JP2004299991A

JP2004299991A - 耐火用組成物

Info

Publication number: JP2004299991A
Application number: JP2003096597A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Fujii; 晃浩藤井
Original assignee: SK Kaken Co Ltd
Current assignee: SK Kaken Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】本発明は、薄膜化ができ、かつ、所望の耐火性能を十分に発揮できる耐火用組成物を提供する。
【解決手段】本発明の耐火用組成物は、（Ａ）水硬性セメント、（Ｂ）吸水性層状無機化合物、及び（Ｃ）潮解性物質を含有する。特に、（Ｂ）吸水性層状無機化合物が耐電解質処理された吸水性層状無機化合物であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、耐火性能が要求される部位に適用可能な組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築物の内壁、外壁、天井、屋根、柱、梁、間仕切り、扉等の各部位に用いられる一般の基材は、火災等により加熱されると強度が著しく低下する事が知られている。そのため、人命および財産の保護等を目的とし、火災等に対する耐久性を高めるため、各部位においては優れた耐火性能が要求される。
これらの各部位に使用される耐火用材料としては、例えば、セメント及びロックウール等を主体とした湿式材料、繊維混合ケイ酸カルシウム板及び軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）板等の乾式材料等が挙げられる。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
このような耐火用材料が、建築基準法規定の耐火性能を得るためには、かなりの厚みが必要となる。例えば、梁を３時間耐火とするためには、上述のような耐火用材料の厚みを、通常５０ｍｍ以上とする必要がある。
このため、建築現場において施工を行う際には比較的大量の耐火用材料を搬入しなければならなず、コスト上からも非常に不利である。また、厚みがあると、施工部が基材から大幅に突出し、外観上圧迫感を与えることにもなりかねない。
【０００４】
このような問題に対し、最近では、耐火用材料の薄膜化と耐火性向上を目的とし、水分の蒸発による吸熱効果を利用した耐火用組成物が提案されている。
例えば、特許文献１には、セメントに吸水性樹脂および潮解性物質を配合してなる耐火組成物が開示されており、薄膜化と耐火性の向上を図っている。しかしながら、この組成物では、実際に火災が生じた場合、有機物である吸水性樹脂自体が燃焼するため、耐火組成物自体の温度が上昇し、また水分の蒸発による吸熱効果も持続されないため、所望の耐火性能が得られない場合があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−６８１８２号公報
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、（Ａ）水硬性セメント、（Ｂ）吸水性層状無機化合物、（Ｃ）潮解性物質を含有する耐火用組成物が、薄膜化ができ、かつ、所望の耐火性能を十分に発揮できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、下記の耐火用組成物に係るものである。
１．（Ａ）水硬性セメント、（Ｂ）吸水性層状無機化合物、及び（Ｃ）潮解性物質を含有することを特徴とする耐火用組成物。
２．（Ｂ）成分が耐電解質処理された吸水性層状無機化合物であることを特徴とする１．に記載の耐火用組成物。
３．（Ｂ）成分が層状ケイ酸塩であることを特徴とする１．または２．に記載の耐火用組成物。
４．（Ａ）成分１００重量部に対し、（Ｂ）成分０．１〜３０重量部、（Ｃ）成分１〜８０重量部を含有することを特徴とする１．から３．のいずれかに記載の耐火用組成物。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の耐火用組成物は、（Ａ）水硬性セメント（以下、「（Ａ）成分」ともいう。）、（Ｂ）吸水性層状無機化合物（以下、「（Ｂ）成分」ともいう。）、及び（Ｃ）潮解性物質（以下、「（Ｃ）成分」ともいう。）を含有するものである。
【０００９】
（Ａ）成分は、特に限定されず、公知のもの又は市販品を使用することができる。例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント、膨張セメント、酸性リン酸塩セメント、シリカセメント、石灰混合セメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、キーンスセメント等が挙げられる。これらは１種又は２種以上で使用することができる。
【００１０】
（Ｂ）成分は、主として、水分及び（Ｃ）成分を吸収、保持する成分である。この際、（Ｂ）成分中の水分によって生じる蒸気圧と空気中の水蒸気圧とが、ある一定のバランスを維持するように、空気中の水分を吸収することとなる。
このようにして吸収された水分により、火災等による温度上昇時には、蒸発潜熱や気化熱によって基材の温度上昇を大幅に抑制することができ、優れた耐火性能を発揮することができる。また、無機化合物であるため、有機物のように燃焼することもなく、優れた耐火性能を発揮することができる。
さらに（Ｂ）成分が、層状構造を有することにより、多くの水分を吸収、保持することができるため、優れた耐火性能を発揮するとともに、その性能を維持することができる。また、層状構造を有することにより、層間の微細な空隙による断熱的な作用から、温度上昇を抑制することもできる。さらに、層間の多量の空隙により材料の軽量化が可能となる。
【００１１】
本発明の（Ｂ）成分は、吸水性の層状無機化合物であれば特に限定されず、公知のものを使用すればよいが、例えば、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチブンサイト、膨潤性マイカ等の層状ケイ酸塩等が挙げられる。層状ケイ酸塩は、膨潤性に優れ、水分を多量に吸水できる点で好ましい。
【００１２】
本発明の（Ｂ）成分は、吸水倍率が１以上（好ましくは３以上、さらに好ましくは５以上１００以下）であることが好ましい。
