JP4052757B2

JP4052757B2 - 耐火鉄骨被覆体

Info

Publication number: JP4052757B2
Application number: JP9893099A
Authority: JP
Inventors: 憲男沼田; 文治山口; 正樹戸野
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-04-15
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2019-04-06
Also published as: JP2000001926A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐火被覆を施した耐火鉄骨被覆体に関し、さらに詳しくは、一般の建築物の柱、梁等に使用される、耐火性に優れた耐火鉄骨被覆体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、集合住宅や個建て住宅等において建築物の構造材をなす梁、柱等として軽量な鉄骨が用いられるようになっている。このような建築物の構造材として用いられる鉄骨には、建設省告示第２９９９号やＪＩＳＡ１３０４により耐火性能基準が定められており、その基準を満たすために、鉄骨の表面を耐火性に優れた材料（耐火被覆材）で被覆する方法が一般的に実施されている。
【０００３】
しかしながら、従来の耐火被覆材は１時間耐火認定を有するもので２１〜４０ｍｍの厚みがあり、このような厚みの耐火被覆材を使用すると、その収まり例を図６の模式断面図に示したように、耐火被覆材を施した鉄骨の厚みが壁の厚みより厚くなって、柱形が壁面より室内側に突出するため、建具との納まりが悪くなったり、間取りが狭くなるなどの問題点があった。
【０００４】
厚い耐火被覆材を施した柱形との面一性を保つために壁の厚みを厚くすると有効な床面積が小さくなるという問題点があるため、耐火性能基準を満足し、しかもできるだけ厚みの薄い耐火被覆材が要望されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記に鑑み、施工性に優れると共に室内側壁面と面一となるように施工が可能であって、加熱時に形成された耐火断熱層が破壊されることなく保持されるため、耐火性能に優れた耐火鉄骨被覆体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の耐火鉄骨被覆体は、Ｈ型鋼の周囲が、不燃性材料からなるシートと断熱膨張材料からなるシートとの積層体によってＨ型鋼フランジ部の長さに合わせて被覆され、該積層体とＨ型鋼フランジ部との間、及び、該積層体とＨ型鋼とによって形成される中空部内に断熱材料が配置されてなることを特徴とする。
【０００７】
上記Ｈ型鋼フランジ部の長さに合わせて被覆するとは、図５にその例を示したように、不燃性材料からなるシートでＨ型鋼をフランジ部の長さ方向に余裕をつくらずに被覆して、この方向の厚みを極力抑えた被覆体となし、壁収まりを改善するものである。
【０００８】
上記不燃性材料からなるシートとしては、不燃性を有するものであれば特に限定されず、例えば、鋼板、亜鉛メッキ鋼板、ステンレス板、アルミ・亜鉛合金板、アルミニウム板等の金属板材料；珪酸カルシウム板、繊維混入珪酸カルシウム板、炭酸カルシウム板、石膏ボード板、強化石膏板、パーライトセメント板、繊維強化セメント板、木片セメント板、木粉セメント板、スラグ石膏板等の無機質板；ロックウール保温板、セラミックウールブランケット、アルミナシリカ繊維フェルト、セラミック紙、水酸化アルミ紙等のシート状物が挙げられる。上記不燃性材料からなるシートは、これらのシート状物が複数枚貼り合わされたものであってもよい。
【０００９】
上記不燃性材料からなるシートとして好ましくは、厚みの薄い金属板（箔）である。厚みの薄い金属板は、断熱膨張材料からなるシートが膨張する際に変形や湾曲することによって、破れや切断を起こさずに膨張を吸収する。
上記金属板の厚みは、０．１〜１ｍｍが好ましい。厚みが、０．１ｍｍ未満では防炎材料や形状保持材として機能せず、１ｍｍを超えると湾曲による膨張代の確保が難しくなる。
【００１０】
上記断熱材料としては、断熱性を有するのであれば特に限定されず、汎用のものを用いることができる。断熱材料としては、例えば、ロックウール、ガラスウール、耐熱ガラスウール、セラミックウール等、公知の断熱材料が用いられる。
また、不燃性材料からなるシートとフランジ間に配置される断熱材料と、中空部内に配置される断熱材料とは異なる材料であってもよい。
【００１１】
上記中空部内に配置される断熱材料の厚みは５〜３０ｍｍが好ましい。
厚みが５ｍｍ未満では十分な断熱性を与えることができず、３０ｍｍを超えると重量が重くなるため施工性が低下する。
【００１２】
上記断熱膨張材料は、加熱により膨張する性質を有する材料である。
この断熱膨張材料としては、加熱によって膨張して耐火性を有する断熱層を形成するものであれば、特に制限されず、例えば、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質、リン化合物並びに無機充填剤を含有する樹脂組成物が好ましい。
