築材料の分野においては、従来から耐火性が重要な性能の一つである。例えば、鉄骨造においては、耐火性能基準を満たすために、構造部材をなす梁、柱の鉄骨の表面を耐火性に優れた材料で被覆する方法が実施されている。
日本建築学会編集の「鉄骨工事技術指針・工事現場施工編」（以下、非特許文献１）には、耐火性に優れた材料としてロックウール等を用いることが記載されている。
ロックウールは、現場で鉄骨に対してセメントや水とともに吹き付けることにより施工され（非特許文献１の９．４参照）、安価に施工できるため広く普及している。しかし、スリーブ管等を設置するために、梁に貫通孔を開ける場合、貫通孔の小口も耐火材で被覆する必要がある。ロックウールで被覆しようとすると、例えば、二時間耐火では厚さ４５ｍｍで被覆する必要があり、貫通孔の直径は被覆後には９０ｍｍ小さくなってしまう。したがって、被覆しない場合と同じ径のスリーブ管を通そうとすると、貫通孔径を９０ｍｍ大きくしなければならない。そのために、はりせいを大きくする必要が生じたり、貫通孔の補強部材を大型のものにする必要が生じたりする。このため、材料および施工のコストが上昇したり設計に制約が生じてしまうという問題があった。また、小口の被覆厚については確認が難しいという品質管理上の問題もあった。
【０００３】
一方、防火区画体貫通口用の熱膨張性防火用組成物として、樹脂成分、無機系膨張剤、および無機系形崩れ防止剤としてホウ酸を含む組成物が特許文献１に記載されている。この組成物はホウ酸の形崩れ防止効果により膨張後の形状保持性が高いとされている。当該組成物は、防火区画貫通口用であるから、貫通口の小口と電線管あるいは配管との間に設置される。このため、この組成物は膨張時の保形性がそれほど高くなくても貫通口の小口と電線管あるいは配管の間に挟まれているという効果により保形しやすい。
また、耐火被覆材として、ベースゴム成分、粘着付与剤、熱膨張性黒鉛、難燃剤、無機充填剤、加硫剤、加硫促進剤、亜リン酸アルミニウムを含有する耐火ゴム組成物が特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４５５８０１号公報
【特許文献２】特許第４２７０４７０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「鉄骨工事技術指針・工事現場施工編」，社団法人日本建築学会，１９９６年２月２０日，第４版，ｐ．４１５−４２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、我々の試験結果によれば、特許文献１の組成物を貫通孔小口の耐火被覆に用いた場合、８００℃以上の高温においては、熱膨張成分により膨張した材料が、ホウ酸から変化した酸化ホウ素の液体中に溶けこんで縮んでしまい、膨張が不十分となり、梁温度の上昇を抑える効果が不十分であった。
また、特許文献２の組成物は、亜リン酸アルミニウムや難燃剤といった高価な物質を多く用いるため、原材料コストが高い。特に、亜リン酸アルミニウムや、特許文献２の実施例で難燃剤として使用しているポリリン酸アンモニウムアミドやポリリン酸アンモニウムは、高価であるとともに、原料であるリン鉱石の枯渇の懸念があった。
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、梁貫通孔の耐火被覆において、高価な材料を用いなくても、十分な耐火性、形状保持性を有する、熱膨張性耐火組成物およびそれを用いた耐火被覆材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】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討した結果、安価であり原料枯渇の心配の少ない、ホウ酸と酸化アルミニウムとを所定の比率で組み合わせることにより、１０００℃付近の高温においても保形性に優れていることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は以下のとおりである。
［１］
鉄骨梁貫通孔小口の耐火被覆材に用いられ、加熱時に膨張する熱膨張性耐火組成物であって、ゴム系樹脂または熱可塑性樹脂１００重量部と、加熱時に膨張する熱膨張成分２〜３０重量部と、ホウ酸７０〜２５０重量部と、酸化アルミニウムとを含有し、
