JPH0718249A

JPH0718249A - 熱膨張性無機質繊維複合材

Info

Publication number: JPH0718249A
Application number: JP16178093A
Authority: JP
Inventors: Satoru Hashimoto; 哲橋本; Masanori Seki; 正典関; Satoyasu Tanimura; 聡康谷村
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-01-20
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JP2516556B2

Abstract

(57)【要約】【目的】膨張方向が一定となり、高い膨張圧を長時間
にわたって保持でき、加熱による形崩れのおそれもなく
なり、防火ドアなどに使用した際、優れたシール機能を
発揮できるようにする。【構成】膨張剤としての酸処理黒鉛と、耐熱補強剤と
しての無機繊維と、耐熱結合剤としての無機結合剤と、
加熱前の形態保持剤としての有機結合剤とからなる混合
物を抄造法によりシート状に成形して複合材を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば防火ドア用シ
ール材、セラミック触媒保持材、あるいはケーブル挿通
孔に対する延焼防止用の填隙材などに使用される熱膨張
性無機質繊維複合材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の複合材、例えば防火ドア用シー
ル剤として、従来、特公昭５８−１２３１５号公報に示
されているように、膨張剤としての酸処理黒鉛１００ｗ
ｔ部、有機結合剤としてのポリクロロプレン２４ｗｔ
部、フエノール樹脂２０ｗｔ部、無機結合剤としての水
酸化アルミニウム４８ｗｔ部、アスベスト繊維１０ｗｔ
部、安定剤２ｗｔ部の混練物をガラス繊維からなる極薄
のシート状基材に層状に被覆したものが知られている。

【０００３】また、これとは別に、ガラス繊維布を基材
とし、これに水ガラス（水含有のケイ酸アルカリ）を充
填被覆したものも知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したような構成の
従来における複合材のうち、前者のものは、加熱時に補
強するものがなく、５００℃程度の加熱で形態が崩れる
傾向にあり、しかも単に混練物をシート状基材に被覆さ
せただけのものであるから、膨張の方向性がランダムで
あって、膨張性に劣り、高いシール性を期待することは
できない。また、後者のものは、高温時の形態保持性の
面で前者のものよりは優れているものの、高い膨張率が
得られないために、防火、防煙などのシール機能を十分
に発揮することができないものであった。

【０００５】本発明は上記の実情に鑑みてなされたもの
で、加熱時の膨張性能に優れ、高温時の形態保持も確実
で、シール機能の著しい向上を図ることができる熱膨張
性無機質繊維複合材を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る熱膨張性無機質繊維複合材は、膨張剤
としての酸処理黒鉛と、耐熱補強剤としての無機繊維
と、耐熱結合剤としての無機結合材と、加熱前の形態保
持材としての有機結合材とからなる混合物を抄造法によ
りシート状に成形したものである。

【０００７】また、上記熱膨張性無機質繊維複合材の配
合比率としては、上記酸処理黒鉛が３０〜７０ｗｔ％、
無機繊維が１５〜４５ｗｔ％、無機結合剤が１〜２０ｗ
ｔ％に設定することが好ましい。

【０００８】

【作用】本発明によれば、酸処理黒鉛は加熱によって膨
張するが、このとき、この酸処理黒鉛だけを膨張させた
のでは、飛散して形態を保持することができないので、
元のシート形状を保持させながら膨張させる必要があ
る。このため、無機繊維と無機結合剤を所定量配合し、
これらを酸処理黒鉛と均一に分散してシート状に作成す
ることで、無機繊維が層状の基材となって上記酸処理黒
鉛を補強し、さらに無機結合材がシート全体を補強する
ことになるので、酸処理黒鉛の膨張は少し抑制される
が、シートの形態を保持したままでの膨張が可能とな
る。したがって、加熱状態でのシートの強度が保たれる
ので、高い膨張圧が得られるとともに、その膨張圧の長
時間にわたる維持が可能である。

【０００９】また、請求項２のような配合比率からなる
混合物は、水を媒体として抄造法によって均一に分散さ
れる。とくに、この抄造法によると、薄片状（鱗状）の
酸処理黒鉛が一方向へ積層されるので、膨張方向が一定
の方向に揃うために、該酸処理黒鉛の膨張性をシール機
能の上で有効に生かすことができる。

