(57)【要約】【課題】外部からの熱を受けて自動的にプラスチック製チューブが半径方向に膨張するように押出成形してなる熱膨張性黒鉛充填チューブの製造方法と、そのチューブを用いた自己封止機能を持つプラスチック複合チューブと遮炎パネルの製造法の提供。【解決手段】チューブに用いられるプラスチック複合材は粒子径の比較的大きな熱膨張性黒鉛を含み、さらに押出成形時にフレーク状黒鉛粒子のチューブ中での配向を促す粒子径の比較的小さな鱗片状フィラーをプラスチック複合材組成に含有させることで効率的に黒鉛結晶のC軸をチューブ半径方向に配向させる。ネット状遮炎通気パネルの場合、チューブを必要とする長さに切断し、得られたコマ２を金網１上でコマの中心間距離を変えた正三角形の頂点に互いに位置させて固定し、型枠３の上下に金網を設置する。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱膨張性黒鉛粒子充填押出成形チューブが加熱された時、押出方向に対してよりもチューブの内外方向に対して膨張するように、黒鉛粒子の結晶のＣ軸を半径方向に極度に配向させてなる自己封止機能を持つプラスチック複合材チューブの製造方法。
【請求項２】
熱膨張性黒鉛粒子充填チューブの押出成形において、成形流動性の調節および黒鉛粒子の配向を促進させるために、マイカ鉱物（マスコバイト、フロゴパイト、バイオタイト）、粘土鉱物（セリサイト）、ガラスフレーク粉体の鱗片状無機粉体をいずれか一種または混合した紛体を熱膨張性黒鉛にブレンドしてなる自己封止機能を持つプラスチック複合材チューブの製造方法。
【請求項３】
請求項１及び２において、チューブが熱で膨張、分解する際の飛散防止にポリリン酸アンモニウムに窒素化合物を含む試薬を添加してなる自己封止機能を持つプラスチック複合材チューブ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法で得られた押出チューブを一定長さに切断したコマを、金属製の四角または円形を含む多角形の形状の型枠の上下に設置する２枚の金網の間に開孔部を上下方向にして一定間隔で並べて固定し、さらにこの金網を枠に設置して成り、その金網の一方、または両方にフィルターを載せてなることができる空気ダクトの取り入れ口、屋根裏の換気パネルまたはベントキャップ型換気口等の換気設備に設置可能な自己封止機能を持つプラスチック複合チューブを配置したネット状遮炎通気パネルの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法で得られた押出チューブを一定長さに切断したコマを、石膏、セメント珪酸ボード、珪酸カルシウム、セメント板等の無機不燃板の成形時に成形枠内の四方に一定間隔で設置したピン等のチューブ保持治具を使ってコマを定位置に固定した後、無機系スラリーを流し込み、その中に固定させてなる自己封止機能を持つプラスチック複合材チューブの不燃材埋め込み遮炎通気孔パネルの製造方法。
【請求項６】
請求項５の製造方法において、さらにパネルを金網でサンドイッチしてなる遮炎通気孔パネルの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法で得られた押出チューブを一定長さに切断したコマを、珪酸カルシウム板等からなる軒天井板に一定間隔で開けられ、且つ上面から下面まで同一の孔径の通気孔、もしくは同一中心軸を持つ２つの異なる孔径で貫通した異径口を持つ通気孔に天井裏側面から板厚みのすべてまたは一部深さに嵌め込んでなる自己封止機能を持つ遮炎通気孔パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性樹脂に熱膨張性黒鉛粒子と鱗片状無機紛体およびポリリン酸アンモニウム系試薬の３成分を充填したプラスチック複合樹脂からなる押出チューブの成形方法とそのチューブを用いた自己遮炎機能を持つパネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱膨張性黒鉛粒子を用いた防炎、遮炎性能のプラスチック組成物や軒天井パネルの構造物に関して、例えば特許文献１〜４など多数提案されている。しかしながらいずれも樹脂に熱膨張性黒鉛と特殊難燃剤を一定割合配合することで得られる難燃材料の開発のみを言及したり、あるいは金属製の特殊構造を持つ複雑な吸排気通路に上記の熱膨張性黒鉛含有プラスチックシートを取り付けた遮炎軒天井パネル、有孔板の周辺に熱膨張性黒鉛を含む樹脂組成物を塗布する遮炎軒天井有孔パネル等であり、製造コストが掛かりすぎたり、遮炎性能が不十分だったりするため実用化が遅れている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４３１９４４号公報
