高い

日付: 2022 年 8 月 12 日

2000 年代初頭以来、世界的に報告されている高層ビル火災の件数が増加しており、急速に延焼したのはファサードが原因であると考えられています。 これらの劇的な出来事により、建物のファサードや内部に使用されている材料によってもたらされる火災の危険性についての懸念が生じています。 耐火性と耐火性の両方における性能の向上は、建築材料の必須要件です。 シリコーンは、線形接合部のシールや耐火壁や床の浸透剤の防火など、ファサードや建物の多くの場所で使用されています。

標準化された試験により、完全性 (熱煙や炎の通過の回避) と絶縁 (非露出面の温度上昇の制限) の観点から、このようなリニアシールや貫通シールの耐火性を評価できます。シリコーンも使用できます。防煙バリアなどの接着用途でのガラスと金属のフレームの組み立てに。 これらの用途では、煙や高温にさらされた場合、接着の保持とシリコーンの機械的特性が懸念の原因となります。 この論文では、建築におけるシーリングと接着に使用される特定の範囲のシリコーンの高温挙動をレビューします。

2000年代初頭以降、高層ビルの火災発生に関連した事件が相次いでおり、特に外壁が延焼の懸念事項として指摘されています。 建築規制 (UAE 2018、英国 2019) で要求される防火性能レベルが引き上げられ、構造物の防火関連性能に関してエンジニアや建築家に特定の要件が課されています。 具体的には、火災の可能性を最小限に抑え、避けられない火災発生時の被害や人身傷害を軽減することが最優先されなければなりません。

建築規制の中には、新しい耐火材料と改良された設計コンセプトを使用する場合にのみ満たせるものもあります。 シーラントと接着剤は、建築基準要件 (熱性能など) への準拠と建築設計の意図の尊重の両方を実現するために不可欠な要素です。 シリコーンは、そのユニークな化学組成のおかげで、興味深い機械的特性と性能の耐久性を兼ね備えており、ファサードや建物の接着アセンブリ (Wolf 2017) に最適な材料となっています。 重要なのは、シリコーンは火にさらされたときにも有望な挙動を示すことです。

シーラントの防火性能は、さまざまな試験基準を通じて評価できます。 火災に対する反応試験では、適切な材料は燃焼時に火災が伝播せず、発火源を取り除いた後も長期間燃焼し続けません。 重要な試験方法は、例えば、単一燃焼物品試験 (EC 2010) や建築材料の火炎の表面広がり (EC 2002) です。 シリコーンの火災反応に対する反応試験の結果は、この材料が局所的に燃焼する傾向があり、火炎が横方向にも垂直方向にも伝播せず、炎滴が生成されないことを示しています。

言い換えれば、シリコーンは初期段階では火災の発生に大きく寄与しません。 EN1366 パート 3 およびパート 4 (EC 2009、EC 2010) などの規格により、耐火壁および床の直線接合部および貫通シールとして使用されるシーラントの耐火性の評価が可能になります。 耐火性試験の結果、耐火性シリコーンは火災にさらされても接着力を維持し、4 時間以上の完全性 (E) および絶縁性 (I) 耐性に達することができ、熱煙、ガス、炎の通過を遮断する効果的な手段であることが示されています。防火区画の非暴露側の熱上昇を防止する (EOTA 2017)。

防火要件を満たそうとし、シリコーン接着を使用する設計者は、シリコーンの強度、耐久性、およびアセンブリが火災時にどのように機能するかを知る必要があります。 したがって、火災が発生した場合、接着用シーラントは耐候性シーラントと同様に接着力を維持するだけでなく、適切なレベルの残留強度も維持する必要があります。 図 1 は、実際の外部火災にさらされた後の接着されたガラス ユニットを示しています。

