(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機バインダと、熱膨張性黒鉛と、無機粒子と、繊維と、水の５成分を含む熱膨張性パテ組成物であって、
前記有機バインダは、前記繊維ではなく、
前記５成分の合計を１００質量％としたときの有機バインダの配合量が０．５〜１５質量％である、熱膨張性パテ組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の熱膨張性パテ組成物であって、
前記有機バインダは、有機高分子を含む、熱膨張性パテ組成物。
【請求項３】
請求項２に記載の熱膨張性パテ組成物であって、
前記有機高分子は、親水性高分子である、熱膨張性パテ組成物。
【請求項４】
請求項３に記載の熱膨張性パテ組成物であって、
前記親水性高分子は、セルロース誘導体である、熱膨張性パテ組成物。
【請求項５】
請求項４に記載の熱膨張性パテ組成物であって、
前記セルロース誘導体は、カルボキシメチルセルロース、又はその塩である、熱膨張性パテ組成物。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうち何れか１項に記載の熱膨張性パテ組成物であって、
前記繊維は、無機繊維と有機繊維の少なくとも一方を含み、
前記５成分の合計を１００質量％としたときに、無機繊維の配合量が０〜１５質量％、有機繊維の配合量が３〜５０質量％である、熱膨張性パテ組成物。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載の熱膨張性パテ組成物を用いた目地材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱膨張性パテ組成物及びそれを用いた目地材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建築物等において建築基準法で定められた防火区画等に配管類や電力ケーブルや通信ケーブル等のケーブル類を貫通させる場合では、延焼防止等の観点から前記防火区画等には一定の耐火性能が求められている。そのため、建築物内の配管類・ケーブル類と防火壁等との間には、防火性能を付与した防火用目地材として、液状ポリマーに金属水和物等を配合したパテ状の防火剤等が用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、火災時に前記配管類が変形し、あるいはケーブル被覆材が燃焼して生じた隙間をもふさぐことが出来るパテ状防火材として、バーミキュライトや、熱膨張性黒鉛や、マイクロカプセル化したポリリン酸アンモニウムを有機樹脂に混合した樹脂組成物（例えば、特許文献２参照）や、ベース樹脂に熱膨張性黒鉛と共にポリカーボネート樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂等の形崩れ防止用樹脂を配合した熱膨張性の組成物（例えば、特許文献３参照）も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３０６３６４号公報
【特許文献２】特開平１０−８５９５号公報
【特許文献３】特開平９−１７６４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
防火用目地材は、施工作業性の観点から、加工が容易であること（加工性）、及びパテが手袋等に付着しないこと（非付着性）が望まれている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、施工作業性の向上が図られる熱膨張性パテ組成物及び目地材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、有機バインダと、熱膨張性化合物と、無機粒子と、繊維と、水の５成分を含む熱膨張性パテ組成物であって、
前記５成分の合計を１００質量％としたときの有機バインダの配合量が０．５〜１５質量％である、熱膨張性パテ組成物が提供される。
【０００８】
本発明者が鋭意検討を行ったところ、有機バインダを上記の割合で含有する熱膨張性パテ組成物が上記課題を解決可能であることを見出し、本発明の完成に到った。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａは、無機粒子１の形状の一例を示し、図１Ｂは、図１Ａ中のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
１．熱膨張性パテ組成物の組成
本発明の熱膨張性パテ組成物（以下、パテ組成物）は、第１〜第５成分を含む。第１〜第５成分は、それぞれ、有機バインダ、熱膨張性化合物、無機粒子、繊維、及び水である。第１〜第５成分の合計を１００質量％としたときの有機バインダの配合量が０．５〜１５質量％である。