なお吸水倍率（ｇ／ｇ）とは、温度２３℃、湿度５０％（以下、「標準状態」という。）において、（Ｂ）成分１ｇあたりに吸収できる水の量（ｇ）のことである。
【００１３】
さらに（Ｂ）成分は、耐電解質処理されたものであることが好ましい。（Ｂ）成分が耐電解質処理されたものであれば、潮解性物質等の電解質を含む溶液中でもより優れた吸水倍率を示すことができ、水分による吸熱効果が十分発揮され、より優れた耐火性能を得ることができる。
【００１４】
耐電解質処理としては、公知の方法を用いればよいが、具体的には、（Ｂ）成分を有機酸で処理する方法等が挙げられる。
【００１５】
有機酸は、水に溶解させたときに酸性を呈する有機化合物であり、例えば、カルボン酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基、フェノール基、エノール基、チオール基等の官能基を含むものが挙げられる。これらのうち１種または２種以上を用いることができる。
本発明では、特に、上述した官能基を含む高分子ポリマーであることが好ましく、特に、カルボン酸基、スルホン酸基を含む高分子ポリマーであることがより好ましい。
【００１６】
（Ｃ）成分の潮解性物質は、同一温度にて、水の蒸気圧よりも、（Ｃ）成分の水溶液状態における蒸気圧の方が低い物質のことである。（Ｃ）成分を含有することにより、耐火用組成物の吸水量を高めることができ、また、吸収した水分を維持することができるため、優れた耐火性能を得ることができる。
【００１７】
このような（Ｃ）成分としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、アルミニウム、スズ等の金属ハロゲン化物、金属（亜）硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩等が挙げられる。これらは、１種または２種類以上で使用することができる。
本発明では特に、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、硝酸アルミニウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カルシウム等の金属（亜）硝酸塩や、炭酸カリウム等の炭酸塩、酢酸カリウム等の酢酸塩等が好ましい。
【００１８】
本発明組成物の混合比率は限定的でなく、用いる成分の種類、最終製品の用途等に応じて適宜設定すれば良いが、通常、（Ａ）成分１００重量部に対し、（Ｂ）成分を０．１〜３０重量部（好ましくは１〜３０重量部、さらに好ましくは１０〜３０重量部）程度、（Ｃ）成分を１〜８０重量部（好ましくは１０〜６０重量部、好ましくは２０〜４０重量部）程度とすることが好ましい。
かかる範囲内において、より優れた耐火性能と高い強度を得ることができる。
（Ｂ）成分が０．１重量部より少ない場合は、水分を十分吸収、保持できず、所望の耐火性能を得ることが難しい。（Ｂ）成分が３０重量部より多い場合は、強度が低下する。
（Ｃ）成分が１重量部より少ない場合は、水分を十分吸水できず、所望の耐火性能を得ることが難しい。（Ｃ）成分が８０重量部より多い場合は、強度が低下する。
【００１９】
本発明組成物では、必要に応じて、（Ｄ）水酸化アルミニウム及び／又は水酸化マグネシウム（以下、「（Ｄ）成分」ともいう。）を配合できる。（Ｄ）成分は、加熱の際、水蒸気などの不燃性ガスを多量に発生させ得るもので、その吸熱作用により温度上昇を大幅に抑制する効果をもつものである。（Ｄ）成分の混合比率は限定的ではないが、通常は水硬性セメント１００重量部に対し、５０〜８００重量部（好ましくは、２００〜６００重量部）程度とすることが好ましい。
【００２０】
本発明組成物では、必要に応じて、さらに合成樹脂を配合することができる。合成樹脂の形態としては、水可溶型樹脂、樹脂エマルション、粉末樹脂等のいずれであっても良い。とりわけ、プレミックスが可能であり、加水後の分散性に優れるという点で再乳化形粉末樹脂を好適に用いることができる。樹脂成分としては、最終的に得られる硬化体の強度向上、耐火被覆材として用いる場合の鉄骨等への付着性の向上等を図ることができるものであれば限定的でなく、公知のもの又は市販品を使用することができる。例えば、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、プロピオン酸ビニル樹脂、アクリル酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ベオバ（商品名）樹脂等を挙げることができる。これらの樹脂成分を添加することにより、強度等の向上を図ることができる。樹脂成分の添加量は限定的ではないが、通常は水硬性セメント１００重量部に対し、３〜５０重量部（好ましくは、２０〜４０重量部）程度とすることが強度向上の点で望ましい。
【００２１】
上述の成分のほか、本発明の効果を妨げない範囲内で、珪砂、砂等の骨材、膨張パーライト、膨張バーミキュライト、シラスバルーン等の軽量骨材；炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩；ガラス繊維、ロックウール、パルプ等の繊維物質；セルロース類等の水溶性樹脂；その他にも界面活性剤、減水剤、消泡剤、防錆剤、低融点無機質物質等の公知の添加剤を配合してもよい。
【００２２】
本発明組成物は、これらの成分を各種の混合機で均一に混合することによって製造することができる。これらの成分は順次又は同時に添加することができる。
【００２３】
本発明を使用する場合は、公知の水硬性組成物と同様にして用いれば良い。本発明組成物に水を配合してなる混練物（スラリー）を成形、養生硬化させれば良い。
【００２４】
具体的には、本発明組成物に水を配合して混練し、所定の形状に成形して得られた硬化体を建造物の内壁、外壁、天井、屋根、柱、梁、間仕切り、扉等の部位に適用すれば良い。あるいは、本発明組成物に水を配合して得られる混練物を所定の部位表面に塗付積層し、耐火被覆材として使用することもできる。本発明では、混練物を調整する際の水の配合量は特に限定されないが、通常は本発明組成物１００重量部に対して、概ね５０〜３００重量部程度の比率とすれば良い。
【００２５】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴をより明確にする。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２６】
【表１】