上記樹脂組成物をシート状に成形することによって、断熱膨張材料からなるシート（以下、断熱膨張シートという）が得られる。
【００１３】
上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質としては、特に限定されず、例えば、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリブテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリ（１−）ブテン系樹脂、ポリペンテン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ブチルゴム、ポリクロロプレン、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ニトリルゴム等が挙げられる。
【００１４】
中でも、クロロプレン系樹脂、塩素化ブチル系樹脂等のハロゲン化された樹脂は、それ自体難燃性が高く、さらに熱による脱ハロゲン化反応により、架橋が起こり、加熱後の残渣の強度が向上する点において好ましい。
上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質として例示したものは、非常に柔軟でゴム的性質を持っていることから、上記無機充填剤を高充填することが可能であり、得られる樹脂シートが柔軟でフレキシブルなものとなる。
より柔軟でフレキシブルな樹脂シートを得るためには、非加硫ゴムやポリエチレン系樹脂が好適に用いられる。
【００１５】
上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質は、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。樹脂の溶融粘度、柔軟性、粘着性等の調整のため、２種以上の樹脂をブレンドしたものをベース樹脂として用いてもよい。
【００１６】
上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質には、更に、上記樹脂組成物の耐火性能を阻害しない範囲で、架橋や変性が施されてもよい。
上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質の架橋や変性を行う場合は、予め架橋、変性した熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質に、後述のリン化合物や無機充填剤等の他の成分を配合してもよく、他の成分を配合する際同時に又は配合した後で架橋や変性が施されてもよい。
【００１７】
上記架橋方法については、特に限定されず、熱可塑性樹脂又はゴム物質について通常行われる架橋方法、例えば、各種架橋剤、過酸化物等を使用する架橋方法、電子線照射による架橋方法等が挙げられる。
【００１８】
上記リン化合物としては特に限定されず、例えば、赤リン；トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート等の各種リン酸エステル；リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム等のリン酸金属塩；ポリリン酸アンモニウム類；下記一般式（１）で表される化合物等が挙げられる。これらのうち、耐火性の観点から、赤リン、ポリリン酸アンモニウム類、及び、下記一般式（１）で表される化合物が好ましく、性能、安全性、費用等の点においてポリリン酸アンモニウム類がより好ましい。
【００１９】
【化１】

【００２０】
式中、Ｒ¹及びＲ³は、水素原子、炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は、炭素数６〜１６のアリール基を表す。Ｒ²は、水酸基、炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数１〜１６の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシル基、炭素数６〜１６のアリール基、又は、炭素数６〜１６のアリールオキシ基を表す。
【００２１】
上記赤リンは、少量の添加で難燃効果が向上する。上記赤リンとしては、市販の赤リンを用いることができるが、耐湿性、混練時に自然発火しない等の安全性の点から、赤リン粒子の表面を樹脂でコーティングしたもの等が好適に用いられる。
【００２２】
上記ポリリン酸アンモニウム類としては特に限定されず、例えば、ポリリン酸アンモニウム、メラミン変性ポリリン酸アンモニウム等が挙げられるが、取扱性等の点からポリリン酸アンモニウムが好適に用いられる。市販品としては、例えば、ヘキスト社製「ＡＰ４２２」、「ＡＰ４６２」、住友化学社製「スミセーフＰ」、チッソ社製「テラージュＣ６０」、「テラージュＣ７０」、「テラージュＣ８０」等が挙げられる。
【００２３】
