JPH0834656A - 耐火材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 シロキサン骨格を有するシラノール溶液に、
少なくとも火山灰質混合材、モンモリロナイト及び鉱物
繊維を混合した混合物を加熱により硬化、成形させてな
る耐火材。シラノール溶液は、金属シリコン、ふっ化ナ
トリウム（またはふっ化水素）、水酸化ナトリウム及び
水を混合して、発熱または加熱反応により得られる。 【効果】 優れた耐火性、耐熱性、断熱性を有し、軽量
で施工性が良好でかつ安価に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐火被覆材、耐火間仕
切材、防煙材などに供することができる、防火・耐火
性、耐熱性、断熱性、遮音性に優れた耐火材に関するも
のである。

【０００２】

【発明の背景】建物の耐火被覆は、現場での施工が容易
な板状部材を用いた耐火施工が広く行われている。この
ような耐火部材には、より薄い部材で十分な防火・耐火
性、耐熱性を有し、軽量で施工性の良好な耐火材が望ま
れている。しかし、従来安価な耐火板状部材として広く
用いられている石膏ボードは、耐火２時間では６ｃｍと
厚く、また防火間仕切材として使用するには２０ｃｍの
厚さが必要であった。そのため、重い部材となり取扱い
が不便であるという難点があった。

【０００３】厚さを薄くするため、無機化合物を主剤と
したシート状耐火接着材を使用して耐火複合材としたも
のが、特開平４−２３９０７９により提案されている。
このシート状耐火接着材は、特開平１−３１３３０３記
載のシロキサン骨格を有するシラノールを硬化させるた
め、ポバール水溶液と、多価金属を溶出させるためのセ
メントとを加え、アルコール処理によりゲル化させ粘着
シートとしたものである。このシート状接着材は、耐火
性、耐熱性には優れるが、この接着材自体では自立性が
ないので、従来の石膏ボードなどの他の不燃材、耐火材
に積層して使用しなければならず、積層複合材の厚さを
薄くするには限度があった。またシート状耐火接着材の
製造には、ポバール水溶液にセメントを混合したＡ液
と、前記シラノール溶液にゼオライトなどの保水固型化
材を加えたＢ液とを別途調製し、こららを別途アルコー
ル処理した後混合、或いは両液を混合後アルコール処理
し、ゲル化させシート状に成型しなければならず、製造
は面倒であった。さらに他の不燃材、耐火材に積層して
複合材とするか、現場で積層作業を行わなければならな
いという不都合もあった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、このような事情に鑑みなされ
たものであり、優れた耐火性、耐熱性、断熱性を有し、
軽量で施工性が良好でかつ安価に製造することができる
耐火材を提供することを第１の目的とする。また本発明
は、この耐火材の製造方法を併せて提供することを第２
の目的とする。

【０００６】

【発明の構成】このような本発明の第１の目的は、シロ
キサン骨格を有するシラノール溶液に、少なくとも火山
灰質混合材、モンモリロナイト及び鉱物繊維を混合した
混合物が加熱により硬化、成形されてなる耐火材により
達成される。

【０００７】また本発明の第２の目的は、シロキサン骨
格を有するシラノール溶液に、少なくとも火山灰質混合
材、モンモリロナイト及び鉱物繊維を混合し、これを加
熱して硬化させて耐火材を製造することを特徴とする耐
火材の製造方法により達成される。

【０００８】すなわち、本発明は、シロキサン骨格を有
するシラノール溶液を主剤とし、これに、保水固形化材
として火山灰質混合材及び粘土鉱物であるモンモリロナ
イト、及び断熱性繊維状材料として鉱物繊維を添加・混
合し、これを加熱により成形・硬化させ、耐火性に優
れ、軽量で取扱いの容易な耐火材としたものである。ま
た、珪藻土または微珪砂、さらに雲母などの層状シリカ
を併せて混合し、これを加熱して成形・硬化させるの
が、より好ましい態様である。

【０００９】シラノール溶液は、特開平１−３１３３０
３及び特開平４−２３９０７９に記載のシロキサン骨格
を有するシラノールを使用することができる。特に、珪
素、弗素、ナトリウムを基本骨格元素とする含有するフ
ルオリック・シラノール塩溶液が好ましく、金属シリコ
ン、ふっ化ナトリウム（またはふっ化水素）、水酸化ナ
トリウム及び水とを混合して、加熱または発熱させて反
応させることにより得ることができる。その混合割合は
特に限定されない。生成するシラノール液が過度のアル
カリ性となると後処理が必要となることから、必要以上
のふっ化ナトリウム（またはふっ化水素）、水酸化ナト
リウムを用いない方がよい。また、水と水酸化ナトリウ
ムとの混合反応による発熱だけで、加熱反応を行うため
には、必要以上の水を使用しないのが製造上は有利であ
る。生成するシラノール液が過度のアルカリ性となる
と、廃液処理が必要となることから、必要以上のふっ化
ナトリウム（またはふっ化水素）、水酸化ナトリウムを
用いない方がよい。また、水と水酸化ナトリウムとの混
合反応による発熱だけで、加熱反応を行うためには、必
要以上の水を使用しないのが製造上は有利である。発熱
反応が不十分な場合は、加熱して反応液を沸騰させる。
このシラノール液を製造する際に使用する水が少ないほ
ど高粘度のシラノール液となり、使用する水が多ければ
低粘度のシラノール液となる。耐火材の主剤として使用
するシラノール液はある程度粘稠なものであることが好
ましいが、高粘度とするため水の使用量を少なくすれ
ば、発熱反応で水分が蒸発してしまうため、シラノール
液を得ることは出来ない。

