JP2017002668A

JP2017002668A - 窓構造体及び防火扉構造体用の建材、該建材を含む窓構造体及び防火扉構造体

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Publication number: JP2017002668A
Application number: JP2015120409A
Authority: JP
Inventors: 鉦則藤田; Kanenori Fujita; 尚吾本田; Shogo Honda; 栄嗣池本; Eiji Ikemoto; 巖寺尾; Iwao Terao
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2017-01-05

Abstract

【課題】防火性及び断熱性に優れた建材を提供する。
【解決手段】窓構造体及び防火扉構造体用の建材であって、前記建材は、金属で形成した第１部材及び第２部材、並びに第１部材及び第２部材を離間した状態で連結する成形体を含み、前記成形体はグラスウールと無機バインダーを含み、且つ、ＪＩＳＡ１３２２の防炎１級相当の難燃性基準及び／又は建築基準法第２条第９号に規定される燃焼試験において不燃材料の基準を満たしている、建材。
【選択図】図５

Description

本発明は、窓構造体及び防火扉構造体用の建材、該建材を含む窓構造体及び防火扉構造体に関する。特に、建材がＪＩＳＡ１３２２の防炎１級相当の難燃性基準及び／又は建築基準法第２条第９号に規定される燃焼試験において不燃材料の基準を満たす不燃性の成形体を含むことで、断熱性及び防火性に優れた建材、該建材を含む窓構造体及び防火扉構造体に関する。

建築物の窓を取付けるためにサッシは、古くは木製やスチール製が多かったが、近年は樹脂性サッシや、アルミニウム製サッシが多く用いられている。アルミニウムサッシはアルミニウム合金を使用しているので加工がしやすいことから広く用いられており、２０１４年現在日本でシェアの９割を、中国では７割を占めている。

一方で、アルミニウムサッシは、高い熱伝導率を有するアルミニウムを用いている為、冬季においては室内側のサッシ表面温度が露点以下となり室内の水蒸気が室内側のアルミサッシ表面に結露するという問題があった。また、熱伝導率が高いことから、夏期は室外から室内へ、冬季は室内から室外へ大量の熱の移動があり空調に要するエネルギーの増大を招いていた。

アルミニウムサッシの上記問題を解決するため、近年日本では結露の防止や保温性を重視した樹脂製サッシや、屋外側にアルミニウムを用い室内側に樹脂を用いた複合素材サッシが使われるようになってきている。また、アルミニウムサッシを室外側部材と室内側部材に分離独立させ、硬質塩化ビニール、ポリアミド樹脂、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂で作製した断熱スペーサーを介して連結することで、断熱性能を向上させたアルミニウムサッシも知られている（特許文献１参照）。

特開平１１−２０７８０２号

しかしながら、樹脂製のサッシを用いることで断熱性能は向上するものの、樹脂製のサッシは有機高分子化合物で形成されているため、防火性能が劣るという問題がある。また、特許文献１等に記載されているガラス繊維強化ポリアミド樹脂等で作製した断熱スペーサーも、バインダーには有機高分子材料を用いているために防火性能が劣るという問題がある。

更に、有機高分子材料は樹脂により異なるものの、約１００℃〜３００℃程度の温度で軟化あるいは溶融する。そのため、例えば室外側部材が火災の熱で高温となると、有機高分子材料が燃焼又は軟化し、ガラスの入った障子の荷重に耐えられなくなり障子がサッシ枠より開き又は落下し、その結果として炎が室内に侵入する可能性があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、鋭意研究を行ったところ、窓構造体及び防火扉構造体用の建材であって、金属で形成した第１部材及び第２部材を、グラスウール又はロックウールと無機バインダーを用いて形成した新規の成形体を用いて第１部材及び第２部材を離間した状態で連結すると、断熱性及び防火性に優れた建材を提供できることを新たに見出した。

