JP3683858B2 - Ａ種膜材を用いた膜屋根およびａ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ａ種膜材を用いた膜屋根およびＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ＰＴＦＥ樹脂（四ふっ化エチレン樹脂）とガラス繊維の複合膜にＦＥＰ樹脂などふっ素樹脂をコーティングした所謂Ａ種膜材を用いた膜屋根では、所定の張力でＡ種膜材を張り渡すことによって構成されている。
そして、Ａ種膜材の接合では、樹脂の熱可塑性を利用し、金属製の平板でかつ平滑な矩形熱盤を押し当てるホットメルト接合が用いられている。
この熱盤を押し当てるホットメルト接合としては、膜材の上下何れかに定盤を設置する接合方法および片押しによる接合方法が知られている。
【０００３】
先ず、膜材の上下何れかに定盤を設置する接合方法は、被着体である二枚の膜材の上下何れかに定盤を設置し、金属製の平板でかつ平滑な矩形熱盤を押し当て溶着させる方法である。
この接合方法は、熱盤と定盤間に被着体である膜材を挟み込むことができ、膜材同士を接触させかつ適切な圧力を確保することができることから、ホットメルト接合においては、理想的な接合方法である。
【０００４】
次に、片押しによる接合方法は、膜材の上下何れかに定盤を設置する接合方法をコスト、作業性から省略し、膜パネルに導入された張力を反力とし、下部定盤の無い状況で片面から熱盤を押し当て二枚の膜材を接合する方法である。
この接合方法は、張力の導入された膜パネルに矩形の熱盤を片押しすると、膜材の押し当てられた範囲の中央部が凸状に変形し、接合する間詰め膜材との間に隙間を生じ、熱盤接触部の外周部のみが接合されてしまう。
【０００５】
この接合方法でも簡便な止水性能は確保されるが、多雪地域における滑雪等、接合端部に大きな外力が加わる場合は、経年により剥離を生じることから、充分な接合とは言えない。
ここで、Ａ種膜材の溶着接合用接着剤としては、一般的に厚さ１２５μｍ〜１９０μｍ程度のＦＥＰ樹脂フィルム（１００％ＦＥＰ樹脂の熱押出し成形加工品）が用いられている。
【０００６】
また、ＦＥＰ樹脂フィルムを用いるのは、Ａ種膜材の樹脂分を構成するＰＴＦＥ樹脂表面処理材として用いられているＦＥＰ樹脂との相溶性を確保するためである。また、ＦＥＰ樹脂フィルムの厚みは、溶着時にＦＥＰ樹脂フィルムがメルトフローし被着体であるＡ種膜材表面の凹凸を埋めるに十分な量を確保するように決められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７および図８に示すように、Ａ種膜材１，１同士の溶着接合部２における膜材端部小口３は、材料加工時のレーザによる裁断を行ったままの状態となっているため、Ａ種膜材１の表層にあるＰＴＦＥ樹脂層４とＦＥＰ樹脂による樹脂コーティング層５がなくなり、かつガラス繊維６が露頭しており、親水性に起因する凍結融解抵抗性の低下など材料劣化を生じ易くなる。すなわち、Ａ種膜材１，１同士の溶着接合部２における膜材端部小口３は、撥水性、耐久性に劣る部分である。
【０００８】
また、図８に示すように、Ａ種膜材１，１同士の溶着接合部２における膜材端部小口３には、Ａ種膜材１の厚さ分（０．６〜０．８ｍｍ）の段差７が生じる。この接合状態でも、接合強度および簡便な止水性能は確保される。
しかし、多雪地域における端部の凍結とそれに続く滑雪などにより、Ａ種膜材１，１同士の溶着接合部２における膜材端部小口３に大きな外力が加わる場合には、経年により段差７から溶着接合部２の剥離や接合膜材端部の材料劣化を生じ、充分な接合とはなり得ていない。
【０００９】
本発明は、斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、Ａ種膜材同士の溶着接合部における膜材端部小口の撥水性、耐久性を向上させることが可能なＡ種膜材を用いた膜屋根およびＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、所定の張力でＡ種膜材を張り渡して成るＡ種膜材に別のＡ種膜材を溶着接合して成る膜屋根において、前記両Ａ種膜材の溶着接合部位は、ＦＥＰ樹脂（四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合樹脂）フィルムまたはＦＥＰ樹脂ディスバージョンにＦＥＰ樹脂粉末を添加分散させたゲル状物質から成る接着剤によって現場において溶着され、前記溶着接合部位の膜材端部小口から前記別のＡ種膜材に亘る段差部は、前記溶着した接着剤をテーパ状に整形して平滑化されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、所定の張力で張り渡したＡ種膜材に別のＡ種膜材を現場において溶着接合するに際し、前記両Ａ種膜材の溶着接合部位および前記溶着接合部位の膜材端部小口から前記別のＡ種膜材に亘る段差部にＦＥＰ樹脂フィルムまたはＦＥＰ樹脂ディスバージョンにＦＥＰ樹脂粉末を添加分散させたゲル状物質から成る接着剤を配し、前記溶着接合部位および前記段差部を加熱して前記両Ａ種膜材同士を溶着接合するとともに前記段差部に前記接着剤を溶着し、前記段差部に溶着した接着剤を再度加熱してテーパ状に整形することