Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
3）座間信作、細川直史：簡易型地震被害想定システムの開発、消防研究所報告、No.82、pp.26-33（1996）

4）国土厅計画・調整局、建設省国土地理院編：国土数值情報（改訂版）（1992）

5）統計情報研究開発センター：データファイル説明書-地域メッシュ統計 平成2年国勢調査－（1996）

6) The Architectural Institute of Japan ed.: Earthquake motion and ground conditions (1993)

7）活断層研究会編：日本の活断層－分布図と資料、東京大学出版会（1980）

8）活断層研究会編：新編日本の活断層－分布図と資料、東京大学出版会（1991）

9）松田時彦：最大地震規模による日本列島の地震分帯図、地震研究所彙報、65、pp.289-319(1990)

10) 司 宏俊、翠川三郎、松岡昌志：兵庫県南部地震を含む日本のデータに基づく最大地動加速度・速度の距離減衰式の検討、日本建築学会大会学術講演梗概集、pp.185-186（1996）

11）宇津徳治：各種マグニチュード間の関係、東京大学地震研究所彙報、57、pp.465-497（1982）

12）科学技術庁：地震関係基礎調査交付金による

活断層調査について、http://www.jishin.go.jp/

main/koufu/97/koufu9.htm（1999）

13）藤本一雄、翠川三郎：被害分布から推定した兵庫県南部地震の震度分布とその解釈、第2回都市直下地震災害総合シンポジウム、pp.97-100(1997)

14）気象庁：災害時地震・津波速報 平成6年（1994）三陸はるか沖地震（1995）

15）今西和俊、入江紀嘉、佐藤魂夫、小菅正裕：1994年三陸はるか沖地震の破壊過程、地球惑星科学関連学会 1995年合同大会予稿集、p.34（1995）

16）菊地正幸、山中佳子、川勝 均、坪井誠司：広帯域地震記録を用いた震源過程の早期決定(1)、地球惑星科学関連学会 1995年合同大会

予稿集、p.34 (1995)

17) Muramatsu, I.: Expectation of maximum velocity of earthquake motion within 50 years throughout Japan. Sci. Rep. Gifu Univ., 3, pp.470-481 (1966)

18）宇佐美龍夫：資料日本被害地震総覧、東京大学出版会（1979）

19）宇津徳治：日本付近のM6.0以上の地震及び被害地震の表、1885年～1980年、地震研究所彙報、57、pp.401-463（1982）及び同（訂正と追加）、60、pp.639-642（1985）

20）川崎市：川崎市地震被害想定調查報告書(1988)

21）呂恒倹、宮野道雄：地震時の人的被害と地震加速度の関係に関する検討、自然災害科学、14-2、pp.161-170（1995）

22）神奈川県：神奈川県地震被害想定調査報告書(1993)

23）西阪理永、林昌司、福和伸夫：名古屋市避難所施設の耐震改修目標・耐震改修順序に関する検討、地域安全学会論文報告集、8、pp.362-367（1998）

24）消防庁：阪神・淡路大震災の記録（1996）

25）新潟県：新潟地震の記録（1965）

26) 仙台市：78宮城県沖地震 災害の記録 (1979)

27）宇佐美龍夫：新編日本被害地震総覧、東京大学出版会（1987）

28）釧路市：釧路沖地震記録書（1993）

29）全国消防長會：平成5年北海道南西沖地震調查報告書（1994）

30）座間信作、細川直史、関沢　愛：地震被害情報の効率的収集方法、第10回日本地震工学シンポジウム、pp.3479-3484（1998）
# Improvement of Simplified Earthquake Damage Estimation System

(Abstract)

Shinsaku Zama, Makoto Endo, Masafumi Hosokawa, and Ken Hatayama

(Received July 7, 2000)

In the previous paper $ ^{3)} $ , we reported on a system that anyone can estimate earthquake damage easily and immediately for an earthquake with arbitrary location, magnitude, and occurrence time. After that, we distributed this system to municipalities, and conducted questionnaire survey in order to evaluate the functions and utilization of the system. On the basis of the results, we have improved the system concerning the following functions:

(1) estimate earthquake damage for a line source model ;

(2) evaluate ground motions using instrumental seismic intensity ;

(3) sum up earthquake damage of every municipality ;

(4) supplement a function to input earthquake information using lists of past earthquakes and active faults ;

(5) estimate the number of injured and refugees.

Ground motions were evaluated with a higher accuracy using functions of (1) and (2) in comparison with the ex-system. The number of injured and refugee was well estimated using the new regression equations for the 1995 Hyogoken Nanbu earthquake and another earthquakes.
# プラスチックパレットの難燃化とその燃焼性

箭内 英治、山田 常圭、那波 英文

(平成12年6月8日受理)

1995年11月に埼玉県で発生したラック式倉庫火災は、プラスチックパレットの火災危険性を改めて認識させた火災であった。そこで、プラスチックパレットの難燃化とその燃焼性に関する研究を行った。プラスチックパレットに適用可能な難燃剤を添加したプラスチック樹脂を作製し、その燃焼性、物性などを調べた。また、燃焼性及び物性に対して性能の優れた難燃化ポリプロピレン樹脂を選び、実大のプラスチックパレットを作製し、半実大燃焼試験を実施した。

最終的に、赤燐と水酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムを添加した難燃化プラスチックパレットが難燃化の達成目標にかなったものとして作製できた。

### 1. はじめに

1995年11月に埼玉県比企郡吉見町にある東洋製罐(株)の最新式自動ラック式製品倉庫で発生した火災は、鎮火までに約23時間も要し、消火活動中に3名が亡くなり、6名の重軽傷者を出した。この火災の原因調査報告書 $ ^{1} $ によると、「缶パレットを覆うポリエチレンシートが収縮工程において着火し、その缶パレットが製品自動倉庫に運び込まれる間に火炎が徐々に成長し、後に一段上に運び込まれた缶パレットの下部をあぶり、大規模な火災へと発展した。」と結論し、対策の1つとして缶パレット材料の不燃化または難燃化を挙げている。この火災の場合に限らず一般に倉庫の収納可燃物は多量であり、一旦倉庫内の可燃物に着火すると、倉庫内部は燃焼炉のような状況となり消火が困難な火災に発展する可能性が大きい $ ^{2} $ 。