すなわち、本発明の目的は、窓構造体及び防火扉構造体用の建材、該建材を含む窓構造体及び防火扉構造体を提供することにある。

本発明は、以下に示す、窓構造体及び防火扉構造体用の建材、該建材を含む窓構造体及び防火扉構造体に関する。

（１）窓構造体及び防火扉構造体用の建材であって、
前記建材は、金属で形成した第１部材及び第２部材、並びに第１部材及び第２部材を離間した状態で連結する成形体を含み、
前記成形体はグラスウールと無機バインダーを含み、且つ、ＪＩＳＡ１３２２の防炎１級相当の難燃性基準及び／又は建築基準法第２条第９号に規定される燃焼試験において不燃材料の基準を満たしている、
建材。
（２）前記無機バインダーのｐＨが６〜１０．０である上記（１）に記載の建材。
（３）前記無機バインダーのｐＨが７．５〜８．５である上記（２）に記載の建材。
（４）上記（１）〜（３）の何れか一に記載の建材を用いたサッシ枠、
上記（１）〜（３）の何れか一に記載の建材を用いた障子框、
前記障子框に取付けられた障子、
を含む窓構造体。
（５）上記（１）〜（３）の何れか一に記載の建材を用いた枠、
上記（１）〜（３）の何れか一に記載の建材を用いた扉枠、
前記扉枠に取付けられた防火扉、
を含む防火扉構造体。

本発明の建材に用いる成形体は、グラスウールやロックウールのバインダーとして不燃性の無機バインダーを使用しているので、成形体が燃焼することはなく、ＪＩＳＡ１３２２の防炎１級相当の難燃性基準及び／又は建築基準法第２条第９号に規定される燃焼試験において不燃材料の基準を満たしている。そのため、従来の有機高分子化合物を断熱スペーサーとして用いたアルミサッシと比較して防火性能が著しく向上する。本発明の建材は窓構造体及び防火扉構造体に用いることができるので、防火地域での建築基準を満たす建材として使用することができる。

また、特許文献１に記載されているガラス繊維と異なり、グラスウールやロックウールは空気を多く含んでいることから、無機バインダーで固めた成形体は内部に多くの気泡を含むことから、断熱性能が著しく向上する。そのため、従来の建材と比較して、結露の形成を著しく防ぐことができる。更に、暖房・冷房効率が向上するため、省エネに貢献できる。

図１（１）は本発明の窓構造体１の一例を示す図で、図１（２）は図１（１）のＡ−Ａ’断面図を表す。図２（１）は本発明の防火扉構造体５の一例を示す図で、図２（２）は図２（１）のＢ−Ｂ’断面図を表す。図３は、図面代用写真で、実施例１で作製した成形体の写真である。図４は、図面代用写真で、図４Ａは実施例１で作製した成形体の表面付近のＳＥＭ写真、図４Ｂは図４Ａを拡大した写真である。また、図４Ｃは成形体の内部のＳＥＭ写真、図４Ｄは図４Ｃを拡大した写真である。図５は、図面代用写真で、実施例１で作製した建材の写真である。図６は、図面代用写真で、ＪＩＳＡ１３２２の試験条件である４５度に傾斜させ取付けサンプルに約５ｃｍの距離から接炎している写真である。図７は、図面代用写真で、接炎前後の接炎面と非接炎面の写真である。図８は、実施例３のコーンカロリーメーターIIIの試験結果を表すチャートである。図９は、図面代用写真で、実施例１及び比較例１〜３の建材を冷却し４５分経過後の写真である。図１０は、実施例１及び比較例１〜３の建材を冷却し、０〜４５分経過時の温度変化を示すグラフである。

以下に、本発明の窓構造体及び防火扉構造体用の建材、該建材を含む窓構造体及び防火扉構造体について詳しく説明する。

先ず、本発明の「建材」とは窓構造体及び防火扉構造体に用いられる建築用材料を意味する。図１（１）は、本発明の窓構造体１の一例を示す図で、窓構造体１は、サッシ枠２、障子３、障子３をサッシ枠に取付けるための障子框４を少なくとも含んでいる。サッシ枠２は、上枠２１、下枠２２、たて枠２３を含んでいる。また、障子框４は、障子上框４１、障子下框４２、障子たて框４３を含んでいる。本発明の建材は、サッシ枠２、障子框４に用いることができる。