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、所定の張力で張り渡したＡ種膜材に別のＡ種膜材を溶着接合した膜屋根の膜材端部小口から前記別のＡ種膜材に亘る段差部に、ＦＥＰ樹脂フィルムまたはＦＥＰ樹脂ディスバージョンにＦＥＰ樹脂粉末を添加分散させたゲル状物質から成る接着剤を現場において配し、前記接着剤を加熱して前記膜材端部小口に溶着し、前記溶着した接着剤を再度加熱して前記段差部をテーパ状に整形することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３記載のＡ種膜を用いた屋根部材の膜材端部処理方法において、前記接着剤の加熱は熱盤により行い、前記段差部をテーパ状に整形する加工は前記熱盤を４０°〜８０°傾けることにより行うことを特徴とする。
【００１４】
（作用）
Ａ種膜材を用いた屋根部材は、工場溶着接合加工と併せて、張力がかかった本体膜に間詰めの膜材（フラップ膜材）などを現場で溶着接合施工する場合が多い。また、経年の劣化に対する補修は現場溶着となることは言うまでもない。
従来の溶着接合での膜材端部は前述したように、溶着接合部で少なくとも膜材厚分の段差が生じる。このため、多雪地域においては膜材表面部での凍着、滑雪などにより接合端部に大きな外力が加わることになり、膜材端部に起因する剥離を生じ、結果として経年での漏水を誘起することになる。また、膜材端部ではガラス繊維が露頭しており、親水性に起因する凍結融解抵抗性の低下など材料劣化を生じ易くなる。
【００１５】
この改善策として、膜材同士を熱溶着接合する際に、膜材の熱溶着と同時にあるいは別々にＦＥＰ樹脂（四ふつ化エチレン・六ふつ化プロピレン共重合樹脂）のフイルムやＦＥＰ樹脂のゲルを用いて膜材端部（段差および小口の未コーティング部）を平滑化処理する方法（平滑化処理により平滑化と併せて小口のコーティング処理も可能）が、溶着接合部の耐久性向上に効果があることを各種の実験的検討を通して検証するに至った。
【００１６】
本発明者らは、多雪地域での膜屋根上に堆積し滑落する雪氷が、溶着接合部に及ぼす影響に関する研究過程の中で、前述に示した従来の膜材接合状態では、雪氷塊が凍着し滑落した際に、膜材端部に起因する溶着接合部の剥離が発生および進行し、膜材の損傷を促進することを実験的に確認した。
具体的には、膜材接合端部の耐久性向上策として、接合膜材端部処理としての平滑化処理として、ＦＥＰ樹脂フイルムやＦＥＰ樹脂のゲルを接合媒体として用い、接合媒体のメルトフローにより接合部端部の段差部を１〜１５ｍｍの範囲、望ましくは２〜８ｍｍの範囲でテーパ状に埋め、端部に剥離力等がかかりにくい形状にコーティングする工法を発案するに至った。
【００１７】
膜材端部の処理長さとして１ｍｍ以下の場合は、顕著な段差処理効果が期待し得ず、１５ｍｍ以上の場合は１５ｍｍ以下と同等の効果しか期待し得ず冗長となるためである。
また、段差部をテーパ状に整形する加工は、熱盤を傾けることによって行われる。その際、作業性および出来上がったテーパの形状から熱盤の傾きを４０°〜８０°にすることが望ましいことが確認できた。
【００１８】
膜材端部平滑化処理をおこなった試験体を用いた凍着、滑雪実験において、接合部膜材端部の平滑化処理が、その耐久性に極めて有効であることが検証された。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る膜屋根１０およびＡ種膜を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す。
本実施形態に係る膜屋根１０は、常法に従って鋼製フレームに所定の張力（例えば、３００ｋｇｆ／ｃｍ）を掛けてＡ種膜１１を張り渡して張力導入膜パネル１２が形成されている。この際、各張力導入膜パネル１２は、端部をボルトナットなどにより締結されて定着される。
【００２０】
そして、溶着接合部１３には、例えば、雨仕舞いのための間詰めの膜材（フラップ膜材）１４が現場で片押しによる溶着接合により固着されている。この溶着接合に際し、Ａ種膜材１１と間詰めの膜材１４との間にＦＥＰ樹脂（四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合樹脂）フィルムから成る接着剤１５を配しておく。
さらに、溶着接合部１３における膜材端部小口１３Ａには、現場でＦＥＰ樹脂フィルムから成る接着剤１５（またはＦＥＰ樹脂のゲルから成る接着剤１６）を被覆して、その接着剤１５（または１６）を片押しによる溶着接合により固着し、その後に、さらに溶着した接着剤１５（または１６）をテーパ状に整形して段差部１７を平滑化する処理を施している。
【００２１】
従って、溶着接合部１３における膜材端部小口１３Ａは、段差部１７が溶着した接着剤１５（または１６）を整形したテーパ１８となり、段差がなくなる。
そのため、多雪地域での膜屋根１０上に堆積し滑落する雪氷塊が凍着し滑落する際に、溶着接合部１３にぶつかろうとしても、テーパ１８がそれを遮り、従来のように膜材が剥離するとか、露頭するガラス繊維から浸水するなどの不具合が起こらなくなった。
【００２２】
図３は、本発明の別の実施形態に係る膜屋根２０およびＡ種膜を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す。
