JP2013092020A - 建築開口部の塞ぎ板の取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】火災時に開口部の２０分耐火性能を確保する。
【解決手段】珪酸ナトリウムに粉末カオリンなどの熱硬化性粘土質材料を、１：１の割合で混練・混合して、成形乾燥して無機膨張硬化材３０とする。サッシ枠１で、内側に向けて開口した凹溝７の底面１０に、無機膨張硬化材３０を固定する。サッシ枠１の凹溝７内に、ガラス板２０の外周縁２２をはめ、隙間にグレージング材２５、２５を充填し、塞ぎ板の取付構造４０とする。通常時には、グレージング材２５により水密が保たれる（ａ）。火災時には、グレージング材２５が溶けはじめ、無機膨張硬化材３０Ａが体積膨張をはじめ（ｂ）、引き続く加熱によりグレージング材２５が消失し、無機膨張硬化材３０Ｂがさらに膨張して焼結硬化し、サッシ枠１とガラス板２０との空洞１５を埋め、ガラス板２０がサッシ枠１からの脱落することを防止する。
【選択図】図２

Description

この発明は、防火戸として、金属製サッシ枠にガラス板などの塞ぎ板を取り付けた構造であって、とりわけ火災時に金属製サッシ枠から塞ぎ板が脱落することを防止することを目的とした建築開口部の塞ぎ板の取付構造に関する。

従来、防火戸として使用される開口部には、例えば、アルミニウム合金製のサッシ枠にガラス板をはめ込んであった。この場合、サッシ枠の凹溝にガラス板を緩くはめて、ガラス板と凹溝の間をグレージング材（ガスケットまたはシーリング材とも言う）で埋めて、平常時にガラス板の変形を吸収して開口部の水密を保っていた。この場合、サッシ枠とグレージング材は様々な構造があった（特許文献１、２）。
しかし、グレージング材は、通常は有機質のゴム、樹脂製の製品が使用されているため、火災時に極めて短時間（２〜３分）で燃焼し、ガラス板がサッシ枠から脱落して、防火性が全く維持できなくなる場合も生じていた。

特開２００７−１４６６５２ 特開２００５−１２７１０４

建築基準法では、防火戸は「２０分防火加熱試験」で、加熱面の反対側（開口部裏面）に火炎が放出されないこと、ガラス板が脱落しないことなどが求められているが、従来のサッシ枠とグレージング材を組み合わせた構造では、この基準を満たすことが難しかった。

そこで、この発明は、開口枠の凹溝と塞ぎ板との空洞に無機膨張硬化材を配置することにより、平常時には通常の水密を維持して、火災時には建築基準法の防火戸に要求される防火性能を保持することを実現できた。さらに、従来のサッシ枠の構造やグレージング材をそのまま採用して、従来の製品の製造設備を有効活用することも実現できた。

すなわち、この発明は、建築物の開口部を形成する開口枠の内四周に凹溝を形成して、前記内四周内に、塞ぎ板の外四周を緩く挿入して、前記塞ぎ板の表面と前記凹溝との間に、グレージング材を挟んで前記塞ぎ板を保持した構造において、以下のように構成したことを特徴とする建築開口部の塞ぎ板の取付構造である。
(1) 前記開口枠は、１辺に相当する枠部材を矩形に組み立てて構成する。
(2) 前記凹溝の底と前記塞ぎ板の外周縁との間に空洞を形成する。
(2) 前記空洞の一部又は全部に、無機膨張硬化材を配置した。
(3) 前記無機膨張硬化材は、火災の熱により、膨張してその後に焼結して、前記塞ぎ板の一部と前記凹溝の一部とに密着できる構成とした。

また、他の発明は、前記において、無機膨張硬化材を、無機性発泡剤と熱硬化性粘土質材料とを混合して、乾燥固化した板状、またはペースト状に構成する建築開口部のガラス板の取付構造である。

前記において、「塞ぎ板」として、一般には編み線入りのガラス板などを使用するが、開口部を塞ぐ材料であれば、「塞ぎ板」として、耐火材料の各種の金属板・鉱物製の板材などを使用することもできる。また、「建築物の開口部」として、窓や出入り口など適用位置は任意である。

また、前記における「開口枠」は、通常はサッシ材などから構成するが、凹溝を有すれば、コンクリート躯体に直接に形成した凹溝にガラス板などの塞ぎ材を取り付けて構成することもできる。この場合には、コンクリート躯体の開口縁が「開口枠」を構成する。

