JP2007327285A - 防火断熱パネル - Google Patents

Abstract

【課題】合成樹脂発泡体製の断熱板１と、少なくとも該断熱板１の表面を覆う金属表面材３とを備えた防火断熱パネルにおいて、重量増加を最小限に抑制しつつ、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験で不燃材料として合格できる防火性能を付与する。
【解決手段】断熱板１と金属表面材３間に、少なくとも７００℃の耐熱性を有する耐熱性コーティング材の保護層２を介在させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば建物の外壁材などとして用いられる防火断熱パネルに関する。更に詳しくは、断熱性に優れた合成樹脂発泡体製の断熱板を用い、しかも防火性能にも優れた防火断熱パネルに関する。

従来、断熱性に優れる反面、耐熱性に乏しい合成樹脂発泡体製の断熱板の防火性能を向上させるために、断熱板の両面に金属表面材及び金属裏面材を接着した防火断熱パネルとすることが知られている（例えば、特許文献１及び２を参照）。

特開平２−６１２５４号公報 特開平２−１４０５８４号公報

ところで、建築基準法に基づく防火材料の評価試験の代表的なものとして発熱性試験がある。発熱性試験は、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験で行われている。

しかしながら、上記従来の防火断熱パネルは、この発熱性試験で不燃性パネルとして合格できない問題がある。

更に説明すると、コーンカロリーメーター試験においては、裏面及び木口面をアルミ箔で保護して鋼製の枠内に設置した平板状の試験体を水平に設置し、試験体の加熱強度を５０ｋＷ／ｍ²に設定したコーンヒーター（通常７６０℃程度）で、試験体の上面側から放射熱を与えながら、電気スパークを点火源として当該試験体を燃焼させて総発熱量を測定すると共に、規定時間後の試験体の外観を目視観察する。防火断熱パネルの場合、建物の外面側となる金属表面材側から放射熱を与えるが、従来の防火断熱パネルの場合、金属表面材が加熱されることでその内側の断熱板が溶融分解し、可燃性ガスを生じて燃焼してしまい、総発熱量を規定値以下に抑えることができない。また、断熱板が溶融することで、金属表面材が傾いたり落ち込んでしまい、防火上有害な変形などを生じないという要件も満たすことができない。

例えば、表面材を発泡コンクリート板（ＡＬＣ板）などに置き換えたり、断熱板と金属表面材との間にＡＬＣ板を挟み込むことで防火性能を向上させることも考えられる。しかし、ＡＬＣ板などを用いたのでは、防火断熱パネルが重くなり、取り扱い性が悪くなると共に同一の断熱性能にするには厚みが厚くなるという問題を生じる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、合成樹脂発泡体製の断熱板と、少なくとも該断熱板の表面を覆う金属表面材とを備えた防火断熱パネルにおいて、重量及び厚み増加を最小限に抑制しつつ、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験で不燃材料として合格できる防火性能を付与することを目的とする。

本発明の第１は、上記目的のために、合成樹脂発泡体製の断熱板と、少なくとも該断熱板の表面を覆う金属表面材とを備えた防火断熱パネルにおいて、断熱板と金属表面材間に、少なくとも７００℃の耐熱性を有する耐熱性コーティング材の保護層が介在されていることを特徴とする防火断熱パネルを提供するものである。

上記本発明の第１は、保護層が、金属表面材と対向する断熱板の表面全面を覆って設けられていること、
保護層が、金属表面材側へ部分的に突出した突出部を有し、この突出部間の保護層と金属表面材との間に空隙が形成されていること、
保護層を構成する耐熱性コーティング材が、加熱により発泡する発泡性コーティング材であり、この発泡性コーティング材の発泡温度が１００〜５００℃であること、
発泡性コーティング材が、発泡性無機系コーティング材であること、
少なくとも一部が断熱板に埋設され、断熱板側から金属表面材を支持する柱状部材を有すること、
柱状部材が、断熱板を貫通して金属表面材と金属裏面材を連結していること、
柱状部材が、保護層を構成する耐熱性コーティング材を、断熱板に形成された孔に充填することで形成されていること、
また、本発明の第２は、合成樹脂発泡体製の断熱板と、該断熱板の表裏面を覆う金属表面材及び金属裏面材とを備えた防火断熱パネルにおいて、断熱板を貫通して金属表面材と金属裏面材を連結する連結部材を有し、しかも断熱板と金属表面材との間に空隙が形成されていることを特徴とする防火断熱パネルを提供するものである。