【特許文献２】特許第２８００２８２号公報
【特許文献３】特開２０００−３２８６８６号公報
【特許文献４】特開２００４−２１８３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、建築物の吸排気換気ダクト、天井通気ダクト、天井裏通気パネル等に高温の熱や火炎が襲来した時に、その熱を捕捉して自動的にダクトや孔が閉塞し、火炎や煙の進入を阻止する機能を持った装置、設備を構成するもので、その主要な部分に当たる熱膨張性黒鉛等が配向充填されたプラスチック製パイプの製造法とそのパイプで構成される遮炎パネルの製造法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本第１〜３発明による自己封止機能を最大限に発揮するチューブの製造法を確立し、そのチューブで構成される簡易な遮炎パネルの構造と製造法を検討して低コスト、高性能の遮炎パネル製法を確立し、簡易加熱試験でその性能を実証することである。本発明は次の構成を特徴としている。
【０００６】
請求項１の発明に係る自己封止機能を持つプラスチック複合材チューブの製造方法は、熱膨張性黒鉛粒子充填押出成形チューブが加熱された時、押出方向に対してよりもチューブの内外方向に対して膨張するように、黒鉛粒子の結晶のＣ軸を半径方向に極度に配向させてなることを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明に係る自己封止機能を持つプラスチック複合材チューブの製造方法は、熱膨張性黒鉛粒子充填チューブの押出成形において、成形流動性の調節および黒鉛粒子の配向を促進させるために、マイカ鉱物（マスコバイト、フロゴパイト、バイオタイト）、粘土鉱物（セリサイト）、ガラスフレーク粉体の鱗片状無機粉体をいずれか一種または混合した紛体を熱膨張性黒鉛にブレンドしてなることを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１及び２において、チューブが熱で膨張、分解する際の飛散防止にポリリン酸アンモニウムに窒素化合物を含む試薬を添加してなることを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明に係るネット状遮炎通気パネルの製造方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法で得られた押出チューブを一定長さに切断したコマを、金属製の四角または円形を含む多角形の形状の型枠の上下に設置する２枚の金網の間に開孔部を上下方向にして一定間隔で並べて固定し、さらにこの金網を枠に設置して成り、その金網の一方、または両方にフィルターを載せることができる空気ダクトの取り入れ口、屋根裏の換気パネルまたはベントキャップ型換気口等の換気設備に設置可能にしたことを特徴としている。
【００１０】
請求項５の発明に係る自己封止機能を持つプラスチック複合材チューブの不燃材埋め込み遮炎通気孔パネルの製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法で得られた押出チューブを一定長さに切断したコマを、石膏、セメント珪酸ボード、珪酸カルシウム、セメント板等の無機不燃板の成形時に成形枠内の四方に一定間隔で設置したピン等のチューブ保持治具を使ってコマを定位置に固定した後、無機系スラリーを流し込み、その中に固定させてなることを特徴としている。
請求項６の発明は、請求項５の製造方法において、さらにパネルを金網でサンドイッチしてなることを特徴としている。
【００１１】
請求項７の発明に係る自己封止機能を持つ遮炎通気孔パネルは、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法で得られた押出チューブを一定長さに切断したコマを、珪酸カルシウム板等からなる軒天井板に一定間隔で開けられ、且つ上面から下面まで同一の孔径の通気孔、もしくは同一中心軸を持つ２つの異なる孔径で貫通した異径口を持つ通気孔に天井裏側面から板厚みのすべてまたは一部深さに嵌め込んでなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、熱膨張性黒鉛を含む樹脂組成物の押出成形によって自己封止機能を持つプラスチック複合材チューブが得られる。
