JP2024021884A - 木質耐火被覆面材 - Google Patents

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂によって接着された複数の木材を有する木質構成材によって木質耐火被覆面材を形成しつつ、木質構成材の脱落を抑制することを目的とする。【解決手段】木質耐火被覆面材３０であって、木質耐火被覆面材３０の幅方向に配列されるとともに、熱硬化性樹脂Ｒ１によって接着された複数の木質構成材４０を備え、木質構成材４０は、木質耐火被覆面材３０の厚み方向に積層されるとともに、熱可塑性樹脂によって接着された複数の木材４２を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、木質耐火被覆面材に関する。

木材によって形成され、Ｈ形鋼等の鉄骨部材を耐火被覆材（耐火被覆面材）が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平０２－０５８６５１号公報 特開２０１３－０１１０６３号公報

ところで、集成材やＣＬＴ（Cross Laminated Timber）の端材や廃材によって、耐火被覆面材を形成することが考えられる。

しかしながら、これらの端材や廃材の接着剤として、熱可塑性樹脂が使用されている場合がある。この場合、火災時に、熱可塑性樹脂が軟化するため、接着力が低下し易く、端材等が早期に脱落する可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、熱可塑性樹脂によって接着された複数の木材を有する木質構成材によって木質耐火被覆面材を形成しつつ、木質構成材の脱落を抑制することを目的とする。

請求項１に記載の木質耐火被覆面材は、前記木質耐火被覆面材の幅方向に配列されるとともに、熱硬化性樹脂によって接着された複数の木質構成材を備え、前記木質構成材は、前記木質耐火被覆面材の厚み方向に積層されるとともに、熱可塑性樹脂によって接着された複数の木材を有する。

請求項１に係る木質耐火被覆面材によれば、複数の木質構成材を備える。複数の木質構成材は、木質耐火被覆面材の幅方向に配列されるとともに、熱硬化性樹脂によって接着される。また、各木質構成材は、木質耐火被覆面材の厚み方向に積層されるとともに、熱可塑性樹脂によって接着された複数の木材を有する。

ここで、前述したように、木質耐火被覆面材の幅方向に隣り合う木質構成材は、熱硬化性樹脂によって接着されている。つまり、本発明では、木質耐火被覆面材の幅方向に隣り合う木質構成材の木材同士が、火災時に接着力が低下し難い熱硬化性樹脂によって接着されている。

これにより、火災時に、木質構成材の熱可塑性樹脂が軟化し、木質耐火被覆面材の厚み方向に隣り合う木材の接着力が低下しても、当該木材の脱落が抑制される。

このように本発明では、熱可塑性樹脂によって接着された複数の木材を有する木質構成材によって木質耐火被覆面材を形成しつつ、木質構成材の脱落を抑制することができる。したがって、熱可塑性樹脂で接着されたＣＬＴ等の集成材や、それらの端材及び廃材の有効利用（再利用）を図ることができる。

請求項２に記載の木質耐火被覆面材は、請求項１に記載の木質耐火被覆面材において、隣り合う前記木質構成材の内面に亘って重ねられる金属板と、前記木質構成材に前記金属板を固定するビスと、を備える。

請求項２に係る木質耐火被覆面材によれば、金属板は、隣り合う木質構成材の内面に亘って重ねられる。また、金属板は、ビスによって木質構成材に固定される。

これにより、例えば、火災時に、一の木質構成材に入力された火災熱が、金属板を介して隣り合う他の木質構成材に伝達される。したがって、一の木質構成材の温度上昇が抑制されるため、当該木質構成材の脱落が抑制される。

また、仮に火災時に、木質構成材が脱落しても、金属板によって火炎が遮炎される。したがって、耐火性能が向上する。

請求項３に記載の木質耐火被覆面材は、請求項２に記載の木質耐火被覆面材において、前記ビスは、前記木質構成材の最外層を構成する前記木材に達する。

請求項３に係る木質耐火被覆面材によれば、ビスは、木質構成材の最外層を構成する木材に達する。これにより、火災時に、木質構成材の熱可塑性樹脂が軟化し、接着力が低下しても、木質構成材の最外層を構成する木材の脱落がさらに抑制される。