本発明の第１によれば、金属表面材から断熱板に伝えられる熱を保護層で遮断することができるので、断熱板の溶融を防止することができ、防火断熱パネルの防火性能を向上させることができる。特に本発明の第１は、例えばＡＬＣ板などのような厚く重い材料を用いることなく、薄く軽い保護層で十分な防火性能の向上が得られることを見出し、軽く取り扱い性のよい防火断熱パネルが得られるようにしている点に特徴を有する。

本発明の第１において、特に保護層を発泡性無機系コーティング材で構成すると、断熱板の表面側が溶融し始めて窪みを生じたとしても、保護層が発泡することでこの窪みを埋めることができ、金属表面材の傾きや落ち込みを防止することができる。また、保護層が発泡することで熱の遮断性が高まるので、以後の断熱板の溶融又は燃焼を抑制することができる。

本発明の第２によれば、断熱板と金属表面材との間の空隙が断熱層として機能し、断熱板の溶融分解を抑制することができる。また、金属表面材と金属裏面材が連結部材でつながれているので、断熱板が多少溶融しても金属表面材に傾きや落ち込みを生じることがない。

以下、図面に基づいて本発明を説明する。

図１は本発明に係る防火断熱パネルの第１の例を示す断面図、図２は保護層を発泡性の無機系コーティング材で構成した場合の作用効果の説明図である。

図１において、１は断熱板、２は保護層、３は金属表面材、４は金属裏面材である。

断熱板１は、熱可塑性合成樹脂発泡体で構成されているもので、例えばスチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、エチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂などの発泡体を用いることができる。

保護層２は、少なくとも７００℃の耐熱性を有する層で、断熱板１と金属表面材３の間に介在された層で、耐熱性コーティング材の塗層として構成されている。ここで、少なくとも７００℃の耐熱性を有するとは、７００℃の温度下で溶融流動化したり、昇華しないことをいう。

特に図１に示される保護層２は、断熱板１の表面全体をほぼ均一な厚みで覆っている。この保護層２を構成する耐熱性コーティング材としては、例えば熱硬化性樹脂系コーティング材や無機系コーティング材などを用いることができる。更に具体的には、熱硬化性樹脂系コーティング材としては、例えばフェノール樹脂系コーティング材、ウレタン樹脂系コーティング材、エポキシ樹脂系コーティング材、メラミン樹脂系コーティング材などを用いることができる。無機系コーティング材としては、例えばモルタル、プラスターなどを用いることができる。また、耐熱性コーティング材は、非発泡性コーティング材でもよいが、加熱することで発泡する発泡性コーティング材であることが好ましい。この発泡性コーティング材としては、例えばシリカ・酸化マグネシウムと水の混合物の他、リン酸アンモニウムなどのリン酸系化合物・無機物と水の混合物、アクリル樹脂・エポキシ樹脂・メラミン樹脂などとエマルジョンと無機物との混合物などを挙げることができる。本発明では、発泡性コーティング材の中でも発泡性無機系コーティング材が最も好ましい。

上記耐熱性コーティング材による保護層２の形成は、例えばロールコーターによる塗布、スプレーガンによる吹き付け塗布、耐熱性コーティング材の浴槽への浸漬塗布などにより、耐熱性コーティング材の塗層を形成し、乾燥硬化させることで行うことができる。

金属表面材３と金属裏面材４は、それぞれ金属板で構成されたもので、同種の材料で構成されていても、異種の材料で構成されていてもよい。金属表面材３は、本防火断熱パネルの外部への露出面を構成するもので、断熱板１の保護のために必須の部材であるが、金属裏面材４は、本防火断熱パネルの使用場所などによっては省略することも可能である。金属表面材３及び金属裏面材４としては、例えば亜鉛メッキ鋼板、ステンレス板、銅板及びこれらの塗装板などを用いることができる。

上記金属表面材３及び金属裏面材４は、断熱板１の表面に塗布された前記耐熱性コーティング材の接着性を利用して接着することができる。また、前記耐熱性コーティング材の塗層を乾燥・硬化させた後、接着剤を用いて接着することもできる。この接着剤としては、加熱を受けた時の剥離を抑制できるよう、熱硬化性樹脂系の接着剤、例えばエポキシ樹脂系接着剤などが好ましい。

