JP4716307B2 - 空調ダクト形成用乃至建材用不燃性段ボール及び段ボールダクト - Google Patents

Description

本発明は、本発明は、空調ダクト形成用、又は内外装壁材等の建材用不燃性段ボール及び段ボールダクトに関する。

建物の空調ダクト材には、気密性、不燃性、施工性の３つの性能が要求され、これらの性能を満たすものとして、一般には折曲げ鉄板が利用されているが、該鉄板においては切断・接合・折曲げに手数を要するとともに保管時等に嵩張り、施工性が十分に良いとは言えない。そこで空調ダクトを形成する段ボールの表裏両面に難燃性合成樹脂液をコーティングして（特許文献１）、空調ダクト内外からの延焼を防止することが提案されている。

又、空調ダクト以外の仕切り板や壁材等では、段ボールを構成する中芯紙及びライナーに無機質繊維を配合させ（特許文献２）、或いは硬化剤を含浸させることで（非特許文献１）、段ボール自体に不燃処理を施すことが知られている、
実公昭48−9694号 実開昭60−19428号 UNITEBOARD CO.， LTD.「Uボード」検索日平成16年６月２日 <http://www.uniteboard.com/lineup/08.html~>

上記特許文献１及び特許文献２では、開示された構成によりどの程度の耐火性能が得られるのかが明確ではなく、特に前者は如何なる種類の難燃材料をどの程度コーティングすれば良いのかという定量的な説明がないので、どうすれば建築基準法に定める耐火条件を満たすのかが判らない。とりわけ上記の如く難燃材料で段ボールの表面で覆っても、出願人の研究によれば火災の際には高温により段ボールの芯材内部で可燃ガスが発生して外部へ漏出する危険性があり、そうなると段ボールへの着火を早めるため、難燃材料自身の耐火性だけで該材料で被覆した段ボールの耐火性能を判断することはできず、該段ボール全体の耐火性能を定量的に検査することが重要となる。

又、非特許文献１に開示する如く段ボールの全体を硬化剤によって硬化、難燃化させた場合には、段ボールが硬くかつ割れ易くなり、施工現場で折曲げることを前提とする空調ダクトなどの素材としては不向きである。

そこで本出願人は、段ボールの耐火実験を行い、可燃物を主要材料とする芯材を用いても、その表面を所定厚さ（好ましくは50μｍ）のアルミ箔で覆えば良好な耐火性能が得られることを見出した。その際、可燃性の芯材とアルミ箔との間に混抄紙などの断熱層を介在させることが良いことも判った。何故ならば、アルミ箔は熱伝導性が良いために火災時に熱が芯材に直ちに伝達されて該芯材内に上述の可燃ガスが溜まり、このガスが熱でアルミ箔に生じた亀裂から漏出する危険性があるからである。

又、実験で測定された良好な耐火性能が火災の現場で再現されるためには、その空調ダクト用段ボール等の表面に傷や亀裂などがないことが必要である。空調ダクトや建材用の段ボールは、長さが１〜２m程度になることがあるため、芯材の強度が不十分であると、例えば長手方向の中心部を掴んで持ち上げたときにその箇所が折れ曲がって傷が出来る危険性がある。又、空調ダクトとして天井に吊り込んだときに芯材の強度が不足すると、内部の風圧により段ボールが変形して天井下地や吊り金物と擦れて傷になるなどの虞もある。

本発明は、これら空調ダクト乃至建材としての事情に配慮しながら、施工性、気密性に優れ、かつ建築基準法の不燃材料の要件に適合した空調ダクト形成用乃至建材用不燃性段ボールを提案するため、芯材の表面をアルミ箔で被覆させており、かつ上記芯材表面とアルミ箔との間には断熱層を介在させたものを提供することを目的とする。

第１の手段は、
少なくとも波板形の中芯部分を可燃紙で形成した芯材を具備する段ボールであって、
段ボール内部からの可燃ガスの流出を防止するために、上記芯材１０の表面及び裏面の全体をアルミ箔２４で気密に被覆するとともに、その段ボールの端面２ａ、２ｂを不燃テープ３０で気密に閉塞させ、
その芯材１０の被覆面全体とアルミ箔２４との間に断熱紙で形成する不燃性の断熱層２０を介在させている。
この断熱層２０は、水酸化アルミニウム混抄紙を用いることが望ましいが、各種不燃性無機質を混入したもの（ケイ酸マグネシウム混入紙や炭酸カルシウム混入紙など）を用いることができる。