請求項４に記載の木質耐火被覆面材は、請求項１～請求項３の何れか１項に記載の木質耐火被覆面材において、前記木質構成材が、集成材又は直交集成板とされる。

請求項４に係る木質耐火被覆面材によれば、木質構成材が、集成材又は直交集成板とされる。これにより、集成材、及び直交集成板の端材や廃材の有効利用を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、熱可塑性樹脂によって接着された複数の木材を有する木質構成材によって木質耐火被覆面材を形成しつつ、木質構成材の脱落を抑制することができる。

一実施形態に係る木質耐火被覆面材によって耐火被覆された鉄骨柱を示す平断面図である。 図１の一部拡大断面図である。 比較例に係る木質耐火被覆面材を示す図２に対応する断面図である。 一実施形態に係る木質耐火被覆面材の変形例を示す図２に対応する断面図である。 一実施形態に係る木質耐火被覆面材の変形例を示す図２に対応する断面図である。 一実施形態に係る木質耐火被覆面材の変形例によって耐火被覆された鉄骨柱の角部を示す平断面図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る木質耐火被覆面材について説明する。なお、各図に適宜示される矢印Ｘ方向、及び矢印Ｙ方向は、互いに直交する水平二方向を示している。

（鉄骨柱）
図１には、本実施形態に係る木質耐火被覆面材３０によって耐火被覆された鉄骨柱１０が示されている。鉄骨柱１０は、一例として、角形鋼管によって形成されている。

なお、鉄骨柱１０は、角形鋼管に限らず、例えば、丸形鋼管やＨ形鋼、鋼管内にコンクリートを充填したＣＦＴ柱等でも良い。また、鉄骨柱１０は、鉄骨部材の一例である。

鉄骨柱１０の周囲には、複数（本実施形態では４本）の下地材２０が配置されている。複数の下地材２０は、例えば、Ｌ形鋼によって形成されており、鉄骨柱１０の各角部の外側に配置されている。

複数の下地材２０は、当該鉄骨柱１０の材軸方向に沿って配置されており、鉄骨柱１０の柱脚部から柱頭部に亘っている。各下地材２０の上下の端部は、例えば、図示しないランナー等によって支持されている。これらの下地材２０に木質耐火被覆面材３０が支持されている。

なお、木質耐火被覆面材３０は、下地材２０に限らず、例えば、鉄骨柱１０の外面に取り付けられたブラケット等に支持されても良い。

（木質耐火被覆面材）
複数（本実施形態では４枚）の木質耐火被覆面材３０は、鉄骨柱１０を取り囲むように配置されている。より具体的には、複数の木質耐火被覆面材３０は、鉄骨柱１０の材軸方向から見て、鉄骨柱１０を取り囲む矩形枠状に配置されており、鉄骨柱１０を耐火被覆している。

木質耐火被覆面材３０は、耐火被覆材として機能する。具体的には、木質耐火被覆面材３０は、鉄骨柱１０を耐火被覆する燃え代層として機能する。燃え代層は、火災時に燃焼して炭化層（断熱層）を形成することにより、鉄骨柱１０側への火災熱の浸入を抑制する層とされる。

木質耐火被覆面材３０の板厚（厚み）ｔ（図２参照）は、要求される耐火性能に応じて適宜設定される。ここで、木材（木質材）は、１面加熱の場合、１時間加熱で４０ｍｍ～６０ｍｍ、２時間加熱で７０ｍｍ～９０ｍｍ、３時間加熱で１００ｍｍ～１２０ｍｍ炭化する。そのため、１面加熱の場合、木質耐火被覆面材３０の板厚ｔは、例えば、１時間加熱で４０ｍｍ～６０ｍｍ、２時間加熱で７０ｍｍ～９０ｍｍ、３時間加熱で１００ｍｍ～１２０ｍｍに設定される。

また、木材（木質材）は、２面加熱になると、板厚に１０％～２０％の余裕が必要となる。そのため、木質耐火被覆面材３０の板厚ｔ）は、１時間加熱で４４ｍｍ～７２ｍｍ、２時間加熱で７７ｍｍ～１０８ｍｍ、３時間加熱で１１０ｍｍ～１４４ｍｍに設定される。

