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技術 自己封止機能付き防火軒天井パネルおよびその製造方法

出願人 株式会社エス・ジー・シー茨城県
発明者 富田雪男仁平敬治
出願日 2005年2月21日 (15年10ヶ月経過) 出願番号 2005-043449
公開日 2006年8月31日 (14年4ヶ月経過) 公開番号 2006-226050
状態 特許登録済
技術分野 建築環境 天井構造
主要キーワード 通気孔構造 通気用孔 プラスチック粉体 挿入パネル 加熱押出し 充填プラスチック 押出し器 V型溝
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年8月31日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

高温の熱、または火炎襲来したときに、その熱を感じて自動的に軒天井パネル通気孔封止すること。

解決手段

プラスチック複合体熱膨張性黒鉛粒子径が80メッシュオーバー鱗片状黒鉛を50%以上、好ましくは70%以上含み、プラスチック粉体またはペレット100重量部に対して20〜70重量部、好ましくは30〜60重量部の充填量の複合体として中心方向に大きく膨張するよう成形されている。プラスチック複合体を軒天井パネルに開けられた通気孔に嵌め込み、この通気孔から火炎が侵入する前に高温の熱風をプラスチック複合体がキャッチして膨張し、通気孔が塞がれる。

概要

背景

軒天井通気用孔開きボードは屋根裏換気を行う目的で設置されている。通気は10mm前後の厚みの不燃材である無機スレート板等に開けられた直径5mm前後でパネル1枚に連続されて多数個開けられた孔を通じて行っている。孔の直径は蜂が容易に天井裏入り込んで営巣しないようできるだけ小さな径にするが、大き目の場合は内側に金網等のネットを付置して、虫、蜂等の侵入防止対策がとられている。しかし隣家等からの火災に対するもらい火の対応はなされていなのが現実である。
一方、このボードは高所に下向きに設置されている場合が多いため、非常時に下方から塞ぐことは困難であるという問題を含んでいる。
また、熱膨張性黒鉛難燃性樹脂組成物に添加して用いる方法は、例えば、特許文献1〜3などによって提案されている。これらは電気製品筐体等比較的大きなプラスチック成形品の難燃化を想定しており、実用的見地から品物に要求される引張強度圧縮強度曲げ強度衝撃強度等の力学物性比重重視してこれらの物性値が大きく犠牲にならない程度の黒鉛充填率粒子径に配慮している。

特許第3431944号公報
特許第3431943号公報
特許第2800282号公報

概要

高温の熱、または火炎襲来したときに、その熱を感じて自動的に軒天井パネル通気孔封止すること。プラスチック複合体は熱膨張性黒鉛の粒子径が80メッシュオーバー鱗片状黒鉛を50%以上、好ましくは70%以上含み、プラスチック粉体またはペレット100重量部に対して20〜70重量部、好ましくは30〜60重量部の充填量の複合体として中心方向に大きく膨張するよう成形されている。プラスチック複合体を軒天井パネルに開けられた通気孔に嵌め込み、この通気孔から火炎が侵入する前に高温の熱風をプラスチック複合体がキャッチして膨張し、通気孔が塞がれる。

目的

本発明の目的は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、軒天井部分の通気孔に高温の熱、または火炎が襲来したときに、その熱を感じて自動的に各通気孔を封止するプラスチック複合体の挿入された防火軒天井パネル及びその製造方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

軒天井に用いられるパネルであって、該パネルに開けられた通気孔円筒状プラスチック複合体が嵌め込まれており、前記通気孔から火炎侵入する前に高温熱風を前記円筒状プラスチック複合体がキャッチして膨張し、前記通気孔を塞ぐことを特徴とする自己封止機能付き防火軒天井パネル

請求項2

請求項1において、プラスチック複合体熱膨張性黒鉛を含有させたことを特徴とする防火軒天井パネル

請求項3

請求項2において、プラスチック複合体は補助的な添加剤として通常のプラスチック難燃剤発泡剤共存させていることを特徴とする防火軒天井パネル。

請求項4

請求項2において、円筒状プラスチック複合体は熱膨張性黒鉛の粒子径が80メッシュオーバー鱗片状黒鉛を50%以上、好ましくは70%以上含み、プラスチック粉体またはペレット100重量部に対して20〜70重量部、好ましくは30〜60重量部の充填量の複合体として中心方向に大きく膨張するよう成形されていることを特徴とする防火軒天井パネル。