前記酸化アルミニウムと前記ホウ酸との重量比（酸化アルミニウム／ホウ酸）が０．４５以上１．５以下であり、
ケイ酸化合物、マグネシウム塩およびカルシウム塩の合計含有量が、前記ホウ酸に対して質量比で０％以上１０％未満であることを特徴とする、熱膨張性耐火組成物。
［２］
前記熱膨張成分が熱膨張性黒鉛である、［１］に記載の熱膨張性耐火組成物。
［３］
前記酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積が０．５以上５０ｍ２／ｇ以下である、［１］または［２］に記載の熱膨張性耐火組成物。
［４］
亜リン酸アルミニウムを、該亜リン酸アルミニウムと前記ホウ酸との重量比（亜リン酸アルミニウム／ホウ酸）が０以上０．４以下でさらに含有する、［１］〜［３］のいずれかに記載の熱膨張性耐火組成物。
［５］
［１］〜［４］のいずれかに記載の熱膨張性耐火組成物が所定の形状に成形されてなる、鉄骨梁貫通孔小口の耐火被覆材。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の熱膨張性耐火組成物によれば、安価なホウ酸と酸化アルミニウムとを所定の比率で組み合わせることにより、１０００℃付近の高温においても保形性に優れ、安価で、十分な耐火性、形状保持性を有する熱膨張性耐火組成物を提供することができる。これによれば、梁貫通孔の小口の耐火被覆を薄くすることができるため貫通孔径をロックウールによる被覆ほど大きくする必要がなく、施工コストを抑えることができ、設計の制約も少なくなる。また、所定の被覆厚を確実に施工できるため品質管理も行いやすい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態である耐火被覆用材料を梁貫通孔の小口に用いた耐火構造を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態である耐火被覆用材料を梁貫通孔の小口に用いた耐火構造を模式的に示す断面図である。
【図３】実施例で耐火試験に用いた半円形の耐火断熱レンガを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、「〜」を用いて示している数値範囲は、前後の数値を含むものとする。
本実施形態の熱膨張性耐火組成物は、鉄骨梁貫通孔小口の耐火被覆材に用いられ、加熱時に膨張する熱膨張性耐火組成物であって、ゴム系樹脂または熱可塑性樹脂と、加熱時に膨張する熱膨張成分と、ホウ酸と、酸化アルミニウムとを含有する。また、本実施形態の耐火被覆材は、本実施形態にかかる熱膨張性耐火組成物が所定の形状、例えばシート状に成形されてなる。
【００１１】
本実施形態の熱膨張性耐火組成物は、ゴム系樹脂または熱可塑性樹脂１００重量部と、加熱時に膨張する熱膨張成分２〜３０重量部と、ホウ酸７０〜２５０重量部と、酸化アルミニウムを含有する。
本発明者らは、安価であり、原料枯渇の心配の少ない、ホウ酸と酸化アルミニウムとを組み合わせることで、１０００℃付近の高温においても保形性に優れていることを見出した。ホウ酸と酸化アルミニウムとを所定の比率で、ゴム系樹脂または熱可塑性樹脂及び熱膨張成分とともに含有させることによって、熱膨張成分が加熱された際に飛散せず、成形性及び耐火性に優れた熱膨張性耐火組成物を得ることができる。
【００１２】
また、本実施形態の熱膨張性耐火組成物は、ケイ酸化合物、マグネシウム塩およびカルシウム塩を含まない（０％）か、もしくは、ホウ酸に対するこれらの物質の質量比が１０％未満までしか含有しない。
この耐火組成物には、ケイ酸化合物あるいはマグネシウム塩がある量以上含まれると、熱膨張成分により膨張した材料が、ホウ酸から変化した酸化ホウ素の液体中に溶けこんで縮み、さらには硬さを失ってしまうため、貫通孔小口から剥がれ落ちてしまい、梁温度の上昇を抑える効果が不十分である。また、この耐火組成物には、カルシウム塩がある量以上含まれると、ホウ酸と酸化アルミニウムによる保形性を阻害してしまう。
【００１３】
