JP2014199085A - 耐火被覆材及び耐火構造 - Google Patents

Abstract

【課題】管体の内部を通じた火災の拡大を抑制することができる耐火被覆材を提供する。【解決手段】耐火被覆材３０は、難燃性を有する樹脂製の管本体を備える管体２０に取り付けて用いられる。耐火被覆材３０は、通気性及び耐火性を有する無機繊維層３１と、非通気層３２とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、耐火被覆材及び耐火構造に関する。

給排水管や冷媒管等の管体が、建築物における壁、床等の区画部を貫通した状態で支持されている構造においては、万一火災が発生したとき、同管体又はその周囲から延焼して火災が拡大する可能性がある。そこで、上記構造には、火災の拡大を防止すべく種々の防火処理が施されている。この種の防火処理としては、例えば特許文献１に開示される防火処理が知られている。

特許文献１に示す防火処理では、区画部に設けられた貫通孔に管体を挿通させた状態で、その管体の外周面と区画部の貫通孔の内周面との間にモルタルを充填させている。この構成によれば、管体の外周面と貫通孔の内周面との間の隙間がモルタルにより閉塞されているため、火災発生時に火炎、煤煙、ガス等が管体と区画部との間の隙間を通じて流出することが抑制される。

特開２００７−００２９４４号公報

ところで、耐火性の向上の観点においては、給排水管や冷媒管等の管体として、難燃性を有する樹脂により形成される管体を用いることが好ましい。しかしながら、難燃性を有する樹脂により形成される管体であっても、火災時に長時間加熱されると、軟化や熱分解を起こして焼損や溶損等が生じる。管体に焼損や溶損等が生じると、その焼損や溶損部分から管体の内部に流入した火炎、煤煙、ガス等が管体内を流れることにより火災が拡大する可能性がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、管体の内部を通じた火災の拡大を抑制することのできる耐火被覆材及び耐火構造を提供することにある。

上記課題を解決するための耐火被覆材は、難燃性を有する樹脂製の管本体を備える管体の外周に取り付けて用いられる耐火被覆材であって、通気性及び耐火性を有する無機繊維層と、非通気層とを備える。

上記耐火被覆材は、管本体の外周側に防音層を備える防音配管の外周に取り付けて用いられることが好ましい。
また、上記課題を解決するための耐火構造は、建築物の区画部と、前記区画部に貫通して配設される管体と、前記管体における前記区画部に貫通する部位の外周に取り付けられる耐火被覆材とを備える耐火構造であって、前記管体は、難燃性を有する樹脂製の管本体を備え、前記耐火被覆材は、前記管体の外周側に配置され、通気性及び耐火性を有する無機繊維層と、前記無機繊維層の外周側に配置される非通気層とを備え、前記耐火被覆材の端部には、前記区画部から突出する突出部が設けられている。

上記耐火被覆材及び上記耐火構造によれば、通気性及び耐火性を有する無機繊維層によって管体への熱伝導が抑制される。また、無機繊維層の外周側には、非通気層が配置されるため、管体の外周への熱風の到達が抑制される。これにより、火災の際に、耐火被覆材の内部の温度上昇が抑制されて、管本体を構成する難燃性の樹脂の軟化や熱分解が進行し難くなり、同樹脂が耐火被覆材の内側に残留し易くなる。そして、耐火被覆材の内側に残留した樹脂が管体の流路の一部又は全体を閉塞することによって、管体内を火炎、煤煙、ガス等が流れ難くなる。その結果、管体の内部を通じた火災の拡大が抑制される。

本発明の耐火被覆材及び耐火構造によれば、管体の内部を通じた火災の拡大を抑制することができる。

実施形態の耐火構造を示す断面図。 図１の耐火構造が加熱された状態を模式的に示す断面図。 管体の部分断面図。 耐火性の試験方法を説明する説明図。

以下、耐火被覆材及び耐火構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜耐火構造＞
図１に示すように、耐火構造は、建築物の区画部としての床スラブ１０と、床スラブ１０に貫通して配設される管体２０と、管体２０における床スラブ１０に貫通する部位の外周に取り付けられる耐火被覆材３０とを備える。具体的には、コンクリート製の床スラブ１０に形成された貫通孔１１に対して管体２０が挿通されている。そして、管体２０における貫通孔１１の内域に位置する部位には、その周方向の全体を覆うようにしてシート状の耐火被覆材３０が取り付けられている。