上記一般式（１）で表される化合物としては特に限定されず、例えば、メチルホスホン酸、メチルホスホン酸ジメチル、メチルホスホン酸ジエチル、エチルホスホン酸、プロピルホスホン酸、ブチルホスホン酸、２−メチルプロピルホスホン酸、ｔ−ブチルホスホン酸、２，３−ジメチル−ブチルホスホン酸、オクチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、ジオクチルフェニルホスホネート、ジメチルホスフィン酸、メチルエチルホスフィン酸、メチルプロピルホスフィン酸、ジエチルホスフィン酸、ジオクチルホスフィン酸、フェニルホスフィン酸、ジエチルフェニルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸、ビス（４−メトキシフェニル）ホスフィン酸等が挙げられる。なかでも、ｔ−ブチルホスホン酸は、高価ではあるが、高難燃性の点においては好ましい。
上記リン化合物は、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００２４】
上記無機充填剤としては特に限定されず、例えば、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチモン、フェライト類等の金属酸化物；水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイト等の含水無機物；塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム等の金属炭酸塩；硫酸カルシウム、石膏繊維、けい酸カルシウム等のカルシウム塩；シリカ、珪藻土、ドーソナイト、硫酸バリウム、タルク、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナイト、活性白土、セピオライト、イモゴライト、セリサイト、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリカ系バルン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化けい素、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、炭素バルン、木炭粉末、各種金属粉、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム「ＭＯＳ」（商品名）、チタン酸ジルコン酸鉛、アルミニウムボレート、硫化モリブデン、炭化けい素、ステンレス繊維、ホウ酸亜鉛、各種磁性粉、スラグ繊維、フライアッシュ、脱水汚泥などが挙げられる。これらの中でも、含水無機物及び金属炭酸塩が好ましい。
【００２５】
上記水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の含水無機物は、加熱時の脱水反応によって生成した水のために吸熱が起こり、温度上昇が低減されて高い耐熱性が得られる点、及び、加熱残渣として酸化物が残存し、これが骨材となって働くことで残渣強度が向上する点で特に好ましい。水酸化マグネシウムと水酸化アルミニウムは、脱水効果を発揮する温度領域が異なるため、併用すると脱水効果を発揮する温度領域が広がり、より効果的な温度上昇抑制効果が得られることから、併用することが好ましい。
【００２６】
上記炭酸カルシウム、炭酸亜鉛等の金属炭酸塩は、上記リン化合物との反応で膨張を促すと考えられ、特に、リン化合物として、ポリリン酸アンモニウムを使用した場合に、高い膨張効果が得られる。また、上記金属炭酸塩は有効な骨材として働き、燃焼後に形状保持性の高い残渣を形成する。
【００２７】
上記金属炭酸塩の中でも、さらに、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属炭酸塩；炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム等のアルカリ土類金属炭酸塩；炭酸亜鉛等の周期律表IIｂ族金属の炭酸塩などが好ましい。
【００２８】
一般的に、上記無機充填剤は、骨材的な働きをすることから、残渣強度の向上や熱容量の増大に寄与すると考えられる。上記無機充填剤は、単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００２９】
上記無機充填剤の粒径としては、０．５〜１００μｍのものが使用でき、より好ましくは、約１〜５０μｍである。
また、粒径の大きい無機充填剤と粒径の小さいものを組み合わせて使用することがより好ましく、組み合わせて用いることによって、シートの力学的性能を維持したまま、高充填化することが可能となる。
【００３０】
上記樹脂組成物に、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質、リン化合物並びに無機充填剤の他に、中和処理された熱膨張性黒鉛、及び、多価アルコールが添加されてもよい。
【００３１】
上記中和処理された熱膨張性黒鉛とは、従来公知の物質である熱膨張性黒鉛を中和処理したものである。上記熱膨張性黒鉛は、天然鱗状グラファイト、熱分解グラファイト、キッシュグラファイト等の粉末を、濃硫酸、硝酸、セレン酸等の無機酸と濃硝酸、過塩素酸、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、過酸化水素等の強酸化剤とで処理することにより生成するグラファイト層間化合物であり、炭素の層状構造を維持したままの結晶化合物である。