火災中、金属加工が変形するほどの熱が発生しました。 しかし、シリコンは依然としてある程度の粘着力を示し、割れたガラスの破片をフレーム上に保持しました。 さらに、シリコーン表面には炭化物が見られます。これは、シリコーンの酸化分解によりケイ酸塩様 (SiO2) 構造になることに起因します (Tomer 2012、Camino 2002)。 この種の結果からはシリコーンの接着に対するかなりの信頼性が得られますが、耐火性を定量化することが重要です。 耐候性シーラントとは異なり、接着シーラントの耐火性を決定するための標準化ルートは明確に定義されていません。 EN1364 シリーズ (EC 2014a、EC 2014b) など、カーテンウォールの性能を評価するために利用できる一般的な試験規格では、現在その範囲が機械的に固定されたファサードに限定されているため、接着および一体化されたファサードの性能を評価することはできません。 このタイプのファサードも含めるようにこれらの基準を改訂する取り組みが行われています (Anderson 2021)。

設計者は、直接火 (火炎) にさらされたときの耐性だけでなく、高温にさらされたときの接着用シリコーンの可燃性についても答えを求めています。 接着シーラントを炎や酸素から保護する耐火性の表面に接着するシリコーンシーラントは燃えにくいですが、接着シーラントに伝わる熱がその接着力や機械的性能を損なわないようにすることが重要です。 。 接着用シリコンシーラントは、スモークカーテンなどの保護システムの固定にも使用できます。 このタイプの用途では、シーラントは直接炎にさらされませんが、熱煙にさらされます。

煙の温度は、火災の熱発生率、ガス速度、幾何学的制約（縦方向のガス流と横方向のガス流など）、煙源からの距離など、多くの要因に依存します（Li 2011、Shi 2014、Yi 2019）。 。 実験によると、煙の温度は通常、煙にさらされる場所が火災の発生源に近い場合は約 400 °C であり、遠距離では 100 °C 未満になることが示唆されています (Hu 2005、Shi 2014、Starr 2014、Li 2017、Yao 2017) 、イー 2019)。 同様に、欧州規格 EN12101 (EC 2005) では、材料の煙透過性の試験の温度を 200 °C と指定しています。

シリコーンシーラントは溶けませんが、高温にさらされると軟化して劣化が起こる可能性があります。 特に炎に直接さらされず熱にのみさらされた場合、シーラントは目に見える劣化の兆候を示さない可能性がありますが、高温にさらされた場合でもボンディングシールの機械的完全性を維持することが重要です。 この目的のためには、シーラントの交換が必須となる材料の最大時間と温度の暴露を決定することが重要です。 高温にさらされたシリコーンエラストマーの機械的性能の損失についてはほとんど知られていません。 この記事の研究では、高温にさらされた後の断熱ガラスユニット (IGU) の接着 (構造用グレージング) および二次シールに使用される最先端のシリコーンの機械的性能を示しています。 この結論は、直接炎にさらされることなく、煙にさらされたとき、または火災の際に接着面が到達したときのこれらの材料の挙動を推測するために使用できます。

熱的および機械的安定性に基づいてシーラントを分類するために利用できる標準的な手順はありません。 メーカーから提供されるデータは、さまざまなプロセスと評価基準に基づいています。 試験方法は熱老化の期間によって異なる場合がありますが、評価は硬度、弾性率、伸びおよび破断引張強度の変化、または接着剤が接着力を維持する能力など、さまざまな材料特性に基づいて行うことができます。熱い表面。 ファサードでの用途に応じて、高温にさらされたときに異なる特性を維持する必要があります。 ファサードまたは断熱ガラスに使用される接着用シリコーンは、組み立てられた基板（ガラスや金属など）への接着力を維持するだけでなく、接着能力を維持するために極限の引張強さと弾性率が大幅に低下してはなりません。 特定のスケールの動きを吸収する必要がある場合は、一定の最小破断伸びも確保する必要があります。

温度と暴露時間に関して、目標は、接着シーラントが 180 °C で 2 時間後でも元の値の少なくとも 75% の機械的特性を維持することを証明することでした。 180 °C という温度は、直接火や炎にさらされていない場合でも、それを超えると材料の自然発火が発生する可能性がある限界です。 これは、絶縁 (I) 基準を定義するパラメータの 1 つです (EC 2007)。 2 時間という期間が選択されたのは、直線接合部の断熱と完全性に関して業界でしばしば要求される耐火性能レベルに対応しているためです。 ただし、材料の挙動をよりよく理解するために、追加の温度も評価されました。

