JP2013036246A

JP2013036246A - 断熱耐火パネル

Info

Publication number: JP2013036246A
Application number: JP2011173608A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Noma; 康明野間; Masashi Goto; 昌司後藤; Shigeru Kuwae; 茂桑江
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Coated Sheet Corp
Current assignee: Nippon Steel Coated Sheet Corp
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-08-09
Also published as: JP6262928B2

Abstract

【課題】火災等の際、長時間に亘って炎に曝されても、断熱性及び耐火性の低下を抑制することができる断熱耐火パネルを提供すること。
【解決手段】２枚の金属板１，２で芯材３を挟んだ断熱耐火パネルにおいて、２枚の金属板１，２と芯材３の表面と裏面とはそれぞれ接着剤４を介して接着される。そして、少なくとも金属板１と芯材３の表面側との間の接着剤４は、熱によって膨張して遮炎層６を形成する多数の熱膨張性粒子５を含有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、壁材や屋根材として用いられる断熱耐火パネルに関する。

従来より、図３（ａ）に示すような、２枚の金属板１，２で芯材３を挟んだ断熱耐火パネルＢが提案されている（特許文献１等参照）。

この断熱耐火パネルＢは、２枚の金属板１，２がそれぞれ芯材３の表面と裏面とに接着剤９を介して接着されている。芯材３としては、繊維状のロックウールをバインダー樹脂で固めて全体形状が板状となったものが用いられている。なお、芯材３としては、特許文献２に示すように、ウレタン等の発泡樹脂を板状に形成したものを用いることもできる。

特開平９−２５６５０７号公報特開平１１−１０７３９７号公報

上述した断熱耐火パネルＢにおいては、火災等の際、一方の金属板１の表面が長時間に亘って炎に曝され続けると、その金属板１と芯材３とを接着する接着剤９が蒸発する。すると、図３（ｂ）に示すように、芯材３への接着性を失った金属板１が熱伸びして曲がり、この金属板１と芯材３との間に隙間ができる。この隙間に炎が入り込むと、芯材３が高温で加熱されて熱収縮を起こし、断熱耐火パネルＢの断熱性及び耐火性が低下してしまう。

そこで、上記事情を鑑みて、本発明は、火災等の際、長時間に亘って炎に曝されても、断熱性及び耐火性の低下を抑制することができる断熱耐火パネルを提案することを課題とする。

上記課題を解決するための本発明の断熱耐火パネルは、２枚の金属板で芯材を挟んだ断熱耐火パネルにおいて、前記２枚の前記金属板と前記芯材の表面と裏面とはそれぞれ接着剤を介して接着され、少なくとも前記金属板と前記芯材の表面側との間の前記接着剤は、熱によって膨張して遮炎層を形成する多数の熱膨張性粒子を含有することを特徴とする。

また、前記熱膨張性粒子は、熱によって膨張する熱膨張性黒鉛であることが好ましい。

また、前記芯材は、繊維系断熱材であることが好ましい。

また、前記芯材は、発泡樹脂であることが好ましい。

本発明の断熱耐火パネルは、火災等の際、長時間に亘って炎に曝されても、断熱性及び耐火性の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態の断熱耐火パネルの常温状態を示す斜視図である。同上の断熱耐火パネルを示す部分断面図であり、（ａ）は常温状態であり、（ｂ）は被加熱状態であり、（ｃ）は（ｂ）の状態よりさらに時間が経過した被加熱状態である。従来の断熱耐火パネルを示す部分断面図であり、（ａ）は常温状態であり、（ｂ）は被加熱状態である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。

本実施形態の断熱耐火パネルＡは、図１に示すように、２枚の金属板１，２で芯材３を挟んだ所謂サンドイッチパネルである。断熱耐火パネルＡは、芯材３の表面に金属板１（以下「表面側金属板１」という）が接着剤４で接着され、芯材３の裏面に金属板２（以下「裏面側金属板２」という）が接着剤４で接着されて形成されている。断熱耐火パネルＡの長さ方向の一方の端部には凸部７が設けられており、断熱耐火パネルＡの長さ方向の他方の端部には凸部７と嵌合可能な凹部８が設けられている。隣接する断熱耐火パネルＡ，Ａは、互いに凸部７と凹部８とを嵌合させることで接続させることができる。断熱耐火パネルＡは、例えば外壁材や屋根材や内壁材として用いられる。

金属板１、２としては、亜鉛鉄板、アルミニウム板、亜鉛めっき鋼板、アルミニウム亜鉛合金めっき鋼板、ステンレス鋼板、チタン鋼板等を用いることができる。あるいは、これらの金属板を、一般の塗料で着色したものや、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂などで被覆したものを用いることができる。金属板１、２は、例えば０．２７〜１ｍｍの厚みで形成され、両端部ではロール加工や曲げ加工するなどして凸部７と凹部８の外皮を構成する。