請求項２の発明によれば、押出成形時に熱膨張性黒鉛と粒子形状が類似する鱗片状無機紛体を配合して成形性、難燃性、硬さに優れたチューブが得られる。
請求項３の発明によれば、ポリリン酸アンモニウム系試薬を用いることで炭化促進と炭化物の飛散を抑止できるチューブが得られる。
請求項１、２および３の技術を基本にして、次の構成を特徴とする自己封止遮炎パネルを製造することを可能とする。
請求項４の発明によれば、自己封止機能を持つプラスチック複合材チューブを切断したコマを金網上に配置したパネル。
請求項５および６の発明によれば、不燃無機材料のスラリー中に配置して埋め込んだパネル。
請求項７の発明によれば、既存不燃無機材料に同一口径また異口径の孔を穿孔してそこにコマを嵌め込んだパネル。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は熱膨張性黒鉛自身の膨張する性質を十分に引き出すための樹脂組成物の配合とその成形方法を鋭意研究した結果、熱膨張を最大限引き出す成形技術と配合を見出した。さらに得られた成形チューブを使って簡易な構造で遮炎機能を十分発揮できる低コストの各種パネルの開発を実現した。
【実施例１】
【００１４】
請求項１の発明に関する実施例と比較例
通常塩ビホース等の押出成形はダイニップルを通してチューブホーミングダイに空気を送り込み、ダイ先端で大きく膨らませた後、サイジングダイを通して一定の口径にし、冷却後巻き取る過程で成形される。この場合、無機充填材は配合されないのでダイニップルの長さは極短くてよい。
本実施例の成形では鱗片状の熱膨張性黒鉛、マイカ鉱物、粘土鉱物等の鱗片状無機紛体を樹脂に配合してチューブ状に押出すに当たり、押出方向に平行に鱗片状粒子の平面が配向するようなチューブ押出ダイスの設計を必要とする。そのためにはダイニップルの長さは長いことに越したことはないがチューブ押出ダイスの経済的設計から10〜40cm程度、好ましくは15〜30cm程度、ダイニップルとダイ内径の間隙は１〜５ mm程度範囲、好ましくは２〜４ｍｍ程度に調整して樹脂組成物を押出すことで十分配向が可能となる。またダイニップルには強制的に空気を送り込むことなく、フォーミングダイ先端で必ず生じるダイスウェルを極力抑えるようにサイジングダイを通し、冷却しながら引っ張ることでチューブ半径方向にほとんどの黒鉛粒子のC軸を向けることが可能となる。また同時に配合させた鱗片状粒子の分散がチューブ表面硬さを調整し、チューブの変形を抑制するとともに自らも配向し、黒鉛の配向を促進させる効果を持つ。
コマの加熱には簡易加熱試験装置を用い、そのセラミックヒータ表面温度を450℃に制御し、その表面から25ｍｍ上に離れた距離に16メッシュの金網を設置してその上にコマを置いて試験した。
表1に示す、配向チューブ切断コマの加熱分解後の形状とチューブを切断して円筒成形金型に充填して圧縮成形により得られる円柱を切削して作成した無配向チューブ状コマの加熱分解後の形状の間の形状変化に関する比較から押出成形チューブの配向効果は明らかである。表１において、コマの加熱分解前後の形状変化を押出成形チューブに関しては実施例に、また圧縮成形のチューブに関しては比較例に示した。さらにまた表２に加熱分解後の圧縮成形物寸法対押出成形物寸法比を示した。
押出成形チューブに関しては加熱分解物の半径方向への広がりと高さ方向への膨張抑制が認められる。圧縮成形チューブに関しては高さ方向への膨張が顕著に認められる。
【表１】
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表中
＊：EVA(住友精化株式会社製、K2010N)100phr、熱膨張性黒鉛(エアウォーターケミカル社製、50LTE−U)30phr、ポリリン酸アンモニウム系試薬（鈴裕化学株式会社製、FCP−730）20phr
＊＊：HDPE(日本ポリエチレン株式会社製、HY430)100phr、熱膨張性黒鉛(エアウォーターケミカル社製、50LTE−U)30phr、ポリリン酸アンモニウム系試薬（鈴裕化学株式会社製、FCP−730）20phr