また、「無機膨張硬化材」は、少なくとも建築基準法に定める２０分防火加熱の性能を充分に発揮できるような材料とすることが必要である。より具体的には、ＩＳＯ基準の加熱曲線に基づき、常温から８００℃まで加熱しても破壊されずに形を保持して遮炎することが必要とされる。

この発明は、前記凹溝の底と前記塞ぎ板の外周縁との間に空洞を形成し、空洞の一部又は全部に、火災の熱で膨張焼結する無機膨張硬化材を配置したので、火災時にグレージング材が消滅しても凹溝と塞ぎ板の外周縁との間に充填されて、塞ぎ板を開口枠内に保持する。したがって、無機膨張硬化材を、無機性発泡剤と熱硬化性粘土質材料とを混合して構成すれば、建築基準法に定める２０分防火加熱の性能を満たす構造とすることが可能である。
また、通常のフレージング材を使用して、塞ぎ板と凹溝の隙間を埋めたので、非火災時にはグレージング材の性能に応じて、開口部の水密を確保できる。
また、凹溝内で、塞ぎ板との間の空洞に無機膨張硬化材を配置するので、通常のグレージング材を使用する開口部を構成する開口枠に適用でき、新たに開口枠を構成する必要なく、既存の開口枠の製造ラインにそのまま適用することもできる。

図１（ａ）は従来例の取付構造の概略した縦断面図、（ｂ）はこの発明の実施例の取付構造の概略した縦断面図、（ｃ）はこの発明の一部を破折した取付構造の正面図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は、この発明の使用状態を表す概略した縦断面図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、この発明の他の実施例で、概略した縦断面図である。 図４（ａ）〜（ｄ）は、この発明の他の実施例で、概略した開口枠を破折してグレージング材を省略した状態の正面図である。

１．建築開口部の塞ぎ板の取付構造

（１） サッシ枠１は、四つの枠部材（縦）３、４、枠部材（上）５、枠部材（下）６を、矩形に組んで形成され、各枠部材（サッシ枠の辺）３〜６は、内側に向けて開口した凹溝７を有する。各枠部材３〜４で（すなわちサッシ枠１の全周で）、凹溝７の底面１０に、板状に形成した無機膨張硬化材３０を固定して、凹溝７のほぼ全周に亘り配置する（図４（ｄ））。
前記における無機膨張硬化材３０を凹溝７へ固定する方法は任意であるが、任意のサッシ枠１に適用する際には、各種接着剤が好ましい。また専用のサッシ枠１では、凹溝７内に無機膨張硬化材３０を係止する突起などを設けて、機械的に取り付けることもできる（図示していない）。
また、無機膨張硬化材３０は、枠部材３〜６の長さに応じた長い材料を使用し、あるいは、短い材料を枠部材３〜６の長さ方向に並べて接着することもできる。

（２） 続いて、通常の方法により、サッシ枠１（枠部材３〜４）の凹溝７内に、編み線２１入りのガラス板２０をはめる。この際、ガラス板２０の外周縁２２は凹溝７内に位置する。
通常の方法により、ガラス板２０の外周縁２２の周囲で、凹溝７の開口側との間にグレージング材２５、２５を取りつけ（あるいは充填して）、ガラス板２０をサッシ枠１に固定して、この発明の塞ぎ板の取付構造４０を構成する（図１（ｂ）（ｃ））。
この際、通常は、ガラス板の四周縁と凹溝の底との間に空洞が形成され、この空洞内に無機膨張硬化材が位置する。

（３） 前記において、無機膨張硬化材３０は、板状としたが、空洞１５内に配置されれば、形状は問わない。また、凹溝７の全周に配置したが（図４（ｄ））、火災時にサッシ枠１の一部に部分的に炎が当たることもあるので、安全上、全周が好ましいが、少なくとも、グレージング材が無くなった場合を想定して、ガラス板２０が移動しても、サッシ枠１から外れないような位置に配置されれば、目的を達することができる。
例えば、各枠部材３〜６で、中央部付近など１箇所に部分的に配置することもできる（図４（ａ））。また、サッシ枠１の四隅部１２、１２に部分的に配置する（すなわち各枠部材３〜６の端縁に配置する）こともできる（図４（ｂ）。また、下側で四隅１２、１２に配置し、上側の枠部材５の一部に配置することもできる（図４（ｃ））。