【００３２】
上述のように酸処理して得られた熱膨張性黒鉛は、更にアンモニア、脂肪族低級アミン、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物等で中和することにより、上記中和処理された熱膨張性黒鉛とする。
【００３３】
上記脂肪族低級アミンとしては、特に限定されず、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン等が挙げられる。
上記アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物としては、特に限定されず、例えば、カリウム、ナトリウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム等の水酸化物、酸化物、炭酸塩、硫酸塩、有機酸塩等が挙げられる。
上記中和処理された熱膨張性黒鉛の市販品としては、例えば、東ソー社製「ＧＲＥＰ−ＥＧ」、ＵＣＡＲ社製「ＧＲＡＦＧＵＡＲＤ」等が挙げられる。
【００３４】
上記中和処理された熱膨張性黒鉛の粒度は、２０〜２００メッシュが好ましい。粒度が２００メッシュより小さくなると、黒鉛の膨張度が小さく、所定の耐火断熱層が得られず、粒度が２０メッシュより大きくなると、黒鉛の膨張度が大きいという利点はあるが、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質と混練する際に分散性が悪くなり、物性の低下が避けられない。
【００３５】
上記多価アルコールは、分子中に水酸基を２つ以上有する炭化水素化合物であり、その炭素数は１〜５０が好ましい。多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、モノペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ネオペンタエリスリトール、ソルビトール、イノシトール、マンニトール、グルコース、フルクトース、デンプン、セルロース等が挙げられる。上記多価アルコールは、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３６】
上記多価アルコールとしては、分子中の水酸基数と炭素数との比〔（水酸基数）／（炭素数）〕が、０．２〜２であるものが好ましく、より好ましくは、ペンタエリスリトール類、ソルビトール、マンニトール等に代表されるような、〔（水酸基数）／（炭素数）〕が、０．７〜１．５のものである。中でも、ペンタエリスリトール類は、水酸基含有率が高いため炭化促進効果が高く、最も好ましいものである。
【００３７】
上記分子中の水酸基数と炭素数との比〔（水酸基数）／（炭素数）〕が０．２〜２の範囲にある多価アルコールは、燃焼時に脱水縮合して効果的に炭化層を形成する。上記比〔（水酸基数）／（炭素数）〕が、０．２未満であると燃焼時には脱水縮合よりも炭素鎖の分解が起こり易くなるため、充分な炭化層を形成することができず、２を超えると炭化層の形成には差し支えないが、耐水性が大幅に低下する。耐水性が低下すると、成形直後の樹脂組成物を水冷する際に、上記多価アルコールが溶出したり、成形体の保管中の湿度によって、上記多価アルコールがブリードアウトする等の問題点がある。
【００３８】
本発明において、上記断熱膨張シートに用いられる好ましい樹脂組成物としては、以下に説明する樹脂組成物（１）〜（５）が挙げられる。
【００３９】
上記樹脂組成物（１）は、上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質、リン化合物、中和処理された熱膨張性黒鉛、及び、無機充填剤からなり、リン化合物及び中和処理された熱膨張性黒鉛の配合量は、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質１００重量部に対して合計量で２０〜２００重量部が好ましく、上記中和処理された熱膨張性黒鉛とリン化合物との重量比〔（中和処理された熱膨張性黒鉛）／（リン化合物）〕は０．０１〜９が好ましい。
【００４０】
上記無機充填剤の配合量は、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質１００重量部に対して５０〜５００重量部が好ましく、上記無機充填剤とリン化合物との重量比〔（無機充填剤）／（リン化合物）〕は０．６〜１．５が好ましい。
【００４１】
上記樹脂組成物（１）における無機充填剤としては、上記含水無機物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び、周期律表IIｂ族金属の金属炭酸塩が好ましく、より好ましくは、含水無機物と金属炭酸塩との混合物である。
【００４２】
また、上記樹脂組成物（１）において、中和処理された熱膨張性黒鉛は、加熱により膨張して断熱層を形成し、熱の伝達を阻止する。無機充填剤は、その際熱容量の増大に寄与し、リン化合物は、膨張断熱層の形状保持能力を有する。
樹脂組成物（１）の配合比は、これらの諸機能がバランスよく発現するようになされている。
【００４３】