例１：セリサイト（三信鉱工株式会社製、FTM18）10phr、例２：20phr、例３：30phr、例４：10phr、例５：20phr
【表２】
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【００１５】
請求項２の発明に関する実施例と比較例
熱膨張性黒鉛粒子の膨張度合いは粒子径が大きい程大きいことから、大きな粒子を使うに越したことはないが、樹脂への均一分散性の悪さ、成形体の表面性状の悪さが目立つ。しかしながら押出成形ではスクリューとシリンダーの間の摩擦により、鱗片状粒子は当然破断して粒子径が小さくなることを考慮して、初期平均粒子径は大きな50μm前後が好ましく、従ってエアウォーターケミカル社製の50LTE-u粒子を30phr用いた。マトリックスとなる樹脂には代表的な熱可塑性樹脂である軟化温度の低いエチレン‐酢酸ビニル共重合樹脂である住友精化製フローバックK2010Nを100phr用いた。さらに前項と同様に溶融時の粘度調整および成形後のチューブの硬さ保持、さらに難燃性の向上のために三信鉱工製のセリサイト紛体FTM-18を0〜50phrの間で変化させて添加し、また難燃剤としてはポリリン酸系の難燃剤、鈴裕化学製FCP−730を20phr配合して投入し、2軸押出成形機でチューブ状に成形した。
炭化物の硬さを評価するために次の方法で行った。切断コマのサイズはチューブの外径8.5mm±0.3mm、内径5mm±0.2mm、長さ6mm±0.1mmである。まず切断コマは16メッシュの平織り金網上に設置し、先の請求項の実施例と同様のセラミックヒータで加熱した。金網直下の温度が440〜460℃となる位置で片面１分間、計2分間加熱する。10秒前後で膨張が開始し、30〜40秒で膨張が終了するが1分経過後裏返してさらに1分間加熱して終了する。加熱分解後の外径、内径、高さを計測した後、硬さ、保形性の評価をするために荷重500gを3分間負荷し、前述3箇所の計測を行い、荷重負荷による圧縮率(%)を求め、表３に示した。
押出時における配合量をすべて重量部(phr)で行っているが、添加量の増加に伴って初期固定した樹脂100phr、熱膨張性黒鉛30phr、難燃剤20phrの配合量は後にセリサイト量を0〜50phrと変えて添加するため成形チューブ中での実際の配合比は変化する。したがって現実的な組成を表現するには不適当であることから、計算によって求めた体積分率での表現を付記した。セリサイトの増加に伴って、チューブ中の樹脂量、黒鉛量、ポリリン酸量は低下する。
表３よりセリサイトの体積分率が増加するに比例して炭化物の圧縮率が低下して、固形物の硬さが増し、外力に対する保形性が向上することは明らかである。セリサイトの初期配合量は70phr添加しても黒鉛の膨張を抑えたシリンダー温度185℃以下で押出し可能であるがチューブ中の黒鉛、ポリリン酸系難燃剤の体積分率が相対的に低下し、チューブの膨張度合いが低下することから、セリサイトの初期配合量は20〜40phr（体積分率5.2〜9.9%）が好ましい。このとき他の配合物の体積分率は樹脂75.8〜72%、熱膨張性黒鉛11.4〜10.8%、ポリリン酸系難燃剤7.7〜7.3％程度となる。
また、表３の試料C0〜C50 の押出チューブを150mmに切断し、スパン間隔100mmとする3点曲げ試験に供した。荷重はスパンの中心に分銅によって負荷しながら荷重点の変位を記録し、荷重−変位曲線の直線部の変位2mmにおける力を表３に合わせて表示した。セリサイトの添加量20〜40phrで急激に増加し、セリサイトの添加によるチューブの剛性が増すことが確認された。
【表３】
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表中
＊：(セリサイトの体積)×100／配合成分の全体積
＊＊：(荷重負荷前の高さ−荷重負荷後の高さ)／荷重負荷前の高さ
＊＊＊：変位量２ｍｍ時点の荷重
【００１６】
請求項３の発明に関する実施例と比較例