図１（２）は、図１（１）のＡ−Ａ’断面図を表す。サッシ枠２の上枠２１は第１上枠部材２１１及び第２上枠部材２１２、下枠２２は第１下枠部材２２１及び第２下枠部材２２２を含んでいる。また、障子框４の障子上框４１は第１障子上框部材４１１及び第２障子上框部材４１２、障子下框４２は第１障子下框部材４２１及び第２障子下框部材４２２を含んでいる。また、図示されていない、たて枠２３及び障子たて框４３についても、同様に、第１たて枠部材及び第２たて枠部材、第１障子たて框部材及び第２障子たて框部材を含んでいる。なお、以下においては、サッシ枠２の第１部材及び障子框４の第１部材を纏めて記載する場合は単に第１部材と記載し、サッシ枠２の第２部材及び障子框４の第２部材を纏めて記載する場合は単に第２部材と記載することがある。

第１部材及び第２部材には、成形体を挿入することで第１部材と第２部材を連結するための第１連結部材２１３、２２３、４１３、４２３、第２連結部材２１４、２２４、４１４、４２４が設けられている。第１連結部材及び第２連結部材は、図示するようにサッシ枠２及び障子框４の本体部分の部材とは別体として形成後、螺子で固定してもよいし、一体成型してもよい。そして、離間した第１連結部材及び第２連結部材の間に成形体２１５、２２５、４１５、４２５を挿入することで、成形体を介して第１部材及び第２部材を離間した状態で連結できるので、第１部材又は第２部材の一方の温度が急激に変化しても、他方の部材には熱が伝わりにくくなる。

第１連結部材及び第２連結部材の形状は、成形体を介して第１部材及び第２部材を連結できれば特に制限は無い。例えば、第１連結部材及び第２連結部材を略コ字状に形成し、コ字状開口部が相対するように取り付け、接着剤を用いて成形体を第１連結部材及び第２連結部材と接着して連結すればよい。また、図１（２）に示すように、例えば、コ字状の開口部の上下から凸部２１７を形成し、挿入する成形体には凹部を形成しておくことで接着剤を使用せずに第１部材及び第２部材を連結してもよい。なお、図１（２）に示す形状は単なる一例に過ぎず、第１部材及び第２部材を離間する方向に動かした場合、第１連結部材及び第２連結部材に成形体が引っ掛かることで係合状態を保つ形状であれば特に制限は無い。また、図１（２）では、凸部は第１上枠部材２１１及び第２上枠部材２１２に形成した例を示しているが、その他の第１部材及び第２部材に形成してもよい。

なお、第１部材及び第２部材は、壁等に取り付ける際にはモルタルや断熱材等で固定されるので、第１部材及び第２部材の全てを離間するように形成しても問題は無いが、固定前の第１部材及び第２部材が連結した時の取り扱い性を向上させるために、第１部材及び第２部材の一部分が連結した状態であってもよい。そのため、本発明の「第１部材及び第２部材を離間した状態で連結する」とは、第１部材及び第２部材の全てが離間した状態で成形体を介して連結すること、及び、第１部材及び第２部材の一部が連結している状態の何れも含むことを意味する。

また、後述するように、成形体は微小な隙間がある。そのため、第１部材及び第２部材を離間した状態で成形体を挿入・固定すると、第１部材及び第２部材の間から成形体に雨水が浸透する可能性がある。そのため、例えば、第１部材及び第２部材の隙間に、防水シールや防水接着剤等の防水部材２１６、２２６、４１６、４２６を設けてもよい。なお、図１（２）には防水部材をサッシ枠２と障子框４が相対する面の隙間等に設けているが、防水部材を設ける場所は、雨水の影響を受けやすい第１部材及び第２部材であれば特に制限は無い。

障子３は、網入ガラス、合わせガラス、強化ガラス、熱線吸収板ガラス、複層ガラス、熱線反射ガラス、磨りガラス等、一般的に用いられている障子用のガラスであれば特に制限は無い。また、アルミ防火戸（防火設備）では、防火用ガラスを使用すればよい。