ゴム系樹脂は、特に制限されず、公知のゴム系樹脂をそのまま用いることができる。ゴム系樹脂としては、例えば、天然ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロロヒドリンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、スチレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム等が使用できる。これらの中でも、耐老化性に優れており入手しやすく安価であるという観点から、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、が好ましく、ブチルゴムがより好ましい。また、これらのゴム系樹脂は、溶融温度や柔軟性等を調整するために、二種以上が併用されてもよい。
【００１４】
熱可塑性樹脂は、特に制限されず、公知の熱可塑性樹脂をそのまま用いることができる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリアクリロニトリルスチレン系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂、ナイロン６あるいはナイロン６６等のポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンスルファイド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリスルフォン系樹脂等を用いることができる。
【００１５】
ゴム系樹脂あるいは熱可塑性樹脂は、本実施形態の熱膨張性耐火組成物を混練、成形する際のバインダーとして主に機能する。
加熱時に膨張する熱膨張成分としては、公知のものをそのまま使用することができ、例えば、メラミン等のメラミン系化合物、尿素、チオ尿素、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ−ジニトロソ−Ｎ，Ｎ−ジメチルテレフタルアミド等のＮ−ニトロソ化合物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾジカルボンアミド等のアゾ化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド、ｐ，ｐ−オキシ−ビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）等のスルホンヒドラジド化合物、塩素化パラフィン、あるいはこれらの誘導体、熱膨張性黒鉛、ヒル石、真珠岩、黒曜石等が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、取り扱い・入手の容易性から、メラミン等のメラミン系化合物、熱膨張性黒鉛が好ましく、熱膨張性黒鉛がより好ましい。また、加熱時の膨張倍率は、１ｇあたり１００ｃｃ以上であることが好ましい。
【００１６】
熱膨張性黒鉛を用いる場合は、２０〜２００メッシュのものを用いることが好ましい。２０メッシュよりも荒いとゴム系樹脂あるいは熱可塑性樹脂への混合性が悪化する傾向にあり、２００メッシュよりも細かいと膨張倍率が少なくなる傾向にある。
加熱時に膨張する熱膨張成分は、加熱時に膨張することにより、難燃性能を高めるとともに、断熱層を形成し、火源からの距離をかせぐことで、被覆される構造部材表面の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００１７】
加熱時に膨張する熱膨張成分は、ゴム系樹脂あるいは熱可塑性樹脂１００重量部に対し、２重量部から３０重量部であることが好ましく、より好ましくは３重量部から２０重量部であり、さらに好ましくは５重量部から１５重量部である。２重量部よりも少ないと、本実施形態の耐火被覆材を加熱した際に、膨張が不十分なために、被覆する鉄骨表面の温度上昇を抑制する効果が小さくなる傾向にある。また、３０重量部よりも多いと、膨張倍率が大きすぎて保形性が得られず、加温された際に貫通孔小口から脱落してしまう。２重量部から３０重量部とすることで、保形性を有しつつ十分に膨張することができる。
【００１８】
ホウ酸は、例えば、オルトホウ酸Ｈ３ＢＯ３、メタホウ酸ＨＢＯ２、無水ホウ酸（酸化ホウ素）Ｂ２Ｏ３が使用でき、これらの中でもオルトホウ酸Ｈ３ＢＯ３が好ましい。