図１に示される防火パネルの場合、金属表面材３側から加熱を受けた場合、断熱板１と金属表面材３との間に介在している保護層２が金属表面材３から断熱板１へ熱が伝わるのを抑制し、断熱板１の発火・燃焼までの時間を長くすることができるので、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験（以下「発熱性試験」という）で不燃性パネルとして合格できる防火性能を得ることができる。

保護層２の厚みは、保護層２を構成する耐熱性コーティング材の種類などによっても多少相違するが、０．１〜３ｍｍの厚みがあれば、発熱性試験で不燃性パネルとして認められる条件を満たすことが可能である。保護層２の厚みが薄すぎると、断熱板１の溶融・燃焼を生じやすくなり、逆に保護層２の厚みが厚すぎると、防火断熱パネルの重量が増大し、良好な取り扱い性が得にくくなる。

金属表面材３及び金属裏面材４の厚みは、一般に０．３〜１．５ｍｍ程度で、断熱板１の厚みは、要求される断熱性能に応じて選択することができる。

保護層２は、発泡性の無機系コーティング材で構成することが好ましい。保護層２を発泡性の無機系コーティング材で構成しておくと、金属表面材３側から加熱を受けた場合に熱が断熱板１へ熱が伝わるのを抑制できるだけでなく、図２に示されるように、断熱板１の一部が溶融して窪み５を生じた場合に、保護層２が発泡してその窪み５を埋めることができる。従って、金属表面材３の傾きや落ち込みを防止することができる。これに加え、保護層２が発泡することで更に熱の遮断性が高められるので、以後の断熱板１の溶融拡大を食い止めることが可能となる。このような保護機能を得やすくするために、発泡性の無機コーティング材の発泡温度は、１００〜５００℃であることが好ましく、より好ましくは１５０〜３００℃である。発泡温度が低すぎると、例えば建物の外壁材として使用された場合に日射等の影響により発泡したり、又は不用意な発泡を生じやすく、発泡温度が高すぎると、発泡前に断熱板１が発火、変形、溶融、損傷されやすくなり、断熱板１の発火温度以下であることが好ましい。ここで、例えばスチレン系樹脂発泡体製の断熱板の場合、発火温度が約４９０℃であり、この温度以上に断熱板の温度が上昇すると発火し、保護層の役割が果たせなくなる。尚、ウレタン樹脂系発泡体の発火温度は、約４１５℃であり、その他の合成樹脂発泡体製の断熱板の発火温度も５００℃以下である。

図３は本発明に係る防火断熱パネルの第２の例を示す断面図で、図１と同じ符号は同様の部材を示す。

本例は、基本的には図１の例と同様であるが、保護層２が、金属表面材３側へ部分的に突出した突出部６を有し、この突出部６間の保護層２と金属表面材３との間に空隙７が形成されたものとなっている。突出部６は、並列ライン状、格子状、環状、点在する柱もしくは膨出部状など、突出部６間に空隙７を残すことができる形態であれば任意の形態をとることができるが、断熱板１が溶融することで金属表面材３が傾いたりしないよう、対となるような形態が好ましい。

このようにすると、空隙７の存在によって、金属表面材３と断熱板１間の熱の遮断性を一層高めることができ、防火性能を向上させることができる。また、保護層２を発泡性の無機系コーティング材で構成しておくと、火災発生時に空隙を埋めるように保護層２を発泡させることができ、断熱板１がダメージを受ける前に金属表面材３と断熱板１間の熱の遮断性を高めることも可能となる。

図４は本発明に係る防火断熱パネルの第３の例を示す断面図で、図１と同じ符号は同様の部材を示す。

本例の防火断熱パネルは、保護層２が、断熱板１と金属表面材３間の全面に介在されたものではなく、部分的に介在されており、保護層２間に空隙７が形成されたものとなっている。この保護層２は、第２の例における突出部６と同様の形態で設けることができる。

このようにすると、保護層２の使用量が少ないので、より軽量化を図ることができ、空隙７により、金属表面材３側からの熱が断熱板１に伝わりにくくすることができる。

図５は本発明に係る防火断熱パネルの第４の例を示す断面図で、図１と同じ符号は同様の部材を示す。

本例の防火断熱パネルの断熱板１には、表面側から肉厚の途中までの深さで複数の孔８が形成されており、保護層２を形成する耐熱性コーティング材がこの孔８に充填されている。この孔８内で硬化した耐熱性コーティング材は、保護層２と一体で、しかも断熱板１に埋設された柱状部材９を構成している。孔８は、円孔や角孔として形成する他、スリット状に形成することもできる。