パレットには、木製、金属製、プラスチック製、紙製などがあるが、プラスチック製は、衛生的で、品質が安定し、耐久性が高く、軽量であり、リサイクルが可能という特徴を備え、コストパーフォマンスが良いことから年々増加する傾向にある $ ^{3} $ 。しかし、木製パレットに比較して着火しやすく、発熱量で約3倍も大きいという火災安全上の欠点を有している。

こうした欠点はプラスチックパレットを難燃化することで改善されるが、難燃化プラスチックパレットの場合、しばしば燃焼時に発生するガスが人体にとって有害で環境に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、広く流通しているハロゲン系難燃剤で難燃化されたプラスチックは、火災時にハロゲン化水素を発生し、ダイオキシン等の環境に悪影響を及ぼす燃焼生成物を発生する危険性が高い。それゆえ、本研究では燃焼時に環境への影響が少なく燃焼抑制効果のあるノンハロゲン難燃剤を用い、プラスチックパレットの難燃化を行い、
それら難燃化プラスチックパレットの燃焼性試験を各種条件下で実施した。そのプラスチックパレットの難燃化の過程と難燃化プラスチックパレットの燃焼性状について述べる。

### 2. プラスチックパレットの現状と雛燃化

### 2.1 プラスチックパレットの利用形態、種類、関連法規制

パレットは、形式及びサイズを組み合わせてつくるので、多くの種類がある。形式、種類、サイズは日本工業規格JIS Z 0606「プラスチック製平パレット」に示されている。プラスチックパレットの全業界ではJIS規格のT11型1100×1100mmの利用が主流となっているが、業界別サイズ、例えば飲料業界のT9型1100×900mm、石油化学業界のT14型1400×1100mmのように独自の流通圏を形成している場合もある。また、利用形態としては自社で所有し自社で運用している利用形態が従来の主流であったが、近年みられる傾向として、同一業種を中心として共同保有・利用による運用が広がりつつある。さらに、プラスチックパレットは、HACCP食品衛生、ISO 14000環境の問題に対する関心が高まり、その使用が増大している。

現在のプラスチックパレットに関係する消防法関連規制は、危険物の規制に関する政令第1条12指定可燃物の別表第4の品名に掲げる物品及び消防法施行規則第13条5～14条のラック式倉庫の防火安全対策ガイドラインがある。

### 2.2 プラスチックパレットの難燃化

通常、プラスチックパレット用樹脂として使用されているポリプロピレンの難燃化は、当初、ハロゲン系難燃剤、三酸化アンチモンが使用され、その後、リン系難燃剤、金属水和物系難燃剤が加わり、これらの組み合わせ、及び、それらの配合量により、各種難燃化処方が提案されてきた $ ^{4} $ 。これら難燃剤のうち、三酸化アンチモンは、劇物に指定されているために取扱に注意を必要とすることや、資源的に量が少なく、近年価格が高騰してきたこと等の理由で、その使用量は減っている。また、ハロゲン系難燃剤は、燃焼時、発煙が多いことや、ハロゲン化水素の発生、さらには、臭素系難燃剤の一部には、ダイオキシン関連物質が発生するとの指摘もあり、人体に対する有害性が懸念されている。

今回のプラスチックパレットの難燃化にあたり、パレットが屋内倉庫で使用されることを念頭に置き、火災発生時、発煙が少なく、有害ガスが生じないように配慮し、基本的には、リン系難燃剤、無機系難燃剤を用いて難燃化することを検討した。また、比較のためにハロゲン系難燃剤を添加したプラスチックパレット用樹脂も2種類作製した。

難燃化プラスチックパレットの開発は3つの段階の評価を経て実施された。

## (1) 第一段階

難燃剤の種類選定のためのスクリーニングテストと位置づけられたものである。この段階では、既知のポリプロピレン用難燃剤の中から、プラスチックパレットとしての成型性、物理的特性、燃焼性の各観点から実用性があると考えられた赤燐系難燃剤4種類、ハロゲン系難燃剤2種類、金属水和物系難燃剤1種類を選択した。ポリプロピレンにこれら難燃剤を加え、プラスチックパレット用樹脂板に成型し、主として後述するコーンカロリメータを用いた小規模試験により燃焼性評価を行った。

## (2) 第二段階

第一段階で得られた結果をもとに、実用的に有望であるとの結果が得られたノンハロゲン系難燃剤である赤磷及び水酸化マグネシウムを主な対象にその成分の配合割合が燃焼性状及び物理的性状に及ぼす影響について調べた。この段階での燃焼性状は、第一段階と同様に、主としてコーンカロリメータを用いて実施した。

## (3) 第三段階

第二段階で選ばれた難燃性が高く物理的にも実用可能性がある配合割合の材料で実物大のプラスチックパレットを成型し、半実大実験を行い、その燃焼性状を測定した。
### 3. 燃烧性试验

燃焼性試験は、実際の火災時に起こる現象と相関性のある試験法で行うことが望まれるが、実際の火災では多くの要因が重なっているために、火災時に受ける材料の燃焼性を単一の試験方法で測定することはほとんど不可能である。そのため、種々製品や使用環境により、極めて多くの試験法があり使用されている。以下、プラスチックパレット用樹脂に対して本研究で用いた燃焼性試験法について述べる。

## (1) UL94耐炎性試驗法

この試験法は、電気部品類の燃焼性試験として広く世界で用いられている。UL94には試験片を水平に設置する水平燃焼試験法と鉛直に設置する鉛直燃焼試験法がある。

本研究ではこの試験法をプラスチックの溶融滴下性を含めた簡易な燃焼試験として活用した。

以下は、94HBが水平燃焼試験、94V−0、94V−1、94V−2が鉛直燃焼試験の燃焼性基準である。

94HB：燃焼速度が、試料厚みにより異なる基準で設定されている。すなわち、試料厚み3.05～3.18mmの場合は燃焼速度が38.1mm／分以下、試料厚み3.05mm未満の場合は燃焼速度が63.5mm／分以下とされている。