請求項5

請求項1において、円筒状プラスチック複合体はポリオレフィン系プラスチックの中でポリエチレン及びポリプロピレンで成形され、円筒外壁面長手方向に0.2〜0.5mmの凹凸の連続した溝を全面につけた成形体が嵌め込まれていることを特徴とする防火軒天井パネル。

請求項6

請求項1〜5のいずれかにおいて、プラスチック複合体は内径3〜7mm、肉厚1〜3mmの円筒状に成形されていることを特徴とする防火軒天井パネル。

請求項7

熱膨張性黒鉛の粒子径が80メッシュオーバーの鱗片状黒鉛を50%以上、好ましくは70%以上含み、プラスチック粉体またはペレット100重量部に対して20〜70重量部、好ましくは30〜60重量部の充填量の複合体を、前記黒鉛粒子が厚さ方向(直径方向)に垂直に極度配向させた状態で押出し成形し、連続して得られる円筒を切断して軒天井パネルに開けられた通気孔に嵌め込むことを特徴とする自己封止機能付き防火軒天井パネルの製造方法。

請求項8

接着剤塗料等の水性樹脂エマルジョンまたは有機溶媒溶解樹脂に、80メッシュオーバーの鱗片状黒鉛を50%以上、好ましくは70%以上含み、該鱗片状黒鉛を樹脂固形分として100重量部に対して20〜70重量部、好ましくは30〜60重量部の充填量範囲となるよう均一分散させた後、アプリケータドクターブレード等を利用して離型ポリエチレンフイルム上に直接、またはその上に設置したペット不織布や紙のキャリヤー上にコンパウンドを展ばして塗布することで鱗片状黒鉛を配向させ、乾燥させたフイルムの1〜3mm厚のシートを軒天井パネルに開けられた通気孔の外周長さに切断して該通気孔に嵌め込むことを特徴とする自己封止機能付き防火軒天井パネルの製造方法。

技術分野

0001

本発明は軒天井ボードに開けられた多数の通気孔内壁に夫々熱膨張性黒鉛充填プラスチック複合体を埋設した火炎侵入防止ボード及びその製造方法に関するものである。

背景技術

0002

軒天井通気用孔開きボードは屋根裏換気を行う目的で設置されている。通気は10mm前後の厚みの不燃材である無機スレート板等に開けられた直径5mm前後でパネル1枚に連続されて多数個開けられた孔を通じて行っている。孔の直径は蜂が容易に天井裏入り込んで営巣しないようできるだけ小さな径にするが、大き目の場合は内側に金網等のネットを付置して、虫、蜂等の侵入防止対策がとられている。しかし隣家等からの火災に対するもらい火の対応はなされていなのが現実である。
一方、このボードは高所に下向きに設置されている場合が多いため、非常時に下方から塞ぐことは困難であるという問題を含んでいる。
また、熱膨張性黒鉛を難燃性樹脂組成物に添加して用いる方法は、例えば、特許文献1〜3などによって提案されている。これらは電気製品筐体等比較的大きなプラスチック成形品の難燃化を想定しており、実用的見地から品物に要求される引張強度圧縮強度曲げ強度衝撃強度等の力学物性比重重視してこれらの物性値が大きく犠牲にならない程度の黒鉛充填率粒子径に配慮している。

0003

特許第3431944号公報
特許第3431943号公報
特許第2800282号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明の目的は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、軒天井部分の通気孔高温の熱、または火炎が襲来したときに、その熱を感じて自動的に各通気孔封止するプラスチック複合体の挿入された防火軒天井パネル及びその製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0005

