JP3718639B2

JP3718639B2 - 防火性を有するシート防水構造

Info

Publication number: JP3718639B2
Application number: JP2001068137A
Authority: JP
Inventors: 崇敏今福; 恵一井村
Original assignee: 筒中シート防水株式会社
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2021-03-12
Also published as: JP2002266477A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばコンクリート製屋根下地上に断熱材を介して防水シートが敷設される断熱防水屋根等に適用される防火性を有するシート防水構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一般家屋の勾配付き屋根等において、軟質合成樹脂製の防水シート用いて屋根葺き施工する技術が採用されつつある。
【０００３】
防水シートによる屋根葺き構造においては、図３に示すように、屋根下地（１１）上に、断熱材（１２ａ）を介して防水シート（１３ａ）を敷設するものがある。このような構造において、防水シート（１３ａ）は、例えばゴム系、エポキシ樹脂等の接着剤により、防水シート（１３ａ）のほぼ全域を断熱材層に接着するようにした接着工法や、防水シート（１３ａ）の一部を機械的に屋根下地（１）に固定して、残り多くの部分を遊離させるようにした絶縁工法等によって敷設施工される。
【０００４】
しかしながら、上記屋根葺き構造において、断熱材（１２ａ）として一般に用いられるスチレンフォーム等の合成樹脂発泡成形体は、可燃性物質であるため、その断熱材（１２ａ）によって、防火性の低下を来す恐れがある。特に、防水シート（１３ａ）が絶縁工法により敷設されるような場合には、防水シート（１３ａ）の下面側に空気層が形成されるため、その空気層によって、燃焼が促進されて、一段と防火性の低下を来す恐れがある。
【０００５】
一方、防火性を示す一つの指標として、近時改正される建築基準法において、ＩＳＯ／ＣＤ１２４６８（Test Method for External Fire Exposure to Roofs ）の規格（ＩＳＯ規格）に準拠した屋根の外部加熱試験（飛び火試験）がある。
【０００６】
この飛び火試験は、図４に示すように、試験体（１０）としての屋根材を載置した設置架台（１）を所定の傾斜角度（θ）で保持しておき、試験体（１０）の下端側に載置した火種（２）に着火するとともに、試験体（１０）の表面に沿って下側からエアー（Ａ）を吹き付け、その状態で、燃焼状況を観察するものである。そして、試験体（１０）の端部にまで燃焼域が広がってしまったり、あるいは火種（２）や燃焼物が試験体（１０）から飛散したり落下してしまった場合等には、防火性能が不十分であるとして不合格の評価がなされるものである。
【０００７】
この飛び火試験において、例えば上記図３に示す断熱防水屋根の屋根材（１２ａ）（１３ａ）を試験体として、飛び火試験を行った場合、火種（２）直下の防水シート（１３ａ）及び断熱材（１２ａ）が燃焼して、火種（２）が落下したり、断熱材部分が短時間で試験体端部まで燃焼して、不合格となり、所定の防火性を得ることができなかった。
【０００８】
【発明の背景】
そこで、本発明者は、上記のような断熱防水屋根において、十分な防火性を確保するため、断熱材（１２ａ）と防水シート（１３ａ）との間に、厚さ５ｍｍ以上の石膏、セメント系の不燃ボード（ケイ酸カルシウム板等）を介装するという技術を提案した。この構成では、不燃ボードによって、防水シート（１３ａ）から断熱材（１２ａ）への飛び火を防止でき、十分な防火性を得ることができた。しかしながら、不燃ボードは、高重量、かつ硬質であるため、材料の搬入作業や敷設作業が困難になるばかりか、現場での切断加工作業等も困難となり、施工作業が困難であり、又は雨天時には吸水により有害な変形が生じるという問題が発生した。