また、耐火被覆材３０の下端部には、床スラブ１０から突出する突出部３０ａが設けられている。つまり、耐火被覆材３０の幅（管体２０の軸方向における長さ）は、床スラブ１０の厚さよりも大きく設定され、耐火被覆材３０の下端部は床スラブ１０から下側へ突出している。

耐火被覆材３０の外周における貫通孔１１の内壁に対向する部位には、貫通部処理部材４０が巻き付けられている。耐火被覆材３０は、貫通部処理部材４０による締め付け作用によって管体２０の外周に固定されている。そして、床スラブ１０の貫通孔１１の内壁と、耐火被覆材３０の外周に巻き付けられた貫通部処理部材４０との間がモルタル１２で埋められることで、床スラブ１０に管体２０が固定されている。

上記耐火構造は、例えば次のようにして施工することができる。先ず、管体２０の所定部位の外周にシート状の耐火被覆材３０を取り付けるとともに、その耐火被覆材３０の外周に更に貫通部処理部材４０を取り付ける。そして、床スラブ１０の貫通孔１１に管体２０を挿通させるとともに、管体２０に取り付けられた耐火被覆材３０及び貫通部処理部材４０が貫通孔１１内に位置するように管体２０を位置決めする。管体２０を位置決めした状態で、床スラブ１０の貫通孔１１の内壁と貫通部処理部材４０との間にモルタル１２を打設する。

＜管体＞
図３に示すように、管体２０は、難燃性を有する樹脂製の管本体２１と、その外周に配置される防音層２２と、その更に外周に配置される被覆材２３とを有する防音配管である。こうした防音配管は、例えば、排水管として、建築物の排水システムを構成する。なお、図１及び図２においては、管体２０を簡略化して図示している。

管本体２１を形成する材料としては、例えば、硬質のポリ塩化ビニルが挙げられる。
防音層２２は、吸音層２２ａ及び遮音層２２ｂを有し、この順に管本体２１の外周面に配置されている。吸音層２２ａとしては、連続気泡体を好適に用いることができる。連続気泡体としては、例えば、ウレタン系発泡体、ポリオレフィン系発泡体等の連続気泡体や、各種不織布、グラスウール、ロックウール等の繊維系材料や、これらの複合材料が挙げられる。

遮音層２２ｂとしては、高分子材料に無機充填材を含有させた材料を好適に用いることができる。高分子材料としては、例えば、合成樹脂、エラストマー、及びゴムから選ばれる少なくとも一種が挙げられる。合成樹脂としては、例えばオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂が挙げられる。エラストマーとしては、例えばオレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー等が挙げられる。ゴムとしては、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム等が挙げられる。無機充填材としては、例えば、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、タルク、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化チタン、バライト、鉄粉、酸化亜鉛、グラファイトが挙げられる。また、遮音層２２ｂには、必要に応じて、可塑剤、酸化防止剤、粘着剤等の添加剤を含有させることもできる。

被覆材２３は、熱収縮性フィルムにより構成される。被覆材２３は、筒状をなす熱収縮性フィルムを熱収縮させることで形成される。被覆材２３を構成する熱収縮性フィルムとしては、例えばポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリスチレン等から構成される市販の熱収縮性フィルム（シュリンクフィルム）を用いることができる。

＜耐火被覆材＞
図１に示すように、耐火被覆材３０は、通気性及び耐火性を有する無機繊維層３１と、無機繊維層３１の外周側に配置される非通気層３２とを備える積層構造を有している。

無機繊維層３１を構成する無機繊維としては、例えば、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、セラミック繊維、金属繊維、鉱物繊維、アルミナ繊維、及びカーボン繊維が挙げられる。無機繊維層３１は、織布又は不織布から構成される。無機繊維層３１の耐熱温度は、好ましくは７００℃以上であり、より好ましくは８００℃以上であり、さらに好ましくは９００℃以上である。無機繊維層３１の密度は、３０〜２５０ｋｇ／ｍ^３の範囲であることが好ましい。無機繊維層３１の厚みは、２〜１５ｍｍの範囲であることが好ましい。