住友精化株式会社製のエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（K2010N）100重量部(phr)に対しエアウォーターケミカル社製の熱膨張性黒鉛（50LTE-u）、ポリリン酸系試薬（鈴裕化学株式会社製FCP-730）を難燃・保形剤として、また三信鉱工株式会社製セリサイトFTM-18を押出助剤として配合し、塚田ラボラトリー製の２軸チューブ押出装置を使って得られたチューブについてJIS K 7201-2の試験法に準拠して、株式会社東洋精機製作所製のキャンドル燃焼試験機を用いて酸素指数を測定した。その際、下端を粘土で閉じた自立するパイプ状試験片の酸素指数測定値と、燃焼後の残渣の保形性を目視、及び写真で判定した結果を良好○、不良×、その中間△のA記号で表４に示す。また、燃焼残渣の形がチューブ上部に残る例と燃焼残渣がチューブ上端から顕著に飛散する例の写真を図１に示す。
図１の写真（1）は表４の実施例１(熱膨張性黒鉛50LTE-U:30phr, 難燃剤FCP-730:20phrを配合したEVA樹脂)における燃焼試験後の状況写真例：試験時のO2
濃度: 33.6vol.%、(燃焼後の残渣の保形性が高く、チューブに残存する)
同写真(2)は表４の比較例１(熱膨張性黒鉛50LTE-U:30phrを配合したEVA樹脂)における燃焼試験後の状況写真例：試験時のO2
濃度: 27.2vol.%、(チューブ上端からの顕著な飛散・剥落が認められる)
同写真(3)は表４の実施例８(熱膨張性黒鉛50LTE-U:30phr, 難燃剤FCP-730:20phr,
セリサイトFTM-18:10phr を配合したHDPE樹脂)における燃焼試験後の状況写真例：試験時のO2 濃度: 30.0vol.%、(燃焼後の残渣の保形性が高く、チューブに残存する)
同写真(4)は表４の比較例２(熱膨張性黒鉛 50LTE-U:30phrを配合したHDPE樹脂)における燃焼試験後の状況写真例：
試験時のO2 濃度: 23.8vol.%、(チューブ上端からの顕著な飛散・剥落が認められる)
【表４】
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表中
＊１  住友精化株式会社製  エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂K2010N
＊２  日本ポリエチレン株式会社製  HY430
＊３  エアウォーターケミカル社製  熱膨張性黒鉛  50LTE−u
＊４  鈴裕化学株式会社製  FCP−730
＊５  三信鉱工株式会社製  セリサイトFTM−18
【００１７】
請求項１〜３の発明を基本とした他の実施例と比較例を説明する。
【００１８】
請求項4の発明に関する実施例と比較例
図２Ａはネット状遮炎通気パネルの平面図、図２Ｂはネット状遮炎通気パネルの断面図である。また図２Ｃは加熱前のコマと加熱後のコマの状態を示す。
押出法で連続して得られるチューブは外径8mm、10mm、12mm等に調整されたサイジングダイで一定の外径を持つチューブに最終的に成形される。チューブは必要とする長さにチューブ切断機で切断されてコマが得られる。このコマを金網（メッシュは16メッシュ程度からコマが升目から落下しない程度）上でコマの中心間距離（ｄ）を変えた正三角形の頂点に互いに位置するよう配置する。この際コマは金網上で移動しないように、予め初期接着力の強いゴム系接着剤を用いて部分点接着するか、加熱した金網を配置したコマの上に押し当てて熱融着させて固定した後、一定間隔に固定されたコマの上にさらに金網を載せ、所々を針金で二枚の金網を結ぶとともに金網は枠に固定させることで遮炎ネットパネルが得られる。
例えば表１の実施例３の配合の押出チューブを成形し、１６メッシュの平織りステンレス製金網の間に外直径8.7ｍｍと、肉厚1.8ｍｍの押出チューブから２，３、４、６ｍｍの長さに切断したコマを正三角形の一辺の長さを変えながらその頂点に配置する形状で100×100mmサイズ内に並べ、熱した金網に熱融着して固定した。簡易加熱試験装置のセラミックヒータ表面温度を670℃に制御し、その表面から25ｍｍ上に離れた距離に遮炎パネルを設置した。加熱開始10〜30秒以内に膨張が開始し、さらに加熱を継続すると分解性生成物が金網表面にリング状に現れる。加熱面と裏面に溶出するが着火は見られず、時に見られても寸時に消火する。また溶出分解生成物の飛散も見られない。加熱パネル面の表面温度は最高約500〜550℃に達する。各チューブの内径および配置する正三角形の中心部が3個のコマの熱膨張で空間が完全閉塞するか否かを調べた結果を完全閉塞(○)、不完全閉塞（×）記号で表５に示す。
この結果から金網の全面が閉塞する条件は配置するコマの組成、長さ、外径、肉厚、コマの間の距離によって異なることが明らかになった。したがって、遮炎パネルの構成はここに示した実例によってなんら制約されるものではない。