【０００９】
この発明は、上記の実情に鑑みてなされたもので、施工作業を容易に行えるとともに、十分な防火性を得ることができる防火性を有するシート防水構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、断熱材を用いたシート防水構造に対し、防火性に着目しつつ、綿密な実験研究を繰り返し行ったところ、上記目的を達成可能な特有の構成を見出し、本発明を成すに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の防火性を有するシート防水構造は、建造物躯体上に設けられる断熱材からなる断熱層と、前記断熱層上に設けられる防水シートからなる防水層とを備え、加熱発泡型の耐火性樹脂組成物が遮炎シート上に積層された耐火遮炎層が、前記断熱層及び前記防水層間に介装されてなるものを要旨としている。
【００１２】
本発明のシート防水構造においては、例えば図１に示すように、建造物躯体としての屋根下地（１１）上に、断熱層（１２）、耐火遮炎層（２０）及び防水層（１３）が積層されるものである。
【００１３】
本発明が適用される屋根下地（１１）は、例えばコンクリート等により構成されるものであり、勾配を有する傾斜屋根形状であっても、勾配を有しない陸屋根形状であっても、アーチ状の屋根形状であっても良く、材質や形状は特に限定されるものではない。
【００１４】
本発明において、断熱層（１２）を構成する断熱材（１２ａ）としては、例えばポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエチレン等の樹脂発泡体からなるものを好適に用いることができ、中でも特にポリスチレン樹脂発泡体を用いるのが良い。
【００１５】
また、断熱層（１２）上に設けられる耐火遮炎層（２０）は、図２に示すように、遮炎シート（２１）と、その上面に積層された耐火性樹脂組成物（２２）とを具備する耐火遮炎層用シート部材（２０ａ）により構成されている。
【００１６】
遮炎シート（２１）としては、アルミニウム箔、スチレンスチール箔等の金属シートからなるものの他、金属繊維、ガラス繊維等の織布からなるものを好適に用いることができ、中でも特に、アルミニウム箔からなるものを用いるのが良い。なお、金属繊維やガラス繊維の不織布は、内部に介在される空気層により、遮炎性に劣る恐れがあるため、好ましくない。
【００１７】
本発明において、耐火性樹脂組成物（２２）は、加熱発泡型のものにより構成される。具体的には、樹脂結合剤としての第１成分と、発泡剤としての第２成分と、炭素生成剤としての第３成分と、無機質充填剤としての第４成分とを含むものである。
【００１８】
樹脂結合剤成分（第１成分）は、上記各成分を結合するためのものであり、具体例としては、酢酸ビニル樹脂、アルキド樹脂、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂からなるものを好適に用いることができ、中でも特に、酢酸ビニル樹脂からなるものは、上記遮炎シート（２１）との接着性が良好であるため、より一層好適に用いることができる。
【００１９】
この樹脂結合剤成分は、耐火性樹脂組成物全量に対し、１０〜３０重量％に設定するのが良い。
【００２０】
発泡剤成分（第２成分）は、加熱により発泡して、アンモニアガス、炭酸ガス、水蒸気等の不燃ガスを生成するものであり、具体例としては、リン酸アンモニウム、ポリ燐酸アンモニウム、トリアジンアミン等のアンモニウム塩、ジシアンアミド、尿素、メラニン等のアミノ化合物の他、塩素化パラフィン等を、単独又は２種以上併用して用いることができ、中でも特に、リン酸アンモニウムとトリアジンアミンとを組み合わせたものは、より一層好適に用いることができる。