実際の火災が発生した場合、シーラントは温度 (最大 180 °C) と、ガラスの自重や熱の動きなどのさまざまな機械的負荷の複合的な影響にさらされる可能性があります。 荷重を組み合わせると個々の効果が強化されることが知られていますが、これにはより複雑な試験手順と装置が必要になります。 単一荷重試験を補償するための追加の安全手順は、予期せぬ影響を補償するために初期の機械的特性を比較的高く保持することを要求することにあります。 ETAG002 (EOTA 2012) アプローチに合わせて、熱老化後の初期特性の 75% というしきい値が選択されました。 この閾値アプローチは、単一荷重試験の使用を補うために、シリコーン構造用グレージングで 20 年以上にわたって安全かつ成功裏に使用されてきました。

加熱は、Carbolite CWF1100 オーブン (チャンバー容積 5 L) で実行しました。 15 分間の平衡時間の後、サンプルを所望の温度のオーブンに導入しました。 オーブンの温度と温度の均一性は、IR カメラ (FLIR E6) で制御されました。

この研究で使用したシーラントは、表 1 に示す代表的な市販の材料でした。ファサードおよび断熱ガラスに使用される接着用シリコーンは、一成分と二成分の両方で評価されました。 比較として、鉄道や交通機関の窓の接着に通常使用される PU 接着シーラントを同様の条件で評価しました。 関連する初期プロパティを表 1 に示します。

表 1: この研究でテストした材料の機械的特性。 a) 周波数 10 Hz、30 °C での動的機械解析 (DMA) によって決定されます。 b) ISO 8339 (ISO 2005)。 c)技術データシート

熱および曝露時間による機械的性能の変化を定量的に評価できるように、さまざまな種類のサンプルが準備されました。 最初のシリーズは、小さなアルミニウム カップを表面と同じ高さで満たし、23 °C、湿度 50% の環境制御室で少なくとも 28 日間放置して硬化させました。 これらのカップは、熱重量分析 (TGA) と動的機械分析 (DMA) を使用して、さまざまな温度および曝露時間での挙動を評価するために使用されました。

TGA は、等温モード (200 °C、3 時間) または動的モードのいずれかで、空気または窒素流 (50 mL/分) の下で酸化アルミニウム パン (70 μL) を使用して TGA/DSC 3+ (Mettler-Toledo) で実行されました。 30 ～ 900 °C まで一定の加熱速度 (10 °C/min) で加熱します。 TGA を示差走査熱量測定 (DSC) センサーに結合することで、燃焼中の質量損失と熱流を同時に記録できるようになりました。 異なる充填剤レベルを含むシーラント間で 3 時間の等温線後の質量損失を比較するために、方程式 1 を使用して非分解性充填剤を考慮し、ポリマーマトリックスのみに基づいた質量損失を提供しました。

フィラー含有量は、450 ～ 600 °C の間の残留物を使用し、窒素下での動的 TGA 実験から決定できます。 さらに、窒素下での TGA 中のカーボン ブラックの形成は、空気下での最終加熱ランプによって説明されました。

DMA (図 2) は、材料の粘弾性機械的特性を迅速に評価できる多用途の手法です。 このレポートでは、材料の弾性特性を表す E' に焦点を当てました。 概念的には、E' はヤング率に関連しており、材料の剛性の尺度です。 ただし、E' は振動変形から求められるのに対し、引張試験のヤング率は連続変形から求められるため、直接比較することは困難です。 実際には、E' 値はヤング率よりも高いことが多く (Narducci 2016、Gioia 2020)、これは本研究でも観察されました。 DMA からの弾性率の絶対値は機器に依存し (Deng 2007)、ASTM D4065 (ASTM 2017) の推奨に従い、E' を使用して、熱処理前の未加工の材料と比較した熱処理後の機械的性能と剛性の低下の傾向を特定しました。熱処理。 最終的には、観察された E' の傾向は、引張試験におけるヤング率の測定にも当てはまります。