上記樹脂組成物（２）は、上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質、リン化合物、並びに、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び周期律表IIｂ族金属の金属炭酸塩からなり、リン化合物及び金属炭酸塩の合計量は、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質１００重量部に対して５０〜９００重量部が好ましく、上記金属炭酸塩とリン化合物との重量比〔（金属炭酸塩）／（リン化合物）〕は０．６〜１．５が好ましい。
【００４４】
上記樹脂組成物（２）において、加熱時にリン化合物より発生するポリリン酸と炭酸塩との化学反応により、脱炭酸、脱アンモニア反応が促進する。
リン化合物は、ポリリン酸を発生させるとともに、発泡皮膜のバインダーとして働き、金属炭酸塩は骨材的役割を果たす。
【００４５】
上記樹脂組成物（３）は、上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質、リン化合物、含水無機物及び／又はカルシウム塩、並びに、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び周期律表IIｂ族金属の金属炭酸塩からなり、上記リン化合物、金属炭酸塩並びに含水無機物及び／又はカルシウム塩の合計量は、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質１００重量部に対して５０〜９００重量部が好ましく、リン化合物に対する、金属炭酸塩並びに含水無機物及び／又はカルシウム塩の合計量の重量比〔（金属炭酸塩並びに含水無機物及び／又はカルシウム塩の合計量）／（リン化合物）〕は０．６〜１．５が好ましい。
上記含水無機物及び／又はカルシウム塩の合計量は、金属炭酸塩１００重量部に対して１〜７０重量部が好ましい。
【００４６】
上記カルシウム塩としては、例えば、硫酸カルシウム、石膏、二リン酸カルシウム等が挙げられる。
【００４７】
上記樹脂組成物（３）において、加熱時にリン化合物より発生するポリリン酸と炭酸塩との化学反応により、脱炭酸、脱アンモニア反応が促進する。
リン化合物は、ポリリン酸を発生させるとともに、発泡皮膜のバインダーとして働き、金属炭酸塩は骨材的役割を果たす。含水無機物及び／又はカルシウム塩は、金属炭酸塩と同様に骨材的役割を果たすと考えられる。
【００４８】
上記樹脂組成物（４）は、上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質、リン化合物、多価アルコール、並びに、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び周期律表IIｂ族金属の金属炭酸塩からなり、上記リン化合物、多価アルコール及び金属炭酸塩の合計量は、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質１００重量部に対して５０〜９００重量部が好ましく、上記多価アルコールとリン化合物との重量比〔（多価アルコール）／（リン化合物）〕は０．０５〜２０が好ましい。
上記金属炭酸塩とリン化合物との重量比〔（金属炭酸塩）／（リン化合物）〕は０．０１〜５０が好ましい。
【００４９】
上記樹脂組成物（４）において、リン化合物、多価アルコール及び金属炭酸塩を組合わせることによって、十分な耐熱性を有し、かつ、燃焼後の残渣を強固なものとし、形状保持を図るものである。
また、加熱により、リン化合物は脱水、発泡すると共に、炭化触媒として作用する。多価アルコールは、リン化合物の触媒作用を受けて炭化層を形成し、形状保持性の優れた断熱層を形成する。金属炭酸塩は骨材的役割を果たし、炭化層をより強固なものとする。
【００５０】
上記樹脂組成物（５）は、上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質、リン化合物、中和処理された熱膨張性黒鉛、多価アルコール、並びに、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び周期律表IIｂ族金属の金属炭酸塩からなり、上記リン化合物、中和処理された熱膨張性黒鉛、多価アルコール及び金属炭酸塩の合計量は、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質１００重量部に対して５０〜９００重量部が好ましい。
【００５１】
上記多価アルコールとリン化合物との重量比〔（多価アルコール）／（リン化合物）〕は０．０５〜２０、上記中和処理された熱膨張性黒鉛とリン化合物との重量比〔（中和処理された熱膨張性黒鉛）／（リン化合物）〕は０．０１〜９、上記金属炭酸塩とリン化合物との重量比〔（金属炭酸塩）／（リン化合物）〕は０．０１〜５０が、それぞれ好ましい。
【００５２】
上記樹脂組成物（５）において、加熱により、リン化合物は脱水、発泡すると共に、炭化触媒として作用する。多価アルコールは、リン化合物の触媒作用を受けて炭化層を形成し、形状保持性の優れた断熱層を形成する。金属炭酸塩は骨材的役割を果たし、炭化層をより強固なものとする。
中和処理された熱膨張性黒鉛は、その際に膨張して断熱層を形成し、熱の伝達を阻止するためにより有効に作用する。