【００２１】
この発泡剤成分は、耐火性樹脂組成物全量に対し、１０〜４０重量％に設定するのが良い。
【００２２】
更に発泡剤成分は、樹脂結合剤成分を１００重量部としたとき、３０〜４００重量部の割合で配合するのが良い。すなわち、発泡剤成分が、少な過ぎる場合には、加熱時に不燃ガスの生成量が不十分となり、防火性の低下を来す恐れがあり、好ましくない。逆に発泡剤成分が、多過ぎて、樹脂結合剤成分が少なくなると、各成分を十分に結合することができなかったり、遮炎シート（２１）との接着性も十分に確保できなくなる恐れがあり、好ましくない。
【００２３】
炭素生成剤成分（第３成分）は、加熱により不燃断熱の炭化層を生成するものであり、具体例としては、デンプン、デキストリン、砂糖等の炭水化物、モノ・ジ・テトラペンタエリスリトール、ポリオール等の多価アルコールの他、膨張性黒鉛等を単独又は２種以上併用して用いることができ、中でも特に、ポリオールは、より一層好適に用いることができる。
【００２４】
この炭素生成剤成分は、耐火性樹脂組成物全量に対し、１０〜３０重量％に設定するのが良い。
【００２５】
更に炭素生成剤成分は、樹脂結合剤成分を１００重量部としたとき、３０〜３００重量部の割合で配合するのが良い。すなわち、炭素生成剤成分が、少な過ぎる場合には、加熱時に炭化層を十分に形成できず、防火性の低下を来す恐れがあり、好ましくない。逆に炭素生成剤成分が多過ぎると、相対的に樹脂結合剤成分が少なくり、各成分の結合を十分に行うことができなくなる恐れがあり、好ましくない。
【００２６】
無機質充填剤成分（第４成分）は、加熱発泡時における発泡層の形態を良好に維持するための結合材としての機能に加えて、増量剤としての機能等も兼ね備えるものであり、具体例としては、酸化チタン、ケイ酸塩、炭酸塩、酸化アルミニウム、粘土、クレー、シラス、マイカ等の無機質粉末、体質顔料、着色顔料等の無機質顔料の他、アスベスト、ロックウール、ガラス繊維、シリカアルミナ繊維、シリコンカーバイド繊維等の無機質繊維等を単独又は２種以上併用して用いることができ、中でも、無機粉末、特に酸化チタンは、より一層好適に用いることができる。
【００２７】
この無機質充填剤成分は、耐火性樹脂組成物全量に対し、５〜４０重量％、好ましくは上限を２０重量％以下に設定するのが良い。
【００２８】
更に無機質充填剤成分は、樹脂結合剤成分を１００重量部としたとき、１６〜４００重量部、好ましくは上限値を２００重量部以下の割合で配合するのが良い。すなわち、無機質充填剤成分が、少な過ぎる場合には、加熱発泡層の形態を維持できず、発泡層が剥離したり発泡層表面に多数の突起が生じて、断熱防火性の低下を来す恐れがあるばかりか、増量効果に乏しく、コストの増大を来す恐れがあり、好ましくない。逆に無機質充填剤成分が、多過ぎる場合には、相対的に樹脂結合剤成分が少なくなり、遮炎シート（２１）との接着性が低下する恐れがあり、好ましくない。
【００２９】
本発明における耐火性樹脂組成物（２２）は、上記第１ないし第４成分を含むものであるが、言うまでもなく、これらの成分以外にも、必要に応じて、他の成分（添加剤）等を含有させても良い。
【００３０】
更に本発明において、第１ないし第４成分の総量は、耐火性樹脂組成物全量に対し、５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上に設定するのが良い。すなわち、この範囲に調整することにより、所定の耐火性能を確実に得ることができる。
【００３１】
本発明においては、上記耐火性樹脂組成物（２２）を、上記遮炎シート（２１）の上面に塗布ないしは塗工して積層一体化し、耐火遮炎層用シート部材（２０ａ）を構成するものである。
【００３２】