DMA は、Metravib 0.1dB Viscoanalyzer DMA50 を使用し、クランプ間の固定ギャップを 6 mm にして引張モードで実行しました。 サンプルを長さ約 20 mm、幅 17 mm、厚さ 2 mm の長方形に切断しました。 熱処理なしおよび熱処理後のサンプルの貯蔵弾性率 (E') および損失弾性率 (E'') は、30 °C、0.3 ～ 1 N の固定静力で、0.1 ～ 100 Hz の周波数掃引測定で決定されました。 ０．５％のひずみ（すなわち、３０μｍの変形）で。

ISO 8339 (ISO 2005) に従ってガラス基板とアルミニウム基板の両方に準備された従来の引張接着 (TA) ジョイント (12×12×50 mm3) を使用して、加熱されたシーラントの機械的特性を定量的に評価しました。 サンプルは 5 mm/min でテストされました。 テスト自体は RT で実行されました。 少なくとも 3 つの TA ジョイントが、各温度劣化後に故障するかどうかテストされました。 応力-ひずみ曲線から、12.5%での応力、最大力での引張強さおよび総伸びを定義しました。

永久荷重または耐クリープ性が熱老化後にどのように挙動するかについての指標は、寸法 20 mm x 25 mm の重ね剪断サンプルを使用して DOWSIL™ 993 構造用グレージング シーラントについて最初に評価されました。 熱老化させたサンプル (180 °C で 2 時間) を、室温および 60 °C、相対湿度 85% のオーブン内で 3 か月間恒久的な重りにさらして、老化条件を促進しました。 接着面に重りを加えると、それぞれ 7000 Pa と 11000 Pa の永久荷重がかかります。 これらの値は、未使用の DOWSIL™ 993 構造グレージング シーラントおよび未使用の DOWSIL™ 895 構造グレージング シーラントの永久耐荷重であるため選択されました。

11000 Pa と比較すると、7000 Pa の値は、以前に使用されていたしきい値の 75% ではなく、63% にすぎません。 シリコーン構造用グレージング ETAG002 (EOTA 2012) のガイドラインに定義されているクリープ試験の評価と同様に、荷重中の動きと除荷後の残留物が監視されました。 第 2 ステップでは、図 3 に示すように、適合した二重 H ピースを構築し、荷重を加えました。ここでも、11000 Pa と 7000 Pa の死荷重を表す異なる重りが中央のアルミニウム基板から吊り下げられ、永久剪断変形が引き起こされました。 長手方向または横方向に沿った永久せん断荷重を評価しました。

最初のステップでは、カップサンプルをさまざまな時間 (30 ～ 180 分) 300 °C まで上昇する温度にさらして、シーラントの関数として両方のパラメーターの臨界値を特定しました。 熱にさらした後、カップの断面を作成し、バルクと表面のさまざまな場所で TGA と DMA を実行しました (図 4)。

接着剤および二次封止剤の貯蔵弾性率 E' は、温度が 150 °C を超えると低下します。 例として、図 5 に、DOWSIL™ 993 構造ガラス シーラントおよび DOWSIL™ 3363 断熱ガラス シーラントの、300 °C までの 30 分間の暴露による E' の減少を示します。 表面とバルクは室温では同様の DMA 弾性率を持っていますが、熱暴露後にはわずかな差が生じ、表面はバルクよりも高い E' 値を示します。 厚さ 2 mm のドッグボーン シートの DMA 測定では、表面サンプルの E' 減少と一致する E' の減少が示され、このようなシートではバルク劣化が捕捉されないことが示唆されました。

