酸化マグネシウムの硫酸塩の耐火性床材

酸化マグネシウムの純度が不十分

問題のパフォーマンス: MgO 含有量 < 90%、活性 < 60%、過剰な不純物 (CaO、SiO₂ など) を含む

衝撃のメカニズム: 不純物は低融点相 (CMS、融点 ~1490 度など) を形成し、材料全体の耐火温度を低下させます。ペリクレースの結晶生成が不完全なため、高温安定性が低下します-

火災の危険性：600～900度で分解が加速すると、構造強度が急激に低下し、耐火限界が大幅に低下します。

 

硫酸マグネシウムの品質問題

純度が不十分: 産業廃酸や脱硫排水から生成される硫酸マグネシウムには重金属や酸性不純物が含まれており、pH異常を引き起こし、水和反応に影響を与えます。

不安定な結晶水分含有量: -標準外の硫酸マグネシウム七水和物の使用により、反応比率が不均衡になり、不安定な水和生成物が生成されます

火災の危険性: 形成された 5・1・8 相 (5MgO・MgSO4・8H2O) は不完全な構造を持っており、高温でより容易に分解し、結晶水を放出し、耐火安定性を低下させます。

酸化マグネシウム (MgO) ボード床下地材は、その無機材料の性質と防湿プロセス設計により、浴室などの高湿度エリアに最適な基材の選択肢です。{0}{1} 「湿気によるカビ、膨張、変形」など、従来の下敷きの問題点に効果的に対処します。{3}}ただし、合理的な材料の選択と標準化された構造を通じて、潜在的なリスクをさらに回避する必要があります。その適応性は、次の 3 つの主要な利点から詳しく説明できます。

 

1. 優れた耐湿性・耐水性：水の浸透・膨張をブロック

MgO ボードの微細構造は緻密な無機結晶ネットワークで構成されているため、水分子が細孔を通過することが困難になります。一方、高品質の MgO ボードは、「低塩化物配合」(遊離塩化マグネシウム含有量の低減) と「高温硬化プロセス」(ボードのコンパクト性の向上) により、水源での吸水リスクを最小限に抑えます。-:

試験データによると、準拠した MgO ボードの 24 時間後の吸水率は 15% 以下、吸水後の体積膨張率は 2% 以下であることがわかります。-浴室内で「シャワーの湿気+洗浄水の蓄積」に長期間さらされても、ボードの軟化、剥離、表面の膨らみが発生しません。基層の平坦性を維持し、その後のセラミックタイルや防水膜の亀裂を防ぐことができます。

 

2. 無機組成によりカビや害虫の侵入に強い: 湿気の多い環境での危険を排除

バスルームの湿度が高いと、有機ガスケット（合板、中密度繊維板など）にカビが発生し、穴あき虫が発生しやすくなります。衛生面に悪影響を与えるだけでなく、カビの発生によりボードの強度も低下します。対照的に、MgO ボードは主に酸化マグネシウム (無機鉱物) で構成され、無機繊維 (ガラス繊維など) が補足されており、木繊維や有機樹脂は含まれていません。

無機材料自体はカビの増殖に必要な「栄養源」を提供しないため、湿気の多い環境でもカビが発生する心配はありません。同時に、木材成分が含まれていないため、シロアリや木材を穿刺する害虫などの侵入を完全に防ぎます。-長期使用中に構造の完全性を維持できるため、頻繁な交換やメンテナンスの必要がなくなります。-

 

3. 防水システムとの高い互換性: 全体的な防湿効果を強化-

バスルームのベース層は防水膜やコーティングと連携して「多層防湿バリア」を形成する必要があります。- MgO ボード下層ガスケットは、このシステムで優れた適合性を示します。

これらは、無機防水材（例、セメント-ベースの毛細管結晶性防水コーティング、ポリマーセメント防水モルタルなど）との高い適合性を備えています。どちらも同様の膨張係数を持つ無機材料であり、界面剥離のリスクなく強固な接合を保証します。これにより「下地＋防水層」の一体防湿構造の形成が可能となり、