94V－0：どの試験片も接炎後の燃焼時間は10秒以内。5個を1組に10回接炎後の燃焼時間の合計は50秒以内。残じん時間は30秒以内。

94V－1：燃焼時間は30秒以内。5個を1組に10回接炎後の燃焼時間は、合計250秒以内。残じん時間60秒以内。脱脂綿を着火させる滴下物がない。

94V－2：燃焼時間は30秒以内。5個を1組に10回接炎後の燃焼時間は、250秒以内。残じん時間は60秒以内。脱脂綿を着火させる滴下物がある。

## (2) ボンベ熱量計による燃焼熱量の測定

平成10年7月にスプリンクラー設備の消防法令の改正に伴い、消防設備の設置基準として、ラック式倉庫内の収納物を載せるプラスチックパレットも可燃物として考慮されることになった。例えば、プラスチックパレットが指定可燃物となる場合、プラスチックパレットがその指定数量3000kgの1000倍以上存在する場合、ラック式倉庫に設置すべきスプリンクラー設備は最も厳しい基準を満足する必要がある。さらに、プラスチックパレットが指定可燃物かつ高熱量溶融性物となる場合は、その指定数量3000kgの300倍以上存在するのみで、最も厳しい基準を満足する必要ができた。このように、プラスチックパレットの燃焼熱量が倉庫のスプリンクラー設備に大きく影響を与えることになる。したがって、この研究で作製した難燃化プラスチックパレットが、高熱量溶融性物に該当するかを調べるために燃焼熱量の測定を行った。高熱量溶融性物は、接炎した場合に溶融性状を示し、かつ、燃焼熱量が34kJ/g（8,000cal/g）以上であるかどうかで判定される。プラスチックパレットの場合は、接炎した場合に溶融性状を示すので、燃焼熱量で高熱量溶融性物の判定が下されることになる。

燃焼熱量は島津-燃研式自動ボンベ熱量計を用いて測定した。

## (3) 酸素指数式燃烧性试验

火災が発生した場合にその拡大が速やかであり、又は消火の活動が著しく困難となるものを「指定可燃物」と危険物の規制に関する政令で定めている。この研究で作製した難燃化プラスチックパレットが、指定可燃物に該当するものであるかどうかを調べるために酸素指数の測定を行った。酸素指数が26未満であれば指定可燃物に該当する。

この試験法は、JIS K 7201などで規定されているもので、有機高分子類一般の燃焼性の尺度として広く活用されている。酸素指数は、数値の大小でその材料の燃え易さ、燃え難さを表現できるために燃焼性を定量的に扱うことが可能である。本研究で用いた試験装置は、(株)東洋精機製作所製のD型キャンドル燃焼試験機である。

(4) コーンカロリメータを用いた燃焼性の測定

材料の燃焼性は、その材料の形状、保持姿勢、
また外部からの加熱状況にも依存する。常温の室内では、着火延焼しにくい材料でも、外部からの放射熱等の加熱を受けた状態では着火、延焼が容易になることはしばしばある。特に、火災時においては強い外部加熱を受けるため、火災時の材料の燃焼性危険を把握する上では、外部放射加熱下での燃焼性を知ることが不可欠である。また材料の燃焼特性を知る上では、単に重量減少量による燃焼速度ではなく、火災室の温度を決定する発熱速度を知ることが非常に重要である。コーンカロリメータを用いた燃焼性試験法は、加熱条件下での発熱速度をリアルタイムで計測することができ、ISO 5660で標準化が図られて以降、ここ10年ほど国際的な燃焼試験方法として広まってきている。本研究では、装置は米国アトラス社製CONE2を用いた。

この研究では、コーンカロリメータを用いた燃焼性試験は、プラスチックパレットの火災時の燃焼性を小規模で測定できるものとして活用した。なお、外部加熱は放射強度15、20、30、50 kW/m²の4レベルで行った。

## (5) 半実大燃焼性実験

試料の大きさは、実規模のT11型パレットの1/4の大きさ、長さ約550×幅550×高さ150mmとし、これが4種類の規模の異なる火源に接した場合の燃焼性を調べた。測定項目は、発熱速度、煙濃度、一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度などである。

4種類の火源規模は、次のとおりである。

1）直径30mm ∅ ×高さ12mmのコールマンジャパン株式会社製強力着火削の固形燃料10gをパレットのほぼ上部中央へ置く。（火源1）

2）直径50mm φ ×高さ14mmの燃焼皿にエタノール20mlを入れ、これをパレットの下部中央において火源とする。(火源2)

3）直径100mm φ ×高さ19mmの燃焼皿にエタノール80mlを入れ、これをパレットの下部中央において火源とする。(火源3)

4）直径200mm ♦ ×高さ34mmの燃焼皿にエタノール320mlを入れ、これをパレットの下部中央において火源とする。（火源4）

実験はISO 9705で定められているルームコーナ試験装置の燃焼排煙フード下を利用して行った。実験の概要図をFig.1に示す。

### 3. 実験結果と考察

### 3.1 第一段階で作製したプラスチックパレット用樹脂の燃焼性

第一段階で作製したプラスチックパレット用樹

(b) Detail of $ \frac{1}{4} $ piece of plastic pallet burning test

Fig.1 Experimental setup for 1/4 piece of plastic pallet burning test.
脂の物性値、UL94耐災性試験結果、燃焼熱量、酸素指数等をTable 1に示す。