【表５】
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表中
実施例１、２、３、４：表１の実施例３の組成
実施例５、6、7、8：表１の実施例２の組成
実施例９、１０：表１の実施例５の組成
【００１９】
請求項５の発明に関する実施例
従来の方法では不燃ボード成形後にボードに多数の孔を穿孔し、そこに成形チューブを挿入することになる。内径8mmФの孔を25mm間隔で穿孔した場合、穿孔屑は成形時に使用した材料の約８％になり資源と時間の浪費になる。コマの埋め込みにはさらに時間がかかるので自動化作業を必要とし、かかる経費は無視できない。さらにコマの直径と穿孔した孔径の勘合度が大きく相違すると孔に入らなかったり、入ったとしても緩かったりする。その場合には現場施工時に剥落の恐れがあり、接着剤等による固定が必要になる場合がある。
ここでの開発の方法では径サイズにばらつきがあっても流動する無機系成形素材のスラリーはコマに接触して硬化するため、切断コマ周辺に隙間は生じない。従って施工途中での緩みによるコマの脱落は皆無に近いと言える。
ここで用いる埋め込み用の不燃無機系成形素材とその成形方法にはチューブがダメージを受ける温度以下、100℃以下であればなんら限定されるものではなく、またチューブ切断コマの長さ、直径も限定されるものではない。また有機または無機短繊維の添加は成形板の補強に効果的である。有機系繊維としてはナイロン繊維、ビニロン繊維、アクリル繊維、レーヨン繊維等があり無機系繊維として、ガラス繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、カーボン繊維等がある。各々の繊維の長さは長いにこしたことはないが水中に分散させるときそのアスペクト比によって毛玉を生じる恐れがあるので毛玉を生じない範囲の長さに切断して用いることになる。埋め込み成形法の一例を示す。
図３Ａは遮炎パネルの平面図、図３Ｂは遮炎パネルの断面図である。遮炎パネルは無機不燃材としての石膏板４の上面から下面まで同一の孔径の通気孔５を一定間隔で設け、この通気孔５に板厚と同じ長さのチューブ切断コマ２を配し、石膏板４の上下を金網1でサンドイッチした構造になっている。
【００２０】
（実施例１）
無機不燃材として吉野石膏株式会社製の製品（焼石膏A級）を水に分散させたスラリーを調整した。この際、あらかじめ型枠内に25ｍｍ間隔に直径5mmФの真鍮ピンを設置して、（固化後に抜き取れば通気孔となる）ピンに表１実施例３の組成のチューブ切断コマ、外径8.7mmФ(内径5.1mmФ)×４mmを通した後、固化後の石膏板の厚みとして10mm程度の厚みが確保できるスラリー量を注入した。24時間後に、枠およびピンを除去して得られた成形板を乾燥し、石膏埋め込み遮炎パネルを完成させた。具体的には水150gに約15μm径×長さ3~4mmのポリエステル短繊維約0.4ｇを撹拌分散させながら石膏150gの割合で投入して、図４の（１）の形状で約４ｍｍ厚の遮炎パネルを完成させた。
このパネルの自己封止機能を確認するために、100mm×100mmの寸法のパネルに対して加熱試験を行って遮炎機能を評価した。この加熱試験では、簡易加熱試験器のセラミックヒータ部分を上向きに設置し、その表面から25ｍｍ上部に遮炎パネルを火炎の当たる面に相当する面を対峙させた。この際ヒーターの表面温度は670℃に制御されている。
試験結果は、１分後に膨張開始、１分30秒後には通気孔は完全閉塞し、膨張した熱分解生成物が天井裏相当部分にマッシュルーム状に持ち上がる。加熱面の5mmФの通気孔には僅かの分解生成物が顔をのぞかせる程度ある。通気孔内は硬く封止され酸素不足のため20分間の加熱においても着火は見られず、不燃材料の石膏板の破壊も生じなかった。結果を表６に示す。
【００２１】
（実施例２）
実施例１と同一組成、同一形状、但し長さのみ6mmのコマを使用し、同一手法で得られた石膏スラリーを埋め込み成形法、図４の（２）の形状で厚み約9.8mmの遮炎パネルを完成させた。実施例１と同様の簡易加熱試験を20分間行い、優れた遮炎機能を確認した。加熱反対面には熱分解生物が盛り上がるものの加熱面の通気孔には現れず、着火も板の亀裂も生じない。結果を表６に示す。
【００２２】
（実施例３）