上記の目的を達成するため、本発明の自己封止機能付き防火軒天井パネルはパネルに開けられた通気孔に円筒状プラスチック複合体が嵌め込まれており、前記通気孔から火炎が侵入する前に高温の熱風を前記円筒状プラスチック複合体がキャッチして膨張し、前記通気孔を塞ぐことを特徴としている。
本発明では内径5mm前後の通気孔に挿入される1個の円筒プラスチック容積は長さ10mm肉厚1〜3mm、とすれば高々0.67cm3〜0.75cm3と少容積で負荷荷重もかからず、力学的な物性値は重要でない。200℃前後の熱で通気孔に挿入された円筒状プラスチック複合体が中心方向に効率的に膨らんで孔の通気を難燃性のプラスチック複合体で塞ぐことが目的で高充填が好ましい。
ここで用いられる樹脂ポリオレフィン系樹脂、特に低密度ポリエチレンポリプロピレンエチレン-酢酸ビニル共重合体、や酢酸ビニル水性エマルジョンが考えられる。またこれらの樹脂に混合して樹脂の劣化凝集に関係なければ従来から用いられている難燃剤は使用が可能であるが、ハロゲン化物発生ガスの有害性から除外する。例えば水酸化マグネシウムホウ酸が上げられる。また添加剤としてマイカタルク炭酸カルシウム等の通常の無機系フィラー樹脂層の膨らみを加熱の早期段階で促進するための不燃性ガス発泡剤を用いることも可能であり、例えば炭酸ガス発生重炭酸ナトリウム窒素ガス発生のアゾジカルボンアミドなどである。

発明の効果

0006

本発明によれば、通常は外気温の変動や風の流れで自動的に屋根裏と外部との間で空気の移動が行われているが、ひとたび、隣家の火災等により吹き付けられる200℃以上の高温の熱や火炎は通気口を通過して屋根裏に流れ込もうとする。その際、通気口の回りにはめ込まれたプラスチックが高温によって軟化すると同時にプラスチックに充填されている熱膨張性黒鉛が大きく膨張し、通気孔を塞ぎ、後続の火炎の侵入を阻止する工夫が施された軒天井パネルが提供される。

発明を実施するための最良の形態

0007

図1を参照しながら本発明の実施例を説明する。

0008

(実施例1〜3)
厚さ10mmの軒天井パネルに開けられた一個当たりの通気孔の大きさ・形状は通常直径5mm程度で円柱状に貫通しており、パネルには多数の有孔部が配置されている。この有孔部に埋め込むプラスチック複合体の最適形状・サイズを検討するため埋め込み深さを10mm、8mm、5mmの3段階、孔径を7mm、8mm、9mmの3段階からなる加工をスレート板に行って図1に示す9種の形状(a−1〜c−3)の通気孔を作製した。

0009

低密度ポリエチレンとして旭化成株式会社製のミューティックF−500R、MI4.0、MP 110℃、密度0.940の粉体100部と熱膨張性黒鉛としてエア・ウォターケミカル株式会社製の80LTE-Uで膨張度(200℃) 7.8 cc/g、粒度(+83mesh)85.6%の50部を加熱押出し器で混練した後、押出し器先端に取り付けたチューブダイスを通してチューブ状に押出し、さらにサイジングダイで内径5mm、外径7mm(肉厚1mm)の形状を持つ連続したチューブに成形した。水冷後、長さ10mm、8mm、5mmに切断して図1の形状a−1(実施例1)、b−1(実施例2)、c−1(実施例3)に埋め込んで試験片を作製した。

0010

防火通気孔として埋め込まれたプラスチック複合体の加熱膨張後、封止状態の評価は以下の方法で行った。
加熱はセラミックヒータ表面の温度を650℃に制御し、ヒータ表面から下向きに50mmの距離を隔て且つベースから50mm浮かせたステンレスフレーム上に試験片を設置した。10分間加熱、冷却後にライトにかざして膨張状況を観察し、光が漏れない状況を○印、少し漏れる状況を△印、明らかに貫通部分が認められた場合を×印とした3段階評価とした。
実施例1〜3の評価結果を表1に示す。

0011

(実施例4〜6)
実施例1〜3と同一素材但し熱膨張性黒鉛量を40部とし、同一手法で内径5mm、外径8mm(肉厚1.5mm)の形状を持つ連続したチューブに成形した。長さ10mm、8mm、5mmにカッティングして図1の形状a−2(実施例4)、b−2(実施例5)、c−2(実施例6)に埋め込んで試験片を作製した。加熱試験と評価は実施例1〜3と同じ方法で行い、結果を表1に示した。