【００２７】
（実施例１）
ポルトランドセメント１００重量部、耐電解質ベントナイト２５重量部からなる組成物を３０％酢酸カリウム水溶液１２５重量部とともに混合し、充分に攪拌してスラリー状にした。得られたスラリー（配合例１）を用い、下記のようにそれぞれ試験体を作製し各試験を行った。その結果を表１に示す。
なお、耐電解質ベントナイトとしては、カルボン酸基含有ポリマーで処理したベントナイトを使用した。
【００２８】
（耐火性試験）
上記スラリーを型枠（１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×２５ｍｍ）に流し込み、標準状態にて２８日間乾燥・養生させた後脱型し、さらに温度１０５℃の乾燥器中で３日間、標準状態にて７日間放置することにより試験体を作製した。
作製した試験体を、セラミックボード型枠にはめ込み、予め１０００℃に設定した電気炉開口部に蓋をするように固定し、試験体裏面中心部分の温度が５５０℃に達するまでの時間を測定した。試験結果を表１に示す。
その結果、配合例１の組成物は、耐火性試験において、良好な結果を得ることができ、優れた耐火性能を有していた。
【００２９】
（実施例２）
表１に示す配合例２によって得られるスラリーを用いた以外は、実施例１と同様にして測定、試験を行った。その結果、配合例２の組成物は、耐火性能に優れていた。
【００３０】
（比較例１）
表１に示す配合例３によって得られるスラリーを用いた以外は、実施例１と同様にして試験を行った。その結果、耐火性能に劣る結果となった。なお、吸水性ポリマーとしては、ポリアルキレンオキサイドを使用した。
【００３１】
（比較例２）
表１に示す配合例４によって得られるスラリーを用いた以外は、実施例１と同様にして試験を行った。その結果、耐火性能に劣る結果となった。
【００３２】
（比較例３）
表１に示す配合例５によって得られるスラリーを用いた以外は、実施例１と同様にして試験を行った。その結果、耐火性能に劣る結果となった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、薄膜化ができ、かつ、所望の耐火性能を十分に発揮できる耐火用組成物を提供することができる。このような本発明組成物は、建造物の内壁、外壁、天井、屋根、柱、梁、間仕切り、扉等に好適に用いることができる。また、鉄骨、鋼鈑等を基材とする建造物の各部位に用いる耐火被覆材（耐火被覆用組成物）としても好適であり、特に高層建築物において、崩落、脱落および建築物の倒壊等の危険性を回避することが可能となる。

Claims

（Ａ）水硬性セメント、（Ｂ）吸水性層状無機化合物、及び（Ｃ）潮解性物質を含有することを特徴とする耐火用組成物。
（Ｂ）成分が耐電解質処理された吸水性層状無機化合物であることを特徴とする請求項１に記載の耐火用組成物。
（Ｂ）成分が層状ケイ酸塩であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐火用組成物。
（Ａ）成分１００重量部に対し、（Ｂ）成分０．１〜３０重量部、（Ｃ）成分１〜８０重量部を含有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の耐火用組成物。