ホウ酸は、加熱することにより分解してＨ２Ｏを放出する。この反応が吸熱反応であるということと、Ｈ２Ｏは不燃性ガスであるため可燃性ガスの濃度を低下させ着火しにくくするということにより、耐火被覆材の耐火性能を高める効果がある。また、分解の結果生じた酸化ホウ素は４５０℃で粘性の高い液体となり、本実施形態の耐火被覆材が加熱され膨張した際に、耐火被覆材の保形性を高め、耐火被覆材が崩壊・剥離・脱落するのを防ぐ働きがある。さらに、ホウ酸だけでは８００℃以上の高温では分解して生じた酸化ホウ素の液体の粘度が低くなるため、熱膨張成分により膨張した材料が液体に溶けこんで縮んでしまい、耐火性を低下させてしまうが、原料として酸化アルミニウムを配合しておくと、酸化ホウ素の液体が酸化アルミニウムと反応し、新たにホウ酸アルミニウムＡｌ１８Ｂ４Ｏ３３の結晶を酸化ホウ素の液体中に生成することにより、膨張した材料の形状を保持することができるようになる。
【００１９】
ホウ酸は、ゴム系樹脂あるいは熱可塑性樹脂１００重量部に対し、７０重量部から２５０重量部であることが好ましく、より好ましくは１００重量部から２００重量部である。７０重量部よりも少ないと、膨張後の耐火被覆材の保形性を高める効果が劣る傾向にあり、２５０重量部よりも多いと、バインダーとなるゴム系樹脂あるいは熱可塑性樹脂の量が相対的に少なくなるため、成形が困難になる。７０重量部から２５０重量部とすることにより、成形性と保形性とを両立することができる。ホウ酸は、単独で用いてもよいし、二種以上のホウ酸を用いてもよい。
【００２０】
ホウ酸から生成した酸化ホウ素と酸化アルミニウムが８００℃以上で反応することにより、ホウ酸アルミニウムＡｌ１８Ｂ４Ｏ３３が生成し、シートの形状を保持することができるようになる。酸化アルミニウムとホウ酸との比（酸化アルミニウム／ホウ酸）は、質量比で０．４５〜１．５の範囲である。０．４５よりも小さいと、８００℃以上の高温においては、熱膨張成分により膨張した材料が、ホウ酸から変化した酸化ホウ素の液体中に溶けこんで縮んでしまい、膨張が不十分となり、梁温度の上昇を抑える効果が不十分になる。１．５よりも大きいと、ホウ酸が膨張後の耐火被覆材の保形性を高める効果が劣る傾向にある。酸化アルミニウム／ホウ酸の比を、０．４５〜１．５とすることで、熱膨張時に梁温度の上昇を抑える効果と保形性とを両立することができる。
【００２１】
酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積は、０．５〜５０ｍ２／ｇであることが好ましく、３〜３０ｍ２／ｇであることがより好ましく、１０〜２０ｍ２／ｇであることがさらに好ましい。ＢＥＴ比表面積をこの範囲に収めることにより、８００℃以上でのホウ酸アルミニウムの生成速度が高まり、シートの形状保持能力がさらに高まる。また、膨張倍率も高めることができる。
【００２２】
水酸化アルミニウムも高温で脱水して酸化アルミニウムになるが、脱水により質量が３５％も減少してしまうため、形状保持能力が酸化アルミニウムよりも小さく、適さない。
【００２３】
亜リン酸アルミニウムは、原材料コストがそれほど上がらない程度までの量であれば添加することができる。亜リン酸アルミニウムは、Ａｌ２（ＨＰＯ３）３で表されるものであり、例えば、太平化学産業（株）の製品名ＡＰＡ−１００等を用いることができる。亜リン酸アルミニウムを加えることにより、膨張したシートの形状を保持する能力がさらに高まる。
亜リン酸アルミニウム／ホウ酸の比は、０〜０．４であることが、原材料コストを抑えるため好ましい。
【００２４】
本実施形態の組成物には、ケイ酸塩化合物、マグネシウム塩あるいはカルシウム塩を含まないか（０％）、含んだとしてもホウ酸に対するこれらの物質の合計の質量比が１０％未満である必要がある。ここで言うケイ酸塩化合物とは、二酸化ケイ素、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、アルミノケイ酸塩、フライアッシュ、シリカフューム、タルク、粘土、クレー、カオリン、シラス、マイカ、パーライト、珪藻土、ガラス、珪砂、珪石粉、ワラストナイト、砂等のことを言う。また、マグネシウム塩とは、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、水酸化マグネシウム等のことを言う。ホウ酸に対するケイ酸塩化合物あるいはマグネシウム塩の質量比が１０％以上になると、８００℃以上の高温において、熱膨張成分により膨張した材料の一部または全部がホウ酸から変化した酸化ホウ素の液体中に溶け、体積が縮んでしまい、膨張が不十分となり、梁の耐火性能を改善する性能が得られない。また、カルシウム塩とは、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、水酸化カルシウム等のことを言う。ホウ酸に対するカルシウム塩の合計の質量比が１０％以上になると、膨張後の耐火被覆材の保形性を高める効果が劣る傾向にある。