図２（１）は、本発明の防火扉構造体５の一例を示す図で、防火扉構造体５は、枠６、防火扉７、防火扉７を枠に取付けるための扉枠８を含んでいる。枠６は、上枠６１、下枠６２、たて枠６３を含んでいる。また、扉枠８は、扉上枠８１、扉下枠８２、扉たて枠８３を含んでいる。本発明の建材は、枠６、扉枠８に用いることができる。

図２（２）は、図２（１）のＢ−Ｂ’断面図を表す。枠６の上枠６１は第１上枠部材６１１及び第２上枠部材６１２、下枠６２は第１下枠部材６２１及び第２下枠部材６２２を含んでいる。また、扉枠８の扉上枠８１は第１扉上枠部材８１１及び第２扉上枠部材８１２、扉下枠８２は第１扉下枠部材８２１及び第２扉下枠部材８２２を含んでいる。また、図示されていない、たて枠６３及び扉たて枠８３についても、同様に、第１たて枠部材及び第２たて枠部材、第１扉たて枠部材及び第２扉たて枠部材を含んでいる。なお、以下においては、枠６の第１部材及び扉枠８の第１部材を纏めて記載する場合は単に第１部材と記載し、枠６の第２部材及び扉枠８の第２部材を纏めて記載する場合は単に第２部材と記載することがある。

第１部材及び第２部材には、成形体を挿入することで第１部材と第２部材を連結するための第１連結部材６１３、６２３、８１３、８２３、第２連結部材６１４、６２４、８１４、８２４が設けられている。第１連結部材及び第２連結部材は、図示するように枠６及び扉枠８の本体部分とは別体として形成後、螺子で固定してもよいし、一体成型してもよい。そして、離間した第１連結部材及び第２連結部材の間に成形体６１５、６２５、８１５、８２５を挿入することで、成形体を介して第１部材及び第２部材を離間した状態で連結することができるので、第１部材又は第２部材の一方が火災等により温度が急激に高くなっても、他方の部材には熱が伝わりにくくなる。

第１連結部材及び第２連結部材の形状は、上記と同様でよい。また、第１部材及び第２部材の間隔についても、上記と同様に、第１部材及び第２部材の全てを離間するように形成してもよいし、第１部材及び第２部材の一部分が連結した状態としてもよい。防水部材についても、上記と同様に、必要に応じて設ければよい。

防火扉７は、例えば、芯材にグラスウール又はロックウールを入れ表面をスチール板、ケイ酸カルシウムで作製した扉等、公知の防火扉を用いることができる。

第１部材及び第２部材は、アルミニウム、スチール等、サッシ枠や防火扉の扉枠に従来から用いられている金属であれば特に制限は無い。

本発明で用いられる成形体は、グラスウールと無機バインダーを含んでいる。ところで、グラスウールは、気密性のパック内に入れて当該パック内を減圧状態として断熱性を高めた真空断熱材として使用することが知られている。この場合には、長期に亘って真空を維持できるように、複数の層をラミネートした外皮に、グラスウールからなる芯材を入れ、内部を真空状態にしている。その際に、ハンドリング性を向上させるために、バインダーを用いたグラスウール成形体が知られている。

バインダーとしては、（１）スピンナー法によってグラスウールを製造する際に、スピンナーの小孔から噴出して堆積する前の空中を舞っている状態のグラスウールに霧状の水をかけることで、グラスウール表面に水分を付着させ、（２）付着した水分でグラスウールを成形するガラス中に含まれる酸化ナトリウムを溶出させ、溶出した酸化ナトリウムは周囲の付着水に溶けて水酸化ナトリウムを生成し、（３）この水酸化ナトリウムがグラスウールの主成分である二酸化珪素と容易に反応して珪酸ナトリウムを生成し、（４）この珪酸ナトリウムは無機バインダーとしてよく知られる水ガラスであるので、バインダーを添加することなく繊維同士が結合することができる、製造方法が知られている（特許第３７１２１２９号公報、特開２００７−８４９７１号公報参照）。また、含水率が所定量であるグラスウールを熱プレス成形することでグラスウール成形体を作製する方法が知られている（特開２０１４−２１０９９５号公報参照）。