ここで上記芯材は、波形板と各波形板の間に介在させたライナーとの双方を可燃物で形成したものの他、各波形板のみを可燃材料で形成し、ライナーを不燃材料で形成したものを含む。

又上記芯材は、資源のリサイクルの要請から、古紙などの紙とすることが望ましいが、例えば木やプラスチックで形成することもできる。

更に又、上記芯材は、単層の中芯部分（中芯紙など）で形成しても良いが、後述の如く２層以上の波形中芯部分を積層させたものとすることが望ましい。

第２の手段は、上記第１の手段を有し、かつ上記アルミ箔（２４）の厚さを５０〜２００μｍとしている。

第３の手段は、上記第１の手段又は第２の手段を有し、かつ上記芯材１０は、ライナー１４を介して可燃性の複数の波板形中芯部分１２を重ねて形成している。

第４の手段は、第１の手段から第３の手段のいずれかを有し、かつ上記断熱層２０を50ｋJ/s・m²の輻射熱によって1200秒間加熱されても燃焼しない難燃材料混抄紙としている。

この条件を達成するためには、水酸化アルミニウム混抄紙では、厚さを0.1mm〜0.30mm、重量を90g/m²〜270 g/m²とすることが望ましい。より好適な水酸化アルミニウム混抄紙の厚さ及び重量は、0.15ｍｍ及び135ｇ/ｍ²である。

更に上記混抄紙は、単位面積当たりの重量が150g/m²以上であることが望ましい。

第５の手段は、第１の手段として記載した段ボールを長方形状とするとともに、四角筒状に折り曲げて形成した段ボールダクトである。

前述のようにアルミ箔の厚みは、例えばアルミ箔50〜200μｍとすることができる。もっとも機械を使用して段ボールにアルミ箔を巻き付けるときには、アルミ箔の厚みは50μｍ程度以下であることが望ましい。

尚、「少なくとも50μｍ」としたのは、後述の表１、表２の耐火実験において良好な耐火性能が得られたからであり、50μｍ未満の範囲では全く本発明の効果が得られないという意味ではない。上記耐火実験の結果によれば、50μｍのアルミ箔での耐火性能の評価指数（所定時間内総発熱量など）は、建築基準法が不燃材料に関して定めた判定基準に対してかなり余裕があり、50μｍ以下の範囲でもある程度の耐火性能を発揮するものと予測される。

第１の手段に係る発明によれば、次の効果を奏する。
○芯材１０の表面又は裏面と該面全体を被覆するアルミ箔２４との間に不燃性断熱層２０を介在させることにより、芯材１０の温度上昇を抑制し、芯材１０内部での可燃ガスの発生を断熱層で抑制するとともに、その可燃ガスの流出をアルミ箔２４で阻止することができるので、不燃性が高い。
○芯材１０の表面乃至裏面に形成した不燃性断熱層２０とアルミ箔２４とで不燃性及び気密性を担保したから、芯材１０は通常の段ボールと同様に紙などの可燃材料で形成することができ、芯材１０に硬化剤を使用しなくて良いので、曲げ加工に対して折曲げ難く、かつ軽量な素材となり、施工性が良い。
○又、上記の如く芯材の製造過程において硬化剤を含浸させる機器が不要であるので、一般の段ボール製造装置で製造できる。
○上記芯材１０を紙製とし、かつ上記断熱層２０を断熱紙で形成したから、アルミ箔以外の段ボール部分を紙製とすることで、金属製ダクトなどに比べて廉価なダクト乃至建材用素材を提供することができる。

また第１の手段に係る発明によれば、次の効果を奏する。
○上記芯材10の表裏両面をアルミ箔24で被覆させ、かつその両被覆面全体とアルミ箔24との間に不燃性断熱層20を介在させたから、段ボールの表裏両面の何れが火炎に晒されても耐火性能を発揮でき、特に該段ボールで空調ダクトを形成したときにダクト内部からの延焼を防止できる。
○上記芯材10の表裏両面にアルミ箔24を使用したから、通常の使用時における対透湿性、撥水性にも優れている。
第２の手段に係る発明によれば、アルミ箔24を少なくとも50μｍとしたから、十分な気密性が得られ、可燃ガスの漏出を確実に防止でき、法定の不燃材料の基準を十分に達成できる。

