JPH0622971B2 - 耐火性を有する建築用材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は耐火性，遮音性に優れた建築用材に関する。

従来技術と発明が解決しようとする課題 従来、一般に、間仕切り壁や天井等の下地材には、水硬
性物質をバインダーに用いた石膏板,木質セメント板等
や、合板,パーティクルボードからなる基材の表面に金
属板を貼着一体化したものが用いられている。

前者は不燃材料で構成されているので、一応の耐火性を
有しているが、火炎にさらされると、結晶に含まれる水
分が遊離し、その蒸気により爆裂したり、強度が急激に
低下するという欠点があった。

一方、後者は金属板の熱伝達率，熱膨張率が大きいの
で、高温にさらされると、基材と金属板との界面に熱応
力が発生し、剥離や反りが生じるという欠点があった。

このため、前述の従来例にかかる建築用材を間仕切り壁
や天井に用いると、火災が発生した時に突然くずれ落ち
たり、避難口が変形して扉が開かない等の問題点が指摘
されていた。

これに対し、大きな断面積を有する木質材では、その表
面が炭化するにすぎず、火災にあっても火炎による損傷
が内部まで進行せず、熱応力も小さいので、耐火性に優
れているという報告がある。

また、間仕切り壁や天井等は遮音性を要求されるが、体
述の建築用材では重量や厚みを増大させないと遮音効果
が上がらず、切削加工性や施工性を維持したまま、遮音
性能を向上させることができないという問題点があっ
た。

本発明は、前記問題点に鑑み、軽量で優れた切断加工法
性を保持するとともに、優れた遮音性，耐火性を有し、
特に、高温環境下において強度の低下が少ない耐火性を
有する建築用材を提供することを目的とするものであ
る。

課題を解決するための手段 本発明の要旨は、前記目的を達するため、基材の表面
に、主として炭素成分からなる粉粒と熱硬化性合成樹脂
とからなる保護層を設けた耐火性を有する建築用材にあ
る。

また、本発明は、同様の目的を達成するため、基材の表
面に、主として炭素成分からなる粉粒と熱硬化性合成樹
脂とからなる保護層を設け、更に、その表面に化粧層を
設けた耐火性を有する建築用材であってもよい。

前記基材としては、合板，パーティクルボード，ＬＶ
Ｌ，木材薄板等の木質材の他、石膏板，ケイ酸カルシウ
ム板，木片セメント板，スラグ石膏板等の水硬化性無機
質材が挙げられるが、基材は必ずしも板状のものに限ら
ず、柱状,棒状のものであってもよい。

基材が木質材である場合には、木質材それ自体が熱伝導
率が小さいとともに、後述する保護層と界面部に熱分解
によって炭化層が生成し、この炭化層が断熱材となるの
で、その内部の熱分解を効果的に防止する。また、前記
炭化層は基材と保護層との間に生ずる応力を緩和するの
で、表面剥離やクラックが生じにくいという利点があ
る。

一方、基材が無機質材である場合には、後述する保護層
によって基材が直接炎にさらされないので、結晶水の分
解が少なく、爆裂が生じにくくなり、基材の耐火性が一
段と向上するという利点がある。

主として炭素成分からなる前記粉粒は木材の他、コーリ
ャン、ムギ、サトウキビ、イネ、アワといった禾本科植
物の種子、外皮、幹、枝、葉等、例えば、モミガラを用
いたり、タールピッチ等の有機物を加熱分解，焼成する
ことによって得られ、処理温度が高いものほど好適であ
る。例えば、処理温度が３００℃〜５００℃であれば、
炭化は進行するが、１０００℃以上の温度で焼成する
と、炭の収縮がおこるとともに、比表面積が小さくな
り、しかも、炭素リッチになるため、燃焼しにくくなる
ので、より一層好ましい。

このようにして人工的につくった炭や黒鉛の他に、天然
に存在する黒鉛や各種の炭を炭素粉粒として使用でき
る。これらのうちの鱗片状の炭素粉粒を使用すれば、保
護層を形成する際に重なり合うので、緻密な保護層を形
成できるという利点がある。この炭素粉粒の粒径は３０
〜２０００ミクロンが好ましい。

リン片状の粉粒体として上記以外にマイカが挙げられ
る。又、上記粉粒にシリカ、アルミナ、マグネシア等を
混入してもよい。特に、禾本科植物等のモミガラはシリ
カ分を多く含み、焼成すると炭素粉粒との混合物が一度
にでてきて好適である。

又、補強材や増量剤として繊維状のものや軽量骨材等を
添加してもよい。

一方、熱硬化性合成樹脂としては、炭素粉粒との濡れ性
をよくするため、例えば、ノボラック型あるいはレゾー
ル型のフェノール樹脂、メラミン樹脂の初期縮合物が好
適である。特に、フェノール樹脂は固定炭素量が多いの
で、熱分解で炭化すると、耐化性がより一層向上すると
いう利点がある。

保護層を形成する方法には各種の方法があるが、第１の
方法としては、炭素粉粒および熱硬化性低分子量材料か
らなる自硬化性炭素粉粒体を基材の表面に散布した後、
加熱圧締する方法がある。