【００５３】
上記断熱膨張シートは粘着性を有することが好ましい。
粘着性を有するとは、上記不燃性材料からなるシートに仮止め固定が可能となるような性質を有することを意味し、広くは粘着性及び／又は接着性を有することをいう。上記断熱膨張シートが粘着性及び／又は粘着性を有することにより、鉄骨や不燃性材料からなるシートに簡単に接着することができ、鉄骨の耐火被覆作業時の施工性が向上する。
【００５４】
上記断熱膨張シートに粘着性を付与するために、例えば、上記熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質に粘着付与剤を添加してもよい。
上記粘着付与剤としては特に限定されず、例えば、粘着付与樹脂、可塑剤、油脂類、高分子低重合物等が挙げられる。
【００５５】
本発明においては、上記断熱膨張シートを構成する樹脂組成物に、樹脂組成物の物性を損なわない範囲で、難燃剤、酸化防止剤、金属害防止剤、帯電防止剤、安定剤、架橋剤、滑剤、軟化剤、顔料等が添加されてもよい。
【００５６】
上記樹脂組成物は、上記各成分を単軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダーミキサー、二本ロール等従来公知の混練装置を用いて溶融混練することにより得ることができる。
得られた樹脂組成物は、例えば、プレス成形、押出成形、カレンダー成形等、従来公知の成形方法により、上記断熱膨張シートに成形することができる。
【００５７】
上記断熱膨張シートは、例えば、火災の際に熱を受けて膨張することにより耐火断熱層を形成し、この耐火断熱層によって鉄骨へ熱が伝わるのを防止する。
従って、この耐火断熱層は、鉄骨の全周で隙間なく形成されることが好ましい。また、上記不燃性材料からなるシートとしては、上記断熱膨張シートの膨張によって形成される耐火断熱層に追随してある程度変形し、耐火断熱層の形状が崩れないように保持し得る材料が好ましい。
【００５８】
上記断熱膨張シートの厚みは、０．２〜１０ｍｍが好ましい。厚みが０．２ｍｍ未満では膨張しても十分な断熱性を発現せず、１０ｍｍを超えると施工の自由度が減るばかりでなく、重くなって取扱い性が悪くなる。より好ましくは１〜６ｍｍである。
【００５９】
上記断熱膨張シートは、２５℃における初期のかさ密度が０．８〜２ｇ／ｃｍ³であるものが好ましく、より好ましくは、１〜１．８ｇ／ｃｍ³である。２５℃での初期のかさ密度を０．８〜２ｇ／ｃｍ³の範囲内とすることによって、上記断熱膨張シートに要求される断熱性、耐火性等の物性を損なわず、しかも、作業性に優れたものとすることができる。
【００６０】
上記断熱膨張シートの２５℃における初期のかさ密度が、０．８ｇ／ｃｍ³未満であると、樹脂組成物中に充分な量の膨張剤、炭化剤、不燃性充填剤等を添加することができず、加熱後の膨張倍率、残渣量が不充分となり、十分な耐火断熱層を形成することができない。２５℃における初期のかさ密度が２ｇ／ｃｍ³を超えると、上記断熱膨張シートの重量が大きくなり過ぎるために、大面積の断熱膨張シートの張り付け作業等における作業性が低下する。
【００６１】
上記断熱膨張シートは、５００℃で１時間加熱したときのかさ密度が０．０５〜０．５ｇ／ｃｍ³であるものが好ましく、より好ましくは、０．１〜０．３ｇ／ｃｍ³である。５００℃で１時間加熱したときのかさ密度が、０．０５ｇ／ｃｍ³未満であると、隙間が多すぎるため、膨張時の崩れにより耐火断熱層を層として形成することができなくなり、０．５ｇ／ｃｍ³を超えると、膨張倍率が不充分となり、耐火性能を充分に発揮することができず、耐火断熱層を形成することができなくなる。
【００６２】
上記断熱膨張シートは、５０ｋＷ／ｃｍ²の加熱条件下で３０分間体積膨張させた後の熱伝導率が、０．０１〜０．３ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃であることが好ましい。５０ｋＷ／ｃｍ²の加熱条件下で３０分間体積膨張させた後の熱伝導率が、０．３ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃を超えると、断熱性能が不充分であるため充分な耐火性能を発揮することができず、０．０１ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃未満であるものは、有機物及び無機物の混合物では作ることができない。
【００６３】
上記断熱膨張シートは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される、１０℃／分の昇温速度で６００℃まで昇温した場合の総吸熱量が、１００Ｊ／ｇ以上であることが好ましい。総吸熱量が１００Ｊ／ｇ以上であると温度上昇が遅くなるため、断熱性能がより良好となる。
【００６４】
上記断熱膨張シートには、施工性を改良する等の目的で、織布、不織布、樹脂フィルム等が積層されてもよい。
【００６５】
本発明では、Ｈ型鋼が上記不燃性材料からなるシートと上記断熱膨張シートとの積層体によって、Ｈ型鋼フランジ部の長さに合わせて被覆され、上記断熱膨張シートとＨ型鋼フランジ部との間、並びに、上記積層体とＨ型鋼とによって形成される中空部内に断熱材料が配置される。
【００６６】