これらの材料は通常、かさ増しのための増量材として用いられることが多いが、上述したように、本組成物においては耐火性能に悪影響を与えてしまうため、用いる量が制限される。ホウ酸に対するケイ酸塩化合物あるいはマグネシウム塩の質量比を１０％未満とすることで、耐火性能と保形性とを優れたものとすることができる。
【００２５】
これらの成分の他、本実施形態の効果を低減させない範囲内で必要に応じて、例えば、希釈剤、難燃剤、炭化剤等の各種添加剤を本実施形態の熱膨張性耐火組成物に配合することもできる。
希釈剤としては例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、ミネラルスピリット、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アルコール類、水等が挙げられる。これらは、混練時の粘性を低くし、混合性を良好にする。
【００２６】
難燃剤としては例えば、テトラブロモビスフェノールＡ、デカブロモジフェニルエーテル、ヘキサブロモシクロドデカン、トリブロモフェノール、エチレンビステトラブロモフタルイミド、臭素化ポリスチレン、エチレンビスペンタブロモジフェニール等の臭素系難燃剤、塩素化パラフィン、塩素化ポリエチレン、塩素化脂環化合物、含塩素リン酸エステル等の塩素系難燃剤、赤リン、三塩化リン、五塩化リン、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等の無機リン系難燃剤、リン酸エステル等の有機リン系難燃剤、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等のアンチモン系難燃剤、水酸化アルミニウム、ホウ酸塩化合物、モリブデン化合物、スズ化合物、金属酸化物等の無機系難燃剤が挙げられる。これらは、ゴム系樹脂あるいは熱可塑性樹脂の難燃性を高める役割を担う。難燃剤は一般に高価であり、本実施形態の原材料コストがそれほど上がらない程度までの量であれば添加することができる。
【００２７】
炭化剤としては例えば、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ポリペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の多価アルコール、デンプン、カゼイン等が挙げられる。これらは、加熱時に脱水することで炭化物を形成し、保形剤としてのホウ酸の働きを補助し、保形性を高める働きを補う。
さらに、本実施形態の熱膨張性耐火組成物には、公知の界面活性剤、架橋剤、製泡剤、触媒、安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、滑剤、ゴム軟化剤（例えばプロセスオイルやポリブテンなど）、ゴム配合油、粘着付与剤、顔料等の各種添加物も適宜含まれていてもよい。
【００２８】
本実施形態の熱膨張性耐火組成物は、公知の混練装置を用いて混練することができる。混練装置としては、例えば、加圧ニーダー、バンバリーミキサー等が使用できる。
上記混練装置により得られる混練物は、公知の成形装置を用いてシート状に成形することができる。成形装置としては、プレス、押出機、カレンダー成形、ロール成形等が使用できる。
【００２９】
そして本発明の耐火被覆材は、上述したような本発明にかかる熱膨張性耐火組成物を所定の形状、例えばシート状に成形されてなる。
本実施形態の耐火被覆材の厚さは、２ｍｍから１５ｍｍが好ましく、より好ましくは３ｍｍから１０ｍｍである。耐火被覆材の厚さが２ｍｍ未満であると梁貫通孔小口に十分な耐火性能を与えにくくなる傾向にある。１５ｍｍより厚いと貫通孔に通すことができるスリーブの径が小さくなってしまう。耐火被覆材の厚さを２ｍｍから１５ｍｍとすることにより、スリーブの径を小さくすることなく、梁貫通孔小口に十分な耐火性能を与えることができる。
本実施形態の耐火被覆材の幅は、被覆される貫通穴小口の幅以上とすることが好ましい。すなわち、梁のウェブ厚、補強金物の大きさ、等によって変化するが、１０ｍｍ〜１５０ｍｍが好ましい。
【００３０】