【００１１】
第１〜第５成分の配合量の例は、以下の通りである。
第１成分（有機バインダ）：０．５〜１５質量％
第２成分（熱膨張性化合物）：０．５〜２０質量％
第３成分（無機粒子）：５〜５０質量％
第４成分（繊維）：３〜６５質量％
第５成分（水）：２５〜８０質量％
【００１２】
パテ組成物は、第１〜第５成分のみを含んでいてもよく、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、老化防止剤、防腐剤、界面活性剤などが挙げられる。パテ組成物全体に対する第１〜第５成分の合計質量の割合は、例えば５０〜１００質量％であり、８０〜１００質量％が好ましく、１００質量％が好ましい。
【００１３】
以下、各成分について詳細に説明する。
【００１４】
＜第１成分（有機バインダ）＞
有機バインダは、有機化合物からなる結合剤であり、有機バインダを適量配合することによって、パテ組成物を施工に適した硬さにすることができる。
【００１５】
有機バインダは、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドなどの有機高分子を含むことが好ましい。有機高分子としては、親水性高分子が好ましい。親水性高分子としては、水に可溶な水溶性高分子や、水を吸収して膨張可能な吸水性高分子が挙げられ、具体的には、例えば、澱粉、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、変性アクリル酸エステル系共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、エチレンオキサイド・プロピレンオキサイド共重合体、エチレンオキサイド・プロピレンオキサイド・フェニルグリシジルエーテル共重合体、エチレンオキサイド・プロピレンオキサイド・アリルグリシジルエーテル共重合体、アルギン酸ソーダなどが挙げられる。
【００１６】
セルロース誘導体としては、カルボキシメチルセルロースやヒドロキシエチルセルロール、その誘導体が挙げられ、カルボキシメチルセルロースの誘導体としては、カルボキシメチルセルロースナトリウム、カルボキシメチルセルロースアンモニウムなどの塩が挙げられる。変性アクリル酸エステル系共重合体としては、スルホエチルアクリレート−アクリルアミド−アクリル酸共重合体ナトリウム塩の架橋物が挙げられる。
【００１７】
第１〜第５成分の合計を１００質量％としたときの、有機バインダの配合量は、０．５〜１５質量％であり、０．７〜１０質量％が好ましく、１〜６質量％がさらに好ましい。有機バインダの配合量が少なすぎると、軟らかすぎて加工性や非付着性、また乾燥後強度が不十分になる場合がある。有機バインダの配合量が多すぎると、硬くなりすぎて加工性が不十分になる場合がある。
【００１８】
＜第２成分（熱膨張性化合物）＞
熱膨張性化合物としては、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、膨張開始温度が低いことから熱膨張性黒鉛が好ましい。
【００１９】
熱膨張性黒鉛とは、天然グラファイト、熱分解グラファイト等のグラファイト粉末を、硫酸や硝酸等の無機酸と、濃硝酸や過マンガン酸塩等の強酸化剤とを用いて表面処理したものであり、かつグラファイト層状構造を維持した結晶化合物である。これらは常圧下で膨張開始温度（２００℃程度）以上の温度に曝されると、１００倍以上に熱膨張する。なお、前記天然グラファイト、熱分解グラファイト等のグラファイト粉末は、脱酸処理を施したものや、更に中和処理したもの等であってもよい。
【００２０】
熱膨張性黒鉛の粒度は、２０〜４００メッシュ（ＪＩＳ  Ｚ  ８９０１による測定）であることが望ましい。前記熱膨張性黒鉛の粒度が４００メッシュよりも大きくなると、熱膨張性黒鉛の膨張度が小さくなってしまい、得られた熱膨張性目地材が火災時に十分に熱膨張しない場合があるからである。また、前記熱膨張性黒鉛の粒度が２０メッシュよりも小さくなると、分散性が減少してしまい、得られた熱膨張性目地材の弾性が低下する場合があるからである。なお、本発明では、前記熱膨張性黒鉛を所望の粒度にする手段については特に限定されない。例えば、粉砕機と分級機とを用いて所望の粒度にすることもできる。
【００２１】
第１〜第５成分の合計を１００質量％としたときの、熱膨張性化合物の配合量は、０．５〜２０質量％が好ましく、０．７〜１０質量％がさらに好ましく、１〜８質量％がさらに好ましい。熱膨張性化合物の配合量が少なすぎると、熱膨張性が不十分になる場合がある。熱膨張性化合物の配合量が多すぎると、膨張後の形状安定性が悪くなる場合がある。
【００２２】
＜第３成分（無機粒子）＞