本実施形態は、Ａ種膜材２１，２２同士の溶着と膜材端部２３の平滑化を同時に行う場合に適用した例である。
本実施形態では、接着剤（溶着媒体）として厚み１２５μｍ〜１９０μｍのＦＥＰ樹脂フイルム２４を使用している。
【００２３】
また、熱融着治具２５は、重さ約９ｋｇ、熱盤面４ｃｍｗ×３０ｃｍＬとした。熱融着治具２５の熱盤先端部形状は凸版とし、３８０℃、９０秒間の溶着条件下で間詰めの膜材（フラップ膜材）２２を溶着するように設定した。
先ず、ＦＥＰ樹脂フイルム２４をＡ種膜材２１，２２間および膜材端部２３から３ｍｍ出した状態に仮止めする。
【００２４】
次に、熱溶着治具２５を用いてＡ種膜材２１，２２同士の溶着接合と同時に膜材端部２３の所定長さ（３ｍｍ）についても加熱を行う。その際、熱溶着治具２５は膜材端部２３の所定長さ（３ｍｍ）出して設置する。これにより挿入したＦＥＰ樹脂フィルム２４はメルトフローしてＡ種膜材２１，２２表面の既ＦＥＰ樹脂コーティング層と溶融一体化し、膜材端部２３の小口２６をコーティングする。
【００２５】
次に、接合部膜材端部２３の平滑化のため、通常溶着加熱時間９０秒後に熱溶着治具２５をＡ種膜材２１，２２に対して７０°程度の角度になるよう傾けて５秒間加熱し、熱溶着治具２５の自重による加圧により膜材端部２３をテーパ状に整形するとともにＡ種膜材２１，２２とＦＥＰ樹脂フイルム２４の熱溶着接合をおこなう。整形完了後、すばやく熱溶着治具２５をはずし形状が変化しないように冷却すると、膜材端部２３に段差のない滑らかな面となった。
【００２６】
これにより、従来の融着接合部にある膜材重ね合わせによる材料厚さ（０．６〜０．８ｍｍ）分の段差小口に剥離力が掛からない接合部ができる。
図４は、本発明の別の実施形態に係る膜屋根３０およびＡ種膜を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す。
本実施形態は、Ａ種膜材３１，３２同士の溶着と膜材端部３３の平滑化を同時に行う場合に適用した例である。
【００２７】
本実施形態では、接着剤（溶着媒体）としてＦＥＰ樹脂のゲル３４を使用している。
先ず、ＦＥＰ樹脂のゲル３４をＡ種膜材３１，３２間および膜材端部３３から約５ｍｍ出た部分まで塗布する。
次いで、熱溶着治具３５を用いてＡ種膜材３１，３２の溶着接合と同時に膜材端部３３の所定長さについても加熱を行う。その際、熱溶着治具３５は膜材端部３３の所定長さ（約３ｍｍ程度）出して設置する。これにより塗布したＦＥＰ樹脂のゲル３４はメルトフローしてＡ種膜材３１，３２表面の既ＦＥＰ樹脂コーティング層と溶融一体化し、膜材端部３３の小口３６をコーティングする。
【００２８】
次に、接合部膜材端部３３の平滑化のため、通常溶着加熱時間９０秒後に熱溶着治具３５を膜面に対して７０°程度の角度になるよう傾けて５秒間加熱し、熱溶着治具３５の自重による加圧により膜材端部３３をテーパ状に整形するとともにＡ種膜材３１，３２とＦＥＰ樹脂のゲル３４の熱溶着接合をおこなう。
ここで、ＦＥＰ樹脂ゲル３４の成分含有量は、下記の表１に示すとおりである。
【００２９】
【表１】
また、その材料特性をもつ接着剤の粘度および全固形分量（ゲル中のＦＥＰ樹脂の質量の割合に相当する。）を下記に示す。
粘度は、４０００〜５０００（ｍＰａ・ｓ）である。
測定試験法は、ＪＩＳ Ｋ ７１１７（液状の樹脂の回転粘度計による粘度試験法 Ｓ法）に準ずる。
【００３０】
全固形分量（不揮発分量）は、６０．０〜７０．０（重量％）である。
測定試験法は、ＪＩＳ Ｋ ６８３３（接着剤の一般試験法６．４不揮発分 ）に準ずる。
なお、一般のＦＥＰ樹脂ディスパージョンの粘度は、１０〜２０ｍPａ・ｓであり、サラサラしており、屋根勾配を模擬した実験では流れ出してしまい、接合できなかった。
【００３１】
また、低濃度ディスパージョンで、樹脂を所定量接合面に塗布するには、繰り返し塗る方法も考えられるが、塗った面が濡れたままでは塗り重ねができないし、水分が飛ぶまで待つと微粉末化して飛散し、やはり塗り重ねができなかった。
本実施形態に用いるＦＥＰ樹脂のゲル３４は、一般的なＦＥＰ樹脂ディスパージョンと比べ、樹脂分が高濃度で界面活性剤が低濃度となっている。
【００３２】
また、以下の理由▲１▼〜▲３▼により成分配合が決められている。
▲１▼屋根勾配６０〜７０°の急勾配面での作業において流れ出さず、下記▲３▼の適用塗布ができる粘度であること。
▲２▼熱によりメルトフローさせ一体化する際、界面活性剤が熱変成して茶褐色にならず美観、意匠性を損なわない界面活性剤濃度であること。
【００３３】
▲３▼塗布作業において、Ａ種膜材の凹凸を埋めるに十分な樹脂量を確保する全固形分量であること。
本実施形態に用いるＦＥＰ樹脂のゲル３４は、接合するＡ種膜材（母材）表面のコーティング材と同等のふっ素樹脂であるから、加熱後に除冷すると、互いの分子の絡み合いにより、Ａ種膜材のふっ素樹脂と一体化しており、剥離試験を行っても、接合部では破壊せず、ガラス繊維から母材のコーティング（ＰＴＦＥ樹脂）が剥がれる破壊性状となる。
【００３４】
それは、Ａ種膜材自体が複合材料で、ガラス繊維とコーティング（ＰＴＦＥ樹脂）の付着強度の方が、熱により一体化された溶着接合部分より強度的に劣るからである。
ちなみに、屋根に用いるＡ種膜材でホットメルト接合して剥離試験したところ、（劣化させていない初期状態の）剥離強度としては、ガラス繊維とコーティングふっ素樹脂の付着強度の弱いものでも、２ｋｇｆ／ｃｍ程度である。