非通気層３２は、高分子材料からなる基材と無機充填材とを含有する材料から形成されている。高分子材料としては、例えば、合成樹脂、エラストマー、及びゴムから選ばれる少なくとも一種が挙げられる。合成樹脂としては、例えば、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、及びスチレン系樹脂が挙げられる。エラストマーとしては、例えば、オレフィン系エラストマー、及びウレタン系エラストマーが挙げられる。ゴムとしては、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、及びブチルゴムが挙げられる。高分子材料の中でも、可撓性が付与されることで、管体２０の外周に沿った形状に変形することが容易であることから、エラストマー及びゴムから選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。

無機充填材としては、例えば、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、タルク、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化チタン、バライト、鉄粉、酸化亜鉛、及びグラファイトが挙げられる。無機充填剤の含有量は、高分子材料１００質量部に対して、５０〜８５質量部の範囲であることが好ましい。

非通気層３２には、必要に応じて、可塑剤、酸化防止剤、粘着剤等の添加剤を含有させることもできる。非通気層３２の厚みは、０．５〜５ｍｍの範囲であることが好ましい。
また、本実施形態において、耐火被覆材３０は、無機繊維層３１と非通気層３２との積層構造を有する一枚のシート状の耐火被覆材３０を、管体２０の外周に巻き付けることによって、管体２０に取り付けられている。

＜貫通部処理部材＞
貫通部処理部材４０としては、例えば、不織布、織布、及び編布等の基布からなる基材と、基材の片面に形成される接着層とを有する接着テープを用いることができる。上記基布を構成する繊維としては、例えば合成繊維、天然繊維及び耐炎化繊維が挙げられる。合成繊維としては、例えばポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維及び芳香族ポリアミド繊維が挙げられる。天然繊維としては、例えばセルロースを主成分とした木質繊維、葉脈繊維、靭皮繊維及び種子繊維が挙げられる。耐炎化繊維としては、例えばグラスウール及びロックウールが挙げられる。また、接着層を構成する材料は、耐火被覆材３０の外周（最外層）に接着可能な材料であればよい。

＜作用＞
次に、耐火被覆材３０及び耐火構造の作用について説明する。
火災の際、耐火被覆材３０を構成する無機繊維層３１は、特に突出部３０ａにおいて、耐火被覆材３０の内部への熱伝導を抑制する。また、耐火被覆材３０を構成する非通気層３２は、特に突出部３０ａにおいて、耐火被覆材３０の内部への熱風の到達を抑制する。これにより、耐火被覆材３０の内部の温度上昇が抑制されて、耐火被覆材３０に被覆された管体２０の軟化や熱分解が進行し難くなる。

図２に示すように、火災時に耐火構造が加熱され続けると、管体２０における耐火被覆材３０により被覆されていない部分は、軟化や熱分解が進行して溶け落ちる。一方、耐火被覆材３０の内部は温度上昇が抑制されている。そのため、管体２０における耐火被覆材３０に被覆されている部分は、軟化や熱分解を起こして変形しつつも、溶け落ちることなく耐火被覆材３０の内部に残留して残留物２０ａを形成する。

この残留物２０ａにより、耐火被覆材３０の内部（流路）の径方向全体又は径方向の一部が閉塞される。その結果、管体２０内を火炎、煤煙、ガス等が流れ難くなって、床スラブ１０の上面側の温度上昇が抑制されるとともに、床スラブ１０の下側から上側へ火災が拡大することが抑制される。

次に、本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
（１）耐火被覆材３０は、難燃性を有する樹脂製の管本体２１を備える管体２０に取り付けて用いられる。耐火被覆材３０は、通気性及び耐火性を有する無機繊維層３１と、非通気層３２とを備えている。

上記構成の耐火被覆材３０を、床スラブ１０に貫通して配置される管体２０の外周に取り付けた耐火構造とすることにより、火災の際に、耐火被覆材３０の内部の管体２０の温度上昇が抑制される。これにより、管体２０の軟化や熱分解が進行し難くなり、管本体２１を構成する難燃性の樹脂が耐火被覆材の内側に残留し易くなる。そして、耐火被覆材３０の内側に残留した樹脂（残留物２０ａ）が管体２０の流路の一部又は全体を閉塞することによって、管体２０内の流路を火炎、煤煙、ガス等が流れ難くなる。その結果、管体２０の内部を通じた火災の拡大が抑制される。