すなわち、自硬化性炭素粉粒体を得る方法としては、炭
素粉粒および固形の熱硬化性合成樹脂、例えば、レゾー
ル型フェノール樹脂の初期縮合物をニーダーに投入し、
これをアルコール溶媒等で混練した後、混練物をニーダ
ーから取り出し、更に混合を良くするため、押し出して
成形した成形物を乾燥し、ついで、粉砕して自硬化性炭
素粉粒体を得る方法がある。

また、炭素粉粒の表面に均一に樹脂を付着させた自硬化
性炭素粉粒体を得る別の方法としては、フェノール樹脂
を合成する際に、これらの炭素粉粒を予め反応容器に入
れて反応させることにより、炭素粉粒の表面に樹脂を均
一に付着させ、これを別した後、乾燥させることによ
り自硬化性炭素粉粒体を得る方法がある。

この自硬化性炭素粉粒体を基材の表面に散布した後、加
材圧締すことにより、保護層を形成する。

前述の方法によれば、炭素粉粒等濡れにくいものでも、
熱硬化性合成樹脂が付着した自硬化性炭素粉粒体が得ら
れる。この結果、この自硬化性炭素粉粒体を基材の表面
に所定量散布して加熱圧締すれば、容易に保護層が得ら
れ、基材の耐火性にバラツキが生じないという利点があ
る。

尚、加熱圧締の締の際に、自硬化性炭素粉粒体の上に
紙，布，不織布または樹脂シートを配して化粧層を一体
化してもよい。

第２の方法としては、前記自硬化性炭素粉粒体を均一に
散布し、これを５０℃〜１００℃の温度でロール加圧し
て部分的に圧着し、所定厚さの自硬化性シート材を得、
この自硬化性シート材で基材の表面を被覆した後、加熱
圧締することにより、基材の表面に保護層を形成する方
法がある。

この方法によれば、均一な自硬化性シート材を基材の表
面に加熱圧締するので、大版の建築用材でも保護層が均
一になり、耐火性にバラツキが生じないという利点があ
る。

なお、この方法においては、自硬化性シート材を製造す
る際に、その片面に紙,布,不織布または樹脂シートを配
して一体化してもよく、化粧シートであれば、後述する
化粧層の貼着工程が省略できる。

また、接着剤を塗布した基材の表面に前記自硬化性シー
ト材を重ね合わせ、加熱圧締してもよい。

第３の方法としては、木材小片と接着剤，セメント等の
バインダーとを混練してなるフォーミングマットの上面
又は下面に前記自硬化性粉粒体または自硬化性シート材
を配し、これを加熱圧締することにより、成板と同時に
保護層を形成する方法がある。

この方法によれば、基材と保護材との界面部に混在一体
化した層が形成されるので、強力に固着し、剥離やクラ
ックが生じにくいという利点がある。

第４の方法としては、炭素粉粒体および熱硬化性低分子
量材料を各種の溶媒を介してペースト状に混練した後、
そのままロールで加圧してシート状に押し出し、これを
基材の表面に配した後、加熱圧締して保護層を形成する
方法であり、同時に紙，布，不織布または樹脂シートを
配してもよい。

第５の方法としては黒鉛に強酸を加えて層間化合物を生
成し、これを加熱して約１０〜１００倍に膨張させた
後、常温下、ロールで加圧してシート状としたものに熱
硬化性低分子量材料を含浸させ、これを基材の表面に配
して加熱圧締することにより、保護層を形成する方法が
ある。

なお、保護層における炭素粉粒の固定含有量は重量比で
５０％以上、好ましくは６０〜９５％が良く、保護層の
比重は０．８以上、好ましくは１．０〜１．４が良い。
また、保護層の厚さは０．５〜５mm、好ましくは１〜３
mmが良い。

さらに、基材の表裏面に保護層を設ければ、いわゆるサ
ンドイッチコンストラクションとなって材料の物理的、
力学的性質が安定するため、反りが生じにくくなり、し
かも、保護層が厚くなるので、火災時に火炎が貫通しに
くくなるとともに、遮音性が高まるという利点がある。

更に、予め形成した前記保護層の表面には、木材薄板，
合成樹脂シート，ガラスクロス等の化粧シート等による
化粧層を設けておくことが好ましい。

実施例１ 双腕式ニーダーに鱗片状炭素粉粒およびレゾール型フェ
ノール樹脂を重量比で６５：３５の割合で投入し、３０
分間攪拌混練した後、この混練物を連続混練押出機で押
し出し成形し、この成形物を風乾して溶剤を揮散し、つ
いで、これを粉砕機で粉砕して自硬化性炭素粉粒体を得
た。

次に、この自硬化性炭素粉粒体を厚さ１７mm、比重０．
７０のパーティクルボード（市販品）の表裏面に散布
し、１６０℃で５分間加熱圧締して表裏面に厚さ１．５
mm、比重１．２の保護層を有する建築用材を得、これを
サンプルとした。