【００３５】
図５は、本発明の別の実施形態に係る膜屋根４０およびＡ種膜を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す。
本実施形態は、Ａ種膜材４１，４２を既に溶着した場合の既溶着膜材端部４３の平滑化処理を施した例を示す。
先ず、ＦＥＰ樹脂のゲル４４を膜材端部４３から約５ｍｍ出た部分まで塗布する。
【００３６】
次いで、熱溶着治具４５を用いて膜材の溶着接合と同時に膜材端部４３の所定長さについても加熱を行う。その際、熱溶着治具４５は膜材端部４３の所定長さ（約３ｍｍ程度）出して設置する。これにより塗布したＦＥＰ樹脂のゲル４４はメルトフローしてＡ種膜材４１，４２表面の既ＦＥＰ樹脂コーティング層と溶融一体化し、膜材端部４３の小口４６をコーティングする。
【００３７】
次に、接合部膜材端部４３の平滑化のため、通常溶着加熱時間９０秒後に熱溶着治具４５を膜面に対して７０°程度の角度になるよう傾けて５秒間加熱し、熱溶着治具４５の自重による加圧により膜材端部４３をテーパ状に整形するとともにＡ種膜材４１，４２とＦＥＰ樹脂のゲル３４の熱溶着接合をおこなう。
図９は、凍着および滑雪を模擬した実験において把握された、接合部端部の捲れの大きさと氷塊の付着力との関係例を示す。
【００３８】
膜材端部が５ｍｍ氷塊に食い込んだ状態に凍着した場合、その凍着力は４０Ｎ／ｃｍ程度の付着力となる。通常、間詰めの膜材の融着接合強度は２０Ｎ／ｃｍ程度であるので、溶着接合端部に捲れなど不良部があった場合、氷塊の付着力が接合部の剥離強度より大きくなり、雪氷の自重、落下の外力よってフラップ膜材を引き剥がすことが把握される。このことからも接合端部小口に剥離力の掛かる始発点を皆無にできる本発明に係る膜材端部の平滑化処理方法は、融着接合部の耐久性向上に大きな効果があることが理解される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明では、溶着接合部の膜材端部を平滑化処理するので、多雪地域での膜屋根上に堆積し滑落する雪氷が溶着接合部に及ぼす剥離故障を確実に防止することができる。すなわち、屋根上に堆積し凍結、滑落する雪氷に起因する接合部剥離や膜材端小口部の基布を傷める挙動を皆無にできる。また、Ａ種膜材による建築の恒久的な屋根部材などの膜接合に関する要素技術として品質確保に多いに貢献することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る膜屋根１０を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す説明図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る膜屋根２０およびＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す説明図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る膜屋根３０およびＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す説明図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る膜屋根４０およびＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す説明図である。
【図６】凍着および滑雪を模擬した実験において把握された、接合部端部の捲れの大きさと氷塊の付着力との関係例を示す図である。
【図７】裁断加工後のＡ種膜材の状態を示す断面図である。
【図８】従来のＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０ 膜屋根
１１、２１、２２、３１、３２、４１、４２ Ａ種膜
１２ 張力導入膜パネル
１３ 溶着接合部
１３Ａ 膜材端部小口
１４ 間詰めの膜材（フラップ膜材）
１５、１６ 接着剤
１７ 段差部
１８ テーパ
２３、３３、４３ 膜材端部
２４ ＦＥＰ樹脂フイルム
２５ 熱融着治具
２６、３６ 小口
３４、４４ ＦＥＰ樹脂のゲル
３５、４５ 熱溶着治具
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ａ種膜材を用いた膜屋根およびＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ＰＴＦＥ樹脂（四ふっ化エチレン樹脂）とガラス繊維の複合膜にＦＥＰ樹脂などふっ素樹脂をコーティングした所謂Ａ種膜材を用いた膜屋根では、所定の張力でＡ種膜材を張り渡すことによって構成されている。
そして、Ａ種膜材の接合では、樹脂の熱可塑性を利用し、金属製の平板でかつ平滑な矩形熱盤を押し当てるホットメルト接合が用いられている。
この熱盤を押し当てるホットメルト接合としては、膜材の上下何れかに定盤を設置する接合方法および片押しによる接合方法が知られている。
【０００３】
先ず、膜材の上下何れかに定盤を設置する接合方法は、被着体である二枚の膜材の上下何れかに定盤を設置し、金属製の平板でかつ平滑な矩形熱盤を押し当て溶着させる方法である。