UL94耐災性試験結果を見ると、臭素を含む難燃剤を添加した樹脂8200Rが94V-0相当でもともと難燃性が高く、水酸化マグネシウムを添加した樹脂EX-168Sが94V-1相当で続き、次いで赤燐系の赤燐のみを添加した樹脂EX-699、赤燐+メラミンシアヌレートを添加した樹脂EX-698は94V-2相当、赤燐+ポリ燐酸メラミン、赤燐+水酸化マグネシウムを添加した樹脂EX-696、EX-697は94V-2で不合格となる結果が得られた。

燃焼熱量を見ると、EX-697及びEX-168S以外は、ベースであるポリプロピレン樹脂（以下ベースPPと記す）の燃焼熱量と大きな違いはない。EX-697及びEX-168Sは、どちらも34 kJ/g（8,000cal/g）以下であり高熱量溶融性物には該当しない。

酸素指数は、ベースPPに比較して難燃剤を添加したものは多少酸素指数も大きくなっているが、指定可燃物の判定基準の26より大きいものはEX-187と8200Rの2つのみである。これらの試料はいずれもハロゲン系の難燃剤を添加したもので、環境、人体への安全の面から開発対象外であり、今回の研究では参考のために測定した。

Fig.2に難燃剤による発熱速度の影響を示す。図中にはベースPPの発熱速度の時間変化を表示して

(a) Base polypropylene and resins treated by flame retardants not containing red-phosphorous

(b) Base polypropylene and resins treated by flame retardants containing red-phosphorous

Fig.2 Heat release rate of various flame retardant treated plastics at 50kW/m²radiative heat flux.

Table 1 Properties of the 1st stage test resin for plastic pallets.

Test Plastics	Tests for Mechanical and Combustion Properties
No.	fire retardant chemicals*1) [weight%]	Color	Density	Burning Test	Heat of Combustion	Oxygen Index	Fluidity (Ml value)	Bending Elasticity	Impact Intensity
observation	JIS-K7112	UL94*2)	calorimeter*3)	JIS-K7201	JIS K7120	ASTM D790	ASTM D790
—	(kg/m3)	rating	(kJ/g)	—	(g/10min)	(kg/cm2)	ASTM D356
reference	J-750HP	base Poly-ropyren	Natural	0.90	HB	46.6	17.9	14.0	≥11,000	8 to 30
Reed-Phosphorous flame retardant	EX697	r-P[8.3]+polyphos-phate-melamine[8.3]	Brown	0.99	V-2 out	41.7	22.7	2.4	13,100	6.5
EX697	r-P[4.3]+Mg(OH)2[8.7]	Brown	1.14	V-2 out	31.0	22.2	3.8	17,400	25.8
EX698	r-P.(4.5)+melamine-cyanulate[5.4]	Brown	0.95	V-2	43.7	19.6	2.8	13,100	8.5
EX699	r-P[9.1]	Brown	0.95	V-2	44.5	20.3	2.7	11,200	7.7
Halogen and Non-halogen retardant	EX168S	Mg(OH)2[10]	Gray	1.37	V-1	20.6	24.3	1.9	11,500	9.6
EX187	Br+Sb2O3[20]	Gray	1.01	V-1	40.7	26.4	4.3	11,500	11.2
8200R	Br+Sb2O3[not disclosed]	Gray	0.99	V-0	41.1	30.3	16.0	14,200	10.0

cf . $ *1) $ r-p is red-phosphorous flame retardant additive

$ ^{*2} $ The rating on this table is corresponding to the UL 94 test rating, however those are not certificated by the UL.

$ ^{*3} $ Oxygen Bomb calorimeter.
おり、難燃化の度合いは、このベースPPを基準に、発熱速度がどの程度低下したかで評価できる。

EX-168Sは水酸化マグネシウムそのものが50wt%程度含まれており、単位重量あたりの燃焼熱量そのものがベースPPの44％と少ない。このため発熱速度は、燃焼期間全般を通じて緩慢であり、ピーク値もベースPPの2割程度にとどまっている。また実験の観察結果から、水平に置かれた試験体の表面に酸化マグネシウムの残さが積層状態で残り、それが未燃部分への放射熱の遮蔽および断熱効果を与え、相乗的に燃焼を抑制したと考えられる。

赤燐系において、EX-699の発熱速度は多少減少するが、ハロゲンと同様に、ピーク発熱速度は2～3割程度しか減少しない結果となっている。メラミンシアヌレート、ポリ燐酸メラミンを加えることにより発熱速度を減じることができるが、赤燐と水酸化マグネシウムを添加したものに比較するとその減少率は小さい。

ハロゲン系難燃剤を添加した樹脂の8200RおよびEX-187は加熱後40秒程度で着火し、ベースPPと同様に発熱速度が上昇するが、ピークになる前に上昇割合が減少する部分が生じ、その後発熱速度はベースPPと同様な経過をたどる。ピーク発熱速度もベースPPの場合の2割程度しか減少しない。

第一段階で作製したプラスチックパレット用樹脂に対して、コーンカロリメータにより外部加熱の放射強度を50 kW/m²として測定した燃焼性の比較をFig.3に示す。

最大煙濃度と最大一酸化炭素濃度はほぼ比例している。つまり最大煙濃度の高いものは最大一酸化炭素濃度も多くなっている。最大煙濃度および最大一酸化炭素濃度は、ハロゲン系難燃剤を添加した樹脂8200R、EX-187の場合、ベースPPに比べ、2.0～3.5倍となっている。これに対し、発熱速度が押さえられている水酸化マグネシウム添加の樹脂EX-168Sでは最大煙濃度は非常に少なく、また最大一酸化炭素濃度も少ない。

赤燐系を添加した樹脂EX-699の場合、ベースPPに比べて最大煙濃度が高く、赤燐だけ添加した場合には特に最大一酸化炭素濃度が、約6倍程度、またメラミン系難燃剤を添加した場合にも、ハロゲン系難燃剤を添加した場合と同程度の最大一酸化炭素濃度になっている。

UL94耐災性試験や酸素指数の燃焼性を見るとハロゲン系難燃剤を添加した樹脂の難燃性が優れていることを示しているが、発熱速度の測定結果では、ハロゲン系よりも水酸化マグネシウムや赤磷+水酸化マグネシウムを添加した樹脂の方が優れた燃焼性を示しておりむしろ逆の結果を与えている。