（４） また、前記において、板状の無機膨張硬化材３０を凹溝７の底面１０に配置したが、粒状の無機膨張硬化材３０を凹溝７の底面１０に接着することもできる（図３（ａ））。
また、無機膨張硬化材３０を凹溝７の空洞１５であって、側面８、９に配置することもできる（図３（ｂ）。また、無機膨張硬化材３０を凹溝７の空洞１５であって、隅部（底面の端、側面８、９の下端）に配置することもできる（図３（ｃ））。この場合、無機膨張硬化材３０をペースト状とすることもできる（図３（ｂ）（ｃ））。

２．無機膨張硬化材の組成

前記における無機膨張硬化材３０として、以下のようにして構成する。

（１） 基本組成は、珪酸ナトリウム（水ガラス）に粉末カオリン（カオリナイト）などの熱硬化性粘土質材料を、
珪酸ナトリウム：熱硬化性粘土質材料＝１：１
の割合（重量比）で混練・混合する。続いて混合物を型枠に流し込んで成形するか、あるいは押し出し成形をする。続いて、常温で乾燥・養生して、板状（ピース状）に形成した無機膨張硬化材３０を構成する。
なお、珪酸ナトリウムと熱硬化性粘土質材料との混合比率は、１：０．５〜１：５．０ の範囲であれば、充分に性能を満たす。
また、前記における珪酸ナトリウムとしては、例えば、ＪＩＳ−Ｋ−１４０８に規定された珪酸ソーダ溶液１号、２号、３号などを使用する。
また、前記における熱硬化性粘土質材料は、例えば、耐火度（ＳＫ）３４のカオリンなどを使用する。
また、使用する無機膨張硬化材の外観形状は、板状以外に、各種形状のタイル状、ブロック状、棒状、線状、粒状、粉末状など任意である（図示していない）。

（２） 開口部、ドアなどのサッシ枠１の断面構造によって、板状成型品の配置（挿入）が困難な場合には、ペースト状に形成することもできる。この場合には、珪酸ナトリウム（水ガラス）と粉末カオリン（カオリナイト）の構成比率を変更する。例えば、
珪酸ナトリウム：熱硬化性粘土質材料＝１：０．８
とすることにより、柔らかいペースト状の質感に形成できる。この場合、さらに、粉末チタンを珪酸ナトリウムに対して０．１〜１０．０％（重量）加えて混合することもでき、粉末チタンを加えることにより、（耐火性能に大きな違いは無いが）製品の色を白色系にすることができる。
また、このように構成したペースト状の無機膨張硬化物は、ポリエチレンなどの袋に空気に触れないように密封して工事現場やサッシ工場などの無機膨張硬化物の使用場所に出荷し、あるいは、一般にペースト状のシーリング材を注入する際に使用するカートリッジなどに入れて出荷する（図示していない）。

（３） また、必要に応じて、無機膨張硬化物に無機質繊維（ガラス繊維、カーボン繊維など）や金属繊維（太さ０．１〜０．５ｍｍ）、蛭石（原石）粉末、雲母粉末などの補強材を混合することもできる。例えば、蛭石原石（膨張前の原石）は珪酸ナトリウム１に対して、０．５〜５．０％を加える。
この場合には、蛭石原石、雲母粉末などを加えることにより、体積膨張を数十倍に高めることができるので、無機膨張硬化物の使用量を少なくしてより広い空洞をカバーでき、より多くの部位で適用することができる。また、前記における蛭石は、アスベスト（石綿）を含まない組成とすることが必要である。

（４） また、基本組成の珪酸ナトリウムと熱硬化性粘土質材料（粉末カオリン）に、外割として１％以下の防水剤を加えて無機膨張硬化材とすることもできる。一般に、珪酸ナトリウム自体に耐水性は無いが、カオリナイト中の成分（石灰など）と反応し耐水性が向上するが、さらに防水性能を向上させるために、防水剤を添加することもできる。この場合の防水剤として、例えば、水酸化カルシウム（セメントでも良い）、高級脂肪酸（ステアリン酸、オレイン酸など）、各種水溶性ポリマーなどを使用することができる。

３．塞ぎ板の取付構造４０の使用

（１） 通常時には、取付構造４０は、グレージング材２５によりガラス板２０の外周縁２２とサッシ枠１との間は水密に保たれ、また、ガラス板２０やサッシ枠１が温度や風圧、地震などにより変形した場合であっても、グレージング材２５の柔軟性で吸収され、水密性能を維持できる（図２（ａ））。