このようにすると、金属表面材３が柱状部材９で支持された状態となり、しかも柱状部材は金属表面材３側からの加熱で溶融しにくい断熱板１の内部に埋設された状態であるので、断熱材１が多少溶融しても、金属表面材３が傾いたり落ち込んでしまうことを防止することができる。

図６は本発明に係る防火断熱パネルの第５の例を示す断面図で、図１と同じ符号は同様の部材を示す。

本例の防火断熱パネルの断熱板１には複数の孔８が貫通して形成されており、保護層２を形成する耐熱性コーティング材がこの孔８に充填されている。この孔８内で硬化した耐熱性コーティング材は、保護層２と一体で、しかも金属表面材３と金属裏面材４を連結する柱状部材９を構成している。貫通孔８は、第４の例と同様に、円孔や角孔として形成する他、スリット状に形成することもできる。

このようにすると、金属表面材３と金属裏面材４が柱状部材９でつながれているので、保護層２が発泡性の無機系コーティング材で構成されていない場合に、断熱材１が多少溶融しても、金属表面材３が傾いたり落ち込んでしまうことを防止することができる。

図７は本発明に係る防火断熱パネルの第６の例を示す断面図で、図１と同じ符号は同様の部材を示す。

本例の防火断熱パネルは、断熱板１を貫通して、例えば金属などの不燃性材料で構成された連結部材１０を設け、この連結部材１０で金属表面材３と金属裏面材４を連結したものとなっている。また、連結部材１０は断熱板１の厚みよりも長く、金属表面材１側に突出しており、断熱板１と金属表面材３との間には空隙７が形成されている。

このようにすると、金属表面材１が加熱されても、空隙７の存在によりその熱が断熱板１に伝わりにくくすることができる。また、金属表面材３と金属裏面材４が連結部材１０でつながれているので、断熱材１が多少溶融しても、金属表面材３が傾いたり落ち込んでしまうことを防止することができる。

実施例１
ＪＩＳ・Ａ・９５１１で規定される押出法ポリスチレン発泡板（ダウ化工株式会社製「スタイロフォームＩＢ」、厚さ５０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ）の表面に、グランデックス株式会社製「ＦＪ５１５」（発泡性の無機系コーティング材、シリカ・酸化マグネシウムと水の混合物）を塗布し、乾燥させて保護層を形成した。発泡性の無機系コーティング材の塗布は、中央部と周縁部の塗布量をその他の領域に比してほぼ２倍とし、該領域が突出部となった保護層とした。保護層における突出部の厚みは約０．５ｍｍ、突出部間の厚みは約０．２ｍｍであった。また、突出部と突出部間の平面面積の割合はほぼ１：１とした。

上記ポリスチレン発泡板の保護層側に、エポキシ樹脂系接着剤（株式会社オーシカ製「オーシカダインＴＥ−１４８」、エポキシ樹脂４１．５重量％、炭酸カルシウム５８。５重量％）を塗布し、厚さ０．４ｍｍの塗装溶融亜鉛めっき鋼板（ＪＩＳ・Ｇ・３３１２）を接着し、防火断熱パネルとした。

得られた防火断熱パネルについて、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験を行ったところ、不燃材料として区分されるための以下の条件をすべて満たしていた。

１ 加熱開始後２０分の総発熱量が８ＭＪ／ｍ²以下であること。

２ 加熱開始後２０分の間、防火上有害な裏面まで貫通する亀裂及び穴がないこと。

３ 加熱開始後２０分の間の最高発熱速度が１０秒を超えて継続して２００ｋＷ／ｍ²を超えることがないこと。

実施例２
押出法ポリスチレン発泡板の厚さを９ｍｍとした以外実施例１と同様にして得た防火断熱パネルについて、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験を行ったところ、不燃材料として区分されるための条件をすべて満たしていた。

実施例３
押出法ポリスチレン発泡板の厚さを１５０ｍｍとした以外実施例１と同様にして得た防火断熱パネルについて、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験を行ったところ、不燃材料として区分されるための条件をすべて満たしていた。

実施例４
保護層を厚さ約０．２ｍｍの均一厚さとした以外実施例１と同様にして得た防火断熱パネルについて、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験を行ったところ、不燃材料として区分されるための条件をすべて満たしていた。