第３の手段に係る発明によれば、芯材１０は、ライナー１４を介して複数の可燃性中芯部分１２を重ねて形成したから、単層のものに比べて強度があり、持ち運びなどの際に折れてアルミ箔２４に傷が付くことを防止できる。

第４の手段に係る発明によれば、上記断熱層２０を、50ｋJ/s・m²の輻射熱によって1200秒間加熱されても燃焼しない混抄紙としたから、段ボール内部での可燃ガスの発生を十分に抑制することができる。

図１は、本発明に係る段ボール２の構成を示している。

本発明に係る段ボール２は、芯材10と、断熱層20と、アルミ箔24とで構成されている。尚、図１は、説明の都合上、上記断熱層20及びアルミ箔24の厚みを芯材10の厚みに比べて実際よりも厚く描いている。

芯材10は、基本的に公知のもので、２層の可燃中芯紙12，12を、可燃紙であるライナー14を介して積層して全体として可燃性のものとしている。もっとも、段ボール全体としての不燃性能を高めるために、上記ライナーを、不燃紙で形成してもよく、かつ該不燃紙は下記の断熱層と同じ素材で形成することができる。

断熱層20は、不燃性のシート状素材で形成され、でんぷん系接着剤などを用いて、上記芯材10の表裏両面の全体に貼着している。この断熱層20は、50ｋJ/s・m²の輻射熱によって1200秒間加熱されても燃焼しない程度の断熱性を有するものとし、かつ50g/m²以上の質量を有することが望ましい。断熱層20は、資源の再利用のために不燃性の断熱紙で形成すると良く、例えば難燃材料（或いは不燃材料）混抄紙で形成することができる。

アルミ箔24は、上記両断熱層20の各外面に貼着している。アルミ箔の厚さは少なくとも50μｍとすることが望ましい。

上記構成において、上記段ボール２が火炎に晒されるとき、断熱層20は、外部からの熱の浸入を遮断するので、芯材10内部での可燃ガスの発生を抑制する。又、アルミ箔24は、芯材10内に生じた僅かな可燃ガスの漏出を防止する。尚、アルミ箔24の厚みが不十分である場合には、段ボール２内のガス圧の上昇によりアルミ箔24に亀裂を生じて、該亀裂が段ボール内部への炎の浸入口となる危険性があるが、出願人が行った実験では、上述のアルミ箔の厚みを50μｍ程度とすると、後述の建築基準法に定められた加熱条件で所要時間気密性及び不燃性を維持することができる。

以下、出願人が行った耐火実験の概要を説明する。

次の表１は、３種の段ボール試験体I，II，IIIの耐火性能について対比実験をした結果を示したものである。タイプＩは、無処理の単層段ボールを２枚重ねた芯材の表裏両面に20μｍのアルミ箔を貼着したもの、タイプIIは、同様に２重段ボールからなる芯材の表裏両面に不燃紙及び50μｍのアルミ箔を貼着したもの、タイプIIIは、硬化処理をした段ボールと無処理の段ボールとを重ねた芯材の表裏両面に不燃紙及び50μｍのアルミ箔を貼着したものである。尚、この実験で使用した不燃紙は水酸化アルミニウム混抄紙(150g/m²)である。

試験は、IS05560（コーンカロリーメータ試験）に準拠して行う。試験体は、コーンカロリーメータのロードセルの上に設置し、電熱ヒータで50ｋJ/s・m²の輻射熱を照射する。同時に点火プラグを用いて着火させる。明らかに燃焼が持続しなくなったら、試験を終了する。各試験体の寸法は、100×100mｍであり、その表面中央から13mm上部で点火プラグを放電した。そしてＯ₂，ＣＯ，ＣＯ₂の各濃度、排気風量、排気温度を連続的に計測して酸素消費量等から燃焼熱に換算する。

建築基準法におけるコーンカロリー試験の場合の耐火材料の認定基準は、不燃材料では、1200秒間の総発熱量が８ＭＪ/m²以下であり、かつ200ｋJ/s・m²以上の発熱が継続している時間が10秒間以下であることである。