本実施形態の耐火被覆材は、加熱した際に主に厚み方向に膨張する。加熱時の膨張倍率は、加熱前の厚みに対し２〜７倍であることが好ましく、より好ましくは２．５〜５倍である。加熱時の膨張倍率が２倍未満であると、梁貫通孔小口に十分な耐火性能を与えにくくなる傾向にあり、７倍より高いと膨張後の構造部材への被覆を維持しにくくなり剥がれ落ちてしまう傾向にある。加熱時の膨張倍率が２〜７倍であることにより、梁貫通孔小口に十分な耐火性能を維持しつつ、膨張後の構造部材への被覆を維持できる。
【００３１】
本実施形態の耐火被覆材は、その片面あるいは両面に面材を貼り付けることもできる。面材としては、不燃性を有するものであれば公知の物を使用できる。また、耐火被覆材が加熱膨張した際に、その膨張に追随できるように変形できるものが望ましく、アルミ箔、ガラスメッシュ付アルミ箔、ステンレス箔等の金属箔、ケイ酸カルシウム板、ケイ酸マグネシウム板、石膏ボード、木片セメント板、繊維強化セメント板等の無機物板、セラミックス紙、水酸化アルミ紙などの不燃紙、ガラス、セラミックス繊維等の不織布等が使用できる。
【００３２】
本実施形態の耐火被覆材に面材を貼り付ける方法としては、接着剤を用いる方法、タッカー等の機械的固定方法、圧力により密着させる方法のいずれでもよい。
本実施形態の耐火被覆材を鉄骨梁貫通孔小口に施工する際、小口に接する面に、両面テープ、あるいは接着剤を用いて貼ってもよい。両面テープや接着剤は公知の物が使用できる。これらを使用することにより、耐火被覆材が小口に固定される。両面テープは、施工前にあらかじめ耐火被覆材に貼ってあってもよい。
【００３３】
本実施形態の耐火被覆材は、鉄骨梁貫通孔の小口に用いることによって、優れた耐火構造となる。以下、図面を用いて説明する。
図１および図２は、本実施形態の耐火被覆材を梁貫通孔の小口に用いた耐火構造を模式的に示す図である。図１は鉄骨梁１０の貫通孔の小口１１に本実施形態の耐火被覆材１２が取り付けられた状態を示す図であり、図２はその断面図である。図２に示すように、鉄骨梁１０の貫通孔の小口１１に本実施形態の耐火被覆材１２が取り付けられた後に、さらに鉄骨梁１０を覆うようにロックウール１３が吹き付けられていてもよい。
このような耐火被覆材１２によれば、安価なホウ酸と酸化アルミニウムとが所定の比率で組み合わせられていることにより、１０００℃付近の高温においても保形性に優れ、安価で、十分な耐火性、形状保持性を有するものとなる。これにより、梁貫通孔の小口の耐火被覆材を薄くすることができるため貫通孔径をロックウールによる被覆ほど大きくする必要がなく、施工コストを抑えることができ、設計の制約も少なくなる。また、所定の被覆厚を確実に施工できるため品質管理も行いやすい。
【００３４】
なお、上述した実施形態は本発明に係る熱膨張性耐火組成物、耐火被覆材の一実施形態を例に挙げて説明したものであり、本発明に係る熱膨張性耐火組成物、耐火被覆材は本実施形態に記載したものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば上述した実施形態では、熱膨張性耐火組成物および耐火被覆材を、鉄骨梁貫通孔小口に用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、それ以外の部位を耐火被覆する場合にも適用可能である。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例により更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。
実施例及び比較例で用いた原料を以下に示す。
（ゴム系樹脂）
ブチルゴム：再生品ＤＴ９９９
（熱膨張成分）
熱膨張性黒鉛：鈴裕化学、ＧＲＥＰ−ＥＧ、膨張倍率１８０ｃｃ／ｇ
（ホウ酸）
ホウ酸：関東化学、試薬特級
（酸化アルミニウム）
酸化アルミニウム１：日本軽金属、Ａ１１、ＢＥＴ比表面積１．１ｍ２／ｇ
酸化アルミニウム２：日本軽金属、Ａ３３Ｆ、ＢＥＴ比表面積１７ｍ２／ｇ
（水酸化アルミニウム）
水酸化アルミニウム：関東化学、試薬
（亜リン酸アルミニウム）
亜リン酸アルミニウム：太平化学産業、ＡＰＡ−１００
（ゴム軟化剤）
プロセスオイル：出光興産、ＰＡ９０
（ケイ酸塩化合物、マグネシウム塩あるいはカルシウム塩）
珪石粉：平均径１５μｍ
タルク：巴工業、ＨＭ４ＰＢ