（２） 火災時には、グレージング材２５が溶けはじめ、無機膨張硬化材３０が火炎にさらされ、加熱されることにより無機膨張硬化材３０は加熱温度２５０℃以上になると初期段階では体積膨張、発泡（一部発泡）し、サッシ枠１の空洞１５内で占める体積が大きくなる（図２（ｂ）。無機膨張硬化材３０Ａ）。

（３） 以後、引き続く加熱によりグレージング材２５燃焼して消失するが、無機膨張硬化材３０がさらに膨張して、加熱温度２５０℃〜４５０℃以上を経過すると焼結（シンター）硬化し、強度発現する（図２（ｃ）。無機膨張硬化材３０Ｂ）。
この体積膨張により、火災時に、サッシ枠１とガラス板２０との空洞１５を埋め、次に無機膨張硬化材３０の焼結硬化による強度発現により、通常、重量物である網入りのガラス板２０がサッシ枠１からの脱落することを防止して、あわせてサッシ枠１（通常、アルミニウム合金製）の熱膨張を抑えることによりサッシ枠１の損傷低減をも図れることによって、防火性が確保される。

４．実験例

（１） ＪＩＳ−Ｋ−１４０８に規定された珪酸ナトリウム溶液３号と、熱硬化性粘土質材料として粉末カオリンを、
珪酸ナトリウム（溶液の水の重量を除く）：粉末カオリン＝１：１．２
の割合（重量比）で混練・混合し、断面２ｍｍ×１０ｍｍの板状に成形乾燥させて、無機膨張硬化材３０を構成した。
アルミニウム合金のサッシ枠１の空洞１５の４周に無機膨張硬化材３０、３０を配置して、エチレンプロピレンゴム製のグレージング材２５で、編み線２１を埋設した厚さ６．８ｍｍのガラス板２０を固定して、供試体を構成した。

（２） ＩＳＯの基準加熱曲線に基づき、供試体に炎を当てて、加熱後２〜３分でグレージング材２５は燃焼して消滅した。また、加熱を続けると無機膨張硬化材３０は膨張して、サッシ枠１の凹溝７の縁から溢れでて焼結して固化し（図２（ｃ））、加熱後２０分を経過しても、無機膨張硬化材３０は膨張して固化した状態を保ち破壊されることなく、ガラス板２０の脱落は見られず、サッシ枠１の両側で炎は遮断された。したがって、建築基準法に定める２０分防火加熱の性能を充分に発揮できる。なお、加熱を２０分続けても、無機膨張硬化材３０の破壊はみられなかった。
また、サッシ枠１で、無機膨張硬化材３０を配置していない供試体では、サッシ枠１の変形が見られたが、無機膨張硬化材３０を配置した供試体では、サッシ枠１の変形が生じなかった。

１ サッシ枠（開口部）
３〜６ 枠部材
７ 凹溝
８ 凹溝の内側面
９ 凹溝の内側面
１０ 凹溝の底面
１２ サッシ枠の隅部
１５ 空洞
２０ ガラス板（塞ぎ板）
２１ ガラス板の編み線
２２ ガラスの周縁
２５ グレージング材
３０ 無機膨張硬化材
３０Ａ 無機膨張硬化材（膨張中）
３０Ｂ 無機膨張硬化材（膨張、焼結）
４０ 取付構造

Claims (2)

1. 建築物の開口部を形成する開口枠の内四周に凹溝を形成して、前記内四周内に、塞ぎ板の外四周を緩く挿入して、前記塞ぎ板の表面と前記凹溝との間に、グレージング材を挟んで前記塞ぎ板を保持した構造において、以下のように構成したことを特徴とする建築開口部の塞ぎ板の取付構造。
   (1) 前記開口枠は、１辺に相当する枠部材を矩形に組み立てて構成する。
   (2) 前記凹溝の底と前記塞ぎ板の外周縁との間に空洞を形成する。
   (2) 前記空洞の一部又は全部に、無機膨張硬化材を配置した。
   (3) 前記無機膨張硬化材は、火災の熱により、膨張してその後に焼結して、前記塞ぎ板の一部と前記凹溝の一部とに密着できる構成とした。
2. 無機膨張硬化材を、無機性発泡剤と熱硬化性粘土質材料とを混合して、乾燥固化した板状、またはペースト状に構成する請求項１記載の建築開口部のガラス板の取付構造。

Images