JP2011140834A

JP2011140834A - 外壁構造

Info

Publication number: JP2011140834A
Application number: JP2010002990A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Kishi; 圭介岸
Original assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2010-01-08
Filing date: 2010-01-08
Publication date: 2011-07-21

Abstract

【課題】簡易な構造で外断熱の機能を付与しつつ建物の防耐火性能の確保を図ることができる外壁構造を提供する。
【解決手段】建物１００の外壁構造１は、石膏ボード１１と、石膏ボード１１の外側に設けられた密度２０〜６０kg/m³のフェノールフォーム１３と、フェノールフォーム１３の外側に設けられた金属外装板１５と、を備えており、このような外壁構造１によれば、簡易な構造で外断熱の機能を付与しつつ建物の防耐火性能の確保を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物の外壁構造に関するものである。

従来、建物の外壁構造体として下記特許文献１に記載の構造体が知られている。この外壁構造体は、石膏ボードと、当該石膏ボードの外側にアルミニウム板を介して設けられた窯業系材料片とを備えた構造をなしている。通常、外壁構造体が室外側に、断熱材はこの外壁構造体よりも屋内側に施工されて、防耐火性能、断熱性能を有する外壁構造となる。

特開２００３−９７０２２号公報

上記特許文献１の外壁構造体はある程度の防耐火性能を有しているものの、この種の構造体が採用される建物の外壁構造にあっては、簡易な構造であって外断熱の機能を付与しつつ防耐火性能を確保することも望まれている。そこで、本発明は、簡易な構造でありながら、外断熱の機能を付与しつつ防耐火性能の確保を図ることができる外壁構造を提供することを目的とする。

本発明の外壁構造は、建物の外壁構造であって、石膏ボードと、この石膏ボードの外側の面に当接して設けられた密度２０〜６０kg/m³のフェノールフォームと、このフェノールフォームの外側の面に当接して設けられた金属外装板と、を備えたことを特徴とする。

外壁構造において、発明者は、フェノールフォームはある程度の防耐火性を有すると共に、ある程度の吸水性を有し、石膏ボードの材料である石膏は結晶水を含んでいることに着目した。石膏ボードは、加熱を受けたときに、上記結晶水が熱分解し蒸発することで石膏ボードの温度上昇を抑えるので、石膏ボードは高い防耐火性を示す。この石膏ボードの外側にフェノールフォームを組み合わせた構造によれば、外側から加熱を受けたときに、フェノールフォームがより燃えにくくなる。本発明では、外壁構造の軽量化のために、外装板が金属からなっているので、外装板にタイルや石材を適用した場合に比べて熱伝導率が非常に高く、フェノールフォームは、火による熱の影響を極めて受けやすくなっている。従って、結晶水を含んだ石膏ボードとフェノールフォームとを組み合わせた本発明のような外壁構造は、金属外装板に極めて効果的である。従って、この外壁構造によれば、層構成が単純であるにもかかわらず、外断熱の機能を付与しつつ金属外装板を有する建物の外壁構造の防耐火性能を確保することができる。

また、上記金属外装板は、波形の外装材であることとしてもよい。この場合、金属外装板とフェノールフォームとの間に空気層が形成され、金属外装板から内側に熱が更に伝わり難くなるので、建物外壁の防耐火性能が効率的に向上する。

また、上記フェノールフォームは、発泡剤として炭化水素を含有しているのが好ましく、熱伝導率は０．０１５W/m・K〜０．０３０W/m・Kであるのが好ましい。

本発明によれば、簡易な構造で外断熱の機能を付与しつつ防耐火性能の確保を図ることができる外壁構造を提供することができる。

本発明の外壁構造の一実施形態を示す斜視図である。図１の外壁構造の鉛直断面図である。図１の外壁構造の水平断面図である。発熱性試験後の試験体Ａの外観を示す写真である。発熱性試験後の試験体Ｂの外観を示す写真である。発熱性試験後の試験体Ｃの外観を示す写真である。発熱性試験後の試験体Ｄの外観を示す写真である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る外壁構造の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１〜図３に示す建物１００の外壁構造１は、石膏ボード１１と、石膏ボード１１の外側の面に接着されたフェノールフォーム１３と、フェノールフォーム１３の外側の面に当接する金属外装板１５と、を備えている。なお、「外側の面」とは、建物１００の外部に向いた面を指す。図１及び図２においては、金属外装板１５よりも右側の空間が建物１００の外部であり、図３においては、金属外装板１５よりも上側の空間が建物１００の外部である。