また、木質耐火被覆面材３０に使用する樹種（木材）としては、例えば、カラマツ、ベイマツ、又はスギが挙げられる。ここで、樹種によって、加熱後に、木質耐火被覆面材３０の外面（見つけ面）３０Ａの燃焼状態が異なる場合がある。例えば、スギの場合、木質耐火被覆面材３０の外面３０Ａの全面において、燃焼が継続され易い。

一方、カラマツ、及びベイマツの場合、木質耐火被覆面材３０の外面３０Ａにおいて、部分的に燃焼が継続されるが、全体としては燃え止まり易い。したがって、木質耐火被覆面材３０に使用する樹種（木材）としては、カラマツ、及びベイマツが好ましい。

なお、鉄骨柱１０は、熱伝導率が高い。そのため、火災時に、木質耐火被覆面材３０の外面３０Ａにおいて部分的に燃焼が継続しても、火災熱が鉄骨柱１０全体に拡散されるため、鉄骨柱１０の局所的な温度上昇が抑制される。

したがって、木質耐火被覆面材３０にカラマツ、又はベイマツを使用した場合であって、火災時に、木質耐火被覆面材３０の外面３０Ａにおいて部分的に燃焼が継続しても、鉄骨柱１０の耐火性能は確保される。

鉄骨柱１０の材軸方向から見て、隣り合う木質耐火被覆面材３０は、互いに略直交する方向（矢印Ｘ方向、矢印Ｙ方向）に沿って配置されている。また、隣り合う木質耐火被覆面材３０は、各々の端部が突き当てられた状態で配置されており、その端部間に目地Ｍが形成されている。

木質耐火被覆面材３０の内面（裏面）３０Ｂには、金属板５０が取り付けられている。断熱層としての金属板５０は、熱伝導率が高い鋼板や鉄板等によって形成されている。この金属板５０は、木質耐火被覆面材３０の内面３０Ｂに重ねられた状態で、複数のビス５２によって木質耐火被覆面材３０に固定されている。

なお、木質耐火被覆面材３０及び金属板５０は、予め一体化されたユニットとしても良い。また、金属板５０は、必要に応じて設ければ良く、適宜省略可能である。

金属板５０及び木質耐火被覆面材３０は、隣り合う下地材２０に亘って配置されている。これらの金属板５０及び木質耐火被覆面材３０は、木質耐火被覆面材３０の表面（外面）側から、図示しないビス等によって下地材２０に固定されている。なお、金属板５０は、隣り合う木質耐火被覆面材３０の目地Ｍには、配置されていない。

金属板５０の内面は、鉄骨柱１０の外面（外側面）と対向して配置されている。つまり、木質耐火被覆面材３０は、金属板５０の内面と鉄骨柱１０の外面との間に間隔を空けた状態で配置されている。この間隔は、断熱層（断熱空間）として機能する。

また、金属板５０の内面と鉄骨柱１０の外面との間に間隔を空けることにより、鉄骨柱１０の外面に形成された溶接ビード等の凹凸と、木質耐火被覆面材３０との干渉が抑制されるとともに、当該間隔によって、木質耐火被覆面材３０の施工誤差等が吸収可能とされる。

ここで、図２に示されるように、木質耐火被覆面材３０は、幅方向（矢印Ｘ方向）に配列された複数の木質構成材４０を備えている。隣り合う木質構成材４０は、各々の側面４０Ｓ同士を突き合せた状態で配置されるとともに、各々の側面４０Ｓ同士が熱硬化性樹脂Ｒ１によって接着（圧着）されている。

木質構成材４０は、熱可塑性樹脂Ｒ２によって接着された集成材によって形成されている。また、木質構成材４０は、例えば、集成材の端材や廃材によって形成されている。各木質構成材４０は、木質耐火被覆面材３０の厚み方向（矢印Ｙ方向）に積層された複数の木材４２を有している。

複数の木材４２は、集成材のラミナとされており、３層以上で積層されている。また、複数の木材４２は、断面矩形状とされており、各々の繊維方向（長手方向）を同一方向として積層されている。隣り合う木材４２は、各々の厚み方向の表面（板面又は柾面）４２Ａ同士を突き合せた状態で配置されるとともに、各々の表面４２Ａ同士が熱可塑性樹脂Ｒ２によって接着（圧着）されている。