しかしながら、グラスウールは、国土交通省告示「平１２建告第１４００号」で不燃材料として示されているものの、耐火・耐熱性能は融点の違いからロックウールに劣る。また、安全使用温度は、グラスウール＝３５０℃、ロックウール＝６５０℃となっている。そのため、６５０度以上の断熱には、主にセラミックファイバーが一般的に使用され、耐火・耐熱性に優れたグラスウールを用いた成形体は知られていない。

そのため、本発明者らは鋭意研究を行ったところ、（１）グラスウール、ロックウールの成形に使用されている無機バインダーは、接着性能及びコスト面から従来はリン酸カルシウム、リン酸アルミニウム、水ガラス等が使用されていた、（２）しかしながら、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウムは強酸性で、また、水ガラスは強アルカリ性で、グラスウールやロックウールの繊維を著しく劣化し耐火性、耐熱性を向上できないこと、（３）コロイダルシリカを含む中性〜弱アルカリ性の無機バインダーを用いるとグラスウールやロックウールの耐火性、耐熱性を著しく向上できることを新たに見出し、グラスウールを用いた新規の成形体を作製した。本発明の建材に用いられる成形体は、本発明者らが開発した新規のものである。

以下に、新規な成形体について詳しく説明する。本発明において、グラスウールとは、繊維径が約１〜７μｍのガラス繊維が綿状になったものを意味し、繊維径１０〜１８μｍの単繊維を５０〜２００本集めたグラスファイバーを所定の長さに切断したものであるガラス繊維（チョップドストランド）とは全く異なるものである。

グラスウールは、周囲に１ｍｍ程度の小孔を多数設けたスピナを高速回転させて溶融したガラスを噴出することにより製造される。この製造プロセスは一般に遠心法と呼ばれ、溶融したガラスの粘度及び回転スピードを調整することで、１〜７μｍ程度の細いグラスウールを経済的に製造することができる。本発明の成形体は、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂の場合と同様、繊維化直後に無機バインダー水溶液をスプレーした後にオーブンで加熱・加圧して製造、又は、不燃無機バインダーの水溶液にグラスウールを浸漬し、乾燥することで作製することもできる。したがって、グラスウールの長さは特に制限はなく、遠心法で製造したグラスウールをそのまま用いればよい。或いは、グラスウール、ロックウールを解砕機で繊維を短くしたあと湿式抄造法（紙すき）を用いてシートを形成し、当該シートを不燃無機バインダーの水溶液に浸漬してもよい。更に、必要に応じてシランカップリング剤等で処理してもよい。

また、グラスウールは、上記の方法で製造することもできるが、市販品を用いることもでき、例えば、マグ・イゾベール株式会社ＷＲ８００（平均繊維径４．０μｍ、平均繊維長１５ｍｍ）等が挙げられる。

本発明においては、バインダーとして不燃性の無機バインダーを用いることが望ましい。無機バインダーとしては、ケイ素化合物を主成分とするバインダーが挙げられる。溶媒としては、有機溶剤系と水系が選択できるが、防爆設備が不要であること、環境負荷や健康影響を考慮した場合、水系無機バインダーが望ましい。また、本発明者らは、グラスウールを成形体にする場合、バインダーのｐＨが成形体の性能に大きな影響を及ぼすことを新たに見出している。バインダーのｐＨは６．０〜１０．０の中性〜弱アルカリ性が好ましく、６．５〜９．０がより好ましく、７．５〜８．５が特に好ましい。無機バインダーのアルカリ性が強くなると、成形体中のグラスウール物性が劣化することで、成形体の強度などが著しく低下するので好ましくない。

上記ｐＨ条件を満たす水系無機バインダーは、ケイ素化合物を主成分とし、必要に応じてグラスウールへの浸透剤、浸透助剤、接着向上剤及び粘性調整剤を含んでいても良い。ケイ素化合物としては、コロイダルシリカ等が挙げられる。グラスウールへの浸透剤としては、アニオン系界面活性剤や表面調整剤等が挙げられる。浸透助剤としては、イソプロピルアルコールやメタノール等の低級アルコール類が挙げられる。なお、浸透助剤として有機溶媒を添加する場合は、不燃特性に影響を与えない程度の量とする必要がある。接着向上剤としては、シランカップリング剤等が挙げられる。粘性調整剤としては、水等が挙げられる。