この接合方法は、熱盤と定盤間に被着体である膜材を挟み込むことができ、膜材同士を接触させかつ適切な圧力を確保することができることから、ホットメルト接合においては、理想的な接合方法である。
【０００４】
次に、片押しによる接合方法は、膜材の上下何れかに定盤を設置する接合方法をコスト、作業性から省略し、膜パネルに導入された張力を反力とし、下部定盤の無い状況で片面から熱盤を押し当て二枚の膜材を接合する方法である。
この接合方法は、張力の導入された膜パネルに矩形の熱盤を片押しすると、膜材の押し当てられた範囲の中央部が凸状に変形し、接合する間詰め膜材との間に隙間を生じ、熱盤接触部の外周部のみが接合されてしまう。
【０００５】
この接合方法でも簡便な止水性能は確保されるが、多雪地域における滑雪等、接合端部に大きな外力が加わる場合は、経年により剥離を生じることから、充分な接合とは言えない。
ここで、Ａ種膜材の溶着接合用接着剤としては、一般的に厚さ１２５μｍ〜１９０μｍ程度のＦＥＰ樹脂フィルム（１００％ＦＥＰ樹脂の熱押出し成形加工品）が用いられている。
【０００６】
また、ＦＥＰ樹脂フィルムを用いるのは、Ａ種膜材の樹脂分を構成するＰＴＦＥ樹脂表面処理材として用いられているＦＥＰ樹脂との相溶性を確保するためである。また、ＦＥＰ樹脂フィルムの厚みは、溶着時にＦＥＰ樹脂フィルムがメルトフローし被着体であるＡ種膜材表面の凹凸を埋めるに十分な量を確保するように決められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７および図８に示すように、Ａ種膜材１，１同士の溶着接合部２における膜材端部小口３は、材料加工時のレーザによる裁断を行ったままの状態となっているため、Ａ種膜材１の表層にあるＰＴＦＥ樹脂層４とＦＥＰ樹脂による樹脂コーティング層５がなくなり、かつガラス繊維６が露頭しており、親水性に起因する凍結融解抵抗性の低下など材料劣化を生じ易くなる。すなわち、Ａ種膜材１，１同士の溶着接合部２における膜材端部小口３は、撥水性、耐久性に劣る部分である。
【０００８】
また、図８に示すように、Ａ種膜材１，１同士の溶着接合部２における膜材端部小口３には、Ａ種膜材１の厚さ分（０．６〜０．８ｍｍ）の段差７が生じる。この接合状態でも、接合強度および簡便な止水性能は確保される。
しかし、多雪地域における端部の凍結とそれに続く滑雪などにより、Ａ種膜材１，１同士の溶着接合部２における膜材端部小口３に大きな外力が加わる場合には、経年により段差７から溶着接合部２の剥離や接合膜材端部の材料劣化を生じ、充分な接合とはなり得ていない。
【０００９】
本発明は、斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、Ａ種膜材同士の溶着接合部における膜材端部小口の撥水性、耐久性を向上させることが可能なＡ種膜材を用いた膜屋根およびＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、所定の張力でＡ種膜材を張り渡して成るＡ種膜材に別のＡ種膜材を溶着接合して成る膜屋根において、前記両Ａ種膜材の溶着接合部位は、ＦＥＰ樹脂（四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合樹脂）フィルムまたはＦＥＰ樹脂ディスバージョンにＦＥＰ樹脂粉末を添加分散させたゲル状物質から成る接着剤によって現場において溶着され、前記溶着接合部位の膜材端部小口から前記別のＡ種膜材に亘る段差部は、前記溶着した接着剤をテーパ状に整形して平滑化されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、所定の張力で張り渡したＡ種膜材に別のＡ種膜材を現場において溶着接合するに際し、前記両Ａ種膜材の溶着接合部位および前記溶着接合部位の膜材端部小口から前記別のＡ種膜材に亘る段差部にＦＥＰ樹脂フィルムまたはＦＥＰ樹脂ディスバージョンにＦＥＰ樹脂粉末を添加分散させたゲル状物質から成る接着剤を配し、前記溶着接合部位および前記段差部を加熱して前記両Ａ種膜材同士を溶着接合するとともに前記段差部に前記接着剤を溶着し、前記段差部に溶着した接着剤を再度加熱してテーパ状に整形することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、所定の張力で張り渡したＡ種膜材に別のＡ種膜材を溶着接合した膜屋根の膜材端部小口から前記別のＡ種膜材に亘る段差部に、ＦＥＰ樹脂フィルムまたはＦＥＰ樹脂ディスバージョンにＦＥＰ樹脂粉末を添加分散させたゲル状物質から成る接着剤を現場において配し、前記接着剤を加熱して前記膜材端部小口に溶着し、前記溶着した接着剤を再度加熱して前記段差部をテーパ状に整形することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３記載のＡ種膜を用いた屋根部材の膜材端部処理方法において、前記接着剤の加熱は熱盤により行い、前記段差部をテーパ状に整形する加工は前記熱盤を４０°〜８０°傾けることにより行うことを特徴とする。
【００１４】
（作用）
Ａ種膜材を用いた屋根部材は、工場溶着接合加工と併せて、張力がかかった本体膜に間詰めの膜材（フラップ膜材）などを現場で溶着接合施工する場合が多い。また、経年の劣化に対する補修は現場溶着となることは言うまでもない。