上記のように、石膏ボード１１とフェノールフォーム１３とを予め接着し複合品とすることで、施工性の向上が図られる。石膏ボード１１の厚さは９〜１５mmである。また、建物１００の断熱材として機能するフェノールフォーム１３は、厚さ１２〜６６mmであり、密度２０〜６０kg/m³の板状の材料である。また、フェノールフォーム１３は、発泡剤として炭化水素を含有しているのが好ましく、熱伝導率は０．０１５W/m・K〜０．０３０W/m・Kであるのが好ましい。このようなフェノールフォーム１３を外壁構造１の断熱材に用いることにより、建物１００の必要な断熱性を確保することができる。

更に、石膏ボード１１とフェノールフォーム１３との複合品の外側に、金属外装板１５が取り付けられている。金属外装板１５は、厚さ０．３５〜１．２mmであり、山高が１０〜４０mmの波形をなす建物外壁用の金属製の外装である。金属外装板１５は、鋼板からなる上下に細長い一単位の外装材１５ａを組み合わせて構成される。図３に示されるように、この外装材１５ａの一端には、縁部が屈曲されてなるジョイント部１５ｂが形成されており、当該ジョイント部１５ｂには隣接する外装材１５ａの他端縁部１５ｃが挿入される。このようなジョイント部１５ｂによって、外装材１５ａ同士が水平に連結される。石膏ボード１１、フェノールフォーム１３、及び金属外装板１５は、建物１００の構造体をなす水平の胴縁１０１にビス１０３で止められている。

この外壁構造１において、フェノールフォーム１３はある程度の防耐火性を有すると共に、ある程度の吸水性を有している。また、石膏ボード１１の材料である石膏は結晶水を含んでいる。そして、石膏ボード１１が加熱を受けたときには、上記結晶水が熱分解し蒸発することで石膏ボード１１の温度上昇を抑えるので、石膏ボード１１は高い防耐火性を示す。この石膏ボード１１の外側にフェノールフォーム１３を組み合わせた外壁構造１によれば、建物１００の外側から加熱を受けたときに、石膏ボード１１からの結晶水由来の水分の影響で一定時間、フェノールフォーム１３が一層燃えにくくなると考えられる。更に、フェノールフォーム１３の外側に金属外装板１５が存在することにより、フェノールフォーム１３に火が直接侵入することを抑えることができる。また、波形の金属外装板１５を採用することにより、金属外装板１５とフェノールフォーム１３との間に空気層が形成され、金属外装板１５から内側に熱が更に伝わり難くなる。従って、この外壁構造１によれば、簡易な構造でありながら、外断熱の機能を付与しつつ建物１００の外壁の防耐火性能を確保することができる。

また、金属外装板１５はセメント系外装材、セラミック系外装材などの他の外装材に比較して薄型化・軽量化が容易であるので、金属外装板１５を用いることで外壁構造１の薄型化・軽量化を図ることができる。ところが、金属外装板１５は、セメント系外装材、セラミック系外装材に比較して建物の外側からの熱を外壁の内部に伝導し易い。従って、金属外装板１５を用いた外壁構造１では、金属外装板１５の内側における防耐火性向上の必要性が特に高く、金属外装板１５の内側においてフェノールフォーム１３と石膏ボード１１とを組み合わせた構造が特に好適である。

以下、外壁構造１の防耐火性能を確認すべく行った発熱性試験について説明する。

〔試験〕
建築基準法の防火材料基準に準拠した発熱性試験（コーンカロリーメーター試験）を、下表１に示す４つの試験体Ａ〜Ｄについて行った。各試験体Ａ〜Ｄは、下表１に示す外装材層・断熱材層・下層からなる３層構造体であり、上から見て１００mm×１００mmの長方形をなす。試験体の製作においては、外装材層・断熱材層・下層の各層同士を酢酸ビニル系接着剤（200g/m²）で接着しデシケータ内で１日養生した。各試験体Ａ〜Ｄは、加熱中に結晶水由来の水分を封じ込めるべく４つの側面をアルミ箔で覆った。そして、各試験体Ａ〜Ｄの外装材層側を上（コーンヒータ側）に向け、次の条件で加熱した。
ヒータ強度は、５０kW/m²（ヒータ温度約７００℃）とした。
試験距離（コーンヒータから試験体までの距離）は、２５mmとした。
試験時間は、２０分とした。