水系無機バインダーにおける各成分の含有量は、上記ｐＨ条件が満たされれば特に制限はないが、例えば、ケイ素化合物のコロイダルシリカ（２０重量％の二酸化ケイ素を含む）は８０〜９５重量％、グラスウールへの浸透剤は０．１〜０．５重量％、浸透助剤は０．５〜１０．０重量％、接着向上剤は０．５〜２重量％、粘性調整剤は１〜５重量％程度混合すればよい。無機バインダー混合溶液は、１５０〜２００℃で主成分のケイ素化合物が脱水縮合反応することによって、グラスウールと強固に接着し固化物に堅牢性を与えるとともに、耐水性などの耐久性を付与する。また、後述する実施例で示すとおり、耐火性能を格段に向上することができる。

なお、不燃性の観点からは無機バインダーのみを用いることが好ましいが、グラスウールボードに柔軟性を持たせたい場合、有機バインダーを少量、例えば、３重量％以下となるように加えてよい。有機バインダーとしては、例えば、水溶性ポリシロキサン含有アクリル樹脂エマルション等が挙げられる。有機バインダーの混合量が３重量％以下であれば、作製した成形体の不燃性能を損なうことなく成形体に柔軟性を付与できる。

また、無機バインダーの他に不燃性有機−無機複合型バインダーも使用する事ができる。不燃性の有機−無機複合型バインダーは、無機バインダーに比べ不燃性能は劣るが、不燃材料、例えば、水酸化アルミニウムを５〜１０重量％、リン化合物１０〜３５重量％、無機骨材を１０〜１５重量％加えることによって不燃性能を向上できる。有機−無機複合型バインダーとしては、樹脂成分中にポリシロキサンを１０〜３０重量％含有した水溶性ポリシロキサン含有アクリル樹脂が望ましく、前記無機骨材に加え、必要に応じて、グラスウールへの浸透性、消泡性、粘性コントロールを目的とした添加剤を数質量％加えた液剤とで構成される。

上記の無機バインダー、不燃性有機−無機複合型バインダーは、適宜、水やアルコールで希釈することによって、固化するグラスウール形状物の使途に応じてグラスウールへの浸透度や含浸量を調節すればよい。

なお、成形体を構成する材料としては、融点が高い綿状の材料であればグラスウールに限定はされず、例えば、ロックウール等を用いてもよい。また、グラスウール、ロックウールは単独で用いても良いし、グラスウールとロックウールを混合して用いても良い。更に、グラスウール及び／又はロックウールに、ビーナスライト(黒曜石パーライト：黒曜石を約１０００℃で高熱焼成発泡した無機質超軽量れき状骨材)を添加して、ハイブリッドとしても良い。

成形体の製造方法は、グラスウール及び／又はロックウールの中にバインダーを含浸する含浸工程、前記含浸工程で得られたバインダーを含むグラスウールを成形する成形工程、前記成形工程で成形したグラスウールから水分を除去する乾燥工程を少なくとも含んでいる。

含浸工程は、グラスウールの内部にバインダーが浸透すればよく、マット状のグラスウールにバインダー液を噴霧しても良いし、バインダー液の中にマット状のグラスウールを浸漬しても良い。また、遠心法で作製したグラスウールに無機バインダーを噴霧してもよい。

成形工程は、バインダーを含むマット状のグラスウールを型枠等で所望の形状に成形すればよい。その際、マット状のグラスウールを圧縮する力を調整することで、最終的な成形体の空隙率を調整することができる。また、グラスウールを板状の成形体として使用する場合は、ロールプレスで成形することが好ましく、メッシュコンベア等により厚さを均一に調整できる。また、成形金型を用いてプレス成形、並びに加熱成形することで任意形状の成形体を製造することもできる。

乾燥工程は、マット状のグラスウール中の水分を蒸発することができれば特に制限はなく、公知の真空乾燥加熱装置、恒温乾燥加熱装置等を用いればよい。

本発明の建材は、上記の方法により作製した成形体を所望の形状にカットし、押出成形等により形成した第１部材及び第２部材を離間した状態で成形体を挿入し、該成形体を介して第１部材及び第２部材を連結すればよい。