上記不燃性材料からなるシートが折り曲げられた角部に、該不燃性材料からなるシートが折り重ねられた膨張吸収代が設けらることが好ましい。
このような膨張吸収代によって、上記断熱膨張シートの加熱膨張に伴って耐火断熱層を形成する際に、上記不燃性材料からなるシートが外側へ変形するため、変形や破壊を伴わずに均一な厚みの耐火断熱層が形成され、断熱性能を効果的に発現させることができる。
【００６７】
上記積層体の厚みは、０．３〜１１ｍｍであることが好ましい。
本発明の耐火構造体は、断熱膨張シートによって被覆されているため、施工時の厚みは薄くても火災時に膨張することによって、優れた耐火性を発揮する。
このような構成とすることによって、施工性の自由度を保ったままで、より高い耐火性能を与えることができる。
【００６８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら、本発明の耐火鉄骨被覆体の実施の形態について説明する。
【００６９】
図１は、本発明の耐火鉄骨被覆体の第１の実施の形態を模式的に示した断面図である。図２は、本発明の耐火鉄骨被覆体の第２の実施の形態を模式的に示した断面図である。上記耐火鉄骨被覆体は、通常、図１及び２の上下方向が室内側となるように施工される。
【００７０】
図１において、Ｈ型鋼１の全周が不燃性材料からなるシートＡによって、Ｈ型鋼１フランジ部２，２’の長さに合わせて被覆され、上記シートＡの内側には断熱膨張材料からなるシートＢが配置される。さらに、上記シートＢとＨ型鋼１フランジ部２，２’との間、及び、Ｈ型鋼１フランジ部２，２’とＨ型鋼１ウェブ部４とで形成される二つの中空部５，５’内には断熱材料Ｃが配置される。
【００７１】
さらに、図１に示したように、上記シートＡ及び上記シートＢの積層体をＬ字状の断面形状を有するユニット部材１０，１０’に成形し、二つのユニット部材１０，１０’によってＨ型鋼１を外側から抱持するように装着してもよい。
【００７２】
このユニット部材１０，１０’を折り曲げて形成された角部に、上記シートＡが外側へ突出するように折り重ねられた膨張吸収代６，６’がそれぞれ設けられる。上記膨張吸収代６，６’は、壁内に納めるために図１の左右方向へ突出するように設けることが好ましい。
上記膨張吸収代６，６’は、上記シートＡを１回折り重ねることによって形成されてもよく、２回以上折り重ねることによって形成されてもよい。
【００７３】
上記ユニット部材１０及び１０’には、それぞれの両端部に接続用フランジ７，７’及び接続用フランジ８，８’が設けられる。
【００７４】
上記ユニット部材１０，１０’を施工する場合は、まず、図１に示したように、Ｈ型鋼１のフランジ部２，２’の外面及び二つの中空部５，５’内に断熱材料Ｃを配置する。断熱材料Ｃの配置方法としては、図１に示したように、フランジ部２，２’においてその外面全体を覆うように配置し、二つの中空部５，５’においては、フランジ部２，２’の内面全体及び開口部を覆うように、断面コ字状となるように配置することが好ましい。
【００７５】
本発明の耐火鉄骨被覆体を施工する場合は、まず、Ｈ型鋼１のフランジ部２，２’の外面及び二つの中空部５，５’に断熱材料Ｃを配置する。
次いで、上記二つのユニット部材１０，１０’を、Ｈ型鋼１の外側から抱持するように装着してＨ型鋼１を被覆した後、ユニット部材１０及び１０’の両端部に設けられたフランジ７，８同士、及び７’，８’同士を固定する。
上記フランジ同士の接続には、例えば、ボルト、リベット、かしめ止め等従来公知の方法が用いられる。
【００７６】
上記膨張吸収代は、図２に示したように、上記シートＡとシートＢとの積層体の角部に、該積層体全体が折り重ねられて設けられてもよい。
膨張吸収代１６，１６’は、１回の折り重ねによって形成されてもよく、２回以上の折り重ねによって形成されてもよい。
【００７７】
図２に示した耐火鉄骨被覆体を施工する場合は、図１の場合と同様の順序で行われる。まず、Ｈ型鋼１１のフランジ部１２，１２’の外面及び二つの中空部１５，１５’に断熱材料Ｃを配置する。
次いで、上記二つのユニット部材２０，２０’を、Ｈ型鋼１１の外側から抱持するように装着してＨ型鋼１１を被覆した後、ユニット部材２０及び２０’の両端部に設けられたフランジ１７，１８同士、及び１７’，１８’同士を固定する。
【００７８】
上記耐火鉄骨被覆体に柱形を取り付ける場合は、その納まり例を図５の模式断面図に示したように、耐火鉄骨被覆体の接続用フランジを、釘うち、ビス止め等によって柱形の裏面に固定する。耐火鉄骨被覆体の柱形側には、厚みのある断熱材料ＣがＨ型鋼の凹部に配置されているので室内側に突出せず、柱形を室内側に突出させることなく、内壁と面一を保って施工することができる。
【００７９】
（実施例１）
表１に示した樹脂組成物に従って、二軸押出機で混練、押出を行い、断熱膨張材料からなるシートＢを得た。次いで、図１に示したように、表１に示した厚みの亜鉛鉄板（不燃性材料からなるシートＡ）に上記シートＢを積層して積層体１０，１０’を得た。この積層体１０，１０’を断面Ｌ字状となるように折り曲げ、亜鉛鉄板両端部にそれぞれ接続用フランジ７，７’、８，８’を設けた。さらに、図１に示したように、Ｈ型鋼１（３００×３００×１２００ｍｍ）のフランジ部２，２’外面及び中空部５，５’内に表１に示した材質、厚み、密度の断熱材料Ｃを配置した後、上記断面Ｌ状に加工した二つの積層体１０，１０’をＨ型鋼１の周囲に設置し、接続用フランジ同士をボルトで締着することによりＨ型鋼１の全周を被覆して耐火鉄骨被覆体を得た。尚、亜鉛鉄板の折り曲げ部を左右方向へ突出させて、膨張吸収代６，６’を設けた。