無機粒子は、無機物の粒子である。粒子の形状は、特に限定されず、例えば、球状、楕円球状、立方体状、直方体状、ランダム形状などが挙げられる。無機粒子は、中空であっても中実であってもよい。図１に示すように、無機粒子１の最長部の長さをＬとし、最長部に対して垂直な面での最大の外接円１ａの直径をＤとすると、Ｌ／Ｄは、例えば１．０〜１０．０であり、１．０〜５．０が好ましい。
【００２３】
無機粒子の平均粒子径は、例えば１０〜１０００μｍであり、２０〜８００μｍが好ましく、３０〜５００μｍがさらに好ましく、４０〜２００μｍがさらに好ましい。「平均粒子径」は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。
【００２４】
無機粒子としては、例えば、アルミナ、シリカ、アルミノシリケート、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチモン、亜リン酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、フェライト類等の金属酸化物；水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイト等の含水無機物；塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム等の金属炭酸塩；硫酸カルシウム、けい酸カルシウム等のカルシウム塩；珪藻土、ドーソナイト、硫酸バリウム、タルク、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナイト、活性白土、セピオライト、イモゴライト、セリサイト、ガラスビーズ、シリカ系バルン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化けい素、カーボンブラック、グラファイト、炭素バルン、木炭粉末、各種金属粉、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、チタン酸ジルコン酸鉛、アルミニウムボレート、硫化モリブデン、炭化けい素、ホウ酸亜鉛、各種磁性粉、フライアッシュ、無機中空フィラー、パーライト、黒曜岩、真珠岩、松脂岩、珪藻土、脱水汚泥、ホウ素、ポリリン酸アルミニウム、四ホウ酸ナトリウム水和物（ホウ砂）などが挙げられる。
【００２５】
第１〜第５成分の合計を１００質量％としたときの、無機粒子の配合量は、５〜５０質量％が好ましく、１０〜４０質量％がさらに好ましく、１５〜３５質量％がさらに好ましい。無機粒子の配合量が少なすぎると、乾燥後強度が不十分になる場合がある。無機粒子の配合量が多すぎると、熱膨張性が不十分になる場合がある。
【００２６】
＜第４成分（繊維）＞
繊維は、無機繊維と有機繊維の少なくとも一方を含み、無機繊維と有機繊維の両方を含むことが好ましい。第１〜第５成分の合計を１００質量％としたときの、繊維の配合量は、３〜６５質量％が好ましい。
【００２７】
無機繊維は、無機物の繊維である。無機繊維は、繊維状であればよく、繊維の断面形状として例えば円形、楕円形、多角形などが挙げられる。無機繊維のＬ／Ｄは、例えば１０超であり、５０以上が好ましく、１００以上がさらに好ましい。上限は、特に規定されないが、例えば１００００である。無機繊維の直径は、例えば１〜１００μｍであり、２〜５０μｍが好ましく、５〜２０μｍがさらに好ましい。無機繊維の長さは、例えば、０．５〜１００ｍｍであり、１〜５０ｍｍが好ましく、２〜２０ｍｍがさらに好ましい。
【００２８】
無機繊維としては、例えば、セラミック繊維、ガラス繊維、石膏繊維、炭素繊維、金属繊維、スラグ繊維等を挙げることができる。
【００２９】
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。
【００３０】
ガラス繊維としては、例えば、Ｅガラス繊維、Ｃガラス繊維、Ｓガラス繊維、Ｄガラス繊維などが挙げられる。
【００３１】
第１〜第５成分の合計を１００質量％としたときの、無機繊維の配合量は、０〜１５質量％が好ましく、１〜１０質量％がさらに好ましく、２〜８質量％がさらに好ましい。無機繊維の配合量が少なすぎると、膨張後の形状安定性や乾燥後強度が不十分になる場合がある。無機繊維の配合量が多すぎると、熱膨張性が不十分になる場合がある。
【００３２】
有機繊維は、有機物の繊維である。有機繊維は、繊維状であればよく、繊維の断面形状として例えば円形、楕円形、多角形などが挙げられる。有機繊維のＬ／Ｄは、例えば５．０以上であり、１０．０以上が好ましく、２０．０以上がさらに好ましい。上限は、特に規定されないが、例えば１０００である。
【００３３】
有機繊維としては、例えばパルプが挙げられる。パルプとしては、通常の製紙用に使用されている木材パルプが使用され、化学パルプ、機械パルプのいずれでも良く、木材や植物の種類も針葉樹、広葉樹、ケナフ、竹、麻などのいずれでも良い。また、古紙パルプも使用できる。古紙パルプは、新聞古紙、印刷古紙、雑誌古紙などのいずれでも良い。