以下に実施例を掲げ、本発明を具体的に説明するが、この実施例は単に本発明の説明のため、その具体的な態様の参考のために提供されているものである。これらの例示は本発明の特定の具体的な態様を説明するためのものであるが、本願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。

＜実施例１＞
〔建材の作製〕
グラウスールは、マグ・イゾベール社製ＷＲ８００を用いた。バインダーとしては、２０重量％のＳｉＯ₂を含むコロイダルシリカを約９０重量％、浸透剤及び接着向上剤を含む水系無機バインダーを用いた。なお、水系無機バインダーのｐＨは８．０であった。水系無機バインダー中にグラスウールを浸漬し、ロールプレスを用いて無機バインダーが浸漬したグラスウールをプレスし、次いで、乾燥することで、成形体を作製した。図３は、作製した成形体の写真で、寸法は、１９５ｍｍ×３２７ｍｍ×１６ｍｍであった。重量は１３４．８ｇ、密度は１３２．１ｋｇ／ｍ³、２５℃における熱伝導率は０．０３４７９Ｗ／（ｍ．ｋ）であった。

次に、成形体をカットし、ＳＥＭ（ＭｉｎｉｃｓｏｐｅＴＭ３０００、日立ハイテク社製）写真を撮影した。図４Ａは作製した成形体の表面付近のＳＥＭ写真、図４Ｂは図４Ａを拡大した写真である。また、図４Ｃは成形体の内部のＳＥＭ写真、図４Ｄは図４Ｃを拡大した写真である。ＳＥＭ写真から明らかなように、グラスウールの表面のみでなく、グラスウールの内部まで無機バインダーが浸透していた。また、無機バインダーは、グラスウールの繊維を被覆するように接着していた。このことが、後述する耐火性能実験の結果が示すように、グラスウールの耐火性能が格段に向上する原因と考えられる。

次に、アルミニウム（（株）ユニテ製）を押出成形することで、第１部材及び第２部材の本体部分を作製した。また、前記アルミニウムを押出成形することで第１連結部材及び第２連結部材を作製し、次いで、螺子で連結部材を本体部分に螺合して第１部材及び第２部材を作製した。そして、作製した成形体を第１部材及び第２部材を離間した状態で連結できる大きさにカットし、第１部材及び第２部材の間に挿入することで、建材を作製した。図５は、実施例１で作製した建材の写真である。第１部材及び第２部材の間隔は４．２ｍｍであった。

〔耐火性能実験〕
＜実施例２＞
次に、実施例１で作製した成形体の耐火性能を調べた。耐火性能は、建築材料の難燃性（防炎性）を確認する試験であるＪＩＳＡ１３２２とほぼ同じ条件で実施した。表１は、ＪＩＳＡ１３２２の試験条件と実施例２の試験条件を示している。また、表２は、ＪＩＳＡ１３２２の難燃性判定基準を示している。

図６は、４５度に傾斜させ取付けサンプルに約５ｃｍの距離から接炎している写真で、図７は接炎前後の接炎面と非接炎面の写真である。図７から明らかなように、１０分間接炎後の接炎面には僅かに変色部分が観察されたが、１０分間接炎しても発煙等は観察されず、また、試験後も残炎・残じんは観察されなかった。以上の結果より、少なくとも、ＪＩＳＡ１３２２の防炎１級相当の難燃性基準を満たしていることが明らかとなった。

＜実施例３＞
次に、実施例１の成形体が、建築基準法第２条第９号および建築基準法施行令第１０８条の２に基づく防耐火試験方法と性能評価規格に従うコーンカロリーメーター試験機による発熱性試験において、不燃材料の基準を満たしているのか確認を行った。なお、不燃材料の基準は、加熱開始後の最大発熱速度が１０秒以上継続して２００ｋＷ／ｍ²を超えず、総発熱量が８ＭＪ／ｍ²以下であり、加熱開始後２０分間にわたり、防火上有害な裏面まで貫通する亀裂および穴が生じないことである。試験は、一般社団法人電線総合技術センターに委託した。表３は試験条件、表４は換算パラメータ、表５は試験結果を表す。また、図８はコーンカロリーメーターIIIの試験結果を表すチャートである。