【００１０】この観点からは、５０重量部の金属シリコ
ンに対して、３〜４０重量部のふっ化ナトリウム、３〜
３０重量部の水酸化ナトリウム及び５０〜２０００重量
部の水を使用するのが好ましい。特に好ましい割合は、
５０重量部の金属シリコンに対して、３〜２０重量部の
ふっ化ナトリウム、３〜２０重量部の水酸化ナトリウム
及び１００〜１０００重量部の水である。最も好ましい
シラノール溶液としては、５０重量部の金属シリコン、
１０〜２０重量部のふっ化ナトリウム、１０〜２０重量
部の水酸化ナトリウム及び１００〜２００重量部の水を
混合して、発熱反応させ、常温に冷却後、生じた浮遊ス
ラグ及び沈澱残渣を取り除いた粘稠な上清（フルオリッ
ク・シラノール塩液）を使用することができる。

【００１１】火山灰質混合材は、軽量ケイ酸質フィラー
として使用する。このような軽量・低密度なフィラーを
使用することにより、軽量な耐火材とすることが出来
る。また主成分としてケイ酸質（シリカ）を含有してい
るので、これを含有させた本発明の耐火材は、高熱に曝
された場合に表面がガラス化することにより、ひび割
れ、亀裂が生じることを防止される。このような火山灰
質混合剤としては、シラス（阿蘇山火山灰）他の鹿児島
県産火山灰などの軽量の天然火山灰を使用することがで
きる。シラノール溶液５００重量部に対して、好ましく
は１００〜３００重量部、特に好ましくは１２０〜２０
０重量部の火山灰質混合材を混合する。

【００１２】モンモリロナイトは、酸性白土、ベントナ
イトの主成分をなす粘土鉱物であり、含水して膨潤す
る。本発明ではこれを膨潤剤として使用する。モンモリ
ロナイトとしては、Ｎａ−，Ｃａ−モンモリロナイトで
あるベントナイトが好ましい。シラノール溶液５００重
量部に対して、好ましくは５０〜２００重量部、特に好
ましくは６０〜１８０重量部のモンモリロナイトを使用
する。

【００１３】鉱物繊維すなわち無機繊維状材料は、断熱
性フィラーであり、繊維構造によりつなぎとしての作用
を持つ。鉱物繊維としては、中国綿、炭素繊維、アルミ
ナ・ファオバー、アルミナシリカ繊維などから、１また
は２以上を選んで使用することができ、特に中国綿（チ
ャイナ・ファイバー）が好ましい。その混合割合は、シ
ラノール溶液５００重量部に対して、５〜２０重量部の
鉱物繊維とするのが好ましい。中国綿（チャイナ・ファ
イバー）と炭素繊維とを併用する場合は、シラノール溶
液５００重量部に対して、２〜１０重量部の中国綿、２
〜１０重量部の炭素繊維とするのが好ましい。

【００１４】珪藻土または微珪砂を併用する場合、その
混合割合は、シラノール溶液５００重量部に対して、好
ましくは１０〜２００重量部、特に好ましくは２０〜１
００重量部の珪藻土または微珪砂である。さらに雲母
（白雲母、黒雲母など）などの層状シリカを併用する場
合、その混合割合は、シラノール溶液５００重量部に対
して、好ましくは１〜５０重量部、特に好ましくは２〜
２０重量部である。

【００１５】これら火山灰質混合材、モンモリロナイ
ト、鉱物繊維、さらに必要により珪藻土または微珪砂や
雲母などの層状シリカを、前記したシラノール溶液に混
合することにより極めて粘稠な混合液となる。これを均
一に攪拌混合した後、成形用の型枠に入れ、表裏両面よ
り加圧下、加熱することにより、硬化させることができ
る。硬化に要する加熱温度は１３０℃以上であり、好ま
しくは１６０℃以上、さらに好ましくは、２６０℃以上
である。加熱硬化後、離型すれば、目的の耐火材を得る
ことが出来る。

【００１６】

【実施例】金属シリコン塊５Ｋｇ、ふっ化ナトリウム
１．８Ｋｇ、水酸化ナトリウム１．６Ｋｇを、反応容器
に入れ、最後に水１６Ｌ（Ｋｇ）に投入した。反応液は
発熱反応により加熱され、約８０℃で沸騰を開始し、最
高温度約１２０℃に達した。これを放置し、常温まで温
度が下がった時点で、反応液上面に浮かぶスラグを取り
除いた。反応容器底部には溶けなかった金属シリコンと
ふっ化ナトリウムが残渣として沈澱した。この沈澱も捨
てて、低粘稠な上清を取り、目的のシラノール溶液を得
た。