従来の溶着接合での膜材端部は前述したように、溶着接合部で少なくとも膜材厚分の段差が生じる。このため、多雪地域においては膜材表面部での凍着、滑雪などにより接合端部に大きな外力が加わることになり、膜材端部に起因する剥離を生じ、結果として経年での漏水を誘起することになる。また、膜材端部ではガラス繊維が露頭しており、親水性に起因する凍結融解抵抗性の低下など材料劣化を生じ易くなる。
【００１５】
この改善策として、膜材同士を熱溶着接合する際に、膜材の熱溶着と同時にあるいは別々にＦＥＰ樹脂（四ふつ化エチレン・六ふつ化プロピレン共重合樹脂）のフイルムやＦＥＰ樹脂のゲルを用いて膜材端部（段差および小口の未コーティング部）を平滑化処理する方法（平滑化処理により平滑化と併せて小口のコーティング処理も可能）が、溶着接合部の耐久性向上に効果があることを各種の実験的検討を通して検証するに至った。
【００１６】
本発明者らは、多雪地域での膜屋根上に堆積し滑落する雪氷が、溶着接合部に及ぼす影響に関する研究過程の中で、前述に示した従来の膜材接合状態では、雪氷塊が凍着し滑落した際に、膜材端部に起因する溶着接合部の剥離が発生および進行し、膜材の損傷を促進することを実験的に確認した。
具体的には、膜材接合端部の耐久性向上策として、接合膜材端部処理としての平滑化処理として、ＦＥＰ樹脂フイルムやＦＥＰ樹脂のゲルを接合媒体として用い、接合媒体のメルトフローにより接合部端部の段差部を１〜１５ｍｍの範囲、望ましくは２〜８ｍｍの範囲でテーパ状に埋め、端部に剥離力等がかかりにくい形状にコーティングする工法を発案するに至った。
【００１７】
膜材端部の処理長さとして１ｍｍ以下の場合は、顕著な段差処理効果が期待し得ず、１５ｍｍ以上の場合は１５ｍｍ以下と同等の効果しか期待し得ず冗長となるためである。
また、段差部をテーパ状に整形する加工は、熱盤を傾けることによって行われる。その際、作業性および出来上がったテーパの形状から熱盤の傾きを４０°〜８０°にすることが望ましいことが確認できた。
【００１８】
膜材端部平滑化処理をおこなった試験体を用いた凍着、滑雪実験において、接合部膜材端部の平滑化処理が、その耐久性に極めて有効であることが検証された。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る膜屋根１０およびＡ種膜を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す。
本実施形態に係る膜屋根１０は、常法に従って鋼製フレームに所定の張力（例えば、３００ｋｇｆ／ｃｍ）を掛けてＡ種膜１１を張り渡して張力導入膜パネル１２が形成されている。この際、各張力導入膜パネル１２は、端部をボルトナットなどにより締結されて定着される。
【００２０】
そして、溶着接合部１３には、例えば、雨仕舞いのための間詰めの膜材（フラップ膜材）１４が現場で片押しによる溶着接合により固着されている。この溶着接合に際し、Ａ種膜材１１と間詰めの膜材１４との間にＦＥＰ樹脂（四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合樹脂）フィルムから成る接着剤１５を配しておく。
さらに、溶着接合部１３における膜材端部小口１３Ａには、現場でＦＥＰ樹脂フィルムから成る接着剤１５（またはＦＥＰ樹脂のゲルから成る接着剤１６）を被覆して、その接着剤１５（または１６）を片押しによる溶着接合により固着し、その後に、さらに溶着した接着剤１５（または１６）をテーパ状に整形して段差部１７を平滑化する処理を施している。
【００２１】
従って、溶着接合部１３における膜材端部小口１３Ａは、段差部１７が溶着した接着剤１５（または１６）を整形したテーパ１８となり、段差がなくなる。
そのため、多雪地域での膜屋根１０上に堆積し滑落する雪氷塊が凍着し滑落する際に、溶着接合部１３にぶつかろうとしても、テーパ１８がそれを遮り、従来のように膜材が剥離するとか、露頭するガラス繊維から浸水するなどの不具合が起こらなくなった。
【００２２】
図３は、本発明の別の実施形態に係る膜屋根２０およびＡ種膜を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す。
本実施形態は、Ａ種膜材２１，２２同士の溶着と膜材端部２３の平滑化を同時に行う場合に適用した例である。
本実施形態では、接着剤（溶着媒体）として厚み１２５μｍ〜１９０μｍのＦＥＰ樹脂フイルム２４を使用している。
【００２３】
また、熱融着治具２５は、重さ約９ｋｇ、熱盤面４ｃｍｗ×３０ｃｍＬとした。熱融着治具２５の熱盤先端部形状は凸版とし、３８０℃、９０秒間の溶着条件下で間詰めの膜材（フラップ膜材）２２を溶着するように設定した。
先ず、ＦＥＰ樹脂フイルム２４をＡ種膜材２１，２２間および膜材端部２３から３ｍｍ出した状態に仮止めする。
【００２４】
次に、熱溶着治具２５を用いてＡ種膜材２１，２２同士の溶着接合と同時に膜材端部２３の所定長さ（３ｍｍ）についても加熱を行う。その際、熱溶着治具２５は膜材端部２３の所定長さ（３ｍｍ）出して設置する。これにより挿入したＦＥＰ樹脂フィルム２４はメルトフローしてＡ種膜材２１，２２表面の既ＦＥＰ樹脂コーティング層と溶融一体化し、膜材端部２３の小口２６をコーティングする。
【００２５】