UL94耐災性試験は、先に述べたように小さなバーナ火炎により燃焼性を調べるため、火災のごく初期段階で、火源の大きさもバーナ火源程度にパレットが接した際の燃焼性を見ていることになる。また、酸素指数式燃焼試験は材料の燃焼限界における酸素濃度を酸素指数として、その材料の燃焼性を調べるために、火災時の燃焼性の指標とすることには適しない $ ^{5)} $ 。一方、コーンカロリメータによる燃焼試験は、試料表面への放射強度を種々変更できるために、小さな火源からある程度大きな火源に材料が曝された状況下での材料の燃焼性を評価できる。また、火災拡大に大きく影響する材料の発熱速度を測定できることもこの試験法の利点である。本研究では、プラスチックパレットの倉庫内での燃焼性を知ることが目的の一つであ

Fig.3 Comparison of peak heat release rate, peak smoke density and peak CO concentration for the 1st stage test resin for plastic pallets at 50kW/m $ ^{2} $ radiative heat flux.
る。さらに倉庫内での火源の大きさは種々考えられ、着火後の燃焼拡大性も知ることも重要である。以上のことを考慮して、コーンカロリメータを用いた燃焼性試験結果を本研究では重視することにした。

以上の結果から、第二段階では赤燐と水酸化マグネシウムの配合割合を変化させた樹脂を作製することとした。

### 3.2 第二段階で作製したプラスチックパレット用樹脂の燃焼性

第二段階で作製したプラスチックパレット用樹脂の物性値、UL94耐災性試験結果、燃焼熱量、酸素指数等をTable 2に示す。

UL耐災性試験結果を見ると、94V-0相当の難燃性を示したものとして、EX-748、EX-750があり、次いで94V-2相当がEX-746、それ以外の第二段階作製試料はいずれも94V-2不合格であった。

燃焼熱量では、大きく3つのグループに分けることができる。1つは、ベースPPとほぼ同じ43kJ/g (10,000cal/g) 付近の試料であり、ベースPP以外に、EX-745、EX-746が含まれる。次が、高熱量溶融物の判定燃焼熱量付近の試料であり、これに含まれるものにEX-747、EX-749、EX-751があり、34kJ/g (8,000cal/g) より僅かに大きいEX-747、EX-749はもう少し改良することにより、高熱量溶融性物には該当しないようにすることが可能となる材料である。3つ目のグループであるEX-748、EX-750、EX-752は、高熱量溶融性物には該当しない材料である。

酸素指数を見ると、第一次作製試料の場合と同じようにベースPPに比較して難燃剤を添加したものは多少酸素指数も大きくなっている。指定可燃物の判定基準26より大きいものはEX-748とEX-750の2点だけである。これらのパレット用樹脂は、いずれも赤燐と水酸化マグネシウムを組み合わせたものであり、どちらも赤燐及び水酸化マグネシウムの添加量がある程度高くないと酸素指数26を越えた難燃性を達成できない結果となっている。

Fig.4に難燃剤による発熱速度の影響を示す。赤磷のみを添加した樹脂EX-745、EX-746の場合はピーク発熱速度が20%程度しか低下しない。また、水酸化マグネシウムのみを添加した樹脂EX-751、EX-752では、全体としてピーク発熱速度の低減効果があり、緩慢な燃焼が継続する。水酸化マグネ

Table 2 Properties of the 2nd stage test resin for plastic pallets.

Test Plastics	Tests for Mechanical and Combustion Properties
No.	fire retardant chemicals*1) [weight%]	Color	Density	Burning Test	Heat of Combustion	Oxygen Index	Fluidity (Ml value)	Bending Elasticity	Impact Intensity
observation	JIS-K7112	UL94*2)	calorimeter*3)	JIS-K7201	JIS K7120	ASTM D790	ASTM D790
—	(kg/m3)	rating	(kJ/g)	—	(g/10min)	(kg/cm2)	ASTM D356
reference	PP	base Polypropyren	Natural	0.89	HB	46.6	17.7	4 to 5*3)	≥11,000*4)	8 to 30*4)
Red-Phosphorous added FR	EX745	r-P[4.8]	Brown	0.92	V-2 out	45.5	19.5	10.0	10,900	6.5
EX746	r-P[9.1](=EX699)	Brown	0.95	V-2	44.5	20.2	2.7	11,250	8.0
EX747	r-P.[4.6]+ Mg(OH)2[25]	Brown	1.09	V-2 out	33.7	22.3	11.0	15,800	18.0
EX748	r-P.[4.6]+ Mg(OH)2[50]	Brown	1.31	V-0	22.9	26.5	11.9	27,650	22.0
EX749	r-P.[9.1]+ Mg(OH)2[25]	Brown	1.22	V-2 out	33.1	23.4	11.0	17,650	13.0
EX750	r-P[9.1] Mg(OH)2[50]	Brown	1.35	V-0	22.0	28.8	10.4	34,000	9.5
Mg(OH)2base FR	EX751	Mg(OH)2[25]	Gray	1.05	V-2 out	35.0	19.8	11.0	15,500	N.B.
EX752	Mg(OH)2[50]	Gray	1.28	V-2 out	23.7	22.9	12.0	29,000	20.0

cf . $ {}^{*1} $ r-P is red-phosphorous flame retardant additive

$ ^{*2} $ Rratings on this table correspond to the UL 94 test rating, however those are not certificated by the UL.

$ ^{*} $ 3) Oxygen bomb calorimeter.