表５及び図８から明らかなように、実施例１で作製した成形体は、不燃材料の基準を満たしていた。

＜実施例４＞
〔断熱性能実験〕
実施例１で作製した建材の断熱性能を従来の建材と対比するため、比較用として以下の建材を作製した。
・比較例１：実施例１で作製した成形体に代え、プラスチックパテ（ウェーブエポキシパテ（軽量タイプ）；株式会社ウェーブ製）を充填。
・比較例２：実施例１で作製した成形体に代え、セラミック（組成：ＭｇＫＰＯ₄・６Ｈ₂Ｏ、(株)イーグル・ヴィジョン社製、ＥＡＧＬＥ８）を充填。
・比較例３：押出成形用の金型を代え、第１部材及び第２部材に分離せずに一体成型。分離していないことと、連結部材を螺合しなかったこと、成形体を挿入しなかった以外は、実施例１とサイズは同じになるように形成。

次に、発泡スチロール製の箱に氷を引きつめ塩水を投入した後に、アルミニウム板を載せた。赤外温度計（株式会社カスタムＣＴ２０００Ｄ）でアルミニウム板の温度を測定したところ０℃であった。次に、アルミニウム板の上に、実施例１及び比較例１〜３の建材を並べ、０分、１５分、３０分、４５分経過後の建材表面の温度を測定した。温度は、アルミニウム板上に載せた建材の面と反対側の面（上方に開放している面）の中央付近の温度を測定した。なお、室内温度は２９℃、湿度は３５％、露点温度は１２℃であった。図９は４５分経過後の実施例１及び比較例１〜３の建材の写真で、切り口が分かるように建材の一端を発泡スチロール製の箱の上に出して撮影した。なお、建材の空隙内及び側面での空気の対流による熱伝導を少なくするため、断熱性能実験の際には、図９の矢印で示す箇所に発泡スチロールを配置した（比較例１では発泡スチロールが写っていない箇所があるが、写真視野内からズレたためである）。図９の写真から明らかなように、比較例１〜３では結露が確認されたが、実施例１では結露は形成されなかった。

また、図１０は、実施例１及び比較例１〜３の０〜４５分経過時の温度変化を示すグラフである。何れの建材も０分の時の温度は２９℃であったが、４５分経過後は、比較例１では１１．０℃、比較例２では１０．０℃、比較例３では７．０℃であった。一方、実施例１の建材では２１．０℃で、比較例の建材の２〜３倍近い断熱性能を示した。以上の結果より、本発明の建材は、防火性及び断熱性に優れていることが明らかとなった。

本発明の建材は、防火性及び断熱性に優れている。したがって、窓構造体及び防火扉構造体用に用いることができ、住宅密集地の家やビル等、防火地域での建設、また、省エネ住宅・ビルの建設に有用である。

Claims

窓構造体及び防火扉構造体用の建材であって、
前記建材は、金属で形成した第１部材及び第２部材、並びに第１部材及び第２部材を離間した状態で連結する成形体を含み、
前記成形体はグラスウールと無機バインダーを含み、且つ、ＪＩＳＡ１３２２の防炎１級相当の難燃性基準及び／又は建築基準法第２条第９号に規定される燃焼試験において不燃材料の基準を満たしている、
建材。
前記無機バインダーのｐＨが６〜１０．０である請求項１に記載の建材。
前記無機バインダーのｐＨが７．５〜８．５である請求項２に記載の建材。
請求項１〜３の何れか一項に記載の建材を用いたサッシ枠、
請求項１〜３の何れか一項に記載の建材を用いた障子框、
前記障子框に取付けられた障子、
を含む窓構造体。
請求項１〜３の何れか一項に記載の建材を用いた枠、
請求項１〜３の何れか一項に記載の建材を用いた扉枠、
前記扉枠に取付けられた防火扉、
を含む防火扉構造体。