0012

(実施例7〜9)
実施例1〜3と同一素材、但し熱膨張性黒鉛量を30部とし、同一手法で内径5mm、外径9mm(肉厚2mm)の形状を持つ連続したチューブに成形した。長さ10mm、8mm、5mmにカッティングして図1の形状a−3(実施例7)、b−3(実施例8)、c−3(実施例9)に埋め込んで試験片を作製した。加熱試験と評価は実施例1〜3と同じ方法で行い、結果を表1に示した。

0013

0014

(比較例1〜9)
実施例1〜3と同一素材、但し熱膨張性黒鉛量を20部とし、同一手法で内径5mm、外径7mm(肉厚1mm)、8mm(肉厚1.5mm)、9mm(肉厚2mm)の形状を持つ連続したチューブに成形した。長さ10mm、8mm、5mmにカッティングして図1の形状a−1(比較例1)〜c−3(比較例9)に埋め込んで試験片を作製した。加熱試験と評価は実施例1〜3と同じ方法で行い、結果を表2に示した。

0015

0016

(実施例10〜12)
EVA水性エマルジョン樹脂は株式会社クラレ製のOM4000をそのまま使用した。樹脂固形分は約50重量%である。熱膨張性黒鉛はエア・ウォターケミカル株式会社製50LTE-Uで膨張度(200℃) 8.7cc/g、粒度(+50mesh)81.5%をそのまま使用した。樹脂固形分100重量部に対して熱膨張性黒鉛55重両部を加え撹拌の後ポリエチレンフイルム上にアプリケータ展開し、乾燥途中でテフロン登録商標ローラを用いて圧縮した後、最終乾燥を行い、熱膨張性黒鉛含有シートを乾燥後の厚みで約1mm、になるよう調整した。

0017

厚さ10mmの軒天井パネルに開けられた通気孔の形状・サイズは実施例1〜3の場合と同じである。
得られた厚み1mmのシートから横共通の22mm(直径7mm の外周長さに対応)で縦10mm、8mm、5mmの3種の異なる小片に切断した後、それぞれ図1のa−1(実施例10)、b−1(実施例11)、c−3(実施例12)の孔サイズに円筒状に丸めて挿入した。小片はあらかじめ孔の外周に塗布されたマトリックス樹脂と同じEVAエマルジョン接着剤で固定した。

0018

防火通気孔として埋め込まれたプラスチック複合体の加熱試験及び加熱膨張後の封止状態評価は実施例1〜3の方法で行った。
実施例10〜12の評価結果を表3に示す。

0019

(実施例13〜15)
実施例10〜12と同一素材、但し加熱膨張性黒鉛量のみを45部ブレンドし、同一手法で約1.5mmにシート化した。得られたシートから横共通の25mm(直径8mm の外周長さに対応)で縦10mm、8mm、5mmの3種の異なる小片に切断した後、それぞれ図1のa−2(実施例13)、b−2(実施例14)、c−3(実施例15)の孔サイズに円筒状に丸めて挿入し、EVAエマルジョン接着剤で固定した。
試験片の加熱及び評価法は実施例1〜3と同一の方法で行い、実施例13〜15の評価結果を表3に示す。

0020

(実施例16〜18)
実施例10〜12と同一素材、但し加熱膨張性黒鉛量のみを30部で作製したシート(厚み1mm前後)を横が共通50mmで縦10mm、8mm、5mmの3種の異なる小片に切断した後、ニ重に巻いて厚み2mm前後のリング状にしてそれぞれ図1のa−3(実施例16)、b−3(実施例17)、c−3(実施例18)の孔サイズに挿入した。小片はあらかじめ孔の外周とシートの片面に塗布されたマトリックス樹脂と同じEVAエマルジョン接着剤で固定した。試験片の加熱及び評価法は実施例1〜3と同一の方法で行い、実施例15〜17の評価結果を表3に示す。

0021

0022

(比較例10〜12)
実施例10〜12と同一素材、但し加熱膨張性黒鉛量のみを20部、同一手法で作製したシート(厚み1mm)から横が共通22mm(直径7mmの外周長さに対応)で縦10mm、8mm、5mmの3種の異なる小片を切断して、図1の形状a—1(比較例10)、b—1(比較例11)、c—1(比較例12)に埋め込んで試験片を作製した。加熱試験と評価は実施例10〜12と同じ方法で行い、結果を表4に示す。