ここで、耐火性樹脂組成物（２２）の積層厚みは、０．１〜３ｍｍに設定するのが良い。すなわち、この厚みが小さ過ぎる場合には、加熱発泡時における断熱消火性を十分に得ることができず、好ましくない。逆に厚みが厚過ぎる場合には、耐火遮炎層用シート部材（２０ａ）の厚みが厚くなって、その取扱が不便となり、施工作業性の低下を来す恐れがあり、好ましくない。
【００３３】
本発明においては、上記耐火遮炎層用シート部材（２０ａ）を断熱層（１２）上に敷設して、耐火遮炎層（２０）を形成するものである。
【００３４】
耐火遮炎層（２０）の上面には、防水シート（１３ａ）からなる防水層（１３）が形成される。
【００３５】
本発明において、防水シート（１３ａ）としては、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の軟質合成樹脂製のものや、合成ゴム製のものを用いることができ、中でも軟質合成樹脂製のものを好適に用いることができる。なお、防水シート（１３ａ）としては、単独の合成樹脂からなる単独シートの他に、複数種の合成樹脂が積層形成された複合シートや、中間に補強層等が介挿さられたものも使用することができる。
【００３６】
この防水シート（１３ａ）が、例えば耐火遮炎層（２０）上に張り渡された状態で、そのシート（１３ａ）の要所が部分的に屋根下地（１１）に固定されることにより、防水層（１３）が形成される。
【００３７】
本発明のシート防水構造を形成する場合、屋根下地（１１）上に、断熱材（１２ａ）、耐火遮炎層用シート部材（２０ａ）及び防水シート（１３ａ）を順次施工していく施工方法を採用することができるが、施工作業性の向上を図るために、あらかじめ断熱材（１２ａ）上に耐火遮炎層用シート部材（２０ａ）が積層一体化された防火断熱パネルを準備しておき、施工現場において、この防火断熱パネルを、屋根下地（１１）上に敷設施工して、断熱層（１２）及び耐火遮炎層（２０）を同時に形成した後、防水シート（１３ａ）を敷設するような施工方法も採用することができる。
【００３８】
以上の構成の本発明のシート防水構造において、燃焼物が防水層（１３）上に飛散して燃焼した際には、加熱により、耐火遮炎層（２０）の耐火性樹脂組成物（２２）が発泡膨張し、不燃ガスを放出するとともに、不燃断熱の炭化層を形成する。これにより、消火効果と同時に、延焼防止効果を発揮して、表面防水層での燃焼域の拡大を防止することができる。しかも、炭化層が断熱遮熱層として機能するとともに、遮炎シート（２１）により炎の透過を遮断でき、可燃性の断熱層（１２）への飛び火や延焼を防止することができる。従って、燃焼域を狭い範囲に抑えることができ、十分な防火性を得ることができる。
【００３９】
また、本発明のシート防水構造は、断熱層（１２）としての断熱材（１２ａ）上に、耐火遮炎層用シート部材（２０ａ）を介して防水シート（１３ａ）を敷設するだけで、簡単に施工することができる。
【００４０】
しかも、耐火遮炎層用シート部材（２０ａ）は、例えば石膏、セメント系の不燃ボードと比べて、軽量で、柔軟性も備えるものであるため、搬入作業や敷設作業等を容易に行うことができるとともに、寸法合わせ等の切断加工も容易に行うことができ、より一層、簡単に敷設施工することができる。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明に関連した実施例と、その効果を検証するための比較例について説明する。
【００４２】
＜実施例＞
樹脂結合剤（第１成分）として酢酸ビニル樹脂２０重量部、発泡剤（第２成分）として燐酸アンモニウム１５重量部及びトリアジンアミン２０重量部、炭素生成剤（第３成分）としてポリオール２０重量部、無機質充填剤として酸化チタン５重量部を配合して、耐火性樹脂組成物（耐火塗料）を作製した。このとき、第１ないし第４成分の総量は、耐火性樹脂組成物全量に対し８０重量％とした。
【００４３】
続いて、厚さ５０μｍのアルミニウム箔（遮炎シート）に、上記耐火樹脂組成物を厚さ０．２ｍｍで均一に塗布して、耐火遮炎層用シート部材を作製した。
【００４４】