芯材３は、繊維系断熱材であり、ロックウールやグラスウール等の無機質繊維材をバインダー樹脂でブロック状や棒状や層状や短冊状に成形したものを複数個並べて組み合わせ、全体形状を板状としたものである。芯材３は、繊維方向が、断熱耐火パネルＡの金属板１、２の面方向と直角（直交する方向）になるように形成されている。バインダー樹脂としては、例えば、フェノール樹脂や無機系のシリコン等を用いることができる。芯材３は、例えば２５〜６０ｍｍの厚みで形成される。芯材３は、その両端部がそれぞれ凸部７と凹部８の内部を構成する。なお、芯材３として、ポリイソシアヌレートフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリウレタンフォーム、フェノールフォームなどの発泡樹脂を板状に成形した発泡樹脂ボードを用いてもよい。上記の発泡樹脂は既知の方法で形成されるものであって、例えば、ポリイソシアヌレートフォームの場合は、粗トリレンジイソシアネートなどのポリイソシアネートと、エチレングリコールなどのポリオールと、２−エチルヘキサン酸カリウムなどの三量化触媒と、ｎ−ペンタンや水などの発泡剤とを混合して調製される原料液を加熱発泡する方法などを採用することができる。

接着剤４は、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコン等の接着性を有する樹脂に、粘度や引張強度等を調整するフィラーと、熱によって膨張する多数の熱膨張性粒子５を混ぜたものが用いられる。例えば、主剤としてポリオールを用い、硬化剤としてイソシアネートを用い、それに無機系の炭酸カルシウムを混ぜたものに多数の熱膨張性粒子５を混ぜて、接着剤４を形成する。熱膨張性粒子５は、接着剤４の接着性能を低下させない程度の割合で接着剤４中に含有される。詳しくは、本実施形態では、熱膨張性粒子５は、常温状態の重量が接着剤４の全重量に対して２０％程度となるように接着剤４に含有されており、そして、接着性を有する樹脂は、その重量が接着剤４の全重量に対して５０％程度となるように接着剤４に含有されている。接着剤４は、塗布前にミキシングする等して、多数の熱膨張性粒子５が均一に分散した状態で使用する。

熱膨張性粒子５は、黒鉛と、濃硫酸、濃硝酸、濃硫酸、塩素酸カリウム、濃硫酸等とからなる組成の熱膨張性黒鉛である。この熱膨張性黒鉛からなる熱膨張性粒子５として、例えば、伊藤黒鉛工業（株）製９２８０１７０を使用することができる。この熱膨張性黒鉛は、常温状態（非加熱状態）で粒径が１〜５００μｍのものであり、２００℃以上に加熱されると２０倍〜６００倍に膨張するものである。なお、熱膨張性粒子５としては、熱膨張性パーライト（粒径が５〜５００μｍ）等も使用することができる。

上述した金属板１，２と芯材３とが接着剤４によって接着されて断熱耐火パネルＡが製造される（図２（ａ）参照）。ここで、接着剤４は、金属板１，２それぞれと芯材３との間に、例えば１５０〜６００ｇ／ｍ²となるように塗布される。

以上のようにして製造された断熱耐火パネルＡは、火災等が起こって表面側金属板１の表面が長時間高温（例えば２００℃以上）の炎に曝された場合、図２（ｂ）に示すように、接着剤４中の接着性を有する樹脂が蒸発して、芯材３への接着性を失った表面側金属板１が折れ曲がる。このとき、表面側金属板１と芯材３との間の接着剤４中の多数の熱膨張性粒子５が熱によって膨張し、隣り合う熱膨張性粒子５同士が結合して、表面側金属板１と芯材３との間に、１０〜４０ｍｍの厚さの遮炎層６が形成される。この遮炎層６によって芯材３の表面側金属板１側の面略全体が覆われることにより、芯材３が直接炎に曝されることを抑制できる。そのため、芯材３は熱収縮を起こし難く、これによって断熱耐火パネルＡの断熱性及び耐火性の低下を抑制できる。なお、表面側金属板１の表面がさらに長時間高温の炎に曝されて、芯材３が熱収縮を起こした場合には、図２（ｃ）に示すように、芯材３の熱収縮に追従して、遮炎層６が拡がり、遮炎層６と芯材３との間に隙間ができないようになっている。