0023

(比較例13〜15)
実施例10〜12と同一素材、但し加熱膨張性黒鉛量のみを20部、同一手法で作製したシート(厚み1.5mm)から横が共通25mm(直径8mmの外周長さに対応)で縦10mm、8mm、5mmの3種の異なる小片を切断して、図1の形状a—2(比較例13)、b—2(比較例14)、c—2(比較例15)に埋め込んで試験片を作製した。試験片の加熱試験と評価は実施例10〜12と同じ方法で行い、結果を表4に示す。

0024

(比較例16〜18)
実施例10〜12と同一素材、但し加熱膨張性黒鉛量のみを20部、同一手法で作製したシート(厚み1mm前後)を横が共通50mm(直径9mmの外周長さに対応)で縦10mm、8mm、5mmの3種の異なる小片を切断した後、二重に巻いて厚み2mm前五のリング状にしてそれぞれ図1の形状a—3(比較例16)、b—3(比較例17)、c—3(比較例18)の孔サイズに挿入した。小片はあらかじめ孔の外周とシートの片面に塗布されたマトリックス樹脂と同じEVAエマルジョン接着剤で固定した。試験片の加熱及び評価は実施例10〜12と同じ方法で行い、結果を表4に示す。

0025

0026

表1に示されるように本発明の防火軒天井パネル9種の通気孔構造において低密度ポリエチレン円筒製のブラスチック複合体押出し成形物挿入パネル膨張性黒鉛粒子の充填量が比較的高い30部から50部の範囲では加熱試験で優れた封止機能を発揮した。

0027

一方、表2の比較例に示すように膨張性黒鉛粒子の充填量を表1の場合より下げて20重量部にしてプラスチック複合体を押出し成形したものを挿入したパネルは円筒の肉厚、長さによって評価が×から○に分かれた。円筒の肉厚が厚く、長さが長くなる構造に適用すれば封止機能を再現することが分かる。

0028

また、表3に示したようにEVAエマルジョンから得られたシート状プラスチック複合体から厚み、面積の異なる長方形を切断して円筒状に丸めて9種の通気孔構造に嵌め込んだパネルは膨張性黒鉛粒子の充填量が比較的高い55部から30部の範囲では加熱試験で優れた封止機能を発揮した。

0029

一方、表4の比較例にしめすたように膨張性黒鉛粒子の充填量を表3の場合より下げて20重量部にしてプラスチック複合体をシート状に製膜したものから厚み、明晰の異なる長方形に切断して円筒状に丸めて9種の通気孔構造に嵌め込んだパネルは膨張性黒鉛粒子の充填量を下げて20重量部にした場合、シートの厚さ、長さによって評価が×から○に分かれた。嵌め込まれたシートの厚さが厚く、長さが長くなる構造に適用すれば封止機能が表2の場合と同様に再現することが分かる。

0030

(実施例19)
実施例1〜3と同一組成物押し出し成形する際、円筒状プラスチック複合体1の外表面に図2に示す形状のV型溝5を形成させた。成形体は内径5mm、外形8.2mmの内、V型溝部分の山と谷の間の高さを0.2mm前後になるように成形して図1a−2の形状を持つ通気孔2に木槌を使って押し込んだ。この際パネル3の通気孔2の周りには予め2液常温硬化エポキシ樹脂接着剤を塗布しておいた。23℃の部屋に3日間放置して硬化させた。
接着剤を塗布しないで押し込んだ円筒状成形物は前者に比べて弱い力で押出されることが分かった。

0031

添加剤に水酸化マグネシウム50wt%入り低密度ポリエチレン単繊維と発泡剤として炭酸水素ナトリウム粉末を使用した。

図面の簡単な説明

0032

本発明に係る自己封止機能付き防火軒天井パネルの実施例の説明図である。
円筒状プラスチック複合体の他の実施例の説明図である。

0033

1 断面で示す円筒状プラスチック複合体
2通気孔
3軒天井パネル
4 通気孔に円筒状プラスチック複合体を押し込んだ状態
5 V型溝

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