$ ^{*} $ 4) The value derives from the property of popular pallete made of PP.
シウムを添加した樹脂への赤燐添加の効果は、水酸化マグネシウム25wt%添加した樹脂EX-747の場合において大きい。水酸化マグネシウム50wt%添加した樹脂EX-748の場合においては、水酸化マグネシウムの難燃効果が十分大きく、赤燐添加による低減効果は小さい。

第二段階で作製したプラスチックパレット用樹脂に対して、コーンカロリメータによる外部加熱の放射強度50 kW/m²で測定した燃焼性の比較をFig.5に示す。

赤燐のみ添加した樹脂EX-745、EX-746の場合は、ベースPPに比べ、最大煙濃度も、最大一酸化炭素濃度も増大する。特に赤燐を9wt%添加した樹脂EX-746の場合、最大一酸化炭素濃度が約5倍の濃度となる。一方水酸化マグネシウム添加の樹脂EX-751、EX-752では、発熱速度がおさえられるため、最大煙濃度及び最大一酸化炭素濃度の両方が抑制

(a) Base polypropylene, resins treated by flame retardants containing red-phosphorous only and magnesium hydrooxide 25wt%

(b) Base polypropylene, resins treated by flame retardants containing red-phosphorous only and magnesium hydrooxide 50wt%

Fig.4 Heat release rate of different red-phosphorus and Mg(OH) $ _{2} $ treated plastics at 50kW/m $ ^{2} $ radiative heat flux.

される。特に、50wt%添加の樹脂EX-752の場合、最大煙濃度および最大一酸化炭素濃度は非常に低くなる。

以上の結果から、第三段階では水酸化マグネシウム50wt%添加の樹脂EX-752、赤磷4.6wt%+水酸化マグネシウム50wt%添加の樹脂EX-748、赤磷9.1wt%+水酸化マグネシウム50wt%添加の樹脂EX-750から実際の難燃化プラスチックパレットを作製し半実大燃焼実験を実施することとした。

### 3.3 第三段階で作製したプラスチックパレットの燃焼性

Fig.6に火源3を用いた場合の発熱速度の時間変化を示す。非難燃のベースPPは、局部からパレット全域に燃焼拡大し、発熱速度で約450 kW程度ま

Resin made of flame retardant plastic pallet

Fig.5 Comparison of peak heat release rate, peak smoke density and peak CO concentration for the 2nd stage test resin for plastic pallets at $ 50kW/m^{2} $ radiative heat flux.

Fig.6 Heat release rate vs. time curves in semi-full scale flammability test with ignition source where 80 ml ethanol in 100 mm $ \phi $ pan is placed beneath pallet.
で上昇する。その後、溶融し、受け皿にたまる過程で、発熱速度はいったん減じるが、その後プール火災として火勢が激しくなった。

水酸化マグネシウムのみ添加したパレットの場合、ピーク発熱速度は、100kW/m²程度と、ベースPPから作製したパレットの場合の1/4程度になる。赤燐を添加したパレットの場合、発熱速度そのものもベースPPから作製したパレットの場合の1/100程度と非常に低く、難燃効果は非常に高い。また、後者では一旦火源が取り除かれると、燃焼継続はしない自消性が観測された。

### 4. まとめ

2段階の材料のスクリーニングを経て最終的に製作された3種類の難燃化パレットでは、着火性、延焼拡大性の両面から、防火安全上の有用性が確認されたと考えられる。しかし、物性面では、なお今後改良の余地が残っている。水酸化マグネシウム添加の場合では、燃焼は継続するが、急速な拡大阻止の効果はあり、初期消火を容易にできる効果は期待できる。今後こうした難燃化パレットの普及にあたっては、パレットの使用状況に合わせ、管理体制、消火設備との関連の中で、必要とされる難燃性についての性能的検討が必要であると考えられる。

今回の研究により得られた主たる結果をまとめると次のようになる。

1）ハロゲン系難燃剤により難燃化したプラスチックパレット用樹脂は、着火時間を遅らせる。しかし、一旦着火した後は、発熱速度の抑制効果は少ない。一方では、煙、一酸化炭素の燃焼生成物を多く発生させる。

2）水酸化マグネシウムを難燃剤として添加した難燃化プラスチックパレット用樹脂は、発熱速度を効果的に減少させる。また、煙の発生も少なく、パレットに要求される物性も満足される。

3）赤燐を他の難燃剤と併用して用いた場合には、発熱速度の低減の効果があり、燃焼抑制効果が期待できる。

4）ベースPPに赤磷4.6wt%と水酸化マグネシウム50wt%、赤磷9.1wt%と水酸化マグネシウム50wt%及び水酸化マグネシウム50wt%のみを添加することにより、半実大燃焼試験において、直径3cm×厚み12mmの固形燃料をパレットの上部中央に置く程度の小さな火源では火災を起こさせない、また、20cmφ×高さ34mm燃焼皿にエタノール320mlを入れパレットの下部からあぶる程度の大きな火源でも急激な燃焼拡大を起こさせない程度の難燃化を達成できた。

## 謝 辞

本研究では、難燃化プラスチックパレット用樹脂のテストピースの作製、これら樹脂の物性試験、実物のパレットの作製などで（社）日本パレット協会、(株)燐化学工業に物心両面から多大なご協力をいただいた。ここに記して感謝の意を表する。

## 参考文献

1）埼玉県比企広域消防本部：「東洋製罐(株)埼玉工場製品自動倉庫火災の出火原因調査報告書」、平成8年10月

2）社团法人日本損害保険協会安全技術部：「ラック式倉庫の火災危険に関する調査研究」、平成9年3月

3）社团法人日本パレット協会：'96ユニットロード年鑑、P.14（1996）

4）西沢仁：「増補新版 ポリマーの難燃化」、大成社、p.122（1992）

5）斎藤直、箭内英治：「火炎規模の防炎効果に及ぼす影響に関する研究」、消防研究所研究資料第24号、自治省消防庁消防研究所、p.79(1991)
# Development and Flammability of Flame Retardant Plastic Pallets

(Abstract)

Eiji Yanai, Tokiyosi Yamada and Hidefumi Naba

(Received June 8, 2000)

Fire risk of plastic pallets was recognized by a big rack storage fire on Nov.1995. Therefore, development of flame retardant plastic pallets and research work of its flammability were required. Flammability and mechanical properties of some flame retardant synthetic resins were examined to screen useful synthetic resin for plastic pallet. The flammability of the resin was tested by the cone calorimeter, UL94 flame test and the oxygen index test prescribed in JIS K 7201. Finally prototype of fire retardant plastic pallet is produced with the flame retardant additives combined by $ Mg(OH)_{2} $ and red-phosphorus. Fire test of semi-full scale pallet is conducted with furniture calorimeter.