次に、接合部膜材端部２３の平滑化のため、通常溶着加熱時間９０秒後に熱溶着治具２５をＡ種膜材２１，２２に対して７０°程度の角度になるよう傾けて５秒間加熱し、熱溶着治具２５の自重による加圧により膜材端部２３をテーパ状に整形するとともにＡ種膜材２１，２２とＦＥＰ樹脂フイルム２４の熱溶着接合をおこなう。整形完了後、すばやく熱溶着治具２５をはずし形状が変化しないように冷却すると、膜材端部２３に段差のない滑らかな面となった。
【００２６】
これにより、従来の融着接合部にある膜材重ね合わせによる材料厚さ（０．６〜０．８ｍｍ）分の段差小口に剥離力が掛からない接合部ができる。
図４は、本発明の別の実施形態に係る膜屋根３０およびＡ種膜を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す。
本実施形態は、Ａ種膜材３１，３２同士の溶着と膜材端部３３の平滑化を同時に行う場合に適用した例である。
【００２７】
本実施形態では、接着剤（溶着媒体）としてＦＥＰ樹脂のゲル３４を使用している。
先ず、ＦＥＰ樹脂のゲル３４をＡ種膜材３１，３２間および膜材端部３３から約５ｍｍ出た部分まで塗布する。
次いで、熱溶着治具３５を用いてＡ種膜材３１，３２の溶着接合と同時に膜材端部３３の所定長さについても加熱を行う。その際、熱溶着治具３５は膜材端部３３の所定長さ（約３ｍｍ程度）出して設置する。これにより塗布したＦＥＰ樹脂のゲル３４はメルトフローしてＡ種膜材３１，３２表面の既ＦＥＰ樹脂コーティング層と溶融一体化し、膜材端部３３の小口３６をコーティングする。
【００２８】
次に、接合部膜材端部３３の平滑化のため、通常溶着加熱時間９０秒後に熱溶着治具３５を膜面に対して７０°程度の角度になるよう傾けて５秒間加熱し、熱溶着治具３５の自重による加圧により膜材端部３３をテーパ状に整形するとともにＡ種膜材３１，３２とＦＥＰ樹脂のゲル３４の熱溶着接合をおこなう。
ここで、ＦＥＰ樹脂ゲル３４の成分含有量は、下記の表１に示すとおりである。
【００２９】
【表１】
粘度は、４０００〜５０００（ｍＰａ・ｓ）である。
測定試験法は、ＪＩＳ Ｋ ７１１７（液状の樹脂の回転粘度計による粘度試験法 Ｓ法）に準ずる。
【００３０】
全固形分量（不揮発分量）は、６０．０〜７０．０（重量％）である。
測定試験法は、ＪＩＳ Ｋ ６８３３（接着剤の一般試験法６．４不揮発分 ）に準ずる。
なお、一般のＦＥＰ樹脂ディスパージョンの粘度は、１０〜２０ｍPａ・ｓであり、サラサラしており、屋根勾配を模擬した実験では流れ出してしまい、接合できなかった。
【００３１】
また、低濃度ディスパージョンで、樹脂を所定量接合面に塗布するには、繰り返し塗る方法も考えられるが、塗った面が濡れたままでは塗り重ねができないし、水分が飛ぶまで待つと微粉末化して飛散し、やはり塗り重ねができなかった。
本実施形態に用いるＦＥＰ樹脂のゲル３４は、一般的なＦＥＰ樹脂ディスパージョンと比べ、樹脂分が高濃度で界面活性剤が低濃度となっている。
【００３２】
また、以下の理由▲１▼〜▲３▼により成分配合が決められている。
▲１▼屋根勾配６０〜７０°の急勾配面での作業において流れ出さず、下記▲３▼の適用塗布ができる粘度であること。
▲２▼熱によりメルトフローさせ一体化する際、界面活性剤が熱変成して茶褐色にならず美観、意匠性を損なわない界面活性剤濃度であること。
【００３３】
▲３▼塗布作業において、Ａ種膜材の凹凸を埋めるに十分な樹脂量を確保する全固形分量であること。
本実施形態に用いるＦＥＰ樹脂のゲル３４は、接合するＡ種膜材（母材）表面のコーティング材と同等のふっ素樹脂であるから、加熱後に除冷すると、互いの分子の絡み合いにより、Ａ種膜材のふっ素樹脂と一体化しており、剥離試験を行っても、接合部では破壊せず、ガラス繊維から母材のコーティング（ＰＴＦＥ樹脂）が剥がれる破壊性状となる。
【００３４】
それは、Ａ種膜材自体が複合材料で、ガラス繊維とコーティング（ＰＴＦＥ樹脂）の付着強度の方が、熱により一体化された溶着接合部分より強度的に劣るからである。
ちなみに、屋根に用いるＡ種膜材でホットメルト接合して剥離試験したところ、（劣化させていない初期状態の）剥離強度としては、ガラス繊維とコーティングふっ素樹脂の付着強度の弱いものでも、２ｋｇｆ／ｃｍ程度である。
【００３５】
図５は、本発明の別の実施形態に係る膜屋根４０およびＡ種膜を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す。
本実施形態は、Ａ種膜材４１，４２を既に溶着した場合の既溶着膜材端部４３の平滑化処理を施した例を示す。
先ず、ＦＥＰ樹脂のゲル４４を膜材端部４３から約５ｍｍ出た部分まで塗布する。
【００３６】
次いで、熱溶着治具４５を用いて膜材の溶着接合と同時に膜材端部４３の所定長さについても加熱を行う。その際、熱溶着治具４５は膜材端部４３の所定長さ（約３ｍｍ程度）出して設置する。これにより塗布したＦＥＰ樹脂のゲル４４はメルトフローしてＡ種膜材４１，４２表面の既ＦＥＰ樹脂コーティング層と溶融一体化し、膜材端部４３の小口４６をコーティングする。
【００３７】
次に、接合部膜材端部４３の平滑化のため、通常溶着加熱時間９０秒後に熱溶着治具４５を膜面に対して７０°程度の角度になるよう傾けて５秒間加熱し、熱溶着治具４５の自重による加圧により膜材端部４３をテーパ状に整形するとともにＡ種膜材４１，４２とＦＥＰ樹脂のゲル３４の熱溶着接合をおこなう。