有機防水コーティング（ポリウレタンコーティングなど）と組み合わせた場合でも、MgO ボード表面のアルカリ性（pH 8 ～ 10）はコーティングと化学反応しません。さらに、ボード表面は平坦（適度な粗さ）であるため、防水コーティングの均一な塗布が保証され、不均一な下地層によって引き起こされる防水の弱い部分が回避されます。

マグネシウム系床材（オキシ硫酸マグネシウム系床材）の耐火性能はさまざまな要因に影響されます。いずれかのリンクに問題があると、耐火等級の低下、耐火期間の短縮、または構造的完全性の損失につながる可能性があります。耐火性能に影響を与える主な問題は次のとおりです。

 

原材料の品質問題

1. 酸化マグネシウムの純度が不十分

問題のパフォーマンス: MgO 含有量 < 90%、活性 < 60%、過剰な不純物 (CaO、SiO₂ など) を含む

衝撃のメカニズム: 不純物は低融点相 (CMS、融点 ~1490 度など) を形成し、材料全体の耐火温度を低下させます。ペリクレースの結晶生成が不完全なため、高温安定性が低下します-

火災の危険性：600～900度で分解が加速すると、構造強度が急激に低下し、耐火限界が大幅に低下します。

2. 硫酸マグネシウムの品質問題

純度が不十分: 産業廃酸や脱硫排水から生成される硫酸マグネシウムには重金属や酸性不純物が含まれており、pH異常を引き起こし、水和反応に影響を与えます。

不安定な結晶水分含有量: -標準外の硫酸マグネシウム七水和物の使用により、反応比率が不均衡になり、不安定な水和生成物が生成されます

火災の危険性: 形成された 5・1・8 相 (5MgO・MgSO4・8H2O) は不完全な構造を持っており、高温でより容易に分解し、結晶水を放出し、耐火安定性を低下させます。

 

比率の不均衡の問題

1. 不均衡な酸素-硫黄比

問題のパフォーマンス：MgO/MgSO4モル比が最適値（理論値6：1）から外れています。

衝撃のメカニズム:

比率が高すぎる：Mg(OH)₂が過剰に生成し、組織が緩くなり、強度と耐水性が低下します。

比率が低すぎる: 過剰な硫酸マグネシウムは高温で分解を促進し、SO₃ ガスを放出して腐食環境を形成します。

火災の危険性：5・1・8相の形成が不十分、高温での構造安定性が悪く、耐火持続期間が短い

2. 不適切な水-セメント比率

問題のパフォーマンス: Excessively high water-sulfur ratio (>2.5) システム内に過剰な湿気が発生する

衝撃のメカニズム：余分な水分が毛穴を形成し、緻密性を低下させます。結晶形成量と結晶化度が低下し、構造強度が低下します。

火災の危険性：高温になると細孔内の水蒸気圧が上昇し、材料の亀裂や剥離を引き起こし、全体の構造に損傷を与えます。

 

製造工程上の欠陥

1. 反応温度の不適切な制御

問題のパフォーマンス: Production at room temperature (15-25℃) without reaching the optimal dissolution temperature of magnesium sulfate (>60度）

衝撃のメカニズム：硫酸マグネシウムが不完全に溶解しているため、完全な 5・1・8 相構造を形成できません。反応が不完全な場合、遊離の酸化マグネシウムと硫酸マグネシウムが残留します。

火災の危険性：残留物質は高温で二次反応を起こし、ガスの発生や体積変化を起こし、構造損傷につながります。

2. 硬化条件が不十分である

問題のパフォーマンス：硬化温度<25℃, humidity <60%, time <7 days; or high-temperature rapid curing

衝撃のメカニズム:

硬化が不十分：水和反応が不完全で、強度や安定性が低下します。

急速硬化: 内部応力が発生し、微小亀裂が形成され、耐熱衝撃性が低下します。

火災の危険性: 微小亀裂は高温で拡大し、構造の完全性が失われ、耐火限界が大幅に低下します。

3. 成形圧力のムラ

問題のパフォーマンス： プレッシャー<1.5MPa or uneven pressure application, leading to a material density deviation >5%