（２）耐火被覆材３０を用いた耐火構造において、管体２０は、管本体２１の外周側に防音層２２を備える防音配管である。
この場合には、耐火被覆材３０による温度上昇の抑制作用に加えて更に、防音層２２がその内部に位置する管本体２１の温度上昇を抑制する。そのため、火災の際に、管本体２１を構成する難燃性の樹脂が耐火被覆材３０の内側に残留し易くなる。

（３）耐火被覆材３０の外周における貫通孔１１の内壁に対向する部位には、基布からなる基材を備える貫通部処理部材４０が取り付けられている。上記構成によれば、床スラブ１０の貫通孔１１にモルタル１２を打設する際に、貫通部処理部材４０の基材の繊維間にモルタル１２が入り込む。そして、モルタル１２が硬化すると、貫通部処理部材４０の一部がモルタル１２内に埋設された状態で、貫通部処理部材４０とモルタル１２とが接着される。

そのため、貫通部処理部材４０を省略して耐火被覆材３０とモルタル１２とを直接接着させた場合と比較して、耐火被覆材３０に対するモルタル１２の接着性を好適に高めることができる。その結果、耐火被覆材３０とモルタル１２との間の隙間を通じて火災が拡大することが抑制される。

（４）難燃性を有する樹脂の一種である塩化ビニル樹脂が加熱されると、分子中の塩素原子及び水素原子が塩化水素ガスとして脱離する。この塩化水素ガスは塩化ビニル樹脂を体積膨張させる。このため、管本体２１は塩化ビニル樹脂から構成されることで、残留物２０ａの体積が増加し易くなる。したがって、管体２０の流路の閉塞を促進させることが可能である。

なお、上記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・ 耐火被覆材３０の非通気層３２には、無機繊維が含有されていてもよい。また、非通気層３２は、金属箔から構成されてもよい。このように変更した場合でも、管体２０の外周への熱風の到達が抑制される。

・ 耐火被覆材３０における無機繊維層３１及び非通気層３２の少なくとも一つの層を、複数の層から構成してもよい。
・ 耐火被覆材３０は、非通気層３２の外周に第２の無機繊維層を更に備える構成であってもよい。

・ 管本体２１は、難燃性を有する樹脂以外の材料が含まれていてもよい。例えば、管本体２１は、難燃性を有する樹脂と熱膨張性の材料とを含む構成に変更することで、加熱による膨張を促進することができる。

・ 管本体２１は、難燃性を有するオレフィン系樹脂により形成されてもよい。
・ 床スラブ１０は、コンクリート製に限らず、石板等で形成されていてもよい。
・ 上記実施形態では、水平方向に沿って区画する床スラブ１０を区画部とする耐火構造に具体化していたが、区画部の形成方向は特に限定されるものではない。例えば、垂直方向に沿って区画する壁材を区画部とする耐火構造であってもよい。

・ 上記実施形態では、防音配管を管体２０とする耐火構造に具体化していたが、難燃性を有する樹脂製の管本体２１を備えるものであれば、管体２０の種類は特に限定されるものではない。管体２０は、例えば、通気システムを構成する排気管であってもよい。

・ 耐火被覆材３０は、最外層となる側の面に貫通部処理部材４０を備えるものであってもよい。
・ 耐火構造において、貫通部処理部材４０を省略してもよい。この場合には、例えば、接着剤等を用いて管体２０の外面に耐火被覆材３０を取り付ければよい。

・ 耐火構造において、突出部３０ａは耐火被覆材３０のいずれの側の端部に設けられていてもよいし、両端部に共に設けられていてもよい。なお、水平方向に沿って区画する床スラブ１０を区画部とする場合には、少なくとも下端側に突出部３０ａを設けることが好ましい。

・ 管体２０の軸方向において、管体２０に対する耐火被覆材３０の取り付け位置は、耐火被覆材３０の少なくとも一部が貫通孔１１の内域に位置する取り付け位置であればよい。例えば、図１に示す耐火構造において、耐火被覆材３０の取り付け位置を下側にずらして、耐火被覆材３０の上端が貫通孔１１の内域に位置する取り付け位置としてもよい。