As a result of this study, the followings are obtained.

(1) Flame retardant resins added with halogen retard the ignition time, and suppress burning of the volatile vapor immediate after radiant heat exposure. However, once it burns up, the FR effect decreases and more combustion products are generated.

(2) In the case of flame retardant resins added with magnesium hydroxide, the heat release rate and peak heat release rate become relatively low. Further, combustion products are well-suppressed and mechanical properties for practical use is preserved. This FR additive seems to be preferable for materials of plastic pallet.

(3) Red-phosphorous additive affects on mitigation of the heat release rate, when it is used in combination with other FR chemicals. Single use of the r-P does not give FR effect much and produce more combustion products of smoke and CO.

(4) In the cases of the plastic palette of combination of red-phosphorus (4.6wt%)/magnesium hydroxide (50wt%), red-phosphorus (9.1wt%)/magnesium hydroxide (50wt%) and magnesium hydroxide (50wt%), the results of semi-full scale test showed no continuas burning when the small ignition source of solid fuel (30 mm $ \phi $ x 12 mm thick) is placed on the top of specimen. In case of relatively large ignition source, when 320 ml ethanol in 200 mm $ \phi $ pan is placed beneath the specimen, there observed no rapid growth of fire.
# 実物茅葺屋根への放水浸透試験

高橋 哲、田村 裕之、竹元 昭夫

大西 宏 $ ^{*} $ 、稲垣 勝彦 $ ^{*} $ 、高田 修作 $ ^{*} $

(平成12年7月21日受理)

植物性屋根を持つ文化財建造物の火災では、屋根材からの出火率が高い。従来、屋根設置式のドレンチャーや放水銃が使用されてきたが、屋根材内部に食い込んだ火災に対しては、十分な効果が無いと言われており、効果的な消火方法が模索されている現状である。そこで改めて、放水方法や消火剤の効果に関して、定量、定性両面から、実物茅葺屋根を使って検討し、植物性屋根の消火対策の参考とする事とした。実験の結果、(1)棒状放水では茅の重ね合わせ角度に水を打込むと、短時間にかなり深部まで浸透すること、(2)濡れ水噴霧では、水噴霧に比べて浸透率の高いこと、(3)穴空きパイプの敷設による放水では、茅屋根深部から、茅の重ね合わせ面に沿って、表面にかけて流れ出すこと、等の知見が得られた。

### 1. はじめに

植物性屋根を持つ文化財建造物の火災では、屋根材からの出火率が高い $ ^{1} $ 。交換材である屋根が燃えている間にこれを消火しないと、建物本体に延焼し損失を大きくする。しかし屋根であるため、元々水を通しにくく、内部に食い込んだ燻焼部分まで完全に消火することは難しいことが指摘されている。消火したものと思って屋根をそのまま放置していて再発火し、かえって建物を全焼させてしまった例 $ ^{2} $ や、表面火の鎮圧後に屋根材を抜き取る処理作業中によく再発火し、鎮火後の後始末が非常に困難であると言われている。

このような実状を踏まえ、屋根火災消火対策として、実物屋根を切り取ったモデルを使用して消火、浸透性試験を重ねてきた $ ^{2)} $ が、この度川崎市立民家園の御好意により、実物建物伊藤家の茅葺屋根ふき替えにあたって、これを使用できる機会に恵まれたので、これまでの知見を踏まえ本物の茅葺屋根について放水浸透試験を行なった。

### 2. 実験

### 2.1 実施時期と場所

实施時期：平成7年11月27日（月）

場 所：川崎市多摩区桝形7—1—1川崎市立民家園、伊藤家

### 2.2 屋根の状態

屋根の北側は山に面しており、普段日陰となっていて風通しが悪く、乾きにくい条件を備えている。したがって表面が腐敗し、コケ、その他植物
が生えている状態にあり、新しい茅に葺き替える計画のものである。そこで実験開始に先立って、放水時に水の浸透を妨げないよう、腐敗質をクマデで掻き取った。その結果、この部分の表面はかなり凹凸のある不均質な状態となり、残った茅屋根の厚みは約0.5mであった。

### 2.3 放水装置のレイアウト

給水源には、民家園設置の消火栓を利用した。消火栓位置の水圧は約0.6MPaであった。ここから、消防ホース、電磁流量計、消防ホース、ノズルの順に接続した。界面活性剤は、ラインプロポーショナー方式で吸引した。さらに庇から落下した水は、工事用防水シートで集水して容積約4001のプラスチック製水槽に受け、水槽の目盛りから一定経過時間毎降水量を測定した。

試験屋根の周辺との位置関係はFig.1に示すとおり狭いので、建築用足場パイプを崖ぎわに組み建て、この上にノズルを固定して放水した。

Fig.6(2)の写真にも、その一部が示されている。

### 2.4 浸透性の測定方法

水が経時的に茅屋根内部に浸透してゆく様子を測定するため、0.32mm♡のクロメルーアルメル熱電対をFig.2に示す位置に斜面に垂直に埋め込んだ。熱電対は予め8点を7cmずつずらして束ねておき、屋根の裏から差し込んで、表面に先端の一点を持ってくると、第8点目はほぼ裏面に位置す

Fig.1 Layout of the experiment site : Thatched house and cliff

る。熱電対埋設の状態はFig.6(1)の写真に示す。温度収録はデータ収録装置により、全て1秒間隔でサンプリングを行った。茅屋根内部の深さにより、Fig.3のように予め温度差があるが、さらに水の温度も異なるので、熱電対に水が到達すると急激に温度変化を生ずる。この状況から水の到達深さ、経過時間の関係を判定した。