なお、本実施形態では、一例として、４層の木材４２を有する木質構成材４０、及び５層の木材４２を有する木質構成材４０を用いている。また、木質構成材４０は、端材や廃材に限らず、例えば、製材等でも良い。

金属板５０は、隣り合う木質構成材４０の内面に亘って重ねられている。この金属板５０は、複数のビス５２によって木質構成材４０に固定されている。複数のビス５２は、木質耐火被覆面材３０の幅方向に間隔を空けるとともに、鉄骨柱１０の材軸方向に間隔を空けて配置されている。各ビス５２は、例えば、木質構成材４０の内層側の木材４２に固定されている。

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。

図２に示されるように、木質耐火被覆面材３０は、複数の木質構成材４０を備えている。複数の木質構成材４０は、木質耐火被覆面材３０の幅方向に配列されるとともに、各々の側面４０Ｓ同士が突き当てられた状態で熱硬化性樹脂Ｒ１によって接着されている。

各木質構成材４０は、木質耐火被覆面材３０の厚み方向に積層された複数の木材４２を有している。また、複数の木材４２は、各々の表面４２Ａ同士が突き当てられた状態で、熱可塑性樹脂Ｒ２によって接着されている。

ここで、図３には、比較例に係る木質耐火被覆面材１００が示されている。比較例に係る木質耐火被覆面材１００は、隣り合う木質構成材４０が、熱可塑性樹脂Ｒ２によって接着されている点で、本実施形態に係る木質耐火被覆面材３０と相違する。

そのため、比較例に係る木質耐火被覆面材１００では、火災時に、熱可塑性樹脂Ｒ２が軟化し、接着力が低下すると、図３に二点鎖線で示されるように、木質構成材４０の木材４２が早期に脱落する可能性がある。

これに対して本実施形態では、前述したように、木質耐火被覆面材３０の幅方向に隣り合う木質構成材４０が、熱硬化性樹脂Ｒ１によって接着されている。つまり、本実施形態では、木質耐火被覆面材３０の幅方向に隣り合う木質構成材４０の木材４２同士が、火災時に接着力が低下し難い熱硬化性樹脂Ｒ１によって接着されている。

これにより、火災時に、木質構成材４０の熱可塑性樹脂Ｒ２が軟化し、木質耐火被覆面材３０の厚み方向に隣り合う木材４２の接着力が低下しても、当該木材４２の脱落が抑制される。

このように本実施形態では、熱可塑性樹脂Ｒ２によって接着された複数の木材４２を有する木質構成材４０によって木質耐火被覆面材３０を形成しつつ、木質構成材４０の脱落を抑制することができる。したがって、熱可塑性樹脂Ｒ２で接着されたＣＬＴ等の集成材や、それらの端材及び廃材の有効利用（再利用）を図るこができる。

また、木質耐火被覆面材３０の内面３０Ｂには、金属板５０が取り付けられている。金属板５０は、隣り合う木質構成材４０の内面に亘って重ねられている。また、金属板５０は、複数のビス５２によって木質構成材４０に固定されている。

これにより、例えば、火災時に、一の木質構成材４０に入力された火災熱が、金属板５０を介して隣り合う他の木質構成材４０に伝達される。したがって、一の木質構成材４０の温度上昇が抑制されるため、当該木質構成材４０の脱落が抑制される。

また、木質構成材４０の内層側の木材４２は、ビス５２及び金属板５０を介して下地材２０に支持されている。したがって、木質構成材４０の内層側の木材４２の脱落が抑制される。

さらに、仮に火災時に、木質構成材４０の内層側の木材４２が脱落しても、金属板５０によって火炎が遮炎される。したがって、鉄骨柱１０の耐火性能が向上する。

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、金属板５０を固定するビス５２が、木質構成材４０の内層側の木材４２に固定されている。しかし、例えば、図４に示される変形例のように、木質構成材４０の最外層を構成する木材４２に達するように、木質構成材４０にビス５４を固定しても良い。