さらに、本実施形態では、熱膨張性黒鉛からなる熱膨張性粒子５によって形成される遮炎層６は、断熱性と耐火性とを備えた防火に効果的な炭化層となる。これにより断熱耐火パネルＡの被加熱時（高温の炎に曝された際）の断熱性及び耐火性を高めることができる。なお、熱膨張性黒鉛は安価であり、低コストで断熱耐火パネルＡの被加熱時の断熱性及び耐火性を高めることができる。また、熱膨張性黒鉛は不活性であるため、接着剤の接着性能を発揮するための化学反応を阻害し難いので、熱膨張性粒子５として好適に用いることができる。本実施形態では、遮炎層６が１０〜４０ｍｍの厚さで形成されるようにしたことで、熱伸びして曲がった金属板１と芯材３との間の体積よりも、遮炎層６の体積のほうが大きくなってしまって、遮炎層６が金属板１を無理やり押し曲げてしまうことを抑制できる。

また、火災等が起こって裏面側金属板２の表面が長時間炎に曝された場合も上述と同様に、裏面側金属板２と芯材３との間に遮炎層６が形成され、これによって芯材３の熱収縮が抑制されて、断熱耐火パネルＡの断熱性及び耐火性の低下を抑制できる。

以上まとめると、本実施形態の断熱耐火パネルＡは、２枚の金属板１，２で芯材３を挟んだ断熱耐火パネルＡにおいて、２枚の金属板１，２と芯材３の表面と裏面とがそれぞれ接着剤４を介して接着されるものである。そして、少なくとも金属板１と芯材３の表面側との間の接着剤４は、熱によって膨張して遮炎層６を形成する多数の熱膨張性粒子５を含有することを特徴とする。

このような構成とすることで、本実施形態の断熱耐火パネルＡでは、一方の金属板１側の表面が長時間に亘って炎に曝された際に、接着剤４に含有されている多数の熱膨張性粒子５が熱によって膨張して、芯材３と金属板１との間に遮炎層６が形成される。この遮炎層６によって芯材３の炎側の表面が覆われることとなり、金属板１が熱伸びで曲がってしまっても、芯材３が炎に直接曝されることを抑制できる。よって、本実施形態の断熱耐火パネルＡは、火災等の際、長時間に亘って炎に曝されても、芯材３が熱収縮を起こし難く、断熱性及び耐火性の低下を抑制できるものとなっている。

また、本実施形態の断熱耐火パネルＡにおいては、熱膨張性粒子５は、熱によって膨張する熱膨張性黒鉛であることを特徴とする。

このような構成とすることで、遮炎層６として、断熱性及び耐火性に優れた炭化層が形成される。よって、本実施形態の断熱耐火パネルＡでは、この炭化層からなる遮炎層６によって、断熱耐火パネルＡの被加熱時の断熱性及び耐火性を高めることができる。

また、本実施形態の断熱耐火パネルＡにおいては、芯材３は、繊維系断熱材であることを特徴とする。

このような構成とすることで、芯材３自体の耐熱性が高くなるので、断熱耐火パネルＡの被加熱時の不燃性及び耐火性を高めることができる。

また、本実施形態の断熱耐火パネルＡにおいては、芯材３は、発泡樹脂であることを特徴とする。

このような構成とすることで、芯材３自体の断熱性が高くなるので、断熱耐火パネルＡの被加熱時の断熱性を高めることができる。

以上、本実施形態の断熱耐火パネルＡについて説明したが、熱膨張性粒子５の成分や、接着剤４中の熱膨張性粒子５の割合や、接着剤４の塗布量は、接着剤４の接着性能を確保でき、被加熱時に遮炎層６を十分な厚み及び広さで形成可能な範囲で、適宜設定できる。

なお、熱膨張性粒子５は、粒径が小さすぎると膨張率が小さく、粒径が大きすぎると接着剤４に配合した際に沈殿が起こりやすくなるため、粒径が５〜１００μｍのものを使用することが好適である。

以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更が可能である。

１金属板（表面側金属板）
２金属板（裏面側金属板）
３芯材
４接着剤
５熱膨張性粒子
６遮炎層
Ａ断熱耐火パネル

Claims

２枚の金属板で芯材を挟んだ断熱耐火パネルにおいて、前記２枚の前記金属板と前記芯材の表面と裏面とはそれぞれ接着剤を介して接着され、少なくとも前記金属板と前記芯材の表面側との間の前記接着剤は、熱によって膨張して遮炎層を形成する多数の熱膨張性粒子を含有することを特徴とする断熱耐火パネル。
前記熱膨張性粒子は、熱によって膨張する熱膨張性黒鉛であることを特徴とする請求項１に記載の断熱耐火パネル。
前記芯材は、繊維系断熱材であることを特徴とする請求項１または２に記載の断熱耐火パネル。
前記芯材は、発泡樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の断熱耐火パネル。