実施例２ 双腕式ニーダーに鱗片状炭素粉粒および粘度が２００ポ
アズのレゾール型フェノール樹脂を重量比で１００：６
５の割合で投入し、３０分間攪拌，混練して払い出した
後、このペースト状の混練物をロールで加圧してシート
状自硬化性保護材を得、これを石膏ボードの表裏面に配
し、ワイヤーメッシュ、パンチングメダルを介して脱気
しながら１６０℃で１０分間加熱圧締することにより、
表裏面に厚さ１．５mm、比重１．０の保護層を有する全
体厚さ１５mmの建築用材を得、これをサンプルとした。

実施例３ ５の四つ口フラスコに、フェノール７７０ｇ、３７％
ホルマリン１３２８ｇ、ヘキサメチレンテトラミン８０
ｇを仕込み、さらに、平均粒径５μｍのリン片状黒鉛１
１００ｇを仕込んだ。

約６０分を要して９０℃まで昇温し、そのまま３時間反
応を行い、冷却後、別した。これを風乾して、平均粒
径５０μｍの自硬化性炭素粉粒体を１８３０ｇ得た。得
られた粉粒体中のフェノール樹脂の含有量は、４０％で
あった。

この自硬化性炭素粉粒体を実施例１と同様に操作して得
た建築用材をサンブルとした。

比較例１ 市販の比重１．１５の木片セメント板をサンブルとし
た。

比較例２ 市販の石膏ボード（汎用品）をサンプルとした。

比較例３ 比重０．７０のパーティクルボード単体をサンブルとし
た。

そして、前記実施例１,２,３および比較例１,２,３につ
いて火炎下の曲げクリープ試験を行なった。

火炎下の曲げクリープ試験は高温環境下における耐火曲
げ性能を知るためのもので、ＪＩＳＡ５９０８に準ずる
ボードの曲げ性能試験方法および装置を用いており、前
記装置は、中央集中荷重点の裏面側に相当する場所に、
一定流量になるように安定器を介して都市ガスを供給さ
れるブンゼンバーナーの火炎の先端をあてるように配し
てある。

この火炎の先端温度は約７００℃であり、サンプルの曲
げ破壊強度の１／５に設定した荷重を加え、破壊に至る
までの所要時間と荷重点の変位量とを測定した。

測定結果を第１表に示す。

以上の測定結果から明らかなように、実施例１,２,３は
いずれも、比較例１,２,３よりも６倍ないし１０倍の耐
火性能があることがわかった。

また、５００Ｈzにおける遮音性能を測定したところ、
実施例１が２０dＢ、実施例２が２２dＢであったのに対
し、比較例２が１６dＢであったことから、実施例１,２
は比較例２とほぼ同等の比重であるが、比較例２よりも
良好な遮音性を有することがわかった。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、基材
の表面が炭素粉粒および熱硬化性合成樹脂からなる保護
層で被覆されることになる。特に、炭素粉粒が鱗片状の
ものであれば、炭素粉粒が重なり合って保護層を形成す
るので、緻密な保護層で被覆されることになる。

そして、前記保護層を形成する炭素粉粒は、それ自身が
熱硬化性合成樹脂を介して体質顔料的な機能を有するの
で、基材が多孔質であっても、基材の空孔に侵入して基
材と強力に一体化するとともに、炭素粉粒からなる保護
層は熱膨張が小さい。特に、炭素粉粒が鱗片状のもので
あれば、一定方向に配向されるので、配向方向に応力の
緩和作用がある。このため、高温の環境下で基材と保護
層との間に生じる剪断応力が小さく、反り,はく離,クラ
ック等が生じにくく、火災時においても充分な強度を長
時間維持し得る。

また、炭素粉粒および合成樹脂からなる保護層で被覆さ
れた本願建築用材は、前記炭素粉粒の酸素指数が大きい
ため、空気中で着火,展炎しにくい。

特に、炭素粉粒が鱗片状のものであれば、鱗片状の炭素
粉粒が重なりあって緻密な保護層を形成するので、酸素
が遮断される。このため、耐火性がより一層向上し、例
えば、基材が木質材であっても内部が燃焼せず、火炎が
貫通したりせず、火災時に突然くずれ落ちたりすること
がなく、耐火上有用な効果がある。

さらに、保護層は遮音性に優れており、特に、炭素粉粒
が鱗片状のものであれば、重なり合って配向性を有する
保護層を形成するので、高い剛性を有する一方、その下
方に位置する基材との剛性に差により、保護層が音の伝
播エネルギーを効果的に吸収するので、遮音性が良いと
いう効果がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼田 弥寿郎 富山県東礪波郡井波町井波１番地ノ１ 大 建工業株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼田 綏 兵庫県川西市多田院字小寺前４―21 (72)発明者 高松 淳久 大阪府大阪市都島区内代町２―14―５ (72)発明者 井出 勇 大阪府堺市金岡町1648―15

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材の表面に、主として炭素成分からなる
   粉粒と熱硬化性合成樹脂とからなる保護層を設けたこと
   を特徴とする耐火性を有する建築用材。
2. 【請求項２】基材の表面に、主として炭素成分からなる
   粉粒と熱硬化性合成樹脂とからなる保護層を設け、更
   に、その表面に化粧層を設けたことを特徴とする耐火性
   を有する建築用材。