更に上記耐火遮炎層用シート部材を、厚さ５０ｍｍのポリスチレン樹脂発泡体（ポリスチレンフォーム）からなる断熱材上に積層一体化して、防火断熱パネルを作製した。
【００４５】
そして下表１に示すように、この防火断熱パネルを用いて本発明に関連したシート防水構造を作製して、ＩＳＯ／ＣＤ１２４６８に準拠した飛び火試験（図４参照）を行った。
【００４６】
すなわち、試験装置の設置架台上に、上記防火断熱パネルを敷設施工して断熱層及び耐火遮炎層を形成した後、その上に、ポリオレフィン系樹脂製の防水シート（オレフィンシート）を敷設施工した。このとき防水シートは、多くの部分は遊離させた状態で、一部のみを機械的に固定するようにした絶縁工法により敷設した。
【００４７】
こうして作製したシート防水構造（試験体）に対し、ＩＳＯ規格に準拠して試験を行ったところ、同表に示すように、屋根表面の勾配方向の延焼を狭い範囲にとどめることができ、その上更に、断熱層への飛び火や延焼も抑制することができ、ＩＳＯ規格の防火性能を十分に満たすという結果が得られた。
【００４８】
【表１】

【００４９】
＜比較例１＞
上表１に示すように、厚さ５０ｍｍの難燃性の高いフェノールフォームからなる断熱層上に、上記実施例と同様の防水シートを敷設して、シート防水構造を作製した。このとき、防水シートは、そのほぼ全域を接着剤により接着固定するようにした接着工法により敷設した。
【００５０】
そして、上記と同様の試験を行ったところ、断熱層の燃焼は抑制することができたものの、屋根表面の防水シートが延焼して、勾配方向の延焼を十分に抑制することができず、ＩＳＯ規格の防火性能を満たすものではなかった。
【００５１】
＜比較例２＞
上表１に示すように、断熱層上に、上記の遮炎シートを介して、防水シートを絶縁工法により敷設した。つまり、耐火遮炎層として、上記耐火遮炎層用シート部材に代えて、遮炎シートのみを単独で用いた以外は、上記実施例と同様に、シート防水構造を作製し、上記と同様の試験を行った。
【００５２】
その結果、屋根表面の勾配方向の延焼や、断熱層の飛び火や延焼を十分に抑制することができず、ＩＳＯ規格の防火性能を満たすものではなかった。
【００５３】
＜比較例３＞
目付１５０ｇ／ｍ²のガラス不織布上に、上記の耐火性樹脂組成物を同厚みで塗布して、耐火遮炎層用布製品を作製した。そして、耐火遮炎層として、上記耐火遮炎層用シート部材に代えて、耐火遮炎層用布製品を用いた以外は、上記実施例と同様に、シート防水構造を作製した。なお、防水シートは、上記実施例と同様に、絶縁工法により敷設した。
【００５４】
そして、上記と同様の試験を行ったところ、屋根表面の勾配方向の延焼はある程度狭い範囲に抑えることができたものの、断熱層の飛び火や延焼を十分に抑制することができず、ＩＳＯ規格の防火性能を満たすものではなかった。
【００５５】
＜参照例＞
耐火遮炎層として、上記耐火遮炎層用シート部材に代えて、厚さ５ｍｍのケイ酸カルシウム板を用いた以外は、実施例と同様に、シート防水構造を作製した。なお、防水シートは、上記実施例と同様に、絶縁工法により敷設した。
【００５６】
そして、上記と同様の試験を行ったところ、実施例と同様に、ＩＳＯ規格の防火性能を満たすという結果が得られた。
【００５７】
＜総評＞
以上の試験結果から明らかなように、本発明に関連した実施例のシート防水構造は、ＩＳＯ規格に合格し、十分な防火性能を備えるものであった。更に、実施例のシート防水構造において、耐火遮炎層としてのシート部材が、軽量で、柔軟性も備えており、取扱が非常に容易であった。しかも、寸法合わせ等の裁断加工も容易に行うことができた。
【００５８】