【００３４】
第１〜第５成分の合計を１００質量％としたときの、有機繊維の配合量は、３〜５０質量％が好ましく、６〜３０質量％がさらに好ましく、６〜１５質量％がさらに好ましい。有機繊維の配合量が少なすぎると、乾燥後強度が不十分になる場合がある。有機繊維の配合量が多すぎると、膨張後の形状安定性が不十分になる場合がある。
【００３５】
＜第５成分（水）＞
第１〜第５成分の合計を１００質量％としたときの、水の配合量は、２５〜８０質量％が好ましく、３０〜６５質量％がさらに好ましく、３５〜６０質量％がさらに好ましい。水の配合量が少なすぎると、ボソボソになりパテとして作業性が悪い場合がある。水の配合量が多すぎると、柔らかすぎてパテとしての形状を保てない場合がある。
【００３６】
本発明のパテ組成物は、建築物内の配管類・ケーブル類と防火壁等との間の隙間をふさぐ目地材に用いることができる。
【００３７】
２．熱膨張性パテ組成物の製造方法
本発明のパテ組成物は、ミキサーなどを用いて、第１〜第５成分を混合・撹拌することによって製造することができる。
【実施例】
【００３８】
１．熱膨張性パテ組成物の作製
表１〜表３に示す第１〜第５成分を当該表中の組成（単位は質量％）に従って、ミキサーを用いて混合・撹拌して、実施例・比較例のパテ組成物を作製した。
【００３９】
【表１】
0006896022.tif 000002
【００４０】
【表２】
0006896022.tif 000003
【００４１】
【表３】
0006896022.tif 000004
【００４２】
表中の成分の詳細は、以下の通りである。
カルボキシメチルセルロースナトリウム：林純薬工業(株)製
カルボキシメチルセルロースアンモニウム：ニチリン化学工業(株)製
変性ポリアクリル系架橋物：(株)日本触媒製、アクアリックＣＳ６Ｓ
熱膨張性黒鉛：エア・ウオーター・ケミカル（株）製、ＳＳ−３
バーミキュライト：巴工業(株)製
水酸化アルミニウム：日本軽金属（株）製、Ｂ５３
アルミノシリケート中空粒子：巴化学工業（株）製、フライアッシュＣｅｎｏｌｉｔｅ
ガラス繊維：日東紡績（株）製、ＣＳ１３  Ｊ−９１７、カット長１３ｍｍ、直径１０μｍ
セラミック繊維：イソウールバルク、イソライト工業（株）製
古紙パルプ：王子製袋（株）製、ネオファイバー
柑橘系セルロースナノファイバー：愛媛製紙（株）製
【００４３】
２．各種評価
実施例・比較例のパテ組成物について、以下に示す各種評価を行った。その結果を表１〜表３に示す。表に示すように、全ての実施例では、施工作業性に関連する加工性と非付着性の評価項目において良好な結果が得られた。一方、全ての比較例では、加工性と非付着性の一方又は両方での結果が悪かった。
【００４４】
・熱膨張性
実施例・比較例のパテ組成物を用いて、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み２ｍｍの試験片を作製し、これを１１０℃・２４時間の条件で乾燥させた。乾燥後の試験片を３００℃で保持された雰囲気内に０．５時間放置した後の体積を測定した。そして、その体積から膨張倍率を算出した。
【００４５】
・形状安定性
実施例・比較例のパテ組成物を用いて、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み４ｍｍの試験片を作製し、これを１１０℃・２４時間の条件で乾燥させた。乾燥後の試験片を３００℃で保持された雰囲気内に０．５時間放置した後、３点曲げ試験治具（上部押し側先端Ｒ１ｍｍおよび幅８０ｍｍ、下部２点支点側Ｒ１ｍｍ、幅８０ｍｍ、支点間距離２０ｍｍ）を用い、試験片を圧縮速度５０ｍｍ／ｍｉｎの条件にて破壊した際の強度（３点曲げ破壊強度）を測定し、以下の基準にて形状安定性を評価した
【００４６】
・加工性
乾燥前のパテ組成物をＪＩＳ  Ａ５７５２に準拠し荷重１５０ｇ、温度２１℃において軟度の測定を行った。規定の円錐を試験片に垂直に貫入させ、その深さを０．１ｍｍ単位で測定した。
【００４７】
・非付着性
ラテックスゴム手袋を装着し、パテを１０回握った後の手袋の付着物の重量を測定した。
【００４８】
・乾燥後強度
実施例・比較例のパテ組成物を用いて、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み２ｍｍの試験片を作製し、これを１１０℃・２４時間の条件で乾燥させた。３点曲げ試験治具（上部押し側先端Ｒ１ｍｍおよび幅８０ｍｍ、下部２点支点側Ｒ１ｍｍ、幅８０ｍｍ、支点間距離２０ｍｍ）を用い、乾燥後の試験片を圧縮速度５０ｍｍ／ｍｉｎの条件にて破壊した際の強度（３点曲げ破壊強度）を測定した。
【図１】
0006896022.tif 000005