衝撃のメカニズム: 密度が不均一であるため、局所的な気孔率が高くなり、応力集中点が形成されます。全体の緻密さが不十分であると熱伝導率が高くなります

火災の危険性：細孔は高温で優先的に損傷され、亀裂を通じて形成され、火災の延焼と熱伝達を促進します。

 

微細構造の欠陥

1. 多すぎる気孔率

問題のパフォーマンス: Apparent porosity >10%、密閉気孔率<30%, resulting in material density <1.8g/cm³

衝撃のメカニズム：細孔が熱応力集中点を形成します。材料の熱容量と熱抵抗を低減します。熱とガスの伝達経路として機能する

火災の危険性：熱衝撃を受けると細孔周囲にクラックが発生し、材料の層間剥離や剥離を引き起こし、耐火持続期間が50％以上短縮されます。

2. 繊維強化材の不均一な分布

問題のパフォーマンス×：敷きムラ、層不足、ガラスクロスの破れ。繊維とマトリックスの結合が不十分

衝撃のメカニズム: 効果的な三次元強化ネットワークの形成に失敗している。-ストレス伝達の阻害。高温でのサポート機能の喪失

火災の危険性: 材料は高温で脆性破壊を起こしやすく、耐荷重能力を失い、構造の崩壊や耐火性の喪失につながります。{0}

 

環境要因の影響

1. 湿度と湿気の問題

長期にわたる吸湿性-: When used in environments with relative humidity >75%、素材が湿気を吸収し、水分補給製品の分解につながります。

白華現象: 未修飾のオキシ硫酸マグネシウム材料は、高湿度環境では表面に結晶水と塩を析出させ、耐火安定性を低下させます。-

火災の危険性: 高温では水分が急速に蒸発し、蒸気圧が発生して物質爆発を引き起こします。同時に 5・1・8 相の分解を促進し、可燃性ガスを放出します。

2. 温度変動と熱衝撃

熱疲労: 繰り返される熱サイクル（例: 大きな昼夜の温度差）は、材料の内部微小亀裂の拡大につながります

熱衝撃：突然の高温（火災など）により、材料の表面と内部に過度の温度差が生じ、爆発的な損傷を引き起こします。

火災の危険性: 構造に亀裂が発生し、熱と炎が急速に浸透し、耐火限界が 3 時間から 1 時間未満に低下します。

3. 化学侵食

酸性環境: 酸性ミストまたは酸性ガス (SO₂ など) と接触すると、表面腐食や細孔形成が発生します。

アルカリ侵食: 高アルカリ性物質と接触するとマグネシウム塩セメント構造が損傷し、接着強度が低下します。

火災の危険性：表面保護層が損傷し、内部材料が直接高温にさらされ、分解が促進され、強度が低下します。

 

その他の重要な問題

1. 添加剤の不適切な使用

問題のパフォーマンス: 不適格な混和剤の使用。過剰または不十分な投与量。複数の混合物間の拮抗作用

衝撃のメカニズム: 通常の水和反応プロセスを妨害します。材料の微細構造を変化させる。高温安定性が低下する-

火災の危険性: 高温で材料が軟化したり、変形したり、有毒ガスが早期に放出されたりするため、クラス A の不燃性基準を満たしていません。-

2. 炭酸化の問題

問題のパフォーマンス: -CO₂ 環境に長期間さらされると、材料が CO₂ を吸収して炭酸マグネシウムを形成し、体積の膨張と強度の低下につながります。

衝撃のメカニズム: 炭酸化反応は Mg(OH)₂ を消費し、材料の内部構造を損傷し、緩い炭酸マグネシウム層を形成します。

火災の危険性: 炭酸部分は高温で優先的に分解し、CO₂ ガスが発生して材料の内部圧力が上昇し、構造の崩壊につながります。

3. 高温分解の問題-

問題のパフォーマンス: Magnesium oxysulfate materials begin to decompose at >600 度で広範囲に分解し、900 度で SO₃ と水蒸気を放出します。