これにより、火災時に、木質構成材４０の熱可塑性樹脂Ｒ２が軟化し、接着力が低下しても、ビス５４によって木質構成材４０の最外層を構成する木材４２が支持されるため、当該木材４２の脱落がさらに抑制される。

また、上記実施形態では、木質構成材４０が集成材によって形成されている。しかし、木質構成材６０は、例えば、図５に示される変形例のように、直交集成板（ＣＬＴ）によって形成されても良い。

木質構成材６０は、木質耐火被覆面材３０の幅方向に配列され、各々の側面６０Ｓ同士を突き合せた状態で配置されるとともに、各々の側面６０Ｓ同士が熱硬化性樹脂Ｒ１によって接着（圧着）されている。

各木質構成材６０は、厚み方向に積層された複数の木材（ラミナ）６２，６４を有している。複数の木材６２，６４は、各々の繊維方向が互いに交差（略直交）するように積層されている。また、複数の木材６２，６４は、各々の厚み方向の表面同士が突き当てられた状態で、熱可塑性樹脂Ｒ２によって接着されている。

ここで、木質構成材６０では、例えば、木質耐火被覆面材３０の幅方向（矢印Ｘ方向）に延びる木材６２に達するようにビス５４を固定する。これにより、木材６２によって、当該木材６２の内層側の複数の木材６４が拘束される。したがって、ビス５４の数を低減しつつ、複数の木材６４の脱落も抑制することができる。

また、図６に示される変形例のように、隣り合う木質耐火被覆面材３０の角部では、一方の木質耐火被覆面材３０の木口面３０Ｋが露出するため、火災時に、木口面３０Ｋが加熱される。そのため、木口面３０Ｋを構成する木質構成材４０の熱可塑性樹脂Ｒ２が全層に亘って軟化し、接着力が低下する。この結果、一方の木質耐火被覆面材３０の木口面３０Ｋを構成する複数の木材４２が、全層に亘って早期に脱落する可能性がある。

この対策として、図６に示される変形例では、一方の木質耐火被覆面材３０の端部（木口面３０Ｋ）を構成する木質構成材４０にビス５６が設けられている。ビス５６は、木質構成材４０の内面側から木質構成材４０に捻じ込まれており、当該木質構成材４０の最外層を構成する木材４２に達している。

また、ビス５６は、例えば、隣り合う木質耐火被覆面材３０の目地Ｍ内（他方の木質耐火被覆面材３０の厚み内）で、かつ、一方の木質耐火被覆面材３０の木口面３０Ｋから、例えば、３０ｍｍ以上内側に配置されている。このビス５６によって、一方の木質耐火被覆面材３０の端部（木口面３０Ｋ）を構成する複数の木材４２の脱落を抑制することができる。

また、上記実施形態では、鉄骨部材が鉄骨柱１０とされている。しかし、鉄骨部材は、鉄骨柱に限らず、鉄骨梁でも良い。この場合、木質耐火被覆面材によって、鉄骨梁が耐火被覆される。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合せて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

３０ 木質耐火被覆面材
３０Ｂ 内面
４０ 木質構成材
４２ 木材
５０ 金属板
５２ ビス
５４ ビス
６０ 木質構成材
６２ 木材
６４ 木材
Ｒ１ 熱硬化性樹脂
Ｒ２ 熱可塑性樹脂

Claims (4)

1. 木質耐火被覆面材であって、
   前記木質耐火被覆面材の幅方向に配列されるとともに、熱硬化性樹脂によって接着された複数の木質構成材を備え、
   前記木質構成材は、前記木質耐火被覆面材の厚み方向に積層されるとともに、熱可塑性樹脂によって接着された複数の木材を有する、
   木質耐火被覆面材。
2. 隣り合う前記木質構成材の内面に亘って重ねられる金属板と、
   前記木質構成材に前記金属板を固定するビスと、
   を備える請求項１に記載の木質耐火被覆面材。
3. 前記ビスは、前記木質構成材の最外層を構成する前記木材に達する、
   請求項２に記載の木質耐火被覆面材。
4. 前記木質構成材が、集成材又は直交集成板とされる、
   請求項１～請求項３の何れか１項に記載の木質耐火被覆面材。