熱電対の埋め込みは次のように行った。長さ80cm，内径10mmの鉄パイプの一端を注射針状にとがらせて、これを表面から裏面に向け刺し通し、裏面からは束ねた熱電対をパイプ穴を通して表面に送り出す。そして鉄パイプを表面から引き抜いて熱電対を残し、ついで束を裏面から引っ張って、先端の一点が表面にとどまる位置で止める。この操作は、表裏1名ずつが連絡を取り合いながら行った。注水位置の中心はFig.2の黒丸の点とし、水は左右対称に拡がるものとして、その上下と左側の拡散浸透の状況を計測した。実験毎に場所を変えて行うので、熱電対はその都度埋め込み直した。

### 2.5 放水の方法

噴霧ノズルからの散水は良く使用され、広範囲に滴状に水を降らせるものである。また固定式放水銃も遠距離からの放水になるので、分裂滴状化

Fig.2 Arrangement of the thermocouples from the surface to inside the Thatch
して雨を降らせるものである。これらの方法では、短時間に広範囲の表面の火炎制圧は行なるが、屋根面に対する降水圧力が低いため余り浸透せず、内部に食い込んだ燻焼火の消火には効果の小さい事実が知られている。今回は水の噴霧のほかに、消火剤として浸透性に優れ、屋根材や建物に比較的損傷を与えにくいと考えられる濡れ水（界面活性剤を添加して表面張力を小さくした水）の噴霧注水による付着浸透性の比較、棒状の圧力水を茅屋根内部に打込んで浸透させる実験、及び穴アキパイプの埋設放水による内部からの水の拡散状況の測定を行なった。水の付着浸透性の高い方法ほど、鎮火、消火効果が大きいといえる。

#### 2.5.1 噴霧ノズルによる水と濡れ水の散布実験

水と濡れ水を噴霧散布したときの浸透性の測定を目的とする。

実験1：水は標準放水圧0.3MPa、放水速度130ℓ/minで散布した。但し放水直後に消火栓のサビでノズルが目詰まりを起こし、放水速度は130ℓ/minから35ℓ/minに急低下した。

実験2：濡れ水には、浸透性を増強するためにペレックスOT—P（花王(株製、正式化学名はジオクチルスルホコハク酸ナトリウムでその75%が純分、他は溶媒のメチルアルコール）の約0.15%水溶液を使用した。この界面活性剤は、0.15%で表面張力が29.5dyn/cmとなって最小値に近くなり、また湿潤浸透性が良く、毒性も低いことが知られている。放水圧力は0.34～0.39MPa、放水速度は平均108l/min（100～115l/min）であった。放水の様子はFig.6(2)に示した。

ノズルは実験1、実験2共に同じ可変噴霧ノズルを使用し、噴霧角度は20°、放射角度は30°である。

#### 2.5.2 棒状ノズルによる圧力水の打込み実験

実験3：棒状の水を直接打ち当てると、動圧力によってかなり深部まで浸透することが筆者らの茅屋根モデルを使った予備実験で分っている。ここでは実物の屋根と放水方法で、茅の重ね合わせ角度に棒状水をストレートに打込んだ時、どれくらいの深部まで水を送入拡散させられるか調べることを目的としている。今回は水だけで、当初の計画にあった濡れ水との比較実験はできなかった。棒状放水で打ち込んだ水が、屋根内部に食い込む様子をFig.6(3)に、打込んだ後、ラッパ状に少し開口した様子を同(4)に示す。

## 散布条件

・棒状ノズル：口径16mm、スムースノズル

·放水压力：0.33MPa、消火栓から給水

·放水速度：300 l/min

・放射角度：25°、当初茅の重ね合わせ角度と同じ20°で打ち当てる計画であったが、装置の組み合わせの都合で25°となった。

#### 2.5.3 穴アキ金属パイプによる茅屋根内部からの水の放水実験

実験4：直列に穴を空けた金属パイプを茅おさえの丸竹（押し鉾）代わりに横方向に埋め込んでおき、火災時に水を送入することを想定したものである。茅屋根内部から放水した時、どのように拡散するものか試す事に目的がある。深さを変えて鉄パイプを埋め込んだ様子をFig.6(5)に示す。

## 散布条件

· 穴アキ鉄パイプ：（内径20mm×長さ2000mm，穴径3mm×穴数20（同一方向），ピッチ100mm）

· 放 水 速 度：50ℓ/min

### 3. 実験結果と考察

噴霧ノズルによる水と濡れ水、棒状ノズルによる水の放水に伴う茅屋根内部の温度変化をFig.3に示す。浸透の様子は、場所毎に経過時間と温度変化を一点ずつ追っていくことによって判定する。また庇から落下した水を集水したものである降水量と、放水量から降水量を差し引いたものである屋根に残った水量（浸透量）の関係をFig.4に各々示す。

### 3.1 噴霧ノズルによる水と濡れ水の散布実験

実験1及び実験2：Fig.3-1[1]、Fig.3-1[2]を比較すると、放水中心点付近での深部浸透は濡れ水が優れ、庇に近くなると水が優れる結果となっている。放水速度が、濡れ水が水の3倍と大きいの
(1) CH01 - CH04

(2) CH05 - CH08

(3) CH09 - CH12

(4) CH013 - CH016

(5) CH017 - CH20

(6) CH21 - CH24
(7) CH25 - CH28

(8) CH29 - CH30

3−1[1]

(1) CH01 - CH04

(2) CH05 - CH08

(3) CH09 - CH12

(4) CH013 - CH016
(5) CH017 - CH20

(6) CH21 - CH24

(7) CH25 - CH28

(8) CH29 - CH30

3-1[2]

(1) CH01 - CH04

(2) CH05 - CH08
(3) CH09 - CH12

(4) CH013 - CH016

(5) CH017 - CH20

(6) CH21 - CH24

(7) CH25 - CH28

(8) CH29 - CH30

3−1[3]