【００１０】上記酸処理黒鉛は、黒鉛を硫酸や塩酸ある
いは発煙硝酸などで酸処理されたもので、その配合比率
は３０〜７０ｗｔ％にするのが好ましく、３０ｗｔ％未
満になると、膨張剤の不足によって所望の膨張力が得ら
れなくなり、また、７０ｗｔ％を越えると、シート状に
成形し加熱した時にわたのように膨らんで十分な剛性が
得られず、機械的強度の点で不安が残る。また、無機繊
維としては、セラミック繊維、例えばＳＣバルクなどが
使用される。この無機繊維の配合比率は１５〜４５ｗｔ
％にするのが好ましく、１５ｗｔ％未満では、加熱後の
強度が低下し、また、４５ｗｔ％を越えると、膨張特性
が抑制される。

【００１１】さらに、無機結合剤としては、例えばシリ
カゾルやアルミナゾルが好適であり、その配合比率は５
〜２５ｗｔ％にするのが好ましい。５ｗｔ％未満であれ
ば、加熱後の機械的強度が低くなり、また、２５ｗｔ％
を越えると、膨張特性の低下が著しい。さらにまた、有
機結合剤としては、ゴムラテックス（スミカフレック
ス）などが使用され、その配合比率は１〜２０ｗｔ％が
好ましく、１ｗｔ％未満では、初期の取り扱い性におい
ての効果がほとんど発揮されず、また、２０ｗｔ％を越
えると、加熱時に焼失し、機械的強度が低下する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図１は本発明に係る熱膨張性無機質繊維複合材
を組み込んだ防火ドアの一部を破断して示すものであ
る。

【００１３】図１において、防火ドア１は、内外両側の
外装板２，３間に断熱材４が充填されており、木口被覆
板５，６の内側に熱膨張性無機質繊維複合材Ｍを配設し
ている。この複合材Ｍは、火災時に膨張し、その膨張力
で上記外装板２，３と被覆板５，６との接着を引き剥が
し、被覆板５，６をドア枠（図示せず）に密着させるよ
うに働くものである。この複合材Ｍの構成を以下の実施
例に示す。

【００１４】実施例１膨張剤としての発煙硝酸で処理した黒鉛を５５ｗｔ％、
耐熱補強剤としてのセラミック繊維（ＳＣバルク１２
６０−Ｄ新日化製）を２５ｗｔ％、耐熱結合剤として
の無機結合剤（アルミナゾル２００日産化学製）を
１０ｗｔ％、加熱前形態保持剤としての有機結合剤（ス
ミカフレックス９００住友化学製）を１０ｗｔ％の
配合比で混合し、これを抄造して、かさ密度０．７３ｇ
／ｃｍ³、厚さ２．５４mmのシート状に成形した。

【００１５】実施例２硫酸で処理した黒鉛を５５ｗｔ％、セラミック繊維（Ｓ
Ｃバルク１２６０−Ｄ２新日化製）を２５ｗｔ％、
耐熱結合剤としての無機結合剤（アルミナゾル２００
日産化学製）を１０ｗｔ％、加熱前形態保持剤としての
有機結合剤（スミカフレックス９００住友化学製）を
１０ｗｔ％の配合比で混合し、これを抄造して、かさ密
度０．７３ｇ／ｃｍ³、厚さ２．５４mmのシート状に成
形した。

【００１６】比較例１発煙硝酸で処理した黒鉛を５０ｗｔ％、有機結合剤とし
てのポリクロロプレンを１２ｗｔ％、フエノール樹脂を
１０ｗｔ％、無機結合剤としての水酸化アルミニウムを
２４ｗｔ％、ガラス繊維を４ｗｔ％の配合比で、これら
の混練物をガラス繊維からなる極薄のシートに層状に被
覆して、かさ密度０．９１ｇ／ｃｍ³、厚さ２．５４mm
のシート状に成形した。

【００１７】比較例２ガラス繊維布を基材として、水ガラス（水含有のケイ酸
アルカリ）を充填し、その表面をエポキシ樹脂で被覆し
た。

【００１８】実施例１，２と比較例１，２の評価とし
て、まずそれぞれの試料を電気炉内で加熱した際の自由
膨脹率の測定を行なった。その結果を図４の図表１に示
す。図４の図表１から明らかなように、実施例１，２の
ものは、無機結合剤（アルミナゾル）と無機繊維（セラ
ミック繊維）の補強により、高い自由膨張量を示すこと
が判った。これに対して、比較例１のものは、加熱時に
補強するものがなく、５００℃で形態が崩れてしまう。
また、発煙硝酸処理黒鉛は１５０℃付近から膨張を開始
し、硫酸処理黒鉛の方が大きな値を示している。水ガラ
スは１２５℃付近から膨張を開始する。