【００１７】得られたシラノール溶液５Ｋｇに対し、シ
ラス１．４Ｋｇ、ベントナイト８００ｇ、珪藻土３００
ｇ、炭素繊維３０ｇ、チャイナ・ファイバー６０ｇ、白
雲母４０ｇを加え、オムニミキサーで約３０分攪拌し、
均一になるまでよく混合・混練した。この混練混合物を
離型板の上に置いた長さ３０ｃｍ、幅３０ｃｍ、深さ、
６ｃｍの型枠に入れ、上面に、型枠内に納まる離型板を
載せ、上下の離型板を挟んで加圧し、２６０℃で３０分
加熱して硬化させた。これを型ばらしして板状の耐火材
を得た。

【００１８】この板状耐火材（厚さ約１５ｍｍ）を用い
て耐火試験を行った。比較例として、市販の石膏ボード
（厚さ約１５ｍｍ）を用いた。この市販石膏ボードは、
石灰、水、微珪砂、白セメントから製造されたものであ
る。工事用ＬＰＧガスバーナーの火炎を約７ｃｍの距離
から熔射したところ、従来の石膏ボードでは、約５分後
には発煙しだし、２０〜３０分後には、加熱により亀裂
が生じ激しく発煙した。この亀裂からボード裏面に間で
火炎が届くようになった。これに対し、本実施例の板状
耐火材では、火炎熔射２０分後も、煙は発生せず、さら
に１時間火炎熔射しても、火炎熔射面はガラス化するの
みで、発煙も亀裂も生じることはなく、ボード裏面に火
炎が回ることはなかった。また本実施例の耐火材（ボー
ド）は従来の石膏ボードに比べ軽量であった。消防法
上、防火間仕切に要求される耐火性能を満たすために
は、従来の石膏ボードでは厚さ２０ｃｍ必要であった
が、本発明の耐火ボードでは厚さ１．５ｃｍでこれを満
たすことができた。また本実施例の耐火材（ボード）は
断熱性、遮音性にも優れていた。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明の耐火材は、シロ
キサン骨格を有するシラノール溶液に、少なくとも火山
灰質混合材、モンモリロナイト及び鉱物繊維を混合し、
これを加熱して成形・硬化したものであり、優れた耐火
性、耐熱性、断熱性を有する。また低比重で軽量な耐火
材とすることができる。さらに優れた耐火性を有するの
で、耐火材の厚さを従来のものより薄くしても従来のも
のより優れた防火・耐火性能を確保することができる。
このため、軽量で施工性が良好となるという効果があ
る。また本発明の耐火材は製造が容易であり、安価に製
造することができる。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シロキサン骨格を有するシラノール溶液
   に、少なくとも火山灰質混合材、モンモリロナイト及び
   鉱物繊維を混合した混合物を加熱により硬化、成形させ
   てなる耐火材。
2. 【請求項２】 少なくとも以下のものを混合し、加熱硬
   化して成形されてなる耐火材： (a) ５００重量部のシロキサン骨格を有するシラノール
   溶液、(b) １００〜３００重量部の火山灰質混合材、
   (c) ５０〜２００重量部のモンモリロナイト、(d) ５〜
   ２０重量部の断熱性鉱物繊維。
3. 【請求項３】 前記シラノール溶液が、金属シリコン、
   ふっ化ナトリウム（またはふっ化水素）、水酸化ナトリ
   ウム及び水を混合して、発熱または加熱反応後に得られ
   るフルオリック・シラノール塩溶液であることを特徴と
   する請求項１または２に記載の耐火材。
4. 【請求項４】 前記シラノール溶液が、５０重量部の金
   属シリコン、３〜４０重量部のふっ化ナトリウム、３〜
   ３０重量部の水酸化ナトリウム及び５０〜２０００重量
   部の水を混合して、発熱又は加熱反応後に得られるフル
   オリック・シラノール塩溶液であることを特徴とする請
   求項３に記載の耐火材。
5. 【請求項５】 珪藻土または微珪砂、及び層状シリカ
   が、前記シラノール溶液に併せて混合され、これが加熱
   成形・硬化されてなることを特徴とする請求項１〜４の
   いずれかに記載の耐火材。
6. 【請求項６】 前記鉱物繊維が、中国綿、炭素繊維、ア
   ルミナ・ファイバー、アルミナシリカのいずれかである
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の耐火
   材。
7. 【請求項７】 前記モンモリロナイトが、ベントナイト
   であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載
   の耐火材。
8. 【請求項８】 シロキサン骨格を有するシラノール溶液
   に、少なくとも火山灰質混合材、モンモリロナイト及び
   鉱物繊維を混合し、この混合物を加熱して硬化させて耐
   火材を製造することを特徴とする耐火材の製造方法。