【００８０】
（実施例２）
表１に示した樹脂組成物に従って、二軸押出機で混練、押出を行い、断熱膨張材料からなるシートＢを得た。次いで、図２に示したように、表１に示した厚みの亜鉛鉄板（不燃性材料からなるシートＡ）に上記シートＢを積層して積層体２０，２０’を得た。この積層体を断面Ｌ字状となるように折り曲げ、亜鉛鉄板両端部にそれぞれ接続用フランジ１７，１７’、１８，１８’を設けたこと以外は、実施例１と同様にして、Ｈ型鋼の全周を被覆して耐火鉄骨被覆体を得た。
尚、上記積層体の折り曲げ部を左右方向へ突出させて、膨張吸収代１６，１６’を設けた。
【００８１】
（実施例３）
表１に示した樹脂組成物に従って、二軸押出機で混練、押出を行い、断熱膨張材料からなるシートＢを得た。次いで、図３に示したように、表１に示した厚みの亜鉛鉄板（不燃性材料からなるシートＡ）に上記シートＢを積層して積層体を得た。この積層体を断面Ｌ字状となるように折り曲げ、亜鉛鉄板の両端部にそれぞれ接続用フランジ２１，２１’、２２，２２’を設けた。さらに、図３に示したように、Ｈ型鋼２４（３００×３００×１２００ｍｍ）のフランジ部２３，２３’外面及び中空部２５，２５’に表１に示した材質、厚み、密度の断熱材料Ｃを配置した後、上記断面Ｌ字状に加工した二つの積層体をＨ型鋼の周囲に設置し、接続用フランジ２１，２２同士及び２１’，２２’同士をボルトで締着することによりＨ型鋼２４の全周を被覆して耐火鉄骨被覆体を得た。
【００８２】
（実施例４）
表１に示した樹脂組成物に従って、二軸押出機で混練、押出を行い、断熱膨張材料からなるシートＢを得た。次いで、図４に示したように、表１に示した厚みの亜鉛鉄板（不燃性材料からなるシートＡ）を断面コ字状となるように折り曲げ、その中央の１辺に上記シートＢを積層して積層体を得た。
上記二つの積層体の亜鉛鉄板の両端部を折り曲げて接続用フランジ２６，２６’、２７，２７’をそれぞれ設けた。さらに、図４に示したように、Ｈ型鋼２９（３００×３００×１２００ｍｍ）のフランジ部２８，２８’外面及び開口部に表１に示した材質、厚み、密度の断熱材料Ｃを配置した後、上記断面Ｌ字状に加工した二つの積層体をＨ型鋼２９の周囲に設置し、接続用フランジ２６，２７同士及び２６’，２７’同士をボルトで締着することによりＨ型鋼２９の全周を被覆して耐火鉄骨被覆体を得た。
【００８３】
上記耐火鉄骨被覆体を、ＪＩＳＡ１３０４に準拠した耐火試験を行い、このときの鉄骨表面温度を測定して表１に示した。
【００８４】
【表１】

【００８５】
【発明の効果】
本発明の耐火鉄骨被覆体は、上述の構成であり、施工性に優れると共に室内側壁面と面一となるように施工が可能なので、間取りを有効に利用することができる。さらに、加熱時に形成された耐火断熱層が破壊されることなく保持されるため、耐火性能に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の耐火鉄骨被覆体の第１の実施の形態を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の耐火鉄骨被覆体の第２の実施の形態を模式的に示した断面図である。
【図３】本発明の耐火鉄骨被覆体の第３の実施の形態を模式的に示した断面図である。
【図４】本発明の耐火鉄骨被覆体の第４の実施の形態を模式的に示した断面図である。
【図５】本発明の耐火鉄骨被覆体の収まり例を模式的に示した断面図である。
【図６】従来の耐火被覆材の収まり例を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
Ａ不燃性材料からなるシート
Ｂ断熱膨張材料からなるシート
Ｃ断熱材料
１，１１，２４，２９Ｈ型鋼
２，２’、１２，１２’、２３，２３’、２８，２８’フランジ部
４，１４、２４、２９ウェブ部
５，５’、１５，１５’、２５，２５’、３０，３０’中空部
６，６’，１６，１６’膨張吸収代
７，８、７’，８’、１７，１８１７’，１８’接続用フランジ
２１，２２、２１’，２２’接続用フランジ
１０，１０’、２０，２０’積層体

Claims

Ｈ型鋼の周囲が、不燃性材料からなるシートと断熱膨張材料からなるシートとの積層体によってＨ型鋼フランジ部の長さに合わせて被覆され、該積層体とＨ型鋼フランジ部との間、及び、該積層体とＨ型鋼とによって形成される中空部内に断熱材料が配置されてなることを特徴とする耐火鉄骨被覆体。
上記断熱膨張材料が、加熱により膨張する性質を有する材料からなることを特徴とする請求項１記載の耐火鉄骨被覆体。
上記断熱膨張材料が、熱可塑性樹脂及び／又はゴム物質、リン化合物並びに無機充填剤を含有する樹脂組成物からなることを特徴とする請求項２記載の耐火鉄骨被覆体。
上記不燃性材料からなるシートが角部で折り重ねられ、Ｈ型鋼の幅方向に伸長するようになされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐火鉄骨被覆体。