したがって、薄いシートから作成されるため、熱処理後に得られるドッグボーンの弾性率は TA ジョイントよりも高く、最小シーラント深さが 6 mm のジョイントを含む実際の経年劣化状態をあまり表しません。 この違いにより、このペーパーの残りの部分では、材料の性能を評価するためにドッグボーン (ISO 2019) を使用するのではなく、TA ジョイント (ISO 2005) を使用するという選択をすることになりました。 300 °C では材料の大幅な軟化が発生し、体積弾性率の信頼できる測定ができなくなりました。 基準と比較した強度損失は 250 °C で 25% より大きいため、さらなる評価は 180 °C、最大 200 °C に焦点を当てます。

加熱温度を 200 °C に固定して暴露時間を増加させると、熱暴露前の初期弾性率を E'0 として、式 2 および 3 による一次速度法則に従って E' (図 6) が減少しました。速度定数 k と時間 t。

式 2 を使用して、200 °C で 2 時間後の DOWSIL™ 993 構造グレージング シーラントの 12.5% モジュラスが平均速度定数 ((ksurf+kbulk)/2) に基づいて計算されました。 予測値（0.26 MPa）と測定値（0.26±0.02 MPa）は非常に近かった。 決定された速度定数は、評価される材料の熱安定性の絶対的な尺度になります。 慎重に使用する必要があり、評価された暴露時間の範囲を超えて推定しないでください。 特に、一次速度依存性は DOWSIL™ 3363 絶縁ガラス二次シーラントの弾性率にも適用されました。 ただし、単一成分の接着シーラントである DOWSIL™ 895 Structural Glazing Sealant は、式 4 に従って 2 次減衰をたどりました。化学反応速度論に基づくと、2 次減衰は 1 次減衰よりもゆっくりと進行し、DOWSIL™ 895 Structural Glazing Sealant はより良好な結果を示すはずです。高温にさらされても特性が保持されます。

重要なのは、非シリコーン、ポリウレタン (PU) ベースの接着シーラントを同様の条件にさらした場合、まったく異なる挙動を示したことです。 この材料の基準 E' 弾性率は 5.6 MPa (熱暴露前) です。 200 °C で 2 時間放置すると、材料は軟化しすぎて弾性率を測定できなくなります (図 8)。

200 °C、3 時間の等温 TGA 測定による質量損失は、PU (ポリマー総質量の 20%) ではかなり大きく、評価したすべてのシリコーン シーラントではタイプに関係なく 2% 未満で無視できます (図 9A)。 。 接着剤と PU シーラントの質量損失曲線を重ね合わせると、200 °C で PU シーラントが急速かつ継続的に分解することがわかります (図 9B)。 このことは、30 ℃から 900 ℃までの温度上昇によってさらに検証され、PU シーラントでは 200 ℃ から急激な重量減少が始まることがわかりました。 結合シリコーンの質量損失は、後で、より低い勾配で発生します (図 9C)。

さらに、PU は同等のシリコーン シーラント (1600 J/g、図 10) よりも約 480% 多くの熱 (7800 J/g) を放出し、火災の発生にさらに寄与します。

第 2 ステップでは、TA ジョイント試験を通じて機械的特性の変化を評価しました。 図 11 は、ガラスおよびアルミニウム基板上でさまざまな温度で 120 分後の DOWSIL™ 993 構造グレージング シーラント TA 接合部の引張応力-ひずみ挙動を示しています。 伸び能力は維持されますが、引張強度と剛性は低下します。 180 °C で 2 時間加熱すると、材料は粘着力を保持し、凝集破壊が観察されます。 ガラス上では 200 °C で 2 時間後に部分的な接着破壊が発生し始めますが、アルミニウム基板では 250 °C まで観察されません。

サンプルを 250 °C で 2 時間暴露すると、ガラスとアルミニウムの両方で接着剤の損傷が観察されます (図 12)。 共有結合による Si-O-Si 結合に加えて、アルミニウム表面の細孔内で物理的な結合が起こるため、ガラスと比較してアルミニウム基板上の接着性が優れていることはよく知られています (Descamps 1994)。 観察された接着不良にもかかわらず、引張強度と伸びの値は依然として許容範囲内です。