シリカフューム：ＥＦＡＣＯ
カオリン：関東化学、試薬
ワラストナイト：巴工業、ＮＹＧＬＯＳ８
シラス：柏原白土
水酸化マグネシウム：ファイマテック、ジュンマグＢＦ
炭酸カルシウム：関東化学、試薬鹿1級
【００３６】
実施例１〜１４及び比較例１〜１６について、表１及び表２に示す種類及び配合量（重量部）の原料を、１５０ｍＬ加圧ニーダーに投入、混練し、混練物を得た。得られた混練物をプレスし、厚さ６ｍｍの耐火被覆材を得た。
この耐火被覆材を、幅２０ｍｍ×長さ３１４ｍｍの大きさに切り出し、片面に両面テープを貼り付けた。図３に示すような、耐火断熱レンガの半円形切出部内面に両面テープで固定した。
【００３７】
この耐火被覆材を取り付けた耐火断熱レンガを炉内に入れ、ＩＳＯ８３４加熱曲線に準拠し加熱を行った。加熱時間は１２０分とした。この加熱により、炉内温度は、６０分で９４５℃、１２０分で１０４９℃にまで上がった。
【００３８】
加熱後に、耐火被覆材の膨張倍率及び保形性を測定した。膨張倍率は、試験後の耐火被覆材の厚さを試験前の耐火被覆材の厚さ（６ｍｍ）で除すことにより算出した。膨張倍率が２以上である場合を合格とした。
【００３９】
保形性は、耐火被覆材が、膨張後にも半円形切出部内面からどの部位も外れることなく密着している状態を「Ａ」と記した。また、膨張後、耐火被覆材の一部が半円形切出部内面より外れてはいるが、全体としては材料は連続しており切断されていない状態を「Ｂ」と記した。また、耐火被覆材がガラス状で膨張倍率が小さくなり、一部あるいは全部が半円形切出部内面より剥がれ落ちている状態を「Ｃ」と記した。また、耐火被覆材の保形性が不十分で、粉状になり半円形切出部内面より脱落している状態を「Ｄ」とした。「Ａ」と「Ｂ」を保形性合格とし、「Ｃ」と「Ｄ」を保形性不合格とした。
配合量および測定結果を、実施例１〜１４について表１に、及び、比較例１〜１６について表２に示す。
【００４０】
【表１】
2018150391.tif 000003
【００４１】
【表２】
2018150391.tif 000004
【００４２】
表１および表２から明らかなように、熱可塑性樹脂１００重量部に対し熱膨張成分が２重量部より少ない比較例３では膨張が不十分であった。一方、３０重量部より大きい比較例４では、膨張倍率が大きすぎて保形性が得られなかった。
熱可塑性樹脂１００重量部に対しホウ酸が７０重量部より少ない比較例１，１５では保形性が不十分であった。一方、２５０重量部より大きい比較例２では、成形が困難で膨張が不十分であった。
酸化アルミニウムを含有しない、比較例１３，１４では膨張が不十分であった。また酸化アルミニウムとホウ酸との重量比が０．４５より小さい比較例１１では膨張が不十分であった。一方、１．５より大きい比較例１では、保形性が不十分であった。
ケイ酸化合物、マグネシウム塩をホウ酸に対して１０％以上含有する比較例５〜９，１１では、膨張が不十分であった。またカルシウム塩をホウ酸に対して１０％以上含有する比較例１０，１２では、保形性が不十分であった。
酸化アルミニウムを用いず、水酸化アルミニウムを用いた比較例１６では、保形性が不十分であった。
このように、比較例１〜１６の耐火被覆材は、膨張倍率か保形性のどちらか、あるいはどちらも不合格であった。
【００４３】
これに対し、ゴム系樹脂あるいは熱可塑性樹脂１００重量部と、加熱時に膨張する熱膨張成分２〜３０重量部と、ホウ酸７０〜２５０重量部と、酸化アルミニウムを含有し、
酸化アルミニウムとホウ酸との重量比が０．４５以上１．５以下であり、
ケイ酸化合物、マグネシウム塩およびカルシウム塩の合計含有量が、ホウ酸に対して質量比で０％以上１０％未満であることをすべて満たす実施例１〜１４の耐火被覆材は、膨張倍率、保形性ともに合格であった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の熱膨張性耐火組成物および耐火被覆材は、安価で、十分な耐火性、形状保持性を有するものとなり、耐火被覆材として適用可能であり、特に鉄骨梁貫通孔の小口用の耐火被覆材として好適である。
【符号の説明】
【００４５】
１０    鉄骨梁
１１    貫通孔小口
１２    耐火被覆材
１３    ロックウール
【図１】
2018150391.tif 000005
【図２】
2018150391.tif 000006
【図３】
2018150391.tif 000007