前述と同一組成、同一形状、ただし長さのみ6mmのコマを使用し、同一手法で得られた石膏スラリーを埋め込み成形法、図４の（３）の形状で厚み10mmの遮炎パネルを完成させた。実施例１と同様の加熱試験を２０分間行い、優れた遮炎機能を示した。実施例２より短時間に孔を閉塞し、分解生成が加熱反対側に突出したが過熱面には少ししか溢れ出でず、着火も亀裂も見られなかった。結果を表６に示す。
【００２３】
（実施例４）
軽量骨材を混入させ通常石膏より重量を40％軽減した東京サンホーム株式会社製の石膏プラスターを用いて、プラスター100gに水100gの割合で調整したスラリーに表1の実施例２と組成は同じであるが形状が異なるチューブ切断コマ外形8.5mm、内径5mm,長さ６ｍｍを埋め込んで成形した。硬化した成形板そのものの比重は約1.08で前者の石膏板の比重1.09とほぼ同じである。またFRP用Eガラスのフィラメント径11μm、のカット長1.5mm以下の繊維１ｇを水に撹拌分散させながらプラスターを投入して5.5mm厚の遮炎パネルを完成させた。
実施例１と同様の方法で簡易加熱試験を20分間行った結果、1分30秒後完全閉塞し、2分後には過熱面に分解性生物が膨張して顔を出すものの着火は見られず、発生する煙もわずかである。20分後に小さな亀裂が生じているが板の崩落には至らない。
【００２４】
（実施例５）
表1の実施例２と同一組成、同一形状のコマを使用し、同一手法で得られた石膏プラスターのスラリーに埋め込み、図４の（２）の形状で厚み9.２mmの遮炎パネルを完成させた。実施例４と同様の簡易加熱試験を20分間行い、着火、亀裂もなく、優れた遮炎機能を確認した。結果を表６に示す。
【００２５】
（実施例６）
表１の実施例２と同一組成、同一形状のコマを使用し、同一手法で得られた石膏プラスターのスラリーに埋め込み、図４の（３）の形状で厚み9.3mmの遮炎パネルを完成させた。実施例５と同様の加熱試験を20分間行い、優れた遮炎機能を確認した。実施例２より短時間に孔が閉塞し、分解生成が加熱反対側に突出したが過熱面には溢れ出ない。着火も亀裂も見られなかった。結果を表６に示す。
【表６】
2008045360.tif 000008
表中
＊：図１のコマ埋め込み成形法（１）〜（３）
＊＊：表１の配合組成
【００２６】
請求項５及び６の発明に関する実施例
請求項５及び６の発明の成形法図４の（１）で埋め込むコマの間隔を通常の25mmより短く、例えば10mm〜15ｍｍにして単位面積当たりの通気孔の個数を増やす場合、材料の高温脆化による亀裂、破損が起こり易くなることから金網で遮炎パネルをサンドイッチすることで安全性が確保できる。さらに不燃パネルの板厚よりコマの長さを長くして、一方の金網と成形板の間に露出するコマの層を形成させることで、加熱分解後に一定厚みを持つ炭化物断熱層を形成する。これによって薄い不燃材料の早い脆化を防ぐ効果が発揮できる。
【００２７】
（実施例１）
請求項１の表１実施例２と同じチューブ組成、形状の内、長さのみ７ｍｍの切断コマを請求項５及び６の発明の成形法、図４の（３）の方法によって石膏に埋め込む。但し埋め込み間隔(コマ中心間距離)を15mmとして平均厚み5.1mmの成形板を得た。コマは平均２ｍｍの頭を石膏面から露出している。この状態で16メッシュのステンレス金網でサンドイッチして遮炎パネルを作成した。このパネルについて前述の方法と同じ簡易加熱試験を20分間行った。その際、コマの突出面を加熱面とした。
通気孔は完全に閉塞し、露出部分は膨張、分解した炭化物が金網と石膏板との間隙を80%程度充填し、わずかながらその一部はメッシュの外側に突き出る。加熱裏面にも炭化物が盛り上がり、石膏板には長めの亀裂が複数検出されたが崩壊には至らない。加熱初期に煙の量が多いが着火は生じない。
【００２８】
（実施例２）
請求項１の表１実施例１と同じチューブ組成、形状の内、長さのみ３ｍｍの切断コマを請求項５の成形法図４の（３）の方法によって前述の石膏プラスターに15mm間隔で埋め込み、厚み約６ｍｍのパネルを作成し、16メッシュのステンレス金網でサンドイッチして遮炎パネルを完成させる。実施例１と異なるのは切断コマが不燃材料の中に完全に埋没されており、不燃材の表裏には5mmФの通気孔を持つ約1.5ｍｍのプラスター層がコマの上下に形成されている。前述の簡易加熱試験を20分間行った結果、5mmФの通気孔は完全に閉塞し、炭化分解生成物は外部に溢れ出ることもなく、着火、亀裂は確認されない。
【００２９】