衝撃のメカニズム: 5・1・8 相の分解により構造的支持が失われます。硫酸塩の分解によって生成されたSO₃はMgOと反応して不安定な硫酸マグネシウムを形成し、粒子の断片化を引き起こします

火災の危険性: 火災による高温が持続すると、材料の構造が完全に崩壊し、耐荷重性と耐火性-が失われ、耐火期間が大幅に短縮されます。

 

耐火性能の低下の包括的発現

上記の問題が発生すると、硫酸マグネシウム-ベースのマグネシウム床システムは通常、耐火性能が低下する次のような特性を示します。

パフォーマンスの低下の兆候	対応する主要な問題	危険レベル
耐火等級はB1/B2に下がります（当初はクラスA）	不純な原材料、比率の不均衡、微細構造の欠陥	非常に高い（消防法の要件を満たしていない）
耐火持続時間<1 hour (standard ≥1.5 hours)	高い気孔率、不均一な繊維分布、高温分解-	高（防火設計要件を満たしていない）
高温での変形と崩壊	構造強度が不十分で、繊維強化が効果的ではない	非常に高い（構造的な支持機能を失う）
高温での有毒ガスの放出	不純な原材料、不適切な添加物	高 (人員の避難の安全を危険にさらす)
Significant increase in thermal conductivity (>1.2W/m·K)	微細構造欠陥、高い気孔率	中（急速な熱伝達を引き起こす）

 

予防・改善策

硫酸マグネシウム ベースのマグネシウム床材システムの優れた耐火性能を確保するには、次の点に対処する必要があります。{0}

1. 原料管理

高純度酸化マグネシウム（95% 以上、活性度 65% 以上）と標準硫酸マグネシウム七水和物を選択してください。-

原料不純物含有量を厳しく管理：CaO<2%, SiO₂ <3%, chloride ion <0.05%

工業用-グレードの硫酸マグネシウムを優先し、リサイクルされた硫酸マグネシウムや副産物である硫酸マグネシウムを避ける-

2. 比率の最適化

酸素-硫黄比を5.5-6.5:1の間、水と硫黄の比を2.0～2.4:1の範囲内に正確に制御します。

動的比率法を採用し、酸化マグネシウムの活性に応じて比率を調整します（活性が5％低下するごとに、MgOの投与量を3％増加します）

3. プロセスの改善

予熱プロセスを採用：酸化マグネシウムと混合する前に硫酸マグネシウム溶液を60〜80度に加熱し、完全に溶解させます。

硬化条件の最適化: 温度 25 ～ 35 度、湿度 80 ～ 90%、完全な水和反応を保証するために 14 日以上の時間

成形圧力を 2.0 ～ 2.5MPa に高めて、材料の緻密性と 1.9g/cm3 以上の気孔率を確保します。<8%

4. 構造強化

多層ガラス繊維クロス + チョップドファイバー複合強化材を採用し、均一な繊維分布とマトリックスとの強固な結合を確保します。

シリカフュームやフライアッシュなどの鉱物混合物を加えて細孔を埋め、緻密性と高温安定性を向上させます。-

高温耐性の混和剤（リン酸塩、アルミン酸塩など）を導入して、界面結合と耐熱衝撃性を向上させます。-

5. アプリケーション環境の適応

湿気の多い環境で使用する場合は、表面防水処理（シラン-系の防水剤によるコーティングなど）を行ってください。

温度変化の大きい場所では、弾性接続方式を採用し、伸縮継手（幅3～5mm）を確保してください。

特定の腐食環境向けに特別な保護層（耐酸性コーティングなど）を設計する-

 

クラス A の不燃性材料である-硫酸マグネシウム ベースのマグネシウム床材システムの優れた耐火性能は、厳格な原材料管理、正確な比率設計、および改善された製造プロセスに依存しています。-上記の一般的な問題に対処することで、製品が設計された耐火グレードを確実に満たすだけでなく、実際の火災時に構造の完全性をより長期間維持できるため、人員の避難や火災救助のための貴重な時間が得られます。