〔試験の結果〕
各試験体Ａ〜Ｄの総発熱量及び最大発熱速度を、下表２に示した。また、試験終了後の試験体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの外観の写真を、それぞれ、図４，５，６，７に示した。

〔試験の結果の考察〕
表２において、試験体ＡとＢとを比較し、試験体ＣとＤとを比較すれば、下層に石膏ボードを用いた場合は木毛セメント板を用いた場合よりも、総発熱量、最大発熱速度共に低く、防耐火性が良好であることが判る。断熱材層にイソシアヌレートフォームを用いた場合（試験体Ｃ，Ｄ）には、試験開始直後にイソシアヌレートフォームが発火し、最終的には、図７，８に示すように断熱材層が原型を残さない程度に燃えたが、この場合も、下層に石膏ボードを用いた試験体Ｃの方が、木毛セメント板を用いた試験体Ｄよりも防耐火性に優れることが判る。

断熱材層にフェノールフォームを用いた場合（試験体Ａ，Ｂ）、図４，５に示すように、断熱材層は炭化するのみで燃え上がらず原型をとどめていた。試験体Ａ（図４）と試験体Ｂ（図５）における各断熱材層では、共に、未炭化の部分（写真で白っぽく見える部分）が、下層に近い位置に存在している。ところが、試験体Ａの未炭化部分は、試験体Ｂの未炭化部分よりも大きいことから、試験体Ａでは、試験体Ｂに比べて断熱材層の炭化の度合いが少ないと言える。このように、試験体Ａ，Ｂにおける試験後の断熱材層の状況からも、下層の石膏ボードによって２０分間における防耐火性能が向上していることが判る。

これは、木毛セメント板に含まれる水分は比較的少ないところ、前述の通り石膏ボードには結晶水が含まれており、当該結晶水に由来する水分が一定時間フェノールフォームの燃えにくさに寄与しているものと考えられる。

また、表２において、試験体ＡとＣとを比較し、試験体ＢとＤとを比較すれば、断熱材層にフェノールフォームを用いた場合はイソシアヌレートフォームを用いた場合よりも、総発熱量、最大発熱速度共に圧倒的に低く、防耐火性が断然に良好であることが判る。また、試験後の試験体の状況について、図４（試験体Ａ）と図６（試験体Ｃ）とを比較し、図５（試験体Ｂ）と図７（試験体Ｄ）とを比較しても、断熱材層にフェノールフォームを用いることによって防耐火性能が向上していると言える。

これは、石膏ボードとフェノールフォームとを組み合わせた試験体Ａの構造において、フェノールフォーム側から加熱を受けたときに、フェノールフォームの適度な吸水性により、石膏ボードから発生する結晶水由来の水分がフェノールフォームで有効に利用されやすいからであると考えられる。そして、フェノールフォームで結晶水由来の水分が有効に作用することで、フェノールフォームが一層燃えにくくなったものと考えられる。これに対して、石膏ボードとイソシアヌレートフォームとを組み合わせた試験体Ｃの構造では、イソシアヌレートフォームにおいて結晶水由来の水分が有効に作用せず、イソシアヌレートが燃えてしまったものと考えられる。

以上の試験結果より、石膏ボードとフェノールフォームと金属外装板とを積層した試験体Ａが２０分間において最も良好な防耐火性能を示すことが判明した。従って、試験体Ａの層構造をもつ建物１００の外壁構造１によって、簡易な構造であっても、外断熱の機能を付与しつつ建物外壁の防耐火性能の確保が可能であることが示された。

１…外壁構造１１…石膏ボード１３…フェノールフォーム１５…金属外装板１００…建物

Claims

建物の外壁構造であって、
石膏ボードと、
前記石膏ボードの外側の面に当接して設けられた密度２０〜６０kg/m³のフェノールフォームと、
前記フェノールフォームの外側の面に当接して設けられた金属外装板と、を備えたことを特徴とする外壁構造。
前記金属外装板は、波形の外装材であることを特徴とする請求項１に記載の外壁構造。
前記フェノールフォームは、発泡剤として炭化水素を含有し、熱伝導率は０．０１５W/m・K〜０．０３０W/m・Kであることを特徴とする請求項１又は２に記載の外壁構造。