【００１９】ついで、上記実施例１，２と比較例１，２
の評価として、１７ＫＰａの面圧を負荷した状態で昇温
速度１１℃／分で昇温させた時の各試料の膨張量の測定
を行なった。図２はそのための測定装置を示し、同図に
おいて、２１，２２は電気炉のヒータ２３で加熱される
試料Ｍを挟持する上下一対の石英棒であり、上記の昇温
速度で昇温する試料Ｍが膨張を開始すると、石英棒２１
を押し上げるので、その変位をダイヤルゲージ２４で測
定するようになしたものであり、上記ダイヤルゲージ２
４と石英棒２１の荷重で試料Ｍには、１７ＫＰａの負荷
が加わるようになっている。この測定結果を図５の図表
２に示す。

【００２０】図５の図表２から明らかなように、実施例
１，２のものは、無機結合剤と無機繊維の補強によりシ
ート状の形態を損なうことなく膨張し、しかも、その膨
張量も高いレベルで安定することが判った。一方、比較
例１のものは、高温時に形態を維持することができず、
３２０℃をピークにして膨張量が低下する。また、比較
例２のものでは、膨張量がかなり低い結果となってい
る。膨張量が０〜１００％まで膨張する時間に関して、
発煙硝酸で処理した黒鉛では１００秒要し、硫酸で処理
した黒鉛、水ガラスでは１５０秒要している。この結果
から、実施例１，２のものが大きな膨張量で広い隙間の
シールに追従できるほか、高い加熱温度で長時間にわた
り保形性が維持されるので、外気の圧力に対して隙間を
安定的に充填できることが明らかとなった。

【００２１】最後に、実施例１，２と比較例１，２の評
価として、各試料Ｍの厚さに合せた隙間に該試料Ｍを充
填し、一定の昇温速度で試料Ｍを昇温させた時の発生膨
張圧の測定を行なった。図３はそのための測定装置を示
し、同図に示すように、電気炉内のヒータ３１で加熱さ
れる試料Ｍを、その厚さに合うように設定された上下の
石英棒３２，３３の隙間ｇに充填し、一定の昇温速度１
１℃／分で試料Ｍが膨張を開始した際の膨張圧をロード
セル３４で測定するようにしたものである。この測定結
果を図６の図表３に示す。

【００２２】図６の図表３から明らかなように、実施例
１，２のものは高い膨張圧を発生し得るので、図１に示
すような防火ドアのシール材として使用した際、火災時
に被覆板５，６を押し広げる力が長時間にわたって発生
し続け、有効な密封効果を発揮させることができ、ま
た、膨張圧の低下がないことから、例えばセラミック触
媒の保持材としても有効に使用することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、膨張剤
としての酸処理黒鉛に、補強剤としての無機繊維や無機
結合剤、さらには、加熱前の形態保持剤としての有機結
合剤を加え、これらを抄造してシート状に成形したの
で、膨張の方向性が一定となり、形崩れのおそれなく高
い膨張特性が得られるとともに、補強作用によって加熱
状態での高い膨張圧が確保されて、防火ドアなどの填隙
用として優れたシール機能を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による熱膨張性無機質繊維複
合材を組み込んだ防火ドアの一部を破断して示す斜視図
である。

【図２】膨張率の測定装置を示す概略構成図である。

【図３】膨張圧の測定装置を示す概略構成図である。

【図４】自由膨張率の測定結果を示す図表である。

【図５】負荷時の膨張率の測定結果を示す図表である。

【図６】発生膨張圧の測定結果を示す図表である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膨張剤としての酸処理黒鉛と、耐熱補強
剤としての無機繊維と、耐熱結合剤としての無機結合材
と、加熱前の形態保持材としての有機結合材とからなる
混合物を抄造法によりシート状に成形したことを特徴と
する熱膨張性無機質繊維複合材。
【請求項２】上記酸処理黒鉛を３０〜７０ｗｔ％、無
機繊維を１５〜４５ｗｔ％、無機結合剤を５〜２５ｗｔ
％、有機結合剤を１〜２０ｗｔ％に設定してなる請求項
１の熱膨張性無機質繊維複合材。