請求項７の発明に関する実施例
熱膨張性黒鉛を充填した難燃性複合材料の製造には一般にポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂がマトリックスとして用いられる。なかでもエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)は結晶性高分子である高密度ポリエチレン(HDPE)ほどの堅さはないが融点が低く、充填材との接着性もよい。また火災時の熱風や火炎で早期に軟化し、熱膨張性黒鉛の膨張を容易にすることから自己遮炎機能を持つチューブの押出成形には適した樹脂である。
表１の実施例１の配合でチューブを押出成形して得られた外径8mm、内径5mmの連続したチューブから6mmの長さのコマを切断した。このコマを厚さ11mmの珪酸カルシウム板に25mm間隔で貫通する通気孔を穿孔するにあたり、同一軸で直径8mm、深さ6mm、続いて直径5mm、深さ5mmの異口径で開けられた孔に嵌め込んだ。加熱試験は東洋精機株式会社製のコーンカロリメータIII,Ｃ３型を使用し、輻射熱流束50kW/ｍ２で行った。試験時間は建築基準法の不燃材認定試験時間に相当する20分加熱とした。その結果の代表的数値を示す。
着火時間：着火せず、最高発熱速度：8.2ｋW/m2、総発熱量：5.39MJ/m2
この性能は不燃材規定の合格に匹敵するものである。
また加熱試験後の変化を図５（写真）に示す。（１）は加熱表面、（２）は加熱裏面、（３）は側面である。5mm径の外には炭化物はわずかに覗く程度であり、裏面には通気口を塞いで炭化物が約10mm盛り上がり、直径約15mmの堅い茸状の傘を形成する。加熱面側には炭化物は突出しておらず、着火、亀裂も生じなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の製造方法で得られた自己封止機能を持つプラスチック複合材チューブを一定長さに切断したコマを、銅、ステンレス等の金属パイプやパイレックス（登録商標）ガラス管などの耐熱パイプの内部に設置し、水、油や気体の物質の輸送、移動の流れを非常時に熱を感知して管を閉塞させ、漏れ出しを抑止する緊急簡易バルブの役割を持たしたパイプ構造も考えられる。
耐熱性の金属パイプ、例えばステンレス、銅、真鍮等や石英やパイレックス（登録商標）等の耐熱ガラス管内部にそれらの内径以下で挿入可能な直径を持つコマ、即ち0mm〜0.2mm程度挿入パイプ径より小さな外径を持つ押出チューブ切断コマ、長さは口径に付加する圧力にもよるが、3mm〜20ｍｍの長さ、肉厚は配合組成にもよるがパイプの直径の15%〜25%を持つ形状であれば加熱膨張後に管を閉塞可能とする。パイプの口径が大きくなれば、小口径の切断チョーブを束ねて挿入しておくことも可能である。
外径10mmФ、内径8.5mmФのパイレックス（登録商標）ガラス管に表1実施例３の組成のチューブ、
外径8,4mmФ、長さ5mmを挿入し、前述の加熱試験器で加熱して15mm程度に膨張させ、冷却後に家庭の水道口を全開して水圧を掛けても水漏れ、炭化チューブの移動は見られなかった。また窒素ガスボンベに接続して0.3 MPa の圧力を付加してもガス漏れは石鹸膜法でも検出されないことから、極短時間の応急停止弁の役割を果たすことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の燃焼試験後の状況を示す図面代用写真である。
【図２Ａ】本発明のネット状遮炎通気パネルの平面図である。
【図２Ｂ】図２のネット状遮炎通気パネルの断面図である。
【図２Ｃ】加熱前のコマと加熱後のコマの状態を示す説明図である。
【図３Ａ】本発明の遮炎パネルの平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの遮炎パネルの断面図である。
【図４】無機系不燃材料に穿設された通気孔と該通気孔に埋め込まれる押出チューブ切断コマの関係を示す図である。
【図５】遮炎通気孔パネルの加熱試験後の変化を示す図面代用写真である。
【符号の説明】
【００３２】
１    金網
２    コマ
３    型枠
４    石膏板
５    通気孔
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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