表１によれば、タイプＩの３つの試験体は、総発熱量が11.77〜12.90MJ/m²であるから、不燃材料に関する上記基準を満たしていないのに対して、タイプIIの３つの試験体は、総発熱量が何れも0.00MJ/m²であり、かつ最大発熱速度も200ｋJ/s・m²に達しておらず、従って200ｋJ/s・m²超過発熱時間は0秒間であるから、上記不燃材料の認定基準を満たしていることが判る。同様にタイプIIIの各試験体においても上記不燃材料の認定基準を満たしている。

又、下記の表２は、表１中のタイプIIの耐火性能についてより詳しく追加実験を行なった結果を示している。この追加実験は、（財）建材試験センターが定めた「防耐火性能試験・評価業務方法書」の不燃性能試験・評価方法に基づく発熱性試験である。該試験に用いた段ボール材料は、表面が平滑な平板でその厚さが9.0±0.1mm、重量が1.6±0.1kg/m²である。尚、この段ボールの詳細な構成は表３に記載する通りである。

この実験によっても、表２の20分間総発熱量（MJ/m²）の欄を見れば判る通り、３つの試験体に対する発熱量は、それぞれ0.8 MJ/m²、0.5 MJ/m²、1.6 MJ/m²であり、上述の建築基準法の基準値である8.0 MJ/m²を大幅に下回っている。又、200 MJ/m²超過経過時間は何れの試験体でも０であり、従って建築基準法に定める不燃材料の条件を満たしているのが判る。

図２は、本発明に係る空調ダクト用段ボール２の実施例を示している。この段ボールは、四角形状のパネル部４…と、帯状の接合代６とで形成されており、各パネル部４の間及びパネル部と接合代６との間にはそれぞれ折れ目線８が形成されている。

この段ボールを空調ダクトとするときには、まず段ボール２の端面2a，2bをアルミニウムテープなどの不燃テープ30で閉塞する。そして図３に示す如く折れ目線８に沿って各パネル部４及び接合代６を折り曲げて、四角筒形状とし、接合代６とパネル部４の対応部分とを不燃テープ32で接合する。

実際の施工の際には、空調ダクトはかなり長くなるため、複数のダクト部分を上記の手順で本願に係る段ボールから形成し、この各ダクト部分をアルミニウムテープなどの不燃性接着テープで接合することで空調ダクトを施工すれば良い。

又、本発明に係る段ボールは図２に示す板状の展開状態で施工現場へ搬入して空調ダクトとして組み立てることが望ましいが、図３の如く予め空調ダクトに組み上げ、これを板状に畳んだ状態で施工現場に搬入してもよい。

本発明に係る段ボールの断面図である。 図１の段ボールの一実施例の斜視図である。 図２の段ボールの組立状態斜視図である。

符号の説明

２…段ボール 2a，2b…端面 ４…パネル部 ６…接合代 ８…折れ目線
10…芯材 12…中芯部分 14…ライナー
20…断熱層 24…アルミ箔 30、32…不燃テープ

Claims (5)

1. 少なくとも波板形の中芯部分を可燃紙で形成した芯材を具備する段ボールであって、
   段ボール内部からの可燃ガスの流出を防止するために、上記芯材（１０）の表面及び裏面の全体をアルミ箔（２４）で気密に被覆するとともに、その段ボールの端面（２ａ、２ｂ）を不燃テープ（３０）で気密に閉塞させ、
   その芯材（１０）の被覆面全体とアルミ箔（２４）との間に断熱紙で形成する不燃性の断熱層（２０）を介在させたことを特徴とする、空調ダクト形成用乃至建材用不燃性段ボール。
2. 上記アルミ箔（２４）の厚さを５０〜２００μｍとしたことを特徴とする、請求項１記載の空調ダクト形成用乃至建材用不燃性段ボール。
3. 上記芯材（１０）は、ライナー（１４）を介して可燃性の複数の波板形中芯部分（１２）を重ねて形成したことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の空調ダクト形成用乃至建材用不燃性段ボール。
4. 上記断熱層（２０）を、５０ｋJ/s・m²の輻射熱によって１２００秒間加熱されても燃焼しない難燃材料混抄紙としたことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の空調ダクト形成用乃至建材用不燃性段ボール。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載した段ボールを長方形状とするとともに、四角筒状に折り曲げて形成したことを特徴とする、段ボールダクト。

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