図９は、凍着および滑雪を模擬した実験において把握された、接合部端部の捲れの大きさと氷塊の付着力との関係例を示す。
【００３８】
膜材端部が５ｍｍ氷塊に食い込んだ状態に凍着した場合、その凍着力は４０Ｎ／ｃｍ程度の付着力となる。通常、間詰めの膜材の融着接合強度は２０Ｎ／ｃｍ程度であるので、溶着接合端部に捲れなど不良部があった場合、氷塊の付着力が接合部の剥離強度より大きくなり、雪氷の自重、落下の外力よってフラップ膜材を引き剥がすことが把握される。このことからも接合端部小口に剥離力の掛かる始発点を皆無にできる本発明に係る膜材端部の平滑化処理方法は、融着接合部の耐久性向上に大きな効果があることが理解される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明では、溶着接合部の膜材端部を平滑化処理するので、多雪地域での膜屋根上に堆積し滑落する雪氷が溶着接合部に及ぼす剥離故障を確実に防止することができる。すなわち、屋根上に堆積し凍結、滑落する雪氷に起因する接合部剥離や膜材端小口部の基布を傷める挙動を皆無にできる。また、Ａ種膜材による建築の恒久的な屋根部材などの膜接合に関する要素技術として品質確保に多いに貢献することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る膜屋根１０を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す説明図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る膜屋根２０およびＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す説明図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る膜屋根３０およびＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す説明図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る膜屋根４０およびＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法を示す説明図である。
【図６】凍着および滑雪を模擬した実験において把握された、接合部端部の捲れの大きさと氷塊の付着力との関係例を示す図である。
【図７】裁断加工後のＡ種膜材の状態を示す断面図である。
【図８】従来のＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０ 膜屋根
１１、２１、２２、３１、３２、４１、４２ Ａ種膜
１２ 張力導入膜パネル
１３ 溶着接合部
１３Ａ 膜材端部小口
１４ 間詰めの膜材（フラップ膜材）
１５、１６ 接着剤
１７ 段差部
１８ テーパ
２３、３３、４３ 膜材端部
２４ ＦＥＰ樹脂フイルム
２５ 熱融着治具
２６、３６ 小口
３４、４４ ＦＥＰ樹脂のゲル
３５、４５ 熱溶着治具
Claims (4)
- 所定の張力でＡ種膜材を張り渡して成るＡ種膜材に別のＡ種膜材を溶着接合して成る膜屋根において、
前記両Ａ種膜材の溶着接合部位は、ＦＥＰ樹脂（四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合樹脂）フィルムまたはＦＥＰ樹脂ディスバージョンにＦＥＰ樹脂粉末を添加分散させたゲル状物質から成る接着剤によって現場において溶着され、
前記溶着接合部位の膜材端部小口から前記別のＡ種膜材に亘る段差部は、前記溶着した接着剤をテーパ状に整形して平滑化されている
ことを特徴とするＡ種膜材を用いた膜屋根。 - 所定の張力で張り渡したＡ種膜材に別のＡ種膜材を現場において溶着接合するに際し、前記両Ａ種膜材の溶着接合部位および前記溶着接合部位の膜材端部小口から前記別のＡ種膜材に亘る段差部にＦＥＰ樹脂フィルムまたはＦＥＰ樹脂ディスバージョンにＦＥＰ樹脂粉末を添加分散させたゲル状物質から成る接着剤を配し、前記溶着接合部位および前記段差部を加熱して前記両Ａ種膜材同士を溶着接合するとともに前記段差部に前記接着剤を溶着し、前記段差部に溶着した接着剤を再度加熱してテーパ状に整形することを特徴とするＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法。
- 所定の張力で張り渡したＡ種膜材に別のＡ種膜材を溶着接合した膜屋根の膜材端部小口から前記別のＡ種膜材に亘る段差部に、ＦＥＰ樹脂フィルムまたはＦＥＰ樹脂ディスバージョンにＦＥＰ樹脂粉末を添加分散させたゲル状物質から成る接着剤を現場において配し、前記接着剤を加熱して前記膜材端部小口に溶着し、前記溶着した接着剤を再度加熱して前記段差部をテーパ状に整形することを特徴とするＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法。
- 請求項２または請求項３記載のＡ種膜を用いた屋根部材の膜材端部処理方法において、前記接着剤の加熱は熱盤により行い、前記段差部をテーパ状に整形する加工は前記熱盤を４０°〜８０°傾けることにより行うことを
特徴とするＡ種膜材を用いた屋根部材の膜材端部処理方法。
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