注目すべき興味深い点は、限られた数のサンプルを 200°C で大幅に長い暴露時間 (最大 6 時間) で行った予備試験では、DOWSIL™ 993 構造用グレージング シーラントの機械的特性のさらなる劣化が示されていないことです (図 13)。 。 この観察は、暴露の最初の数時間の指数関数的減衰と相関しており、より長い時間スケールでは速度が低下します。 その結果、暴露時間が数日に達すると支配的な劣化メカニズムが変化し、その結果、シーラントはより硬く脆くなり、弾性率が高く、指数関数的減衰則では予測できなくなります。 これらの観察結果を確認するために、さらなるテストが進行中です。

二次シーラントである DOWSIL™ 3363 Insulated Glass Sealant も、図 14 (左) に示すように同様に動作します。 ガラス上の部分的な接着力の損失は、温度が 200 °C を超えた場合にのみ観察され、これは特性の保持が良好であることを説明します。 DOWSIL™ 895 構造用グレージング シーラントは、TA 接合部で 180 ～ 200 °C の間でほとんど劣化せず、より安定した挙動を示します (図 14 右)。これは、以前の DMA の結果と同様です。

ガラスが最悪のケースであることが判明したため、この基板は主に、接着シリコーンと二次封止シリコーンの両方の性能変化をさらに定量的に評価するために使用されました。 180 °C、2 時間での機械的特性の損失は、選択した 25% 性能基準以下またはそれに近いままです。 200 °C では、引張強度と剛性の損失は 25% よりわずかに大きくなります。 しかし、それらは依然として機械的強度を提供し、崩壊しませんでした。 図 15 は、張力下で得られた結果をまとめたものです。

図 16 は、200°C で 2 時間熱にさらした後のさまざまな種類のシリコーン シーラントの DMA モジュラスと 12.5% モジュラスの保持率を比較しています。 これらの結果は、DMA 弾性率が材料の特性変化の傾向を研究するための TA ジョイント解析の迅速な代替手段として実際に使用できることを裏付けています。

同様に、TA ジョイントのせん断試験がさまざまな温度で行われました。 結果を図 17 および図 18 に示します。室温での元のせん断と比較して、接着剤および二次シーラントは、熱処理後も引張強度、剛性、伸びの元の値の 75% を保持できます。 180 °C と 200 °C の暴露条件の間で、引張強度挙動に違いは観察されません。 せん断剛性は引張時ほど低下しません。 この優れたせん断性能は、せん断負荷がかかったときに接合部、特に基材との接着面に近い領域に高応力領域が存在しないことによって説明できます。 一方、引張試験を行った TA ジョイントは不均一な応力分布を持ち、接着面に近い領域に高い応力が生じます。

最後に、サンプルを 180 °C で 2 時間熱老化させた後、DOWSIL™ 993 構造グレージング シーラントの耐死荷重の変化を評価しました。 通常、この種の試験に使用される重ねせん断サンプルでは、​​永久荷重耐性の低下は見られませんでした。これはおそらく、酸素にさらされる表面が小さく、180 °C のオーブンでの熱劣化が制限されたためと考えられます。 したがって、死荷重実験中に TA ジョイント寸法を使用するために、ダブル H バー サンプル (図 3) を特別に設計しました。

180 °C で 2 時間熱老化させた後、ダブル H バー サンプルは、室温で 7000 または 11000 Pa の死荷重を 6 か月間負荷しても変形を示しません。 60 °C、相対湿度 85% のオーブンで 3 か月間放置した後、新鮮なサンプル (加熱老化していない) は縦方向に両方の荷重に耐えます。 熱老化サンプル (180°C で 2 時間) は 11000 Pa で変形を示しますが、7000 Pa のより低い永久荷重には変形を生じずに耐えることができます。 サンプルの回転がテスト中に補正されなかったため、横方向の結果は役に立ちませんでした。

これらの予備テストは、観察された特性の変化が 25% を超えるため、接着用シリコンは永続的な負荷と高温にさらされると、長期的には交換が必要になる可能性があることを示しているようです。 新しいダブル H バー試験と ETAG002 で参照されているクリープ試験の間のリンクの確立を含む、さらなる試験を実行して、熱暴露後の永久負荷抵抗の評価を完了する必要があります。