これに対し、本発明の要旨を逸脱する比較例１〜３のシート防水構造は、ＩＳＯ規格に不合格で、防火性能に劣るものであった。なお、参照例のシート防水構造は、ＩＳＯ規格に合格するものではあるが、高重量かつ硬質のケイ酸カルシウム板（ケイカル板）を使用するものであるため、搬入等の取扱作業や切断加工等が面倒であり、実際に施工する場合には、作業性の低下を来すものと考えられる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、この発明の防火性を有するシート防水構造によれば、表面防水層での燃焼域の拡大を防止できる上、断熱層への飛び火や延焼を防止することができ、燃焼を狭い範囲に抑えることができ、十分な防火性を得ることができる。更に、断熱層としての断熱材上に、耐火遮炎層用シート部材を介して防水シートを敷設するだけで、簡単に施工することができる。しかも、耐火遮炎層用シート部材は、例えば石膏、セメント系の不燃ボードと比べて、軽量で、柔軟性も備えるものであるため、搬入作業等の取扱を容易に行うことができるとともに、切断加工等も容易に行うことでき、より一層、簡単に敷設施工することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に関連したシート防水構造を示す断面図である。
【図２】この発明に関連したシート防水構造に適用された耐火遮炎層用シート部材を拡大して示す断面図である。
【図３】従来の断熱防水屋根構造を示す断面図である。
【図４】ＩＳＯ規格の飛び火試験装置を模式化して示す側面図である。
【符号の説明】
１１…屋根下地
１２…断熱層
１２ａ…断熱材
１３…防水層
１３ａ…防水シート
２０…耐火遮炎層
２１…遮炎シート
２２…耐火性樹脂組成物

Claims

建造物躯体上に設けられる断熱材からなる断熱層と、
前記断熱層上に設けられる防水シートからなる防水層とを備え、
加熱発泡型の耐火性樹脂組成物が遮炎シート上に積層された耐火遮炎層が、前記断熱層及び前記防水層間に介装され、
前記遮炎シートが、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維の織布により構成されてなることを特徴とする防火性を有するシート防水構造。
前記耐火性樹脂組成物が、樹脂結合剤からなる第１成分と、加熱により発泡して不燃ガスを生成する発泡剤からなる第２成分と、加熱により炭化層を形成する炭素生成剤からなる第３成分と、無機質充填剤からなる第４成分とを含む請求項１記載の防火性を有するシート防水構造。
前記第１成分として、酢酸ビニル樹脂、アルキド樹脂、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂の中から選択されるものが用いられてなる請求項２記載の防火性を有するシート防水構造。
前記第２成分として、リン酸アンモニウム、ポリ燐酸アンモニウム、トリアジンアミン等のアンモニウム塩、ジシアンアミド、尿素、メラニン等のアミノ化合物、塩素化パラフィンの中から選択されるものが用いられてなる請求項２又は３記載の防火性を有するシート防水構造。
前記第３成分として、デンプン、デキストリン、砂糖等の炭水化物、モノ・ジ・テトラペンタエリスリトール、ポリオール等の多価アルコール、膨張性黒鉛の中から選択されるものが用いられてなる請求項２ないし４のいずれかに記載の防火性を有するシート防水構造。
前記第４成分として、酸化チタン、ケイ酸塩、炭酸塩、酸化アルミニウム、粘土、クレー、シラス、マイカ等の無機質粉末、体質顔料、着色顔料等の無機質顔料の中から選択されるものが用いられてなる請求項２ないし５のいずれかに記載の防火性を有するシート防水構造。
前記第１成分１００重量部に対し、第２成分が３０〜４００重量部、第３成分が３０〜３００重量部、第４成分が１６〜４００重量部配合されてなる請求項２ないし６のいずれかに記載の防火性を有するシート防水構造。
第１ないし第４成分の総量が、前記耐火性樹脂組成物の全量に対し、５０重量％以上配合されてなる請求項２ないし７のいずれかに記載の防火性を有するシート防水構造。
前記耐火性樹脂組成物の積層厚みが、０．１〜３ｍｍに設定されてなる請求項１ないし８のいずれかに記載の防火性を有するシート防水構造。