実施例５
押出法ポリスチレン発泡板の厚さを２５ｍｍとし、保護層を厚さ約０．３５ｍｍの均一厚さとした以外実施例１と同様にして得た防火断熱パネルについて、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験を行ったところ、不燃材料として区分されるための条件をすべて満たしていた。

実施例６
保護層を厚さ約０．４ｍｍの均一厚さとした以外実施例１と同様にして得た防火断熱パネルについて、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験を行ったところ、不燃材料として区分されるための条件をすべて満たしていた。

実施例７
ポリスチレンに約７ｐｐｈのポリフェニレンエーテルを加えた混合樹脂の発泡板を用いた以外実施例１と同様にして得た防火断熱パネルについて、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験を行ったところ、不燃材料として区分されるための条件をすべて満たしていた。

実施例８
レゾール型のフェーノール樹脂（株式会社オーシカ製「ディアノールクリアーＤ−２９Ｃ」、重量比で、フェノール樹脂：メタノール樹脂＝５０：５０）とホウ酸を重量比で１：１の割合で混合した耐熱性コーティング材を用い、保護層を厚さ約１．３ｍｍの均一厚さとした以外実施例１と同様にして得た防火断熱パネルについて、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験を行ったところ、不燃材料として区分されるための条件をすべて満たしていた。

実施例９
保護層を厚さ約２．１ｍｍの均一厚さとした以外実施例８と同様にして得た防火断熱パネルについて、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験を行ったところ、不燃材料として区分されるための条件をすべて満たしていた。

比較例１
保護層を形成することなく、押出法ポリスチレン発泡板の表面に、実施例１と同じエポキシ樹脂系接着剤を用いて直接実施例１と同じ塗装溶融亜鉛めっき鋼板を接着して得た防火断熱パネルについて、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験を行ったところ、不燃材料として区分されるための条件を満たすことはできなかった。

比較例２
保護層の厚さを０．８ｍｍとした以外実施例８と同様にして得た防火断熱パネルについて、ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーター試験を行ったところ、不燃材料として区分されるための条件を満たすことはできなかった。

本発明に係る防火断熱パネルの第１の例を示す断面図である。 保護層を発泡性の無機系コーティング材で構成した場合の作用効果の説明図である。 本発明に係る防火断熱パネルの第２の例を示す断面図である。 本発明に係る防火断熱パネルの第３の例を示す断面図である。 本発明に係る防火断熱パネルの第４の例を示す断面図である。 本発明に係る防火断熱パネルの第５の例を示す断面図である。 本発明に係る防火断熱パネルの第６の例を示す断面図である。

符号の説明

１ 断熱板
２ 保護層
３ 金属表面材
４ 金属裏面材
５ 窪み
６ 突出部
７ 空隙
８ 孔
９ 柱状部材
１０ 連結部材

Claims (9)

1. 合成樹脂発泡体製の断熱板と、少なくとも該断熱板の表面を覆う金属表面材とを備えた防火断熱パネルにおいて、断熱板と金属表面材間に、少なくとも７００℃の耐熱性を有する耐熱性コーティング材の保護層が介在されていることを特徴とする防火断熱パネル。
2. 保護層が、金属表面材と対向する断熱板の表面全面を覆って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の防火断熱パネル。
3. 保護層が、金属表面材側へ部分的に突出した突出部を有し、この突出部間の保護層と金属表面材との間に空隙が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の防火断熱パネル。
4. 保護層を構成する耐熱性コーティング材が、加熱により発泡する発泡性コーティング材であり、この発泡性コーティング材の発泡温度が１００〜５００℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の防火断熱パネル。
5. 発泡性コーティング材が、発泡性無機系コーティング材であることを特徴とする請求項４に記載の防火断熱パネル。
6. 少なくとも一部が断熱板に埋設され、断熱板側から金属表面材を支持する柱状部材を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の防火断熱パネル。
7. 柱状部材が、断熱板を貫通して金属表面材と金属裏面材を連結していることを特徴とする請求項６に記載の防火断熱パネル。
8. 柱状部材が、保護層を構成する耐熱性コーティング材を、断熱板に形成された孔に充填することで形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の防火断熱パネル。
9. 合成樹脂発泡体製の断熱板と、該断熱板の表裏面を覆う金属表面材及び金属裏面材とを備えた防火断熱パネルにおいて、断熱板を貫通して金属表面材と金属裏面材を連結する連結部材を有し、しかも断熱板と金属表面材との間に空隙が形成されていることを特徴とする防火断熱パネル。

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