煙や伝導熱 (180 °C で 2 時間) などの熱にさらされた後、接着シーラントが有用な動的荷重に適応できる能力は依然として重要です。 接着剤と二次シーラントは両方とも、元の機械的特性 (引張強度、伸び、剛性) の 75% を保持します。 この熱暴露で観察された元の機械的特性と比較して 25% の損失は、最先端の接着ガイドラインによればおそらく許容可能です。 これらの結果は、火災から隔離されているが火災に隣接している部屋で発生する可能性のあるこの種の暴露後に接着シーラントを直接交換する必要がないことを示唆しています。 熱劣化したシリコーンの永久耐荷重性と交換の必要性を確認するには、さらなる評価が必要です。 良好なレベルの接着力は 200 °C まで維持されるため、熱にさらされた接着シーラントは高温ガスの流出を防ぐ主要なバリアとして機能します。

この論文で説明されている研究は、小さなサンプルが迅速に評価され、完全な熱老化に完全にさらされるという最悪のシナリオに焦点を当てています。 建築用途では、高温の煙や伝導熱にさらされる接合部は、接合部が属するより大きな構造のスケール効果の恩恵を受ける可能性があります。 システムによっては、特にスプリンクラーシステムが近くで作動している場合や、接触している材料がヒートシンクとして機能し、シリコーン結合から熱が逃げる場合には、加熱が遅くなり、実効最高温度が低下することがあります。

さらに、シリコーンベースの材料は熱伝達が遅いです。 火、煙、および高温にさらされたカーテンウォールの火災モデリング研究 (Mazzucchelli 2020; Zhang 2021) は、カーテンウォールのさまざまな場所の温度が異なり、場所によっては大幅に低下する可能性があり、その結果、カーテンウォールの機械的強度が残留する可能性があることを示唆しています。このシーラントは、図 1 で報告されている実際の火災観察と同様に、実際の火災状況では破損を示しません。サーマル ブレークは、接合強度の保持とボンドライン領域の温度の制御にさらに寄与する可能性があります。 接着領域の少なくとも一部の温度を最小限に抑えるために、断熱材または膨張性コーティングによって作成される熱障壁を導入できます。

シリコーンの有望な挙動とは対照的に、ポリウレタンなどの他の化学タイプのシーラントを考慮すると、挙動パターンはまったく異なります。 この研究で評価した PU シーラントは鉄道業界で生まれ、窓の接着に使用されています。 この材料は、機械的性能を失うだけでなく、200 °C で 2 時間熱にさらされると完全に崩壊することが判明しました。 将来的には、UV にさらさずにこのタイプの化学薬品を内部接着用途に使用することが検討される可能性がありますが、提示された結果は、PU 材料が温度に対して高い感度を示していることを証明しています。

この材料は敏感であるため、高温暴露に関連するリスクを回避する必要がある場合にこの種の化学薬品を使用するのは困難であり、ファサード用途における技術選択の重要性が浮き彫りになっています。 実際、非ガラスのファサードで一般的に到達する 80 °C などの中程度の温度にさらされた場合でも、長期耐久性が影響を受ける可能性があり、用途を検証するには徹底的な実験評価を強くお勧めします。

今後の作業には、業界が高温耐性に優れたシーラントを簡単に選択できるように、さまざまな材料の 75% 引張強度損失における時間と温度のプロットを構築し、死荷重耐性の評価を継続することが含まれます。 最後に、統計的関連性に対する試験の変動の影響を理解するには、追加の研究が必要です。これには、サンプルの反復、ロット間の変動や混合比の影響の評価が含まれる必要があります。 提供された結果は、評価されたシーラントにのみ適用されることに注意することが重要です。

著者らは、実りある議論をしてくださった François De Buyl、Pierre Descamps、Frederic Gubbels に感謝の意を表します。 Seneffe の建設研究所がサンプルの準備を担当し、Aurore Arnould が TGA 分析の実行をサポートしました。

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