・ 管体２０に対する耐火被覆材３０の取り付け態様は特に限定されるものではない。例えば、無機繊維層３１及び非通気層３２の積層構造を有する複数のシート状の耐火被覆材３０を組み合わせて管体２０の外周に巻き付けてもよい。また、無機繊維層３１の外周側に非通気層３２が配置された積層構造を有する筒状の耐火被覆材３０を管体２０に外嵌させてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ） 前記非通気層は、高分子材料からなる基材と無機充填剤とを含有する材料から形成される前記耐火被覆材。

（ロ） 前記耐火被覆材の外周における前記貫通孔の内壁に対向する部位には、基布からなる基材を備える貫通部処理部材が取り付けられている前記耐火構造。

次に、実施例及び比較例を挙げて上記実施形態を具体的に説明する。
（実施例１）
図４に示すように、耐火性及び断熱性を有する容器９１の開口にコンクリート製の試験用床スラブ９２を設け、この試験用床スラブ９２に対して図１に示す耐火構造を製造した。管体２０としては、塩化ビニル樹脂製の管本体２１と、ウレタン系発泡体製の吸音層２２ａと、オレフィン系樹脂材料からなる基材に無機充填剤としての硫酸バリウムを含有させてなる吸音層２２ａと、ポリエチレンテレフタレート製の被覆材２３とを有する４層構造の防音配管を用いた。

耐火被覆材３０を構成する無機繊維層３１としては、シリカ繊維の不織布を用いた。この不織布の厚みは約５ｍｍであり、密度は約１２５ｋｇ／ｍ^３であり、耐熱温度は約１０００℃である。また、耐火被覆材３０を構成する非通気層３２としては、オレフィン系樹脂材料からなる基材と、無機充填剤としての硫酸バリウムとを含有するシートを用いた。このシートの厚みは、約１．５ｍｍである。また、貫通部処理部材４０としては、ポリエチレンテレフタレート製の基材とブチルゴム系粘着剤からなる接着層とを有する接着テープ（ブチルテープ）を用いた。

（比較例１）
比較例１では、耐火被覆材３０を省略した以外は、実施例１と同様に試験用の耐火構造を形成した。

（耐火性の試験）
実施例１の耐火構造について耐火性の試験を行った。この試験では、バーナ９３を用いて容器９１内を加熱した。そして、温度測定箇所９４の温度が、開始温度２０℃、終了温度１０００℃となるようにバーナ９３の火力を調整し、６０分後に耐火性の試験を終了した。

比較例１についても、実施例１と同様に耐火性の試験を行った。
続いて、各例の試験後に、管体２０の上方から流路の写真を撮影した。その写真を用いて、管体２０下端の開口面積に対して閉塞されている部分の面積を百分率で算出し、これを閉塞率とした。実施例１の閉塞率は７５〜８５％であるのに対して、比較例１の閉塞率は０％であった。

１０…床スラブ（区画部）、１１…貫通孔、２０…管体、２１…管本体、２２…防音層、３０…耐火被覆材、３１…無機繊維層、３２…非通気層、４０…貫通部処理部材。

Claims (3)

1. 難燃性を有する樹脂製の管本体を備える管体の外周に取り付けて用いられる耐火被覆材であって、
   通気性及び耐火性を有する無機繊維層と、非通気層とを備えることを特徴とする耐火被覆材。
2. 前記管体は、前記管本体の外周側に防音層を備える防音配管であり、
   前記防音配管の外周に取り付けて用いられることを特徴とする請求項１に記載の耐火被覆材。
3. 建築物の区画部と、前記区画部に貫通して配設される管体と、前記管体における前記区画部に貫通する部位の外周に取り付けられる耐火被覆材とを備える耐火構造であって、
   前記管体は、難燃性を有する樹脂製の管本体を備え、
   前記耐火被覆材は、前記管体の外周側に配置され、通気性及び耐火性を有する無機繊維層と、前記無機繊維層の外周側に配置される非通気層とを備え、
   前記耐火被覆材の端部には、前記区画部から突出する突出部が設けられていることを特徴とする耐火構造。